JP2017535912A - グラファイト熱電および/または抵抗熱管理システムならびに方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2014年9月12日に出願され、「INTEGRATED GRAPHITE THERMOELECTRIC AND RESISTIVE THERMAL MANAGEMENT DEVICE AND METHODS」と題された、米国仮特許出願第62/050001号の利益を米国特許法第119(e)条の下で主張し、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、本明細書の一部を成す。
本開示は、概して、限定されないが、電池を含む電気装置の熱管理(たとえば加熱および/または冷却)に関する。
電気装置熱管理システム、および特に、電池熱管理システム(BTMS)は、電池の故障および/または安全性に関わる故障を防止するために、電池および電池のアレイの温度を制御し、状態を監視するように使用されてもよい。BTMSは、全体のシステム性能が劣化しないように熱環境を管理すること、および十分な信頼性を有することの両方によって、電池動作の全体の状況を改善することができる。
・熱電冷却および高出力抵抗加熱の可能性
・コスト節約
・軽量化
・高温耐性
・簡素さ、信頼性
・ダイカット可能、接着剤付け可能(たとえば、不規則形状でカットされたグラファイト)
・(たとえば金属に対し)比較的高い熱伝導性
・環境への配慮(純粋炭素および金属)
・柔軟性および厚みにより、ヒートシンク/加熱器の平坦度に関する懸念がない。
・加熱により、リチウムイオン型スタート/ストップ電池パックの小型化(たとえば、電池セルの総量の減少)、コストおよび重量の低減が可能になる。
・低温性能を向上させ、スタート/ストップ電池が、鉛電池に対しより競合力を持つことを可能にする。
・熱電冷却により、リチウムイオン型スタート/ストップ電池が鉛電池の当座の代替品となり、したがってより競合力を持つことを可能にする。
Claims (103)
- 電池セルの温度を管理するように構成される熱電電池熱管理システムであって、前記システムが、
電池セルの温度敏感領域と熱連通するヒートスプレッダと、
主側面および廃熱側面を備える熱電装置と、
加熱モードまたは冷却モードで動作するように構成される熱管理制御装置と、
を備え、
前記ヒートスプレッダが、
前記電池セルの前記温度敏感領域と熱連通し、前記ヒートスプレッダに沿って略平行に延在する複数のグラファイトの層を備え、熱エネルギーおよび電流を、前記グラファイトの層に略平行の平面に沿って伝達するように構成される熱分解グラファイトと、
前記複数のグラファイトの層の間にあり、前記複数のグラファイトの層の間で熱エネルギーを伝達するように構成され、前記平面に略直交して熱エネルギーを伝達するように構成される複数の熱エレベータと、
前記熱分解グラファイトおよび前記複数の熱エレベータと熱連通する導体であって、前記導体を介して前記熱分解グラファイトを通して電流を印加する際に前記電池セルを加熱するために、前記熱分解グラファイトと電気連通する導体と、を備え、
前記熱電装置が、前記熱電装置への電流の印加の際に、前記熱電装置の前記主側面と前記廃熱側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側面が、前記熱電装置に供給される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、
前記加熱モードでは、電流が前記導体を介して前記ヒートスプレッダに印加されるとき、電流が第1の極性で前記熱電装置に印加されるとき、または、電流が前記導体を介して前記ヒートスプレッダに印加され、および前記第1の極性で前記熱電装置に印加される、両方のとき、前記電池セルが、前記電池セルの前記温度敏感領域に熱エネルギーを伝達する前記ヒートスプレッダによって加熱され、
前記冷却モードでは、電流が第2の極性で前記熱電装置に印加されるとき、前記電池セルが、前記電池セルの前記温度敏感領域から離れるように熱エネルギーを伝達する前記ヒートスプレッダによって冷却される、
システム。 - 前記ヒートスプレッダが、第1側面および第2側面を備え、前記第1側面は、前記第2側面に実質的に対向し、前記ヒートスプレッダが、前記ヒートスプレッダの前記第2側面上で前記熱分解グラファイトと熱および電気連通する他の導体を備え、前記導体は、前記ヒートスプレッダの前記第1側面上にあり、前記加熱モードでは、前記複数のグラファイトの層に沿って前記ヒートスプレッダの前記第1側面から前記第2側面へと電流が流れるように、前記導体および前記他の導体を介して前記熱分解グラファイトに電流が印加されるとき、前記電池セルが加熱される、請求項1記載のシステム。
- 前記他の導体が、前記熱管理制御装置を備えるプリント回路基板に電気接続するように構成される電気接合部を備え、前記電気接合部は、前記ヒートスプレッダに電流を供給するように構成される、請求項2記載のシステム。
