CN105235539B - 用于车辆的电池组的温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆的电池组的温度控制装置。用于电池组的温度控制装置包括：介质循环路径，其设置在容纳用于使车辆行驶的电池的电池外壳中，并且使加热介质在其中循环以加热电池；加热部，其设置在介质循环路径中，并且加热该加热介质；风扇，其设置在介质循环路径中，并且传送加热介质；以及过度加热防止部，其设置在介质循环路径中，并且在预定温度停止加热部的加热操作。

Description

用于车辆的电池组的温度控制装置

相关申请的交叉引用

本申请基于2014年7月7日提交的日本专利申请(No.2014-139256)，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及一种用于车辆的电池组的温度控制装置。

背景技术

本申请涉及一种用于车辆的电池组的温度控制装置。

已知这样的车辆：电池组安装在每个车辆中，并且电动机由从电池组供应的电力驱动，从而使车辆行驶。

电池组包括电池和用于其中容纳电池的电池外壳。

当电池的温度降低到低值时，例如，低于0℃的值，电池的输出减少。该状态在充分地执行行驶功能方面是不利的。

鉴于这种情况，已经提出了一种技术：加热器设置在电池组中，使得在低温处，加热器将电池加热到足以从电池产生要求的输出的温度。

专利文献1：JP-A-2013-251111

发明内容

根据发明，提供了一种用于车辆的电池组的温度控制装置，其能够确定地抑制电池的过度加热，从而改善电池的耐久性。

根据发明的有利方面，设置了一种用于电池组的温度控制装置，包括：介质循环路径，该介质循环路径设置在电池外壳内，该电池外壳容纳用于使所述车辆行驶的电池，所述介质循环路径使加热介质在其中循环以加热所述电池；加热部，该加热部设置在所述介质循环路径中，并且加热所述加热介质；风扇，该风扇设置在所述介质循环路径中，并且传送所述加热介质；以及过度加热防止部，该过度加热防止部设置在所述介质循环路径中，并且在预定温度停止所述加热部的加热操作。

所述介质循环路径可以包括在所述加热部与所述风扇之间的弯曲部。所述过度加热防止部可以安置在所述弯曲部与所述风扇之间。

所述过度加热防止部可以比所述加热部安置在更上方的位置处。

所述风扇的吸入口可以安置成与所述介质循环路径的内壁对置。

所述过度加热防止部可以安置在与所述吸入口对置的内壁上的一部分处。该部分位于所述吸入口的轴心的所述加热部那侧上。

附图说明

图1是根据实施例的用于电池组的温度控制装置应用到的电池组的平面图，其中，省略了除了第一和第二电池群组和周围构件之外的部分。

图2是根据实施例的用于电池组的温度控制装置应用到的电池组的平面图。

图3是沿着图2中线A-A截取的截面图。

图4是图3的主体部分的放大图。

图5A和5B是分别示出根据实施例的用于电池组的温度控制装置的控制***的构造的块图。图5A示出了过度加热防止部由恒温开关构成的情况。图5B示出了过度加热防止部由温度熔断器构成的情况。

具体实施方式

在利用加热器加热电池时，如果由于加热器被保持处于接通状态并且不能够恢复到断开状态的故障，而导致电池过度加热，则加速了电池的劣化。这种现象在改善电池的耐久性方面是不利的。

根据本发明，设置了用于车辆的电池组的温度控制装置，该温度控制装置能够确定地抑制电池的过度加热，从而改善电池的耐久性。

后文中，将给出根据发明的实施例的用于车辆的电池组的温度控制装置的说明。

本实施例中的电池组用作用于行驶的电池，其安装在诸如混合动力汽车或者插电式混合动力汽车这样的电动车辆中，用以利用电力驱动电机从而使车辆行驶。用于行驶的电池充电用以使电动车辆行驶。

如图1至4所示，电池组10包括电池外壳12。电池外壳12容纳并且保持电池14、周边构件16、介质循环路径18、加热部20、风扇22以及过度加热防止部24等。

根据实施例的电池组温度控制装置100通过包括介质循环路径18、加热部20、风扇22以及过度加热防止部24而构成。

如图1所示，电池外壳12在平面图中具有矩形形状。电池外壳12的纵向与车辆的纵向一致。电池外壳12布置在车辆的宽度方向上的中央处。电池外壳12布置成在未示出的地板下方，并且在未示出的一对侧部件的内侧。电池外壳12经由装接部件装接到一对侧部件。

