CN104025335A - 电池壳体和车辆 - Google Patents

Abstract

一种收纳电池的电池壳体包括：第一层，所述第一层由金属制成；第二层，所述第二层由隔热材料制成；和第三层，所述第三层由相变蓄热材料制成。所述第二层比所述第一层更靠近所述电池。所述第三层比所述第二层更靠近所述电池。

Description

电池壳体和车辆

技术领域

本发明涉及用于调节电池壳体内部的温度的技术。

背景技术

近年来，具有用于使车辆行驶的电动机的电动车辆和混合动力车辆等作为环境友好型车辆受到大量关注并且已投入实际使用。电动机通过从具有多个能够充放电的单电池的电池输出的电力而被驱动。

在高温环境中，电池将更快地劣化，从而电池的寿命将更短。因此，正在施行各种防热对策。

日本专利申请公报No.2005-093434(JP2005-093434A)记载了一种冷却电池壳体内部的系统。在该冷却系统中，当电池室内的温度比车外温度高时，车外空气通过驱动风扇而被导入电池壳体内。当车外温度比电池壳体内的温度高时，通过驱动风扇而被吸入的空气在首先通过从蒸发器盘管通过而被冷却之后被导入电池壳体内。

然而，在JP2005-093434A中，必须驱动风扇以冷却电池，因此能量消耗量增大。当车外温度比电池壳体内的温度高时，必须利用空调用致冷剂来冷却该空气。因此，无法抑制车辆停车时电池的温度上升。

发明内容

本发明因而提供了一种电池壳体和一种车辆，其抑制用来冷却电池的能量的量的增大。

本发明的第一方面涉及一种收纳电池的电池壳体。该电池壳体包括：第一层，所述第一层由金属制成；第二层，所述第二层由隔热材料制成；和第三层，所述第三层由相变蓄热材料制成。所述第二层比所述第一层更靠近所述电池。所述第三层比所述第二层更靠近所述电池。

在本发明的第一方面中，所述电池可以是其中配置有多个单电池的电池群。利用该结构，保护了由多个单电池组成的电池群以免过热。

本发明的第二方面涉及一种车辆，所述车辆包括：电池壳体；电机；和电池，所述电池供给电力以使所述电机运转。所述电池壳体包括第一层、第二层和第三层。所述第一层由金属制成。所述第二层由隔热材料制成，并且比所述第一层更靠近所述电池。所述第三层由相变蓄热材料制成，并且所述第二层更靠近所述电池。所述电机产生用于使所述车辆行驶的原动力。根据该结构，在所述车辆中，抑制了为了冷却电池而消耗的能量的量的增大。

根据本发明第二方面的车辆还可以包括所述车辆的散热部以及热输送装置。所述热输送装置可以设置有第一热交换器、第二热交换器和循环路径，所述循环路径使致冷剂在所述第一热交换器与所述第二热交换器之间循环，所述第一热交换器可以配置在所述电池壳体的内部。所述第二热交换器可以在所述电池壳体的外部配置在所述散热部中。根据该结构，电池壳体和热输送装置的协同效果使得能够更加有效地抑制电池的温度上升。

在根据本发明第二方面的车辆中，所述循环路径可具有第一连接管和第二连接管。所述第一连接管可以构造成使所述致冷剂移动到所述第二热交换器，所述致冷剂已通过与所述电池壳体内部的空气进行的第一热交换而从液态变成蒸气态。这里，所述第一热交换可以在所述第一热交换器中进行。所述第二连接管可以构造成使所述致冷剂移动到所述第一热交换器，所述致冷剂已通过与所述散热部进行的第二热交换而从蒸气态变成液态。这里，所述第二热交换可以在所述第二热交换器中进行。

在根据本发明的第二方面的车辆中，所述第二热交换器可以车辆高度方向上定位成比所述第一热交换器高。另外，所述第一连接管可以具有沿所述车辆的上下方向延伸的第一竖管并且所述第二连接管可以具有沿所述车辆的上下方向延伸的第二竖管。另外，所述热输送装置可以构造成使所述致冷剂经由所述第一连接管和所述第二连接管在所述第一热交换器与所述第二热交换器之间自然循环。根据该结构，既不需要用于使致冷剂移动的泵，也不需要电源等，因此抑制了为了使热输送装置运转而消耗的能量的量。

在根据本发明第二方面的车辆中，所述散热部可以是允许空气在所述车辆的内部和外部之间流动的通风管道。根据该结构，通过简单的结构使第二热交换器处产生的热放出到车外。

在根据本发明第二方面的车辆中，所述第二热交换器可以配置在所述通风管道的内部的非照射区域内。所述非照射区域可以未被进入所述通风管道的直射日光照射。根据该结构，防止了第二热交换器由于直射日光而加热，因此提高了第二热交换器的热交换效率。

