CN1295812C - 电池电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池电源装置，该装置具备：将多个电池(9)以连接状态排列在电池收容室10内收容的电池箱(8)、将温度调节用媒体E导入电池收容室(10)内的导入口(11)及将媒体E从电池收容室(10)向外排出的排出口(13)、使从排出口(13)排出的媒体E导入至导入口(11)，流入电池收容室(10)内的媒体循环通路(17)、以及强制使媒体E流动的媒体流动手段(19)。

Description

电池电源装置

技术领域

本发明涉及大电功率输出用的，例如能适用于汽车等驱动电源的电池电源装置。

背景技术

通常，因为蓄电池的输出电压为1～5伏左右，但是在需要大输出电压时，例如用于作汽车的驱动电源等用途时，如图3的概略纵剖面图所示，使用将多个蓄电池1串联连接以纵横排列的状态收容在电池箱2内部的电池电源装置。

这种电池电源装置进行充放电控制，维持一直能够提供所需的电功率的状态。

蓄电池1因充放电而发热导致温度上升，所以像电池电源装置那样将多个蓄电池集中在一起，整体的发热量变大，电池箱2内的温度上升，为了控制所述温升有必要进行冷却。另一方面，在寒冷地区等气温低的场所使用时，由于蓄电池1的内部电阻与温度的关系非常密切，在产生与各蓄电池在常温下使用时相同的温度差的情况下，各蓄电池1的电池特性之差变大，对各蓄电池1全体的控制带来故障的情况增多。因此，容纳多个蓄电池1的电池电源装置在寒冷地区等使用时，必需使各蓄电池1的温度保持均匀并使电池温度迅速上升至不会产生电池性能下降这样问题的区域。另外，因为蓄电池1会因其温度变化而使电池特性发生变化，所以有必要使所排列的全部蓄电池1总是维持在均匀的温度上。

然而，已有的电池电源装置为了进行各蓄电池1的温度调节，通常采用的结构是，在电池箱2的一端开口设置空气导入口3，同时，在另一端设空气排出通路4，驱动装在该空气排出通路4内的风扇7，通过在电池箱2内向一个方向送风及在各蓄电池1之间强制使空气E流动，冷却各蓄电池1。又，在寒冷地区等气温低的场所使用时，众所周知，使用电池加温装置，通过在电池箱2上安装燃烧式或电加热式加温装置，使各蓄电池1维持在规定温度(参照例如特开平6-231807号公报)。

但是，上述温度调节手段中，从空气导入口3流入的空气E通过蓄电池1之间时，在吸取蓄电池1发出的热量的同时向下游方向流动，随着向下游侧流动，空气E的温度上升。因此，空气导入口3一侧的蓄电池1因为和温度低的空气E热交换，所以能高效冷却，但在空气排出通路4一侧的蓄电池1因为被暴露在已在上游侧和蓄电池1热交换过的温度变高的空气E中，故难于冷却，各蓄电池1不能均匀冷却。因此，存在空气导入口3一侧的蓄电池1和空气排出通路4一侧的蓄电池1之间产生较大温差的问题。

另一方面，在寒冷地区等气温低的场所使用之际，如上所述采用安装加温装置对蓄电池1加温的构成，则在常温下使用时冷却装置变成多余，招致构造复杂化成本提高。与此不同，也可采用如下方法，即作为不设加温装置使蓄电池温度上升的手段，将蓄电池配置在使空气等媒体完全不流动的状态下的电池箱内，通过伴随着充放电反应产生的蓄电池自身的发热使蓄电池温度上升的方法。但是，用该方法会由于因蓄电池分别具有的内阻或温度特性的不同造成各蓄电池发热量各不相同，和因蓄电池在蓄电池箱内配置位置不同造成的放热量的不同，从而不能使所设置的所有蓄电池的温度维持均匀。

因此，本发明系监于上述已有的问题而作，目的在于提供一种电池电源装置，它具备简单廉价的结构，从而在常温下使用时有电池冷却的功能，在低温下使用时能均匀地保持各电池的温度并使电池温度迅速上升至不会带来电池性能降低的区域的结构。

发明内容

为达到上述目的，本发明的电池电源装置具备下述特征，即具备：将多个电池在连接状态下排列在电池收容室内收容的电池箱、向上述电池收容室内导入温度调节用媒体的导入口及将上述媒体从上述电池收容室向外部排出的排出口、将从上述排出口排出的上述媒体导向上述导入口，流入上述电池收容室内的媒体循环通路、以及强制使上述媒体流动的媒体流动手段。

