电池单元组件的制作方法

本发明涉及一种电池单元组件。

背景技术：

在正确确定温度值并且基于温度值控制电池单元的温度水平时存在问题。

技术实现要素：

要解决的技术问题

本发明人已经认识到需要一种电池单元组件，该电池单元组件采用直接地联接到电池单元壳体的薄轮廓传感器，以确定与电池单元关联的操作参数值。

技术方案

提供一种根据示例性实施例的电池单元组件。所述电池单元组件包括具有壳体以及从壳体延伸的第一和第二电端子的电池单元。所述电池单元组件进一步包括被直接地设置在壳体上的薄轮廓传感器。所述薄轮廓传感器具有微处理器和感测电路。所述感测电路直接地联接到壳体。所述微处理器和所述感测电路可操作地联接在一起。所述感测电路被配置为产生指示电池单元的操作参数值的信号。所述微处理器被编程以基于来自感测电路的信号确定操作参数值。所述微处理器被进一步编程以在存储器设备中存储所述操作参数值。所述电池单元组件进一步包括保护层，所述保护层联接到并且被设置在所述薄轮廓传感器上，以使得所述薄轮廓传感器被设置在所述保护层和所述壳体之间。

附图说明

图1是具有电池单元组件和电池控制模块的电池系统的示意图；

图2是根据示例性实施例的图1的电池单元组件的第一侧的示意图；

图3是图1的电池单元组件的第二侧的示意图；

图4是图1的电池单元组件的一部分沿4-4线的横截面示意图；

图5是图1的电池单元组件的另一部分沿5-5线的横截面示意图；

图6是采用在图1的电池单元组件中的薄轮廓传感器的电器示意图，该薄轮廓传感器具有感测电路、参考电压电路、数据发送电路、数据接收电路和发热电路；以及

图7和图8是用于确定与电池单元组件关联的操作参数，以及用于采用图6的薄轮廓传感器控制操作参数值的方法的流程图。

具体实施方式

参照图1和图2，提供具有根据示例性实施例的电池单元组件20，和电池控制模块30的电池系统10。

参照图1、图3、图5和图7，电池单元组件20包括电池单元40，薄轮廓传感器50和保护层52、54。电池单元组件20的优点是薄轮廓传感器50联接到并且被直接地设置到电池40的壳体60，并且确定与电池40关联的操作参数值，以及基于操作参数值控制电池单元40的操作参数。具体地，在示例性实施例中，薄轮廓传感器50采用感测电路100确定与电池单元40关联的温度值，并且控制发热电路108以基于温度值调节电池单元40的温度水平。

为了理解的目的，此处术语“迹线”指的是薄的导电构件。

参照图1至图5，电池单元40具有壳体60和从壳体60延伸的电端子62、64。电池单元40进一步包括塑料层70、负极(anode)层72、隔板层74、正极(cathode)层76和塑料层78。负极层72联接在塑料层70和隔板层74之间并且联接到塑料层70和隔板层74。负极层72电联接到电端子62。正极层76联接在隔板层74和塑料层78之间并且联接到隔板层74和塑料层78。正极层76电联接到电端子64。负极层72和正极层76在电端子62、64之间产生电压。在示例性实施例中，电池单元40是锂离子袋式电池单元。此外，在示例性实施例中，壳体60(图3中示出)是基本上矩形形状并且具有外表面66(图4中示出)。在可替代的实施例中，电池单元40可以例如是另一类型的电池单元，例如镍-金属氢化物电池单元，或镍-镉电池单元。此外，在可替代的实施例中，电池单元40的壳体60可以具有另一形状，例如圆柱形。再此外，在可替代的实施例中，电池单元40可以被其他类型的能量存储单元替代。例如，电池单元40可以被具有从其延伸的第一和第二电端子的超级电容器替代，或者被具有从其延伸的第一和第二电端子的超级电容器替代。

参照图4到图6，薄轮廓传感器50被配置为确定电池单元40的操作参数值并且基于操作参数值控制电池单元40的操作参数。例如，在示例性实施例中，薄轮廓传感器50采用感测电路100以确定电池单元40的温度值，并控制发热电路108以基于温度值调节电池单元40的温度水平。

薄轮廓传感器50包括微处理器90、感测电路100、参考电压电路102、数据接收电路104、数据发送电路106、发热电路108和引线110、112。微处理器90可操作地电联接到感测电路100、数据接收电路104、数据发送电路106和发热电路108。在示例性实施例中，感测电路100和发热电路108联接到并且被直接地设置在壳体60的外表面66上(图4中示出)。此外，至少数据接收电路104和数据发送电路106的一部分联接到并且被直接地设置在壳体60的外表面66上。

