专利名称：电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种收納电源体的电源装置。
背景技术：
二次电池，在充放电时发热，如果温度超过适当温度，则电池劣化会 有所发展，所以有必要使其快速散热。作为促进二次电池散热的方法，在 专利文献l中公开了下面的冷却系统。
该冷却系统具有成为冷却对象的电池组；收纳有该电池组，在其内 部填充有冷却液的箱体；从箱体导出冷却液并向箱体导入冷却液的循环路
径；设置于该循环路径，使循环路径的冷却液进行循环的泵；和冷却循环 路径的冷却液的散热器。在将这种电池组作为电动机动车、混合动力机动 车的驱动用或者辅助电源使用的情况下，可以将电池组固定于散热良好的 位置，例如地板面板。
根据上述的构成，在车辆行驶中由于充放电而使电池组发热了的情况 下，能够使用由散热器冷却了的冷却液冷却电池组。
专利文献1:日本特开2003-346924号>^才艮
发明内容
但是，在车辆熄火而已使上述的冷却系统停止的情况下，电池组可能 会由于从地板面板传递的热而被加热。其结果是，电池组的温度可能会过 度上升而加速电池组的劣化。
于是，本发明的目的在于抑制由于外热所引起的电源体的温度上升。 为了解决上述课题，本发明是一种电源装置，该电源装置在收纳有电源体的第一壳体内以设置气体层的方式收纳液状介质，其特征在于，如果 由于对所述电源体的外热，所述液状介质被加热而使其温度超过气化温度， 则通过该液状介质的气化使所述气体层容积增大，使得对所述电源体的所 述外热的热传导降低。
这里，所述液状介质，在低于所述电源体的适当温度范围的上限温度 的温度气化。此外，可以在所述第一壳体的外表面形成散热片。
所述电源体，通过将电源部以及冷却该电源部的冷却液收纳于第二壳 体而构成，所述第一壳体与所述第二壳体的外表面接触。
所述第一壳体具有收纳所述液状介质的液体收纳部；和引导面，其 体收纳部。
具有电能-机械能转换元件，其配置在用于将所述电源体的热向车辆 外部散出的车辆散热部和所述第二壳体之间，与电压的施加相对应地，在 与所述第二壳体及所述车辆散热部接触的接触状态、和不与所述第二壳体 及/或所述车辆散热部接触的非接触状态之间变形；和控制单元，其控制对 所述电能-机械能转换元件的电压的施加。
根据本发明，如果由于对电源体的外热，液状介质被加热而使其温度 超过气化温度，则能够通过液状介质的气化使气体层容积增大而使对电源 体的外热的热传导降低，所以能够抑制由外热所引起的电源体的温度上升。
图l是副驾驶座的立体图。 图2是电源装置的剖视图。
图3是用于根据电池温度而对压电元件施加电压的框图。
图4是表示电源装置的温度调节方法的流程图。
图5是将压电元件设定为接触状态的情况下的电源装置的剖视图。
图6是变形例1的电源装置的剖视图。
图7是变形例2的电源装置的剖视图。图8是实施例2的电源装置的剖视图。
符号说明
2 电源装置
21 圆筒型电池
22 电池组
23 冷却液
24 电源壳体 25托架
26 压电元件
29 液状介质
30、 300 介质收纳壳体
30a第二介质收纳壳体
30b第一介质收纳壳体
31散热片
300a倾斜面
具体实施例方式
下面，对本发明的实施例进行说明。 实施例1
图l是车辆的副驾马史席11的立体图。副驾4史席11，具有座部12以及 靠背部13,头枕14装卸自如地安装在靠背部13的上端。在座部12的下 侧区域，在车辆宽度方向上相对的一对座椅导轨15以沿车辆的前后方向延 伸的方式设置。
该座椅导轨15，由固定于地板面板(车辆散热部)16上的下导轨15a 和固定于座部12的下表面的上导轨15b构成。上导轨15b可相对于下导 轨15a沿其长度方向滑动且由下导轨15a引导。通过该座椅导轨15，能够 在车辆的前后方向上对副驾驶席11进行位置调整。
