CN104282966A - 电池模块、包括电池模块的供电装置和管理其温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池模块、包括电池模块的供电装置以及管理其温度的方法。根据一个实施例，电池模块包括二次电池、热量储存包和成核机构。热量储存包包括与二次电池交换热能的储热材料。储热材料能够被设置为过度冷却状态。热量储存包被布置为与二次电池接触。成核机构使储热材料在过度冷却状态下成核。

Description

电池模块、包括电池模块的供电装置和管理其温度的方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2013年7月8日提交的2013-142495号日本专利申请，并要求以其作为优先权基础，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

一般来说，本文所述的实施例涉及包括二次电池的电池模块，包括电池模块的供电装置，以及管理电池模块的二次电池的温度的方法。

背景技术

包括相变材料的储热材料被称为潜热储存材料。潜热储存材料从固态改变到液态时吸收潜热，相反，从液态改变到固态时释放热量。

已经提出了把潜热储存材料布置在与二次电池热连接中的技术，让潜热储存材料吸收由二次电池产生的热。根据这个提议，当二次电池的温度高于潜热储存材料的温度时，二次电池中的热量被潜热储存材料吸收。相反，当二次电池的温度低于潜热储存材料的温度时，潜热储存材料中的热量被提供给二次电池。

当二次电池的温度低于保证温度的下限值时，二次电池显示出性能降低。换言之，公知二次电池在低温时起动能力差。使用以上介绍的潜热储存材料能够解决这个问题。

换言之，在充电或放电期间(工作期间)由二次电池产生的热量被潜热储存材料吸收。因此，在二次电池停止工作后，二次电池能够由潜热储存材料中的热量保持温暖。在这种状态下，当二次电池的充电或放电开始时，即使在低温环境下也能够控制二次电池的性能降低。

不过，二次电池有可能长时间没有充电或放电并被留在低温环境下。例如在寒冷地区，当二次电池在白天充电或放电并直到下一个早晨才使用时，热量从潜热储存材料释放到低温环境。换言之，使用潜热储存材料作为热源难以长时间保持二次电池中的热量。

通过使潜热储存材料与周围环境热绝缘能够解决这个问题。不过，具有这样的热绝缘装置的二次电池在高温环境下重复充电和放电时可能使其电池温度过度升高。当二次电池的温度高于保证温度的上限值时，构成二次电池的材料被热退化。换言之，带有热绝缘装置的二次电池被放置在高温环境下时，耐用性和可靠性退化。

正如以上介绍，当为了改进二次电池在低温环境下起动的能力而提供使二次电池热绝缘的装置时，由于二次电池在高温环境下工作所以二次电池的可靠性退化了。

众所周知的相关文档包括例如日本专利申请KOKAI公开号9-259938(专利文献1)、日本专利申请KOKAI公开号2002-291670(专利文献2)以及日本专利申请KOKAI公开号2006-329089(专利文献3)。

发明内容

根据一个实施例，电池模块包括二次电池、热量储存包和成核机构。所述热量储存包包括与所述二次电池交换热能的储热材料。所述储热材料能够被设置为过度冷却状态。所述热量储存包被布置为与所述二次电池接触。所述成核机构使所述储热材料在过度冷却状态下成核。

以上陈述的实施例能够为所述电池模块和所述供电装置提供一种装置，它改进了所述电池在低温环境下起动的能力，并且它使所述电池的可靠性能够被控制以免于由于高温环境下电池温度过度升高带来的退化。

附图说明

图1是带有根据第一个实施例的电池模块的供电装置的示意图；

图2是剖面图，显示了根据第一个实施例的电池模块中提供的热量储存包以及成核机构；

图3是剖面图，显示了根据第一个实施例的电池模块中提供的热量储存包以及另一个成核机构；

图4是流程图，显示了管理提供图1中供电装置的电池模块中的二次电池的温度的过程；

图5是流程图，显示了管理提供在根据第二个实施例的供电装置的电池模块中的二次电池的温度的过程；

图6是剖面图，显示了根据第三个实施例的供电装置；

图7是剖面图，显示了沿着图6中线F7-F7取得的电池模块；

图8是剖面图，显示了根据第四个实施例的供电装置的电池模块。

具体实施方式

后文将参考附图描述多个实施例。

(第一个实施例)