该电池电源装置在低温下使用之际，在通过电池收容室内时因与各电池的热交换温度上升的空气等温度调节用媒体能够通过媒体循环通路再度被导入电池收容室内循环，所以能使各电池的温度维持均匀并迅速上升。另外，在常温下使用时，将从导入口流入并通过电池收容室内的温度调节用媒体从排出口向外排出，从而能有效地冷却各个电池取得良好的温度调节效果。因此，在该电池电源装置上不另外再设加温装置、冷却装置之类的特别装置，采用只设置媒体循环通路的简单构成，无论是在低温时或常温时使用，都能防止各电池的温度特性因各个电池的温度不同造成的离散，能使由所有电池产生的综合性能维持在良好的状态。

在上述发明中，理想的是具备将从排出口排出的温度调节用媒体择一地切换导入至外部排出通路或媒体循环通路两者中的任一通路的切换阀机构、以及对该切换阀机构进行切换控制的控制部。以此简便地将温度调节媒体切换切换为使其通过媒体循环通路的循环状态或不导向媒体循环通路的非循环状态。而且，能切换成在低温下使用之际，将自电池收容室排出口排出的所有温度调节用媒体导入媒体循环通路，并且在常温下使用之际，从电池收容室排出口排出的所有温度调节用媒体导向外部排出通路，不管哪种情况下，都能有效地调节各电池的温度使其维持均匀。

在上述机构中，最好是控制部具备能够进行切换控制媒体流动手段使媒体的流动方向反向的功能。因此，利用从电池吸热使温度上升的温度调节用媒体对其进行温度调节的电池中媒体流动方向上游侧的电池能得到有效的冷却，位于媒体流动方向下游侧的电池能有效地提高温度，因而能避免电池中产生温差，能够进一步提高各电池在各个温度下的均匀性。

在上述构成中，具备检测电池收容室内的规定电池的温度或电池收容室规定部位的媒体温度的温度传感器，最好是控制部构成能根据上述温度传感器检测出的温度切换控制媒体流动手段。借助于此，能在电池间的温差达到规定值的最理想的时刻切换媒体的流动方向，能进一步提高电池温度的均匀性。

在上述发明中，最好是还具备能够将从导入通路导入的温度调节用媒体或来自媒体循环通路的上述媒体两者中择其任一媒体从导入口导入电池收容室内的其他的切换阀机构，控制部形成能够对两个切换阀机构进行联动控制的结构。这样，在低温下使用时，能阻止来自导入通路的冷媒体的导入，使媒体循环，因此能使电池温度更加迅速地上升。另一方面，在常温下使用时能阻止来自导入通路的媒体进入媒体循环通路内，能有效地流入电池收容室，更加有效地冷却电池。

附图说明

图1表示本发明一实施形态的电池电源装置的概略纵剖面图。

图2表示低温时使用同上的电池电源装置及比较例的电池电源装置时，改变条件的情况下电池工作时时间与电池温度的关系特性图。

图3表示已有的电池电源装置的概略剖面图。

具体实施形态

下面参照附图说明本发明的理想的实施形态。图1为表示本发明一实施形态的电池电源装置的概略纵剖面图。在同一图上，在电池箱8的呈长方体的电池收容室10中，获得需要的输出电压所需个数的蓄电池以纵横排列互相电气连接的状态收容。该实施形态是蓄电池9相对于空气E的流动方向在正交方向上4个电池排成一列，电池列沿空气的流动方向配置五列的例子。

在电池收容室10的吸气口11上连接吸气通道12，并且在排气口13上连接排气通道14，同时，设置连通排气通道14的入口部和吸气通道12的出口部的循环通道17。在排气通道14和循环通道17的各入口处配置切换排气通道14和循环通道12导入空气流E用的切换阀部件18。另外，在排气口13和排气通道14以及循环通道17的各入口处之间配置强制使空气E流动用的风扇19。

电池箱8的吸气口11设置检测空气E的温度用的温度传感器20，同时，设置分别检测沿空气E的流动方向的五列电池列的各个蓄电池9的温度用的温度传感器21，并使其与蓄电池9接触。这些温度传感器20、21是例如根据热敏电阻等的阻值变化检测温度的接触式传感器。控制器22根据从各温度传感器20、21输入的温度检测信号对风扇19的旋转方向进行切换控制，同时，通过动作部23对切换阀部件18进行切换控制。

