CN104640736A - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种电动车辆(2)配备有用于行驶的电机(9)、第一电池(4)、第二电池(3)、冷却第一电池的液冷式冷却器，和温度调节器。第一电池构造成向电机供给电力，并具有第一容量和第一输出。第二电池构造成向电机供给电力，并具有不同于第一容量的第二容量和不同于第一输出的第二输出。温度调节器构造成使用气体作为热介质来调节第二电池的温度。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及一种电动车辆。
背景技术
已提出为电动车辆装设类型彼此不同的两种电池(日本专利申请公报No.2006-79987(JP-2006-79987A))。所述电池之一是内部电阻小且即使在短时间内也能供给大量电力(大电流)的高输出型电池。另一种电池是内部电阻大、不能供给大量电力(大电流)但能量密度高(对于其尺寸而言电力容量大)的电池。在下文中，前者将称作高输出型电池，而后者将称作高容量型电池。
当今，锂离子电池常常既被用作高输出型电池，又被用作高容量型电池。通过调节诸如活性材料的种类、活性材料层的厚度等各种参数，甚至能将采用相同锂离子的电池制作为高输出型或高容量型。附带说明，电池技术已处于快速发展之中，并且市场上可能出现替代锂离子电池的高输出型电池/高容量型电池。应该指出的是，本说明书公开的技术并不限于锂离子电池。
通过为电动车辆装设两种电池，总体上能确保高输出/高容量的电源。典型地，通过为车辆装设高输出型电池，能提高车辆的加速性能，而通过为车辆装设高容量型电池，能增加车辆的续航距离。
顺便说一下，由于电池的发热量大，所以电动车辆还装设有用于电池的冷却器。还提出了若干与冷却器有关的技术。还冷却诸如逆变器、电机等其它发热设备比仅仅冷却电池更有效。日本专利申请公报No.2009-126256(JP-2009-126256A)中公开了这种技术。此外，例如日本专利申请公报No.2010-280288(JP-2010-280288A)、日本专利申请公报(No.2009-110829(JP-2009-110829A)和日本专利申请公报No.2008-141945(JP-2008-141945A)中公开了向电池输送已通过空调装置等调节的车内空气以冷却电池的技术。在冷却车载设备时，可采用液冷式系统和空冷式系统中的一者或它们两者。可提到日本专利申请公报No.2009-27798(JP-2009-27798A)的技术，作为采用液冷式冷却器和空冷式冷却器两者的示例。日本专利申请公报No.2009-27798(JP-2009-27798A)中公开的电动车辆配备有分别与电压变换器连接的两个电池。两个电压变换器中的一个电压变换器由空冷式冷却器冷却，而另一个电压变换器由液冷式冷却器冷却。当然，在两个电池的类型彼此不同的情况下也需要冷却器。
发明内容
本发明提供了一种有效地冷却两种不同类型的电池的电动车辆。
根据本发明一方面的电动车辆配备有用于行驶的电机、第一电池、第二电池、冷却所述第一电池的液冷式冷却器和温度调节器。所述第一电池构造成向所述电机供给电力，并具有第一容量和第一输出。所述第二电池构造成向所述电机供给电力，并具有不同于所述第一容量的第二容量和不同于所述第一输出的第二输出。所述温度调节器构造成利用气体作为热介质来调节所述第二电池的温度。
在本发明的上述方面中，所述第二输出可高于所述第一输出，并且所述第二容量可小于所述第一容量。
在本发明的上述方面中，所述第二输出可低于所述第一输出，并且所述第二容量可大于所述第一容量。
在本发明的上述方面中，所述第二电池可构造成使用频度低于所述第一电池。
在本发明的上述方面中，所述电动车辆还可具有循环通路和热交换器。所述循环通路构造成使液体冷却介质循环到所述第一电池和不同于所述第一电池的另一单元。所述热交换器构造成在所述液体冷却介质与由所述温度调节器吸入的空气之间进行热交换。
在本发明的上述方面中，所述第一电池可配备有水套。所述循环通路可经由所述水套延伸。
在本发明的上述方面中，所述电动车辆还可具有储罐，所述液体冷却介质蓄积在所述储罐中。所述循环通路可经由所述储罐延伸，并且所述水套和所述储罐可彼此成一体。
在本发明的上述方面中，所述温度调节器可配备有第一管道。所述第一管道与所述储罐接触并且构造成将空气输送到所述第二电池。此外，所述温度调节器可构造成在所述液体冷却介质的温度已超过预定的临界温度的情况下经所述第一管道将空气输送到所述第二电池。
