热充电系统和方法与流程

1.本公开整体涉及用于对电池模块进行充电的设备、系统和方法，具体地涉及用于电池模块的热充电系统和方法。


背景技术：

2.背景技术部分中讨论的主题不应当仅因为其在背景技术部分中被提及而被认为是现有技术。类似地，背景技术部分中提及的或与背景技术部分的主题相关联的问题不应当被认为是先前已经在现有技术中被认识到。背景技术部分中的主题仅表示不同方法，其本身可以是发明。
3.出于本公开目的，电池模块包括多个电连接电池单元砖组件。这些电池单元砖组件继而可包括下文统称为“电池单元”的电化学或静电电池单元的并联集合、串联集合或这两者的组合，该电池单元的集合可带电荷，以在需要时提供电力的静电位或释放电荷。当电池单元组装到电池模块中时，电池单元通常地通过被焊接、焊合或以其他方式紧固到每个电池单元以将其以期望配置联结在一起的金属条、条带、导线、汇流条等联结在一起。
4.电池单元可由至少一个正电极和至少一个负电极构成。此类电池单元的一种常见形式是被封装在圆柱形金属储箱中、小袋中或棱柱形壳中的所熟知的二次电池单元。此类二次电池单元中使用的化学物质的示例是锂钴氧化物、锂锰、磷酸铁锂、镍镉、镍锌和镍金属氢化物。受需要便携式电子器件的低成本可再充电能量的不断增长的消费者市场的驱使，大量生产此类电池单元。此外，电池单元可包括任何合适的形式和化学性质。
5.对电动交通工具(诸如飞行器、无人机或汽车)的电池模块进行充电通常可花费30分钟至12小时的任何时间。为了改善充电时间，电池模块在充电期间可能接收大量的电子流入。然而，典型的电池模块在充电期间无法处理这种大量的电子流入。因此，需要改进的充电系统和方法。


技术实现要素：

6.本文公开了一种对电池模块快速充电的方法。该方法可包括：经由电池加热系统加热电池模块；在加热电池模块时经由充电系统对电池模块充电；以及随后经由电池冷却系统冷却电池模块。
7.在各种实施方案中，加热电池模块还包括经由电池加热系统将第一流体泵送通过电池模块。冷却电池模块还可以包括经由电池冷却系统将第二流体泵送通过电池模块。第一流体可以被引导通过与电池模块流体连通的流体导管，并且第二流体可以被引导通过与电池模块流体连通的流体导管。充电系统可包括经由电线与电池模块电连通的充电器，并且这些电线可以被引导通过流体导管。在加热电池模块期间，第一流体可以介于40℃与100℃之间，并且在冷却电池模块期间，第二流体可以介于-10℃与20℃之间。该方法还可以包括在对电池模块充电期间经由电池管理系统监测电池模块的充电状态。
8.在本文中公开了一种在电动交通工具上使用的热充电系统。该热充电系统可包
括：电池加热系统，该电池加热系统被配置为与电动交通工具的电池模块流体连通；电池冷却系统，该电池冷却系统被配置为与电动交通工具的电池模块流体连通；充电器，该充电器被配置为与电动交通工具的电池模块电连通；控制器，该控制器与电池加热系统和电池冷却系统电连通；和流体导管，该流体导管被配置为可移除地耦接到电动交通工具，该流体导管在其中包括电线，该流体导管被配置为从电池加热系统接收第一流体，该流体导管被配置为从电池冷却系统接收第二流体，电线与第一流体和第二流体电隔离。
9.在各种实施方案中，电池加热系统包括热储箱和第一进料泵，并且其中电池冷却系统包括冷储箱和第二进料泵。第一进料泵可被配置为在电池模块充电期间将流体从热储箱泵送通过流体导管以加热电池模块。热充电系统还可以包括气候控制系统，该气候控制系统包括第三进料泵和第四进料泵，该第三进料泵与热储箱流体连通，该第四进料泵与冷储箱流体连通。气候控制系统可被配置为通过流体导管将流体泵送到电动交通工具的气候控制装置。控制器可操作以：命令电池加热系统将第一流体泵送通过流体导管以加热电池模块；命令充电器对电池模块充电；以及命令电池冷却系统将第二流体泵送通过流体导管以冷却电池模块。控制器可以进一步操作以：命令电池加热系统的加热系统在泵送第一流体之前加热第一流体；以及命令电池冷却系统的冷却系统在泵送第二流体之前冷却第二流体。
10.本文公开了一种制品。该制品可包括其上存储有指令的有形的非暂态计算机可读存储介质，这些指令响应于由处理器执行而致使处理器执行以下操作，这些操作包括：由处理器命令第一进料泵将第一流体泵送通过电池模块，该第一流体被加热至介于40℃与100℃之间的第一温度；由处理器命令充电器对电池模块充电；以及由处理器命令第二进料泵将第二流体泵送通过电池模块，该第二流体具有低于第一流体的第二温度。
