JP2016540344A - 熱電装置を用いた電池熱管理 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年10月29日に出願され、「BATTERY THERMAL MANAGEMENT WITH THERMOELECTRICS」と題された、米国仮特許出願第61/897,121号の利益を主張し、その開示内容の全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
本願は一般的に、電池および電池セルを非限定的に含む電気装置の熱電(TE)熱管理(たとえば、加熱および/または冷却)に関する。
1.熱電装置と熱連通している少なくとも1つの電池セル、または熱電装置と熱連通するように構成された少なくとも1つの電池セルであって、電池セルの熱点から熱電装置への熱経路が最小化された、少なくとも1つの電池セル。
2.パウチセルを備える電池セル。
3.角柱形セルを備える電池セル。
4.円筒形セルを備える電池セル。
5.2つまたは3つ以上の熱電装置と熱連通している少なくとも1つの電池セル、または2つまたは3つ以上の熱電装置と熱連通するように構成された少なくとも1つの電池セルであって、電池セルの熱点から熱電装置への熱経路が最小化された、少なくとも1つの電池セル。
6.1つの熱電装置と熱連通している少なくとも2つの電池セル、または1つの熱電装置と熱連通するように構成された少なくとも2つの電池セルであって、電池セルの熱点から熱電装置への熱経路が最小化された、少なくとも2つの電池セル。
7.空気によって冷却されるように構成された廃熱側面を備えるTED。
8.電池ケースを通した、または介した伝導によって冷却されるように構成された廃熱側面を備えるTED。
9.外部または周囲の空気に向けて開放されるように構成された電池、または外部または周囲の空気と熱連通するように構成された電池。
10.外部または周囲の空気に対して密閉されるように構成された電池。
11.セルの側面に沿って位置決めされたフィンを備えるヒートスプレッダ、およびフィンに取り付けられた少なくとも1つのTED。
12.セルの両側面に沿って位置決めされた2つのフィンを備えるヒートスプレッダ、および各フィンに取り付けられた少なくとも1つのTED。
Claims (93)
- 電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第1側面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、
前記電池セルの第2側面上にあり、前記熱点と熱連通し、
前記電池セルの前記第2側面上の前記熱点の前記中心の上にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置が、前記電池セルの第3側面に近接し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第2側面に沿って延在する前記ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の、前記熱点の前記中心から前記電池セルの前記第3側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にある、
熱電池熱管理システム。 - 前記第2側面が、前記電池セルの最も短い寸法に対して略垂直である、請求項1記載の熱電池熱管理システム。
- 前記電池セルが角柱形状を有し、前記角柱形状がX−Y−Z座標系に置かれたとき、前記第1側面が前記X−Y−Z座標系のX−Z平面に沿っており、前記第2側面が前記X−Y−Z座標系のX−Y平面に沿っており、前記第3側面が前記X−Y−Z座標系のY−Z平面に沿っている、請求項1または2記載の熱電池熱管理システム。
- 前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通しているフィンをさらに備え、前記フィンが、前記電池セルの前記第3側面に近接している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記フィンが、前記ヒートスプレッダから、前記電池セルの前記第3側面に対して略平行に延在する、請求項4記載の熱電池熱管理システム。
- 主面および廃熱面を備える他の熱電装置をさらに備え、
前記他の熱電装置が、前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記他の熱電装置が、前記電池セルの前記第3側面に対向する、前記電池セルの第4側面に近接し、
前記他の熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第2側面に沿って延在する前記ヒートスプレッダの前記平面に投影された状態で、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の、前記最短の熱経路に沿った前記ライン上にある、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記ヒートスプレッダに接続され、前記熱点と熱連通している他のフィンをさらに備え、前記他のフィンが、前記電池セルの前記第4側面に近接している、請求項6記載の熱電池熱管理システム。
- 前記他のフィンが、前記ヒートスプレッダから、前記電池セルの前記第4側面に対して略平行に延在する、請求項7記載の熱電池熱管理システム。
- 他の電池セルをさらに備え、
前記他の電池セルが、
前記他の電池セルの第1側面上で他の電池セルに接続され、前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記他の電池セルが動作するときの、前記他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、
