專利名稱：通過(guò)傳熱流體與相變材料的組合對(duì)電化學(xué)電池進(jìn)行的熱管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用傳熱流體與熱能儲(chǔ)存材料的組合對(duì)電化學(xué)電池例如二次電池進(jìn)行熱管理。
_4] 發(fā)明背景 總的來(lái)說(shuō)，工業(yè)界積極尋求使用儲(chǔ)存在電化學(xué)電池中的電力部分或完全地為車輛供能的新方法。汽車工業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的一個(gè)問(wèn)題是需要控制電化學(xué)電池的溫度。已知電化學(xué)電池的動(dòng)力產(chǎn)生能力隨著溫度而改變，并且已知當(dāng)加熱至高溫時(shí)電化學(xué)電池發(fā)生故障。調(diào)控電化學(xué)電池的溫度的各種方法描述在美國(guó)專利號(hào)6，596，433B2 (Godmundsson等，2003年7月22日授權(quán))、5，817，434(fcooker等，1998年10月6日授權(quán))、5，449，571 (Longardner 等，1995 年 9 月 12 日授權(quán))、6，797，427B2 (Maleki 等，2001 年 8 月 9日授權(quán))和6，942，944B2(A1-Hallaj等，2005年9月13日授權(quán))中，其每個(gè)在此以其全文引入。這些方法中的每一種在一個(gè)或多個(gè)方面是低效的。例如Godmundsson等(美國(guó)專利號(hào)6，596, 433B2)教導(dǎo)了一種裝置,其包括含有相變材料的倉(cāng)室,所述倉(cāng)室將電化學(xué)電池與流動(dòng)空氣通道分隔開(kāi)。因此，空氣流不能直接冷卻電化學(xué)電池。熱量必須首先通過(guò)所述相變材料擴(kuò)散，然后才能到達(dá)空氣流。這種安排是低效的，特別是用于應(yīng)對(duì)可能需要長(zhǎng)時(shí)間的高電池放電功率的應(yīng)用時(shí)(例如在汽車的高速驅(qū)動(dòng)或上坡驅(qū)動(dòng)期間)。此外,Godmundsson沒(méi)有教導(dǎo)當(dāng)相變材料冷卻時(shí)用于加熱電化學(xué)電池的系統(tǒng)?；舅枷胧悄軌蛲ㄟ^(guò)在溫度低于最低目標(biāo)溫度時(shí)提供熱量，在溫度高于最高目標(biāo)溫度時(shí)移除熱量，并且在電化學(xué)電池的溫度在目標(biāo)溫度范圍內(nèi)時(shí)將熱量傳遞到熱能儲(chǔ)存材料中或從其中傳遞出來(lái)，以使電化學(xué)電池在目標(biāo)溫度之內(nèi)運(yùn)行。作為實(shí)用的解決方案，加熱電化學(xué)電池的方法應(yīng)該利用長(zhǎng)期(例如至少4個(gè)小時(shí)或以上)有效儲(chǔ)存熱量的裝置，以便在車輛停泊在寒冷環(huán)境下之后，可以將電化學(xué)電池快速加熱至它們能夠向電負(fù)荷例如電動(dòng)機(jī)提供充足電能的溫度。仍繼續(xù)存在著對(duì)用于從電化學(xué)電池快速移除熱量、向電化學(xué)電池快速提供熱量、將電化學(xué)電池維持在最低目標(biāo)溫度與最高目標(biāo)溫度之間以有效儲(chǔ)存熱量或其任何組合的裝置和系統(tǒng)的需求。例如，存在著對(duì)能夠?qū)崃繌碾娀瘜W(xué)電池直接傳遞到傳熱流體和熱能儲(chǔ)存材料兩者的裝置的需求。發(fā)明概沭本發(fā)明的一個(gè)方面是一種裝置，其包括用于接收傳熱流體的入口 ；用于容納一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室；含有一種或多種熱能儲(chǔ)存材料的一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室；以及用于使所述傳熱流體通過(guò)所述裝置流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室；其中所述一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含所述熱能儲(chǔ)存材料的第一區(qū)域(即一個(gè)或多個(gè)第一部分)；并且所述一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與所述一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含電化學(xué)電池的第二區(qū)域(即一個(gè)或多個(gè)第二部分)；使得所述傳熱流體倉(cāng)室與所述熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室和所述電化學(xué)電池倉(cāng)室兩者直接熱連通。本發(fā)明的另一方面涉及一種系統(tǒng)，其包括本文中所述的溫度調(diào)控裝置和熱儲(chǔ)存裝置，其中所述熱儲(chǔ)存裝置包括具有出口的絕熱容器，位于絕熱容器內(nèi)部并包含熱能儲(chǔ)存材料的一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室，以及用于使傳熱流體通過(guò)所述熱儲(chǔ)存裝置流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室，其中所述傳熱流體倉(cāng)室與所述熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室熱連通；用于使傳熱流體從所述熱儲(chǔ)存裝置的出口流向所述溫度調(diào)控裝置的入口的裝置；其中所述系統(tǒng)是用于調(diào)控所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的溫度的溫度調(diào)控系統(tǒng)。本發(fā)明的與方法相關(guān)的方面是用于調(diào)控電化學(xué)電池的溫度的方法，所述方法包括使用傳熱流體將熱量傳遞到本文所述的電池溫度調(diào)控裝置中的步驟。 本發(fā)明的與方法相關(guān)的另一方面是使用本文所述的電池溫度調(diào)控系統(tǒng)調(diào)控電化學(xué)電池的溫度的方法，所述方法包括將熱量從所述熱儲(chǔ)存裝置向所述電池溫度調(diào)控裝置傳遞的步驟。有利的是，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法能夠?qū)崃繌碾娀瘜W(xué)電池直接傳遞到傳熱流體和熱能儲(chǔ)存材料兩者。令人吃驚的是，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法能夠從電化學(xué)電池快速移除熱量、向電化學(xué)電池快速提供熱量、將電化學(xué)電池有效維持在最低目標(biāo)溫度與最高目標(biāo)溫度之間、有效儲(chǔ)存熱量或其任何組合。附圖簡(jiǎn)述在下面的詳細(xì)描述中，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施方案的非限制性實(shí)例并參考提出的多個(gè)圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，在所述圖中相似的參考數(shù)字在圖的幾種視圖中表示相似部件，在所述圖中圖I是說(shuō)明性電池溫度調(diào)控裝置的橫截面的一部分。圖2A是說(shuō)明性電池溫度調(diào)控裝置的橫截面的一部分。如圖2A中所示，傳熱流體倉(cāng)室可以具有總體為平面的表面。圖2B是說(shuō)明性電池溫度調(diào)控裝置的橫截面的一部分。如圖2B中所示，電池溫度調(diào)控裝置可以包括用于第一傳熱流體的第一傳熱流體倉(cāng)室和用于第二傳熱流體的第二傳熱流體倉(cāng)室。圖3是另一個(gè)說(shuō)明性電池溫度調(diào)控裝置的橫截面的一部分。圖4是說(shuō)明性溫度調(diào)控裝置的橫截面的一部分。如圖4中所示，該裝置可以包括具有總體上平面表面的電化學(xué)電池倉(cāng)室。圖5是說(shuō)明性熱儲(chǔ)存裝置的橫截面的一部分。圖6是說(shuō)明性熱儲(chǔ)存裝置的橫截面的一部分。如圖6中所示，熱儲(chǔ)存裝置可以包括毛細(xì)結(jié)構(gòu)。圖7是電池溫度調(diào)控系統(tǒng)的示意圖。圖8A是電池溫度調(diào)控系統(tǒng)的示意圖。如圖8A中所示，該系統(tǒng)可以包括具有電加熱器的熱儲(chǔ)存裝置。
圖8B是電池溫度調(diào)控系統(tǒng)的示意圖。如圖8B中所示，該系統(tǒng)可以包括具有電加熱器的熱儲(chǔ)存裝置，熱儲(chǔ)存裝置可以整合在電池溫度調(diào)控裝置內(nèi)部，或兩者同時(shí)存在。圖9是電池溫度調(diào)控系統(tǒng)的示意圖。如圖9中所示，該系統(tǒng)可以包括用于從電池溫度調(diào)控裝置移除熱量的第一傳熱流體和用于向電池溫度調(diào)控裝置提供熱量的第二傳熱流體。發(fā)明詳沭
在下面的詳細(xì)描述中，結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述。然而，就下面的描述特異性針對(duì)本發(fā)明技術(shù)的特定實(shí)施方案或特定應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它的目的僅僅是說(shuō)明性的，并且只是對(duì)示例性實(shí)施方案提供簡(jiǎn)明描述。因此，本發(fā)明不限于下面所描述的特定實(shí)施方案，而是相反，本發(fā)明包括在隨附的權(quán)利要求書的真實(shí)范圍內(nèi)的所有替代方案、修改和等同物。正如將從本文的教導(dǎo)中看到的，本發(fā)明提供了用于調(diào)控電化學(xué)電池的溫度的獨(dú)特裝置、系統(tǒng)和方法，它們具有更有效、更可靠的優(yōu)點(diǎn)或同時(shí)兼具兩種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的電池溫度調(diào)控系統(tǒng)包括一種或多種熱能儲(chǔ)存材料和一種或多種傳熱流體。例如，電池溫度調(diào)控系統(tǒng)可以包括新的電池溫度調(diào)控裝置，其含有一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池、熱能儲(chǔ)存材料和一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室。該一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室可用于使傳熱流體通過(guò)裝置流動(dòng)，以用于從裝置中的熱能儲(chǔ)存材料移除熱量而從電化學(xué)電池移除熱量，用于向裝置中的熱能儲(chǔ)存材料提供熱量，用于向電化學(xué)電池提供熱量，或其任何組合。優(yōu)選情況下，該一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室包括與熱能儲(chǔ)存材料熱連通的一個(gè)或多個(gè)部分以及與電化學(xué)電池?zé)徇B通的一個(gè)或多個(gè)部分。電池溫度調(diào)控裝置電池溫度調(diào)控裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室、一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室和一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室。一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上或完全不含熱能儲(chǔ)存材料的區(qū)域(即不含插入到電化學(xué)電池倉(cāng)室與傳熱流體倉(cāng)室之間的熱能儲(chǔ)存材料的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域)。一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上或完全不含電化學(xué)電池的區(qū)域(即不含插入到熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室與傳熱流體倉(cāng)室之間的電化學(xué)電池或電化學(xué)電池的一部分的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域)。因此，傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與電化學(xué)電池倉(cāng)室和熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室兩者熱連通(例如直接熱連通)。在各個(gè)不同方面中，預(yù)計(jì)本發(fā)明通過(guò)控制電化學(xué)電池的溫度，例如通過(guò)從電化學(xué)電池移除熱量、向電化學(xué)電池提供熱量、維持電化學(xué)電池的溫度或其任何組合，提高或維持電池溫度調(diào)控裝置中一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的性能。有利情況下，可以利用電池溫度調(diào)控裝置以便將電池組中電化學(xué)電池的溫度冷卻至低于電化學(xué)電池的最高運(yùn)行溫度的溫度、加熱至高于電化學(xué)電池的最低運(yùn)行溫度的溫度、維持在目標(biāo)溫度范圍之內(nèi)或其任何組合。因此，電池溫度調(diào)控裝置可以包括用于將熱能傳遞到裝置中的一種或多種手段，用于從裝置移除熱能的一種或多種手段，用于將裝置中的溫度維持在低于溫度上限的一種或多種手段，用于將裝置中的溫度維持在高于溫度下限的一種或多種手段，或其任何組合。優(yōu)選地，電池溫度調(diào)控裝置至少包括用于加熱電化學(xué)電池的手段、用于冷卻電化學(xué)電池的手段和用于維持電化學(xué)電池中的溫度的手段。
