DE102017213906A1

DE102017213906A1 - Batterieüberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017213906A1
Application number: DE102017213906.4A
Authority: DE
Inventors: Takao Ota; Masahiro Takamatsu
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2018-02-15
Also published as: US20180047968A1; US10522810B2; CN107732346B; CN107732346A; JP2018026285A

Abstract

Eine Batterieüberwachungsvorrichtung enthält eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen, von denen jede ausgelegt ist, mit einer Elektrode einer jeweiligen aus einer Vielzahl von Elementarbatterien in einer Batterie-Baueinheit elektrisch verbunden zu sein, wobei die Batterie-Baueinheit aus den Elementarbatterien besteht, eine Vielzahl von elektronischer Schaltkreisen, von denen jeder ausgelegt ist, mit einer jeweiligen der Spannungsmessleitungen verbunden zu sein und eine Spannung einer entsprechenden der Elementarbatterien zu messen, eine Vielzahl von Spannungsmesssubstraten, ausgelegt, jeweils an den Elementarbatterien montiert zu sein, wobei jede der Spannungsmessleitungen und jeder der elektronischen Schaltkreise auf einem jeweiligen der Spannungsmesssubstrate montiert sind, und eine Kommunikationsleitung, die die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten und eine Batteriesteuereinrichtung verbindet.

Description

Querverweis auf in Beziehung stehende Anmeldungen
Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-158043 , eingereicht am 10. August 2016, deren Inhalt hier durch Bezugnahme einbezogen ist.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieüberwachungsvorrichtung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine elektrische Speichervorrichtung, die eine Batterie-Baueinheit ist, weist eine Anordnung auf, in der eine Vielzahl von Elementarbatterien (Batteriezellen) zueinander parallel geschaltet ist. In einer in 21 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung 501 sind einander benachbarte Elektrodenklemmen 507 von Batteriezellen 505 durch eine Stromschiene 503 verbunden, und ist eine Vielzahl der Stromschienen 503 durch eine Spannungsmessleitung 509, wie etwa ein flexibles Flachkabel, miteinander verbunden. Die Spannungsmessleitung 509 ist von beiden Seiten der Elektrodenklemmen 507 der Batteriezellen 505 herausgeführt, die parallel zueinander angeordnet sind, und ist mit einer Batterie-ECU (elektronischen Steuereinrichtung) 511 verbunden, die einen in einem weiteren Gehäuse vorgesehenen Batteriezellen-Spannungsmesskreis enthält. Demgemäß ist eine lange Zwischenverbindung für die Spannungsmessleitung 509 notwendig.
Um das obige Problem um die lange Zwischenverbindung zu lösen, offenbaren JP-A-2015-41595 und JP-B-5786891 eine Anordnung, in der ein Spannungsmesskreis auf einem Substrat montiert ist, und eine Zwischenverbindung, die mit einer Batterie-ECU verbunden ist, zu einer einzigen Seite einer elektrischen Speichervorrichtung ableitet. Zum Beispiel enthält die in JP-B-5785891 offenbarte elektrische Speichervorrichtung eine Vielzahl von elektrischen Speicherelementen (Batteriezellen), die in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sind, ein Substrat (Spannungsmesssubstrat), durch das eine Elektrodenklemme jedes der elektrischen Speicherelemente hindurchgeführt ist, und eine Stromschiene, die mit der Elektrodenklemme verbunden ist, die durch das Substrat hindurchgeführt ist, und die die Vielzahl von elektrischen Speicherelementen elektrisch verbindet. Eine Spannungsmessleitung, die mit der Elektrodenklemme elektrisch verbunden ist und ausgelegt ist, eine Spannung des elektrischen Speicherelements zu messen, und ein elektronischer Schaltkreis, mit dem die Spannungsmessleitung verbunden ist, sind auf dem Substrat montiert. Gemäß der elektrischen Speichervorrichtung ist es möglich, eine Anordnung zum Messen einer Spannung des elektrischen Speicherelements zu vereinfachen, und ist es möglich, die Zwischenverbindung (Kommunikationsleitung), die ausgelegt ist, den elektronischen Schaltkreis mit der Batterie-ECU zu verbinden, so zu verdrahten, dass sie nahe bei einer einzigen Seite der elektrischen Speichervorrichtung liegt.
Jedoch weist in der Batterieüberwachungsvorrichtung der elektrischen Speichervorrichtung nach dem Stand der Technik das Spannungsmesssubstrat einen einstückigen Aufbau auf, in dem die Spannungsmessleitung, die mit der Elektrodenklemme elektrisch verbunden ist, um eine Spannung jedes der elektrischen Speicherelemente zu messen, und der elektronische Schaltkreis, der eine Sicherung, einen Widerstand, einen Kondensator, einen Thermistor, einen Batterieüberwachungs-IC und dergleichen enthält, auf einem Substrat montiert sind. Demgemäß ist ein Aufbau vereinfacht, aber wenn die Anzahl der elektrischen Speicherelemente in der elektrischen Speichervorrichtung geändert wird, kann nicht dasselbe Substrat als des Spannungsmesssubstrat verwendet werden. Als Ergebnis ist es erforderlich, ein integriertes Substrat neu zu erstellen.
Außerdem besteht bei dem Substrat, das als eine einzige Platte ausgebildet ist, ein Nachteil, dass es schwierig ist, eine Teilungsabstandstoleranz (individueller Unterschied von Zellen, Ausdehnung) der Elektrodenklemme zwischen den elektrischen Speicherelementen aufzufangen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Situationen geschaffen, und eine Aufgabe davon ist es, eine Batterieüberwachungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, sich leicht auf eine Vergrößerung und Verringerung bei der Anzahl von Elementarbatterien durch ein Hinzufügen und Verringern eines Spannungsmesssubstrats einzustellen, und die in der Lage ist, eine Teilungsabstandstoleranz einer Elektrode zwischen Elementarbatterien aufzufangen.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch die folgende Ausgestaltung gelöst.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Batterieüberwachungsvorrichtung geschaffen, enthaltend: eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen, von denen jede ausgelegt ist, mit einer Elektrode einer jeweiligen aus einer Vielzahl von Elementarbatterien in einer Batterie-Baueinheit elektrisch verbunden zu sein, wobei die Batterie-Baueinheit aus den Elementarbatterien besteht; eine Vielzahl von elektronischer Schaltkreisen, von denen jeder ausgelegt ist, mit einer jeweiligen der Spannungsmessleitungen verbunden zu sein und eine Spannung einer entsprechenden der Elementarbatterien zu messen; eine Vielzahl von Spannungsmesssubstraten, ausgelegt, jeweils an den Elementarbatterien montiert zu sein, wobei jede der Spannungsmessleitungen und jeder der elektronischen Schaltkreise auf einem jeweiligen der Spannungsmesssubstrate montiert sind; und eine Kommunikationsleitung, die die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten und eine Batteriesteuereinrichtung verbindet.

