专利名称：组合式锂电池温度检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测锂电池温度的电路，具体是一种组合式锂电池温度检测电路。
背景技术：
随着国家《节能与新能源汽车产业发展规划(2011 2020年)》出台，锂电池系统作为电动汽车的核心部分，将迎来一个快速发展的机遇。安全问题是制约动力型锂电池在新能源汽车领域推广应用的技术瓶颈之一。锂电池的特性决定其存在电压、电流与温度的工作窗口，锂电池只能在规定的电压、电流与温度 的窗口范围内工作，否则会对锂电池造成损害并可能产生安全隐患。在实际使用中，人们利用电源管理系统(BMS)对锂电池充放电的电压、电流与温度进行管理，避免造成锂电池组损伤与安全隐患。BMS为了管理好锂电池的应用，首先必须能够精确检测锂电池系统的电压、电流与温度。BMS —般采用N+1方法测量由N个锂电池串接而成的电池模组内锂电池电压[详见胡信国等，动力电池技术与应用.化学工业出版社.2009，P221-224]，在此方法中，只要使用N+1根信号采集线就可以测量全部N个锂电池的电压。BMS中电流的测量一般采用精密电阻测量法(将精密电阻串接在电流回路中，通过测量电阻两端的电压计算出流过电流大小)或使用霍尔传感器进行测量。对于温度测量，大部分BMS均采用常规的热敏电阻测量方法，这种方法是将热敏电阻固定在对锂电池温度变化最敏感的地方，通过测量热敏电阻阻值变化来判断电池温度高低。利用这种方法，每个温度测量点都需要放置一个热敏电阻，并单独使用两根信号采集线将热敏电阻两端连接至BMS的温度测量电路。在BMS实际应用中，除了检测锂电池模组电流回路中电流是否在限定的范围以内，也会使用N+1方法检测电池模组中每一个锂电池电压，确保没有过放与过充的现象发生。对于温度监测，从安全角度考虑，需要检测锂电池模组中每个电池的温度，因为任何一个锂电池都可能因为内部存在的缺陷导致短路或引起化学反应使得电池温度升高，甚至有可能会引起着火。但由于每个温度检测点都需要连接2根信号采集线至BMS的温度测量电路，在实际应用中一般仅仅选择性地测量锂电池模组中部分锂电池的温度，以减少锂电池连接至BMS的温度信号采集线数量，减小由于信号采集线连接不良带来问题的几率。在小型锂电池模组中，锂电池模组释放电流较小，锂电池体积也比较小，相互之间的距离也比较接近，上述温度测量方法并不会带来太大的安全隐患。但随着锂电池模组应用范围进一步拓宽，尤其是在动力系统的应用，其释放电流越来越高，电池模组的体积也迅速增加，锂电池的个数也越来越多，上述选择性地测量部分锂电池温度的方法有可能会给锂电池模组带来安全上的隐患。因此实用新型一种能够同时检测全部锂电池温度，但又不会增加温度信号采集线数量的温度检测方法对大型动力锂电池的安全使用就显得尤为重要。
发明内容[0006]本实用新型的目的是提供一种组合式锂电池温度检测电路，该电路只要使用2根信号采集线就可以对多个锂电池进行温度检测。按照本实用新型提供的技术方案，所述组合式锂电池温度检测电路，包括温度测量电路，所述温度测量电路包括有依次连接的恒压源及电压检测电路、模数转换模块、温度计算模块和温度数据输出端口，或依次连接的恒流源及电压检测电路、模数转换模块、温度计算模块和温度数据输出端口，其特征是在N个锂电池串接而成的模组中，将I个热敏电阻和N-I个温度开关串接在一起，其中热敏电阻设置于I个锂电池，N-I个温度开关分别设置于其余N-I个锂电池，I个热敏电阻和N-I个温度开关的串联电路的两端分别通过温度信号采集线与温度测量电路的第一端口和第二端口相连。所述温度测量电路采用恒压源及电压检测电路时，温度测量电路的第一端口连接恒压源及电压检测电路的第一端口，温度测量电路的第二端口连接恒压源及电压检测电路的第二端口和阻值已知的第一电阻的一端，第一电阻另一端连接恒压源及电压检测电路的
第三端口 ；所述温度开关的动作温度与锂电池工作上限温度一致，当温度低于锂电池上限温度，即温度开关的动作温度时，温度开关导通；当温度超过锂电池上限温度，即温度开关动作温度后，温度开关处于断开状态。所述温度测量电路采用恒流源及电压检测电路时，温度测量电路的第一端口和第二端口分别连接恒流源及电压检测电路的两个端口 ；所述温度开关的动作温度与锂电池工作上限温度一致，当温度低于锂电池上限温度，即温度开关的动作温度时，温度开关导通；当温度超过锂电池上限温度，即温度开关动作温度后，温度开关处于断开状态。所述温度开关采用双金属片作为感温元件，当温度处在温度开关正常工作范围之内时，双金属片处于自由状态，触点处于闭合导通状态；当温度升高至设定的动作温度值时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路；当温度降回到所述动作温度时，触点会自动闭合，恢复正常导通状态。本实用新型的优点是利用本实用新型提供的组合式锂电池温度检测电路，只需要2根信号采集线连接至BMS的温度检测电路，就可以实现锂电池模组温度测量及对全部锂电池的温度保护；该电路可以任意增加温度检测点的数量，而不需要增加信号采集线的数量。