前記他の熱点が、前記他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記電池セルおよび前記他の電池セルが、前記電池セルの前記第1側面および前記他の電池セルの前記第1側面が同じ平面に沿って略平行に位置決めされて、積み重ねられる、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記他の電池セルが、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置に供給される前記電流の前記極性を調節することによって、前記電池セルの前記他の熱点が加熱または冷却される、請求項9記載の熱電池熱管理システム。 - 他のヒートスプレッダと、他の熱電装置とをさらに備え、
前記他のヒートスプレッダが、
前記他の電池セルの第2側面上にあり、前記他の熱点と熱連通し、
前記他の電池セルの前記第2側面上の前記他の熱点の前記中心の上にあり、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記他のヒートスプレッダと熱連通し、
前記他の熱電装置が、前記他の電池セルの第3側面に近接し、
前記他の熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記他の電池セルの前記第2側面に沿って延在する前記他のヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の、前記他の熱点の前記中心から前記他の電池セルの前記第3側面までの他の最短の熱経路に沿ったライン上にある、
請求項9または10記載の熱電池熱管理システム。 - 前記他のヒートスプレッダに接続され、前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通している他のフィンをさらに備え、前記他のフィンが、前記他の電池セルの前記第3側面に近接する、請求項11記載の熱電池熱管理システム。
- 前記他のフィンが、前記他のヒートスプレッダから、前記他の電池セルの前記第3側面に対して略平行に延在する、請求項12記載の熱電池熱管理システム。
- 他のヒートスプレッダと、熱板とをさらに備え、
前記他のヒートスプレッダが、
前記他の電池セルの第2側面上にあり、前記他の熱点と熱連通し、
前記他の電池セルの前記第2側面上の前記他の熱点の前記中心の上にあり、
前記熱板が、前記電池セルの前記第3側面に近接する前記ヒートスプレッダおよび前記他のヒートスプレッダの両方に接続され、および熱連通し、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の前記極性を調節することによって前記電池セルおよび前記他の電池セルの前記熱点を加熱または冷却するために、前記熱板と熱連通している、
請求項9または10記載の熱電池熱管理システム。 - 前記熱電装置の前記主面の前記幾何学的中心が、前記他の電池セルの前記第2側面に沿って延在する前記他のヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記他のヒートスプレッダ上の、前記他の熱点の前記中心から前記他の電池セルの第3側面までの、他の最短の熱経路に沿ったライン上にあり、
前記熱電装置が、前記他の電池セルの前記第3側面に近接する、
請求項14記載の熱電池熱管理システム。 - 前記熱点の前記中心および前記他の熱点の前記中心が、前記電池セルの前記第3側面および前記他の電池セルの前記第3側面に平行である、前記熱板の側面に投影されるとき、前記熱電装置の前記主面が、前記熱板の前記側面に投影された、前記熱点の前記中心と前記他の熱点の前記中心の幾何学的平均の中心の上にある、請求項15記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱点の前記中心および前記他の熱点の前記中心の前記幾何学的平均の中心が、前記熱点の前記中心と前記他の熱点の前記中心との相対温度に基づいて偏る、請求項16記載の熱電池熱管理システム。
- 前記他のヒートスプレッダに接続され、前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通している他のフィンをさらに備え、前記他のフィンが、前記他の電池セルの前記第3側面に近接している、請求項15〜17のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置までの前記最短の熱経路に沿って延在するストリップをさらに備え、
前記ストリップが、少なくとも1つの寸法において、前記ヒートスプレッダより短い、
請求項1〜18のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記ストリップが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含む、請求項19記載の熱電池熱管理システム。
- 前記ストリップの前記材料が銅を含み、前記ヒートスプレッダの前記材料がアルミニウムを含む、請求項20記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱点の前記中心が、前記電池セルの前記第1側面に対向する、前記電池セルの第5側面と比べて、前記電池セルの前記第1側面に近接している、請求項1〜21のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置の全体が、前記電池セルの前記第1側面と前記第5側面との間で、略等距離に延在する平面の同じ側にある、請求項22記載の熱電池熱管理システム。