如图3所示，电池外壳12包括托盘12A和盖部12B。

电池外壳12通过将该12B放在托盘12A上而构成。盖12B利用螺钉或者夹具经由未示出的密封部件连结到托盘12A。密封空间形成在电池外壳12中。

如图2和3所示，电池外壳12包括矩形底面1202、矩形上面1204、矩形前面1206、矩形后面1208、矩形左侧面1210以及矩形右侧面1212。

如图1所示，电池14通过包括第一电池群组14A和第二电池群组14B而构成。

第一电池群组14A由两个电池块排26构成。每个电池块排26都由四个电池块28构成。这些四个电池块在车辆的纵向上对齐，从而在每相邻的电池块之间具有间隔。两个电池块排26在其间具有间隔的情况下在车辆宽度方向上对齐。

每个电池块28都包括四个电池模块30。在每个电池块28中，四个电池模块30都以如下方式布置在电池外壳12的矩形底面1202上：在车辆宽度方向上对齐的两个电池模块的组在车辆的纵向上设置为两个。如图3所示，每个电池模块30都通过在电池组的厚度方向上叠加六个电池单元32而构成。每个电池单元都具有矩形板状。在第一电池群组14A的每个电池模块30中，电池单元32在车辆的上下方向上的堆叠。

在每个电池块排26中，在沿着车辆的纵向对齐的四个电池块28的每个相邻的电池块之间，能够使空气流通的间隙S1沿着车辆宽度方向形成。此外，在沿着车辆宽度方向对齐的两个电池块排26的四个电池块28的相邻组之间，能够使空气流通的间隙S2沿着车辆的纵向形成。

第二电池群组14B包括其间具有间隔的沿着车辆宽度方向对齐的两个电池模块30。

每个电池模块30都通过沿着电池组的厚度方向堆叠六个电池单元32而构成。每个电池单元都具有矩形板状。在第二电池组14B的每个电池模块30中，电池单元32都沿着车辆的纵向堆叠。

在两个电池模块30之间沿着车辆的纵向形成能够使空气流通的间隙S3。

周边构件16用以运行电池14。

周边构件16安置在电池组10的沿着车辆的纵向的、在第二电池群组14B的经过第一电池群组14A的相对侧上的一端处。

如图3和4所示，加热部20加热设置在介质循环路径18中的加热介质。本实施例中加热介质是空气。

加热部20布置在电池外壳12的前面1206的后侧与第二电池群组14B的前侧之间。

加热部20被构造成加热通过加热部20的空气。

在本实施例中，PTC(正温度系数)加热器用作加热部20。

PTC加热器具有其电阻值根据温度的升高而增加的特性。

从而，当对PTC加热器供应电流而开始加热操作时，PTC加热器的电阻值根据温度的升高而增加，并且因此流过其中的电流的值减小。

结果，不需要基于PTC加热器的被加热温度的检测值来控制供应到PTC加热器的电流。因此，能够简化加热部20的构造并且能够稳定地维持加热部的被加热温度。

顺便提及，使用镍铬线、碳纤维等的各种已知的加热器的任意一种可以用作加热部20。在这种情况下，需要使用这样的温度控制部：其检测加热器的被加热温度，并且控制供应到加热器的电流使得被加热温度变得恒定。