11.在各种实施方案中，操作还可以包括：由处理器命令加热系统在泵送第一流体之前将第一流体加热至第一温度；以及由处理器命令冷却系统在泵送第二流体之前将第二流体冷却至第二温度。操作还可以包括在电池模块正在充电时由处理器接收电池模块的充电状态。第一进料泵可以将第一流体泵送通过设置在地面服务系统和具有电池模块的交通工具之间的流体导管。当第二流体被泵送通过电池模块时，第二进料泵可以将第二流体泵送通过流体导管。操作还可以包括由处理器命令充电器响应于电池模块达到预先确定的充电状态而停止充电；以及随后命令第二进料泵泵送第二流体。
附图说明
12.当结合附图考虑时，可通过参考具体实施方式和权利要求书来得到对本公开的更完整的理解，其中相同的附图标记在整个附图中是指类似的元件，并且其中：
13.图1示出了根据各种实施方案的对电动交通工具的电池模块进行热充电的方法；
14.图2示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具的热充电系统；
15.图3示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具的热充电系统；
16.图4示出了根据各种实施方案的用于对电动交通工具的电池模块进行热充电的控制系统的处理流程；
17.图5示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具的具有气候控制系统的热充电系统；
18.图6示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具的具有气候控制系统的热充电系统；
19.图7a示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具的热充电系统中的流体导管；并且
20.图7b示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具的热充电系统中的流体导管。
具体实施方式
21.以下描述仅针对各种示例性实施方案，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，以下描述旨在提供用于实施包括最佳模式的各种实施方案的方便说明。如将显而易见的，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可在这些实施方案中描述的元件的功能和布置方面进行各种改变。例如，方法或过程描述中的任何方法或过程描述中叙述的步骤可以任何次序执行，并且不一定限于所呈现的次序。此外，制造功能或步骤中的许多制造功能或步骤可外包给一个或多个第三方或由其执行。此外，对单数的任何引用包括多个实施方案，并且对多于一个部件或步骤的任何引用可包括单个实施方案或步骤。而且，对附接、固定、连接等的任何引用可包括持久、可移除、临时、部分、完全和/或任何其他可能附接选项。如本文所用，术语“耦接(coupled)”、“耦接(coupling)”或其任何其他变型旨在覆盖物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。
22.典型的快速充电系统可导致在电池模块中每个电池单元的阳极上的锂镀覆。随着电流(或电荷流动速率)的增加，更多的锂离子沉积在电极上，最终由于以非常高的充电速率充电而导致电池模块的容量急剧下降。因此，典型的快速充电系统增加了电池模块的老化速率，电池容量可能主要受锂存量损失的影响，并且气体逸出和锂镀覆限制了快速充电能力。
23.本文公开了一种热充电系统，该热充电系统用于电动交通工具，诸如电动汽车、电动飞机或无人机、或其中期望快速充电的任何电气装置。在各种实施方案中，热充电系统是快速充电系统。在各种实施方案中，热充电系统可以在充电过程中用具有介于40℃与100℃之间或者更优选地大约60℃的温度的流体来加热电池模块。在各种实施方案中，用具有大约60℃的温度的流体来加热电池模块，以将电池模块中的电池单元的锂石墨嵌入量增加到典型的快速充电系统的大约13倍，并且明显地减少锂镀覆。在各种实施方案中，用如本文所公开的温度的流体来加热电池模块可以增加锂扩散到石墨中的速率。在典型的快速充电系统中，锂扩散到石墨中的速率增加大约6倍。在各种实施方案中，相对于典型的快速充电系统，用如本文所公开的温度的流体来加热电池模块可以使电解质电导率增加大约9倍。
24.在各种实施方案中，当电池模块中的电池单元保持加热过长时，加热电池模块可导致电池模块中的电池单元内的固体电解质界面层生长。因此，根据示例性实施方案，电池管理系统被配置为冷却电池模块以限制固体电解质界面层的生长。例如，电池管理系统可被配置为在充电完成之后冷却电池。在另一个示例性实施方案中，电池管理系统可被配置为在以下情况下冷却电池：在预先确定的充电时间量之后，在预先确定的充电状态下，在预先确定的功率量已经被传输到电池模块之后，处于特定温度一段时间之后，在电流开始下降(例如，可能存在较低的锂镀覆威胁)之后，以及/或者类似情况。此外，根据各种实施方案，电动交通工具中的电池模块在使用后可处于热环境中，因此电池模块在热充电之后可
