電源溫度傳感器和系統的制作方法

專利名稱：電源溫度傳感器和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源溫度傳感器和系統。
背景技術：
高壓電池(例如，在混合電動車(HEV)中所^吏用的類型)需要基于電 池溫度進行控制和維護。在由許多獨立的電池單元構成的高壓電池系統的情 況下，電池單元各自的溫度在整個電池系統的不同部分會變化很大。因此， 通常希望測量許多不同的電池單元的溫度以提供電池系統的熱狀態的清楚畫 面。為了增加溫度測量的準確性，希望測量盡可能靠近電池單元的芯的溫度， 而不減弱電池單元的性能或壽命。
為了正確地冷卻由許多電池單元構成的大電池包，可使用風扇來使空氣 穿過電池單元循環，以提供對流冷卻。風扇可以是制冷系統的一部分，而制 冷系統將非常冷的空氣提供給電池單元，以防止電池單元過熱。在這種情況 下，不希望在電池單元溫度傳感器上具有直接吹送的空氣調節風扇，這是因 為在電池單元溫度傳感器上具有直接吹送的空氣調節風扇會導致溫度讀取不 準確。 '
被布置為接近電池單元但不與之接觸的溫度傳感器可能也會導致電池單 元溫度讀取不準確。為了調整這點， 一些系統采用補償因子以解決溫度傳感 器和電池單元之間的空氣空間。然而，補償因子的使用不能總是適當地補償 測量的不準確性。然而，將溫度傳感器放置為與電池單元直接接觸在一些應 用中不可行。這是因為，如果溫度傳感器與電池單元之間發生電接觸，則來 自電池單元的高壓輸出會損壞低壓傳感器。此外，這種接觸會導致傳感器將
高電壓勢攜帶至隨后也必須防止高電壓勢的新位置。
因此，需要有一種對獨立的電源單元(例如，電池單元)提供準確的溫 度測量而不使溫度傳感器被暴露于潛在的破壞性高壓的電源溫度傳感器和系 統。此外，需要提供一種不會受電源系統中的對流冷卻流過度影響的溫度傳 感器。

發明內容
解決現有技術中的傳感器和系統的缺點，本發明的實施例提供一種包括 溫度傳感器裝置的電源系統，所述溫度傳感器裝置與其溫度被測量的電池單 元電絕緣。所述溫度傳感器裝置包括溫度傳感器，例如被傳感器殼體(例如， 注塑塑料)至少部分地覆蓋的熱敏電阻。
在本發明的一些實施例中，傳感器殼體包括作為工件和手來支持或操作 該殼體的朝向的"把手"特征。所述殼體還可包括被構造為與電源系統的殼 體配合的一對突出物。電源殼體被構造為容納多個電源單元，例如，電池單 元。為了便于在電池單元上進行對流冷卻，電源殼體可包括多個孔，這些孔 被構造為允許空氣在與電池單元相鄰的電源殼體的內部以及電源殼體的外部 的周圍環境之間進行流動。
在一些實施例中，傳感器殼體被構造為被插入到電源殼體的空氣槽中。 然后，傳感器殼體可被旋轉以鎖定到適當的位置。然后，傳感器殼體可由被 注塑到電源殼體中的兩個柔性鎖定構件支持。傳感器殼體上的塑性的突出物 用作抵住電源殼體的內壁的偏轉構件，以使傳感器殼體朝著電池單元偏轉， 使得傳感器殼體和電池單元之間的接觸被保持。
本發明的實施例還包括具有溫度傳感器(例如上述的熱每文電阻)以及包 括至少一個或多個鎖定構件的傳感器殼體的溫度傳感器裝置，所述鎖定構件 被構造為與電源殼體配合，以在溫度傳感器殼體被安裝為與電池單元相鄰時 限制溫度傳感器的運動。傳感器殼體還提供電池單元和熱敏電阻之間的電絕 緣，同時降低與暴露給電源殼體內部的對流冷卻氣流相關的不準確性。
本發明的實施例還包括一種用于電源系統的溫度傳感器裝置，所述電源 系統具有被構造為在其中容納至少 一個電源單元的電源殼體。所述電源殼體通。所述傳感器裝置包括傳感器，該傳感器具有感測元件并被構造為感測對
