用于电动交通工具的高热导率烃热管理流体的制作方法

用于电动交通工具的高热导率烃热管理流体
发明领域
1.本公开内容涉及用于电气部件的热管理流体，并且特别地涉及适合用于电动交通工具的具有高热导率的热管理流体。
2.背景
3.用于电动交通工具的热传递系统可以使用热管理流体。这些热管理流体可以是从特定电气系统和部件间接去除产生的热的水溶液。随着电动交通工具技术和电气系统发展到包括更长的电池范围、更短的再充电时间和更高的交通工具功率，这样的水性热管理流体可能不能提供有效热管理和热传递。
4.直接热管理可以提供由热的表面产生的热的有效热管理。热管理流体的有效性可取决于热导率。可在直接热管理应用中使用具有高热导率的热管理流体来改进热管理有效性以及热管理流体循环的能量效率。然而，这样的电动交通工具和系统可能被水性热管理流体的直接热管理损坏，这可能包括与水的电导率有关的安全问题和氢气形成和释放的潜在风险。本公开内容中提到的非水性热管理流体例如基于烃的热传递流体可以提供在热部件表面的直接热管理和基于非水性热管理流体的低电导率的安全性两方面的益处。例如，这类直接浸渍冷却可以帮助降低其中一个电池单元由于短路或物理损坏而受损的电池模块内不受控的热失控的风险。
5.仍然需要具有高热导率的热管理流体，其有效地使热去除最大化同时也使热管理流体循环需要的功率量最小化。
6.概述
7.本文公开了用于电气系统的实例热管理流体，包含基础油作为主要组分，其中基础油具有以下两种所列举性质：(i)约15mol％至约30mol％的分支含量；和(ii)约30重量％或更小的环烷含量。
8.本文还公开了冷却电气系统的实例方法，包括循环热管理流体与电气系统的一个或多个部件接触以从该一个或多个部件去除热，其中热管理流体包含基础油作为主要组分，其中基础油具有以下两种所列举性质：(i)约15mol％至约30mol％的分支含量；和(ii)约30重量％或更小的环烷含量。
9.附图简要描述
10.附图说明本公开内容的某些方面并不应用于限制或限定本公开内容。
11.图1是显示各种烃流体样品的热导率相对运动粘度的图。
12.图2是显示各种烃流体样品的在运动粘度5mm2/s下的热导率相对分支含量的图。
13.详述
14.以下是提供从而帮助本领域技术人员实践本公开内容的公开内容详细描述。本领域普通技术人员可以不偏离本公开内容的精神或范围的情况下修改和变化本文描述的实施方案。除非另外限定，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员常理解的相同含义。本文公开内容的描述中使用的术语仅用于描述特定实施方案并不意图为公开内容的限制。本文提到的所有公开文本、专利申请、专利、附图和其它参
考文献通过引用全部明文并入。
15.措辞“电气系统”、“电气装置”、“电系统”、“电装置”及其任何变体是指任何通过电手段供电或操作并需要热传递系统以去除产生的热以延长操作的系统、装置或设备。实例电气系统包括但不限于电动交通工具、电动交通工具中包括的动力电子器件(例如“车载”电子器件)、电动机、电池、可再充电电池系统、充电站、电子设备、计算机、服务器库(或场)、数据中心或它们的任何组合。
[0016]“电动交通工具”及其任何变体是指全电动和完全电动交通工具，以及混合和混合电动交通工具，其可以单独或组合地具有各种并联或串联传动系统配置中任一，并包括机械和电系统、子系统和用于交通工具中的具有齿轮的部件。这些机械和电系统、子系统和具有齿轮的部件可包括例如电交通工具动力系统、动力系统部件、传动系统部件、动能回收系统(kers)、能量再生系统等。术语电动交通工具和混合交通工具可以互换使用。此外，术语“电动交通工具”不限于陆地交通工具(例如汽车)，但也意图包括任何类型的完全或部分电驱动的交通工具并包括航空交通工具(例如飞机、无人机、太空飞船等)和航海交通工具(例如任何类型的水面船舶、气垫船等)。“电动交通工具”还可指代人工驱动或自动交通工具，或它们的任何混合。
[0017]
本公开内容涉及用于电气系统的热管理流体，并在一种或多种实施方式中涉及用于合适的液体热管理流体的屏蔽方法。在电动交通工具应用中，热管理流体的性能受其从热的表面去除热的能力并受循环热管理流体需要的功率的量控制。理想合适的热管理流体应使热的表面上的热去除最大化并使循环通过系统的最小功率最小化。按照本技术实施方案，热管理流体可以包括基础油和任选的一种或多种额外添加剂。这些热管理流体具有应允许它们适合于电气系统的热管理的热、物理和化学性质。在本公开内容中，术语热管理流体包括润滑油、润滑流体、润滑剂、润滑剂油、工作流体、热管理油、热管理流体、非水性电介质冷却剂；这样的术语可以互换使用。
[0018]
在实施方案中，热管理流体在热的表面上去除热的能力是它的热导率。热管理流体的热导率是赋予电气系统中满意热管理的措施的性质。热传递在具有更低热导率的流体中可以比在具有更高热导率的材料中以更低的速率发生。当比较不同族的热管理流体时，热导率可以随着流体的流动特性例如运动粘度提高而提高。然而，当比较具有类似流动特性例如运动粘度的不同热管理流体时，热导率不代表与流体的流动特性的直接且明确的相关性。然而，热管理流体的根本化学性质可以代替地提供关于其热导率的属性的证据。