以下将参考图1至图4详细地介绍第一个实施例。

如图1所示，供电装置1包括电池模块2、温度传感器21和控制器31。

电池模块2包括二次电池4、热量储存包6和成核机构11。电池模块2被容纳在保护电池所用的外壳(附图未显示)中。

二次电池4是单个电池，包括例如锂离子电池。二次电池4的形状象相对平坦的矩形立方体。

如图2或图3所示，热量储存包6包括容器7以及容器7中密封的储热材料8。

容器7是封闭的容器。容器7例如比二次电池4更薄和更小。容器7由例如合成树脂或金属制成。不过，容器7不限于这种材料并且可以由层压膜制成。

优选情况下，制成容器7的材料的热传导性超过提供二次电池4的轮廓的材料。不仅如此，容器7的材料优选情况下薄于提供二次电池4的轮廓的材料。

储热材料8被容纳在容器7中。作为储热材料8，使用了可以被设置为过度冷却状态的潜热储存材料(PCM；相变材料)。储热材料8被称为相变储热材料。

储热材料8在储热材料8的熔点熔化从固态改变到液态时吸收热量。相反，储热材料8凝固从液态改变到固态时释放热量。不仅如此，从熔化产生的液态储热材料8的特征在于，即使在储热材料8的温度变得等于或低于熔点时也保持液态而不凝固。这种特征被称为过度冷却特征。

储热材料8的实例包括乙酸钠水合物和硫代硫酸钠水合物。乙酸钠水合物和硫代硫酸钠水合物的特征在于，即使每种水合物从其熔化产生的液态被冷却至更接近其凝固点时也能够稳定地保持过度冷却状态。

储热材料8被布置为与二次电池4的对立侧表面至少其一在其厚度方向上接触。因此，以热量储存包6与二次电池4彼此热接触的配置，热量储存包6与二次电池4结合在一起，储热材料8与二次电池4彼此热接触的配置是指储热材料8与二次电池4能够彼此交换热能的配置。

确切地说，在第一个实施例中，热量储存包6被布置为使容器7与二次电池4的侧表面在其厚度方向上直接接触。换言之，热量储存包6与二次电池4结合在一起使得热量储存包6贴在二次电池4的侧表面上。不仅如此，换言之，在热量储存包6紧贴放置于二次电池4的侧表面旁之后，热量储存包6与二次电池4结合在一起。

热量储存包6可以被布置为使得热传递构件被夹在二次电池4的侧表面与容器7之间。作为热传递构件，例如可以使用热导率优异的热传递片。在这种情况下，优选使用薄而柔性的热传递片。

成核机构11连接到每个热量储存包6。提供成核机构11以取消储热材料8的过度冷却状态。成核机构11使储热材料8在其过度冷却状态下产生晶核以使储热材料8凝固。取消储热材料8的过度冷却状态使储热材料8凝固被称为“成核”。不仅如此，起动成核被称为“运行成核机构11”。

图2显示了成核机构11的方面。成核机构11包括提供正电极的电极12、提供负电极的电极13、电极支座14和成核电源15。

电极支座14由电绝缘体制成并以防渗液方式附接到容器7。电极12和13以防渗液方式穿过电极支座14。电极12和13在容器7中与储热材料8接触。成核电源15电连接到电极12和13。成核电源15对电极12和13施加电压。施加电压由以下介绍的控制器31控制。

当运行图2所示的成核机构11时，对电极12和13施加了电压让电流在电极12与13之间流动。施加电压的能量让在过度冷却状态下的储热材料8成核。

图3显示了成核机构11的另一种方面。成核机构11包括销钉16、推杆17、支座18和致动器19。

销钉16被布置在容器7中与储热材料8接触。销钉16由金属制成并且在经受外力时能够变形而在失去外力时恢复其原始未变形的形状。

支座18以防渗液方式连接到容器7。推杆17以防渗液方式穿透支座18。推杆17可以在支座18的厚度方向上移动。推杆17的尖端与销钉16接触。致动器19位于热量储存包6之外。致动器19由供给致动器19的电源驱动。

致动器19被驱动以使推杆17移动以便使得推杆17伸到容器7中。当停止对致动器19供电时，销钉16的恢复力让推杆17被推回到推杆17的原始位置。对致动器19供电和停止供电由以下介绍的控制器31以适时方式控制。