图I是常规锂电池温度检测电路示意图。图2是热敏电阻阻值随温度变化曲线。图3是组合式锂电池温度检测电路示意图。图4是组合式温度测量系统的阻值随温度变化曲线。图5是使用组合式温度检测电路的锂电池模组示意图。图6是使用组合式温度检测电路的锂电池系统示意图。图7是同一锂电池模组中使用多个组合式温度测量系统的连接示意图。图8是组合式锂电池温度检测电路实施例二示意图。
具体实施方式
[0020]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。在充放电时，锂电池的温度不能过高也不能过低，因为锂电池在过高或过低的温度下充放电时，都会导致锂电池结构或材料的损坏并可能带来安全隐患；另外，在电池内部存在缺陷导致短路或引起化学反应时，会导致锂电池的温度升高，并可能引起灾害发生。因此，在锂电池工作时，必须严格限制在一定的温度范围或温度窗口之内。图I为常规锂电池温度测量系统示意图，该系统包括温度测量电路I、热敏电阻2、温度信号采集线3。温度测量电路I包括一个已知阻值为R1的电阻4，恒压源及电压检测电路5-1、数模(A/D)转换模块6、温度计算模块7与温度数据输出端口 8。在实际测量时，热敏电阻2被固定在对锂电池内部温度变化最敏感的地方，通过温度信号采集线3经过第一端口 A与第二端口 B连接至温度测量电路1，热敏电阻2与温度测量电路I中已知电阻4以串联的方式连接。温度测量电路I的第一端口 A连接恒压源及电压检测电路5-1的第一端口 C，温度测量电路I的第二端口 B连接恒压源及电压检测电路5-1的第二端口 D和第一电阻4的一端，第一电阻4另一端连接恒压源及电压检测电路5-1的第三端口 E。恒压源与电压检测电路5-1在CE之间为电阻回路提供一个恒定电压Vtl,同时测量DE之间电压V1,并将电压V1传送至A/D转换模块6，将电压V1由模拟信号转换为数字信号。当电压V1以数字信号方式传输到温度计算模块7后，系统会根据公式(I)计算出热敏电阻2的阻值Rtl，并通过预先存储在温度计算模块中的热敏电阻阻值与温度对应关系计算出被测量锂电池的温度。
权利要求1.组合式锂电池温度检测电路，包括温度测量电路(1)，所述温度测量电路(1)包括有依次连接的恒压源及电压检测电路(5-1)、模数转换模块(6)、温度计算模块(7)和温度数据输出端口(8)，或依次连接的恒流源及电压检测电路(5-2)、模数转换模块(6)、温度计算模块(7)和温度数据输出端口(8)，其特征是在N个锂电池串接而成的模组中，将I个热敏电阻和N-1个温度开关(9)串接在一起，其中热敏电阻设置于1个锂电池，N-1个温度开关(9)分别设置于其余N-I个锂电池，1个热敏电阻和N-1个温度开关(9)的串联电路的两端分别通过温度信号采集线与温度测量电路(1)的第一端口和第二端口相连。
2.如权利要求I所述的组合式锂电池温度检测电路，其特征是，所述温度测量电路(1)采用恒压源及电压检测电路(5-1)时，温度测量电路(I)的第一端口连接恒压源及电压检测电路(5-1)的第一端口，温度测量电路(I)的第二端口连接恒压源及电压检测电路(5-1)的第二端口和阻值已知的第一电阻的一端，第一电阻另一端连接恒压源及电压检测电路(5-1)的第三端口 ；所述温度开关的动作温度与锂电池工作上限温度一致，当温度低于锂电池上限温度，即温度开关的动作温度时，温度开关导通；当温度超过锂电池上限温度，即温度开关动作温度后，温度开关处于断开状态。
3.如权利要求I所述的组合式锂电池温度检测电路，其特征是，所述温度测量电路(1)采用恒流源及电压检测电路(5-2)时，温度测量电路(I)的第一端口和第二端口分别连接恒流源及电压检测电路(5-2)的两个端口 ；所述温度开关的动作温度与锂电池工作上限温度一致，当温度低于锂电池上限温度，即温度开关的动作温度时，温度开关导通；当温度超过锂电池上限温度，即温度开关动作温度后，温度开关处于断开状态。
4.如权利要求I所述的组合式锂电池温度检测电路，其特征是，所述温度开关(9)采用双金属片作为感温元件，当温度处在温度开关正常工作范围之内时，双金属片处于自由状态，触点处于闭合导通状态；当温度升高至设定的动作温度值时，双金属片打开触点，切断电路；当温度降回到所述动作温度时，触点会自动闭合，恢复正常导通状态。
专利摘要本实用新型涉及一种组合式锂电池温度检测电路，包括温度测量电路，在N个锂电池串接而成的模组中，将1个热敏电阻和N-1个温度开关串接在一起，其中热敏电阻用于检测第1个锂电池的温度，N-1个温度开关分别监测其余N-1个锂电池的温度，热敏电阻和温度开关串联电路两端分别通过温度信号采集线与温度测量电路的第一端口和第二端口相连；所述温度开关的动作温度与锂电池工作上限温度一致，当温度低于锂电池上限温度，温度开关导通；当温度超过锂电池上限温度，温度开关断开。其优点是只需要2根信号采集线连接至BMS的温度检测电路，就可以实现锂电池模组温度测量及对全部锂电池的温度保护。
文档编号G01K7/22GK202648828SQ20122027334
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者梁虎, 郭宝诚, 金鹰 申请人:无锡新纬电池有限公司