CN101517819A - 电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于以低成本提供具有将电源单元的热散热于散热部的传热部的电源装置。设置电源单元(51)、将电源单元的热传导至底板(16)的压电元件(53)、和控制向压电元件(53)施加电压的元件电源控制电路(55)。该压电元件(53),配置在电源单元(51)和底板(16)之间,对应于电压的施加,在与电源单元(51)以及底板(16)接触的接触状态、和与电源单元(51)以及/或者底板(16)不接触的非接触状态之间位移。
Description
技术领域
本发明涉及具有传热部的电源装置,该传热部将电源单元的热传导到散热部。
背景技术
作为混合动力机动车、电动机动车、燃料电池机动车的驱动用或辅助电源使用的二次电池和燃料电池存在下述难题:当低温时端子电压和电容量降低,当高温时电解液分解、由于放出气体造成内压升高、导致电池寿命缩短。
作为将电源维持在适当环境温度下的方法,公开了如下方法。在日本实开平02-33492号公报(专利文献1)中公开了电池驱动型电子装置的散热器。该电池驱动型电子装置的散热器,具有将从发热部散发的热传导到电池的传热部、以及配置在该传热部和电池之间的形状记忆部件。该形状记忆部件,以在规定的转变温度以上使电池与传热部隔离、在低于转变温度时使电池与传热部接触的方式位移。
由此,在低于转变温度的低温状态下,通过从发热部传出的热能够使电池活性化。并且,在转变温度以上的高温状态下,断绝来自发热部的热传递,能够防止由于过热导致电池特性劣化。
另外,作为其他的现有例子,在日本特开2002-124224号公报(专利文献2)中公开了具有金属散热体的电池包。该电池包构成为:在电池盒的侧面固定配置热敏变形体,在电池的温度上升、超过了规定温度时,热敏变形体变形、与金属散热体接触。
由此,能够使得在规定的温度以下热敏变形体和金属散热体不接触,所以能够防止过热的金属散热体的热传给电池。
专利文献1:日本实开平02-33492号公报
专利文献2:日本特开2002-124244号公报
发明内容
但是,形状记忆部件、热敏变形体(以下称“形状记忆部件等”)热变形时的转变温度,因形状记忆部件等的材料而异。
还有,适当的环境温度因电源的种类而异,例如,在锂离子二次电池中,适当温度是10~60℃,在使用了固体高分子材料作为电解质的燃料电池中,适当温度是常温~约100℃(参照东京燃气:原来如此!燃料电池/工作温度决定的特征不同[平成18年9月27日检索]、网址<URL:http://www.tokyo-gas.co.jp/pefc/what-fc_32.html>)。
所以,在以往的技术中,必须根据电源的种类变更热敏变形体的材料,所以会花费材料选择的劳力以及时间,成本提高。
因此,本发明的目的在于以低成本提供具有将电源单元的热散热于散热部的传热部的电源装置。
为了解决上述问题,本发明的特征在于,具有:电源单元;由电-机械能转换元件构成的传热部,其将所述电源单元的热传导至散热部;和控制向所述传热部施加电压的控制装置;所述传热部,配置在所述电源单元和所述散热部之间,对应于所述电压的施加,在与所述电源单元以及所述散热部接触的接触状态、和与所述电源单元以及/或者所述散热部不接触的非接触状态之间位移。
在这里,可以为:使所述控制装置,对应于所述电源单元的温度来控制电压的施加。具体来讲,在所述电源单元的温度在阈值以下的情况下,控制所述电压的施加,使所述传热部位移到所述非接触状态。
另外,可以设置对所述电源单元以使其从所述散热部离开的方式进行保持的保持部。
还可以设置检测所述电源单元的温度的温度检测装置;使所述控制装置,根据所述温度检测装置的检测结果,控制所述电压的施加。
可以使所述温度检测装置,向冷媒供给装置输出温度信息,该冷媒供给装置根据所述电源单元的温度向所述电源单元供给冷媒。
可以使所述传热部含有绝缘填料。可以将所述散热部设为车辆的车体。可以设置产生施加于所述传热部的电压的传热电源部;所述传热电源部独立于所述电源单元。
根据本发明,即使在电源单元的适当温度条件不同时,也能够不改变材料地用同样的构成控制电源单元的散热状态。
附图说明
图1是应用了本发明的电源装置的车辆的副驾驶席的立体图。
图2A是设定为散热状态的电源装置的剖视图。
图2B是设定为绝热状态的电源装置的剖视图。
图3是电源装置的框图。
图4是表示电源装置绝热及散热时的工作步骤的流程图。
符号说明
5电源装置
11副驾驶席
12座部
13靠背部
14头枕
15座椅导轨
15a下导轨
15b上导轨
16底板
