ES3035764T3

ES3035764T3 - Method, battery system and thermal management circuit using a dielectric thermal management fluid

Info

Publication number: ES3035764T3
Application number: ES22707877T
Authority: ES
Inventors: James Garrett; Jon Deeley; Gareth Armitage; Kevin West; Sorin Filip; Giles Prentice
Original assignee: Castrol Ltd
Current assignee: Castrol Ltd
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2025-09-08
Anticipated expiration: 2042-02-24
Also published as: CA3209198A1; CN117203304A; JP2024507927A; KR20230148220A; US20240150636A1; WO2022180551A1; EP4298181A1; AU2022225753A1; EP4298181B1

Abstract

Esta divulgación se refiere en general a fluidos de gestión térmica. Más concretamente, se refiere a un fluido dieléctrico de gestión térmica adecuado para la gestión del calor en sistemas de baterías mediante refrigeración directa, como las baterías de iones de litio utilizadas en vehículos eléctricos, motores eléctricos y electrónica de potencia, a los métodos de uso de dichos fluidos de gestión térmica y a los sistemas que incluyen dichos sistemas de gestión térmica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento, sistema de batería y circuito de gestión térmica utilizando un fluido de gestión térmica dieléctricoREFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

[0001]Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud de patente provisional de EE. UU. n.° de serie 63/153148, depositada el 24 de febrero de 2021.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la descripción

[0002]La presente descripción se refiere, en general, a fluidos de gestión térmica. Más particularmente, esta descripción se refiere a un procedimiento de uso de un fluido de gestión térmica dieléctrico para gestionar el calor en sistemas de batería a través de enfriamiento directo, tales como baterías de iones de litio usadas en vehículos eléctricos, motores eléctricos y dispositivos electrónicos, un sistema de batería que comprende dichos fluidos de gestión térmica y sistemas que incluyen dichos sistemas de gestión térmica.

Antecedentes técnicos

[0003]El número de vehículos eléctricos (es decir, vehículos que utilizan energía eléctrica para la totalidad o una parte de su potencia motriz, como vehículos eléctricos de batería(Battery Electric Vehicles,BEV), vehículos eléctricos híbridos(Hybrid Electric Vehicles,HEV), vehículos eléctricos híbridos enchufables(Plug-in Hybrid Electric Vehicles,PHEV) y similares) vendidos a nivel mundial ha aumentado en los últimos años, y se espera que continúe aumentando. En última instancia, la gran mayoría de los vehículos probablemente serán eléctricos. A medida que la tecnología del vehículo eléctrico continúa evolucionando, existe la necesidad de proporcionar fuentes de energía mejoradas (por ejemplo, sistemas o módulos de batería). Por ejemplo, es deseable aumentar la distancia que dichos vehículos pueden recorrer sin la necesidad de recargar las baterías, para mejorar el rendimiento de dichas baterías y para reducir los costos y el tiempo asociados con la carga de la batería.

[0004]La mayoría de las baterías generarán calor a medida que la corriente se entregue o extraiga de las baterías. Por lo general, a medida que aumenta la cantidad de corriente que entra o sale de la batería, también aumenta la cantidad de calor que se genera. Si el calor que se genera no se disipa, la batería aumentará de temperatura. La mayoría de las baterías tienen un intervalo de temperatura de funcionamiento efectivo, y si la batería excede la temperatura de funcionamiento máxima, las baterías pueden volverse ineficaces o incluso provocar una fuga térmica y un fallo. En algunos casos, después de un ligero aumento de la temperatura, una batería puede disipar el calor a su entorno a través de un simple disipador de calor o sin ningún tipo de gestión térmica. En otros casos, se necesita un sistema de gestión térmica más específico para disipar el calor generado por la batería.

[0005]Actualmente, los vehículos eléctricos que funcionan con baterías utilizan casi exclusivamente la tecnología de baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio ofrecen muchas ventajas sobre las baterías comparables de níquel-metal-hidruro, pero en comparación con las baterías de níquel-metal-hidruro, las baterías de iones de litio son más susceptibles a las variaciones en la temperatura de la batería y, por lo tanto, tienen requisitos de gestión térmica más estrictos. Por ejemplo, las temperaturas óptimas de funcionamiento de la batería de iones de litio están en el intervalo de 10 y 35 °C. El funcionamiento es cada vez más ineficiente a medida que las temperaturas aumentan de 35 a 70 °C y, lo que es más importante, el funcionamiento a estas temperaturas puede dañar la batería con el tiempo. Las temperaturas superiores a 70 °C presentan un mayor riesgo de fuga térmica. Como resultado, las baterías de iones de litio requieren sistemas específicos de gestión térmica para regular sus temperaturas durante el funcionamiento del vehículo. Además, durante la carga, hasta el 10 % de la energía introducida termina en forma de calor. A medida que la carga rápida de las baterías de iones de litio se vuelve más común, sigue existiendo la necesidad de sistemas eficientes para la gestión térmica de las baterías.

[0006]Las baterías de iones de litio se pueden enfriar directa o indirectamente, utilizando fluidos de gestión térmica para llevar el calor lejos del componente de la batería (es decir, como un fluido de enfriamiento o refrigerante). La refrigeración directa permite ventajosamente que el fluido de gestión térmica entre en contacto directo con los componentes calientes para eliminar el calor de los mismos. En el enfriamiento indirecto, un componente caliente está protegido eléctricamente por una barrera de aislamiento eléctrico y el fluido de gestión térmica se lleva el calor que pasa a través de esta barrera. Los fluidos de gestión térmica más comunes se basan en mezclas de agua con glicol. Pero debido a que los fluidos a base de agua generalmente conducen electricidad, no se pueden usar en la refrigeración directa de los componentes eléctricos de las baterías de iones de litio. Si bien el enfriamiento indirecto permite el uso de refrigerantes a base de agua, el requisito de blindaje eléctrico puede crear un cuello de botella para el flujo de calor en el proceso de enfriamiento. Existen fluidos de gestión térmica dieléctrica que se pueden utilizar para el enfriamiento directo de componentes eléctricos debido a su naturaleza no conductora de la electricidad; los ejemplos incluyen los utilizados convencionalmente en el enfriamiento de transformadores eléctricos. Sin embargo, las propiedades térmicas de dichos fluidos de gestión térmica dieléctrica son típicamente bajas en comparación con el agua-glicol.

El documento WO 2020/216690 describe un fluido de gestión térmica que comprende un fluido dieléctrico que comprende una o más sustancias dieléctricas, teniendo el fluido dieléctrico un punto de inflamación de menos de 150 °C medido según la norma ASTM D93 y una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C, estando presente el fluido dieléctrico en una cantidad total en el intervalo del 75 % en peso al 99,9 % en peso. El fluido de gestión térmica comprende además uno o más halocarbonos, cada uno con un punto de ebullición en el intervalo de 60 °C a 200 °C, presente en una cantidad total en el intervalo del<0 ,1>% en peso al<20>% en peso, y dispersado homogéneamente en el fluido de gestión térmica dieléctrico. El fluido de gestión térmica no tiene un punto de inflamación inferior a 120 °C, medido según ASTM D93, y tiene una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C.

[0007]Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de mejorar los sistemas de gestión térmica dieléctrica, especialmente los adecuados para su uso en la refrigeración de baterías de iones de litio.

RESUMEN DE LA DESCRIPCIÓN

[0008]La presente invención es como se expone en las reivindicaciones adjuntas. Se describen en esta solicitud, pero no se incluyen dentro de las presentes reivindicaciones, fluidos de gestión térmica que tienen un punto de inflamación de al menos 100 °C, medido según ASTM D93, y tienen una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C. Dichos fluidos de gestión térmica dieléctrica incluyen: uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I):

donde

m es un número entero 1,2 o 3;

n es un número entero 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8;

R<1>es alquilo C<6>-C<12>;

R<2>es alquilo C<6>-C<12>;

cada R<3>y R<4>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; y

cada R<5>y R<6>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>;

los uno o más compuestos dieléctricos que están presentes en una cantidad total en el intervalo del<1>% en peso al<100>% en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica.

