電池裝置、保護電路、溫度監控方法、溫度傳感器布置方法
2023-11-11 00:18:02 1
專利名稱：電池裝置、保護電路、溫度監控方法、溫度傳感器布置方法
技術領域：
本發明涉及電池(尤其是鋰離子電池)及電池溫度的監控，具 體地，涉及一種電池裝置、電池裝置的保護電路、電池裝置的溫度 監控方法、以及電池裝置的溫度傳感器的布置方法。
背景技術：
目前，市面上的諸如筆記本電腦的移動終端使用的電池一般為
電池包(Battery Pack),電池包的內部一4殳有三顆至九顆電芯。電 池包內部的保護電路部分，用於對整體串並接在一起的電芯進行過 流、過充、過放監控及電池包內部某幾點的溫度監控。以下以筆記 本電腦的電池為例來進行描述。
然而，即便有了保護電路的監控保護，筆記本電腦的電池包仍 然會發生由於電芯內部的變化(衰敗)而引起的安全事故。電池安 全事故主要是由電芯內部的原因造成的。尤其是電芯內部短路，這 是引起筆記本電池安全事故的主要因素。當發生內部短路時，外部 ^呆護電^各完全失效(由於沒有電流流出，因此外部電3各不工作)， 進而導致安全事故的發生。
筆記本電池包內部的^f呆護電i 各在電池組有電的情況下始終處 於工作狀態，也就是i兌，只要鋰離子電池組還有電能，保護電路就 處於工作狀態。並且，只要電池包插在筆記本電腦上，在筆記本電
7腦的主板上，也有一部分電路(Stand By Circuit)是始終工作的。 這樣，即便用戶關閉筆記本電腦，由於這兩部分電路始終處於工作 狀態，鋰離子電池內部的電化學反應也是始終進行的，而只要鋰離 子電池內部的電化學反應沒有停止，那麼鋰離子電池就有發生危險 的可能。
才奐句"i舌i兌，〗寸於一個有電的4裡離子電池包，雖然沒有4翁在1者如 筆記本電腦的移動終端上，也同樣有發生爆炸危險的可能，甚至在 運輸過程中也會發生危險。
目前採用的電池安全保護的設計主要有以下幾種
(1) 基於絕對溫度的監控，〗又限於監控電池包內部的一點或 兩點，而且溫度傳感器的位置很隨意。而且對溫度的監控，只監控 實時溫度，當絕對溫度達到或超過預定閾值的時候，由中央管理器 件BMU控制MOSFET開關切斷電流幹路或熱熔絲(Thermal Fuse ) 丈容斷切斷電流幹路。
(2) 使用熱敏開關陣列，用控制單元對每個熱敏開關進行巡 檢，當某個電芯(Cell)的溫度超過指定閾值時，開關斷開，從而 判斷某個Cell發生故障。此種方法屬於一種絕對溫度信息監控的方 法，即獲得絕對溫度變化的信息。
(3 )通過熱良導體將至少一個或多個或全部的電芯熱關Jf關在 一起，並且用一個傳感器來監控實時溫度，^"對溫度的處理方法仍 然是絕對溫度超過某一個指定闊值後報警。
(4)採用的蓄電池殼體上增加溫度傳感器，當蓄電池內部絕 對溫度超過指定閾值時，發出警報信號。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下
問題(1 )僅僅監控實時絕對溫度，在發生電芯內部短路的情況下， 保護作用完全失效；(2)僅僅監控絕對溫度而不具報警功能；(3) 以絕對溫度作為預警溫度判斷，預警條件不夠充分；(4)溫度監控 點設置比較隨意，導致對電池包內部空間溫度分布監控精度差。
發明內容
考慮到相關技術中存在的上述問題而提出本發明。為此，本發 明旨在提供一種電池裝置，以及電池裝置的保護電路和溫度監控方 法，通過實時監測電池裝置的內/外溫度來判斷電池裝置的性能狀 況。
根據本發明的一個方面，首先提供了一種電池裝置。
才艮據本發明實施例的電池裝置包括殼體、電芯單元、中央管理
