SE524272C2 - Batterienhet - Google Patents

Description

i.. .u e 5 2 4 2 7 2 _ 2 _ Emellertid kräver den elektriska energianordning, som beskrives i denna publika- tion, samma antal temperatursensorer, som de celler som utgör anordningen, efter- som en temperatursensor är fäst till var och en av cellerna. En elektrisk energian- ordning för användning i en elbil, som kräver hög uteffekt och hög spärming, inne- håller ett extremt stort antal celler och därför kräver den ett extremt stort antal tem- peratursensorer.

Som töljd härav har en sådan anordning en nackdel att eftersom dess delar och monteringsförfarande, såsom förbindningsförfarandet för temperatursensorerna ökar i antal, blir dess tillverkningskostnad hög.

Därför är ett första ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en batte- rienhet, som omfattar ett stort antal förbundna celler och som kan detektera onormal temperaturstegring hos en cell med ett minskat antal temperatursensorer fasta till cellema.

Såsom visas i figur 1 är den, den onormala temperaturstegringen detekterade anord- ning, som beskrives i publikationen nr. 270094/ 1998, en PTC-sensor 10 fäst från utsidan till var och en av de celler, som utgör en batterienhet, och alla fasta PTC- sensorer 10 är serieföfbundna med en resistansmätningsanordning för att mäta total- resistansen hos PTC-sensorerna. När åtminstone en av de celler, till vilken PTC- sensorer är respektive fästa mottagar onormal temperaturstegring, ökar resistansen hos en PTC-sensor 10, fäst till cellen, extremt och resistansmätningsanordningen detekterar denna abnonnitet.

Emellertid är vid den onormal temperaturstegring detekterande anordning, som beskrives i denna publikation, alla PTC-sensorema 10 fästa till respektive celler förbundna i serie och totalresistansen hos de förbundna PTC-sensorema 10 mätes för att detektera onormal temperaturstegring. Här har varje PTC-sensor 10 sin inne- boende spridning, dvs. dispersion i temperaturkaralctäristika. Därför, när antalet . « . - .- l.O 15 20 25 30 - | ; - - - . . - .v 5 2 4 2 7 2 _ 3 _ sammanbundna PTC-sensorer ökar, sammanlägges sådana dispersioner hos PTC- sensorema 10 och alla PTC-sensoremas 10 dispersioner adderas till det mätta värdet av totalresistansen. Särskilt, såsom beskrives i publikationen nr. 270094/1998 när en temperatursensor är fäst till var och en av 126 eller 252 celler, som utgör en batteri- källanordning för användning i en elbil och totalresistansen hos temperatursensorer- na mätes, innehåller det mätta värdet ett extremt stort antal dispersioner.

Följaktligen, om en cell erhåller en ononnal temperaturstegring och resistansvârdet hos en PTC-sensor fäst till cellen ökar extremt, kan ibland det ökade resistansvärdet inte detekteras emedan varje PTC-sensor har en dispersion som nämnts ovan. Där- till, när dessa dispersioner tas i beaktande och ett tröskelvärde för att detektera ök- ningar i resistansvärden sättes såsom ett högt värde innefattande dispersionsvärdet, kan onormal temperaturstegring inte detekteras förrän resistansvärdet kommer över tröskelvärdet och det är ett problem att detekteringen av onormal temperaturstegring tar lång tid.

Vidare, vid en onormal temperatur detekterande anordning, som beskrives i publi- kationen, efiersom alla PTC-sensorer fästa till respektive 126 celler är seriekoppla- de, är det omöjligt att detektera vilken av de 126 cellerna som erhåller en onormal temperaturstegring. Därför måste behandling, såsom reparation och utbyte av cel- lema och anordningen, utföras inom ett vitt område. Sålunda har denna anordning nackdelen att underhåll, inspektion och liknande därav inte kan åstadkommas snabbt.

Därför är ett andra ändamål med uppfinningen att åstadkomma en batterienhet, som har en detekteringsanordning för onormal temperaturstegring, som kan exakt de- tektera onormal temperaturstegring hos en cell utan att påverkas genom dispersion av temperaturkaraktäristika hos varje temperatursensor, som snabbt kan detektera resistansvärdeökning orsakad av onormal temperaturstegring för att minska detekte- ringstid och kan detektera onormal temperaturstegring hos en cell i ett ganska litet l0 15 20 25 | . . - .- _ 4 _ område även om anordningen användes i en anordning för elektrisk energi, som omfattar ett flertal celler, så att behandling av abnormitet, underhåll och inspektion av anordningen och liknande kan utföras snabbt.

Ovannämnda och ytterligare ändamål och särdrag hos föreliggande uppfinning blir helt uppenbara från följande detaljerade beskrivning med tillhörande ritningar.

