CN1327567C - 电池收容装置及使用其的电源装置、使用它们的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在电动汽车等中，不损失低温使用环境中所需的对电池优良的保温功能、且在高温使用环境下能容易地抑制电池收容部内部和电池的高温化的电池收容装置(100)。该电池收容装置(100)具有电池收容盒本体(2)，在其内部形成电池收容部(30)，其中收容有电池组(1)。电池收容盒本体(2)使用隔热材而构成，具有对电池组(1)进行保温的功能。电池收容装置(100)还包括盖体(3)和开闭用于解除保温功能的开口部(5)的开闭式盖体(6)、被设置在开闭式盖体(6)的端部的磁性体(7)、电磁铁(8)以及电磁铁(9)。

Description

电池收容装置及使用其的电源装置、使用它们的电动车辆
技术领域
本发明涉及在其内部能收容电池的电池收容装置及使用该电池收容装置的电源装置、以及使用它们的电动车辆。特别涉及在电动汽车等中，适合在从低温到高温的大范围环境下使用电池的电池收容装置及电源装置。
背景技术
近年来，与环境和能源问题相关联，使用将二次电池的输出作为驱动源、至少部分具备电动式驱动装置的汽车正受到瞩目。
这种电动汽车由二次电池的输出提供全部的驱动力源，利用电机的驱动力行驶。而且，所谓兼用电机和发动机的被称作混合型的汽车系统、或停车时停止怠速运转且电机的电动输出在再起动的时刻辅助发动机输出的所谓怠速停止系统车等也正在部分实用化。
在上述电动汽车中，不采用燃料电池和在特别高温区域工作的钠硫电池这样的特殊电池，而是较多地采用铅蓄电池、镍氢蓄电池、还有在最近使用有机电解质的锂二次电池。其理由是基于在常温区域能工作、此外安全并处理容易、成本方面也有利。
另一方面，已经知道二次电池的特性和包括寿命安全性在内的可靠性较大地依赖于电池及其环境温度，并影响搭载它们的车辆的特性和可靠性。
这些电池从输出特性的观点看，优选周围温度高于30℃的环境条件。若周围温度降低，则与其优选的温度区域相比较，输出大副地降低，车辆的行驶特性降低。
另一方面，从电池的寿命特性的观点而言，优选周围温度低于40℃。若周围温度超过40℃，则自放电增大。特别是锂二次电池的温度依赖性明显，输出特性和安全性容易受到周围温度的影响。
例如，锂二次电池相对于周围温度是30℃～40℃的输出，0℃环境下得到的能量是其60％～70％，而且，在-20℃的低温下降低到其1 0％左右。而且，若在周围温度是60℃的高温下长时间使用或放置锂二次电池，则发生有机电解质从安全阀逸出，或者发生密封机构的破损等。由于这样的原因，从特性的稳定性和可靠性的观点看都会产生问题，其它的常温型电池系列，例如铅蓄电池和镍氢电池等虽然有程度上的差别，但也显示出类似的倾向。
现有的压缩机等冷却机构的机械装置复杂化，需要较多的能量。于是，在电动汽车中，通常采用重点放在低温时的保温性上、且考虑了确保电池特性的结构。但是，实际应用中，有意回避对高温环境的适用，有通用性被限制的倾向。
所以，正努力在以任何方式将常温型二次电池的输出作为动力源、且具备电动驱动系统的车辆中，使特别低温环境下行驶时的电池的输出最佳。例如，采用如下策略：尽量制作隔热功能好的电池收容盒，使用各种热源，控制电池或电池收容盒内温度。
例如，在日本公开专利、特开平8-22845号公报(第3页-第7页、图1等)中，介绍了用具有真空层的双重外壁包围电池的结构。而且，还介绍了在散热器水的循环路径内设置燃烧式加热器等、并使用它加热或冷却电池的结构，或者使用设置在保温部件壁上、作为加热机构包括电阻变化系数对温度呈现正特性的PTC(Positivetemperature coefficient：正温度系数)器件或镍铬电热丝的辐射式加热器来控制电池的保温的结构。
而且，在日本公开专利、特开2003-7356号公报(第4页-第7页、图1等)中，介绍了一种机构，其在由真空隔热材形成的电池盒的壁面上设置具有珀耳帖(Peltier)效应的热转换装置，加热或冷却电池盒内部的电池。
在具备电动驱动装置的电动汽车中，具备电池收容盒，可以通过任何手段来进行电池和电池收容盒内部的内环境温度的控制。再有，对于环境温度的控制，电池的输出特性特别重要，在电池收容盒中，使用隔热性好的隔热材来构成保温性好的保温盒是重要的。