能无法自然冷却。就这一点而言，根据各种实施方案，在充电之后冷却电池模块可以延长电池模块的电池寿命。
25.现在参考图1，示出了根据各种实施方案的用于对电池模块进行热充电的方法100。该方法包括经由电池加热系统加热电池模块(步骤102)。在各种实施方案中，电池模块可以用具有介于40℃与100℃之间或者更优选地大约60℃的温度的流体来加热。在各种实施方案中，电池加热系统可以是可配置为在充电期间加热电池模块的任何系统，如本文中进一步描述的。在各种实施方案中，加热系统可以利用管件等向电池模块中的多个电池单元附近供应热流体。例如，电池加热系统可包括填充有热流体的储箱。该储箱可以经由管件系统与电池模块流体连通。在模块的加热期间，管件系统可以使流体循环通过电池模块并且返回到储箱。在一个示例性实施方案中，在电池模块的加热和/或充电完成时，加热流体可以被泵送回储箱。在各种实施方案中，加热流体可以通过任何方法(诸如重力、气压、泵送等)返回到储箱。在另一个示例性实施方案中，流体在环路中连续地流出储箱，通过模块，并且返回到该储箱中。在各种示例性实施方案中，流体在储箱中被加热。在其他示例性实施方案中，流体在被添加到储箱之前被加热。在又一示例性实施方案中，根据需要加热流体。因此，在一个示例性实施方案中，系统是无储箱的。
26.在各种实施方案中，方法100还包括在加热电池模块时经由充电系统对电池模块充电(步骤104)。在各种实施方案中，充电系统与电池模块电连通。在各种实施方案中，电池模块的充电与加热步骤同时进行(例如，步骤106)。在各种实施方案中，电池模块被加热然后充电。
27.在各种实施方案中，充电系统的线材可被设置为通过电池加热系统的管件系统。就这一点而言，通过将充电器电耦接到电池模块，电池加热系统的管件系统可变得与电池模块流体连通，并且充电系统的充电器可以与电池模块电连通。电线与电池加热系统中的热流体电隔离。
28.在各种实施方案中，充电持续时间可以是短的。例如，充电持续时间可以介于5分钟与15分钟之间，或者介于6分钟与12分钟之间，或者大约10分钟。在各种实施方案中，可以响应于电池模块达到某一物理条件(例如，介于70％与100％之间的充电状态等)而停止加热。在各种实施方案中，可以响应于供应给电池模块的电流的下降(例如，充电速率开始降低)而停止(或开始降低)加热流体到电池的流动。在另一个示例性实施方案中，加热和冷却系统可被配置为与流向电池的电流的减小成比例地或者与电池的充电速率的减小成比例地降低电池的温度。
29.在各种实施方案中，方法100还包括经由电池管理系统监测电池模块的充电状态(步骤106)。电池管理系统可以与电池模块和控制器电连通。电池管理系统可以向控制器提供指示充电完成的信号。响应于来自根据各种实施方案的电池管理系统的信号，控制器可以(1)指示充电器停止对电池模块充电，(2)指示电池加热系统停止加热电池模块，以及/或者(3)指示冷却系统开始冷却电池模块。
30.在各种实施方案中，方法100还可以包括在电池模块充电之后经由电池冷却系统冷却电池模块(步骤108)。就这一点而言，一旦电池模块已经达到特定的充电状态，电池模块就可以在热充电之后被主动冷却，以防止电池模块中的电池单元内的固体电解质界面层生长。如本文所述，根据各种实施方案，热充电之后的冷却可以为航空电池应用提供附加的
益处，其中电池模块在热充电之后可仍处于热环境中，因此电池模块在热充电之后可能无法自然地(即，被动地)冷却。
31.在各种实施方案中，冷却可以在电池模块达到100％充电状态之前开始。本公开在这方面不受限制。在示例性实施方案中，可以在介于70％与100％之间的充电状态或者更优选地介于80％与90％之间的充电状态下触发冷却。此外，任何合适的充电状态可用作停止加热和/或开始冷却电池的触发条件。在各种实施方案中，如本文先前所公开的，可以响应于电流的下降而触发冷却。在各种实施方案中，可以通过电池模块中的温度传感器、定时器、预先确定的范围内的充电状态或者在电池充电期间确定到电池的电流的下降的任何其他方法来检测到电池的电流的下降。
32.电池冷却系统可包括被配置为冷却电池模块的任何系统。例如，电池冷却系统可包括管件系统，该管件系统具有被配置为冷却电池模块的流体，诸如水、空气等。电池模块可以与管件系统电隔离。管件系统可以经由对流、传导或两者的组合来冷却系统。
