用于电池温度监测的扁平构建的温度控制单元制造技术

一种扁平构建的温度控制单元(22)，其用于可再充电电池单元(10)，特别地用于可再充电锂离子电池。温度控制单元(22)包括布置在第一电绝缘片(24)的表面之一上的至少一个温度传感器(34、36)。多个第一导电径迹(38)将所述至少一个温度传感器(34、36)电连接至多个导电接触构件(40)。特别地用于汽车应用的可再充电电化学电池单元(10)包括至少一个包括多个堆叠电池基元的电池块(12)、至少一个所公开的温度控制单元(22)和控制单元(16)，所述控制单元(16)被配置用于接收至少一个温度传感器(34、36)的输出信号并且用于基于所接收到的输出信号和至少一个预定条件的满足来控制冷却器件(20)和加热器器件之中的至少一个的运行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池温度监测的扁平构建的温度控制单元
本专利技术涉及一种扁平构建的温度控制单元，其用于包括至少一个堆叠电池块的可再充电电池，本专利技术还涉及一种包括至少一个这种温度控制单元、特别地用于汽车应用的可再充电的电化学电池单元。
技术介绍
在特别地用于汽车应用的可再充电电池领域中，众所周知，适当的电池温度管理对于保持高性能和长寿命至关重要。电池温度管理需要监测合适位置的电池温度以进行控制、例如触发电池冷却系统。例如，专利申请公开文件US2014/0377598A1描述了一种用于机动车辆的电池。所述电池包括至少一个电池基元或多个电池基元，优选锂离子电池基元，其具有其中布置有电极装置的壳体。第一温度传感器被布置在电池基元壳体的外部，并且电池基元中的至少一个具有布置在相关电池基元的壳体内的第二温度传感器。第二温度传感器的温度动态高于第一温度传感器的温度动态。此外，在电池中的电池基元的冷却系统中可以布置第三温度传感器。由于壳体内部温度的检测，电池控制单元中的电池模型可以被更准确地参数化并且被更好地评估，以用于模拟和状态识别以及预测的目的。各个温度传感器被描述为被设计成NTC热敏电阻、PTC热敏电阻或差分温度传感器。专利技术目的特别地用于汽车应用的、可再充电电池领域中的一个发展目标是体积功率密度。从这个要求出发，预定用于定位在电池壳体内部的电子器件和诸如温度传感器的辅助传感器可用的空间通常非常小。关于传感器和电子部件的厚度尺寸的制造公差和机械性能的进一步要求由运行期间电池壳体内部的现有条件引起，因为这些部件通常在安装状态下需要固定地附接至电池基元，其中例如通过使用拉杆或金属带而向堆叠电池基元施加了通常15kN的压缩载荷。此外，已知电池壳体内的运行条件是高度腐蚀性的，由此为了温度控制单元的可靠运行而设定了与抗腐蚀性相关的高要求。因此，本专利技术的目的是提供一种温度控制单元，所述温度控制单元至少使得能够以降低的空间要求实现电池壳体内部的温度感测并且同时满足上述要求。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，所述目的通过一种扁平构建的温度控制单元来实现，所述温度控制单元用于包括至少一个堆叠电池块的可再充电电池单元，特别地用于可再充电锂离子电池，其中所述温度控制单元包括：-至少第一电绝缘片，所述第一电绝缘片具有平坦的、平行表面，-至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器布置在所述第一电绝缘片的表面之一上，-多个导电接触构件，以及-多个第一导电径迹，所述多个第一导电径迹布置在所述第一电绝缘片的表面上。所述至少一个温度传感器通过所述多个第一导电径迹中的导电径迹电连接至所述多个导电接触构件中的接触构件。所述温度传感器被配置用于提供温度传感器输出信号，所述温度传感器输出信号指示可再充电电池在温度控制单元的位置处的温度。所述温度传感器输出信号可以传送至控制单元以用于温度控制的目的。