当图3所示的成核机构11运行时，推杆17被推进以使得销钉16弯曲。销钉16的弯曲向储热材料8提供了能量。结果，在其过度冷却状态下的储热材料8被成核。

如图1所示，电池模块2附着有温度传感器21。根据第一个实施例，温度传感器21被布置为与二次电池4轮廓的外表面接触。

温度传感器21可以被布置在二次电池4的内部，例如与二次电池4轮廓的内表面接触。作为替代，温度传感器21可以被布置为和与二次电池4热连接的部分，换言之，容器7的外表面，相接触。

图1所示的控制器31位于电池模块2的外部。控制器使用微计算机形成。让二次电池4在适当温度范围(保证温度范围)内使用所需的多种数据存储在控制器31中所提供的存储器(附图中未显示)中。

控制器31不限于专用于电池模块2的控制器并且可以连接到或加入在另一个控制系统中。另一个控制系统的实例可以是使用电池模块2作为电源运行的电气装置的控制系统或者控制电气装置或其他家用电器产品的网络家用电器控制系统。

如图1所示，控制器31包括温度估计部33、判定部35和成核控制部37。

温度传感器21和控制器31经由电线L1电连接在一起。因此，由温度传感器检测出的温度Ta被输入到温度估计部33。温度估计部33被配置为能够根据输入的温度Ta估计二次电池4的温度Tc。为了将其与其他温度区分，后文中温度Tc被称为估计温度Tc。

判定部35具有其中预置的第一阈值。第一阈值是下限温度Tmin，它是允许判定是否运行成核机构11的参考值。下限温度Tmin被设置为低于储热材料8熔点的温度，例如，储热材料8的凝固点。估计温度Tc被输入到判定部35。判定部35把下限温度Tmin、保证温度范围的下限值与估计温度Tc进行比较。

成核控制部37和成核机构11经由电线L2电连接在一起。来自判定部35的判定结果被输入到成核控制部37。根据输入的判定结果，运行成核机构11，或者中止成核机构11的运行。

在电池模块2的二次电池4运行的同时(也就是，被充电的同时和被放电的同时)，产生热并向周围释放热。所以，传递到热量储存包6的热量(废热)升高了储热材料8的温度。因此，在固态时，储热材料8在储热材料8的熔点变为液态。所以，废热被存储在储热材料8中作为潜热(后文称为熔化潜热)。

在这种状态下，当二次电池4停止工作并被让其不受控制时，储热材料8中的热量被释放到周围。在低温环境下，储热材料8的温度可以低于凝固点。即使当储热材料8的温度低于凝固点时，储热材料8由于其过度冷却特征仍保持其液体状态。也就是，储热材料8保持过度冷却状态。

因此，在控制器31的控制下运行成核机构11以使得已经在过度冷却状态的储热材料8成核时，储热材料8凝固。在此时，储热材料8释放潜热(后文称为凝固潜热)。凝固潜热被传递到二次电池4从而加热它。

下一步，将参考图4介绍运行供电装置1的过程。

首先，在步骤S1，向控制器31提供运行电池模块2的二次电池4的命令。

执行步骤S1中“运行命令”的时间是电池模块2的二次电池4的充电和放电以预置电流值或更大值重复时的时段期间开始充电时的时刻以及开始放电时的时刻。

以下将明确地分开介绍三个使用实例：根据第一个实施例的供电装置1被应用为在电动汽车中安装的车内电源的使用实例(第一个使用实例)；根据第一个实施例的供电装置1被应用为存储电力的家庭储电装置的使用实例(第二个使用实例)；以及根据第一个实施例的供电装置1被应用为电子装置比如个人计算机的电源的使用实例(第三个使用实例)。

在第一个使用实例中，在从电动汽车的起动开关接通直到起动开关被关闭的时段(放电时段)以及电动汽车停止同时被充电时段期间，发出“运行命令”。换言之，在接通起动开关时的时刻执行“运行命令”。同样，在开始充电时的时刻执行“运行命令”。

作为替代，执行“运行命令”的时间可以设置为开始放电时的时间点，以及开始充电之前的时间点。例如，如果在车辆中安装了检测驾驶员存在的开关，就可以在此开关接通时的时刻执行“运行命令”。

在第二个使用实例中的供电装置是在住宅中预定位置安装的电池并且一般被称为固定电池。该电池用作存储由太阳能电池或燃料电池所产生电力的电池。作为替代，该电池用作在午夜存储经由电网所供给电力的电池。

