CN102792513A - 具有平均温度及热点回授之热感测器装置 - Google Patents

具有平均温度及热点回授之热感测器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102792513A
CN102792513A CN2011800114878A CN201180011487A CN102792513A CN 102792513 A CN102792513 A CN 102792513A CN 2011800114878 A CN2011800114878 A CN 2011800114878A CN 201180011487 A CN201180011487 A CN 201180011487A CN 102792513 A CN102792513 A CN 102792513A
Authority
CN
China
Prior art keywords
batteries
ptc
temperature
battery
battery pack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800114878A
Other languages
English (en)
Inventor
查德·索莎
柯堤斯·马丁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boston Power Inc
Original Assignee
Boston Power Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boston Power Inc filed Critical Boston Power Inc
Publication of CN102792513A publication Critical patent/CN102792513A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/105—NTC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106—PTC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

一种电池组***使用多个PTC装置以及额外温度感测器来在多电池电池组***中提供安全性以及最佳化特征。此***提供温度故障检测以及可用于电池组***性能最佳化的信息两者。单一负温度系数（NTC）热敏电阻以及多个PTC热保护装置集成到电池组区块中，且可实施为与电池组区块中的电池组电池中的每一个热接触的单一感测器封装。

Description

具有平均温度及热点回授之热感测器装置
相关申请案
本申请案主张2010年3月1日申请的美国临时申请案第61/339,178号的权利。以上申请案的全部教示以引用的方式并入本文中。
背景技术
在多电池锂离子电池组***中，必须为了安全性以及性能最佳化两者而监视温度。各种技术通常用于多电池电池组温度监视。第一种技术实施热敏电阻装置以监视电池组的每一电池的温度。第二种方法包含用单一热敏电阻装置监视一组电池的温度，藉此降低***费用以及复杂性。第三种方法包含用一串正温度系数（PTC）热保护装置监视每一电池。
发明内容
本发明的实例实施例使用多个PTC装置以及额外温度感测器来在多电池电池组***中提供安全性以及最佳化特征。***提供温度故障检测以及可用于电池组***性能最佳化的信息两者。单一负温度系数（NTC）热敏电阻以及多个PTC热保护装置可集成到电池组区块中，且可进一步实施为与电池组区块中的电池组电池中的每一个热接触的单一感测器封装。
本发明的实施例包含一种用于监视多电池电池组的***，此***包含多个正温度系数（PTC）装置，每一PTC装置经配置以检测在多电池电池组的多个电池中的各自电池处的相对温度。热感测器经配置以测量在多个电池当中的平均温度。此外，控制电路经配置以基于多个PTC装置以及热感测器的输出而选择性地启用以及停用多个电池中的电池。热感测器可包含负温度系数（NTC）热敏电阻。
控制电路可经配置以独立于多个电池的剩余部分而选择性地启用以及停用多个电池的子集，或可启用以及停用全部多个电池。回应于在热感测器或PTC装置处检测到故障，控制电路可基于仍操作的装置（PTC装置或热感测器）而启用或停用电池。控制电路也可控制冷却单元（诸如，风扇）冷却多个电池。
在其他实施例中，热总线可耦接到热感测器，且可并入到印刷电路板（PCB）、电力总线，或支撑多个电池的外壳中。监视电路可经配置以基于跨越多个PTC装置的所测量电阻而确定多个电池中的每一个的温度状态。PTC装置可以串联电路配置连接，其中多个PTC装置各自包含并联连接的PTC电阻器以及识别电阻器，且识别电阻器在多个PTC装置中的每一个当中具有独特电阻器值。
附图说明
前述内容将从本发明的实例实施例的以下更特定描述显而易见，如随附图式中所说明，其中相似参考字符遍及不同视图指代相同部分。图式未必按比例绘制，重点替代地放在说明本发明的实施例上。
图1为可实施本发明的实施例的电池组***的框图。
图2A-E为本发明的各种实施例中的电池组区块的框图。
图3为用于监视以及控制多电池电池组的方法的流程图。
图4A为用于一个NTC热敏电阻的监视器的示意图。