電池溫度調(diào)控裝置包括用于容納或以其他方式包含一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室，以及一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室。該一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與該一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室隔離，以便傳熱流體不進(jìn)入電化學(xué)電池。電池溫度調(diào)控裝置可以包含一個(gè)或多個(gè)傳熱流體入口，用于使傳熱流體流入傳熱流體倉(cāng)室。電池調(diào)控裝置優(yōu)選具有一個(gè)或多個(gè)傳熱流體出口，用于從裝置移除傳熱流體。優(yōu)選情況下，電池溫度調(diào)控裝置包括將熱量傳遞到裝置中的手段和將熱量從裝置傳遞出去的手段。例如，電池溫度裝置可以與裝置外部的部件熱連通。這樣的熱連通可以包括流體(例如傳熱流體)或固體，其具有足夠高的導(dǎo)熱性和接觸面積以便可以快速向裝置提供熱量或從裝置移除熱量。將熱量傳遞到電池溫度調(diào)控裝置中的手段優(yōu)選包括使傳熱流體通過(guò)溫度調(diào)控裝置循環(huán)。將熱量從電池溫度調(diào)控裝置傳遞出去的手段優(yōu)選包括使傳熱流體通過(guò)裝置循環(huán)。用于加熱電池溫度調(diào)控裝置的傳熱流體和用于冷卻它的傳熱流體可以相同或不同。用于加熱電池溫度調(diào)控裝置的傳熱流體和用于冷卻它的傳熱流體都可以通過(guò)相同的傳熱流體倉(cāng)室循環(huán)?？蛇x地，電池溫度調(diào)控裝置可以包括用于冷卻裝置的第一傳熱流體和用于加熱裝置的第二傳熱流體。任選地，在電池溫度調(diào)控裝置中使用的任何傳熱流體可以包括工作流體或基本上由其構(gòu)成。例如，裝置可以包括用于將熱量傳遞到裝置中的 工作流體、用于將熱量從裝置傳遞出去的工作流體或兩者。熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室如上所述，熱能儲(chǔ)存材料優(yōu)選隔離在一個(gè)或多個(gè)倉(cāng)室中。典型情況下，熱能儲(chǔ)存材料具有相對(duì)低的以W/m ·Κ為單位的導(dǎo)熱率、以m2/s為單位的相對(duì)低的熱擴(kuò)散率或兩者。例如，熱能儲(chǔ)存材料可以具有與它提供于其中的倉(cāng)室的材料相比更低的導(dǎo)熱率、熱擴(kuò)散率或兩者。也可以使用具有相對(duì)高的導(dǎo)熱率、相對(duì)高的熱擴(kuò)散率或兩者的熱能儲(chǔ)存材料。優(yōu)選情況下，對(duì)一個(gè)或多個(gè)倉(cāng)室的形狀和/或尺寸進(jìn)行選擇，以使得熱能可以被快速傳遞到熱能儲(chǔ)存材料中或從其傳遞出去。因此，熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室可以利用一種或多種手段來(lái)增加熱能傳遞進(jìn)出熱能儲(chǔ)存材料的速率。傳熱速率可以用每體積熱能儲(chǔ)存材料的功率(即瓦特/m3)來(lái)度量。例如，一種或多種熱能儲(chǔ)存材料可以具有至少一個(gè)相對(duì)小的維度(例如與一個(gè)或多個(gè)其他維度相比)，熱能儲(chǔ)存材料可以儲(chǔ)存在多個(gè)倉(cāng)室中，一個(gè)或多個(gè)倉(cāng)室的內(nèi)部可以具有導(dǎo)熱物體(例如風(fēng)扇、導(dǎo)線、絲網(wǎng)等)，或其任何組合。熱能儲(chǔ)存材料優(yōu)選在足夠數(shù)目的小室或囊狀結(jié)構(gòu)之間分割，以便如果一個(gè)或兩個(gè)小室或囊狀結(jié)構(gòu)損壞，可能散逸的熱能儲(chǔ)存材料的量較小，裝置將繼續(xù)發(fā)揮作用，或兩者同時(shí)發(fā)生。例如，單一小室中的熱能儲(chǔ)存材料的量以裝置中的熱能儲(chǔ)存材料的總量計(jì)，優(yōu)選低于35%、更優(yōu)選低于10%、更優(yōu)選低于約5%、最優(yōu)選低于約2%。優(yōu)選情況下，一些或所有小室含有至少O. 01 %的熱能儲(chǔ)存材料。熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室與傳熱流體倉(cāng)室之間的接觸面積可以足夠高，以使得熱量可以通過(guò)傳熱流體從熱能儲(chǔ)存材料有效移除。Atesm是一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室之間的接觸面積，Ak是一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的接觸面積。Atesm/(Atesm+Aec)的比率可以大于O. 01、優(yōu)選大于O. 05、更優(yōu)選大于O. 10、更優(yōu)選大于約O. 2、最優(yōu)選大于約O. 25。Atesm/Vtesm的比率可以足夠高以便降低由于從熱能儲(chǔ)存?zhèn)}室的中心的熱擴(kuò)散造成的熱滯，其中Vtesm是一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室中的熱能儲(chǔ)存材料的體積(在25°C溫度下測(cè)量)。例如，Atesm/Vtesm的比率優(yōu)選大于約O. 05mm \更優(yōu)選大于約O. 2111111'甚至更優(yōu)選大于約O. δπιπΓ1、且最優(yōu)選大于約ImnT1。熱能儲(chǔ)存材料優(yōu)選在多個(gè)單獨(dú)隔離的小室(例如囊狀結(jié)構(gòu))中，多個(gè)小室的總表面積相對(duì)高，從小室的表面到小室的中心的距離相對(duì)低，或同時(shí)具有兩者。多個(gè)小室(例如囊狀結(jié)構(gòu))可以排列成一個(gè)或多個(gè)小室層。例如，熱儲(chǔ)存裝置可以包括多個(gè)小室層(例如囊狀結(jié)構(gòu))。每層小室可以含有單個(gè)小室或多個(gè)小室。一般來(lái)說(shuō)，一層小室是指結(jié)構(gòu)互連的一個(gè)或多個(gè)小室。例如，可以通過(guò)至少將其間具有熱能儲(chǔ)存材料的兩個(gè)片材(例如兩個(gè)箔片)的外緣密封連接，以便形成含有熱能儲(chǔ)存材料的一個(gè)或多個(gè)空間，來(lái)形成小室層。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，一層小室(例如一層囊狀結(jié)構(gòu))可以具有相對(duì)低的厚度、相對(duì)高的表面積與體積比或兩者，以便可以從小室的內(nèi)部快速移除熱量。小室在層中可以采取任何排列方式。例如，小室可以具有相同尺寸和形狀，小室可以具有變化的尺寸和形狀，小室可以以重復(fù)的模式(例如含有1、2個(gè)或更多小室的模式)排列，或者可以排列成一般不重復(fù)的模式。在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，在各層囊狀結(jié)構(gòu)中小室排列為囊狀結(jié)構(gòu)的陣列(例如一維陣列、二維陣列或徑向陣列)。熱儲(chǔ)存裝置可以包括多個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)層，在一對(duì)或多對(duì)相鄰的囊狀結(jié)構(gòu)層之間具有 間隔。間隔可用作傳熱流體倉(cāng)室的一部分。囊狀結(jié)構(gòu)層可以在一個(gè)側(cè)面上具有間隔、在兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上具有間隔、沒(méi)有間隔、或其任何組合。例如，可以在每對(duì)相鄰囊狀結(jié)構(gòu)層之間存在間隔。一層囊狀結(jié)構(gòu)可以具有弓形的一個(gè)表面和總體上平坦的相對(duì)表面?？傮w上弓形的表面對(duì)于傳熱流體(其中弓形路徑可以增加傳熱流體與囊狀結(jié)構(gòu)之間的熱流動(dòng))，對(duì)于囊狀結(jié)構(gòu)與總體上弓形的電化學(xué)電池倉(cāng)室的接觸或?qū)τ趦烧邅?lái)說(shuō)，可能是特別有吸引力?？傮w上平坦的表面對(duì)于減少傳熱流體流過(guò)傳熱流體倉(cāng)室時(shí)的壓力降，對(duì)于囊狀結(jié)構(gòu)與總體上平坦的電化學(xué)電池倉(cāng)室的接觸或?qū)τ趦烧邅?lái)說(shuō)可能特別有吸引力?？傮w上平坦的表面對(duì)于放置任選的毛細(xì)結(jié)構(gòu)(并且毛細(xì)結(jié)構(gòu)的厚度可以決定一部分工作流體倉(cāng)室的任一側(cè)上的兩個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)層之間的分隔)以使得傳熱流體倉(cāng)室可以用作毛細(xì)泵送環(huán)路的冷凝器來(lái)說(shuō)也可能特別有吸引力。也可以使用相對(duì)表面都為總體上平坦的或都為弓形的層。也可以使用部分或基本上完全嵌套在一起的兩個(gè)相鄰的囊狀結(jié)構(gòu)層。例如，兩個(gè)相鄰的囊狀結(jié)構(gòu)層可以嵌套在一起并被允許傳熱流體在兩層之間流過(guò)的間隙隔開(kāi)?？梢詫?duì)囊狀結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀進(jìn)行選擇，以最大化熱量傳遞至包含在囊狀結(jié)構(gòu)中的相變材料或從其傳遞出來(lái)的傳遞。可以對(duì)囊狀結(jié)構(gòu)(例如囊狀結(jié)構(gòu)層)的平均厚度進(jìn)行選擇，以使得熱量可以從囊狀結(jié)構(gòu)的中心快速散逸。囊狀結(jié)構(gòu)的平均厚度優(yōu)選小于約100mm、更優(yōu)選小于約30mm、更優(yōu)選小于約10mm、更優(yōu)選小于約5mm、最優(yōu)選小于約3mm。囊狀結(jié)構(gòu)必須足夠厚以有效地儲(chǔ)存熱能。囊狀結(jié)構(gòu)的平均厚度優(yōu)選大于約O. 1mm、更優(yōu)選大于約O. 5mm、更優(yōu)選大于約O. 8mm、最優(yōu)選大于I. 0mm。囊狀結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有相對(duì)高的表面積與體積比，以使得與工作流體的接觸面積、與傳熱流體的接觸面積或兩者相對(duì)高，以便熱量可以快速提供給囊狀結(jié)構(gòu)和/或從其移除。例如囊狀結(jié)構(gòu)可以具有使與工作流體倉(cāng)室的接觸最大化的表面，囊狀結(jié)構(gòu)可以具有使囊狀結(jié)構(gòu)與工作流體倉(cāng)室之間的熱傳遞最大化的幾何形狀，或同時(shí)具有這兩者。工作流體倉(cāng)室與相變材料倉(cāng)室之間界面的總表面積與熱儲(chǔ)存裝置中的熱能儲(chǔ)存材料的總體積之比可以被選擇以大于約O. 02_4，優(yōu)選大于約O. 05_'更優(yōu)選大于約O. lmnT1、更優(yōu)選大于約O. 2111111'最優(yōu)選大于約O. 3mm_1o工作流體倉(cāng)室與相變材料倉(cāng)室之間界面的總表面積與熱儲(chǔ)存裝置中的熱能儲(chǔ)存材料的總體積之比必須足夠低以使得該裝置含有足夠的熱能儲(chǔ)存材料來(lái)儲(chǔ)存熱量。工作流體倉(cāng)室與相變材料倉(cāng)室之間界面的總表面積與熱儲(chǔ)存裝置中的熱能儲(chǔ)存材料的總體積之比優(yōu)選被選擇為低于約βΟηιπΓ1。熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室可以采取泡罩包裝或泡罩包裝堆疊的形式。例如，可以將熱能儲(chǔ)存材料包封在壓印金屬層與平坦金屬層之間，所述金屬層被密封在一起以形成多個(gè)隔離的囊狀結(jié)構(gòu)。非限制性地，熱儲(chǔ)存裝置可以利用2009年2月20日提交的題為“熱儲(chǔ)存裝置(Heat Storage Devices) ”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/389, 598中所描述的囊狀結(jié)構(gòu)或囊狀結(jié)構(gòu)排列(例如泡罩包裝或泡罩包裝堆疊)。形成囊狀結(jié)構(gòu)

熱能儲(chǔ)存材料的囊狀結(jié)構(gòu)可以使用為熱能儲(chǔ)存材料提供包封的任何方法來(lái)形成。非限制性的，該方法可以利用下述之一或任何組合通過(guò)壓印或以其他方式使薄材料片材(例如箔片)變形以在片材中形成圖案，用熱能儲(chǔ)存材料填充被壓印片材中的凹陷部，用第二片材(例如總體上平坦的片材)覆蓋被壓印的片材或?qū)蓚€(gè)片材連接。形成囊狀結(jié)構(gòu)的方法可以利用2009年2月20日提交的題為“熱儲(chǔ)存裝置”(Heat Storage Devices)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/389，598中所描述的方法。適用于包封熱能儲(chǔ)存材料的片材包括耐用、耐腐蝕或具有這兩者的薄金屬片材(例如金屬箔)，以使得該片材能夠優(yōu)選在不泄漏的情況下容納熱能儲(chǔ)存材料。金屬片材可能在具有重復(fù)熱循環(huán)的車輛環(huán)境中在超過(guò)I年、優(yōu)選超過(guò)5年的時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用。此外，金屬片材可以另外具有基本上惰性的外表面，其在運(yùn)行中與熱能儲(chǔ)存材料接觸。非限制性地，可以使用的示例性金屬片材包括具有至少一層黃銅、銅、鋁、鎳-鐵合金、青銅、鈦、不銹鋼等的金屬片材。片材可以總體是貴金屬，或者它可以是包括具有氧化物層(例如原始氧化物層或可以在表面上形成的氧化物層)的金屬的片材。一種示例性金屬片材是包含鋁或含鋁合金(例如含有大于50wt. %的鋁、優(yōu)選大于90wt. %的鋁的鋁合金)層的鋁箔。另一種示例性金屬片材是不銹鋼。適合的不銹鋼包括奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼或馬氏體不銹鋼。非限制性地，不銹鋼可以包含濃度大于約IOwt. %、優(yōu)選大于約13wt. %、更優(yōu)選大于約15wt. %、最優(yōu)選大于約17wt. %的鉻。不銹鋼可以包含濃度小于約O. 30wt. %、優(yōu)選小于約O. 15wt. %、更優(yōu)選小于約O. 12wt. %、最優(yōu)選小于約O. IOwt. %的碳。例如含有19wt. %鉻和約O. 08wt. %碳的不銹鋼304 (SAE命名)。適合的不銹鋼還包括含鑰不銹鋼例如316 (SAE命名)。金屬片材具有足夠高的厚度，以便在片材成型時(shí)、當(dāng)用熱能儲(chǔ)存材料填充囊狀結(jié)構(gòu)時(shí)、在囊狀結(jié)構(gòu)的使用過(guò)程中或其任何組合時(shí)不形成孔或裂縫。對(duì)于如運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用來(lái)說(shuō)，金屬片材優(yōu)選相對(duì)地薄以使得熱儲(chǔ)存裝置的重量不因金屬片材而極大地增加。