[0009]Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de batería que comprende carcasa; una o más celdas electroquímicas dispuestas en la carcasa; una trayectoria de fluido que se extiende en la carcasa y en comunicación térmica sustancial con la una o más celdas electroquímicas; y un fluido de gestión térmica de la descripción tal como se describe en esta solicitud dispuesto en la trayectoria de fluido.

[0010]En algunos ejemplos, un vehículo eléctrico puede comprender el sistema de batería de la descripción como se describe en esta solicitud.

[0011]Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un circuito de gestión térmica que comprende: una trayectoria de fluido que se extiende alrededor y/o a través de una fuente de calor; y un fluido de gestión térmica de la descripción, dispuesto y configurado para circular en la vía de fluido y para absorber la energía térmica producida por la fuente de calor, donde el fluido está dispuesto en la vía de fluido, el intercambiador de calor, la bomba y el conducto de conexión.

[0012]Según un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento que comprende poner en contacto un fluido de gestión térmica de la descripción con una superficie que tiene una temperatura de al menos 25 °C (por ejemplo, al menos 30 °C), estando la superficie en comunicación térmica sustancial con una fuente de calor; y absorber energía térmica en el fluido de gestión térmica de la fuente de calor a través de la superficie.

[0013]También se describe en esta invención, pero no se abarca dentro del alcance de las presentes reivindicaciones, un procedimiento para preparar el fluido de gestión térmica de la descripción. Dicho procedimiento incluye poner en contacto un compuesto de la fórmula (II)

donde

m es un número entero 1,2 o 3;

n es un número entero 1,2, 3, 4, 5,<6>, 7 u<8>; y

cada R<3>, R<4>, R<5>y R<6>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>,

con (alquilo C<6>-C<12>)-L, donde L es un grupo saliente para obtener un compuesto dieléctrico de la fórmula (I).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0014]Los dibujos que se acompañan se incluyen para proporcionar una comprensión adicional de las composiciones y procedimientos descritos en la presente descripción y se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva. Los dibujos no están necesariamente a escala, y los tamaños de varios elementos pueden distorsionarse para mayor claridad. Los dibujos ilustran una o más realizaciones de la descripción y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios y el funcionamiento de la misma.

La FIG. 1 es una vista esquemática en sección transversal de un circuito de gestión térmica, según una realización de la descripción.

La FIG. 2 es una vista esquemática en sección transversal de un circuito de gestión térmica según otra realización de la descripción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0015]Los presentes inventores han observado que los fluidos de gestión térmica deseables en muchos casos tendrían una alta capacidad para transportar el calor en un intervalo de temperatura relevante para el funcionamiento de un dispositivo o sistema eléctrico particular (por ejemplo, una batería de iones de litio), pero tendrían una constante dieléctrica suficientemente alta para ser adecuada para su uso en el enfriamiento directo del dispositivo o sistema. Críticamente, debido a que siempre existe el riesgo de que el oxígeno pueda ingresar al sistema en general, los fluidos de gestión térmica deseables tendrían ventajosamente un alto punto de inflamación, para reducir el riesgo de ignición. Y para proporcionar una transferencia de calor más eficiente durante la operación, los fluidos de gestión térmica deseables tendrían ventajosamente una baja viscosidad que permita una mejor fluidez en un dispositivo o sistema eléctrico particular.

[0016]Los presentes inventores han identificado composiciones de fluidos de gestión térmica que proporcionan no solo una viscosidad deseablemente baja, sino que también tienen un alto punto de inflamación, por lo que se pueden bombear fácilmente a través de un sistema con un riesgo de ignición bajo a nulo. Específicamente, los presentes inventores reconocieron que los fluidos dieléctricos convencionales (por ejemplo, orgánicos o de silicona) típicamente tienen una buena conductividad térmica y capacidad calorífica específica, pero tienen una viscosidad indeseablemente alta. Sin embargo, los fluidos dieléctricos típicos de baja viscosidad generalmente tienen puntos de inflamación inaceptablemente bajos (y otras propiedades de ignición), lo que los hace inadecuados para su uso como refrigerantes en sistemas donde existe la posibilidad de que las temperaturas aumenten cuando la ignición es un riesgo. Los presentes inventores han determinado que los compuestos dieléctricos de la descripción pueden proporcionar un fluido de gestión térmica que no tiene un punto de inflamación bajo y tiene ventajosamente una viscosidad baja. Estas propiedades del fluido de gestión térmica los hacen particularmente adecuados, por ejemplo, para el enfriamiento directo de dispositivos y sistemas eléctricos.

[0017]Los sistemas y procedimientos de la descripción pueden tener una serie de ventajas adicionales sobre el uso de fluidos convencionales. En particular, el fluido de gestión térmica de la descripción también puede, en diversas realizaciones, proporcionar una o más de conductividad térmica deseablemente alta, bajo riesgo de ignición, constante dieléctrica alta y respuesta rápida a la temperatura. El fluido de gestión térmica de la descripción también puede tener, en diversas realizaciones, una tensión superficial más baja que los fluidos dieléctricos convencionales de baja viscosidad.

[0018]En esta solicitud se describe, pero no se abarca dentro del alcance de las presentes reivindicaciones, un fluido de gestión térmica que incluye uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I), estando presentes el uno o más compuestos dieléctricos en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 100 % en peso. Dichos fluidos de gestión térmica tienen un punto de inflamación de al menos 100 °C, medido según ASTM D93 ("Standard Test Methods for Flash Point by Pensky-Martens Closed Cup Tester"), y una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C.

[0019]Debido a que siempre existe algún riesgo de que el oxígeno pueda entrar en el sistema, los fluidos de gestión térmica de la descripción tienen ventajosamente un alto punto de inflamación para evitar la ignición. Como se describió anteriormente, los fluidos de gestión térmica de la descripción tienen un punto de inflamación de al menos 100 °C, medido según ASTM D93. Por ejemplo, en diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud tiene un punto de inflamación de al menos 110 °C, por ejemplo, al menos 120 °C, al menos 125 °C, al menos 130 °C, o al menos 135 °C, medido según ASTM D93. En diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud tiene un punto de inflamación de al menos 140 °C, por ejemplo, al menos 145 °C, al menos 150 °C, al menos 155 °C, al menos 160 °C, o al menos 165 °C, medido según ASTM D93. Se considera que un material que no tiene un punto de inflamación por debajo de 100 °C tiene un punto de inflamación por encima de 100 °C para los fines de esta descripción, incluso si no se puede medir el punto de inflamación para el material (es decir, debido a la descomposición).

[0020]A menudo se desea una baja viscosidad para un fluido de gestión térmica, para simplificar el bombeo del mismo a través de un sistema, especialmente cuando se utilizan pasajes relativamente estrechos. El experto en la materia, en base a la presente descripción, seleccionará componentes para proporcionar a los fluidos de gestión térmica una viscosidad deseada, por ejemplo, para ser conducidos convenientemente a través de un sistema. Por consiguiente, en diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud tiene una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,0000015 a 0,00002 m2/s (1,5 a 20 cSt), por ejemplo, en el intervalo de 0,0000015 a 0,000015 m2/s (1,5 a 15 cSt), o 0,000002 a 0,00002 m2/s (2 a 20 cSt), o 0,000002 a 0,000015 m2/s (2 a 15 cSt), o 0,000003 a 0,00002 m2/s (3 a 20 cSt), o 0,000003 a 0,000015 m2/s (3 a 15 cSt), o 0,000005 a 0,00002 m2/s (5 a 20 cSt), o 0,000005 a 0,000015 m2/s (5 a 15 cSt). En diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud tiene una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,0000015 a 0,00001 m2/s (1,5 a 10 cSt), por ejemplo, 0,0000015 a 0,000008 m2/s(1,5 a 8 cSt), o 0,0000015 a 0,000006 m2/s(1,5 a 6 cSt), o 0,000002 a 0,00001 m2/s (2 a 10 cSt), o 0,000002 a 0,000008 m2/s (2 a 8 cSt), o 0,000002 a 0,000006 m2/s (2 a 6 cSt), o 0,000003 a 0,00001 m2/s (3 a 10 cSt), o 0,000003 a 0,000008 m2/s (3 a 8 cSt), o 0,000003 a 0,000006 m2/s (3 a 6 cSt), o 0,000005 a 0,00001 m2/s (5 a 10 cSt), o 0,000005 a 0,000008 m2/s (5 a 8 cSt), o 0,000005 a 0,000006 m2/s (5 a 6 cSt), o 0,000006 a 0,00001 m2/s (6 a 10 cSt), o 0,000008 a 0,00001 m2/s (8 a 10 cS)t, medido según ASTM D455. Y en diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud tiene una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,0000015 a 0,000005 m2/s (1,5 a 5 cSt), por ejemplo, 0,0000015 a 0,000004 m2/s (1,5 a 4 cSt), o 0,0000015 a 0,000003 m2/s (1,5 a 3 cSt), o 0,000002 a 0,000005 m2/s (2 a 5 cSt), o 0,000002 a 0,000004 m2/s(2 a 4 cSt), o 0,000002 a 0,000003 m2/s (2 a 3 cSt), o 0,000003 a 0,000005 m2/s (3 a 5 cSt), o 0,000003 a 0,000004 m2/s (3 a 4 cSt), o 0,000004 a 0,000005 m2/s (4 a 5 cSt), como se mide según ASTM D455.

