JP5764540B2 - バッテリーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーモジュールに関し、特に内部構造を簡略化したバッテリーモジュールに関する。

リチウム電池は高エネルギー密度の性能を有し、現在ローパワー電子製品に応用され、更に、ハイパワーの各種電気設備にも応用されつつある。例えば、工作機械、軽車両（電動バイク、電動スクーター）から大型車両まで既に幅広く応用されている。これら電気設備は、必要とする電気特性がそれぞれ異なり、且つ、各応用製品の外形も非常に異なる。しかし、バッテリーモジュールが構成する最小ユニットは、いずれも同じバッテリーセルである。

電気電子設備がそれぞれ異なる場合、そのバッテリーモジュールのサイズ及び電気特性も異なくなる。従来技術によれば、それぞれ異なるバッテリーモジュールは、特別に設計されたバッテリーケースが必要であり、複数のバッテリーセルをいずれもバッテリーケースに配置し、且つ複数の金属導片又は複数の電線により直列に接続していた。

また、バッテリーモジュールは更に制御メインボードを含む。これらバッテリーセルは制御メインボードに接続され、前記制御メインボードにより充放電が行われる。前記バッテリーセルを制御メインボードに結合するために、更に複数の電線を設置する必要がある。製造時に更に前記電線を制御メインボードと前記バッテリーセルとの間に接続し、又は溶接する必要があるので、これにより、製造工程が煩雑になり製造作業時間が増加する。

本発明の実施例の目的はバッテリーモジュールを提供することである。また、本発明の実施例の目的は線路構造を簡略化したバッテリーモジュールを提供することである。

本発明の実施例によれば、バッテリーモジュールは複数の電池装置と回路基板と制御メインボードと配線を含む。各電池装置は複数のバッテリーセルを含み、前記バッテリーセルの少なくとも一つの導電片に電気的に接続する。回路基板は回路配置を含み、前記電池装置の前記導電片が前記回路配置に電気的に接続する。制御メインボードは前記電池装置の前記バッテリーセルを制御する。配線は回路基板の回路配置と制御メインボードとの間に電気的に接続され、制御メインボードが回路基板の回路配置及び配線を介して前記電池装置に電気的に接続される。

実施例において、各電池装置の前記少なくとも一つの導電片は回路基板に向かって延伸し、前記回路基板の前記回路配置に電気的に接続する。

実施例において、回路基板は、更に、プリント基板及び第１コネクタを含む。プリント基板の回路配置はプリント基板に設置され、第１コネクタはプリント基板に設置され、且つ第１コネクタは回路配置に電気的に接続される。制御メインボードは更に第２コネクタを含む。配線は第３コネクタと第４コネクタと接続電線を含む。接続電線は第３コネクタと第４コネクタとの間に電気的に接続される。第３コネクタの構造は第１コネクタの構造に対応して、第３コネクタと第１コネクタを組み合わせる。第４コネクタの構造は第２コネクタの構造に対応して、第４コネクタと第２コネクタを組み合わせる。

実施例において、バッテリーモジュールは更に少なくとも一つの温度センサを含み、回路基板の回路配置に電気的に接続され、回路基板の回路配置及び配線を介して制御メインボードに電気的に接続される。

実施例において、回路配置は、複数の導電線路及び複数の導電パッドを含み、前記導電線路は前記導電パッドと第１コネクタとの間に電気的に接続され、そして前記導電パッドはプリント基板の表面に露出している。各電池装置は更に、ケースを含み、前記バッテリーセル及び前記少なくとも一つの導電片をケース内に設け、且つ前記少なくとも一つの導電片はケースから延伸して突出する。前記電気装置の前記導電片の位置はそれぞれ回路配置の前記導電パッドに対応し、且つ前記導電片はそれぞれ前記導電パッドに電気的に接続される。

実施例において、プリント基板は更に複数の開口を設け、前記電池装置の前記導電片が前記開口を貫通する。

実施例において、各電池装置の前記バッテリーセルは前記少なくとも一つの導電片を介して相互に並列に接続され、且つ前記電池装置は前記導電片を介して相互に直列に接続されている。