金屬片材的適合厚度可以大于約10 μ m、優(yōu)選大于約20 μ m、更優(yōu)選大于約50 μ m。金屬箔可以具有小于約3mm、優(yōu)選小于1mm、更優(yōu)選小于O. 5mm(例如小于約O. 25mm)的厚度。熱能儲(chǔ)存材料非限制性地，適用于熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料包括能夠表現(xiàn)出相對(duì)高熱能密度的材料，所述熱能作為顯熱、潛熱或優(yōu)選兩者。熱能儲(chǔ)存材料優(yōu)選與熱儲(chǔ)存裝置的運(yùn)行溫度范圍相容。例如，熱能儲(chǔ)存材料在熱儲(chǔ)存裝置的較低運(yùn)行溫度下優(yōu)選為固體，并且在熱儲(chǔ)存裝置的最高運(yùn)行溫度下至少部分為液體(例如完全為液體)，在裝置的最高運(yùn)行溫度下不顯著降解或分解(例如在至少約1，OOO小時(shí)、優(yōu)選至少約10，000小時(shí)的時(shí)期內(nèi))，或其任何組合。熱能儲(chǔ)存材料可以是具有固-液轉(zhuǎn)變溫度(例如液相線溫度、熔化溫度或低共溶溫度)的相變材料。固-液轉(zhuǎn)變溫度可以高于約30°c、優(yōu)選高于約35°C、更優(yōu)選高于約40°C、甚至更優(yōu)選高于約45°C、最優(yōu)選高于約50°C。熱能儲(chǔ)存材料可以具有低于約400°C、優(yōu)選低于約350°C、更優(yōu)選低于約290°C、甚至更優(yōu)選低于約250°C、最優(yōu)選低于約200°C的固-液轉(zhuǎn)變溫度。熱能儲(chǔ)存材料可以具有大于約O. IMJ/升、優(yōu)選大于約O. 2MJ/升、更優(yōu)選大于約O. 4MJ/升、最優(yōu)選大于約O. 6MJ/升的熔化熱密度。典型情況下，熱能儲(chǔ)存材料具有小于約5MJ/升的熔化熱密度。然而，也可以使用具有更高熔化熱密度的熱能儲(chǔ)存材料。熱能儲(chǔ)存材料可以具有小于約5g/cm3、優(yōu)選小于約4g/cm3、更優(yōu)選小于約3. 5g/cm3、最優(yōu)選小于約3g/cm3的密度。熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室可以含有任何本領(lǐng)域已知的熱能儲(chǔ)存材料。可用于熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室中的熱能儲(chǔ)存材料的實(shí)例包括在下述文獻(xiàn)中描述的材料:Atul Sharma, V. V. Tyagi.C. R. Chen, D. Buddhi, “使用相變材料的熱能儲(chǔ)存和應(yīng)用綜述(Review on thermalenergy stroage with phase change materials and applications)”, Renewable and·Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 318-345，以及 Belen Zalba, Jose Ma Mann, LuisaF. Cabeza, Harald Mehling, “具有相變的熱能儲(chǔ)存的綜述材料、傳熱分析和應(yīng)用(Reviewon thermal energy stroage with phase change materials, heat transfer analysisand applications) ”，Applied Thermal Engineering 23 (2003) 251-283, 二者在此以其全文引入作為參考?？梢栽跓醾鬟f裝置中使用的適合的熱能儲(chǔ)存材料的其他實(shí)例包括在2009年2月20日提交的題為“熱能儲(chǔ)存材料(Thermal Energe Storage MaterialsVIA美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/389，416和2009年2月20日提交的題為“熱儲(chǔ)存裝置(Heat StorageDevices) ”的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/389，598中描述的熱能儲(chǔ)存材料。熱能儲(chǔ)存材料可以包括有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料或有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的混合物。可以使用的有機(jī)化合物包括鏈烷烴和非鏈烷屬有機(jī)材料，如脂肪酸?？梢允褂玫臒o(wú)機(jī)材料包括水合鹽和金屬物質(zhì)。熱能儲(chǔ)存材料可以是一般在單一溫度下發(fā)生固-液轉(zhuǎn)變的化合物或混合物(例如低共熔混合物)。熱能儲(chǔ)存材料可以是在某一溫度范圍內(nèi)(例如大于約3°C或大于約5°C的范圍)發(fā)生固-液轉(zhuǎn)變的化合物或混合物。非限制性地，可以單獨(dú)或作為混合物使用的適合的非鏈烷屬有機(jī)材料包括聚乙二醇、癸酸、反油酸(eladic acid)、月桂酸、十五烷酸、甘油三硬脂酸酯、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、乙酰胺、延胡索酸甲酯、甲酸、辛酸、甘油、D-乳酸、棕櫚酸甲酯、莰尼酮、溴代二十二燒(docasyl bromide)、二庚基酮(caprylone)、酹、十七燒酮、I-環(huán)己基十八燒、4_十七燒酮、對(duì)甲苯胺(joluidine)、氨腈、二十烷酸甲酯、3-十七烷酮、2-十七烷酮、氫化肉桂酸、鯨蠟醇、萘胺(η印thylamine)、莰烯、鄰硝基苯胺、9-十七烷酮、百里酚、山崳酸甲酯、二苯基胺、對(duì)二氯苯、草酸酯、連二磷酸、二氯代鄰二甲苯、氯乙酸、硝基萘、三肉豆蘧酸甘油酯、十七燒酸(heptaudecanoic)、蜂臘、甘醇酸(glyolic acid)、乙醇酸、對(duì)溴苯酹、偶氮苯、丙烯酸、dinto toluent、苯乙酸、烯丙基硫脲、溴代樟腦、四甲苯、苯甲胺、溴代苯甲酸甲酯、α-萘酚、戊二酸、二氯代對(duì)二甲苯、鄰苯二酚、苯醌、乙酰替苯胺、琥珀酸酐、苯甲酸、芪(stibene)、苯甲酰胺或其任何組合。
非限制性地，可以單獨(dú)或作為混合物使用的適合的無(wú)機(jī)鹽包括K2HPO4 · 6H20、FeBr3 · 6H20、Mn (NO3) 2 · 6H20、FeBr3 · 6H20、CaCl2 · 12H20、LiNO3 · 2H20、LiNO3 · 3H20、Na2CO3 · 10H20、Na2S04 · 10H20、KFe(S03)2 · 12H20、CaBr2 · 6H20、LiBr2 · 2H20、Zn (NO3) 2 · 6H20、FeCl3 · 6H20、Mn (NO3)2 · 4H20、Na2HPO4 · 12H20、CoSO4 · 7H20、KF · 2H20、MgI2 · 8H20、CaI2 · 6H20、K2HPO4 ·7Η20、Zn (NO3)2 · 4H20、Mg (NO3) 2 ·4Η20、Ca (NO3)2 .4H20、Fe (NO3)2 · 9H20、Na2SiO3 · 4H20、K2HPO4 · 3H20、Na2S2O3 · 5H20、MgSO4 · 7H20、Ca (NO3) 2 · 3H20、Zn (NO3) 2 · 2H20、FeCl3 · 2H20、Ni (NO3)2 *6H20,MnCl2 .4H20、MgCl2 ·4Η20、CH3COONa .3H20、Fe (NO3)2 .6H20、NaAl (SO4) 2 · 10H20、NaOH · H2O, Na3PO4 · 12H20、LiCH3COO · 2H20、Al (NO3) 2 · 9H20、Ba (OH) 2 · 8H20、Mg (NO3) 2 · 6H20、KAl (SO4)2 · 12H20, MgCl2 · 6H20或其任何組 合。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以使用具有更高或更低水濃度的無(wú)機(jī)鹽。熱能儲(chǔ)存材料可以包括(或甚至可以基本上由它們構(gòu)成或由它們構(gòu)成)至少一種第一含金屬材料、更優(yōu)選為至少一種第一含金屬材料與至少一種第二含金屬材料的組合。第一含金屬材料、第二含金屬材料或兩者可以是基本上純的金屬、合金例如包括基本上純的金屬與一種或多種其他合金成分(例如一種或多種其他金屬)的合金、金屬互化物、金屬化合物(例如鹽、氧化物或其他)或其任何組合。一種優(yōu)選方法是利用一種或多種含金屬材料作為金屬化合物的一部分；更優(yōu)選的方法是利用至少兩種金屬化合物的混合物。例如，適合的金屬化合物可以選自氧化物、氫氧化物、包含氮和氧的化合物(例如硝酸鹽、亞硝酸鹽或兩者)、齒化物或其任何組合?？赡芤部梢允褂萌?、四元或其他多組分材料體系。本文中的熱能儲(chǔ)存材料可以是表現(xiàn)出低共熔性的兩種或更多種材料的混合物。絕熱電池溫度調(diào)控裝置優(yōu)選至少部分絕熱以便在電化學(xué)電池不產(chǎn)熱時(shí)減少或最小化裝置的熱損失。絕熱可以在電化學(xué)電池不產(chǎn)熱時(shí)使裝置相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間維持在高于最低目標(biāo)溫度的溫度。絕熱可以使裝置維持于高于最低目標(biāo)溫度的溫度的時(shí)間比不含絕熱且其他方面都相同的裝置更長(zhǎng)的時(shí)間，優(yōu)選長(zhǎng)至少50 %、最優(yōu)選長(zhǎng)100 %。裝置保持在高于最低目標(biāo)溫度的時(shí)間可以通過(guò)將裝置加熱至最高目標(biāo)溫度，然后將裝置暴露于-30°C的環(huán)境溫度而不向裝置進(jìn)一步提供熱量(即傳熱流體不循環(huán)，并且電化學(xué)電池不充電或放電)來(lái)測(cè)量。由此度量，電池溫度調(diào)控裝置維持高于最低目標(biāo)溫度的溫度的時(shí)間，優(yōu)選為至少約5分鐘、更優(yōu)選至少20分鐘、最優(yōu)選至少約60分鐘。可以利用通過(guò)熱儲(chǔ)存裝置阻止散熱的任何已知的絕熱形式。例如，可以利用在此引為參考的美國(guó)專利號(hào)6，889，751中所公開(kāi)的任何絕熱方式。熱儲(chǔ)存裝置優(yōu)選為(熱)絕緣容器，使得它在一個(gè)或多個(gè)表面上隔熱。優(yōu)選情況下，暴露于環(huán)境或外部的一些或所有表面具有鄰接的隔熱體。隔熱材料可以通過(guò)減少對(duì)流散熱、減少輻射散熱、減少傳導(dǎo)散熱或任何組合來(lái)發(fā)揮作用。優(yōu)選情況下，絕熱可以通過(guò)使用優(yōu)選具有相對(duì)低熱傳導(dǎo)的隔熱體材料或結(jié)構(gòu)來(lái)獲得。絕熱可以通過(guò)使用相對(duì)隔開(kāi)的壁之間的間隙來(lái)獲得。間隙可以被氣態(tài)介質(zhì)占據(jù)，例如空氣空間，或者可能甚至可以是抽空的空間(例如通過(guò)使用杜瓦容器)、具有低導(dǎo)熱性的材料或結(jié)構(gòu)、具有低散熱性的材料或結(jié)構(gòu)、具有低對(duì)流的材料或結(jié)構(gòu)，或其任何組合。非限制性地，絕熱可以包含陶瓷絕熱(例如石英或玻璃絕熱)、聚合物絕熱或其任何組合。絕熱可以是纖維形式、泡沫形式、致密層、涂層或其任何組合。絕熱可以采取織物材料、非織物材料或其組合的形式。熱傳遞裝置可以使用杜瓦容器來(lái)絕熱，更具體為包括被構(gòu)造為限定內(nèi)部?jī)?chǔ)存空腔的大致相對(duì)的壁以及相對(duì)壁之間的壁空腔的容器，其中壁空腔被抽氣至低于大氣壓。壁可以進(jìn)一步利用反射性表面涂層(例如鏡面)以最小化輻射散熱。優(yōu)選情況下，在系統(tǒng)周圍提供有真空絕熱。更優(yōu)選情況下，提供在此以其全文引入作為參考的美國(guó)專利號(hào)6，889，751中所公開(kāi)的真空絕熱。圖I是示例性電池溫度調(diào)控裝置10的橫截面的說(shuō)明性部分。參考

圖1，電池溫度調(diào)控裝置10可以包括一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室12、一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室14和一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室16。熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室可以含有一種或多種熱能儲(chǔ)存材料18。電化學(xué)電池倉(cāng)室可以含有一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池20。傳熱流體倉(cāng)室與電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的一部分空間22基本上或完全不含熱能儲(chǔ)存材料。傳熱流體倉(cāng)室與熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室之間的一部分空間24基本上或完全不含電化學(xué)電池。如圖I中所示，熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室14與 電化學(xué)電池倉(cāng)室12之間的接觸面積可以相對(duì)小或甚至為零。例如，以與電化學(xué)電池倉(cāng)室或傳熱流體倉(cāng)室相接觸的熱能儲(chǔ)存材料的總表面積計(jì)，與電化學(xué)電池倉(cāng)室相接觸的熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室的表面積可以小于約5 %、小于約3 %、小于約2%或小于約I %。圖2A是示例性電池溫度調(diào)控裝置10'的橫截面的另一個(gè)說(shuō)明性部分。如圖2A中所示，可以對(duì)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室14'的形狀進(jìn)行選擇，使得電化學(xué)電池倉(cāng)室12至少部分嵌套在熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室中。熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室與電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的接觸面積26可以相對(duì)高，以便熱能儲(chǔ)存材料與電化學(xué)電池直接熱連通。