另一方面，作为隔热材料，现在已经知道真空隔热材表现出好的隔热效果。已经开发出由芯材和塑料层压膜等外包装构成的实用性好的各种真空隔热材，其中，芯材由如下材料形成：发泡聚氨酯或者玻璃、金属板的中空体、将树脂成型体作为壁材的中空体、或玻璃绒或硅石等粉末或纤维、发泡聚氨酯等的连续发泡体。
在日本公开专利、特开2001-317686号公报(第3页-第4页、图1等)中公开了一种新的制造方法，作为使用芯材和塑料层压膜的类型的隔热材，使用在对相互面对的面配有热熔接性树脂的层压膜来减压密封。这样一来，在各种方式中，能形成轻且富有隔热性的空间，真空隔热材对电动汽车用电池收容盒的适用变得容易。但是，随着要求电动汽车对跨大范围的温度环境的适用性、隔热材的品质或制造技术提高，与电池或电池收容盒的高温度管理有关的新的课题变得显著。
隔热保温性好的电池收容盒特别在低温环境下发挥好的隔热特性。但是，电池自身是具有大的热容量的发热体，通过充放电来发热，若持续长时间的高输出，则电池和电池收容盒的内部的温度急速上升。
再有，达到高温的电池收容盒内部的温度，在隔热特性好的电池收容盒的内部不容易降低，所以，电池一直在保持着不希望的高温状态下放置。而且，汽车的使用环境变成高温，保温功能变高，则保温功能的作用发生逆转，电池收容盒的散热变得困难，所以，例如即使停止电动汽车的行驶，高温状态也长时间被维持。再有，若放置在高温状态下的电池再放电，则温度上升加速，电池收容盒内部上升到更高温度。
若电池在高温状态下长时间放置，则电池在确保特性的稳定性或安全性方面产生问题。特别是在具有汽化成分多的有机电解质的锂二次电池中，在高温状态的环境下长时间放置是不理想的。
而且，现有的使用压缩机的冷却机构，不适用于电动汽车停车时，而且，活用电动压缩机的机构或具有珀耳帖效应的热转换装置大量消耗能量，所以不是有效率的。
也就是说，在电动汽车的电池和电池收容盒内部的温度控制方面，希望出现新的温度控制机构来代替现有的冷却机构，新的温度控制装置维持低温时好的保温特性，同时能以低能量有效地回避高温时的危险性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的。其目的在于提供电池收容装置等，能够不损害低温的使用环境下需要的好的保温功能，此外还在高温的使用环境下易于抑制电池收容部的内部和电池的高温化。
为了达成上述目的，本发明涉及的电池收容装置，具备：电池收容部，具有使用真空隔热材来对其内部的电池进行保温的保温功能；保温解除机构，开闭用于使上述电池收容部的内部与外部通气的开口部的机构，使得解除上述保温功能；主电路，连接上述电池；以及独立放电电路，与上述电池电连接，且放电操作能独立于主电路的充放电操作。
这样构成的电池收容装置，通过具有保温功能的电池收容部，能防止电池的工作温度的降低。而且，通过保温解除机构，能防止电池变得过于高温。而且，可以形成对电池适当的温度环境，可以适当地维持电池的输出特性和安全性。
另外，使用真空隔热材的电池收容装置，由于好的隔热性能提高保温性能。
另外，这样构成的电池收容装置，即使例如在低温环境下长时间放置而电池收容部的内部温度降低，也可以通过独立放电电路与主电路断开来进行放电操作。其结果，可以防止电池收容部的内部温度变成低温。
另外，本发明涉及的电池收容装置，独立放电电路具备发热电阻。这样构成的电池收容装置，在电池收容部的内部设置有发热电阻的情况下，可以有效地使电池收容部的内部温度上升。
另外，本发明涉及的电池收容装置，独立放电电路至少具备PTC器件、即电阻变化的温度系数是正且对数地变化的电阻器件。
具有这样器件的电池收容装置，由于使用PTC器件，所以可以有效地使电池收容部的内部温度上升，而且可以设定内部温度的上限。
另外，在本发明涉及的电池收容装置中，还具备对电池收容部的内部的温度进行检测的温度检测器、及响应由该温度检测器检测出的温度来控制独立放电电路的电路控制部。
这样构成的电池收容装置，由于使用了电路控制部，所以可以防止电池收容部的内部温度变成低温。
另外，本发明涉及的电池收容装置，保温解除机构是开闭开口部的机构，上述开口部用于使电池收容部的内部与外部通气。
这样构成的电池收容装置无论多么简单的结构，都可以形成保温解除机构。
另外，本发明涉及的电池收容装置，保温解除机构具有在电池收容部的内侧和外侧之间形成传导热的热传导路径的热传导体、及开闭热传导路径的机构。
另外，本发明涉及的电池收容装置，还具备对电池收容部的内部的温度进行检测的温度检测器、及响应由该温度检测器检测出的温度来控制保温解除机构的保温解除控制部。