應的電源單元的溫度。傳感器殼體圍繞傳感器的至少一部分。傳感器殼體包 括圍繞感測元件的至少 一部分以使感測元件與對應的電源單元電絕緣的第一 部分。傳感器殼體的第一部分被構造成穿過電源殼體中的孔設置，以接觸對 應的電源單元，從而便于對應的電源單元和傳感器殼體的第 一部分之間的傳 導熱的傳遞。所述傳感器殼體包括支持特征，該支持特征被構造為與電源殼 體的一部分配合，以限制傳感器殼體的運動，從而保持傳感器殼體的第一部 分和對應的電源單元之間的接觸。
總體上如上所述，本發明的實施例還提供一種包括電源殼體、傳感器和 傳感器殼體的電源系統。所述電源殼體可包括與所述孔相鄰的 一對柔性鎖定 構件，所述孔可形成具有兩個長邊和兩個短邊的一般的細長開口。柔性鎖定 構件可形成為電源殼體的一部分，從而每個柔性鎖定構件沿著所述孔的對應 的長邊設置。傳感器殼體可包括突起部分，該突起部分呈具有兩個長邊和兩 個短邊的 一般的四邊形截面。突起部分被構造成可被至少部分地插入到電源 殼體中的細長開口內， 一旦被插入，傳感器殼體就處于第一位置。然后，傳 感器殼體在電源殼體的細長開口中可旋轉到第二位置，在第二位置，突起部 分的長邊與細長開口的長邊基本上垂直。在第二位置，突起部分與電源殼體 的柔性鎖定構件接合，以限制傳感器殼體的運動。


圖1是顯示根據本發明實施例的溫度傳感器裝置的透視圖2是顯示根據本發明實施例的電源系統的一部分的剖視圖2A是顯示被安裝在圖2中所示的作為電源系統的一部分的電源殼體
中的圖1中的溫度傳感器裝置的剖視圖3是顯示圖2中所示的電源系統的剖視圖，包括第二電池單元和溫度
傳感器裝置；
圖4顯示根據本發明另一實施例的溫度傳感器裝置；
圖5顯示被構造為與圖4中所示的溫度傳感器裝置匹配的電源殼體的一
部分；
圖6顯示被旋轉到圖5中所示的電源殼體中的鎖定位置的圖4中的溫度 傳感器裝置；
圖7是顯示被插入到圖5中所示的電源殼體內的圖4的溫度傳感器裝置
的剖視圖。
具體實施例方式
圖1顯示根據本發明的一個實施例的溫度傳感器裝置10。溫度傳感器裝
置10包括溫度傳感器12和圍繞溫度傳感器12的一部分的傳感器殼體14。 在圖1所示的實施例中，溫度傳感器12是包括線16和18的傳統設計的熱敏 電阻，線16和18形成^t傳感器殼體14的第一部分22圍繞的感測元件20(在 圖1中被隱藏)。傳感器殼體14包括支持特征24,在圖1所示的實施例中， 支持特征被構造為一對柔性臂26和28。下面結合圖2進行描述，柔性臂26 和28被構造成當傳感器殼體14結合到電源殼體上時限制傳感器殼體14運 動。
圖2顯示根據本發明的實施例的電源系統30的一部分。電源單元或電池 單元32作為電源系統30的一部分而被包括，并被設置在電源殼體34內。電 源殼體34包括形成于其中的孔36。孔36提供電池單元32與電源殼體34之 外的周圍環境38之間的流通。如圖2所示，孔36通常是圓筒形的，這允許 傳感器殼體14的第一部分22 (見圖2A)被插入孔36中。傳感器殼體14的 柔性臂26和28 (見圖1)被構造為分別與結合到電源殼體34上的突出物40 和41接合。在圖2所示的實施例中，突出物40和41與電源殼體34—體地 注塑。