如图3和4所示，风扇22设置在介质循环路径18中并且传送空气。换句话说，风扇22使空气在介质循环路径18中循环。

风扇22安置在上面1204下方并且在第二电池群组14B上方的部分处。

在本实施例中，多叶片式风扇用作风扇22。

如图4所示，风扇22通过包括壳体2202、风扇转子2204、电机2206、吸入口2208以及吹出口2210而构成。

壳体2202经由支架23由电池外壳12支撑。

风扇转子2204具有沿着风扇转子的旋转轴的周向而布置的多个叶片。风扇转子以旋转轴朝向上下方向的方式容纳在壳体2202中。

电机2206由壳体2202支撑并且使风扇转子2204围绕旋转轴而转动。

吸入口2208在壳体2202的下部处开口，并且根据风扇转子2204的转动而吸入空气。

在本实施例中，吸入口2208设置成与构成介质循环路径18的内壁的稍后描述的盘状底面3422对置。

吹出口2210被构造成根据风扇转子2204的转动而朝着车辆的后方方向吹出空气。

风扇22的吸入口2208和加热部20经由风扇吸气管道34而连结。

风扇吸气管道34的前端位于电池外壳12的前面1206的后侧处，并且充当进气口3402。

加热部20安置在风扇吸气管道34的前端的内部，使得经由进气口3402而吸入风扇吸气管道34的空气由加热部20加热。

风扇吸气管道34其中包括了竖立部3404、弯曲部3406、纵向延伸部3408以及盘状部3410。

竖立部3404以下述方式构成：风扇吸气管道34的位于加热部20的后侧处的部分在第二电池群组14B的前方朝上竖立。

纵向延伸部3408经由弯曲部3406与竖立部3404的上端连通，并且在车辆的纵向上延伸。

盘状部3410具有与风扇22的壳体2202相对应的形状。盘状空间3412形成在盘

状部3410内。盘状空间3412的上部与吸入口2208连通。

盘状空间3412的外周的下部由环形板状的底面3420分隔。盘状空间3412的中央部由盘状底面3422分隔。盘状底面3422位于环形板状的底面3420上方。

弯曲部3406位于竖立部3404与纵向延伸部3408之间，并且盘状底面3422位于环形板状底面3420上方。从而，来自加热部20的辐射热被屏蔽并且不到达盘状底面3422。

换句话说，盘状底面3422位于弯曲部3406与风扇22之间。

过度加热防止部24设置在介质循环路径18处，并且在预定温度处使加热部20的加热操作停止。

设定预定温度用于过度加热防止部24以停止加热部20的加热操作，将该预定温度设定为低于用于打开设置在每个电池单元32处的安全阀的操作温度。

过度加热防止部24安置在盘状底面3422上，该盘状底面3422构成介质流通路径18的内壁的一部分，并且该盘状底面3422与风扇22的吸入口2208对置。过度加热防止部24安置在吸入口2208的轴心的延长线的加热部20侧处。

更具体地，过度加热防止部24安置下述部分处：该部分位于介质循环路径18中从而与吸入口2208对置，并且从吸入口2208的轴心的延长线在气流的上游侧处偏离。即，过度加热防止部24安置在从加热部20到风扇22的吸入口2208的路径中最大流量的部分处。

此外，过度加热防止部24安置在来自加热部20的辐射热由弯曲部3406屏蔽的部分处。

在本实施例中，给出了如下情况的说明：安置过度加热防止部24的介质循环路径18的内壁的部分位于盘状底面3422上。内壁的安置了过度加热防止部24的部分的形状不限于盘状，而可以是任意期望的形状。

在本实施例中，如图5A所示，过度加热防止部由恒温开关构成。

在低于预定温度的温度，恒温开关接通，从而将电流供应到加热部20。在等于或者高于预定温度的温度，恒温开关断开，从而停止将电流供应到加热部20。

顺便提及，如图5B所示，稍后描述的在预定温度熔化的温度熔断器可以用作过度加热防止部24。介质循环路径18使空气在电池外壳12内循环，从而加热电池14。

如图2至4所示，介质循环路径18通过包括电池外壳12的内壁与第一和第二电池群组14A、14B之间的空间部、送风管道36、以及风扇吸气管道34而构成。

送风管道36连结到风扇22的吹出口2210。

送风管道36具有平坦矩形截面。送风管道36在第一电池群组14A的车辆宽度方向上的中央处从风扇22向后延伸。送风管道36的后端构成向后吹出从风扇22送出的空气的后端开口3602。

多个吹出口3604形成在送风管道36的下面处。多个吹出口3606形成在送风管道36的左右侧面处。从风扇22供应的空气从吹出口3604和吹出口3606向下并且在左右侧方向上吹出。

当驱动风扇22时，在电池外壳12内的空气从风扇吸气管道34的进气口3402吸入到风扇吸气管道34中。此时，在电池外壳12内的空气经过加热部20而后被加热。被加热的空气吸入到风扇22的吸入口2208内，而后从吹出口2210吹送到送风管道36内。