这样构成的电池收容装置，由于具备保温解除控制部，所以可以防止电池收容部的内部温度变成高温。
另外，本发明涉及的电池收容装置，电池是锂二次电池。
另外，本发明涉及的电源装置，具备电池收容装置、及在电池收容装置的内部收容的电池。
而且，本发明涉及的电动车量，具备电源装置、及通过来自电源装置的电源供应进行驱动的电动驱动机构。
这样构成的电动车量，可以提供在大范围的温度环境下不产生障碍、能适应的电动汽车，可以提高车辆的特性和安全性。
附图说明
图1是表示本发明实施方式涉及的电池收容装置的图。
图2是表示本发明其它实施方式涉及的电池收容装置的图。
图3是表示本发明实施方式涉及的保温解除机构的一个例子的图。
图4是用于说明本发明实施方式涉及的开闭式盖体的开闭机构的图。
图5是表示高温环境下电池收容部的温度变化的图。
图6是表示低温环境下电池收容部的温度变化的图。
图7是表示充放电循环后的电池的放电容量的图。
具体实施方式
以下，在参照附图的同时说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1涉及的电池收容装置的构成的图。电池收容装置100首先设置有在内部能收容电池组1的电池收容盒本体2、及电池收容盒本体2的盖体3。在开闭式盖体6的端部设置有磁性体7。还具备使开闭式盖体6在符号S1所示的方向上开闭的电磁铁8、9、开闭式盖体6的开闭移动用的导轨10、PTC器件17、及镍铬电热丝等一般的电阻发热体即电阻器件18。此外，还具备开关19、温度检测器20、及对开闭式盖体6的开闭和PTC器件17及电阻器件18进行控制的控制器21。
电池收容盒本体2、盖体3和开闭式盖体6由隔热材构成。而且，它们也可以全部由隔热材构成，也可以它们的一部分由隔热材以外的部件构成。
电池组1的正极侧总端子11和负极侧总端子12分别通过穿通盖体3局部的导线13、14，而连接至电源装置的主电路的端子“M+”和“M-”。
PTC器件1 7是电阻器件，被称作PTC元件或PTC加热器，电阻值对温度的变化系数为正，电阻值对数地变化。而且，PTC器件17能设定居里点。具有如下特性：若超过居里点，则电阻上升，从而发热电流自动停止。电阻器件18经PTC器件17和开关19连接至与电池组1的正极侧总端子11导通的导线13。而且，被连接至与电池组1的负极侧总端子12导通的导线14。
而且，导线13、14等穿通的盒穿通部(图未示出)由隔热性的封口材15封口。
控制器21响应由温度检测器20检测出的温度，电磁铁8、9动作，控制开闭式盖体6的开闭。而且，响应检测温度，控制开关19的开/关，决定是否使PTC器件17和电阻器件18工作。
这样，由电池收容盒本体2和盖体3形成电池收容部30，电池收容部30能将电池组1收容在电池收容盒本体2的内部，具有使用隔热材保温电池组1的功能。这里，电池收容部30的形状、或将隔热结构设置成双重或三重等的结构，可以勘测其空间和重量等来设定，是设计的事项之一。
而且，由电池收容部30的内部、对为了与其外部通气而在电池收容部30的壁面设置的开口部5进行开闭的开闭式盖体6、电磁铁8、9、及导轨10，形成解除电池收容部30的保温功能的保温解除机构。
对这样构成的电池收容装置100的保温机构和保温解除机构进行说明。
在图1中，当电流流到电磁铁8而工作、且电磁铁9的动作停止时，利用电磁铁8吸引磁性体7的力，由开闭式盖体6覆盖开口部5。此时，收容电池组1的电池收容部30形成由隔热材包围的空间区域，提供好的保温功能。
另一方面，当电磁铁8的动作停止、电流流到电磁铁9而工作时，开闭式盖体6利用吸引磁性体7的力而移动，开口部5开口。此时，电池收容部30对外部气体开放，内部的热向外部放出，保温功能被解除。
这样的保温机构和保温解除机构的选择，可以通过手动操作、或利用对设置在电池收容部30内部的温度检测器20所检测出的温度进行响应的控制器21的操作而进行。
接着，对加热机构进行说明。在图1中，由PTC器件17、电阻器件18和开关19形成与电池组1直接连接的放电电路。该放电电路是独立放电电路，能与M+端子和M-端子的主电路的充放电操作独立地通过开关19的操作进行放电操作。
在电池收容装置100中，通过对电池收容盒本体2等使用隔热材来确保保温功能。但是，跨长时间地保持保温功能是有限的。因而，事实上不能完全避免散热。例如，在电动汽车行驶后，若电池在停车中长时间放置，则电池收容盒本体2的内部或电池组1的温度降低。在这样的状况下，若温度极度降低，则电池的输出降低，电动汽车的行驶性能降低。因此，产生控制电池的周围温度的降低的必要性。抑制温度降低的机构，特别对于低温环境下的电动汽车的停车时的保温是重要的。因而，能与驱动系统的主电路独立地工作是重要的。这样的控制过度的温度降低的机构采用上述独立放电电路是有效的。