33.现在参见图2，示出了根据各种实施方案的用于根据图1的方法100对电池模块410进行热充电的热充电系统200的示意图。根据各种实施方案，热充电系统200可包括管件系统201。管件系统201可包括电池加热系统310和电池冷却系统330。电池加热系统310可以是被配置为加热交通工具(例如，交通工具400)的电池模块(例如，电池模块410)的任何系统。交通工具400可以是包括电池模块410的任何交通工具，诸如电动汽车、电动飞行器、电动无人机或本领域中已知的任何其他电动交通工具。在各种实施方案中，交通工具400可包括具有可受益于如本文所公开的快速充电的电池的任何交通工具。在各种实施方案中，如本文所公开的快速充电可应用于固定或电网连接的应用。例如，本公开不限于交通工具，并且可以用在电池模块始终连接但有时可以利用快速充电的电网服务中。
34.尽管本文描述了管件系统201，但被配置为加热和冷却电池模块410的任何系统都在本公开的范围内。例如，电池加热系统310可包括使用电加热的加热系统，诸如经由辐射加热器、对流加热器等，并且在本公开的范围内。类似地，电池冷却系统330可包括被配置为在根据方法100(例如，步骤108)对电池模块410进行热充电之后冷却电池模块410的任何冷却系统。在各种实施方案中，加热可以持续约5分钟至10分钟的时间。在示例性实施方案中，充电速率的变化可以与电池温度的增加成比例。充电速率的变化与供应给电池的电流的变化成比例(例如，当电流增加时电池模块充电更快)。
35.在各种实施方案中，电池加热系统310可包括流体加热系统312、热储箱314、进料泵316、阀320、流体导管340和允许电池加热系统310中的每个部件之间流体连通的各种流体管线。在各种实施方案中，流体加热系统312可包括被配置为加热流体储箱(例如，热储箱314)的任何加热系统。在各种实施方案中，流体加热系统312可包括任何循环加热系统，诸如使用天然气、油或蒸汽作为燃料的锅炉。在各种实施方案中，流体加热系统312可包括电加热系统，诸如辐射加热器或对流加热器，或者优选地电阻性电元件。流体加热系统312可被配置为将热储箱314中的流体加热至所调节的温度(例如，大约60℃等)。流体加热系统312可包括与控制器电连通的温度传感器，以提供对设置在热储箱314中的流体的温度的连续反馈。
36.在各种实施方案中，热储箱314与进料泵316流体连通。根据各种实施方案，进料泵316可被配置为在图1的方法100的电池加热步骤(例如，方法100的步骤102)期间将设置在
热储箱314中的流体供应给电池模块410。在各种实施方案中，进料泵316与阀320流体连通。阀320可以为单向阀，以确保仅来自电池加热系统310的流体或来自电池冷却系统330的流体被供应给电池模块410。尽管示出为包括阀320，但根据各种实施方案，电池加热系统310和电池冷却系统330可包括到电池模块410的单独的流体供应管线和返回管线，并且仍然在本公开的范围内。根据各种实施方案，相对于具有独立管线的系统，阀320可以针对热充电系统200的管件系统201提供具有更少部件和更少流体管线的优点。
37.在各种实施方案中，电池冷却系统330可包括流体冷却系统332、冷储箱334、进料泵336、阀320、流体导管340和允许电池冷却系统330中的每个部件之间流体连通的各种流体管线。在各种实施方案中，流体冷却系统332可包括被配置为冷却流体储箱(例如，冷储箱334)的任何冷却系统。在各种实施方案中，流体冷却系统332可包括任何流体冷却系统，诸如液体-液体冷却系统、闭环干式冷却系统、开环蒸发式冷却系统、闭环蒸发式冷却系统、冷水冷却系统、强制空气散热器冷却系统或优选地具有环保制冷系统的冷水系统。流体冷却系统332可被配置为将冷储箱334中的流体冷却至所调节的温度(例如，低于40℃，或更优选地大约0℃等)。流体冷却系统332可包括与控制器电连通的温度传感器，以提供对设置在冷储箱334中的流体的温度的连续反馈。
38.在各种实施方案中，冷储箱334与进料泵336流体连通。根据各种实施方案，在图1的方法100的电池冷却步骤(例如，方法100的步骤108)期间，进料泵336可被配置为将设置在冷储箱334中的流体供应给电池模块410。在各种实施方案中，进料泵336与阀320流体连通。在各种实施方案中，阀320与流体导管340流体连通。流体导管340可以可移除地耦接到交通工具400。就这一点而言，当要对交通工具400的电池模块410充电时，流体导管340可以耦接到交通工具400并且在流体导管340和电池模块410之间提供流体连通。类似地，流体导管340可被配置为容纳如本文中进一步描述的充电系统的电子部件。就这一点而言，根据各种实施方案，电子部件可以提供地面服务系统300和交通工具400之间的电连通。尽管示出为单个流体导管340，但在各种实施方案中，电导管(例如，线束)和流体导管(例如，管道)可以分别用于在地面服务系统300和交通工具400之间提供电连接和流体连接。