从送风管道36的后端开口3602吹送的被加热的空气沿着第一电池群组14A的后端部的上面而向后流动。然后，被加热的空气沿着第一电池群组14A的后面从上侧向下流动。然后，被加热的空气沿着第一电池群组14A的左右侧面的下部并且还沿着第一电池群组14A的间隙S2从后侧朝着前侧流动。此外，被加热的空气沿着第二电池群组14B的左右侧面的下部并且还沿着第二电池群组14B的间隙S3从后侧朝着前侧流动。以这种方式，分别加热了第一电池群组14A和第二电池群组14B。

从在送风管道36的下面处形成的吹出口3604以及在送风管道36的左右侧面处形成的吹出口3606吹送被加热的空气，该被加热的空气沿着第一电池群组14A的上面朝着左右侧方向流动。然后，被加热的空气沿着第一电池群组14A的侧面从上侧向下流动。然后，被加热的空气沿着第一电池群组14A的左右侧面的下部并且还沿着第二电池14B的左右侧面的下部、从后侧朝着前侧流动。以这种方式，分别加热了第一电池群组14A和第二电池群组14B。

此外，从在送风管道36的下面处形成的吹出口3604以及在送风管道36的左右侧面处形成的吹出口3606吹送被加热的空气，该被加热的空气沿着在第一电池群组14A的电池块28之间形成的间隙S1和间隙S2从上侧向下流动。然后，被加热的空气沿着第一电池群组14A的左右侧面的下部并且还沿着第一电池群组14A的间隙S2、从后侧朝着前侧流动。

然后，被加热的空气沿着第二电池群组14B的左右侧面的下部并且还沿着第二电池14B的间隙S3、从后侧朝着前侧流动。以这种方式，分别加热了第一电池群组14A和第二电池群组14B。

已经加热了第一电池群组14A和第二电池群组14B的空气从风扇吸气管道34的进气口3402吸入到风扇吸气管道34内。此时，空气由加热部20加热。被加热的空气以前述方式循环，从而反复地加热第一电池群组14A和第二电池群组14B。

接着，参考图5A给出电池组温度控制装置100的控制***的说明。

电池组温度控制装置100包括电源40、继电器42、过度加热防止部24、温度传感器44以及控制器46。

电源40将电流供应到加热部20。

电源40可以利用从电池组10供应的电力来操作。可选择地，电源40可以利用从与电池组10分开设置的辅助电池提供的电力来操作。

继电器42设置在电源40与加热部20之间，并且在控制器46的控制下接通和断开。

过度加热防止部24串联连接到加热部20和电源40。

每个温度传感器44都设置在电池模块30中的对应的一个电池模块处，并且检测对应的电池模块30的温度。

控制器46基于来自各个温度传感器44的温度检测结果而接通或者断开继电器42。

接着，给出电池组温度控制装置100的操作的说明。

控制器46基于来自各个温度传感器44的温度检测结果，确定电池14是否需要被加热。

例如，当电池模块30的每个的温度都低于预定的第一阈值TL时，控制器确定电池14需要被加热并且接通继电器42。如此，加热部20开始加热电池14。

即，电流从电源经由继电器42和加热部20流动到过度加热防止部24，从而开始加热部20的加热操作。当风扇22运行时，在电池外壳12内加热的空气通过介质循环路径18而循环，从而加热电池14。

结果，电池14的温度升高，并且因此能够避免电池的输出的减少。

当每个电池30的温度变得高于预定的第二阈值TH(>TL)时，控制器46确定电池14不需要被加热并且断开继电器42。如此，停止了从电源40供应到加热部20的电流，并且因此停止了电池14的加热。

控制风扇22，从而适当地加热电池14。例如，以如下方式控制风扇22：在启动加热部20的加热操作时使风扇运行，而在停止加热部20的加热操作时使风扇停止。

由于继电器42或者控制器46的故障，如果电流持续地从电源40供应到加热部20，则电池14的温度继续升高，而后过度加热防止部24的温度到达预定温度或者更高。此时，过度加热防止部24从接通状态切换到断开状态，从而停止电流供应到加热部20。

结果，能够抑制电池14的过度加热。

如图5B所示，温度熔断器可以用作过度加热防止部24，在使用温度熔断器的情况下，如果一旦温度熔断器熔化，则即使当温度下降到低于预定温度的值时，加热部20的加热操作也不能够恢复。从而，需要温度熔断器由另一个替换。

