CN101395781A - 电源温度传感器和系统 - Google Patents

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Abstract

一种电源温度传感器和系统，包括：电源壳体，被构造为容纳至少一个电源单元(例如，电池单元)。所述电源壳体包括孔，该孔提供电池单元和电源壳体外部的周围环境之间的流通。具有感测元件的传感器被构造为感测电池单元的温度，传感器壳体围绕传感器的至少一部分，并包围感测元件的至少一部分。这使感测元件与电池单元电绝缘。传感器壳体的一部分被构造成穿过电源壳体中的孔设置，以接触电源单元，从而便于电源单元和传感器壳体之间的传导热的传递，进而便于电池单元的温度的准确测量。

Description

电源温度传感器和系统
本申请是2006年3月16日提交的第PCT/US2006/009891号国际申请的部分连续案，第PCT/US2006/009891号国际申请要求于2005年3月16日提交的序号为60/662,418的美国临时申请的权益，上述每个申请通过引用被包含于此。
技术领域
本发明涉及一种电源温度传感器和系统。
背景技术
高压电池(例如，在混合电动车(HEV)中所使用的类型)需要基于电池温度进行控制和维护。在由许多独立的电池单元构成的高压电池系统的情况下，电池单元各自的温度在整个电池系统的不同部分会变化很大。因此，通常希望测量许多不同的电池单元的温度以提供电池系统的热状态的清楚画面。为了增加温度测量的准确性，希望测量尽可能靠近电池单元的芯的温度，而不减弱电池单元的性能或寿命。
为了正确地冷却由许多电池单元构成的大电池包，可使用风扇来使空气穿过电池单元循环，以提供对流冷却。风扇可以是制冷系统的一部分，而制冷系统将非常冷的空气提供给电池单元，以防止电池单元过热。在这种情况下，不希望在电池单元温度传感器上具有直接吹送的空气调节风扇，这是因为在电池单元温度传感器上具有直接吹送的空气调节风扇会导致温度读取不准确。
被布置为接近电池单元但不与之接触的温度传感器可能也会导致电池单元温度读取不准确。为了调整这点，一些系统采用补偿因子以解决温度传感器和电池单元之间的空气空间。然而，补偿因子的使用不能总是适当地补偿测量的不准确性。然而，将温度传感器放置为与电池单元直接接触在一些应用中不可行。这是因为，如果温度传感器与电池单元之间发生电接触，则来自电池单元的高压输出会损坏低压传感器。此外，这种接触会导致传感器将高电压势携带至随后也必须防止高电压势的新位置。
因此，需要有一种对独立的电源单元(例如，电池单元)提供准确的温度测量而不使温度传感器被暴露于潜在的破坏性高压的电源温度传感器和系统。此外，需要提供一种不会受电源系统中的对流冷却流过度影响的温度传感器。
发明内容
解决现有技术中的传感器和系统的缺点，本发明的实施例提供一种包括温度传感器装置的电源系统，所述温度传感器装置与其温度被测量的电池单元电绝缘。所述温度传感器装置包括温度传感器，例如被传感器壳体(例如，注塑塑料)至少部分地覆盖的热敏电阻。
在本发明的一些实施例中，传感器壳体包括作为工件和手来支持或操作该壳体的朝向的“把手”特征。所述壳体还可包括被构造为与电源系统的壳体配合的一对突出物。电源壳体被构造为容纳多个电源单元，例如，电池单元。为了便于在电池单元上进行对流冷却，电源壳体可包括多个孔，这些孔被构造为允许空气在与电池单元相邻的电源壳体的内部以及电源壳体的外部的周围环境之间进行流动。
在一些实施例中，传感器壳体被构造为被插入到电源壳体的空气槽中。然后，传感器壳体可被旋转以锁定到适当的位置。然后，传感器壳体可由被注塑到电源壳体中的两个柔性锁定构件支持。传感器壳体上的塑性的突出物用作抵住电源壳体的内壁的偏转构件，以使传感器壳体朝着电池单元偏转，使得传感器壳体和电池单元之间的接触被保持。
本发明的实施例还包括具有温度传感器(例如上述的热敏电阻)以及包括至少一个或多个锁定构件的传感器壳体的温度传感器装置，所述锁定构件被构造为与电源壳体配合，以在温度传感器壳体被安装为与电池单元相邻时限制温度传感器的运动。传感器壳体还提供电池单元和热敏电阻之间的电绝缘，同时降低与暴露给电源壳体内部的对流冷却气流相关的不准确性。