例如，以與電化學(xué)電池倉(cāng)室或傳熱流體倉(cāng)室相接觸的熱能儲(chǔ)存材料的總表面積計(jì)，與電化學(xué)電池倉(cāng)室相接觸的熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室的表面積可以為至少約5%、至少約10%、至少約20%或至少約30%。熱能儲(chǔ)存?zhèn)}室可以由多個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)、例如多個(gè)泡罩包裝構(gòu)成。如圖2A中所示，熱能儲(chǔ)存?zhèn)}室可以至少包括第一泡罩包裝28和第二泡罩包裝30。第一泡罩包裝28和第二泡罩包裝30可以隔開(kāi),并且第一泡罩包裝與第二泡罩包裝之間的空間可以限定至少一部分傳熱流體倉(cāng)室16'。例如，第一泡罩包裝的基本上平坦的第一表面29和第二泡罩包裝朝向第一表面的基本上平坦的表面29'可以被隔開(kāi)，為傳熱流體流動(dòng)留下空間。如圖2B中所示，電池溫度調(diào)控裝置可以包括分開(kāi)的傳熱流體倉(cāng)室以用于移除熱量和提供熱量。例如，電池溫度調(diào)控裝置10"可以具有第一傳熱流體倉(cāng)室16'和第二傳熱流體倉(cāng)室32。如圖2B中所示,該傳熱流體倉(cāng)室之一(或兩者)在使用中可以含有工作流體34。第一泡罩包裝和第二泡罩包裝可以與一般對(duì)稱布置的熱能儲(chǔ)存材料的囊狀結(jié)構(gòu)對(duì)齊。這樣的排列顯示在圖1、2A和2B中。第一和第二泡罩包裝可以以非對(duì)稱排列方式對(duì)齊。例如，第一泡罩包裝28'可以相對(duì)于第二泡罩包裝30'移位，如圖3中所示。因此，傳熱流體倉(cāng)室與電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的至少一部分空間可以含有熱能儲(chǔ)存材料(即熱能儲(chǔ)存材料可以部分插置在傳熱流體倉(cāng)室與電化學(xué)電池倉(cāng)室之間)。如圖4中所示，電化學(xué)電池倉(cāng)室12'可以具有總體平坦的表面。包括一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室14"的第一泡罩包裝28"可以被排列成使泡罩包裝的總體平坦的表面與電化學(xué)電池倉(cāng)室的總體平坦的表面相接觸。相鄰的第二泡罩包裝30"可以與第一泡罩包裝28"部分嵌套。兩個(gè)泡罩包裝之間的空間可以用作傳熱流體倉(cāng)室16"的一部分。電化學(xué)電池倉(cāng)室/電化學(xué)電池電化學(xué)電池倉(cāng)室優(yōu)選能夠容納或以其他方式包含一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池。電化學(xué)電池倉(cāng)室優(yōu)選與熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室和傳熱流體倉(cāng)室兩者熱連通。電化學(xué)電池可以是本技術(shù)領(lǐng)域已知的產(chǎn)生電力的任何電化學(xué)電池。例如，電化學(xué)電池可以能夠從一種或多種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。電化學(xué)電池可以是一次電化學(xué)電池或二次電化學(xué)電池。優(yōu)選情況下，電化學(xué)電池是可以重復(fù)充電的二次電化學(xué)電池。非限制性地,適合的二次電化學(xué)電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池或其任何組合。優(yōu)選的電化學(xué)電池包括一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)或多個(gè)陰極。優(yōu)選在陽(yáng)極與陰極之間使用隔板，例如半透膜。電化學(xué)電池優(yōu)選包含電解質(zhì)?？梢允褂玫囊淮坞娀瘜W(xué)電池的實(shí)例是從燃料產(chǎn)生電力的燃料電池。傳熱流體倉(cāng)室電池溫度調(diào)控裝置具有在傳熱流體通過(guò)裝置循環(huán)時(shí)能夠容納傳熱流體的傳熱流體倉(cāng)室。傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與用于使傳熱流體流入傳熱流體倉(cāng)室的一個(gè)或多個(gè)入口相連。傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與用于使傳熱流體流出傳熱流體倉(cāng)室的一個(gè)或多個(gè)出口相連。傳熱流體倉(cāng)室可以是至少部分地由一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室壁限定的空間、至少部分地由一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存?zhèn)}室限定的空間、至少部分地由一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室限定的空間、至少部分地由電池溫度調(diào)控裝置的外殼或容器限定的空間，或其任何組合。
傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室和一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室兩者具有足夠的熱連通，以便能夠從電化學(xué)電池和熱能儲(chǔ)存材料兩者移除熱量或向其提供熱量。傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與一個(gè)或多個(gè)(或更優(yōu)選所有)電化學(xué)電池倉(cāng)室直接熱連通。直接熱連通可以是電化學(xué)電池與傳熱流體倉(cāng)室的一部分之間不含熱能儲(chǔ)存材料、不含具有低導(dǎo)熱性材料的任何最短距離的路徑。低導(dǎo)熱性材料包括導(dǎo)熱率低于約IOOW/(m -K)、優(yōu)選低于約IOW/(m K)、更優(yōu)選低于約3W/(m K)的材料。例如，傳熱流體或傳熱流體倉(cāng)室可以接觸一個(gè)或多個(gè)(或優(yōu)選所有)電化學(xué)電池倉(cāng)室的壁，或者基本上或完全通過(guò)具有高導(dǎo)熱率(例如高于約5ff/(m · K)、高于約12ff/(m · K)或高于約11 Off/(m · K))的材料與電化學(xué)電池倉(cāng)室隔離。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在傳熱流體倉(cāng)室與電化學(xué)電池之間可以存在熱能儲(chǔ)存材料或具有低導(dǎo)熱性的材料的非常薄的層(例如小于約O. 1mm、優(yōu)選小于約O. 01mm、更優(yōu)選小于約O. OOlmm)，而不顯著影響傳熱。因此，一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室與一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含熱能儲(chǔ)存材料的區(qū)域。傳熱流體倉(cāng)室優(yōu)選與一個(gè)或多個(gè)(或更優(yōu)選所有)熱能儲(chǔ)存?zhèn)}室直接熱連通。直接熱連通可以是熱能儲(chǔ)存?zhèn)}室與傳熱流體倉(cāng)室的一部分之間不含電化學(xué)電池、不含具有低導(dǎo)熱性的材料或兩者的任何最短距離的路徑。例如，傳熱流體或傳熱流體倉(cāng)室可以接觸一個(gè)或多個(gè)(或優(yōu)選所有)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室的壁，或者基本上或完全通過(guò)具有高導(dǎo)熱率(例如高于約5W/(m · K)、高于約12ff/(m*K)或高于約I IOW/(m· K))的材料與熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室隔離。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在傳熱流體倉(cāng)室與熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室之間可以存在具有低導(dǎo)熱性的材料的非常薄的層(例如小于約O. 1_、優(yōu)選小于約O. 01_、更優(yōu)選小于約O. OOlmm)而不顯著影響傳熱。因此,一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室與一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含電化學(xué)電池的區(qū)域。電池溫度調(diào)控系統(tǒng)電池溫度調(diào)控裝置可以使用在包括一種或多種傳熱流體的系統(tǒng)中，所述傳熱流體流過(guò)電池溫度調(diào)控裝置以用于從裝置移除熱量、將熱量傳遞到裝置中或兩者。電池溫度調(diào)控系統(tǒng)優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)用于從電池溫度調(diào)控裝置接收熱量的部件(即熱移除部件)、一個(gè)或多個(gè)用于向電池溫度調(diào)控裝置提供熱量的部件(即熱提供部件)或兩者。熱移除部件優(yōu)選與電池溫度調(diào)控裝置流體連通，以使得傳熱流體能夠通過(guò)兩者循環(huán)。熱移除部件優(yōu)選使用兩個(gè)或多個(gè)管線(即管路)與電池溫度調(diào)控裝置相連，所述管線包括用于將傳熱流體轉(zhuǎn)移到熱移除部件中的第一管線和用于將傳熱流體轉(zhuǎn)移出熱移除部件的第二管線。熱提供部件優(yōu)選使用兩個(gè)或多個(gè)管線(即管路)與電池溫度調(diào)控裝置相連，所述管線包括用于將傳熱流體轉(zhuǎn)移到熱提供部件中的第一管線和用于將傳熱流體轉(zhuǎn)移出熱提供部件的第二管線。熱提供部件優(yōu)選具有與電池溫度調(diào)控裝置的流體連接，以使得傳熱流體能夠通過(guò)兩者循環(huán)。該系統(tǒng)優(yōu)選包括用于使傳熱流體循 環(huán)的一個(gè)或多個(gè)泵。該系統(tǒng)優(yōu)選包括用于測(cè)量系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)溫度的一個(gè)或多個(gè)溫度探針。該一個(gè)或多個(gè)溫度探針可以測(cè)量電化學(xué)電池、傳熱流體、熱提供部件、熱移除部件、環(huán)境溫度、電池溫度儲(chǔ)存裝置、熱能儲(chǔ)存材料的溫度或其任何組合。該系統(tǒng)優(yōu)選在一個(gè)或多個(gè)管線上包含一個(gè)或多個(gè)閥，以便可以開(kāi)始或停止傳熱流體向熱提供部件的流動(dòng)，可以開(kāi)始或停止傳熱流體向熱移除部件的流動(dòng)，或兩者。該系統(tǒng)可以任選包括一個(gè)或多個(gè)加熱器，例如電阻加熱器。電阻加熱器，如果存在的話，可用于產(chǎn)生熱量以加熱熱提供部件。該系統(tǒng)優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)控制器?？刂破骺梢钥刂苽鳠崃黧w向熱提供部件的流動(dòng)、傳熱流體向熱移除部件的流動(dòng)或兩者。控制器可以控制一個(gè)或多個(gè)閥、一個(gè)或多個(gè)泵、一個(gè)或多個(gè)加熱器或其任何組合。該系統(tǒng)可以包括對(duì)熱提供部件、連接熱提供部件與電池溫度調(diào)控裝置的一個(gè)或多個(gè)(例如所有)管線或其任何組合進(jìn)行隔熱的一種或多種手段。熱提供部件/熱儲(chǔ)存裝置電池溫度調(diào)控系統(tǒng)優(yōu)選包括用于向電池溫度調(diào)控裝置提供熱量的熱提供部件。熱提供部件可以是能夠加熱傳熱流體以使得熱量可以傳遞到電池溫度調(diào)控裝置中的電化學(xué)電池的任何部件。適合的熱提供部件可以儲(chǔ)存熱量、從一個(gè)或多個(gè)其他部件傳遞熱量或?qū)崿F(xiàn)這兩者。熱提供部件，如果使用的話，優(yōu)選基本上由有效儲(chǔ)存熱能以加熱電池溫度調(diào)控裝置的熱儲(chǔ)存裝置構(gòu)成，或包括所述熱儲(chǔ)存裝置。熱儲(chǔ)存裝置可以位于電池溫度調(diào)控裝置外部，或可以整合在電池溫度調(diào)控裝置內(nèi)。熱儲(chǔ)存裝置以裝置的總體積計(jì)(例如不包括任何隔熱體)能夠儲(chǔ)存相對(duì)高的熱能密度(例如以J/m3計(jì))。例如，熱儲(chǔ)存裝置可能能夠儲(chǔ)存比電池溫度調(diào)控裝置更高，優(yōu)選高至少20%、更優(yōu)選高至少50%的熱能密度。熱儲(chǔ)存裝置優(yōu)選被至少部分絕熱，以便降低或最小化熱儲(chǔ)存裝置的熱損失速率。可以利用對(duì)電池溫度調(diào)控裝置所述的任何絕熱手段對(duì)熱儲(chǔ)存裝置進(jìn)行絕熱。通過(guò)使用熱儲(chǔ)存裝置，有可能降低或取消電池溫度調(diào)控裝置的絕熱。例如，對(duì)熱儲(chǔ)存裝置(由于它一般不包含一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池，其體積可能相對(duì)小)進(jìn)行絕熱可能比對(duì)電池溫度調(diào)控裝置(其體積可能相對(duì)大)進(jìn)行絕熱更加有效。熱儲(chǔ)存裝置優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室和一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室。熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室可以是本文所述的用于電池溫度調(diào)控裝置的任何熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室。優(yōu)選情況下，熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室在將熱能儲(chǔ)存材料與傳熱流體倉(cāng)室隔離的結(jié)構(gòu)中包括一種或多種熱能儲(chǔ)存材料。熱能儲(chǔ)存材料可以被包封在一個(gè)或多個(gè)小室或囊狀結(jié)構(gòu)中。例如，熱能儲(chǔ)存材料可以提供在多個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)層，例如一個(gè)或多個(gè)泡罩包裝中。熱儲(chǔ)存裝置的大部分容積可以被熱能儲(chǔ)存材料占據(jù)，以使得熱儲(chǔ)存裝置的功率輸出相對(duì)高，熱儲(chǔ)存裝置的總體積相對(duì)小，或兩者。例如，傳熱流體倉(cāng)室的容積與熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料(例如相變材料)的體積之比可以小于約20 I (優(yōu)選小于約10 I、更優(yōu)選小于約5 I、甚至更優(yōu)選小于約2 I、最優(yōu)選小于約I : I)。熱儲(chǔ)存裝置可以具有足夠大的傳熱流體倉(cāng)室以從熱儲(chǔ)存裝置有效地移除熱量，優(yōu)選沒(méi)有過(guò)量的流體阻力。例如，傳熱流體倉(cāng)室的容積與熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料(例如相變材料)的體積之比優(yōu)選為至少約I : 200、更優(yōu)選為至少約I : 100、甚至更優(yōu)選為至少約I : 50、最優(yōu)選為至少約I 25。熱儲(chǔ)存裝置可以含有足夠量的熱能儲(chǔ)存材料，以便可以將待加熱的物體(例如電池溫度調(diào)控裝置中的電化學(xué)電池)加熱至所需溫度。例如，熱儲(chǔ)存裝置可以含有足夠量的熱能儲(chǔ)存材料，以將電池溫度調(diào)控裝置的溫度增加至少10°c、優(yōu)選至少約20°C、更優(yōu)選至少約30°C、最優(yōu)選至少約40°C。
