CN101769952A

CN101769952A - 二次电池模块的电压检测装置

Info

Publication number: CN101769952A
Application number: CN200910252195A
Authority: CN
Inventors: 钤木浩恭
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101769952B; JP5472570B2; JP2010160930A

Abstract

一种二次电池模块的电压检测装置，其是用于至少一个二次电池模块(1)的电压检测装置，其中，二次电池模块(1)包括多个二次电池(2)，且各个二次电池(2)具有正极端子(3a)、负极端子(3b)及与这些正极端子及负极端子(3a、3b)分别电连接的一对单电池端子(4)，电压检测装置(9)包括：按照覆盖二次电池模块(1)的单电池端子(4)的方式配置的印刷线路板(10)、安装于印刷线路板(10)且为检测各二次电池(2)的输出电压而被共用的运算处理装置(14)、将印刷线路板(10)和单电池端子(4)电且机械地连接的第一连接路径(5、11、13)。

Description

二次电池模块的电压检测装置

技术领域

本发明涉及检测二次电池模块中含有的各种电池单元的输出电压的电压检测装置。

背景技术

这种二次电池模块，例如作为电动汽车的电源，装载于该车体中。二次电池模块包括多个二次电池，这些二次电池例如是锂离子电池。

每一个二次电池包括电极束、收容该电极束的单电池盒、将该单电池盒和电解液一起密封的外盒。电极束具有薄膜状的正极、负极及隔板，这些正极、负极及隔板交替重合。

锂离子电池的特征为与其它类型的二次电池相比能够输出大的电压，且其内部的能量密度高。与之相对，锂离子电池的不良情况是，电池的输出电压超过所允许的上限值或所允许的下限值时，可能导致促进电池的劣化，或电池出现故障。

因此，在二次电池模块中需要监视各个二次电池(以下，只称为单电池)的电压信息(输出电压)，二次电池模块含有用于检测电压信息的电压检测装置(例如，参照下面的专利文献1)。专利文献1的电压检测装置配置于单电池凹部内，该凹部形成于单电池的外盒的上面。详细地说，在凹部内配置有一对连接器。一连接器将单电池的正极端子和电压检测装置的一个输入端子相互电连接，另一方的连接器将单电池的负极端子和电压检测装置的另一输入端子相互电连接。因此，电压检测装置能够检测正极及负极端子间的电压。

专利文献1：(日本)特开平9-330743号公报

但是，上述专利文献1的电压检测装置必须分别安装于单电池上，因此，不仅二次电池模块整体的结构变得复杂，而且，增加了二次电池模块的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电压检测装置，该电压检测装置能够一并监视二次电池模块的各个单电池的电压信息。

为实现所述目的，提供一种二次电池模块的电压检测装置，该电压检测装置用于至少一个二次电池模块，其中，二次电池模块包括多个二次电池，且各个二次电池具有正极端子、负极端子及与这些正极端子及负极端子分别电连接的一对单电池端子，电压检测装置包括：按照覆盖二次电池模块的单电池端子的方式配置的第一印刷线路板、安装于第一印刷线路板且为检测各二次电池的输出电压而共用的运算处理装置、将第一印刷线路板和二次电池模块的单电池端子电且机械地连接的第一连接路径。

在正极及负极端子中出现的电压信息通过单电池端子、第一连接路径及第一印刷线路板向运算处理装置供给，运算处理装置根据电压信息能够检测各个二次电池的输出电压。

另外，第一连接路径具有：分别设置于单电池端子的第一结合部、设置于第一印刷线路板且与第一结合部分别对应的第二结合部、将第一结合部和对应的第二结合部相互电且机械地结合的结合装置。

电压检测装置的第一印刷线路板经由结合装置与单电池端子电连接，因此，不需要用于电连接单电池端子和第一印刷线路板之间的配线。另外，结合装置机械地结合单电池端子和第一印刷线路板，因此，为了相对于二次电池模块固定第一印刷线路板，不需要该结合装置以外的联结装置。

因此，在对于二次电池模块电且机械地连接电压检测装置时，能够减少电且机械的连接所需要的零件数，因此，不仅电压检测装置的连接作业变得简单，而且，能够降低具备电压检测装置的二次电池模块的制造成本。