图4B为用于多个NTC热敏电阻的监视器的示意图。
图5A为用于一个PTC装置的监视器的示意图。
图5B为用于多个PTC装置的监视器的示意图。
图6A为实施热传导路径的电池组区块的示意图。
图6B为在另一实施例中实施热传导路径的电池组区块的示意图。
图7A为在一个实施例中安装于热感测器印刷电路板上的热指示器的电阻以及温度数据的曲线。
图7B为安装于热印刷电路中的热敏电阻的负热系数（NTC）电阻对温度的曲线。
图7C为安装于热印刷电路板中的正热系数（PTC）温度对电阻的曲线。
具体实施方式
需要避免大多数电池组电池在60℃以上的操作。在60℃以上的温度下的操作将严重地限制电池组电池的循环寿命。另外，锂离子（Li离子）电池组电池可在高温（通常>75℃）下进入热逸散情况。热逸散可在多电池电池组***中引入安全危害；因此，确保电池组***中的所有电池在75℃以下操作为重要的。尽管热敏电阻装置将提供主要温度故障检测的构件，但也具有次要温度故障检测的故障保险构件以便避免热逸散也是重要的。
三种技术通常用于多电池电池组温度监视。第一种技术实施数个热敏电阻装置以监视每一电池的温度。此方法针对提供最高级别的安全性以及性能最佳化为最有效的。然而，实施此技术关于组件的数量以及***复杂性为昂贵的。
第二种方法包含用单一热敏电阻装置监视一组电池的温度，藉此降低***费用以及复杂性。用单一装置监视一组电池的温度引入掩饰不安全情况的风险，在此不安全情况中，电池中的一个变得显著热于其它。
第三种方法包含用一串正温度系数（PTC）热保护装置监视每一电池。此PTC监视的实例描述于美国专利第6,356,424号中。此技术为费用低的且提供足够的安全保护。然而，PTC监视自身归因于其非线性的电阻对温度特性以及滞后效应而不能供应性能最佳化。
本发明的实例实施例使用多个PTC装置以及额外温度感测器来在多电池电池组***中提供安全性以及最佳化特征。***提供温度故障检测以及可用于电池组***性能最佳化的信息两者。单一负温度系数（NTC）热敏电阻以及多个PTC热保护装置可集成到电池组区块中，且可进一步实施为与电池组区块中的电池组电池中的每一个热接触的单一感测器封装。
图1为可实施本发明的实施例的电池组***150的框图。电池组***包含电池组控制电子设备160以及一或多个电池组区块100、170、175，电池组控制电子设备控制电池组区块100、170、175中的每一个通过电力总线120进行的充电以及放电，以及监视并控制每一电池组区块100、170、175内的电池（例如，电池组电池101a-n）。
电池组区块100可包含多个电池组电池101a-n、将电池连接到电力总线120的接触器110、多个PTC装置104a-n、至少一个NTC感测器106（例如，热敏电阻），以及热总线107（例如，并入于印刷电路板（PCB）中的铜区域）。PTC装置104a-n可各自经配置以检测在各自电池组电池101a-n处的相对温度，而NTC热敏电阻可通过热总线107测量电池组电池101a-n中的一些或全部的平均温度，热总线107热耦接到电池组电池101a-n中的一些或全部。电池组区块100可按如下文参看图2A-E所述的数个不同结构以及操作模式来配置。电池组区块170、175可按类似方式配置。
电池组控制电子设备160包含数字控制处理器180，数字控制处理器180从电池组区块100、170、175中的每一个接收温度回授信息。PTC多路复用器186以及模拟/数字转换器（ADC）电路185从每一电池组区块100、170、175接收PTC数据，且将PTC数据转递到数字控制处理器180。下文参看图5B以及6B描述实例PTC多路复用器以及ADC电路。NTC多路复用器187以及ADC电路188从每一电池组区块100、170、175接收NTC数据，且将NTC数据转递到数字控制处理器180。下文参看图4A-B描述实例NTC多路复用器187以及ADC电路。在其他实施例中，数字控制处理器180可接收额外信息作为输入，诸如对电池组区块100、170、175的电流需求的当前测量值，且组合此信息与PTC以及NTC温度回授以提供电池组区块100、170、175的热模型。此模型可由数字控制处理器180处的温度控制逻辑用于控制电池组区块100、170、175的温度，诸如通过停用一或多个电池组电池101a-n、停用整个电池组区块100，或通过启用或调整冷却风扇190。
在其他实施例中，电池组控制电子设备的一或多个组件（例如，数字控制处理器180以及信号模块185-188）可并入到电池组区块100、170、175中的一或多个中。
电池组***150可按下文特定参看图3所述的方式操作。
图2A-E说明呈多个不同配置的电池组区块100，其中每一个可实施于上文参看图1所述的***中。如图2A中所示，电池组区块100包含多电池电池组的多个电池组电池101a-n、102a-n。电池组电池101a-n、102a-n中的每一个热耦接到各自正温度系数（PTC）装置104a-n、105a-n。每一PTC装置104a-n、105a-n可物理上耦接到各自电池组电池101a-n、102a-n，或可位于电池组电池101a-n、102a-n附近，以便检测电池组电池101a-n、102a-n的温度。