在根据本发明第二方面的车辆中，所述通风管道可以具有倾斜管部和沿所述车辆的上下方向延伸的直管部。另外，所述第二热交换器可以配置在所述倾斜管部中。所述倾斜管部可以相对于所述车辆的上下方向倾斜并且包括所述非照射区域。根据该结构，能够容易地形成非照射区域。

在根据本发明第二方面的车辆中，在所述通风管道中可以设置有开闭阀。所述开闭阀可以在允许空气通过的开启位置与抑制空气通过的关闭位置之间操作。

根据本发明第二方面的车辆还可以包括驱动所述开闭阀的驱动部。所述驱动部可以构造成在所述车辆外部的温度低于预定阈值时将所述开闭阀操作到所述关闭位置，并且构造成在所述车辆外部的温度等于或高于所述预定阈值时将所述开闭阀操作到所述开启位置。这里，所述预定阈值可以是基于电池的输入/输出特性而被设定的。

根据本发明，可以抑制为了冷却电池而消耗的能量的量的增大。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是车辆的一部分的硬件结构的框图；

图2A是根据本发明第一和第二示例性实施例的电池组的透视图；

图2B是根据第一和第二示例性实施例的电池组的剖视图；

图3是示出了根据第二示例性实施例的包括热输送装置和电池组的电池冷却系统的一个示例的模式的视图；

图4是根据第二示例性实施例的设置有热输送装置和电池组的车辆的示意图；

图5是其中根据第二示例性实施例的车辆的一部分透明的透视图；

图6A是示出了根据比较例的单电池中测得的随着时间推移的温度变化的结果的曲线图；

图6B是示出了根据实施例的单电池中测得的随着时间推移的温度变化的结果的曲线图；以及

图7是将比较例中的电池寿命与示例性实施例中的电池寿命进行比较的曲线图。

具体实施方式

下文将参考附图详细说明本发明的示例性实施例。图1是根据本发明第一示例性实施例的车辆的一部分的硬件结构的框图。图中，虚线箭头表示信号流动的方向。车辆200具有利用来自电池的输出来驱动电机的驱动路径和来自发动机的驱动路径。在本发明的示例性实施例中，车辆200是能利用车外的外部电源来对电池充电的插电式混合动力车辆。但是，车辆200也可以是能利用车外的外部电源来对电池充电并且未设置有发动机的电动车辆。另外，车辆200可以是无法利用车外的外部电源来对电池充电的混合动力车辆。

参照附图，车辆200包括电池11、平滑用电容器C1和C2、电压变换器32、逆变器33、电动-发电机MG1、电动-发电机MG2、动力分割行星齿轮装置P1、减速行星齿轮装置P2、减速器D、发动机34、继电器31、DC/DC变换器41、辅助电池42、空调器43、吸气风扇44、外部空气温度传感器45、电子控制单元(ECU)50、监视单元51、充电器61和充电口62。

车辆200还包括电源线PL1和接地线SL。电池11经由组成继电器31的系统主继电器SMR-G、SMR-B和SMR-P连接到电压变换器32。系统主继电器SMR-G连接到电池11的正极端子，而系统主继电器SMR-B连接到电池11的负极端子。另外，系统主继电器SMR-P和预充电电阻31A与系统主继电器SMR-B并联。

这些系统主继电器SMR-G、SMR-B和SMR-P是触点在电流流过线圈时闭合的继电器。当SMR开启(接通)时，它们处于通电状态(即，电流能够流动)，而当SMR关闭(断开)时，它们处于非通电状态(即，电流无法流动)。

当电流流动被中断时，即，当点火开关处于OFF位置时，ECU50关闭全部系统主继电器SMR-G、SMR-B和SMR-P。亦即，ECU50切断对系统主继电器SMR-G、SMR-B和SMR-P的线圈的励磁电流。点火开关以从OFF位置到ON位置的次序切换。

ECU50负责控制整个车辆200。ECU50还可以是中央处理单元(CPU)或微处理单元(MPU)。ECU50还可以包括以类似于回路的方式执行在CPU等中执行的处理的至少一部分的专用集成电路(ASIC)。另外，可以存在仅一个CPU等，或者可以存在多个CPU等。因此，例如，控制电压变换器32的CPU可以不同于控制吸气风扇44的驱动的CPU。ECU50通过从辅助电池42供给电力而被起动。

当混合动力系统起动时(即，当主电源被连接时)，亦即，当驾驶者踏下制动踏板并压下按压型起动开关时，例如，ECU50首先开启系统主继电器SMR-G。接下来，ECU50开启系统主继电器SMR-P，并执行预充电。

