CN109478697A - 具有温度传感器的电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池单元(10)，包括电极(19)、壳体(17)、位于壳体(17)内的电池内部(16)和温度传感器(14)，其特征在于，所述电池单元(10)具有导热部件(13)，该导热部件(13)不同于电极(19)并且完全地或部分地设置在电池单元(10)的壳体(17)内并且与温度传感器(14)热连接。

Description

具有温度传感器的电池单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的电池单元、根据权利要求9前序部分的高压电池以及根据权利要求10前序部分的电动车辆或混合动力车辆。
背景技术
用于机动车或电动车辆或混合动力车辆的高压电池的电池单元优选基于锂离子电池构造。电动车辆或混合动力车辆中的高压车载电网通常理解为在运行中具有例如60-400V工作电压的车载电网。通常，在约15-40℃的温度范围内高压电池以最佳效率运行。一方面，如果电池单元的温度太高，则可能损坏电池单元。另一方面，电池单元作为电化学电池在低温下具有比在最佳工作温度下更低的电容和电功率供应。出于该原因，通常在电池单元上设置温度传感器用来测量电池单元的电池内部的温度。测得的温度信息通过信号线传输到位于高压电池中的控制单元。高压电池的控制单元随后确定电池单元的当前温度是否处于预定的温度范围内。
图1示出现有技术中已知的具有温度传感器的电池单元。该电池单元1包括壳体7和位于壳体7内的电池内部6。具有信号线5的温度传感器4设置在电池单元1的电气端子2或者说终端上，以便测量电池单元位于壳体7之内的电池内部6的温度。温度传感器4通常焊接到电气端子2或电池单元1的壳体7上。
如上所述，重要的是测量电池单元的电池内部的温度。但温度传感器4的安装位置与电池内部6(其温度应被测量)具有明显的距离。由于壳体7或填充在壳体7中的气体可影响电池内部6与温度传感器4之间的热传递，因此通过温度传感器4既不能快速地也不能精确地测量电池内部6的当前温度。
发明内容
本发明的任务在于提供一种低成本的电池单元，其允许更精确地测量电池单元的、尤其是电池单元的电池内部的当前温度，以及提供具有至少一个这种电池单元的高压电池和具有这种高压电池的电动或混合动力车辆。
所述任务通过权利要求1、9或10的特征得以解决。
本发明的有利实施方式和扩展方案由从属权利要求可知，各个权利要求特征也可相互组合。
根据本发明的电池单元包括电极、壳体、位于壳体内的电池内部和温度传感器。电池单元具有导热部件，该导热部件不同于电极并且完全或部分地设置在电池单元的壳体内并且与温度传感器热连接。
根据本发明，可由导热材料制成的导热部件完全或部分地设置在电池单元的壳体中。因此，导热部件具有与电池单元的电池内部相同或非常相似的温度。基于温度传感器与导热部件之间的热连接，可借助温度传感器快速地且精确地检测电池内部的当前温度。
由于电流流过电池单元的电极，因此电流可极大地影响电极的温度。因此电极不适合作为导热部件使用，不可用作导热部件。因而导热部件不同于电极。
良好的导热材料例如可以是金属(铝、铜、钢等)或例如由硅橡胶薄膜制成的导热垫或导热膏。此外，可使用热管作为优良的导热体。上述导热部件的导热率(符号λ)的值大于3.5W/(m·K)。
与图1所示的现有技术相比，根据本发明的电池内部和温度传感器之间的热传递得以优化，因为通过导热部件在电池内部和温度传感器之间形成导热桥。因而能够尽可能快地检测电池内部的当前温度以及温度变化。
根据本发明的一种扩展方案，温度传感器设置在壳体之外。
根据本发明的一种扩展方案，温度传感器设置在壳体上。
根据本发明的一种扩展方案，导热部件与温度传感器直接热接触。
根据本发明的一种扩展方案，导热部件与电池内部直接热接触。
因此，导热部件可在电池内部和温度传感器之间建立热连接。
根据本发明的一种扩展方案，导热部件设置在壳体的内壁上。
根据本发明的一种扩展方案，导热部件设置在电池内部上。
根据本发明的一种扩展方案，导热部件由导热材料制成。
根据本发明的一种扩展方案，导热部件由电绝缘材料制成。
导热部件、如电绝缘导热垫连接温度传感器和电池内部，从而可通过温度传感器尽可能快地且不受或仅很少受到外部干扰(如受到电池单元周围的自由空气体积中的空气冷却)地检测电池内部的温度。有利的是，这种电绝缘、但导热良好的材料具有一定的柔性或弹性，因为由此易于导热部件在电池单元壳体中的安装并且可补偿制造公差。
本发明还提出一种具有至少一个上述电池单元的高压电池。
本发明还提出一种具有至少一个上述高压电池的电动车辆或混合动力车辆。
根据本发明，通过导热部件在温度传感器与电池内部之间建立导热桥。导热部件与电池单元的电池内部直接热接触。由于电池内部和温度传感器之间的热传递被优化并且外部干扰减少，因此可精确且快速地检测电池内部的当前温度。因而可在不使用附加测量装置的情况下改善温度测量的精度和速度或及时性或者可减少监测或可信度模型中的可能存在的微分作用(Vorhalte)。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明。在附图中：
