本發(fā)明大體涉及電動車輛，更具體地涉及快速充電所用的電動車輛。

背景技術(shù)：
在研發(fā)純電動車輛(僅依靠電動車輛電池運(yùn)行的電動車輛)時，與具有大眾市場吸引力的還包括內(nèi)燃機(jī)的混合動力電動車輛相比存在許多障礙。一個這種障礙是克服作為在車輛到達(dá)目的地之前電動車輛電池將用光電荷的擔(dān)憂的“里程焦慮(rangeanxiety)”。特別是在交通速度可變的人口密集區(qū)域，實際里程隨著駕駛員操作而改變，并且頻繁地發(fā)現(xiàn)實際里程令人擔(dān)憂地低于預(yù)期，而來自無動力外圍設(shè)備的對電池的需求是恒定的(空調(diào)、供暖、照明等…)。即使電動車輛的用戶在旅程開始時知曉電池的充電百分比，這種不斷變化的里程也妨礙這些用戶精確地規(guī)劃他們的電動車輛的實際運(yùn)輸范圍。為了減輕里程焦慮，已嘗試通過增加每輛車的電池能量的量來擴(kuò)大車輛的里程(即，“增程”)。然而，增加每輛車的電池能量的量受到在增加大型電動車輛電池的實際能量密度方面的進(jìn)展緩慢所限制。另外，盡管使用混合動力電動車輛減輕了里程焦慮，但共同使用電動和燃燒驅(qū)動系統(tǒng)導(dǎo)致成本增加，而且無法實現(xiàn)針對零排放和零石油消耗的更廣目標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
提供一種電動車輛。所述電動車輛包括對所述電動車輛的驅(qū)動系統(tǒng)供電的電池。所述電池具有殼體和在所述殼體內(nèi)的多個單元。所述單元經(jīng)由互連器間隔開。所述電動車輛還包括冷卻劑輸送部。所述冷卻劑輸送部將冷卻劑輸送至所述互連器。還提供一種電動車輛，包括對所述電動車輛的驅(qū)動系統(tǒng)供電的電池。所述電池具有殼體，其中所述殼體具有用以使冷卻劑通過所述殼體的冷卻劑輸入端和冷卻劑輸出端。所述電動車輛還包括用于將所述冷卻劑輸送至所述冷卻劑輸入端的冷卻劑輸送部。所述冷卻劑輸送部連接至所述電動車輛的表面上的容座。還提供一種電池，用于向車輛的驅(qū)動系統(tǒng)供電。所述電池包括殼體和在所述殼體內(nèi)的多個單元。所述單元經(jīng)由多個互連器間隔開。所述殼體具有用于使冷卻劑通過所述多個互連器的冷卻劑輸入端和冷卻劑輸出端。附圖說明通過參考以下附圖來說明本發(fā)明，其中：圖1a示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于對電動車輛進(jìn)行充電的快速充電站；圖1b示意性示出用于對電動車輛進(jìn)行充電的快速充電站的替代實施例；圖2示出電動車輛電池的一個典型實施例；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛電池組件的立體圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電動車輛電池組件的實施例；以及圖5針對以20分鐘速率進(jìn)行快速充電的三單元電池示出標(biāo)繪電池溫度相對于時間的圖。具體實施方式由于難以確定電動車輛的可預(yù)測里程并且由于增加大型電動車輛電池的實際能量密度的進(jìn)展緩慢，因此提高快速路邊充電的可用性可以鼓勵接受純電動車輛。如這里所使用的路邊被定義為離開公共道路可到達(dá)的任何位置。例如，根據(jù)如這里所使用的路邊的定義，公眾可到達(dá)的所有加油站均被視為路邊。將快速路邊充電的可用性與整夜充電(其本身由于無法擴(kuò)大車輛在途中的里程因此無法減輕里程焦慮)相結(jié)合可以進(jìn)一步提高純電動車輛的便利性和吸引力。對純電動車輛的更廣泛接受可以實現(xiàn)如下規(guī)模經(jīng)濟(jì)，其中規(guī)模經(jīng)濟(jì)可以使電動車輛和對電動車輛電池進(jìn)行充電所使用的基礎(chǔ)能量的成本與傳統(tǒng)的內(nèi)燃驅(qū)動車輛或混合動力電動車輛相比減少。本發(fā)明的實施例提供高功率DC電源路邊充電站，其中該高功率DC電源路邊充電站能夠連同用于使電動車輛電池在充電期間冷卻的冷卻劑一起針對每輛電動車傳遞高達(dá)300kW(例如，關(guān)于30kWh的電動車輛電池的6分鐘充電)以上，以使得電池不會過熱(例如，可以預(yù)期在6～12分鐘的充電時間內(nèi)生成高達(dá)50kW的熱)。諸如使高電壓電池的表面或外部冷卻等的傳統(tǒng)冷卻技術(shù)可能無法使通過快速充電站對每輛車傳遞高達(dá)300kW以上所生成的熱有效率地冷卻。由于通過充電所生成的熱主要是在電動車輛電池的內(nèi)部生成的，因此使電動車輛電池的外表面冷卻不夠有效率，并且在電池堆自身內(nèi)高的溫度梯度可能導(dǎo)致電池?fù)p壞和不期望的溫度上升造成的早期故障，這樣增加了成本和電池的危險熱失控的可能性。