[0021]Los fluidos de gestión térmica de la descripción son dieléctricos, de modo que pueden utilizarse en aplicaciones de enfriamiento directo. Por consiguiente, tienen una constante dieléctrica de al menos 1,5 medida a 25 °C. La constante dieléctrica se mide utilizando el procedimiento de la sonda coaxial, utilizando ASTM D924. En diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica de la descripción tiene una constante dieléctrica de al menos 1,75, por ejemplo, al menos 2,0 o al menos 2,25 medida a 25 °C. En diversas realizaciones, un fluido de gestión térmica de la descripción tiene una constante dieléctrica en el intervalo de 1,5 a 10, por ejemplo, 1,8 a 10, o 1,5 a 2,8, o 1,8 a 2,8.

[0022]En diversas realizaciones de la descripción, el fluido de gestión térmica de la descripción puede tener una densidad de no más de 1,1 g/cm3 a 25 °C. Por ejemplo, en diversas realizaciones de la descripción, el fluido de gestión térmica de la descripción puede tener una densidad de no más de 1 g/cm3 a 25 °C.

[0023]En diversas realizaciones de la descripción, el fluido de gestión térmica de la descripción puede tener una capacidad térmica de al menos 1 J/g-K, o al menos 1,2 J/g-K, o incluso al menos 1,5 J/g-K, a 25 °C. En diversas realizaciones de la descripción, el fluido de gestión térmica de la descripción puede tener una conductividad térmica en el intervalo de 0,05 W/m-K a 1 W/m-K a 25 °C. En diversas realizaciones de la descripción, el fluido de gestión térmica de la descripción puede tener un coeficiente de expansión térmica de no más de 1100 * 10'6/K(por ejemplo, no más de 1050 * 10'6/K, o no más de 1000 * 10'6/K).

[0024]Como se describió anteriormente, el fluido de gestión térmica de la descripción incluye uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I).

[0025]En diversas realizaciones, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) como se describe de otro modo en esta solicitud, R<1>es alquilo C<6>-C<10>, tal como alquilo C6-Cs. En diversas realizaciones de los compuestos dieléctricos de la fórmula (I) de la descripción, Ri es alquilo C<8>-C<12>, tal como alquilo C<8>-C<10>o alquilo C<10>-C<12>. En diversas realizaciones de los compuestos dieléctricos de la fórmula (I) de la descripción, R<1>es un alquilo C6-C<12>ramificado, tal como alquilo C<6>-C<10>ramificado, alquilo C6-C8 ramificado, alquilo C<8>-C<12>ramificado, alquilo C<8>-C<10>ramificado o alquilo C<10>-C<12>ramificado. La ramificación puede estar, por ejemplo, en una posición a o en una posición p con respecto al átomo de oxígeno al que está unido Ri. En diversas realizaciones, la ramificación está en una posición p con respecto al átomo de oxígeno. Por ejemplo, en determinados compuestos de la fórmula (I), Ri es un alquilo C<6>-C<12>ramificado en p, tal como alquilo C<6>-C<10>ramificado en p, alquilo C6-C8 ramificado en p, alquilo C<8>-C<12>ramificado en p, alquilo C<8>-C<10>ramificado en p o alquilo C<10>-C<12>ramificado en p.

[0026]En el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) como se describe de otro modo en esta solicitud, R<2>es alquilo C<6>-C<10>, tal como alquilo C6-C8. En diversas realizaciones de los compuestos dieléctricos de la fórmula (I) de la descripción, R<2>es alquilo C<8>-C<12>, tal como alquilo C<8>-C<10>o alquilo C<10>-C<12>. En diversas realizaciones de los compuestos dieléctricos de la fórmula (I) de la descripción, R<2>es un alquilo C<6>-C<12>ramificado, tal como alquilo C<6>-C<10>ramificado, alquilo C6-C8 ramificado, alquilo C<8>-C<12>ramificado, alquilo C<8>-C<10>ramificado o alquilo C<10>-C<12>ramificado. La ramificación puede estar, por ejemplo, en una posición a o en una posición p con respecto al átomo de oxígeno al que está unido R<2>. En diversas realizaciones, la ramificación está en una posición p con respecto al átomo de oxígeno. Por ejemplo, en determinados compuestos de la fórmula (I), R<2>es un alquilo C<6>-C<12>ramificado en p, tal como alquilo C<6>-C<10>ramificado en p, alquilo C6-C8 ramificado en p, alquilo C<8>-C<12>ramificado en p, alquilo C<8>-C<10>ramificado en p o alquilo C<10>-C<12>ramificado en p.

[0027]En diversas realizaciones, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) como se describe en esta solicitud, cada uno de R<3>, R<4>, R<5>y R6 se selecciona independientemente de H y alquilo C<1>-C<4>

[0028](tal como alquilo C<1>-C<3>o alquilo C<1>-C<2>). En otras determinadas realizaciones, cada uno de R<3>, R<4>, R<5>y R6 se selecciona independientemente de H y alquilo C<1>(es decir, metilo).

[0029]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) cada uno de R<3>, R<4>, R<5>y R6 es H, es decir, los compuestos tienen la fórmula:

[0030]En diversas realizaciones, en uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) como se describe de otro modo en esta solicitud, cada uno de R<4>, R<5>y R6 es H, y R<3>es H o alquilo C<1>-C<6>. Por ejemplo, en algunas realizaciones, cada uno de R<4>, R<5>y R6 es H, y R<3>es alquilo C<1>-C<6>(tal como alquilo C<1>-C<4>, alquilo C<1>-C<3>, etilo o metilo), es decir, los compuestos tienen la fórmula

En diversas realizaciones, cada uno de R<4>, R<5>y R6 es independientemente H, y donde R<3>es alquilo C<1>-C<6>(tal como alquilo C<1>-C<4>, alquilo C<1>-C<3>, etilo o metilo).

[0031]En diversas realizaciones, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) como se describe de otro modo en esta solicitud, n es un número entero 1 o 2. En diversas realizaciones, n es un número entero 2 o 3. En diversas realizaciones, n es un número entero 1, es decir, los compuestos tienen la fórmula:

[0032]En diversas realizaciones, el uno o más compuestos dieléctricos son de la fórmula:

[0033] En diversas realizaciones, el uno o más compuestos dieléctricos son de la fórmula:

[0034] En diversas realizaciones, n es un número entero 2, es decir, los compuestos tienen la fórmula:

[0035] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) m es 1. Sin embargo, en otras realizaciones, m es 2, o m es 3.

[0036] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta invención, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) m es un número entero 1 o 2 y n es 1.

[0037] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I)

m es un número entero 1,2 o 3;

n es 1;

R<1>es alquilo C<6>-C<12>;

R<2>es alquilo C<6>-C<12>;

R<3>es H o alquilo C<1>-C<3>; y

R<4>, R<5>y R6 son independientemente H.

[0038] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, en el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I)

m es un número entero 1,2 o 3;

n es 1;

R<1>es alquilo C<6>-C<10>;

R<2>es alquilo C<6>-C<10>;

R<3>es H y alquilo C<1>-C<3>; y

R<4>, R<5>y R6 son independientemente H.

[0039] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) contienen un número total de átomos de carbono de 14 a 50 (por ejemplo, de 14 a 40, de 14 a 30, de 14 a 20, de 16 a 50, de 16 a 40, de 16 a 30, de 16 a 20, de 18 a 50, de 18 a 40, de 18 a 30, de 18 a 20, de 20 a 50, de 20 a 40 o de 20 a 30). Por ejemplo, en diversas realizaciones, el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) contienen un número total de átomos de carbono de 18 a 22. En diversas realizaciones, el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) contienen un número total de átomos de carbono de 16 a 22. En diversas realizaciones, el uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) contienen un número total de átomos de carbono de 14 a 20.

[0040] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno de Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<7>, por ejemplo, alquilo C<4>-C<6>. En determinadas realizaciones de este tipo, m es 1. En otras realizaciones de este tipo, m es 2.

[0041]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno deR a y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, p. ej., alquilo C<3>-C<7>, alquilo C<3>-C<6>o alquilo C<4>-C<6>. En determinadas realizaciones de este tipo, m es 1. En otras realizaciones de este tipo, m es 2.

[0042]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno de Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rcy Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, p. ej., alquilo C<3>-C<7>, alquilo C<3>-C<6>o alquilo C<4>-C<6>. En determinadas realizaciones de este tipo, m es 1. En otras realizaciones de este tipo, m es 2.

[0043]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno de Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, p. ej., alquilo C<3>-C<7>, alquilo C<3>-C<6>o alquilo C<4>-C<6>. En determinadas realizaciones de este tipo, m es 1. En otras realizaciones de este tipo, m es 2.

[0044]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

[0045]Los ejemplos de los compuestos de la fórmula (I) de la descripción incluyen, pero no se limitan a:

[0046]En diversas realizaciones, uno o más de los compuestos dieléctricos de la fórmula (I) es 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano de la fórmula:

[0047]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos del fluido de gestión térmica tienen un punto de inflamación de al menos 140 °C medido según la norma ASTM D93. Los presentes inventores han determinado ventajosamente que el uso de los compuestos dieléctricos de la descripción que tienen altos puntos de inflamación puede proporcionar un fluido de gestión térmica general con un alto punto de inflamación y, por lo tanto, disminuir el riesgo de ignición. En diversas realizaciones de los fluidos de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos tienen un punto de inflamación de al menos 145 °C (por ejemplo, al menos 150 °C, al menos 155 °C, al menos 150 °C o al menos 165 °C), medido según ASTM D93.

[0048]Los presentes inventores han determinado ventajosamente que el uno o más compuestos dieléctricos como se describe en la presente tienen una viscosidad relativamente baja pero un riesgo reducido de ignición. Por consiguiente, en diversas realizaciones de los fluidos de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos tienen una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,000002 a 0,00002 m2/s (2 a 20 cSt), por ejemplo, en el intervalo de 0,000002 a 0,000015 m2/s (2 a 15 cSt), o 0,000003 a 0,00002 m2/s (3 a 20 cSt), o 0,000003 a 0,000015 m2/s (3 a 15 cSt), o 0,000005 a 0,00002 m2/s (5 a 20 cSt), o 0,000005 a 0,000015 m2/s (5 a 15 cSt). En diversas realizaciones de los fluidos de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos tienen una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,000002 a 0,00001 m2/s (2 a 10 cSt), por ejemplo, 0,000002 a 0,000008 m2/s (2 a 8 cSt), o 0,000002 a 0,000006 m2/s (2 a 6 cSt), o 0,000003 a 0,00001 m2/s(3 a 10 cSt), o 0,000003 a 0,000008 m2/s (3 a 8 cSt), o 0,000003 a 0,000006 m2/s (3 a 6 cSt), o 0,000005 a 0,00001 m2/s (5 a 10 cSt), o 0,000005 a 0,000008 m2/s (5 a 8 cSt), o 0,000005 a 0,000006 m2/s (5 a 6 cSt), o 0,000006 a 0,00001 m2/s(6 a 10 cSt), o 0,000008 a 0,00001 m2/s(8 a 10 cSt), como se mide según ASTM D455. Y en diversas realizaciones de los fluidos de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos tienen una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,000002 a 0,000005 m2/s (2 a 5 cSt), o 0,000002 a 0,000004 m2/s(2 a 4 cSt), o 0,000002 a 0,000003 m2/s (2 a 3 cSt), o 0,000003 a 0,000005 m2/s (3 a 5 cSt), o 0,000003 a 0,000004 m2/s (3 a 4 cSt), o 0,000004 a 0,000005 m2/s (4 a 5 cSt), como se mide según ASTM D455.

[0049]El experto en la materia apreciará que se pueden usar diversas combinaciones de compuestos dieléctricos de la descripción en fluidos de gestión térmica de la descripción. Por consiguiente, las realizaciones de los compuestos dieléctricos descritos anteriormente se pueden combinar en cualquier número y en cualquier combinación en los fluidos de gestión térmica de la descripción. Cuando se usan dos o más compuestos dieléctricos en un fluido de gestión térmica, las cantidades relativas de los dos se pueden variar según la descripción en esta solicitud, dependiendo del efecto deseado. En diversas realizaciones, la relación de masas de un primer compuesto dieléctrico a un segundo compuesto dieléctrico está en el intervalo de 1:9 a 9:1 (por ejemplo, 1:5 a 5:1, o 1:5 a 1:1, o 1:1 a 5:1).

[0050]El uno o más compuestos dieléctricos pueden estar presentes en los fluidos de gestión térmica descritos en esta solicitud en una variedad de cantidades. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 100 % en peso (por ejemplo, del 5 % en peso al 100 % en peso, o del 10 % en peso al 100 % en peso, o del 20 % en peso al 100 % en peso) según el peso total del fluido de gestión térmica. Por ejemplo, en diversas realizaciones del fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 99,9 % en peso (por ejemplo, del 5 % en peso al 99,9 % en peso, o del 10 % en peso al 99,9 % en peso, o del 20 % en peso al 99,9 % en peso), o del 50 % en peso al 99,9 % en peso, por ejemplo, del 75 % en peso al 99,9 % en peso, o del 85 % en peso al 99,9 % en peso, o del 90 % en peso al 99,9 % en peso, o del 95 % en peso al 99,9 % en peso, o del 98 % en peso al 99,9 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. En diversas realizaciones del fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, los uno o más compuestos dieléctricos están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 99 % en peso (por ejemplo, del 5 % en peso al 99 % en peso, o del 10 % en peso al 99 % en peso, o del 20 % en peso al 99 % en peso), o del 50 % en peso al 99 % en peso, por ejemplo, del 75 % en peso al 99 % en peso, o del 85 % en peso al 99 % en peso, o del 90% en peso al 99 % en peso, o del 95 % en peso al 99 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. En diversas realizaciones del fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 95 % en peso, por ejemplo, del 5 % en peso al 95 % en peso, o del 10 % en peso al 95 % en peso, o del 20 % en peso al 95 % en peso), o del 50 % en peso al 95 % en peso, por ejemplo, del 75 % en peso al 95 % en peso, o del 85 % en peso al 95 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. En diversas realizaciones del fluido de gestión térmica como se describe de otro modo en esta solicitud, el uno o más compuestos dieléctricos están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 85 % en peso, por ejemplo, del 5 % en peso al 85 % en peso, o del 10 % en peso al 85 % en peso, o del 20 % en peso al 85 % en peso), o del 50 % en peso al 85 % en peso, por ejemplo, del 65 % en peso al 85 % en peso, o del 75 % en peso al 85 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. El experto en la materia, según la descripción de esta solicitud, proporcionará los compuestos dieléctricos en una cantidad para proporcionar un punto de inflamación alto deseado al fluido de gestión térmica, además de cualquier otra propiedad deseada (por ejemplo, viscosidad).