图1示出现有技术中已知的具有温度传感器的电池单元；并且
图2示出根据本发明一种实施方式的具有温度传感器的电池单元。
具体实施方式
下面在图2中说明的实施例是本发明的优选实施方式。
电池单元10具有两个电气端子(在此仅可看到电气端子11)、壳体17和位于壳体17内的电池内部16。在电池内部发生化学反应。由此化学能转化为电能。电池单元10具有电极19。该电极19从电池内部16延伸到电气端子11，以便将电池内部16与电气端子12电连接。在壳体17和电池内部16之间设置填充在壳体17中的气体。如上所述，填充在壳体17中的气体以及壳体17可影响电池内部6与温度传感器4之间的热传递。
电池单元10还具有导热部件13。该导热部件13至少部分地设置在电池单元10的壳体17中。优选导热部件13可完全设置在壳体17内。另外，可由导热材料制成的导热部件13与温度传感器热连接。优选导热部件13与电池内部16直接热接触或者说直接接触。导热部件13可设置在壳体17的内壁上和/或电池内部16上。导热部件13从壳体17延伸到电池内部16。导热部件13优选由良好导热的材料、例如电绝缘的导热垫制成。由此导热部件13可具有与电池单元10的电池内部16相同的温度。
由于电流流过电池单元10的电极19，因此电流可极大地影响电极19的温度。这可能导致电池内部的温度测量不准确。因此电池单元10的电极19不适合用作导热部件。因此导热部件不同于电极。另外，温度传感器不应与电极19直接接触，以避免流过电极19的电流的不希望的影响。
有利的是，这种电绝缘、但导热良好的材料具有一定的柔性或弹性，因为由此易于导热部件13在电池单元10壳体17中的安装并且可补偿制造公差。此外，根据本发明的电池单元的安装空间不会增加。
良好导热的材料例如可以是金属(铝、铜、钢等)或例如由硅橡胶薄膜制成的导热垫或导热膏。上述导热部件的导热率(符号λ)的值大于3.5W/(m·K)。
基于温度传感器14与导热部件13之间的直接热连接，可借助温度传感器及时且精确地检测电池内部的当前温度。
温度传感器14具有信号线15。测得的温度信息可通过信号线15传输到高压电池(未示出)的控制单元。由此高压电池的控制单元可确定电池单元的当前温度是否处于预定的温度范围内。当前温度可越精确且越快地得到识别，则就可根据电池单元10的当前温度更优化地控制电池单元，从而可实现电池单元的性能和使用寿命优势。
电池单元10的电气端子11构造为由金属、如铜制成的实心体。温度传感器14例如通过焊接设置在壳体17上。电池单元10可具有另一电气端子(未示出)。
导热部件13可设置在任何适合的位置上、如壳体17的上侧或下侧或侧壁上。如图2所示，导热部件13可设置在远离电气端子11的一侧上、即图2中所示的壳体17下侧上。温度传感器14优选可通过壳体17——其壁通常由金属、如铝制成——与导热部件13连接。优选但并非强制性的，温度传感器14和导热部件13设置在壳体17壁的相同位置上，在此温度传感器14例如通过焊接设置在壳体17之外并且导热部件13例如通过粘接设置在壳体17之内。

Claims (10)

1.电池单元(10)，包括电极(19)、壳体(17)、位于壳体(17)内的电池内部(16)和温度传感器(14)，其特征在于，所述电池单元(10)具有导热部件(13)，该导热部件(13)不同于电极(19)并且完全或部分地设置在电池单元(10)的壳体(17)内并且与温度传感器(14)热连接。
2.根据权利要求1所述的电池单元(10)，其中，所述温度传感器(14)设置在壳体(17)之外。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(10)，其中，所述温度传感器(14)设置在壳体(17)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(10)，其中，所述导热部件(13)与温度传感器(14)直接热接触。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(10)，其中，所述导热部件(13)与电池内部(16)直接热接触。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(10)，其中，所述导热部件(13)设置在壳体(17)的内壁上，和/或所述导热部件(13)设置在电池内部(16)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(10)，其中，所述导热部件(13)由导热材料制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元(10)，其中，所述导热部件(13)由电绝缘材料制成。
9.高压电池，包括至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的电池单元(10)。
10.电动车辆或混合动力车辆，包括至少一个根据权利要求9所述的高压电池。
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