器件，其中，電芯單元和中央管理器件容納於殼體中，電芯單元由
一個或多個電芯構成。根據本發明實施例的電池裝置進一步包括 至少一個外部溫度傳感器，連接至殼體，用於感測電池裝置的外部
溫度；至少一個內部溫度傳感器，連4妄至電芯單元，用於感測電芯 單元的溫度；其中，外部溫度傳感器和內部溫度傳感器均連4妄至中 央管理器件(BMU)。
優選地，中央管理器件還包括獲取模塊，用於獲取外部溫度 傳感器和內部溫度傳感器的感測溫度；記錄模塊，用於根據獲取的 感測溫度i己錄電池裝置在不同工作^l犬態下的^刀始相只於溫度曲線或 曲面悽t據和過程相對溫度曲線或曲面悽t據，其中，電池裝置的工作 狀態包括充電狀態、；汶電狀態、Y木眠狀態。進一步優選地，根據本發明實施例的電池裝置還包括報警模 塊，連接至中央管理器件，用於在滿足預定條件的情況下產生報警
信號；其中，才艮警才莫塊可以位於殼體內部或外部。
優選i也，上述的預定條件為以下任一種存在其過禾呈溫度分布 圖變化幅度超過第一幅度變化閾值的監測點；存在其過程溫度高於 第二溫度閾值的監測點；存在其過程溫度在預定時間內高於第三溫 度閾值的次數超過第 一次數閾值的監測點；存在其過程溫度升高速 度超過溫升速度閾值的監測點；外部溫度傳感器的感測溫度超過第 四溫度閾值；其中，每個溫度傳感器都對應於一個監測點。
優選地，上述內部溫度傳感器具體為能夠感測二維溫度分布的 傳感器。
優選地，在存在多個內部溫度傳感器的情況下，多個內部溫度 傳感器均勻分布在電芯單元所包括的電芯上。
優選地，在電芯單元的各個電芯上分別分布有至少 一個內部溫 度傳感器。
根據本發明的另 一方面，提供了 一種電池裝置的保護電路。
根據本發明實施例的電池裝置的保護電路包括至少一個外部 溫度傳感器，連接至電池裝置的殼體；至少一個內部溫度傳感器， 連接至電池裝置的電芯單元；中央管理器件，與外部溫度傳感器和 內部溫度傳感器連4妄，獲耳又外部溫度傳感器和內部溫度傳感器的感 測溫度，並才艮據獲得的感測溫度記錄電池裝置在不同工作狀態下的 初始相對溫度曲線或曲面悽t據和過程相對溫度曲線或曲面悽t據，其 中，電池裝置的工作狀態包括充電狀態、；故電狀態、^f木眠狀態。優選地，根據本發明實施例的電池裝置的保護電路進一 步包
括報警模塊，連接至中央管理器件，用於在滿足預定條件的情況 下產生報警信號。
根據本發明的再一方面，提供了 一種電池裝置的溫度監控方法。
根據本發明實施例的電池裝置溫度監控方法包括以下處理感 測電池裝置在不同工作狀態下的初始外部溫度和各監測點的初始 內部溫度，4艮據初始內部溫度和初始外部溫度初始相對溫度曲線或 曲面數據，其中，電池裝置的工作狀態包括充電狀態、放電狀態、 休眠狀態；實時感測電池裝置的過程外部溫度和各監測點的過程內 部溫度，根據過程內部溫度和過程外部溫度形成過程相對溫度曲線 或曲面悽tl居；》于于不同的工作狀態，實時對比初始相只十溫度曲線或 曲面lt據和過程相對溫度曲線或曲面數據，在滿足預定條件的情況 下產生報警信號。
優選地，在根據本發明實施例的上述溫度監控方法中，形成初 始相對溫度曲線或曲面悽t據的才喿作具體為才艮據初始內部溫度和初 始外部溫度，通過預定算法來獲得初始相對溫度，並一艮據初始相對 溫度得到初始相對溫度曲線或曲面lt據；形成過程相對溫度曲線或 曲面數據的操作具體為根據過程內部溫度和過程外部溫度，通過 預定算法來獲得過程相對溫度，並根據過程相對溫度得到過程相對 溫度曲線或曲面翁::悟。