圖5和圖6顯示了兩個(gè)熱儲(chǔ)存裝置42、42’的橫截面。熱儲(chǔ)存裝置包括包封在多個(gè)泡罩包裝28" /中的熱能儲(chǔ)存材料18'。泡罩包裝被排列成使得傳熱流體倉(cāng)室16""、16""'與囊狀結(jié)構(gòu)熱連通。泡罩包裝具有總體平坦的表面和弓形表面。如圖5中所示，傳熱流體倉(cāng)室16""可以包括相鄰泡罩包裝的兩個(gè)弓形表面之間的空間。如圖6中所示，傳熱流體倉(cāng)室16""'可以包括相鄰泡罩包裝的兩個(gè)總體平坦的表面之間的空間。如圖6中所示，傳熱流體倉(cāng)室可以任選包括毛細(xì)結(jié)構(gòu)33，以使得可以使用毛細(xì)力將傳熱流體(例如工作流體34)泵吸通過(guò)傳熱流體倉(cāng)室。毛細(xì)結(jié)構(gòu)和利用毛細(xì)泵送回路的系統(tǒng)的實(shí)例描述在由Soukhojak等于2009年12月14日提交的PCT專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/US09/67823中，在此以其全文引入作為參考。例如，毛細(xì)結(jié)構(gòu)可以具有小于約2mm、優(yōu)選小于約1mm、更優(yōu)選小于約400 μ m、甚至更優(yōu)選小于約100 μ m、甚至更優(yōu)選小于約30 μ m、甚至更優(yōu)選小于約20 μ m、最優(yōu)選小于約10 μ m的平均孔隙半徑。熱儲(chǔ)存裝置包括一個(gè)或多個(gè)入口 37，以使得傳熱流體可以流入熱儲(chǔ)存裝置。熱儲(chǔ)存裝置包括一個(gè)或多個(gè)出口 39，以使得傳熱流體可以流出熱儲(chǔ)存裝置。熱儲(chǔ)存裝置優(yōu)選用一種或多種絕熱手段部分或完全絕熱。優(yōu)選使用足夠的絕熱以便熱儲(chǔ)存裝置以相對(duì)低的速率向環(huán)境散熱。如圖5和圖6中所示，絕熱36可以包括真空室。如圖6中所示，在熱儲(chǔ)存裝置中使用的傳熱流體可以任選是工作流體34。在熱儲(chǔ)存中使用的熱能儲(chǔ)存材料可以是本文中所描述的用于電池溫度調(diào)控裝置中的任何熱能儲(chǔ)存材料。熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料可以與電池溫度調(diào)控裝置的熱能儲(chǔ)存材料相同。熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料可以不同于電池溫度調(diào)控裝置的熱能儲(chǔ)存材料。例如，熱儲(chǔ)存裝置可以使用具有與電池溫度調(diào)控裝置中所使用的熱能儲(chǔ)存材料的轉(zhuǎn)變溫度(例如液相線溫度、熔化溫度或低共熔溫度)不同的轉(zhuǎn)變溫度的熱能儲(chǔ)存材料。優(yōu)選情況下，熱儲(chǔ)存裝置利用具有相對(duì)高的轉(zhuǎn)變溫度的熱能儲(chǔ)存材料。例如，熱儲(chǔ)存裝置可以包括具有比電池溫度調(diào)控裝置中的熱能儲(chǔ)存材料的轉(zhuǎn)變溫度更高的轉(zhuǎn)變溫度的熱能儲(chǔ)存材料。在本發(fā)明的特定方面中，熱儲(chǔ)存裝置所包括的熱能儲(chǔ)存材料可以具有高于約60°C、高于約80°C或高于約100°C的轉(zhuǎn)變溫度。熱儲(chǔ)存裝置所包括的熱能儲(chǔ)存材料可以具有低于約350°C、低于約250°C、低于約200°C或低于約150°C的轉(zhuǎn)變溫度。溫度調(diào)控裝置與熱儲(chǔ)存裝置之間的管線/連接正如上面討論的，系統(tǒng)優(yōu)選包括用于循環(huán)傳熱流體的傳熱流體管線。管線可以連接兩個(gè)或多個(gè)部件(例如熱移除部件或熱提供部件，以及電池溫度調(diào)控裝置)以便形成循環(huán)回路。管線優(yōu)選在傳熱流體的溫度和壓力下不泄漏或開(kāi)裂。管線優(yōu)選由基本上或完全耐傳熱流體腐蝕的材料制成。系統(tǒng)可以利用包含熱量以它流動(dòng)而不泄漏的管線。傳熱流體/工作流體用于加熱和/或冷卻一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的傳熱流體可以是任何液體或氣體，以使流體流過(guò)(例如，不固結(jié)地)電池溫度調(diào)控裝置或在其變冷時(shí)循環(huán)經(jīng)過(guò)的其他部件(例如熱提供部件、一個(gè)或多個(gè)連接管路或管線、熱移除部件或其任何組合)。傳熱流體可以是能夠在電池溫度調(diào)控系統(tǒng)所使用的溫度下傳熱的本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何傳熱流體或冷卻劑。傳熱流體可以是液體或氣體。優(yōu)選情況下，傳熱流體能夠在它在使用過(guò)程中可能暴露的最低運(yùn)行溫度(例如最低預(yù)期環(huán)境溫度)下流動(dòng)。例如，傳熱流體在約I個(gè)大氣壓和約25°C、優(yōu)選約0°C、更優(yōu)選_20°C、最優(yōu)選約_40°C下可以是液體或氣體。非限制性地，用于加熱和/或冷卻所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的優(yōu)選傳熱流體在約40°C下是液體。傳熱流體應(yīng)該能夠運(yùn)輸大量熱能，典型為顯熱。適合的傳熱流體可以具有至少約 lj/g · K、優(yōu)選至少約2J/g · K、更優(yōu)選至少約2. 5J/g · K、最優(yōu)選至少約3J/g ·Κ的比熱(在例如約25°C下測(cè)量)。優(yōu)選情況下，傳熱流體是液體。例如，本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑可以用作傳熱流體。系統(tǒng)可以利用單一傳熱流體來(lái)加熱電化學(xué)電池和冷卻電化學(xué)電池?？蛇x地，系統(tǒng)可以利用第一傳熱流體加熱電化學(xué)電池，并利用第二傳熱流體冷卻電化學(xué)電池。非限制性地，可以單獨(dú)或作為混合物使用的傳熱流體包括本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的傳熱流體，并包括含水的流體、一種或多種亞烷基二醇、一種或多種聚亞烷基二醇、一種或多種油、一種或多種制冷劑、一種或多種醇、一種或多種甜菜堿類或其任何組合。傳熱流體可以包括(例如除了上面提到的流體之外或代替上面提到的流體)工作流體，例如后文中所描述的工作流體，或基本上由其構(gòu)成?？梢允褂玫倪m合的油包括天然油類、合成油類或其組合。例如，傳熱流體可以含有礦物油、蓖麻油、硅油、氟代烴油或其任何組合，或基本上由其構(gòu)成(例如，至少80wt. %、至少90wt. %或至少95wt. % )。特別優(yōu)選的傳熱流體包括一種或多種亞烷基二醇或基本上由其構(gòu)成。非限制性地，適合的亞烷基二醇包括約I至約8個(gè)烷氧基。例如，亞烷基二醇可以包括含有約I至約6個(gè)碳原子的烷氧基。亞烷基二醇分子中的烷氧基可以相同，或者可以不同。任選地，亞烷基二醇可以包括各含有不同烷氧基或不同比率的烷氧基的不同亞烷基二醇的混合物。優(yōu)選的烷氧基包括氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯。任選地，亞烷基二醇可以被取代。例如，亞烷基二醇可以被一個(gè)或多個(gè)烷基，如一個(gè)或兩個(gè)含有約I至約6個(gè)碳原子的烷基取代。因此，亞烷基二醇可以包括一種或多種亞烷基二醇單烷基醚、一種或多種亞烷基二醇二烷基醚或其組合，或基本上由它們構(gòu)成。亞烷基二醇還可以包括聚亞烷基二醇。特別優(yōu)選的亞烷基二醇包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丁二醇。任何上述二醇可以單獨(dú)或作為混合物使用。例如，二醇可以作為與水的混合物使用。特別優(yōu)選的傳熱流體包括基本上(例如以傳熱流體的總重量計(jì)至少80wt. %、至少90wt. %或至少96wt. % )或完全由二醇與水的混合物構(gòu)成的混合物?；旌衔镏兴臐舛纫詡鳠崃黧w的總重量計(jì)優(yōu)選大于約5wt. %、更優(yōu)選大于約IOwt. %、甚至更優(yōu)選大于約15wt. %、最優(yōu)選大于約20wt. %?；旌衔镏卸嫉臐舛纫詡鳠崃黧w的總重量計(jì)優(yōu)選大于約5wt. %、更優(yōu)選大于約IOwt. %、更優(yōu)選大于約15wt. %、最優(yōu)選大于約20wt. %。任選地，用于加熱和/或冷卻一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的傳熱流體可以包括工作流體或基本上完全由其構(gòu)成。例如，系統(tǒng)可以包括通過(guò)其在其中被加熱和蒸發(fā)的熱儲(chǔ)存裝置流動(dòng)，然后流向其在其中被冷凝電池的溫度調(diào)控裝置(即通過(guò)第一傳熱流體倉(cāng)室)的工作流體。因此，熱儲(chǔ)存裝置可以起到工作流體的蒸發(fā)器的作用，且電池溫度調(diào)控裝置可以起到工作流體的冷凝器的作用。如果使用工作流體，提供給冷凝器(例如提供給電池溫度調(diào)控裝置)的熱量?jī)?yōu)選包括工作流體的汽化熱。系統(tǒng)可以包括用于將工作流體返回到熱儲(chǔ)存裝置的冷管線和用于從熱儲(chǔ)存裝置移除工作流體的熱管線。冷管線和熱管線優(yōu)選能夠在工作流體流過(guò)回路時(shí)容納工作流體而不泄漏。當(dāng)熱儲(chǔ)存裝置(例如熱儲(chǔ)存裝置中的熱能儲(chǔ)存材料)處于足以使工作流體所有組分的綜合蒸氣壓超過(guò)約I大氣壓的溫度下，并且閥門打開(kāi)以允許工作流體流動(dòng)時(shí)，工作流體可以a)通過(guò)毛細(xì)結(jié)構(gòu)泵送；b)至少部分蒸發(fā)；c)至少部分輸送到冷凝器；和(1)至少部分地在冷凝器中冷凝，以便從熱儲(chǔ)存裝置移除熱量。因此，系統(tǒng)可以任選地包括毛細(xì)泵送回路。工作流體工作流體可以是當(dāng)熱能儲(chǔ)存材料處于或高于其液相線溫度時(shí)能夠在熱儲(chǔ)存裝置中部分或完全蒸發(fā)(從液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)變)的任何流體。非限制性地，示例性的 工作流體可以包括一種或多種醇、一種或多種酮、一種或多種烴、碳氟化合物、氫氟烴(hydrofIurocarbon)(例如本技術(shù)領(lǐng)域已知的氫氟烴制冷劑,如本技術(shù)領(lǐng)域已知的氫氟烴汽車制冷劑)、水、氨或其任何組合，或基本上由它們構(gòu)成。適合的工作流體(例如用于毛細(xì)泵送回路)包括具有下述特征之一或其任意組合的純物質(zhì)和混合物在熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)最高溫度下良好的化學(xué)穩(wěn)定性，低粘度(例如小于約IOOmPa · s),毛細(xì)結(jié)構(gòu)的良好潤(rùn)濕性(例如良好的燈芯潤(rùn)濕性(wick wetting)),與毛細(xì)泵送回路材料(例如容器材料、用于包封熱能儲(chǔ)存材料的材料、蒸氣和液體管線的材料等)的化學(xué)相容性(例如工作流體引起材料的低腐蝕)，適用于蒸發(fā)器和冷凝器二者的溫度的溫度依賴性蒸氣壓，高的體積汽化潛熱(即單位為焦耳每升的熔化潛熱與工作流體在約25°C下的密度之積)，或低于或等于冷凝器傳熱流體的凝固點(diǎn)(例如低于或等于防凍劑的凝固點(diǎn)的凝固點(diǎn)、凝固點(diǎn)低于或等于約_40°C的凝固點(diǎn)或兩者)的凝固點(diǎn)。例如，在-40°C溫度和I大氣壓壓力下，工作流體的平衡狀態(tài)可以是至少90%的液體。工作流體在蒸發(fā)器中的蒸氣壓應(yīng)該足夠高，以便產(chǎn)生足以泵送工作流體的蒸氣流。優(yōu)選情況下，工作流體在蒸發(fā)器中的蒸氣壓應(yīng)該足夠高，以便產(chǎn)生的蒸氣流足以將以瓦特計(jì)量的所需熱功率從蒸發(fā)器攜帶至冷凝器。工作流體在蒸發(fā)器中的蒸氣壓優(yōu)選足夠低，以便毛細(xì)泵送回路不泄漏并且不破裂。工作流體對(duì)毛細(xì)結(jié)構(gòu)的潤(rùn)濕可以用工作流體在毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料上的接觸角來(lái)表征。優(yōu)選情況下，接觸角小于約80°、更優(yōu)選小于約70°、更優(yōu)選小于約60°、最優(yōu)選小于約55。。工作流體優(yōu)選在中壓下在低于約90°C的溫度下冷凝。例如，工作流體可以在低于約2MPa、優(yōu)選低于約O. 8MPa、更優(yōu)選低于約O. 3MPa、甚至更優(yōu)選低于約O. 2MPa、最優(yōu)選低于約O. IMPa的壓力下，在約90°C下冷凝。工作流體優(yōu)選可以在非常低的溫度下流動(dòng)。例如，工作流體可以暴露于非常低的環(huán)境溫度，并優(yōu)選能夠在約0°c、優(yōu)選約-10°c、更優(yōu)選約-25°c、甚至更優(yōu)選約-40°c、最優(yōu)選約_60°C的溫度下從冷凝器流向熱儲(chǔ)存裝置。工作流體當(dāng)處于完全充滿的熱儲(chǔ)存裝置的溫度下時(shí)優(yōu)選處于氣態(tài)。例如，工作流體在I大氣壓下的沸點(diǎn)可以低于熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料的相變溫度，優(yōu)選比熱能儲(chǔ)存材料的相變溫度低至少20°c，更優(yōu)選比熱能儲(chǔ)存材料的相變溫度低至少40°C。