TW201937803A - 電池組及用以獲得電池組內的溫度量測之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明展示一種用於一電動車之電池組,其包括電池胞元及溫度感測器,該等溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同處的溫度量測。將多個溫度感測器印刷於一可撓性箔上,該等多個溫度感測器按相互間隔關係在該可撓性箔之一量測表面區域上形成分散式量測點,其中該等多個溫度感測器具有一熱敏電阻結構,該熱敏電阻結構具有一溫度相關電阻。該可撓性箔整合於該電池組內,且經組配以用其量測表面區域覆蓋在該電池組內的多個電池胞元之至少一部分。本發明亦描述一種用於執行一電池組內之溫度量測及用於加熱一電池組之方法。
Description
發明領域
本發明係關於一種電池組,例如,用於一電動車或動力儲存裝置,包括電池胞元及溫度感測器,該溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同處的溫度量測。另外,本發明係關於一種用於提供在一電動車之一電池組內的溫度量測之方法。本發明亦係關於一種用於加熱一電池組之方法。
本發明係關於一種電池組,例如,用於一電動車或動力儲存裝置,包括電池胞元及溫度感測器,該溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同處的溫度量測。另外,本發明係關於一種用於提供在一電動車之一電池組內的溫度量測之方法。本發明亦係關於一種用於加熱一電池組之方法。
發明背景
動力儲存裝置的應用領域中之一者為電動車,其至少部分使用儲存於可再充電電池組中之能量用於推進。實例為電池車輛及混合動力車輛。電池組之溫度為尤其影響能量儲存、效能、操作效率及安全性之一重要參數。
動力儲存裝置的應用領域中之一者為電動車,其至少部分使用儲存於可再充電電池組中之能量用於推進。實例為電池車輛及混合動力車輛。電池組之溫度為尤其影響能量儲存、效能、操作效率及安全性之一重要參數。
超過電池組及/或其個別電池胞元之安全操作溫度範圍可能不安全。舉例而言,作為熱逸散之結果,若高於損壞溫度(例如,高於65℃)操作,則通常在電動車中之電池組中使用的鋰離子電池可變得受損壞。此安全臨限值由在當今的鋰離子電池中使用之液體電解質之性質判定。
在操作期間,且尤其在電池組之電池胞元之充電期間,採取措施用於防止電池封裝達到損壞溫度。為了限制在充電過程期間的電動車之充電時間,存在加速再充電電池組中之電池的不斷需求。然而,作為在充電過程期間的快充電速度之結果,可產生大量熱量。
可使用不會遇到溫度問題之安全範圍。舉例而言,出於安全目的,可連續檢查在充電位點處之溫度。此外,可將用於冷卻(基於傳導或基於對流)之熱交換系統用於防止在電池組內的電池胞元之損壞。可將熱交換系統置放於電池組周圍或電池組內。
當前,使用置放於電池組之(外)表面上之感測器評估電動力電池組中之溫度,隨後估計內部溫度。電動車電池中的使用之溫度感測器通常基於矽,例如,具有PCB板。通常,電池組包含有限量之溫度感測器,諸如,在電池組之內/外側上或在電池組之端子處的溫度感測器。藉由模擬及熱模型化,溫度分佈可由有限量之溫度感測器基於量測之溫度來估計。可能需要自一個(或有限數目個)量測之溫度值外推許多資訊,此使在操作期間之準確性及因此安全性惡化。此外,置放大量個別感測器組件可能不切實可行。當電池組中的溫度感測器之數目增加時,至此等溫度感測器中之各者的有線通訊可創造廣大之電線叢集,從而使系統不可靠、昂貴且複雜。此外,感測器及電池可佔據大的體積。亦可將光纖布拉格光柵用於溫度監視,然而,此等光學感測器之高價格不允許其大規模用於電動車之電池組中。
因此,存在對於改良用於電動車的電池組之溫度量測之需求,此對於如安全性、效能、效率及使用壽命可為重要的。此外,固態電池可具有在低溫下之不良功率效能,在一些情況下,需要加熱,例如,當溫度低於零(例如,低於-5℃)時。
發明概要
本發明之一目標為提供一種消除以上提到的缺點中之至少一者之方法及系統。
本發明之一目標為提供一種消除以上提到的缺點中之至少一者之方法及系統。
另外或替代地,本發明之一目標為改良電池組之效能、效率及/或壽命時間。
另外或替代地,本發明之一目標為獲得一電動車之一電池組中的改良之溫度量測。
另外或替代地,本發明之一目標為獲得一種電池封裝,其可經加熱,從而抵消在低溫下之不良功率效能。
另外,本發明提供一種電池組,其中多個電阻器印刷於一可撓性箔上;該等多個電阻器按一分散式方式按一相互間隔關係形成於該可撓性箔之一表面區域上。該等多個電阻器具有一溫度相關電阻。該可撓性箔整合於該電池組內,且經組配以用其表面區域覆蓋在該電池組內的多個電池胞元之至少一部分。一控制器耦接至該等多個電阻器以隨感測之電阻值控制該電池組中之該等電池胞元。
具有該等多個印刷之熱敏電阻溫度感測器之該可撓性箔可易於整合於該電池組內。該可撓性箔可為可折疊/可彎曲的,從而實現在該電池組內之一配合整合。與該等多個電池胞元之形狀的良好保形性受到該可撓性箔之可撓性允許。藉由使用具有感測器之該可撓性箔,可在該電池組內獲得大量量測點,至少包括多個溫度量測點。印刷該等溫度感測器可有助於溫度感測器在該電池組中之整合,從而減少(例如)製造成本。有利地,該可撓性箔可非常薄,使得亦可減小需要用於實現在該電池組內之分散式溫度量測的體積。另外或替代地,使用在該可撓性箔上之該等印刷之熱敏電阻溫度感測器,可有效地減小溫度感測器之大小。印刷該等溫度感測器實現進一步小型化。由該可撓性箔提供之該等量測可用作一基準測定及/或診斷工具。另外或替代地,該等量測可用於控制電動車之操作參數。在一實施例中,將該等電阻器提供為正溫度恆定電阻器,其中,在正常加熱之情況下,該等正恆定電阻器不超過一臨限電阻值,且在一電池胞元之過加熱之情況下,該正恆定電阻器超過一臨限電阻值,一電阻性網路由該控制器關斷。
緊靠著溫度之其他量亦可藉由該可撓性箔使用在該可撓性箔上之相同印刷之熱敏電阻溫度感測器及/或該可撓性箔上之不同印刷感測器量測。