実施例において、前記電池装置は積み重なり、且つバッテリーモジュールは更に少なくとも一つの固定カバーを含み、積み重なる前記電池装置を固定する。

実施例において、各電池装置の少なくとも一つの導電片は、第１方向に沿って延伸し、そのうち、第１方向は前記少なくとも一つの固定カバーの内側面に延伸し、前記電池装置は第２方向に沿って積み重なり又各電池装置の前記バッテリーセルの長軸は第３方向に沿って延伸する。

実施例において、バッテリーモジュールは更に少なくとも一つのねじを含む。各電池装置はねじ孔を設け、ねじ孔の開口は前記少なくとも一つの固定カバーに向けられている。前記少なくとも一つの固定カバーは複数の貫通孔を設け、そのうち、前記少なくとも一つのねじが対応する貫通孔を貫通し、対応するねじ孔に嵌入する。

実施例において、各電池装置は更に少なくとも一つの定位凸柱を含み、前記少なくとも一つの定位凸柱は前記少なくとも一つの固定カバーに向けて突出する。回路基板のプリント基板は複数の定位孔を設けて前記電池装置の前記定位凸柱をそれぞれ回路基板の前記定位孔に挿入する。

実施例において、回路基板は前記少なくとも一つの固定カバーと前記電池装置との間に位置し、回路基板の第１コネクタは前記少なくとも一つの固定カバーの内側面に向かい、前記少なくとも一つの固定カバーの内側面に更に凹溝を設け、回路基板の第１コネクタと配線は前記凹溝内に位置する。

実施例において、回路基板は前記少なくとも一つの固定カバーと前記電池装置との間に位置し、回路基板の第１コネクタが前記少なくとも一つの固定カバーの内側面に向かい、前記少なくとも一つの固定カバーは更に貫通溝を設け、回路基板の第１コネクタが貫通溝内に位置し、又少なくとも一つの固定カバーの外側面から露出する。

以上により、本発明の実施例において、バッテリーモジュールは、回路基板と少なくとも一つの配線を含む。制御メインボードは回路基板及び少なくとも一つの配線を介して前記電池装置又は温度センサに電気的に接続される。実施例において、回路基板を設置しているために、制御メインボードの設計を簡略化でき、制御メインボードをモジュール化できる。これにより、異なる電気設備に対して異なる回路基板を設計するだけでよく、制御メインボードを新たに設計する必要がない。この他、大部分の接続回路を回路基板内に設けることができるので、バッテリーモジュールの内部の各素子の接続関係を削減できる。

本発明のその他の目的とメリットは本発明が開示する技術特徴から更に理解できる。本発明の上記及びその他の目的、特徴及びメリットを更に理解するために、下記において図面を合わせて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例のバッテリーモジュールを示す。 図２は、本発明の実施例の電池装置を示す。 図３は、本発明の実施例の回路基板を示す。

以下、説明の描写の中で、「甲が乙に接合する」又は「甲が乙に接続する」とは、甲が乙に直接に接合する、又は電気的に接続するということ、又は、甲が乙と物質又は物体により間隔をあけて間接的に接合する又は電気的に乙に接続することにより、甲と乙との間が導電されるということである。この他、例えば、「甲が乙に接触する」などの用語の使用において、直接接触又は間接接触などの実施方法も含まれる。
＜実施例＞

図１は、本発明の実施例のバッテリーモジュールを示す図である。図１に示すように、バッテリーモジュール１００は、複数の電池装置２００と回路基板３００と少なくとも一つの配線４００と制御メインボード５００を含む。制御メインボード５００は回路基板３００及び少なくとも一つの配線４００を介して前記電池装置２００の充放電機能を制御する。前記電池装置２００は回路基板３００の回路配置（図示せず、図３を参照）に電気的に接続され、少なくとも一つの配線４００が回路基板３００の回路配置と制御メインボード５００との間に接続され、これにより、前記電池装置２００を制御メインボード５００に電気的に接続させる。この設計により、電線の過剰使用が減少でき、バッテリーモジュール１００内部の構造が簡略化でき、製造に係る時間を削減できる。以下において、本発明の実施例の詳細な構造を具体的に説明する。