此外，本發(fā)明的實施例能夠允許在高速率充電期間進(jìn)行內(nèi)部電池堆冷卻的高效且安全的方法，并且可以提供獨(dú)特且高度有效的通用熱管理系統(tǒng)。另外，由于冷卻劑和可選的熱交換器位于電動車輛的外部并且是在充電期間施加的，因此這些實施例僅向電動車輛添加最小的車載體積和重量。與專門使用車載冷卻系統(tǒng)的電動車輛相比，使冷卻劑供給和熱交換器位于電動車輛的外部可以擴(kuò)大電動車輛的里程并且?guī)椭鷾p輕里程焦慮。有利地，可以修改現(xiàn)有的車載冷卻劑系統(tǒng)以提供與本發(fā)明的再充電站的外部冷卻劑供給的連接。圖1a示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于對電動車輛20進(jìn)行充電的快速充電站60。例如，可以根據(jù)遞交日期與本申請相同的標(biāo)題為SYSTEMANDMETHODFORRECHARGINGELECTRICVEHICLEBATTERIES且代理人案號為617.1008的共同未決申請中所公開的方法來對電動車輛20進(jìn)行充電，其全部內(nèi)容也通過引用包含于此。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，電動車輛20是包括對車輛20的驅(qū)動系統(tǒng)供電的電動車輛電池30但不包括內(nèi)燃機(jī)的純電動車輛。在替代實施例中，電動車輛20可以是混合動力電動車輛并且可以包括與電動車輛電池30協(xié)作工作的內(nèi)燃機(jī)。車輛20可以包括控制器28，其中該控制器28連接至電動車輛電池30，用于判斷電池30的狀態(tài)并且用于相應(yīng)地調(diào)節(jié)電池30的工作和充電。圖2更詳細(xì)地示出電動車輛電池30的一個典型實施例。電動車輛電池30可以是包括由多個內(nèi)部通道34分隔開的多個電池單元32的模塊化電池，其中這些內(nèi)部通道34位于電池30內(nèi)的單元32之間。優(yōu)選地，通道34至少部分填充有多孔的可壓縮互連器36，其中這些可壓縮互連器36工作以提供相鄰單元32之間的導(dǎo)電互連，同時還使得冷卻劑能夠在充電期間通過單元32之間的內(nèi)部通道34以使單元32冷卻。在優(yōu)選實施例中，電池30是全部內(nèi)容通過引用包含于此的美國專利公開號2009/0239130中所公開的電池，其中互連器36和單元32分別是以與美國專利公開號2009/0239130中所公開的互連器和平面單元模塊相同的方式形成的。單元32各自包括正電極和負(fù)電極，其中正電極連接至正端子39并且負(fù)電極連接至負(fù)端子40。在維持使冷卻劑在充電期間通過內(nèi)部通道34以使單元32冷卻所用的充足空間的情況下，可壓縮互連器36可以由例如保持在可壓縮彈性基質(zhì)中的絲網(wǎng)、金屬或碳纖維、或者交織導(dǎo)電墊等的材料制成，其中這些材料具有符合針對在相鄰單元板模塊表面之間的可壓縮柔性電傳導(dǎo)互連的要求的足夠性能。在優(yōu)選實施例中，互連器36可以是多孔的、呈波狀且具有高導(dǎo)電性，以進(jìn)行更快速且更有效率以及層流的冷卻。在圖2的例示示例中，六個單元32以堆疊陣列容納在外殼25內(nèi)，其中在本實施例中，該外殼25具有矩形截面。盡管僅示出六個單元32，但電池30可以包括超過30個單元32并且可以包括互連的100個～幾百個單元32以構(gòu)成電壓非常高的電池堆。外殼25包括可以自動打開或關(guān)閉的輸入端和輸出端，從而使得冷卻劑能夠通過通道34。在替代實施例中，互連器36可以不導(dǎo)電和/或?qū)?，而是可以簡單地設(shè)置在單元32之間以使單元32彼此間隔開從而在單元之間形成通道34。在這些實施例中，單元32可被形成為在其端部具有導(dǎo)電片的絕緣盒，從而使得冷卻劑能夠通過由互連器36形成的通道34以使單元32冷卻。電源端子39、40經(jīng)由針對正端子39的內(nèi)部電源總線31在內(nèi)部連接至單元模塊電池堆的端部，并且導(dǎo)電性的外殼25可以用作向著負(fù)端子40的負(fù)總線29、或者可以針對負(fù)端子40附加設(shè)置負(fù)總線。外殼25可以配備有外部多引腳連接器37、38，其中外部多引腳連接器37、38可以經(jīng)由感測線電連接至用于分別監(jiān)測單元電壓和單元溫度的電饋通件35?？梢葬槍γ總€單元32設(shè)置一組引腳連接器37、38。為了提供用于對電池30的充電進(jìn)行控制的單元電壓和單元溫度信息，多引腳連接器37、38可以將電壓和單元溫度測量值發(fā)送至控制器28(圖1a)。