另外，优选第一结合部及第二结合部为螺纹孔及贯通孔，结合装置为穿过贯通孔拧入螺纹孔的螺栓。

另外，第一连接路径还具有第一可挠曲装置，该第一可挠曲装置可以在将第一及第二结合部的一方相对于另一方接近和离开的方向上移动，因此，单电池端子和第一印刷线路板经由结合装置坚固地电连接，电压检测装置能够确实地检测各二次电池的输出电压。

详细地说，第一可挠曲装置具有：从第一印刷线路板分离设置且分别具有第二结合部的可动端子、将各可动端子和第一印刷线路板电连接的具有可挠曲性的配线。

各可动端子和其它的可动端子相独立，可以在与第一印刷线路板的面直交的方向上自由移动。因此，各个可动端子和对应的单电池端子不受其他的单电池端子等影响，经由结合装置良好地电结合，且运算处理装置能够确实地检测各二次电池的输出电压。

另外，运算处理装置检测与二次电池模块邻接的其它二次电池模块的各个二次电池的输出电压，电压检测装置还包括：按照覆盖其它的二次电池模块的单电池端子的方式配置的第二印刷线路板、将第二印刷线路板和其它的二次电池模块的单电池端子电且机械地连接的第二连接路径、将第一及第二印刷线路板电连接的电缆。

因此，在第一印刷线路板和第二印刷线路板经由电缆电连接时，运算处理装置也能够检测其它的二次电池模块的各个二次电池的输出电压。该情况下，能够减少电池包所要求的运算处理装置的数量，能够提供廉价的电池包。

另外，第二连接路径具有：分别设置于单电池端子的第三结合部、设置于第二印刷线路板且分别与第三结合部对应的第四结合部、将第三结合部和对应的第四结合部相互电且机械地结合的结合装置。

因此，第二印刷线路板也同样经由结合装置与单电池端子电连接，因此，不需要将单电池端子和第二印刷线路板之间电连接的配线。另外，结合装置将单电池端子和第二印刷线路板机械地结合，因此，为了相对于二次电池模块固定第二印刷线路板，不需要该结合装置之外的联结装置。

另外，第二连接路径还具有第二可挠曲装置，该第二可挠曲装置可以在将第三及第四结合部的一方相对于另一方接离的方向上移动，因此，单电池端子和第二印刷线路板经由结合装置坚固地电连接，电压检测装置能够确实地检测各二次电池的输出电压。

另外，第二可挠曲装置具有：从第二印刷线路板分离设置且分别具有第四结合部的可动端子、将各可动端子和第二印刷线路板电连接的具有可挠曲性的配线。

各可动端子和其它的可动端子相独立，且可以在与第二印刷线路板的面正交的方向上自由移动。因此，各个可动端子和对应的单电池端子不会受其他的单电池端子等影响，经由结合装置良好地电结合，且设置于第一印刷线路板的运算处理装置能够确实地检测各二次电池的输出电压。

由此，二次电池模块的电压检测装置能够一并监视二次电池模块的各个单电池的电压信息。

附图说明

图1是表示二次电池模块的立体图；

图2是表示安装于图1的二次电池模块的第一实施例的电压检测装置的平面图；

图3是第二实施例的电压检测装置的平面图；

图4是表示放大的第三实施例的电压检测装置的一部分的侧面图。

具体实施方式

图1的二次电池模块1包括多个，例如4个单电池2，这些单电池2例如是锂离子电池，为长方体形状。详细地说，各单电池2包括电极束、收容该电极束的单电池盒、将该单电池盒和电解液一起密封的金属外盒。电极束具有薄膜状的正极、负极及隔板，这些正极、负极及隔板以交替重合的状态，卷绕于电极束的轴线周围。另外，单电池盒由具有电绝缘性及耐热性的合成树脂形成。

从图1可看出，4个单电池2在一个方向上排列配置而形成一个单电池列8，该单电池列8的轴线向与单电池2的长度方向正交的方向延伸。在单电池列8中，在相互邻接的单电池2间确保规定的间隔。为确保这样的间隔，二次电池模块1还含有盖6。该盖6由电绝缘材料形成，从上方覆盖单电池列8。具体而言，盖6具有包围单电池列8的外周缘26、分别配置于邻接的单电池2间的隔壁27。如图2所示，邻接的单电池2夹着隔壁27，隔壁27决定了邻接的单电池2间的间隔。另外，在盖6的中央形成有矩形的开口28，该开口28沿单电池列8延伸。