優選地，上述的預定條件為以下任一種存在其過程溫度分布 圖變化幅度超過第一幅度變化閾值的監測點；存在其過程溫度高於 第二溫度閾值的監測點；存在其過程溫度在預定時間內高於第三溫 度閾值的次數超過第 一次數閾值的監測點；存在其過程溫度升高速
ii度超過溫升速度閾值的監測點；實時感測的外部過程溫度超過第四 溫度閾值。
優選地，在根據本發明實施例的上述溫度監控方法中，通過連 4妄至電池裝置的殼體的至少 一個外部溫度傳感器來感測初始外部 溫度和過程外部溫度，通過連"l妄至電池裝置的電芯單元的至少 一個 內部溫度傳感器來感測初始內部溫度和過程內部溫度。
優選地，上述的內部溫度傳感器具體為能夠感測二維溫度分布 的傳感器。並且優選地，在存在多個內部溫度傳感器的情況下，多 個內部溫度傳感器均勻分布在電芯單元所包括的電芯上。
根據本發明的另 一方面，提供了 一種電池裝置的內部溫度傳感 器的布置方法。
在該方法中將多個內部溫度傳感器均勻分布在電池裝置的內 部電芯上；或者，電池裝置的各個電芯上均分布有至少一個內部溫 度傳感器。
才艮據本發明的另 一方面，才是供了 一種電池裝置的外部溫度傳感 器的布置方法。
在該方法中，在存在一個外部溫度傳感器的情況下，將外部溫 度傳感器連接至電池裝置的殼體的中心位置或者靠近電池裝置的 外部熱源的位置，在存在多個外部溫度傳感器的情況下，將多個外 部溫度傳感器均勻地連接至電池裝置的殼體。
上述技術方案中的至少一個技術方案具有如下的有益效果通 過分析溫度分布圖變化，有效監控電芯單元甚至是每個電芯的性能 衰落情況；並且通過增加告警功能，無論電池處於何種使用狀態，能夠在電池發生安全事故之前進行報警，從而能夠有效地降低安全 事故風險。
此處所i兌明的附圖用來才是供對本發明的進一步理解，構成本申 請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並
不構成對本發明的不當限定。在附圖中
圖1是根據本發明實施例的電池裝置的結構示意圖2是才艮據本發明實施例的電池裝置的溫度傳感器布局的示意
圖3是根據本發明實施例的電池裝置的相對溫度曲線及本發明 實施例的電池裝置的報警情況(1)的示意圖4是才艮據本發明實施例的電池裝置的詳細結構示意圖5是根據本發明實施例的電池裝置的報警情況(2)的示意
圖6是根據本發明實施例的電池裝置的報警情況(3)的示意
圖7是根據本發明實施例的電池裝置的報警情況(4)的示意
圖8是根據本發明實施例的電池裝置的報警情況(5)的示意圖9是根據本發明實施例的電池裝置保護電路的示意圖10是根據本發明實施例的電池裝置的溫度監控方法的流程圖。
具體實施例方式
首先需要說明的是，下文中提到的電池裝置或電池包優選地適 用於使用串並聯多鋰離子電芯的應用場合，可以應用到諸如筆記本 電腦的移動終端、攝像機、電動車等諸多主體。為了便於描述，以 下將以筆記本電腦為例來進行說明，應當理解，該說明僅僅是示例 性的，而不用於對本發明進4於任何限制。以下將參照附圖來描述本 發明實施例。
由於鋰電子電池的性能衰減，都會導致其電芯在4吏用過程中內 阻增大，進而使電芯在使用過程中內阻增大，導致電芯外殼的溫度 升高。同樣的，鋰離子電芯內部的異常反應也會使電芯溫度升高。 因此，在本發明實施例^是供的技術方案中，在電池裝置處i殳置多於 兩個溫度傳感器，通過實時監控鋰離子電池的溫度，並通過對比相 對溫度曲線來判斷其性能。
實施例一
根據本發明實施例，首先提供了一種電池裝置。
