用于热事件检测的样品耦合化敏电阻器制造技术

本公开提供了“用于热事件检测的样品耦合化敏电阻器”。一种蓄电池热事件检测系统包括蓄电池、化敏电阻器和与所述蓄电池的表面接触的温度敏感样品。所述样品被配置成响应于蓄电池温度的变化而释放被配置成改变所述化敏电阻器的电阻的气体。所述系统还包括控制器，所述控制器与所述化敏电阻器耦合并且被配置成响应于检测到所述电阻的变化大于阈值变化而减小由所述蓄电池供应的电力。

Sample Coupled Sensitive Resistor for Thermal Event Detection

The present disclosure provides a sample coupled sensitizer for thermal event detection. A battery thermal event detection system includes a battery, a sensitizer and a temperature sensitive sample in contact with the surface of the battery. The sample is configured to release gas configured to change the resistance of the sensitizer in response to changes in battery temperature. The system also includes a controller coupled with the chemical resistor and configured to reduce power supplied by the battery in response to detecting that the change of the resistance is greater than the threshold change.

【技术实现步骤摘要】
用于热事件检测的样品耦合化敏电阻器
本公开涉及对高压牵引用蓄电池的温度管理。
技术介绍
蓄电池单元过热会导致排出不希望的气体，诸如氢气、甲烷和一氧化碳。因此，高压牵引用蓄电池组内的温度测量对于检测某个电池单元何时超过其最大操作温度是至关重要的。然而，在传统的蓄电池组中，可能无法检测单个热事件，因为数量有限的热敏电阻通常测量多个电池单元的平均温度。此外，监测蓄电池组中所有电池单元的温度会增加系统的成本和复杂性。
技术实现思路
根据一个实施例，公开了一种蓄电池热事件检测系统。该蓄电池热事件检测系统包括蓄电池、化敏电阻器和与蓄电池的表面接触的温度敏感样品。该样品被配置成响应于蓄电池温度的变化而释放被配置成改变化敏电阻器的电阻的气体。该系统还包括控制器，该控制器与化敏电阻器耦合并且被配置成响应于检测到电阻变化大于阈值变化而减小由蓄电池供应的电力。根据一个或多个实施例，蓄电池温度的变化可以对应于超过样品释放气体的预定阈值温度的变化。该样品可以是单相化学物质。在其他实施例中，该样品可以是在支撑介质上的包含化学物质的化合物样品。此外，该支撑介质可包括至少一层多孔材料。所述至少一层多孔材料可以是活性炭、分子筛、沸石、多孔PTFE、金属-有机框架或包封材料。在一个或多个实施例中，该控制器还可以被配置成响应于检测到化敏电阻器的电阻变化而终止由蓄电池供应的电力。当化敏电阻器的电阻变化大于预定的电阻阈值变化时，该控制器可以检测到此变化。在一个或多个实施例中，化敏电阻器可以是金属氧化物半导体、导电聚合物或纳米材料。在一些实施例中，纳米材料可以是石墨烯、碳、纳米管或纳米颗粒。根据一个实施例，公开了一种控制蓄电池热事件检测系统的方法。该方法包括：响应于蓄电池中的温度变化，从接触蓄电池表面的温度敏感样品释放气体以改变化敏电阻器的电阻；以及由控制器响应于检测到电阻变化超过预定的电阻变化而减小由蓄电池供应的电力，从而减少或停止发热。根据一个或多个实施例，减小可以包括终止由蓄电池供应的电力。释放可包括使化学物质从结合态演变为蒸气态或气态。在一些实施例中，处于结合态的化学物质可以储存在具有至少一层的支撑介质中。根据一个实施例，公开了一种用于监测蓄电池组温度的系统。该系统包括：至少一个蓄电池单元、在蓄电池组内的具有一定电阻的化敏电阻器、以及至少一个温度敏感样品。每个样品对应于每个蓄电池单元并与之接触，并且样品被配置成响应于电池单元温度变化而释放气体以改变电阻。该系统还包括控制器，该控制器与化敏电阻器耦合并且被配置成响应于检测到电阻变化大于阈值变化而减小由蓄电池组供应的电力。根据一个或多个实施例，电池单元温度的变化可以对应于蓄电池单元达到样品释放气体的阈值温度。该样品可以是单相化学物质。在其他实施例中，该样品可以是在支撑介质上的包含化学物质的化合物样品。支撑介质可包括至少一层多孔材料。所述至少一层可以是活性炭、分子筛、沸石、多孔PTFE、金属-有机框架或包封材料。附图说明图1A示出了根据一个实施例的蓄电池热事件检测系统的部分示意图。图1B示出了根据一个实施例的蓄电池热事件检测系统的部分示意图。图2A示出了根据一个实施例的蓄电池组的示意图。图2B示出了根据另一个实施例的蓄电池组的示意图。图3A示出了根据一个实施例的蓄电池热事件检测系统的示意图。图3B示出了根据一个实施例的蓄电池热事件检测系统的示意图。