図２は本発明の実施例の電池装置を示す図である。図２に示すように、各電池装置２００はいずれも少なくとも一つの導電片２２０及び複数のバッテリーセル２３０を含み、前記バッテリーセル２３０は、少なくとも一つの導電片２２０を介して電気的に接続する。実施例において、前記バッテリーセル２３０は少なくとも一つの導電片２２０を介して相互に並列に接続されている。更に具体的に言えば、前記バッテリーセル２３０の正極はいずれも第１導電片２２１に接合され、前記バッテリーセル２３０の負極はいずれも第２導電片２２２に接合される。実施例において、各電池装置２００はいずれもケース２１０を更に含む。前記バッテリーセル２３０及び前記導電片２２１と２２２は、いずれもケース２１０内に設けられる。前記導電片２２１と２２２はケース２１０内に延伸して突出する（図１及び３を参照）。

図１に示すように、配線４００は、接続電線４２０とコネクタ４１０及び別のコネクタ４１０を含み、接続電線４２０は両コネクタ４１０との間に電気的に接続され、更に配線４００のコネクタ４１０は回路基板３００のコネクタ３２０に接続され（図３を参照）、配線４００の別のコネクタ４１０は制御メインボード５００のコネクタ５１０に接続される。制御メインボード５００のコネクタ５１０の構造は配線４００の別のコネクタ４１０の構造に対応し、配線４００の別のコネクタ４１０を制御メインボード５００のコネクタ中に組み合わせることができる。コネクタ５１０及び配線４００の構造は本分野の通常の知識を有するものであれば、明瞭に理解でき、現在の又は将来開発される技術により製造できるので、本明細書において詳細な説明は省略する。

図３は本発明の実施例の回路基板を示す図である。図３に示すように、回路基板３００は、プリント基板（ＰＣＢ）３１０と少なくとも一つのコネクタ３２０と回路配置３３０を含む。少なくとも一つのコネクタ３２０及び回路配置３３０は、プリント基板３１０に設置され、且つ少なくとも一つのコネクタ３２０は回路配置３３０に電気的に接続される。回路基板３００のコネクタ３２０の構造は配線４００のコネクタ４１０の構造に対応し、配線４００のコネクタ４１０を回路基板３００のコネクタ３２０中に組み合わせることができる。コネクタ４１０及びコネクタ３２０の構造は、本分野の通常の知識を有するものであれば、明瞭に理解でき、現在の又は将来開発される技術により製造できるので、本明細書において詳細な説明は省略する。

回路配置３３０はプリント基板３１０内に設けられ、且つ複数の導電線路３３１及び複数の導電パッド３３２を含む。前記導電パッド３３２はプリント基板３１０表面から露出し、且つプリント基板３１０の側縁又は中間部分に位置し、各導電パッド３３２の位置は前記電池装置２００から延伸して突出する導電片２２０の一つに対応する。前記導電線路３３１は前記導電パッド３３２と少なくとも一つのコネクタ３２０の間に結合される。

実施例において、導電片２２０の延伸方向とプリント基板３１０の表面は所定角度、例えば、９０度を呈する。製造工程において、導電片２２０をその対応する導電パッド３３２に電気的に接続する場合、導電片２２０を折り曲げて、導電片２２０の端部をプリント基板３１０の表面に平行にし、導電パッド３３２に接触させることができる。更に、導電片２２０の端部を導電パッド３３２に溶接することがより好ましく、全てのバッテリーモジュール１００内部の各素子の接続を更に安定させることができる。