51电源单元
51a电池包
52托架
53压电元件
54元件电源
55元件电源控制电路
56温度传感器
61冷却风扇驱动电路
62风扇用马达
63冷却风扇
具体实施方式
以下,对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1是搭载了本发明电源装置的车辆的副驾驶席11的立体图。副驾驶席11具有座部12和靠背部13,在靠背部13的上端能够装卸地安装有头枕14。
在座部12的下侧区域,沿车辆的前后方向延伸设置有在车辆宽度方向上相对的一对座椅导轨15。该座椅导轨15,包括:固定在底板(散热部)16上的下导轨15a、以及上导轨15b,该上导轨15b固定在座部12的下面、能够相对于该下导轨15a沿其纵长方向滑动且由其引导。通过该座椅导轨15,可以在车辆的前后方向上调节副驾驶席11的位置。
在一对座椅导轨15之间,设置有设于底板16上的电源装置5。
接下来,参照图1、图2和图3,对电源装置5的构造进行说明。在这里,图2是电源装置5的剖面图,图2A表示散热状态,图2B表示绝热状态,对于底板16只图示了包含与压电元件53接触的接触面的一部分。图3是电源装置5的框图,实线箭头表示信号的流向,虚线箭头表示机械动作。
另外,绝热状态也包括通过形成于压电元件53和电源单元51之间的空气层进行很少量热交换的情况。还有,即使在绝热状态下,也通过托架(保持部)52进行一些热交换。
在这些图中,电源单元51是作为混合动力车的主蓄电池包装的镍金属氢(NiMH)电池,通过串联多个电池单元构成。
电源单元51由箱型电池包51a覆盖,由从该电池包51a的下面延伸到电源单元51的下侧区域的托架52支撑电源单元51(参照图2)。
在托架52的下端部,在底板16的平面方向延伸设置未图示的凸缘,在该凸缘形成有未用于对图示的紧固连接螺栓进行紧固连接的螺纹孔部。
在与该螺纹孔部相对的底板16的区域也形成了螺纹孔部,通过在这些螺纹孔部对紧固连接螺栓进行紧固连接,将底板16固定固定于托架52。
通过设置托架52,可以确保电源单元51和底板16隔开。还有,底板16由钢构成,因此可以高效率地散热电源单元51的热。作为托架52的材料,可以列举不锈钢、铝。
在电源单元51和底板16之间,设置压电元件(电-机械能转换元件)53,该压电元件53固定在底板16上。作为压电元件53,可以列举导电性高分子、电致伸缩弹性体。
在该压电元件53的上下方向的两端面(与电源单元51、底板16接触的面)设置了电极部53a,在该电极部53a机械以及电连接有直流式的元件电源(传热电源部)54。另外,该元件电源54时常设定为开启状态,不用说在车辆行驶过程中,即使在车辆停止期间,也可以向压电元件53施加电压。
压电元件53,在从元件电源54施加电压前的状态下,与电源单元51和底板16两者接触(以下称“接触状态”)。在该接触状态下,从元件电源54施加了电压的压电元件53,以与底板16接触的状态,在上下方向上压缩位移,断绝对于电源单元51的接触(以下称“非接触状态”)。
这样,通过使压电元件53在接触状态和非接触状态之间位移,能够允许或禁止底板16以及电源单元51之间的热交换。在压电元件53中含有绝缘填料(例如,氮化铝、氧化铝)。通过该绝缘填料,压电元件53的热传导特性提高,能够快速冷却电源单元51。
元件电源控制电路(控制装置)55,与在电池供应器51设置的温度传感器(温度检测装置)56电连接,根据从该温度传感器56输出的温度信息,控制元件电源54的电压施加。
这样,在本实施例中,使用温度传感器56直接检测电源单元51的温度,根据检测结果控制电源单元51的散热,因此与使用热敏变形体的以往技术相比,能够正确进行电源单元51的温度控制。
该温度传感器56,也与冷却风扇驱动电路61电连接,该冷却风扇驱动电路61根据从温度传感器56输出的温度信息,驱动风扇用马达62。当风扇用马达62被驱动时,冷却风扇63转动产生冷却风,通过该冷却风能够冷却电池供应器51。
另外,向该风扇用马达62供给驱动能量的未图示的驱动电源,在车辆停止状态下设定为关闭。
这样一来,从温度传感器56能够获得决定冷却风扇63和压电元件53的驱动定时的温度信息,因此没有必要另外设置温度传感器用于压电元件53的驱动,可以削减成本。
接下来,用图4对电源装置5绝热及散热时的工作进行说明。在这里,图4是表示电源装置5绝热及散热时的工作步骤的流程图。
在初始状态下,压电元件53相对于电源单元51被设定为非接触状态、即绝热状态。
首先,元件电源控制电路55根据来自温度传感器56的温度信息,判别电源单元51的温度是否超过阈值(60℃)(步骤S101)。