具体实施方式根据需要，本文中公开了本专利技术的详细实施例；但是应当理解，所公开的实施例仅仅示例性地说明了本专利技术，本专利技术可以体现为各种替代性形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本专利技术的代表性基础。根据一个实施例，公开了一种蓄电池热事件检测系统。该系统将化敏电阻器与包含化学物质并与一个或多个蓄电池单元接触的温度敏感样品耦合。当从一个或多个过热电池单元传递的热量使样品温度超过排气的阈值温度时，化学物质将作为气体(或蒸气)从结合态演变为气态。化学物质的存在导致化敏电阻器的欧姆电阻发生变化。该实施例的本系统通过化学物质替换多个连接和传感器，所述化学物质通过蓄电池组内的气氛将热事件的信息从一个或多个电池单元传递到控制器，从而降低成本和复杂性。该实施例的系统将允许控制器在蓄电池超过给定的温度阈值的情况下采取适当的动作以减少因电流流动而产生的热量，并将防止在过热条件下操作。通过使用耦合到挥发性化学物质的单个硬线传感器，可以降低生产成本、提高安全性且增强性能。参考图1A-B，根据一个实施例示出了蓄电池热事件检测(或可互换地，热管理)系统100的部分示意图。蓄电池表面110与温度敏感样品120接触。蓄电池表面110可以是蓄电池单元的任何表面。电池单元的蓄电池表面110和温度敏感样品120可以密封在包含一个或多个电池单元的蓄电池组内。每个电池单元都可具有接触表面110的温度敏感样品120。温度敏感样品120包含化学物质。在正常操作期间，即在正常操作温度下，化学物质处于结合相(例如，冷凝或吸收)。当蓄电池超过其最大操作温度(Tmax，例如80℃)时，如由表面110的温度变化所反映的，化学物质以气态或蒸气态从样品120中热释放。样品120中的化学物质可以是在支撑介质上的单相化学物质或含有化学物质的化合物样品。支撑介质可以是但不限于具有至少一层多孔材料的层状材料，所述多孔材料诸如为活性炭、分子筛、沸石、多孔PTFE、金属-有机框架或包封材料(例如，微球)。各种形式的此类材料是可商购获得的，包括可以容易地附着到电池单元上的膜、粉末、纸、糊剂或胶带。含有化学物质的化合物样品可以通过使支撑介质受控暴露于化学物质的液相、蒸气相或气相使支撑介质饱和而制备。在某些实施例中，化学物质可以是但不限于二氧化碳、甲烷、甲苯、氢、烷烃或有机溶剂。样品120的释放温度是化学物质从结合态演变为气态或蒸气态的温度，在这种情况下，化学物质在蓄电池组内释放。特定于温度的释放可以基于选定的相变(即液-气、固-气)；从多孔吸附剂(例如活性炭、分子筛)上解吸；或从微球排气。对所用的材料进行选择以使得释放温度对应于蓄电池的Tmax。蓄电池热事件检测系统100还包括化敏电阻器130。包括样品120和化敏电阻器130的系统100可以处于密封的蓄电池组中，在该蓄电池组中化学物质可以快速达到可检测的浓度水平，同时保持对人和设备均安全的水平。化敏电阻器130可以基于各种技术，诸如但不限于金属氧化物半导体、导电聚合物和纳米材料，如石墨烯、碳纳米管和纳米颗粒。化敏电阻器130安装在蓄电池组内，并且化敏电阻器的电阻由控制器监测。控制器可以是独立控制器、蓄电池能量控制模块(BECM)或与BECM通信的控制器。如图1B中所示，在热事件期间(其中蓄电池温度超过Tmax)释放的化学气体或蒸气从样品120扩散到化敏电阻器130，并改变其电阻。高于Tmax时，相对少量(例如<1000ppm)的化学物质在蓄电池组内扩散并导致化敏电阻器改变其欧姆电阻。低于Tmax时，蓄电池组内不存在气体或蒸气，并且化敏电阻器130保持标称电阻。通过BECM测量化敏电阻器130的电阻变化，BECM采取适当的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电池热事件检测系统，包括：蓄电池；化敏电阻器；温度敏感样品，所述温度敏感样品与所述蓄电池的表面接触并且被配置成响应于蓄电池温度的变化而释放被配置成改变所述化敏电阻器的电阻的气体；以及控制器，所述控制器与所述化敏电阻器耦合并且被配置成响应于检测到所述电阻变化大于阈值变化而减小由所述蓄电池供应的电力。

【技术特征摘要】
2017.12.11 US 15/837,6961.一种蓄电池热事件检测系统，包括：蓄电池；化敏电阻器；温度敏感样品，所述温度敏感样品与所述蓄电池的表面接触并且被配置成响应于蓄电池温度的变化而释放被配置成改变所述化敏电阻器的电阻的气体；以及控制器，所述控制器与所述化敏电阻器耦合并且被配置成响应于检测到所述电阻变化大于阈值变化而减小由所述蓄电池供应的电力。2.如权利要求1所述的蓄电池热事件检测系统，其中所述蓄电池温度的变化对应于超过所述样品释放所述气体的预定阈值温度的变化。3.如权利要求1所述的蓄电池热事件检测系统，其中所述样品是单相化学物质。4.如权利要求1所述的蓄电池热事件检测系统，其中所述样品是在支撑介质上的包含化学物质的化合物样品。5.如权利要求4所述的蓄电池热事件检测系统，其中所述支撑介质包括至少一层多孔材料。6.如权利要求5所述的蓄电池热事件检测系统，其中所述至少一层多孔材料是活性炭、分子筛、沸石、多孔PTFE、金属-有机框架或包封材料。7.如权利要求1所述的蓄电...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·波里尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US