在本發(fā)明的各個(gè)方面中，可能希望工作流體在I大氣壓下的沸點(diǎn)(或者工作流體所有組分的綜合蒸氣壓等于I大氣壓時(shí)的溫度可以)高于約30°C、優(yōu)選高于約35°C、更優(yōu)選高于約50°C、甚至更優(yōu)選高于約60°C、最優(yōu)選高于約70°C (例如，使得工作流體在環(huán)境條件下為液體)。在本發(fā)明的各個(gè)方面中，工作流體在I大氣壓下的沸點(diǎn)可以(或者工作流體所有組分的綜合蒸氣壓等于I大氣壓時(shí)的溫度可以)低于約180°C、優(yōu)選低于約150°C、更優(yōu)選低于約120°C、最優(yōu)選低于約95°C。特別優(yōu)選的工作流體包括水和氨，或基本上由其構(gòu)成。例如，工作流體中水和氨的綜合濃度以工作流體的總重量計(jì)，可以為至少約80wt. %、更優(yōu)選至少約90wt. %、最優(yōu)選至少約95wt. %的水和氨。氨的濃度可以為足以將工作流體的沸點(diǎn)保持在低于水的沸點(diǎn)(例如比水的沸點(diǎn)低至少10°C )。氨的濃度以工作流體的總重量計(jì)可以大于約2wt. %、優(yōu)選大于約IOwt. %、更優(yōu)選大于約15wt. %、最優(yōu)選大于約18wt. %。氨的濃度以工作流體的總重量計(jì)可以小于約80wt. %、優(yōu)選小于約60wt. %、更優(yōu)選小于約40wt. %、最優(yōu)選小于約30wt. %。工作流體中水的濃度以工作流體的總重量計(jì)可以大于約20wt. %、優(yōu)選大于約40wt. %、更優(yōu)選大于約60wt. %、最優(yōu)選大于約70wt. %。工作流體中水的濃度以工作流體的總重量計(jì)可以小于約98wt. %、優(yōu)選小于約95wt. %、更優(yōu)選小于約90wt. %、甚至更優(yōu)選小于約85wt. %、最優(yōu)選小于約82wt. %。例如，約21wt. %氨和約79wt. %水的溶液的液相點(diǎn)約為_(kāi)40°C，在I大氣壓下沸程的上限低于約100°C。該溶液可以在室溫下儲(chǔ)存(例如作為液體)在未加壓容器中。優(yōu)選情況下，工作流體在約0°C至約250°C的某一溫度下，其所有組分的綜合蒸氣壓等于I大氣壓。工作流體能夠有效地從熱儲(chǔ)存裝置傳遞熱能，以使得從熱儲(chǔ)存裝置移除一定量熱能所需的工作流體量相對(duì)小(例如與使用不是工作流體的傳熱流體來(lái)移除熱量的裝置相 比)。優(yōu)選情況下，由工作流體傳遞的大部分熱量以汽化熱的形式傳遞。與利用不是工作流體的傳熱流體并具有相同初始功率的系統(tǒng)相比，在熱能儲(chǔ)存中工作流體的體積、工作流體的流速或兩者可以相對(duì)低。每升熱儲(chǔ)存裝置容器的工作流體(即流入熱儲(chǔ)存裝置的液態(tài)的工作流體)流速可以小于約5升/min、優(yōu)選小于約2升/min、更優(yōu)選小于約I升/min、甚至更優(yōu)選小于約O. 5升/min、最優(yōu)選小于約O. I升/min。系統(tǒng)中工作流體的體積與熱儲(chǔ)存裝置容器中的總?cè)莘e或與熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料的體積的比率應(yīng)該足夠低，以便系統(tǒng)的總重量不受工作流體重量的過(guò)度影響。系統(tǒng)中(例如毛細(xì)泵送回路中)工作流體的體積與熱儲(chǔ)存裝置的容器的總?cè)莘e(即容器內(nèi)部的容積)的比率(或者甚至系統(tǒng)中工作流體的體積與熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料的體積的比率)可以小于約20、優(yōu)選小于約10、更優(yōu)選小于約4、甚至更優(yōu)選小于約2、最優(yōu)選小于約I。如上所述，工作流體可以以汽化熱的熱能形式傳遞部分熱能。工作流體優(yōu)選具有高汽化熱，以使得能夠傳遞的熱量較高。適用于熱儲(chǔ)存裝置的工作流體可以具有大于約200kJ/摩爾、優(yōu)選大于約500kJ/摩爾、更優(yōu)選大于約750kJ/摩爾、甚至更優(yōu)選大于約IOOOkJ/摩爾、最優(yōu)選大于約1200kJ/摩爾的汽化熱。在工作流體的溫度可能低于0°C的應(yīng)用中，工作流體優(yōu)選不是水(例如以便工作流體不冷凍、引起破裂或出現(xiàn)這兩種情況)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，與工作流體相接觸的材料可以抵抗工作流體的腐蝕。例如，熱儲(chǔ)存裝置或電池溫度調(diào)控系統(tǒng)可能與工作流體相接觸的任一或所有表面(例如，工作流體蒸氣管線的內(nèi)部、工作流體液體管線的內(nèi)部、熱儲(chǔ)存裝置的傳熱流體倉(cāng)室的表面、一個(gè)或多個(gè)閥的內(nèi)表面、冷凝器中工作流體倉(cāng)室的表面、工作流體儲(chǔ)液庫(kù)的內(nèi)表面等)可以由不銹鋼制成。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本文中描述的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)中使用的任何工作流體或傳熱流體可以包括添加劑包。例如，添加劑包可以包括穩(wěn)定劑、緩蝕劑、潤(rùn)滑劑、極壓添加劑或其任何組
口 ο閥/分流器電池溫度調(diào)控系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)閥或本技術(shù)領(lǐng)域已知的用于控制傳熱流體的流動(dòng)路徑的其他手段。該系統(tǒng)可以包括閥，其在打開(kāi)時(shí)允許傳熱流體流過(guò)向電池溫度調(diào)控裝置提供熱量的部件，并在關(guān)閉時(shí)阻止通過(guò)所述部件的流動(dòng)。例如，該系統(tǒng)可以包括用于打開(kāi)和關(guān)閉傳熱流體通過(guò)熱儲(chǔ)存裝置的循環(huán)的一個(gè)或多個(gè)閥。該系統(tǒng)可以包括閥，所述閥在打開(kāi)時(shí)允許傳熱流體流過(guò)從電池溫度調(diào)控裝置移除熱量的部件，并且在關(guān)閉時(shí)阻止通過(guò)所述部件的流動(dòng)。例如，該系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)閥，其用于打開(kāi)和關(guān)閉傳熱流體通過(guò)熱傳遞裝置例如散熱器的循環(huán)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以利用一個(gè)或多個(gè)閥單閥將傳熱流體流從提供熱量的部件分流到移除熱量的部件。例如，該系統(tǒng)可以包括分流閥，其具有用于使傳熱流體通過(guò)提供熱量的部件循環(huán)的第一位置，以及用于使傳熱流體通過(guò)移除熱量的部件循環(huán)的第二位置。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，分流閥也可以允許傳熱流體循環(huán)以流向熱提供部件和熱移除部件兩者，并用于控制兩個(gè)液流的相對(duì)速率。該系統(tǒng)也可以包括用于停止和啟動(dòng)傳熱流體通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置的流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)閥。熱接收部件/熱交換器系統(tǒng)包括用于從電池溫度調(diào)控裝置接收熱量的熱接收部件。熱接收部件可以具有傳熱流體倉(cāng)室，以使得傳熱流體可以流入一個(gè)或多個(gè)入口通過(guò)熱接收部件，并流出一個(gè)或多個(gè)出口。熱接收部件可以通過(guò)從傳熱流體移除熱量來(lái)發(fā)揮作用，以使得傳熱流體在流過(guò)出口時(shí)的溫度低于其流進(jìn)入口時(shí)的溫度。熱接收部件可以將它從傳熱流體接收的一些或所有熱量傳遞到散熱器或另一種流體。因此，熱接收部件可以是熱交換器。熱交換器可以將熱量傳遞到第二傳熱流體，其可以是液體或氣體。熱交換器可以利用第二傳熱流體，其與從電池溫度調(diào)控裝置移除熱量的傳熱流體相同或不同。優(yōu)選情況下，第二傳熱流體是冷卻 劑(例如車輛中的冷卻劑)或空氣。例如，熱交換器可以是具有與空氣相接觸的大表面積的散熱器。散熱器可以將熱量從電池溫度調(diào)控裝置(經(jīng)傳熱流體)傳遞到散熱器周圍的空氣。作為另一個(gè)實(shí)例，熱交換器可以向液體例如冷卻劑流體傳遞熱量，冷卻劑流體然后循環(huán)(例如到散熱器)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，代替使用熱接收部件，可以通過(guò)使空氣流流過(guò)電池溫度調(diào)控裝置來(lái)冷卻該裝置。這樣的空氣流可以任選利用風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、氣閘或其任何組合來(lái)調(diào)節(jié)空氣的流動(dòng)?？刂破飨到y(tǒng)優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)控制器?？刂破骺捎糜诳刂苽鳠崃黧w向熱接收部件的流動(dòng)?？刂破骺捎糜诳刂苽鳠崃黧w從熱提供部件的流動(dòng)?？刂破骺梢钥刂萍訜崞鳎缥挥跓崽峁┎考谢蚺c熱提供部件熱連通的加熱器。控制器可以控制泵送傳熱流體的一個(gè)或多個(gè)泵。例如，控制器可以控制泵何時(shí)開(kāi)啟、停止、增加其泵送速率、降低其泵送速率或其任何組合。控制器可以監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)預(yù)選的條件，例如系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)溫度。控制器可以監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池、傳熱流體、電池溫度調(diào)控裝置、熱能儲(chǔ)存材料、環(huán)境條件的溫度或其任何組合?？刂破骺梢员O(jiān)測(cè)與熱通量相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)選條件，例如由電化學(xué)電池產(chǎn)生的熱量、從電池溫度調(diào)控裝置移除的熱量(例如通過(guò)散逸、通過(guò)傳熱流體或兩者)、由傳熱流體提供的熱量，或其任何組合。對(duì)于在車輛中使用的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，控制器可以監(jiān)測(cè)與車輛是否正在運(yùn)行、車輛是否正在加速、車輛是否正在減速、車輛是否停泊、車輛是否插入外部電力源、車輛預(yù)期運(yùn)行中的時(shí)間、環(huán)境溫度預(yù)報(bào)或其任何組合相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)選條件?？刂破骺梢詫⒃撘粋€(gè)或多個(gè)預(yù)選條件的實(shí)測(cè)值與預(yù)定值進(jìn)行比較。比較可以被控制器用來(lái)確定一個(gè)或多個(gè)閥是否應(yīng)該打開(kāi)或關(guān)閉(以及可能的程度)、是否一個(gè)或多個(gè)泵應(yīng)該運(yùn)行、是否向電加熱器提供電流，或其任何組合。任選的加熱器
電池溫度調(diào)控系統(tǒng)可以任選包括一個(gè)或多個(gè)加熱器。加熱器可以是能夠?qū)醿?chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料的溫度增加至超過(guò)其轉(zhuǎn)變溫度的溫度的任何加熱器。加熱器可以是將能量(例如電能、機(jī)械能、化學(xué)能或其任何組合)轉(zhuǎn)變成熱(即熱能)的任何加熱器。一個(gè)或多個(gè)加熱器可以是一個(gè)或多個(gè)電加熱器。一個(gè)或多個(gè)加熱器可以被用于加熱電池溫度調(diào)控系統(tǒng)中的一些或所有熱能儲(chǔ)存材料。例如，加熱器可以被用于加熱熱儲(chǔ)存裝置中的熱能儲(chǔ)存材料、用于加熱電池溫度調(diào)控裝置中的熱能儲(chǔ)存材料、或兩者。優(yōu)選情況下，系統(tǒng)包括與熱儲(chǔ)存裝置熱連通的一個(gè)或多個(gè)加熱器。例如，系統(tǒng)可以包括熱儲(chǔ)存裝置的絕熱中的一個(gè)或多個(gè)加熱器。電加熱器可以利用來(lái)自于電化學(xué)電池、來(lái)自外部源或兩者的電力。例如，當(dāng)車輛被接通到與靜止物體相連的出口時(shí)，可以使用來(lái)自于外部源的電力將熱儲(chǔ)存裝置維持在高于熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料的液相線溫度的溫度下。當(dāng)車輛沒(méi)有接通到與靜止物體相連的出口時(shí)，可以使用從電化學(xué)電池產(chǎn)生的電力將熱儲(chǔ)存裝置維持在高于熱儲(chǔ)存裝置中熱能儲(chǔ)存材料的液相線溫度的溫度下。已發(fā)現(xiàn)，使用電加熱器加熱熱儲(chǔ)存裝置(其隨后用于加熱電化學(xué)電池)與使用來(lái)自于電加熱器的熱量直接加熱電化學(xué)電池相比具有一些優(yōu)點(diǎn)，例如具有更高的效率、需要較少的絕熱或兩者。如圖7中所示，電池溫度調(diào)控系統(tǒng)40可以包括電池溫度調(diào)控裝置10，其通過(guò)用于循環(huán)傳熱流體50的一個(gè)或多個(gè)管線與熱儲(chǔ)存裝置42并與熱交換器例如散熱器58相連接。傳熱流體可以離開(kāi)電池溫度調(diào)控裝置并分流到通往散熱器58的散熱器輸送管線64和通向熱儲(chǔ)存裝置42的熱儲(chǔ)存裝置輸送管線46中。系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)閥例如分流閥48，用于調(diào)控傳熱流體50相對(duì)于進(jìn)入熱儲(chǔ)存裝置42的多少流量進(jìn)入散熱器58。離開(kāi)熱儲(chǔ)存裝置42的傳熱流體50可以通過(guò)熱儲(chǔ)存裝置返回管線44返回到電池溫度調(diào)控裝置10。離開(kāi)散熱器58的傳熱流體50可以通過(guò)散熱器返回管線66返回到電池溫度調(diào)控裝置10。兩個(gè)返回管線44、66可以結(jié)合在一起。如圖7中所示，系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)溫度探針54、56。