当电池用于存储例如来自太阳能电池的电力时，“运行命令”在太阳光照射太阳能电池的正午前后几个小时期间发出。换言之，“运行命令”在使用由太阳能电池产生的供电开始充电时的时刻执行。

在第三个使用实例中，“运行命令”在从电子装置的电源开关接通直到电源开关被关闭的时段(放电时段)以及电子装置被放电的时段期间发出。换言之，“运行命令”在接通电源开关时的时刻执行“运行命令”。同样，在开始充电时的时刻被执行。

执行了步骤S1后，控制器31执行步骤S2。在步骤S2中，由温度传感器21检测出的电池模块2的温度Ta被加载到温度估计部33中。由温度估计部33根据温度Ta估计二次电池4的温度(估计温度Tc)。

在下一个步骤S3中，控制器31判定估计温度Tc是否低于下限温度Tmin。当电池模块2处于低温环境时，二次电池4的估计温度Tc相应地低。当估计温度Tc低于下限温度Tmin时，在步骤S3中的判定为。

在步骤S3中的判定为的条件下，储热材料8的温度低于下限温度Tmin。也就是，储热材料8的温度低于储热材料8的熔点。因此，由于二次电池4释放的热量，已经变成液态的储热材料8处于过度冷却状态。

在步骤S3中的判定为时，控制器31执行步骤S4，让成核控制部37运行成核机构11。因此，储热材料8被成核并凝固。

所以，已经接触热量储存包6的二次电池4由储热材料8释放的凝固潜热加热。换言之，由储热材料8释放的潜热经由容器7向二次电池4提供以升高二次电池4的温度。这改进了二次电池4在低温起动的能力。

相反，当电池模块2处于高温环境时，二次电池4的估计温度Tc对应地高。因此，当估计温度Tc等于或高于下限温度Tmin时，在步骤S3中的判定为。在步骤S3中的判定为的条件下，储热材料8的温度等于或高于下限温度Tmin。也就是，储热材料8的温度高于储热材料8的熔点，并且储热材料8是液态。

在步骤S3中的判定为时，执行步骤S5。在这种情况下，成核控制部37暂停成核机构11的运行。因此，不释放储热材料8中的凝固潜热。这就防止了不期望的热量从储热材料8提供给处于高温的二次电池4。

正如以上所述，当二次电池4的温度被估计为低于下限温度Tmin时，储热材料8在过度冷却状态下成核。结果，利用由储热材料8释放的凝固潜热能够加热二次电池4。

相反，当二次电池4的温度被估计为等于或高于下限温度Tmin时，成核机构11的运行被暂停。这就防止了二次电池4被不必要地加热，并且二次电池4被控制以预防二次电池4的温度过度升高。这又防止了二次电池4的耐用性下降，让二次电池4的可靠性退化得到控制。

也就是，根据第一个实施例的供电装置1使用了以其过度冷却能力为特征的储热材料8，并且让控制器31控制成核机构11的运行，根据二次电池4的温度使储热材料8成核。

因此，能够执行有效控制，其中8在过度冷却状态的储热材料被成核以加热二次电池4，并且其中成核被暂停以制止对二次电池4加热。这就不再需要为储热材料8提供热绝缘装置以防止储热材料8中储存的潜热在低温环境下被释放到储热材料8的周围。储热材料8的温度能够对应地被控制以免于在高温环境下过度升高。

所以，第一个实施例能够向电池模块2和供电装置1提供一种装置，它改进了所述电池在低温环境下起动的能力，并且它使所述电池的可靠性能够被控制以免于由于高温环境下电池温度过度升高的结果而退化。

不仅如此，在根据第一个实施例的供电装置1中，密封结构的热量储存包6被布置为与二次电池4的侧表面接触。因此，在二次电池4的充电期间和二次电池4的放电期间，由二次电池4释放的热量能够由储热材料8直接吸收。同样，储热材料8成核时二次电池4能够被由储热材料8释放的潜热直接加热。储热材料8与二次电池4彼此直接交换热能，改进了热交换性能。

不仅如此，根据第一个实施例的供电装置1不再需要循环组件，比如让储热材料8在其液态下循环的泵和管道。因此，供电装置1具有简单的配置并能够被配置为小尺寸。

尝试使储热材料8在过度冷却状态下循环可以导致储热材料8被由此引起的能量结晶。因此，使得储热材料8循环的方式可以为把储热材料填充到胶囊中并把该胶囊散布在液体溶液中。不过，这会降低在储热材料中储存的潜热量。所以，在二次电池4中热量的吸收和向二次电池4释放储热材料中的潜热方面，循环都是不利的。