該等感測器可藉由在該可撓性箔上之印刷傳導性複合材料獲得。其他材料亦可用於印刷該感測器。替代將用於感測器之個別組件安裝於一表面上,製造製程可藉由將該等感測器印刷於該可撓性箔上受到顯著促進。又,可將電極、接點及/或佈線印刷於可撓性箔上(例如,銀印刷)。該可撓性箔可例如為一塑膠基體,該等感測器印刷於該塑膠基體上,例如,藉由絲網印刷。叉指型電極可經組配以實現在熱敏電阻溫度感測器中的一電阻之量測,其指示溫度。改變之電阻可指示在該熱敏電阻感測器處的一改變之溫度。該等感測器可經校準以便準確地將該監視之電阻耦合至該溫度。任擇地,在該可撓性箔上之該等印刷之溫度感測器為負溫度係數熱敏電阻。
該等多個電池胞元可至少部分用該可撓性箔包住,用於實現與該等多個電池胞元中之各者的直接或間接接觸。藉由具有該等多個感測器之該可撓性箔,可間接地監視在電池組內的電池胞元中之多個(至少包括溫度量測)。以此方式,可判定在電池組內之準確溫度分佈。
藉由該可撓性箔,可獲得大量量測點,例如,兩百個感測量測點或更多。可獲得高感測器密度,同時提供簡單製造及讀出。有利地,至該等多個熱敏電阻溫度感測器之佈線(及任擇地,用於其他印刷感測器或元件)可整合於可撓性箔中。用於獲得可撓性箔之多個感測器之量測的不同讀出佈局係可能的。
在可撓性箔上之多個溫度感測器可經佈置以用於提供在量測表面區域上之均勻分佈的量測點。此可藉由在可撓性箔上印刷熱敏電阻溫度感測器以準確且容易之方式來達成。
可撓性箔可被佈置以配合地包住該等多個電池胞元之至少一部分周圍。在一實例中,該可撓性箔沿著該等多個電池胞元之至少一側部分延伸。可撓性箔可夾在該等多個電池胞元之部分之間。允許電池胞元具有不同形狀。通常,電池胞元為圓柱形,然而,其他形狀亦為可能的,諸如,小袋。
任擇地,在可撓性箔上之多個溫度感測器形成一溫度感測器陣列,使得該等分散式量測點形成一量測網格。該等溫度感測器可印刷於可撓性箔上,形成列及/或行之一陣列。該等量測點可例如在一矩陣中同等地間隔,從而提供在量測表面區域中之量測解析度。可獲得在可撓性箔上的量測點之高解析度。有利地,用於包括網格佈置中之多個溫度感測器的可撓性箔可實現一次在電池組之不同位置處的溫度之同時或準同時量測。可藉由在可撓性箔上印刷感測器網格來獲得溫度感測器網格佈置,從而使製造起來容易、廉價且整合於電池組中實際可行。
藉由整合於電池組內的具有該等多個熱敏電阻溫度感測器之可撓性箔,可準確地估計電池組之內部溫度分佈。另外,緊靠在電池組內之溫度分佈,亦可藉由附接至其之一或多個可撓性箔來獲得在電池組之外側上的溫度分佈。任擇地,電池組殼體進一步包在一可撓性箔中,該可撓性箔包括至少多個印刷溫度感測器。以此方式,亦可判定底部、側面或頂部溫度分佈。
任擇地,該可撓性箔與一熱交換部件整合在一起或耦接至一熱交換部件,其中該熱交換部件經佈置以緊貼地配合於該等多個電池胞元周圍,以便自該等多個電池胞元移除熱量。
該熱交換部件可經定位以提供與該等多個電池胞元之良好熱接觸,將自該等多個電池胞元移除熱量。該熱交換部件可用於有效地緩解來自電池組內之電池胞元的熱應力。舉例而言,該熱交換部件可為與該等電池胞元中之該等多個熱接觸的一散熱片。藉由該可撓性箔至該熱交換部件之整合或耦接,實現在該熱交換部件與該等電池胞元之間的溫度之直接量測。在一實例中,該可撓性箔與該熱交換部件整體形成。與該熱交換部件整合或耦接至該熱交換部件之該可撓性箔可比習知散熱片小且輕得多,同時允許至少分散式溫度量測其可使用較少材料且具有不太嚴格之機械加工要求,因此其製造及使用起來可更經濟得多。
任擇地,該可撓性箔之該等多個溫度感測器直接印刷至該熱交換部件上。在一有利實施例中,該熱交換部件充當該可撓性箔,例如,形成一散熱片箔。該等感測器及佈線可直接印刷於該熱交換部件上。一額外層可安置於該熱交換部件之一或多個部分(例如,熱絕緣或分離材料)上。該可撓性箔及/或該熱交換部件可為單層或多層。
具有該等熱敏電阻溫度感測器之可撓性箔可提供一分散式溫度感測系統,用於在電池組中之一冷卻電路佈置附近使用。舉例而言,該可撓性箔可充當一冷卻器(例如,散熱片箔)及/或該可撓性箔可與佈置於電池組內之一主動或一被動冷卻器組合或整合。
任擇地,該等多個溫度感測器可在該等溫度感測器用於量測指示溫度之值之一感測狀態與該等溫度感測器用作用於加熱電池組之加熱元件之一加熱狀態之間切換。
因此,該等多個溫度感測器可選擇性地用作(電阻性)加熱元件。在一些情況下(例如,非常低之環境溫度),加熱電池胞元,例如,在固態電池組之情況下,可有益於由電池組提供之效能及/或效率。
任擇地,與該等多個熱敏電阻溫度感測器不同之多個加熱元件印刷於該可撓性箔上。若該可撓性箔連接至一熱交換部件(例如,散熱片)及與該熱交換部件整合,則可更均勻地將熱量分佈至該等多個熱敏電阻溫度感測器。
任擇地,在該可撓性箔之量測表面區域內,該可撓性箔之多個感測器中之一第一群組經組配以提供溫度量測,且該可撓性箔之多個感測器中之一第二群組經組配以提供壓力量測。
具有多個感測器之該可撓性箔可佈置於電池組內以界定該等電池胞元之間的一路徑,用於自該等多個電池胞元中之一個電池胞元伸展至下一個電池胞元,使得使該可撓性箔與正藉由具有多個感測器之該可撓性箔監視之該等多個電池胞元中之各者直接或間接接觸。
亦可包括其他群組(例如,第三群組、第四群組等),諸如,包含加熱元件。替代地,該可撓性箔上的多個感測器之第二群組可經組配以提供與壓力量測不同的量之量測。
任擇地,將該可撓性箔在一蜿蜒路徑中交替地在電池胞元周圍導引。
可易於將該可撓性箔扭轉、轉動或纏繞以用於用其量測表面區域覆蓋在電池組內的多個電池胞元之至少一部分。可沿著沿著一系列連續電池胞元之一或多個列的曲線連續地導引可撓性膜。
該可撓性箔可在電池組之一區段中纏繞,例如,沿著夾在電池胞元之間的一蜿蜒路徑,且藉由分散式溫度量測提供改良之熱管理及安全性。
在一實例中,該可撓性箔經成形以在該等多個電池胞元之間形成一正弦形路徑。佈置於電池組內之該等多個電池胞元之間的可撓性箔可按以下方式為彎曲的:形成連續連接的相互相對之彎曲方向之多個半圓部分。任擇地,該可撓性箔與該熱交換部件整體且鄰接地連接。