印刷电路板（PCB）103配置为支撑件，多个电池组电池101a-n、102a-n，PTC装置104a-n、105a-n或两者可安装到此支撑件。此外，诸如负温度系数（NTC）热敏电阻106的温度感测器也可安装到PCB板。PCB板103可为薄且柔性的，使得其可支撑多种物理多电池电池组配置。在一些实施例中，PCB板103可包含热传递总线，诸如铜层，如下文所述。热传递总线可热耦接到NTC热敏电阻106以及多个电池组电池101a-n、102a-n，以便传导电池组电池101a-n、102a-n的平均温度以供NTC热敏电阻106测量。在替代实施例中，PTC装置104a-n、105a-n以及NTC热敏电阻106可由用于检测相对温度或测量温度的任何其它合适的组件或装置替换。
图2B说明在另一实施例中的电池组区块100的部分。此处，PCB板103在两组电池组电池101a-n、102a-n之间挠曲。通过在存在偏移的情况下将组件放置于PCB的两面上，PTC装置104a-n、105a-n可在窄的间隙（例如，小于1mm）中适配于两行电池组电池之间。每一PTC装置104a-n、105a-n可伴随有各自电池ID电阻器107a-n、108a-n，此各自电池ID电阻器107a-n、108a-n的操作在下文中进行描述。
图2C说明包括数个电池组区块100a-n的电池组模块200。电池组区块100a-n通过各自柔性PCB 103a-n连接到共同底板PCB 201。底板201可进一步将电池组区块100a-n中的每一个连接到***电子设备以用于控制电池组区块100a-n。
图2D以及2E说明呈另外配置的电池组区块100以说明对热效应的回应。下文参看图6A以及6B进一步详细地描述图2D以及2E中的电池组区块100的操作。
图3为用于监视以及控制电池组区块（诸如，在上文所述的实施例中的电池组区块100）的多电池电池组的过程的流程图。此过程可由电池组控制器（诸如，上文参看图1所述的电池组控制电子设备160）来完成。在起动301之后，比较NTC温度与阈值75℃（310）。如果NTC温度超过此阈值，且PTC温度中的任一个超过75℃（330），那么***归因于热逸散情况而关机（335）。如果无PTC温度超过75℃，那么发出NTC故障情况警告（340），且监视继续。NTC故障情况警告可使电池组控制器采取额外操作，诸如调整电池组电池中的一或多个的电力输出、停用电池组电池中的一或多个，或控制诸如风扇的主动冷却***。
如果NTC温度超过60℃（而非75℃）（315），且PTC温度中的任一个超过60℃（340），那么发出超温警告（345）。电池组控制器可接着限制或停用各自电池组电池，或者起始或调整电池组冷却器以防止电池组区块中的过热。如果无PTC装置超过此阈值，那么发出NTC故障情况警告（350），且监视继续。
如果NTC温度不超过60℃但PTC温度中的任一个超过75℃（320）或60℃（325），那么发出各自的NTC故障情况警告（360、370）。此情况可导致***关机（335）或超温警告（345）。NTC故障情况警告可进一步使电池组控制器采取额外操作，诸如调整各自电池组电池的电力输出、停用电池组电池，或控制诸如风扇的主动冷却***。
在替代实施例中，图3的过程可经配置以基于不同的温度阈值控制电池组区块，或可执行不同或额外的控制操作，诸如基于各自PTC信息停用单一电池组电池或一组电池组电池，或控制电池组冷却***。额外温度信息（诸如，多个NTC以及PTC阈值）可用于控制电池组区块。
图4A为可并入于上文参看图1所述的电池组***中的用于NTC热敏电阻301的监视器的示意图。NTC热敏电阻301的输出被接收作为对模拟/数字转换器（ADC）电路的输入，此模拟/数字转换器（ADC）电路将NTC热敏电阻301的依赖于温度的电阻转换为数字温度读数。此温度读数可接着并入到电池组***电子设备固件算法中，以最佳化充电状态（SOC）、健康状态（SOH）以及寿命状态（SOL）估计以及提供温度故障检测性能。类似的ADC装置也可用于电池组***中以测量电池电压，藉此有助于此最佳化以及监视。
图4B为用于多个NTC热敏电阻的监视器的示意图。此监视器可与上文以及图4A中所述的监视器相当，但进一步包含用于接收多个NTC热敏电阻301a-n的输出且将输出转递到ADC电路的多路复用器。此方法可适用于需要具有相关联的温度感测器的多个电池组区块的大电池组***，且可通过使用单一监视器模块降低费用以及***复杂性。
图5A为可并入于上文参看图1所述的电池组***中的用于热感测器装置（例如，包括串联连接的若干PTC感测器PTC1-PTCN的PTC装置）的监视器的示意图。PTC装置的输出被接收作为对数字处理器电路的输入，此数字处理器电路处理此输入以检测在PTC感测器中的一或多处的温度情况（例如，高温故障）。此温度读数可接着并入到电池组***电子设备固件算法中，以最佳化充电状态（SOC）、健康状态（SOH）以及寿命状态（SOL）估计以及提供温度故障检测性能。电池组***可并有NTC热敏电阻监视器（图4A）以及PTC监视器两者，以提供电池组电池的平均温度以及针对电池组电池中的每一个的温度故障检测两者。
图5B为用于多个PTC装置的监视器的示意图。此监视器可与上文以及图5A中所述的监视器相当，但进一步包含用于接收多个PTC装置的输出（数字输入1-n）且将输出转递到数字处理器电路的多路复用器。此方法可适用于需要具有相关联的温度感测器的多个电池组区块的大电池组***，且可通过使用单一监视器模块降低费用以及***复杂性。
