CN107887665A - 电池电芯温度监测装置和包含该装置的电池包 - Google Patents

电池电芯温度监测装置和包含该装置的电池包 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池技术，特别涉及一种电池电芯温度监测装置和包含该装置的电池包。按照本发明一个实施例的电池电芯温度监测装置包括：基板，其适于与电池电芯固定在一起；多个温度传感器，其设置在所述基板上与所述电池电芯的温度采样区域对应的位置；设置在所述基板上的选通器件，其中，所述选通器件与所述多个温度传感器相连并且配置为选择性地输出所述多个温度传感器中的至少一个的测量信号。

Description

电池电芯温度监测装置和包含该装置的电池包
技术领域
本发明涉及电池技术，特别涉及一种电池电芯温度监测装置和包含该装置的电池包。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，其主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。特别是在大电流充电时，一般需要监测电池电芯的温度以防止过热损坏电池或产生爆炸。
在许多情况下，对电池包内一部分电池电芯进行温度监测就足以满足安全需求。但是对于不同的电池包而言，需要测量的电芯是不同的，而且对于同一电池包，需要测量的电芯也可能随时间而改变。因此提供一种能够灵活配置的电池温度测量装置是迫切需要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池电芯温度监测装置，其具有温度测量配置灵活、实现成本低和可靠性高等优点。
按照本发明一个方面的电池电芯温度监测装置包括：
基板，其适于与电池电芯固定在一起；
多个温度传感器，其设置在所述基板上与所述电池电芯的温度采样区域对应的位置；以及
设置在所述基板上的选通器件，
其中，所述选通器件与所述多个温度传感器相连并且配置为选择性地输出所述多个温度传感器中的至少一个的测量信号。
优选地，在上述电池电芯温度监测装置中，进一步包括设置在所述基板上的连接器，所述选通器件连接在所述多个温度传感器与所述连接器之间并且配置为选择性地使所述多个温度传感器中的至少一个与所述连接器的输入端口相连。
优选地，在上述电池电芯温度监测装置中，进一步包括设置在所述基板上的微控制器，其配置为根据所述多个温度传感器提供的测量信号确定所述电池电芯的运行状态，所述选通器件连接在所述多个温度传感器与所述微控制器之间并且配置为选择性地使所述多个温度传感器中的至少一个与所述微控制器的输入端口相连。
优选地，在上述电池电芯温度监测装置中，所述温度传感器为负温度系数热敏电阻器。
优选地，在上述电池电芯温度监测装置中，所述温度传感器与所述选通器件和微控制器被设置在所述基板的相对表面上。
优选地，在上述电池电芯温度监测装置中，所述选通器件为多路拨码开关，所述多路拨码开关包含多个选通开关，每个选通开关能够控制其中一个所述多个温度传感器与所述微控制器的端口之间的路径的通断。
更好地，在上述电池电芯温度监测装置中，所述基板上靠近所述多路拨码开关的区域印制有真值表，该真值表表示所述选通开关的位置与连接温度传感器与微控制器的路径之间的映射关系。
本发明的另外一个目的是提供一种电池包，其具有温度测量配置灵活、实现成本低和可靠性高等优点。
按照本发明一个方面的电池包包括：
电池电芯；
电池电芯温度监测装置，其包括：
基板，其被安装在所述电池电芯的表面；
多个温度传感器，其设置在所述基板上与所述电池电芯的温度采样区域对应的位置；
设置在所述基板上的选通器件，
其中，所述选通器件与所述多个温度传感器相连并且配置为选择性地输出所述多个温度传感器中的至少一个的测量信号。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：
图1为按照本发明一个实施例的电池包的框图。
图2为图1所示电池包的其中一个示例的示意图。
图3为实施图2所示电池包中的电池电芯温度监测装置的示例性电路的原理图。