(第二个实施例)

图5是流程图，展示了运行根据第二个实施例的供电装置1的过程。根据第二个实施例的供电装置1与根据第一个实施例的供电装置1相同，只不过运行过程不同。换言之，根据第二个实施例的供电装置1具有的结构与根据第一个实施例的供电装置1相同。因此，将参考图1和其他必要附图来说明根据第二个实施例的供电装置1。

将参考图5来说明运行根据第二个实施例的供电装置1的过程。

首先，步骤S11判定是否已经发出了让二次电池4运行的“运行命令”。发出“运行命令”时的时刻如同在第一个实施例中所述。

如果对二次电池4已经发出了运行命令，步骤S11中的判定为。然后，执行步骤S12。随后，在步骤S3进行判定，并且当步骤S13中的判定为时，执行步骤S14。

步骤S12至S14对应于在第一个实施例中介绍的步骤S2至S4。

因此，当步骤S11判定已经发出了让二次电池4运行的“运行命令”时，根据温度传感器21检测出的电池模块2的温度Ta估计二次电池4的温度Tc(步骤S12)。当下一个步骤S13判定估计温度Tc低于预置的下限温度Tmin时，执行步骤S14时便使在过度冷却状态下的储热材料8成核。

正如以上所述，由系统在步骤S11至S14执行的温度管理中，当电池模块2的二次电池4在运行(二次电池4正在充电或放电)时并且二次电池4的估计温度低于下限温度Tmin时，储热材料8被成核。这让二次电池4被储热材料8释放的凝固潜热加热。

当步骤S13中的判定为(换言之，估计温度Tc高于下限温度Tmin)时，在步骤S15进行判定。

步骤S15判定估计温度Tc是否高于预置的第二阈值(换言之，上限温度Tmax，它是二次电池保证温度范围的上限值)。上限温度Tmax被设置为高于储热材料8的熔点。

当估计温度Tc高于上限温度Tmax时，步骤S15中的判定为。在这种情况下，执行下一个步骤S16。在步骤S16中，把成核置为待命的命令被生成并存储在控制器31的存储器中。该命令让储热材料8在二次电池4停止运行后成核。

所以，成核控制部37暂停了成核机构11的运行(步骤S17)。这就防止了不期望的热量从储热材料8提供给二次电池4。

正如以上所述，由系统在步骤11至步骤13以及在步骤15至步骤17执行的温度管理中，当电池模块2的二次电池4在运行(二次电池4正在充电或放电)时，并且当二次电池4的估计温度Tc超过了上限温度Tmax时，储热材料8的成核被暂停，使成核置为待命的命令被保存。这就防止了运行中的二次电池4被储热材料8中的凝固潜热加热。所以，运行中的二次电池4的温度没有过度升高。

相反，当估计温度Tc高于下限温度Tmin且低于上限温度Tmax时，步骤S15中的判定为。在这种情况下，执行步骤S17而不执行步骤S16。

所以，由系统在步骤11至步骤13、步骤15和步骤17执行的温度管理中，当电池模块2的二次电池4在运行(二次电池正在充电或放电)时，并且当二次电池4的估计温度Tc在下限温度Tmin与上限温度Tmax之间时，储热材料8的成核被暂停。这就防止了运行中的二次电池4被储热材料8中的凝固潜热加热。所以，二次电池4的温度没有过度升高。

当电池模块2的运行(严格地说，二次电池的充电或放电)停止时，步骤S11中的判定为。然后，控制器31在步骤S20判定是否把成核置为待命的命令存储在存储器中。

如果执行了以上所述的步骤S16后二次电池4的运行停止，在步骤S20中的判定为。作为响应，执行下一步骤S21。在步骤S21中，运行成核机构11以执行使储热材料8成核的过程。因此，二次电池4由储热材料8释放的凝固潜热加热。

在这个阶段，二次电池4停止并且不发热，即使在加热二次电池4时二次电池4的温度也受控免于升高。如果电池模块2被实施为车内供电装置，来自外部的低温冷风可以对着电池模块2吹同时电池模块2停止，短时间内释放电池模块2中的热量。

利用系统在步骤11至步骤13以及步骤15至步骤17执行的温度管理，电池模块2的二次电池4的温度超过了上限温度Tmax。因此，二次电池4被进一步加热时，二次电池4的可靠性可能退化。

