CN117858819A - 用于电动车辆中的动态流体加热的系统和方法 - Google Patents

用于电动车辆中的动态流体加热的系统和方法 Download PDF

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B·赫尔纳迪
I·W·塔伊格
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Microthermal Technologies Pte Ltd
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Abstract

提供了一种用于加热车辆部件的系统和方法，并且其包括用于保持流体的一个或更多个电芯，每个电芯包括定位在其中的一个或更多个电极对。一个或更多个电芯沿着包括去往一个或更多个电芯的入口和来自一个或更多个电芯的出口的流路布置。提供了一种控制器，该控制器被配置为：调节流体从入口到一个或更多个电芯的流动；在一个或更多个电芯处确定流体的电导率或比电导；根据流体的电导率或比电导确定从高压电池或位于车辆外部的外部电力源以足以加热其中的流体的电流在一个或更多个电极对上施加的电压；以及将电流从一个或更多个电极对传送到流体以产生加热流体，其中，加热流体经由出口将热传递到一个或更多个车辆部件。

Description

用于电动车辆中的动态流体加热的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于加热流体的方法和设备，并且更具体地，涉及加热车辆中的导热混合物。
背景技术
电动车辆和混合动力电动车辆对于车主而言变得越来越理想。电动车辆使用的最突出益处之一包括消除由内燃发动机排出的潜在有害温室气体排放。此外，电池技术已经发展，使得合理尺寸的电池组可以为大部分驾驶员提供足够最大行程和可接受的加速度。为了提供可用电动车辆，电池组还必须被有效地充电(理想地，尽可能快地)和多次放电。
电动车辆设计者面临的一个挑战包括包括高压电池的关键电动车辆部件对温度的敏感性。更具体地，电池的最大充电电流和最大放电电流基于电池温度等而变化。由于电池内发生的化学反应以及车辆所处的环境的环境温度，电池的温度在操作期间可能变化。例如，如果当电池的温度低于预定极限时发生充电，则可能显著降低电池的最大充电电流和操作寿命。当电池的温度高于预定操作极限时，电池充电和放电效率以及电池操作寿命也可能低于最佳。将关键电动车辆部件保持在最佳操作温度是至关重要的，并且可以利用有效热管理来实现。有效热管理可以改善关键部件操作性能和寿命。
此外，用于车辆内燃机的现有加热器可能不适于加热电动车辆电池组。许多现有发动机缸体加热器由12V或24V电源供电。相应地限定加热元件的瓦特密度。虽然这些加热器执行期望功能，但是它们可能不被简单地安装在配备有在约450VDC范围内的高压电源的电动车辆内。控制与高压电路相关联的加热器对于确保避免关键车辆部件的过热状况也变得非常重要。因此，提供能够保持每个关键电动车辆部件(更具体地，高压电池)的期望最佳温度的温度控制系统可能是有益的。
利用液体冷却剂作为待加热流体并且具有用于生成之后必须传递到液体冷却剂的热的加热元件的加热器是已知的。液体冷却剂被识别为待加热液体，因为这些类型的液体是通常使用的那些液体，并且被配制成承受高和非常低的温度，以具有良好的热容量和热导率，以便递送所需的热管理，并且包括保持所需水平的热导率的添加剂，并且还将其循环通过的导管保持在良好条件下。然而，待加热液体在下文中将被统称为流体或热流体。
已知加热器的示例在US20120295141中示出。该文献描述了一种冷却剂加热器，其包括壳体、加热元件和热敏电阻。加热器适于加热电动车辆电池。该元件与保持在壳体(非常像水壶)中的冷却剂处于热传递关系。该元件是以特定几何形状制造的电阻加热元件，以提供期望的功率密度(在这种情况下，每平方厘米约30瓦，使其相对较大以实现大多数车辆应用所必需的5000瓦或更多)。理想地，冷却剂加热器必须尽可能小，重量尽可能小，并且被设计成占用尽可能小的空间以允许安装优化，并且其中，所述空间节省可以用于其它元件，诸如电池储存器。
为了加热冷却剂，使用脉宽调制将功率选择性地供应(并且不供应)到元件。这种控制策略可以减少在延长的操作时段内提供给元件的能量的总量，并且可以基于由热敏电阻器提供的信号提供加热器功能的闭环控制。然而，通过脉宽调制与整体设计一起加热元件使得加热器易于受到热惯性的影响，从而使得非常难以动态且准确地控制冷却剂回路的温度，从而递送不充分的热管理策略。此外，壳体的表面温度可能非常热(在+300℃的量级)，因为冷却剂和壳体之间存在显著热交换，使得它们不适合车辆内的某些位置(例如接近敏感电子部件、或者实际上不适合电池本身)，在那里可能导致损坏。
已经尝试通过使用厚膜加热元件(例如，聚合物PTC加热元件)来解决这些缺陷中的一些，从而改善整体热管理功效。然而，虽然改善了这种设计的热惯性问题，但是响应能量和有效冷却剂热管理仍然是关键问题。
还已知，在加热元件接触水的情况下(如具有这两个概念的情况)，除非元件涂覆有防止水垢形成的材料和/或水被过滤，否则水垢将倾向于在元件上形成。当在加热元件上形成水垢时，其使得元件作为加热器效率较低，并且可能导致对加热元件的永久损坏。
期望提供一种改善或至少减轻一个或更多个上述问题或提供替代方案的系统和方法。
还期望提供一种改善或克服已知车辆流体加热系统和方法(特别是电动车辆)的一个或更多个缺点或不便的系统和方法。
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发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于加热车辆部件的系统，所述系统包括：用于保持流体的一个或更多个电芯，每个电芯包括定位在其中的一个或更多个电极对；一个或更多个电芯沿着流路布置，流路包括去往一个或更多个电芯的入口和来自一个或更多个电芯的出口；控制器，该控制器被配置为：调节流体从入口到一个或更多个电芯的流动；在一个或更多个电芯处确定流体的电导率或比电导；根据流体的电导率或比电导，确定从高压电池或位于车辆外部的外部电力源以足以加热一个或更多个电极对中的流体的电流施加在一个或更多个电极对上的电压；以及将电流从一个或更多个电极对传送到流体以产生加热流体，其中，加热流体经由出口将热传递到一个或更多个车辆部件。一个或更多个加热电芯不仅可以保持，而且可以促进流体的流通。一个或更多个电极对可以通过将单个电极对分割成多个电极区段对或区段来形成，每个区段具有其自身的有效表面积。有效表面积可以是相同或不同的尺寸。
有利地，该系统适于通过将电流从一个或更多个电极对传递到流体来加热流体。该系统是动态的并且不易于热惯性，因此使其适于使冷却的流体通过。例如，来自联接到包含冷却剂(即，传热介质)的冷却剂回路的电池冷却子系统。也就是说，冷却回路也可以热联接到系统，从而确保电池的温度可以保持在其优选操作范围内，而不管环境温度如何。
施加到电极的电压可以是直流(direct current，DC)。在任一情况下，电力源可以由电池供应。然而，在一些实施方式中也可以使用交流电(alternating current，AC)，由此电力可以由车辆外部的单相或三相电源供应。可以提供各种电子部件以在电源之间切换。