Sammandrag av uppfinnin gen En batterienhet enligt föreliggande uppfinning omfattar ett stort antal celler för- bundna i serie eller parallellt. Temperatursensorer för att detektera celltemperatur är respektive fästa till de celler, som utgör batterienheten. En temperatursensor är fast till en cell men temperatursensorer är inte fästa till alla cellerna. Vid en batterienhet, som har denna struktur, är ett mindre antal temperatursensorer anordnade än antalet förbundna celler och celler försedda temperatursensorer respektive celler, som inte är försedda med temperatursensorer, är blandat förbundna.

Temperatursensom är en PTC-sensor eller en tennistor.

Var och en av de celler, som inte är försedda med någon temperatursensor, kan vara försedda med ett vännesanilande element för att samla temperatur hos en cell och överföra cellens temperaturdata till en temperatursensor.

Vid denna batterienhet är en cell försedd med en temperatursensor och en cell för- sedd med ett värmesamlande element förbundna intill varandra.

En temperatursensor är företrädesvis anordnad i ett läge på en cells yta nära intill- liggande, med ett värmesamlande element försedd cell. lO 20 25 ua -r 524 272 _ 5 _ Huvudmaterial i det värmesamlande elementet är något valt från den grupp, som består av järn, nickel, koppar, aluminium och en legering innehållande någon av dessa material.

Vidare omfattar batterienheten ett flertal celler, var och en försedd med en tempe- ratursensor och celler, var och en försedd med ett värmesamlande element och tem- peratursensorer fasta till cellema kan vara elektriskt förbundna i serie med varandra genom de värmesamlande elementen.

Vid ovannämnda batterienhet är varje cell, som är försedd med ett vännesarnlande element, företrädesvis anordnad mellan de celler, som vardera är försedda med en temperatursensor.

Vidare kan vid ovannämnda batterienhet en temperatursensor vara anordnad mellan intilliggande två celler och värmesamlande element kan vara respektive anordnade på cellema på båda sidor av temperatursensorn.

Vid en sådan batterienhet, efiersom ett värrnesarnlande element är anordnat på en cells yta och förbundet med en temperatursensor, samlas celltemperaturen av tem- peratursensorn och överföres till temperatursensom. Därigenom kan det vänne- samlande elementet detektera onormal temperaturstegring hos en cell. Genom att förbinda ett mindre antal och inte samma antal temperatursensorer som antalet cel- ler, som utgör batterienheten, kan onormal temperaturstegring hos alla celler detek- tCIaS .

Följaktligen kan batterienheten minska antalet temperatursensorer och därigenom kan monteringsprocesser och batteridelar minskas antalsmässigt så att dess tillverk- ningskostnad kan sänkas. lO l5 20 25 30 , n v ... ... . . u. '-3 _; ,' , . . . .. .. z; ,, . a - u .- o 'I '° u »I nu u: a o» en z' f a I » a o v o v " .- . . s . .n 1- HI _. 5 _ Vidare kan enligt föreliggande uppfinning, efiersom temperatursensorer är uppdela- de i små block och en styrenhet detekterar abnorrniteter hos varje litet block, ab- normitet detekteras inom ett ganska litet område av det lilla blocket med mindre antal temperatursensorer än det antal celler, som är förbundna i batterienheten.

Vidare erhålles enligt föreliggande uppfinning en batterienhet med ett flertal celler och en onormal temperaturstegring detekterande anordning, som innefattar tempe- ratursensorer fasta till respektive celler, varvid varje temperatursensors resistans ändras under en temperaturstegring och en onormal temperaturstegring detekterande krets för mätning av resistansvärden hos temperatursensorerna och detektera onor- mal temperaturstegring i en cell. Temperatursensorema är uppdelade i ett flertal temperatursensorblock. I varje sensorblock är samma antal temperatursensorer för- bundna i serie. Å andra sidan detekterar den ononnal temperaturstegring detekte- rande kretsen onormal temperaturstegring genom att jämföra resistansvärden hos temperatursensorblocken med varandra.

I en batterienhet med denna struktur är ett flertal temperatursensorer uppdelade i temperatursensorblock och resistansvärden hos temperatursensorema mätes respek- tive. Och när skillnaden mellan resistansvärdena kommer ovanför ett förutbestämt värde detekteras en cells abnormitet.

Enligt föreliggande uppfinning, eftersom resistansvärdena hos temperatursensor- blocken jämföres med varandra, kan skillnader, dvs. dispersioner i temperatur- karaktäristika hos temperatursensorerna, kompenseras. När därför någon av cellema erhåller onormala värden på temperaturstegring och resistansen hos en PTC-sensor, fast till cellen, ökar kraftigt kan endast det ökade värdet detekteras exakt.

Som följd härav kan abnorrnitet detekteras exakt och utan fel, fritt fiån inflytande av dispersioner hos temperatursensorer så som PCT-sensorer. lO 15 20 25 30 524 272 _ 7 _ Eftersom dessutom dispersioner i temperatursensorer är kompenserade är det inte nödvändigt att inställa ett onödigt stort värde på skillnaden mellan resistansvärden hos temperatursensorer för att detektera onormal celltemperatur. Därigenom kan den onormal temperaturstegring detekterande anordningen känsligt reagera på ök- ning av resistansvärdet och detekteringstiden kan förkortas.