返回參考圖1a，快速充電站60可以包括：高功率充電源62，用于對車輛20的電池30進(jìn)行快速充電；以及冷卻劑源64，用于隨著利用高功率充電源62對電池30進(jìn)行快速充電來將冷卻劑經(jīng)由通道34(圖2)從內(nèi)部供給至電池30，其中在優(yōu)選實施例中，高功率充電源62是高功率DC電源。在優(yōu)選實施例中，高功率充電源62可以是能夠以高速率放電、并且能夠利用較廉價且不太可能造成電網(wǎng)中斷的非峰值電力進(jìn)行再充電的電池或超級電容器。車輛20的駕駛員可以抵達(dá)快速充電站60，停止車輛20并且將快速充電站60的供給線路68的端部上的連接器42插入車輛20的從車輛20外部可接近的相應(yīng)容座50內(nèi)。連接器42例如可以是發(fā)明人相同且遞交日期與本申請相同的、標(biāo)題為STATIONFORRAPIDLYCHARGINGANELECTRICVEHICLEBATTERY且代理人案號為617.1009的共同未決申請中所公開的其中一個連接器，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。在圖1a所示的實施例中，供給線路68延伸到基部72的外部，并且包括：可以是線纜的供電線路68a，其連接至高功率充電源62；以及可以是軟管的冷卻劑供給線路68b，其連接至冷卻劑源64。駕駛員可以將連接器42插入車輛20的容座50內(nèi)，以使得連接器42臨時鎖定到容座50內(nèi)的適當(dāng)位置。容座50內(nèi)可以包括一個或多個槽52，其中該一個或多個槽52用于容納從連接器42徑向延伸出的相應(yīng)數(shù)量的突起44。突起44可以是相對于連接器42所裝載的彈簧，并且可以通過與容座50的外部相接觸而被強(qiáng)制徑向縮回到連接器42內(nèi)，然后一旦連接器42處于容座50內(nèi)則徑向向外致動以進(jìn)入槽52內(nèi)。可以由駕駛員推動在本實施例中作為連接器42上的推式按鈕的鎖定/解鎖致動器46來使該突起縮回，并且一旦將連接器42插入容座50內(nèi)，則致動器46可以被釋放，由此突起44進(jìn)入槽52內(nèi)。在通過突起44與槽52協(xié)作以防止連接器42從容座50被拉出的情況下使連接器42鎖定在容座50內(nèi)的適當(dāng)位置之后，駕駛員可以啟動充電/冷卻致動器(在本實施例中為可以夾持并朝向連接器42擠壓的手柄48的形式)，以開始使來自高功率充電源62的電流和來自冷卻劑源64的冷卻劑流向電池30。在本實施例中，為了在長時間不使用期間對電池30進(jìn)行充電，車輛20包括單獨(dú)的容座150，其中該容座150用于連接至被插入家或其它住宅或商行的車庫中所存在的標(biāo)準(zhǔn)120伏或240伏AC電源插座內(nèi)的充電器以供整夜充電，從而使電動車輛電池30滿充電或部分充電。從充電器向電池30延伸的充電線可以經(jīng)由容座150可拆卸地連接至電導(dǎo)線154，從而對電動車輛電池30進(jìn)行滿充電或部分充電。由于可以利用標(biāo)準(zhǔn)120伏或240伏AC電源插座對電池30進(jìn)行充電的速率有限，因此在經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)120伏或240伏AC電源插座充電期間不必將外部冷卻劑提供至電池30。在另一實施例中，車載充電器151經(jīng)由電導(dǎo)線154連接至電動車輛電池30并且經(jīng)由容座150可拆卸地連接至標(biāo)準(zhǔn)120伏或240伏電源插座。可以設(shè)置控制器70，其中該控制器70用于控制從高功率充電源62供給至電池30的電荷量，并且控制從冷卻劑源64供給至電池30(以及在使冷卻劑再循環(huán)的實施例中返回冷卻劑源64)的冷卻劑量。隨著車輛20連接至快速充電站60以對電池30進(jìn)行充電，可以使控制器70與電池30的控制器28進(jìn)行通信，以使得控制器70可以根據(jù)電池30的當(dāng)前狀態(tài)來調(diào)節(jié)來自高功率充電源62的電荷供給和來自冷卻劑源64的冷卻劑供給。例如，在由于天氣狀況或駕駛車輛20的方式而導(dǎo)致(例如，如圖4所示的傳感器115所感測到的那樣)電池30比通常更熱或更冷的情況下，可以相應(yīng)地增減來自冷卻劑源64的冷卻劑供給。此外，在電池30處于部分充電并且僅需進(jìn)行小量充電的情況下，控制器70可以將來自高功率充電源62的電荷供給限制為最大充電速率以下并且將來自冷卻劑源64的冷卻劑的流速調(diào)整為相應(yīng)值?？