温度传感器热接触测试方法和电路技术

本发明专利技术涉及一种用于温度传感器(50)与电池模块(30)的电池单体(10)之间的热接触的测试方法，其中，所述方法包括以下步骤：在时间点t

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度传感器热接触测试方法和电路
本专利技术涉及一种用于测试温度传感器的热接触的测试方法，特别地，电池模块的电池单体和温度传感器的热接触的测试方法。专利技术还涉及一种用于测试温度传感器的热接触的测试电路，特别地，根据本专利技术的方法的测试电路。专利技术还涉及一种单体监测电路，该单体监测电路包括根据专利技术的测试电路和连接到测试电路的基于热敏电阻器的温度传感器。
技术介绍
可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，可再充电电池或二次电池可以重复地充电和放电，而后者仅提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池被用作用于小型电子装置(诸如蜂窝电话、笔记本计算机和便携式摄像机)的电源，而高容量可再充电电池被用作用于混合动力车辆等的电源。通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正极、负极和置于正极与负极之间的隔膜；壳体，容纳电极组件；以及电极端子，电连接到电极组件。电解质溶液被注入到壳体中，以使电池能够经由正极、负极和电解质溶液的电化学反应进行充电和放电。壳体的形状(例如，圆柱形或矩形)取决于电池的预期目的。可再充电电池可以用作由串联和/或并联结合的多个单元电池单体形成的电池模块，以提供例如用于混合动力车辆的马达驱动的高能量密度。也就是说，通过根据所需的功率量使多个单元电池单体的电极端子互连来形成电池模块，以实现例如用于电动车辆的高功率可再充电电池。电池模块可以被构造为块式设计或模块化设计。在块式设计中，每个电池结合到公共的集流体结构和公共的电池管理系统，并且它们的单元布置在外壳中。在模块化设计中，多个电池单体被连接以形成子模块，并且若干子模块被连接以形成电池模块。于是可以以模块级或子模块级至少部分地实现电池管理功能，因此可以改善可互换性。一个或更多个电池模块被机械地和电气地集成、装配有热管理系统并且被设置成用于与一个或更多个用电设备通信以形成电池系统。电池系统的机械集成需要(例如，电池子模块的)单独组件在它们之间的适当的机械连接以及与提供用电设备的系统(例如，车辆)的结构的适当的机械连接。这些连接必须被设计成在电池系统的平均使用寿命期间且在用电设备的使用期间提供的应力下保持功能和安全。此外，必须满足安装空间和可互换性要求，特别是在移动应用中。为了提供电池系统的电气集成，并联连接的多个单体串联连接(XsYp)或者串联连接的多个单体并联连接(XpYs)。其中，串联和/或并联连接的多个单体可以被捆绑到电池子模块。XsYp型模块可以产生高电压，但是每个单体的电压电平必须被单独地控制，因此布线复杂性增加。在XpYs型模块中，并联连接的单体的电压电平是自动地平衡的。因此，可以以单体或子模块级来控制电压，并且布线复杂性降低。对于并联连接的单体或子模块，单体的电容相加，因此XpYs型设计主要与低电容单体一起使用。为了满足连接到电池系统的各种用电设备的动态功率需求，电池功率输出和充电的静态控制是不够的。因此，需要电池系统与用电设备的控制器之间的信息的稳定交换。该信息包括电池系统的实际荷电状态(SoC)、潜在电气性能、充电能力和内阻以及用电设备的实际的或预测的功率需求或剩余。电池系统通常包括用于处理该信息的电池管理系统(BMS)。BMS通常结合到一个或更多个用电设备的控制器以及电池系统的每个电池模块。为了通过单个BMS控制多个电池模块，可以使用菊花链设置。在这种设置中，作为主机的BMS为了通信而串联连接到多个电池模块，特别地，连接到相应的电池模块的多个单体监测电路CSC。其中，CSC可以在相应的电池模块的顶部上布置在印刷电路板PCB上。为了提供对电池系统的热控制，需要热管理系统以通过有效地放出、排放和/或消散从至少一个电池模块的可再充电电池产生的热来安全地使用至少一个电池模块。热管理系统包括用于有效地放出/排放/耗散来自电池单体的热的主动冷却装置和/或被动冷却装置。为了至少控制热管理系统的主动冷却装置，需要用于测量电池单体的实际温度的温度传感器。根据现有技术，通常利用基于热敏电阻器的温度传感器，基于热敏电阻器的温度传感器安装到CSC的电路载体(例如，PCB)并且与电池模块的一个或更多个电池单体热接触。过去，这种基于热敏电阻器的温度传感器已经通过连接件和布线连接到PCB，在PCB上已经评估了传感器的电阻。然而，因为温度传感器靠近单体且远离CSC放置，所以该方式昂贵且难以制造。根据现有技术，已经在电池系统的样本模块上示例性地和手动地测试了温度传感器和单体的热耦合。然而，在电池系统的汽车应用中，需要精确的温度测量以符合例如根据ISO26262的ASILB或ASILC的功能安全性的要求。因此，应该针对每个传感器测试温度传感器的热接触，因而需要可靠且自动化的热接触的测试方法。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的目的是克服或减少现有技术的缺点中的至少一些，并且提供一种电池模块的温度传感器与电池模块的电池单体之间的热耦合的自动测量。技术方案根据本专利技术的一个方面，涉及一种用于温度传感器与电池模块的电池单体之间的热接触的测试方法。其中，专利技术的测试方法至少包括以下描述的步骤。首先，在时间点t1时，测量温度传感器的温度T1，以确定温度传感器的实际基线温度(参考温度)。接下来，在限定的时间内加热温度传感器和/或以预定量的热加热温度传感器。其中，加热时间可以是预定的，或者可以基于预定量的热来限定。在被加热之后，温度传感器的温度被再次测量。其中，在时间点t2时测量温度T2，时间点t2是在温度传感器的加热之后立即出现的时间点或者是该传感器的加热停止的时间点。可选地，在比时间点t2晚的时间点t3时(即，在该传感器的加热已经停止之后的某个时间)测量温度传感器的温度T3。根据测试方法，基于温度差ΔT2,1＝(T2-T1)、ΔT3,1＝(T3-T1)或ΔT3,2＝(T3-T2)中的至少一者来确定温度传感器与电池单体之间的热接触(优选地，热接触程度)。其中，明显的是，仅从基于之前实际上已经测量的温度确定的温度差来确定热接触。所确定的热接触的准确度随着所确定的热接触所基于的温度差的数量而增加，因此，优选地使用温度差中的两个或更多个来确定热接触。测试方法允许用于确定电池模块的单体和温度传感器之间的热接触，而不需要额外的传感器或手动测量，并且可以通过利用根据本专利技术的驱动电路来充分地实施该测试方法并且使该测试方法自动化。根据本专利技术的优选实施例，温度传感器包括与电池模块的电池单体热接触的热敏电阻器。优选地，热敏电阻器是负温度系数(NTC)热敏电阻器。可选地，热敏电阻器是PTC热敏电阻器。在温度传感器中使用NTC热敏电阻器允许用于基于热敏电阻器的温度来测量温度传感器的温度，热敏电阻器的温度是基于热敏电阻器的电阻来确定的。其中，可以通过测量响应于施加到热敏电阻器的预定电流而在热敏电阻器上发生的电压降来确定热敏电阻器的电阻。特别优选地，基于热敏电阻器上的电压降测量温度T1、T2和T3。为了测量对应的电压降，优选地例如对应于测试电路的第一电源电压来利用预定的测量电流。使用NTC热敏电阻器还允许用于通过向热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于电池模块(30)的电池单体(10)和温度传感器(50)之间的热接触的测试方法，所述方法包括以下步骤：/n在时间点t

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171124 EP 17203577.61.用于电池模块(30)的电池单体(10)和温度传感器(50)之间的热接触的测试方法，所述方法包括以下步骤：
在时间点t1时测量温度传感器(50)的温度T1；
在限定的时间(t2-t1)内加热温度传感器(50)；
在时间点t2时测量温度传感器(50)的温度T2和/或在时间点t3时测量温度传感器(50)的温度T3；以及
基于温度差ΔT2,1＝(T2-T1)、ΔT3,1＝(T3-T1)和/或ΔT3,2＝(T3-T2)中的至少一者来确定温度传感器(50)和电池单体(10)之间的热接触。


2.根据权利要求1所述的测试方法，其中，温度传感器(50)包括与电池模块(30)的电池单体(10)热接触的热敏电阻器(61)。


3.根据权利要求2所述的测试方法，其中，加热温度传感器(50)的步骤包括在预定的时间内将加热电流Iheat施加到热敏电阻器(61)。


4.根据权利要求2或权利要求3所述的测试方法，其中，基于热敏电阻器(61)上的电压降来测量温度T1、T2和/或T3。


5.根据前述权利要求中任意一项所述的测试方法，其中，基于温度差ΔT2,1＝(T2-T1)、ΔT3,1＝(T3-T1)和/或ΔT3,2＝(T3-T2)中的至少一者来确定与温度传感器(50)和电池单体(10)之间的热接触对应的传热系数(τ)。


6.根据权利要求5所述的测试方法，其中，基于在温度传感器(50)的测试期间确定的查找表LUT来确定传热系数(τ)。


7.根据前述权利要求中任意一项所述的测试方法，其中，温度传感器(50)包括与电池单体(10)热接触的测量头(51)。


8.电池模块(30)的用于温度传感器(50)的测试电路(60)，所述测试电路(60)包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：M霍弗，H哈默施米德，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR