CN101468588A - 电池温度管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池温度管理装置。其能够使通过电池后的空气返回到车室内从而防止车室内的空调效率的恶化、车室内的负压化。其中，该电池温度管理装置设有用于使通过电池(12)后的空气返回到车室内的通路(A7)以及阀(V4)。另外，在电池(12)的温度达到了最高温度时，关闭阀(V4)而将通过电池(12)后的空气自车外排出口(1c)向车外排出。

Description

电池温度管理装置
技术领域
本发明涉及一种电池温度管理装置。
背景技术
以往，在混合动力(hybrid)汽车等中搭载有用于向行驶用电动机等供电的电池，并且研究实施了采用能够重复充放电的镍镉电池、镍氢电池、或锂电池等二次电池作为该电池。但是，该种电池在高温时充放电效率下降，因此公知有采用后座侧空调单元的冷风来冷却的该电池技术(参照专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2004-1674号公报
专利文献2：日本特开2007-185997号公报
但是，在以往的发明中，由于将通过电池后的空气排出车外或排向行李室内，因此这种情况下就存在车室内的空调效率始终恶化，并且车室内变成负压的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供一种在电池低温时对电池进行加热从而能够防止放电输出下降的电池温度管理装置。
另外本发明的目的在于防止在电池达到最高温度时因电解液蒸发而产生的气体从行李室的微小的间隙进入车室内。
在技术方案1所述的发明中，其特征在于，包括将车室内风引导到电池的车室内风导入部件、设在上述车室内风导入部件的中途的冷却装置、和使通过上述电池后的空气返回到车室内的回流部件。
因而，通过使通过电池后的空气返回到车室内，能够防止车室内的空调效率下降、车室内的负压化。
附图说明
图1是表示实施例1的电池温度管理装置的整体图。
图2是表示前座用空调单元的制冷循环的图。
图3是实施例1的系统结构图。
图4是说明实施例1的电池的温度管理的示意图。
图5是说明实施例1的电池的温度管理的动作的图。
图6是说明实施例1的电池的温度管理的动作的图。
图7是说明实施例1的电池的温度管理的动作的图。
图8是说明实施例1的电池的温度管理的动作的图。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的实施例。
实施例1
下面，说明实施例1。
图1是表示实施例1的电池温度管理装置的整体图，图2是表示前座用空调单元的制冷循环的图，图3是实施例1的系统结构图，图4是说明实施例1的电池的温度管理的示意图，图5～8是说明实施例1的电池的温度管理的动作的图。
首先，说明整体结构。
如图1所示，实施例的电池温度管理装置1包括在车室内后座的后方的后部分2的正下方与行李室3相邻配置的第1壳体4、和配置在该第1壳体4的下方的第2壳体5(与第1壳体4均相当于技术方案的车室内风导入部件)。
在第1壳体4的一侧形成有通路A1，并且该通路A1借助设于后部分2上的吸入口1a与车室内后方R相连通。
从而，能够将车室内的空气(相当于技术方案的车室内风，以下称为内部空气)自吸入口1a经由通路A1导入第1壳体4的上游部4a。
在第1壳体4的上游部4a配置有空气净化过滤器6、和配置在该空气净化过滤器6的下游侧的空调用风扇7，并且在该空调用风扇7的吹出侧(下游侧)配置有后座侧蒸发器(evaporator)8(相当于技术方案的冷却装置)。
如图2所示，后座侧蒸发器8设在制冷剂通路上，用于通过使被后座侧膨胀阀22减压了的制冷剂与由空调用风扇7输出的内部空气进行热交换，从该内部空气中抽取气化热而对该内部气体吸热进行冷却，该制冷剂通路是自省略图示的公知的前座侧空调单元20的制冷循环21借助后座侧膨胀阀22分支而形成的。