在一个或更多个实施方式中，用于保持流体的一个或更多个电芯靠近一个或更多个车辆部件。由于水和乙二醇混合物的典型冷却剂溶液的高操作电压和相对高电导率，该系统可以具有非常紧凑和轻质的形状因子，使得可以非常接近温度敏感部件定位而不运行长且复杂的热回路或回路。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个车辆部件包括高压电池、DC马达、加热、通风和空气调节(heating,ventilation,and air conditioning，HVAC)系统和驱动电子器件中的一者或更多者。应当理解，该系统可以联接到本领域已知的热交换的各种可能配置，包括：热套、包含专门设计的流体通道的热板、散热器、辐射器、带翅片的插入件等。
在一个或更多个实施方式中，流体的比电导大于水的比电导。有利地，这导致更小的电极和整体更紧凑的系统。流体的比电导可以在约2,500至5,000μS/cm的范围内，并且包括水和乙二醇混合物。
在一个或更多个实施方式中，控制器监测混合物的特性，包括乙二醇质量或乙二醇浓度。这可以测量由混合物汲取的电流来执行。有利地，特性可以通过车载诊断(on-board diagnostic，OBD)端口或空中(例如，使用各种类型的无线通信技术)提供高级诊断特征。所述特性可以涉及乙二醇混合物的质量和浓度。
在一个或更多个实施方式中，控制器监测乙二醇混合物质量或乙二醇混合物浓度以保持混合物的期望热导率。
在一个或更多个实施方式中，控制器被配置为通过监测乙二醇混合物的比电导来管理混合物的热导率。控制器可以被配置为递送混合物的动态和有效热管理，从而确保维持一个或更多个车辆部件的最佳操作温度。
在一个或更多个实施方式中，控制器被配置为管理混合物的热导率，从而确保维持一个或更多个车辆部件的最佳操作温度。
在一个或更多个实施方式中，高压电池是用于混合动力车辆或电池电动车辆(battery electric vehicle，BEV)中的车辆推进的锂离子电池。由于与电池的性能或劣化相关的约束，电动车辆锂离子(Li-ion)电池电芯的充电可能是具有挑战性的。例如，在一些条件下(例如，在特定温度下)，锂离子电池的充电可能导致锂沉积到电池的阳极上。阳极上的锂沉积可能导致性能下降，诸如更短的充电循环、更短的电池寿命或电池的内部短路。电芯的内部短路可能导致可以导致电芯故障的热生成。
在一个或更多个实施方式中，控制器还被配置为连续地确定流体的电导率或比电导并且从而确定施加在一个或更多个电极对上的电压。控制器还可以被配置为通过确定流体的电导率或比电导来递送所需的动态热管理，并且在连续地确定施加在一个或更多个电极对上的电压时递送动态和有效热管理。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对被分段成两个或更多个区段，所配置的每个区段由控制器选择以单独地通电。在两个或更多个区段上单独地施加电压增加或减小一个或更多个电极对的有效表面积。有利地，由此管理电导率或比电导梯度。通过激活分段电极的各个区段，可以以通过分段电极实现期望电流和电压的非常准确递送的方式执行。每个分段电极可以被划分成不同尺寸的区段，以允许区段的组合被选择以提供期望有效面积的增加的选择准确度。例如，在分段电极被分成三个区段的情况下，区段可以具有比率为1:2:4的相对有效面积，即，区段优选地分别构成总有效电极面积的七分之四、七分之二和七分之一。在这样的实施方式中，三个电极区段的适当激活允许选择七个可用有效面积中的任一者。可以提供另选区段面积比和区段的数量。例如，一个或更多个电极对被分段成n个区段，每个区段具有比率为1:2:…:2(n-1)的有效表面积。
在一个或更多个实施方式中，在两个或更多个区段上的电压由于电极表面积而增加或减小由流体汲取的有效电流。可以确定初始电压，使得当在一个或更多个电极对上施加电压时由流体汲取的电流不超过向电极对供应电压的电源的峰值电流额定值或功率控制设备的峰值电流额定值。峰值电流额定值可以是电源可以处理而不会跳闸或遭受损坏或不可逆损坏的最大电流。有利地，这还可以为向电极对供应电压的电源(在车辆中昂贵且可能易燃)和功率控制设备提供保护。
在一个或更多个实施方式中，两个或更多个区段具有一致的尺寸。
在一个或更多个实施方式中，两个或更多个区段具有不同的尺寸。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对被分段成n个区段，每个区段具有比率为1:2:…:2(n-1)的有效表面积。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对是大致平行的并且相对于流路定位在大体水平平面中。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对是大致竖直的并且相对于流路定位在大体竖直平面中。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对至少部分地涂覆有惰性导电材料或非金属导电材料，包括导电塑料材料、碳浸渍材料及其组合。有利地，该材料能够承受长期暴露于乙二醇和水的混合物而没有水垢积聚或腐蚀。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对至少部分地由选自金属或非金属导电材料构成的组中的材料形成。材料可以包括层状结构并且包括各种粘合材料。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对由包括石墨、碳及其组合的导电惰性材料形成。
在一个或更多个实施方式中，控制器还被配置为测量流体流过流路的流速。
在一个或更多个实施方式中，控制器还被配置为增加或减少流体流过流路的流速，以调节流体在一个或更多个电芯中的驻留时间。给定体积的流体将从电极接收电力的驻留时间可以通过测量流体通过通道的流速来确定。流速还可以由与流速和/或流体的泵送或调节相关联的一个或更多个阈值限制。
在一个或更多个实施方式中，控制器还被配置为测量流过流路的流体的温度。
在一个或更多个实施方式中，控制器还被配置为测量出口处的流体的温度；并且将温度作为反馈提供给温度控制器，该温度控制器被配置为增加或减少对流体的加热。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电芯沿着流路串联布置。
在一个或更多个实施方式中，控制器还被配置为如果流体的电导率或比电导落在预定范围之外，则不在一个或更多个电极对上施加电压。有利地，这还可以为向电极对供应电压的电源和功率控制设备提供保护。
在一个或更多个实施方式中，入口和出口彼此以大致九十度延伸。
在一个或更多个实施方式中，该系统还可以包括泵，该泵提供与一个或更多个车辆部件热连通的加压流体。
在一个或更多个实施方式中，控制器包括与其它车辆系统通信的车辆总线。车辆总线可以包括LIN(Local Interconnect Network，本地互连网络)、成本非常低的车载子网络。
在一个或更多个实施方式中，电池电压在约250VDC至约450VDC的范围内。有利地，高电压降低了车辆上所需的电线的规格，这具有重量和空间节省优点，进一步有助于紧凑且轻质的设计。
在一个或更多个实施方式中，用于保持流体的一个或更多个电芯由非导电轻质塑料材料制成。有利地，轻质塑料材料降低了系统的总重量。另外，作为绝缘体的塑料意味着任何壳体的表面温度将不是非常热。也就是说，在流体和壳体之间存在无关紧要的热交换，使得其适于车辆内的某些位置(例如，接近敏感电子部件或者实际上接近电池本身)，在那里其不会导致损坏。