任擇地,該熱交換部件可包括一金屬板,其可在一蜿蜒路徑中在該等多個電池胞元周圍交替地導引。與該熱交換部件整合或連接至該熱交換部件之可撓性箔可作用於該等多個電池胞元之圓周區域上。此外,任擇地,該熱交換部件可充當可撓性箔(例如,散熱片箔為可撓性箔)。然而,可撓性箔與熱交換部件為分開的組件亦係可能的。
任擇地,該電池組包含至少一列電池胞元,該等電池胞元具有一圓柱形形狀且在該至少一列中相互緊靠地連續置放,其中該可撓性箔沿著該至少一列中的該等連續電池胞元之一交替側彎曲。
可撓性箔有效地允許將該等印刷感測器包在該等多個電池胞元之一或多個部分周圍。以此方式,可在一電池胞元層面進行至少溫度量測。印刷於可撓性箔上之感測器整合於封裝內部。任擇地,電池組之外部分(例如,殼體)之內部及/或外部側可藉由可撓性箔包住。
任擇地,將該等多個電池胞元佈置至至少一第一列及一鄰近第二列內,該第一列與該第二列相互偏移,其中將該可撓性箔插入於至少該第一列與該第二列之間。
具有感測器之該可撓性箔可佈置於在電池組中(例如,在多個模組中)相互緊靠地立起堆疊之多個電池胞元之間。第一列中之電池胞元及第二列中之電池胞元可相互鄰近及/或按關於彼此甚至實質上毗連關係來安置。包括該等多個感測器之該可撓性箔可與該等多個電池胞元按毗連關係佈置。其他組配亦係可能的。可將該可撓性箔自第一列中之一或多個電池胞元導引至第二列中之一或多個電池胞元,及/或反之亦然。
任擇地,該可撓性箔遵循關於該等多個電池胞元之至少一部分的一互補形狀,用於沿著該等多個電池胞元之一外輪廓之至少一部分延伸。
該可撓性箔可定位於該電池組中之該等多個電池胞元之間,其中量測表面區域面向其與之耦接的多個電池胞元中之各者之至少一部分。在一實例中,該電池組之該等電池胞元相互緊靠地堆疊,關於彼此互補地定位,其中該可撓性箔包括沿著該等多個電池胞元之間的一蜿蜒路徑之多個感測器。具有該等多個感測器之該可撓性箔可定位於該等電池胞元之間的一空間中。因此,在電池組中可不需要額外空間。以此方式,電池胞元可提供一支撐件,用於將具有該等多個感測器之可撓性箔保持於適當位置。
該等多個電池胞元之間的一相對距離可經佈置以提供可配合地置放具有多個感測器之可撓性箔及/或熱交換部件之一空間。此空間可至少部分形成於定位於該電池組中之兩個或更多個電池胞元之間。舉例而言,該空間可經精密地定尺寸以用於收納該熱交換部件及/或該可撓性箔,以便提供固定(亦即,互補成形)。
任擇地,熱交換部件為一冷卻板,其藉由將產生之熱量遠離電池組內之電池胞元耗散來提供至少被動冷卻。
在一實例中,可撓性箔至該等多個電池胞元之至少一子集之一間接耦接係藉由將該可撓性箔附接或整合至該熱交換部件來獲得。該熱交換部件可經組配以充當該可撓性箔,至少該等多個熱敏電阻溫度感測器印刷於該可撓性箔上。
任擇地,該熱交換部件為包含至少一個(熱)傳導性層之一多層薄片。在一實例中,該熱交換部件為包含一或多個可撓性銅箔片之一(金屬)散熱片箔。各種形狀及尺寸係可能的。該熱交換部件可在一個或兩個主表面上具有電絕緣塗層。
任擇地,該熱交換部件經組配以藉由一冷卻流體提供至少主動冷卻,其中該熱交換部件包含經組配以使冷卻流體能夠流過其之至少一個通道。
該冷卻流體可例如為液體,諸如,冷卻劑(例如,乙二醇)。預見到,熱管系統亦可用於冷卻電池組之電池胞元。通常,熱管可顯著地增強熱轉移及因此冷卻效應。熱交換部件可耦接至一車輛電池冷卻系統。
任擇地,電池組包括多個可撓性箔。
該可撓性箔之可撓性允許折疊及變形,從而實現附接或耦接至具有彎曲表面之電池胞元(例如,圓柱形電池胞元)。因此,電池組內之溫度監視裝備可佔據較少空間,同時可在電池胞元層面更準確地監視溫度。
任擇地,使用具有多個感測器之可撓性箔即時地映射電池組中之溫度分佈。可藉由使用讀出方案(被動/主動矩陣)來減少可撓性箔上的匯流排線之數目。
任擇地,該可撓性箔在至少一側上包含黏著劑。以此方式,該可撓性箔可黏著性地緊固至該等多個電池胞元之外部之至少一部分及/或至該熱交換部件。黏著劑可例如為熱黏著劑,諸如,熱膏狀物。
電池組可包含具有一或多個外表面(例如,六個)之一殼體。任擇地,殼體之一或多個外表面由包括感測器之該可撓性箔覆蓋。在電池組內之溫度可使用在電池組之一或多個外表面處之監視值來估計。
根據再一態樣,本發明提供一種用於提供在一電動車之一電池組內的溫度量測之方法,該電池組包括電池胞元及溫度感測器,該等溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同位置處的溫度量測。該方法包含提供具有印刷於其上之多個溫度感測器的一可撓性箔。該等多個溫度感測器按相互間隔關係在該可撓性箔之一量測表面區域上形成分散式量測點。該等多個溫度感測器具有一熱敏電阻結構,其具有一溫度相關電阻。該方法進一步包含用該可撓性箔之該量測表面區域覆蓋該電池組內的多個電池胞元之至少一部分以藉此量測在該電池組內之不同位置處的溫度。
在該電池組內之溫度分佈可在使用期間變化。舉例而言,在電池組之電池胞元之充電期間,最高溫度常出現在電池組之接觸引線處或附近。在電池組內之局部化高溫亦可出現於電池組內的有故障之電池胞元處。本發明實現使用具有至少溫度感測器之一可撓性箔在電池胞元層面監視該電池組,使得可及時地識別在一故障溫度附近溫度。以此方式,可及時地停止電池之使用,避免損害及安全危險。
包括該等多個溫度感測器之可撓性箔提供用於獲得電池組中之大量量測位置之一可行解決方案,此可改良電池組之量測之溫度分佈的準確度。因此,可有效地改良電池組之熱管理及/或操作安全。
該等多個感測器可印刷於可撓性箔之可撓性基體上,該等感測器形成量測點之網格以用於量測至少在量測表面區域上之溫度。亦可量測其他量,例如,壓力。具有多個感測器之可撓性箔之量測表面區域可直接或間接覆蓋該等多個電池胞元。
任擇地,若必要,將具有該等感測器之可撓性箔用於加熱電池組內之電池胞元。在具有低溫之某些條件下,將電池組加熱至適當溫度可為有益的。另外或替代地,其他元件亦可印刷於可撓性箔上,諸如,專用於產生熱量之加熱元件(例如,電阻加熱將傳入之電能轉換成熱量)。
印刷於可撓性箔上之電氣元件(例如,熱敏電阻溫度感測器、可選壓力感測器及可選加熱元件)可按結構化方式佈置成一或多列及/或行。
任擇地,該可撓性箔與一熱交換部件整合在一起或耦接至一熱交換部件,其中該熱交換部件經佈置以緊貼地配合於該等多個電池胞元周圍,以便自該等多個電池胞元移除熱量。熱交換部件可為充當散熱片之(冷卻)板。舉例而言,金屬板或箔(例如,銅或鋁)可用作散熱片。