前座侧空调单元20的制冷循环21由包括压缩机23、冷凝器24、接受装置25、前座侧膨胀阀26、和蒸发器27等的闭合回路构成。
压缩机23用于将制冷剂压缩而形成高温、高压的气体后输送到冷凝器。
冷凝器24用于将自压缩机23输出的高温高压的气体制冷剂冷却而使其液化，之后输送到接受装置25。
接受装置25用于将自冷凝器24输出的多余的制冷剂暂时贮存，并且在进行了制冷剂的完全的气液分离之后，将该制冷剂输送到前座侧膨胀阀26(和后座侧膨胀阀22)。
前座侧膨胀阀26用于将自接受装置25输出的制冷剂减压而使其隔热膨胀，从而易于蒸发制冷剂，之后将该制冷剂输送到前座侧蒸发器27。
前座侧蒸发器27用于使被前座侧膨胀阀26减压了的制冷剂与外部空气(或内部空气)进行热交换而气体化，将该制冷剂输送到压缩机23，并且从该被热交换的外部空气中抽取气化热并对该内部空气吸热进行冷却。
位于后座侧蒸发器8的下游侧的第1壳体4的中游部4b设有气体混合门10，该气体混合门10能够利用旋转驱动动作来对通过加热器芯(相当于技术方案中的热风导入部件)9的热风、和绕过加热器芯9的冷风的风量比例进行调整。
在位于第1壳体4的另一侧的下游部4c形成有借助脚下或顶部的吹出口1b与车室内后方R相连通的通路A2。
从而，形成后座侧空调单元28，其能够利用空调用风扇7自通路A1的吸入口1a将内部空气导入第1壳体4的上游部4a，使该内部空气通过空气净化过滤器6以及后座侧蒸发器8后，利用气体混合门10对通过加热器芯9的热风、和绕过加热器芯9的冷风的风量比例进行调整，之后使该内部空气经由通路A2的吹出口1b返回车室内后方R。
第2壳体位于第1壳体4的下方位置，且配置在行李室3的底板下部。
位于第2壳体5的一侧的上游部5a形成有与第1壳体4的上游部4a相连通的通路A3(相当于技术方案中的第2空调部件)。
另外，形成有与通路A3相邻且与第1壳体4的中游部4B相连通的通路A4(相当于技术方案中的第1空调部件)。
另外，形成有与通路A4相邻且与第1壳体4的下游部4c相连通的通路A5(相当于技术方案中的热风导入部件以及第1空调部件)。
并且，第2壳体5的上游部5a形成有与行李室3相连通的通路A6(相当于技术方案中的行李室外部空气导入部件)，并且以面对各通路A3、A4、A5的状态配置有电池用风扇11。
另外，在通路A3中设有阀V1，该阀V1能够利用旋转驱动动作调整自第1壳体4的上游部4a导入到第2壳体5的上游部5a的内部空气的风量。
另外，在通路A5中设有阀V2，该阀V2能够利用旋转驱动动作调整自第1壳体4的下游部4c导入到第2壳体5的上游部5a的热风的风量。
另外，在通路A6中设有阀V3，该阀V3能够利用旋转驱动动作调整自行李室3导入到第2壳体5的上游部5a的外部空气的风量。
另外，行李室3由于借助行李盖部等的微小间隙而与外部空气环境相连通，因此行李室3是近似于车外部空气环境的环境。
因此，能够将空气自行李室3吸入到第2壳体5的上游部5a视为吸入外部空气。
并且，在位于电池用风扇11的吹出侧(下游侧)的第2壳体5的中游部5b中配置有电池12。
电池12是用于向车辆的电动机(主要是行驶用电动机)供电的可充放电的二次电池，可以采用镍镉电池、镍氢电池、或锂电池等二次电池。
另外，实施例1的电池12由隔开规定间隙层叠的多个电池包装件12a构成，上述电池包装件收容在电池包装13中，该电池包装13夹装在第2壳体5的中途。
从而，能够在利用电池用风扇11使自电池包装13的上游(入口)侧导入的风通过电池包装件12a的规定间隙而进行了热交换之后，将该风向电池包装13的下游(出口)侧排出。
并且，在电池包装13的入口上设置有能检测环境温度的传感器14。
在电池包装件12a上设有能够根据其表面温度或环境温度检测出电池12的温度的传感器16。
另外，附图中只图示了1个传感器16，但可以适当设定该传感器16的设置数量、设置位置。