[0019]
如本文使用的，术语热管理流体的“热导率”是指如按照astm d7896或来源于astm d7896的类似方法测量的从通过流体的热流测量的值。在一些实施方案中，热管理流体可以具有约0.15(w/mk)或更小、或约0.14w/mk或更小、或约0.13w/mk或更小、或约0.12w/mk或更小的40℃下热导率。在一些实施方案中，热管理流体可以具有约0.1w/mk至约0.15w/mk、或约0.1w/mk至约0.11w/mk、或约0.11w/mk至约0.13w/mk、或约0.12w/mk至约0.14w/mk的40℃下热导率。
[0020]
可以存在影响整体热管理性能的热管理流体的各种物理化学性质，其可以影响在热的表面上去除热的有效性，例如热导率。所述性质可以影响流体的热化学性能(例如热传递)或物理性能(例如流动特性)。这些热管理流体性质可以包括但不限于热管理流体组合物的结构化学、分支和环烷含量，以及流动和物理性质。
[0021]
可以独立评价本发明的组合物和组合物的性质。合适的热管理流体可以满足如本文公开的至少一种性质和至少一种组合物。
[0022]
热管理流体中基础油的分支含量(bc)是热管理流体的烃组分的性质，其可以影响热管理流体在电气系统中的整体热管理性能。热管理流体中的基础油包括具有直链的烃(其中伯碳与仅一个其它的碳原子键合)或是支化的链(其中碳可以与多于一个其它的碳键合)。支链碳可以是分别与两个、三个或四个其它的碳键合的仲碳、叔碳或季碳。如本文使用的，分支含量还可以指代热管理流体中基础油的叔碳含量。分支含量可以与热管理流体的物理性质有关。支链烃基于支化的程度和长度决定热管理流体的流动性质。基础油中的烃的支化程度越高和越长可以提高物理性质例如热管理流体的运动粘度，因为支化为流体内分子缠结提供更大机会。
[0023]
基于质子核磁共振(nmr)峰积分、气体色谱法(gc)和链烷/环烷分析来计算热管理流体中基础油的分支含量。如本文所用的，基于以下等式确定分支含量：
[0024][0025]
其中a是质子nmr甲基峰积分，b是质子nmr次甲基/亚甲基峰积分，n是通过gc确定的平均碳数，和x是环烷含量。环烷含量可以通过基于astm d2786的烃表征分析确定。
[0026]
烃的分支含量可以以适合于热管理应用的任何量存在。基于从等式(1)获得的热管理流体中烃的摩尔分数或摩尔％来测量烃的分支含量。例如，没有限制地，热管理流体中基础油的分支含量可以以范围为约15mol％-约30mol％的点存在，基于分支含量函数。供选择地，基础油的分支含量可以以范围为约15mol％-约25mol％的点，以范围为约15mol％-约20mol％的点，以范围为约20mol％-30mol％的点或以范围为约25mol％-约30mol％的点存在。受益于本公开内容的本领域普通技术人员应该能够计算和选择热管理流体用基础油的适当分支含量。
[0027]
热管理流体的运动粘度是可以影响电气系统中整体热管理性能的物理性质。如本文使用的，粘度按照astm d445测定。运动粘度是测量的流动时间和粘度计的校准常数的乘积。热管理流体的流动性质例如运动粘度越高，循环热管理流体通过电动交通工具和电气系统需要的功率越大。虽然较高的运动粘度可能不必然意味着较高的热导率以去除热的表面上的热，但是可以重要的是考虑热管理流体的运动粘度来确保系统上的适当循环。
[0028]
如本文使用的，术语热管理流体的“40℃下运动粘度”或“kv40”是指40℃下如按照astm d445测量的运动粘度。在一些实施方案中，热管理流体可以具有约15厘沲(cst)或更小、或约8cst或更小、或约6cst或更小、或约4cst或更小、或约2cst或更小的kv40。在一些实施方案中，热管理流体可以具有约1cst至约5cst、或约2cst至约4cst、或约5cst至约10cst、或约1cst至15cst的kv40。在一些实施方案中，热管理流体可以具有约15mm2/s或更小、或约8mm2/s或更小、或约6mm2/s或更小、或约4mm2/s或更小、或约2mm2/s或更小的kv40。在一些实施方案中，热管理流体可以具有约1mm2/s至约5mm2/s、或约2mm2/s至约4mm2/s、或约5mm2/s至约10mm2/s、或约1mm2/s至15mm2/s的kv40。
[0029]
热管理流体的环烷含量是可以影响电气系统中整体热管理性能的性质。如本文使
用的，环烷含量可以按照astm d2786通过烃表征分析测定。包括但不限于质子核磁共振(nmr)、气体色谱法(gc)和光谱法的各种技术可以提供关于热管理流体中规定组分的信息。在一些实施方案中，热管理流体可以具有小于或等于30重量％、或小于或等于25重量％、或小于或等于20重量％、或小于或等于15重量％、或小于或等于10重量％、或小于或等于5重量％的环烷含量。
[0030]