Gemäß der Batterieüberwachungsvorrichtung mit der Anordnung nach (1) sind die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten, die jeweils an den Elementarbatterien montiert sind, und die Batteriesteuereinrichtungen über die Kommunikationsleitung miteinander verbunden und bilden dadurch die Batterieüberwachungsvorrichtung. Demgemäß ist es möglich, sogar wenn sich die Anzahl der Elementarbatterien erhöht oder verringert, sich leicht auf die Erhöhung oder Verringerung durch ein Hinzufügen oder Reduzieren des Spannungsmesssubstrats einzustellen. Außerdem ist es auch leicht, die Spannungsmessleitung im Spannungsmesssubstrat als Leiterbahn zu drucken, oder ist es auch leicht, die Kommunikationsleitung auf einer einzigen Seite der Batterie-Baueinheit anzuordnen. Demgemäß ist es möglich, die Verdrahtung zu vereinfachen. Außerdem ist in der Batterieüberwachungsvorrichtung mit der oben beschriebenen Anordnung die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten jeweils an der Vielzahl von Elementarbatterien montiert. Die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten ist untereinander durch die Kommunikationsleitung verbunden. Demgemäß kann die Kommunikationsleitung, die die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten verbindet, eine Teilungsabstandstoleranz der Elektrode zwischen der Vielzahl von Elementarbatterien aufgrund eines individuellen Unterschieds einer Zelle, einer Ausdehnung und dergleichen auffangen.

(2) In der Batterieüberwachungsvorrichtung nach (1) enthält die Batterieüberwachungsvorrichtung weiter einen Kanal, ausgelegt, an der Batterie-Baueinheit montiert zu sein. Jedes der Spannungsmesssubstrate weist eine Öffnung auf, durch die aus einem Ventil ausgestoßenes Gas hindurchtritt und zu dem Kanal geleitet wird, wobei das Ventil auf jeder der Elementarbatterien vorgesehen ist, um das im Inneren einer entsprechenden der Elementarbatterien erzeugte Gas nach außen abzuleiten. Der Kanal weist einen einstückigen Aufbau mit der Vielzahl von Spannungsmesssubstraten auf.

Gemäß der Batterieüberwachungsvorrichtung mit der Anordnung nach (2) weist die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten einen einstückigen Aufbau mit dem Kanal auf, und somit ist es möglich, den Kanal und die Spannungsmesssubstrate gemeinsam an der Batterie-Baueinheit zu montieren, ohne eine Funktion des Ausstoßens des Gases nach außen zu beeinträchtigen, das im Inneren der Elementarbatterie erzeugt wird. Demgemäß wird die Montage leicht. Außerdem ist die Anzahl von Bauteilen reduziert, und somit ist eine Vereinfachung der Teileverwaltung erreicht.

(3) In der Batterieüberwachungsvorrichtung nach (1) enthält eine Batterieüberwachungsvorrichtung weiter eine Vielzahl von Batterieüberwachungsmodulen, von denen jedes ein Gehäuse enthält, das einstückig an dem entsprechenden der Spannungsmesssubstrate ausgebildet ist, wobei jedes der Batterieüberwachungsmodule an einer jeweiligen der Elementarbatterien montiert ist. Ein Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche, ausgelegt, ein Paar der Elektroden in entsprechenden der Elementarbatterien abzudecken, ist in dem jeweiligen der Gehäuse der Batterieüberwachungsmodule ausgebildet. Eine Federklemme ist in jedem aus dem Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche aufgenommen und ausgelegt, die Elektrode und die Spannungsmessleitung in jedem aus dem Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche elektrisch zu verbinden.

Gemäß der Batterieüberwachungsvorrichtung mit der Anordnung nach (3) sind die Batterieüberwachungsmodule, die das Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche in dem Gehäuse enthalten, jeweils an den Elementarbatterien montiert. Die Federklemme ist in den konkaven Elektrodeneinführungsbereichen des Gehäuses aufgenommen. Jedes der Batterieüberwachungsmodule ist an jeder der Elementarbatterien so montiert, dass das Paar Elektroden in die konkaven Elektrodeneinführungsbereiche eingesetzt ist. Das in die konkaven Elektrodeneinführungsbereiche eingesetzte Paar Elektroden ist mit der Spannungsmessleitung über die Federklemme elektrisch verbunden. Demgemäß ist es gemäß der Batterieüberwachungsvorrichtung möglich, das Paar Elektroden in jeder der Elementarbatterien mit der Spannungsmessleitung über jedes der Batterieüberwachungsmodule gleichzeitig mit einem Handgriff zu verbinden. Demgemäß wird die Arbeit zum Montieren des Spannungsmesssubstrats leicht.
Gemäß der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, sogar wenn sich die Anzahl von Elementarbatterien erhöht oder verringert, sich leicht auf die Erhöhung und Verringerung durch ein Zufügen oder Reduzieren eines Spannungsmesssubstrats einzustellen, und ist es möglich, eine Teilungsabstandstoleranz einer Elektrode zwischen den Elementarbatterien aufzufangen.
Vorstehend ist die Erfindung in Kürze beschrieben. Außerdem werden Einzelheiten der Erfindung klarer durch den folgenden Aspekt (in der Folge „Ausführungsform” genannt) zum Ausführen der Erfindung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Anordnung einer elektrischen Speichervorrichtung darstellt, die eine Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält.
2 ist eine Draufsicht der in 1 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung.
3 ist eine Draufsicht eines in 2 dargestellten Spannungsmesssubstrats.
4 ist eine Schnittansicht, die einen Verbindungsbereich zwischen einer Elektrode einer Elementarbatterie und dem Spannungsmesssubstrat darstellt.
5 ist eine Ansicht, die eine Schaltkreisanordnung der Batterieüberwachungsvorrichtung darstellt.
6A bis 6C sind Ansichten, die einen Montagevorgang der elektrischen Speichervorrichtung darstellen, die die in 1 dargestellte Batterieüberwachungsvorrichtung enthält.
7A bis 7C sind Ansichten, die denselben Montagevorgang darstellen.
8A bis 8C sind Ansichten, die einen Montagevorgang des Abwandlungsbeispiels 1 der Batterieüberwachungsvorrichtung in der in 1 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung darstellen.
9 ist eine Ansicht, die denselben Montagevorgang darstellt.
10A bis 10C sind Ansichten, die einen Montagevorgang des Abwandlungsbeispiels 2 der Batterieüberwachungsvorrichtung in der in 1 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung darstellen.
11A bis 11C sind Ansichten, die denselben Montagevorgang darstellen.
12A und 12B sind Ansichten, die denselben Montagevorgang darstellen.
13 ist eine Ansicht, die einen Schaltkreisblock der Batterieüberwachungsvorrichtung in der in 1 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung darstellt.
14 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Speichervorrichtung, die eine Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält.
15A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batterieüberwachungsmodul einer Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt, und 15B ist eine Schnittansicht des in 15A dargestellten Batterieüberwachungsmoduls.
16 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Verbindungsbereichs am Hauptteil zwischen einer Spannungsmessleitung und einer Kommunikationsleitung des in 15B dargestellten Batterieüberwachungsmoduls.
17A und 17B sind Ansichten, die einen Montagevorgang einer elektrischen Speichervorrichtung darstellen, die die in 15 dargestellte Batterieüberwachungsvorrichtung enthält.
18A und 18B sind Ansichten, die denselben Montagevorgang darstellen.
19A bis 19C sind Ansichten, die dieselben Montagevorgänge darstellen.
20 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, die ein Abwandlungsbeispiel des Verbindungsbereichs in dem in 16 dargestellten Batterieüberwachungsmodul darstellt.
21 ist eine Ansicht, die eine elektrische Speichervorrichtung nach dem Stand der Technik darstellt, bei der eine Spannungsmessleitung aus beiden Seiten von Batteriezellen herausgeführt ist.