独立放电电路(加热电路)如图1所示，控制器21获得由温度检测器20检测出的电池收容盒本体2内的温度，通过将预定的温度作为阈值开闭开关19来工作。而且，控制器21中设有手动开关功能，选择加热电池收容盒本体2的内部，或者也可以启动计时器功能，根据使用状况来避免加热电路过剩工作。
而且，虽然将PTC器件17和电阻器件18用作发热体，但由于电池自身是发热体，所以作为选择分支的一个，可以在电池收容盒本体2的外部设置作为发热体的PTC器件17和电阻器件18的任意一方或者双方，或者也可以省略。
通过居里点的设定，PTC器件17可以在到达温度的上限自动停止放电。可以在电池收容盒本体2的内部、或内侧与外侧的边界面上，在能感知内侧温度的范围内，设置PTC器件17。这样，可以设定电池收容盒本体2的内部温度的上限。而且，可以抑制为了加热而消耗过剩的能量。再有，也可以应对温度检测器20的意外故障。而且，也可以使PTC器件17总是直接连接在电池上，而形成独立放电电路。
接着，对隔热材进行说明。在极度低温的环境下，对电池收容部30的结构要求高的保温效果。另一方面，在高温的环境下，保温功能越高，则越需要保温解除功能。也就是说，要求在高温环境下要求散热，在低温环境下要求保温，这样就产生了相互矛盾。
但是，根据实施方式1，即使设置如何好的保温结构，电能通过解除保温功能的机构，短时间用小功率来解除保温功能。
其结果，若采用实施方式1涉及的电池收容装置，则即使使用好的隔热材形成保温理想的功能，也可以容易地回避过高的高温环境。也就是说，可以适用任意的隔热材，特别可以有效地活用好的隔热材料。通过应用隔热功能好的隔热材料，能够兼顾低温时的保温和高温时的保护功能，好的隔热材的应用是理想的选择。
而且，在实施方式1中，也可以利用作为普通真空隔热材使用的独立气泡的聚氨酯泡沫体。最近正在研发如下得到的轻且隔热性好的真空隔热材，即，通过单独将连续气泡的聚氨酯泡沫体，或者将其与玻璃绒、硅粉末和发泡聚氨酯的纤维等一起夹持在层压膜中，在0.1～0.5Torr的真空炉中热密封而得到。利用这些真空隔热材的构成对致力于轻量化的汽车的结构部件来说是理想的。其中，由连通聚氨酯(communicating-urethane)真空隔热材和配合有环戊烷的聚氨酯泡沫体(cyclopentane-formulated urethane foam)复合的真空隔热材，轻且形状设定的自由度大。这样的真空隔热材的厚度即使在几毫米以下也能形成高的隔热效果，所以对于使用电动式驱动装置的电池收容装置100的形成是极理想的材料。这样的真空隔热材不损害高温时的特性和安全性，能确保低温时的保温特性。
这样，若采用实施方式1涉及的电池收容装置100，则能在电池收容盒本体2的内部收容电池。由于电池收容装置具备有使用隔热材对其内部的电池进行保温的功能的电池收容部30、及解除其保温功能的保温解除机构，所以可以选择保温功能和保温解除功能这两个功能。由此，可以有效地给予电池理想的环境，不仅能有效地发挥电池的功能，还能确保寿命和安全性。
而且，在实施方式1涉及的结构中，特别适用好的隔热材，形成低温时的保温功能，而且通过解除保温功能的功能，可以在极短时间内将电池从不期望的高温环境中解放。再有，用于该操作的能量消耗在低温和高温时都能限制在极少。
而且，对于本领域的技术人员，将电池组1设置在电池收容盒本体2的内部的底面只是设计事项或任意事项之一。为了使电池组1的温度和电池收容盒本体2的内部的温度尽量接近，或者有效率地提高温度控制，优选将肋或横木设置在电池收容盒本体2的底面、将气体的流通部设置在电池组1的下部的结构。
而且，温度检测器20和PTC器件17及电阻器件18也可以根据更精密地进行控制的部位和控制目的，来设置在电池组1和电池收容盒本体2内部的预定的部位。再有，保温功能、保温解除功能的工作的设定温度也可以根据电池的特性等而任意地设定。
(实施方式2)
图2是表示本发明实施方式2涉及的电池收容装置200的结构的图。电池收容装置200具有与实施方式1不同的保温功能的解除机构。