热管理流体的密度可以是赋予电气系统中满意热传递性能的另一流体性质。如本文使用的，密度可以按照astm d4052测定。在一些实施方案中，在40℃的温度下，热管理流体可以具有约0.25g/ml至约1.75g/ml、或约0.30g/ml-约1.70g/ml、或约0.35g/ml至约1.65g/ml、或约0.40g/ml至约1.60g/ml、或约0.45g/ml至约1.55g/ml的密度。在另一实施方案中，在80℃的温度下，热管理流体可以具有约0.25g/ml至约1.75g/ml、或约0.30g/ml至约1.70g/ml、或约0.35g/ml至约1.65g/ml、或约0.40g/ml至约1.60g/ml、或约0.45g/ml至约1.55g/ml的密度。
[0031]
热管理流体的比热可以是赋予电气系统中满意热传递性能的另一流体性质。如本文使用的，比热可以按照astm e1269测定。在一些实施方案中，在40℃的温度下，热管理流体可以具有约1.25kj/kg
·
k至约3.50kj/kg
·
k、或约1.35kj/kg
·
k至约3.40kj/kg
·
k、或约1.45kj/kg
·
k至约3.25kj/kg
·
k、或约1.50kj/kg
·
k至约3.20kj/kg
·
k、或约1.55kj/kg
·
k至约3.15kj/kg
·
k的比热。在另一实施方案中，在80℃的温度下，热管理流体可以具有约1.25kj/kg
·
k至约3.50kj/kg
·
k、或约1.35kj/kg
·
k至约3.40kj/kg
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k、或约1.45kj/kg
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k至约3.25kj/kg
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k、或约1.50kj/kg
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k至约3.20kj/kg
·
k、或约1.55kj/kg
·
k至约3.15kj/kg
·
k的比热。
[0032]
热管理流体的动态粘度可以是赋予电气系统中满意热传递性能的另一流体性质。如本文使用的，动态粘度可以按照astm e1269测定，其中运动粘度乘以给定温度下的密度。在一些实施方案中，平均流体温度可以为40℃时，热管理流体可以具有约0.50厘泊(cp)至约7.50cp、或约0.55cp至约7.00cp、或约0.65cp至约6.50cp、或约0.70cp至约6.00cp、或约0.75cp至约5.50cp的动态粘度。在另一实施方案中，平均流体温度可以为80℃时，热管理流体可以具有约0.50cp至约7.50cp、或约0.55cp至约7.00cp、或约0.65cp至约6.50cp、或约0.70cp至约6.00cp、或约0.75cp至约5.50cp的动态粘度。
[0033]
本文提到的热管理流体在热管理流体的寿命内提供持久的热管理流体性质，以及与本文提到的电系统例如电动交通工具和它的部件和材料的兼容性。可按照本公开内容冷却的说明性电气系统和电动交通工具部件包括例如电动交通工具电池、电动机、电动发电机、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc转换器、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc变压器、功率管理系统、电子器件控制电池、车载充电器、车载动力电子器件、超快充电系统、充电站的快速充电设备、固定超快充电器等。
[0034]
取决于特定电气系统(例如电动交通工具电池、电动机、电动发电机、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc转换器、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc变压器、功率管理系统、电子器件控制电池、车载充电器、车载动力电子器件、超快充电系统、充电站的快速充电设备、固定超快充电器等)，电气系统可在宽的温度范围内操作。例如，电气系统可在约-40℃和约175℃之间、或在约-25℃和约170℃之间、或在约-10℃和约165℃之间、或在约0℃和约160℃之间、或在约10℃和约155℃之间、或在约25℃和约150℃之间、或在约25℃和约125℃之间、或在约30
℃和约120℃之间、或在约35℃和约115℃之间、或在约35℃和约105℃之间、或在约35℃和约95℃之间、或在约35℃和约85℃之间的温度下操作。
[0035]
在实施方案中，可在电气系统中使用单一热管理流体。在另一实施方案中，可在电气系统中使用多于一种热管理流体，例如一种热管理流体用于电池和另一热管理流体用于电气系统的另一部件。
[0036]