在一个或更多个实施方式中，系统被评定为可操作高达约9kW。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于加热车辆部件的方法，所述方法包括以下步骤：提供到至少部分地用于车辆推进的高压电池的电连接；提供用于保持流体的一个或更多个电池，每个电池包括定位在其中的一个或更多个电极对；沿着流路布置一个或更多个电池，流路包括去往一个或更多个电池的入口和来自一个或更多个电池的出口；在一个或更多个电池处确定流体的电导率或比电导；根据流体的电导率或比电导确定从高压电池或位于车辆外部的外部电力源以足以加热其中的流体的电流施加在一个或更多个电极对上的电压；以及将电流从一个或更多个电极对传送到流体以产生加热流体，其中，加热流体经由出口将热传递到一个或更多个车辆部件。
在一个或更多个实施方式中，用于保持流体的一个或更多个电芯靠近一个或更多个车辆部件设置。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个车辆部件包括高压电池、DC马达、加热、通风和空气调节(HVAC)系统和驱动电子器件中的一者或更多者。
在一个或更多个实施方式中，流体的比电导大于水的比电导。
在一个或更多个实施方式中，流体的比电导在约2,500至5,000μS/cm的范围内。
在一个或更多个实施方式中，流体包括水和乙二醇混合物。
在一个或更多个实施方式中，所述方法还包括监测混合物的特性的步骤，所述特性包括水乙二醇混合物质量或水乙二醇混合物浓度。
在一个或更多个实施方式中，高压电池是用于混合动力车辆或电池电动车辆(BEV)中的车辆推进的锂离子电池。
在一个或更多个实施方式中，确定流体的电导率或比电导以及确定施加在一个或更多个电极对上的电压的步骤沿着流路连续地执行。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对被分段成两个或更多个区段，每个区段被配置为单独地向流体施加电压。
在一个或更多个实施方式中，在两个或更多个区段上单独地施加电压借助于电极表面积而增加或减少由流体汲取的有效电流。
在一个或更多个实施方式中，两个或更多个区段具有一致的尺寸。
在一个或更多个实施方式中，两个或更多个区段具有不同的尺寸。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对被分段成n个区段，每个区段具有比率为1:2:…:2(n-1)的有效表面积。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对是大致平行的并且相对于流路定位在大体水平平面中。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对是大致竖直的并且相对于流路定位在大体竖直平面中。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对至少部分地涂覆有惰性导电材料或非金属导电材料，包括导电塑料材料、碳浸渍材料及其组合。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对至少部分地由选自金属或非金属导电材料构成的组中的材料形成。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对由包括石墨、碳及其组合的导电惰性材料形成。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括测量流体流过流路的流速的步骤。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括增加或减少流体流过流路的流速以调节流体在一个或更多个电芯中的停留时间的步骤。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括测量流过流路的流体的温度的步骤。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括以下步骤：测量出口处的流体的温度；以及将温度作为反馈提供给温度控制器，该温度控制器被配置为增加或减少对流体的加热。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电芯沿着流路串联布置。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括以下步骤：如果流体的电导率或比电导落在预定范围之外，则不施加或改变在一个或更多个电极对上的电压。
在一个或更多个实施方式中，入口和出口彼此以大致九十度延伸。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括提供泵，该泵提供与一个或更多个车辆部件热连通的加压流体。
在一个或更多个实施方式中，该方法还包括提供到与其它车辆系统通信的车辆总线的连接。车辆总线可以包括LIN(本地互连网络)、成本非常低的车载子网络。
在一个或更多个实施方式中，电池电压在约250VDC至约450VDC的范围内。
在一个或更多个实施方式中，用于保持流体的一个或更多个电芯由非导电轻质塑料材料制成。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个电极对被评定为可操作高达约9kW。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于加热车辆部件的方法，所述方法包括以下步骤：使流体沿着从入口到出口的流路通过，流路包括至少第一电芯和第二电芯，至少第一电芯和第二电芯沿着流路定位，使得通过第一电芯的流体随后通过第二电芯，每个电芯包括至少一个电极对，电流在至少一个电极对之间穿过流体，以在流体沿着流路通过期间在至少一个电极对中产生热，并且其中，电芯中的至少一个电芯包括至少一个分段电极，分段电极包括多个可电分离区段，多个可电分离区段允许通过选择性地激活所述区段来控制分段电极的有效表面积，使得在向所激活的电极区段施加电压时，所汲取的电流将部分地取决于有效表面积；确定入口处的流体电导率或比电导；根据所测量的流体电导率或比电导来确定将由第一电芯递送到流体的所需电压和电流，以将其中的流体的温度升高第一量；确定由第一电芯的操作产生的加热流体电导率或比电导；根据加热流体电导率或比电导来确定将由第二电芯递送到流体的所需电压和电流，以将其中的流体的温度升高第二量；以实现由分段电极递送期望电流和电压的方式激活分段电极的区段；以及从加热流体经由出口将热传递到一个或更多个车辆部件。
在一个或更多个实施方式中，出口联接到车辆内的热交换系统。
在一个或更多个实施方式中，热交换系统包括用于在一个或更多个车辆部件之间分配热能的多个阀。
在一个或更多个实施方式中，一个或更多个车辆部件包括用于混合动力车辆或电池电动车辆(BEV)中的车辆推进的高压电池。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明。应当理解，附图的特殊性并不取代本发明的前述描述的一般性。
图1示出了根据本发明的实施方式的配备有用于加热关键车辆部件的流体加热器的插电式电动车辆的框图；
图2示出了根据本发明的实施方式的用于加热通过n个加热电芯的车辆部件的系统的简化框图；以及
图3示出了根据本发明的实施方式的用于利用通过n个加热电芯的流体加热车辆部件的方法的流程图。
具体实施方式
本发明适用于电动车辆或“EV”，并且将便于关于该示例性但非限制性应用来描述本发明。