[0051]Como apreciará el experto en la materia, los fluidos de gestión térmica de la descripción también pueden incluir una variedad de otros componentes, tales como los convencionales en composiciones para aplicaciones de gestión térmica. Por ejemplo, el fluido de gestión térmica puede incluir además un aceite, por ejemplo, un aceite mineral, un aceite sintético o un aceite de silicona. Por ejemplo, en diversas realizaciones, el aceite es un aceite base del Grupo II, III, IV o V de baja viscosidad según lo definido por el American Petroleum Institute (Publicación API 1509).

Las mediciones son mostradas en la Tabla 1.

Tabla 1 - Directrices API de existencias de petróleo base

[0052]Los aceites base del Grupo II y Grupo III (tales como aceites de base hidrocraqueados e hidroprocesados, así como aceites sintéticos tales como aceites de hidrocarburos, polialfaolefinas, alquil aromáticos y ésteres sintéticos) y aceites de base del Grupo IV (tales como polialfaolefinas (PAO)) son aceites base bien conocidos. Los aceites adecuados para su uso como aceites de transformador pueden, en muchas realizaciones, ser adecuados para su uso en las composiciones, sistemas y procedimientos de la descripción. Por ejemplo, los ésteres también forman un stock de aceite base útil, incluidos los ésteres sintéticos, al igual que los materiales GTL (gas a líquido), particularmente los derivados de una fuente de hidrocarburos. Por ejemplo, los ésteres de ácidos dibásicos con monoalcoholes, o los ésteres de poliol de ácido monocarboxílico pueden ser útiles como materiales de base de la descripción.

[0053]En diversas realizaciones, el fluido de gestión térmica de la descripción comprende además un aceite base del Grupo II, Grupo III, Grupo IV o Grupo V. Por ejemplo, en diversas realizaciones, el fluido de gestión térmica de la descripción comprende además un aceite base del Grupo II o Grupo III. En determinadas otras realizaciones, el fluido de gestión térmica de la descripción comprende además un aceite base del Grupo IV tal como polialfaolefinas (PAO). En determinadas otras realizaciones, el fluido de gestión térmica de la descripción comprende además un stock de aceite a base de éster.

[0054]En diversas realizaciones, el fluido de gestión térmica de la descripción comprende además uno o más de inhibidores de corrosión, antioxidantes (tales como antioxidantes fenólicos y amínicos), depresores del punto de fluidez, antiespumantes, antiespumantes, modificadores del índice de viscosidad, conservantes, biocidas, tensioactivos, aditivos de hinchamiento de sellado y combinaciones de los mismos. En diversas realizaciones, los inhibidores de corrosión, antioxidantes (tales como antioxidantes fenólicos y amínicos), depresores del punto de fluidez, antiespumantes, antiespumantes, modificadores del índice de viscosidad, conservantes, biocidas, tensioactivos, aditivos de hinchamiento del sello y combinaciones de los mismos, por ejemplo, pueden estar presentes en una cantidad de hasta 5,0 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. En determinadas realizaciones, uno o más de los inhibidores de corrosión, antioxidantes (tales como antioxidantes fenólicos y amínicos), depresores del punto de fluidez, antiespumantes, antiespumantes, modificadores del índice de viscosidad, conservantes, biocidas, tensioactivos, aditivos de hinchamiento del sello y combinaciones de estos están presentes en una cantidad en el intervalo del 0,2 % en peso al 5,0 % en peso, por ejemplo, del 1,0 % en peso al 2,0 % en peso, o del 0,2 % en peso al 1,0 % en peso, o del 0,2 % en peso al 0,5 % en peso, o del 0,05 % en peso al 0,2 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. En diversas realizaciones, el fluido de gestión térmica de la descripción comprende además uno o más retardantes de llama, por ejemplo, en una cantidad de hasta el 20 % en peso, hasta el 10% en peso o hasta el 5% en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica. Sin embargo, en otras realizaciones, no está presente ningún retardante de llama.

[0055]Otro aspecto de la descripción proporciona un procedimiento que comprende poner en contacto un fluido de gestión térmica como se describe en esta solicitud con una superficie que tiene una temperatura de al menos 25 °C, estando la superficie en comunicación térmica sustancial con una fuente de calor, y absorber energía térmica en el fluido de gestión térmica de la fuente de calor a través de la superficie.

[0056]El contacto del fluido de gestión térmica con la superficie puede ser dinámico o estático (es decir, conductor). Por ejemplo, en diversas realizaciones, el contacto del fluido de gestión térmica con la superficie puede realizarse haciendo circular, por ejemplo, bombeando o haciendo fluir de otro modo, el fluido sobre la superficie. En diversas realizaciones, el contacto también se puede realizar sin circulación, por ejemplo, poniendo en contacto la superficie con el fluido de gestión térmica que es un cuerpo estacionario de fluido.

[0057]La temperatura de la superficie puede variar; el fluido de gestión térmica se puede adaptar para su uso con una variedad de temperaturas. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la temperatura de la superficie está en el intervalo de 25 °C a 150 °C, por ejemplo, de 25 °C a 100 °C, o de 25 °C a 90 °C, o de 25 °C a 85 °C, o de 25 °C a 80 °C, o de 25 °C a 75 °C, o de 25 °C a 70 °C. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la temperatura de la superficie está en el intervalo de 30 °C a 150 °C, por ejemplo, de 30 °C a 100 °C, o de 30 °C a 90 °C, o de 30 °C a 85 °C, o de 30 °C a 80 °C, o de 30 °C a 75 °C, o de 30 °C a 70 °C. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la temperatura de la superficie está en el intervalo de 40 °C a 150 °C, por ejemplo, de 50 °C a 150 °C, o de 60 °C a 150 °C, o de 70 °C a 150 °C, o de 80 °C a 150 °C, o de 90 °C a 150 °C, o de 100 °C a 150 °C, o de 110 °C a 150 °C. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la temperatura de la superficie está en el intervalo de 50 °C a 150 °C, por ejemplo, de 50 °C a 140 °C, o de 50 °C a 130 °C, o de 50 °C a 120 °C, o de 50 °C a 110 °C, o de 50 °C a 100 °C, o de 50 °C a 90 °C, o de 50 °C a 80 °C. La temperatura de la superficie en diversas realizaciones (y en determinados momentos durante el funcionamiento de un dispositivo o sistema) no es más que un punto de ebullición de cualquiera de los uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) del sistema de gestión térmica. En diversas realizaciones, durante todo el contacto, cada uno de los uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I) no alcanza su punto de ebullición.

[0058]Una realización del procedimiento de la descripción se ilustra con referencia a la FIG. 1. Un circuito de gestión térmica 100 se muestra en una vista lateral en sección transversal esquemática en la FIG.1. El circuito de gestión térmica 100 incluye un fluido de gestión térmica 120 que se hace circular a través del circuito y pasa sobre la superficie 142. La temperatura de la superficie 142 es elevada en comparación con la temperatura del fluido de gestión térmica 120. Como resultado, la energía térmica se absorbe en el fluido de gestión térmica 120 desde la superficie 142.

[0059]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el procedimiento incluye producir la energía térmica haciendo funcionar un componente eléctrico. Por ejemplo, el circuito de gestión térmica 100 está asociado con el componente eléctrico 140, que produce calor durante el funcionamiento. En diversas realizaciones, el calor se produce como elementos de la carga y descarga del componente eléctrico. Como entenderán los expertos en la materia, las ineficiencias en el funcionamiento del componente eléctrico y las resistencias en los circuitos correspondientes crean calor a medida que la corriente pasa a través de los circuitos y elementos del componente eléctrico. Por ejemplo, el calor de la operación del componente eléctrico 140 hace que la superficie 142 aumente de temperatura, lo que luego da como resultado la transferencia de energía térmica al fluido de gestión térmica 120. En otras realizaciones, la energía térmica se produce por una reacción química, tal como una reacción exotérmica, o por fricción. En aún otras realizaciones, el fluido de gestión térmica se enfría y absorbe energía térmica de las superficies a temperaturas ambiente o ligeramente elevadas.