图6A为实施热传导路径或热总线的电池组区块（诸如，上文所述的电池组区块100）的示意图。PCB板提供支撑件，电池组电池（电池1、电池2、……、电池n）以及各自PTC装置（PTC1、PTC2、……、PTCn）可安装到此支撑件。每一PTC装置可物理上耦接到各自电池组电池或定位为紧密接近各自电池组电池，以便独立于其他电池组电池而检测电池组电池的温度。可作为在PCB板处或PCB板内的层并入的铜区域提供将电池组电池连接到NTC热敏电阻的热传递总线，藉此使NTC热敏电阻能够获得电池组电池的平均温度的准确读数。
在正常情况下，此串PTC装置的串联阻抗为预定值（例如，小于100kΩ）。PTC装置可经调适以使得如果所监视的电池中的一或多个达到大于阈温度的温度（例如，65℃），那么串联阻抗将上升高于10MΩ。接收PTC装置的串联阻抗的电池组***可接着确定温度故障已发生于电池组电池中的一或多处，且可采用适当的安全措施来作回应，诸如停用电池组电池中的一或多个，或使用冷却***。NTC热敏电阻以及PTC装置进一步提供关于彼此的故障保险机构，从而在装置中的一个失效的情况下启用温度故障检测以及最佳化。
图6B为在另一实施例中实施热传导路径的电池组区块的示意图。在一些电池组***中，确切地确定哪一电池高于温度阈值为有益的。为了获得此信息，可通过添加与每一PTC感测器（PTC1、……、PTCn）并联的具有不同值的ID电阻器（R1、……、Rn）而修改PTC装置，使得故障阻抗针对所监视的每一电池将为独特的。PTC装置的串联阻抗可接着通过连接到ADC电路而确定，且所测量阻抗值可指示已超过温度阈值的特定电池。
说明识别特定电池组电池的其他实施例展示于图2D以及2E中。在图2D中，电池组电池101a-n中的每一个与独特固定的独立于温度的ID电阻器并联耦接，每一各自PTC装置有一个独特固定的独立于温度的ID电阻器。在温度阈值（例如，25℃）下，ID电阻应选择为PTC电阻的至少10倍。与相关联的PTC装置并联组合的每一ID电阻器形成动态电阻，此动态电阻具有范围为小于RID/10（电阻由PTC装置支配的情况下的低温）到值RID（电阻由ID电阻支配的情况下的高温）的依赖于温度的值RTI，其中RID针对每一ID电阻器为独特的。电池组电池101a以及101n在温度阈值（例如，25℃）下操作，且因此其ID电阻器具有相对小的值RTI<RID/10。电池组电池101b在高温（60℃）下操作，且因此其与PTC装置并联的ID电阻器具有值RTI=RID。结果，接收PTC装置的输出的监视器可测量与ID电阻并联的PTC装置的串联梯形电路的阻抗，以确定电池组101b高于温度阈值。另外，通过测量串联梯形电路的阻抗且假设仅一个高温电池组电池，整个串联梯形的电阻将大致对应于在高温下的电池的ID电阻。电池组***可接着通过停用所识别的电池组电池101b或将其他安全措施提供给电池组区块来回应。
再次转到图2E，电池组区块100以类似于图2D中所示的电池组区块的方式配置，不同之处在于散热片垫以及热通路110a-n用以在电池101a-n中的每一个与PCB 103之间提供热耦接。由于沿着PCB 103处的铜热传递总线109的较大导热性，电池组电池以较大的效率将热传递到NTC热敏电阻。结果，NTC装置测量更能表示电池组电池101a-n的温度的平均温度，且可检测一个电池组电池（例如，电池组电池101n）高于温度阈值的情况。NTC温度信号可接着通过如图4A中所示的模拟/数字转换器（ADC）连接到电池组***电子设备。
也可通过监视两种模拟信号且与电池组***的热模型比较来达成预测性热诊断算法。基于此两个信号的改变速率，此算法可预测热故障的开始且在达到故障情况之前降低负载电流。另外，电池包电流需求以及热模型可结合热敏电阻温度输入信号使用，以用前馈控制回路实施有效的热管理***。
图7A为在一个实施例中安装于热感测器印刷电路板上的热指示器（PTC装置）的电阻以及温度数据的曲线。从此曲线可见，在大多数板温度下，PTC装置的电阻保持恒定的低值。回应于高于临限值（例如，65℃）的温度，电阻值实质上以非线性方式增大。PTC装置可经配置以回应于不同温度，藉此适于用于电池组电池的一范围的温度阈值。
图7B为安装于热印刷电路中的热敏电阻的负热系数（NTC）电阻对温度的曲线。从此曲线可见，NTC热敏电阻可提供与给定温度相关的一致电阻，藉此提供准确的温度测量。
图7C为安装于热印刷电路板中的正热系数（PTC）温度对电阻的曲线。如在图7A的曲线中，可见，在到阈值为止的大多数温度下，PTC装置的电阻保持最小值。在此阈值以及高于此阈值，PTC装置电阻实质上增大。随着装置再次冷却，大的滞后效应可出现。当在无额外信息的情况下使用某些PTC装置时，高程度的非线性以及滞后效应可使准确的温度测量具有挑战性。
尽管已参考本发明的实例实施例特定地展示且描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不脱离由附加权利要求书所涵盖的本发明的范畴的情况下，可在本发明中进行形式以及细节上的各种改变。

Claims (17)

1.一种用于监视多电池电池组的***，所述***包括：
多个正温度系数PTC装置，每一PTC装置经配置以检测在多电池电池组的多个电池中的各自电池处的相对温度；
热感测器，其经配置以测量在所述多个电池当中的平均温度；以及
控制电路，其经配置以基于所述多个PTC装置以及所述热感测器的输出而选择性地启用以及停用所述多个电池中的电池。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述热感测器包含负温度系数NTC热敏电阻。