Dessutom, eftersom temperatursensorerna, såsom som PTC-sensorer, är uppdelade i temperatursensorblock, om onormal temperaturstegring orsakas i någon av ett stort antal celler, kan detekteringen utföras i varje temperatursensorblock och därigenom behandling såsom reparation eller utbyte utföras inom ett ganska smalt område för att skynda på underhâllningsinspektion och liknande.

Som följd härav kan en batterienhet, som har denna struktur, exakt och snabbt de- tektera onormal temperaturstegring hos en cell när den användes som en batterikäl- la, som omfattar ett extremt stort antal sarnmanbunda celler för en elbil eller en hybridtypbil. Och batterienheten kan säkert och lätt underhållas och inspekteras, så att den lätt kan behandlas som en batterikälla för en elbil och liknande.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 är ett kopplingsschema för en konventionell onormal temperaturstegring detekterande anordning.

Figur 2 är en perspektivvy av ett utförande av en batterienhet enligt föreliggande uppfinning.

Figur 3 är ett kopplingsschema för en temperatursensor.

Figur 4 är en perspektivvy av ett annat utförande av en batterienhet enligt före- liggande uppfinning. 10 15 20 25 nu n - 524 272 _g_ Figur 5 är en perspektivvy av ett annat utförande av en batterienhet enligt före- liggande uppfinning.

Figur 6 är en perspektivvy av ett annat utförande av en batterienhet enligt före- liggande uppfinning.

Figur 7 år en perspektivvy av ett armat utförande av en batterienhet enligt före- liggande uppfinning.

Figur 8 är en perspektivvy av ett annat utförande av en batterienhet enligt före- liggande uppfinning.

Figur 9 år ett kopplingsschema för temperaturdetektering av batterienheten i figur 8.

Figur 10 är en sprängperspektivvy av ett armat utförande av en batterienhet enligt föreliggande uppfinning. är en planvy av en batterimodul i batterienheten i figur 10.

Figur ll Figur 12 är ett kopplingsschema av en ononnal ternperaturstegring detekterande anordning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Utföranden av föreliggande uppfinning beskrivs i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna. En batterienhet visad i figur 2 omfattar sex cylindriska celler 1, som alla är i längdled förbundna i serie för att skapa en cylindrisk form. 10 15 20 25 30 524 272 _. 9 _ Varje cell 1 omfattar en nickel-väte-cell men kan omfatta nickel-kadmiumcell eller en litiumjoncell.

I batterienheten är ett skívformat förbindningselement 2 punktsvetsat mellan varde- ra två celler l. Förbindningselementet 2 förbinder elektriskt två närliggande celler 1 i serie och förbinder dem samtidigt mekaniskt. Och batterienheten omfattar sex förbundna celler 1 försedda med ett positivt och ett negativt elektroduttag vid re- spektive båda ändar. Den positiva elektrodanslutningen 3 har ett utskott 3A i sin mitt, medan den negativa elektrodanslutningen 4 har ett hål 4A i sin mitt.

Genom att införa ett utskott 3A hos en positiv elektrodanslutning 3 hos ett batteri i ett hål 4A på en negativ elektrodanslutning 4 av en annan batterienhet kan de för- bindas. Därför kan flera, exempelvis två eller tre batterienheter som vardera har en sådan struktur, förbindas i längsled med varandra till en längre cylindrisk form in- nehållande 12 eller 18 celler. Vidare, eftersom den positiva elektrodanslutningen 3 och den negativa elektrodanslutningen 4 har sådana olika utfornmingar från varand ra, kan batterienheter förhindras från att sättas i felaktiga riktningar när de arrange- ras sidledes parallellt.

Ett flertal batterienheter enligt föreliggande uppfinning, var och en omfattande sex celler, kan anordnas och innehållas i en låda eller liknande för att fungera som en elektrisk energianordning. Celler förbundna i den elektriska energianordningen kan utökas till antalet genom att förbinda ett ökat antal batterienheter och en sådan elektrisk energianordning användas som en elektrisk energianordning för en elbil, som kräver hög effekt och hög spänning.

I den i figur 2 visade batterienheten är en temperatursensor 5 och ett vännesarnlande element 6 anordnade på ytan av varje cell. Temperatursensorn 5 omfattar ett ele- ment såsom en PTC-element, vars resistans förändras när temperaturen förändras.

Temperatursensom 5 är så konstruerad att ju högre temperaturen blir, desto krafii- gare ändras resistansen och resistansen ändras kraftigt vid en atmosfär på 60°C till | , « | 1- 10 20 25 30 -524 212 §w:a»a:ff tvn in _10- 120°C. Å andra sidan är huvudmaterialet hos det värmesamlande elementet 6 något, utvalt från gruppen bestående av järn, nickel, koppar, aluminium och en legering innehållande någon av dessa metaller.