刂破?8還可以向控制器70提供如在電池30處感測到的與電池30的當(dāng)前化學(xué)性質(zhì)有關(guān)的信息，并且控制器70可以基于電池30的化學(xué)性質(zhì)來控制電池30的充電和冷卻以使得能夠?qū)崿F(xiàn)用于對電池30進(jìn)行再充電的最安全協(xié)議。例如，較舊的電池30可能無法采用最快的再充電速率或者可能具有略微不同的化學(xué)性質(zhì)，并且可以利用快速充電站60根據(jù)存儲在控制器70中的預(yù)設(shè)化學(xué)充電和冷卻速率來進(jìn)行充電?？刂破?0可以包括存儲器，其中該存儲器將要供給的冷卻劑的量與所供給的電荷以及可選地還與電池30的溫度相關(guān)?？刂破?0還可以連接至觸摸屏71和信用卡容座73。連同將車主應(yīng)支付的金額顯示在觸摸屏71上一起，控制器70例如還可以在計算所傳遞的電荷和針對路邊再充電所要收取的價格方面向路邊充電站60的操作員提供用于進(jìn)行車主應(yīng)得的量的充電的信息。觸摸屏71可以向駕駛員呈現(xiàn)充電/冷卻和支付選項，并且控制器70可以根據(jù)駕駛員的選擇來控制冷卻劑和電荷的供給。駕駛員可以將信用卡或借記卡插入信用卡容座73并且控制器70中的處理器可以處理該支付。在指示快速充電站60開始充電之后，快速充電站60將來自高功率充電源62的電流和來自冷卻劑源64的冷卻劑提供至電池30，直到電池30充分充電為止。利用泵74經(jīng)由冷卻劑供給線路68b來泵送冷卻劑。該冷卻劑在連接器42內(nèi)的冷卻劑供給部84處從冷卻劑供給線路68b處排出并且在容座50內(nèi)的冷卻劑流入部94進(jìn)入車輛20內(nèi)的冷卻劑供給導(dǎo)管26。冷卻劑供給導(dǎo)管26連接至通道34(圖2)的輸入端并且將冷卻劑供給至電池30。從高功率電源62利用饋電設(shè)備76經(jīng)由供電線路68a來發(fā)送電流。該電流在連接器42內(nèi)的供電部82處從供電線路68a排出，并且在容座50內(nèi)的電流入部92處進(jìn)入車輛20內(nèi)的電導(dǎo)線24。車輛20內(nèi)的電導(dǎo)線24將電流供給至端子39、40以對電池30進(jìn)行充電。為了防止在正向車輛20供給電流和冷卻劑的情況下連接器42從容座50移除，防止突起44在充電期間縮回連接器42。連接器42還可以包括在冷卻劑供給部84處或附近的載有彈簧的聯(lián)接器，其中這些載有彈簧的聯(lián)接器使得能夠在將連接器42從容座50移除期間快速地密封供給部84，以防止冷卻劑泄漏。在另一實施例中，可以利用控制器70來控制突起44和/或附加鎖定機(jī)構(gòu)的致動。例如，在將連接器42插入容座50內(nèi)之后，控制器70可以在充電和冷卻可以開始之前指示連接至突起44的致動器使突起44鎖定到槽52內(nèi)或者使附加鎖定機(jī)構(gòu)滑動到鎖定位置內(nèi)。然后，控制器70可以在充電和冷卻完成之后指示連接至突起44的致動器使突起44從槽52解鎖或者使附加鎖定機(jī)構(gòu)滑動到解鎖位置內(nèi)。為了確保冷卻劑供給部84和冷卻劑流入部94充分連接到一起以防止冷卻劑泄漏，可以在將冷卻劑從連接器42輸出到容座50內(nèi)之前進(jìn)行例如利用空氣壓力的針對冷卻劑連接的完整性和密封性的預(yù)測試。圖1b示意性示出用于對電動車輛20’進(jìn)行充電的快速充電站60’的替代實施例?？焖俪潆娬?0’和車輛20’被配置為以與如這里所述的快速充電站60和車輛20相同的方式工作，而且被配置成在充電期間使冷卻劑循環(huán)回冷卻劑源64。因此，圖1b所示的所有附圖標(biāo)記在沒有進(jìn)行論述的情況下是指如針對圖1a所論述的相同組件。在冷卻劑通過電池30并且經(jīng)由通道34(圖2)的出口排出電池30的冷卻劑輸出之后，受熱后的冷卻劑進(jìn)入連接至通道34的出口的冷卻劑返回導(dǎo)管27。然后，受熱后的冷卻劑從容座50內(nèi)的冷卻劑流出部96被泵送至連接器42’內(nèi)的冷卻劑返回部86并且利用控制器70所控制的返回泵75經(jīng)由返回線路68c被泵送至冷卻劑源64。強(qiáng)制使受熱后的冷卻劑通過連接至制冷單元66的熱交換器67以使受熱后的冷卻劑冷卻以供再使用。在使冷卻劑充分冷卻之后，可以將該冷卻劑從冷卻劑源64經(jīng)由泵74泵送回車輛20以進(jìn)一步使電池30冷卻。為了防止在使冷卻劑循環(huán)回連接器42之前連接器42從容座50移除，連接器42可以包括與控制器70進(jìn)行通信的傳感器，由此控制器70可以防止在正使冷卻劑從冷卻劑流出部96通向冷卻劑返回部86的情況下突起44縮回。