- 前記電池セルおよび前記ヒートスプレッダが、電池ケース内に位置決めされ、前記導体は、前記ヒートスプレッダを前記電池ケースに対し物理的に取り付けるために、前記電池ケースに付着するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電池ケース上に、前記導体と嵌合するように構成されるサーマルインターフェースをさらに備え、前記導体は、第1機械式コネクタを備え、前記サーマルインターフェースは、前記導体を前記電池ケースに付着させるために前記第1機械式コネクタと嵌合するように構成される第2機械式コネクタを備える、請求項4記載のシステム。
- 前記第1機械式コネクタは、雄の蟻継ぎ型接続部を備え、前記第2機械式コネクタは、前記導体を前記電池ケースに付着させるために、前記雄の蟻継ぎ型接続部を受容するように構成される雌の蟻継ぎ型接続部を備える、請求項5記載のシステム。
- 前記電池ケースが、熱エネルギーを前記電池ケース内外に伝達するように構成されるサーマルウインドウを備え、前記サーマルウインドウは、前記サーマルインターフェースと熱連通する、請求項5または6記載のシステム。
- 前記電池ケースが、前記サーマルウインドウ内に熱基材を備え、前記熱基材は、前記電池ケース内に物理的な障壁を設けながらも、熱エネルギーを前記電池ケース内外に伝達するように構成される、請求項7記載のシステム。
- 前記熱電装置の前記主側面が、前記導体および前記サーマルインターフェースを介して、前記熱電装置の前記主側面と前記ヒートスプレッダとの間で熱連通を提供するために、前記熱基材と熱連通する、請求項8記載のシステム。
- 前記熱電装置が、前記電池ケースの外部に位置決めされる、請求項4〜9のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電池ケースに付着され、前記熱電装置の前記廃熱側面を横切るように空気を押し出す、または引き込むように構成される送風機および空気路組立体をさらに備え、前記熱管理制御装置は、前記送風機および空気路組立体の送風機からの空気流が、前記電池セルの加熱または冷却要求に適合するように増加または減少するように、システム効率を最適化するように構成される、請求項4〜10のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱電装置と熱連通し、前記熱電装置の前記廃熱側面を横切るように空気を押し出す、または引き込むように構成される送風機および空気路組立体をさらに備え、前記熱管理制御装置は、前記送風機および空気路組立体の送風機からの空気流が、前記電池セルの加熱または冷却要求に適合するように増加または減少するように、システム効率を最適化するように構成される、請求項1〜10のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱電装置の前記廃熱側面が、廃熱交換機によって空気と熱連通し、前記熱電装置の前記廃熱側面は、前記廃熱交換機を備える、請求項1〜12のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記複数のグラファイトの層に複数の裂け目を備え、前記複数の裂け目は、前記ヒートスプレッダの抵抗加熱能力を増加させるために、前記ヒートスプレッダを通る電流のための伝導路を増加させるように構成される、請求項1〜13のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記複数のグラファイトの層が、前記複数のグラファイトの層のうちの少なくとも1つのグラファイトの層の表面の長さを増加させるために、波状であり、前記少なくとも1つのグラファイトの層の前記表面の増加した長さは、前記ヒートスプレッダの抵抗加熱能力を増加させるために、前記少なくとも1つのグラファイトの層を通る電流のための伝導路を増加させるように構成される、請求項1〜14のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記導管が、前記複数の熱エレベータが前記ヒートスプレッダの実質的に端部にあるように、前記複数の熱エレベータの少なくともいくつかを備える、請求項1〜15のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記電池セルの前記温度敏感領域と熱連通する前記ヒートスプレッダの側面とは反対側の側面上で、他の電池セルの温度敏感領域と熱連通し、前記複数の熱エレベータのうちの少なくともいくつかが、実質的に、前記電池セルおよび前記他の電池セルの前記温度敏感領域と熱連通する前記ヒートスプレッダの両方の側面の間の長さで延在する、請求項1〜16のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダの両方の側面の間で延在する前記複数の熱エレベータの前記すくなくともいくつかが、前記ヒートスプレッダに関連する接触熱抵抗を減少させるため、前記電池セルおよび前記他の電池セルと直接熱連通する、請求項17のシステム。