参照图1、图2、图5和图6，微处理器90被编程以确定电池单元40的操作参数值(例如：温度值)，并且基于操作参数值控制电池单元40的操作参数(例如：温度水平)，将要在以下描述更详细的细节。微处理器90包括存储器设备140，具有输入-输出(I/O)端口150、152、154、156、158、160、162的模拟-数字转换器142以及振荡器170。微处理器90经由引线110、112电联接到电池单元40的电端子62、64。电端子62、64被配置为向微处理器90供应操作电压。在示例性实施例中，微处理器90联接到并且被直接地设置在电路板119上(图5中示出)，并且电路板119联接到保护层52和塑料层70并且联接在保护层52和塑料层70之间。在可替代的实施例中，微处理器90采用粘合剂或者其他附接方式联接到并且被直接地设置在电池单元40的壳体60的外表面66上。在此可替代的实施例中，电路板119可以从电池单元组件40移除。微处理器90采用存储在存储器设备140中的软件指令和/或数据以关于微处理器90执行至少一部分这里描述的任务。

感测电路100被配置为产生指示电池单元40的操作参数值(例如：温度值)的信号。在所示实施例中，感测电路100联接到并且被直接地设置在壳体60的外表面66上。当然，在可替代的实施例中，至少感测电路100的一些部件能够联接到并且被直接地设置在电路板119(图5中示出)上，所述电路板119进一步联接到壳体60。感测电路100包括晶体管190，电阻器194、198、202、206，电阻迹线210以及节点218、222、226。电阻迹线210具有基于电池40的温度水平变化的电阻水平。

参照图6，晶体管190包括基极B1、发射极E1和集电极C1。发射极E1电联接到节点218，所述节点218进一步电联接到电池单元40的正电端子上的操作电压。节点218进一步电联接到微处理器90的I/O端口150。基极B1电联接到节点222。电阻器194电联接在节点222和节点218之间。此外，电阻器198电联接在节点222和I/O端口152之间。电阻器202电联接在集电极C1和节点226之间。此外，电阻迹线210电联接在节点226和电池单元40的负电端子之间。因此，电阻器202以串联方式与电阻迹线210电联接，并且电节点226电联接在电阻器202和电阻迹线210之间。当晶体管190被导通时，电阻器202进一步电联接到操作电压。电阻器206电联接在节点226和I/O端口154之间。

参照图1和图6，电阻迹线210具有基于电池40的温度水平变化的电阻水平，并且其被微处理器90使用以确定电池单元40的温度水平。在示例性实施例中，电阻迹线210联接到并且被直接地设置在壳体60的外表面66(图4中示出)上。电阻迹线210包括以串联方式彼此电联接的电阻迹线部340、342、344、346、348、350、352、354、356、358、360、362、364、366。如所示的，电阻迹线342、346、350、354、358、362彼此隔开并且纵向地沿着柔性塑料片80的第一侧130彼此基本上平行的延伸。在示例性实施例中，电阻迹线210具有范围在0.33至1毫米的厚度。当然，在可替代的实施例中，电阻迹线210可以具有大于1毫米的厚度。在示例性实施例中，电阻迹线210被打印在壳体60的外表面66上并且由石墨、镍、锡、银、铜中的至少一种或者前述的材料中的至少两种的合金构成。

在可替代的实施例中，电阻迹线210能够在壳体60上具有不同的构造。例如，电阻迹线210可以包括彼此平行延伸的第一多个迹线部，所述第一多个迹线部在其末端区域处与一个或者多个迹线部彼此联接在一起，所述一个或者多个迹线部与第一多个迹线部基本上垂直设置，以提供电池单元40所需的温度感测覆盖。此外，例如，电阻迹线210可以包括联接到一个或者多个串联迹线部的平行延伸的迹线部的另一组合以提供电池单元40所需的温度感测覆盖。

因为电阻迹线210具有基于电池40的温度水平变化的电阻，所以当晶体管190导通时，在节点226处的电压指示电池单元40的温度水平。再此外，施加到I/O端口154的电压进一步指示电池单元40的温度水平。

为了确定电池单元40的温度水平，微处理器90被编程以在I/O端口152上输出低逻辑电平电压以导通晶体管190。当晶体管190导通时，微处理器90被编程以测量在I/O端口154处的电阻器206上的电压(温度_感测)。微处理器90进一步被编程以基于电压(温度_感测)确定代表电池单元40的温度水平的温度值。在示例性实施例中，微处理器90采用存储在存储器设备140中的查找表，所述查找表具有多个电压值(对应于I/O端口154处的电压水平)以及多个关联的电池单元40的温度水平。微处理器90采用测量的电压水平以访问查找表中关联的温度值，所述温度值与电池单元40的温度水平对应。

微处理器90被进一步编程以测量I/O端口150上的电压以确定电池单元40的Vopen或者Vload电压。具体地，微处理器90测量当晶体管300截止时的I/O端口150上的电压，所述电压与电池单元40的Vopen电压水平对应。可替代地，微处理器90测量当晶体管300导通时的I/O端口151上的电压，所述电压与电池单元40的Vload电压水平对应。

参考电压电路102被提供以将参考电压输入到微处理器90的I/O端口156。在所示实施例中，参考电压电路102联接到并且被直接地设置在电路板119(图1中示出)上。当然，在可替代的实施例中，至少参考电压电路102的一些部件能够联接到并且被直接地设置在壳体60的外表面66上。参考电压电路102包括电阻器230、二极管232和节点234。电阻器230电联接在操作电压和节点234之间。二极管232电联接在节点234和电池单元40的负电端子之间。节点234进一步电联接到I/O端口156。

参照图1和图6，数据接收电路104被提供以允许薄轮廓传感器50接收来自电池控制模块30的数据。在所示实施例中，至少数据接收电路104的一些部件联接到并且被直接地设置在电路板119(图1中示出)上。当然，在可替代的实施例中，至少数据接收电路104的一些部件联接到并且直接地设置在壳体60的外表面66上。数据接收电路104包括红外接收晶体管242、电阻器244、电压缓冲器248和节点252。晶体管242包括基极B2、集电极C2和发射极E2。集电极C2电联接到电池单元40的正电端子。发射极E2电联接到节点252，所述节点252进一步联接到电阻器244。电阻器244电联接在节点252和电池单元40的负电端子之间。电压缓冲器248电联接在节点252和微处理器90的I/O端口158之间。当基极B2接收具有阈值光水平的红外光时，晶体管242导通并通过电压缓冲器248将电压供应至I/O端口158。相应地，当红外光具有包含在其中的二进制消息时，晶体管242反复地导通和截止以经过电压缓冲器248将二进制电压消息供应至I/O端口158。

数据接收电路104被配置为接收其中具有二进制消息的信号，所述二进制消息对应于与电池单元40关联的阈值操作参数值。例如，在示例性实施例中，信号与红外光信号对应，此外，在示例性实施例中，阈值操作参数值与至少一个电池单元40的阈值温度值对应。当然，在可替代的实施例中，数据接收电路104可以具有无线电频率(RF)接收器，所述无线电频率接收器可操作地联接到I/O端口158，且接收的具有二进制消息的信号能够与无线电频率对应。此外，在可替代的实施例中，阈值操作参数值能够对应于与电池单元40关联的另一阈值参数值。

在接收其中具有二进制消息的信号后，数据接收电路104被进一步配置为输出具有响应于接收的信号的二进制消息的电压信号。二进制消息代表电池单元40的阈值操作参数值，且被微处理器90接收。在示例性实施例中，二进制消息具有与至少一个电池单元40的阈值温度值对应的阈值操作参数值。

数据发送电路106被提供以允许薄轮廓传感器50将数据发送到电池控制模块30。具体地，微处理器90被编程以产生控制信号，以使数据发送电路106发送其中具有第一二进制消息的信号，其中所述第一二进制消息代表电池单元40的测量的操作参数值。在所示实施例中，至少一些数据发送电路106的部件联接到并且被直接地设置在电路板119(图1中示出)上。当然，在可替代的实施例中，至少一些数据发送电路106的部件联接到并且被直接地设置在壳体60的外表面66上。数据发送电路106包括红外发射二极管258、晶体管260、电阻器264、268、272、二极管276、280和节点284。

电阻器260包括基极B3、集电极C3和发射极E3。红外发射二极管258电联接在集电极C3和电池单元40的正电端子之间，电阻器264电联接在发射极E3和电池单元40的负电端子之间。电阻器268电联接在基极B3和电池单元40的负电端子之间，基极B3进一步电联接到节点284，二极管276和280以串联方式电联接在节点284和电池单元40的负电端子之间。电阻器272电联接在节点284和微处理器90的I/O端口160之间。

当微处理器90指示I/O端口160输出高逻辑电平电压时，晶体管260导通并且红外发射二极管258发射红外光。相应地，当微处理器90期望输出其中具有与电池单元40的测量的操作参数值对应的二进制消息的信号时，微处理器90控制I/O端口160的电压输出以产生其中具有二进制消息的红外光信号。在示例性实施例中，二进制消息具有与电池单元40的测量的温度值对应的测量的操作参数值。

参考图1、图2和图6，发热电路108被提供，以在电池单元40的温度水平低于阈值温度水平时提高电池单元40的温度水平。在所示实施例中，至少发热电路108的一些部件直接地联接到壳体60的外表面66(图4中示出)。当然，在可替代的实施例中，至少发热电路108的一些部件能够被设置在电路板119(图4中示出)上，所述电路板119进一步联接到壳体60。发热电路108包括晶体管300、加热元件迹线302、电阻器304、308、312、二极管316、320、节点324、328和感测线329。

晶体管300包括基极B4、集电极C4和发射极E4。加热元件迹线302电联接在集电极C4和电池单元40的正电端子之间。电阻器304电联接在发射极E4和电池单元40的负电端子之间。感测线329电联接在发射极E4和微处理器90的I/O端口164之间。基极B4电联接到节点328。二极管316、320以串联方式电联接在节点328和电池单元40的负电端子之间。电阻器312电联接在节点328和微处理器90的I/O端口162之间。

加热元件迹线302被配置为当电压施加在加热元件迹线302两端时产生热。在所示实施例中，加热元件迹线302是联接到并且被直接地设置在柔性塑料片80上的基本上蜿蜒形状(serpentine-shaped)的加热元件迹线。此外，加热元件迹线302包括彼此以串联方式联接的加热元件迹线部400、402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422和424。此外，在示例性实施例中，加热元件迹线302被打印在壳体60的外表面66上并且由石墨、镍、锡、银、铜中的至少一种或者前述的材料中的至少两种的合金构成。在可替代的实施例中，加热元件迹线302可以具有在柔性塑料片80上的不同构造。例如，加热元件迹线302可以包括彼此平行延伸的第一多个加热元件迹线部，所述第一多个加热元件迹线部在其端部区域处与一个或者多个加热元件迹线部联接在一起，所述一个或者多个加热元件迹线部与第一多个加热元件迹线基本上垂直设置，以提供电池单元40所需的加热覆盖。此外，例如，加热元件迹线302可以包括联接到一个或者多个串联加热元件迹线部的平行延伸的加热元件迹线部的另一组合以提供电池单元40所需的加热覆盖。

在操作期间，微处理器90被编程为若干电池单元40的温度值低于第一阈值温度水平，则产生控制电压，以使发热电路108的晶体管300将电流供应至加热元件迹线302，从而产生热。此外，微处理器90被编程为如果电池单元40的温度值高于第二阈值温度值，则停止产生控制电压，以使发热电路108的晶体管300停止将电流供应至加热元件迹线302从而使加热元件迹线302停止产生热。

微处理器90被进一步编程以在晶体管300导通的时候通过测量节点324处的电压来确定Iload电流值。微处理器90采用下述等式计算Iload电流值：

Iload＝节点324处的电压/电阻器304的已知电阻值。

参照图4，保护层52联接到并且被设置在薄轮廓传感器50上，以使薄轮廓传感器50被设置在保护层52和壳体60的塑料层70之间。在示例性实施例中，保护层52由薄塑料层构成。此外，在示例性实施例中，保护层52是基本上透明的塑料层。

保护层54联接到并且被设置在壳体60的塑料层78侧上，在示例性实施例中，保护层54由薄塑料层构成。此外，在示例性实施例中，保护层52是基本上透明的塑料层。

参照图1和图6至图8，现在将描述确定与电池40关联的操作参数值的和基于操作参数值控制电池40的操作参数的方法的流程图。

在步骤502，操作者提供电池单元组件20，其具有电池单元40、薄轮廓传感器50以及保护层52、54。电池单元40具有壳体60和从壳体60延伸的第一和第二电端子62、64。保护层52联接到并且被设置在薄轮廓传感器50上使得薄轮廓传感器50被设置在保护层52和壳体60之间。薄轮廓传感器50具有微处理器90、感测电路100、发热电路108、数据发送电路106和数据接收电路104。微处理器90可操作地电联接到感测电路100、发热电路108、数据发送电路106以及数据接收电路104。感测电路100和发热电路108直接地联接到壳体60。感测电路100具有电阻迹线210。电阻迹线210具有基于电池单元40的温度水平变化的电阻水平。在步骤502之后，方法前进到步骤504。

在步骤504，外部电池控制模块30发送具有第一二进制消息的信号，该第一二进制消息具有：(i)电池单元标识符值，(ii)第一温度阈值，以及(iii)第二温度阈值。在步骤504之后，方法前进到步骤506。