Genaue Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die anhängende Zeichnung beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Anordnung einer elektrischen Speichervorrichtung 100 darstellt, die eine Batterieüberwachungsvorrichtung 110 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält, 2 ist eine Draufsicht der in 1 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung 100. Weiter sind in dieser Ausführungsform eine obere und eine untere Richtung, eine vordere und eine hintere Richtung und eine linke und eine rechte Richtung gemäß in 1 dargestellten Pfeilrichtungen definiert.
Die elektrische Speichervorrichtung 100, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 110 gemäß dieser Ausführungsform, kann in ein Fahrzeug eingebaut sein und kann als Stromquelle verwendet sein, die es dem Fahrzeug ermöglicht, sich fortzubewegen. Das heißt, die elektrische Speichervorrichtung 100 kann es dem Fahrzeug ermöglichen, sich fortzubewegen, indem elektrische Energie, die ausgegeben wird, durch einen Motor und Generator 11 in kinetische Energie umgewandelt wird. Außerdem kann in der elektrischen Speichervorrichtung 100, wenn kinetische Energie, die während eines Bremsens des Fahrzeugs auftritt, durch den Motor und Generator 11 in elektrische Energie umgewandelt wird, die elektrische Energie als regenerative elektrische Leistung gespeichert werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält die elektrische Speichervorrichtung 100 eine Vielzahl von Elementarbatterien 11, die in der Vorn-Hinten-Richtung angeordnet sind. Als die Elementarbatterien 11 kann eine Sekundärbatterie, wie etwa eine Nickel-Wasserstoff-Batterie und eine Lithium-Ionen-Batterie, verwendet sein. Hier ist die Vielzahl von Elementarbatterien 11 miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Das heißt, eine Stromschiene 13 ist auf einer oberen Fläche der Elementarbatterien 11 angeordnet. Die Stromschiene 13 verbindet zwei Elementarbatterien 11 in Reihe, die in der Vorn-Hinten-Richtung einander benachbart stehen. Die Anzahl der Elementarbatterien 11, die die elektrische Speichervorrichtung 100 bilden, kann auf Grundlage einer geforderten Ausgangsleistung und dergleichen geeignet festgelegt sein.
Bei jeder der Elementarbatterien 11 sind ein rechteckiger Batteriehauptteil 21 und ein Paar aus positiver Elektrodenklemme 15 und negativer Elektrodenklemme 17 vorgesehen, die jeweils von einem Ende und vom anderen Ende der oberen Fläche 23 des Batteriehauptteils 21 hervorragen. Die positive Elektrodenklemme 15 ist mit einer positiven Elektrodenplatte (Stromsammlerplatte) eines Leistungserzeugungselements im Batteriehauptteil 21 elektrisch verbunden. Die negative Elektrodenklemme 17 ist mit einer negativen Elektrodenplatte (Stromsammlerplatte) des Leistungserzeugungselements im Batteriehauptteil 21 elektrisch verbunden. Außerdem ist ein Ventil 25 auf der oberen Fläche 23 des Batteriehauptteils 21 vorgesehen (siehe 6A bis 6C). Das Ventil 25 ist zwischen der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 in der Links-Rechts-Richtung vorgesehen. Das Ventil 25 ist verwendet, um ein Gas, das innerhalb des Batteriehauptteils 21 erzeugt wird, nach außerhalb des Batteriehauptteils 21 auszustoßen.
Wenn beispielsweise ein Überladen der Elementarbatterie 11 und dergleichen durchgeführt werden, steht zu befürchten, dass ein Gas, hauptsächlich aus einer Elektrolytlösung, erzeugt werden kann. Der Batteriehauptteil 21 befindet sich in einem hermetisch verschlossenen Zustand, und somit steigt ein Innendruck des Batteriehauptteils 21 gemäß der Gaserzeugung. Wenn der Innendruck des Batteriehauptteils 21 einen Betriebsdruck des Ventils 25 erreicht, ändert sich das Ventil 25 von einem geschlossenen Zustand zu einem geöffneten Zustand, und somit ist es möglich, das Gas nach außerhalb des Batteriehauptteils 21 auszustoßen.
Als das Ventil 25 kann ein so genanntes Berstventil oder ein so genanntes rückstellendes Ventil verwendet sein. Beim Berstventil wird das Ventil 25 unumkehrbar vom geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand geändert. Zum Beispiel kann das Berstventil ausgebildet sein durch ein Einschneiden bezüglich der oberen Fläche 23 des Batteriehauptteils 21. Beim rückstellenden Ventil andererseits wird das Ventil 25 reversibel zwischen dem geschlossenen Zustand und dem geöffneten Zustand geändert. Zum Beispiel ist es möglich, das rückstellende Ventil unter Verwendung einer Feder zu konstruieren.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 110 der elektrischen Speichervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform enthält ein Spannungsmesssubstrat 27, eine Spannungsmessleitung 29, einen elektronischen Schaltkreis und eine Kommunikationsleitung 31.
3 ist eine Draufsicht des in 2 dargestellten Spannungsmesssubstrats 27, 4 ist eine Schnittansicht, die einen Verbindungsbereich zwischen der positiven Elektrodenklemme (Elektrode) 15 der Elementarbatterie 11 und dem Spannungsmesssubstrat 27 darstellt, und 5 ist eine Ansicht, die eine Schaltkreisanordnung der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 darstellt.
Das Spannungsmesssubstrat 27 ist an jeder der Elementarbatterien 11 montiert. Eine als Leiterbahn gedruckte Spannungsmessleitung 29 und ein elektronischer Schaltkreis sind auf dem Spannungsmesssubstrat 27 montiert (siehe 5). Ein Loch 33 für die positive Elektrodenklemme und ein Loch 35 für die negative Elektrodenklemme, die mit der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 verbunden sind, sind in beiden Enden des Spannungsmesssubstrat 27 in der Links-Rechts-Richtung vorgesehen. Eine Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 ist zwischen dem Loch 33 für die positive Elektrodenklemme und dem Loch 35 für die negative Elektrodenklemme gestanzt. Die Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 des Spannungsmesssubstrats 27 ist mit dem Ventil 25 des Batteriehauptteils 21 verbunden. Eine Chip-Sicherung 39 und ein elektronischer Schaltkreis 48, wie etwa ein Zellenüberwachungs-IC 49, sind jeweils zwischen der Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 und dem Loch 33 für die positive Elektrodenklemme sowie zwischen der Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 und dem Loch 35 für die negative Elektrodenklemme montiert.