根據再一態樣,本發明提供一種用於加熱一電動車之一電池組之方法,該電池組包括電池胞元及溫度感測器,該等溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同位置處的溫度量測,其中多個溫度感測器印刷於一可撓性箔上,該等多個溫度感測器按相互間隔關係在該可撓性箔之一量測表面區域上形成分散式量測點,且其中該可撓性箔整合於該電池組內且經組配以用該量測表面區域覆蓋該電池組內的多個電池胞元之至少一部分,其中該等多個溫度感測器具有一熱敏電阻結構,該熱敏電阻結構具有一溫度相關電阻,其中該方法進一步包括:判定用於該電池組內之一溫度的一指示值;判定用於該電池組內之該溫度的該指示值是否低於一臨限值,從而指示需要該電池組之加熱;及將該等多個溫度感測器用作用於加熱該電池組之加熱元件。
根據再一態樣,本發明提供一種可撓性箔,其包含根據本發明之多個印刷感測器。
包括該等多個印刷之溫度感測器之該可撓性箔可易於整合於該電池組中。在一實例中,該可撓性箔直接整合於該電池組之一或多個電池胞元上。
有利地,具有該等多個感測器之該可撓性箔可藉由一卷對卷(roll-to-roll)製造製程獲得。
應瞭解,該電池組之該等多個電池胞元可為佈置於該電池組中的電池胞元之全部集合中的電池胞元之一子集。應瞭解,可使用多個可撓性箔,其中使一第一可撓性箔與該電池組之多個電池胞元之一第一子集(直接或間接)接觸,且使一第二可撓性箔與該電池組之多個電池胞元之一第二子集(直接或間接)接觸。該等多個電池胞元之該第一子集可與多個電池胞元之該第二子集不同或相同。
應瞭解,在該電池組上及/或內的該可撓性箔之所描述的佈置亦可適用於該可撓性箔整合於其上或該可撓性箔附接至的熱交換部件之佈置。
應瞭解,一電池組可包括在各具有許多電池胞元之模組內之電池胞元。舉例而言,一電池組可包括七千個電池胞元,具有(例如)十六個模組,其中各模組具有一百四十個電池胞元。許多變體係可能的,例如,包括更大量或更少量電池胞元及/或模組。在電池組內之電池胞元可為圓柱形。許多形狀及尺寸係可能的。
此外,該可撓性箔及/或該熱交換部件亦可與該等多個電池胞元整體形成。
應瞭解,鑒於該等方法描述之態樣、特徵及選項中之任何者同等地適用於電池組及具有印刷於其上之感測器的描述之可撓性箔。亦將明顯的是,可組合以上態樣、特徵及選項中之任何一或多者。
較佳實施例之詳細說明
圖1展示具有一印刷之熱敏電阻溫度感測器4的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。可撓性箔2可包含印刷於其上之多個熱敏電阻溫度感測器4。具有溫度感測器4之可撓性箔在電池組中可用於包括電池胞元之電動車。溫度感測器4經組配以至少提供在電池組之不同位置處的溫度量測。該可撓性箔2整合於該電池組內,且經組配以用一量測表面區域6覆蓋在該電池組內的多個電池胞元之至少一部分。
圖1展示具有一印刷之熱敏電阻溫度感測器4的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。可撓性箔2可包含印刷於其上之多個熱敏電阻溫度感測器4。具有溫度感測器4之可撓性箔在電池組中可用於包括電池胞元之電動車。溫度感測器4經組配以至少提供在電池組之不同位置處的溫度量測。該可撓性箔2整合於該電池組內,且經組配以用一量測表面區域6覆蓋在該電池組內的多個電池胞元之至少一部分。
至少多個溫度感測器4可印刷於可撓性箔2上,從而導致溫度感測器4遍及封裝之內部的分佈。溫度感測器4可經組配以接觸該等多個電池胞元。在一實例中,該等多個電池胞元為電池組內的全部數目個電池胞元之一子集。該等多個電池胞元亦可為電池組內的所有或大部分個別電池胞元。可在電池胞元層面監視遍及電池組之至少一部分的溫度分佈。以此方式,可以及時方式偵測局部化之峰值溫度,例如,在電池胞元層面之充電或操作期間,從而減少損壞之風險。
該溫度感測器4具有一熱敏電阻結構,其具有一溫度相關電阻。溫度感測器4包括兩個感測器電極3a、3b,其形成界定一細長蜿蜒間隙之一纏繞指狀物結構5,在間隙間具有感測器材料。在一實例中,細長間隙具有橫向於電極表面之一間隙長度,其中該間隙長度為一最小間隙距離之至少十倍。
在圖1之展示之實例中,僅展示一個感測器4,然而,多個感測器4可印刷於可撓性箔2上。該可撓性箔為可撓性的,例如,允許小於五毫米之彎曲半徑「r」,而不會(感測器)失去必要功能性。另外或替代地,具有感測器之可撓性箔2可伸展,例如,允許至少百分之十之伸長率,而不失去必要功能性。舉例而言,基體包含橡膠結構,例如,具有聚胺基甲酸酯(TPU)或聚矽氧。可撓性箔2可包括介電基質,其包含(例如)橡膠基質。感測器電極3a、3b可包括一可伸展銀膏。
在一有利實施例中,印刷之熱敏電阻溫度感測器4係基於負溫度係數(NTC)電阻器。當熱敏電阻4之電阻對溫度的相依性已知時,可將該電阻用作用於溫度之量度。在使用NTC類型之熱敏電阻的溫度感測電路中,監視之電阻隨著溫度上升而減小,其中可提供電阻與溫度之充分線性相依性。用於此熱敏電阻之NTC材料通常包含陶瓷材料。任擇地,使用基於陶瓷之NTC複合物,其適合於低溫處理,而不會負面影響其熱電性質。以此方式,熱敏電阻溫度感測器4可印刷於電子器件中之分佈廣泛的基體上,例如,諸如PEN/PET之塑膠、諸如聚矽氧或聚胺基甲酸酯之橡膠、諸如FR4之複合物板、高溫箔(例如,聚醯亞胺、玻璃或具有介電塗層之金屬膜)。因此,具有可靠熱電性質之溫度感測器4可直接應用於可撓性箔,較佳地,可在與普通工業及印刷電子器件基體相容之溫度條件下印刷。
藉由混合作為合適介電基質中之微粒子的NTC材料,該材料變得可印刷。在藉由與基質混合形成墨水或膏狀物前,可在高溫下處理陶瓷微粒子。可將介電基質與在於低溫下應用材料後蒸發之溶劑混合。藉由混合微粒子使得其在應用後相互接觸以在感測器材料中形成互連之網路,發現可保留NTC材料之熱電性質。因此,對可印刷溫度感測器4提供可靠的熱電性質,該等熱電性質可在低溫條件下應用於例如習知基體。