图4为图1所示电池包的另一个示例的示意图。
图5为实施图4所示电池包中的电池电芯温度监测装置的示例性电路的原理图。
部件列表：
10 电池包
110 电池电芯组110
111 底座
112A-112H 电池电芯
电池电芯温度监测装置120
121 基板121
122A-122D 温度传感器
123 选通器件
1-8 输入端
9-16 输出端
S1-S8 选通开关
124 连接器
P11-P14 端口
OUT11-OUT14 输出端口
125 微控制器
P21-P24 端口
OUT21-OUT24 输出端口
具体实施方式
下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。
诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
以下借助附图具体描述本发明的实施例。
图1为按照本发明一个实施例的电池包的框图。图1所示的电池包10包括电池电芯组110和电池电芯温度监测装置120，其中电池电芯温度监测装置120利用温度传感器测量电池电芯的温度以根据测量信号确定电池电芯的运行状态。
图2为图1所示电池包的其中一个示例的示意图。参见图2，电池电芯组110包含底座111和安装在底座上的电池电芯112A-112D，电池电芯温度监测装置120包括基板121、温度传感器122A-122D和选通器件123，其中基板121与电池电芯组110的电池电芯112A-112H装配在一起。
如图2所示，温度传感器122A-122D设置在基板的第一表面121A上而选通器件123和微控制器124被设置在与第一表面121A相对的第二表面121B上。温度传感器122A-122D在基板121上的位置被设置为当基板121与电池电芯组110固定在一起时，温度传感器与电池电芯112A-112H的温度采样区域相接触。具体而言，在图2所示的布局中，温度传感器122A-122D分别与电池电芯112A-112D的上表面贴合。
在图2所示的电池包中，温度传感器122A-122D与选通器件123通过布线(未画出)相连接，另一方面，选通器件123还通过布线与连接器124相连接，由此，温度传感器122A-122D可以经选通器件123选择性地连接至连接器124的输入端口。另一方面，位于电池电芯温度监测装置外部的微控制器(未画出)与连接器124的输出端口相连以获取所需的电池电芯的温度测量信号并且据此确定电池电芯的运行状态。在本实施例中，可选地，微控制器根据所确定的电池电芯的运行状态生成与电池电芯相关联的控制控制命令。
上述布置能够很好地适应仅需监测部分电池电芯的温度并且被监测对象是可变的情况。
图3为实施图2所示电池包中的电池电芯温度监测装置的示例性电路的原理图。在本实施例中，温度传感器122A-122D为NTC热敏电阻器，选通器件123为多路拨码开关。
如图3所示，多路拨码开关123包含输入端1-8、输出端9-16和选通开关S1-S8，其中，选通开关S1连接在输入端1与输出端16之间，选通开关S2连接在输入端2与输出端15之间，选通开关S3连接在输入端3与输出端14之间，选通开关S4连接在输入端4与输出端13之间，选通开关S5连接在输入端5与输出端12之间，选通开关S6连接在输入端6与输出端11之间，选通开关S7连接在输入端7与输出端10之间，选通开关S8连接在输入端8与输出端9之间，这些选通开关可控制各自所处通道的闭合和断开。参见图3，温度传感器122A的正极和负极分别与输入端1和2相连，温度传感器122B的正极和负极分别与输入端3和4相连，温度传感器122C的正极和负极分别与输入端5和6相连，温度传感器122D的正极和负极分别与输入端7和8相连。另一方面，输出端16和15分别与连接器124的端口P11和端口P12相连，输出端14和13分别与连接器124的端口P11和端口P12相连，输出端12和11分别与连接器124的端口P13和端口P14相连，输出端10和9分别与连接器124的端口P13和端口P14相连。示例性地，在图3所示的实例中，连接器124包含可与微控制器(未画出)相连的输出端口OUT11-OUT14。