如圖1所示，才艮據本發明實施例的電池裝置包括殼體102、電 芯單元104、中央管理器件106,其中，電芯單元104和中央管理 器件106容納於殼體102中，電芯單元由一個或多個電芯(Cell) 構成，圖1中示例性;也示出了四個電芯(Celll Ce114)。
14如圖l所示，4艮據本發明實施例的電池裝置進一步包括至少 一個外部溫度傳感器108(圖1中示例性地示出了一個)，連接至殼 體102;至少一個內部溫度4專感器110,連4妄至電芯單元104;另外， 外部溫度傳感器108和內部溫度傳感器110均連4妄至中央管理器件 106。
為了實時精確地監測電池裝置的溫度分布，可以儘量設置多個 溫度傳感器。例如，可以在殼體102的各個面上i殳置外部溫度傳感 器108,也可以在電芯單元104的Cell上或者相鄰Cell之間均勻地 設置內部溫度傳感器110，優選地，在各個Cell上分別設置至少一 個內部溫度4專感器110。可以理解為每個內部溫度4專感器老M於應一 個監測點。^旦本發明對於溫度傳感器的^:量以及其分布方式並無嚴 格限制，均在本發明的保護範圍之內。
其中，圖2示出了溫度傳感器的一種示例性布局。如圖2所示， 外部溫度傳感器(TSensor7)連接至(即，設置於)殼體，六個內 部溫度傳感器(TSensor 1 TSensor 6)分別連4妄至六顆電芯；且 TSensor 1 TSensor 7均連接至電池裝置的中央管理器件BMU。
優選地，外部溫度傳感器108用於感測電池裝置的外部溫度， 內部溫度傳感器110用於感測電芯單元的溫度。
優選地，中央管理器件106進一步包括獲耳又模塊和記錄才莫塊， 其中，獲取模塊用於獲取外部溫度傳感器108和內部溫度傳感器110 的感測溫度；記錄才莫塊用於根據獲取的感測溫度，通過預定算法獲 得並記錄相對溫度，並糹艮據獲得的相對溫度對應地記錄初始相對溫 度曲線或曲面數據和過程相對溫度曲線或曲面數據。
需要說明的是，在本發明的實施例中，當內部溫度傳感器為點 傳感器時，相對溫度曲線或曲面數據具體為相對溫度曲線數據；當內部溫度傳感器為二維傳感器時，相對溫度曲線或曲面數據具體為
相對溫度曲面翁:據。下文中，將以相對溫度曲線翁:據(下簡稱相對 溫度曲線)為例進4亍i兌明。
例如，可以在電池裝置生產完成時，通過外部溫度傳感器108 記錄(例如，在生產線的最後一道工序或出廠之前)室溫正常工作 狀態下電池裝置的外部溫度傳感器，並通過內部溫度傳感器110在 線記錄室溫正常工作狀態下電池裝置的內部溫度，其中，在每個電 芯都分布有內部溫度傳感器的情況下，可以記錄到每個電芯的溫 度；中央管理器件106的獲取模塊用於獲取外部溫度傳感器以及內 部溫度傳感器的感測溫度；記錄才莫塊用於通過預定算法獲得相對溫 度，並根據相對溫度記錄電池裝置的初始相對溫度曲線(如圖3所 示的實線)。
又例如，在電池裝置的運專lr、 4吏用等其他情況下，實時監控電 池裝置的溫度分布變化。具體地，通過外部溫度傳感器108實時記 錄電池裝置的外部溫度傳感器，並通過內部溫度傳感器110實時記 錄電池裝置的內部溫度。
獲取4莫塊還用於獲耳又外部溫度傳感器以及內部溫度傳感器的 感測溫度；記錄模塊還用於根據獲取模塊獲取的感測溫度記錄電池 裝置在不同工作狀態下的過程相對溫度曲線(如圖3所示的虛線)。
其中，相對溫度曲線上各監測點的溫度優選地是相對溫度，使 用相對溫度的目的在於排除外界因素，從而得到cell自身發熱的情 況以判斷cell自身工作是否正常。可以通過預定算法來獲得相對溫 度，例如，獲取相對溫度的一種預定算法是將內部溫度減去外部溫 度，即，各監測點相對溫度=各監測點溫度-外部溫度。實際上， 減法操作僅僅是最簡單的操作，例如，在很多情況下，還需要排除 諸如筆記本電腦的裝置的其他部件產生的熱量，其他cell對被測cell