另一方面，各单电池2分别具有正极端子3a及负极端子3b，这些正极及负极端子3a、3b从单电池2的上面穿过盖6而突出。详细而言，正极及负极端子3a、3b分别与单电池2的正极及负极电连接，另一方面，贯通与盖6对应的孔。即，在盖6上分别形成有允许正极及负极端子3a、3b贯通的孔。

另外，正极及负极端子3a、3b配置于单电池2的两端部，但是，单电池列8中的单电池2按照正极及负极端子3a、3b沿单电池列8交替排列的方式配置。

从图1可看出，在盖6上配置有3个导电条7a、7b、7c。导电条7a位于单电池列8的一侧部(在图1中看下侧)，导电条7b、7c分别位于单电池列8的另一侧部。导电条7a电连接位于单电池列8的中央的2个单电池2的正极端子3a及负极端子3b。导电条7b电连接位于单电池列8的一端的单电池2的负极端子3b和与该单电池2邻接的单电池2的正极端子3a，导电条7c电连接位于单电池列8的另一端的单电池2的正极端子3a和与该单电池2邻接的单电池2的负极端子3b。因此，单电池列8中的单电池2电串联连接。

详细地说，正极及负极端子3a、3b的前端部形成为螺丝，并且，在导电条7a、7b、7c上分别形成使对应的正极及负极端子3a、3b贯通的孔。另外，贯通导电条7a、7b、7c的正极及负极端子3a、3b拧入螺母29，这些螺母29在导电条7a、7b、7c和单电池列8之间夹着盖6的状态下，将这些导电条7、盖6及单电池列8结合起来。即，导电条7a、7b、7c不仅串联连接单电池列8中的单电池2，而且，在单电池列8中兼作连结盖6的连结要素。

另外，各单电池2具有一对单电池端子4，这些单电池端子4配置于单电池2和盖6之间。一单电池端子4与正极端子3a电连接，另一方面，具有向负极端子3b延伸并从上述盖6的开口28露出的前端。另一单电池端子4与负极端子3b电连接，另一方面，具有向正极端子3a延伸并从开口28露出的前端。一对单电池端子4的前端间确保有规定的间隔，且在单电池端子4的前端部分别形成有螺纹孔5。

分别位于单电池列8的两端且与导电条7a、7b、7c未连接的正极及负极端子3a、3b分别经由导电条与两个其它的二次电池模块的负极端子及正极端子电连接，其它的二次电池模块具有和上述二次电池模块1同样的结构。该情况下，3个二次电池模块串联连接，形成一个电池包。

参照图2，在二次电池模块1上安装有第一实施例的电压检测装置9。

电压检测装置9包括矩形的印刷线路板10，该印刷线路板10以覆盖盖6的开口28的方式配置。在印刷线路板10的上面安装有运算处理装置14。

在印刷线路板10上，在与上述的单电池端子4的螺纹孔5分别对应的位置形成有贯通孔11，这些贯通孔11经由与印刷线路板10对应的印刷配线12与运算处理装置14电连接。

螺栓13通过与各螺纹孔5对应的贯通孔11被拧入各螺纹孔5，螺栓13不仅将单电池端子4和与印刷线路板10对应的印刷配线12之间、即单电池端子4和运算处理装置14之间电连接，而且，将印刷线路板10经由单电池端子4与单电池列8机械结合。因此，在正极及负极端子3a、3b中出现的电压信息(电压信息)经由单电池端子4、螺栓13及印刷线路板10供给到运算处理装置14，运算处理装置14根据电压信息能够检测各单电池2的输出电压。

当检测各单电池2的输出电压时，运算处理装置14不必与全部的单电池端子4电连接。即，由导电条7a、7b、7c连接的正极及负极端子3a、3b间的电位差为零，因此，对于由导电条7连接的正极及负极端子3a、3b，只要仅这些端子3a、3b的一方经由单电池端子4与印刷线路板10，即运算处理装置14电连接即可。该情况下，应该与运算处理装置14电连接的单电池端子4的数量减少，因此，向二次电池模块1安装电压检测装置9的作业变得容易。第一实施例的电压检测装置9的印刷线路板10经由螺栓13与单电池端子4电连接，因此，不需要将单电池端子4和印刷线路板10之间电连接的配线。另外，螺栓13将单电池端子4和印刷线路板10机械地结合，因此，相对于二次电池模块1固定印刷线路板10，不需要螺栓13之外的联结装置。

因此，在对于二次电池模块1电且机械地连接电压检测装置14时，能够减少电且机械的连接所要求的零件数，因此，不仅电压检测装置14的连接作业变得容易，而且能够降低具备电压检测装置14的二次电池模块1的制造成本。

另外，印刷线路板10可以包括插座16。该插座16经由印刷配线17与运算处理装置14电连接，另一方面，用于经由印刷线路板10`及电缆22将形成电池包的其它的二次电池模块的单电池端子和运算处理装置14电连接使用。印刷线路板10`除了不具备运算处理装置14这点之外，具有和印刷线路板10同样的结构，以与其它的二次电池模块同样的方式被安装。因此，印刷线路板10`也具有和插座16同样的插座16`，电缆22在其两端分别具有可***插座16、16`的插头。

因此，印刷线路板10的插座16和印刷线路板10`的插座16`经由电缆22电连接时，运算处理装置14也能够检测其它的二次电池模块的各单电池的输出电压。该情况下，能够减少电池包所要求的运算处理装置14的数量，从而提供廉价的电池包。

图2所示的印刷线路板10具有一个插座16，但是，如上所述，在电池包由3个二次电池模块形成的情况下，具备电压装置9的印刷线路板10具有两个插座16，经由这些插座16及电缆22与其它的两个二次电池模块的印刷线路板10`电连接。另外，在电池包由4个以上的二次电池模块形成的情况下，印刷线路板10可以具有与应该电连接的印刷线路板10`对应数量的插座。

下面，参照图3说明第二实施例的电压检测装置9。

第二实施例的电压检测装置9包括印刷线路板110。该印刷线路板110包括形成于其外周缘的多个U字切口120、分别配置在这些U字切口120内的可动端子20，且可动端子20分别具有上述的贯通孔11。因此，各可动端子20处在从印刷线路板110分离的状态，经由具有可挠曲性的配线24与印刷线路板110所对应的印刷配线12电连接。

即，各可动端子20和其它的可动端子20相独立，且可以在与印刷线路板110的面直交的方向上自由移动。因此，各个可动端子20与所对应的单电池端子4不受其他的单电池端子4等影响，而经由螺栓良好地电结合，且运算处理装置14能够确实地检测各单电池2的输出电压。

如图3所示，与上述印刷线路板10`对应的印刷线路板110`也和印刷线路板110同样，含有可动端子20`。因此，其它的二次电池模块的单电池端子所对应的可动端子20`也确实地电连接，且电压检测装置9也能够确实地检测二次电池模块的各单电池的输出电压。

下面，参照图4说明第三实施例的电压检测装置9。

第三实施例的电压检测装置9包括在单电池2和对应的单电池端子4`之间所确保的缝隙34、和形成于单电池端子4`的可挠曲部30。

可挠曲部30配置于与正极端子或负极端子电连接的单电池端子4`的基端和具有螺纹孔5的前端之间。具体而言，可挠曲部30通过将单电池端子4`的一部分弯曲成U字形形成，允许单电池端子4`的前端部向与单电池2的上面正交方向的移动，即，允许单电池端子4`的挠曲。因此，单电池端子4`和印刷线路板10经由螺栓32坚固地电连接，电压检测装置14能够确实地检测各单电池2的输出电压。

另外，取代在单电池端子4`上形成可挠曲部30的方法，也可以在印刷线路板10(10`)形成可挠曲部，这些可挠曲部形成为包围贯通孔11的环状。

另外，也可以使用导电性的螺旋弹簧(未图示)来代替可挠曲部30。这些螺旋弹簧具有允许螺栓32插通的内径，配置于印刷线路板10(10`)与对应的单电池端子4之间，将这些印刷线路板10(10`)及单电池端子4`电连接。在该情况下，各单电池端子4和印刷线路板10(10`)经由螺旋弹簧的伸缩而良好地电连接，因此，电压检测装置14能够确实地检测各单电池2的输出电压。

