電池模組的溫度採集裝置、方法與流程

2023-05-08 15:27:51

本發明涉及溫度採集技術領域，特別涉及一種電池模組溫度採集裝置、方法。

背景技術：

動力電池是電動汽車的全部動力來源，動力電池的性能制約著電動汽車的動力性能。在研發動力電池時，需要準確獲取在各種工況下電池模組內部的溫度情況，從而能夠優化電池模組結構，使其熱場分布均勻，確保電池模組具有更優的充放電特性和循環壽命。

現有技術中，為了獲取電池模組內部溫度分布情況，通常採用仿真和紅外線測溫兩種方法。

對於仿真的方法，仿真模型基於仿真工程師的經驗所建立，難以判斷仿真模型的準確性，因此仿真結果數據存在較大的誤差，導致電池模組研發的存在很大失誤風險。

對於紅外線測溫的方法，其採用紅外線測溫儀對電池模組進行溫度測量，測量結果準確度高，但是，在對電池模組進行測溫時，存在以下問題：

第一、只限於測量電池模組外表面的溫度，難以測量電池模組內部的溫度，即難以測量電池模組中各電池單體及各單體之間的溫度；

第二、紅外線測溫儀對環境溫度以及空氣中的灰塵等因素較為敏感，容易受到這些因素的影響，幹擾測溫結果；

第三、紅外線測溫儀使用過程中，要求紅外線測試儀與被測物體之間無任何障礙物，這樣，在測量電池模組時，為了測量電池模組在各種工況下的溫度狀態，需要將電池模組放置於恆溫箱內，而紅外線測溫儀放置於恆溫箱外無法進行測溫，放置於恆溫箱內時，恆溫箱又會對紅外線測溫儀造成幹擾。

有鑑於此，本發明提供一種電池模組的溫度採集裝置，既能夠將電池模組放置於恆溫箱內進行測量，又能夠準確獲取電池模組內部各位置的溫度，為優化電池模組提供保障。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種電池模組的溫度採集裝置，通過可設置在電池模組內部導熱板上的溫度傳感器，檢測電池模組內部的溫度，並通過溫度採集模塊將各個位置的溫度進行採集。本發明的另一個目的是提供一種電池模組的溫度採集方法。

本發明提供了一種電池模組的溫度採集裝置，所述電池模組包括多個電池單體，相鄰兩個電池單體之間設置有導熱板，所述溫度採集裝置包括：

多個溫度傳感器，所述多個溫度傳感器安裝在所述電池模組內部的一個或多個所述導熱板，用於檢測相鄰兩個所述電池單體之間位置處的溫度；和

溫度採集模塊，所述溫度採集模塊與所述多個溫度傳感器連接，獲取各個所述溫度傳感器測得的溫度數據。

可選地，所述導熱板開設多個通槽，所述通槽沿所述電池單體排列方向貫穿所述導熱板的兩個表面，所述溫度傳感器和所述溫度傳感器的引線均卡固在所述通槽內，且所述溫度傳感器與所述通槽之間的間隙、所述引線與所述通槽之間的間隙、及所述導熱板與相鄰的所述電池單體之間填充有導熱矽膠。

可選地，所述電池模組沿所述電池單體排列方向劃分為五個區段，包括兩個端部區段、一個中部區段、及兩個分別位於所述端部區段與所述中部區段之間的第一區段；

位於所述第一區段的、安裝有所述溫度傳感器的相鄰兩個所述導熱板之間的間距為第一間距，位於所述端部區段和中部區段的、安裝有所述溫度傳感器的相鄰兩個所述導熱板之間的間距為第二間距，所述第二間距小於所述第一間距。

可選地，多個所述溫度傳感器均勻分布在所述導熱板上，其中至少包括設置在靠近所述電池單體的極耳處、以及所述電池單體的中部橫向截面位置處的溫度傳感器。

可選地，所述溫度傳感器為PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻的一個接線柱焊接一根屏蔽線，作為正極引線，另一個接線柱焊接兩根屏蔽線，所述兩根導線分別作為負極引線和補償引線，並且，所述PTC熱敏電阻的兩個接線柱均纏繞金屬銅絲，用於與所述屏蔽線焊接。

