JP6371420B2 - バッテリモジュールおよびバッテリモジュールの信号収集ユニット - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１４年６月３０日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２０１４２０３５５９５３．５号および第２０１４２０３５４６０２．２号の優先権および利益を主張するものであり、これらの特許の内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。

本開示は、全般的には、パワーバッテリの分野に関し、特に、バッテリモジュールおよびバッテリモジュールの信号収集ユニットに関する。

エネルギー貯蔵バッテリシステムは、直列もしくは並列に接続された数十、数百、もしくは数千のバッテリから成るのが周知であり、エネルギー貯蔵バッテリシステムを十分に管理するために、エネルギー貯蔵バッテリシステムの安全監視および耐用年数最適化の基礎となりうるバッテリの電圧信号および温度信号のような状態信号を収集する必要がある。

従来技術において、電力接続および信号収集の一体型部品は、通常、電力接続要素と、電力接続要素の片側に配置される信号収集要素とを含む。電力接続要素は、ブラケットと、保護カバーと、ブラケットおよび保護カバーの内部に配置される複数の接続シートとを含む。信号収集要素は、配線溝と、保護キャップと、配線溝および保護キャップ内に受容される信号収集線とを含む。信号収集線は、信号収集端子を介して電力接続要素内の接続シートに電気的に接続される。一体型部品が使用される場合、まず、保護カバーが外される必要があり、その後、バッテリがブラケットの底部に設置され、バッテリの柱状先端部がブラケットのバッフルプレートに貫通されて、第１の位置決め穴を介して接続シートに固定され、その後、保護カバーが閉じられる。電力接続は、バッテリの他端を接続することによって実施され、その後、次の信号収集を実行することができる。

しかし、このような電力接続および信号収集の一体型部品は、以下の不利点を有する。
１．このような一体型部品は、構造が比較的コンパクトでなく、主に手動で設置されるので、生産効率が悪く、設置安定性が良くない。
２．一体型部品のサイズが大きい。一体型部品を設計する際に、構造空間は、特に、ケーブルとパイプとを配置して締結するように開発される必要がある。したがって、破損もしくは摩擦損傷のような欠陥状態が、一体型部品の機能要素と導線もしくは他の接続要素との間で、これらのずれや抗力により発生する場合がある。
３．一体型部品は、コストが高い場合がある。一体型部品は、構造が比較的複雑であり、製造工程が原始的で、自動化レベルが低いので、このような一体型部品のコストは高くなる場合がある。
４．一体型部品の開発サイクルが長い場合がある。一体型部品は、種々の種類の要素を有し、それらの配置構造が制限されるのは明らかであるので、開発サイクルが長くなる。
５．一体型部品のメンテナンスが困難な場合がある。一体型部品は複雑な構造および種々の要素を有するので、一体型部品が故障すると、問題のある場所を見つけ、一体型部品のメンテナンス方法を見つけるのが困難である。

本開示の実施形態は、先行技術に見られる問題の少なくとも１つを少なくともある程度解決することを目的とする。

本開示の第１の広範な態様によれば、バッテリモジュールの信号収集ユニットが提供される。信号収集ユニットは、表面に回路を有する回路基板と、回路と電気的に接続される保護カバーおよび保護カバーと接続される電気接続シートを含む信号収集端子であって、保護カバーは回路基板の表面に配置され、保護カバーと回路基板とによってチャンバが画定され、電気接続シートは回路基板の縁部を越えて延びる、信号収集端子と、チャンバ内および回路基板の表面に配置され、保護カバーから絶縁される温度検知素子と、チャンバ内部に充填される熱伝導性電気絶縁材料とを含む。

本開示の信号収集ユニットによって、熱伝導端子と電流伝導端子とが一体化される、すなわち、信号収集端子は、電流伝導および熱伝導の両方の機能を同時に有する。したがって、信号収集ユニットの構造は簡略化され、信号収集ユニットのレイアウトがより容易になり、信号収集構造の安定性も向上する。