与二次电池4接触的热量储存包6的储热材料8吸收二次电池4中的大量热量作为熔化潜热。当储热材料8的温度由于吸收的热量超过了储热材料8的熔点时，储热材料8熔化。不过，当温度超过熔点时储热材料8的熔化就结束。所以，不可能进一步吸收熔化潜热。另一方面，在二次电池4的运行停止后熔化的储热材料8由于温度降低变为过度冷却状态。储热材料8保持着熔化潜热储存其中。因此，除非储存的潜热被释放，在二次电池4下一次运行时储热材料8不会吸收二次电池4中的热量。

不过，正如以上所述，在二次电池4停止的同时在储热材料8中的潜热被强制释放，作为系统在步骤11、步骤20和步骤21中执行的温度管理的结果。这就让储热材料8保持凝固。也就是，储热材料8被复归为能够利用凝固潜热进行热量吸收。

所以，当电池模块2的二次电池4随后运行时，储热材料8能够再次吸收由二次电池4释放的热量。

如果未能执行步骤S16使二次电池4停止运行，步骤S20中的判定为。作为响应，执行步骤S22，其中成核机构11的运行被暂停。这就防止了不期望的热量被从储热材料8释放给二次电池4。

第二个实施例还能够提供电池模块2、带有该模块的供电装置1以及管理电池模块2的方法，它们全都改进了该电池在低温环境下起动的能力，并且使电池的可靠性能够被控制以免于由于高温环境下电池温度过度升高的结果而退化。

(第三个实施例)

图6显示了根据第三个实施例的供电装置1。图7是沿着图6中线F7-F7看到的电池模块42的剖面图。根据第三个实施例的供电装置1与根据第一个实施例的供电装置1相同，只不过电池模块42的配置不同于电池模块2。因此，第三个实施例中具有与第一个实施例的对应功能一致或类似功能的组件由与第一个实施例中相同的引用号指示并且将不介绍。

如图6所示，根据第三个实施例的供电装置1包括外壳41、电池模块42、温度传感器21和控制器31。控制器31位于外壳41之外。控制器31被配置为如第一个实施例中所说明的。

提供了至少一个或者例如多个以及明确地两个电池模块42。电池模块42在外壳41中被并排地排列。

每一个电池模块42都包括电池包43、热量储存包6和成核机构11。

每一个电池包43都包括电池容器45和多个二次电池4。

如图7所示，电池容器45包括容器主体46和盖子47。电池容器45的形状一般像矩形立方体。容器主体46和盖子47由合成树脂或金属比如不锈钢制成。

容器主体46包括长方形底壁46a(见图7)、侧壁46b和端壁46c(见图6)。侧壁46b与底壁46a的相应对立侧边缘整体地连续。端壁46c与底壁46a的相应纵向对立边缘整体地连续。端壁46c还与侧壁46b的相应纵向对立边缘整体地连续，并且每个都跨越侧壁46b。

盖子47连接到容器主体46所以闭合容器主体46的上端开口。

多个二次电池4被容纳在电池容器45中。如图6所示，这些二次电池4汇聚在一起以便并排地安放在电池容器45中。换言之，这些二次电池4被容纳并布置在电池容器45中，比便以在二次电池4排列方向上堆叠的方式汇聚在一起。

每个二次电池4都被布置为与容器主体46的底壁46a成直角地竖立。每个二次电池4都用粘合剂48(见图7)固定到容器主体46的壁部位并且优选情况下固定到位于重力方向的底壁46a。

为了吸收作为二次电池4膨胀和收缩的结果的二次电池4体积的变化，每个二次电池4都仅仅以底壁46a固定接触。也就是，在每个二次电池4与侧壁46b之间以及二次电池4与盖子47之间提供缝隙g1(见图7)。不仅如此，在端壁46c与位于二次电池4排列的每个对立端处的二次电池4之间提供了缝隙g2(见图6)。不仅如此，相邻二次电池4之间在电池容器45纵向上存在着近似1mm到2mm的缝隙(附图中未显示)。

热量储存包6和成核机构11与都在第一个实施例中所述的热量储存包6和成核机构11类似地配置。

如图7所示，热量储存包6被布置为与固定着每个二次电池4的电池容器45的壁部接触，换言之，与底壁部46a的外表面接触。热量储存包6基本上与底壁部46a同样大。热量储存包6在电池容器45纵向上延伸以基本上覆盖底壁46a的整个表面。