Det värmesamlande elementet 6 kan sarnla värme hos den cell 1, till vilken vänne- samlingselementet 6 är fast och bibehålla temperaturen hos värmen. Och det värme, som bibehålles av värmesamlingselementet 6 överföres från värrnesamlingsele- mentet 6 till temperatursensom 5. Därigenom kan temperatursensorn 5 detektera värmen hos den cell, till vilken värmesamlingselementet 6 är fäst. Följaktligen är temperatursensorn 5 företrädesvis anordnad intill värmesamlingselementet 6.

I den i figur 2 visade batterienheten är sex celler 1 anordnade med fyra temperatur- sensorer 5 och två vännesamlingselement 6. De fyra temperatursensorerna 5 är fästa till ytorna hos två motsatta ändceller 1 och två mittceller 1 av de sex cellerna 1. Och de två värmesamlande elementen 6 är fästa till ytorna hos de återstående två celler- na l. Därför är värmesarnlingselementet 6 anordnat mellan två temperatursensorer 5. Värmesamlingselementen 6 tillsammans med temperatursensorerna 5 är utforma- de till en lång och smal remsa. Remsan omfattar värmesamlingselementen 6 och temperatursensorerna 5 är helt laminerade med ett harts eller liknande och därige- nom isolerade från cellemas 1 ytterhöljen. Och temperatursensorema 5 och vänne- samlingselementen 6 är utformade till en remsa och laminerade tillsammans med batterienheten, som omfattar sex celler 1, är täckta med ett (icke visad) värmekrym- pande rör för att vara i nära adhesion med cellerna l. Värmesamlingselementen 6, som är i nära adhesion med cellerna 1, kan samla värme från cellerna 1. Storleken hos varje värmesamlande element 6 är i området från 3% till 60% av cellens 1 yt- area. Genom att göra vännesamlingselementet 6 större till sin storlek, kan värme från cellen l samlas effektivare men ibland minskas strålningseffekten från cellen 1.

Därför vâljes optimalstorleken hos värmesamlingselementet 6 med hänsyn till strål- ningseffekten från cellen 1. Dessutom omfattar värmesamlingselementet 6 en vär- mesamlingssektion 6A för samling av värme fiån cellen l och två förbindande ben- ø r ; | u u 10 15 20 25 30 . . « . n. 524 272 n. »nu _11_ sektioner 6B för förbindning med temperatursensorn 5, varvid de förbindande ben- sektionema 6A skjuter ut från motsatta ändar av respektive värmesamlingssektion 6B. Varje förbindande bensektion 6B är fäst på temperatursensorn 5. Vidare har skikt i värmesamlingselementet 6 exempelvis två-skiktstrulctur. I detta fall omfattar värmesamlingselementet 6 en inre kontakt med cellen 1 och ett yttre skikt icke i kontakt med cellen 1. Och det yttre skiktet är tillverkat av ett material, som har lägre värmeledning än den hos det inre skiktet, så att värme samlat av värmesam- lingselementet 6 kan bibehållas.

I denna batterienhet är temperatursensorema 5 elektriskt förbundna i serie med var- andra i en bana skild från den hos de celler som är förbundna i serie. Figur 3 är ett exempel på ett kopplingsschema, som i serie förbinder alla temperatursensorema 5, som är fasta till alla batterienheterna i en elektrisk energianordning omfattande ett flertal batterienheter. Emellertid, i stället för att förbinda alla temperatursensorema 5 i serie kan temperatursensorer 5, som innehålles i varje batterienhet för varannan eller var tredje batterienhet, förbindas i serie och sedan kan de i sin helhet förbindas parallellt.

Resistansen hos temperatursensorema 5, som är förbundna i serie, ändras vid onor- mal temperaturstegring hos en cell till vilken temperatursensorn är fäst. Om därför onormal temperaturstegring av endast en cell inträffar, detekterar temperatursenso- rerna 5, som är förbundna i serie detta och kan detektera fel i den elektriska energi- enheten. Eftersom de värmesamlande elementen 6 omfattar metall eller liknande ledande element, kan de även tjäna som ledarplattor för att förbinda temperatursen- sorema med varandra.

Figur 4 visar ett armat utförande av föreliggande uppfinning, vid vilket förbind- ningsbensektionen 46B för förbindning av det värmesamlande elementet 46 med temperatursensorn 45 är utfonnad stor till sin storlek för att täcka hela temperatur- sensom 45. Det värmesamlande elementet 46 har sådan struktur, att det mera exakt 10 15 20 25 30 524 272 _12- kan överföra samlade temperaturdata till temperatursensom 45. I denna figur anger siffran 41 en cell, nummer 42 anger det skivfonnade förbindningselementet medan nummer 46A anger värmesamlingssekfionen.

Figurema 5 och 6 visar andra olika utföranden av föreliggande uppfinning, vid vilka tre temperatursensorer 55, 65 och tre värmesamlande element 56, 66 är fasta till de förbundna sex cellerna 51, 61. Vid dessa utföranden är de värmesarnlande elemen- ten 56, 66 anordnade intill temperatursensom 55, 65, så att temperatursensorema 55, 65 är anordnade omväxlande med de värmesamlande elementen 56, 66. Genom att förändra och styra antalet temperatursensorer och värmesamlande element med hänsyn till antalet celler på ett sådant sätt kan antalet temperatursensorer minskas.