在图2中，具有能将电池组1收容在其内部的电池收容盒本体2、盖体3、开闭式盖体6、电磁铁8、9、导轨10、PTC器件7、电阻器件18、开关19、温度检测器20、控制器21、散热或聚热用的翅片(フイン)22、23、及使热在翅片22、23之间传导的传热体24。其中，翅片22、23和传热体24以外的构成与实施方式1相同，省略其说明。
由翅片22、23和传热体24构成热传导体，形成用于使热在电池收容部30的内侧和外侧之间传导的热传导路径。开闭式盖体6、电磁铁8、9和导轨10构成开闭该热的传导路径的机构。而且，在实施方式2中，由该热传导体和开闭热的传导路径的机构形成解除保温功能的传热式保温解除机构。
在这样的构成中，翅片22的上部由开闭式盖体6覆盖了时，电池收容部30的内部形成由隔热材包围的空间区域，而且形成保温功能。另一方面，开闭式盖体6通过在符号S1所示的方向上移动而解除翅片22的上部的覆盖时，翅片22向外部气体开放。另外，电池收容部30的内部的热被翅片23聚集，经传热体24，由翅片22向外部散热。这样一来，保温功能被解除。
作为翅片22、23和传热体24所使用的材料，热传导率好的铝、铜等金属或导电性氧化物等较佳。特别是，铝轻且热传导良好，所以保温功能的控制上更有效。
使用这样的传热式保温解除机构的结构中，虽然保温解除效果比设置开口部5的结构缓慢一些，但能得到可以形成强度好的电池收容部30的效果。
而且，在实施方式2中对开闭翅片22和外部之间的热的传导路径的机构进行了说明。使采用热传导体的电池收容部30的内部与其外部之间的热的传导路径开闭的开闭机构不限于此。例如也可以是使翅片23与电池收容部30的内部之间的热的传导路径开闭的机构。而且，也可以是在翅片22、23和传热体24构成的热传导体的内部，通过使热的传导绝缘、隔断或结合来开闭热的传导路径的机构。
图3A是示意地表示实施方式1或2中所采用的保温解除机构的剖面图。在图3A中，热传导体包括：设置在盖体3的开口部上的传热体26、传热体27、隔热体28及设置在电池收容部30的内部侧的传热体29。传热体27与隔热体28接合，如符号S2所示，正视图3A时能使其向左方向移动。
图3B表示使传热体27从图3A所示的状态朝符号S2所示的方向移动之后的状态。也就是说，构成为使传热体27朝符号S2所示的方向移动了时，隔热体28被布置在传热体26和传热体29之间。通过这样的构成，隔热体28能遮断热传导体的热传导路径。而且，若使传热体27朝正视图3B的右方向移动，则由于再次被设定为图3A所示的状态，所以热传导路径被再次结合而能进行利用热传导体而形成的热的传导。
而且，在实施方式1和2中，解除保温功能的机构的结构可以是图1所示的设置开口部5的结构。而且，也可以是图2所示的结构，该结构将热的良导体即传热体24插装在电池收容部30的内部和外部之间，用任意的机构遮断、结合该传热路径。而且，解除保温功能的机构可以在本领域的技术人员所知道的范围内进行选择。例如，图1所示的设置开口部5、设置开闭开口部5的机构的结构是最简单的结构，而且设计容易，是优选的。
而且，在实施方式1或2中，说明了在开闭式盖体6的开闭操作中使用电磁铁的情况，但也可以灵活使用电机、弹簧、汽缸或杠杆等机构。
图4是表示构成开闭式盖体6的另一例子的图。即，使用了螺线管36、37和磁铁32、33的例子。使流过螺线管36、37的电流通/断，而使电磁铁32、33朝符号S4或符号S5的方向移动，进行开闭式盖体6的开闭。而且，在图4中，为了防止向螺线管36、37持续通电，而设置了将开闭式盖体6暂时固定的爪34、35。
而且，开闭式盖体6的开闭方向也是任意的。例如也可以使用枢纽等进行开闭。
而且，在实施方式1或2中，对在电池收容部30的上表面(盖体3)上设置有保温解除机构的情况进行了说明。而且，保温解除机构的设置位置、大小、数量等的设置是设计事项之一。例如，若至少在电池收容部30的上部、最好在从电池收容部30的上部到电池收容部30的高度的1/2的位置设置保温解除机构，则迅速排除高温化了的热气，所以是有效的。而且，在解除保温功能的机构中设置翅片的结构，提高了解除保温功能的效果，是优选结构。具体而言，也可以在使开闭式盖体6移动到开口位置时，使用翅片高效率地排除电池收容部30的内部的高温的气体。
而且，即可以共用实施方式1涉及的开口式保温解除机构和实施方式2涉及的传热式保温解除机构，也可以与其它任意保温解除机构共同使用。
而且，通过实施方式1或2涉及的电池收容装置和收容在该电池收容装置100或200中的电池，可以构成与以往所述的电池收容装置不同的使用方式的电源装置。在实施方式1和2中，主要说明了将该电源装置搭载在电动汽车中的情况。