- 前記電池セルが、前記電池セルの前記第1側面上で前記電池セルに接続された他の電極を備える、請求項1〜23のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱点の前記中心が、前記電池セルの前記第1側面と、前記電池セルの前記第1側面に対向する、前記電池セルの第5側面との間で略等距離である、請求項1〜21のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記電池セルが、前記電池セルの前記第5側面上で前記電池セルに接続された他の電極を備える、請求項25記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置が、前記電池セルの前記第2側面に沿った前記第3側面の半分未満の長さで、前記電池セルの前記第3側面に沿って延在する、請求項1〜26のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置が、前記電池セルの前記第2側面に沿った前記第3側面の3分の1未満の長さで、前記電池セルの前記第3側面に沿って延在する、請求項27記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置と電気連通し、前記熱電装置に供給される電流の前記極性を制御するように構成された制御装置をさらに備え、
電流の第1の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供され、
電流の前記第1の極性の反対の第2の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供される、請求項1〜28のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記電池セルと熱連通し、前記制御装置と電気連通している温度センサをさらに備え、
前記温度センサが、前記熱電装置に供給される前記電流の極性または大きさを調節するために、前記制御装置に温度情報を提供する、請求項29記載の熱電池熱管理システム。 - 前記熱電装置の前記廃熱面が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能な流体と熱連通している、請求項1〜30のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記流体が空気である、請求項31記載の熱電池熱管理システム。
- 前記電池セルが、筐体内に密閉され、
前記熱電装置の前記廃熱面が、前記筐体の壁と熱連通し、前記筐体の壁が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である、請求項1〜32のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記システムが、第1電池セルと、第2電池セルと、第1ヒートスプレッダと、第2ヒートスプレッダと、第3ヒートスプレッダと、熱電装置とを備え、
前記第1電池セルが、
前記第1電池セルの第1側面上で前記第1電池セルに接続され、前記第1電池セルに、または前記第1電池セルから電力を供給するように構成された第1電極を備え、
前記第1電池セルに、または前記第1電池セルから電力を供給する前記第1電極を介して前記第1電池セルが動作するときの、前記第1電池セルの温度上昇に対応する第1熱点を有し、
前記第1熱点が、前記第1電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第1電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第2電池セルが、
前記第2電池セルの第1側面上で前記第2電池セルに接続され、前記第2電池セルに、または前記第2電池セルから電力を供給するように構成された第1電極を備え、
前記第2電池セルに、または前記第2電池セルから電力を供給する前記第1電極を介して前記第2電池セルが動作するときの、前記第2電池セルの温度上昇に対応する第2熱点を有し、
前記第2熱点が、前記第2電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第2電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第1ヒートスプレッダが、
前記第1電池セルの第2側面上にあり、前記第1熱点と熱連通し、
前記第1電池セルの前記第2側面上の前記第1熱点の前記中心の上にあり、
前記第2ヒートスプレッダが、
前記第2電池セルの第2側面上にあり、前記第2熱点と熱連通し、
前記第2電池セルの前記第2側面上の前記第2熱点の前記中心の上にあり、
前記第1電池セルの前記第2側面と前記第2電池セルの前記第2側面とが、互いに略平行であり、
前記第3ヒートスプレッダが、前記第1および第2ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記第1および第2電池セルを加熱または冷却するために、前記第3ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置が、前記第1電池セルの第3側面に近接し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記第1電池セルの前記第2側面に沿って延在する、前記第1ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記第1ヒートスプレッダ上の、前記第1熱点の前記中心から前記第1電池セルの前記第3側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にある、
熱電池熱管理システム。 - 前記熱電装置が、前記第2電池セルの第3側面に近接し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記第2電池セルの前記第2側面に沿って延在する、前記第2ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記第2ヒートスプレッダ上の、前記第2熱点の前記中心から前記第2電池セルの前記第3側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にある、請求項34記載の熱電池熱管理システム。 - 第1フィンと、第2フィンとをさらに備え、