在步骤506，数据接收电路104接收来自外部电池控制模块30的、具有第一二进制消息的信号，并且产生具有由微处理器90接收的、具有电池单元标识符值以及第一和第二温度阈值的信号。在步骤506之后，方法前进到步骤508。

在步骤508，微处理器90做出电池单元标识符值是否等于与电池单元40关联的存储的电池单元标识符值的确定。在步骤508之前，存储的电池单元标识符值存储在存储器设备140中。如果步骤508的值等于“是”，该方法前进到步骤510。否则，方法前进到步骤512。

在步骤510，微处理器90在存储器设备140中存储第一温度阈值和第二温度阈值，在步骤510之后，方法前进到步骤520。

再参照步骤508，如果步骤508的值等于“否”，方法前进到步骤512。在步骤512，在步骤512，微处理器90检索先前存储在存储设备140中的第一温度阈值和第二温度阈值。在步骤512之后，方法前进到步骤520。

在步骤520，感测电路100产生指示电池单元40的温度值的第一电压。温度值指示电池单元40的温度水平。在步骤520之后，方法前进到步骤522。

在步骤522，微处理器90基于来自感测电路100的第一电压确定电池单元40的温度值。具体地，在示例性实施例中，微处理器90访问存储在存储器设备140中的查找表，所述查找表将电池单元40的多个温度值关联到来自感测电路100的多个电压，以采用第一电压作为查找表的索引选择温度值。在步骤522之后，方法前进到步骤524。

在步骤524，微处理器90在存储器设备140中存储温度值，在步骤524之后，方法前进到步骤526。

在步骤526，微处理器90产生控制信号以使数据发送电路106发送具有第二二进制消息的信号，该第二二进制消息具有：(i)电池单元标识符值，和(ii)电池单元40的温度值。在步骤526之后，方法前进到步骤528。

在步骤528，外部电池控制模块30接收来自数据发送电路106的具有第二二进制消息的信号。

在步骤530，微处理器做出温度值是否小于第一阈值温度值的确定。如果步骤530的值等于“是”，该方法前进到步骤532。否则，方法前进到步骤534。

在步骤532，微处理器90产生控制电压以使发热电路108将电流供应到加热元件迹线302，以产生热从而提高电池单元40的温度水平。在步骤532之后，方法前进到步骤534。

在步骤534，微处理器90做出温度值是否高于第二阈值温度值的确定。第二阈值温度值高于第一阈值温度值。如果步骤534的值等于“是”，该方法前进到步骤536。否则，该方法返回到步骤520。

在步骤536，微处理器90停止产生控制电压以使发热电路108停止将电流供应至加热元件迹线302，从而使加热元件迹线302停止产生热。在步骤536之后，方法返回步骤520。

上述方法可以至少以一种或者多种具有用于实践方法的计算机可执行指令的计算机可读介质的形式部分地实施。计算机可读介质可以包括下述中的一个或者多个：硬盘、RAM、ROM、闪存以及本领域技术人员熟知的其他计算机可读介质；其中，当计算机可执行指令被一个或者多个微处理器加载并执行时，一个或多个微处理器成为实践所述方法的设备。

电池单元组件相比其他组件提供了相当大的优势。具体地，电池单元组件提供了采用联接到电池单元的外表面的薄轮廓传感器以确定与电池单元关联的操作参数值和基于操作参数值控制电池单元的操作参数的技术效果。具体地，薄轮廓传感器确定与采用感测电路的电池单元关联的温度值，并且控制发热电路以基于温度值调节电池单元的温度水平。

虽然所要求保护的发明详细地仅仅关联有限数量的实施例被描述，应该容易理解，发明不限于所公开的实施例。相反，所要求保护的发明能够被修改以包含任何数量的变化、变更、替换或者之前未描述的等同的布置，但与发明的精神和范围相称。此外，尽管已经描述了所要求保护的发明的各种实施例，应当理解：发明的方面可以仅包含一些被描述的实施例。相应地，所要求保护的发明不应被视为被前述描述限制。

工业适用性

如上所述，根据本发明的电池单元组件相比其他组件提供了相当大的优势。具体地，电池单元组件提供了采用联接到电池单元的外表面的薄轮廓传感器以确定与电池单元关联的操作参数值和基于操作参数值控制电池单元的操作参数的技术效果。具体地，薄轮廓传感器确定与采用感测电路的电池单元关联的温度值，并且控制发热电路以基于温度值调节电池单元的温度水平。