- 前記複数の熱エレベータが、前記複数のグラファイトの層と前記導体との間で電流を伝達するように構成される金属材料を備える、請求項1〜18のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記導体が、前記ヒートスプレッダに構造的一体性を提供するために、前記ヒートスプレッダの寸法の実質的に全体に亘って延在する、請求項1〜19のいずれか1項に記載のシステム。
- 電池セルを加熱または冷却するように構成される電池熱管理システムであって、前記システムが、
電池セルと熱連通するヒートスプレッダと、
主側面および廃熱側面を備える熱電装置と、
を備え、
前記ヒートスプレッダが、
熱分解グラファイトシートであって、前記熱分解グラファイトシートに沿って熱エネルギーおよび電流を伝達するように構成される熱分解グラファイトシートと、
前記熱分解グラファイトシートと熱および電気連通する導体であって、前記導体を介して前記熱分解グラファイトシートへ電流を印加する際に前記電池セルを加熱するために、前記熱分解グラファイトシートと電気連通し、熱エネルギーを前記熱分解グラファイトシートへ、および前記熱分解グラファイトシートから伝達するために、前記熱分解グラファイトシートと熱連通する導体と、を備え、
前記熱電装置が、前記熱電装置への電流の印加の際に、前記熱電装置の前記主側面と前記廃熱側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側面が、前記熱電装置に供給される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、
電流が前記導体を介して前記ヒートスプレッダに印加されるとき、または、電流が第1の極性で前記熱電装置に印加されるとき、または、電流が前記導体を介して前記ヒートスプレッダに印加され、および前記第1の極性で前記熱電装置に印加される、両方のとき、前記電池セルが、熱エネルギーを前記電池セルに伝達する前記ヒートスプレッダによって加熱され、
電流が第2の極性で前記熱電装置に印加されるとき、前記電池セルが、前記電池セルから離れるように熱エネルギーを伝達する前記ヒートスプレッダによって冷却される、
システム。 - 前記ヒートスプレッダが、第1側面および第2側面を備え、前記第1側面は、前記第2側面に実質的に対向し、前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシートと熱および電気連通する他の導体を備え、前記熱分解グラファイトシートに沿って前記ヒートスプレッダの前記第1側面から前記第2側面へと電流が流れるように、前記導体および前記他の導体を介して前記熱分解グラファイトシートに電流が印加されるとき、前記電池セルが加熱される、請求項21記載のシステム。
- 前記他の導体が、プリント回路基板に電気接続するように構成される電気接合部を備え、前記電気接合部は、前記ヒートスプレッダに電流を供給するように構成される、請求項22記載のシステム。
- 前記電池セルおよび前記ヒートスプレッダが、電池容器内に位置決めされ、前記導体は、前記ヒートスプレッダを前記電池容器に固定させるために、前記電池容器と接続するように構成される、請求項21〜23のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電池容器上に、前記導体と嵌合するように構成されるサーマルインターフェースをさらに備え、前記導体は、第1機械式コネクタを備え、前記サーマルインターフェースは、前記導体を前記電池容器に付着させるために前記第1機械式コネクタと嵌合するように構成される第2機械式コネクタを備える、請求項24記載のシステム。
- 前記第1機械式コネクタが、雄の蟻継ぎ型接続部を備え、前記第2機械式コネクタが、前記導体を前記電池容器に付着させるために、前記雄の蟻継ぎ型接続部を受容するように構成される雌の蟻継ぎ型接続部を備える、請求項25記載のシステム。
- 前記電池容器が、熱エネルギーを前記電池容器内外に伝達するように構成されるサーマルウインドウを備える、請求項24〜26のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電池容器が、前記サーマルウインドウ内に熱基材を備え、前記熱基材は、前記電池容器内に物理的な障壁を設けながらも、熱エネルギーを前記電池容器内外に伝達するように構成される、請求項27記載のシステム。
- 前記熱電装置が、前記熱電装置と前記ヒートスプレッダとの間で熱連通を提供するために、前記熱基材と熱連通する、請求項28記載のシステム。