预充电电阻器31A连接到系统主继电器SMR-P。因此，即使系统主继电器SMR-P开启，对逆变器33的输入电压也会渐渐上升，从而防止电流突入。

当点火开关从ON位置切换到OFF位置时，ECU50首先关闭系统主继电器SMR-B并且然后关闭系统主继电器SMR-G。这断开了电池11与逆变器33之间的电连接，从而切断电源。系统主继电器SMR-G、SMR-B和SMR-P根据从ECU50发送的控制信号而被控制为通电/断电状态。

电容器C1连接在电源线PL1与接地线SL之间，并且使线路之间的电压平滑化。另外，DC/DC变换器41和空调器43并联连接在电源线PL1与接地线SL之间。DC/DC变换器41使从电池11供给的电力的电压降压，并对辅助电池42充电或者向吸气风扇44供给电力。另外，空调器43通过从电池11接收电力供给而运转。

电压变换器32使电容器C1的端子之间的电压升压。电容器C2使已通过电压变换器32升压的电压平滑化。逆变器33将从电压变换器32供给的直流电压变换成三相交流电，并且将该三相交流电输出到电动-发电机MG2。减速行星齿轮装置P2将使用电动-发电机MG2获得的原动力传输到减速器D，并驱动车辆200。动力分割行星齿轮装置P1将使用发动机34获得的原动力分割到两个路径中。被分割到两个路径中的动力的一部分经由减速器D传输到车轮。被分割到两个路径中的原动力的另一部分驱动电动-发电机MG1发电。

电动-发电机MG1中产生的该电力被用来驱动电动-发电机MG2。电动-发电机MG2辅助发动机34。另外，当车辆减速时，减速行星齿轮装置P2将经由减速器D传输的原动力传输到电动-发电机MG2，并驱动电动-发电机MG2作为发电机运行。利用电动-发电机MG2获得的该电力在逆变器33中从三相交流变换成直流电压，并且然后传输到电压变换器32。此时，ECU50控制电压变换器32以使得电压变换器32作为降压回路操作。已通过电压变换器32降压的电力被储存在电池11中。

监视单元51获得与电池11的电压、电流和温度有关的信息。监视单元51与电池11联用。监视单元51向ECU50输出从电池11获得的信息。ECU50然后基于从监视单元51获得的信息而控制电池11的充电/放电，或者控制空调器43和吸气风扇44的驱动。

这里，吸气风扇44根据旋转运动来将来自车厢内部的空气供给到电池11。亦即，当车辆200的点火开关接通时，ECU50在判定为电池11的温度比预定值高的情况下使吸气风扇44运转。这使电池11能够受到保护。这种情况下的预定值可以从抑制电池11的劣化发展的观点适当设定。该预定值可以是例如45℃。另外，当车厢内部的温度比电池11的温度高时，ECU50可以使空调器43运转以降低将被吸气风扇44吸入的车厢内部的空气的温度。吸气风扇44可以是多叶片型风扇或横流型风扇。

充电器61经由继电器31连接到电池11。当继电器31断开时，电池11与电压变换器32和充电器61等电气断开。当继电器31闭合时，电池11与电压变换器32和充电器61等电连接。

当通过车辆外部的商用电源对电池11充电时，ECU50产生用于驱动充电器61的驱动信号并输出该信号。充电口62可设置在车辆200的侧部上。将车辆连接到外部电源的充电电缆的连接器连接到充电口62。本发明的示例性实施例也可以适用于充电口62和连接器未连接的非接触式充电。当正在通过充电器61对电池11充电时(即，当在车辆200停止的状态下充电时)，ECU50不驱动空调器43。

接下来将参考图2A和2B详细说明包括电池的电池组。图2A是根据示例性实施例的电池组的透视图，而图2B是沿着平面X-X’截取的图2A所示的电池组的剖视图，并且示出了壳体壁部的剖面的放大图。这些图中，X、Y和Z轴是互相正交的三条不同轴线。

电池组1包括电池11和电池11收纳于其内的电池壳体10。电池组1例如配置在车辆后方的行李舱中。电池11具有沿X轴方向并置的电池群。这些电池群均由沿Y轴方向配置的单电池11A形成。在沿Y轴方向相邻的单电池11A之间形成有用于导入空气的间隙，即冷却通路。

用于将单电池11A串联电连接的多个汇流条被保持在其中的汇流条模块12定位在电池11的沿Z轴方向的一个端部侧。然而，该电池群也可包括并联电连接的单电池11A。另外，可存在仅一个电池群或三个以上电池群。汇流条由汇流条模块12利用，因此简化了安装汇流条的作业。

单电池11A可以是二次电池如锂离子电池或镍金属氢化物电池，或者它们可以是电容器。每个单电池11A也可以是单一的电池单元，或者是多个单一的电池单元连接在一起的电池模块。这种情况下的电池单元是指能够进行充放电的最小单位的元件。