本文提到的热管理流体在包括例如以下的设备部件的表面上提供热管理：金属、金属合金、非金属、非金属合金、混合的碳-金属复合材料和合金、混合的碳-非金属复合材料和合金、含铁金属、含铁复合材料和合金、有色金属、有色金属复合材料和合金、钛、钛复合材料和合金、铝、铝复合材料和合金、镁、镁复合材料和合金、离子注入金属和合金、等离子改性表面；表面改性材料；涂层；单层、多层和梯度分层的涂层；打磨表面；抛光表面；刻蚀表面；纹理表面；纹理表面上的微米和纳米结构；超精加工表面；类金刚石碳(dlc)、具有高氢含量的dlc、具有中等氢含量的dlc、具有低氢含量的dlc、具有接近零氢含量的dlc、dlc复合材料、dlc-金属组合物和复合材料、dlc-非金属组合物和复合材料；陶瓷、陶瓷氧化物、陶瓷氮化物、fen、crn、陶瓷碳化物、混合的陶瓷组合物等；聚合物、热塑性聚合物、工程聚合物、聚合物共混物、聚合物合金、聚合物复合材料；材料组合物和复合材料，其包括例如石墨、碳、钼、二硫化钼、聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚全氟烷基醚等。
[0037]
如之前描述，热管理流体可以按照本实施方案用于电气系统的热管理。本文公开的热管理流体在热管理流体的寿命内可以提供持久的热管理流体性质和与本文提到的电系统例如电动机、电动交通工具和它们对应的部件和材料的兼容性。可按照本公开内容冷却的说明性电气系统部件包括例如电池、电动机、电动发电机、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc转换器、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc变压器、功率管理系统、电子器件控制电池、车载充电器、车载动力电子器件、
[0038]
取决于特定电气系统(例如电池、电动机、电动发电机、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc转换器、ac-dc/dc-ac/ac-ac/dc-dc变压器、功率管理系统、电子器件控制电池、车载充电器、车载动力电子器件、超快充电系统、充电站的快速充电设备、固定超快充电器等)，电气系统可在宽的温度范围内操作。例如，电气系统可在约-40℃和约175℃之间、或在约-25℃和约170℃之间、或在约-10℃和约165℃之间、或在约0℃和约160℃之间、或在约10℃和约155℃之间、或在约25℃和约150℃之间、或在约25℃和约125℃之间、或在约30℃和约120℃之间、或在约35℃和约115℃之间、或在约35℃和约105℃之间、或在约35℃和约95℃之间、或在约35℃和约85℃之间的温度下操作。
[0039]
在实施方案中，可在电气系统中使用单一热管理流体。在另一实施方案中，可在电气系统中使用多于一种热管理流体，例如一种热传递流体用于电池和另一热传递流体用于电气系统的另一部件。
[0040]
本文提到的热管理流体可以使用在包括例如以下的设备部件的表面上：金属、金属合金、非金属、非金属合金、混合的碳-金属复合材料和合金、混合的碳-非金属复合材料和合金、含铁金属、含铁复合材料和合金、有色金属、有色金属复合材料和合金、钛、钛复合材料和合金、铝、铝复合材料和合金、镁、镁复合材料和合金、离子注入金属和合金、等离子改性表面；表面改性材料；涂层；单层、多层和梯度分层的涂层；打磨表面；抛光表面；刻蚀表面；纹理表面；纹理表面上的微米和纳米结构；超精加工表面；类金刚石碳(dlc)、具有高氢
含量的dlc、具有中等氢含量的dlc、具有低氢含量的dlc、具有接近零氢含量的dlc、dlc复合材料、dlc-金属组合物和复合材料、dlc-非金属组合物和复合材料；陶瓷、陶瓷氧化物、陶瓷氮化物、fen、crn、陶瓷碳化物、混合的陶瓷组合物等；聚合物、热塑性聚合物、工程聚合物、聚合物共混物、聚合物合金、聚合物复合材料；材料组合物和复合材料，其包括例如石墨、碳、钼、二硫化钼、聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚全氟烷基醚等。
[0041]
在一些实施方案中，电气系统可以包括油热管理系统。油热管理系统的实例可以包括一个或多个导管和配置为循环热管理流体通过一个或多个导管的泵。泵可以包括例如正排量泵或离心泵。热管理流体可以包括本文公开的任何热管理流体并可以用于冷却形成电气系统的一部分的电气系统部件(例如电动机、电池)。在一些实施方案中，热管理流体可以配置为直接冷却电气系统部件的一个或多个表面由此从电气系统部件中将热带走。在与电气系统部件交换热之后，升高的温度下的温热的热管理流体可以从电气系统部件108输送离开。温热的热管理流体可以然后在导管(一个或多个)内输送至油热管理系统中包括的热交换器。热交换器可以与辐射器类似操作，将热从温热的热管理流体抽离。在一些实施方案中，热交换器例如可以将热排出到另一流体或环境温度下的空气。热交换器可以是特定装置，或热传递流体流过导管(一个或多个)时简单地热损失至大气。热管理流体可以然后再循环至电气系统部件。电冷却剂系统的这些描述仅是实例和热管理流体可与用于电气系统部件的热管理的任何合适的热管理系统一起使用。
[0042]