但是，电源装置也可以在具有由电来驱动的机构即电动驱动机构(例如电机等)的电动车辆中，用于电源的供应。具有该电动驱动机构的车辆不限于电动汽车。例如，也可以是电动的摩托车或行驶在轨道上的电动的车辆等。再有，也可以将该电源装置应用于电动车辆以外。例如也可以应用于船舶等中。
(试验1)
作为(实验1)，为了确认实施方式1中的电池收容装置100、实施方式2中的电池收容装置200的性能，准备了它们以及现有的电池收容装置(图未示出)等三个被试验装置，在环境温度35℃下对它们进行充放电循环试验。
首先，为了准备本发明提供的被试验装置A，如实施方式1所示，按照以下说明的步骤制作了与图1相同的电池收容装置100。也就是说，作为在电池收容装置100的电池收容盒本体2的壁面所使用的部件，使用了连通气泡的聚氨酯作为芯材。
接着，用层压的树脂膜夹持该芯材，以夹持了的状态，在0.5Torr的真空下熔接两者，制作厚度3mm的隔热材的板。将配合有环戊烷的聚氨酯泡沫体插入成型，将该隔热材制作成厚度5mm的复合隔热板。将该复合隔热材用作电池收容盒本体2的壁面。
而且，在电池收容装置100的上表面、即电池收容盒本体2的上表面，形成了与外部气体连通的长100mm、宽50mm的开口部5。在开口部5上，使用上述复合隔热板形成堵塞开口部5形状的滑动式盖体3。还在开口部5的两端埋入磁性体7，能使用电磁铁8、9来开闭。在这样制作的电池收容装置100中，收容30kWh的锂二次电池作为电池组1。
在图1所示的电池收容部30中，将PTC器件17和电阻器件18和开关19串联来构成加热电路(独立放电电路)，连接至电池组1的主电路。还如下构成，在电池收容盒本体2的内部配置温度检测器20，连接成由温度检测器20检测出的温度被输入至控制器21，通过控制器21使开关19和电磁铁8、9工作。
接着，为了准备另一个本发明提供的被试验装置B，如实施方式2所示，按照基本与图1所示的电池收容装置100相同的步骤，制作了与图2一样的电池收容装置200。
电池收容装置200在具备翅片22、23和传热体24这点上，与电池收容装置100不同。但是，其它部位的结构基本相同，所以省略说明。
接着，为了与本发明的上述被试验装置A和B相比较，准备了现有的电池收容装置作为被试验装置C(图未示出)。被试验装置C与被试验装置B所示的图2的不同之处是不具备开口部5和PTC器件17这点。其它的结构与电池收容装置100或200基本相同。
在准备了如上所述的三套被试验装置A、B和C之后，如下设定这三套被试验装置的通用的环境条件。首先，将上述被试验装置A、B和C的保温功能解除温度分别设定为40℃，将保温功能的复原温度设定为35℃。而且，将加热电路的解除温度分别设定为35℃，将加热电路的复原温度设定为30℃。还将PTC器件17的居里点设定为35℃。
接着，将上述三个被试验装置A、B和C分别设置在环境试验装置中。设置的条件假定了汽车中的50km/h的行驶、暂时停车、再行驶、充电和放置的图形(パタ一ン)。而且，假定在夏季或高温地区使用的环境温度为35℃、及假定在冬季或寒冷地区使用的环境温度为0℃的情况下，用如下图形来反复充放电，该图形为5kW下1小时的放电、1小时的放置、5kW下1小时的放电、最大电流5小时速度(時間率hour-rate)的10小时的充电、11小时的放置。
图5表示(试验1)下的电池收容部30的代表性温度变化。
首先，没有采用本发明结构的现有的被试验装置C的电池收容部30的内部的温度变化，在图5中用符号C显示。
也就是说，在时间t1放置现有的被试验装置C，在时间t2放电开始后电池收容部30的内部温度上升。在时间t3放电结束，即使进入从时间t3到t4的暂时放置的状态，高的保温效果与外部气温高相重合，散热基本不能进行，所以温度不降低。进一步在从时间t4到时间t5再开始放电时，发热被叠加，进一步在从时间t5到时间t6进行充电时，温度也上升到超过60℃的水平。然后，从时间t6到时间t7进入放置状态，但由于高的保温效果和高温的外部气体，电池收容部30的内部温度象想的那样没有降低。因此，在接下来的放电开始时，特性的维持和安全性不好，高的温度环境持续被形成。
与之相对，本发明的被试验装置A中，电池收容部30的内部的温度在从时间t1到t2的放置期间基本保持在35℃附近。在时间t2放电开始后，电池收容部30的温度与高输出放电开始一起上升到达40℃。但是，当到达40℃时，本发明的保温解除功能工作，温度立即降低，设定为35℃的保温功能和复原机构工作。这样一来，电池收容部的内部温度被保持在35℃～40℃的预期的温度范围内。