因此，电池容器45中的每个二次电池4和位于电池容器45外面的热量储存包6经由底壁部46a无任何间隙地彼此紧密接触。所以，二次电池4和热量储存包6如此布置以经由底壁46a更紧密地热连接。换言之，二次电池4和热量储存包6如此布置以能够基于热传递来交换热能。

控制器31同时对全部成核机构11提供每个成核机构11运行的控制输出。

温度传感器21可以连接到电池模块2之一，例如，位于图6左侧的电池模块2。确切地说，温度传感器21被布置为与电池容器45的外表面接触，例如，侧壁46b的外表面下部(见图7)。作为替代，温度传感器21可以被布置为与端壁46c或盖子47的外表面接触或者与电池容器45的内表面接触。

在第三个实施例中，在电池模块42中提供的多个二次电池4在运行的同时(换言之，在充电的同时和放电的同时)产生热量。热量经由粘合剂48和电池容器45的底壁46a被传递到热量储存包6。

在这种情况下，粘合剂48和底壁46a是增加热阻抗的因素。不过，不存在以上介绍的热传递通道以外的热传递通道。因此，无论热阻抗是否存在，二次电池4中的热量都能够以集中的方式传递到热量储存包6，并且由储热材料8释放的凝固潜热能够以集中的方式传递到每个二次电池4。

被传递到热量储存包6的二次电池4中热量(废热)升高了热量储存包6中储热材料8的温度。因此，当储热材料8处于其固态时，储热材料8在储热材料8的熔点熔化为液体。废热对应地被储存在储热材料8中作为熔化潜热。

在这种状态下，当每个二次电池4停止运行然后让其不受控时，在储热材料8中的热量被释放到周围。因此，在低温环境下，每个二次电池4和储热材料8的温度可以降低到接近储热材料8的凝固点。在这种情况下，储热材料8由于其特征而保持其液态。换言之，储热材料8保持在过度冷却状态下。过度冷却的储热材料8储存着熔化潜热。

在这种状态下，当成核控制部37根据由控制器31执行的控制运行成核机构11时，已经在过度冷却状态下的储热材料8成核。因此，储热材料8凝固并且在此时储热材料8释放凝固潜热。凝固潜热经由电池容器45的底壁46a和粘合剂传递到二次电池4。从而二次电池4被加热。

由控制器31运行根据第三个实施例的供电装置1的过程如同以上参考图4在第一个实施例中的介绍。根据参考图5在第二个实施例中所述的过程可以运行根据第三个实施例的供电装置。

包括从图6和图7中省略的组件的第三个实施例除了以上所述的特征以外与第一个实施例相同。因此，第三个实施例也改进了电池在低温环境下起动的能力，并且使电池的可靠性能够被控制以免于由于高温环境下电池温度过度升高的结果而退化。

正如以上介绍，根据第三个实施例的电池模块42包括多个汇聚的二次电池4。因此，第三个实施例能够增加电池模块42的电池输出，高于根据第一个实施例的电池模块的电池输出。

不仅如此，热量储存包6与多个二次电池4独立并分开。因此，当二次电池4汇聚在一起以便并排地平放时，能够密集地汇聚在一起而不受热量储存包6的布置空间的影响。这就允许电池模块2被小型化。相反，当电池模块并排地布置以便提供与根据第三个实施例所用的二次电池同样多的二次电池时，布置热量储存包的空间需要在相邻二次电池之间提供。因此，最终的电池模块在二次电池的排列方向上尺寸增大。

不仅如此，在根据第三个实施例的电池模块42中，热量储存包6位于电池包43的外部。此外，在电池包43中，每个二次电池4都与热量储存包6经由用作分隔壁的电池容器45彼此分开。这就确保了每个二次电池4相对于储热材料8的安全。

因此，如果热量储存包6的容器7被损坏，容器7中的储热材料8就从容器7泄漏。不过，电池容器45防止了泄漏的储热材料8到达二次电池4。因此，二次电池4避免了被短路。这进一步防止了由短路可能引起的泄漏的储热材料8与二次电池4内部物质之间的反应。

(第四个实施例)

图8显示了根据第四个实施例的供电装置1的重要部分的结构。第四个实施例除了电池模块配置外与第三个实施例相同。因此，第四个实施例中具有的与第三个实施例的对应功能一致或类似功能的组件由与第三个实施例中相同的引用号指示并且将不描述。以下描述也将在必要时参考图6给出。