在位于电池12的下游侧的第2壳体5的下游部5c上设有与车外相连通的车外排出口1c(相当于技术方案中的排出部件)。
另外，在第2壳体5的下游部5c的中途形成有借助顶部或脚下的吹出口1b与车室内后方R相连通的通路A7(相当于技术方案中的回流部件)，并且，与该通路A6相邻地形成有与行李室3相连通的通路A8。
另外，在通路A7上设有能够调整自下游部5c返回到车室内后方R的风量的阀V4。
另外，在通路A8上设有能够调整自下游部5c导入到行李室3的风量的阀V5。
另外，在该阀V4(V5)全部打开的状态下，在下游部5c中向车外排出口1c流动的空气全部流入到通路A7(A8)中。
并且，如图3所示，上述空调用风扇7、加热器芯9、气体混合门10、电池用风扇11、和阀V1～V5等的工作由与它们电连接的控制器15控制，该控制器15根据来自传感器14的检测结果信号和来自前座侧空调单元20(详细而言是前座侧空调单元20的控制器)的空调控制信号，对后述的车室内后方R进行空调控制以及对电池12进行温度管理控制。
另外，控制器15的如下所述的控制能够与公知的方法同样地只在前座侧空调单元20的运转过程中进行。
在下面说明的控制只是一个例子，而不限于该实施例。
接下来，说明作用。
首先，说明控制器15对车室内后方R进行的空调控制。
制冷时
在利用前座侧空调单元20对车室内制冷时，首先，使阀V1～V3处于关闭状态，使空调用风扇7运转(适当地使加热器芯9一同运转)，将内部空气自吸入口1a经由通路A1导入到第1壳体4的上游部4a。
接下来，利用气体混合门10的旋转驱动动作，使通过了空气净化过滤器6以及后座侧蒸发器8的内部空气成为被温度调整成由前座侧空调单元20设定的吹出口目标温度的冷风，将该冷风自通路A2的吹出口1b吹出到车室内后方R中，从而对车室内后方R进行制冷。
内部空气循环时
在利用前座侧空调单元20进行内部空气循环时，首先，使阀V1～V3处于关闭状态，使空调用风扇7运转，将内部空气自吸入口1a经由通路A1导入到第1壳体4的上游部。
接下来，利用气体混合门10的旋转驱动动作，使通过了空气净化过滤器6以及后座侧蒸发器8的内部空气成为被温度调整成由前座侧空调单元20设定的吹出口目标温度的风，将该风自通路A2的吹出口1b吹出到车室内后方R中，从而对车室内后方R进行内部空气循环。
供暖时
在利用前座侧空调单元20进行供暖时，首先，使阀V1～V3处于关闭状态，使空调用风扇7以及加热器芯9运转，将内部空气自吸入口1a经由通路A1导入到第1壳体4的上游部。
接下来，利用气体混合门10的旋转驱动动作，使通过了空气净化过滤器6以及后座侧蒸发器8的内部空气成为被温度调整成由前座侧空调单元20设定的吹出口目标温度的热风，将该热风自通路A2的吹出口1b吹出到车室内后方R中，从而对车室内后方R进行供暖。
接下来，对利用控制单元对电池12的温度管理控制进行说明。
在此，从电池12的耐久性能(寿命)以及放电输出性能方面考虑优选将电池12的温度维持在规定温度范围内。
因而，例如如图4所示，为了将电池12的温度维持在规定值TB1<电池温度TB<规定值TB2的范围，最好电池包装13内的入口温度维持成规定值Tal<电池包装13的入口温度，传感器14的温度Ta<规定值Ta2。
在此，在实施例1中，控制器15始终根据传感器16来检测电池12的温度从而进行后述的温度管理。
另外，也可以根据电池包装件12a的发热量来算出电池12的温度。
电池处于低温时
如图4所示，在例如冬天启动发动机时等情况下，在电池12处于低温(电池温度TB<规定值TB1)且车室内处于供暖状态C1时，首先，如图5所示，使阀V2、V4、V5处于打开状态(其中阀V4为半开状态)，使阀V1、V3为关闭状态。另外，使电池用风扇11运转。
从而，通过利用电池用风扇11产生的适当的风量使来自通路A5的热风(例如30℃)通过电池12，能够预热电池12。