前記第1フィンが、前記第1ヒートスプレッダに接続され、前記第1ヒートスプレッダを介して前記第1熱点と熱連通し、前記第1電池セルの前記第3側面に近接し、
前記第2フィンが、前記第2ヒートスプレッダに接続され、前記第2ヒートスプレッダを介して前記第2熱点と熱連通し、前記第1電池セルの前記第3側面に近接し、
前記第1および第2フィンが、前記第3ヒートスプレッダと前記第1および第2ヒートスプレッダとの間に少なくとも部分的に熱連通を提供するために、前記第3ヒートスプレッダと熱連通している、
請求項34または35記載の熱電池熱管理システム。 - 前記第1フィンが、前記第1ヒートスプレッダから、前記第1電池セルの前記第3側面に対して略平行に延在し、前記第2フィンが、前記第2ヒートスプレッダから、前記第2電池セルの前記第3側面に対して略平行に延在する、請求項36記載の熱電池熱管理システム。
- 第3電池セルをさらに備え、
前記第3電池セルが、
前記第3電池セルの第1側面上で前記第3電池セルに接続され、前記第3電池セルに、または前記第3電池セルから電力を供給するように構成された第1電極を備え、
前記第3電池セルに、または前記第3電池セルから電力を供給する前記第1電極を介して前記第3電池セルが動作するときの、前記第3電池セルの温度上昇に対応する第3熱点を有し、
前記第3熱点が、前記第3電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第3電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第1ヒートスプレッダまたは前記第2ヒートスプレッダの少なくとも1つが、前記第3電池セルの第2側面上にあり、前記第3熱点と熱連通し、前記第3電池セルの第2側面上の前記第3熱点の前記中心の上にあり、
前記第1、第2、および第3電池セルの第2側面が、互いに対して略平行であり、
前記熱電装置が、前記第3電池セルの第3側面に近接し、前記熱電装置に供給される前記電流の前記極性を調節することによって、前記第3電池セルを加熱または冷却するように構成される、
請求項34〜37のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 第4ヒートスプレッダをさらに備え、
前記第4ヒートスプレッダが、
前記第3電池セルの前記第2側面に対向する前記第3電池セルの第4側面上にあり、前記第3熱点と熱連通し、
前記第3電池セルの前記第4側面上の前記第3熱点の前記中心の上にあり、
前記第3ヒートスプレッダが、前記第4ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の前記幾何学的中心が、前記第3電池セルの前記第4側面に沿って延在する、前記第4ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記第4ヒートスプレッダ上の、前記最短の熱経路に沿ったライン上にある、
請求項38記載の熱電池熱管理システム。 - 第3フィンをさらに備え、
前記第3フィンが、
前記第3電池セルの前記第3側面に近接し、前記第4ヒートスプレッダに接続され、前記第4ヒートスプレッダを介して前記第3熱点と熱連通し、
前記第3ヒートスプレッダと前記第4ヒートスプレッダとの間に少なくとも部分的に熱連通を提供するために、前記第3ヒートスプレッダと熱連通している、
請求項39記載の熱電池熱管理システム。 - 前記第3フィンが、前記第3ヒートスプレッダから、前記第3電池セルの前記第3側面に対して略平行に延在する、請求項40記載の熱電池熱管理システム。
- 前記第1または第2ヒートスプレッダの、前記熱電装置までの少なくとも1つの最短の熱経路に沿って延在するストリップをさらに備え、
前記ストリップが、
少なくとも1つの寸法において、前記第1または第2ヒートスプレッダの少なくとも1つより短く、
前記第1または第2ヒートスプレッダの少なくとも1つの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含む、
請求項34〜41のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記ストリップの前記材料が銅を含み、前記第1および第2ヒートスプレッダの前記材料がアルミニウムを含む、請求項42記載の熱電池熱管理システム。
- 各熱点の前記中心が、各電池セルの前記第1側面に対向する、各電池セルの第5側面と比べて、各電池セルの前記第1側面に近接している、請求項34〜43のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置の全体が、各電池セルの前記第1側面と前記第5側面との間で、略等距離に延在する平面の同じ側にある、請求項44記載の熱電池熱管理システム。
- 各電池セルが、各電池セルの前記第1側面上で各電池セルに接続された第2電極を備える、請求項34〜45のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 各熱点の前記中心が、各電池セルの前記第1側面と、各電池セルの前記第1側面に対向する、各電池セルの第5側面との間で略等距離である、請求項34〜43のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 各電池セルが、各電池セルの前記第5側面上で各電池セルに接続された第2電極を備える、請求項47記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置が、前記第1または第2電池セルの少なくとも1つの前記第2側面に沿った前記第3側面の半分未満の長さで、前記第1または第2電池セルの少なくとも1つの前記第3側面に沿って延在する、請求項34〜48のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置が、前記第1または第2電池セルの少なくとも1つの前記第2側面に沿った前記第3側面の3分の1未満の長さで、前記第1または第2電池セルの少なくとも1つの前記第3側面に沿って延在する、請求項49記載の熱電池熱管理システム。