Sålunda är de värmesamlande elementen och temperatursensorema lutade in i batte- rienheten med fórbindning av de värmesamlande elementen till temperatursensorer- na. Och genom att anordna en temperatursensor för varannan cell kan två celler övervakas av en temperatursensor. Genom att anordna två temperatursensorer för varje tretal celler kan tre celler övervakas av två temperatursensorer. Vidare kan, genom att anordna en temperatursensor för varje tretal celler, tre celler övervakas av en temperatursensor. I dessa figurer anger siffrorna 51, 61 cellerna, siffroma 52, 62 anger de skivfonnade förbindningselementen, siffrorna 56A, 66A anger de värme- sarnlande sektionerna och siffrorna 56B, 66B anger förbindningsbensektionerna.

Figur 7 visar ett ytterligare olika utförande av föreliggande uppfinning, vid vilket tre temperatursensorer 75 och sex värmesamlande element är anordnade för sex celler.

I batterienheten, visad i figur 7, är temperatursensom 75 anordnad mellan två celler 71 och i ett läge motsatt det skivfonnade förbindningselementet 72. Varje värme- samlande element 76 är fäst till var och en av de sex cellerna och förbindningsben- sektionema 76B hos närliggande två värmesamlande element 76 är förbundna med ytterytan resp. innerytan hos temperatursensom 75. Vidare, för varje tvåtal celler 71 av de mellersta fyra cellerna utom de två motsatta i ändarna av de sex cellerna 71 är det värmesamlande elementet 76, som omfattar två integrerade värmesamlande 10 15 20 25 30 524 272 u .n n. _13_ sektioner 76A, anordnade. Genom att använda detta värmesamlande element 76 kan två värrnesamlande sektioner 76A av endast ett värmesamlande element 76 fästas till ytorna hos de respektive två cellema. Följaktligen kan nödvändiga värmesam- lande element minskas till antalet och därigenom delar och monteringsprocesser även minskas vid tillverkning av batterienheter.

Som nämnts ovan är vid batterienheten, visad i figur 7, emedan de värmesamlande elementen 76 är anordnade på alla cellerna 71 och de vännesamlande elementen är förbundna med temperatursensorema 75, kan onormal temperaturstegring hos alla sex cellerna 71 detekteras medelst tre temperatursensorer 75. Antalet temperatur- sensorer 75 anordnade mellan cellerna kan ändras på lämpligt sätt.

Nu kommer ett armat utförande av föreliggande uppfinning, visad i figurerna 8 och 9, att beskrivas. I motsats till ovan nämnda utföranden, visade i figurerna 2 till 7, är batterienheten visad i figurerna 8 och 9 icke försedd med något värmesainlande element. I batterienheten visad i figur 8, utgör sex celler 81 en batterimodul 87. Och ett flertal batterimoduler förbundna i serie utgör batterienheten.

Antalet batterimoduler 87, förbundna till en batterienhet, kan väljas godtyckligt.

Genom att exempelvis förbinda 32 batterimoduler kan en batterienhet omfattande 192 med varandra förbundna celler erhållas. Och flera batterimoduler kan förbindas.

Vidare kan antalet celler som bildar en batterimodul även väljas godtyckligt och fler än sex eller färre än sex celler kan utgöra en batterimodul.

I den i figur 8 visade batterienheten utgöres en batterimodul 87 av sex celler 81, som är förbundna i serie för att bilda en cylindrisk form. Två av de sex cellerna 8l av batterimodulen 87 är vardera försedda med en temperatursensor 85 och de åter- stående fyra cellerna 81 är inte försedda med någon temperatursensor. I var och en av återstående batterimoduler 87 är på liknande sätt två av de sex cellerna 81 varde- ra försedd med en temperatursensor 85. Därför kan med denna struktur antalet tem- 10 15 20 25 . . . ; nu i 524 272 _14_ peratursensorer 85 minskas jämfört med ett fall, vid vilket varje cell 81 är försedd med en temperatursensor 85. Emellertid är antalet temperatursensorer 85 och storle- ken av utrymmet mellan temperatursensorerna 85 i en batterimodul inte begränsade genom ovan nämnda beskrivning utan kan fastställas godtyckligt.