Das Spannungsmesssubstrat 27 enthält ein Durchgangsloch 41, in dem ein Leiter vorgesehen ist, an einem inneren Umfang des Lochs 33 für die positive Elektrodenklemme 15 und des Lochs 35 für die negative Elektrodenklemme. Der Leiter des Durchgangslochs 41 ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die im Spannungsmesssubstrat 27 als Leiterbahn gedruckt ist. Zum Beispiel ist in dem Spannungsmesssubstrat 27, in dem die positive Elektrodenklemme 15 in das Loch 33 für die positive Elektrodenklemme 15 eingeführt ist, wie in 4 dargestellt, eine Mutter 43 an die positive Elektrodenklemme 15 geschraubt. Demgemäß ist die positive Elektrodenklemme 15 durch das Loch 33 für die positive Elektrodenklemme mit der Spannungsmessleitung 29 elektrisch verbunden.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 gemäß dieser Ausführungsform ist ein Kanal 45, der sich in der Vorn-Hinten-Richtung einer Batterie-Baueinheit 47 erstreckt, auf einer oberen Fläche einer Vielzahl der Spannungsmesssubstrate 27 angeordnet. Eine Unterfläche des Kanals 45 steht in Kontakt mit der oberen Fläche 27 jedes der Spannungsmesssubstrate 27. Der Kanal 45 ermöglicht, dass ein Gas, das aus dem Ventil 25 der Elementarbatterie 11 ausgestoßen wird, durch die Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 hineinströmt, und ermöglicht, dass sich das Gas in einer solchen Richtung bewegt, dass es von der Batterie-Baueinheit 47 entfernt wird. Zum Beispiel kann, wenn die elektrische Speichervorrichtung 100, bei der die Batterieüberwachungsvorrichtung 110 vorgesehen ist, in einem Fahrzeug eingebaut ist, das aus dem Ventil 25 ausgestoßene Gas unter Verwendung des Kanals 45 nach außerhalb des Fahrzeugs ausgestoßen werden.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 der elektrischen Speichervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform ist das Spannungsmesssubstrat 27 für jede aus einer Vielzahl der Elementarbatterien 11 montiert. Am Spannungsmesssubstrat 27 ist die Spannungsmessleitung 29 vorgesehen. Demgemäß ist die Spannungsmessleitung 29 elektrisch verbunden mit der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 jeder aus den Elementarbatterien 11 in der Batteriebaueinheit, die aus der Vielzahl von Elementarbatterien 11 besteht.
Wie in 5 dargestellt, ist der Zellenüberwachungs-IC 49, der im Spannungsmesssubstrat 27 vorgesehen ist, mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden. Der elektronische Schaltkreis 48, der eine Spannung jeder der Elementarbatterien 11 misst, enthält eine Chipsicherung 39, Widerstände 51 und 59, einen Kondensator 53, einen Zellenüberwachungs-IC 49 und dergleichen. Außerdem kann auch ein Thermistor im elektronischen Schaltkreis 48 nach dieser Ausführungsform bestückt sein.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 überwacht ein Zellenüberwachungs-IC 49 eine Elementarbatterie 11. Die positive Elektrodenklemme 15 und die negative Elektrodenklemme 17 jeder der Elementarbatterien 11 sind mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 über die Spannungsmessleitung 29 verbunden. Die Chipsicherung 39 ist bei jeder Spannungsmessleitung 29 vorgesehen, und die Chipsicherung 39 ist verwendet, um zu verhindern, dass ein zu hoher Strom von der Elementarbatterie 11 zum Zellenüberwachungs-IC 49 fließt. Das heißt, wenn ein zu hoher Strom droht, von der Elementarbatterie 11 zum Zellenüberwachungs-IC 49 zu fließen, brennt die Chipsicherung 39 durch, und somit ist es möglich, eine Verbindung zwischen der Elementarbatterie 11 und dem Zellenüberwachungs-IC 49 zu sperren.
In der Spannungsmessleitung 29 ist der Widerstand 51 vorgesehen, und der Widerstand 51 ist mit der Chipsicherung 39 in Reihe geschaltet. Der Widerstand 51 bildet in Kombination mit dem Kondensator 53 ein RC-Filter und sperrt eine hochfrequente Rauschkomponente der Elementarbatterie 11. Weiter kann der Widerstand 51 weggelassen sein.
Im elektronischen Schaltkreis 48 ist ein npn-Transistor 55 vorgesehen. Eine Basis des Transistors 55 ist mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 über einen Entladewiderstand 57 verbunden. Ein Emitter des Transistors 55 ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die über den Widerstand 51 mit der negativen Elektrodenklemme 17 der Elementarbatterie 11 verbunden ist, und ein Kollektor des Transistors 55 ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die über den Widerstand 59 mit der positiven Elektrodenklemme 15 der Elementarbatterie 11 verbunden ist. Ein Ende des Widerstands 61 ist mit einem Bereich zwischen der Basis und dem Entladewiderstand 57 verbunden, und das andere Ende des Widerstands 61 ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 verbunden ist.
In der Elementarbatterie 11 sind zwei Kondensatoren 53 über die Spannungsmessleitung 29 miteinander parallel geschaltet. Ein Ende eines der Kondensatoren 53 ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die über den Widerstand 59 mit der positiven Elektrodenklemme 15 der Elementarbatterie 11 verbunden ist, und sein anderes Ende ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die mit der negativen Elektrodenklemme 17 der Elementarbatterie 11 verbunden ist. Außerdem ist ein Ende des anderen Kondensators 53 mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die über den Widerstand 51 mit der positiven Elektrodenklemme 15 der Elementarbatterie 11 verbunden ist, und das andere Ende ist mit der Spannungsmessleitung 29 verbunden, die über den Widerstand 51 mit der negativen Elektrodenklemme 17 der Elementarbatterie 11 verbunden ist.
Elektrische Ladungen der Elementarbatterie 11 werden in den Kondensator 53 geladen. Ein Spannungswert der beiden Kondensatoren 53 wird ungefähr gleich dem Spannungswert der Elementarbatterie 11. Der Zellenüberwachungs-IC 49 kann den Spannungswert der Elementarbatterie 11 ermitteln, indem er den Spannungswert der beiden Kondensatoren 53 misst. Ein Ende des Entladewiderstands 57 ist mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 verbunden, der mit der positiven Elektrodenklemme 15 der Elementarbatterie 11 verbunden ist. Außerdem ist das andere Ende des Entladewiderstands 57 mit dem Transistor 55 verbunden.
Der Entladewiderstand 57 ist benutzt, um den Spannungswert oder einen Ladezustand in einer Vielzahl der Elementarbatterien 11 auszugleichen. Der Zellenüberwachungs-IC 49 kann einen Spannungswert in jeder aus der Vielzahl von Elementarbatterien 11 erfassen. Hier kann, wenn eine Abweichung beim Spannungswert in der Vielzahl von Elementarbatterien 11 vorliegt, ein Ausgleichsvorgang durchgeführt werden. Wenn die Batterie-Baueinheit 47 in einem Zustand, in dem eine Abweichung im Spannungswert der Vielzahl von Elementarbatterien 11 vorliegt, ständig geladen und entladen wird, erreicht möglicherweise ein Spannungswert nur einer bestimmten Elementarbatterie 11 eine obere Grenzspannung oder eine untere Grenzspannung. In diesem Fall ist das Laden oder Entladen in anderen Elementarbatterien 11 außer der bestimmten Elementarbatterie 11 eingeschränkt, und somit ist es schwierig, das Laden und Entladen effizient durchzuführen.
Wenn demgemäß durch den Ausgleichsvorgang die Abweichung des Spannungswerts unterbunden ist, ist es möglich, die Gesamtheit der Elementarbatterien 11 effizient zu laden und zu entladen. Zum Beispiel wird beim Ausgleichsvorgang eine Elementarbatterie 11 bestimmt, die den höchsten Spannungswert aufweist, und die Elementarbatterie 11 wird entladen, um einen Entladestrom zum Entladewiderstand 57 fließen zu lassen. Wenn die Elementarbatterie 11 entladen wird, ist es möglich, den Spannungswert der Elementarbatterie 11 zu senken. Auf diese Weise ist es möglich, eine Abweichung des Spannungswerts in der Vielzahl von Elementarbatterien 11 durch ein Entladen der Elementarbatterie 11 zu unterdrücken, die den höchsten Spannungswert aufweist.