本發明還提供一種電池模組的溫度採集方法，用於採集電池模組內的溫度，所述溫度採集方法包括如下步驟：

S1、將多個溫度傳感器安裝在所述電池模組內部的一個或多個導熱板，用於檢測相鄰兩個所述電池單體之間位置處的溫度；

S2、連接溫度採集模塊與所述溫度傳感器，用於採集各個所述溫度傳感器檢測到各個位置處的溫度數據。

可選地，所述導熱板開設多個通槽，所述通槽沿所述電池單體排列方向貫穿所述導熱板的兩個表面，所述溫度傳感器和所述溫度傳感器的引線均卡固在所述通槽內，且所述溫度傳感器與所述通槽之間的間隙、所述引線與所述通槽之間的間隙、及所述導熱板與相鄰的所述電池單體之間填充有導熱矽膠。

可選地，所述電池模組沿所述電池單體排列方向劃分為五個區段，包括兩個端部區段、中部區段、及兩個分別位於所述端部區段與所述中部區段之間的第一區段；

位於所述第一區段的、安裝有所述溫度傳感器的相鄰兩個所述導熱板之間的間距為第一間距，位於所述端部區域和中部區域的、安裝有所述溫度傳感器的相鄰兩個所述導熱板之間的間距為第二間距，所述第二間距小於所述第一間距。

可選地，多個所述溫度傳感器均勻分布在所述導熱板上，其中至少包括設置在靠近所述電池單體的極耳處、以及所述電池單體的中部橫向截面位置處的溫度傳感器。

可選地，所述溫度傳感器為PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻的一個接線柱焊接一根屏蔽線，作為正極引線，另一個接線柱焊接兩根屏蔽線，所述兩根導線分別作為負極引線和補償引線，並且，所述PTC熱敏電阻的兩個接線柱均纏繞金屬銅絲，用於與所述屏蔽線焊接。

附圖說明

以下附圖僅對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。

圖1為本發明中具體實施例的安裝有溫度傳感器的導熱板在電池模組的分布位置。

圖2為本發明中具體實施例的溫度採集裝置中溫度傳感器布置在導熱板的結構示意圖。

圖3為本發明中具體實施例的溫度傳感器的結構示意圖。

圖4為本發明中具體實施例的電池模組的溫度採集裝置的結構示意圖。

圖5為本發明中具體實施例的溫度採集方法的流程圖。

標號說明

10 電池模組；

11 電池單體；

111 極耳；

12 導熱板；

121 通槽；

1D 端部區段；

2D 中部區段；

3D 第一區段；

L1 第一間距；

L2 第二間距；

20 溫度採集裝置；

21 溫度傳感器；

211 接線柱；

212 正極引線；

213 負極引線；

214 補償引線；

215 銅絲

22 溫度採集模塊；

23 PC終端；

24 直流電源；

30 恆溫箱。

具體實施方式

為了對發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式，在各圖中相同的標號表示相同的部分。

在本文中，「示意性」表示「充當實例、例子或說明」，不應將在本文中被描述為「示意性」的任何圖示、實施方式解釋為一種更優選的或更具優點的技術方案。

為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發明相關部分，而並不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便於理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。

為了解決現有技術中電池模組10內部溫度測量困難、精度低的問題，本發明提供了一種電池模組10的溫度採集裝置20及方法，通過將該溫度採集裝置20的溫度傳感器21安裝在導熱板12上，檢測相鄰兩個電池單體11之間位置處的溫度，再通過溫度採集模塊22獲取各個位置處的溫度數據，從而精確便捷的採集電池內部的溫度，可為電池模組10及電池箱的結構優化提供理論依據，還可為電池熱管理路設計提供試驗數據支撐。

在新能源汽車中，主要的動力來源由電池提供。電池模組10在各工況下的溫度分布情況對優化電池結構、電池熱管理具有重要的意義。而電池模組10包括多個電池單體11，電池單體11沿電池模組10的長度方向依次排列，並且，在相鄰兩個電池單體11之間設置有導熱板12。在電池模組10研發過程中，需要將電池模組10放置於恆溫箱30中進行溫度測量。

結合圖1和圖2所示，本發明提供的一種電池模組10的採集裝置，該溫度採集裝置20包括：

多個溫度傳感器21，多個溫度傳感器21安裝在電池模組10內部的一個或多個導熱板12，用於檢測相鄰兩個電池單體11之間位置處的溫度；和

溫度採集模塊22，溫度採集模塊22與多個溫度傳感器21連接，獲取各個溫度傳感器21測得的溫度數據。

由於導熱板12設置在電池模組10內部的兩個相鄰電池單體11之間，其所處位置可代表電池模組10內部對應位置處的綜合溫度。沿電池模組10的長度方向，依次選取一個或者多個導熱板12作為採集溫度的位置，該溫度採集裝置20中的多個溫度傳感器21安裝在導熱板12上，從而可穩固的安裝在電池模組10內部。