另外，只要印刷线路板10(10`)本身具有可挠曲性，则上述的可挠曲部及螺旋弹簧就能够省略。

另外，单电池端子和印刷线路板通过螺栓32结合，但是，在这些单电池端子及印刷线路板的结合中，可以使用例如按钮配合类型的结合方式、使用树脂夹的结合方式，另外，单电池端子及印刷线路板也可以利用热焊接相互结合。

例如，二次电池模块可以是由除锂离子电池之外的二次电池形成的，该二次电池的内部结构也不仅限于上述的结构。

另外，在二次电池模块中包括的单电池数量是任意的。

Claims

1.一种电压检测装置(9)，其用于至少一个二次电池模块(1)，所述二次电池模块(1)包括多个二次电池(2)，且各个二次电池(2)具有正极端子(3a)、负极端子(3b)以及与这些正极端子和负极端子(3a、3b)分别电连接的一对单电池端子(4)，

所述电压检测装置(9)的特征在于，包括：

按照覆盖所述二次电池模块(1)的所述单电池端子(4)的方式配置的第一印刷线路板(10、110)、

安装于所述第一印刷线路板(10、110)上、且为检测各二次电池(2)的输出电压而被共用的运算处理装置(14)、

将所述第一印刷线路板(10、110)和所述二次电池模块(1)的单电池端子(4)电连接且机械连接的第一连接路径(5、11、13、20、24)。

2.如权利要求1所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第一连接路径(5、11、13、20、24)具有：

分别设置于所述单电池端子(4)的第一结合部(5)、

设置于所述第一印刷线路板(10、110)且与所述第一结合部(5)分别对应的第二结合部(11)、

将所述第一结合部(5)和对应的第二结合部(11)相互电结合且机械结合的结合装置(13)。

3.如权利要求2所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第一结合部(5)及第二结合部(11)为螺纹孔及贯通孔，所述结合装置(13)为通过该贯通孔拧入该螺纹孔的螺栓。

4.如权利要求2所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第一连接路径(5、11、13、20、24)还具有第一可挠曲装置(20、24)，该第一可挠曲装置可以在将所述第一及第二结合部(5、11)的一方相对于另一方接离的方向上移动。

5.如权利要求4所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第一可挠曲装置(20、24)具有：

从所述第一印刷线路板(10、110)分离设置且分别具有所述第二结合部(11)的可动端子(20)、将各可动端子(20)和所述第一印刷线路板(10、110)电连接的具有可挠曲性的配线(24)。

6.如权利要求1～5中任一项所述的电压检测装置(9)，其中，

所述运算处理装置(14)检测与所述二次电池模块(1)邻接的其它的二次电池模块(1)的各个二次电池(2)的输出电压，

所述电压检测装置(9)还包括：

按照覆盖所述其它的二次电池模块(1)的单电池端子(4)的方式配置的第二印刷线路板(10`、110`)、

将所述第二印刷线路板(10`、110`)和所述其它的二次电池模块(1)的单电池端子(4)电连接且机械连接的第二连接路径(5、11、13、20`、24)、

将所述第一及第二印刷线路板(10、110、10`、110`)电连接的电缆(22)。

7.如权利要求6所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第二连接路径(5、11、13、20`、24)具有：

分别设置于所述单电池端子(4)的第三结合部(5)、

设置于所述第二印刷线路板(10`、110`)且分别与所述第三结合部(5)对应的第四结合部(11)、

将所述第三结合部(5)和对应的第四结合部(11)相互电结合且机械结合的结合装置(13)。

8.如权利要求6所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第二连接路径(5、11、13、20`、24)还具有第二可挠曲装置(20`、24)，该第二可挠曲装置可以在将所述第三及第四结合部(5、11)的一方相对于另一方接离的方向上移动。

9.如权利要求8所述的电压检测装置(9)，其中，

所述第二可挠曲装置(20`、24)具有：

从所述第二印刷线路板(10`、110`)分离设置且分别具有所述第四结合部(11)的可动端子(20`)、将各可动端子(20`)和所述第二印刷线路板(110`)电连接的具有可挠曲性的配线(24)。