一种电池组系统使用多个PTC装置以及额外温度感测器来在多电池电池组系统中提供安全性以及最佳化特征。此系统提供温度故障检测以及可用于电池组系统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。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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I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。
技术介绍
在多电池锂离子电池组系统中，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，藉此降低系统费用以及复杂性。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。
技术实现思路
本专利技术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系统中提供安全性以及最佳化特征。系统提供温度故障检测以及可用于电池组系统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。本专利技术的实施例包含一种用于监视多电池电池组的系统，此系统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专利技术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专利技术的实施例上。、图I为可实施本专利技术的实施例的电池组系统的框图。图2A-E为本专利技术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。具体实施例方式需要避免大多数电池组电池在60°C以上的操作。在60°C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°C)下进入热逸散情况。热逸散可在多电池电池组系统中引入安全危害；因此，确保电池组系统中的所有电池在75°C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系统复杂性为昂贵的。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，藉此降低系统费用以及复杂性。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。本专利技术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系统中提供安全性以及最佳化特征。系统提供温度故障检测以及可用于电池组系统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I为可实施本专利技术的实施例的电池组系统150的框图。电池组系统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本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：查德·索莎，柯堤斯·马丁，
申请(专利权)人：波士顿电力公司，
类型：发明
国别省市：
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