以下说明上述实施形态的电池电源装置的作用。首先，在低温下使用时，控制器22控制动作部23，将切换阀机构18设定在实线所示的位置上。借助于此，电池收容室10的排气口13和排气通道14之间被隔断，与循环通道17联通。在这一状态下风扇19在控制器22控制下正转，从吸气通道12通过吸气口11吸入电池收容室10内的空气E在电池收容室10内流动从排气口13流出后，通过循环通道17从吸气口11再度流入电池收容室10内，在同样的路径循环。

该流动的空气E在通过电池收容室10时从蓄电池9上吸热，在温度升高的状态下从排气口排出后通过循环通道17从吸气口再度流入电池收容室10内这样的循环流动反复进行，温度徐徐上升。各蓄电池9借助于在循环中温度徐徐上升的空气E维持均等的温度，并使温度迅速上升。

控制器22根据温度传感器21输入的温度检测信号一直对由于上述动作而升温的五列电池列的各蓄电池9的温度进行监视，判定吸气口11和排气口13的各蓄电池9的温差达到规定值，例如3℃时，就控制风扇19的旋转从正向切换成逆向。这样，风扇19起将通过循环通道17而来的空气E从排气口13送入电池收容室10内的作用，所以，空气E通过和风扇19正转时相同的循环路径循环移动于和正转时相反的方向上。以此能避免五列电池列各蓄电池9的温度在正转时排气口13一侧的电池温度要比吸气口11一侧的电池温度高的现象，进一步提高各温度的均匀性。

另一方面，在常温下使用时，控制器22控制动作部23，将切换阀机构18设定在双点划线所示的位置上。以此将电池收容室10的排气口13与循环通道17间被隔断，而使其与排气通道14联通。在该状态下风扇19由控制器22控制正转，从吸气通道12通过吸气口11吸入电气箱8内的空气E在电池收容室10内流动后从排气口13排出之后，从排气通道14向外排放。这样，电池收容室10内总是从吸气通道12流入冷空气E，该空气E在通过电池收容室10内之际吸收蓄电池9的热量，冷却蓄电池9，在温度上升的状态下从排气口13通过排气通道14向外排出，所以，各蓄电池9总是依靠冷空气E维持相互均等的温度，得到有效的冷却。

控制器22根据温度传感器21输入的检测信号一直监视因上述动作而温度上升的五列电池列各蓄电池9的温度，同时根据温度传感器20输入的检测信号监视来自吸气通道12的空气E的温度，在判定需要使各蓄电池9的温度更加均匀时，控制风扇19的旋转，将其从正向切换至逆向。这样，风扇19起着将从排气通道14吸气的空气E从排气口13送入电池收容室10内的作用，所以空气E通过与风扇19正转时相同的流动路径向与正转时相反的方向流动。这样，能避免五列电池列的各蓄电池9在正转时排气口13一侧的电池温度比吸气口11一侧的电池温度低的现象，进一步提高各个温度的均匀性。

如上所述，上述电池电源装置不设特别的加温装置或冷却装置，而采用电池收容室10内循环通道17设置成联通状态，根据蓄电池9的温差或空气E的温度，变更风扇19的旋转方向这样简单的结构，无论在低温下或常温下使用时，都能够使电池收容室10内多个蓄电池9的温度均维持均匀并使其温度上升或将其冷却，能防止随着电池温度的变化电池特性发生离散。

图2表示在低温下使用上述电池电源装置时，使空气E流动方向等条件作不同的变化时蓄电池9的温度变化的特性图。该图表示在以4种条件改变空气E的流动的情况下测定蓄电池9的温度变化的结果。亦即，第1条件为风扇19保持在停止状态的情况，第2条件为用切换阀部件18隔断排气口13和循环通道17的连通的状态下使风扇19正向旋转的情况，第3条件为用切换阀部件18隔断排气口13和排气通道14的连通的状态下使风扇19正向旋转的情况，第4条件为用切换阀部件18隔断排气口13和排气通道14的连通的状态下使风扇19正向旋转，同时在吸气口11一侧的蓄电池9和排气口13一侧的蓄电池9的温差在3℃以上时刻，切换风扇19的旋转方向的情况。因此，第1及第2条件和已有的电池电源装置的条件相同，第3及第4条件为上述实施形态的电池电源装置的设定条件。