- 各電池セルの前記第2側面が、各電池セルの最も短い寸法に対して略垂直である、請求項34〜50のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 各電池セルが角柱形状を有し、各電池セルの前記角柱形状がX−Y−Z座標系に置かれたとき、各電池セルの前記第1側面が前記X−Y−Z座標系のX−Z平面に沿っており、各電池セルの前記第2側面が前記X−Y−Z座標系のX−Y平面に沿っており、各電池セルの前記第3側面が前記X−Y−Z座標系のY−Z平面に沿っている、請求項34〜51のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置と電気連通し、前記熱電装置に供給される電流の前記極性を制御するように構成された制御装置をさらに備え、
電流の第1の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供され、
電流の前記第1の極性の反対の第2の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供される、
請求項34〜52のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 少なくとも1つの電池セルと熱連通し、前記制御装置と電気連通している温度センサをさらに備え、
前記温度センサが、前記熱電装置に供給される前記電流の極性または大きさを調節するために、前記制御装置に温度情報を提供する、請求項53記載の熱電池熱管理システム。 - 前記熱電装置の前記廃熱面が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体と熱連通している、請求項34〜54のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記流体が空気である、請求項55記載の熱電池熱管理システム。
- 各電池セルが、筐体内に密閉され、
前記熱電装置の前記廃熱面が、前記筐体の壁と熱連通し、前記筐体の壁が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である、請求項34〜56のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、フィンと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第1表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、
前記電池セルの第2表面上に位置決めされ、前記熱点と熱連通し、
前記電池セルの前記第2表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、
前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して、前記熱点と熱連通し、
前記ヒートスプレッダに沿った、前記熱点の前記中心から前記フィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、
前記電極が前記電池セルに接続する前記第1表面に対して平行であり、または前記第1表面に接する平面の第1の側にあり、
前記電極が、前記平面の第2の側にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流を印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の周囲の寸法が、前記フィンが前記ヒートスプレッダに接続する、前記ヒートスプレッダの表面に投影されるとき、前記ヒートスプレッダ上の前記最短の熱経路が、前記熱電装置の前記主面の周囲の寸法にまで延びる、
熱電池熱管理システム。 - 前記第2表面が、前記電池セルの最も短い寸法に対して略垂直である、請求項58記載の熱電池熱管理システム。
- 前記フィンが、前記ヒートスプレッダから、前記電池セルの第3側面に対して略平行に延在する、請求項58または59記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記フィンが前記ヒートスプレッダに接続する、前記ヒートスプレッダの前記表面に投影されるとき、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の前記最短の熱経路に沿って位置決めされる、請求項58〜60のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記電池セルが角柱形状を有し、前記角柱形状がX−Y−Z座標系に置かれたとき、前記第1表面が前記X−Y−Z座標系のX−Z平面に沿って延在し、前記第2側面が前記X−Y−Z座標系のX−Y平面に沿って延在し、前記第3側面が前記X−Y−Z座標系のY−Z平面に沿って延在する、請求項58〜61のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 他のフィンと、他の熱電装置とをさらに備え、
前記他のフィンが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記熱点と熱連通し、前記平面の前記第1の側にあり、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダに沿った、前記最短の熱経路から、および前記最短の熱経路に平行に延びるラインに沿って、前記他のフィンと熱連通している、