在替代實施例中，代替由車輛20或20’的駕駛員手動操作連接器42或42’，可以利用快速充電站60或60’的控制器70來以機(jī)器人方式自動操作連接器42或42’。機(jī)器人臂可以從基部72延伸出并且可以包括用于確定容座50或50’的位置的傳感器。用戶例如可以通過將卡插入信用卡容座73或通過與觸摸屏71互動來啟動機(jī)器人臂，并且該機(jī)器人臂可以將連接器42或42’插入容座50或50’。在利用機(jī)器人臂將連接器42或42’插入容座50之后，控制器70可以在充電和冷卻可以開始之前指示連接至突起44的致動器以使突起44鎖定至槽52內(nèi)或者使附加鎖定機(jī)構(gòu)滑動至鎖定位置內(nèi)。參考圖1a和1b，在利用快速充電站60或快速充電站60’對電池30進(jìn)行充電之后，可以通過使空氣通過互連器36來從內(nèi)部對電池30進(jìn)行空氣冷卻或加熱。在諸如駕駛期間等的非充電期間，可以使用從車輛20或20’的溫度控制系統(tǒng)54吹送來的空氣來供給該空氣。溫度控制系統(tǒng)54可以是現(xiàn)有車載空調(diào)或空氣加熱系統(tǒng)并且在優(yōu)選實施例中是車輛20或20’上的制熱、通風(fēng)和空調(diào)(“HVAC”)系統(tǒng)。例如，在冬季最寒冷的日子里可以使用從溫度控制系統(tǒng)54吹送來的加熱空氣以進(jìn)行高效快速的電池加熱，由于電池的容量(因此，駕駛里程)在低溫下大量失去因而這是有利的。然后，隨著電池加熱到正常工作溫度，可以使用之后所生成的任何廢熱(例如，經(jīng)由小型熱泵)來進(jìn)行空間加熱或冷卻，由此對否則會浪費(fèi)的能量進(jìn)行利用(進(jìn)一步擴(kuò)大車輛20或車輛20’的里程)并且對加速和制動瞬變期間電池30的溫度上升進(jìn)行控制。在本發(fā)明的實施例中，冷卻劑供給導(dǎo)管26和冷卻劑返回導(dǎo)管27(在配備的情況下)可以連接至溫度控制系統(tǒng)54，其中該溫度控制系統(tǒng)54可以由控制器28基于單元32的溫度來控制。因此，可以在車輛20或車輛20’的運(yùn)行期間使用冷卻劑供給導(dǎo)管26的出口和冷卻劑返回導(dǎo)管27的入口以使冷卻劑通過通道34(圖2)來進(jìn)行電池30的熱管理，然后在再充電期間利用快速充電站60或快速充電站60’所供給并且通過了通道34的冷卻劑來使電池30冷卻?？梢栽O(shè)置切換閥56，以交替地使電池30的輸入端經(jīng)由冷卻劑供給導(dǎo)管26連接至從快速充電站60或60’供給的外部冷卻劑、或者經(jīng)由內(nèi)部供給導(dǎo)管58連接至從溫度控制系統(tǒng)54供給的內(nèi)部冷卻劑。還可以設(shè)置切換閥57(圖1b)，以交替地使電池30的輸出端經(jīng)由冷卻劑返回導(dǎo)管27連接至快速充電站60’的返回線路68c、或者經(jīng)由內(nèi)部返回導(dǎo)管59連接至溫度控制系統(tǒng)54?？刂破?8可以選擇性地控制切換閥56、57，以根據(jù)連接器42或42’是否插入相應(yīng)的容座50或50’來提供內(nèi)部冷卻劑或外部冷卻劑。在本發(fā)明的其它實施例中，溫度控制系統(tǒng)54可以是包括液體冷卻回路的車載冷卻系統(tǒng)，其中該液體冷卻回路用于在車輛的運(yùn)行期間使液體冷卻劑從內(nèi)部通過電池30的通道34。在這些實施例中，冷卻回路可以選擇性地連接至通道34的輸入端和輸出端。例如，切換閥56、57交替地使冷卻劑供給導(dǎo)管26和冷卻劑返回導(dǎo)管27在駕駛期間連接至液體冷卻回路并且在充電期間連接至供給線路68。可以在電池30的下游的液體冷卻回路中設(shè)置熱交換器以消除來自液體冷卻劑的熱。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛電池組件110的立體圖。電動車輛電池組件110包括電池30，其中該電池30具有冷卻劑輸送部112，其經(jīng)由冷卻劑導(dǎo)管26連接至容座50或50’并且連接至電池30的冷卻劑輸入端，用于將冷卻劑輸送到電池30內(nèi)；以及冷卻劑返回部114，其連接至電池30的冷卻劑輸出端，用于在冷卻劑從內(nèi)部通過了電池30以使單元32冷卻之后，接收該冷卻劑。在本實施例中，冷卻劑輸送部112采用連接至電池30的第一側(cè)邊的引入室112a的形式，并且冷卻劑返回部114采用連接至電池30的第二側(cè)邊的引出室114a的形式。如以上針對圖2同樣所述，電池30包括在電池30的第一側(cè)邊和第二側(cè)邊之間延伸的、彼此經(jīng)由通道34間隔開的多個單元32，其中內(nèi)部包括互連器36(圖2)的通道34也在第一側(cè)邊和第二側(cè)邊之間延伸。