应该指出，所述温度传感器可以与电加热器构件组合，所述电加热器构件被配置用于将可再充电电池的电池基元加热至已知有利于电池性能的额定运行温度。将被提供至电加热器构件的电流可以由控制单元控制，或者可以被提供至电加热器构件并且可以由电加热构件自身控制。如在本申请中所使用的术语“电连接”应理解为包括电流电连接以及通过电容性和/或电感性电磁耦合建立的连接。此处进一步指出，术语“第一”、“第二”等在本申请中仅仅用于区别目的，并不意味着以任何方式指示或预设顺序或优先级。以这种方式，特别地在垂直于所述第一电绝缘片的表面延伸的方向上可以实现所述温度控制单元的紧凑设计，所述方向对应于堆叠电池块的优选方向。因此，安装的温度控制单元对可再充电电池的体积功率密度的影响可以保持是小的。在一优选实施例中，在垂直于所述第一电绝缘片的表面的方向上测得的所述至少一个温度传感器、电连接至所述至少一个温度传感器的导电径迹和所述第一电绝缘片的总高度小于或等于1.0mm。以这种方式，可以提供用于将所述温度控制单元放置在所述可再充电电池的壳体内的大量设计选项，并且所述电池的体积功率密度可以维持几乎不受影响。在另一优选实施例中，所述至少第一电绝缘片具有基本上扁长形的形状，并且所述多个导电接触构件被布置在所述第一电绝缘片的表面上且被布置在所述基本上扁长形的形状的端部区域处。以这种方式，所述温度传感器的传感器输出信号或将被提供至所述电加热器构件的电流可以易于从所述电池的外部/周边区域传送至所述电池的核心/中心区域，所述电池的核心/中心区域通常是用于感测温度或用于加热(预热)所述电池的优先区域。如果所述至少一个温度传感器是具有负温度系数(NTC)的表面安装装置温度传感器，则可以提供具有低总高度的、具有成本效益的温度控制单元。在一些实施例中，所述温度传感器与至少一个电加热器构件组合。在这种情况下，所述温度控制单元还包括布置在所述第一电绝缘片的表面之一上的至少一个加热器元件，并且所述至少一个加热器元件优选通过所述多个第一导电径迹中的导电径迹电连接至所述多个导电接触构件中的接触构件。在这种情况的实施例中，所述至少一个电加热器构件包括具有正温度系数(PTC)电阻率的材料。优选地，所述至少一个电加热器构件由PTC热敏电阻形成。以这种方式，可以提供用于加热(预热)所述电池的电池基元的本质安全的解决方案。在一个实施例中，温度传感器和电加热器构件之中的至少一个包括电绝缘覆盖物，所述电绝缘覆盖物至少被布置在所述至少一个温度传感器的背离(远离)所述第一电绝缘片的部分上并粘接性地附接至所述至少一个温度传感器的背离(远离)所述第一电绝缘片的部分。以这种方式，可以为所述至少一个温度传感器提供有效的腐蚀保护。在该实施例的变型例中，所述电绝缘覆盖物可以在温度传感器的地带(区域)中凹入，所述电绝缘覆盖物具有等于或高于所述温度传感器的高度的厚度。其中所述温度传感器的高度等于或小于所述电绝缘覆盖物的厚度的这种配置有效地允许防止因所述温度传感器的尖锐边缘而导致电池基元损坏。如果至少电连接至温度传感器和电加热器构件之中的至少一个的所述多个第一导电径迹中的第一导电径迹至少部分地被电绝缘涂层所覆盖，则可以提供进一步的腐蚀保护。在又一优选实施例中，所述温度控制单元还包括多个导电端子构件，所述多个导电端子构件中的每个可电连接的端子构件电连接至所述多个第一导电径迹中的导电径迹中的至少一个。所述多个导电端子构件以共面方式布置，其中所述布置平面被设置为与第二电绝缘片的底表面基本上形成直角。以这种方式，可易于提供用于将温度传感器输出信号传送至电池基元的外部和/或用于从电池基元的外部至电池基元的核心区域向电加热器构件提供电流的接口。此外，所述多个导电端子构件可以确保与电子控制单元的电连接和机械连接。在一个实施例中，所述温度控制单元还包括第二电绝缘片，所述第二电绝缘片具有主片和边缘片构件，所述主片具有彼此平行布置的平坦表面，所述边缘片构件位于所述主片的边缘处。所述第一电绝缘片附接在所述第二电绝缘片的顶表面上。