- 前記熱電装置が、前記電池容器の外部に位置決めされる、請求項24〜29のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電池容器に付着され、前記熱電装置の前記廃熱側面を横切るように空気を押し出す、または引き込むように構成される送風機および空気路組立体をさらに備え、前記送風機および空気路組立体の送風機は、前記電池セルの加熱または冷却要求に適合するように空気流が増加または減少するように、システム効率を最適化するように構成される、請求項24〜30のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱電装置と熱連通し、前記熱電装置の前記廃熱側面を横切るように空気を押し出す、または引き込むように構成される送風機および空気路組立体をさらに備え、前記送風機および空気路組立体の送風機は、前記電池セルの加熱または冷却要求に適合するように空気流が増加または減少するように、システム効率を最適化するように構成される、請求項24〜30のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱電装置の前記廃熱側面が、廃熱交換機によって空気と熱連通し、前記熱電装置の前記廃熱側面は、前記廃熱交換機を備える、請求項21〜32のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシート中に裂け目を備え、前記裂け目は、前記ヒートスプレッダの抵抗加熱能力を増加させるために、前記ヒートスプレッダを通る電流のための移動路を増加させるように構成される、請求項21〜33のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱分解グラファイトシートが、前記熱分解グラファイトシートの表面の長さを増加させるために、波状であり、前記熱分解グラファイトシートの前記表面の増加した長さは、前記ヒートスプレッダの抵抗加熱能力を増加させるために、前記熱分解グラファイトシートを通る電流のための移動路を増加させるように構成される、請求項21〜34のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記導体が、前記ヒートスプレッダに構造的一体性を提供するために、前記ヒートスプレッダの寸法の実質的に全体に亘って延在する、請求項21〜35のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記導体と熱および電気連通し、前記熱分解グラファイトシートと略平行に延在する少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートをさらに備え、前記導体は、前記導体を介して前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートに電流を印加する際に前記電池セルを加熱するために、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートと電気連通し、前記導体は、熱エネルギーを前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートに、および前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートから伝達するために、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートと熱連通する、請求項21〜36のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートとの間にサーマルコネクタをさらに備え、前記サーマルコネクタは、前記熱分解グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートとの間で熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項37記載のシステム。
- 前記導体が、前記サーマルコネクタを備える、請求項38記載のシステム。
- 前記サーマルコネクタが、前記熱分解グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートとの間で電流を伝達するように構成される金属材料を備える、請求項38または39記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記電池セルと熱連通する前記ヒートスプレッダの側面とは反対側にある前記ヒートスプレッダの側面上で、他の電池セルと熱連通し、前記サーマルコネクタが、前記電池セルおよび前記他の電池セルと熱連通する前記ヒートスプレッダの両方の側面の間に位置決めされる、請求項38〜40のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記サーマルコネクタが、前記ヒートスプレッダと関連する接触熱抵抗を減少させるために、前記電池セルおよび前記他の電池セルと直接熱連通する、請求項41記載のシステム。
- 前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシートと熱連通する金属基材をさらに備え、前記熱分解グラファイトシートは、前記電池セルと前記金属基材との間でサーマルインターフェースとして機能するように、前記電池セルと熱連通する、請求項21〜42のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記熱分解グラファイトシートが、前記金属基材の少なくとも2つの側面上で、前記金属基材の表面に沿って延在する、請求項43記載のシステム。
- 前記熱分解グラファイトシートが、前記金属基材の横断面の周囲の長さの少なくとも半分に亘って延在する、請求項43または44記載のシステム。
- 前記熱電装置の前記主側面が、前記金属基材の少なくとも一部の上方に位置決めされ、前記熱分解グラファイトシートは、前記熱電装置と前記金属基材との間でサーマルインターフェースを提供するために、前記熱電装置の前記主側面と前記金属基材との間にあるように延在し、前記サーマルインターフェースは、前記熱電装置の前記主側面と前記金属基材との間で熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項43〜45のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記導体を介して金属基材に電流が印加されると、前記電池セルが、熱エネルギーを前記電池セルに伝達する前記ヒートスプレッダによって加熱される、請求項43〜46のいずれか1項に記載のシステム。
- 電流が前記第2の極性で前記熱電装置に印加されると、前記電池が、前記熱分解グラファイトシートおよび前記導体を介して、前記電池セルから離れるように熱エネルギーを伝達する前記ヒートスプレッダによって冷却される、請求項21〜47のいずれか1項に記載のシステム。
- 電気装置の温度を管理するためのヒートスプレッダ組立体であって、前記ヒートスプレッダ組立体が、
電気装置と熱連通するグラファイトシートであって、前記グラファイトシートに沿って熱エネルギーおよび電流を伝達するように構成されるグラファイトシートと、
前記グラファイトシートと熱および電気連通する導体であって、前記導体を介して前記グラファイトシートへ電流を印加する際に前記電気装置を加熱するために、前記グラファイトシートと電気連通し、熱エネルギーを前記グラファイトシートへ、および前記グラファイトシートから伝達するために、前記グラファイトシートと熱連通する導体と、
を備え、
前記導体を介して前記ヒートスプレッダに電流が印加されると、前記電気装置が、熱エネルギーを前記電気装置に伝達する前記グラファイトシートによって加熱され、
前記電気装置が、前記電気装置から離れるように熱エネルギーを伝達する前記グラファイトシートによって冷却される、
組立体。 - 前記グラファイトシートと熱および電気連通する他の導体をさらに備え、電流が前記グラファイトシートに沿って流れるように、前記導体および前記他の導体を介して前記グラファイトシートに電流が印加されると、前記電気装置が加熱される、請求項49記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、第1側面および第2側面を備え、前記第1側面は、前記第2側面に実質的に対向し、前記導体は、前記第1側面上にあり、前記他の導体は、前記第2側面上にある、請求項50記載の組立体。
- 前記他の導体が、前記電気装置の温度を管理するように構成される制御装置を備えるプリント回路基板に電気的に接続するように構成される電気接合部を備え、前記電気接合部は、前記ヒートスプレッダに電流を供給するように構成される、請求項50または51記載の組立体。
- 前記ヒートスプレッダ組立体が、電気装置容器内に位置決めされ、前記導体は、前記ヒートスプレッダ組立体を前記電気装置容器に固定させるために、前記電気装置容器と接続されるように構成される、請求項49〜52のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記電気装置容器上にあり、前記導体と嵌合するように構成されるサーマルインターフェースをさらに備え、前記導体は、第1機械式コネクタを備え、前記サーマルインターフェースが、前記導体を前記電気装置容器に付着させるために、前記第1機械式コネクタと嵌合するように構成される第2機械式コネクタを備える、請求項53記載の組立体。
- 前記第1機械式コネクタは、雄の蟻継ぎ型接続部を備え、前記第2機械式コネクタは、前記導体を前記電気装置容器に付着させるために、前記雄の蟻継ぎ型接続部を受容するように構成される雌の蟻継ぎ型接続部を備える、請求項54記載の組立体。
- 前記電気装置容器が、熱エネルギーを前記電気装置容器内外に伝達するように構成されるサーマルウインドウを備える、請求項53〜55のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記電気装置容器が、前記サーマルウインドウ内に熱基材を備え、前記熱基材は、前記電気装置容器内に物理的な障壁を設けながらも、熱エネルギーを前記電気装置容器内外に伝達するように構成される、請求項56記載の組立体。
- 熱電装置が、前記ヒートスプレッダを介して前記電気装置に加熱または冷却を提供するために、前記熱基材と熱連通する、請求項57記載の組立体。
- 前記熱電装置が、前記電気装置容器の外部に位置決めされる、請求項58記載の組立体。
- 熱電装置が、前記グラファイトシートと熱連通し、電流が第1の極性で前記熱電装置に印加されると、前記電気装置は、前記グラファイトシートによって加熱され、電流が第2の極性で前記熱電装置に印加されると、前記電気装置は、前記グラファイトシートによって冷却される、請求項49〜57のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、前記グラファイトシート中の共有結合中に裂け目を備え、切れ目は、前記グラファイトシートの抵抗加熱能力を増加させるために、前記グラファイトシートを通る電流のための移動路を増加させるように構成される、請求項49〜60のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、前記グラファイトシートの長さを増加させるために、波状であり、グラファイトシートの増加した長さは、前記グラファイトシートの抵抗加熱能力を増加させるために、前記グラファイトシートを通る電流のための移動路を増加させるように構成される、請求項49〜61のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記導体が、前記グラファイトシートに構造的一体性を提供するために、前記グラファイトシートの寸法の実質的に全体に亘って延在する、請求項49〜62のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記導体と熱および電気連通する少なくとも1つの他のグラファイトシートをさらに備え、前記導体は、前記導体を介して前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートに電流を印加する際に前記電気装置を加熱するために、前記少なくとも1つの他のグラファイトシートと電気連通し、前記導体は、熱エネルギーを前記少なくとも1つの他のグラファイトシートに、および前記少なくとも1つの他のグラファイトシートから伝達するために、前記少なくとも1つの他のグラファイトシートと熱連通する、請求項49〜63のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記グラファイトシートおよび前記少なくとも1つの他のグラファイトが、前記ヒートスプレッダ組立体中で略平行に延在する、請求項64記載の組立体。
- 前記グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他のグラファイトシートとの間にサーマルコネクタをさらに備え、前記サーマルコネクタは、前記グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他のグラファイトシートとの間で熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項64または65記載の組立体。
- 前記導体が、前記サーマルコネクタを備える、請求項66記載の組立体。
- 前記サーマルコネクタが、前記グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他のグラファイトシートとの間で電流を伝達するように構成される金属材料を備える、請求項66または67記載の組立体。
- 前記グラファイトシートと熱連通する金属基材をさらに備え、前記グラファイトシートは、前記熱電装置の前記主側面と前記金属基材との間で熱エネルギーを伝達するように構成されるように、前記電気装置と熱連通する、請求項49〜68のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、前記金属基材の少なくとも2つの側面上で、前記金属基材の表面に沿って延在する、請求項69記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、前記金属基材の横断面の周囲の長さの少なくとも半分に亘って延在する、請求項69または70記載の組立体。
- 前記導体を介して金属基材に電流が印加されると、前記電気装置が加熱される、請求項69〜71のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、1つまたは複数の熱分解グラファイトシートを備える、請求項49〜72のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記電気装置が、電池セルを備える、請求項49〜73のいずれか1項に記載の組立体。
- 前記グラファイトシートが、前記電気装置の温度敏感領域と熱連通する、請求項49〜74のいずれか1項に記載の組立体。
- 電池セルを加熱または冷却するための電池管理システムを製造する方法であって、前記方法が、
ヒートスプレッダを電池セルに熱的に接続することと、
熱電装置に供給される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、熱電装置の主側面を前記ヒートスプレッダに熱的に接続することと、
を含み、
前記ヒートスプレッダが、
熱分解グラファイトシートであって、前記熱分解グラファイトシートに沿って熱エネルギーおよび電流を伝達するように構成される熱分解グラファイトシートと、