以下描述图3所示电池电芯温度监测装置的工作原理。
当基板121与电池电芯组110的电池电芯112A-112D装配在一起时，温度传感器122A-122D与电池电芯112A-112D的上表面贴合。通过拨动选通开关的位置(闭合或断开)，可以对特定的电池电芯进行温度测量。以测量电池电芯112A和112C的温度为例，可以使选通开关S1、S2、S5、S6闭合并且使选通开关S3、S4、S7、S8断开，由此使得温度传感器122A的正极和负极与端口P11和端口P12相连，温度传感器122C的正极和负极与端口P13和端口P14相连，即，将连接器124接入温度传感器122A和122C所属的测量回路。
图4为图1所示电池包的另一个示例的示意图。参见图4，电池电芯组110包含底座111和安装在底座上的电池电芯112A-112H，电池电芯温度监测装置120包括基板121、温度传感器122A-122D、选通器件123和微控制器125，其中基板121与电池电芯组110的电池电芯112A-112D装配在一起。
如图4所示，温度传感器122A-122D设置在基板的第一表面121A上而选通器件123和微控制器125被设置在与第一表面121A相对的第二表面121B上。温度传感器122A-122D在基板121上的位置被设置为当基板121与电池电芯组110固定在一起时，温度传感器与电池电芯112A-112H的温度采样区域相接触。具体而言，在图2所示的布局中，温度传感器122A-122D分别与电池电芯112A-112D的上表面贴合。
同样，在本实施例中，温度传感器和电池电芯的数量仅仅是示例性的。优选地，温度传感器122A-122D为负温度系数(NTC)热敏电阻器。
在图4所示的电池包中，温度传感器122A-122D与选通器件123通过布线(未画出)相连接，另一方面，选通器件123还通过布线与微控制器125相连接，由此，温度传感器122A-122D可以经选通器件123选择性地连接至微控制器125的输入端口，从而使微控制器125能够获取所需的电池电芯的温度测量信号并且据此确定电池电芯的运行状态。在本实施例中，可选地，微控制器125根据所确定的电池电芯的运行状态生成与电池电芯相关联的控制控制命令并经一个或多个端口输出。
图5为实施图4所示电池包中的电池电芯温度监测装置的示例性电路的原理图。在本实施例中，温度传感器122A-122D为NTC热敏电阻器，选通器件123为多路拨码开关。
如图5所示，多路拨码开关123包含输入端1-8、输出端9-16和选通开关S1-S8，其中，选通开关S1连接在输入端1与输出端16之间，选通开关S2连接在输入端2与输出端15之间，选通开关S3连接在输入端3与输出端14之间，选通开关S4连接在输入端4与输出端13之间，选通开关S5连接在输入端5与输出端12之间，选通开关S6连接在输入端6与输出端11之间，选通开关S7连接在输入端7与输出端10之间，选通开关S8连接在输入端8与输出端9之间，这些选通开关可控制各自所处通道的闭合和断开。参见图5，温度传感器122A的正极和负极分别与输入端1和2相连，温度传感器122B的正极和负极分别与输入端3和4相连，温度传感器122C的正极和负极分别与输入端5和6相连，温度传感器122D的正极和负极分别与输入端7和8相连。另一方面，输出端16和15分别与微控制器125的端口P21和端口P22相连，输出端14和13分别与微控制器125的端口P21和端口P22相连，输出端12和11分别与微控制器125的端口P23和端口P24相连，输出端10和9分别与微控制器125的端口P23和端口P24相连。示例性地，在图5所示的实例中，微控制器125包含分别与电池电芯112A-112D相连的控制端端口OUT21-OUT24。
由于微控制器的端口数量是有限的，因此上述布置能够在有效监测电池电芯温度的情况下减少温度传感器占用的端口资源。
以下描述图5所示电池电芯温度监测装置的工作原理。
当基板121与电池电芯组110的电池电芯112A-112D装配在一起时，温度传感器122A-122D与电池电芯112A-112D的上表面贴合。通过拨动选通开关的位置(闭合或断开)，可以对特定的电池电芯进行温度测量。以测量电池电芯112A和112C的温度为例，可以使选通开关S1、S2、S5、S6闭合并且使选通开关S3、S4、S7、S8断开，由此使得温度传感器122A的正极和负极与端口P21和端口P22相连，温度传感器122C的正极和负极与端口P23和端口P24相连，即，将微控制器125接入温度传感器122A和122C所属的测量回路。微控制器125根据温度传感器122A和122C的温度测量信号确定电池电芯112A和112C的运行状态。
需要指出的是，在上面描述的实施例中，温度传感器和电池电芯的数量以及拨码开关的通道数量仅仅是示例性的。优选地，温度传感器122A-122D为负温度系数(NTC)热敏电阻器。
此外，在上面描述的实施例中，优选地，在基板121的第二表面121B上靠近多路拨码开关123的区域印制有真值表，该真值表表示选通开关的位置与连接温度传感器与连接器的路径之间的映射关系。
虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (10)

1.一种电池电芯温度监测装置，其特征在于，包括：
基板，其适于与电池电芯固定在一起；
多个温度传感器，其设置在所述基板上与所述电池电芯的温度采样区域对应的位置；以及
设置在所述基板上的选通器件，
其中，所述选通器件与所述多个温度传感器相连并且配置为选择性地输出所述多个温度传感器中的至少一个的测量信号。
2.如权利要求1所述的电池电芯温度监测装置，其中，进一步包括设置在所述基板上的连接器，所述选通器件连接在所述多个温度传感器与所述连接器之间并且配置为选择性地使所述多个温度传感器中的至少一个与所述连接器的输入端口相连。
3.如权利要求1所述的电池电芯温度监测装置，其中，进一步包括设置在所述基板上的微控制器，其配置为根据所述多个温度传感器提供的测量信号确定所述电池电芯的运行状态，所述选通器件连接在所述多个温度传感器与所述微控制器之间并且配置为选择性地使所述多个温度传感器中的至少一个与所述微控制器的输入端口相连。
4.如权利要求1所述的电池电芯温度监测装置，其中，所述温度传感器为负温度系数热敏电阻器。
5.如权利要求1所述的电池电芯温度监测装置，其中，所述温度传感器与所述选通器件和微控制器被设置在所述基板的相对表面上。
6.如权利要求1所述的电池电芯温度监测装置，其中，所述选通器件为多路拨码开关，所述多路拨码开关包含多个选通开关，每个选通开关能够控制其中一个所述多个温度传感器与所述微控制器的端口之间的路径的通断。
7.如权利要求6所述的电池电芯温度监测装置，其中，所述基板上靠近所述多路拨码开关的区域印制有真值表，该真值表表示所述选通开关的位置与连接温度传感器与微控制器的路径之间的映射关系。
8.一种电池包，其特征在于，包括：
电池电芯；
电池电芯温度监测装置，其包括：
基板，其被安装在所述电池电芯的表面；
多个温度传感器，其设置在所述基板上与所述电池电芯的温度采样区域对应的位置；
设置在所述基板上的选通器件，
其中，所述选通器件与所述多个温度传感器相连并且配置为选择性地输出所述多个温度传感器中的至少一个的测量信号。
9.如权利要求8所述的电池包，其中，所述电池电芯温度监测装置进一步包括设置在所述基板上的连接器，所述选通器件连接在所述多个温度传感器与所述连接器之间并且配置为选择性地使所述多个温度传感器中的至少一个与所述连接器的输入端口相连。
10.如权利要求8所述的电池包，其中，所述电池电芯温度监测装置进一步包括设置在所述基板上的微控制器，其配置为根据所述多个温度传感器提供的测量信号确定所述电池电芯的运行状态，所述选通器件连接在所述多个温度传感器与所述微控制器之间并且配置为选择性地使所述多个温度传感器中的至少一个与所述微控制器的输入端口相连。
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