圖2A是沿著2A-2A截取的圖2的電源系統30的剖視圖，顯示被安裝在 電源殼體34中的圖1的溫度傳感器裝置10。如圖2A所示，傳感器殼體14 的第一部分22與電池單元32直接接觸，以幫助促進電池單元32和傳感器殼 體14的第一部分22之間的傳導熱的傳遞。這有助于確保由熱敏電阻12的感 測元件20進行準確的溫度測量。雖然在圖2中僅顯示了電池單元32的 一部 分，但是可以預想到電源系統30可以具有多個電池單元。例如，幾個電源殼 體(例如，電源殼體34)可一皮設置為彼此相鄰。
圖3顯示電源系統30的一個這樣的裝置。具體地，含有溫度傳感器裝置 10和電池單元32的電源殼體34被顯示為直接與包括溫度傳感器10'和電池 單元32'的第二電源殼體34'相鄰。實際上，可以預想到相鄰布置的電池單元 和電源殼體(例如)由側板和連接桿被保持在一起，如上述引用的第 PCT/US2006/009891號國際專利申請中所顯示和描述的。
側板和連接桿的使用將提供夾持力，如圖3中所示的力F和F',夾持力 有助于確保傳感器裝置10和10'與它們對應的電池單元32和32'之間的良好 接觸。在施加夾持力以幫助確保傳感器裝置10和IO'被牢固地定位之前，傳 感器裝置10和10'可被插入到對應的電源殼體34和34'內。沖妄下來施加的夾 持力會導致過盈配合，以提高熱傳導和保持力。
在圖3中還顯示了孔42和42'，孔42和42'可^皮構造為細長開口 ，以允 許空氣在電池單元32和32'周圍流動，以通過所述孔42和42'流出，或者允 許空氣從電源殼體34和34'外部的周圍環境38通過所述孔42和42'流入。如 下面所詳細描述的，根據本發明的另一實施例，孔(例如42和42')可提供 傳感器裝置的位置。圖4顯示了一個這樣的傳感器裝置44,該傳感器裝置44 也包括傳感器46和傳感器殼體48。與圖1中所示的傳感器12—樣，傳感器 46是包括線50和52以及感測元件54的熱敏電阻。感測元件54由傳感器殼 體48的第一部分或突起部分56圍繞。從圖4中所示的傳感器裝置44的透視 圖容易看到，傳感器殼體48的突起部分56的頂部視圖總體上具有包括兩個 長邊58和60以及兩個短邊62和64的四邊形截面。四邊形截面可以是常規 的矩形，或如圖4以及圖6中的進一步顯示，四邊形截面通常可被構造為平 行四邊形，其中，兩個短邊62和64與兩個長邊56和58形成斜角。
如圖4所示，傳感器殼體48還包括被設置為與突起部分56的短邊62 和64相鄰的一對偏轉構件66和68。如圖4中的虛線所示，偏轉構件66和 68向下彎曲，顯示了它們的柔性以及當其被安裝到電源殼體中時的變形。傳 感器殼體48被構造為被裝配到孔內，具體地，被裝配到被構造為如圖5中所 示的電源殼體中的細長開口內。圖5顯示了其中具有孔或細長開口 72的電源 殼體70的一部分。細長開口 72包括兩個長邊74和76以及兩個短邊78和 80。柔性鎖定構件82和84與兩個長邊74和76相鄰，在圖5所示的實施例 中，鎖定構件82和84是與電源殼體70 —體地注塑的懸臂構件。
圖6示出了傳感器殼體48被鎖定到電源殼體70內。實線表示電源殼體 70處于第一位置，在第一位置，突起部分56的長邊58和60總體上與細長 開口 72的長邊74和76平行。將傳感器殼體48逆時針旋轉四分之一圈，將 傳感器殼體48置于第二位置(圖中虛線所示)，使得突起部分56的長邊58 和60總體上與細長開口 72的長邊74和76垂直。在第二位置，突起部分56 與電源殼體70的柔性鎖定構件82和84接合。此外，如圖6所示，突起部分
56的具有斜角的短邊62和64便于傳感器殼體48在第一位置和第二位置之 間運動。