前記熱分解グラファイトシートと熱および電気連通する導体であって、前記導体を介して前記熱分解グラファイトシートへ電流を印加する際に前記電池セルを加熱するために、前記熱分解グラファイトシートと電気連通し、熱エネルギーを前記熱分解グラファイトシートへ、および前記熱分解グラファイトシートから伝達するために前記熱分解グラファイトシートと熱連通する導体と、を備え、
前記熱電装置は、前記熱電装置に電流が印加される際に、前記熱電装置の前記主側面と廃熱側面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
電流が前記導体を介して前記ヒートスプレッダに印加されるとき、または、電流が第1の極性で前記熱電装置に印加されるとき、または、電流が前記導体を介して前記ヒートスプレッダに印加され、および前記第1の極性で前記熱電装置に印加される、両方のとき、熱エネルギーを前記電池セルに伝達する前記ヒートスプレッダによって前記電池セルが加熱され、
電流が第2の極性で前記熱電装置に印加されるとき、前記電池セルが、前記電池セルから離れるように熱エネルギーを伝達する前記ヒートスプレッダによって冷却される、
方法。 - 前記ヒートスプレッダが、第1側面および第2側面を備え、前記第1側面は、前記第2側面に実質的に対向し、前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシートと熱および電気連通する他の導体を備え、前記熱分解グラファイトシートに沿って前記ヒートスプレッダの前記第1側面から前記第2側面へと電流が流れるように、前記導体および前記他の導体を介して前記熱分解グラファイトシートに電流が印加されるとき、前記電池セルが加熱される、請求項76記載の方法。
- 前記他の導体が、プリント回路基板に電気接続するように構成される電気接合部を備え、前記電気接合部は、前記ヒートスプレッダに電流を供給するように構成される、請求項77記載の方法。
- 前記電池セルおよび前記ヒートスプレッダを電池容器内に位置決めし、前記ヒートスプレッダを前記電池容器に固定させるために、前記導体を前記電池容器と接続させることをさらに含む、請求項76〜78のいずれか1項に記載の方法。
- 前記導体と嵌合するように構成されるサーマルインターフェースを前記電池容器に接続することをさらに含み、前記導体は、第1機械式コネクタを備え、前記サーマルインターフェースは、前記導体を前記電池容器に付着させるために前記第1機械式コネクタと嵌合するように構成される第2機械式コネクタを備える、請求項79記載の方法。
- 前記第1機械式コネクタが、雄の蟻継ぎ型接続部を備え、前記第2機械式コネクタが、前記導体を前記電池容器に付着させるために、前記雄の蟻継ぎ型接続部を受容するように構成される雌の蟻継ぎ型接続部を備える、請求項80記載の方法。
- 熱エネルギーを前記電池容器内外に伝達するように構成されるサーマルウインドウを、前記電池容器内に位置決めすることを含む、請求項79〜81のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サーマルウインドウ内で前記電池容器に熱基材を接続することをさらに含み、前記熱基材は、前記電池容器内に物理的な障壁を設けながらも、熱エネルギーを前記電池容器内外に伝達するように構成される、請求項82記載の方法。
- 前記熱電装置を前記ヒートスプレッダに熱的に接続するために、前記熱電装置を前記熱基材と熱的に接続することをさらに含む、請求項83記載の方法。
- 前記熱電装置を前記電池容器の外部に位置決めすることをさらに含む、請求項79〜84のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱電装置の前記廃熱側面を横切るように空気を押し出す、または引き込むように構成される送風機および空気路組立体を前記電池容器に接続することをさらに備え、前記電池セルの加熱または冷却要求に適合するように空気流が増加または減少するように、システム効率を最適化するように構成される送風機を、前記送風機および空気路組立体中に接続することをさらに備える、請求項79〜85のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱電装置の前記廃熱側面を横切るように空気を押し出す、または引き込むように構成される送風機および空気路組立体を前記熱電装置と熱連通して接続することをさらに備え、前記電池セルの加熱または冷却要求に適合するように空気流が増加または減少するように、システム効率を最適化するように構成される送風機を、前記送風機および空気路組立体中に接続することをさらに備える、請求項79〜85のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱電装置の前記廃熱側面が、廃熱交換機によって空気と熱連通し、前記熱電装置の前記廃熱側面は、前記廃熱交換機を備える、請求項76〜87のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシート中に裂け目を備え、前記裂け目は、前記ヒートスプレッダの抵抗加熱能力を増加させるために、前記ヒートスプレッダを通る電流のための移動路を増加させるように構成される、請求項76〜88のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱分解グラファイトシートが、前記熱分解グラファイトシートの表面の長さを増加させるために、波状であり、前記熱分解グラファイトシートの前記表面の増加した長さは、前記ヒートスプレッダの抵抗加熱能力を増加させるために、前記熱分解グラファイトシートを通る電流のための移動路を増加させるように構成される、請求項76〜89のいずれか1項に記載の方法。