另外，使通过电池12后的空气经由通路A7返回到车室内后方R，并且经由通路A8导入到行李室3中，从而能够高效进行车室内的供暖。
另外，在电池12的温度上升而接近规定值TB1时，通过使阀V5暂时关闭而使电池12暂时与车外相连通，能够减慢达到规定值TB1之前的温度上升速度从而准确地进行电池12的温度调整。
之后，在电池12的温度达到了规定值TB1的情况下，通过以适当的角度、时刻使阀V5开闭而使电池12与车外相连通来将电池12的温度维持在上述规定的温度范围内。
电池在最佳温度时
如图4所示，在电池12处于规定温度范围内(规定值TB1(℃)<电池温度TB<规定值TB2)且车室内处于内部空气循环C2时，如图6所示，使阀V1、V4处于打开状态，使阀V2、V5处于关闭状态，以适当的角度、时刻使阀V3进行开闭动作。另外，使电池用风扇11运转。
从而，在通过以适当的风量利用电池用风扇11使经过了通路A2的内部空气(例如10℃)通过电池12来冷却或加热电池12之后，使该内部空气经由通路A7返回车室内，此时，预先预测通过电池12后的空气的温度，以适当的角度、时刻使阀V3开闭而使行李室3的外部空气在第2壳体5的上游部5a中混合在内部空气中，以便该空气的温度与经由通路A2返回到车室内后方R的空气的温度相同。
另外，利用电池12的发热量＝空气质量×(Ta-Ta3)来预测通过电池12后的空气的温度Ta3。
因而，通过使通过电池12后经由通路A7返回到车室内后方R中的空气、与经由通路A7返回到车室内后方R中的空气混合，能够防止因车室内的温度不稳定而耗费时间调整温度，并且能够防止车室内的负压化。
电池处于高温时
如图4所示，在例如夏天发生交通堵塞时等情况下，在电池12处于高温(电池温度TB>规定值TB2+α)且车室内处于制冷状态C3时，如图7所示，使阀V4、V5处于打开的状态(其中阀V4为半开状态)，使阀V1～V3处于关闭状态。另外，使电池用风扇11运转。
从而，通过利用电池用风扇11以适当的风量使来自通路A4的冷风(例如0℃)通过电池12，能够使电池12冷却。
另外，使通过电池12后的空气经由通路A7返回到车室内后方R，并且经由通路A8导入到行李室3中，从而能够高效进行车室内的制冷。
另外，在电池12的温度接近规定值TB2的情况下，通过使阀V5暂时关闭而使电池12暂时与车外相连通，能够减慢达到规定值TB2之前的温度下降速度从而准确地进行电池12的温度调整。
之后，在电池12的温度达到了规定值TB2的情况下，通过以适当的角度、时刻使阀V5开闭而使电池12与车外相连通，能够将电池12的温度维持在上述的规定温度范围内。
电池在异常高温时
如图4所示，在电池12处于异常高温(电池温度≧规定值TMAX：相当于技术方案中的最高温度)且车室内处于冷气状态C4时，如图8所示，通过使阀V1～V3处于关闭状态来冷却电池12的方法等与上述的电池12为高温时的处理方法相同。
另外，此时，通过使阀V4、V5处于关闭状态而将通过电池12后的空气全部自车外排出口1c向车外排出，能够防止电池12处于异常高温时、因电解液蒸发而产生的气体进入到车室内，从而能够将该气体与通过电池12后的空气一同快速向车外排出。
接下来，说明效果。
在上述实施例1的电池温度管理装置1中，在电池12处于低温且车室内处于供暖状态C1时，通过向电池12吹热风而使其升温，由此能够防止放电输出的下降，能够缩短电池12的预热时间而获得稳定的放电输出。
此外，将通过电池12后的空气导入到车室内后方R以及行李室3中，能够在对车室内高效率供暖的同时、防止车室内的负压化。
另外，在电池12处于规定温度范围内且车室内处于内部空气循环状态C2时，通过将内部空气和行李室3中的外部空气吹到电池12上来冷却电池12或预热电池12，能够将电池12的温度维持在规定温度范围内，从而能够获得电池12的稳定的放电输出。
并且，将通过电池12后的空气导入到车室内后方R中，从而能够防止车室内的负压化。