再有，当进入从时间t3到t4的暂时放置时，表现出略微温度降低倾向。但是，在时间t4放电再次开始时，电池收容部30的内部温度上升并到达40℃时，保温机构和复原机构再次工作，到时间t5的放电期间，电池收容部30的内部温度被保持在35℃～40℃。然后，从时间t5到t6进行充电。但是，即使伴随基于充电的发热，也保持在40℃以下。然后，在从时间t6到t7的放置期间，电池收容部30的内部温度表现出略微降低，同时到达35℃。
而且，本发明的另一个被试验装置B如图5中符号B所示，表现出与被试验装置A(符号A)基本相同的倾向。详细的说明省略。
(试验2)
作为(试验2)，准备了三个被试验装置A、B和C，它们分别以实施方式1中的电池收容装置100、实施方式2中的电池收容装置200和现有的电池收容装置(图未示出)为主体，在环境温度为0℃的情况下，对它们进行充放电循环试验。
与(试验1)的不同是环境温度不同。即，(试验1)将环境温度设定在35℃，而(试验2)设定在低温环境下的0℃。而且，其它的条件与(试验1)中描述的一样，所以省略详细的说明。
图6表示(试验2)中电池收容部30内部的代表性温度变化。首先，对没有采用本发明结构的现有的被试验装置C(符号C)的电池收容部30的内部的温度变化进行说明。
也就是说，在从时间t1到t2的放置期间，电池收容部30内部的温度降低至外部气体环境的0℃水平。随着时间t2的高输出放电的开始，温度上升，但恢复到有利于放电的温度需要时间t3。
从时间t3到t4的暂时放置期间，能发现好的保温效果。但是，通过从时间t4到t5的放电、从时间t5到t6的充电，电池收容部30内部的温度发现上升。但是，进入从时间t6到t7的放置期间后，电池收容部30内部的温度下降到不希望的低温区域，不能开始在所希望的温度范围下的放电。
与之相对，采用了本发明的被试验装置A的加热电路、即PCT器件17、电阻器件18和开关19的被试验装置A中，如符号A所示，在从时间t1到t2的放置期间内的电池收容部30的内部温度，通过隔热体28的保温功能和上述加热电路的功能，被保持在30℃以上的、有利于放电输出的环境温度。
电池收容部30的内部的温度与时间t2的放电一起上升，从放电初期进入有利于放电输出的温度区域，到这时间t3 之前，暂时到达40℃的水平。但是，通过保温解除机构的工作，温度短时间内降低，但在时间t3的稍前，温度表现出上升倾向。从时间t3到t4的暂时放置期间表现出被保温的同时温度稍微降低的倾向。
而且，在时间t4，放电再度开始后，电池收容部30的内部温度上升，通过从时间t5到t6的充电，进一步表现出温度上升倾向。在从时间t6到t7的放置期间，在中途的时间，电池收容部30的温度表现出下降倾向。此时，温度若低于30℃以下，则上述过热电路工作，温度上升，通过对已设定的PTC器件的居里点和来自温度检测器的设定信息进行响应的控制器的控制，电池收容部30的内部温度被控制在30℃～35℃。
而且，被试验装置B的电池收容部30的温度变化如符号B(虚线)所示，与被试验装置A(符号A的特性)相比较，在保温解除时刻的温度的追踪性方面稍微缓慢，但温度变化基本相同。
(试验3)
作为(试验3)，准备了三个被试验装置A、B和C，分别以实施方式1中使用的电池收容装置100、实施方式2中使用的电池收容装置200和现有的电池收容装置(图未示出)为主体，在比较高温的35℃和比较低温的0℃这两种环境温度下，分别对它们进行50循环的HT循环和LT循环的充放电试验。
图7表示该循环试验后的电池组1的容量维持率。图7所示的符号A、B和C与图5和图6所示的相同。即，符号A表示图1所示的电池收容装置100的容量维持率，符号B表示图2所示的电池收容装置200的容量维持率，符号C表示现有的电池收容装置(图未示出)的容量维持率。
首先，在HT循环(温度35℃)后，应用了现有的电池收容装置C的电池容量的维持率约为40％。与之相对，本发明涉及的电池收容装置100(符号A)和200(符号B)的电池容量的维持率都大致为90％。
另一方面，在LT循环(温度0℃)后，现有的电池收容装置(符号C)的电池容量的维持率约为70％。与之相对，本发明涉及的电池收容装置A、B的电池容量的维持率约为90％。
再有，在HT循环的试验中，在现有的电池收容装置的电池组1中，可以多少发现来自安全阀的有机电解质的逸出。与之相对，本发明的电池收容装置100和200的电池组1中，没有检测出像现有的电池收容装置中发现的那样的电解质的逸出。