この他、実施例において、プリント基板３１０の側縁又は中間部分に更に複数の開口３９０が設けられ、前記開口３９０の位置は前記導電パッド３３２及び前記導電片２２０の端部に対応する。図３に示すように、導電片２２０の端部は電池装置２００から延伸して突出し、且つ対応する開口３９０を貫通し、その後、更に導電片２２０を折り曲げて導電片２２０の端部を導電パッド３３２に接触させることができる。前記開口３９０が位置決め機能も提供できるので、導電片２２０の端部を導電パッド３３２に接続させる工程を簡略化できる。図３の実施例において、開口３９０は凹溝（例えば、プリント基板３１０の側縁）であってもよい。実施例において、開口３９０は、貫通孔（例えばプリント基板３１０の中間部分に位置する）であってもよい。

実施例において、バッテリーモジュール１００は更に少なくとも一つの温度センサ５１２を含む。温度センサ５１２はそれぞれ二本の電線５１１を介して回路配置３３０の二本の導電線路３３１に電気的に接続される。このような設計により、温度センサ５１２は回路基板３００及び少なくとも一つの配線４００を介して、温度信号を制御メインボード５００に提供できる。制御メインボード５００は温度センサ５１２が提供する温度信号に基づきバッテリーモジュール１００全体の温度を検出する。本発明は温度センサ５１２の設置位置を限定しない。実施例において、温度センサ５１２はバッテリーモジュール１００の各角部に設置してもよく、更に二本の電線５１１を設置してこの二本の電線５１１を回路配置３３０と温度センサ５１２との間に結合する。この設計により、制御メインボード５００の回路配置を簡略化して制御メインボード５００を容易にモジュール化できる。

この他、本発明は前記電池装置２００又は前記バッテリーセル２３０の接続方法を限定しない。以下において本発明の実施例の直列方式の具体的実施例を詳細に説明する。図２に示すように、実施例において、電池装置２００を組み込み用ユニットとみなし、前記バッテリーセル２３０を並列に接続させる。又、前記バッテリーセル２３０の正極がいずれも第１導電片２２１に接合しても、前記バッテリーセル２３０の負極はいずれも第２導電片２２２に接合する。この構造において、電池装置２００の電圧はバッテリーセル２３０の電圧にほぼ等しく、異なる電気設備が必要な電気特性に応じて、バッテリーモジュール１００の電圧を増加させる場合、前記導電片２２０により複数の電気装置２００を直列に接続することができる。複数の電池装置２００を直列に接続する構造は、本分野の通常の知識を有するものであれば、明瞭に理解でき、現在の又は将来開発される技術により製造できるので、本明細書において詳細な説明は省略する。

実施例において、各電池装置２００の前記導電片２２０はいずれも回路基板３００に延伸し、回路基板３００の回路配置３３０に電気的に接続される。この設計により、電池装置２００の各素子を容易に組み立てることができる。更に具体的には、図１及び図２に示すように、実施例の各電池装置２００において、前記バッテリーセル２３０及び前記導電片２２０（２２１及び２２２）をケース２１０内に設置する場合、前記バッテリーセル２３０の長軸（負極から正極方向、又は正極から負極方向）はＤ３方向へ延伸し、前記導電片２２０はＤ１方向へ延伸する。図１に示すように、前記電池装置２００が側縁方向へ積み重なる場合、積み重ねられた前記電池装置２００はＤ２方向に延伸する。前記電池装置２００を垂直方向へ積み重ねる場合、積み重ねられた前記電池装置２００は、Ｄ３方向へ延伸する。

実施例において、バッテリーモジュール１００は更に、少なくとも一つの固定カバー５５０を含む。二つの固定カバー５５０を例にすると、積み重ねられた前記電池装置２００を二つの固定カバー５５０との間に挟持し、これにより積み重ねられた前記電池装置２００の組は固定され、この構造により安定する。更に具体的には、図１に示すように、バッテリーモジュール１００は、更にねじ５５２を含む。電池装置２００にねじ孔２３１を更に設け、その開口は固定カバー５５０へ向いている。固定カバー５５０の法線方向はＤ１方向にほぼ平行であり、固定カバー５５０に複数の貫通孔５５１を設ける。ねじ５５２は対応する貫通孔５５１を貫通して、対応するねじ孔２５１に嵌入する。