[0060]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el componente eléctrico incluye un sistema de batería, un condensador, un inversor, un cableado eléctrico, una celda de combustible, un motor o un ordenador. Por ejemplo, en diversas realizaciones, el componente eléctrico es un sistema de batería que incluye una o más celdas electroquímicas dispuestas en una carcasa. En otras realizaciones, el componente eléctrico es uno o más condensadores, tales como un condensador electrolítico o un condensador eléctrico de doble capa, por ejemplo, un supercondensador. En aun otras realizaciones, el componente eléctrico es una o más celdas de combustible, tal como una celda de combustible de membrana de electrolito polimérico, una celda de combustible de metanol directo, una celda de combustible alcalino, una celda de combustible de ácido fosfórico, una celda de combustible de carbonato fundido, una celda de combustible de óxido sólido o una celda de combustible reversible. En diversas realizaciones, el componente eléctrico es un motor eléctrico. En otras realizaciones, el componente eléctrico es un ordenador, por ejemplo, un ordenador personal o un servidor. Aun así, en otras realizaciones, el componente eléctrico es un equipo de carga de alta energía.

[0061]El componente eléctrico de la descripción puede funcionar con corriente continua (CC) o corriente alterna (CA). En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el componente eléctrico funciona a una tensión de CC o CA superior a 48 V. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el componente eléctrico funciona a una tensión de CC o CA superior a 100 V, superior a 200 V o superior a 300 V.

[0062]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la superficie es una superficie del componente eléctrico. Por ejemplo, en la FIG. 1 una carcasa de 150 del componente eléctrico 140 contiene un depósito de fluido de gestión térmica 120. Los elementos del componente eléctrico que incluyen determinados circuitos que producen calor se sumergen en el fluido de gestión térmica 120 y el fluido de gestión térmica absorbe energía térmica directamente de una superficie exterior 142 del componente eléctrico 140.

[0063]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la superficie es una superficie interna de un conducto. Por ejemplo, la FIG. 2 muestra un circuito de gestión térmica 200 que incluye un componente eléctrico 240 que incluye una pluralidad de unidades individuales 244. En particular, el componente eléctrico 240 es una batería que incluye una pluralidad de celdas electroquímicas 244. El componente eléctrico 240 incluye además un conducto 246 que se extiende a través del interior del componente eléctrico y entre las celdas electroquímicas 244. A medida que el componente eléctrico produce energía térmica, la superficie interna 242 del conducto 246 se calienta y la energía térmica es absorbida por el fluido de gestión térmica 220.

[0064]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el conducto pasa a través de una carcasa que rodea el componente eléctrico. Por ejemplo, el conducto 246 en el circuito de gestión térmica 200 se extiende a través de las aberturas 252 en la carcasa 250 que rodea el componente eléctrico 240, lo que permite que el fluido de gestión térmica 220 se transporte a otros elementos del circuito de gestión térmica 200.

[0065] Otro aspecto de la descripción proporciona un sistema de batería que incluye: una carcasa; una o más celdas electroquímicas dispuestas en la carcasa; una trayectoria de fluido que se extiende a través de la carcasa y en comunicación térmica sustancial con la una o más celdas electroquímicas; y un fluido de gestión térmica según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente que está dispuesto en la trayectoria de fluido. Por ejemplo, el circuito de gestión térmica 200 en la FIG. 2 incluye el sistema de batería 210. El sistema de batería incluye una pluralidad de celdas electroquímicas 244 que están dispuestas dentro de la carcasa 250. Un conducto 246 forma una trayectoria de fluido que se extiende a través de la carcasa. El fluido de gestión térmica 220 dispuesto en el conducto 246 se coloca así en comunicación térmica con las celdas electroquímicas 244. A medida que las celdas electroquímicas 244 se cargan y descargan, producen calor que es absorbido por el fluido de gestión térmica 220. En diversas realizaciones, las celdas electroquímicas están sujetas a una carga rápida que produce una gran cantidad de calor. La alta capacidad calorífica del fluido de gestión térmica es capaz de absorber esta gran cantidad de calor rápidamente a medida que se produce.

[0066] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la trayectoria de fluido está definida al menos parcialmente por una cavidad de la carcasa. Por ejemplo, en varias realizaciones, al menos una porción de la trayectoria de fluido se forma entre las celdas electroquímicas y la pared interior de la carcasa, similar a la trayectoria de fluido 122 en el componente 140.

[0067] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la vía de fluido está definida al menos parcialmente por al menos un conducto dispuesto en la carcasa. Por ejemplo, en el sistema de batería 210, el conducto 246 proporciona la trayectoria de fluido 222 a través de la carcasa 250.

[0068] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, las celdas electroquímicas son celdas electroquímicas de iones de litio. En otras realizaciones, las celdas electroquímicas son celdas de estado sólido, celdas de litio-azufre, celdas de fosfato de litio-hierro, celdas de polímero de iones de litio, celdas de iones de sodio, celdas de iones de aluminio, celdas de plomo-ácido o celdas de iones de magnesio.

[0069] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el sistema de batería es un componente de un vehículo eléctrico. En algunas realizaciones, el vehículo eléctrico es un vehículo totalmente eléctrico o un vehículo eléctrico híbrido. En otras realizaciones, el sistema de batería es un componente de un motor de potencia, por ejemplo, un motor eléctrico o un motor en la electrónica de potencia. En otras realizaciones, el sistema de batería es parte de una solución de almacenamiento de energía estacionaria, por ejemplo, una solución de almacenamiento de energía doméstica que funciona en cooperación con fuentes de energía renovables locales, como paneles solares o turbinas eólicas.

[0070] Otro aspecto de la descripción proporciona un circuito de gestión térmica que incluye una trayectoria de fluido que se extiende alrededor y/o a través de una fuente de calor; un fluido de gestión térmica según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, dispuesto y configurado para circular en la trayectoria de fluido y para absorber la energía térmica producida por la fuente de calor, donde el fluido está dispuesto en la trayectoria de fluido, el intercambiador de calor, la bomba y el conducto de conexión. Por ejemplo, el circuito de gestión térmica 100 que se muestra en la FIG. 1 incluye una ruta de fluido 122 que se ejecuta alrededor del componente eléctrico 140. El fluido de gestión térmica 120 fluye a través de la trayectoria 122 absorbiendo energía térmica del componente electrónico 140. Desde la trayectoria de fluido 122, el fluido de gestión térmica 120 fluye a través de un primer conducto 130 al intercambiador de calor 160. La energía térmica que se ha acumulado en el fluido de gestión térmica 120 se retira del fluido dentro del intercambiador de calor 160 antes de que el fluido fluya a través de un segundo conducto 132 a la bomba 170. Después de la bomba 170, el fluido de gestión térmica 120 pasa a través de un tercer conducto 134 devolviéndolo a la trayectoria de fluido 122 que rodea el componente eléctrico 140. El circuito 100, que se muestra en la FIG. 1, es una representación esquemática de una realización sin complicaciones que emplea el fluido de gestión térmica descrito. En otras realizaciones, el circuito de gestión térmica incluye elementos adicionales, tales como cualquier combinación de válvulas, bombas, intercambiadores de calor, depósitos y conductos.

[0071] En diversas realizaciones de cómo se describe de otro modo en esta solicitud, la fuente de calor es una batería que incluye una pluralidad de celdas electroquímicas, y donde la vía de fluido pasa entre al menos dos de las celdas electroquímicas.

[0072] En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la trayectoria de fluido está definida por una carcasa alrededor del componente eléctrico. Por ejemplo, la carcasa 150 en la FIG. 1 rodea el componente eléctrico 140 y proporciona una cavidad para el fluido de gestión térmica 120. El componente eléctrico 140 se mantiene en la carcasa a una distancia de las paredes de la carcasa 150, lo que permite que se forme una trayectoria para el fluido de gestión térmica 120 entre la carcasa 150 y el componente eléctrico 140. Si bien la carcasa 150 tiene una forma cerrada con aberturas específicas 152 que proporcionan acceso para el fluido de gestión térmica 120, en otras realizaciones la parte superior de la carcasa está abierta y el fluido de gestión térmica es retenido en la carcasa por gravedad.