如此設置，通過結合電池模組10的導熱板12簡單便捷的解決了電池模組10內部溫度採集的困難，其不受外界環境的幹擾、不受被測電池模組10外的保溫箱的影響，不僅有效實現了檢測電池模組10內部溫度，而且，提升了檢測的精度。

並且，通過上述的溫度採集裝置20，還能夠實現對指定的位置處溫度的精確檢測，可操作性強。

溫度傳感器21與溫度採集模塊22連接，由溫度採集模塊22獲取各個溫度傳感器21測得的溫度數據，對溫度數據進行收集，以供進一步將溫度數據應用到電池研發中。

如圖2所示，在安裝有導熱板12上開設多個通槽121，該通槽121沿電池單體11排列方向貫穿導熱板12的兩個表面，這樣可連通導熱板12的兩側空間。溫度傳感器21和溫度傳感器21的引線均卡固在通槽121內，一方面，通過該通槽121能夠將溫度傳感器21和引線固定在導熱板12上，確保位置的穩定性；另一方面，通過該通槽121將溫度傳感器21及引線預埋在導熱板12內，可減少溫度傳感器21的厚度對電池模組10的組成過程中整體長度的影響。

並且，在溫度傳感器21與通槽121之間的間隙、引線與通槽121之間的間隙及導熱板12與相鄰的電池單體11之間填充有導熱矽膠，用於提升各個部件之間連接的穩固性，同時，能夠傳遞電池單體11與導熱板12之間的熱量。

如圖1所示，在一種具體實施例中，電池模組10沿電池單體11排列方向劃分為五個區段，其中，包括兩個端部區段1D、一個中部區段2D、以及兩個分別位於對應側端部區段1D與中部區段2D之間的第一區段3D。

位於第一區段3D的、安裝有溫度傳感器21的相鄰兩個導熱板12之間的間距為第一間距L1，位於端部區段1D和中部區段2D的、安裝有溫度傳感器21的相鄰兩個導熱板12之間的間距為第二間距L2，其中，第二間距L2小於第一間距L1。

也就是說，在電池模組10長度方向上，在電池模組10的端部區段1D、中部區段2D選取的安裝溫度傳感器21的導熱板12之間的第二間距L2較小，其安裝溫度傳感器21的導熱板12的布置較為密集，而在電池模組10的端部區段1D和中部區段2D之間的第一區段3D的安裝溫度傳感器21的導熱板12之間的第一間距L1較大，其相對在端部區段1D和中部區段2D安裝有溫度傳感器21的導熱板12的分布情況，第一區段3D的安裝有溫度傳感器21的導熱板12較為稀疏，從而可有效獲取較為精確的溫度數據。

對於溫度傳感器21在單個導熱板12上的分布，具體地，多個溫度傳感器21均勻分布在導熱板12上，並且，至少包括設置在靠近電池單體11的極耳111處、以及電池單體11的中部橫向截面位置處的溫度傳感器21，以精確獲得對優化電池結構具有影響的溫度數據。

在一種具體實施例中，如圖2所示，在導熱板12上安裝了九個溫度傳感器21，均勻分布在導熱板12上，上部三個靠近電池單體11的極耳111處，還有三個設置在導熱板12的中部橫向截面位置處，而其他三個在導熱板12上根據極耳111處、中部橫截面處的溫度傳感器21的布置而進行安裝布置，以使九個溫度傳感器21均勻分布在導熱板12上。

在具體實施例中，溫度傳感器21採用PTC熱敏電阻，以提高溫度傳感器21對溫度測量的響應時間，並且該PTC熱敏電阻受環境條件影響小，能夠更加精確的測得電池模組10內部的溫度。如圖3所示，PTC熱敏電阻的一個接線柱211焊接一根屏蔽線，作為正極引線212；另一個接線柱211焊接兩根屏蔽線，該兩根屏蔽線分別作為負極引線213和補償引線214，通過三根導線可減少電路電阻對測量結果的影響，消除由線路帶來的測量誤差。