油热管理系统的一种或多种实施方案可以包括循环热管理流体与电气系统的一个或多个部件例如电池或电动机接触。热管理流体可以从电气系统部件吸收热由此通过热去除冷却电气系统部件。合适的油热管理系统可以包括电动机的表面热管理和/或内部热管理。使用表面热管理的油热管理系统的一种或多种实施方案可以循环热管理流体通过在电动机定子外侧的热管理护套。使用内部热管理的油热管理系统的一种或多种实施方案可以循环热管理流体通过电气系统部件。通过循环通过电气系统部件例如电动机，热管理流体可以作为热管理的补充起到润滑电气系统部件(例如电动机轴承)的作用。在一些实施方案中，可组合表面和内部热管理技术。然而，应理解热管理技术的这些描述仅是实例，并且热管理流体可按照电动机的热管理的其它技术使用。
[0043]
基础油
[0044]
热管理流体的实例实施方案可以包括一种或多种基础油。可以使用合适的基础油例如烷烃、链烷、合成油和非传统油、或它们的混合物。可以使用未精炼的、精炼的或再精炼的(后者还被称为再生或再加工的)油。未精炼的油是直接从天然或合成来源获得的并且在没有额外纯化的情况下使用的那些。这些包括直接从干馏操作获得的页岩油，直接从初级蒸馏获得的石油和直接从酯化工艺获得的酯油。精炼的油与关于未精炼的油讨论的油类似，除了精炼的油经受一个或多个纯化步骤以改进至少一种热管理流体基础油性质。本领域普通技术人员会熟知许多纯化工艺。这些工艺包括溶剂提取、二次蒸馏、酸萃取、碱萃取、过滤和渗滤。再精炼的油通过与精炼油类似的方法获得，但使用之前使用的油作为原料。
[0045]
合成油包括油例如聚合的和互聚的烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、乙烯-烯烃共聚物和乙烯-α-烯烃共聚物)。聚α-烯烃(pao)油基础油料是常使用的合成烃油。通过实例的方式，可以使用来源于c8、c
10
、c
12
、c
14
烯烃或它们混合物的pao。pao可以包括α-烯烃的相对低分子量氢化的聚合物或低聚物，所述α-烯烃包括但不限于c2至约c
32
α-烯
烃与c8至约c
16
α-烯烃，例如1-辛烯、辛烯、1-癸烯、癸烯、1-十二碳烯等。合适的聚α-烯烃的实例是聚-1-辛烯、聚-1-癸烯和聚-1-十二碳烯和它们的混合物和混合的烯烃衍生聚烯烃。然而，可以使用在c
14-c
18
范围内的较高级烯烃的二聚体来提供具有可接受地低挥发性的低粘度基础油料。取决于粘度牌号和起始低聚物，pao可以主要是启示烯烃的三聚体和四聚体，与少量的较高级低聚物。示例性pao三聚体和四聚体可以包括但不限于辛烯三聚体、癸烯三聚体等，并可以具有1.5cst至14cst的粘度范围。如果需要可以使用具有1.5cst至大约350cst或更大的粘度范围的pao流体的混合物。在一些实施方案中，pao可以具有约1.5mm2/s至约14mm2/s的kv40范围。
[0046]
pao流体可以通过在存在聚合催化剂例如friedel-crafts催化剂(包括例如三氯化铝，三氟化硼或三氟化硼与水的络合物，醇类例如乙醇、丙醇或丁醇，羧酸或酯例如乙酸乙酯或丙酸乙酯)的情况下聚合α-烯烃常规制备。
[0047]
基础油还可以包括链烷。链烷可以以烷烃的无环、直链或支化的聚合物链的形式出现。链烷可以来源于具有c
10-c
20
烃或c
16-c
20
烃的烷烃。链烷可以具有官能团例如烷基官能团。特别地，烷基官能团可以是甲基基团和链烷可以是甲基链烷。烷烃或链烷可以具有非常低的硫和氮含量，含有小于约10ppm、或小于约5ppm的这些元素中的每种。
[0048]
基础油还可以包括烃流体。烃流体可以包括但不限于烃例如正链烷和异链烷、环烷和它们的任何组合。烃流体可以来源于c
12-c
16
烃、或c
13-c
18
烃、c
14-c
20
烃、c
14-c
25
烃和它们的任何组合。可以还通过氢化工艺纯化正链烷和异链烷烃流体以产生低气味低芳族烃流体。链烷流体的芳族含量可以为烃流体的约0.01重量％至约3重量％或可以小于烃流体的约2重量％。链烷烃流体可以包括烃链，可以是饱和的和不饱和的，并可以是线性链和支化的。环烷烃可以包括一组环状烃。具有所有全部三种烃的混合物的烃流体可以包括直链烃和环状烃。烃流体可以具有低的硫和氮含量，含有小于约10ppm、或小于约5ppm的这些元素中的每种。
[0049]
基础油可以构成本公开内容的热管理流体的主要组分并且可以以范围为约50重量％-约100重量％，例如约70重量％-约90重量％或约85重量％-约95重量％、或约85重量％-约99重量％或约90重量％-约100重量％的量存在，基于热管理流体的总重量。
[0050]
可以进行基础油的热导率和运动粘度的测量以确定作为热管理流体的适合性。作为分支含量的补充，之前讨论的，可以建立在5mm2/s下的热导率回归模型。在5mm2/s下的热导率(tc)可以是线性回归，基于(1)通过astm d7896或来源于astm d7896的类似方法在0℃至100℃下热导率测量，和(2)通过astm d341计算的运动粘度为5mm2/s的温度，基于40℃和100℃下运动粘度测量。图2说明回归的示例性模型。
[0051]