請求項58〜62のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記他のフィンが、前記ヒートスプレッダから、前記電池セルの第3側面に対して略平行に延在し、前記第3側面が、前記フィンが沿って平行に延在する、前記電池セルの第4側面に対向している、請求項63記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置までの前記最短の熱経路に沿って延在するストリップをさらに備え、
前記ストリップが、少なくとも1つの寸法において、前記ヒートスプレッダより短く、
前記ストリップが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含む、
請求項58〜64のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記ストリップの前記材料が銅を含み、前記ヒートスプレッダの前記材料がアルミニウムを含む、請求項65記載の熱電池熱管理システム。
- 他の電池セルをさらに備え、
前記他の電池セルが、
前記他の電池セルの第1側面上で他の電池セルに接続され、前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記他の電池セルが動作するときの、前記他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、
前記他の熱点が、前記他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記電池セルの前記第1表面および前記他の電池セルの前記第1表面が略同じ平面に位置決めされて、前記電池セルおよび前記他の電池セルが積み重ねられる、
請求項58〜62のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記他の電池セルが、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって、前記電池セルの前記他の熱点が加熱または冷却される、
請求項67記載の熱電池熱管理システム。 - 他のヒートスプレッダと、他のフィンと、他の熱電装置とをさらに備え、
前記他のヒートスプレッダが、前記他の電池セルの第2側面上にあり、前記他の熱点と熱連通し、前記他の電池セルの前記第2側面上の前記他の熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記他のフィンが、
前記他のヒートスプレッダに接続され、前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通し、
前記他のヒートスプレッダに沿った、前記他の熱点の前記中心から前記他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他の平面の第1の側にあり、
前記他の平面が、前記電極が前記他の電池セルに接続する前記第1表面に対して平行であり、または前記第1表面に接し、
前記他の電池セルの前記電極が、前記他の平面の第2の側にあり、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記他のヒートスプレッダの前記最短の熱経路に沿って、前記他のフィンと熱連通している、
請求項67または68記載の熱電池熱管理システム。 - 前記他のフィンが、前記他のヒートスプレッダから、前記他の電池セルの第3側面に対して略平行に延在する、請求項69記載の熱電池熱管理システム。
- 前記他の熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記他のフィンが前記他のヒートスプレッダに接続する、前記他のヒートスプレッダの表面に投影されるとき、前記他の熱電装置の前記主面の幾何学的中心は、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の前記最短の熱経路に沿って位置決めされる、請求項70記載の熱電池熱管理システム。
- 他のヒートスプレッダと、他のフィンと、熱板とをさらに備え、
前記ヒートスプレッダが、前記他の電池セルの第2側面上にあり、前記他の熱点と熱連通し、前記他の電池セルの前記第2側面上の前記他の熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記他のフィンが、
前記他のヒートスプレッダに接続され、前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通し、
前記他のヒートスプレッダに沿った、前記他の熱点の前記中心から前記他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他の平面の第1の側にあり、
前記他の平面が、前記電極が前記他の電池セルに接続する前記第1表面に対して平行であり、または前記第1表面に接し、
前記他の電池セルの前記電極が、前記他の平面の第2の側にあり、
前記熱板が、前記フィンおよび前記他のフィンの両方に接続され、熱連通し、
前記熱電装置に供給される前記電流の前記極性を調節することによって前記電池セルおよび前記他の電池セルの前記熱点を加熱または冷却するために、前記熱電装置の前記主面が前記熱板と熱連通している、
請求項67または68記載の熱電池熱管理システム。 - 前記熱点の前記中心および前記他の熱点の前記中心が前記熱板の側面に投影されるとき、前記熱電装置の前記主面が、前記熱板の前記側面に投影された、前記熱点の前記中心と前記他の熱点の前記中心の幾何学的平均の中心の上に位置決められる、請求項72記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱点の前記中心および前記他の熱点の前記中心の前記幾何学的平均の中心が、前記熱点の前記中心および前記他の熱点の前記中心の相対温度に基づいて偏っている、請求項73記載の熱電池熱管理システム。
- 前記熱電装置と電気連通し、前記熱電装置に供給される電流の前記極性を制御するように構成された制御装置をさらに備え、
電流の第1の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供され、
電流の前記第1の極性の反対の第2の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供される、
請求項58〜74のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記電池セルと熱連通し、前記制御装置と電気連通している温度センサをさらに備え、
前記温度センサが、前記熱電装置に供給される前記電流の極性または大きさを調節するために、前記制御装置に温度情報を提供する、
請求項75記載の熱電池熱管理システム。 - 前記熱電装置の前記廃熱面が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体と熱連通している、請求項58〜76のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。
- 前記流体が空気である、請求項77記載の熱電池熱管理システム。
- 前記電池セルが、筐体内に密閉され、
前記熱電装置の前記廃熱面が、前記筐体の壁と熱連通し、
前記筐体の壁が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である、
請求項58〜78のいずれか1項に記載の熱電池熱管理システム。 - 前記電池セルが、円筒形状を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記平面に垂直である、前記円筒形状の中心軸の周りで、前記電池セルの周囲を取り囲む、請求項58記載の熱電池熱管理システム。 - 前記フィンが、前記ヒートスプレッダから、前記中心軸に対して垂直に延在し、前記フィンの長手方向の寸法が、前記中心軸に平行である、請求項80記載の熱電池熱管理システム。
- 電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムを製造する方法であって、前記方法が、
電極を有する電池セルにヒートスプレッダを接続するステップと、
熱点と熱連通するように、前記ヒートスプレッダにフィンを接続するステップと、
前記フィンに熱電装置を接続するステップとを含み、
前記電池セルが、
前記電池セルの第1表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を有し、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記熱点と熱連通するように、前記電池セルの第2表面上で接続され、前記電池セルの前記第2表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、前記ヒートスプレッダに沿った、前記熱点の前記中心から前記フィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、平面の第1の側にあり、
前記平面が、前記電極が前記電池セルに接続する前記第1表面に対して平行であり、または前記第1表面に接し、
前記電極が、前記平面の第2の側にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記フィンが前記ヒートスプレッダに接続する、前記ヒートスプレッダの表面に投影されるとき、前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心は、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の前記最短の熱経路に沿って位置決めされる、
方法。 - 前記熱点と熱連通するように、前記ヒートスプレッダに、前記平面の前記第1の側にある他のフィンを接続するステップと、
前記他のフィンに他の熱電装置を接続するステップとをさらに含み、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダに沿った前記最短の熱経路から、前記最短の熱経路に対して平行に延びるラインに沿って、前記他のフィンと熱連通している、
請求項82記載の方法。 - 前記最短の熱経路に沿って、ストリップを前記熱電装置に接続するステップをさらに含み、
前記ストリップが、
少なくとも1つの寸法において、前記ヒートスプレッダより短く、
前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含む、
請求項82または83記載の方法。 - 前記電池セルに、他の電池セルを積み重ねるステップをさらに含み、
前記他の電池セルが、
前記他の電池セルの第1表面上で他の電池セルに接続され、前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記他の電池セルが動作するときの、前記他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、
前記他の熱点が、前記他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記電池セルの前記第1表面および前記他の電池セルの前記第1表面が略同じ平面に位置決めされて、前記電池セルおよび前記他の電池セルが積み重ねられる、
請求項82記載の方法。 - 前記他の熱点と熱連通するように、前記他の電池セルの第2側面に他のヒートスプレッダを接続するステップと、
前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通するように、前記他のヒートスプレッダに他のフィンを接続するステップと、
前記他のフィンに他の熱電装置を接続するステップとをさらに含み、
前記他のヒートスプレッダが、前記他の電池セルの前記第2側面上の前記他の熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記他のフィンが、前記他のヒートスプレッダに沿った、前記他の熱点の前記中心から前記他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他の平面の第1の側にあり、