39.在各种实施方案中，流体导管340可包括被配置为与阀320流体连通的供应管线和被配置为与热储箱314和冷储箱334流体连通的至少一个返回管线。就这一点而言，在电池模块410的加热步骤(例如，图1的方法100的步骤102)期间，进料泵316将流体从热储箱314泵送通过阀320，经由供应管线通过流体导管340，通过电池模块410，通过返回管线返回通过流体导管340，并且返回到热储箱314中。在各种实施方案中，阀可以沿返回管线设置，该返回管线被配置为在电池模块的加热过程中(例如，图1的方法100的步骤102)将流体引导回热储箱314。类似地，在电池模块410的冷却步骤(例如，方法100的步骤108)期间，进料泵336将流体从冷储箱334泵送通过阀320，经由供应管线通过流体导管340，通过电池模块410，通过返回管线返回通过流体导管340，并且返回到冷储箱334中。在各种实施方案中，阀可以沿返回管线设置，该返回管线被配置为在电池模块的冷却过程中(例如，方法100的步骤108)将流体引导回冷储箱334。
40.在各种实施方案中，电池加热系统310和电池冷却系统330可以是密封系统(例如，封闭系统)。在各种实施方案中，电池加热系统310和电池冷却系统330可以包括电磁阀以引导返回，而不是使用密封系统。在各种实施方案中，本领域中已知的任何返回系统可用于管
件系统201。
41.在各种实施方案中，电池加热系统310和电池冷却系统330可以利用空气作为热传递流体。就这一点而言，设置在流体导管340中的电线不必与热传递流体流体隔离。
42.现在参见图3，示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具(例如，交通工具400)的热充电系统200的控制系统202的示意图。控制系统202包括地面服务系统300的控制器350、充电器360、电池加热系统310和电池冷却系统330以及交通工具400的电池管理单元(“bmu”)420和电池模块410，每个部件处于各种电连通中。
43.控制器350可以包括呈计算机或处理器或一组计算机/处理器形式的至少一个计算装置，但也可以使用其他类型的计算单元或系统。在各种实施方案中，控制器350可被实现为并且可包括一个或多个处理器和/或一个或多个有形的非暂态存储器并且能够实现逻辑。每个处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(“dsp”)、专用集成电路(“asic”)、现场可编程门阵列(“fpga”)或其他可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件部件或它们的任何组合。控制器350可包括被配置为响应于指令的执行而实现各种逻辑操作的处理器，这些指令为例如存储在被配置为与控制器350通信的非暂态有形计算机可读介质上的指令。在各种实施方案中，控制器350可以集成到地面服务系统300上的计算机系统中。在各种实施方案中，控制器350可以与传感器集成。
44.bmu 420可以包括呈计算机或处理器或一组计算机/处理器形式的至少一个计算装置，但也可以使用其他类型的计算单元或系统。在各种实施方案中，bmu 420可被实现为并且可包括一个或多个处理器和/或一个或多个有形的非暂态存储器并且能够实现逻辑。每个处理器可以是通用处理器、dsp、asic、fpga或其他可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件部件或它们的任何组合。bmu 420可包括被配置为响应于指令的执行而实现各种逻辑操作的处理器，这些指令为例如存储在被配置为与bmu 420通信的非暂态有形计算机可读介质上的指令。在各种实施方案中，bmu 420可以集成到电动交通工具(例如，交通工具400)上的计算机系统中，例如电池控制系统。在各种实施方案中，bmu 420可以与传感器集成。
45.系统程序指令和/或控制器指令可以被加载到其上存储有指令的非暂态有形计算机可读介质上，这些指令响应于由控制器执行而致使控制器执行各种操作。术语“非暂态”应被理解为仅从权利要求的范围中移除传播的暂态信号本身，并且不放弃对并非仅传播暂态信号本身的所有标准计算机可读介质的权利。换句话讲，术语“非暂态计算机可读介质”和“非暂态计算机可读存储介质”的含义应被解释为仅排除在in re nuijten中发现的在35u.s.c.