从回归模型，可以通过以下等式计算在5mm2/s下的预测的热导率：
[0052]
tc
pred
＝84.873*(bc)-0.17
ꢀꢀꢀꢀ
等式(2)
[0053][0054]
其中在5mm2/s下的预测的热导率(tc
pred
)以mw/mk度量和bc是从等式1计算的分支含量。从预测的热导率和测量的热导率(tc)，可以通过以下等式计算在5mm2/s下的热导率的偏差(tc
dev
)：
[0055][0056]
其中在5mm2/s下的热导率的偏差(tc
dev
)是百分比，tc是在5mm2/s下流体的所测量的热导率和tc
pred
是在5mm2/s下预测的热导率。
[0057]
其它添加剂
[0058]
热管理流体还可以包括一种或多种其它添加剂例如用于发动机油的那些。这些其它添加剂可以包括任何一种或多种抗氧化剂、粘度改性剂、摩擦改性剂、抗磨损添加剂、洗涤剂、倾点抑制剂、腐蚀抑制剂、抗锈添加剂、金属钝化剂、密封相容添加剂和抑泡剂。抗氧化剂可以包括但不限于基于酚和基于胺的抗氧化剂和它们的组合。基于酚的抗氧化剂可以以热管理流体的约0.25重量％至约0.5重量％的量、或以大于或等于0.5重量％的量存在。基于胺的抗氧化剂可以以热管理流体的约0.1重量％至约0.2重量％的量、或以大于等于0.2重量％的量存在。
[0059]
因此，前述说明描述用于电气部件的具有高热导率的热管理流体。前述热管理流体还可包括以下实施方案中的任何一种或多种：
[0060]
实施方案1.用于电气系统的热管理流体，包含：基础油作为主要组分，其中基础油具有以下两种所列举性质：(i)约15mol％至约30mol％的分支含量；和(ii)约30重量％或更小的环烷含量。
[0061]
实施方案2.实施方案1的热管理流体，其中电气系统是电动交通工具的一部分。
[0062]
实施方案3.实施方案1或2的热管理流体，其中电气系统包含电动机。
[0063]
实施方案4.实施方案1-3的热管理流体，其中电气系统包含电池。
[0064]
实施方案5.实施方案1-4中任一项的热管理流体，其中流体与电气系统的一个或多个电气化部件直接接触从而从该一个或多个电气化部件去除热。
[0065]
实施方案6.实施方案1-5中任一项的热管理流体，其中基础油具有约15mm2/s或更小的kv40。
[0066]
实施方案7.实施方案1-6中任一项的热管理流体，其中基础油的分支含量为约15mol％至约25mol％。
[0067]
实施方案8.实施方案1-7中任一项的热管理流体，其中基础油的环烷含量为约25mol％或更小。
[0068]
实施方案9.实施方案1-8中任一项的热管理流体，其中热管理流体具有在5mm2/s的运动粘度下约110mw/mk或更大的热导率。
[0069]
实施方案10.实施方案1-9中任一项的热管理流体，其中热管理流体具有在5mm2/s的运动粘度下比通过等式预测的热导率大至少约3％的热导率：tc
pred
＝84.873*(bc)-0.17
，其中tc
pred
是以mw/mk度量的预测的热导率，和bc是热管理流体的分支含量。
[0070]
实施方案11.实施方案1-10中任一项的热管理流体，其中热管理流体具有在5mm2/s的运动粘度下比通过等式预测的热导率大至少约5％的热导率：tc
pred
＝84.873*(bc)-0.17
，其中tc
pred
是以mw/mk度量的预测的热导率，和bc是热管理流体的分支含量。
[0071]
实施方案12.实施方案1-11中任一项的热管理流体，还包含一种或多种选自以下
的添加剂：抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、抗磨损剂、分散剂、洗涤剂、粘度改性剂和它们的任何组合。
[0072]
实施方案13.实施方案1-12中任一项的热管理流体，还包含：以约0.25重量％或更大的量存在的至少一种基于酚的抗氧化剂，和以约0.1重量％或更大的量存在的至少一种基于胺的抗氧化剂。
[0073]
实施方案14.实施方案1-13中任一项的热管理流体，还包含：以约0.5重量％或更大的量存在的至少一种基于酚的抗氧化剂，和以约0.2重量％或更大的量存在的至少一种基于胺的抗氧化剂。
[0074]
实施方案15.冷却电气系统的方法，包括：循环热管理流体与电气系统的一个或多个部件接触以从该一个或多个部件去除热，其中热管理流体包含基础油作为主要组分，其中基础油具有以下两种所列举性质：(i)约15mol％至约30mol％的分支含量；和(ii)约30％或更小的环烷含量。
[0075]
实施方案16.实施方案15的方法，其中电气系统是电动交通工具的一部分。
[0076]
实施方案17.实施方案15或16的方法，其中一个或多个部件包含电动机。
[0077]
实施方案18.实施方案15-17的方法，其中一个或多个部件包含电池。
[0078]
实施方案19.实施方案15-18中任一项的方法，其中接触是与要去除热的电气系统直接接触。
[0079]
实施方案20.实施方案15-19中任一项的方法，其中循环还包括在热管理流体已经接触电气系统的一个或多个部件之后循环热管理流体通过热交换器以从冷却流体将热带走。
