[发明专利]用于电池模块的传感器系统

说明书

本发明涉及一种用于电池模块的传感器系统(100)，包括：具有第一电流钳(11)和第二电流钳(12)的分流电阻器(10)，每个电流钳被配置为与电池模块的电流路径相连，该分流电阻器具有第一电压钳(15)和第二电压钳(16)并具有电连接第一电流钳(11)和第二电流钳(12)的测量电阻(14)。测量电阻还被置于邻近测量电阻放置的第一电压钳(15)和第二电压钳(16)之间。传感器系统(100)还包括电连接到第一电压钳(15)的第一着陆焊盘(21)和电连接到第二电压钳(16)的第二着陆焊盘(22)。此外，在本发明的传感器系统(100)中，第一温度传感器(23)与第一着陆焊盘(21)相连并且第二温度传感器(24)与第二着陆焊盘(22)相连。

技术领域

本发明涉及一种用于电池模块的电池系统，具体地，涉及一种用于测量电池系统的电流的传感器系统。该传感器系统包括分流电阻器，并考虑了分流电阻器上的热电效应。

背景技术

可充电或二次电池与原电池不同于其可以被重复地充电和放电，而后者仅提供化学能到电能的不可逆的转换。低容量可充电电池被用作诸如蜂窝电话、笔记本计算机和摄像机的小型电子设备的电源，而高容量可充电电池被用作混合动力车辆等的电源。

一般，可充电电池包括电极组件，该电极组件包括正电极、负电极和插在正电极和负电极之间的分离器、容纳电极组件的容器以及电连接到电极组件的电极端子。将电解质溶液注入容器中，以便能够经由正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应来进行电池的充电和放电。容器的形状(如圆柱形或矩形)取决于电池的预期用途。锂离子(以及类似的锂聚合物)电池经由它们在膝上型计算机和消费者电子产品中的应用而被广泛知晓，在最近研发中的电动车辆组中占据主导地位。

可充电电池可用作由串联和/或并联耦合的多个电池单元形成的电池模块，以提供高能量密度，例如用于混合动力车辆的电机驱动。也就是说，电池模块是通过取决于电力的需求量将多个电池单元的电极端子相互连接而形成的，以便实现高功率可充电电池，例如用于电动车辆。

为了满足连接到电池系统的各种用电设备的动态电力需求，对电池功率输出和充电的静态控制是不够的。因此，要求电池系统和用电设备的控制器之间的信息的稳定交换。这些信息包括电池系统的充电实际状态(SoC)、潜在电气性能、充电能力和内部电阻，以及用电设备的实际或预测的电力需求或剩余电量。

电池系统通常包括用于处理如前所述的信息的电池管理系统(BMS)和/或电池管理单元(BMU)。BMS/BMU可以经由合适的通信总线(例如SPI或CAN接口)与各种用电设备的控制器进行通信。BMS/BMU可以进一步与电池(子)模块中的每一个通信，尤其是与每个电池(子)模块的单元监控电路(CSC)通信。CSC可以进一步连接到电池(子)模块的单元连接和感测单元(CCU)，该CCU将其电池单元相互连接。CCU可以进一步提供(子)模块的一个或多个电池单元的电压感测信号，并自行处理该电压感测信号或将该电压感测信号提供给CSC。

锂离子电池系统通常需要监测电池单元的电压，因为过电压和欠电压可能会引起安全风险并且可能降低系统的服务寿命。此外检测电池系统的电流以(例如，通过电流-时间-积分)得到实际的SOC。用于测量电池电流的常见的方法是在电池系统的电流路径中引入具有精确已知的小欧姆电阻的分流器。通过测量该分流器上的电压降，可以使用已知的电阻来确定电流。由于分流器上的电压降是优选小的，需要高准确度的电压检测系统并且该电压检测系统通常在CCU和/或CSC上实现。

用于测量电池系统中出现的电流的常见分流电阻器包括两个电流钳，其被配置为分别连接到将对其测量电流的电流路径。该分流电阻器的两个电流钳通过由诸如锰铜、Isotan(异坦)等等的合适的合金形成的实际测量电阻连接。由于电流钳不是由测量电阻的成本密集型合金形成的，而是由铜或铝等形成的，热电效应会沿着所述分流电阻器的不同元件发生。