Hier enthält der Zellenüberwachungs-IC 49 einen Schalter, der mit dem Entladewiderstand 57 in Reihe geschaltet ist. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, ist es möglich, einen Entladestrom der Elementarbatterie 11 zum Entladewiderstand 57 fließen zu lassen. Zwei elektrische Versorgungsleitungen 63 sind mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 verbunden. Ein Ende einer der elektrischen Versorgungsleitungen 63 ist über den Widerstand 65 mit der positiven Elektrodenklemme 15 verbunden, und das andere Ende ist mit einem VCC-Anschluss des Zellenüberwachungs-ICs 49 verbunden. Ein Ende der anderen elektrischen Versorgungsleitung 63 ist mit der negativen Elektrodenklemme 17 verbunden, und das andere Ende ist mit einem GND-Anschluss (Masse-Anschluss) des Zellenüberwachungs-ICs 49 verbunden.
Ein Thermistor kann mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 verbunden sein. Der Thermistor ist verwendet, um eine Temperatur der Elementarbatterie 11 zu erfassen. Hier ist ein Ende des Thermistors mit dem Zellenüberwachungs-IC 49 verbunden, und das andere Ende des Thermistors ist an Masse gelegt. Eine Referenzspannung im Zellenüberwachungs-IC 49 ist aus einer Versorgungsspannung erzeugt, die vom VCC-Anschluss her eingegeben ist, und ist durch einen Standardwiderstand und den Thermistor geteilt. Ein geteilter Spannungswert wird in den Zellenüberwachungs-IC 49 eingegeben. Wenn sich ein Widerstandswert des Thermistors gemäß einer Temperatur der Elementarbatterie 11 ändert, ändert sich auch ein Spannungswert, der in den Zellenüberwachungs-IC 49 eingegeben wird. Demgemäß überwacht der Zellenüberwachungs-IC 49 den eingegebenen Spannungswert, um eine Temperatur der Elementarbatterie 11 zu erfassen.
Die Kommunikationsleitung 31 verbindet eine Vielzahl der Spannungsmesssubstrate 27, die jeweils auf der Vielzahl von Elementarbatterien 11 montiert sind, um die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 und die Batterie-ECU 67 miteinander zu verbinden. Weiter kann die Kommunikationsleitung 31 eine Kommunikation durch ein Verbinden der Spannungsmesssubstrate 27 mit der Batterie-ECU 67 in einen Zustand des Unterteilens der Spannungsmesssubstrate 27 in eine Vielzahl von Gruppen durchführen, oder kann eine Multiplex-Kommunikation durchführen, indem sie die Spannungsmesssubstrate 27 ganzheitlich mit der Batterie-ECU 67 verbindet. In einem Fall der Multiplex-Kommunikation kann als die Kommunikationsleitung 31 ein ummantelter elektrischer Draht verwendet werden, der ein massiver Draht ist. Außerdem kann in einem Fall des Verbindens des Spannungsmesssubstrats 27 mit der Batterie-ECU 67 in einem Zustand des Aufteilens der Spannungsmesssubstrate 27 in die Vielzahl von Gruppen ein Flachkabel, eine flexible Leiterplatte, ein flexibles Flachkabel und dergleichen verwendet sein. Die Kommunikationsleitung 31 kann mit den Spannungsmesssubstraten 27 durch Schweißen, Druckschweißen und dergleichen elektrisch verbunden sein.
Als Nächstes ist eine Beschreibung eines Verfahrens zum Montieren der elektrischen Speichervorrichtung 100 gegeben, die die wie oben beschrieben gestaltete Batterieüberwachungsvorrichtung 110 enthält.
6A bis 6C und 7A bis 7C sind Ansichten, die einen Montagevorgang der in der in 1 dargestellten elektrischen Speichervorrichtung 100 darstellen, die die Batterieüberwachungsvorrichtung 110 enthält.
Beim Montieren der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 werden zuerst, wie in 6A und 6B dargestellt, die Spannungsmesssubstrate 27 in einer der Anzahl der Elementarbatterien 11 entsprechenden Anzahl und die Kommunikationsleitung 31 miteinander verbunden.
Als Nächstes wird, wie in 6C dargestellt, eine Vielzahl der Spannungsmesssubstrate 27, die auf einer linken Seite durch die Kommunikationsleitung 31 ganzheitlich verbunden sind, an einer Batterie-Baueinheit 47 montiert. In der Batterie-Baueinheit 47 sind die Elementarbatterien 11 in einer erforderlichen Anzahl durch die Stromschiene 13 miteinander verbunden.
Wie in 7A dargestellt, wird in den Spannungsmesssubstraten 27 die positive Elektrodenklemme 15 in das Loch 33 für die positive Elektrodenklemme eingeführt, und die negative Elektrodenklemme 17 ist in das Loch 35 für die negative Elektrodenklemme eingeführt. Außerdem wird die Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 jedes der Spannungsmesssubstrate 27 so angeordnet, dass sie zum Ventil 25 der Elementarbatterie 11 passt. Außerdem werden die Spannungsmesssubstrate 27 an der oberen Fläche 23 des Batteriehauptteils 21 über die Mutter 43 befestigt, die an die positive Elektrodenklemme 15 oder die negative Elektrodenklemme 17 geschraubt wird.
Als Nächstes wird, wie in 7B dargestellt, der Kanal 45 an der oberen Fläche der Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 montiert. Das Montieren des Kanals 45 erfolgt derart, dass der Kanal 45 mit der Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 des Spannungsmesssubstrats 27 in Verbindung steht.
Schließlich wird, wie in 7C dargestellt, die Batterie-ECU 67 an einer Vorderfläche der Batterie-Baueinheit 47 montiert, und somit wird die Kommunikationsleitung 31 mit der Batterie-ECU 67 verbunden. Demgemäß ist die Montage der elektrischen Speichervorrichtung 100, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 110, abgeschlossen.
Als Nächstes ist eine Beschreibung des Abwandlungsbeispiels 1 des Verfahrens zum Montieren der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 in der elektrischen Speichervorrichtung 100 mit Bezug auf 8A bis 8C sowie 9 gegeben.
In dem Montageverfahren des Abwandlungsbeispiels 1 wird zuerst, wie in 8A und 8B dargestellt, die Kommunikationsleitung 31 ganzheitlich mit einer linken Seite der Spannungsmesssubstrate 27 in einer Anzahl verbunden, die der Anzahl der Elementarbatterien 11 entspricht, und der Kanal 45 wird vorab an den Spannungsmesssubstraten 27 montiert, die ganzheitlich verbunden sind.
Als Nächstes werden, wie in 8C dargestellt, die ganzheitlich verbundenen Spannungsmesssubstrate 27, die Kommunikationsleitung 31 und der Kanal 45 als die Batterieüberwachungsvorrichtung 110 an der Batterie-Baueinheit 47 montiert. In der Batterie-Baueinheit 47 sind die Elementarbatterien 11 in einer erforderlichen Anzahl durch die Stromschiene 13 miteinander verbunden.
Außerdem werden, wie in 9 dargestellt, als die Batterieüberwachungsvorrichtung 110 die Spannungsmesssubstrate 27, die ganzheitlich miteinander verbunden sind, die Kommunikationsleitung 31 und der Kanal 45 an der Batterie-Baueinheit 47 über die Mutter 43 befestigt, die an die positive Elektrodenklemme 15 oder die negative Elektrodenklemme 17 geschraubt wird.