在本发明的上述方面中，在所述储罐与所述第二电池之间可设置有空气流路。所述温度调节器可构造成在所述第二电池工作的情况下将空气供给到所述空气流路，并且此外，可构造成在所述第二电池停止的情况下将空气供给到所述第二电池。
在本发明的上述方面中，所述电动车辆还可配备有逆变器、储罐和循环通路。所述逆变器构造成将所述第一电池和所述第二电池的电力变换成交流电并且将所述交流电供给到所述电机。用于温度调节的液体蓄积在所述储罐中。所述循环通路构造成使所述液体在所述第一电池、所述逆变器和所述储罐之间循环。此外，所述储罐可与容纳所述第一电池的第一外壳接触。此外，所述储罐可与容纳所述第二电池的第二外壳接触。
在本发明的上述方面中，供输送到所述第二电池的空气流过的第二管道可与所述储罐接触。
在本发明的上述方面中，供输送到所述第二电池的空气流过的第二管道可延伸通过所述储罐的内部。
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是根据本发明各实施例的电动车辆的电力系统的框图；
图2是根据本发明第一实施例的电动车辆的电池温度调节系统的框图；
图3示出了第二电池周围的温度调节系统的构型的修改例；
图4是根据本发明各第二实施例的电动车辆的电力系统的框图；
图5A和5B是根据本发明第二实施例的电动车辆的电池温度调节系统的框图，图5A示出了空气如何输送到第二电池，而图5B示出了空气如何输送到单元间管道；
图6是单元间管道的截面图；
图7是温度调节处理的流程图；以及
图8是根据本发明第三实施例的电动车辆的电池温度调节系统的框图。
具体实施方式
首先，以下将说明本发明的实施例的概要。
在本发明各实施例中，由冷却介质吸收的热可通过还用来预热电池而被有效地利用。因此，可使用用语“调节电池的温度”代替用语“冷却电池”。附带说明，高输出型电池和高容量型电池中的一者在下文中将称作第一电池，而另一者在下文中将称作第二电池。第二电池是“容量和输出不同于第一电池的电池”。作为本发明的一个实施例，使用频度较高的电池可称作第一电池，而使用频度低于第一电池的电池可称作第二电池。
作为本发明各实施例的电动车辆配备有输出和容量彼此不同的两个电池，亦即第一电池和第二电池。要供给到用于行驶的电机的电力储存在各电池中。第一电池和第二电池中的一者被设计成高输出型，而另一者被设计成高容量型。这两类电池的典型利用模式的示例包括下文将说明的第一模式、第二模式和第三模式。在第一至第三模式的任意情形中，第一电池是通常使用的电池。在第一模式中，第二电池是在电机的目标输出大的情况下连同第一电池一起使用的电池。亦即，电机的目标输出大的情形是目标输出大于预定的输出阈值的情形。在第二模式中，第二电池是备用电池。第二电池在第一电池的剩余电量(SOC)已变得低于预定的剩余电量阈值的情况下使用。这种情况下，剩余电量已下降到预定的剩余电量阈值之下的第一电池停止。在第三模式中，电动车辆为混合动力车辆，并且第二电池在发动机由电机起动时使用。附带说明，上述第一至第三模式中的一些模式可彼此组合。可存在不同于上述第一至第三模式的利用模式。在任何一个利用模式中，第一电池是使用频度高于第二电池的常用电池。
作为本发明各实施例的电动车辆还配备有冷却第一电池的液冷式冷却器和使用气体作为热介质来调节第二电池的温度的温度调节器。使用频度高于第二电池的第一电池由液体冷却介质冷却，而使用频度相对低的第二电池由气体(典型地为空气)冷却。附带说明，尽管稍后详细说明，但如果第二电池的温度低于适于利用的温度范围，则温度调节器升高第二电池的温度。在作为本发明各实施例的电动车辆中，使用频度相对高的第一电池由液体冷却介质冷却，而使用频率相对低的第二电池由气体冷却。亦即，仅为使用频度高的第一电池准备高成本的液冷式冷却器，而对使用频度低的第二电池准备空冷式冷却器(温度调节器)。因而，使用频度彼此不同的两个电池各自能以低成本被有效地冷却(调节温度)。
附带说明，可考虑使用频度高的第一电池的温度基本不上升。因此，代替名称“温度调节器”，已对调节第一电池的温度的机构赋予名称“冷却器”。相反，推定使用频度低的第二电池在外部气温低的情况下起动时保持温热。因此，已对调节第二电池的温度的机构赋予名称“温度调节器”。
高输出型的发热量大于高容量型。使用频度高的第一电池被设计为高输出型，且液冷式冷却器与其组合。因而，能充分冷却发热量大的电池。此外，即使使用频度低的第二电池被设计为发热量小的高容量型且空冷式温度调节器与其组合，也能有效地冷却电池。