16的溫度影響等，此時需要使用更複雜和精確的算法來排除外界因素
對cell溫度帶來的影響。
需要說明的是，在上述溫度傳感器是可以感測二維溫度分度的 傳感器的情況下，中央管理器件將獲得二維的溫度分布信息。需要 -說明的是，目前市面上尚無二維傳感器，可以通過依次緊密排布多 個內部溫度傳感器的方式來實現，或者通過紅外4支術來實現。
需要說明的是，不論是初始相對溫度曲線還是過程相對溫度曲 線，都會因電池裝置的工作狀態的不同而不同，換句話說，電池裝 置在不同的工作狀態下會對應不同的初始/過程相對溫度曲線。例 如，可以分別i己錄電池裝置在充電、；改電、^木眠狀態下的初始/過詳呈 相7十溫度曲線。這才羊，，無可以通過7寸比過禾呈相乂於溫度曲線和#刀始相 對溫度曲線來判斷電池裝置的性能或狀態，當然，在此之前，需要 先判斷電池的工作狀態，然後才艮據工作狀態查看相應的相對溫度曲 線。
優選地，如圖4所示，根據本發明實施例的電池裝置進一步包 括報警模塊112，其連接至中央管理器件106,用於在滿足預定條 件的情況下產生報警信號；其中，報警模塊可以位於殼體102內部 或外部(圖4示出了位於殼體外部的情況，而圖2示出了位於殼體 內部的情況)。報警模塊可以以發聲的方式來報警，例如，通過圖2 所示的蜂鳴器即可實現；在電池裝置應用於帶有顯示功能設備的情 況下，還可以通過在主機窗口屏幕上顯示報警信息的方式報警；還 可以通過網絡連結，將報警信息傳給後端伺服器；只要實現提醒用 戶電池裝置存在潛在安全隱患的目的即可。
而對於報警模塊報警的條件則可以根據需要靈活設置。例如， 可以在如下情況下進行報警(1 )存在其過程相對溫度曲線變化幅度(例如，同初始相對
溫度曲線的溫度相比)超過第一幅度變化閾值(例如，3°C)的監 測點，i兌明某個/某些Cell的溫升變化幅度過大；例如，圖3中的 溫度傳感器序號為4的傳感器對應的監測點；
(2) 存在其過程溫度高於第二溫度閾值(例如，圖5所示的 80°C )的監測點，i兌明某個/某些Cell的溫度過高；例如，圖5中 的溫度傳感器序號為4的傳感器對應的監測點；
(3) 存在其過程溫度在預定時間(例如，IO分鐘)內高於第 三溫度閾值(例如，圖6所示的77°C )的次數超過第一次數閾值(例 如，2次)的監測點，說明某個/某些Ce11 (電芯)的溫度頻繁的接 近預設高溫；
(4 )存在其過程溫度升高速度超過溫升速度閾值(例如，圖7 所示的AT/At)的監測點，i兌明某個/某些Cell的溫度升高過快；
(5)外部溫度傳感器的感測溫度超過第四溫度閾值(例如， 圖8所示的4(TC)，說明外部環境車交高，其中，圖8中的7號監測 點對應於外部傳感器。
其中，上述的監測點是與溫度傳感器——對應的，即，每個溫 度傳感器都對應一個監測點(例如，圖5中示出了與圖2的7個傳 感器對應的7個感測點)。在上述所列的各種情況下，il明此時不 適宜使用被監測的電池裝置，用戶需要拔下電池或更換使用環境， 或者該電池裝置存在安全隱患，用戶需要注意，不應當繼續使用， 因此，通過才艮警4是醒用戶無疑可以避免安全事i!;丈的發生。
18實施例二
根據本發明實施例，提供了一種電池裝置的保護電路。