Schließlich wird die Batterie-ECU 67 an der Vorderfläche der Batterie-Baueinheit 47 montiert, und somit wird die Kommunikationsleitung 31 mit der Batterie-ECU 67 verbunden. Demgemäß ist die Montage der elektrischen Speichervorrichtung 100, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 110, abgeschlossen.
Als Nächstes ist eine Beschreibung des Abwandlungsbeispiels 2 des Verfahrens zum Montieren der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 in der elektrischen Speichervorrichtung 100 mit Bezug auf 10A bis 12B gegeben.
In dem Montageverfahren des Abwandlungsbeispiels 2 wird zuerst, wie in 10A und 10B dargestellt, das Spannungsmesssubstrat 27 an einem Elementarhauptteil der Elementarbatterie 11 montiert.
Als Nächstes wird, wie in 10C dargestellt, eine Vielzahl der Elementarbatterien 11, an denen das Spannungsmesssubstrat 27 montiert ist, gemäß der Anzahl der erforderlichen Zellen kombiniert.
Wie in 11A und 11B dargestellt, wird die Stromschiene 13 an der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 in der Vielzahl von Elementarbatterien 11 montiert, um die Vielzahl von Elementarbatterien elektrisch zu verbinden.
Als Nächstes wird, wie in 11C dargestellt, die Kommunikationsleitung 31, die auf einer linken Seite der Batterie-Baueinheit 47 angeordnet wird, mit jeder aus der Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 verbunden, die an der Batterie-Baueinheit 47 montiert sind.
Als Nächstes wird, wie in 12A dargestellt, der Kanal 45 an der oberen Fläche der Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 montiert. Das Montieren des Kanals 45 erfolgt derart, dass der Kanal 45 mit der Batterierauch-Ausstoßöffnung 37 des Spannungsmesssubstrats 27 in Verbindung steht.
Schließlich wird, wie in 12B dargestellt, die Batterie-ECU 67 an einer Vorderfläche der Batterie-Baueinheit 47 montiert, und somit wird die Kommunikationsleitung 31 mit der Batterie-ECU 67 verbunden. Demgemäß ist die Montage der elektrischen Speichervorrichtung 100, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 110, abgeschlossen.
Als Nächstes ist ein Betrieb der oben beschriebenen Anordnung beschrieben.
In der elektrischen Speichervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform sind, wie in 13 dargestellt, die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27, die jeweils an den Elementarbatterien 11 montiert sind, und die Batterie-ECU 67 mit der Kommunikationsleitung 31 miteinander verbunden und bilden dadurch die Batterieüberwachungsvorrichtung 110. Demgemäß ist es möglich, sogar wenn sich die Anzahl der Elementarbatterien 11 erhöht oder verringert, sich leicht auf die Erhöhung oder Verringerung durch ein Hinzufügen oder Reduzieren des Spannungsmesssubstrats 27 einzustellen. Außerdem ist es auch leicht, die Spannungsmessleitung 29 im Spannungsmesssubstrat 27 als Leiterbahn zu drucken, oder ist es auch leicht, die Kommunikationsleitung 31 auf einer einzigen Seite der Batterie-Baueinheit 47 anzuordnen. Demgemäß ist es möglich, die Verdrahtung zu vereinfachen.
Außerdem ist in der Batterieüberwachungsvorrichtung 110 die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 jeweils an der Vielzahl von Elementarbatterien 11 montiert. Die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 ist untereinander durch die Kommunikationsleitung 31 verbunden. Demgemäß kann die Kommunikationsleitung 31, die die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 verbindet, eine Teilungsabstandstoleranz der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 zwischen der Vielzahl von Elementarbatterien 11 aufgrund eines individuellen Unterschieds einer Zelle, einer Ausdehnung und dergleichen auffangen.
Außer dieser Anordnung ist es in der Batterieüberwachungsvorrichtung 110, da der elektronische Schaltkreis 48, ausgelegt, eine Spannung jeder der Elementarbatterien 11 zu messen, auf jedem der Spannungsmesssubstrate 27 montiert ist, möglich, eine Verkleinerung der Batterie-ECU 67 entsprechend dem elektronischen Schaltkreis 48 vorzunehmen. Demgemäß sind eine Verringerung der Größe und des Gewichts von Bauteilen und ein niedriges Profil der Bauteile verwirklicht. Außerdem ist es möglich, das Spannungsmesssubstrat 27 bei jeder der Elementarbatterien 11 gegen ein neues auszutauschen, und somit ist die Bauteil-Austauschbarkeit verbessert. Außerdem ist die Chipsicherung 39 der Spannungsmessleitung 29 in einem vorgeschalteten Schaltkreis in unmittelbarer Nähe der Elementarbatterie 11 vorgesehen, und somit ist es möglich, die Hochspannungsstabilität zu verbessern.
Als Nächstes ist eine Beschreibung einer elektrischen Speichervorrichtung gegeben, die eine Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält.
14 ist eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Speichervorrichtung 110A gemäß der zweiten Ausführungsform, in der ein Spannungsmesssubstrat 27 und ein Kanal 45 einstückig miteinander ausgeführt sind. In dieser zweiten Ausführungsform sind dieselben Bezugsnummern derselben Anordnung gegeben, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, und eine redundante Beschreibung davon ist nicht wiederholt.
Wie es der Fall mit der Anordnung der elektrischen Speichervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist, enthält in der elektronischen Speichervorrichtung 100A, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 110A gemäß der zweiten Ausführungsform, eine Elementarbatterie 11 ein Ventil 25, das ein Gas nach außen ausstößt, das im Inneren erzeugt wird. Eine Batterierauch-Ausstoßöffnung 37, durch die das aus dem Ventil 25 ausgestoßene Gas hindurchtritt und zu dem Kanal 45 geleitet wird, der an einer Batterie-Baueinheit 47 montiert ist, ist in einem Spannungsmesssubstrat 27 ausgebildet. Andererseits weist der Kanal 45 einen einstückigen Aufbau mit einer Vielzahl der Spannungsmesssubstrate 27 auf. Demgemäß ist der Kanal 45 einstückig mit einer Kommunikationsleitung 31 vorgesehen, die mit jedem der Spannungsmesssubstrate 27 verbunden ist.
Die Spannungsmesssubstrate 27 und der Kanal 45 können vorab einstückig geformt sein oder können mechanisch miteinander zu einem einstückigen Aufbau gekoppelt werden, nachdem sie als Einzelkörper ausgebildet wurden.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung 110A gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist es, da die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten 27 einen einstückigen Aufbau mit dem Kanal 45 aufweist, möglich, den Kanal 45 und die Spannungsmesssubstrate 27 gemeinsam an der Batterie-Baueinheit 47 zu montieren, ohne eine Funktion des Ausstoßens des Gases nach außen zu beeinträchtigen, das im Inneren der Elementarbatterie 11 erzeugt wird. Demgemäß wird die Montage leicht. Außerdem ist die Anzahl von Bauteilen reduziert, und somit ist eine Vereinfachung der Teileverwaltung erreicht.
Als Nächstes ist eine Beschreibung einer Batterieüberwachungsvorrichtung 210 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung gegeben.
15A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batterieüberwachungsmodul 75 einer Batterieüberwachungsvorrichtung 210 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt, 15B ist eine Schnittansicht des in 15A dargestellten Batterieüberwachungsmoduls 75, und 16 ist eine vergrößerte Hauptteil-Schnittansicht eines Verbindungsbereichs zwischen einer Spannungsmessleitung 29 und einer Kommunikationsleitung 31 des in 15B dargestellten Batterieüberwachungsmoduls 75. Weiter sind in dieser dritten Ausführungsform dieselben Bezugsnummern derselben Anordnung gegeben, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, und eine redundante Beschreibung davon ist nicht wiederholt.
