[發(fā)明專利]電池?zé)嵴{(diào)節(jié)單元

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011114735.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN112886088A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·A·扎格羅德尼克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/613
• 分類號(hào): H01M10/613;H01M10/6556;H01M10/6563;H01M10/6567;H01M10/615;H01M10/62;H01M10/0525;H01M50/222;H01M50/249;B64D27/02;B64D27/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊國治;王瑋

本發(fā)明題為“電池?zé)嵴{(diào)節(jié)單元”。本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)軟包電池(30)的溫度的熱調(diào)節(jié)單元(40)。該熱調(diào)節(jié)單元形成為容器，該容器具有：用于輸送液體冷卻劑通過該單元的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻通道(50)；容納該冷卻通道的柔性外覆蓋件(42)；以及入口端口和出口端口(46)，該入口端口和出口端口穿透覆蓋件以分別向冷卻通道提供液體冷卻劑并從冷卻通道移除液體冷卻劑。柔性外覆蓋件形成單元的基本上平坦的主外表面，該主外表面在形狀上對(duì)應(yīng)于軟包電池的主外表面并用于壓靠軟包電池的主外表面，使得單元和軟包電池可保持面對(duì)面接觸。冷卻通道被布置在柔性外覆蓋件中，使得當(dāng)所提供的液體冷卻劑被加壓時(shí)，其導(dǎo)致單元膨脹并壓靠軟包電池的主外表面。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于軟包電池的熱調(diào)節(jié)單元。

背景技術(shù)

對(duì)用于陸基電動(dòng)車輛的電池提出的性能要求和管理這類產(chǎn)品的監(jiān)管要求已經(jīng)產(chǎn)生了基于特別為陸基電動(dòng)車輛市場(chǎng)設(shè)計(jì)的軟包電池的電池模塊。然而，這些設(shè)計(jì)通常不適用于航空航天應(yīng)用，尤其是電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)和混合電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，其中操作環(huán)境、負(fù)載曲線和監(jiān)管環(huán)境非常不同。

具體地講，航空航天應(yīng)用提出了以下技術(shù)挑戰(zhàn)：

1)高放電速率。從電池獲取高放電電流，尤其是在起飛和著陸期間。高電流產(chǎn)生內(nèi)部電池單元加熱和電池單元內(nèi)的潛在的高電池單元溫度和/或溫度梯度，這因此減少了電池單元循環(huán)壽命。技術(shù)挑戰(zhàn)是向電池單元提供足夠的冷卻，從而將電池的整個(gè)主體的均勻溫度保持在介于10℃和35℃之間的最佳范圍內(nèi)。

2)高海拔操作。電池模塊可能需要在例如30,000英尺或更高(9km或更高)的高度處操作。降低的空氣壓力/密度降低了空氣的絕緣性能，使得提供足夠的隔離而不引起過度的重量/尺寸損失成為問題。此外，在低壓或真空環(huán)境下操作的軟包電池可經(jīng)歷膨脹和收縮循環(huán)。這可導(dǎo)致電極損壞和過早損失放電容量。為了解決這個(gè)問題，可能需要向電極疊堆施加約束壓力。這已證明即使在近真空(0.1psi，約0.7kPa)條件下也減少了容量劣化。

3)振動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力。飛行器環(huán)境的特征在于高振動(dòng)、在豎直方向和水平方向兩者上的加速度以及取向變化(俯仰和翻滾)。因此，可能需要能夠以任何取向支撐電池并抑制導(dǎo)致材料疲勞的振動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。

4)熱失控遏制。雖然熱失控的發(fā)生率可通過適當(dāng)?shù)碾姵貑卧x擇、電池管理系統(tǒng)所采用的熱管理和保護(hù)算法來降低，但仍然可能發(fā)生熱失控事件。當(dāng)多個(gè)電池單元被迫熱失控時(shí)，RTCA DO-311A 2.4.5.5“電池?zé)崾Э囟糁茰y(cè)試”檢查模塊的性能。該測(cè)試的通過標(biāo)準(zhǔn)是沒有煙霧或碎屑從模塊中釋放出來。一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)是遏制火災(zāi)，使得一個(gè)電池單元的熱失控不傳播到另一個(gè)電池單元。第二個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)是防止煙霧或碎屑從電池模塊逸出。

5)爆炸遏制。在電池單元排氣的情況下，有可能模塊內(nèi)的空氣空間變得充滿電解質(zhì)蒸汽。如果存在點(diǎn)火源，則該蒸汽可爆炸。RTCA DO-311A 2.4.5.6“爆炸遏制測(cè)試”檢查電池模塊在這種情況下的性能，并且規(guī)定不允許煙霧或碎屑從模塊中排出。因此，技術(shù)挑戰(zhàn)是為能夠承受此類爆炸的模塊配置輕質(zhì)殼體。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的各方面旨在解決這些挑戰(zhàn)。

本公開的第一一般方面提供用于調(diào)節(jié)軟包電池的溫度的熱調(diào)節(jié)單元，該熱調(diào)節(jié)單元具有：一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻通道，該內(nèi)部冷卻通道用于輸送液體冷卻劑通過單元；以及用于分別向該一個(gè)或多個(gè)冷卻通道和從該一個(gè)或多個(gè)冷卻通道輸送液體冷卻劑的入口端口和出口端口；其中該單元具有基本上平坦的主外表面，以用于壓靠軟包電池的主外表面，使得單元和軟包電池能夠保持面對(duì)面接觸。

因此，熱調(diào)節(jié)單元可使電池保持冷卻，從而允許從電池汲取高放電電流，同時(shí)還對(duì)電池施加壓力，這有助于其在高海拔下操作。此外，使熱調(diào)節(jié)單元壓靠電池可提供機(jī)械支撐并有助于減少振動(dòng)。