Vidare är i den i figur 8 visade batterienheten totalt fyra temperatursensorer 85 för- bundna med varandra i serie, så att två batterimoduler 87 utgör ett litet block. Fyra temperatursensorer 85 utgör ett litet block. Batterienheten är uppdelad i ett flertal små block. Och vid varje litet block detekteras temperaturen av temperatursensorn 85. Temperatursensorn 85 kan omfatta ett PTC-element eller en termistor. Ett PTC- element har karaktäristiken att dess resistans förändras snabbt när det når arbets- temperaturen. Om arbetstemperaturen exempelvis är 93°C, kan den temperatursen- sor 85, som omfattar ett PTC-element ibland inte detektera ononnal temperatursteg- ring förän cellens temperatur når nära 100°C. Därför tar det ibland mycken tid för temperatursensorn 85 att detektera ononnal temperaturstegring. Å andra sidan har en terrnistor karaktäristiken att dess resistans gradvis förändras medan temperaturen förändras från låg (-20°C) till hög (150°C). Och den tempera- tursensor 85, som omfattar en tennistor, kan snabbt detektera onormal temperatur- stegring genom att jämföra temperatur med ett regleringsvärde och styra val av regleringsvärde. Vidare är styckpriset för en tennistor lågt i jämförelse med det för ett PTC-element och produktionskostnaden av en temperatursensor 85 kan minskas.

Figur 9 är ett schema för en temperaturdetekterande krets i vilken styrenheten ECU och en skärm 8 är förbundna med batterienheten, visad i figur 8. Temperaturdata för temperatursensorerna 85, uppdelade för att bilda ett litet block, inmatas i styrenhe- ten ECU. lO 15 20 25 t 524 272 _15..

Uf a; Absoluta temperaturen hos varje litet block detekteras och jämföres med ett förutbe- stämt regleringsvärde och därigenom kan onormal temperaturstegring detekteras.

Regleringsvärdet är exempelvis inställt på 60°C. När onormal temperaturstegring detekteras vid varje litet block indikerar skärmen 8 vilket litet block som är i onor- malt tillstånd. Följaktligen kan även i en batterienhet, där ett stort antal celler är förbundna, ononnala punkter lätt detekteras.

Eftersom området för det onormala partiet kan detekteras vid varje litet block, kan vidare underhåll såsom utbyte och reparation lätt utföras. Styrenheten ECU kan jämföra inmatade temperatursignaler från vaij e litet block med regleringsvärdet vid varje litet block. Genom detta kan temperaturskillnaden mellan de små blocken, dvs. temperaturdispersionen, detekteras. Om exempelvis den detekterade temperatu- ren hos ett litet block år 80°C och detekterade temperaturer hos de andra små block- en är normaltemperaturer på 45°C till 50°C, detekteras temperaturskillnaden mellan dem. Och när temperaturdifferensen är ovanför regleringsvärdet bedömes det och detekteras att batterienheten är i onormalt tillstånd, dvs. att onormal cell eller onor- mala celler ingår i batterienheten. I detta fall kan skärmen 8 indikera vilket litet block som är i onormalt tillstånd.

I det i figur 8 och 9 visade utförandet, emedan temperatursensorema 85 är uppdela-a de i små block och onormal temperaturdetektering i varje litet block utföres som nämnts ovan, kan detektering av onormalt tillstånd i ett litet område av de små blocken uppnås med ett mindre antal temperatursensorer än antalet celler förbundna i batterienheten. Vidare, eftersom styrenheten ECU använder de inmatade tempera- turdata från de små blocken som parametrar för självurladdnings- och laddnings- verkningsgrad och styr batteriförhållanden såsom återstående kapacitet, kan detalje- rade beräkningar av batteriförhållanden erhållas med inmatade temperaturdata för varje litet block.

Vidare användes en batterienhet enligt föreliggande uppfinning vid vilket ett större antal temperatursensorer är uppdelade i temperatursensorblock såsom batterikällor 10 15 20 25 524 272 .n s» _15- för elbilar och hybridtypbilar, vid vilka drivkällan omfattar kombination av en för- bränningsmotor och en batteridriven motor. Figur 10 är en sprängvy av utseendet för en batterienhet enligt föreliggande uppfinning för användning som en batteri- källa. Denna batterikälla 11 har en rektangulär, parallellepipedisk form innesluten med övre och undre hållarlock 12, en mellanlåda 13 och ändplattor 14 på båda si- dor.

Såsom visas i figur 11 innehåller batterikällan 11 däri batterimoduler 97 i vilka vardera sex cylindriska celler är i längdled förbundna för att skapa en cylindrisk form och alla sex cellerna är elektriskt förbundna i serie. Åtta batterimoduler 97 som har en sådan struktur är anordnade sidledes och ovanför denna anordning på åtta batterimoduler 97 är liknande anordningar av åtta batterimoduler 97 anordnade i skikt medelst mellanlådan 13. Följaktligen innehålles totalt 96 celler 91 i batteri- källan 11, och alla dessa 96 celler är förbundna i serie genom ledningsplattor, som är anordnade på ändplattoma 14. Vidare kan, genom förbindning av ett flertal såda- na batteiikällor, var och en innehållande 96 celler, antalet av förbundna celler ökas till en hel multipel av 96. Därför kan batterikällan 11 åstadkomma nödvändig elekt- risk spärming från källan, utgångsström och liknande i enlighet med storlek och uteffekt hos en elbil. 1 den batterimodul 97, som omfattar sex celler 91, förbundna i längdled för att skapa en cylindrisk förrn, användes PTC-sensorer som temperatursensorer. I följande ut- föranden användes PTC-sensorer 15 som temperatursensorer. Därför användes tem- peratursensorblock såsom PTC-sensorblock. PTC-sensorema 15 är fasta på utsidan av batterimodulen 97. I den batterimodul 97, som visas i denna figur, är en PTC- sensor 15 fäst till var och en av cellerna. Därför är temperatursensorblocken PTC- sensorblock för cellema 91. Sex PTC-sensorer 15 är förbundna i längdled på linje medelst ledplattor för att' motsvara de förbundna sex cellema 91. Och ledplattoma, som sträcker sig från motsatta ändar av de förbundna sex PTC-sensorerna 15, är v - - - .- l0 15 20 25 30 524 272 _ l 7 _. elektriskt förbundna genom ändplattorna 14 med ledningsplattoma hos de förbund- na sex PTC-sensorerna 15 fasta till intilliggande batterimodul.