例如，系統(tǒng)可以包括用于測(cè)量電池溫度調(diào)控裝置的溫度的電化學(xué)電池探針56、熱儲(chǔ)存裝置溫度探針54或兩者。熱儲(chǔ)存裝置溫度探針54可用于測(cè)量熱儲(chǔ)存裝置42中熱能儲(chǔ)存材料的溫度。系統(tǒng)40優(yōu)選包括泵62或使傳熱流體循環(huán)的其他手段。系統(tǒng)40還可以包括一個(gè)或多個(gè)控制器52?？刂破?2可以控制泵62，用于調(diào)控傳熱流體的泵送速率或阻止傳熱流體循環(huán)?？刂破?2可以控制一個(gè)或多個(gè)閥例如分流閥48，用于控制傳熱流體50向熱儲(chǔ)存裝置42和散熱器58的流動(dòng)。如圖8A中所示，系統(tǒng)40'可以包括與熱儲(chǔ)存裝置42熱連通的電加熱器68。例如，電加熱器68可以在熱儲(chǔ)存裝置42內(nèi)部或與其毗鄰。優(yōu)選情況下，電加熱器68在絕熱層內(nèi)部，使得絕熱層一般不插置到電加熱器與熱儲(chǔ)存裝置之間。參考圖SB，系統(tǒng)40"可以包括整合在電池溫度調(diào)控裝置內(nèi)的熱儲(chǔ)存裝置。這樣的構(gòu)造可以在熱儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存熱量時(shí)、熱儲(chǔ)存裝置放出熱量以加熱電化學(xué)電池時(shí)或兩種情形時(shí)將向環(huán)境的散熱降至最低。如圖9中所示,系統(tǒng)40"'可以包括使第一傳熱流體50和第二傳熱流體74通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置10獨(dú)立地循環(huán)的手段。電池溫度調(diào)控裝置10通過(guò)散熱器輸送管線64和散熱器返回管線66與散熱器58相連。第一傳熱流體50通過(guò)散熱器輸送管線64和散熱器 返回管線66循環(huán)，以便可以從電池溫度調(diào)控裝置10移除熱量并向散熱器59傳遞熱量。電池溫度調(diào)控裝置10通過(guò)熱儲(chǔ)存裝置輸送管線44和熱儲(chǔ)存裝置返回管線46與熱儲(chǔ)存裝置42連接。第二傳熱流體74通過(guò)熱儲(chǔ)存裝置輸送管線64和熱儲(chǔ)存裝置返回管線66循環(huán)，以便可以從熱儲(chǔ)存裝置42向電池溫度調(diào)控裝置10提供熱量。第二傳熱流體74可以是工作流體，并且熱儲(chǔ)存裝置可以包括毛細(xì)結(jié)構(gòu)，以便工作流體通過(guò)毛細(xì)力泵入熱儲(chǔ)存裝置中。因此，熱儲(chǔ)存裝置可以任選是用于工作流體的蒸發(fā)器，電池溫度調(diào)控裝置可以是用于工作流體的冷凝器。系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)閥70和泵62用于控制第一傳熱流體的流速。系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)閥72和任選的泵(未示出)用于控制第二傳熱流體的流速。系統(tǒng)的運(yùn)行本文描述的裝置和系統(tǒng)可用于管理電化學(xué)電池的溫度的方法中。該方法可以包括將電池溫度調(diào)控裝置中的電池溫度維持在最低目標(biāo)溫度或以上、在最高目標(biāo)溫度或以下或者兩者(即在目標(biāo)溫度范圍之內(nèi))的步驟。當(dāng)電池溫度處于目標(biāo)溫度范圍內(nèi)時(shí)，傳熱流體可以不循環(huán)或以相對(duì)低的速率通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置循環(huán)。優(yōu)選情況下，當(dāng)電池溫度處于目標(biāo)溫度范圍內(nèi)時(shí)，傳熱流體不通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置循環(huán)。當(dāng)電池溫度高于最高目標(biāo)溫度時(shí)，可以將電池溫度調(diào)控裝置冷卻。因此，當(dāng)電池溫度高于最高目標(biāo)溫度時(shí)，傳熱流體可以通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置循環(huán)并從裝置移除熱量。例如，傳熱流體可以通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置循環(huán)，直至電池溫度達(dá)到最高截止溫度。冷卻循環(huán)截止溫度可以是最高目標(biāo)溫度或可以是低于最高目標(biāo)溫度的溫度。例如，冷卻循環(huán)截止溫度可以是最低與最高目標(biāo)溫度之間的溫度。當(dāng)電池溫度低于目標(biāo)溫度時(shí)，可以對(duì)電池溫度調(diào)控裝置進(jìn)行加熱。因此，當(dāng)電池溫度低于目標(biāo)溫度時(shí)，傳熱流體可以通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置循環(huán)以向裝置提供熱量。例如，傳熱流體可以通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置循環(huán)直到電池溫度達(dá)到加熱循環(huán)截止溫度。加熱循環(huán)截止溫度可以是最低目標(biāo)溫度或可以是低于最低目標(biāo)溫度的溫度。例如，加熱循環(huán)截止溫度可以是最低與最高目標(biāo)溫度之間的溫度。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在電化學(xué)電池充電期間、電化學(xué)電池放電期間或兩者期間，可能在電池溫度調(diào)控裝置中產(chǎn)生熱量?？梢允褂美鋮s循環(huán)來(lái)防止電池溫度達(dá)到或超過(guò)最高運(yùn)行溫度。例如，在高于最高運(yùn)行溫度的溫度下，可能發(fā)生對(duì)電池的暫時(shí)或永久損傷。如果電池溫度達(dá)到或超過(guò)最高運(yùn)行溫度，該方法可以關(guān)閉電池溫度調(diào)控裝置中的一個(gè)或多個(gè)或甚至所有的電化學(xué)電池。如上所述，電池溫度調(diào)控裝置包括一種或多種熱能儲(chǔ)存材料。優(yōu)選情況下，熱能儲(chǔ)存材料具有目標(biāo)溫度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變溫度(例如熔化溫度、液相線溫度或低共熔溫度)。因此，可以利用熱能儲(chǔ)存材料將電池溫度維持在目標(biāo)溫度范圍之內(nèi)(即在轉(zhuǎn)變溫度或其附近)。任選地，電池溫度調(diào)控裝置可以包括具有相對(duì)高轉(zhuǎn)變溫度(例如處于最高目標(biāo)溫度或低于最高目標(biāo)溫度)的第一熱能儲(chǔ)存材料和具有比第一熱能儲(chǔ)存材料更低的轉(zhuǎn)變溫度的第二熱能儲(chǔ)存材料。例如，第一熱能儲(chǔ)存材料可以具有處于或低于最高目標(biāo)溫度的轉(zhuǎn)變溫度，和第二熱能儲(chǔ)存材料可以具有處于或高于最低目標(biāo)溫度的轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)電化學(xué)電池產(chǎn)生熱量時(shí)(例如當(dāng)電化學(xué)電池正在充電或放電時(shí))，熱能儲(chǔ)存材料可以被有利地用于從電化學(xué)電池移除熱能。在電化學(xué)電池運(yùn)行期間，電池溫度可能最初在目標(biāo)溫度范圍之內(nèi)并低于熱能儲(chǔ)存材料(例如第一熱能儲(chǔ)存材料)的轉(zhuǎn)變溫度。當(dāng)電化學(xué)電池產(chǎn)熱時(shí)，熱能可以被部分用于加熱熱能儲(chǔ)存材料。當(dāng)熱能儲(chǔ)存材料達(dá)到其轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，一些熱能可用于熔化熱能儲(chǔ)存材料。因此，一些熱能可以被轉(zhuǎn)變成熱能儲(chǔ)存材料的熔化潛熱。隨著熱能被轉(zhuǎn)變成熔化潛熱，可以降低電池溫度增加的速率(例如，如與不具有熱能儲(chǔ)存材料的相同裝置相比)。當(dāng)一些或所有熱能儲(chǔ)存材料(例如第一熱能儲(chǔ)存材料)已經(jīng) 熔化時(shí)，電池溫度可以達(dá)到最高目標(biāo)溫度。通過(guò)將熱能轉(zhuǎn)變成熔化潛熱(例如通過(guò)熔化熱能儲(chǔ)存材料)，可以減少、延遲或同時(shí)減少并延遲對(duì)從電池溫度調(diào)控裝置移除熱能(例如使用傳熱流體)的需要。當(dāng)電池溫度超過(guò)最高目標(biāo)溫度時(shí)，可以開(kāi)始冷卻循環(huán)，包括開(kāi)始循環(huán)傳熱流體或增加傳熱流體循環(huán)的速率的步驟。在冷卻循環(huán)期間，來(lái)自于電池的熱能可以從電池溫度調(diào)控裝置傳遞到裝置外部具有比電池溫度更低的溫度的一個(gè)或多個(gè)部件。非限制性地，在冷卻循環(huán)期間從電池溫度調(diào)控裝置移除的一些或所有熱能可以被傳遞到熱傳遞裝置?？梢允褂玫氖纠詿醾鬟f裝置包括散熱器、儲(chǔ)熱器和熱儲(chǔ)存裝置(例如本文所描述的熱儲(chǔ)存裝置)或其任何組合。優(yōu)選情況下，從電池溫度調(diào)控裝置移除(例如在冷卻循環(huán)期間)的一些或所有熱能被用于加熱環(huán)境空氣(例如通過(guò)散熱器)。在冷卻循環(huán)期間，電化學(xué)電池的冷卻可以包括將傳熱流體與電化學(xué)電池倉(cāng)室、與熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室或優(yōu)選與兩者相接觸的步驟。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，環(huán)境溫度可以低于目標(biāo)最低溫度。在一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池不在放電或充電或者充電和放電的平均量相對(duì)低的時(shí)期內(nèi)，來(lái)自于電池溫度調(diào)控裝置的熱能可以散失到環(huán)境。通過(guò)利用具有處于或高于最低目標(biāo)溫度的轉(zhuǎn)變溫度的熱能儲(chǔ)存材料(例如第二熱能儲(chǔ)存材料)，熱能儲(chǔ)存材料的結(jié)晶熱可以降低電池溫度下降的速率(例如，與不具有熱能儲(chǔ)存材料的裝置相比)。當(dāng)電池溫度降低至低于最低目標(biāo)溫度的溫度時(shí)，可以使用加熱循環(huán)來(lái)提高電池溫度。在加熱循環(huán)期間，熱能可以在電池溫度調(diào)控裝置中產(chǎn)生、傳遞到所述裝置或兩者。優(yōu)選情況下，在加熱循環(huán)期間，熱能被傳遞到電池溫度調(diào)控裝置。例如，可以使用傳熱流體將熱能傳遞到電池溫度調(diào)控裝置。因此，加熱循環(huán)可以包括啟動(dòng)傳熱流體通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置的循環(huán)或增加傳熱流體通過(guò)裝置的流速的步驟。例如，傳熱流體可以流過(guò)具有比電池溫度更高(并優(yōu)選高于最低目標(biāo)溫度)的溫度的一個(gè)或多個(gè)部件(例如一個(gè)或多個(gè)熱源)以加熱流體，并流過(guò)電池溫度調(diào)控裝置以將至少一些熱能傳遞到裝置中。傳熱流體可以保持相同的相(例如傳熱流體可以保持為液體或氣體)并且熱量可以作為顯熱傳遞，或者傳熱流體可以是工作流體，并且至少一些熱量可以作為冷凝熱傳遞到裝置(并且作為蒸發(fā)熱從熱源傳遞到流體)。在加熱循環(huán)期間，電化學(xué)電池的加熱可以包括將傳熱流體與電化學(xué)電池倉(cāng)室、與熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室或優(yōu)選與兩者相接觸的步驟。用于冷卻循環(huán)的傳熱流體和用于加熱循環(huán)的傳熱流體可以相同，并且可以通過(guò)電池溫度調(diào)控裝置的相同部分循環(huán)。因此，在加熱循環(huán)中可以利用一個(gè)或多個(gè)閥使傳熱流體通過(guò)熱源循環(huán)、防止傳熱流體通過(guò)熱傳遞裝置循環(huán)，或優(yōu)選兩者。類似地，在冷卻循環(huán)中可以利用一個(gè)或多個(gè)閥來(lái)防止傳熱流體通過(guò)熱源循環(huán)、使傳熱流體通過(guò)熱傳遞裝置循環(huán)，或優(yōu)選兩者。任選地，電池溫度調(diào)控系統(tǒng)可以使用在當(dāng)車輛停泊時(shí)接通車輛外部的電力源的車輛中。當(dāng)車輛停泊時(shí)，可以利用電加熱器加熱系統(tǒng)中的熱能儲(chǔ)存材料。例如，當(dāng)一些或所有 的熱能儲(chǔ)存材料已經(jīng)冷卻時(shí)，可以利用電加熱器提高熱能儲(chǔ)存材料的溫度。該方法可以包括利用從車輛外部的電源接收電力的電加熱器來(lái)加熱車輛中的熱能儲(chǔ)存材料(例如電池溫度調(diào)控裝置、熱儲(chǔ)存裝置或兩者中的熱能儲(chǔ)存材料)的步驟。當(dāng)一些或所有的熱能儲(chǔ)存材料已發(fā)生從液體到固體的相變時(shí)，可以利用使用電加熱器加熱熱能儲(chǔ)存材料的步驟。因此，所述方法可以包括使用來(lái)自于電加熱器的熱量熔化一些或所有熱能儲(chǔ)存材料的步驟。當(dāng)所有熱能儲(chǔ)存材料處于液態(tài)時(shí)，可以利用使用電加熱器加熱熱能儲(chǔ)存材料的步驟。因此，該方法可以包括使用電加熱器提高熱能儲(chǔ)存材料的溫度的步驟。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法可用于使用電池的汽車應(yīng)用中，特別是具有從電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)接收功率的傳動(dòng)系統(tǒng)的汽車應(yīng)用中。非限制性地，本發(fā)明可用于混合動(dòng)力電動(dòng)車和插電式電動(dòng)車中。參考圖7，溫度探針56可以測(cè)量電池溫度調(diào)控裝置的溫度?？刂破?2可以將電池溫度調(diào)控裝置的溫度與預(yù)定目標(biāo)溫度范圍進(jìn)行比較。當(dāng)溫度在預(yù)定目標(biāo)溫度范圍之內(nèi)時(shí)，控制器52可以停止泵62、降低泵62的泵送速率、關(guān)閉閥48或其任何組合。當(dāng)電池溫度調(diào)控裝置的溫度接近(例如朝向最高目標(biāo)溫度升高)或高于最高目標(biāo)溫度時(shí)，控制器可以將分流閥48打開(kāi)到允許流體流過(guò)向熱交換器進(jìn)料的管線64的位置。