所述第二电绝缘片在与所述第一电绝缘片的表面垂直的方向上与所述第一电绝缘片交叠。所述边缘片构件的表面平行于所述多个导电端子构件地排布(对准)并抵接所述多个导电端子构件。以这种方式，可以实现所述温度控制单元的高机械稳定性和所述导电端子构件的合适的机械支撑，并且可以实现高寿命。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扁平构建的温度控制单元(22)，所述温度控制单元(22)用于包括至少一个堆叠电池块(12)的可再充电电池单元(10)，特别地用于可再充电锂离子电池，所述温度控制单元(22)包括：‑至少第一电绝缘片(24)，所述第一电绝缘片(24)具有平坦的、平行表面，‑至少一个温度传感器(34、36)，所述至少一个温度传感器(34、36)布置在所述第一电绝缘片(24)的表面之一上，‑多个导电接触构件(40)，‑多个第一导电径迹(38)，所述多个第一导电径迹(38)布置在所述第一电绝缘片(24)的表面上，其中所述至少一个温度传感器(34、36)通过所述多个第一导电径迹(38)中的导电径迹(38)电连接至所述多个导电接触构件(40)中的接触构件(40)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.24 LU 929321.一种扁平构建的温度控制单元(22)，所述温度控制单元(22)用于包括至少一个堆叠电池块(12)的可再充电电池单元(10)，特别地用于可再充电锂离子电池，所述温度控制单元(22)包括：-至少第一电绝缘片(24)，所述第一电绝缘片(24)具有平坦的、平行表面，-至少一个温度传感器(34、36)，所述至少一个温度传感器(34、36)布置在所述第一电绝缘片(24)的表面之一上，-多个导电接触构件(40)，-多个第一导电径迹(38)，所述多个第一导电径迹(38)布置在所述第一电绝缘片(24)的表面上，其中所述至少一个温度传感器(34、36)通过所述多个第一导电径迹(38)中的导电径迹(38)电连接至所述多个导电接触构件(40)中的接触构件(40)。2.根据权利要求1所述的温度控制单元(22)，其中在垂直于所述第一电绝缘片(24)的表面的方向(32)上测得的所述至少一个温度传感器(34、36)、电连接至所述至少一个温度传感器(34、36)的导电径迹(38)和所述第一电绝缘片(24)的总高度(h)小于或等于1.0mm。3.根据权利要求1或2所述的温度控制单元(22)，其中所述至少第一电绝缘片(24)具有基本上扁长形的形状，并且所述多个导电接触构件(40)被布置在所述第一电绝缘片(24)的表面上且被布置在所述基本上扁长形的形状的端部区域(30)处。4.根据前述权利要求中的任一项所述的温度控制单元(22)，其中所述至少一个温度传感器(34、36)是表面安装装置NTC温度传感器。5.根据前述权利要求中的任一项所述的温度控制单元(22)，其中所述至少一个温度传感器(34、36)包括电绝缘覆盖物(50)，所述电绝缘覆盖物(50)至少被布置在所述至少一个温度传感器(34、36)的背离所述第一电绝缘片(24)的部分上并且粘接性地附接至所述至少一个温度传感器(34、36)的背离所述第一电绝缘片(24)的部分。6.根据权利要求5所述的温度控制单元(22)，其中所述电绝缘覆盖物(50)凹入所述温度传感器(34、36)的区域中，并且其中电绝缘覆盖物(50)具有等于或高于所述温度传感器(34、36)的高度的厚度。7.根据前述权利要求中的任一项所述的温度控制单元(22)，其中至少电连接至所述至少一个温度传感器(34...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·法加尔，G·瓦蒂厄，D·容根，C·赖克，
申请(专利权)人：IEE国际电子工程股份公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU