專利名稱：組合式鋰電池溫度檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測鋰電池溫度的電路，具體是一種組合式鋰電池溫度檢測電路。
背景技術：
隨著國家《節能與新能源汽車產業發展規劃(2011 2020年)》出臺，鋰電池系統作為電動汽車的核心部分，將迎來一個快速發展的機遇。安全問題是制約動力型鋰電池在新能源汽車領域推廣應用的技術瓶頸之一。鋰電池的特性決定其存在電壓、電流與溫度的工作窗口，鋰電池只能在規定的電壓、電流與溫度 的窗口范圍內工作，否則會對鋰電池造成損害并可能產生安全隱患。在實際使用中，人們利用電源管理系統(BMS)對鋰電池充放電的電壓、電流與溫度進行管理，避免造成鋰電池組損傷與安全隱患。BMS為了管理好鋰電池的應用，首先必須能夠精確檢測鋰電池系統的電壓、電流與溫度。BMS —般采用N+1方法測量由N個鋰電池串接而成的電池模組內鋰電池電壓[詳見胡信國等，動力電池技術與應用.化學工業出版社.2009，P221-224]，在此方法中，只要使用N+1根信號采集線就可以測量全部N個鋰電池的電壓。BMS中電流的測量一般采用精密電阻測量法(將精密電阻串接在電流回路中，通過測量電阻兩端的電壓計算出流過電流大小)或使用霍爾傳感器進行測量。對于溫度測量，大部分BMS均采用常規的熱敏電阻測量方法，這種方法是將熱敏電阻固定在對鋰電池溫度變化最敏感的地方，通過測量熱敏電阻阻值變化來判斷電池溫度高低。利用這種方法，每個溫度測量點都需要放置一個熱敏電阻，并單獨使用兩根信號采集線將熱敏電阻兩端連接至BMS的溫度測量電路。在BMS實際應用中，除了檢測鋰電池模組電流回路中電流是否在限定的范圍以內，也會使用N+1方法檢測電池模組中每一個鋰電池電壓，確保沒有過放與過充的現象發生。對于溫度監測，從安全角度考慮，需要檢測鋰電池模組中每個電池的溫度，因為任何一個鋰電池都可能因為內部存在的缺陷導致短路或引起化學反應使得電池溫度升高，甚至有可能會引起著火。但由于每個溫度檢測點都需要連接2根信號采集線至BMS的溫度測量電路，在實際應用中一般僅僅選擇性地測量鋰電池模組中部分鋰電池的溫度，以減少鋰電池連接至BMS的溫度信號采集線數量，減小由于信號采集線連接不良帶來問題的幾率。在小型鋰電池模組中，鋰電池模組釋放電流較小，鋰電池體積也比較小，相互之間的距離也比較接近，上述溫度測量方法并不會帶來太大的安全隱患。但隨著鋰電池模組應用范圍進一步拓寬，尤其是在動力系統的應用，其釋放電流越來越高，電池模組的體積也迅速增加，鋰電池的個數也越來越多，上述選擇性地測量部分鋰電池溫度的方法有可能會給鋰電池模組帶來安全上的隱患。因此實用新型一種能夠同時檢測全部鋰電池溫度，但又不會增加溫度信號采集線數量的溫度檢測方法對大型動力鋰電池的安全使用就顯得尤為重要。
發明內容[0006]本實用新型的目的是提供一種組合式鋰電池溫度檢測電路，該電路只要使用2根信號采集線就可以對多個鋰電池進行溫度檢測。按照本實用新型提供的技術方案，所述組合式鋰電池溫度檢測電路，包括溫度測量電路，所述溫度測量電路包括有依次連接的恒壓源及電壓檢測電路、模數轉換模塊、溫度計算模塊和溫度數據輸出端口，或依次連接的恒流源及電壓檢測電路、模數轉換模塊、溫度計算模塊和溫度數據輸出端口，其特征是在N個鋰電池串接而成的模組中，將I個熱敏電阻和N-I個溫度開關串接在一起，其中熱敏電阻設置于I個鋰電池，N-I個溫度開關分別設置于其余N-I個鋰電池，I個熱敏電阻和N-I個溫度開關的串聯電路的兩端分別通過溫度信號采集線與溫度測量電路的第一端口和第二端口相連。所述溫度測量電路采用恒壓源及電壓檢測電路時，溫度測量電路的第一端口連接恒壓源及電壓檢測電路的第一端口，溫度測量電路的第二端口連接恒壓源及電壓檢測電路的第二端口和阻值已知的第一電阻的一端，第一電阻另一端連接恒壓源及電壓檢測電路的
第三端口 ；所述溫度開關的動作溫度與鋰電池工作上限溫度一致，當溫度低于鋰電池上限溫度，即溫度開關的動作溫度時，溫度開關導通；當溫度超過鋰電池上限溫度，即溫度開關動作溫度后，溫度開關處于斷開狀態。所述溫度測量電路采用恒流源及電壓檢測電路時，溫度測量電路的第一端口和第二端口分別連接恒流源及電壓檢測電路的兩個端口 ；所述溫度開關的動作溫度與鋰電池工作上限溫度一致，當溫度低于鋰電池上限溫度，即溫度開關的動作溫度時，溫度開關導通；當溫度超過鋰電池上限溫度，即溫度開關動作溫度后，溫度開關處于斷開狀態。所述溫度開關采用雙金屬片作為感溫元件，當溫度處在溫度開關正常工作范圍之內時，雙金屬片處于自由狀態，觸點處于閉合導通狀態；當溫度升高至設定的動作溫度值時，雙金屬片受熱產生內應力而迅速動作，打開觸點，切斷電路；當溫度降回到所述動作溫度時，觸點會自動閉合，恢復正常導通狀態。本實用新型的優點是利用本實用新型提供的組合式鋰電池溫度檢測電路，只需要2根信號采集線連接至BMS的溫度檢測電路，就可以實現鋰電池模組溫度測量及對全部鋰電池的溫度保護；該電路可以任意增加溫度檢測點的數量，而不需要增加信號采集線的數量。
圖I是常規鋰電池溫度檢測電路示意圖。圖2是熱敏電阻阻值隨溫度變化曲線。圖3是組合式鋰電池溫度檢測電路示意圖。圖4是組合式溫度測量系統的阻值隨溫度變化曲線。圖5是使用組合式溫度檢測電路的鋰電池模組示意圖。圖6是使用組合式溫度檢測電路的鋰電池系統示意圖。圖7是同一鋰電池模組中使用多個組合式溫度測量系統的連接示意圖。圖8是組合式鋰電池溫度檢測電路實施例二示意圖。
具體實施方式
[0020]
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。在充放電時，鋰電池的溫度不能過高也不能過低，因為鋰電池在過高或過低的溫度下充放電時，都會導致鋰電池結構或材料的損壞并可能帶來安全隱患；另外，在電池內部存在缺陷導致短路或引起化學反應時，會導致鋰電池的溫度升高，并可能引起災害發生。因此，在鋰電池工作時，必須嚴格限制在一定的溫度范圍或溫度窗口之內。圖I為常規鋰電池溫度測量系統示意圖，該系統包括溫度測量電路I、熱敏電阻2、溫度信號采集線3。溫度測量電路I包括一個已知阻值為R1的電阻4，恒壓源及電壓檢測電路5-1、數模(A/D)轉換模塊6、溫度計算模塊7與溫度數據輸出端口 8。在實際測量時，熱敏電阻2被固定在對鋰電池內部溫度變化最敏感的地方，通過溫度信號采集線3經過第一端口 A與第二端口 B連接至溫度測量電路1，熱敏電阻2與溫度測量電路I中已知電阻4以串聯的方式連接。溫度測量電路I的第一端口 A連接恒壓源及電壓檢測電路5-1的第一端口 C，溫度測量電路I的第二端口 B連接恒壓源及電壓檢測電路5-1的第二端口 D和第一電阻4的一端，第一電阻4另一端連接恒壓源及電壓檢測電路5-1的第三端口 E。恒壓源與電壓檢測電路5-1在CE之間為電阻回路提供一個恒定電壓Vtl,同時測量DE之間電壓V1,并將電壓V1傳送至A/D轉換模塊6，將電壓V1由模擬信號轉換為數字信號。當電壓V1以數字信號方式傳輸到溫度計算模塊7后，系統會根據公式(I)計算出熱敏電阻2的阻值Rtl，并通過預先存儲在溫度計算模塊中的熱敏電阻阻值與溫度對應關系計算出被測量鋰電池的溫度。