3.根据权利要求1所述的***，其中所述控制电路经配置以独立于所述多个电池的剩余部分而选择性地启用以及停用所述多个电池的子集。
4.根据权利要求1所述的***，其中所述控制电路经配置以选择性地启用以及停用所述多个电池。
5.根据权利要求1所述的***，其中所述控制电路经进一步配置以独立于所述热感测器的所述输出基于所述多个PTC装置的所述输出而选择性地启用以及停用所述多个电池的电池。
6.根据权利要求5所述的***，其中所述控制电路经进一步配置以检测所述热感测器处的故障。
7.根据权利要求1所述的***，其中所述控制电路经进一步配置以独立于所述多个PTC装置的所述输出基于所述热感测器的所述输出而选择性地启用以及停用所述多个电池的电池。
8.根据权利要求7所述的***，其中所述控制电路经进一步配置以检测所述PTC装置处的故障。
9.根据权利要求1所述的***，其中所述控制电路经进一步配置以基于所述多个PTC装置以及所述热感测器的输出而选择性地启用冷却单元。
10.根据权利要求1所述的***，其中所述冷却单元包含对准所述多个电池中的至少一个的风扇。
11.根据权利要求1所述的***，其进一步包括耦接到所述热感测器的热总线。
12.根据权利要求11所述的***，其中所述热总线并入到印刷电路板PCB中。
13.根据权利要求11所述的***，其中所述热总线并入到连接所述多个电池的电力总线中。
14.根据权利要求11所述的***，其中所述热总线并入到支撑所述多个电池的外壳中。
15.根据权利要求1所述的***，其进一步包含监视电路，所述监视电路经配置以基于跨越所述多个PTC装置的所测量电阻而确定所述多个电池中的每一个的温度状态。
16.根据权利要求1所述的***，其中所述多个PTC装置是以串联电路配置连接。
17.根据权利要求16所述的***，其中所述多个PTC装置各自包含并联连接的PTC电阻器以及识别电阻器，所述识别电阻器在所述多个PTC装置中的每一个当中具有独特值。
CN2011800114878A 2010-03-01 2011-03-01 具有平均温度及热点回授之热感测器装置 Pending CN102792513A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33917810P 2010-03-01 2010-03-01
US61/339,178 2010-03-01
PCT/US2011/026676 WO2011109389A2 (en) 2010-03-01 2011-03-01 Thermal sensor device with average temperature and hot spot feedback

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102792513A true CN102792513A (zh) 2012-11-21

Family

ID=44504945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800114878A Pending CN102792513A (zh) 2010-03-01 2011-03-01 具有平均温度及热点回授之热感测器装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110210703A1 (zh)
EP (1) EP2543107A4 (zh)
CN (1) CN102792513A (zh)
WO (1) WO2011109389A2 (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104167572A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 三星Sdi株式会社 电池组
CN104344909A (zh) * 2013-07-24 2015-02-11 罗伯特·博世有限公司 用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的方法和设备
CN105830275A (zh) * 2013-12-17 2016-08-03 罗伯特·博世有限公司 用于监视储能器的装置和方法以及具有该装置的储能器
CN106058382A (zh) * 2016-07-15 2016-10-26 田峰业 一种电池模组加热***以及电池模组
CN107749444A (zh) * 2016-07-12 2018-03-02 罗伯特·博世有限公司 电池组模块和用于监测电池组模块的方法
CN107801303A (zh) * 2017-12-12 2018-03-13 东莞市奕东电子有限公司 一种柔性电路板
TWI650915B (zh) * 2017-10-23 2019-02-11 台達電子工業股份有限公司 電子裝置及過溫檢測方法
CN109884547A (zh) * 2019-02-20 2019-06-14 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种温升异常模组的检测方法、***及相关组件
CN111033934A (zh) * 2017-10-18 2020-04-17 宝马股份公司 尤其是用于机动车的用于储存电能的储存设备
CN111684249A (zh) * 2018-02-07 2020-09-18 雷诺股份公司 用于检测何时超过预定义温度阈值的方法和装置
CN112740463A (zh) * 2019-02-13 2021-04-30 株式会社Lg化学 检测电池单元的高温的电池模块和检测电池单元的高温的方法
CN112740462A (zh) * 2019-02-13 2021-04-30 株式会社Lg化学 检测电池单元的高温的电池模块

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102460770B (zh) * 2009-06-16 2016-02-24 波士顿电力公司 具有挠性凹入部分的棱柱形蓄电池组或电池
WO2013057821A1 (ja) * 2011-10-20 2013-04-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 蓄電装置管理システム
US9494652B2 (en) * 2012-01-31 2016-11-15 Johnson Controls Technology Company Voltage and temperature sensing of battery cell groups
US8994340B2 (en) * 2012-05-15 2015-03-31 GM Global Technology Operations LLC Cell temperature and degradation measurement in lithium ion battery systems using cell voltage and pack current measurement and the relation of cell impedance to temperature based on signal given by the power inverter
US10780786B2 (en) * 2012-09-24 2020-09-22 Robert Del Core Adaptive thermal management of an electric energy storage method and system apparatus
US9827871B2 (en) * 2012-09-24 2017-11-28 Robert Del Core Adaptive thermal management of an electric energy storage method and system apparatus
WO2015061001A1 (en) * 2013-10-21 2015-04-30 Parker-Hannifin Corporation Determining an extreme temperature location from a plurality of locations
US9917284B2 (en) * 2014-02-07 2018-03-13 Virideon, Inc System and method for a non-hazmat shippable portable power device
WO2015157106A1 (en) 2014-04-10 2015-10-15 Illinois Tool Works Inc. Heater for electric vehicle batteries
US9751427B2 (en) * 2014-09-03 2017-09-05 Ford Global Technologies, Llc Vehicle traction battery thermal conditioning
CA2991529C (en) * 2015-07-08 2021-01-05 Gilrose Pharmaceuticals, Llc Pre-frontal cortex processing disorder, gait and limb impairment treatment
JP2019002795A (ja) * 2017-06-15 2019-01-10 矢崎総業株式会社 異常検出装置および電池パック
EP3490052B1 (en) 2017-11-24 2019-10-02 Samsung SDI Co., Ltd. Temperature sensor thermal contact testing method and circuit
FR3077688B1 (fr) * 2018-02-07 2020-06-19 Renault S.A.S. Methode et dispositif pour detection et identification d'une source de chaleur ayant depasse un seuil de temperature predefini
FR3077689B1 (fr) * 2018-02-07 2020-06-05 Renault Sas Methode et dispositif pour detection de depassement d'un seuil de temperature predefini.