在第四个实施例中，在电池模块42的多个二次电池4的每一个电池外表面上都提供了热导率高的导热片5。确切地说，如图8所示，导热片5整体连续以跨越二次电池4经由间隙g1与容器主体46的侧壁部46b隔开的侧表面以及二次电池4的底表面。利用连接到与粘合剂48接触的二次电池4底面的导热片5，二次电池4利用粘合剂48被固定到容器主体46的底壁部46a。

在电池模块42中的多个二次电池4在运行的同时(也就是，在充电的同时和放电的同时)产生热量。热量经由粘合剂48和电池容器45的底壁部46a被传递到热量储存包6。在这种情况下，通过二次电池4的侧表面释放的热量经由导热片5传递到与粘合剂48接触的导热片5的一部分的中间区域。这改进了热量从二次电池4向电池容器45的底壁部46a辐射，让二次电池4中的热量以集中方式传递到热量储存包6。不仅如此，相反，当凝固潜热被释放时，释放的凝固潜热能够不仅通过二次电池4的底表面而且还通过侧表面传递到每个二次电池4。

在图8中未显示的第四个实施例的组件除了以上描述外与第三个实施例的对应组件相同。所以，第四个实施例也改进了电池在低温环境下起动的能力，并且使电池的可靠性能够被控制以免于由于高温环境下电池温度过度升高的结果而退化。

虽然已经介绍了某些实施例，但是这些实施例仅仅以实例呈现，而并非意在限制本发明的范围。的确，本文所述的新颖实施例可以以各种各样的其他形式实施；可以对本文所述的实施例的形式进行进一步的多种省略、替换和改变而不脱离本发明的实质。附带的权利要求及其等效内容意在覆盖这样的形式或修改，因为它们将落入本发明的范围和实质。

Claims (7)

1.一种电池模块，包括：

二次电池；

热量储存包，包括能够被设置为过度冷却状态的储热材料，所述热量储存包被布置为与所述二次电池接触以与所述二次电池交换热能；以及

附接到所述热量储存包的成核机构，使在过度冷却状态下的所述储热材料成核。

2.一种电池模块，包括：

包括多个汇聚的二次电池的电池包；

热量储存包，包括能够被设置为过度冷却状态的储热材料，所述热量储存包被布置为与所述电池包接触以与所述二次电池交换热能；以及

附接到所述热量储存包的成核机构，使在过度冷却状态下的所述储热材料成核。

3.根据权利要求2的电池模块，其中，所述电池包包括所述二次电池被容纳于其中的电池容器，并且所述热量储存包被布置为与所述电池容器的所述二次电池被固定到其上的壁部的外表面接触。

4.一种供电装置，包括：

根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块；

附接到所述电池模块的温度传感器；以及

控制器，包括温度估计部，被配置为根据当所述二次电池开始充电或放电时由所述温度传感器检测到的温度来估计所述二次电池的温度；判定部，被配置为将所述估计温度与保证温度范围内的下限温度相比较；以及成核控制部，被配置为当所述估计温度低于所述下限温度时运行在所述电池模块中所提供的成核机构以使所述储热材料成核，以及当所述估计温度等于或高于所述下限温度时暂停所述成核机构的运行。

5.根据权利要求4的供电装置，其中，当所述估计温度高于所述保证温度范围内的上限温度时，所述控制器暂停所述储热材料的成核，以及在所述二次电池停止充电或放电后，使得所述成核被暂停的所述储热材料成核，以使所述二次电池复位。

6.一种用于当根据权利要求1所述的电池模块中所提供的二次电池开始充电或放电时管理二次电池的温度的方法，所述方法包括：

经由温度传感器检测所述二次电池的温度以估计所述二次电池的温度；

将所述估计温度与保证温度范围内的下限温度相比较；以及

当所述估计温度低于所述下限温度时运行在所述电池模块中所提供的成核机构以使所述储热材料成核，以及当所述估计温度等于或高于所述下限温度时暂停所述成核机构的运行。

7.根据权利要求6的管理二次电池的温度的方法，其中，当所述估计温度高于所述保证温度范围内的上限温度时，所述储热材料的成核被暂停，以及当所述二次电池停止充电或放电后，所述成核被暂停的所述储热材料被成核以使所述二次电池复位。