圖4和圖5中顯示的內容中都含有切割線7-7。圖7中以剖視圖的形式 顯示了傳感器裝置44與電源殼體70的裝配。在圖7中，示出了偏轉構件66 和68如何與電源殼體70的內壁86配合以使傳感器殼體48朝著被設置在電 源殼體70內的電池單元88偏轉。具體地，偏轉構件66和68使傳感器殼體 48的突起部分56向下偏轉，使得在傳感器殼體48的下表面90和電池單元 88之間產生接觸。
如圖7所示，傳感器裝置44的感測元件54被設置為非常接近傳感器殼 體48的下表面90。因此，隨著熱被傳導到下表面90,所述熱的傳導由于下 表面90與電池單元88接觸而變得方便，所以熱容易^皮傳遞到熱敏電阻46的 感測元件54，以才是供對電池單元88的溫度的準確讀:取。此外，傳感器殼體 48使感測元件54與電池單元88電絕緣，還提供一定程度的與對流冷卻流的 熱絕緣，所述對流冷卻流可在電源殼體70的內壁86和電池單元88之間的間 隙92中流動。因此，圖7中顯示的裝置提供了準確的電池單元溫度，準確的 電池單元溫度可—皮用作有效的電池熱管理系統的一部分。
雖然已經詳細描述了實現本發明的最佳模式，但是與本發明相關的領域 的技術人員應當理解，實施權利要求限定的本發明的各種設計和實施例。
權利要求
1、一種用于電源系統的溫度傳感器裝置，所述電源系統具有被構造為在其中容納至少一個電源單元的電源殼體，并且所述電源殼體具有孔，通過該孔提供對應的電源單元和電源殼體外部的周圍環境之間的流通，所述傳感器裝置包括傳感器，具有感測元件并被構造為感測對應的電源單元的溫度；傳感器殼體，圍繞傳感器的至少一部分，傳感器殼體包括圍繞感測元件的至少一部分以使感測元件與對應的電源單元電絕緣的第一部分，傳感器殼體的第一部分被構造成穿過電源殼體中的孔設置，以接觸對應的電源單元，從而便于對應的電源單元和傳感器殼體的第一部分之間的傳導熱的傳遞，所述傳感器殼體包括支持特征，該支持特征被構造為與電源殼體的一部分配合，以限制傳感器殼體的運動，從而保持傳感器殼體的第一部分和對應的電源單元之間的接觸。
2、 如權利要求1所述的溫度傳感器裝置，所述電源殼體還包括與所述孔 相鄰的一對柔性鎖定構件，其中，所述支持特征包括突起部分，該突起部分 被構造為與柔性鎖定構件配合，以限制傳感器殼體的運動。
3、 如權利要求2所述的溫度傳感器裝置，所述孔形成具有兩個長邊和兩 個短邊的一般的細長開口，柔性鎖定構件沿著對應的長邊的長度設置，其中，傳感器殼體的突起部分包括具有兩個長邊和兩個短邊的一般的四邊形截面， 突起部分還#1構造成在第一位置4皮至少部分地插入到細長開口內，在第一位 置，突起部分的長邊與細長開口的長邊平行，傳感器殼體在細長開口中可旋 轉到第二位置，在第二位置，突起部分的長邊與細長開口的長邊基本上垂直，并且突起部分與柔性鎖定構件接合。
4、 如權利要求3所述的溫度傳感器裝置，其中，突起部分的一般的四邊 形截面總體上形成平行四邊形，該四邊形截面的短邊以 一 定的斜角與該四邊 形截面的長邊相交，從而便于傳感器殼體從第一位置旋轉到第二位置。
5、 如權利要求3所述的溫度傳感器裝置，其中，所述傳感器殼體包括與 突起部分鄰近并被構造為與電源殼體的內壁配合的偏轉構件，該偏轉構件用 于使傳感器殼體朝著對應的電源單元偏轉，以便于傳感器殼體的第一部分和 對應的電源單元之間的接觸。
6、 如權利要求5所述的溫度傳感器裝置，其中，所述傳感器殼體包括沿 著突起部分的相對的短邊設置的兩個偏轉構件，每個偏轉構件被構造為與電 源殼體的內壁配合，以使傳感器殼體朝著對應的電源單元偏轉。