5此外，在一对座椅导轨15之间配置有电源装置2，该电源装置2被固 定于地板面板16，作为混合动力机动车的驱动电源使用。
接着，参照图1、图2，对电源装置2的结构进行说明。这里，图2 是电源装置2的剖视图，(A)图示出液状介质气化前的状态，(B)图示 出液状介质的一部分已气化的状态。
在这些图中，电源装置2包括并列设置有多个圆筒型电池21的电池 组(电源部)22、冷却该电池组22的冷却液23、和收纳电池组22以及冷 却液23的电源壳体(第二壳体)24。各圆筒型电池21，可以使用锂离子 电池。
锂离子电池，如果电池温度超过60。C，则会加速电池劣化，如果电池 温度下降至低于25 'C，则不能够得到足够的输出。因此，优选，在25~ 60°C (适当温度范围)内对各圆筒型电池21的电池温度进行温度调整。另 外，也可以由镍氢电池构成各圆筒型电池21。权利要求书中所记栽的"适 当温度范围"是指为了抑制电池劣化的过度进行并且得到与要求输出相对 应的电池输出所必需的电池温度的范围，可以根据电池的种类适当改变。
作为电池组22的冷却液23，比热大、热传导性强和沸点高，不腐蚀 电源壳体24、电池组22，不易发生热分解、空气氧化、电解等的物质比较 合适。而且，为了防止电极端子间的短路，优选，电绝缘性的液体。例如
可以使用氟系惰性液体。作为氟系惰性液体，可以使用3M公司(xy —
工厶社)的Fl雨inert ( 7 口 y于一 卜)、Novec HFE ( hydrofluoroether， 氢氟醚)、Novecl230。此外，也可以使用氟系惰性液体以外的液体(例 如，硅油)。
电源壳体24,由壳体上壁部24a、壳体侧壁部24b和壳体下壁部24c 构成。壳体侧壁部24b和壳体下壁部24c形成为一体，壳体上壁部24a与 壳体侧壁部24b和壳体下壁部24c分开地形成(未形成为一体)。
壳体上壁部24a，形成为朝电源壳体24的水平方向外侧向下倾斜的四 角锥形状。
在电源壳体24的外周面(壳体下壁部24c的外周面除外)，安装有局部性地收纳有液状介质29的介质收纳壳体(第一壳体)30。介质收纳壳体 30，由在壳体侧壁部24b的周围形成的第一介质收纳壳体(液体收纳部) 30b和在壳体上壁部24a的周围形成的第二介质收纳壳体30a构成，通过 与壳体上壁部24a以及壳体侧壁部24b接触，从而收纳电源壳体24。另夕卜， 第一以及第二介质收纳壳体30b、 30a连通。
在第一介质收纳壳体30b中收纳有液状介质29，在液状介质29气化 前的状态下，液状介质29在水平方向上包围电池组22整体(参照图2( A ))。
还有，在第一介质收纳壳体30b的局部(液状介质29的液面的上侧的 区域)和第二介质收纳壳体30a中设置有空气层(气体层)。作为液状介 质29，可以使用氟系惰性液体，在大气压下如果液温达到55'C则气化。
介质收纳壳体30的容积，可以设定为如图2(B)所示那样使液状介 质29的一部分气化，也可以设定为使液状介质29全部气化。
第二介质收纳壳体30a的电源壳体24侧的壁部，与壳体上壁部24a 同样地朝电源壳体24的水平方向外侧向下倾斜。由此，在第一介质收纳壳 体30b中暂时气化并在第二介质收纳壳体30a中被冷却而已变化为液体的 液状介质29，由于重力，能够沿第二介质收纳壳体30b的壁部返回至第一 介质收納壳体30a。
在介质收纳壳体30的外周面，设置有多个散热片31。这样，通过设 置多个散热片31，使与外部空气的接触面积增大，促进电源装置2对外部 的散热，所以已暂时气化的液状介质29能够容易地返回到液相状态。
在介质收纳壳体30的下表面，设置有用于将电源装置2固定于地板面 板16的托架25，通过该托架25，能够将电源装置2支撑在离开地板16 的位置。还有，托架25可以使用例如树脂。