如圖9所示，該保護電路包括至少一個外部溫度傳感器902 (圖中示例性的示出了一個)，連接至電池裝置的殼體；至少一個 內部溫度傳感器904 (圖中示例性的示出了一個)，連接至電池裝置 的電芯單元；中央管理器件906,與外部溫度傳感器902和內部溫 度傳感器904連接，獲取外部溫度傳感器902和內部溫度傳感器904 的感測溫度，並根據獲得的感測溫度，通過預定算法(例如，可以 是減法)獲得相對溫度，再才艮據相對溫度記錄初始相對溫度曲線或 曲面數據和過程相對溫度曲線或曲面悽t據。
優選地，如圖9中的虛線框所示，根據本發明實施例的電池裝 置的保護電路進一步包括報警模塊908,連接至中央管理器件906， 用於在滿足預定條件的情況下產生報警信號。
報警模塊的報警操作可以參照實施例 一 的相關描述來理解和 實施。
實施例三
根據本發明實施例，提供了一種電池裝置的溫度監控方法，該 監控方法優選地可以使用實施例 一的電池裝置和實施例二的保護 電3各來實現，也可以^吏用其他合適的裝置來實現，本發明對此沒有 特別限制。
如圖10所示，才艮據本發明實施例的電池裝置溫度監控方法包 ，括以下處理
19步艱《S1002,感測電池裝置在不同工作狀態下的各監測點的初 始外部溫度或初始內部溫度，才艮才居初始內部溫度和初始外部溫度通 過預定算法獲得初始相對溫度，並才艮據初始相對溫度形成不同工作 狀態下的初始相對溫度曲線或曲面數據，其中，電池裝置的工作狀 態包括^旦不限於充電狀態、；改電狀態、4木眠狀態；
步驟S1004,實時感測電池裝置的各監測點的過程外部溫度或 過程內部溫度，根據過程內部溫度和過程外部溫度通過預定算法獲 得過程相對溫度，並才艮據過程相對溫度形成過禾呈相對溫度曲線或曲 面數據；
步驟S1006,對於不同的工作狀態，實時對比初始相對溫度曲 線和過程相對溫度曲線，在滿足預定條件的情況下產生報警信號 (即，在該步驟中，在對比相對溫度曲線或曲面數據之前，首先需 要判斷電池的工作狀態，然後再對比相應的相對溫度曲線)。
優選地，在步驟S1002中，可以通過將初始內部溫度減去初始 外部溫度來獲得初始相對溫度，並根據初始相對溫度得到初始相對 溫度曲線或曲面悽t悟；而在步艱《S1004中，可以通過爿誇過禾呈內部溫 度減去過程外部溫度來獲得過程相對溫度，並4艮據過程相對溫度得 到過程相對溫度曲線或曲面ft據。
優選地，在步驟S1006中提到的預定條件可以包括但不限於如 下情形(1 )存在其過程相對溫度曲線變化幅度超過第一幅度變化 閾值的監測點；(2)存在其過程溫度高於第二溫度閾值的監測點； (3 )存在其過程溫度在預定時間內高於第三溫度閾值的次^t超過 第一次數閾值的監測點；(4)存在其過程溫度升高速度超過溫升速 度閾值的監測點；(5 )實時感測的外部過程溫度超過第四溫度閾值。
20優選地，在步艱《S1002和步駛《S1004中，可以通過連4姿至電池 裝置的殼體的至少一個外部溫度傳感器來感測初始外部溫度和過 程外部溫度，通過連接至電池裝置的電芯單元的至少一個內部溫度 傳感器來感測初始內部溫度和過程內部溫度。
優選地，上述的內部溫度傳感器可以是能夠感測二維溫度分布 的傳感器。並且可以在電芯單元的每個電芯上都設置至少 一個內部 溫度傳感器。
實施例四
根據本發明實施例，提供了 一種電池裝置的內部溫度傳感器的 布置方法。
在該方法中將多個內部溫度傳感器均勻分布在電池裝置的內 部電芯上；或者，電池裝置的各個電芯上均分布有至少一個內部溫 度傳感器。(如圖2所示)
實施例五
才艮據本發明實施例，才是供了 一種電池裝置的外部溫度傳感器的 布置方法。