相比之下，在使用恒温器作为过度加热防止部24的情况下，如果一旦恒温器断开，则当温度下降到低于预定温度的值时，加热部20的加热操作也能够有利地恢复。

如上所述，根据实施例，由加热部20加热的空气利用风扇吹送到设置在电池外壳12内的介质循环路径18中，从而加热电池14。设置在介质循环路径18处的过度加热防止部24在预定温度处停止加热部20的加热操作。过度加热防止部24安置在加热部20与风扇22之间。

根据该布置，能够在早期阶段中检测到由加热部20加热的空气的过度加热。此外，能够在早期阶段检测到加热部20的过度加热。从而，过度加热防止部24能够在早期阶段停止加热部20的加热操作。结果，能够确定地抑制电池14的过度加热。这在改善电池14的耐久性方面是有利的。

此外，根据实施例，介质循环路径18在加热部20与风扇22之间包括弯曲部3406。过度加热防止部24安置在弯曲部3406与风扇22之间的部分处。在该部分处，来自加热部20的辐射热由弯曲部3406屏蔽。

根据该布置，过度加热防止部24难以受到来自加热部20的辐射热的影响，并且因此过度加热防止部24能够更加准确地检测加热部20的过度加热。从而，过度加热防止部24能够确定地停止加热部20的加热操作。结果，能够确定地抑制电池14的过度加热。这在改善电池14的耐久性方面更加有利。

在本实施例中，过度加热防止部24安置在加热部20上方。

根据该布置，即使在风扇22的停止状态下，由于由加热部20加热的空气由于对流而到达过度加热防止部24，过度加热防止部24也能够确定地检测加热部20的过度加热。从而，即使在风扇22的停止状态下，过度加热防止部24也能够确定地停止加热部20的加热操作。结果，能够确定地抑制电池14的过度加热。这在改善电池14的耐久性方面更加有利。

根据本实施例，过度加热防止部24安置在盘状底面3422上，该盘状底面3422与风扇22的吸入口2208对置，并且位于介质循环路径18的内壁处。过度加热防止部24位于吸入口2208的轴心的加热部20侧上。

换句话说，过度加热防止部24安置在靠近风扇22的吸入口2208的位置处，并且从吸入口2208的轴心在气流的上游侧上偏离。

根据该布置，能够确保供应到过度加热防止部24的风量为大值。从而，过度加热防止部24能够在更早阶段中检测到由加热部20加热的空气的温度，并且因此能够在更早阶段中检测到加热部20的过度加热。结果，当加热部20的温度过度升高时，过度加热防止部24能够在更早的阶段停止加热部20的加热操作，并且因此能够确定地抑制电池14的过度加热。这在改善电池14的耐久性方面更加有利。

Claims (3)

1.一种用于车辆的电池组的温度控制装置，包括：

介质循环路径，该介质循环路径设置在电池外壳内，该电池外壳容纳用于使所述车辆行驶的电池，所述介质循环路径使加热介质在其中循环，从而加热所述电池；

加热部，该加热部设置在所述介质循环路径中，并且加热所述加热介质；

风扇，该风扇设置在所述介质循环路径中，并且传送所述加热介质；

其特征在于，还包括：

过度加热防止部，所述过度加热防止部包括温度熔断器或恒温开关；该过度加热防止部设置在所述介质循环路径中，并且在预定温度停止所述加热部的加热操作，其中

所述介质循环路径包括风扇吸气管道，加热部安置在风扇吸气管道的前端的内部，风扇的吸入口和加热部之间经由风扇吸气管道连结，所述风扇吸气管道中包括位于风扇和加热部之间的弯曲部，所述过度加热防止部安置在在弯曲部与风扇之间，所述弯曲部屏蔽来自加热部的辐射热。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的电池组的温度控制装置，其中

所述过度加热防止部比所述加热部安置在更上方的位置处。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的用于车辆的电池组的温度控制装置，其中

所述风扇的吸入口安置成与所述介质循环路径的内壁对置，并且其中

所述过度加热防止部安置在与所述吸入口对置的内壁上的一部分处，该部分位于从所述吸入口的轴心起靠近所述加热部侧上。

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