冷卻劑可以從冷卻劑供給導(dǎo)管26進(jìn)入引入室112a內(nèi)，并且由于該冷卻劑行進(jìn)的速率而被強(qiáng)制進(jìn)入各通道34并且通過各通道34內(nèi)的互連器36之間的開口或孔。冷卻劑在處于通道34的內(nèi)部的情況下，吸收由于單元32的快速充電而在單元32內(nèi)產(chǎn)生的熱。在冷卻劑通過互連器36并且已從單元32消除熱之后，加熱后的冷卻劑可以進(jìn)入引出室114a。加熱后的冷卻劑可以經(jīng)由冷卻劑流的上游壓力而被強(qiáng)制進(jìn)入冷卻劑返回導(dǎo)管27以再循環(huán)回至快速充電站60’(圖1b)。在不使冷卻劑再循環(huán)(例如，冷卻劑是空氣)的實施例中，該冷卻劑可以離開引出室114a并且釋放到周圍空氣內(nèi)或者通過用于利用該冷卻劑所吸收的熱的其它組件。在經(jīng)由共用冷卻劑室112a、114a來供給/返回超過一個單元通道的實施例中，優(yōu)選冷卻劑是電絕緣的，由此在相鄰的單元32之間不會形成外部電短路，其中該外部電短路將隨著更多個單元32電連接到一起而變得更為嚴(yán)重。在優(yōu)選實施例中，電絕緣冷卻劑的擊穿電壓遠(yuǎn)大于可以經(jīng)由共用冷卻劑室112a或114a連接到一起的單元的串聯(lián)電壓。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛電池組件110’的平面圖。在本實施例中，冷卻劑輸送部112采用連接至冷卻劑供給導(dǎo)管26的多個引入線路116的形式，其中各引入線路116連接至其中一個通道34的入口。電池組件110’可以包括多個可控閥118(在優(yōu)選實施例中為螺線管閥)，由此針對各通道34設(shè)置一個閥118，以與其它通道34無關(guān)地個別控制冷卻劑向著各通道的流入。電池組件110’還可以包括多個傳感器115，其中這些傳感器115用于測量充電期間各單元的溫度和電壓。傳感器115例如可以將各單元32的溫度和電壓測量值經(jīng)由多引腳連接器37、38(圖2)發(fā)送至控制器28，并且基于單元32的溫度(以及可選的電壓)，控制器28可以使用閥118來個別地改變供給至通道34的冷卻劑的量?？梢岳每刂破?8來調(diào)整相對較冷的單元32的閥118以減少向著這些相對較冷的單元32的冷卻劑的流速，并且可以利用控制器28來調(diào)整相對較熱的單元的閥118以增加向著這些相對較熱的單元32的冷卻劑的流速。還可以在引入線路116的上游設(shè)置共用閥120(在優(yōu)選實施例中為螺線管閥)，以控制冷卻劑從冷卻劑供給導(dǎo)管26流入通道34?？刂破?8可以基于電池30整體的溫度變化來使用共用閥120調(diào)整所有通道34全體的流速。因此，在車輛20內(nèi)可以使用閥118、120并且在快速充電站內(nèi)可以使用泵74實行冷卻劑流量改變。在一個實施例中，可以在冷卻劑供給導(dǎo)管26的出口內(nèi)或出口處設(shè)置附加泵以進(jìn)一步控制冷卻劑流速。還可以在引出室114a的出口設(shè)置閥122(在本實施例中為止回閥)以防止冷卻劑或任何其它氣體或液體進(jìn)入通道34的出口。獨(dú)立控制閥118和共用閥120也可以用在圖3所示的電動車輛電池組件110中?？刂崎y118可以在各通道34的入口處包括在室112a和通道34之間。返回參考圖1a和1b，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，快速充電站60或快速充電站60’在約6分鐘內(nèi)將約300kW傳遞至車輛20或車輛20’，由此可以對電池30的600伏30kWh實施例進(jìn)行充電。在對電池30的30kWh實施例進(jìn)行快速充電的約6分鐘內(nèi)，電池30的30kWh實施例的單元32可以生成約50kW的熱。在這種快速充電期間沒有將冷卻劑從內(nèi)部提供至電池30的30kWh實施例的情況下，電池30可能變?yōu)橛谰脫p壞或毀壞。因此，隨著從高功率充電源62經(jīng)由供給線路68和電導(dǎo)線24供給電流，可以從冷卻劑源64將充足的冷卻劑經(jīng)由供給線路68和冷卻劑供給導(dǎo)管26泵送至電池30，以吸收電池30所發(fā)出的熱的一部分并且防止電池30在充電期間被損壞或毀壞。在一個示例中，電池30是重量為100kg的300伏電動車輛電池，并且在滿充電之后可以向車輛20或車輛20’供給30kWh。在該示例中，高功率充電源62以180kW在10分鐘內(nèi)使電池30滿充電，并且電池30包括各自的電阻為1毫歐的100個3V單元32。