每个单电池11A是具有沿X轴方向彼此对向的一对外表面、沿Y轴方向彼此对向的一对外表面和沿Z轴方向彼此对向的一对外表面的所谓的方形电池。然而，单电池11A也可以是圆筒形状的电池。

在电池11的在X轴方向上的一个端部设置有吸气室13A。在电池11的在X轴方向上的另一个端部设置有排气室13B。然而，吸气室13A可以设置在电池11的在Z轴方向上的一个端部，且排气室13B可以设置在电池11的在Z轴方向上的另一个端部。吸气室13A经由未示出的吸气通路与车厢内部连通。

图1中所示的吸气风扇44设置在该吸气通路中。当吸气风扇44运转时，来自车厢内部的空气经由该吸气通路被吸入吸气室13A中。已被吸入吸气室13A的空气在该空气移动通过形成在相邻单电池11A之间的冷却通路时冷却吸气室13A。然后，空气被排出到排气室13B。

另一方面，当车辆的点火开关关闭时，未进行通过吸入来自车厢内部的空气而对电池11进行的冷却控制。通常，在车辆200的寿命期间，车辆200停止、也就是未行驶(即，车辆200的点火开关关闭)的时间段比车辆200行驶(即，车辆200的点火开关接通)的时间段长。因此，极为重要的是即使在车辆200停止时也控制电池11的温度。特别是，当在车辆200停止的状态下车辆200的周围环境为高温时，车厢内部的温度由于外部空气而上升，因此电池11的温度也上升，并且结果电池11的劣化被促进。下文将详细说明具有抑制电池11的温度上升的结构的电池壳体10。

电池壳体10包括一对壳体，即上壳体101和下壳体102。在上壳体101的下端部上形成有沿X-Y平面方向延伸的上凸缘101A。在下壳体102的上端部上形成有沿X-Y平面方向延伸的下凸缘102A。上凸缘101A和下凸缘102A在Z轴方向上互相对向，并通过被紧固的紧固部件14而连接在一起。因而，电池壳体10的内部是与车辆200的外部切断的密闭结构。

电池壳体10是如下结构：从壳体的外侧朝向内侧依次配置有金属材料10A(用作第一层)、隔热材料10B(用作第二层)和相变蓄热材料10C(用作第三层)。亦即，隔热材料10B比金属材料10A更靠近电池11，并且相变蓄热材料10C比隔热材料10B更靠近电池11。金属材料10A可以是例如镀锌钢板。隔热材料10B可以是例如闭孔泡沫PP。相变蓄热材料10C在相变蓄热材料10C的熔点以下与周围温度一致。当周围温度达到熔点时，相变蓄热材料10C开始熔化。然后，相变蓄热材料10C的固液共存状态持续一定时间。另外，相变蓄热材料10C在固液共存状态下维持与熔点相同的温度而不与周围温度一致。当相变蓄热材料10C完全变成液体时，它与周围温度一致并且开始升温。

例如，当相变蓄热材料10C的熔点为26℃时，相变蓄热材料10C在它完全熔化之前将吸收周围的热而不升温，即使周围的温度在26℃以上。相变蓄热材料10C可以是其中封装有例如三水(合)乙酸钠等的软质容器。除熔点为26℃的材料外，也可以使用具有适合于保护电池11免受外部热(即，来自电池壳体10内部的空气等的外部热)影响的熔点的其它材料。这里，适合于保护电池11免受外部热影响的熔点因构成电池11的单电池11a的类型等而异。

金属材料10A吸收从电池11发射的电磁波，由此防止从电池11发射的电磁波变成噪音并导致通信问题。这种情况下的通信问题是指进入通过例如设置在车辆200上的天线接收的用于音频设备如TV的接收信号的噪音。另外，金属材料10A配置在电池壳体10的最外层上以保护单电池11A免受来自外部的冲击。

隔热材料10B设置成防止外部空气与相变蓄热材料10C之间的热交换(换句话说，确保相变蓄热材料10C仅与电池壳体10内部的空气进行热交换)。因此，隔热材料10B配置在金属材料10A与相变蓄热材料10C之间。

接下来将详细说明由于隔热材料10B和相变蓄热材料10C从电池壳体10的外侧朝向内侧依次配置而获得的效果。当电池壳体10外部的温度比电池壳体10内部的温度高时，位于最外层的金属材料10A被电池壳体10外部的空气加热。隔热材料10B位于金属材料10A与相变蓄热材料10C之间，因此抑制了金属材料10A的热传递到相变蓄热材料10C。结果，保护了电池11免受车辆外部的外部热影响。