為了允許具有印刷感測器之可撓性箔之一些彎曲及/或伸展,感測器材料較佳地具有相對低厚度,例如,在十五微米與一百微米之間。可經由印刷塗覆感測器材料之層。舉例而言,可使用模板印刷來塗覆感測器材料,例如,其中將模板厚度設定在25微米至300微米之間,較佳地,五十微米至一百五十微米。舉例而言,使用絲網印刷塗覆感測器材料,例如,其中使用具有小於兩百微米之網格大小之網格的絲網。
藉由給介電基質提供電氣絕緣材料,可確保傳導基本上僅經由微粒子之NTC材料發生。舉例而言,介電基質可包含聚合或可交聯材料。藉由使用具有中性pH值(氫之電位,酸性)的介電基質之材料,該基質通常為帶電中性,確保微粒子不受基質酸性惡化。藉由將材料用於具有針對濕度之低親和性的介電基質,例如,密集及/或疏水性材料,可避免對傳導行為之環境效應。舉例而言,介電基質可在交聯後形成一密集結構,例如,允許少於一半(大量)百分比之最大吸水,較佳地,低於百分之十。舉例而言,介電基質包含前驅物,其具有丙烯酸酯、環氧樹脂、異戊二烯或苯并環丁烯部分。舉例而言,該介電基質包含介電聚合物,諸如,聚胺基甲酸酯醚、聚異戊二烯、硝酸纖維素。
電極通常由金屬製成,且可例如經由諸如Al、Mo、Ag、Au、Cu的金屬之濺鍍來沈積。但較佳地,亦印刷該等電極,例如,自銀膏或墨水或銅製成。舉例而言,該等電極可具有在0.1 μm至10 μm之範圍中的層厚度。藉由形成一叉指電極(驅動器),電極間隙橫向於間隙距離可相對長,例如,最小間隙距離之至少十倍。此可降低感測器之總電阻,其較佳地在10 kΩ與10 MΩ之間的範圍中。舉例而言,感測器材料之膜可形成於具有大於0.01 mm2
之橫截面面積的電極指之間。舉例而言,橫截面面積為膜之寬度與高度之乘積。任擇地,感測器層之電阻可經修整,例如,由一雷射,以在某一百分比(例如,10%)內匹配一預定值。
可在燒結成細絲期間使陶瓷粒子成形。以此方式,可創造具有高縱橫比之細絲或奈米絲,從而實現在細絲之方向上的高傳導率。
可將各種類型之基體用於可撓性箔2。舉例而言,該基體可包含陶瓷、聚合物或複合物,或基本上由陶瓷、聚合物或複合物組成。舉例而言,基體可包含由玻璃(SiO2
)、矽、氧化鋁組成之陶瓷。替代地,基體包含印刷電路板(PCB),諸如,纖維玻璃加強之環氧化物板、層壓類型之PCB。替代地,基體包含塑膠,諸如,聚苯乙烯、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醯亞胺(PI)、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。
圖2展示具有印刷之熱敏電阻溫度感測器4的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。多個溫度感測器4印刷於可撓性箔2上。該等多個溫度感測器4按相互間隔關係在該可撓性箔2之一量測表面區域6上形成分散式量測點。又,至少包括熱敏電阻溫度感測器4的用於印刷感測器之電氣佈線8印刷於可撓性箔2上。以此方式,可易於擷取來自印刷感測器之量測資料。可佈置一電氣連接部分10用於實現至電池組或電動車之控制器的連接。
可撓性箔為可撓性的及/或可伸展,例如,具有二十五微米與二百微米之間的一厚度。具有感測器之該可撓性箔允許小於五毫米之彎曲半徑,而不失去必要功能性。在其他或另外實施例中,具有感測器之基體可伸展,例如,允許至少百分之十之伸長率,而不失去必要功能性。舉例而言,基體包含一橡膠基體,例如,具有熱聚胺基甲酸酯或聚矽氧。舉例而言,該基質包含橡膠材料,其中電極包含可伸展銀膏。
由於電池組中的該等多個個別電池胞元之溫度可藉由在可撓性箔2上之該等多個熱敏電阻溫度感測器4監視,因此電池組之操作安全性可顯著改良。以此方式,可保護個別電池胞元免受損壞。感測器可直接印刷於可撓性箔2上。亦預見到,具有該等多個溫度感測器之可撓性箔2與一熱交換部件(諸如,板形散熱片或散熱片箔)結合或整合。以此方式,可撓性箔可易於遵循電池組之冷卻電路。在一實例中,熱交換部件充當可撓性箔,其中至少多個熱敏電阻溫度感測器4印刷於該熱交換部件上。如上所指示,熱交換部件可經組配以提供主動及/或被動冷卻,亦即,主動或被動將熱量傳導遠離該等多個電池胞元。
圖3展示具有印刷之熱敏電阻溫度感測器4的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。該可撓性箔2包括佈置成一列之多個溫度感測器4。該等多個溫度感測器4可經組配以提供自溫度相關電阻改變(亦即,熱敏電阻型)得到之溫度量測。溫度感測器4佈置於引線8a之間。具有感測器4之該可撓性箔2進一步包含具有印刷接點10a之一電氣連接部分10。在此實例中,形成具有成一單一列之一系列感測器的一細量測帶9,使得可量測或特性化沿著一條線之溫度量測。該細量測帶9可繞住電池組,從而允許在電池胞元層面的至少溫度之量測。其他感測器(例如,壓力感測器)或元件(例如,加熱元件)亦可整合於量測帶9中。多個列亦可提供於量測帶9中。在一實施例中,量測帶9進一步包括在至少一側上之黏著劑,以用於有助於在電池組內之附著,例如,用於耦接至該等多個電池胞元。
具有印刷感測器4之可撓性箔2可易於整合於電池組內,從而提供在該等多個電池胞元處或附近的溫度之直接及/或瞬時量測。此外,可獲得具有電池組內之高空間解析度的未耗散之溫度。當使用具有印刷感測器4之輕型可撓性箔2用於獲得電池組內之分散式量測點時,可顯著減小電池組之總重量。又,以低成本獲得(至少該溫度之)封裝內之分散式量測點。
圖4展示具有感測器的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。多個溫度感測器4、加熱元件12及壓力感測器14印刷於可撓性箔2上。該等多個加元元件12與該等多個熱敏電阻溫度感測器4不同。在可撓性箔2之量測表面區域6內,可撓性箔2之多個感測器4'之第一群組經組配以提供在量測表面區域6中之不同位置處的溫度量測,且可撓性箔2之多個感測器14'之第二群組經組配以提供在量測表面區域6中之不同位置處的溫度量測。
另外或替代地,多個電阻器可切換至一加熱狀態,其中該等電阻器用作用於加熱電池組之加熱元件。在低溫下(例如,低於0℃),加熱電池胞元,例如,在固態電池組之情況下,可有益於由電池組提供之效能及/或效率。