另一方面，使用频度高的第一电池可被设计为高容量型，且液冷式冷却器可与其组合。液冷式的冷却介质的比热小于空冷式。发生温度不规则的可能性随着发热体的发热量增大而提高。采用发热量小于高输出型电池的高容量型电池作为第一电池，使得使用频度高的第一电池能被均匀地冷却。此外，甚至在使用频度低的第二电池被设计为高输出型且空冷式温度调节器与其组合的情况下，空冷式也能充分地应对该状况，因为第二电池的使用频度低。
上述电动车辆优选还配备有循环通路和热交换器。液体冷却介质经循环通路循环到第一电池和不同于第一电池的另一待冷却单元。该热交换器在液体冷却介质与由温度调节器吸入的空气之间进行热交换。这种情况下，液体冷却介质的热转移到空气，并且空气的温度上升。如果外部空气的温度低且起动前的第二电池的温度尚未达到合适的工作温度，则能用高温空气将第二电池加温。
为了用液体冷却介质有效地冷却第一电池，适合的是采用第一电池配备有水套且上述循环通路经由该水套延伸的构型。此外，优选与水套一体地设置有储罐，并且该储罐经由上述循环通路延伸。该储罐是液体冷却介质临时蓄积在其中的罐。此外，与水套一体地设置储罐的方案可包括水套还用作储罐的情形。
此外，作为本发明各实施例的电动车辆除上述构型外还优选配备有以下构型。温度调节器配备有与储罐接触并且向第二电池输送空气的管道。此外，如果冷却器中的液体冷却介质的温度已超过预定的临界温度，则温度调节器经该管道向第二电池输送空气。该构型的有利之处在于，如果液体冷却介质的温度高，则能使用用于第二电池的温度调节器来降低液体冷却介质的温度。
此外，在作为本发明各实施例的电动车辆中，在储罐与第二电池之间可设置有空气流路。于是，适合的是温度调节器构造成在第二电池工作时向空气流路供给空气。更具体地，温度调节器配备有流路切换器，该流路切换器在第二电池与上述空气流路(储罐与第二电池之间的空气流路)之间切换空气的供给目的地，并且在第二电池工作时将空气的供给目的地设定为上述空气流路。该构型使得能减少储罐与第二电池之间的热传递。该构型适合将第二电池与储罐中的液体冷却介质热隔离。
本说明书公开的电动车辆的另一实施例配备有逆变器、储罐和循环通路以及第一电池和第二电池。逆变器将第一电池和第二电池各者的电力变换成交流，并且将该交流供给到用于行驶的电机。储罐是用于温度调节的液体蓄积在其中的容器。“用于温度调节的液体”是所谓的冷却介质。循环通路使液体在第一电池、逆变器和储罐之间循环。于是，在本发明各实施例中，第二电池被设计成空冷式，并且储罐与容纳第一电池的外壳接触，并且还与容纳第二电池的外壳接触。
第一电池(高输出型电池)的输出高于第二电池(高容量型电池)，且因此发热量大。因而，对第一电池采用液冷式。相反，由于第二电池的发热量小于第一电池，所以对第二电池采用空冷式。在此应该指出的是，冷却介质蓄积在其中的储罐保持与第一电池的外壳接触，并且第二电池的外壳也保持与储罐接触，由此能提高调节第一电池的温度的效率，并且还能提高调节第二电池的温度的效率。这是因为第一电池和第二电池两者都与储罐自身进行热交换。
第二电池被设计成空冷式的，并且适合的是通过储罐预先调节空气的温度。因此，适合的是上述电动车辆还构造成使得供输送到第二电池的空气(外部空气)流过的管道与储罐接触。或者，适合的是该管道延伸通过储罐中的液体。如果在第二电池被冷却时外部空气的温度高于储罐中的液体的温度，则外部空气在由储罐中的液体冷却之后从第二电池通过。再或者，在寒冷地区预热第二电池等情况下，如果储罐中的液体温度高于外部空气的温度，则通过储罐中的液体预先将外部空气加温，使得能有效地将第二电池加温。
以下将说明本发明的实施例的细节及其进一步的改进。
在以下说明中，“电动车辆”包括配备有电机和发动机两者的混合动力车辆和燃料电池动力车辆。首先，将说明根据本发明各实施例的电动车辆的电力系统。图1是示出了根据本发明第一实施例的电动车辆2的电力系统的系统图。电动车辆2具有向用于行驶的电机供给电力的两个电池(第一电池4和第二电池5)。第一电池4的输出电压高于第二电池3，并且容量(最大充电电力)小于第二电池3。换言之，第二电池3的输出电压低于第一电池4，并且容量(最大充电电力)大于第一电池4。高容量型第二电池3经由系统主继电器5与电压变换器6连接。电压变换器6的输出侧与逆变器7连接。此外，高输出型第一电池4经由继电器8与逆变器7连接。第二电池3的输出电压低于第一电池4。因此，电压变换器6使第二电池3的输出电压升压，使得第二电池3的输出电压与第一电池4的输出电压一致。
附带说明，更严格地说，这意味着高输出型电池(第一电池4)的输出密度高于高容量型电池(第二电池3)，并且该高容量型电池的能量密度高于高输出型电池。在此应该指出的是，将输出密度表达为电池的单位重量输出(W/kg)，并且将能量密度表达为电池的单位重量电力(Wh/kg)。然而，本说明书简单地表达了高容量型电池的输出小于且容量大于(最大充电电力大于)高输出型电池。
逆变器7将第一电池4和/或第二电池3的直流电力变换成交流电，并且将该交流电输出到用于行驶的电机9。控制器10视情况开/闭系统主继电器5和继电器8，并且选择向逆变器7供给电力的电池。具体地，控制器10由加速器开度传感器(未示出)、车速传感器(未示出)等的传感器数据来计算电机9的目标输出，并且在该目标输出高于预定的临界输出的情况下使系统主继电器5和继电器8闭合。亦即，控制器10使两个电池向逆变器7供给电力。此外，控制器10在目标输出低于上述临界输出的情况下使系统主继电器5闭合并使继电器8断开。亦即，仅高容量型第二电池3的电力被供给到逆变器7。高输出型第一电池4在车辆需要加速时使用。因此，在本发明的该实施例的情况下，第一电池4的使用频度低于第二电池3。第一电池4和第二电池3通过电机9利用车速的减速能量进行的发电来充电。此外，尽管未示出充电器等，但电动车辆2可使用从外部电源供给的电力对第一电池4和第二电池3充电。“使用频度”包括例如从电池输出的电力的总和的大小以及在车辆以稳定方式行驶的情况下的使用频度的大小。亦即，第二电池可被选择为在车辆行驶期间主要使用的电池，并且第一电池可被选择为在车辆行驶期间辅助使用的电池。
图2是示出调节第一电池4、第二电池3、电机9和电力控制单元(PCU)13的温度的温度调节系统20的框图。附带说明，电力控制单元13是容纳图1所示的逆变器7、电压变换器6、系统主继电器5和继电器8的装置。在下文中，电力控制单元13将被简称为PCU 13。
温度调节系统20由储罐17、循环通路16、电动泵15、散热器14和风扇18构成。冷却电机9和PCU 13的液体蓄积在储罐17中。液体典型地为长效冷却剂(LLC)，但可为水。LLC由电动泵15从储罐17吸出，流经循环通路16，依次与第一电池4、散热器14、PCU 13和电机9这些设备进行热交换，并返回储罐17。
已从储罐17流出的LLC流经容纳第一电池4的电池外壳22的内部。在循环通路16中，电池外壳22的内部用作热交换器，并且LLC在此与第一电池4进行热交换。如果第一电池4的温度高于LLC的温度，则第一电池4由LLC冷却。如果第一电池4的温度低于LLC的温度，则第一电池4由LLC加温。例如，在第一电池4在寒冷地区等使用的情况下(尤其在第一电池4从输出停止状态开始使用的情况下)，如果第一电池4的温度低于合适的温度，则第一电池4由LLC加温，由此能防止效率由于第一电池4的低温而下降。如上所述，在温度调节系统20中，对第一电池4采用液冷式。
已从电池外壳22通过的LLC由电动泵15压送，并到达散热器14。在由散热器冷却之后，LLC冷却PCU 13(即，冷却逆变器7)，且然后冷却电机9。LLC从PCU 13和电机9吸热，并返回储罐17。亦即，储存在储罐17中的LLC具有相称的热量(从PCU 13和电机9吸收的热量)。具有该热量的储罐17的LLC首先从第一电池4通过。因此，在寒冷地区等能将第一电池4加温。
附带说明，在通常行驶期间，温度调节控制器(未示出)按照电机9和PCU 13的温度来调节电动泵15的输出。具体地，随着电机9或PCU 13的温度上升，电动泵15的输出提升，单位时间流经循环通路16的LLC的流量增大，并且冷却能力提高。
高容量型第二电池3的输出电压低于高输出型第一电池4，因此发热量不如第一电池4大。因此，在电动车辆2中，对高容量型第二电池3采用空冷式。外部空气(空气)由风扇18送入第二电池3的电池外壳21内。
在温度调节系统20中，第二电池3被设计为空冷式，但容纳第二电池3的电池外壳21和容纳第一电池4的电池外壳22两者都与储罐17接触。因此，电池外壳21和22两者均与储罐17(其内部的LLC)进行热交换。此外，如上所述，已从电机9和PCU 13吸热的LLC蓄积在储罐17中。因此，温度调节系统20能通过储罐中的LLC的热来将第一电池4或第二电池3加温，且因此适合尤其在寒冷地区防止电池达到低温。例如，在行驶期间利用第二电池3但不利用第一电池4的情况下(在第二电池3的电力供给到逆变器7但第一电池4的电力不供给到逆变器7的情况下)，电机9的热和PCU 13的热通过LLC蓄积在储罐17中。同时，第二电池3被利用并因此发热，但热通过电池外壳21与储罐17之间的直接接触引起的热交换而传递到储罐17中的LLC。结果，电机9、PCU 13和第二电池3的热经电池外壳21传递到第一电池4，并且能将第一电池4加温。