在該方法中，在存在一個外部溫度傳感器的情況下，將外部溫 度傳感器連接至電池裝置的殼體的中心位置或者靠近電池裝置的 外部熱源的位置，在存在多個外部溫度傳感器的情況下，將多個外 部溫度傳感器均勾地連4妄至電池裝置的殼體。例如，在存在兩個溫 度傳感器的情況下，可以將一個連接於與空氣接觸的殼體表面，另 一個連4妄於與應用電池裝置的系統4妄觸的殼體的表面。藉助於本發明的上述技術方案，通過分析溫度分布曲線變化，
有效監控電芯單元甚至是每個電芯的性能衰落情況；並且通過增加 告警功能，無論電池處於何種使用狀態，能夠在電池存在安全隱患 的情況下進行報警，從而能夠有效地降低安全事故風險。
以上所述 <又為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發 明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進 等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種電池裝置，包括殼體、電芯單元、中央管理器件，其中，所述電芯單元和所述中央管理器件容納於所述殼體中，所述電芯單元由一個或多個電芯構成，其特徵在於，進一步包括至少一個外部溫度傳感器，連接至所述殼體，用於感測所述電池裝置的外部溫度；至少一個內部溫度傳感器，連接至所述電芯單元，用於感測所述電芯單元的溫度；其中，所述外部溫度傳感器和所述內部溫度傳感器均連接至所述中央管理器件。
2. 根據權利要求1所述的電池裝置，其特徵在於，所述中央管理 器件還包括溫度獲取模塊，用於獲取所述外部溫度傳感器和所述內 部溫度傳感器的感測溫度；記錄模塊，用於根據所述溫度獲取模塊獲取的所述感測 溫度記錄所述電池裝置在不同工作狀態下的初始相對溫度曲 線或曲面悽t據和過程相對溫度曲線或曲面^t據，其中，所述電 池裝置的工作狀態包括充電狀態、；故電狀態、^木眠狀態。
3. 根據權利要求1所述的電池裝置，進一步包括報警模塊，連接至所述中央管理器件，用於在滿足預定 條件的情況下產生報警信號；其中，所述報警模塊位於所述殼 體內部或外部。
4. 根據權利要求3所述的電池裝置，其特徵在於，所述預定條件 為以下^f壬一種存在其過程溫度的分布圖變化幅度超過第一幅度變化閾 值的監測點；存在其過程溫度高於第二溫度閾值的監測點；存在其過程溫度在預定時間內高於第三溫度閾值的次數 超過第 一次數閾值的監測點；存在其過程溫度升高速度超過溫升速度閾值的監測點；所述外部溫度傳感器的感測溫度超過第四溫度閾值；其中，每個所述溫度傳感器都對應於一個監測點。
5. 才艮據權利要求1至4中任一項所述的電池裝置，其特徵在於， 所述內部溫度傳感器具體為能夠感測二維溫度分布的傳感 器。
6. 根據權利要求1至4中任一項所述的電池裝置，其特徵在於，在存在多個內部溫度傳感器的情況下，所述多個內部溫度傳感 器均勻分布在所述電芯單元所包括的電芯上。
7. 根據權利要求1至4中任一項所述的電池裝置，在所述電芯單 元的各個電芯上分別分布有至少 一個內部溫度傳感器。
8. —種電池裝置的保護電路，其特徵在於，包括至少一個外部溫度傳感器，連接至電池裝置的殼體；至少一個內部溫度傳感器，連接至所述電池裝置的電芯 單元；中央管理器件，與所述外部溫度傳感器和所述內部溫度 傳感器連接，獲取所述外部溫度傳感器和所述內部溫度傳感器 的感測溫度，並根據獲取的所述感測溫度獲得並記錄所述電池 裝置在不同工作狀態下的初始相對溫度曲線或曲面數據和過 程相對溫度曲線或曲面lt據，其中，所述電池裝置的工作狀態包括充電爿犬態、；故電4犬態、 <木眠4犬態。