并且，通过使经由通路A7返回车室内后方R的空气的温度、与经由通路A2返回车室内后方R的空气的温度相等，无论是在冷却电池12、加热电池12时都能够稳定地进行车室内的空调。
另外，在电池12处于高温且车室内处于冷气状态C3时，通过将冷风吹到电池12上来使其冷却，能够防止放电输出的下降，能够缩短电池12的冷却时间而稳定地获得输出。
此外，将通过电池12后的空气导入车室内后方R以及行李室3中，由此能够在对车室内高效制冷的同时，防止车室内的负压化。
另外，在电池12处于异常高温且车室内处于冷气状态C4时，通过将冷风吹到电池12上来使其冷却，能够防止放电输出的下降，能够缩短电池12的冷却时间而稳定地获得输出。
此外，将通过电池12后的空气全部排出车外，从而能够防止电池12在异常高温时、因电解液蒸发而产生的气体经由通路A7进入到车室内、或进入到行李室3微小的车室内，从而能够将该气体与通过电池12后的空气一同快速向车外排出。
以上说明了实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明要旨的范围内进行的设计上的变更等也包括在本发明中。
例如，利用实施例1的后座侧空调单元28来进行电池的温度管理，但是也可以只利用前座用空调单元20，此时，也可以将电池12设在车辆前方的发动机室内。

Claims (9)

1.一种电池温度管理装置，其用于对搭载在车辆上的电池的温度进行调整，其特征在于，
该电池温度管理装置包括：
车室内风导入部件，其用于将车室内风引导到上述电池；
冷却装置，其设在上述车室内风导入部件的中途；
回流部件，其用于使通过上述电池后的空气返回车室内。
2.根据权利要求1所述的电池温度管理装置，其特征在于，
该电池温度管理装置具有在上述电池处于高温时而将通过该电池后的空气向车外排出的排出部件。
3.根据权利要求1或2所述的电池温度管理装置，其特征在于，
该电池温度管理装置具有将热风引导到上述电池的热风导入部件。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电池温度管理装置，其特征在于，
该电池温度管理装置具有将行李室内的空气引导到电池的行李室外部气体导入部件。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电池温度管理装置，其特征在于，
上述车室内风导入部件包括将车室内风经由上述冷却装置导入电池中的第1空调部件、和使该车室内风绕过该冷却装置而导入电池中的第2空调部件。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电池温度管理装置，其特征在于，
上述车室内风导入部件、热风导入部件、以及行李室外部空气导入部件分别具有能够利用驱动动作对导向电池的风量进行调整的阀；
调整各阀的阀打开程度，以使上述电池处于规定的温度范围内。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电池温度管理装置，其特征在于，
上述车辆具有调整车室内的温度用的前座侧空调单元和后座侧空调单元；
由后座侧空调单元、或后座侧空调单元的局部构成上述车室内风导入部件以及热风导入部件。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的电池温度管理装置，其特征在于，
上述车辆具有调整车室内的温度用的空调单元；
在上述车室内处于内部空气循环时，使通过上述电池后经由回流部件返回到车室内的空气的温度与自空调单元直接返回车室内的空气的温度一致。
9.根据权利要求2～8中任意一项所述的电池温度管理装置，其特征在于，
在电池超过上述规定的温度范围后，达到了最高温度时，上述排出部件将通过电池后的空气向车外排出。
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