[0073]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, la vía de fluido está configurada para colocar el fluido de gestión térmica en comunicación térmica sustancial con el componente eléctrico para absorber la energía térmica producida por el componente eléctrico. Por ejemplo, en el circuito de gestión térmica 100, la trayectoria de fluido 122 se extiende alrededor del componente eléctrico 140 y está en contacto directo con las superficies del componente eléctrico 140. Además, en el circuito de gestión térmica 200, la trayectoria de fluido 222 pasa a través de un conducto 246 que se extiende adyacente a los elementos del componente eléctrico 240. En ambos casos, la trayectoria del fluido coloca el fluido de gestión térmica muy cerca del componente eléctrico para que el fluido de gestión térmica absorba fácilmente la energía térmica del componente.

[0074]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el circuito de gestión térmica incluye además un intercambiador de calor en comunicación fluida con la trayectoria de fluido, donde el fluido de gestión térmica está configurado para circular entre la trayectoria de fluido y el intercambiador de calor para disipar el calor a través del intercambiador de calor. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el intercambiador de calor está configurado para eliminar el calor del fluido de gestión térmica. Por ejemplo, en el circuito de gestión térmica 100, después de que el fluido de gestión térmica 120 se bombea fuera de la carcasa 150, pasa al intercambiador de calor 160 donde la energía térmica se transfiere a un fluido más frío, tal como aire ambiente o un líquido de enfriamiento.

[0075]En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el circuito de gestión térmica incluye un sistema de batería según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, el circuito de gestión térmica 200 incluye un sistema de batería 210. En diversas realizaciones como se describe de otro modo en esta solicitud, el circuito de gestión térmica incluye un material desecante inmovilizado dispuesto según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, el circuito de gestión térmica 300 incluye material desecante de batería 360.

[0076]Los detalles mostrados en esta solicitud son a modo de ejemplo y con fines de discusión ilustrativa de varias realizaciones de la presente invención solamente y se presentan con el fin de proporcionar lo que se cree que es la descripción más útil y fácilmente comprensible de los principios y aspectos conceptuales de varias realizaciones de la invención. En este sentido, no se intenta mostrar detalles estructurales de la invención con más detalle del necesario para la comprensión fundamental de la invención, la descripción tomada con los dibujos y/o ejemplos que ponen de manifiesto a los expertos en la materia cómo las varias formas de la invención pueden realizarse en la práctica. Por lo tanto, antes de que se describan los procesos y dispositivos descritos, debe entenderse que los aspectos descritos en esta solicitud no están limitados a realizaciones, aparatos o configuraciones específicas, y como tales pueden, por supuesto, variar. También se debe entender que la terminología usada en esta solicitud tiene el propósito de describir aspectos particulares solamente y, a menos que se defina específicamente en esta invención, no tiene la intención de limitar la solicitud.

[0077]Los términos "un", "uno(a)", "el(la)" y referencias similares en el contexto de describir la invención (especialmente en el contexto de las realizaciones y reivindicaciones siguientes) deberá interpretarse como que cubre tanto el singular como el plural, a menos que se indique lo contrario en esta invención o el contexto lo contradiga claramente.

[0078]El término "alquilo", como se usa en esta solicitud, significa un hidrocarburo de cadena lineal o ramificada que contiene de 1 a 12 átomos de carbono, a menos que se especifique lo contrario. Los ejemplos representativos de alquilo incluyen, pero no se limitan a, metilo, etilo, n-propilo, iso-propilo, n-butilo, sec-butilo, iso-butilo, terc-butilo, npentilo, isopentilo, neopentilo, n-hexilo, 3-metilhexilo, 2,2-dimetil-pentilo, 2,3-dimetilpentilo, n-heptilo, n-octilo, n-nonilo y n-decilo. Cuando un grupo "alquilo" es un grupo de unión entre otros dos restos, entonces también puede ser una cadena lineal o ramificada; los ejemplos incluyen, pero no se limitan a -CH<2>-, -CH<2>CH<2>-, -CH<2>CH<2>CHC(CH<3>)- y -CH2CH(CH2CHa)CH2-.

[0079]Todos los procedimientos descritos en esta solicitud se pueden realizar en cualquier orden de etapas adecuado a menos que se indique lo contrario en esta solicitud o que se contradiga claramente por el contexto. El uso de todos y cada uno de los ejemplos, o lenguaje ejemplar (p. ej., "tal como") proporcionado en esta solicitud, pretende simplemente explicar mejor la invención y no plantea una limitación en el alcance de la invención reivindicada de otro modo. Ningún lenguaje en la memoria descriptiva deberá interpretarse como que indica cualquier elemento no reivindicado como esencial para la práctica de la invención.

[0080]A menos que el contexto requiera claramente lo contrario, a lo largo de la descripción y las reivindicaciones, las palabras "comprende", "que comprende" y similares deben interpretarse en un sentido inclusivo en oposición a un sentido exclusivo o exhaustivo; es decir, en el sentido de "que incluye, pero no se limita a". Las palabras que usan el número singular o plural también incluyen el número plural y el singular, respectivamente. Además, las palabras "en esta solicitud", "arriba" y "abajo" y palabras de importancia similar, cuando se usan en esta solicitud, se referirán a esta solicitud en su conjunto y no a ninguna porción particular de la solicitud.

[0081]Como entenderá un experto en la materia, cada realización descrita en esta solicitud puede comprender, consistir esencialmente en o consistir en su elemento, etapa, ingrediente o componente indicado particular. Tal como se usa en esta solicitud, el término de transición "comprender" o "comprende" significa que incluye, pero no se limita a, y permite la inclusión de elementos, etapas, ingredientes o componentes no especificados, incluso en cantidades importantes. La expresión de transición "que consiste en" excluye cualquier elemento, etapa, ingrediente o componente no especificado. La frase de transición "que consiste esencialmente en" limita el alcance de la realización a los elementos, etapas, ingredientes o componentes especificados y a aquellos que no afectan materialmente a la realización.

[0082]Todos los porcentajes, relaciones y proporciones en esta solicitud son en peso, a menos que se especifique lo contrario.

[0083]A pesar de que los intervalos numéricos y los parámetros que establecen el amplio alcance de la descripción son aproximaciones, los valores numéricos establecidos en los ejemplos específicos se informan con la mayor precisión posible. Sin embargo, cualquier valor numérico contiene inherentemente ciertos errores que resultan necesariamente de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de prueba.

[0084]Los agrupamientos de elementos o realizaciones alternativos de la descripción no deben interpretarse como limitaciones. Cada miembro del grupo puede ser referido y reivindicado individualmente o en cualquier combinación con otros miembros del grupo u otros elementos que se encuentran en esta solicitud. Se prevé que uno o más miembros de un grupo puedan incluirse o eliminarse de un grupo por razones de conveniencia y/o patentabilidad. Cuando se produce dicha inclusión o eliminación, se considera que la memoria descriptiva contiene el grupo modificado, cumpliendo así con la descripción escrita de todos los grupos de Markush utilizados en las reivindicaciones adjuntas.

[0085]Algunas realizaciones de diversos aspectos de la descripción se describen en esta solicitud, incluido el mejor modo conocido por los inventores para llevar a cabo los procedimientos descritos en esta solicitud. Por supuesto, las variaciones de estas realizaciones descritas serán evidentes para los expertos en la materia tras la lectura de la descripción anterior. El experto en la técnica empleará dichas variaciones según corresponda, y como tal, los procedimientos de la descripción pueden ponerse en práctica de otra manera que no sea específicamente descrita en esta solicitud. En consecuencia, el alcance de la descripción incluye todas las modificaciones y equivalentes de la materia mencionada en las reivindicaciones presentadas en esta solicitud en la medida máxima permitida por la ley aplicable. Además, la descripción abarca cualquier combinación de los elementos descritos anteriormente en todas sus posibles variaciones, a menos que se indique lo contrario en esta solicitud o el contexto lo contradiga claramente.

EJEMPLO

[0086]Los procedimientos de la descripción se ilustran adicionalmente mediante el siguiente ejemplo.

Preparación de los compuestos dieléctricos de la fórmula (I):

[0087]Los compuestos descritos en esta solicitud, pero no abarcados dentro del alcance de las presentes reivindicaciones se pueden preparar fácilmente a partir de materiales de partida económicos, tales como dioles, como se muestra en el Esquema 1.

donde R<3>-R<6>, m y n son como se define en este documento, R es R<1>o R<2>como se define en esta solicitud, y L es un grupo saliente.

Preparación de 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano

[0088]

[0089]A una solución de 2-((2-etilhexil)oxi)etan-1-ol (151 g, 0,87 mol, 1,0 equivalentes) en xileno (30 ml) se le añadió NaOH (38 g, 0,96 mol, 1,1 equivalentes) en una porción. La mezcla resultante se calentó a 120 °C (temperatura interna) y se agitó durante 30 minutos. El color de la mezcla de reacción cambió durante este periodo de incoloro a borgoña profundo. A continuación, la mezcla de reacción se trató con bromuro de 2-etilhexilo (168 g, 0,87 mmol, 1,0 equivalentes) gota a gota durante un periodo de 5 minutos. La mezcla se agitó a 120 °C durante 1 h. A continuación, se aplicó un vacío al sistema (aproximadamente 400 mbar) para iniciar un reflujo constante de xileno en el receptor Dean-Stark. La reacción se mantuvo durante 4 horas, después de lo cual se habían recogido 15 ml de agua. Se dejó que la reacción volviera a la presión y temperatura ambiente y se diluyó con agua. La fase orgánica se separó y la fase acuosa se lavó con heptano (3x50 ml). Las fases orgánicas se combinaron, se secaron sobre MgSO<4>, se filtraron y seconcentraron al vacío.El producto bruto se purificó mediante destilación al vacío a 2,5 mbar para dar 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano (197 g, 0,69 mol, rendimiento del 79 %).

[0090]Se evaluaron las propiedades físicas del 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano y se proporcionan en la Tabla 2.

Tabla 2.

[0091]Las ventajas del 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano son más evidentes cuando se comparan directamente con un estándar actual en fluidos de gestión térmica, PAO 2 (como DURASYN® 162, disponible en INEOS, Houston, Texas, EE. UU.). Específicamente, la viscosidad de 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano es significativamente menor que la viscosidad de PAO 2 a las temperaturas clave, es decir, 20 °C y 40 °C, mientras que el punto de inflamación es aproximadamente el mismo. Por lo tanto, como fluido de gestión térmica, el 1,2-bis((2-etilhexil)oxi)etano ofrece una buena transferencia de calor, pero requiere una baja potencia de bombeo debido a su viscosidad ultrabaja y, al mismo tiempo, conserva un punto de inflamación adecuado para protegerse contra chispas en un evento de mal funcionamiento de la batería o de la electrónica de potencia.

[0092]Para concluir, debe entenderse que las diversas realizaciones en este documento son ilustrativas de los procedimientos de las descripciones. Por consiguiente, los procedimientos de la presente descripción no se limitan a lo que se muestra y describe precisamente.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento comprendiendo: poner en contacto un fluido de gestión térmica con una superficie que tiene una temperatura de al menos 25 °C, estando la superficie en comunicación térmica sustancial con una fuente de calor; y absorber energía térmica en el fluido de gestión térmica de la fuente de calor a través de la superficie, donde el fluido de gestión térmica comprende: uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I):

donde m es un número entero 1,2 o 3; n es un número entero 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8; Ri es alquilo C<6>_C<12>; R<2>es alquilo C<6>_C<12>; cada R<3>y R<4>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; y cada R<5>y R<6>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; los uno o más compuestos dieléctricos que están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 100 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica; y donde el fluido de gestión térmica tiene un punto de inflamación de al menos 100 °C, medido según ASTM D93, y el fluido de gestión térmica tiene una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde la superficie tiene una temperatura en el intervalo de 50 °C a 150 °C.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, donde la fuente de calor es un componente eléctrico, por ejemplo, un sistema de batería, un condensador, un inversor, un cableado eléctrico, una pila de combustible, un motor, un ordenador o un equipo de carga de alta potencia.
4. Un sistema de batería comprendiendo: una carcasa; una o más celdas electroquímicas dispuestas en la carcasa; una trayectoria de fluido que se extiende en la carcasa y en comunicación térmica sustancial con la una o más celdas electroquímicas; y un fluido de gestión térmica dispuesto en la vía de fluido, donde el fluido de gestión térmica comprende: uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I):

donde m es un número entero 1,2 o 3; n es un número entero 1,2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8; R<1>es alquilo C<6>-C<12>; R<2>es alquilo C<6>-C<12>; cada R<3>y R<4>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; y cada R<5>y R<6>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; los uno o más compuestos dieléctricos que están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 100 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica; y donde el fluido de gestión térmica tiene un punto de inflamación de al menos 100 °C, medido según ASTM D93, y el fluido de gestión térmica tiene una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C.
5. Un circuito de gestión térmica comprendiendo: una trayectoria de fluido que se extiende alrededor y/o a través de una fuente de calor; un fluido de gestión térmica dispuesto y configurado para circular en la trayectoria del fluido y para absorber la energía térmica producida por la fuente de calor, donde el fluido se dispone en la trayectoria de fluido, el intercambiador de calor, la bomba y el conducto de conexión; donde el fluido de gestión térmica comprende: uno o más compuestos dieléctricos de la fórmula (I):

donde m es un número entero 1,2 o 3; n es un número entero 1,2,3, 4, 5, 6, 7 u 8; R<1>es alquilo C<6>_C-i<2>; R<2>es alquilo C<6>_C-i<2>; cada R<3>y R<4>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; y cada R<5>y R<6>se seleccionan independientemente de entre H y alquilo C<1>-C<6>; los uno o más compuestos dieléctricos que están presentes en una cantidad total en el intervalo del 1 % en peso al 100 % en peso, según el peso total del fluido de gestión térmica; y donde el fluido de gestión térmica tiene un punto de inflamación de al menos 100 °C, medido según ASTM D93, y el fluido de gestión térmica tiene una constante dieléctrica de al menos 1,5 a 25 °C.
6. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde cada uno de los uno o más compuestos contiene un número total de átomos de carbono de 14 a 50.
7. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde R<1>es alquilo C<6>-C<10>y R<2>es alquilo C<6>-C<10>.
8. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde la ramificación de R<2>y/o R<2>está en una posición p al átomo de oxígeno al que está unido R2.
9. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde cada uno de R<3>, R<4>, R<5>y R<6>es H, es decir, los compuestos tienen la fórmula

donde cada uno de R<4>, R<5>y R6 es H, y donde R<3>es alquilo C<1>-C<6>(tal como metilo o etilo), es decir, los compuestos tienen la fórmula
10. El procedimiento, el según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde m es 1.
11. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada unode Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, tal como alquilo C<3>-C<7>o alquilo C<3>-C<6>; donde el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada unode Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, tal como alquilo C<3>-C<7>o alquilo C<3>-C<6>; donde el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno de Ray Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, tal como alquilo C<3>-C<7>o alquilo C<3>-C<6>; donde el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno de Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, tal como alquilo C<3>-C<7>o alquilo C<3>-C<6>; y/o donde el uno o más compuestos de la fórmula (I) tienen la estructura

donde cada uno de Ra y Rb es independientemente metilo o etilo, y cada uno de Rc y Rd es independientemente alquilo C<3>-C<8>, tal como alquilo C<3>-C<7>o alquilo C<3>-C<6>.
12. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde el uno o más compuestos dieléctricos se seleccionan independientemente de:
13. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde el uno o más compuestos dieléctricos están presentes en una cantidad en el intervalo del 50 % en peso al 99,9 % en peso.
14. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, donde el fluido de gestión térmica tiene un punto de inflamación de al menos 140 °C, medido según la norma ASTM D93.
15. El procedimiento, el sistema de batería o el circuito de gestión térmica según cualquiera de las reivindicaciones 1-14, donde el fluido de gestión térmica tiene una viscosidad cinemática a 40 °C en el intervalo de 0,0000015 a 0,00002 m2/s (1,5 a 20 cSt), todo medido según la norma ASTM D455.