§
101规定的可专利主题范围之外的那些暂态计算机可读介质类型。
46.控制器350可以与电池加热系统310的进料泵316和流体加热系统312、电池冷却系统330的流体冷却系统332和进料泵336、充电器360和bmu 420电连通。bmu 420可以与电池模块410、控制器350和充电器360电连通。在各种实施方案中，控制器350和/或bmu 420可以控制热充电系统200。在各种实施方案中，bmu 420可被配置为在电池模块410的快速充电期间监测电池模块410(例如，方法100的步骤106)。就这一点而言，bmu 420可以监测电池模块410何时达到预先确定的充电状态，并且指示控制器350关断电池加热系统310并且打开电池冷却系统330。此外，根据各种实施方案，控制器350可以指示充电器360在电池模块410达到特定充电状态之后停止对电池模块410充电。在各种实施方案中，热充电系统200可以由
bmu 420控制，或者更优选地由地面服务系统300的控制器350控制。
47.在各种实施方案中，bmu 420和控制器350之间以及bmu 420和充电器360之间的电连接可以被引导通过流体导管340，并且与行进通过流体导管340的任何流体电隔离。就这一点而言，通过将流体导管340耦接到交通工具400，bmu 420可以电耦接到地面服务系统300，并且电池模块410可以流体耦接到图2的管件系统201。在各种实施方案中，为安全起见，bmu 420可以控制其自身的开关组以保护电池模块410。在各种实施方案中，电池充电操作可以(例如，经由控制器350)由地面服务系统300处理。因此，流体导管340可以执行双重功能(例如，将加热和冷却的流体引导至电池模块以用于方法100的步骤104和步骤108中的加热和冷却，并且将地面服务系统300电耦接到交通工具400的bmu 420)。
48.在各种实施方案中并且另外参考图4，示出了根据各种实施方案的图3的控制器350的处理流程500。在各种实施方案中，控制器350命令电池加热系统310的流体加热系统312将第一流体加热至第一期望温度(步骤502)。第一流体可以是任何热传递流体，诸如油、合成烃或硅基流体、水蒸气、氮气、氩气、氦气、氢气或优选地为水。第一期望温度可以介于40℃与100℃之间，或者更优选为大约60℃。第一流体可以在热储箱(例如，图2中的热储箱314)中加热。控制器350可以调节热储箱中的第一流体的温度。例如，根据各种实施方案，控制器350可以从热储箱中的传感器接收信息并且使用该数据来增加或减少由流体加热系统312供应的热量。
49.在各种实施方案中，控制器350命令第一进料泵(例如，进料泵316)将第一流体泵送通过电池模块410。电池模块410可以设置在电动交通工具(例如，交通工具400)上，并且控制器350、进料泵316、流体加热系统312和热储箱(例如，图2的热储箱314)可以是地面服务系统300的部件。进料泵316可通过管件系统(例如，图2中的管件系统201)与电池模块流体连通。响应于将第一流体泵送通过管件系统，电池模块中的电池单元的温度可升高至接近第一流体的期望温度的温度。例如，根据各种实施方案，电池模块410中的电池单元可以将第一流体加热至介于大约40℃与80℃之间的温度。
50.在各种实施方案中，系统被配置为升高电池模块410中的电池单元的温度，使得电池模块中的电池单元可以比典型充电系统更快的速率充电。在各种实施方案中，bmu 420可以在加热过程中监测电池的温度。bmu420可以将该数据传送到控制器350。就这一点而言，控制器350可以命令充电器360响应于电池单元达到期望温度而开始充电，如本文进一步描述的。在各种实施方案中，加热和充电可以同时开始或接近同时开始。在示例性实施方案中，提供加热流体以快速加热电池单元。然而，根据各种实施方案，电池单元的充电可以增加电池单元的加热(例如，帮助更快地加热电池模块)。此外，可以使用电阻加热来进一步加热电池单元。然而，后两个示例可能不足以足够快地加热电池单元并且随后足够快地冷却系统以提高电池的充电速度。因此，系统被设计成通过向电池单元提供加热流体、电阻加热以及/或者通过与电池单元的充电动作本身相关联的加热的组合来加热电池单元。
51.根据各种实施方案，一旦电池单元达到期望温度，就可以开始充电步骤。在各种实施方案中，充电步骤可以与加热步骤同时发生(例如，处理流程500的步骤504)。就这一点而言，充电速率可以随着电池的温度升高而增加。因此，随着温度的升高，电池可以尽可能快地充电。
52.系统可被进一步配置为确定何时停止加热电池以及/或者开始冷却电池。在示例
性实施方案中，流向电池的电流将随着电池的加热而增加，但是将随着电池接近完全充电状态而停止增加。因此，在一个示例性实施方案中，电池加热的停止和/或冷却的开始可以由供应给电池的电流从增大到减小的拐点来触发。此外，可以使用任何合适的触发条件来使系统停止加热以及/或者开始冷却电池。
53.在各种实施方案中，控制器350命令充电器360对电池模块410充电(步骤506)。在各种实施方案中，充电器360可以利用直流充电(例如，dc充电)。直流电可以通过bmu 420供应或者直接供应给电池模块410。dc充电可以提供比典型的交流充电(例如，ac充电)更快的充电。就这一点而言，根据各种实施方案，相对于具有典型充电速率(例如，1c至c/2)的典型充电系统，充电器360的dc充电可以允许电池模块410以更快的速率(例如，6c至3c)充电，而没有任何附加的劣化。