图1示出了根据本发明的实施方式的插电式电动车辆102的整体框图100。车辆102包括由DC马达110潜在地经由一些附加驱动部件108驱动的四个车轮104。DC电动机由内部电源120供电。在所示的实施方式中，内部电源120是可再充电DC电源，并且由DC马达驱动电子器件和电池(诸如，锂离子电池)的组合形成。内部电源120的电压例如为约250VDC至450VDC。内部电源120经由充电端口118a由外部电源116充电。充电端口118b是用于从车辆102外部的外部电源116接收电力的电力接口。在充电时，充电电缆126的连接器118a连接到充电端口118b。
充电端口118b电连接到内部电源。当连接器118a连接到充电端口118b时，各种互连电子系统将从外部电源116供应的电力转换为内部电源120所需的电力并对其充电。本领域技术人员将认识到用于提供所述充电功能的合适设计，例如，一个或更多个电池充电器、转换器(DC/DC、AC/DC和/或DC/AC)和/或逆变器等。
车辆102还可以包含诸如加热器和/或空气调节设备124、电子控制单元(ECU)122、逆变器、转换器和动力转向马达或泵(未示出)的部件，如本领域公知的。现代车辆利用许多ECU来控制诸如发动机、传动系、变速器、制动器、悬架、车载娱乐系统、通信系统等部件的操作。ECU控制现代车辆的基本操作，从动力转向到制动到加速。另外，一些汽车可以配备有ECU，该ECU被配置为通过车载诊断(on-board diagnostic，OBD)端口或空中(例如，使用各种类型的无线通信技术)提供高级诊断特征。在所示的实施方式中，ECU 122经由总线112电连接到多个车辆部件，用于提供这些所述目的中的至少一些。为了避免过于复杂的图，总线112未示出为连接到每个车辆部件。然而，在现代车辆中，包括传动系的其它部件将可能连接到OBD端口。
一个或更多个流体加热器106紧邻每个车辆部件108、110、120、122、124。加热器106经由热交换器114热联接到每个车辆部件108、110、120、122、124。热交换器114的各种可能配置在本领域中是已知的。
图1的实施方式提供了小流体加热器106以有效地联接到经由热交换器114加热的车辆部件，而没有复杂的热环路或热回路以及与所述环路相关联的相关联散热。例如，需要全面地设计热传递路径和图案以减少不期望热损失，对于这些热损失，可以基于来自热科学的理论和方法进行一些改进，包括将热源定位成紧邻被加热的部件，从而避免长传导或对流路径上的热损失。
然而，应当理解，可以采用少于六个流体加热器，在这种情况下，可以采用热环路或热回路，包括循环流体、一个或更多个泵、一个或更多个热交换器以及可选地用于控制流动的阀。在一些示例中，热环路可选地包括用流体填充环路的端口，并且还可选地包括贮存罐。热环路用于将热传输并引导到车辆部件(特别是电池)或从车辆部件传输并引导热，并且如果需要，将该热重新引导到另一个环路或直接引导到环境空气。
流体加热器106被用于使用小泵加热在流体加热器106与其相应的热交换器114之间循环的流体。热交换器114用于将热传递到被加热的车辆部件。所传递的热的水平由流体加热器106和控制器控制，这将参考图2和图3更详细地讨论。
在该实施方式或类似实施方式中，流体加热器106使用多个电极部分，并且通过将电能直接施加到流体中来加热流体，以在电子控制下引起流体本身内的加热。
流体加热器电压由内部电源120或外部电源116提供，并且管理所设定的流体流速和流体电导率的改变。作为闭环连续流动流体加热器，在经由泵促进流体流动的情况下，流体加热器106在温度和电导率的变化的约束范围内操作。取决于外部温度，当车辆连接到外部电源116以用于充电时，车辆部件可以被预调节到特定温度水平。内部可以独立于外部电源116进行预调节。
图2示出了根据本发明的实施方式的用于加热流体的系统200的简化框图。使流体流过沿着流路208布置的三个加热电芯202、204和206。流路208包括去往加热电芯202、204和206的入口210以及来自加热电芯202、204和206的出口212。入口和出口相对于彼此以大致一百八十度延伸，但是可以设想其它配置。加热电芯202、204和206在流体通过流路时保持流体，并且本领域技术人员将认识到用于提供所述功能的合适设计，例如管或管道。
在一个或更多个实施方式中，加热电芯202、204和206容纳在主体214中或与主体214成一体。主体214优选地由非导电且轻质的材料制成，诸如合成塑料材料。有利地，这使得系统非常轻质(大约1.7kg)，这在汽车应用中是期望的。然而，主体214可以连接到导电的金属固定件，诸如铜管或螺纹接套。因此，图2所示的接地连接216包括在主体214的入口210和出口212处，以便将连接到系统200的任何金属管电接地。接地连接216将理想地连接到安装有实施方式的加热系统的车辆的电气接地。由于接地连接216可以借助于电极电压通过穿过系统200的水汲取电流，因此将发生接地泄漏保护的激活。系统200包括接地泄漏保护电路。如本领域技术人员将理解的，接地泄漏保护电路被设计成检测最小接地泄漏电流并且进一步将电源与下游电路断开连接，以便保护人员或设备免受这些电流的影响。
还应当理解，在汽车应用中，系统200可能需要遵守各种安全标准，包括ISO16750-2:2010(E)，其要求电动车辆中包括的电气系统经历绝缘电阻测试。例如，系统200可能需要通过确保避免电流隔离电路之间的电流所需的欧姆电阻的最小值的测试，其中隔离由系统200的电感或电容装置以及导电部件实现。这样的测试可以给出包括主体214材料的绝缘系统的相对质量的指示。能够由非导电塑料材料制造主体214为背景技术部分中描述的现有技术加热器提供显著优点。
在所示的实施方式中，流路208设置有三个加热电芯202、204和206，包括电极对202a、204a和206a的相应组。然而，还应当理解，可以使用更多或更少的加热电芯。电极可以是金属或非金属导电材料，诸如导电塑料材料、碳、碳浸渍材料等。
重要的是，电极基板和涂层选自一组导电材料(或材料的组合)，以在加热水、乙二醇混合物时最小化化学反应和/或电解。
电极对也可以由导电的惰性材料制成，诸如石墨、碳及其组合。它们也可以被制造成使得它们被分成不同的电极，但是共享公共基板等。
在一个或更多个实施方式中，每个电极对202a、204a和206a中的一个电极被分段成两个或更多个区段，每个区段被配置为单独地施加电压。每个电极对202a、204a和206a的分段电极经由单独的电压源功率控制设备Q1、Q2、···、Qn连接到公共开关供电路径218，而每个电极对202b、204b和206b中的另一个分别连接到输入DC电压源220。单独的电压源功率控制设备Q1、Q2、···、Qn根据由控制器222提供的功率管理控制切换公共电源。控制器222可以包括微处理器，该微处理器与系统200的其它部件相互作用以调节或测量流体的流速，检测通地漏电，测量入口210和/或出口212处(或沿着流路208的其它位置处)的温度，和/或测量由加热电芯202、204和206处(或沿着流路208的其它位置处)的流体汲取的电流224。
供应到加热电芯202的电流(其也可供应到加热电芯204和206)由电流测量设备224测量。仅示出了一个电流测量设备224。然而，应当理解，每个加热电芯202、204和206处的电流可以由单独的电流测量设备224测量。例如，由与功率控制设备Q1、Q2、…、Qn的输出电连接的霍尔电流传感器进行的电流测量结果被传送到功率管理控制器222。