[0080]
实施方案21.实施方案15-20中任一项的方法，其中热管理流体具有在5mm2/s的运动粘度下比通过等式预测的热导率大至少约3％的热导率：tc
pred
＝84.873*(bc)-0.17
，其中tc
pred
是以mw/mk度量的预测的热导率，和bc是热管理流体的分支含量。
[0081]
实施方案22.实施方案15-21中任一项的方法，还包括一种或多种选自以下的添加剂：抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、抗磨损剂、分散剂、洗涤剂、粘度改性剂和它们的任何组合。
[0082]
实施方案23.实施方案15-22中任一项的方法，还包括：以约0.25重量％或更大的量存在的至少一种基于酚的抗氧化剂，和以约0.1重量％或更大的量存在的至少一种基于胺的抗氧化剂。
[0083]
实施方案24.实施方案15-23中任一项的方法，还包括：以约0.5重量％或更大的量存在的至少一种基于酚的抗氧化剂，和以约0.2重量％或更大的量存在的至少一种基于胺的抗氧化剂。
[0084]
实施方案25.实施方案15-24中任一项的方法，其中基础油具有约15mol％或更小的kv40、约15mol％至约25mol％的分支含量和约25重量％或更小的环烷含量。
实施例
[0085]
为了促进更好地理解本发明，给出了一些实施方案的某些方面的以下实施例。绝不应该将以下实施例理解为限制或限定本发明的整个范围。
[0086]
实施例1
[0087]
进行这个实施例来说明非常规烃流体的各种样品的热导率和运动粘度之间的相关性，热导率作为热管理流体的适合性的量度。按照astm d445测量取样的热管理流体的运动粘度。按照astm d7896等测量取样的热管理流体的热导率。
[0088]
表1基于类似化学性质的描述汇总了取样的热管理流体。样品组包括含有链烷、氢化的三聚体、聚α-烯烃和烃流体的热管理流体。
[0089]
表1.非水性烃热管理流体样品的化学描述。
[0090][0091]
图1说明这个实施例的结果。产生图形比较从而能够比较具有不同粘度的取样的热管理流体。如图1中说明，具有相同化学性质和化学描述的样品倾向随着运动粘度提高而热导率提高。
[0092]
实施例2
[0093]
从实施例1的取样的热管理流体，基于类似的运动粘度进一步缩小样品组。在类似的运动粘度内，比较在运动粘度和热导率之间的一般相关性。然而，在取样组中，具有最高运动粘度的样品不是具有最高热导率的样品。分支含量是取样的热管理流体的另一性质，作为比较以确定高导热率的量度使用。实例还包括预测的热导率以及热导率的偏差。预测的热导率
[0094]
在表2中，使用约2mm2/s至约4mm2/s的运动粘度分析一组取样的热管理流体。相比
之下，虽然样品6具有最高的运动粘度，但是不具有最高的热导率。样品4具有最高热导率，但最低分支含量和没有环烷含量。
[0095]
表2.具有类似的40℃下运动粘度的样品热管理流体的分支含量。
[0096][0097]
在表3中，使用约5mm2/s至约6mm2/s的运动粘度分析一组取样的热管理流体。虽然样品1(甲基链烷)具有最低的运动粘度，但是样品1具有最高的热导率。样品1也具有最低分支含量并且没有环烷含量。
[0098]
表3.具有类似的40℃下运动粘度的样品热管理流体的分支含量。
[0099][0100]
在表4中，取样的热管理流体具有约7mm2/s至约8mm2/s的运动粘度。样品5具有较高热导率，但较低分支含量和没有环烷含量。
[0101]
表4.具有40℃下运动粘度的样品热管理流体的分支含量。
[0102][0103]
在表5中，取样的热管理流体具有大于8mm2/s的运动粘度。相比之下，样品2具有比样品8更高的运动粘度和更高的热导率。样品2也具有较低分支含量和没有环烷含量。
[0104]
表5.具有类似的40℃下运动粘度的样品热管理流体的分支含量。
[0105][0106]
实施例3
[0107]
实施例分析流体样品的5mm2/s下测量的热导率与分支含量。建立回归模型来基于分支含量计算预测的热导率。图2说明这个实施例的结果。表6整理来自这个实施例的图2的计算的预测的热导率数据。预测的和测量的热导率的偏差范围为从约-5％至约10％。
[0108]
表6.样品热管理流体的由分支含量预测的热传导率和热传导率偏差。
[0109][0110]
虽然本公开内容在许多实施方案和实施例方面已经进行了描述，但是受益于本公开内容的本领域技术人员将领会到可设计没有背离如本文公开的发明的范围和精神的其它实施方案。虽然讨论了单个实施方案，但是本发明覆盖所有那些实施方案的所有组合。
[0111]
提供值的范围时，应理解除非上下文另外明确规定(例如在提供含有许多碳原子的基团的情况下，在每个情况碳原子数落入该范围)，在该范围的上限与下限之间到下限的单位的十分之一的每个中间值和在所述范围中的任何其它记载的值或中间值涵盖在公开内容内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小范围内也涵盖在公开内容内，受制于所述范围内任何明确排除的界限。所述范围包括一个或两个界限时，排除那些所包括的界限中的任一个两个的范围也包括在公开内容中。
[0112]
还应理解除非明确规定相反情况，在包括多于一个步骤或行为的本文要求保护的任何方法中，不必限制方法的步骤或行为的顺序为其中记载方法的步骤或行为的顺序。
[0113]
使用以下术语来描述本公开内容。在本文没有具体规定术语的情况下，该术语被普通技术人员赋予本领域公认的含义，将该术语应用于描述本公开内容中使用的上下文中。
[0114]
本文使用如本文和在所附权利要求书中使用的冠词“一个”和“一种”来指代一个或多于一个(即至少一个)该冠词的语法客体，除非上下文另外明确表明。通过实例的方式，“要素”意为一种要素或多于一种要素。
[0115]
如本文在说明书中和在权利要求中使用的短语“和/或”应理解为是指这样结合的要素中的“任何一个或两者”，即在一些情况下结合地存在而在其它情况下分开地存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应以相同的方式来解释，即这样结合的要素中的“一个或多个”。除了由“和/或”分句具体指出的要素之外，可任选地存在其它要素，无论与具体指出的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放式语言例如“包含”一起使用时提及“a和/或b”可在一个实施方案中仅指代a(任选地包括除b以外的要素)；在另一个实施方案中仅指代b(任选地包括除a以外的要素)；在又一个实施方案中，指代a和b两者(任选地包括其它要素)；等等。
[0116]
如本文在说明书中和在权利要求书中使用的，“或”应理解为具有与以上限定的“和/或”相同的含义。例如，当在列表中分开项目时，“或”或“和/或”应解释为包括性的，即包括多个或一系列要素中的至少一个，但也包括多于一个，并任选地，包括另外未列出的项目。仅有明确规定相反情况的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或者当在权利要求书中使用时，“由...组成”将指代包括多个或一系列要素中的恰好一个要素。通常，当在术语“或”之前有排他性的术语，例如“任一”、“其中一个”、“仅其中一个”或“恰好其中一个”时，如本文使用的术语“或”应仅解释为表示排他性的替代(即“一个或另一个，但不是两者”)。
[0117]
术语“约”或“大约”意为如本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的实验误差，其部分取决于如何测量或测定该值。在本文说明书和权利要求书内的所有数值都是由“约”或“大约”所指出的值修饰，并且考虑了本领域普通技术人员所预期的实验误差和偏差。
[0118]
短语“主要量”或“主要组分”当它涉及说明书和权利要求书的热管理流体内包括的组分时意为大于或等于50重量％、或大于或等于60重量％、或大于或等于70重量％、或大于或等于80重量％、或大于或等于90重量％，基于热管理流体的总重量。短语“次要量”或“次要组分”当它涉及说明书和权利要求书的热管理流体内包括的组分时意为小于50重量％、或小于或等于40重量％、或小于或等于30重量％、或大于或等于20重量％、或小于或等于10重量％、或小于或等于5重量％、或小于或等于2重量％、或小于或等于1重量％，基于热管理流体的总重量。短语“实质上不含”或“基本上不含”当它涉及说明书和权利要求书的热管理流体内包括的组分时意为特定组分在润滑油内为0重量％，或供选择地在润滑油内为杂质水平含量(小于100ppm、或小于20ppm、或小于10ppm、或小于1ppm)。
[0119]
在权利要求书中，以及在以上说明书中，所有连接词例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“组成”等应理解为开放式的，即意指包括但不限于。只有连接词“由...组成”和“基本上由...组成”分别应当是封闭或半封闭的连接词。
[0120]
如本文在说明书中和在权利要求书中使用，关于一个或多个要素的列表，短语“至少一个”应理解为意指至少一个要素选自该要素列表中的要素的任何一个或多个，但不必
包括该要素列表中具体列出的所有要素中的至少一个，并且不排除该要素列表中的要素的任何组合。这个定义还允许除了短语“至少一个”指出的要素列表内具体指出要素，要素可任选存在，无论与具体指出的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，“a和b中至少一个”(或等价地“a或b中至少一个”，或等价地“a和/或b中至少一个”)可在一个实施方案中指代至少一个、任选地包括多于一个a而不存在b(和任选地包括除b以外的要素)；在另一个实施方案中指代至少一个、任选地包括多于一个b而不存在a(和任选地包括除a以外的要素)；在又一个实施方案中指代至少一个、任选地包括多于一个a，和至少一个、任选地包括多于一个b(和任选地包括其它要素)；等等。