另一方面，如果车辆200的周边环境的温度在车辆200的点火开关关闭时变高，则车厢内部的温度将由于外部热而上升，并且与车厢内部连通的电池壳体10内部的温度也将上升。如果电池壳体10内部的温度进一步上升并达到相变蓄热材料10C的熔点，则相变蓄热材料10C将在维持与熔点相同的温度的情况下吸收电池壳体10内部的热。结果，抑制了电池11的温度上升。

如上所述，电池11通过从电池壳体10的外侧朝向内侧依次配置的金属材料10A、隔热材料10B和相变蓄热材料10C而免受外部热影响。此外，不需要驱动空调器43和吸气风扇44来保护电池11免受外部热影响。因而，在减少了所消耗的电力量的情况下保护了电池11。

在本发明中，金属材料10A与相变蓄热材料10C之间也可以包括不同于蓄热材料10B的另一个板状部件。

本发明的第二示例性实施例具有与第一示例性实施例相同的结构，其中增加了热输送装置2。热输送装置2有效地进一步抑制电池壳体10内部的温度上升。

图3是示出了设置有电池组1和热输送装置2(即，冷却机构)的电池冷却系统的一个示例的模式的视图。图4是示出了设置有电池组1和热输送装置2的车辆的模式的视图。具有与第一示例性实施例中相同的功能的元件用相同的附图标记表示。电池冷却系统100具有电池组1和热输送装置2，该热输送装置是冷却电池组1的机构。热输送装置2具有通风管道21、组件内部热交换器22A(用作第一热交换器)、组件外部热交换器22B(用作第二热交换器)和冷却风扇23。

通风管道21具有位于车辆200的下部的入口21A和位于车辆200的上部的出口21B。通风管道21相对于地面大致垂直地配置。亦即，通风管道21沿车辆200的上下方向延伸。这里，总体上，通风管道21可相对于车辆200的上下方向倾斜。入口21A也可设置在后轮空间内部的上部中，如图5所示。出口21B也可设置在C柱的上部附近。另外，通风管道21具有位于出口21B与组件外部热交换器22B之间的开闭阀21C。开闭阀21C在允许通风管道21的内部与外部空气之间的通风的开启位置与抑制通风管道21的内部与外部空气之间的通风的关闭位置之间切换。开闭阀21C基本上位于开启位置。稍后将说明用于使开闭阀21C运转的运转方法。

组件内部热交换器22A位于电池壳体10的内部。在组件内部热交换器22A的内部形成有沿上下方向延伸的多个管路221A。这些管路221充填有用阴影线示出的液体致冷剂。这里，液体致冷剂可以是在40℃至60℃的温度下沸腾的低沸腾剂(剂料)。管路221A可以由具有高导热率的金属如铝制成。

组件内部热交换器22A经由第一连接管22C和第二连接管22D连接到组件外部热交换器22B。第一连接管22C和第二连接管22D共同形成循环路径。第一连接管22C具有沿车辆200的上下方向延伸的竖管221C(用作第一竖管)、从竖管221C的下端部沿车辆200的水平方向延伸的下侧横管222C和从竖管221C的上端部沿车辆200的水平方向延伸的上侧横管223C。这里，下侧横管222C和上侧横管223C可相对于车辆200的水平方向倾斜。第一连接管22C可由具有高导热率的金属如铝制成。

下侧横管222C通过电池壳体10的第一开口部10D连接到组件内部热交换器22A。在下侧横管222C与第一开口部10D之间设置有未示出的密封件。该密封件可由橡胶制成。在下侧横管222C与第一开口部10D之间设置密封件使电池壳体10能够保持密闭。竖管221C的一部分和整个下侧横管222C充填有用阴影线示出的处于液态的低沸腾剂。竖管221C的其余部分和整个上侧横管223C充填有已通过与电池11进行的热交换而从液态变成蒸气态的低沸腾剂。

第二连接管22D具有沿车辆200的上下方向延伸的竖管221D(用作第二竖管)、从竖管221D的下端部沿车辆200的水平方向延伸的下侧横管222D和从竖管221D的上端部沿车辆200的水平方向延伸的上侧横管223D。下侧横管222D通过电池壳体10的第二开口部10E连接到组件内部热交换器22A。在下侧横管222D与开口部10E之间设置有未示出的密封件。该密封件可由橡胶制成。在下侧横管222D与第二开口部10E之间设置密封件使电池壳体10能够保持密闭。整个第二连接管22D充填有用阴影线示出的处于液态的低沸腾剂。