いくつかの実施形態では、信号収集端子はさらに緩衝部を含み、保護カバーは緩衝部を介して電気接続シートと接続される。

いくつかの実施形態では、保護カバー、緩衝部、および電気接続シートは一体形成される。

いくつかの実施形態では、緩衝部は円弧形状を有する。

いくつかの実施形態では、保護カバーに入口が形成され、熱伝導性電気絶縁材料が入口からチャンバ内に充填される。

いくつかの実施形態では、温度検知素子はチップ固定抵抗器を含む。

いくつかの実施形態では、回路基板はプリント回路基板を含む。

いくつかの実施形態では、回路基板はボンディングパッドを含み、保護カバーの底部はボンディングパッドと溶接される。

本開示の第２の広範な態様によれば、複数のバッテリを有するバッテリパックと、本開示の上記実施形態の信号収集ユニットとを含むバッテリモジュールが提供される。隣接するバッテリは、電気コネクタを介して互いに電気的に接続され、信号収集ユニットの信号収集端子は、電気コネクタと電気的に接続される。

いくつかの実施形態では、電気コネクタは、バッテリの電極端子と溶接される。

いくつかの実施形態では、複数のバッテリは直列、並列、もしくはこれらの組み合わせで接続される。

いくつかの実施形態では、バッテリモジュールはさらに、信号収集端子と電気的に接続される電力導出シートを含む。

いくつかの実施形態では、バッテリモジュールはさらに、上下方向に関して対称的に配置されて、回路基板を締結するように構成された挟持部材を含む。

いくつかの実施形態では、バッテリモジュールはさらに、バッテリパックを収容するように構成された側板と中央板とを含む。

いくつかの実施形態では、バッテリモジュールはさらに、バッテリモジュール外部の他の部品と接続されるように構成されたコネクタを含む。

本開示の実施形態のさらに別の態様および利点の一部は、以下の説明に示されており、以下の説明から明らかになるであろう、または本開示の実施形態を実施することにより理解されるであろう。

本開示は、添付図面に示されている。

本開示のある実施形態のバッテリモジュールの信号収集ユニットの概略図である。 本開示のある実施形態のバッテリモジュールの信号収集ユニットの部分拡大図である。 本開示のある実施形態の信号収集ユニットの信号収集端子の概略図である。 本開示のある実施形態のバッテリモジュールの概略図である。

本開示の実施形態について詳細に説明する。同一もしくは同様の機能を有する同一もしくは同様の要素は、説明全体を通して同じ参照番号で示されている。本明細書において図面を参照しながら説明されている実施形態は、説明的かつ例示的であり、本開示を全般的に理解するのに使用される。実施形態は、本開示を制限するものと解釈すべきでない。

図１〜図４に示されているように、本開示のある実施形態によれば、バッテリモジュールの信号収集ユニット１が提供される。信号収集ユニット１は、表面に回路を有する回路基板１１と、信号収集端子１２と、温度検知素子１３とを含む。信号収集端子１２は、回路と電気的に接続される保護カバー１２１と、保護カバー１２１に接続される電気接続シート１２２とを含む。保護カバー１２１は回路基板１１の表面に配置され、保護カバー１２１と回路基板１１とによってチャンバが画定される。電気接続シート１２２は、回路基板１１の縁部を超えて延び、温度検知素子１３は、チャンバ内および回路基板１１の表面に配置され、保護カバー１２１から絶縁される。信号収集ユニット１はさらに、チャンバ内に充填される熱伝導電気絶縁材料を含む。

一実施形態では、信号収集端子１２はさらに緩衝部１２３を含み、保護カバー１２１は緩衝部１２３を介して電気接続シート１２２と接続される。

一実施形態では、図２に示されているように、保護カバー１２１、緩衝部１２３、および電気接続シート１２２は一体形成される。

一実施形態では、緩衝部１２３は円弧形状を有する。

一実施形態では、保護カバー１２１に入口１２１１が形成され、熱伝導性電気絶縁材料は入口１２１１からチャンバ内に充填される。具体的には、熱伝導性電気絶縁材料は、保護カバー１２１と回路基板１１とによって画定されるチャンバに入口１２１１から充填されるので、保護カバー１２１と電気接続シート１２２とによって画定されるチャンバ内の温度検知素子１３は、保護カバー１２１から絶縁される。したがって、熱伝導端子と電流伝導端子とが一体化される、すなわち、信号収集端子は、電流伝導および熱伝導の両方の機能を同時に有する。