在一个或更多个实施方式中，电流测量设备224联接到功率控制设备Q1、Q2、···、Qn，以便可操作以确定由流体从DC电源220汲取的电流。电流放大器可用于放大电流测量设备224的输出信号。放大的信号然后由控制器222接收并且与阈值水平进行比较。通常将所计算的电流阈值水平设置为安培范围，使得仅当流体流过流路208时，由流体汲取的电流保持等于或接近等于阈值水平。当系统200在使用中时，控制器222继续将电流测量设备224输出与阈值水平进行比较，并且对电极对的组合的选择进行适当的调整，以及对供应到电极对202a、204a和206a的电压进行适当的调整，以便保持大致恒定的电流来加热流体，同时始终确保不超过电源的电流处理能力。然而，当系统200进入非使用状态(诸如，进入待机模式)时，控制器222将相应地移除施加到加热电芯202、204以及206的电压。
作为非限制性示例，电流测量设备224能够感测检测到的通过流体的电流流动的轻微增加，以便确定施加在电极对202a、204a和206a上以加热流体的理想电压。也就是说，电流测量结果经由输入接口224作为输入信号被提供给充当电源控制器的控制器222。
在一个或更多个实施方式中，控制器222还可以经由输入接口224从位于主体214的入口210附近的结合流速限制226的流速测量设备或流动开关接收信号。可以通过测量流速来准确地确定在任何一组电极202a、204a和206a之间通过的流体的体积。类似地，给定体积的流体将从电极接收电力的驻留时间可以通过测量流体通过通道的流速来确定。应当理解，流速可以由与流速和/或流体的泵送或调节相关联的一个或更多个阈值限制。
对流体的加热是由于其暴露于加热电芯中的电极(如上所述)。通过提供由流体汲取的所需电流来促进加热。在本申请中，流体(例如，水和乙二醇混合物)的比电导在约2,500至5,000μS/cm的范围内，即，显著大于水的比电导。这意味着电极可显著小于可用于加热水的那些电极，这由非常高功率电源电压构成——假定电动车辆在非常高的DC电压下操作，从约250VDC至约450VDC的任何电压。应当理解，其它二醇混合物(包括丙二醇以及甘油、三羟甲基丙烷(trimethylolpropane)、己三醇、季戊四醇等)也是合适的。
因此，流过流体的电流可以用作该流体的电导率或比电导的量度，并且因此允许确定选择施加的电压和电极组合的所需改变，要求选择施加的电压和电极组合的所需改变保持所汲取的电流足以非常有效地加热和保持该热。
流体的电导率并且因此比电导将随着温度的升高而改变，从而引起沿着流体流路208的比电导梯度。在一个或更多个实施方式中，控制器222还经由信号输入接口224从输入温度测量设备228接收信号，以测量入口210处的流体的温度。还可以提供输出温度测量设备230用于测量出口212处的流体的温度。来自输入温度测量设备228和输出温度测量设备230的信号作为反馈被提供给控制器222，以允许正确计算流体温度，并且还允许连续监测。
本实施方式的系统200还能够适应流体电导率或比电导的变化，无论是由安装系统的特定位置产生还是在单个位置不时发生还是由于流体温度的改变而发生。在这方面，流体电导率或比电导被确定为与由流过加热电芯202、204和206的流体汲取的电流成正比。有利地，这些改变也可以由控制器222解释并用于诊断目的。例如，低于水和乙二醇混合物的预期电导率可以指示质量差的乙二醇等。对此的指示可以由控制器222发送到ECU，该ECU被配置为通过OBD端口或空中(例如，使用各种类型的无线通信技术)234提供高级诊断特征。可以以这种方式发送其它诊断信息，包括但不限于入口温度、出口温度、功率使用率、流体质量和电导率增加或劣化、功率消耗、电压、流量费用、错误代码和其它诊断信息等。类似地，控制器222还可以从车辆接收信息，包括但不限于设置最大施加功率水平、与其它设备的协调功率消耗、设置的最大和最小流体温度极限、在操作或待机时改变温度设置、错误和故障管理信息、开启或关闭消息。
对于给定的施加电压，流体电导率或比电导的变化将导致每个电极汲取的电流量的改变。该实施方式监测这样的变化并且确保系统200通过使用所确定的电导率或比电导值在允许系统操作之前最初选择电极区段的相称组合来汲取期望水平的电流。由202a、204a、206a表示的电极被分段为多个电极区段202ai和202aii、204ai、204aii、206ai以及206aii。
对于每个相应的电极，ai区段被制造成通常形成电极的有源区域的约三分之一或三分之二，aii区段被制造成通常形成电极的有源区域的约三分之二或三分之一，等等。因此，选择适当区段或区段的适当组合允许电极的有效面积是电极面积的三个可用值中的任何一个。因此，对于高导电流体，可以选择较小的电极面积，使得对于给定电压，防止由电极汲取的电流上升到高于期望或安全水平，同时还保持汲取所需的电流以加热流体。相反，对于差的导电流体，可以选择较大的电极面积，使得将汲取所需的电流以影响期望加热。区段的选择可以简单地通过适当地激活或去激活功率开关器件Q1、…、Qn来进行。
特别地，具体计算所选电极区段的组合表面积以确保不超过电源系统的额定最大电流值。
在一个或更多个实施方式中，控制器222接收各种监测输入，并且执行关于电极有源区域选择、期望电极对电压和电流的必要计算，以加热流过流路208的流体。控制器222控制来自内部DC电源或外部电源(如参考图1所描述的)的电压的供应，内部DC电源或外部电源连接到电极部分202、204和206中的每一者。
电压源由从控制器222到功率开关器件Q1、…、Qn的单独控制信号单独控制。因此，应当理解，基于控制器222接收代表性输入信号的各种参数，在控制器222内的软件程序或固件的控制下的计算装置计算功率开关器件所需的控制脉冲，以便供应所需电压以赋予流过流路208的流体的期望温度，如将参考图3所讨论的。不需要脉宽调制(pulse widthmodulation，PWM)控制，但是控制器222可以被配置为接受调制信号。这是因为系统200基于由车辆的控制系统确定的要求固有地应用热传导方程。然后，该系统200可以根据电池、驱动电子器件、驱动马达、车厢冷却剂加热系统等的热力学负载动态地改变要求。
在多个实施方式中，控制器222还将来自电流测量设备224、温度传感器228和230、流速测量设备或结合流速限制226的流开关、功率开关器件Q1、…、Qn等的读数转换成数字值，并将基于那些数字值的消息传送到数字通信设备232。还应了解，还可以使用滤波方法，诸如但不限于包含移动平均滤波器、均匀加权移动平均滤波器等或这些滤波器的组合，其可以尤其适于在固件中实现。然后可以经由硬连线数字通信服务(诸如但不限于车辆总线技术、以太网、RS485等)或无线连接(诸如802.11Wi-Fi网络或BluetoothTM)将消息发送到其它设备(例如，计算机、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、台式计算机、服务器计算机以及其它形式的计算机系统)，以用于由应用234或云计算平台处理。有利地，这可以提供系统200的远程监测和/或配置，使得操作者便于基于被加热的流体的特性来修改参数，诸如流速或电力。例如，当溶液电导率低时，降低流速和/或增加温度。此外，还可以经由所采用的数字通信方法来便于系统维护和管理。
应当理解，各种控制实现是可能的。例如，在多个实施方式中，系统200可以包括基于人工智能的控制机制，其可以部分地使用基于云的服务。如上所述，是否增加或减少流速(即，增加或减少流体停留在加热电芯中的驻留时间)或电压(以及随后的电流消耗)的决定可以基于通过接口224提供给控制器222(或经由无线收发器232提供给另一平台)的多个传感器输入。通信和计算的这种协调可以在控制器222内自动发生应用234或托管在云中的应用。此外，控制器222可以基于输入数据来实现机器学习。基于该信息，系统200可以预先改变流速、电压、温度等。