图2的特性曲线C11、C12分别表示第1条件下吸气口11一侧的电池列和中央的电池列的各蓄电池9的各温度变化。在这种情况下，因为风扇19保持停止状态，所以各电池列的蓄电池9的发热量和放热量的差异相当大，中央电池列的蓄电池温度如特性曲线C12所示为最高温度。即在第1条件下，存在着电池温度上升速度非常快的电池和非常慢的电池，其结果是，电池温度的均匀性变得极环，产生相当大的温差。

特性曲线C21、C22分别表示第2条件下吸气口11一侧及排气口13一侧的各电池列的蓄电池9的温度变化，在使空气E只朝一个方向流动的第2条件下，判明电池温度地均匀性大致良好，但不能使电池温度迅速升到较高的温度。

还有，特性曲线C31、C32分别表示第3条件下的吸气口11一侧及排气口13一侧的各电池列蓄电池9的温度变化，特性曲线C41、C42分别表示第4条件下吸气口11一侧及排气口13一侧各电池的列蓄电池9的温度变化。像上述实施形态的电池电源装置那样使空气E循环的第3及第4条件下，判明能够维持电池温度的均匀性同时使电池温度迅速上升。还判明，在空气E的循环动作并且在蓄电池9之间的温差达到规定值的时刻切换空气E的流动方向的第4条件下，电池温度的均匀性进一步提高。

又，如图1双点划线所示，在吸气口11设置能切换选择的切换阀部件24，以使吸气通道12或循环通道17两者中的任一连通与其连通，若该切换阀部件24做成和上述切换阀部件18联动切换则更为理想。也就是说，两切换阀部件18、24由控制器22控制，把将循环通道17的入口和出口同时关闭的状态与将排气通道14和吸气通道12同时关闭的状态两者择一地联动。这样，在低温度下使用时能阻止从吸气通道12导入冷空气E，使空气E循环，使蓄电池9的温度迅速上升。另一方面，在常温下使用时，能阻止来自吸气通道12的全部空气E进入循环通道17，使其能够高效地流入电池收容室10内，能有效地冷却蓄电池9。

还有，在上述实施形态中，使用圆筒形蓄电池9为例进行说明，但是当然在使用方形等其他形状的蓄电池或一次电池的情况下也能得到同上的效果。另外，在上述实施形态中用空气E作为温度调节用的媒体，并作为使媒体流动的手段列举了使用风扇19的情形，但是当然也可因地制宜地选择空气E以外的温度调节用媒体、风扇19以外的媒体流动手段。

如上所述，采用本发明的电池电源装置，因为具有在低温下使用时通过电池收容室内时与各电池热交换而温度上升的空气等温度调节用媒体通过媒体循环通路，再次被导入电池收容室内循环的结构，所以能均匀地维持各电池的温度同时使其迅速上升。而且在常温下使用时，通过将自导入口流入并通过电池收容室内的温度调节用媒体从排出口向外排出，能有效地冷却各电池并取得良好的温度调节效果。因此，在该电池电源装置中，不必另行设置加温装置、冷却装置之类的特别的装置，只设媒体循环通路的简单廉价的结构，不论是在低温时还是常温时，也能够防止各电池的温度特性因电池的温度的不均匀而产生差异，能使所有的电池的综合性能维持在良好的状态。

Claims (5)

1.一种电池电源装置，其特征在于，具备

将多个电池以连接状态排列在电池收容室内收容的电池箱、

将温度调节用媒体导入所述电池收容室内的导入口及将所述媒体从所述电池收容室向外部排出的排出口、

使从所述排出口排出的所述媒体导入所述导入口，流入所述电池收容室内的媒体循环通路、以及

强制使所述媒体流动的媒体流动手段。

2.根据权利要求1所述的电池电源装置，其特征在于，具备

将从排出口排出的温度调节用媒体择一地引向外部排出通路或媒体循环通路两者中的任一通路的切换阀机构、以及对该切换阀机构进行切换控制的控制部。

3.根据权利要求2所述的电池电源装置，其特征在于，

控制部具备切换控制媒体流动手段使媒体流动方向反向的功能。

4.根据权利要求3所述的电池电源装置，其特征在于，

具备检测电池收容室内的规定的电池温度或在电池收容室内规定场所的温度调节用媒体的温度的温度传感器，控制部形成能够根据所述温度传感器的检测温度切换控制媒体流动手段的结构。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的电池电源装置，其特征在于，

具备将从导入通路导入的温度调节用媒体或来自媒体循环通路的所述媒体中的任一媒体两者择一从导入口导入电池收容室内的另一切换阀机构，控制部形成使两个切换阀机构能够进行联动切换控制的机构。

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