US10678314B2 (en) 2018-05-14 2020-06-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamic thermal management for optimal battery charging
US10782258B2 (en) * 2018-09-04 2020-09-22 Northrop Grumman Systems Corporation Superconductor critical temperature measurement
US11251603B2 (en) 2018-11-14 2022-02-15 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Power backplane with distributed hotspot detection grid
KR102480959B1 (ko) * 2019-04-17 2022-12-23 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 그 이차전지를 포함하는 전지모듈
KR102332444B1 (ko) * 2019-12-23 2021-11-26 삼성에스디아이 주식회사 열 폭주 검출 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 열 폭주 검출 방법
DE102020206446A1 (de) 2020-05-25 2021-11-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Akkupack
US20210372861A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Temperature-dependent resistor network for temperature anomaly monitoring in a battery system
EP3916880B1 (en) * 2020-05-29 2023-07-12 Samsung SDI Co., Ltd. Temperature-dependent resistor network for temperature anomaly monitoring in a battery system
GB2597651A (en) * 2020-07-16 2022-02-09 Rolls Royce Plc Battery cell temperature monitoring
GB202011897D0 (en) 2020-07-30 2020-09-16 Cummins Inc Detecting thermal events in battery packs
US11680918B2 (en) 2020-09-25 2023-06-20 Google Llc Thermal gradient battery monitoring system and methods
US11668756B2 (en) 2020-09-25 2023-06-06 Google Llc Battery degradation monitoring system and methods
US11686656B2 (en) 2021-07-14 2023-06-27 Automate Scientific, Inc. Thermal runaway detection
KR102663023B1 (ko) * 2021-08-05 2024-05-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법
US11867746B2 (en) * 2021-09-14 2024-01-09 Hamilton Sundstrand Corporation Failure detection system for integrated circuit components
WO2023240637A1 (zh) * 2022-06-17 2023-12-21 北京小米移动软件有限公司 电池温度检测方法、电池温度检测电路及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070018780A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Kimihiko Furukawa Car power source apparatus
US20070120537A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Controller for rechargeable battery and temperature estimation method and deterioration determination method for rechargeable battery
CN101416330A (zh) * 2003-10-14 2009-04-22 布莱克和戴克公司 二次电池的保护方法、保护电路和保护器件、电动工具、充电器和适合在电池组中提供保护以防故障状况的电池组

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586942B2 (en) * 2001-06-29 2003-07-01 Peter Ar-Fu Lam Hand mounted control apparatus
DE10011233B4 (de) * 1999-03-12 2007-07-12 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi Batterieeinheit
US6430517B1 (en) * 1999-10-05 2002-08-06 Ericsson Inc. Circuits, user terminals, and methods for determining information associated with pin limited devices using excitations of different frequencies
US20030063900A1 (en) * 2001-12-13 2003-04-03 Carter Group, Inc. Linear electric motor controller and system for providing linear speed control
JP3706576B2 (ja) * 2001-12-27 2005-10-12 三洋電機株式会社 電源装置
WO2005038952A2 (en) * 2003-10-14 2005-04-28 Black & Decker Inc. Protection methods, protection circuits and protective devices for secondary batteries, a power tool, charger and battery pack adapted to provide protection against fault conditions in the battery pack
JP4278622B2 (ja) * 2004-03-18 2009-06-17 三洋電機株式会社 電源装置
JP2006035942A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
US7723951B2 (en) * 2006-06-30 2010-05-25 Intel Corporation Battery charging apparatus having a chute and method of recharging a battery
US20080030170A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Bruno Dacquay Safety charging system for surgical hand piece
US20080212643A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-04 Mcgahhey D David Temperature monitoring device
CN101669230B (zh) * 2007-04-27 2013-01-02 三洋电机株式会社 电源装置及电动车辆
DE102007031558A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-08 Robert Bosch Gmbh Akkumulator und Akkupack
US7986129B2 (en) * 2008-01-02 2011-07-26 Cooper Technologies Company Method and system for float charging a battery