前記他の平面が、前記電極が前記他の電池セルに接続する前記第1表面に対して平行であり、または前記第1表面に接し、
前記他の電池セルの前記電極が、前記他の平面の第2の側にあり、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記他のヒートスプレッダの前記最短の熱経路に沿って、前記他のフィンと熱連通している、
請求項85記載の方法。 - 前記他の熱点と熱連通するように、前記他の電池セルの第2側面に他のヒートスプレッダを接続するステップと、
前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通するように、前記他のヒートスプレッダに他のフィンを接続するステップと、
前記フィンおよび前記他のフィンの両方に、熱連通するように、熱板を接続するステップと、
前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルおよび前記他の電池セルの前記熱点を加熱または冷却するために、前記熱板に、熱連通するように、前記熱電装置の前記主面を接続するステップとをさらに含み、
前記他のヒートスプレッダが、前記他の電池セルの前記第2側面上の、前記他の熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記他のフィンが、前記他のヒートスプレッダに沿った、前記他の熱点の前記中心から前記他のフィンまでの最短の熱経路を提供するために位置決めされ、他の平面の第1の側にあり、
前記他の平面が、前記電極が前記他の電池セルに接続する前記第1表面に対して平行であり、または前記第1表面に接し、
前記他の電池セルの前記電極が、前記他の平面の第2の側にある、
請求項85記載の方法。 - 前記熱電池熱管理システムに制御装置を接続するステップをさらに含み、
前記制御装置が、前記熱電装置に供給される電流の極性を制御するように構成され、
電流の第1の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供され、
電流の前記第1の極性の反対の第2の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供される、
請求項82〜87のいずれか1項に記載の方法。 - 前記電池セルと熱連通し、前記制御装置と電気連通するように、温度センサを接続するステップをさらに含む、請求項82〜88のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱電池熱管理システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体に、前記熱電装置の前記廃熱面を接続するステップをさらに含む、請求項82〜89のいずれか1項に記載の方法。
- 筐体内に前記電池セルを密閉し、前記筐体の壁に、前記熱電装置の前記廃熱面を接続するステップをさらに含み、
前記筐体の壁が、前記システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である、
請求項82〜90のいずれか1項に記載の方法。 - 電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、フィンと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第1側面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セル動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記電池セルの第2側面上に位置決めされ、前記熱点と熱連通し、前記電池セルの前記第2側面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通し、前記電池セルの第3側面に近接し、
前記電池セルの前記第2および前記第3側面が、前記電池セルの両側面の間の他のいずれの縁よりも、前記熱点の前記中心から離れていない共通の縁で接続され、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第2側面に沿って延在する、前記ヒートスプレッダの平面に投影されるとき、前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心は、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の熱経路に沿って位置決めされ、
前記熱経路が、前記熱点の前記中心から、前記共通の縁に向かって垂直に延在する、
熱電池熱管理システム。 - 電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、フィンと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第1表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セル動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記電池セルの第2側面上に位置決めされ、前記熱点と熱連通し、前記電池セルの前記第2表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通し、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱点および前記熱電装置が、前記第1表面に対して平行に前記電池セルを通過し、前記電池セルを2つの同等の部分に切断する平面の同じ側に位置する、
熱電池熱管理システム。
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