三個屏蔽線均卡固在通槽121中，並引出導熱板12，每個溫度傳感器21的三個引線均用標籤標記，以用於標明測試點的位置，並分辨正極引線212、負極引線213、和補償引線214。

在PTC熱敏電阻的兩個接線柱211上均纏繞金屬銅絲215，能夠增加接線柱211與屏蔽線焊接的牢固性，提高焊接強度。

對於該溫度採集裝置20，可參見圖4所示，還包括PC終端23，該PC終端23與溫度採集模塊22連接，利用PC終端23的採集程序記錄溫度數據，以供研發電池時進行調用分析。溫度採集模塊22通直流電源24提供電源，以確保自身的工作狀態。

如此，通過該溫度採集裝置20，溫度傳感器21直接測得電池模組10內部的溫度，而溫度採集模塊22獲取各個溫度傳感器21測得的溫度，並將其傳輸給PC終端23進行處理，記錄保存後，以供研發應用。

該溫度採集裝置20解決了現有技術中電池模組10溫度測量困難、精度低的問題，不僅能夠直接檢測電池模組10外表的溫度，還直接檢測電池模組10內部的溫度，不受到外界環境條件的幹擾，也不受到被測的電池模組10處於恆溫箱30時的阻隔影響，可操作性強，檢測的溫度精確。

本發明除上述的溫度採集裝置20外，還提供了一種電池模組10的溫度採集方法，通過將該溫度採集方法，能夠直接檢測相鄰兩個電池單體11之間位置處的溫度，並通過溫度採集模塊22獲取各個位置處的溫度數據，從而精確便捷的採集電池內部的溫度，可為電池模組10及電池箱的結構優化提供理論依據，還可為電池熱管理路設計提供試驗數據支撐。

具體地，如圖5所示，該溫度採集方法包括如下步驟：

S1、將多個溫度傳感器21安裝在電池模組10內部的一個或多個導熱板12，用於檢測相鄰兩個電池單體11之間位置處的溫度；

S2、連接溫度採集模塊22與溫度傳感器21，用於採集各個溫度傳感器21檢測到各個位置處的溫度數據。

由於導熱板12設置在電池模組10內部的兩個相鄰電池單體11之間，其所處位置可代表電池模組10內部對應位置處的綜合溫度。沿電池模組10的長度方向，依次選取一個或者多個導熱板12作為採集溫度的位置，在該溫度採集方法中，將多個溫度傳感器21安裝在導熱板12上，從而可穩固的安裝在電池模組10內部。

電池模組10包括多個電池單體11，電池單體11沿電池模組10的長度方向依次排列，並且，在相鄰兩個電池單體11之間設置有導熱板12。在電池模組10研發過程中，需要將電池模組10放置於恆溫箱30中進行溫度測量。

針對上述電池模組10的特性，採用上述的溫度採集方法進行溫度的採集時，結合電池模組10的導熱板12位於電池模組10的兩個電池單體11之間，從而可將溫度傳感器21固定在其導熱板11上，這樣，可簡單便捷的直接檢測電池模組10內部溫度，其不受外界環境的幹擾、不受被測電池模組10外的保溫箱的影響，不僅有效實現了檢測電池模組10內部溫度，而且，提升了檢測的精度。

另外，該電池模組10的溫度採集方法採用上述溫度採集裝置20對電池模組10內部的溫度進行採集，對於該溫度採集方法的其他具體技術方案及相應的技術效果可一併參見上述溫度採集裝置20的闡述，在此不再贅述。

在本文中，「一個」並不表示將本發明相關部分的數量限制為「僅此一個」，並且「一個」不表示排除本發明相關部分的數量「多於一個」的情形。在本文中，「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等僅用於表示相關部分之間的相對位置關係，而非限定這些相關部分的絕對位置。

在本文中，「第一」、「第二」等僅用於彼此的區分，而非表示重要程度及順序、以及互為存在的前提等。

在本文中，「相等」、「相同」等並非嚴格的數學和/或幾何學意義上的限制，還包含本領域技術人員可以理解的且製造或使用等允許的誤差。除非另有說明，本文中的數值範圍不僅包括其兩個端點內的整個範圍，也包括含於其中的若干子範圍。

應當理解，在本文中所引證的文件僅供參考之用，且不包含任何其可能與本文的相衝突的內容。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施方式描述的，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，而並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特徵的組合、分割或重複，均應包含在本發明的保護範圍之內。