US9331513B2 (en) * 2008-04-11 2016-05-03 Apple Inc. Adaptive surface concentration battery charging
US8148946B2 (en) * 2008-10-10 2012-04-03 Mitsumi Electric Co., Ltd. Battery pack having protection circuit for secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101416330A (zh) * 2003-10-14 2009-04-22 布莱克和戴克公司 二次电池的保护方法、保护电路和保护器件、电动工具、充电器和适合在电池组中提供保护以防故障状况的电池组
US20070018780A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Kimihiko Furukawa Car power source apparatus
US20070120537A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Controller for rechargeable battery and temperature estimation method and deterioration determination method for rechargeable battery

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104167572B (zh) * 2013-05-16 2018-10-02 三星Sdi株式会社 电池组
CN104167572A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 三星Sdi株式会社 电池组
CN104344909A (zh) * 2013-07-24 2015-02-11 罗伯特·博世有限公司 用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的方法和设备
CN105830275A (zh) * 2013-12-17 2016-08-03 罗伯特·博世有限公司 用于监视储能器的装置和方法以及具有该装置的储能器
CN105830275B (zh) * 2013-12-17 2019-02-26 罗伯特·博世有限公司 用于监视储能器的装置和方法以及具有该装置的储能器
CN107749444A (zh) * 2016-07-12 2018-03-02 罗伯特·博世有限公司 电池组模块和用于监测电池组模块的方法
CN107749444B (zh) * 2016-07-12 2021-12-31 罗伯特·博世有限公司 电池组模块和用于监测电池组模块的方法
CN106058382B (zh) * 2016-07-15 2017-10-17 田峰业 一种电池模组加热***以及电池模组
CN106058382A (zh) * 2016-07-15 2016-10-26 田峰业 一种电池模组加热***以及电池模组
CN111033934A (zh) * 2017-10-18 2020-04-17 宝马股份公司 尤其是用于机动车的用于储存电能的储存设备
CN111033934B (zh) * 2017-10-18 2024-03-19 宝马股份公司 用于储存电能的储存设备
TWI650915B (zh) * 2017-10-23 2019-02-11 台達電子工業股份有限公司 電子裝置及過溫檢測方法
US10656027B2 (en) 2017-10-23 2020-05-19 Delta Electronics, Inc. Electronic device and over-temperature detecting method
CN107801303B (zh) * 2017-12-12 2019-12-27 东莞市奕东电子有限公司 一种柔性电路板
CN107801303A (zh) * 2017-12-12 2018-03-13 东莞市奕东电子有限公司 一种柔性电路板
CN111684249A (zh) * 2018-02-07 2020-09-18 雷诺股份公司 用于检测何时超过预定义温度阈值的方法和装置
US11946813B2 (en) 2019-02-13 2024-04-02 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module detecting high temperature of battery cell and method for detecting high temperature of battery cell
CN112740463A (zh) * 2019-02-13 2021-04-30 株式会社Lg化学 检测电池单元的高温的电池模块和检测电池单元的高温的方法
CN112740462A (zh) * 2019-02-13 2021-04-30 株式会社Lg化学 检测电池单元的高温的电池模块
CN112740463B (zh) * 2019-02-13 2024-02-20 株式会社Lg新能源 检测电池单元的高温的电池模块和检测电池单元的高温的方法
CN109884547A (zh) * 2019-02-20 2019-06-14 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种温升异常模组的检测方法、***及相关组件
CN109884547B (zh) * 2019-02-20 2021-03-23 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种温升异常模组的检测方法、***及相关组件

Also Published As

Publication number Publication date
EP2543107A2 (en) 2013-01-09
WO2011109389A3 (en) 2011-12-15
WO2011109389A2 (en) 2011-09-09
US20110210703A1 (en) 2011-09-01
EP2543107A4 (en) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102792513A (zh) 具有平均温度及热点回授之热感测器装置
KR200493843Y1 (ko) 배터리 팩
KR101470348B1 (ko) 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템
US10574004B2 (en) Cable and power supply device
US20130200856A1 (en) Device and Method for Battery Abnormality Processing
ES2564018T3 (es) Sistema de batería con unidades de detección de tensión de celda
WO2011154856A2 (en) A battery connection failure detection system
US6518726B1 (en) Battery charger and charge control system
US8641273B2 (en) Thermal interlock for battery pack, device, system and method
CN104571273A (zh) 风扇控制器以及具有该风扇控制器的服务器***
CN101430080B (zh) 用于电灯器具的保险回路
CN201159929Y (zh) 一种带有点型热敏元件的智能总线型线型感温火灾探测器
CA2706503C (en) A battery connection failure detection system
CN210957883U (zh) 一种电池过温保护装置及电子设备
US20100172392A1 (en) Measurement arrangement for measuring a temperature of a rechargeable power supply device
CN220138408U (zh) 船舶电池温度监控***
CN112904789A (zh) 一种飞行器结构温度异常监测与预警***
JP3147391U (ja) 電池保護信号採集回路
CN219104064U (zh) 一种无源无线电缆故障监测装置
US20220178763A1 (en) Temperature detection system and on board charger
CN117270657A (zh) 调控模组、服务器主板和电子设备
JP2009053084A (ja) 温度センサ
CN103823161A (zh) 绝缘状态检测***、绝缘状态检测方法及萤光显微镜***
JP2005020380A (ja) 増幅装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121121