应当理解，可以使用任何合适的数字通信协议来执行通信，包括但不限于AFDX、ARINC 429、Byteflight、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)、用于互连汽车部件的廉价低速串行总线、D2B(Domestic Digital Bus，家用数字总线)、高速多媒体接口、FlexRay具有安全关键特征的通用高速协议、IDB-1394、IEBus、I2C、ISO 9141-1/-2、J1708和J1587、J1850、J1939和ISO 11783、用于商业(J1939)和农业(ISO 11783)车辆的CAN的适配、关键字协议2000(KWP2000)、用于汽车诊断设备的协议(在串行链路上或者跨CAN运行)、LIN(Local Interconnect Network，局部互连网络)、成本非常低的车载子网络、SMARTwireX、SPI、VAN(车辆局域网络)、UAVCAN(不复杂的应用级车辆通信和联网)、Wi-Fi802.11、6LowPan/ZIGBEETM802.15、以太网802.3、802.11和802.15.4以及RS485。这可以包括总线、电缆、无线通信信道、基于无线电的通信信道、互联网、局域网(local area network，LAN)、无线局域网(wireless local area network，WLAN)、广域网(wide area network，WAN)、蜂窝通信网络或任何基于互联网协议(Internet Protocol，IP)的通信网络等。在优选实施方式中，使用LIN总线执行通信。LIN总线是一种廉价的串行通信协议，其有效地支持汽车网络内的远程应用。它特别旨在用于分布式汽车应用中的机电节点，但同样适用于工业应用。它旨在补充现有CAN网络，从而导致汽车内的分层网络。
无线收发器232还可以适于促进远程固件更新机制与控制器222之间的通信。如本领域技术人员将理解的，远程固件更新机制与控制器222一起可以适于周期性地检查来自远程储存库的更新、下载固件更新以及将下载的固件与现有固件进行比较以确定安装下载的固件的必要性等。
图3示出了根据本发明的实施方式的用于加热流体的方法的流程图，包括参考图2讨论的实施方式。
方法300开始于开始框302，在步骤304，在包括第一电极对的第一加热电芯的入口处确定流体的电导率或比电导。在一个或更多个实施方式中，当从电压源功率控制设备(即，如参考图1所讨论的Q1)跨第一电极对施加初始电压时，电导率或比电导由流体汲取的电流量确定。
在步骤306处，根据流体的电导率或比电导，确定以足以将流体加热到设定温度的电流在第一电极对上施加的电压。在步骤308，确定电极区段组合。例如，在分段电极被分成三个区段的情况下，区段可以具有比率为1:2:4的相对有效面积，即，区段优选地分别构成总有效电极面积的七分之四、七分之二和七分之一。在一个或更多个实施方式中，对于具有相对低电导率或比电导的流体，可以激活所有区段，并且对于具有相对高电导率或比电导的流体，可以激活一个或更多个区段。
一旦确定了所施加的电压和电极区段组合，就在步骤310处测量由流体汲取的电流。
在步骤312，确定是否已经超过系统的电流极限。如果系统电流极限已经超过极限，则过程在步骤318结束。如果系统电流极限没有超过极限，则在步骤314确定是否有足够的电流将流体加热到设定温度。
在一个或更多个实施方式中，该方法返回到步骤316，使得连续地确定电导率或比电导，并且对所有加热电芯202、204和206中供应的电压和电极区段组合进行适当调整，以便维持大致恒定的电流以将流体维持在设定温度。有利地，通过返回步骤316，该方法能够适于流体的电导率或比电导的变化，无论是由改变的乙二醇和水混合物的浓度还是可能不时地或基于特定位置发生的乙二醇的特定质量引起的。
在一个或更多个实施方式中，可以针对n个加热电芯重复步骤310至316，直到该方法在步骤318处结束。
应当理解，一些实施方式可以包括一个或更多个通用或专用控制器或处理器(或“处理设备”)，诸如微控制器、微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，其控制一个或更多个处理器结合某些非处理器电路来实现本文描述的方法和/或装置的一些、大部分或全部功能。另选地，一些或所有功能可以由不具有所存储的程序指令的状态机实现，或者在一个或更多个专用集成电路(ASIC)中实现，其中，每个功能或某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可以使用两种方法的组合。
如本文中关于“经涂覆电极”所使用的术语“经涂覆”可以指材料在另一材料的外表面上的附接。附接可以是其它材料的表面的部分或全部覆盖，并且可以通过任何机械、化学或其它力或粘结。
术语“制造”可以指一个或更多个电极对的生产，所述电极对可以由诸如石墨、碳及其组合的导电惰性材料制造。
如本文所使用的术语“热交换器”可以指用于将热从一种介质传递到另一种介质的设备。热交换器的示例包括散热器，散热器可以包括盘管、板、翅片、管道及其组合。
如本文所使用的术语“流体”可以指气体、液体、凝胶及其组合。冷却流体或冷却剂有助于在热回路内传递热。在一些示例中，固体导体可以代替热传递流体。
如本文所使用的术语“热联接”可以指两个或更多个部件或设备通信，使得它们能够在两个或更多个部件或设备之间交换(即，接收或耗散)热。热联接设备可以紧密接近管道或其它介质或通过管道或其它介质分离以传递或交换热。
如本文所使用的术语“热环路”可以指包括至少循环流体、一个或更多个泵、热交换器、任选的电流体加热器和任选地控制流的回路的阀。在一些示例中，热环路可选地包括用流体填充环路的端口，并且还可选地包括贮存罐。热环路用于将热传输到电池并且从电池引导热，并且如果需要，将该热排放到另一个环路或直接排放到环境空气。
如本文所使用的术语“传动系”可以指发动机、电池、电动马达、马达功率电子器件、电池功率电子器件、车载电池充电器和DC-DC转换器中的一者或更多者。
如本文所使用的“传动系”是指机动车辆中的将变速器连接到驱动桥的系统。例如，混合动力车辆可以包括电动传动系。
在本说明书(包括权利要求)中使用术语“包括”或“包含”的情况下，它们应被解释为指定所述特征、整体、步骤或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤或部件或其群组的存在。
虽然已经结合有限数量的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，鉴于前述描述，许多替代修改和变化是可能的。因此，本发明旨在涵盖可能落入本发明的精神和范围内的所有此类替代、修改和变化。

Claims (70)

1.一种用于加热车辆部件的系统，所述系统包括：
用于保持流体的一个或更多个电芯，每个电芯包括定位在其中的一个或更多个电极对；
所述一个或更多个电芯沿着流路布置，所述流路包括去往所述一个或更多个电芯的入口和来自所述一个或更多个电芯的出口；
控制器，所述控制器被配置为：
调节所述流体从所述入口到所述一个或更多个电芯的流动；
在所述一个或更多个电芯处确定所述流体的电导率或比电导；
根据所述流体的所述电导率或所述比电导，确定从高压电池或位于所述车辆外部的外部电力源以足以加热其中的所述流体的电流在所述一个或更多个电极对上施加的电压；以及
将所述电流从所述一个或更多个电极对传递到所述流体以产生加热流体，其中，所述加热流体经由所述出口将热传递到一个或更多个车辆部件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，用于保持所述流体的所述一个或更多个电芯靠近所述一个或更多个车辆部件。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述一个或更多个车辆部件包括所述高压电池、DC马达、变速器、加热、通风和空气调节(HVAC)系统以及驱动电子器件中的一者或更多者。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述流体的所述比电导大于水的比电导。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述流体的所述比电导在约2,500至5,000μS/cm的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述流体包括水和乙二醇混合物。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器监测所述混合物的特性，所述混合物的特性包括乙二醇质量或水和乙二醇混合物浓度。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述控制器通过测量由所述混合物汲取的电流来监测所述混合物的包括乙二醇质量或水和乙二醇混合物浓度的特性。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器监测乙二醇质量或水和乙二醇混合物浓度，以保持所述混合物的期望热导率。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过监测所述乙二醇质量以及所述水和乙二醇混合物浓度来管理所述混合物的所述热导率。
11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为管理所述混合物的所述热导率，从而确保维持所述一个或更多个车辆部件的最佳操作温度。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，所述高压电池是用于混合动力车辆或电池电动车辆(BEV)中的车辆推进的锂离子电池。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置为连续地确定所述流体的所述电导率或比电导并且从而确定施加在所述一个或更多个电极对上的电压。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对被分段成两个或更多个区段，每个区段被配置为由所述控制器单独地施加电压。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，在所述两个或更多个区段上单独地施加所述电压借助于电极表面积来增加或减少由所述流体汲取的所述有效电流。
16.根据权利要求14或15所述的系统，其中，所述两个或更多个区段具有一致的尺寸。
17.根据权利要求14或15所述的系统，其中，所述两个或更多个区段具有不同的尺寸。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对被分段成n个区段，每个区段具有比率为1:2:…:2(n-1)的有效表面积。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对是大致平行的并且相对于所述流路定位在大体水平平面中。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对是大致竖直的并且相对于所述流路定位在大体竖直平面中。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对至少部分地涂覆有惰性导电材料或非金属导电材料，包括导电塑料材料、碳浸渍材料及其组合。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对至少部分地由选自由金属或非金属导电材料构成的组中的材料形成。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电极对由包括石墨、碳及其组合的导电惰性材料形成。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置为测量所述流体流过所述流路的流速。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述控制器还被配置为增加或减少所述流体流过流路的流速，以调节所述流体在所述一个或更多个电芯中的停留时间。
26.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置为测量流过所述流路的所述流体的温度。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述控制器还被配置为测量所述入口和所述出口处的所述流体的温度；以及
将所述温度作为反馈提供给温度控制器，所述温度控制器被配置为增加或减少对所述流体的加热。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的系统，其中，所述一个或更多个电芯沿着所述流路串联布置。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：如果所述流体的所述电导率或比电导落在预定范围之外，则不在所述一个或更多个电极对上施加所述电压。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的系统，其中，所述入口和所述出口彼此以大致一百八十度延伸。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的系统，所述系统还包括泵，所述泵提供与所述一个或更多个车辆部件热连通的加压流体。
32.根据权利要求1至31中任一项所述的系统，其中，所述控制器包括与其它车辆系统通信的车辆总线。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的系统，其中，所述电压在约250VDC至约450VDC的范围内。
34.根据权利要求1至33中任一项所述的系统，其中，用于保持流体的所述一个或更多个电芯由非导电轻质塑料材料制成。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的系统，其中，所述系统被评定为能够操作高达约9kW。
36.一种用于加热车辆部件的方法，所述方法包括以下步骤：
提供到至少部分地用于车辆推进的高压电池的电连接；
提供用于保持流体的一个或更多个电芯，每个电芯包括定位在其中的一个或更多个电极对；
沿着流路布置所述一个或更多个电芯，所述流路包括去往一个或更多个电芯的入口和来自一个或更多个电芯的出口；
在所述一个或更多个电芯处确定所述流体的所述电导率或比电导；
根据所述流体的所述电导率或比电导确定从所述高压电池或位于所述车辆外部的外部电力源以足以加热其中的所述流体的电流在所述一个或更多个电极对上施加的电压；以及