在壳体下壁部24c与地板16之间设置有压电元件(电能-机械能转换 元件)26，该压电元件26被固定在地板16上。压电元件26可以使用例如 导电性高分子、电致伸缩弹性体。
在该压电元件26的上下方向的两端面(与壳体下壁部24c、地板面板 16接触的面)设置有电极部26a，用于对压电元件26施加电压的直流式的
7元件电源54电连接于该电极部26a (参照图3 )。由该元件电源54进行的 对压电元件26的电压的施加，由元件电源控制电路55控制。
元件电源控制电路55,如图3所示，基于来自设置于电池组22的温 度传感器56的输出信息(温度信息)，控制电压的施加。
在从元件电源54对压电元件26未施加电压的情况下，如图2所示， 压电元件26和电源壳体24分离(以下称为"非接触状态，，)。如果在该 非接触状态下对压电元件26施加电压，则如图5所示，压电元件26在上 下方向上伸长，压电元件26和电源壳体24接触(以下称为"接触状态")。
压电元件26包含绝缘填充剂(例如氮化铝、氧化铝)。通过该绝缘填 充剂提高压电元件26的热传导性，能够促进电池组22向地板面板16散热。
接着，分为将车辆设定为熄火的情况和设定为点火的情况，对电池组 22的冷却方法进行^兑明。
(将车辆设定为熄火的情况)
在使车辆熄火的状态下，在高温环境下停车的情况(例如将车辆停在 有阳光直射的停车场的情况)下，由于从地板面板16传递的热，电池组 22可能会纟皮加热到其温度超过适当温度的上限值。
这里，所说的适当温度，如上所述，在为锂离子电池的情况下是25 60°C。还有，在设置有用于冷却电源装置2的风扇(未图示)的情况下， 由于将车辆设定为熄火，风扇停止(即，电源装置2的冷却单元不工作)。
还有，在将车辆设定为熄火的状态下，在低温环境下停车的情况(例 如在积雪较多的寒冷地域停车的情况)下，由于经由地板面板16流入的冷
空气(电池组22的热从地板面板16散出)，电池组22的温度可能会降低 到小于适当温度的下限值。
于是，在将车辆设定为熄火的状态下，使压电元件26与电源壳体24 分离，在地板面板16与电源壳体24之间形成空气层。通过该空气层，能 够抑制车辆外部的热经由地板面板16向电池组22传递，或抑制电池组22 的热经由地板面板16向车辆外部流出。
另一方面，在高温环境下停车的情况下，车室内的外热经由散热片31
8等流入液状介质，当液状介质29的液温达到55'C时，液状介质29的一部 分气化(参照图2(B))。由此，能够将流入介质收纳壳体30内的外热 进行气化冷却。
此外，由于液状介质29的一部分气化，液状介质29的液面下降，能 够使第一介质收纳壳体30b内的气体层的体积增大。由此，能够使流入电 源壳体24的外热的热量与液状介质29气化之前相比有所减少，能够防止 电池组22的过度的温度上升。
还有，因为在第二介质收纳壳体30a内总是存在空气层，所以能够抑 制外热从电源装置2的上侧流入电源壳体24内。
气化了的液状介质29，主要通过从散热片31的散热作用被冷却，如 果温度变得低于55。C，则返回到液相状态。此时，已变化为液相状态的液 状介质29,由于重力而沿着在第二介质收纳壳体30a的内周面形成的倾斜 面(引导面)300a移动，流入第一介质收纳壳体30b。由此，能够再利用 液状介质29。
(将车辆设定为点火的情况下)
接着，使用图4,对将车辆设定为点火的情况下的电源装置2的温度 调节方法进行说明。这里，图4是表示电源装置2的温度调节方法的流程 图。另外，下面的流程图由元件电源控制电路55执行，元件电源控制电路 55总是监视从温度传感器56输出的温度信息。还有，在初期状态下，压 电元件26离开电源壳体24。
首先，基于来自温度传感器56的温度信息，判断电池组22的温度是 否超过了阈值(60。C)(步骤SIOI)。