該充電在10分鐘內(nèi)生成約36kW的熱(～6kWh)。為了在這種充電期間使電池30充分冷卻以維持約45攝氏度的可接受溫度，冷卻劑源64可以以至少0.73升/秒(44升/分鐘)的速率提供(以20攝氏度供給的)油、或者可以以至少1800立方英尺/分鐘的速率提供(以0攝氏度供給的)空氣。在本行業(yè)內(nèi)，提及電池充電和放電速率使用被稱為C速率(C=電池容量)的規(guī)范。與電池的大小無關(guān)地，與充電或放電有關(guān)的1C速率意味著在1小時內(nèi)使電池滿充電或完全放電。例如，C/8速率將表示8小時的充電或放電，并且2C速率將表示半小時的充電或放電。因此，對于在10分鐘內(nèi)進(jìn)行充電的以上示例，電池30的C速率將為6C。在另一示例中，為了在6分鐘內(nèi)對電池30的600伏24kWh實施例進(jìn)行充電，高功率充電源62可以是240kW充電器，從而在6分鐘內(nèi)以600伏(DC)傳遞400安。由于熱損耗大，因此與充電完全高效的情況相比，所傳遞的電力可能不得不高得多。例如，在存在各自的電阻為1毫歐的各自為3伏的200個單元的情況下，可以生成32kW的熱，并且可能需要附加1分鐘的充電(總共7分鐘)。在一個實施例中，代替使用高功率充電源62將電池30滿充電為其充電容量的100%，可以利用高功率充電源62在約5分鐘內(nèi)將電池30充電為其充電容量的80%。該80%充電的方法可以防止在電池30的一些單元中出現(xiàn)過電壓。然后，在期望的情況下，可以通過在將電池30充電為其充電容量的80%之后逐漸縮減充電源62所供給的電流來實現(xiàn)將電池30的充電容量充電為80%以上。為了在5分鐘內(nèi)將完全放電之后的、具有各自為3伏的200個單元(各自的電阻為1毫歐)的電池30的600伏24kWh實施例充電為80%容量(19.2kwh)，在電池30中將生成2.7kWh的熱(5分鐘內(nèi)的32kW～107焦耳)。為了在5分鐘內(nèi)充分消除2.7kWh的熱，可以使油最小以40升/分鐘從內(nèi)部通過電池30的通道34，或者使空氣最小以1600立方英尺/分鐘從內(nèi)部通過電池30的通道34。為了對向冷卻劑的熱傳遞中的固有延遲進(jìn)行補(bǔ)償，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，使油或空氣以比最小速率高的速率通過。在這些實施例中，對于上述的600伏電池，可以使油以約50～200升/分鐘從內(nèi)部通過電池30的通道34，或者可以使空氣以約2000～8000立方英尺/分鐘從內(nèi)部通過電池30的通道34。針對較大或較小的電池的冷卻速率可以分別成比例地變高或變低。在進(jìn)一步實施例中，可以在快速充電站60中設(shè)置制冷單元66以對用于使電池30冷卻的空氣或油進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。特別地，制冷單元66對于使空氣冷卻可以是特別有利的，并且制冷單元66可以使得能夠以比約2000～8000立方英尺/分鐘低的速率使空氣從內(nèi)部通過電池30的通道34。另外，例如，可以將通過使冷卻劑通過電池30而從電池30消除的熱能轉(zhuǎn)換成車輛20或快速充電站60中的電力。例如，車輛20或車輛20’中的渦輪機(jī)或熱電裝置或者快速充電站60或快速充電站60’中的渦輪機(jī)或熱電裝置可以連接至通道34的出口以再俘獲電池30的下游的冷卻劑中的能量。在優(yōu)選實施例中，電池30包含基本允許高充電速率的納米級顆粒。這些納米級顆?？梢员惶嫉谋影?。例如，單元32的陽極可以由鋰鈦氧化物(LTO)納米顆粒構(gòu)成并且單元32的陰極可以由磷酸鋰鐵(LFP)納米顆粒構(gòu)成，從而可以以高達(dá)3分鐘的速率(即，20C速率)對電池30進(jìn)行快速再充電并且還可以循環(huán)幾千次由此在車輛20或20’的使用壽命期間不再需要電池更換。例如，在結(jié)合對電池30的溫度上升進(jìn)行限制的本發(fā)明的情況下在電池30中使用這些納米顆?？梢允沟媚軌?qū)﹄姵?0進(jìn)行大于10,000次的快速充電，并且在里程為100英里的情況下，電池30的壽命理論上為1,000,000英里以上。這種電池長壽將產(chǎn)生針對電池30的例如用于新的車輛中的高殘值。這種電池長壽還將通過減少電池原材料進(jìn)口及其處理為美國提供環(huán)境和戰(zhàn)略上的好處。利用冷卻劑源64還可以供給除空氣或油以外的冷卻劑。例如，可以使用具有最佳熱容量的可流動液體或氣態(tài)材料?？梢韵蚶鋮s劑供給添加劑以提高熱交換性能。在一個優(yōu)選實施例中，冷卻劑是電絕緣的。