權利要求1.組合式鋰電池溫度檢測電路，包括溫度測量電路(1)，所述溫度測量電路(1)包括有依次連接的恒壓源及電壓檢測電路(5-1)、模數轉換模塊(6)、溫度計算模塊(7)和溫度數據輸出端口(8)，或依次連接的恒流源及電壓檢測電路(5-2)、模數轉換模塊(6)、溫度計算模塊(7)和溫度數據輸出端口(8)，其特征是在N個鋰電池串接而成的模組中，將I個熱敏電阻和N-1個溫度開關(9)串接在一起，其中熱敏電阻設置于1個鋰電池，N-1個溫度開關(9)分別設置于其余N-I個鋰電池，1個熱敏電阻和N-1個溫度開關(9)的串聯電路的兩端分別通過溫度信號采集線與溫度測量電路(1)的第一端口和第二端口相連。
2.如權利要求I所述的組合式鋰電池溫度檢測電路，其特征是，所述溫度測量電路(1)采用恒壓源及電壓檢測電路(5-1)時，溫度測量電路(I)的第一端口連接恒壓源及電壓檢測電路(5-1)的第一端口，溫度測量電路(I)的第二端口連接恒壓源及電壓檢測電路(5-1)的第二端口和阻值已知的第一電阻的一端，第一電阻另一端連接恒壓源及電壓檢測電路(5-1)的第三端口 ；所述溫度開關的動作溫度與鋰電池工作上限溫度一致，當溫度低于鋰電池上限溫度，即溫度開關的動作溫度時，溫度開關導通；當溫度超過鋰電池上限溫度，即溫度開關動作溫度后，溫度開關處于斷開狀態。
3.如權利要求I所述的組合式鋰電池溫度檢測電路，其特征是，所述溫度測量電路(1)采用恒流源及電壓檢測電路(5-2)時，溫度測量電路(I)的第一端口和第二端口分別連接恒流源及電壓檢測電路(5-2)的兩個端口 ；所述溫度開關的動作溫度與鋰電池工作上限溫度一致，當溫度低于鋰電池上限溫度，即溫度開關的動作溫度時，溫度開關導通；當溫度超過鋰電池上限溫度，即溫度開關動作溫度后，溫度開關處于斷開狀態。
4.如權利要求I所述的組合式鋰電池溫度檢測電路，其特征是，所述溫度開關(9)采用雙金屬片作為感溫元件，當溫度處在溫度開關正常工作范圍之內時，雙金屬片處于自由狀態，觸點處于閉合導通狀態；當溫度升高至設定的動作溫度值時，雙金屬片打開觸點，切斷電路；當溫度降回到所述動作溫度時，觸點會自動閉合，恢復正常導通狀態。
專利摘要本實用新型涉及一種組合式鋰電池溫度檢測電路，包括溫度測量電路，在N個鋰電池串接而成的模組中，將1個熱敏電阻和N-1個溫度開關串接在一起，其中熱敏電阻用于檢測第1個鋰電池的溫度，N-1個溫度開關分別監測其余N-1個鋰電池的溫度，熱敏電阻和溫度開關串聯電路兩端分別通過溫度信號采集線與溫度測量電路的第一端口和第二端口相連；所述溫度開關的動作溫度與鋰電池工作上限溫度一致，當溫度低于鋰電池上限溫度，溫度開關導通；當溫度超過鋰電池上限溫度，溫度開關斷開。其優點是只需要2根信號采集線連接至BMS的溫度檢測電路，就可以實現鋰電池模組溫度測量及對全部鋰電池的溫度保護。
文檔編號G01K7/22GK202648828SQ20122027334
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者梁虎, 郭寶誠, 金鷹 申請人:無錫新緯電池有限公司