组件外部热交换器22B配置成相对于地面比组件内部热交换器22A高。亦即，组件外部热交换器22B定位成在车辆200的上下方向上比组件内部热交换器22A高。组件外部热交换器22B在通风管道21的弯曲部21D(用作车辆的散热部和倾斜管部)的内部延伸。因此，组件外部热交换器22B配置在从出口21B不可见的位置，也就是被从出口21B进入通风管道21的直射日光照射的照射区域以外的非照射区域内。亦即，非照射区域未被进入通风管道21的直射日光照射。因而，防止了组件外部热交换器22B被直射日光加热。

在组件外部热交换器22B的内部形成有沿上下方向延伸的多个管路221B。管路221B可以由具有高导热率的金属如铝制成。这些管路221B中每一个管路的连接到第一连接管22C的上侧区域充填有已从第一连接管22C流入的处于蒸气态的低沸腾剂，而这些管路221B中每一个管路的连接到第二连接管22D的下侧区域充填有已从蒸气态变成液态的低沸腾剂。

为了通过热输送装置2提高热交换作用，在电池壳体10的内部可配置有冷却风扇23。冷却风扇23是引起电池壳体10内部的循环流的风扇。冷却风扇23通过向电池11送入已通过组件内部热交换器22A冷却的空气并向组件内部热交换器22A送入已通过冷却电池11而被加热的空气来形成循环流W1。冷却风扇23可通过供给来自图1中所示的辅助电池42的电力而被运转。另外，图1中所示的ECU50可以控制冷却风扇23的驱动。

这里，一种可想到的在车厢内部的温度已由于车辆停在烈日下而变高时冷却电池11的方式是运转图1中所示的空调器43和吸气风扇44。该方法通过运转空调器43来降低车厢内部的温度。然后，冷却后的车厢中的空气通过使吸气风扇44运转而被供给到电池11。但是，该方法需要用于运转空调器43的能量和用于运转吸气风扇44的能量，因此能量消耗量增大。相比之下，在第二示例性实施例中，电池11通过仅运转冷却风扇23而被冷却。因此，可以使所消耗的能量的量比较小。

另外，为了运转空调器43，需要从电池11向空调器43供给电力，因此电池11在它放电时发热。相比之下，在第二示例性实施例中，冷却风扇23通过从辅助电池42供给的电力而被驱动，因此不需要考虑由于放电而引起的电池11的发热。结果，电池11的使用频度降低，因此抑制了电池11的寿命下降。

此外，在第二示例性实施例中，电池11通过具有在第一示例性实施例中所述的多层结构的电池壳体10而充分与外部热隔离。因此，不需要为了提高冷却能力而高速驱动冷却风扇23。相应地，可减少运转冷却风扇23所需的电力。

接下来将参考图3说明热输送装置2的运转。假设最初电池11由于车辆200在车辆200的点火开关关闭的状态下停止在高温环境下而温度高的情况。当电池11的温度进一步上升时，低沸腾剂在组件内部热交换器22A的管路221A内沸腾并从液态变成蒸气态。

此时，组件内部热交换器22A周围的空气通过气化热而被冷却，并且冷却后的空气通过循环流W1而被送到电池11。电池11被该冷却后的空气冷却。温度已由于与电池11进行的热交换而上升的空气然后通过循环流W1而被送到组件内部热交换器22A。

同时，组件内部热交换器22A的管路221A内产生的处于蒸气态的低沸腾剂通过它与处于液态的低沸腾剂之间的比重差而向上移动，并且流经第一连接管22C并进入组件外部热交换器22B的管路221B。

在通风管道21内，当车辆200停止时，通风管道21内的空气由于来自车厢内部和车体的外部热而被加热，因此通风管道21的下部被施加负压(即，发生所谓的烟囱效应)。结果，产生从车辆200的下侧朝向上侧的空气流W2。已在组件外部热交换器22B的内部移动的处于蒸气态的低沸腾剂被该空气流W2冷却并因此回到液态。

已回到液态的低沸腾剂通过其自身的重量而在第二连接管22D内下落，并流入组件内部热交换器22A的管路221A中。已流入管路221A中的处于液态的低沸腾剂与温度已由于冷却电池11而上升的空气进行热交换，并因而变成蒸气态。

这样，在本实施例中，热输送装置2设置有具有沿车辆200的上下方向延伸的竖管221C的第一连接管22C和具有沿车辆200的上下方向延伸的竖管221D的第二连接管22D，因此，低沸腾剂在组件内部热交换器22A与组件外部热交换器22B之间自然地循环，也就是移动。既不需要作为热输送装置2的用于输送低沸腾剂的泵，也不需要用于驱动该泵的电源等，因此在抑制了能量消耗量的情况下使电池壳体10内的热排出到通风管道21。

另外，已排出到通风管道21的热通过上述所谓的烟囱效应自然地排出到车外。因此，既不需要作为热输送装置2的用于将已排出到通风管道21的热传递到车外的送风部，也不需要用于驱动该送风部的电源等。因此，抑制了能量消耗量。

在本示例性实施例中，基本观点在于，在车辆正在行驶的状态下，电池11主要通过从车厢内部吸入空气而被冷却，而在车辆停止的状态下，电池通过电池壳体10的多层结构和热输送装置2而被冷却，但本发明并不局限于此。

例如，可省略从车厢内部吸入空气并冷却电池11的冷却路径。在车辆正在行驶的状态下，形成通过文丘里效应而使空气在通风管道21的下部吸入并在通风管道21的上部排出的空气流，因此已从组件外部热交换器22B排出到通风管道21的热自然地从车辆逸出。因此，即使在车辆正在行驶的状态下，电池11也通过电池壳体10的多层结构和热输送装置2而被有效地冷却。

这里，当电池11的温度降低时，电池11的输入/输出特性下降。因此，当外部空气处于极低温度如零度以下时，例如，当开闭阀21C位于开启位置时，电池11的温度由于外部空气而下降，并且电池11的输出因此下降。为了防止这种输出下降，当外部空气的温度低于例如10℃(阈值时)时，开闭阀21C被操作到关闭位置以抑制向外部空气放热。开闭阀21C可配置在组件内部热交换器22A中，或者它可以配置在入口21A和出口21B两者中。

这里，开闭阀21C可由未示出的驱动电机驱动。这种情况下，驱动开闭阀21C的驱动部可由全部一起工作的驱动电机、图1中所示的ECU50、向驱动电机供给驱动电力的辅助电池42、和外部空气温度传感器45实现。亦即，当ECU50基于通过外部空气温度传感器45获得的温度信息而判定出外部空气温度低于10℃时，ECU50向驱动电机输出驱动信号并且将开闭阀21C从开启位置操作到关闭位置。

在该第二示例性实施例中，组件外部热交换器22B配置在通风管道21的弯曲部21D中，但它也可以配置在另一个位置。该另一个位置可以是任意位置，只要它处在被从出口21B进入通风管道21的直射日光照射的照射区域以外的非照射区域内。例如，通风管道21可以包括弯曲部和在车辆200的上下方向上位于该弯曲部的下方的直管部。另外，组件外部热交换器22B可以配置在直管部中。弯曲部可设置在通风管道21中的中途。

接下来将参考一个示例详细说明该示例性实施例的效果。图6A是示出了根据比较例的电池中包括的单电池中测得的随着时间推移的温度变化的结果的曲线图。在该比较例中，在插电式混合动力车辆中设置有电池组，在该电池组中电池壳体仅使用镀锌钢板形成。另外，在该比较例中，省略了热输送装置2。图6B是示出了根据实施例的单电池中测得的随着时间推移的温度变化的结果的曲线图。在该实施例中，在插电式混合动力车辆中设置有第二示例性实施例的结构、也就是电池组1和热输送装置2。

在图6A和6B中，术语“停止”是指插电式混合动力车辆在车辆的点火开关关闭的状态下停止的时间段。因此，在车辆停止的时间段，停止利用图1所示的吸气风扇44来进行冷却。术语“行驶”是指插电式混合动力车辆通过仅驱动图1所示的发动机34、仅驱动电动-发电机MG2或者驱动发动机34和电动-发电机MG2两者而实际行驶的时间段。术语“充电”是指插电式混合动力车辆通过连接从外部电源延伸到图1所示的充电口62的充电电缆的连接器而正在充电的时间段。为了利用同一标准来比较试验结果，在同一试验日和同一试验地点测量该示例和比较例的单电池的温度。

参照图6A，对于比较例，存在当车辆停止时电池壳体内部的温度上升到相变蓄热材料10C的熔点之上的时间段。另一方面，参照图6B，对于实施例，电池壳体内部的温度始终保持在相变蓄热材料10C的熔点温度或低于该熔点的温度。结果，显而易见的是，对于实施例，单电池的温度上升被抑制为比在比较例中低大约5℃。亦即，显而易见的是，对于该示例性实施例，尤其在车辆停止时有效地抑制了电池的温度上升。

将参考图7说明比较例的电池组的寿命与实施例的电池组的寿命之间的差异。在比较例中，估计电池的寿命为大约6.25年，因为平均电池温度高。但是，在实施例中，电池的寿命为大约8年(估算值)，因为平均电池温度较低。这些结果证实了第二示例性实施例的效果。

在上述示例性实施例中，在组件内部热交换器22A与组件外部热交换器22B之间循环的低沸腾剂通过基于液态和固态的比重差而自然地循环，但本发明不必局限于此。例如，也可使用包括利用泵送装置如泵来强制地使致冷剂循环的方法。这种情况下，组件外部热交换器22B不必配置得比组件内部热交换器22A高，并且所使用的致冷剂可以是始终保持在液态的致冷剂。例如，可以使用fluorinert(品牌名)作为该类型的致冷剂。这能够提高车辆的设计自由度。电池11的温度上升通过电池壳体10的多层结构而被抑制，因此用于泵送装置如泵的电力可以较少。例如，通过间歇地驱动泵等，或者通过使致冷剂缓慢地循环，可以保持电力消耗低。

Claims (15)

1.一种收纳电池的电池壳体，包括：

第一层，所述第一层由金属制成；

第二层，所述第二层由隔热材料制成，并且比所述第一层更靠近所述电池；和

第三层，所述第三层由相变蓄热材料制成，并且比所述第二层更靠近所述电池。

2.根据权利要求1所述的电池壳体，其中，所述电池是其中配置有多个单电池的电池群。

3.一种车辆，包括：

电池壳体，所述电池壳体包括第一层、第二层和第三层；

电机，所述电机产生用于使所述车辆行驶的原动力；以及

电池，所述电池供给电力以使所述电机运转，

其中：所述第一层由金属制成；

所述第二层由隔热材料制成，并且比所述第一层更靠近所述电池；并且

所述第三层由相变蓄热材料制成，并且比所述第二层更靠近所述电池。

4.根据权利要求3所述的车辆，还包括：

所述车辆的散热部；以及

热输送装置，所述热输送装置设置有第一热交换器、第二热交换器和循环路径，所述循环路径使致冷剂在所述第一热交换器与所述第二热交换器之间循环，其中：

所述第一热交换器配置在所述电池壳体的内部；并且

所述第二热交换器在所述电池壳体的外部配置在所述散热部中。

5.根据权利要求4所述的车辆，其中：

所述循环路径具有第一连接管和第二连接管；

所述第一连接管构造成使所述致冷剂移动到所述第二热交换器，所述致冷剂已通过与所述电池壳体内部的空气进行的第一热交换而从液态变成蒸气态；

所述第一热交换在所述第一热交换器中进行；

所述第二连接管构造成使所述致冷剂移动到所述第一热交换器，所述致冷剂已通过与所述散热部进行的第二热交换而从蒸气态变成液态；并且

所述第二热交换在所述第二热交换器中进行。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中：

所述第二热交换器在所述车辆的上下方向上定位成比所述第一热交换器高；

所述第一连接管具有沿所述车辆的上下方向延伸的第一竖管；

所述第二连接管具有沿所述车辆的上下方向延伸的第二竖管；并且

所述热输送装置构造成使所述致冷剂经由所述第一连接管和所述第二连接管在所述第一热交换器与所述第二热交换器之间自然循环。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的车辆，其中，所述散热部是允许空气在所述车辆的内部和外部之间流动的通风管道。

8.根据权利要求7所述的车辆，其中：

所述第二热交换器配置在所述通风管道的内部的非照射区域内；并且

所述非照射区域未被进入所述通风管道的直射日光照射。

9.根据权利要求8所述的车辆，其中：

所述通风管道具有倾斜管部和沿所述车辆的上下方向延伸的直管部；并且

所述第二热交换器配置在所述倾斜管部中；

所述倾斜管部相对于所述车辆的上下方向倾斜并且包括所述非照射区域。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的车辆，其中，在所述通风管道中设置有开闭阀，所述开闭阀在允许空气通过的开启位置与抑制空气通过的关闭位置之间操作。

11.根据权利要求10所述的车辆，还包括驱动所述开闭阀的驱动部，其中

所述驱动部构造成在所述车辆外部的温度低于预定阈值时将所述开闭阀操作到所述关闭位置，并且构造成在所述车辆外部的温度等于或高于所述预定阈值时将所述开闭阀操作到所述开启位置。

12.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述预定阈值是基于所述电池的输入/输出特性而被设定的。

13.根据权利要求3所述的车辆，还包括：

通风管道，所述通风管道允许空气在所述车辆的内部和外部之间流动；以及

热输送装置，所述热输送装置设置有第一热交换器、第二热交换器和循环路径，所述循环路径使致冷剂在所述第一热交换器与所述第二热交换器之间循环，

其中：所述第一热交换器配置在所述电池壳体的内部；

所述第二热交换器在所述电池壳体的外部配置在所述通风管道中；

所述第二热交换器配置在所述通风管道的内部的非照射区域内；并且

所述非照射区域未被进入所述通风管道的直射日光照射。

14.根据权利要求13所述的车辆，其中：

所述通风管道包括弯曲部和在所述车辆的上下方向上定位在所述弯曲部的下方的直部；并且

所述第二热交换器配置在所述直管部中。

15.根据权利要求3至14中任一项所述的车辆，其中，所述电池是其中配置有多个单电池的电池群。