将阈值设定为60℃是因为,当超过60℃时,可能出现锂离子电池的电解液电解、产生气体。
然后,在电源单元51的温度超过60℃的情况下,从元件电源54向压电元件53施加电压,使设定为非接触状态的压电元件53位移为接触状态(步骤S102)。
由此,电源单元51的热通过压电元件53散热到底板16,能够抑制伴随电源单元51的温度上升产生的劣化。
还有,元件电源54独立于车辆的驱动电源(即电源单元51)。因此,即使在停止了发动机的停车期间由于从日光接受的热导致电源单元51的温度上升至60℃以上,也能够通过位移成接触状态的压电元件53散热电源单元51的热。
在这里,对应于电源单元51的种类,能够适当变更阈值。例如,在将电解质材料使用了固体高分子材料的燃料电池作为电源单元51的情况下,可以将阈值设定为约100℃。
如上所述,在本实施例中,通过改变阈值的简单方法,能够在适当环境温度下使用适当温度不同的多个电源。即,不必要像以往技术一样根据电源的适当温度变更传热体(热敏变形体)的材料,因此能够减少材料选择的劳力以及时间、降低成本。
在通过散热作用、电源单元51的温度降至60℃以下的情况下(步骤S103),停止从元件电源54施加电压,(步骤S104),使设定为接触状态的压电元件53位移成非接触状态。
在这里,在寒冷的地方停车、底板16的温度由于冷空气等而下降(例如,-10℃)的情况下,通过在压电元件53和电源单元51之间形成的空气层,能够抑制电源单元51的热从底板16散失。
由此,能够在充放电时抑制电池供应器51的热向外部散失,因此能够使电池供应器51的温度迅速上升至最适温度(约30℃)。
(变形例)
可以用热传导率比压电元件53高的传热部件(例如,不锈钢、铜)覆盖压电元件53的外周面。由此,能够提高压电元件53的热传导特性。
还有,可以对应于在电池供应器51充放电时测定的温度分布,只在温度尤其高的高温区域(一个或多个都可以)配置压电元件53。由此,能够减小压电元件53的体积,能够削减成本。
另外,还可以省略温度传感器56。在这种情况下,例如,可以使压电元件53的位移控制和供暖的驱动联动。使压电元件53,在驱动供暖后位移为非接触状态规定时间,在经过该规定时间后位移为接触状态。还有,可以根据来自检测对发动机冷却的冷却水的温度的温度检测传感器(未图示)的温度信息,控制压电元件53的位移。
另外,可以是使固定在电池供应器51的压电元件53与底板16接触以及非接触的构造。还可以下述构造,即,在电源单元51和底板16之间的区域,将压电元件53配置在从该电源单元51以及底板16离开的位置,使其在散热状态下与电源单元51以及底板16两者接触。
还有,将电源装置5配置在了副驾驶席11的下部区域,不过还可以配置在座席间空出的空间。
电源单元由锂离子电池构成,不过本发明还可以适用于其他二次电池、燃料电池、电双层电容器。
Claims (9)
1.一种电源装置,其特征在于,具有:
电源单元;
包含电-机械能转换元件的传热部,其将所述电源单元的热传导至散热部;和
控制向所述传热部施加电压的控制装置;
所述传热部,配置在所述电源单元和所述散热部之间,对应于所述电压的施加,在与所述电源单元以及所述散热部接触的接触状态、和与所述电源单元以及/或者所述散热部不接触的非接触状态之间位移。
2.如权利要求1所述的电源装置,其特征在于,所述控制装置,对应于所述电源单元的温度控制电压的施加。
3.如权利要求2所述的电源装置,其特征在于,所述控制装置,在所述电源单元的温度在阈值以下的情况下,控制所述电压的施加,使所述传热部位移到所述非接触状态。
4.如权利要求1~3的任何一项所述的电源装置,其特征在于,具有对所述电源单元以使其从所述散热部离开的方式进行保持的保持部。
5.如权利要求1~4的任何一项所述的电源装置,其特征在于,
具有检测所述电源单元的温度的温度检测装置;
所述控制装置,根据所述温度检测装置的检测结果,控制所述电压的施加。
6.如权利要求5所述的电源装置,其特征在于,所述温度检测装置,向冷媒供给装置输出温度信息,该冷媒供给装置根据所述电源单元的温度向所述电源单元供给冷媒。
7.如权利要求1~6的任何一项所述的电源装置,其特征在于,所述传热部含有绝缘填料。
8.如权利要求1~7的任何一项所述的电源装置,其特征在于,所述散热部是车辆的车体。
9.如权利要求1~8的任何一项所述的电源装置,其特征在于,
具有产生施加于所述传热部的电压的传热电源部;
所述传热电源部独立于所述电源单元。
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