控制器也可以打開(kāi)泵62或提高泵62的速度，以便使用將電池溫度調(diào)控裝置10與熱交換器58相連的管線64、66將傳熱流體在兩個(gè)部件之間循環(huán)。當(dāng)電池溫度調(diào)控裝置的溫度接近(例如朝向最低目標(biāo)溫度降低)或低于最低目標(biāo)溫度時(shí)，控制器可以使用溫度探針54獲得熱儲(chǔ)存裝置42的溫度，以確定熱儲(chǔ)存裝置是否能夠加熱電池溫度調(diào)控裝置。溫度控制器打開(kāi)分流閥48以允許傳熱流體通過(guò)管線44流到熱儲(chǔ)存裝置42?？刂破饕部梢源蜷_(kāi)泵62或增加泵62的速度，以便使用將電池溫度調(diào)控裝置10與熱儲(chǔ)存裝置42相連的管線44、46將傳熱流體在兩個(gè)部件之間循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包含 i)用于接收傳熱流體的入口 ； )用于容納一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室； iii)含有一種或多種熱能儲(chǔ)存材料的一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室；以及 iv)用于使傳熱流體通過(guò)裝置流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室； 其中所述裝置是溫度調(diào)控裝置， 所述一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室之間的空間包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含所述熱能儲(chǔ)存材料的區(qū)域；并且 所述一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室與所述一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室之間的空間包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含電化學(xué)電池的區(qū)域； 使得所述傳熱流體倉(cāng)室與所述熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室和所述電化學(xué)電池倉(cāng)室兩者直接熱連通。
2.權(quán)利要求I的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室包括具有運(yùn)行溫度范圍的電化學(xué)電池，并且所述熱能儲(chǔ)存材料是液相線溫度在所述電化學(xué)電池的所述運(yùn)行溫度范圍之內(nèi)的相變材料。
3.權(quán)利要求I或2的裝置，其中所述一種或多種熱能儲(chǔ)存材料包括一定量的具有第一液相線溫度的第一相變材料和一定量的具有第二液相線溫度的第二相變材料，其中所述第一液相線溫度低于所述第二液相線溫度。
4.權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)的裝置，其中所述裝置包括位于電化學(xué)電池倉(cāng)室中的具有最低目標(biāo)溫度和最高目標(biāo)溫度的電化學(xué)電池，其中所述裝置能夠在所述電化學(xué)電池的溫度高于所述最高目標(biāo)溫度時(shí)從電化學(xué)電池倉(cāng)室移除熱量并能夠在所述電化學(xué)電池的溫度低于所述最低目標(biāo)溫度時(shí)向電化學(xué)電池倉(cāng)室提供熱量。
5.權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)的裝置，其中所述熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室包括多個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)，所述囊狀結(jié)構(gòu)通過(guò)下述方法形成對(duì)第一金屬片材進(jìn)行壓印以形成多個(gè)凹部，用所述熱能儲(chǔ)存材料至少部分填充凹部，將第二金屬片材定位于所述第一金屬片材上，以及連接所述第一金屬片材和所述第二金屬片材，以使得所述熱能儲(chǔ)存材料被包封在所述第一金屬片材與所述第二金屬片材之間。
6.權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)的裝置，其中所述第一金屬片材具有在熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室外部的外表面，其中所述外表面的一個(gè)或多個(gè)部分與電化學(xué)電池或含有電化學(xué)電池的倉(cāng)室接觸，并且所述外表面的一個(gè)或多個(gè)部分與含有傳熱流體的倉(cāng)室接觸。
7.權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)的裝置，其中熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室具有一定容積和表面積，其中所述容積與表面積之比小于約10mm。
8.權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)的裝置，其中所述傳熱流體倉(cāng)室具有一定容積和表面積，其中所述容積與表面積之比小于約O. 5mm。
9.權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室包括多個(gè)囊狀結(jié)構(gòu)，所述囊狀結(jié)構(gòu)被單獨(dú)隔離以使得熱能儲(chǔ)存材料不在兩個(gè)相鄰囊狀結(jié)構(gòu)之間流動(dòng)。
10.權(quán)利要求I至9任一項(xiàng)的裝置，其中所述第一金屬片材是鋁片或銅片。
11.權(quán)利要求I至10任一項(xiàng)的裝置,其中所述第一金屬片材的厚度小于約O.1mm。
12.—種系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括i)權(quán)利要求I至11任一項(xiàng)的溫度調(diào)控裝置； )熱儲(chǔ)存裝置，其包括具有出口的絕熱容器、位于所述絕熱容器內(nèi)部并包含熱能儲(chǔ)存材料的一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室、以及用于使傳熱流體通過(guò)所述熱儲(chǔ)存裝置流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室，其中所述傳熱流體倉(cāng)室與所述熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室熱連通； iii)用于使傳熱流體從所述熱儲(chǔ)存裝置的出口流向所述溫度調(diào)控裝置的入口的裝置； 其中所述系統(tǒng)是用于調(diào)控所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池的溫度的溫度調(diào)控系統(tǒng)。·
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含用于控制所述傳熱流體從所述熱儲(chǔ)存裝置向所述溫度調(diào)控裝置流動(dòng)的控制器。
14.權(quán)利要求12或13的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括受所述控制器調(diào)控的一個(gè)或多個(gè)閥。
15.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述控制器控制一個(gè)或多個(gè)閥，以便在包括所述電化學(xué)電池具有低于預(yù)定的最低運(yùn)行溫度的溫度的條件下，將來(lái)自于所述熱儲(chǔ)存裝置的熱量傳遞到所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池。
16.權(quán)利要求12至15任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)或其任何組口 ο
17.權(quán)利要求12至16任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括散熱器。
18.權(quán)利要求12至17任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含所述傳熱流體。
19.權(quán)利要求12至18任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料與所述溫度調(diào)控裝置的熱能儲(chǔ)存材料不同。
20.權(quán)利要求12至19任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料的液相線溫度在所述電池的優(yōu)選運(yùn)行溫度范圍之內(nèi)。
21.權(quán)利要求12至20任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室包括多個(gè)包含所述熱能儲(chǔ)存材料的囊狀結(jié)構(gòu)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的囊狀結(jié)構(gòu)通過(guò)下述方法形成對(duì)第一金屬片材進(jìn)行壓印以形成多個(gè)凹部，用所述熱能儲(chǔ)存材料至少部分填充凹部，將第二金屬片材定位于所述第一金屬片材上，以及連接所述第一金屬片材和所述第二金屬片材，以使得所述熱能儲(chǔ)存材料被包封在所述第一金屬片材與所述第二金屬片材之間。
22.權(quán)利要求12至21任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的第一金屬片材具有第一外表面，并且所述熱儲(chǔ)存裝置的第二金屬片材具有第二外表面，其中所述傳熱流體與所述第一外表面、所述第二外表面或兩者熱接觸。
23.權(quán)利要求12至22任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的第一金屬片材具有第一外表面，并且所述熱儲(chǔ)存裝置的第二金屬片材具有第二外表面，其中所述傳熱流體與所述第一外表面、所述第二外表面或兩者直接接觸。
24.權(quán)利要求12至23任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述熱儲(chǔ)存裝置的熱能儲(chǔ)存材料包括相變材料，所述溫度調(diào)控裝置具有出口，所述熱儲(chǔ)存裝置具有入口，并且所述系統(tǒng)包括將傳熱流體從所述溫度調(diào)控裝置的出口傳遞到所述熱儲(chǔ)存裝置的入口的裝置，以便由電池產(chǎn)生的熱量可用于熔化所述熱儲(chǔ)存裝置的相變材料。
25.權(quán)利要求12至24任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括毛細(xì)泵回路，用于使所述傳熱流體在所述溫度調(diào)控裝置與所述熱儲(chǔ)存裝置之間循環(huán)。
26.一種用于調(diào)控電化學(xué)電池的溫度的方法，所述方法包括使用傳熱流體將熱量傳遞到權(quán)利要求I至11任一項(xiàng)的電池溫度調(diào)控裝置中的步驟。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述方法還包括使用所述傳熱流體從所述溫度調(diào)控裝置傳遞熱量的步驟。
28.一種方法，其使用權(quán)利要求12至25任一項(xiàng)的電池溫度調(diào)控系統(tǒng)來(lái)調(diào)控電化學(xué)電池的溫度，所述方法包括將熱量從所述熱儲(chǔ)存裝置傳遞到所述電池溫度調(diào)控裝置的步驟。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述方法還包括使用所述傳熱流體從所述溫度調(diào)控裝置傳遞熱量的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于管理電化學(xué)電池的溫度的裝置、系統(tǒng)和方法，包括一種裝置(10)，所述裝置包含用于接收傳熱流體的入口；用于容納一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池(20)的一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室(12)；含有一種或多種熱能儲(chǔ)存材料(18)的一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室(14)；以及用于使所述傳熱流體通過(guò)所述裝置流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室(16)；其中所述一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室(16)與所述一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)電池倉(cāng)室(12)之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含所述熱能儲(chǔ)存材料(18)的第一區(qū)域(22)(即部分)；并且所述一個(gè)或多個(gè)傳熱流體倉(cāng)室(18)與所述一個(gè)或多個(gè)熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室(14)之間的空間優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)基本上不含電化學(xué)電池(20)的第二區(qū)域(24)(即部分)；使得所述傳熱流體倉(cāng)室(16)與所述熱能儲(chǔ)存材料倉(cāng)室(14)和所述電化學(xué)電池倉(cāng)室(12)兩者直接熱連通。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102714336SQ201080061049
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者A·N·索克霍賈克, K·塞漢歐比什 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司