同样，在行驶期间利用第一电池4但不利用第二电池3的情况下，电机9、PCU 13和第一电池4的热经电池外壳21和22以及储罐17传递到第二电池3，并且能将停止的第二电池3加温。由于上述结构，电动车辆2防止停止的电池尤其在寒冷地区以使得后续利用机会的效率下降的程度达到低温。此外，由于前一天的行驶，电机9和PCU 13的热可残留在储罐17中的LLC中。例如，当车辆在寒冷的早晨起动时，第一电池4或第二电池3通过LLC的残热加温。因而，防止了电池输出由于温度下降而降低，从而车辆能容易地起动。
在图2所示的温度调节系统20中，通过由风扇18传送的外部空气来调节第二电池3的温度。还优选通过蓄积在储罐17中的LLC的使用来调节所传送的外部空气的温度，并调节第二电池3的温度。将参考图3说明根据修改例的温度调节系统20a。在图3中应该指出的是，与图2中的部件相同的部件分别用相同的附图标记表示。
温度调节系统20a在第二电池3周围的结构不同于上述温度调节系统20。外部空气由风扇18传送到空气管道31。空气管道31的一部分与储罐17的外表面接触，而另一部分在储罐17内部的液体内延伸。空气管道31的另一端在电池外壳21内开口。由于这种结构，外部空气在与第二电池3进行热交换之前与储罐17(储罐17内部的LLC)进行热交换。如果LLC的温度高于外部空气的温度，则外部空气通过LLC加温，从第二电池3的周围通过，并有效地将第二电池3加温。如果LLC的温度低于外部空气的温度，则外部空气通过LLC冷却，从第二电池3的周围通过，并有效地冷却第二电池3。在图3的温度调节系统20a中，第二电池3经由其电池外壳21与储罐17之间的接触来进行热交换，并且还通过已与储罐17中的LLC进行热交换的外部空气进行热交换。装设有图3所示的温度调节系统的电动车辆能更有效地调节两种电池的温度。
接下来，将说明根据本发明第二实施例的电动车辆。根据本发明第二实施例的电动车辆是配备有用于行驶的电机和发动机的混合动力车辆。图4是示出了混合动力车辆2a的驱动系统的系统图。首先，将说明电机9和发动机52的构型。电机9和发动机52的输出轴与动力分配机构51连结。动力分配机构51的输出轴经由差动齿轮53与车轮54连结。具体地，动力分配机构51由行星齿轮构成。行星齿轮的太阳齿轮与电机9的输出轴连结，行星齿轮的行星架(小齿轮)与发动机52的输出轴连接，并且行星齿轮的齿圈经由差动齿轮53与车轮54连结。动力分配机构51将电机9的输出转矩和发动机52的输出转矩彼此合成，并且将得到的转矩传递到车轮54。或者，动力分配机构51将发动机52的输出转矩分配到电机9和车轮54。在前一种情况下，发动机52的输出转矩和电机9的输出转矩两者都传递到车轮54，从而获得高转矩。在后一种情况下，电机9能在车辆行驶时发电。电机9产生的交流电力由逆变器7变换成直流电力，并且该直流电力用来对电池40或电池30充电。
混合动力车辆2a的电力系统配备有高容量型第一电池40和高输出型第二电池30。第一电池40经由系统主继电器5与电压变换器6连接，并且逆变器7与电压变换器6的输出侧连接。第二电池30经由继电器8与逆变器7的输入侧连接。在图4中，与图1的图中所示的部件相同的部件分别用相同的附图标记表示。亦即，系统主继电器5、电压变换器6、逆变器7、继电器8、电机9和控制器10在本发明的第二实施例与本发明的第一实施例之间通用。然而，根据本发明第二实施例的存储在控制器10中的程序与根据本发明第一实施例的存储在控制器10中的程序不同。
在混合动力车辆2a中，发动机52或电机9在通常行驶期间使用。于是，在通常行驶期间，电机9单独通过第一电池40的电力驱动。在要求电机9输出大转矩的情况下，除第一电池40的电力外还使用第二电池30的电力。在要求电机9的大转矩的典型情况下，驾驶者踏压加速器，并且加速器开度在短时间内急剧变大。在加速器开度已急剧变大的情况下，驾驶者期望加速。这种情况下，电机9的输出转矩增大。这相当于所谓的强制降档。此外，在电机9被用作发动机52起动时的起动机的情况下使用第二电池30的电力。这样，第一电池40在通常行驶期间使用，而第二电池30仅在特定状况下使用。总而言之，第二电池30的使用频度低于第一电池40。
图5包括示出了混合动力车辆2a配备的温度调节系统20a的框图。在图5中，同样，与属于根据本发明第一实施例的电动车辆2的部件相同的部件分别用相同的附图标记表示。图5A示出由温度调节器71吸入的空气如何输送到第二电池30的电池外壳121。图5B示出由温度调节器71吸入的空气如何输送到单元间管道63。温度调节器71、单元间管道63等将在下文描述。