具有多個感測器之該可撓性箔2可直接或間接耦接至該等多個電池胞元16。提供整合之電氣佈線8用於將該等多個溫度感測器4、壓力感測器14及加熱器元件連接至一電氣連接部分10。電氣連接部分10與經組配以實現經由回饋之控制及/或量測的控制器15連接。
圖5展示與一熱交換部件18整合的一可撓性箔2之一實施例之橫截面圖。在此實例中,熱交換部件18為一散熱片箔18。散熱片箔18可為可撓性的,從而允許其遵循電池胞元16之外表面之形狀。可撓性箔2之可撓性可實現在電池組內之容易整合。在此實例中,僅展示一個電池胞元16,然而,散熱片箔可耦接至電池組內之多個電池胞元16。此外,在展示之實例中,電池胞元16具有一直表面。其他形狀亦係可能的。舉例而言,電池胞元可為圓柱形及/或具有一彎曲表面。可將可撓性箔2包住一外側表面之在電池胞元之第一端與第二端之間延伸的至少一部分。
在圖5之展示之實施例中,展示一散熱片箔,其具有佈置於一電池胞元16與散熱片箔18之間的至少一個印刷之溫度感測器4、至少一個加熱元件12及至少一個壓力感測器14。一熱隔離層20提供於散熱片箔18與該至少一個印刷之溫度感測器4之間。提供用於該至少一個印刷之溫度感測器4及壓力感測器14之佈線或電氣引線19。此外,在壓力感測器14與散熱片箔18之間提供一介電層17。散熱片箔18可例如由諸如銅或鋁之熱傳導性材料製成。該至少一個溫度感測器4、加熱元件12及壓力感測器14可印刷於散熱片箔18上。因此,散熱片箔18可充當多個感測器印刷於其上之可撓性箔2,至少實現分散式溫度量測。
圖6展示包含多個感測器的一電路25之示意圖。電路25印刷於可撓性箔2上。在此例示性電路25中,提供一溫度感測器陣列,其中每一溫度感測器可串聯地與一薄膜電晶體整合。亦可使用被動矩陣讀出。此允許個別地定址每一感測器。一溫度敏感性陣列可由多個感測器4形成於如本文中所描述之可撓性箔2上。電路25之佈線8亦可為可印刷於可撓性箔2上。應瞭解,電路25亦可直接印刷於熱交換部件18上。
可撓性箔2上之熱敏電阻感測器4可包含絲網印刷之銀電極,在電極間具有溫度敏感性材料。可提供一電氣連接部分或外部引線,其允許至一讀出單元(例如,萬用表)之連接。熱敏電阻感測器4之溫度相關電阻可導致對應的可變輸出電壓。在一實例中,藉由提供一高輸入緩衝器級,將一操作放大器(op-amp)用於信號放大及/或雜訊減少。熱敏電阻感測器4可藉由施加一恆定電壓來驅動。替代地,可將一恆定電流源與一電流至電壓電路組配一起使用。舉例而言,可將範圍在一伏與五伏之間的一電壓施加至熱敏電阻感測器4。取決於使用之電路25,其他值亦係可能的。可藉由使用一Steinhart–Hart方程來提取熱敏電阻感測器4之溫度。舉例而言,可針對感測器材料之一具體墨水組成來提取該等參數。其他技術、模型及/或方程亦可用於計算或估計溫度電阻相依性。印刷於可撓性箔2上之電路25亦可包括其他元件,諸如,加熱元件、壓力感測器等。
圖7展示具有包在電池組之多個電池胞元30周圍之印刷感測器的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。具有感測器之可撓性箔2可提供一可撓性感測墊或帶,其可佈置於電池組內用於與多個電池胞元30接觸。電池組可包括具有感測器之一或多個可撓性箔,其蜿蜒地貫穿電池組,任擇地附接至熱交換部件或與熱交換部件整合。藉由使用具有感測器之可撓性箔2,可改良在電池組內的至少溫度之監視。以此方式,可增強電池組之熱管理及安全性。
可撓性箔2亦可附接至熱交換部件,沿著該等多個電池胞元30之間的相同路徑。替代地,可撓性箔2亦可與熱交換部件整合或直接印刷於熱交換部件上。熱交換部件可為箔或板,其中可撓性箔耦接至其主表面中之至少一者或與其主表面中之至少一者整合。在一有利實施例中,熱交換部件為經組配以充當可撓性箔2之散熱片箔18。
如在圖7中所展示,可撓性箔2安置於電池胞元30之間,沿著蜿蜒路徑,使得可撓性箔2之多個輪廓與電池胞元30之至少一外部分重合。可撓性箔2沿著具有彎曲形狀之連續路徑。應瞭解,多個電池胞元30可為該電池組內的全部量之電池胞元30之一子集。
圖8展示具有包在多個電池胞元30周圍之印刷感測器的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。可撓性箔2包含與電池胞元30之第一列35a的電池胞元30a之部分重合的第一多個輪廓,及與電池胞元30之第二列35b的電池胞元30b之部分重合的第二多個輪廓。可撓性箔2上之感測器交替地耦接至第一列35a之電池胞元30a與第二列35b之電池胞元30b。對應於該第一多個輪廓及第二多個輪廓之曲率半徑可實質上對應於多個電池胞元30之外曲率半徑。可撓性箔2亦可附接至熱交換部件或與熱交換部件整合。在一實例中,可撓性箔2夾在電池胞元30與熱交換部件18(例如,散熱片箔、熱轉移板等)之間。可類似地將熱交換部件佈置於電池組內。
可撓性箔2可為多層箔,其包含一基底層、一絲網印刷電極層及包含印刷感測器(至少包括熱敏電阻溫度感測器4)之一絲網印刷熱感測層。插入於該等多個電池胞元之間的可撓性箔2接觸該等多個電池胞元之一部分。
圖9展示具有包在多個電池胞元30周圍之印刷感測器的一可撓性箔2之一實施例之示意圖。在此實施例中,多個感測器直接印刷於充當可撓性箔2之熱交換部件18上。熱交換部件為散熱片箔18,其經佈置以沿著蜿蜒路徑,接觸第一列35a及第二列35b中之多個電池胞元30a、30b。當針對一稜柱或袋形胞元組做出蜿蜒時,感測器具有同時觸碰兩個電池之可能性。此可用作同時監視兩個胞元之方式。需要的感測器之數目將減少(或減半)。
在一有利實施例中,散熱片箔18由銅製成。亦可使用諸如鋁之其他材料。另外或替代地,散熱片箔為多層箔。可提供一額外熱隔離層用於將印刷感測器與散熱片箔18之熱傳導層分開。
圖10展示用於提供一電動車之一電池組內的溫度量測之方法1000之示意圖。電池組包括電池胞元30及經組配以至少提供在電池組之不同位置處之溫度量測的熱敏電阻溫度感測器4。在第一步驟1001中,提供具有印刷於其上之多個溫度感測器4的一可撓性箔。該等多個溫度感測器4按相互間隔關係在該可撓性箔2之一量測表面區域上形成分散式量測點。在第二步驟1002中,在電池組內的多個電池胞元30之至少一部分覆蓋有可撓性箔2之量測表面區域,以藉此量測在電池組內之不同位置處的溫度。