将所述电流从所述一个或更多个电极对传送到所述流体以产生加热流体，其中，所述加热流体经由所述出口将热传递到一个或更多个车辆部件。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，用于保持所述流体的所述一个或更多个电芯靠近所述一个或更多个车辆部件设置。
38.根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述一个或更多个车辆部件包括所述高压电池、DC马达、加热、通风和空气调节(HVAC)系统以及驱动电子器件中的一者或更多者。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的方法，其中，所述流体的所述比电导大于水的比电导。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的方法，其中，所述流体的所述比电导在约2,500至5,000μS/cm的范围内。
41.根据权利要求36至40中任一项所述的方法，其中，所述流体包括水和乙二醇混合物。
42.根据权利要求41所述的方法，所述方法还包括监测所述混合物的特性的步骤，所述混合物的特性包括乙二醇质量或水和乙二醇浓度。
43.根据权利要求36至42中任一项所述的方法，其中，所述高压电池是用于混合动力车辆或电池电动车辆(BEV)中的车辆推进的锂离子电池。
44.根据权利要求36至43中任一项所述的方法，其中，确定所述流体的所述电导率或比电导的步骤以及确定在所述一个或更多个电极对上施加的电压的步骤沿着所述流路连续地执行。
45.根据权利要求36至44中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对被分段成两个或更多个区段，每个区段被配置为向所述流体单独地施加电压。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，在所述两个或更多个区段上单独地施加所述电压借助于电极表面积来增加或减少由所述流体汲取的所述有效电流。
47.根据权利要求45或46所述的方法，其中，所述两个或更多个区段具有一致的尺寸。
48.根据权利要求45或46所述的方法，其中，所述两个或更多个区段具有不同的尺寸。
49.根据权利要求50所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对被分段成n个区段，每个区段具有比率为1:2:…:2(n-1)的有效表面积。
50.根据权利要求36至49中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对是大致平行的并且相对于所述流路定位在大体水平平面中。
51.根据权利要求36至49中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对是大致竖直的并且相对于所述流路定位在大体竖直平面中。
52.根据权利要求36至51中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对至少部分地涂覆有惰性导电材料或非金属导电材料，包括导电塑料材料、碳浸渍材料及其组合。
53.根据权利要求36至51中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对至少部分地由选自由金属或非金属导电材料构成的组中的材料形成。
54.根据权利要求36至53中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对由包括石墨、碳及其组合的导电惰性材料形成。
55.根据权利要求36至54中任一项所述的方法，所述方法还包括测量所述流体流过所述流路的流速的步骤。
56.根据权利要求55所述的方法，所述方法还包括增加或减少所述流体流过所述流路的流速以调节所述流体在所述一个或更多个电芯中的停留时间的步骤。
57.根据权利要求36至56中任一项所述的方法，所述方法还包括测量流过所述流路的所述流体的温度的步骤。
58.根据权利要求57所述的方法，所述方法还包括测量所述入口和所述出口处的所述流体的温度的步骤；以及
将所述温度作为反馈提供给温度控制器，所述温度控制器被配置为增加或减少对所述流体的加热。
59.根据权利要求36至58中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电芯沿着所述流路串联布置。
60.根据权利要求36至59中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：如果所述流体的所述电导率或比电导落在预定范围之外，则不在所述一个或更多个电极对上施加电压或不改变在所述一个或更多个电极对上的电压。
61.根据权利要求36至60中任一项所述的方法，其中，所述入口和所述出口彼此以大致一百八十度延伸。
62.根据权利要求36至61中任一项所述的方法，所述方法还包括提供泵，所述泵提供与所述一个或更多个车辆部件热连通的加压流体。
63.根据权利要求36至62中任一项所述的方法，所述方法还包括提供到与其它车辆系统通信的车辆总线的连接。
64.根据权利要求36至63中任一项所述的方法，其中，所述电压在约250VDC至约450VDC的范围内。
65.根据权利要求36至64中任一项所述的方法，其中，用于保持流体的所述一个或更多个电芯由非导电轻质塑料材料制成。
66.根据权利要求36至65中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个电极对被评定为能够操作高达约9kW。
67.一种用于加热车辆部件的方法，所述方法包括以下步骤：
使流体沿着从入口到出口的流路通过，所述流路包括沿着所述流路定位的至少第一电芯和第二电芯，使得通过所述第一电芯的所述流体随后通过所述第二电芯，每个电芯包括至少一个电极对，电流在所述至少一个电极对之间穿过所述流体以在所述流体沿着所述流路通过期间在其中产生热，并且其中，所述电芯中的至少一个电芯包括至少一个分段电极，所述分段电极包括多个可电分离的区段，所述多个可电分离的区段允许通过选择性地激活所述区段来控制所述分段电极的有效表面积，使得在向所激活的电极区段施加电压时，所汲取的电流将部分地取决于所述有效表面积；
确定所述入口处的所述流体电导率或比电导；
根据所测量的流体电导率或比电导确定由所述第一电芯递送到所述流体以将其中的所述流体的所述温度升高第一量的所需电压和电流；
确定由所述第一电芯的操作产生的加热流体的电导率或比电导；
根据加热流体的电导率或比电导确定由所述第二电芯递送到所述流体以将其中的所述流体的温度升高第二量的所需电压和电流；
以通过所述分段电极实现期望电流和电压递送的方式激活所述分段电极的区段；并且
经由所述出口将热从所述加热流体传递到一个或更多个车辆部件。
68.根据权利要求67所述的方法，其中，所述出口联接到所述车辆内的热交换系统。
69.根据权利要求68所述的方法，其中，所述热交换系统包括用于在所述一个或更多个车辆部件之间分配热能的多个阀。
70.根据权利要求67至69中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个车辆部件包括用于混合动力车辆或电池电动车辆(BEV)中的车辆推进的高压电池。
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