接着，在电池组2的温度超过了 60。C的情况下，对压电元件26施加 电压，如图5所示，使被设定为非接触状态的压电元件2变化为接触状态 (步骤S102)。此时，在液状介质29的液温达到了 55X:的情况下，介质 收纳壳体30内的空气层的体积增大，所以电池组22的热主要经由压电元 件26向地板16散热。
另一方面，在液状介质29的液温未达到55。C的情况下，电池组22的
9热经由压电元件26以及液状介质29从地板面板16以及散热片31散热。 在电池组22的温度降低至60。C以下的情况下(步骤S103)，停止对
压电元件26的电压的施加(步骤S104)，之前设定为接触状态的压电元
件26变为非接触状态。
根据上述的温度调节方法，能够将电池组22维持在适当温度内，所以
能够延长电池组22的使用寿命。 (变形例)
在上述的实施例中，使用压电元件26，以使得地板面板16和电源壳 体24在接触状态和非接触状态之间切换的方式进行控制，但也可以使用热 敏变形体。在这种情况下，也可以将在预定温度(例如60。C )变形的热敏 变形体固定于电源壳体24,而相对于地板面板16非接触。如果电源壳体 24的温度达到60。C,则变形了的热敏变形体与地板面板16接触，能够使 电池组22的热散出。
此外，可以设置对介质收纳壳体30内的压力进行调整的压力调整部。 通过由该压力调整部对压力进行调整，在电池组22的种类变化时，能够容 易地根据该电池组22的适当温度而改变液状介质29的气化温度。
此外，也可以将气体排出阀设置于介质收纳壳体30。该气体排出阀， 可以是使介质收纳壳体30b的壁部的厚度局部变薄的破坏式阀，也可以是
弹簧式的自动复位阀。
如果介质收纳壳体30的内压上升，则破坏阀被破坏，能够使介质收纳 壳体30的内压向电源装置2的外部释》文。
弹簧式的自动复位阀，可以通过将可动阀可移动地设置在形成于介质 收纳壳体30的壁部的开口部内，将弹簧安装于该可动阀而构成。
如果介质收纳壳体30的内压上升，则该可动阀，对抗弹簧的弹力而从 开口部内退让，能够经由开口部释放介质收纳壳体30的内部的压力。如果 介质收纳壳体30内的内压降低，则通过弹簧的弹力，可动阀复位至开口部 内。由此，能够抑制介质收纳壳体30的内压上升。
而且，也可以设为图6所示的结构。这里，图6是变形例1的电源装置2的剖视图，第一介质收纳壳体30b仅形成于壳体側壁部24b的外周的 局部。另外，在本说明书中，包括介质收纳壳体30仅与电源壳体24的外 表面的局部相接触的情况在内，也解释为介质收纳壳体30收纳电源壳体 24。
此外，也可以设为图7所示的结构。这里，图7是变形例2的电源装 置2的剖视图，电源壳体24的壳体上壁部24a与第二介质收纳壳体30a 非接触。还有，第一介质收纳壳体30b，与电源壳体24的壳体侧壁部24b 的外表面整体接触。在壳体上壁部24a形成有多个散热片31。
温度高的外热向上侧移动，所以在从壳体上壁部24a流入的外热少的 情况下可以设为这样的结构。由此，在需要进行电池组22的冷却的情况下， 能够利用在壳体上壁部24a形成的散热片31高效地使电池组22的热散出。
还有，也可以预先测定电池组22的充放电时的温度分布，仅在与温度 高的高温区域(可以是一个也可以是多个)相对应的区域配置压电元件53。
此外，也可以将压电元件26固定于电源壳体24，也可以在压电元件 26与地板面板16之间进行中空支撑(即，压电元件26与电源壳体24以 及地板面板16不接触)，在散热时与电源壳体24和地板16的双方接触的 构成。
还有，将电源装置5配置在副驾驶席11的下部，但也可以将其配置于 座席间的控制箱、后部座席的下部、行李室等。 实施例2
接着，参照图8说明本发明的实施例2。这里，图8是实施例2的电 源装置的剖视图，(A)图示出液状介质29气化前的状态，(B)图示出 液状介质29的一部分气化后的状态。另外，对于与实施例l具有同样功能 的部分标注同样的附图标记。