具有感測器之可撓性箔2可提供用於汽車電池之感測器薄片/帶,其中熱敏電阻溫度感測器4界定量測表面區域6。至少在電池組內,在電池組之一或多個模組中,可包住感測器薄片。在一有利實施例中,可撓性箔2為散熱片箔18。在電池胞元30a、30b之列之間,具有印刷感測器之散熱片箔18經佈置用於獲得電池組之內部的溫度量測。在一實例中,散熱片箔進一步包括用於導引冷卻液體穿過其以用於增強在一些條件(例如,過高溫度)下的電池之冷卻之構件。
圖11展示用於加熱一電動車之一電池組的方法2000之示意圖。在第一步驟2001中,判定電池組內的溫度之指示值。在第二步驟2002中,判定電池組內的溫度之指示值是否低於一臨限值,從而指示需要電池組之加熱。在第三步驟2003中,若指示需要電池組之加熱,則將該等多個溫度感測器用作用於加熱電池組之加熱元件。任擇地,監視溫度,直至達到所要的溫度。
圖12展示用於正接收主動冷卻之電池的溫度感測器設置之一示意性設置。此處,存在提供與電池中之潛在加熱區域充分接觸但卻方便地建構之一熱敏電阻的問題。此由至主動冷卻電路1200之一整體連接來提供。為此,溫度感測器印刷於具有一厚度及輕微熱隔離性質之可撓性箔1250上,使得熱梯度由一經加熱電池1220及與一冷卻基體接觸之冷卻電路1200提供。熱箔較佳地提供於兩側上,其中溫度感測器1280及1281具有一具溫度相關電阻之熱敏電阻結構。藉由使用更多溫度感測器(一個附接至電池之外側)及一薄熱絕緣且在另一側上之一者附接至冷卻箔側,可自溫差量測熱通量。感測箔之構造可使得溫度感測器由局部隔離片與冷卻箔隔離,且不在全部箔上。可藉由膠接、焊接、夾緊或緊貼配合來提供附接。此可允許藉由估算來量測電池之芯溫度,即使感測器之絕對溫度歸因於不同冷卻劑溫度而不同。藉由與電池接觸之一溫度感測器,可提供電池之加熱狀態之可靠熱量測,而無歸因於冷卻電路1200之損壞。另一方面,熱隔離有限,以便冷卻電池層1220。藉由比較兩個感測器1280與1281之結果,熱梯度指示電池之加熱狀態。
在圖13中,此外,提供串聯排成陣列之電路的示意性設置,其中溫度感測器為PTC(正溫度常數)元件。其為,若電池過加熱且PTC元件溫度將增加,則一連串之電阻顯著增大,例如,自100 Ohm至1 GOhm。藉由將電池元件分群,吾人可識別且控制感測器網路中有故障之電池單元。例如,若一單元經過加熱,則可將此單元自由電池元件形成之電網電氣關斷。在一實例中,PTC元件整合於箔(例如,聚合物箔)上,且藉由合適的網格佈線連接,該網格佈線可或可不對應於與PTC元件熱連接的合適連接之電池元件之網格網路。
應瞭解,該方法可包括電腦實施步驟。所有以上提到之步驟可為電腦實施步驟。實施例可包含電腦設備,其中處理程序在電腦設備中執行。本發明亦擴展至適於使本發明能夠實踐之電腦程式,特定言之,在載體上或中之電腦程式。該程式可呈源或目標程式碼之形式,或呈適合於在根據本發明之處理程序之實施例中使用的任一其他形式。載體可為能夠攜載程式之任一實體或裝置。舉例而言,該載體可包含儲存媒體,諸如,ROM,例如,半導體ROM或硬碟。另外,該載體可為諸如電氣或光學信號之可傳輸載體,該信號可經由電纜或光纜或藉由無線電或其他方式(例如,經由網際網路或雲端)傳送。
可例如使用可儲存一指令或一指令集之機器或有形電腦可讀媒體或物品實施一些實施例,該指令或指令集若由一機器實施可使該機器執行根據該等實施例之方法及/或操作。
可使用硬體元件、軟體元件或其組合實施各種實施例。硬體元件之實例可包括處理器、微處理器、電路、特殊應用積體電路(ASIC)、可程式化邏輯裝置(PLD)、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、邏輯閘、暫存器、半導體裝置、微晶片、晶片集等等。軟體之實例可包括軟體組件、程式、應用程式(application)、電腦程式、應用程式(application program)、系統程式、機器程式、作業系統軟體、行動應用程式、中間軟體、韌體、軟體模組、常式、子常式、函式、電腦實施方法、程序、軟體介面、應用程式介面(API)、方法、指令集、計算程式碼、電腦程式碼等等。
本文中,本發明係參考本發明之實施例之具體實例來描述。然而,將顯然的是,在不脫離本發明之根本之情況下,可在其中進行各種修改、變化、替代及改變。為了清晰且簡潔描述起見,本文中將特徵描述為相同或單獨實施之部分,然而,亦預見到具有在此等單獨實施例中描述之所有或一些特徵之組合的替代實施例,且理解其屬如由申請專利範圍概括的本發明之框架。因此,應按說明性意義而非按限制性意義來看待說明書、圖及實例。本發明意欲涵蓋屬隨附申請專利範圍之精神及範疇的所有替代例、修改及變化。另外,描述之許多元件為功能實體,其可實施為離散或分散式組件,或與其他組件一起按任何合適組合及在任何合適位置中實施。
在申請專利範圍中,置放於括弧之間的任何參考標號不應被解釋為限制申請專利範圍。詞語「包含」不排除與申請專利範圍中列出之特徵或步驟不同的特徵或步驟之存在。此外,詞語「一」不應被解釋為限於「僅一個」,而實情為,用以意謂「至少一個」,並且不排除多個。某些措施在相互不同之申請專利範圍中列舉之僅有實情並不指示此等措施之組合不能有利地使用。
2、1250‧‧‧可撓性箔
3a、3b‧‧‧感測器電極
4‧‧‧熱敏電阻溫度感測器
4'、1280、1281‧‧‧感測器
5‧‧‧纏繞指狀物結構
6‧‧‧量測表面區域
8‧‧‧電氣佈線
9‧‧‧細量測帶
10‧‧‧電氣連接部分
10a‧‧‧印刷接點
12‧‧‧加熱元件
14‧‧‧壓力感測器
14'‧‧‧感測器
15‧‧‧控制器
16、30、30a、30b‧‧‧電池胞元
17‧‧‧介電層
18‧‧‧散熱片箔/熱交換部件
19‧‧‧佈線或電氣引線
20‧‧‧熱隔離層
25‧‧‧電路
35a‧‧‧第一列
35b‧‧‧第二列
1000‧‧‧用於提供一電動車之一電池組內的溫度量測之方法
1001、2001‧‧‧第一步驟
1002、2002‧‧‧第二步驟
1200‧‧‧主動冷卻電路
1220‧‧‧經加熱電池
2000‧‧‧用於加熱一電動車之一電池組的方法
2003‧‧‧第三步驟
將進一步基於在圖式中表示之例示性實施例來闡釋本發明。例示性實施例係藉由非限制性說明來給出。注意,該等圖僅為藉由非限制性實例給出的本發明之實施例之示意性表示。
在圖式中:
圖1展示具有一印刷之熱敏電阻溫度感測器的一可撓性箔之一實施例之示意圖;
圖2展示具有印刷之熱敏電阻溫度感測器的一可撓性箔之一實施例之示意圖;
圖3展示具有印刷之熱敏電阻溫度感測器的一可撓性箔之一實施例之示意圖;
圖4展示具有印刷感測器的一可撓性箔之一實施例之示意圖;
圖5展示與一熱交換部件整合的一可撓性箔之一實施例之橫截面圖;
圖6展示包含多個感測器的一電路之示意圖;
圖7展示具有包在多個電池胞元周圍之印刷感測器的一可撓性箔之一實施例之頂部示意圖;
圖8展示具有包在多個電池胞元周圍之印刷感測器的一可撓性箔之一實施例之頂部示意圖;
圖9展示具有包在多個電池胞元周圍之印刷感測器的一可撓性箔之一實施例之頂部示意圖;
圖10展示用於提供一電池組中之溫度量測之方法之示意圖;
圖11展示用於加熱一電池組之方法之示意圖;
圖12展示用於正接收主動冷卻之電池的溫度感測器設置之一示意性設置;且
圖13展示提供一串聯排成陣列之電路的一示意性設置,其中溫度感測器為PTC(正溫度常數)元件。
Claims (15)
- 一種電池組,其包括電池胞元,且, 其中多個電阻器印刷於一或多個可撓性箔上,該等多個電阻器按一分散式方式以相互間隔關係形成於該一或多個可撓性箔之一表面區域上,其中該等多個電阻器具有一溫度相關電阻,且 其中該一或多個可撓性箔整合於該電池組內且經組配以覆蓋該電池組內的多個電池胞元之至少一部分,其中該可撓性箔在一蜿蜒路徑中圍繞該等多個電池胞元交替地導引,該蜿蜒路徑經調適成提供在該等多個電池胞元處之分散式溫度量測, 且其中一電池組控制器耦接至該等多個電阻器以取決於該等量測之電阻器值控制該電池組中之該等電池胞元。
- 如請求項1之電池組,其中該等電阻器經電氣耦接且經組配以形成溫度感測器,以提供在該電池組之不同位置處的一溫度量測;其中該控制器取決於該溫度量測切換該電池組內之該等電池胞元。
- 如請求項1之電池組,其中將該等電阻器提供為正溫度恆定電阻器,其中,在正常加熱之情況下,該等正恆定電阻器不超過一臨限電阻值,且在一電池胞元之過加熱之情況下,該正恆定電阻器超過一臨限電阻值,一電池胞元網路由該控制器關斷。
- 如請求項1之電池組,其中該可撓性箔與一熱交換部件整合在一起或與其耦接,其中該熱交換部件經佈置以緊貼地配合於該等多個電池胞元周圍,以便自該等多個電池胞元移除熱量。
- 如請求項1-4中任一項之電池組,其中該等多個電阻器可切換至一加熱狀態,其中將該等溫度感測器用作用於加熱該電池組之加熱元件。
- 如請求項1-5中任一項之電池組,其中在該可撓性箔之該量測表面區域內,該可撓性箔之多個感測器中之一第一群組經組配以提供溫度量測,且該可撓性箔之多個感測器中之一第二群組經組配以提供壓力量測。
- 如請求項1-6中任一項之電池組,其中該電池組包含至少一列電池胞元,該等電池胞元具有一圓柱形、稜柱形或袋形狀且在該至少一列中相互緊靠地連續置放,其中該可撓性箔沿著該至少一列中的該等連續電池胞元之一交替側彎曲。
- 如請求項1-7中任一項之電池組,其中將該等多個電池胞元佈置至至少一第一列及一鄰近第二列內,該第一列與該第二列相互偏移,其中將該可撓性箔插入於至少該第一列與該第二列之間。
- 如請求項1-8中任一項之電池組,其中該可撓性箔遵循關於該等多個電池胞元之至少一部分的一互補形狀,用於沿著該等多個電池胞元之一外輪廓之至少一部分延伸。
- 如請求項4至9中任一項之電池組,其中該熱交換部件為一冷卻板,其藉由將產生之熱量遠離該電池組內之電池胞元耗散來提供至少被動冷卻。
- 如請求項4至10中任一項之電池組,其中該熱交換部件經組配以藉由一冷卻流體提供至少主動冷卻,其中該熱交換部件包含經組配以使冷卻流體能夠流過其之至少一個通道。
- 如請求項1-11中任一項之電池組,其中該電池組包括多個可撓性箔。
- 一種用於提供在電動車之電池組內的溫度量測之方法,該電池組包括電池胞元及溫度感測器,該等溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同位置處的溫度量測,該方法包含下列步驟: 提供具有印刷於其上之多個溫度感測器的一可撓性箔,該等多個溫度感測器按相互間隔關係在該可撓性箔之一量測表面區域上形成分散式量測點,其中該等多個溫度感測器具有一熱敏電阻結構,該熱敏電阻結構具有一溫度相關電阻,其中該可撓性箔在一蜿蜒路徑中圍繞該等多個電池胞元交替地導引,該蜿蜒路徑經調適成提供在該等多個電池胞元處之分散式溫度量測, 用該可撓性箔之該量測表面區域覆蓋該電池組內的多個電池胞元之至少一部分以藉此量測在該電池組內之不同位置處的溫度。
- 如請求項13之方法,其中該可撓性箔與一熱交換部件整合在一起或耦接至一熱交換部件,其中該熱交換部件經佈置以緊貼地配合於該等多個電池胞元周圍,以便自該等多個電池胞元移除熱量。
- 一種用於加熱電動車之電池組之方法,該電池組包括電池胞元及溫度感測器,該等溫度感測器經組配以至少提供在該電池組之不同位置處的溫度量測,其中多個溫度感測器印刷於一可撓性箔上,該等多個溫度感測器按相互間隔關係在該可撓性箔之一量測表面區域上形成分散式量測點,且其中該可撓性箔整合於該電池組內且經組配以用該量測表面區域覆蓋該電池組內的多個電池胞元之至少一部分,其中該等多個溫度感測器具有一熱敏電阻結構,該熱敏電阻結構具有一溫度相關電阻,其中該可撓性箔在一蜿蜒路徑中圍繞該等多個電池胞元交替地導引,該蜿蜒路徑經調適成提供在該等多個電池胞元處之分散式溫度量測,其中該方法進一步包括下列步驟: 判定用於該電池組內之一溫度的一指示值; 判定用於該電池組內之該溫度的該指示值是否低於一臨限值,從而指示需要該電池組之加熱;以及 將該等多個溫度感測器用作用於加熱該電池組之加熱元件。
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