Wie in 15A und 15B sowie 16 dargestellt, enthält die Batterieüberwachungsvorrichtung 210 gemäß dieser dritten Ausführungsform das Batterieüberwachungsmodul 75. Das Batterieüberwachungsmodul 75 enthält ein Spannungsmesssubstrat 83, ein Gehäuse 77 und eine Federklemme 79.
Das Gehäuse 77 ist ausgebildet durch ein einstückiges Gießen eines Paars konkaver Elektrodeneinführungsbereiche 81, die eine positive Elektrodenklemme 15 bzw. eine negative Elektrodenklemme 17 in jeder der Elementarbatterien 11 abdecken, und eines Spannungsmesssubstrats 83 mit einem isolierenden Kunstharz. Das Spannungsmesssubstrat 83 ist mit der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 über die Federklemme 79 verbunden, und somit sind das Loch 33 für die positive Elektrodenklemme und das Loch 35 für die negative Elektrodenklemme, die in dem oben beschriebenen Spannungsmesssubstrat 27 ausgebildet sind, nicht erforderlich. Außerdem ist das Spannungsmesssubstrat 83 auf einer oberen Fläche eines den Kanal aufnehmenden konkaven Bereichs 85 vorgesehen, der in dem Gehäuse 77 ausgebildet ist, und somit ist auch die Batterierauch-Ausstoßöffnung 37, die in dem oben beschriebenen Spannungsmesssubstrat 27 ausgebildet ist, auch nicht erforderlich.
Ein Paar der im Batterieüberwachungsmodul 75 vorgesehenen Federklemmen 79 verbindet in den konkaven Elektrodeneinführungsbereichen 81 die positive Elektrodenklemme 15 und die Spannungsmessleitung 29 elektrisch und verbindet die negative Elektrodenklemme 17 und die Spannungsmessleitung 29 elektrisch. Zum Beispiel kann das Batterieüberwachungsmodul 75 an der Elementarbatterie 11 über einen Koppelaufbau 84 befestigt sein, der zwischen der oberen Flache 23 eines Batteriehauptteils 21 und dem Batterieüberwachungsmodul 75 vorgesehen ist. Das Batterieüberwachungsmodul 75, das an der Elementarbatterie 11 über den Koppelaufbau 84 befestigt ist, kann jeweils die Federklemmen 79 zur positiven Elektrodenklemme 15 und zur negativen Elektrodenklemme 17 unter Verwendung einer elastischen Rückstellkraft der Federklemmen 79 für elastischen Kontakt dazwischen vorspannen.
In dem Batterieüberwachungsmodul 75 ist das Spannungsmesssubstrat 83 durch ein Vergießen in dem Gehäuse 77 eingebettet, und die Kommunikationsleitung 31 ist zwischen der Elementarbatterie 11 und dem Batterieüberwachungsmodul 75 angeordnet. Außerdem enthält das Batterieüberwachungsmodul 75 eine herausragende Druckkontaktzunge 87 auf einer unteren Fläche. Beispielsweise ist ein die Druckkontaktzunge vermeidender konkaver Bereich 89 in der oberen Fläche 23 des Batteriehauptteils 21 ausgebildet.
Weiter können die Federklemmen 79 ohne eine Beschränkung auf eine Schraubenfeder als eine Blattfeder festgelegt sein.
Als Nächstes ist eine Beschreibung eines Verfahrens zum Montieren einer elektrischen Speichervorrichtung 200 gegeben, die die Batterieüberwachungsvorrichtung 210 gemäß dieser dritten Ausführungsform enthält.
Beim Montieren der elektrischen Speichervorrichtung 200, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 210, wird zuerst, wie in 17A und 17B dargestellt, in einer Vielzahl der Elementarbatterien 11 eine Stromschiene 13 an der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 montiert, und ein Kanal 45 wird an einer Batterie-Baueinheit 47 montiert, in der die Vielzahl von Elementarbatterien 11 miteinander elektrisch verbunden ist. Der Kanal 45 ist so angeordnet, dass er das Ventil 25 des Batteriehauptteils 21 abdeckt.
Als Nächstes wird, wie in 18A und 18B dargestellt, die Kommunikationsleitung 31 entlang einer linken Seite der Batterie-Baueinheit 47 angeordnet, an der der Kanal 45 montiert ist.
Außerdem ist, wie in 19A dargestellt, das Batterieüberwachungsmodul 75 in einer der Anzahl der Elementarbatterien 11 entsprechenden Anzahl angeordnet.
Als Nächstes wird, wie in 19B dargestellt, eine Vielzahl der Batterieüberwachungsmodule 75, bei denen das Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche 81 in dem Gehäuse 77 vorgesehen ist, nacheinander an den Elementarbatterien 11 der Batterie-Baueinheit 47 montiert.
Die Federklemme 79 wird in den konkaven Elektrodeneinführungsbereich 81 des Gehäuses 77 aufgenommen. Die Batterieüberwachungsmodule 75 werden jeweils an den Elementarbatterien 11 so montiert, dass die positive Elektrodenklemme 15 und die negative Elektrodenklemme 17 in die konkaven Elektrodeneinführungsbereiche 81 eingeführt werden. Das Paar aus positiver Elektrodenklemme 15 und negativer Elektrodenklemme 17, das in die konkaven Elektrodeneinführungsbereiche 81 eingeführt wird, wird über die Federklemme 79 mit der Spannungsmessleitung 29 elektrisch verbunden. Demgemäß ist es in der Batterieüberwachungsvorrichtung 210 möglich, ein Paar aus der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 in jeder der Elementarbatterien 11 mit der Spannungsmessleitung 29 durch jedes der Batterieüberwachungsmodule 75 mit einem Handgriff zu verbinden. Demgemäß wird die Arbeit zum Montieren des Spannungsmesssubstrats 83 leicht.
Außerdem ist gemäß der Batterieüberwachungsvorrichtung 210 die Kommunikationsleitung 31 auf die obere Fläche der Batterie-Baueinheit 47 an eine vorgegebene Position gesetzt, und das Batterieüberwachungsmodul 75 ist durch den Koppelaufbau 84 befestigt. Demgemäß ist es auch möglich, das Spannungsmesssubstrat 83 und die Kommunikationsleitung 31 über die Druckkontaktzunge 87 leicht mit Druckkontakt zu verbinden.
Schließlich wird, wie in 19C dargestellt, die Batterie-ECU 67 an der Vorderfläche der Batterie-Baueinheit 47 montiert, und somit wird die Kommunikationsleitung 31 mit der Batterie-ECU 67 verbunden. Demgemäß ist die Montage der elektrischen Speichervorrichtung 200, enthaltend die Batterieüberwachungsvorrichtung 210, abgeschlossen.
20 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, die ein Abwandlungsbeispiel des Verbindungsbereichs in dem in 16 dargestellten Batterieüberwachungsmodul 75 darstellt.
In einem Batterieüberwachungsmodul 91 gemäß diesem Abwandlungsbeispiel ist ein Spannungsmesssubstrat 95 einstückig mit dem Gehäuse 93 in einem Zustand vorgesehen, in dem es auf einer oberen Fläche des Gehäuses 93 frei liegt. Die Kommunikationsleitung 31 kann mit dem Spannungsmesssubstrat 95 des Batterieüberwachungsmoduls 91 durch ein Schweißen und dergleichen verbunden sein.