温度调节系统20a由冷却第一电池40的液冷式冷却器70和调节第二电池30的温度的空冷式温度调节器71构成。冷却器70由储罐117、循环通路16、电动泵15和散热器14构成。循环通路16延伸通过第一电池40的电池外壳22的内部，并冷却第一电池40。使用水(冷却水)作为冷却介质。亦即，第一电池40由冷却水冷却。此外，PCU 13及电机9与循环通路16连接。亦即，冷却器70冷却诸如PCU 13、电机9等单元(要冷却的单元)及第一电池40。冷却器70的构型与属于根据本发明第一实施例的温度调节系统20的冷却器基本相同。附带说明，与根据本发明第一实施例的温度调节系统20的情况一样，储罐117与第一电池40的电池外壳22接触。因此，如果第一电池40的温度高于冷却水的温度，则罐内的冷却水经由储罐117的壳体对第一电池40进行散热。与电池外壳22接触的储罐117用作所谓的水套。循环通路16经由用作水套的储罐117延伸。
温度调节器71由风扇18、空气导入管道61、单元间管道63和流路切换器62构成。风扇18将外部空气输送到第二电池30的电池外壳121或单元间管道63。由风扇18导入的空气从空气导入管道61通过，并输送到流路切换器62。流路切换器62将所导入空气的供给目的地切换到单元间管道63或电池外壳121。单元间管道63配置在储罐117与第二电池30的电池外壳121之间。单元间管道63具有扁平的壳体。储罐117与单元间管道63的一个面接触，而电池外壳121与单元间管道63的另一个面接触。换言之，储罐117和电池外壳121经由单元间管道63彼此连结。
图6是示出了单元间管道63的截面的截面图。图6的截面是与储罐117和电池外壳121的对向面平行的截面的图。如图6所示，在单元间管道63的内部形成有以曲折方式弯曲的多个空气流路64。亦即，在储罐117与电池外壳121之间配置有多个空气流路64。当空气供给到单元间管道63时，储罐117与电池外壳121之间的传热系数会由于流经多个空气流路64的空气的绝热作用而下降。
图5A是示出了流路切换器62已将吸入的空气的供给目的地设定为单元间管道63的状况的视图。图5B是示出了流路切换器62已将吸入的空气的供给目的地设定为第二电池30的电池外壳121的状况的视图。在电池外壳121已被设定为吸入的空气的供给目的地的情况下，吸入的空气调节第二电池30的温度。此外，此时，由于空气未被供给到单元间管道63，所以储罐117与电池外壳121之间的绝热性下降，并且导热性上升。因此，储罐117的热传递到电池外壳121，并从此处传递到空气。亦即，蓄积在储罐117中的冷却水通过由温度调节器71吸入的空气而被冷却。
在温度调节器71中，将由风扇18吸入的空气引导到流路切换器62的空气导入管道61也与储罐117接触。因此，储罐117中的冷却水与吸入的空气之间进行热交换。空气导入管道61用作热交换器。如果导入的空气的温度高于冷却水的温度，则导入的空气由冷却水冷却。相反，如果导入的空气的温度低于冷却水的温度，则导入的空气通过冷却水加温。在后一种情况下，比外部空气温暖的空气供给到第二电池30。后一种情况在外部空气的温度低且第二电池30的温度低于合适的工作温度范围时有效。
图7是示出了由包括冷却器70和温度调节器71的温度调节系统20a的控制器(未示出)执行的温度调节处理的流程图。将参考图7说明由控制器执行的温度调节处理。图7的处理以规则周期(例如，约10毫秒的控制周期)反复执行。
首先，控制器获取冷却水温度，并监视第二电池30的状态(S2)。冷却水温度由安装在循环通路16上的温度传感器(未示出)测量。此外，第二电池30的状态是关于第二电池30是否处于工作中(即，第二电池30的电力是否在使用中)的判定。
随后，控制器判定冷却水温度是否已超过预先确定的临界温度T1(S3)。该临界温度T1以与当前时刻的外部空气温度关联这样的方式预先确定。如果冷却水温度已超过临界温度T1，亦即，如果冷却水温度高于外部空气温度(临界温度T1)(S3：是)，则控制器使温度调节器71的风扇18工作(S4)。然后，风扇18吸入外部空气。吸入的空气从空气导入管道61通过。在与储罐117接触的空气导入管道61中，导入的空气对储罐117中的冷却水进行散热，并因此降低冷却水的温度。这样，如果冷却水的温度高(S3：是)，则使用本来设计成调节第二电池30的温度的温度调节器71来辅助冷却器70。
如果步骤S3中的判定结果为“否”，则控制器暂停图7的处理而不采取任何动作。附带说明，这种情况下，控制器基于冷却水温度和第一电池40的温度来指定要流到循环通路16的冷却水的流量，并以实现该流量这样的方式来控制电动泵15。