介质收納壳体(第一壳体)300，以覆盖电源壳体24的外周面的整体 的方式进行安装，在介质收纳壳体300的底部，贮存有液状介质29。
达到气化温度之前的液状介质29的液面，被设定在与壳体下壁部24c 同样的高度。在这种情况下，液状介质29和壳体下壁部24c接触，所以电源壳体24和地板16能够经由液状介质29进行热交换。
另一方面，如图8 (B)所示，在液状介质29的一部分气化而液面已 降低的情况下，在壳体下壁部24c与液状介质29之间形成空气层。此时， 通过形成的空气层(气体层)，抑制电源壳体24以及地板面板16之间的 热交换。
接着，分成将车辆设定为熄火的情况和将车辆设定为点火的情况，对 电池组22的冷却方法进行^兌明。 (将车辆设定为熄火的情况)
在将车辆设定为熄火的状态下，在高温环境下停车的情况(例如在有 阳光直射的停车场停车的情况)下，由于从地板面板16流入的外热，在介 质收纳壳体300的底部贮存的液状介质29的一部分气化(参照图8(B))。
此时，通过气化冷却，经由地板面板16流入的外热被冷却，而且由于 液状介质29的液面降低，在壳体下壁部24c和液状介质29之间形成空气 层。通过该空气层能够抑制地板面板16的热向电源壳体24传递。 (将车辆设定为点火的情况)
在高温环境下停车的情况下，在车辆行驶开始时，在壳体下壁部24c 与液状介质29之间形成有空气层，所以电池组22的热量不能向地板面板 16散出。
但是，由于与车辆行驶相伴随的空气冷却，地板面板16的温度緩緩降 低，气化了的液状介质29返回至液相状态。因此，在伴随着车辆行驶而电 池组22进行了发热的情况下，电池组22的热能够经由液状介质29从地板 面板16散出。
权利要求
1.一种电源装置，该电源装置在收纳有电源体的第一壳体内以设置气体层的方式收纳液状介质，其特征在于，如果由于对所述电源体的外热，所述液状介质被加热而使其温度超过气化温度，则通过该液状介质的气化使所述气体层容积增大，使得对所述电源体的所述外热的热传导降低。
2. 根据权利要求l所记载的电源装置，其特征在于， 所述液状介质，在比所述电源体的适当温度范围的上限温度低的温度气化。
3. 根据权利要求1或2所记栽的电源装置，其特征在于， 在所述第一壳体的外表面形成有散热片。
4. 根据权利要求1至3中任一项所记载的电源装置，其特征在于， 所述第一壳体具有收纳所述液状介质的液体收納部；和将由于所述引导面。
5. 根据权利要求1至4中任一项所记栽的电源装置，其特征在于， 所述电源体，通过将电源部以及冷却该电源部的冷却液收纳于第二壳体而构成，所述第一壳体与所述第二壳体的外表面接触。
6. 根据权利要求5所记载的电源装置，其特征在于，具有 电能-机械能转换元件，其配置在用于将所述电源体的热向车辆外部散出的车辆散热部和所述第二壳体之间，与电压的施加相对应地，在与所述 第二壳体及所述车辆散热部接触的接触状态、和不与所述第二壳体及/或所 述车辆散热部接触的非接触状态之间变形；和控制单元，其控制对所述电能-机械能转换元件的电压的施加。
全文摘要
本发明的目的在于抑制由于外热所引起的电源体的温度上升。一种电源装置，是在收纳有电源体(22、23、24)的第一壳体(30)内以设置气体层的方式收纳液状介质的电源装置，其特征在于，如果由于对电源体的外热，液状介质被加热而使其温度超过气化温度，则通过该液状介质的气化使所述气体层容积增大，使得对电源体的外热的热传导降低。由此，能够使对电源体的外热的热传导降低，所以能够抑制由于外热所引起的电源体的温度上升。
文档编号H01M2/10GK101558528SQ20088000108
公开日2009年10月14日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月20日
发明者高桥泉 申请人:丰田自动车株式会社