本发明的实施例还包括一种用于电源系统的温度传感器装置，所述电源系统具有被构造为在其中容纳至少一个电源单元的电源壳体。所述电源壳体包括孔，通过该孔提供对应的电源单元和电源壳体外部的周围环境之间的流通。所述传感器装置包括传感器，该传感器具有感测元件并被构造为感测对应的电源单元的温度。传感器壳体围绕传感器的至少一部分。传感器壳体包括围绕感测元件的至少一部分以使感测元件与对应的电源单元电绝缘的第一部分。传感器壳体的第一部分被构造成穿过电源壳体中的孔设置，以接触对应的电源单元，从而便于对应的电源单元和传感器壳体的第一部分之间的传导热的传递。所述传感器壳体包括支持特征，该支持特征被构造为与电源壳体的一部分配合，以限制传感器壳体的运动，从而保持传感器壳体的第一部分和对应的电源单元之间的接触。
总体上如上所述，本发明的实施例还提供一种包括电源壳体、传感器和传感器壳体的电源系统。所述电源壳体可包括与所述孔相邻的一对柔性锁定构件，所述孔可形成具有两个长边和两个短边的一般的细长开口。柔性锁定构件可形成为电源壳体的一部分，从而每个柔性锁定构件沿着所述孔的对应的长边设置。传感器壳体可包括突起部分，该突起部分呈具有两个长边和两个短边的一般的四边形截面。突起部分被构造成可被至少部分地插入到电源壳体中的细长开口内，一旦被插入，传感器壳体就处于第一位置。然后，传感器壳体在电源壳体的细长开口中可旋转到第二位置，在第二位置，突起部分的长边与细长开口的长边基本上垂直。在第二位置，突起部分与电源壳体的柔性锁定构件接合，以限制传感器壳体的运动。
附图说明
图1是显示根据本发明实施例的温度传感器装置的透视图；
图2是显示根据本发明实施例的电源系统的一部分的剖视图；
图2A是显示被安装在图2中所示的作为电源系统的一部分的电源壳体中的图1中的温度传感器装置的剖视图；
图3是显示图2中所示的电源系统的剖视图，包括第二电池单元和温度传感器装置；
图4显示根据本发明另一实施例的温度传感器装置；
图5显示被构造为与图4中所示的温度传感器装置匹配的电源壳体的一部分；
图6显示被旋转到图5中所示的电源壳体中的锁定位置的图4中的温度传感器装置；
图7是显示被插入到图5中所示的电源壳体内的图4的温度传感器装置的剖视图。
具体实施方式
图1显示根据本发明的一个实施例的温度传感器装置10。温度传感器装置10包括温度传感器12和围绕温度传感器12的一部分的传感器壳体14。在图1所示的实施例中，温度传感器12是包括线16和18的传统设计的热敏电阻，线16和18形成被传感器壳体14的第一部分22围绕的感测元件20(在图1中被隐藏)。传感器壳体14包括支持特征24，在图1所示的实施例中，支持特征被构造为一对柔性臂26和28。下面结合图2进行描述，柔性臂26和28被构造成当传感器壳体14结合到电源壳体上时限制传感器壳体14运动。
图2显示根据本发明的实施例的电源系统30的一部分。电源单元或电池单元32作为电源系统30的一部分而被包括，并被设置在电源壳体34内。电源壳体34包括形成于其中的孔36。孔36提供电池单元32与电源壳体34之外的周围环境38之间的流通。如图2所示，孔36通常是圆筒形的，这允许传感器壳体14的第一部分22(见图2A)被插入孔36中。传感器壳体14的柔性臂26和28(见图1)被构造为分别与结合到电源壳体34上的突出物40和41接合。在图2所示的实施例中，突出物40和41与电源壳体34一体地注塑。
图2A是沿着2A-2A截取的图2的电源系统30的剖视图，显示被安装在电源壳体34中的图1的温度传感器装置10。如图2A所示，传感器壳体14的第一部分22与电池单元32直接接触，以帮助促进电池单元32和传感器壳体14的第一部分22之间的传导热的传递。这有助于确保由热敏电阻12的感测元件20进行准确的温度测量。虽然在图2中仅显示了电池单元32的一部分，但是可以预想到电源系统30可以具有多个电池单元。例如，几个电源壳体(例如，电源壳体34)可被设置为彼此相邻。
图3显示电源系统30的一个这样的装置。具体地，含有温度传感器装置10和电池单元32的电源壳体34被显示为直接与包括温度传感器10′和电池单元32′的第二电源壳体34′相邻。实际上，可以预想到相邻布置的电池单元和电源壳体(例如)由侧板和连接杆被保持在一起，如上述引用的第PCT/US2006/009891号国际专利申请中所显示和描述的。
侧板和连接杆的使用将提供夹持力，如图3中所示的力F和F′，夹持力有助于确保传感器装置10和10′与它们对应的电池单元32和32′之间的良好接触。在施加夹持力以帮助确保传感器装置10和10′被牢固地定位之前，传感器装置10和10′可被插入到对应的电源壳体34和34′内。接下来施加的夹持力会导致过盈配合，以提高热传导和保持力。
在图3中还显示了孔42和42′，孔42和42′可被构造为细长开口，以允许空气在电池单元32和32′周围流动，以通过所述孔42和42′流出，或者允许空气从电源壳体34和34′外部的周围环境38通过所述孔42和42′流入。如下面所详细描述的，根据本发明的另一实施例，孔(例如42和42′)可提供传感器装置的位置。图4显示了一个这样的传感器装置44，该传感器装置44也包括传感器46和传感器壳体48。与图1中所示的传感器12一样，传感器46是包括线50和52以及感测元件54的热敏电阻。感测元件54由传感器壳体48的第一部分或突起部分56围绕。从图4中所示的传感器装置44的透视图容易看到，传感器壳体48的突起部分56的顶部视图总体上具有包括两个长边58和60以及两个短边62和64的四边形截面。四边形截面可以是常规的矩形，或如图4以及图6中的进一步显示，四边形截面通常可被构造为平行四边形，其中，两个短边62和64与两个长边56和58形成斜角。
如图4所示，传感器壳体48还包括被设置为与突起部分56的短边62和64相邻的一对偏转构件66和68。如图4中的虚线所示，偏转构件66和68向下弯曲，显示了它们的柔性以及当其被安装到电源壳体中时的变形。传感器壳体48被构造为被装配到孔内，具体地，被装配到被构造为如图5中所示的电源壳体中的细长开口内。图5显示了其中具有孔或细长开口72的电源壳体70的一部分。细长开口72包括两个长边74和76以及两个短边78和80。柔性锁定构件82和84与两个长边74和76相邻，在图5所示的实施例中，锁定构件82和84是与电源壳体70一体地注塑的悬臂构件。
图6示出了传感器壳体48被锁定到电源壳体70内。实线表示电源壳体70处于第一位置，在第一位置，突起部分56的长边58和60总体上与细长开口72的长边74和76平行。将传感器壳体48逆时针旋转四分之一圈，将传感器壳体48置于第二位置(图中虚线所示)，使得突起部分56的长边58和60总体上与细长开口72的长边74和76垂直。在第二位置，突起部分56与电源壳体70的柔性锁定构件82和84接合。此外，如图6所示，突起部分56的具有斜角的短边62和64便于传感器壳体48在第一位置和第二位置之间运动。
图4和图5中显示的内容中都含有切割线7-7。图7中以剖视图的形式显示了传感器装置44与电源壳体70的装配。在图7中，示出了偏转构件66和68如何与电源壳体70的内壁86配合以使传感器壳体48朝着被设置在电源壳体70内的电池单元88偏转。具体地，偏转构件66和68使传感器壳体48的突起部分56向下偏转，使得在传感器壳体48的下表面90和电池单元88之间产生接触。
如图7所示，传感器装置44的感测元件54被设置为非常接近传感器壳体48的下表面90。因此，随着热被传导到下表面90，所述热的传导由于下表面90与电池单元88接触而变得方便，所以热容易被传递到热敏电阻46的感测元件54，以提供对电池单元88的温度的准确读取。此外，传感器壳体48使感测元件54与电池单元88电绝缘，还提供一定程度的与对流冷却流的热绝缘，所述对流冷却流可在电源壳体70的内壁86和电池单元88之间的间隙92中流动。因此，图7中显示的装置提供了准确的电池单元温度，准确的电池单元温度可被用作有效的电池热管理系统的一部分。
虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是与本发明相关的领域的技术人员应当理解，实施权利要求限定的本发明的各种设计和实施例。

Claims (15)

1、一种用于电源系统的温度传感器装置，所述电源系统具有被构造为在其中容纳至少一个电源单元的电源壳体，并且所述电源壳体具有孔，通过该孔提供对应的电源单元和电源壳体外部的周围环境之间的流通，所述传感器装置包括：
传感器，具有感测元件并被构造为感测对应的电源单元的温度；
传感器壳体，围绕传感器的至少一部分，传感器壳体包括围绕感测元件的至少一部分以使感测元件与对应的电源单元电绝缘的第一部分，传感器壳体的第一部分被构造成穿过电源壳体中的孔设置，以接触对应的电源单元，从而便于对应的电源单元和传感器壳体的第一部分之间的传导热的传递，所述传感器壳体包括支持特征，该支持特征被构造为与电源壳体的一部分配合，以限制传感器壳体的运动，从而保持传感器壳体的第一部分和对应的电源单元之间的接触。
2、如权利要求1所述的温度传感器装置，所述电源壳体还包括与所述孔相邻的一对柔性锁定构件，其中，所述支持特征包括突起部分，该突起部分被构造为与柔性锁定构件配合，以限制传感器壳体的运动。
3、如权利要求2所述的温度传感器装置，所述孔形成具有两个长边和两个短边的一般的细长开口，柔性锁定构件沿着对应的长边的长度设置，其中，传感器壳体的突起部分包括具有两个长边和两个短边的一般的四边形截面，突起部分还被构造成在第一位置被至少部分地插入到细长开口内，在第一位置，突起部分的长边与细长开口的长边平行，传感器壳体在细长开口中可旋转到第二位置，在第二位置，突起部分的长边与细长开口的长边基本上垂直，并且突起部分与柔性锁定构件接合。
4、如权利要求3所述的温度传感器装置，其中，突起部分的一般的四边形截面总体上形成平行四边形，该四边形截面的短边以一定的斜角与该四边形截面的长边相交，从而便于传感器壳体从第一位置旋转到第二位置。
5、如权利要求3所述的温度传感器装置，其中，所述传感器壳体包括与突起部分邻近并被构造为与电源壳体的内壁配合的偏转构件，该偏转构件用于使传感器壳体朝着对应的电源单元偏转，以便于传感器壳体的第一部分和对应的电源单元之间的接触。
6、如权利要求5所述的温度传感器装置，其中，所述传感器壳体包括沿着突起部分的相对的短边设置的两个偏转构件，每个偏转构件被构造为与电源壳体的内壁配合，以使传感器壳体朝着对应的电源单元偏转。
7、如权利要求1所述的温度传感器装置，所述孔通常为圆筒形，电源壳体具有结合于其上的突出物，其中，支持特征包括柔性臂，柔性臂被构造成与所述突出物配合，以限制传感器壳体的运动。
8、一种电源系统，包括：
电源壳体，被构造为在其中容纳至少一个电源单元，并且所述电源壳体包括孔，通过该孔提供对应的电源单元和电源壳体外部的周围环境之间的流通
传感器，具有感测元件并被构造为感测对应的电源单元的温度；
传感器壳体，围绕传感器的至少一部分，传感器壳体包括围绕感测元件的至少一部分以使感测元件与对应的电源单元电绝缘的第一部分，传感器壳体的第一部分被构造成穿过电源壳体中的孔设置，以接触对应的电源单元，从而便于对应的电源单元和传感器壳体的第一部分之间的传导热的传递，所述传感器壳体包括支持特征，该支持特征被构造为与电源壳体的一部分配合，以限制传感器壳体的运动，从而保持传感器壳体的第一部分和对应的电源单元之间的接触。
9、如权利要求8所述的电源系统，其中；所述电源壳体还包括与所述孔相邻的一对柔性锁定构件，其中，所述支持特征包括突起部分，该突起部分被构造为与柔性锁定构件配合，以限制传感器壳体的运动。
10、如权利要求9所述的电源系统，其中；所述电源壳体中的孔形成具有两个长边和两个短边的一般的细长开口，柔性锁定构件沿着对应的长边的长度设置，传感器壳体的突起部分包括具有两个长边和两个短边的一般的四边形截面，突起部分还被构造成在第一位置被至少部分地插入到细长开口内，在第一位置，突起部分的长边与细长开口的长边平行，传感器壳体在细长开口中可旋转到第二位置，在第二位置，突起部分的长边与细长开口的长边基本上垂直，并且突起部分与柔性锁定构件接合。
11、如权利要求10所述的电源系统，其中，所述柔性锁定构件的每个包括与电源壳体一体地注塑的悬臂构件。
12、如权利要求10所述的电源系统，其中，突起部分的一般的四边形截面总体上形成平行四边形，该四边形截面的短边以一定的斜角与该四边形截面的长边相交，从而便于传感器壳体从第一位置旋转到第二位置。
13、如权利要求10所述的电源系统，其中，所述传感器壳体包括与突起部分邻近并被构造为与电源壳体的内壁配合的偏转构件，该偏转构件用于使传感器壳体朝着对应的电源单元偏转，以便于传感器壳体的第一部分和对应的电源单元之间的接触。
14、如权利要求13所述的电源系统，其中，所述传感器壳体包括沿着突起部分的相对的短边设置的两个偏转构件，每个偏转构件被构造为与电源壳体的内壁配合，以使传感器壳体朝着对应的电源单元偏转。
15、如权利要求8所述的电源系统，其中，所述电源壳体中的孔通常为圆筒形，电源壳体具有结合于其上的突出物，支持特征包括柔性臂，柔性臂被构造成与所述突出物配合，以限制传感器壳体的运动。
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