在附加實施例中，連接器42的供電部82例如可被設(shè)計成同與連接器42的冷卻劑供給部84(和可能的冷卻劑返回部86)一體化的SAEJ1772標(biāo)準(zhǔn)充電耦合器、SAEJ1773標(biāo)準(zhǔn)充電耦合器、VDE-AR-E2623-2-2標(biāo)準(zhǔn)充電耦合器或CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)充電耦合器相同或相似，以同時向電池30提供電力和冷卻劑。在本發(fā)明的進(jìn)一步實施例中，這種供電部82可以不直接連接至電流入部92，但供電部82可以間接地連接至電導(dǎo)線24，由此高功率充電源62可以經(jīng)由感應(yīng)充電或磁共振充電來對電池30進(jìn)行無線充電。本發(fā)明的實施例還可以應(yīng)用于受益于利用非車載或外部冷卻的快速充電的混合動力電動車輛和其它大型電池應(yīng)用。例如，可以使用快速充電站來對火車、飛機(jī)以及軍事車輛(包括諸如大型機(jī)器人、坦克、無人駕駛飛機(jī)、M777榴彈炮和軌道炮等的武器裝備和戰(zhàn)場應(yīng)用)進(jìn)行充電和冷卻，所有這些均可受益于快速電池再充電的能力，其中所供給的冷卻劑的量與電池的大小和再充電的期望速度成比例。如這里所使用的，將車輛廣泛地定義為包括任意機(jī)械化設(shè)備。在可以特別用于軍事應(yīng)用的進(jìn)一步實施例中，可以將快速充電站60、60’形成為移動充電站(所謂的機(jī)器騾)，其中在可能無法接近固定的快速充電站的情形下可以使這些移動充電站到處移動。因此，這些移動充電站可以與例如坦克、飛機(jī)或卡車等的車輛一體化，可以移動到車輛上，以及/或者可以利用車輛來移動。圖5針對以20分鐘速率(即，3C速率)進(jìn)行快速充電的三單元電池示出標(biāo)繪電池芯溫度相對于時間的圖。該三單元電池包括位于單元之間的導(dǎo)電性的互連器36(圖2)。線200標(biāo)繪在冷卻劑沒有流經(jīng)互連器36的情況下三單元電池的溫度相對于時間，并且線202標(biāo)繪在使冷卻劑以1升/分鐘的速率經(jīng)由互連器36泵送至電池的情況下三單元電池的溫度相對于時間。在該實驗中，所使用的冷卻劑是商用熱傳遞流體即ParathermLR(工作范圍寬(即，-50～230攝氏度之間)的鏈烷烴)。ParathermLR的比電阻約為10E14ohmcm，并且介電擊穿電壓(按照ASTMD1816-04，0.1英寸的間隙)超過22kV，這足以防止由于例如還將導(dǎo)致低效率充電的短路而對電池的電組件造成損壞。該圖示出將冷卻劑泵送至電池內(nèi)對電池的溫度進(jìn)行限制。如圖3所示，在沒有進(jìn)行冷卻的情況下，電池從22攝氏度起在約4分鐘內(nèi)被加熱為30攝氏度并且在約11分鐘內(nèi)被加熱為約39攝氏度。作為對比，在將冷卻劑泵送經(jīng)過電池的情況下，在對電池加熱了11分鐘之前，該電池沒有達(dá)到30攝氏度。因此，冷卻后的電池的溫度上升小于未經(jīng)冷卻的電池的溫度上升的一半(8攝氏度相對于17攝氏度)。在以下的圖表中示出ParathermLR的更多性質(zhì)?；瘜W(xué)名稱石蠟烴最大推薦膜溫度500°F/260℃最大推薦工作溫度450°F/232℃最小工作溫度20cPs(20mPa-s)-58°F/-50℃最小啟動溫度300cPs(300mPa-s)-112°F/-80℃60°F時的粘度cSt(mm2/sec)2.460°F/15.5℃lb/gal時的濃度(kg/m3)6.4(766)閃點(diǎn)閉杯(D56)>130°F/54℃自燃溫度(最大10秒點(diǎn)火延遲)>500°F/260℃沸點(diǎn)(14.7psia/101kPa)397°F/202℃蒸汽壓力@最大工作溫度psia(kPa)21(145)每100°F(℃)的推薦工作溫度內(nèi)的體積膨6.8(12.2)脹%平均分子量160介電擊穿電壓D1816-04(kV，0.1”間隙)22.15介電常數(shù)(1KHz)D924-042.03耗散因數(shù)(1KHz)D924-040.00001100V時的體積電阻率(Ω-cm)D257-071.84X1014燃燒熱(約)BTU/lb(kJ/kg)20,000(46,300)蒸發(fā)熱(約)Btu/lb(kJ/kg)113(262)在前述說明中，已參考特定典型實施例及其示例說明了本發(fā)明。然而，顯而易見，在沒有背離如所附權(quán)利要求書所陳述的本發(fā)明的較寬精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變形和改變。因此，本說明書和附圖應(yīng)被視為例示性的方式而非限制性的含義。