54.在各种实施方案中，控制器350可以监测电池模块410的充电状态(步骤508)。在各种实施方案中，bmu 420可以监测电池模块410的充电状态并且将该信息传送到控制器350。在各种实施方案中，响应于电池模块410达到预先确定的充电状态，控制器350命令充电器360停止充电(步骤510)。如本文所述，预先确定的充电状态介于70％与100％之间，或者更优选地介于80％与90％之间。
55.在各种实施方案中，控制器350命令冷却系统将第二流体冷却至第二期望温度。第二流体可以是任何热传递流体，诸如油、合成烃或硅基流体、水蒸气、氮气、氩气、氦气、氢气、乙二醇或优选地为水。第二期望温度可以介于-5℃与10℃之间，或者更优选为大约0℃。第二流体可以在冷储箱(例如，图2的冷储箱334)中冷却。控制器350可以调节冷储箱中的第二流体的温度。例如，根据各种实施方案，控制器350可以从冷储箱中的传感器接收信息并且使用该数据来增加或减少由流体冷却系统332供应的热量。
56.在各种实施方案中，控制器350命令第二进料泵(例如，进料泵336)将第二流体泵送通过电池模块410(步骤514)。响应于将第二流体泵送通过管件系统，电池模块410中的电池单元的温度可降低至接近第二流体的期望温度的温度。例如，根据各种实施方案，电池模块410中的电池单元可以冷却至介于约0℃与20℃之间的温度。
57.在各种实施方案中，现在参考图5，气候控制系统601可以在用于电动交通工具(例如，交通工具400)的热充电系统200中实现，而不明显增加交通工具(例如，交通工具400)的质量。就这一点而言，交通工具400还可以包括气候控制装置430。气候控制装置430可以是用于飞行器舱等的任何气候控制装置。例如，气候控制装置430可包括散热器和风扇，或本领域中已知的任何其他气候控制装置。
58.在各种实施方案中，气候控制系统601还可以包括气候加热系统610和气候冷却系统630。气候加热系统610和气候冷却系统630可以是地面服务系统300的部件。气候加热系统610可包括流体加热系统312、热储箱314和进料泵616。类似地，气候冷却系统630可包括流体冷却系统332、冷储箱334和进料泵636。在各种实施方案中，进料泵616可以是图2的电池加热系统310的进料泵316的分立部件。类似地，进料泵636可以是图2的电池冷却系统330的进料泵336的分立部件。
59.在各种实施方案中，热储箱314与进料泵616流体连通。根据各种实施方案，在如本文进一步描述的控制舱气候的方法期间，进料泵616可被配置为将设置在热储箱314中的流体供应给气候控制装置430。在各种实施方案中，进料泵616与阀620流体连通。阀620可以为
单向阀，以确保只有来自气候加热系统610的流体或来自气候冷却系统630的流体被供应给气候控制装置430。尽管被示出为包括阀620，但根据各种实施方案，气候加热系统610和气候冷却系统630可以包括通向气候控制装置430的单独的流体供应管线和返回管线，并且仍然在本公开的范围内。根据各种实施方案，阀620可以针对气候控制系统601的管件系统201提供具有更少部件和更少流体管线的优点。在各种实施方案中，阀620可以是图2的阀320的分立部件。
60.在各种实施方案中，阀620与流体导管340流体连通。流体导管340可以可移除地耦接到交通工具400。就这一点而言，当要对图2的交通工具400的电池模块410充电时，流体导管340可以耦接到交通工具400，并且在流体导管340和电池模块410之间提供流体连通，以及在流体导管340和气候控制装置430之间提供流体连通。
61.在各种实施方案中，流体导管340可包括被配置为与阀620流体连通的供应管线和被配置为与热储箱314和冷储箱334流体连通的至少一个返回管线。就这一点而言，在将热流体从热储箱314供应给气候控制装置430时，进料泵616将流体从热储箱314泵送通过阀620，经由供应管线通过流体导管340、通过气候控制装置430，通过返回管线返回通过流体导管340，并且返回到热储箱314中。类似地，在将冷流体从冷储箱334供应给气候控制装置430时，进料泵636将流体从冷储箱334泵送通过阀620，经由供应管线通过流体导管340，通过气候控制装置430，通过返回管线返回通过流体导管340，并且返回到冷储箱334中。
62.现在参见图6，示出了根据各种实施方案的用于电动交通工具(例如，交通工具400)的气候控制系统601的控制系统602的示意图。控制系统602包括地面服务系统300的控制器350、气候加热系统610和气候冷却系统630以及交通工具400的气候控制器440和气候控制装置430，这些部件处于各种电连通中。
63.气候控制器440可以包括呈计算机或处理器或一组计算机/处理器形式的至少一个计算装置，但也可以使用其他类型的计算单元或系统。在各种实施方案中，气候控制器440可被实现为并且可包括一个或多个处理器和/或一个或多个有形的非暂态存储器并且能够实现逻辑。每个处理器可以是通用处理器、dsp、asic、fpga或其他可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件部件或它们的任何组合。气候控制器440可包括被配置为响应于指令的执行而实现各种逻辑操作的处理器，这些指令为例如存储在被配置为与气候控制器440通信的非暂态有形计算机可读介质上的指令。在各种实施方案中，气候控制器440可以集成到电动交通工具(例如，交通工具400)上的计算机系统中，例如电池控制系统。在各种实施方案中，气候控制器440可以与传感器集成。