紧接在步骤S4的处理之后，控制器判定第二电池30是否处于工作中(S5)。该判定基于在上述步骤S2中监视的第二电池30的状态而作出。如果第二电池30处于工作中，则控制器控制流路切换器62，并且将由风扇18导入的空气引导到单元间管道63(S5：是，S6)。如上所述，如果步骤S3中的判定结果为“是”，则冷却水的温度高于外部空气温度。因此，如果蓄积在储罐117中的冷却水的热到达第二电池30，则第二电池30的温度上升。因而，在第二电池30工作期间，空气供给到单元间管道63，从而储罐117与电池外壳121之间的传热系数下降。此外，此时，储罐117中的冷却水的热被从单元间管道63通过的空气吸收。因此，储罐117中的冷却水的温度下降。
另一方面，如果第二电池30未工作，则控制器控制流路切换器62，并且将由风扇18导入的空气引导到第二电池30(电池外壳121)中(S5：否，S7)。储罐117中的冷却水的热传递到第二电池30的电池外壳121，但通过流经电池外壳121内部的空气转移到外部。流经电池外壳121内部的空气将第二电池30自身的热转移到外部，并且还将从储罐117接收的热转移到外部。附带说明，此时，未工作的第二电池30用作吸收从储罐117传递的热的吸热材料。
除上述外，温度调节系统20a与根据本发明第一实施例的温度调节系统20相同。亦即，温度调节系统20a根据情况来控制电动泵15，并调节循环的冷却水的流量。此外，温度调节系统20a根据情况来控制风扇18，并调节供给到电池外壳121或单元间管道63的空气的流量。
(第三实施例)接下来，将说明根据本发明第三实施例的电动车辆。根据本发明第三实施例的电动车辆的驱动系统与根据本发明第二实施例的混合动力车辆2a相同。亦即，根据本发明第三实施例的电动车辆配备有高容量型第一电池40和高输出型第二电池30。此外，根据本发明第三实施例的电动车辆配备有储罐217。外部空气(空气)由风扇18传送到第二电池30的电池外壳221。在通常行驶期间，电机9单独通过第一电池40的电力驱动。在电机9需要高转矩的情况下，还利用第二电池30的电力。第二电池30的使用频度低于第一电池40。
示出了根据本发明第三实施例的电动车辆配备的温度调节系统20c的框图。该温度调节系统20c配备有通过以冷却液作为液体冷却介质来冷却第一电池40、电机9和PCU 13的冷却器70以及以空冷方式调节第二电池30的温度的温度调节器271。温度调节器271配备有风扇18和空气导入管道261。根据本发明第三实施例的电动车辆与根据本发明第二实施例的电动车辆(混合动力车辆2a)的不同之处在于冷却器70和温度调节器271彼此独立。具体地，与本发明第二实施例相反，在储罐217与第二电池30的电池外壳221之间未配置单元间管道。此外，与本发明第二实施例相反，在温度调节器271中，将由风扇18吸入的空气导入电池外壳221中的空气导入管道261不与储罐217接触。根据本发明第三实施例的电动车辆通过液体冷却介质冷却具有高使用频度的第一电池40，并通过空气冷却不像第一电池40那样频繁使用的第二电池30(调节其温度)。根据本发明第三实施例的电动车辆按照它们的使用频度来冷却电池，因此是有效的。
将说明与本发明各实施例中所述的技术有关的留意点。在根据本发明第一实施例的电动车辆中，储罐117与容纳第一电池4的电池外壳22和容纳第二电池3的电池外壳21接触，并调节这些外壳的温度。在流动的液体为诸如LLC等液体的情况下，液体从其内部通过的储罐117通过接触而与目标物进行热交换，且因此也能视为具有水套的功能。
第一电池可被设计为高输出型或高容量型。使用频度低于第一电池的第二电池也可被设计为高输出型或高容量型。本发明是适合于具有不同类型电池、也就是高容量型电池和高输出型电池的电动车辆的技术。
单元间管道63相当于设置在储罐117与第二电池30之间的空气流路的一个示例。
第二电池3(30)的温度基本上通过气体(空气)调节。然而，第二电池3(30)的外壳21(121)抵接在储罐17(117)上，并且第二电池3(30)的温度易于受储存在储罐17(117)中的LLC(冷却水)影响。换言之，应该指出的是，第二电池3(30)的温度基本通过气体来调节，但易于受液体冷却介质的温度影响。此外，换言之，第二电池3(30)的温度基本通过气体来调节，但通过液体冷却介质辅助地调节该温度。
根据本发明各实施例的电动车辆是配备有用于行驶的电机的车辆。本说明书公开的技术还适合应用于配备有用于行驶的电机和发动机两者的混合动力车辆。此外，本说明书公开的技术还适合应用于第一电池和第二电池中的至少一者为燃料电池的车辆。
在本发明的第一实施例中，高输出型第一电池4和高容量型第二电池3典型地为锂离子电池和镍镉电池，但可以是诸如燃料电池等其它种类的电池。高输出型第一电池4可以是电容器。