実施例において、電池装置２００は更に、少なくとも一つの定位凸柱２５２を含み、定位凸柱２５２はＤ１方向に沿って電池装置２００から突出する。実施例において、定位凸柱２５２はまたねじ孔２５１を設けることができる。回路基板３００に複数の定位孔３５２を設ける。製造工程において、電池装置２００の定位凸柱２５２は回路基板３００の定位孔３５２内に設置することができ、前記電池装置２００を回路基板３００に位置決めする。実施例において、回路基板３００は前記電池装置２００と固定カバー５５０との間に設け、且つ回路基板３００のコネクタ３２０は固定カバー５５０の内側面を向いている。固定カバー５５０の内側面に凹溝５５３を設けることがより好ましく、固定カバー５５０と回路基板３００との間に収容空間を設けることにより、回路基板３００のコネクタ３２０と配線４００が収容空間（又は凹溝５５３）内に位置する。

実施例において、凹溝５５３は貫通溝であってもよく、固定カバー５５０の内側面及び外側面を貫通し、又、固定カバー５５０に更に貫通溝を設けて、回路基板３００のコネクタ３２０が貫通溝内に位置し、又前記少なくとも一つの固定カバー５５０の外側面から露出する。この設計により、凹溝５５３の収容空間が不足してコネクタ３２０と配線４４０が設置できなくなることを防止する。

以上により、バッテリーモジュール１００は回路基板３００と少なくとも一つの配線４００を含む。制御メインボード５００は回路基板３００及び少なくとも一つの配線４００を介して前記電池装置２００又は温度センサ５１２に電気的に接続される。本発明の実施例において、回路基板３００を設置しているために、制御メインボード５００の設計を簡略化でき、制御メインボード５００をモジュール化できる。これにより、異なる電気設備に対して異なる回路基板３００を設計するだけでよく、制御メインボード５００を新たに設計する必要がない。この他、大部分の回路を回路基板３００内に設けることができるので、バッテリーモジュール１００の内部の各素子の接続関係を削減できる。

本発明を上記のように実施例により説明したが、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の本質及び範囲内を逸脱しなければ、変更や装飾を加えることができる。よって、本発明に係る範囲は特許請求の範囲を基準とする。この他、本発明の如何なる実施例又は特許請求の範囲は、本発明が開示したすべての目的やメリット、特徴を達成する必要がない。この他、要約や発明名称は単に特許文献の検索に用いるものであり、本発明に係る範囲を制限するものではない。

100 バッテリーモジュール
200 電池装置
210 ケース
220 導電片
221 第１導電片
222 第２導電片
230 バッテリーセル
251 ねじ孔
252 定位凸柱
300 回路基板
310 プリント基板
320 コネクタ
330 回路配置
331 導電線路
332 導電パッド
352 定位孔
390 開口
400 配線
410 コネクタ
420 接続電線
500 制御メインボード
510 コネクタ
511 電線
512 温度センサ
550 固定カバー
551 貫穿孔
552 ねじ
553 凹溝

Claims (12)