64.控制器350可以与气候加热系统610的进料泵616和流体加热系统312、气候冷却系统630的流体冷却系统332和进料泵636以及气候控制器440电连通。气候控制器440可以与气候控制装置430和控制器350电连通。气候控制器440可被配置为在图2的电池模块410的快速充电期间控制和/或监测气候控制装置430(例如，方法100的步骤106)。就这一点而言，气候控制器440可以在电动交通工具(例如，交通工具400)的地面维护期间监测飞行器等的舱中的温度，并且响应于监测舱的温度而指示控制器350从图5的热储箱314提供热流体或者从图5的冷储箱334提供冷流体。
65.在各种实施方案中，气候控制器440和控制器350之间的电连接可以被引导通过流体导管340，并且与行进通过流体导管340的任何流体电隔离。就这一点而言，通过将流体导
管340耦接到交通工具400，气候控制器440可以电耦接到地面服务系统300的控制器350，并且气候控制装置430可以流体耦接到管件系统601。因此，流体导管340可以执行各种功能(例如，将加热和冷却的流体引导至图3的电池模块410，以用于在方法100的步骤104和步骤108中的加热和冷却，将加热和冷却的流体引导至气候控制装置430，以及将控制器电耦接到图3的bmu 420和交通工具400的气候控制器440)。
66.在各种实施方案中，本文所述的系统的许多改进对于本领域的技术人员是显而易见的。例如，根据各种实施方案，交通工具可包括被配置为使冷却剂在气候控制装置430或图3的电池模块410内循环的泵。另外，可以将气动系统添加到交通工具400以在操作交通工具400之前将冷却剂从图3的电池模块410排出。在各种实施方案中，如本文所公开的热充电系统可以从交通工具400中消除电荷接收接触器。
67.现在参考图7a，根据各种实施方案，示出了图2至图3和图5至图6中的流体导管340的剖视图。流体导管可包括线束710和导管720。线束710可以设置在导管720内。线束710可包括多个线材712和壳体714。多个线材712被设置在壳体714内。在各种实施方案中，流动路径702可以由壳体714和导管720限定。在各种实施方案中，多个线材与流动路径702流体隔离。就这一点而言，流体可以行进通过流动路径702，并且多个线材712可以保持隔离。在各种实施方案中，流体导管340可被配置为将地面服务系统(例如，图2至图3和图5至图6中的地面服务系统300)电耦接和流体耦接到图2至图3和图5至图6中的交通工具400。
68.现在参见图7b，根据各种实施方案，示出了在利用空气作为热传递流体的加热系统/冷却系统中使用的流体导管701的剖视图。在各种实施方案中，流体导管701包括导管720和设置在导管内的多个线材712。导管720限定流动路径730。在各种实施方案中，流动路径730可以允许空气流动通过导管720并且接触线材。就这一点而言，流体导管701可以提供相对于图2至图3和图5至图6的流体导管340更简单的设计。在各种实施方案中，空气可以被冷却至相对于水更低的温度以及/或者可以提供更安全的热充电系统。例如，可以将空气冷却至大约-30℃。另外，空气加热/冷却系统可以快速地加热或冷却环境空气以及/或者从图2至图3和图5至图6中的地面服务系统300中消除热储箱/冷储箱。
69.尽管示出为包括单个流动路径702、730，但是本公开不限于此。例如，根据各种实施方案，流体导管340、701可包括从流动路径702、730(例如，双壁流体导管)径向向外设置或相邻于流动路径702、730设置的第二流动路径(例如，回流路径)。
70.虽然已经在各种实施方案中示出了本公开的原理，但是在不脱离本公开的原理和范围的情况下，可以使用结构、布置、比例、元件、材料和部件(它们特别地适于特定环境和操作要求)的许多修改。这些和其他改变或修改旨在被包括在本公开的范围内并可在以下权利要求中进行表达。
71.已经参考各种实施方案描述了本公开。然而，本领域普通技术人员将了解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种修改和改变。因此，本说明书应当被视为说明性的而非限制性的，并且所有此类修改旨在被包括在本公开的范围内。同样，以上已经参照各种实施方案描述了益处、其他优点和针对问题的解决方案。
72.然而，益处、优点、针对问题的解决方案和可能导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素不应当被解释为任何或所有权利要求的关键、所需或必要特征或要素。如本文所用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或其任何其他变型旨
在涵盖非排他性包括，使得包括要素列表的过程、方法、制品或设备不仅包括那些要素，而且还可包括未明确地列出的或此类过程、方法、制品或设备固有的其他要素。
73.当在权利要求书或说明书中使用与“a、b或c中的至少一者”或“a、b和c中的至少一者”类似的语言时，该短语旨在意指以下项中的任一者：(1)a中的至少一个a；(2)b中的至少一个b；(3)c中的至少一个c；(4)a中的至少一个a和b中的至少一个b；(5)b中的至少一个b和c中的至少一个c；(6)a中的至少一个a和c中的至少一个c；或者(7)a中的至少一个a、b中的至少一个b和c中的至少一个c。