一実施形態では、温度検知素子１３は、チップ固定抵抗器を含む。

本開示の実施形態では、実際のニーズによれば、回路基板１１はさらに、電流検知素子、圧力検知素子、濃度検知素子、および湿度検知素子のような他の検知素子を含む。これらの検知素子は、表面実装技術もしくは他の技術を使用して、例えば、ボンディングパッドを介した溶接によって回路基板１１に接続され、そのことによって、バッテリのガス圧信号、電解質濃度信号、湿度信号を収集することができることに留意されたい。さらに、電流検知素子は、バッテリの過電流保護のためのヒューズもしくは保護回路を含む保護構造体として構成されてよく、したがって、信号収集システム全体の安全性を向上させることができることに留意されたい。

一実施形態では、回路基板１１は、プリント回路基板を含む。具体的には、回路層、信号収集端子１２、および温度検知素子１３は、プリント回路基板上に統合され、そのことによって、信号収集回路および関連要素を十分に支持することができる。したがって、信号収集ユニットの構造を簡略化することができ、信号収集ユニットを配置しやすく、信号収集構造の安全性および安定性を向上させることができる。

一実施形態では、信号収集端子１２は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、およびこれらの合金のような金属製としてよい。信号収集端子１２は、バッテリの電気信号および温度信号のような信号パラメータを収集するように構成される。信号収集端子１２の数および配置方法は、バッテリモジュール内のバッテリの配置方法および実際のニーズに応じて決定されてよい。

一実施形態では、信号収集端子１２は、溶接および／または機械的接続によって電気コネクタ２２と接続され、その結果、信号収集端子１２と導電回路との間の安定した接続が確保され、信号（例えば、電気信号および熱信号）を確実に伝送することができる。

一実施形態では、回路基板１１は、ボンディングパッドを含み、保護カバー１２１の底部はボンディングパッドと溶接される。具体的には、溶接ピンが保護カバー１２１の底部に配置され、保護カバー１２１の底部は溶接ピンによってボンディングパッドと溶接される。

本開示の実施形態の信号収集ユニットによって、熱伝導端子と電流伝導端子とが一体化され、その結果、信号収集端子は、電流伝導および熱伝導の両方の機能を同時に有する。さらに、信号収集ユニットは簡略化され、信号収集ユニットの配置が容易であり、信号収集ユニットの安全性および安定性が向上する。

図４に示されているように、本開示の実施形態はさらに、複数のバッテリ２１を含むバッテリパック２と、本開示の上記実施形態の信号収集ユニット１とを含むバッテリモジュールを提供する。隣接するバッテリ２１は、電気コネクタ２２によって互いに電気的に接続され、信号収集ユニット１の信号収集端子１２は、電気コネクタ２２と電気的に接続される。

一実施形態では、電気コネクタ２２は、バッテリ２１の電極端子と溶接される。

一実施形態では、複数のバッテリ２１は直列、並列、もしくはこれらの組み合わせで接続される。

一実施形態では、バッテリモジュールはさらに、信号収集端子１２に電気的に接続される電力導出シート５を含む。

一実施形態では、バッテリモジュールはさらに、上下方向に関して対称的に配置されて、回路基板１１を締結するように構成された挟持部材７を含む。

一実施形態では、バッテリモジュールはさらに、バッテリパック２を収容するように構成された側板３と中央板４とを含む。

一実施形態では、バッテリモジュールはさらに、バッテリモジュール外部の他の部品に接続されるように構成されたコネクタ６を含む。コネクタ６は、回路基板１１の一端に固定され、バッテリモジュールの状態信号を収集し、状態信号を対応するデバイスに出力するように構成される。