9. 根據權利要求8所述的保護電路，其特徵在於，進一步包括報警模塊，連接至所述中央管理器件，用於在滿足預定 條件的情況下產生報警信號。
10. —種電池裝置溫度監控方法，其特徵在於，包括感測電池裝置在不同工作;]犬態下的各監測點的初始外部 溫度和初始內部溫度，才艮才居所述4刀始內部溫度和所述初始外部 溫度形成不同工作狀態下的初始相對溫度曲線或曲面數據，其 中，所述電池裝置的工作狀態包括充電狀態、放電狀態、休 眠狀態；實時感測所述電池裝置的所述各監測點的過禾呈外部溫度 和過禾呈內部溫度，才艮據所述過禾呈內部溫度和所述過程外部溫度 形成過程相對溫度曲線或曲面悽t據；乂t於在不同的工fM犬態，實時^"比所述初始相^"溫度曲 線或曲面數據和所述過程相對溫度曲線或曲面數據，在滿足預 定條件的情況下產生報警信號。
11. 根據權利要求10所述的電池裝置溫度監控方法，其特徵在於，形成所述初始相對溫度曲線或曲面據的糹喿作具體為 才艮據所述初始內部溫度和所述初始外部溫度，通過預定算法來獲得初始相對溫度，並根據所述初始相對溫度得到所述初始相只十溫度曲線或曲面l史才居；形成所述過程相對溫度曲線或曲面#:據的操作具體為 根據將所述過程內部溫度和所述過程外部溫度，通過所述預定 算法來獲得過程相對溫度，並々艮據所述過程相對溫度得到所述 過程相對溫度曲線或曲面數據。
12. 4艮據4又利要求11所述的電池裝置溫度監控方法，其特徵在於， 所述預定條4牛為以下4壬一種存在其過程溫度分布圖變化幅度超過第一幅度變化閾值 的監測點；存在其過程溫度高於第二溫度閾值的監測點；存在其過程溫度在預定時間內高於第三溫度閾值的次數 超過第 一 次悽t閾值的監測點；存在其過程溫度升高速度超過溫升速度閾值的監測點；實時感測的所述外部過程溫度超過第四溫度閾值。
13. 衝艮據權利要求10至12中任一項所述的電池裝置溫度監控方 法，其特徵在於，通過連接至所述電池裝置的殼體的至少一個度，通過連4妄至所述電池裝置的電芯單元的至少一個內部溫度 傳感器來感測所述初始內部溫度和所述過禾呈內部溫度。
14. 一種電池裝置的內部溫度傳感器的布置方法，其特徵在於將 多個內部溫度傳感器均勻分布在電池裝置的內部電芯上；或 者，電池裝置的各個電芯上均分布有至少一個內部溫度傳感 緊
15. —種電池裝置的外部溫度傳感器的布置方法，其特徵在於在存在一個外部溫度傳感器的情況下，將所述外部溫度傳感器連4妄至所述電池裝置的殼體的中心位置或者靠近電池裝置的外部熱源的位置，在存在多個外部溫度傳感器的情況下，將所述多個外部溫度傳感器均勻地連接至所述電池裝置的殼體。
全文摘要
本發明公開了一種電池裝置、電池裝置的保護電路、以及電池裝置的溫度監控方法。其中，電池裝置包括殼體、電芯單元、中央管理器件，其中，電芯單元和中央管理器件容納於殼體中，電芯單元由一個或多個電芯構成。根據本發明實施例的電池裝置進一步包括至少一個外部溫度傳感器，連接至殼體；至少一個內部溫度傳感器，連接至電芯單元；其中，外部溫度傳感器和內部溫度傳感器均連接至中央管理器件(BMU)。上述電池裝置優選地包括告警模塊。通過本發明，有效監控電芯單元甚至是每個電芯的性能衰落情況；並且通過增加告警功能，能夠在電池發生安全事故之前進行報警，從而能夠有效地降低安全事故風險。
文檔編號H02H5/04GK101499544SQ20081005700
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月28日 優先權日2008年1月28日
發明者於海峰 申請人:聯想(北京)有限公司