1. 複数の電池装置と回路基板と制御メインボードと配線を含み、
   各電池装置は、少なくとも一の定位凸柱と、複数のバッテリーセルと、前記バッテリーセルに電気的に接続される少なくとも一の導電片とを含み、
   前記回路基板は、
   複数の導電線路及び複数の導電パッドを含む回路配置と、
   複数の定位孔を設け、且つ前記回路配置が設置され、前記導電パッドが表面から露出されるプリント基板と、
   前記プリント基板に設置され、且つ前記回路配置の前記導電線路により前記導電パッドとの間が電気的に接続される第１コネクタと、を含み、
   そのうち、前記電池装置の前記導電片が前記回路基板へ向かって延伸し、且つ前記電池装置の前記定位凸柱がそれぞれ前記定位孔に挿入され、これにより前記電池装置の前記導電片の位置をそれぞれ前記回路配置の前記導電パッドに対応させ、又前記導電片が折り曲げられ前記導電片の端部がそれぞれ前記導電パッドと溶接され、
   前記制御メインボードは、前記電池装置の前記バッテリーセルを制御し、且つ第２コネクタを含み、
   前記配線は、前記回路基板の前記回路配置と前記制御メインボードとの間に電気的に接続され、前記制御メインボードを前記回路基板の前記回路配置及び前記配線を介して前記電池装置に電気的に接続させ、また、前記配線が、前記第１コネクタの構造に対応して前記第１コネクタと組み合わせることができる第３コネクタと、前記第２コネクタの構造に対応して前記第２コネクタと組み合わせることができる第４コネクタと、前記第３コネクタと前記第４コネクタとの間を電気的に接続する接続電線を含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
2. 各電池装置は、ケースを更に含み、前記バッテリーセル及び前記少なくとも一の導電片を前記ケース内に設け、且つ前記少なくとも一の導電片は前記ケースから延伸して突出し、且つ
   前記少なくとも一の定位凸柱は、前記各電池装置の前記ケースから突出していることを特徴とする請求項１記載のバッテリーモジュール。
3. 前記プリント基板は更に複数の開口を設け、前記電池装置の前記導電片が前記開口を貫通することを特徴とする請求項２記載のバッテリーモジュール。
4. 前記回路基板の前記回路配置に電気的に接続され、前記回路基板の前記回路配置及び前記配線を介して前記制御メインボードに電気的に接続される少なくとも一の温度センサを更に含むことを特徴とする請求項１記載のバッテリーモジュール。
5. 各電池装置は、ケースを更に含み、前記バッテリーセル及び前記少なくとも一の導電片を前記ケース内に設け、且つ前記少なくとも一の導電片はケースから延伸して突出することを特徴とする請求項１記載のバッテリーモジュール。
6. 前記プリント基板は更に複数の開口を設け、前記電池装置の前記導電片が前記開口を貫通することを特徴とする請求項５記載のバッテリーモジュール。
7. 各電池装置の前記バッテリーセルは前記少なくとも一の導電片を介して相互に並列であり、且つ前記電池装置は前記導電片を介して相互に直列であることを特徴とする請求項５記載のバッテリーモジュール。
8. 前記電池装置は積み重なり、且つ前記バッテリーモジュールは、積み重なる前記電池装置を固定する少なくとも一の固定カバーを更に含むことを特徴とする請求項５記載のバッテリーモジュール。
9. 各電池装置の前記少なくとも一の導電片は、第１方向に沿って延伸し、そのうち、前記第１方向は前記少なくとも一の固定カバーの内側面に垂直に延伸し、
   前記電池装置は第２方向に沿って積み重なり、前記第２方向は前記第１方向に垂直な方向であり、
   又各電池装置の前記バッテリーセルの長軸は第３方向に沿って延伸し、前記第３方向は前記第１方向と前記第２方向に垂直な方向であることを特徴とする請求項８記載のバッテリーモジュール。
10. 前記バッテリーモジュールは少なくとも一のねじを更に含み、
    各電池装置はねじ孔を設け、前記ねじ孔の開口は前記少なくとも一の固定カバーに向き、
    前記少なくとも一の固定カバーは複数の貫通孔を設け、そのうち、前記少なくとも一のねじが対応する貫通孔を貫通して対応するねじ孔に嵌入することを特徴とする請求項８記載のバッテリーモジュール。
11. 前記回路基板は前記少なくとも一の固定カバーと前記電池装置との間に位置し、前記回路基板の前記第１コネクタは前記少なくとも一の固定カバーの内側面に向かい、
    前記少なくとも一の固定カバーの内側面は凹溝を更に設け、前記回路基板の前記第１コネクタと前記配線が前記凹溝内に位置することを特徴とする請求項５記載のバッテリーモジュール。
12. 前記回路基板は前記少なくとも一の固定カバーと前記電池装置との間に位置し、前記回路基板の前記第１コネクタが前記少なくとも一の固定カバーの内側面に向かい、
    前記少なくとも一の固定カバーは貫通溝を更に設け、前記回路基板の前記第１コネクタが前記貫通溝内に位置し又前記少なくとも一の固定カバーの外側面から露出することを特徴とする請求項５記載のバッテリーモジュール。