用于热稳定的能量存储系统的系统和方法
【专利说明】用于热稳定的能量存储系统的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2013年3月14日提交的美国临时申请61/782，282的优先权，该申请的全部内容通过弓I用并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明大体上涉及一种能量存储系统，并且特别涉及一种包含在混合动力电动车辆中以存储高压能量的能量存储模块。
[0004]包含电动马达的车辆需要高压能量存储系统，以便为马达提供适当的能量。高压能量存储系统通常包括以串联形式电连接在一起的多个蓄电池组电池。因为发热是产生电能的副产物，因此在进行充电和放电时，存储电池会由于电池内部的化学反应而产生热能。当多个蓄电池组电池以阵列的形式很靠近地放置时，在整个系统中，每个电池所产生的热能会是倍增的，并且会造成例如可毁坏存储系统的电池热失控的问题。此外，为了优化能量效率，维持蓄电池组电池均匀的温度是优选的。因此，对于这样的存储系统而言，包括制冷系统来冷却蓄电池组电池是有益的。
[0005]通常，混合动力和电能存储制冷系统使用允许外部空气到达蓄电池组电池的开放式系统设计。通常，这些系统使用对流性热传递来降低蓄电池组的温度，这通过从外部进口到外部出口循环的经过蓄电池组的空气来实现。这些系统容易受到通过进入空气进口到达蓄电池组的盐、灰尘以及其他碎片的影响。开放式制冷系统不能阻止盐雾或其他腐蚀性物质到达蓄电池组电池，甚至是使用过滤器时也不能。盐雾和杂质颗粒可存在导致在存储系统中出现腐蚀以及不期望的电泄漏电流路径或短路。相应地，相比于封闭式系统，该系统会造成蓄电池组电池寿命缩短。开放式制冷系统必须安装并且使用排水塞来将外来物质从蓄电池组包壳移除。此外，开放式制冷系统设计增加了蓄电池组阵列系统的体积，这会对空间节省的初始设计或混合动力改造应用造成问题。
[0006]开放式制冷系统的上述问题以及其他问题证明在本领域中需要用于蓄电池组电池的替代性的制冷系统，例如各种类型的封闭式制冷系统。
【发明内容】
[0007]这里描述的能量存储系统解决了数个上文提及的问题以及其他问题。能量存储系统包括容纳蓄电池组电池阵列的壳体。能量存储系统是封闭式系统，使得内部环境是气密密封的。能量存储系统设计为提供从蓄电池组电池到壳体外部的迅速且高效的热量转移。
[0008]在一个实施例中，蒸发器和空气循环器放置在壳体之内。蒸发器可包括与多个散热片结合在一起的一连串的蒸发器盘管。空气循环器可包括祸轮式风扇。空气循环器和蒸发器协同工作，以通过提供从蓄电池组电池到位于蒸发器中的制冷剂的热能流动路径来实现迅速且高效的热能转移。
[0009]在其他的实施例中，热传递板放置在蓄电池组电池的基部。蒸发器或蒸发器盘管放置为邻近热传递板。蒸发器与热传递板协同工作，以通过提供从蓄电池组电池到位于蒸发器中的制冷剂的热能流动路径来实现迅速且高效的热能转移。
[0010]在另外的实施例中，热传递板放置在蓄电池组电池的基部。一连串的热电元件放置为邻近热传递板。热电元件与热传递板协同工作，以通过提供从蓄电池组电池到位于蒸发器中的制冷剂的热能流动路径来实现迅速且高效的热能转移。
[0011]通过详细描述和随之提供的附图，本发明其他的形式、目的、特征、方面、好处、优点和实施方案将变得清楚。
【附图说明】
[0012]图1显示了能量存储系统的立体图。
[0013]图2显示了移除盖子的能量存储系统的俯视图。
[0014]图3显示了移除盖子的能量存储系统的立体图局部。
[0015]图4显示了能量存储系统的横截面侧视图局部。
[0016]图5显示了没有壁部或盖子的能量存储系统的立体图局部。
[0017]图6显示了没有壁部或盖子的能量存储系统的立体图局部。
[0018]图7显示了没有壁部或盖子的能量存储系统的立体图局部。
【具体实施方式】
[0019]出于更好地理解本发明原理的目的，现在将参照在附图中说明的实施方案，并且使用详细的语言来对其进行描述。然而需要理解地是，本发明的范围并不因此而受到限制。如同与本发明相关的领域的技术人员所通常想到的那样，可以构思出对在此描述的实施方案的任何修改和进一步的改进，以及对此处所描述的本发明原理的进一步应用。对于本领域的技术人员来说很明显，为了简要起见，一些与本发明无关的特征也许不会显示出来。
[0020]对于说明书和权利要求书来说，应当注意地是，单数形式“一”、“该”等也包括复数，除非另有明确说明。作为说明，关于“一个装置”或“该装置”包括一个或多个这种装置或其等效物。还应当注意的是，这里所使用的例如“上”、“下”、“顶部”、“底部”等方向性术语仅是为了方便读者，以辅助读者理解所说明的实施方式，使用这些方向性术语并不意图以任何方式来将所描述的、所说明的，和/或所宣称的特征限制到具体的方向和/或方位。
[0021]在下述描述中的标记数字用于帮助读者快速识别出首次显示了各种部件的附图。特别是，首次出现了元件的附图通常地由相应的标记数字的最左侧的数字来表示。例如，由“100”系列标记数字标出的元件将首次出现在图1中，由“200”系列标记数字标出的元件将首次出现在图2中，以此类推。
[0022]图1是能量存储系统100的示意图。能量存储系统100适合用于混合动力车辆以及其他类型的车辆或运输系统中，但是可以设想地是，能量存储系统100的各个方面可结合到其他环境中。在混合动力车辆的背景下，能量存储系统100接收由电动马达/发电机(未显示)产生的电能。能量存储系统100也可反过来向电动马达/发电机、以及向例如逆变器、DC-DC转换器的其他部分或其他部件供应能量。能量存储系统100通过使用高压线束与电动马达/发电机和其他组件通信。
[0023]能量存储系统100包括为能量存储系统100提供结构支撑的壳体102。壳体102包括多个壁部104、底部(未显示)以及盖子106。壳体102大体上形成了包括四个壁部104的矩形形状。壁部104、底部以及盖子106为壳体102提供结构支撑。在壁部104、盖子106、底部，以及壳体102的其他结构体之间的密封件在壳体102内产生了气密密封和流体密封环境。密封件可以是现有技术中众所周知的并且能够承受高的温度变化和范围的任何密封件，例如为焊接密封件或聚合物密封件。
[0024]在壳体102的一端设有高压接线盒108，该高压接线盒有助于从能量存储系统100到电动马达/发电机、逆变器、DC-DC转换器，或可为电动混合动力车辆一部分的其他部件的电信号连接。尽管图1中所描述的壳体102显示成大体上矩形的形状，但是这种描绘仅是出于说明的目的，并且壳体102可成形为任意的各种形状。壳体102优选地由具有有益的热性能的材料构造成，例如铝、钢、镁，或其他