在本说明书中，若干次使用了表述电池“停止”。在本说明书中应该指出的是，电池“停止”的状态不仅包括电池的电力未处于使用中的状态，而且包括例如继电器8断开的状态。
上文详细说明了本发明的具体示例。然而，这些具体示例不过是范例，且不限制本发明。本发明涵盖以上举例说明的具体示例的各种改型和变型。在详细说明或附图中说明的技术要素可单独或以各种组合提供技术实用性。此外，在详细说明或附图中举例说明的技术能同时达到多个目的，并通过自身实现目的之一而具有技术实用性。

Claims (15)

1.一种电动车辆(2，2a)，包括：
用于行驶的电机(9)；
第一电池(4，40)，所述第一电池构造成向所述电机供给电力，并具有第一容量和第一输出；
第二电池(3，30)，所述第二电池构造成向所述电机供给电力，并具有第二容量和第二输出；
液冷式冷却器，所述液冷式冷却器冷却所述第一电池；和
温度调节器，所述温度调节器构造成利用气体作为热介质来调节所述第二电池的温度，
其中，所述第二容量不同于所述第一容量，且所述第二输出不同于所述第一输出。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中
所述第二输出高于所述第一输出，并且
所述第二容量小于所述第一容量。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，其中
所述第二输出低于所述第一输出，并且
所述第二容量大于所述第一容量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动车辆，其中
所述第二电池构造成使用频度低于所述第一电池。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车辆，还包括：
循环通路(16)，所述循环通路构造成使液体冷却介质循环到所述第一电池和不同于所述第一电池的另一单元；和
热交换器，所述热交换器构造成在所述液体冷却介质与由所述温度调节器吸入的空气之间进行热交换。
6.根据权利要求5所述的电动车辆，其中
所述第一电池配备有水套，并且
所述循环通路经由所述水套延伸。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，还包括：
储罐(17，117，217)，所述液体冷却介质蓄积在所述储罐中，其中
所述循环通路经由所述储罐延伸，并且
所述水套和所述储罐彼此成一体。
8.根据权利要求7所述的电动车辆(2a)，其中
所述温度调节器(71)配备有第一管道(61)，所述第一管道与所述储罐(117)接触并且构造成将空气输送到所述第二电池(30)，并且
所述温度调节器构造成在所述液体冷却介质的温度已超过预定的临界温度的情况下经所述第一管道将空气输送到所述第二电池(40)。
9.根据权利要求8所述的电动车辆，其中
在所述储罐与所述第二电池之间设置有空气流路(63)，
所述温度调节器构造成在所述第二电池工作的情况下将空气供给到所述空气流路，并且
所述温度调节器构造成在所述第二电池停止的情况下将空气供给到所述第二电池。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车辆，还包括：
逆变器(7)，所述逆变器构造成将所述第一电池(4)和所述第二电池(3)的电力变换成交流电并且将所述交流电供给到所述电机；
储罐(17)，用于温度调节的液体蓄积在所述储罐中；和
循环通路(16)，所述循环通路构造成使所述液体在所述第一电池、所述逆变器和所述储罐之间循环，其中
所述储罐与容纳所述第一电池的第一外壳(22)接触，并且
所述储罐与容纳所述第二电池的第二外壳(21)接触。
11.根据权利要求10所述的电动车辆，其中
供输送到所述第二电池的空气流过的第二管道(31)与所述储罐接触。
12.根据权利要求10所述的电动车辆，其中
供输送到所述第二电池的空气流过的第二管道(31)延伸通过所述储罐的内部。
13.根据权利要求4所述的电动车辆，其中
所述第二电池构造成在所述车辆以稳定方式行驶的情况下的使用频度小于所述第一电池。
14.根据权利要求4所述的电动车辆，其中
在所述车辆以稳定方式行驶的情况下，从所述第二电池输出的电力的总和小于从所述第一电池输出的电力的总和。
15.根据权利要求9所述的电动车辆，其中
所述温度调节器配备有流路切换器(62)，所述流路切换器构造成将导入所述管道中的空气的供给目的地切换到所述空气流路或所述第二电池。
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