Gemäß dem Batterieüberwachungsmodul 91 gemäß diesem Abwandlungsbeispiel ist es möglich, einen Aufbau des Gehäuses 93 zu vereinfachen.
Vorstehend ist eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung gegeben, aber es ist unnötig zu sagen, dass die Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt ist. Es versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Anwendungsbeispiele und Abwandlungsbeispiele in dem in den angehängten Ansprüchen beschriebenen Umfang erstellt werden können, und dass diese Beispiele den technischen Bereich der Erfindung einschließen.
Zum Beispiel ist in den oben beschriebenen Anordnungsbeispielen eine Beschreibung mit Bezug auf ein Beispiel gegeben, in dem die Elektrode aus einer säulenförmigen Elektrode besteht, aber die Elektrode kann eine flache Elektrode sein. Demgemäß kann die Verbindung zwischen der Spannungsmessleitung 29 oder der Stromschiene 13 und der Elektrode ohne eine Beschränkung auf das Verschrauben durch ein Schweißen und dergleichen durchgeführt sein. Außerdem kann die Spannungsmessleitung 29 einen typischen ummantelten elektrischen Draht, ein Flachkabel, eine flexible Leiterplatte, ein flexibles Flachkabel und dergleichen enthalten, ohne eine Beschränkung auf ein Drucken als Leiterbahn auf ein Substrat.
Demgemäß ist es gemäß den Batterieüberwachungsvorrichtungen 110, 110A und 210 gemäß dieser Ausführungsform möglich, sogar wenn sich die Anzahl der Elementarbatterien 11 erhöht oder verringert, sich leicht auf die Erhöhung oder Verringerung durch ein Hinzufügen oder Reduzieren des Spannungsmesssubstrats 27 oder 83 einzustellen. Außerdem ist es auch möglich, eine Teilungsabstandstoleranz der positiven Elektrodenklemme 15 und der negativen Elektrodenklemme 17 zwischen jeweiligen Elementarbatterien 11 aufzufangen.
Hier sind Eigenschaften der Ausführungsformen der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung nachstehend in Kürze beschrieben.

(1) Batterieüberwachungsvorrichtung (110, 110A, 210), enthaltend: eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen (29), von denen jede ausgelegt ist, mit einer Elektrode (einer positiven Elektrodenklemme 15 und einer negativen Elektrodenklemme 17) einer jeweiligen aus einer Vielzahl von Elementarbatterien (11) in einer Batterie-Baueinheit (47) elektrisch verbunden zu sein, wobei die Batterie-Baueinheit aus den Elementarbatterien (11) besteht; eine Vielzahl von elektronischen Schaltkreisen (48), von denen jeder ausgelegt ist, mit einer jeweiligen der Spannungsmessleitungen verbunden zu sein und eine Spannung einer entsprechenden der Elementarbatterien zu messen; eine Vielzahl von Spannungsmesssubstraten (27, 83), ausgelegt, jeweils an den Elementarbatterien montiert zu sein, wobei jede der Spannungsmessleitungen und jeder der elektronischen Schaltkreise auf einem jeweiligen der Spannungsmesssubstrate montiert sind; und eine Kommunikationsleitung (31), die die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten und eine Batteriesteuereinrichtung (eine Batterie-ECU 67) verbindet.
[2] Batterieüberwachungsvorrichtung (110, 110A) nach [1], weiter enthaltend: einen Kanal (45), ausgelegt, an der Batterie-Baueinheit montiert zu sein, wobei jedes der Spannungsmesssubstrate eine Öffnung (eine Batterierauch-Ausstoßöffnung 37) aufweist, durch die aus einem Ventil (25) ausgestoßenes Gas hindurchtritt und zu dem Kanal geleitet wird, und das Ventil auf jeder der Elementarbatterien vorgesehen ist, um das im Inneren einer entsprechenden der Elementarbatterien erzeugte Gas nach außen abzuleiten; und wobei der Kanal einen einstückigen Aufbau mit der Vielzahl von Spannungsmesssubstraten aufweist.
[3] Batterieüberwachungsvorrichtung (210) nach [1], weiter enthaltend: eine Vielzahl von Batterieüberwachungsmodulen (75), von denen jedes ein Gehäuse (77) enthält, das einstückig auf dem entsprechenden der Spannungsmesssubstrate (83) ausgebildet ist, wobei jedes der Batterieüberwachungsmodule an einer jeweiligen der Elementarbatterien montiert ist, wobei ein Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche (81), ausgelegt, ein Paar der Elektroden in entsprechenden der Elementarbatterien abzudecken, in dem jeweiligen der Gehäuse der Batterieüberwachungsmodule ausgebildet ist; und wobei eine Federklemme (79) in jedem aus dem Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche aufgenommen und ausgelegt ist, die Elektrode und die Spannungsmessleitung in jedem aus dem Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche elektrisch zu verbinden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016-158043 [0001]
JP 2015-41595 A [0004]
JP 5786891 B [0004]
JP 5785891 B [0004]

Claims

Batterieüberwachungsvorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen, von denen jede ausgelegt ist, mit einer Elektrode einer jeweiligen aus einer Vielzahl von Elementarbatterien in einer Batterie-Baueinheit elektrisch verbunden zu sein, wobei die Batterie-Baueinheit aus den Elementarbatterien besteht; eine Vielzahl von elektronischer Schaltkreisen, von denen jeder ausgelegt ist, mit einer jeweiligen der Spannungsmessleitungen verbunden zu sein und eine Spannung einer entsprechenden der Elementarbatterien zu messen; eine Vielzahl von Spannungsmesssubstraten, ausgelegt, jeweils an den Elementarbatterien montiert zu sein, wobei jede der Spannungsmessleitungen und jeder der elektronischen Schaltkreise auf einem jeweiligen der Spannungsmesssubstrate montiert sind; und eine Kommunikationsleitung, die die Vielzahl von Spannungsmesssubstraten und eine Batteriesteuereinrichtung verbindet.
Batterieüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen Kanal, ausgelegt, an der Batterie-Baueinheit montiert zu sein, wobei jedes der Spannungsmesssubstrate eine Öffnung aufweist, durch die aus einem Ventil ausgestoßenes Gas hindurchtritt und zu dem Kanal geleitet wird, und wobei das Ventil auf jeder der Elementarbatterien vorgesehen ist, um das im Inneren einer entsprechenden der Elementarbatterien erzeugte Gas nach außen abzuleiten; und wobei der Kanal einen einstückigen Aufbau mit der Vielzahl von Spannungsmesssubstraten aufweist.
Batterieüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Vielzahl von Batterieüberwachungsmodulen, von denen jedes ein Gehäuse enthält, das einstückig an dem entsprechenden der Spannungsmesssubstrate ausgebildet ist, wobei jedes der Batterieüberwachungsmodule an einer jeweiligen der Elementarbatterien montiert ist, wobei ein Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche, ausgelegt, ein Paar der Elektroden in entsprechenden der Elementarbatterien abzudecken, in dem jeweiligen der Gehäuse der Batterieüberwachungsmodule ausgebildet ist; und wobei eine Federklemme in jedem aus dem Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche aufgenommen ist und ausgelegt ist, die Elektrode und die Spannungsmessleitung in jedem aus dem Paar konkaver Elektrodeneinführungsbereiche elektrisch zu verbinden.