7、 如權利要求1所述的溫度傳感器裝置，所述孔通常為圓筒形，電源殼體具有結合于其上的突出物，其中，支持特征包括柔性臂，柔性臂被構造成 與所述突出物配合，以限制傳感器殼體的運動。
8、 一種電源系統，包括電源殼體，被構造為在其中容納至少一個電源單元，并且所述電源殼體 包括孔，通過該孔提供對應的電源單元和電源殼體外部的周圍環境之間的流 通傳感器殼體，圍繞傳感器的至少一部分，傳感器殼體包括圍繞感測元件 的至少 一部分以使感測元件與對應的電源單元電絕緣的第 一部分，傳感器殼 體的第 一部分被構造成穿過電源殼體中的孔設置，以接觸對應的電源單元， 從而便于對應的電源單元和傳感器殼體的第一部分之間的傳導熱的傳遞，所 述傳感器殼體包括支持特征，該支持特征被構造為與電源殼體的一部分配合， 以限制傳感器殼體的運動，從而保持傳感器殼體的第 一部分和對應的電源單 元之間的4妄觸。
9、 如權利要求8所述的電源系統，其中；所述電源殼體還包括與所述孔 相鄰的一對柔性鎖定構件，其中，所述支持特征包括突起部分，該突起部分 被構造為與柔性鎖定構件配合，以限制傳感器殼體的運動。
10、 如4又利要求9所述的電源系統，其中；所述電源殼體中的孔形成具 有兩個長邊和兩個短邊的一般的細長開口 ，柔性鎖定構件沿著對應的長邊的 長度設置，傳感器殼體的突起部分包括具有兩個長邊和兩個短邊的一般的四 邊形截面，突起部分還被構造成在第一位置纟皮至少部分地插入到細長開口內， 在第一位置，突起部分的長邊與細長開口的長邊平行，傳感器殼體在細長開 口中可旋轉到第二位置，在第二位置，突起部分的長邊與細長開口的長邊基 本上垂直，并且突起部分與柔性鎖定構件接合。
11、 如權利要求IO所述的電源系統，其中，所述柔性鎖定構件的每個包 括與電源殼體一體地注塑的懸臂構件。
12、 如權利要求IO所述的電源系統，其中，突起部分的一般的四邊形截面總體上形成平行四邊形，該四邊形截面的短邊以 一 定的斜角與該四邊形截 面的長邊相交，從而便于傳感器殼體從第一位置旋轉到第二位置。
13、 如權利要求IO所述的電源系統，其中，所述傳感器殼體包括與突起 部分鄰近并被構造為與電源殼體的內壁配合的偏轉構件，該偏轉構件用于使 傳感器殼體朝著對應的電源單元偏轉，以便于傳感器殼體的第一部分和對應 的電源單元之間的接觸。
14、 如權利要求13所述的電源系統，其中，所述傳感器殼體包括沿著突起部分的相對的短邊設置的兩個偏轉構件，每個偏轉構件被構造為與電源殼 體的內壁配合，以使傳感器殼體朝著對應的電源單元偏轉。
15、 如權利要求8所述的電源系統，其中，所述電源殼體中的孔通常為 圓筒形，電源殼體具有結合于其上的突出物，支持特征包括柔性臂，柔性臂 被構造成與所述突出物配合，以限制傳感器殼體的運動。
全文摘要
一種電源溫度傳感器和系統，包括電源殼體，被構造為容納至少一個電源單元(例如，電池單元)。所述電源殼體包括孔，該孔提供電池單元和電源殼體外部的周圍環境之間的流通。具有感測元件的傳感器被構造為感測電池單元的溫度，傳感器殼體圍繞傳感器的至少一部分，并包圍感測元件的至少一部分。這使感測元件與電池單元電絕緣。傳感器殼體的一部分被構造成穿過電源殼體中的孔設置，以接觸電源單元，從而便于電源單元和傳感器殼體之間的傳導熱的傳遞，進而便于電池單元的溫度的準確測量。
文檔編號H02J7/04GK101395781SQ200680053649
公開日2009年3月25日 申請日期2006年12月18日 優先權日2005年3月16日
發明者帕特里克·馬奎爾, 薩拉瓦南·帕拉馬斯萬 申請人:福特全球技術公司