Därigenom kan alla de PTC-sensorer 15, som är fasta till alla de 96 cellema inne- hållna i batterikällan 91 respektive iörbindas elektriskt. Ehuru alla PTC-sensorema kan förbindas i serie som nämnts ovan, kan PTC-sensorer som är fasta till tex. varje tvåtal batterimoduler, dvs. fast till var tolfte cell, vara förbundna i serie. PTC- sensorema är förbundna i serie i block hos en batterimodul på sådant sätt och elekt- riska signaler kan tas ut från PTC-sensorema genom att förlänga varje ledarplatta.

Dessutom är det inte nödvändigt, att fästa PTC-sensorer till alla respektive celler men PTC-sensorer kan fastas till varannan cell så att tre PTC-sensorer fästes till en batterimodul.

De PTC-sensorer 15, som är fasta såsom ovan nämnts, kan utgöra en krets av enbart PTC-sensorema 15 i en annan bana än seriekretsen för cellerna 91 genom vilken stor ström flyter. Därför, eftersom kretsen med PTC-sensorema kan vara en krets med liten ström, kan värmeutveckling förhindras även om ett stort antal PTC- sensorer 15 är sammanbundna och samtidigt kan minskning av batterienergiutrnat- ningen på grund av spänningsrninskning orsakad av PTC-sensorema förhindras. l detta utförande, som visas i figur 12, är var och en av de 12 PTC-sensorema 15 , som är fasta till de respektive 12 cellema, förbundna i serie för att utgöra ett PTC- sensorblock 18. Därför är PTC-sensorema 15 , som är fasta till de 96 cellema 91 hos varje respektive källa 1 1, uppdelade i åtta PTC-sensorblock 18 och PTC-sensorema 15 i varje PTC-sensorblock är förbundna i serie.

Och vart och ett av dessa PTC-sensorblock 18 är förbundet till en onormal tempe- raturstegring detekterande krets 19. Nu kan funktionen hos den onormal temperatur- stegring detekterande kretsen 19 beskrivas i det följande. 10 15 20 25 30 t.. U :524 272 _18- (1) Den onormal temperaturstegring detekterande kretsen 19 mäter resi- stansvärden hos alla PTC-sensorblocken 18, som är förbundna därmed. (2) De mätta resistansvärdena hos PTC-sensorblocken 18 j ämtöres med varandra och skillnaden mellan de mätta värdena hos två PTC-sensorblock 18 be- räknas. (3) Skillnaden jämfóres med ett fiñrutbestämt värde, preliminärt inmatat i detekteringskretsen 19 for onormal temperaturstegring och när skillnaden är över ett fórutbestämt värde detekteras onormal temperaturstegring. (4) När onormal temperaturstegring detekteras utmatas en abnormitetssignal till styrenheten ECU for batterikällan 11 och ECU informar att cellen (cellerna) är i ononnalt tillstånd.

På detta sätt förbinder den onormal temperaturstegring detekterande kretsen 19 PTC-sensorerna hos varje PTC-sensorblock i serie, mäter resistansen hos varje PTC-sensorblock och detekterar onormal temperaturstegring när skillnaden mellan resistansen hos två PTC-sensorer är över ett fórutbestämt värde.

Därför, eflersom skillnaden mellan resistansen hos PTC-sensorblock beräknas, kompenseras skillnader, dvs. dispersioner i temperaturkaraktäristika hos PTC- sensorer. Följaktligen, när onormal temperaturstegring i någon cell inträffat och resistansvärdet for den PTC-sensor 15, till vilken cellen är fäst, ökar extremt, kan endast det ökade värdet exakt detekteras eftersom PTC-sensorernas dispersíoner är kompenserade.

Som resultat härav kan detekteringen uppnås, inte felaktigt men exakt, utan påver- kan av dispersionen hos respektive PTC-sensorer. Och samtidigt kan den ononnal temperaturstegring detekterande kretsen känsligt motsvara resistansökningen utan att nödvändigtvis inställa det förutbestämd värdet som ett oönskat stort värde, eme- I 1 . . > .u lO 15 20 524 272 _19- dan dispersionen hos PTC-sensorema är kompenserad och därigenom kan detekete- ringstiden förkortas.

Eftersom PTC-sensorema 15 vidare är uppdelade i PTC-sensorblocken 78, om onormal temperatur inträffar i någon av de 96 cellerna 91, kan deteketeringen utfö- ras i varje PTC-sensorblock och därigenom behandling såsom reparation eller ut- byte kan uppnås inom ett ganska snävt område för att påskynda underhållsinspek- tion och liknande.

Den onormal temperturstegring detekterande kretsen 19 mäter resistansvärdet hos varje PTC-sensorblock 18 och beräknar skillnaden mellan resistansvärdena såsom nämnts ovan. Emellertid är föreliggande uppfinning inte begränsad till detta utan onormal temperaturstegring kan detekteras genom att beräkna förhållanden eller multiplikationsfaktorer hos de mätta värdena för PTC-sensorblocken och jämföra dem med varandra.

Eftersom föreliggande uppfinning kan utföras i olika former utan att avvika från andan hos dess väsentliga karaktäristika, är föreliggande utföranden därför illustre- rande och icke begränsande eftersom ändmålet med föreliggande uppfinning defini» eras av de bifogade kraven snarare än genom den beskrivning som föregår dem och alla förändringar som faller inom omfattning och gränser hos kraven eller ekviva- lens hos sådan omfattning och gränser därav avses därför att omfattas av kraven.

Claims (12)

10 15 20 25 p ø n | u. ne 1524 272 nu an: Patentkrav

1. Batterienhet innefattande ett flertal celler, med temperatursensorer fästa till cel- lema, varvid resistansen hos varje temperatursensor förändras under onormal temperaturstegring, kännetecknad av krets, detekterande onormal temperaturstegring, i vilken temperatursen- sorerna är uppdelade i ett flertal temperatursensorblock, varvid varje temperatur- sensorblock sammanbinder samma antal temperatursensorer, och onormal temperaturstegring detekteras av kretsen genom att j ämfora re- sistansvârden för temperatursensorblocken med varandra. .

2. Batterienhet enligt krav 1, kännetecknad av att temperatursensom är ett PTC-element. .

3. Batterienhet enligt krav 1, kännetecknad av att temperatursensorn är en terrnistor. .

4. Batterienhet enligt krav 1, kännetecknad av att kretsen jämför resistansvärden hos temperatursensorblocken med var- andra och detekterar onormal temperaturstegring när skillnaden i resistans över- stiger ett fórutbestämt värde. .

5. Batterienhet enligt krav 1, kännetecknad av att batterienheten är uppdelad i ett flertal små block, varvid varje litet block bildas genom sammanbindning av ett flertal celler, batterienheten innefattar en styrenhet for mottagande av utgångsdata från de temperatursensorer som är anordnade intill cellema, och styrenheten beräknar utgångsdata från temperatursensorema hos varje 10 15 20 25 30 n n nnn n n n n n n nn n n n I ~ I H n nn nn n n n n nn nu n nn _ . nn n n n n n n n n n 0-- nnn .nn nn n n nn n n .n n n n n n nn n nn n n n 0 n n n n nn nn nnn nns nn :nu litet block. .

6. Batterienhet enligt krav 1, kännetecknad av att varje cell, som saknar därtill fäst temperatursensor, är försedd med ett värmeupptagande element för att samla värme från cellen och överföra tempe- raturdata för cellen till en temperatursensor. .

7. Batterienhet enligt krav 6, kännetecknad av att celler som är försedda med en temperatursensor och celler försedda med ett värmesamlande element är anordnade intill varandra och förbundna med varandra. .

8. Batterienhet enligt krav 6, kännetecknad av att temperatursensorn är anordnad i ett läge på en cells yta nära den intill- liggande cellen, vilken är försedd med ett vännesamlande element. .

9. Batterienhet enligt krav 6, kännetecknad av att temperatursensorn är anordnad mellan två intilliggande celler och var och en av de två intill varandra liggande cellema på båda sidor om temperatur- sensorn är försedd med ett värmesamlande element.

10. Batterienhet enligt krav 6, kännetecknad av att huvudmaterialet hos det värmesamlande elementet är något valt från den grupp, som består av j äm, nickel, koppar, aluminium och en legeríng inne- hållande någon av dessa metaller. 1l.Batterienhet enligt krav 6, kännetecknad av att celler som utgör batterienheten består av ett flertal celler, var och en försedd med en temperatursensor, och- celler, var och en försedd med ett vänne- samlande element, och u » u. . - . - » - u e - - ~ I f H I I I I I 0 p n I nl I! I IQ ' q O I ß I I I I I I

11. I I UV!! ø ø o | w »o u n u. o 4 . n I ~ ~ a ~ - u .v n n - ø I Q n u M n. -n w H» 3 temperatursensorer som är fästa till cellema, är elektriskt förbundna i serie med varandra genom de värmesamlande elementen.

12. Batterienhet enligt krav 11, kännetecknad av att varje cell med ett värmesamlande element är anordnad mellan ett flertal celler, som var och en är försedd med en temperatursensor.