本明細書全体を通して、「ある実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」、「別の実施例」、「ある実施例」、「特定の実施例」、もしくは「いくつかの実施例」という表現は、実施形態もしくは実施例に関して説明されている特別な機能、構造、材料、もしくは特徴が、本開示の少なくとも１つの実施形態もしくは実施例に含まれるということを意味するものである。したがって、「いくつかの実施形態では」、「一実施形態では」、「ある実施形態では」、「別の実施例では」、「ある実施例では」、「特定の実施例では」、もしくは「いくつかの実施例では」のような語句が本明細書全体のさまざまな箇所で使用されているのは、必ずしも本開示の同一の実施形態もしくは実施例のことを指しているとは限らない。さらに、特別な機能、構造、材料もしくは特徴は、１つまたは複数の実施形態もしくは実施例において任意の適切な形で組み合わされてよい。

例示的な実施形態を示して説明したが、当業者は、上述の実施形態が本開示を制限するものであると解釈され得ず、本開示の精神、原理、および範囲から逸脱せずに、これらの実施形態の変更、代替形態、修正が可能であることを理解するであろう。

Claims (15)

1. バッテリモジュールの信号収集ユニットであって、
   表面に回路を有する回路基板と、
   前記回路と電気的に接続される保護カバーと、前記保護カバーと接続される電気接続シートとを備える信号収集端子であって、前記保護カバーは前記回路基板の表面に配置されていて、前記保護カバーと前記回路基板とによってチャンバが画定されており、前記電気接続シートが前記回路基板の縁部を越えて延びる、信号収集端子と、
   前記チャンバ内および前記回路基板の表面に配置され、前記保護カバーから絶縁されている温度検知素子と、
   前記チャンバ内に充填される熱伝導性電気絶縁材料と
   を備える、信号収集ユニット。
2. 前記信号収集端子は、さらに緩衝部を備え、前記保護カバーは、前記緩衝部を介して前記電気接続シートと接続されている、請求項１に記載の信号収集ユニット。
3. 前記保護カバー、前記緩衝部および前記電気接続シートが一体形成されている、請求項２に記載の信号収集ユニット。
4. 前記緩衝部が円弧形状を有する、請求項２または３に記載の信号収集ユニット。
5. 前記保護カバーに入口が形成されていて、前記熱伝導性電気絶縁材料は前記入口から前記チャンバ内に充填される、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の信号収集ユニット。
6. 前記温度検知素子がチップ固定抵抗器を備える、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の信号収集ユニット。
7. 前記回路基板がプリント回路基板を備える、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の信号収集ユニット。
8. 前記回路基板がボンディングパッドを備え、前記保護カバーの底部が前記ボンディングパッドと溶接されている、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の信号収集ユニット。
9. バッテリモジュールであって、
   複数のバッテリを備えるバッテリパックであって、隣接するバッテリが電気コネクタによって互いに電気的に接続される、バッテリパックと、
   請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の信号収集ユニットと
   を備え、
   前記信号収集ユニットの信号収集端子が前記電気コネクタと電気的に接続される、バッテリモジュール。
10. 前記電気コネクタが前記バッテリの電極端子と溶接されている、請求項９に記載のバッテリモジュール。
11. 前記複数のバッテリは、直列、並列、もしくはこれらの組み合わせで接続される、請求項９または１０に記載のバッテリモジュール。
12. 前記信号収集端子と電気的に接続される電力導出シートをさらに備える、請求項９〜１１のうちのいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
13. 上下方向に関して対称的に配置されて、前記回路基板を締結するように構成された挟持部材をさらに備える、請求項９〜１２のうちのいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
14. 前記バッテリパックを収容するように構成された側板と中央板とをさらに備える、請求項９〜１３のうちのいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
15. 前記バッテリモジュール外部の他の部品と接続されるように構成されたコネクタをさらに備える、請求項９〜１４のうちのいずれか一項に記載のバッテリモジュール。

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