- 前記導体が、前記ヒートスプレッダに構造的一体性を提供するために、前記ヒートスプレッダの寸法の実質的に全体に亘って延在する、請求項76〜90のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ヒートスプレッダが、前記導体と熱および電気連通し、前記熱分解グラファイトシートと略平行に延在する少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートをさらに備え、前記導体は、前記導体を介して前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートに電流を印加する際に前記電池セルを加熱するために、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートと電気連通し、前記導体は、熱エネルギーを前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートに、および前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートから伝達するために、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートと熱連通する、請求項76〜91のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートとの間にサーマルコネクタをさらに備え、前記サーマルコネクタは、前記熱分解グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートとの間で熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項92記載の方法。
- 前記導体が、前記サーマルコネクタを備える、請求項93記載の方法。
- 前記サーマルコネクタが、前記熱分解グラファイトシートと、前記少なくとも1つの他の熱分解グラファイトシートとの間で電流を伝達するように構成される金属材料を備える、請求項93または94記載の方法。
- 前記ヒートスプレッダを、前記電池セルと熱的に接続する前記ヒートスプレッダの側面とは反対側にある前記ヒートスプレッダの側面上で、他の電池セルに熱的に接続することをさらに含み、前記サーマルコネクタが、前記電池セルおよび前記他の電池セルと熱連通する前記ヒートスプレッダの両方の側面の間に位置決めされる、請求項93〜95のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サーマルコネクタが、前記ヒートスプレッダと関連する接触熱抵抗を減少させるために、前記電池セルおよび前記他の電池セルと直接熱連通する、請求項96記載の方法。
- 前記ヒートスプレッダが、前記熱分解グラファイトシートと熱連通する金属基材をさらに備え、前記熱分解グラファイトシートは、前記電池セルと前記金属基材との間でサーマルインターフェースとして機能するように、前記電池セルと熱連通する、請求項76〜97のいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱分解グラファイトシートが、前記金属基材の少なくとも2つの側面上で、前記金属基材の表面に沿って延在する、請求項98記載の方法。
- 前記熱分解グラファイトシートが、前記金属基材の横断面の周囲の長さの少なくとも半分に亘って延在する、請求項98または99記載の方法。
- 前記熱電装置の前記主側面が、前記金属基材の少なくとも一部の上方に位置決めされ、前記熱分解グラファイトシートは、前記熱電装置と前記金属基材との間でサーマルインターフェースを提供するために、前記熱電装置の前記主側面と前記金属基材との間にあるように延在し、前記サーマルインターフェースは、前記熱電装置の前記主側面と前記金属基材との間で熱エネルギーを伝達するように構成される、請求項98〜100のいずれか1項に記載の方法。
- 前記導体を介して金属基材に電流が印加されると、前記電池セルが、熱エネルギーを前記電池セルに伝達する前記ヒートスプレッダによって加熱される、請求項98〜101のいずれか1項に記載の方法。
- 電流が前記第2の極性で前記熱電装置に印加されると、前記電池が、前記熱分解グラファイトシートおよび前記導体を介して、前記電池セルから離れるように熱エネルギーを伝達する前記ヒートスプレッダによって冷却される、請求項76〜102のいずれか1項に記載の方法。
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