而且，LT循环的电解液的逸出，其本发明的被试验装置A、B和现有的被试验装置C之差不如进行HT循环时表现得显著。但是，与本发明的电池收容装置100和200的电池相比较，现有的电池收容装置的电池输出特性的下降显著。
如下总结上述(试验1)、(试验2)和(试验3)的试验结果。
首先，在(试验1)和(试验2)中，发现现有的电池收容装置在图5和图6中如符号C所示，若设定为在寒冷的环境或极热的环境条件下，则将电池收容装置的内部的温度控制在有利于输出的状态和有利于维持电池特性和确保安全性的温度条件是极难的。
与之相对，发现本发明的实施方式1和实施方式2在如图5和图6中分别如符号A和B所示，可以比较容易地将电池收容部30的内部的温度控制在有利于输出和特性的稳定性或安全性的温度范围内。
而且，(试验3)中的试验结果，与图7中如符号A和B所示的现有的电池收容装置(符号C)相比较，本发明的实施方式1和2所示的被试验装置A和B，在HT循环后和LT循环后的容量维持率和电池状态的观察结果任一方面，控制电池收容部内部温度的功能都给予可靠性好的影响。
特别是判断出对高温环境的温度控制效果，通过保温解除功能有效地作用，对低温环境的保温效果通过应用好的隔热材和所附加的加热机构而达成。
再追记，通过将本发明的加热机构构成为与电池收容部内部收容的电池直接连接，从而能将电池自身作为发热来有效地活用，所以加热效果高，对保温是有效率的，例如能得到与电动汽车的行驶所使用的主电路相独立、在停止时也能进行保温操作的优点。
如以上说明的那样，本发明能针对具备将电池的输出作为电源的电动驱动装置的车辆遇到的大范围温度环境，将电池收容部的内部的温度控制在有利于输出和电池特性的安定性和电池的可靠性的温度范围内。
特别是对高温环境的温度控制效果，通过保温解除功能有效地作用，另一方面，对低温环境的保温效果通过应用好的隔热材和所附加的加热机构而有效地达成，再有，本发明的保温解除机构能够消除上述保温功能带来的在高温区域下的电池可靠性的悬念。
而且，非常明确本发明的效果在不脱离本发明的基本构成的范围内，并不限于上述实施例的记载事项。
而且，本发明是使具有电动驱动机构的车辆的电池收容部内部的温度合适化的发明，电池的种类不限于锂二次电池。再有，本领域的技术人员应该清楚也不限于具有电动驱动机构的车辆的形式。
产业上的利用可能性
从以上的说明可以清楚，根据本发明，可以提供不损失低温使用环境中所需的保温功能、且在高温使用环境下能容易地抑制电池收容部内部和电池的高温化的电池收容装置、及使用该电池收容装置的电源装置、及使用它们的电动车辆，所以其产业上的利用价值很高。

Claims (9)

1.一种电池收容装置，其特征在于，具备：
电池收容部，具有使用真空隔热材来对其内部的电池进行保温的保温功能；
保温解除机构，开闭用于使上述电池收容部的内部与外部通气的开口部的机构，使得解除上述保温功能；
主电路，连接上述电池；以及
独立放电电路，与上述电池电连接，且放电操作能独立于主电路的充放电操作。
2.如权利要求1所记载的电池收容装置，其特征在于，上述独立放电电路具备发热电阻。
3.如权利要求2所记载的电池收容装置，其特征在于，上述独立放电电路至少具备PTC器件。
4.如权利要求2或3所记载的电池收容装置，其特征在于，还具备对上述电池收容部的内部的温度进行检测的温度检测器、及根据由该温度检测器检测出的温度来控制上述独立放电电路的电路控制部。
5.如权利要求1至4中任一项所记载的电池收容装置，其特征在于，上述保温解除机构具有在上述电池收容部的内侧和外侧之间形成传导热的热传导路径的热传导体、及开闭上述热传导路径的机构。
6.如权利要求1至5中任一项所记载的电池收容装置，其特征在于，还具备对上述电池收容部的内部的温度进行检测的温度检测器、及根据由该温度检测器检测出的温度来控制上述保温解除机构的保温解除控制部。
7.如权利要求1至6中任一项所记载的电池收容装置，其特征在于，上述电池是锂二次电池。
8.一种电源装置，其特征在于，具备如权利要求1至7中任一项所记载的电池收容装置、及在上述电池收容装置的内部收容的电池。
9.一种电动车辆，其特征在于，具备如权利要求8所记载的电源装置、及通过来自上述电源装置的电源供应进行驱动的电动驱动机构。
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