CN101849301B - 蓄电池组装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种蓄电池组装置，其包括多个电池组电池和多个控制单元，电池组电池具有电池壳和从电池壳突出的电池正接线柱和电池负接线柱，控制单元包括控制单元壳和设置在控制单元壳内用于监测和控制电池组电池状态的电子电路。控制单元包括延伸到控制单元壳外部的正控制端和负控制端，所述正控制端和负控制端电连接至电子电路。控制单元壳的形状适合电池壳的形状，使得控制单元可以根据电池组电池被并排设置到电池组电池并按照相同的方式被电连接至电池组电池。

Description

蓄电池组装置

本发明涉及蓄电池组装置，其包括多个电池组电池和多个控制单元，电池组电池具有电池壳和从电池壳突出的电池接线柱，每一个控制单元包括控制单元壳和设置在控制单元壳内的用于监测和控制电池组电池状态的电子电路。

蓄电池组装置广泛地用于电子设备的电源且对混合动力交通工具来说很重要。考虑到冷却蓄电池和对电池的控制，混合动力交通工具要求高度复杂的电池装置。因此，为一组电池设置了控制单元，控制单元包括温度传感器、电压传感器和电流传感器中的至少一个以便监测一组电池的状态。

例如，DE4337020C1公开了一种通过使用用于多个电池的温度传感器、用于测量多个电池的电压和流过串连连接的电池组的电流的电压和电流测量单元来监测混合动力交通工具的电池组的方法。基于所测得的温度、电压和电流数据，计算电荷的状态。为了监测并控制每一个电池的状态，WO99/52167公开了一种集成在圆柱形电池壳内的控制单元。内嵌式控制器控制各个电池的放电和充电循环。电池控制单元与设置用于多个电池的中心控制单元之间不进行通信。

使控制单元集成在电池壳内要求复杂的电池组件。而且，控制单元的电子电路在电池内部呈现出高温且必须避免受到电池化学的影响。

而且，已知将电流传感器和控制单元的电子电路定位在离电池组电池接线柱相当远的距离，这需要特定的布线和连接时间。

本发明的目的是改进蓄电池组装置，使得电池控制单元可以易于安装在蓄电池组装置内，使得控制单元可以被处置成单独的部件并连接至中心控制单元。

本发明的目的由下述蓄电池组装置来实现，该蓄电池组装置包括多个电池组电池和多个控制单元，电池组电池具有电池壳和从电池壳突出的电池接线柱，每一个控制单元包括控制单元壳和设置在控制单元壳内的用于监测和控制电池组电池状态的电子电路，其中控制单元包括延伸到控制单元壳外部的控制端，所述控制端被电连接至电子电路，且其中控制单元壳的形状适合电池壳的形状，使得控制单元能够根据电池组电池被并排设置到电池组电池并按照相同的方式被电连接至电池组电池。

根据本发明，控制单元被设计成类似于电池组电池，使得控制单元可以像电池组电池那样，邻近各控制单元所设置用于控制的电池组电池进行设置。

可以通过使用安装到电池接线柱和相应的控制端上的铜杆来连接电池组电池和专用的控制单元。电池组电池和控制单元的类似设计的优势在于控制单元可以简单地作为额外的电池被包封并被连接至电池组电池。控制单元具有紧凑的设计，这允许易于安装到电池组包且易于电连接，而不会造成控制单元的电流传感器的输入与输出之间发生混乱的风险。根据电池正接线柱和电池负接线柱来方便地使用正控制端和负控制端，其中电池正接线柱和正控制端与电池负接线柱和负控制端的长度、直径、位置和/或形状彼此不相同。

在优选的实施方案中，电池壳和控制单元壳具有圆柱形形状。优选地，电池壳和控制单元壳的直径是相同的(几乎相同)。

在蓄电池组装置的另一个优选的实施方案中，电池正接线柱和电池负接线柱在电池壳的顶面处从电池壳突出。因此，正控制端和负控制端在控制单元壳的顶面处从控制单元突出。所述正控制端和负控制端被设置成彼此之间的距离类似于正控制端和负控制端的距离，使得专用的电池接线柱和控制端可以经由母线(busbar)彼此连接，或在其他实施方案中，控制单元可以被置于专用的至少一个电池组电池的顶部上且控制端在电池接线柱的方向上延伸，使得控制端可以电连接和机械连接至专用的电池接线柱。

当电池组电池和控制单元彼此并排设置时，电流连接器杆可以连接至电池接线柱和控制单元端，使得专用的电池组电池的电池接线柱彼此电连接，且控制单元被连接在电池接线柱之间。

进一步，当插塞连接器被设置在控制单元壳内时，这是优选的，所述插塞连接器包括被连接至电子电路并被设置成使控制单元插线连接至中心电池组控制单元的端。通过控制单元的插塞连接器，控制多个控制单元与中心电池组控制单元之间的通信变得可行。优选地，插塞连接器和电子电路被设置用于现场总线通信，如通过使用串行总线。

进一步，当分流器被设置在控制单元的正控制端与负控制端之间以便测量在正控制端与负控制端之间流动的电流时，这是优选的。所述分流器形成电流连接器杆且各自的控制单元被设置用于将正控制端连接至除负控制端所连接的电池组电池之外的电池组电池的接线柱。因而，控制单元在两个电池组电池之间串连连接，使得通过使用设置在控制单元壳内的正控制端与负控制端之间的分流器可以测量流过电池的电流。

通过优选的实施方案将进一步说明本发明。

蓄电池组组件包括多个圆柱形的电池组电池和专用的圆柱形控制单元。进一步，中心控制单元被设置用于控制蓄电池组组件的一组电池组电池。控制单元包括用于监测并控制至少一个专用的电池组电池的状态的电子电路。每一个控制单元包括用于测量流过正控制端和负控制端的电压的分流器。而且，可以将温度传感器、电流传感器和/或电压传感器(未显示)集成在控制单元内。

正控制端、负控制端从控制单元壳的顶面突出。而且，插塞连接器设置在控制单元壳内，优选设置在电池壳的底面处。插塞连接器包括连接至在电池壳内的电子电路的端，其中插塞连接器和电子电路被设置成与中心控制单元进行通信，以便将关于专用的电池组电池的状态的状态信息传输至中心控制单元和/或接收控制信号或控制数据，以便控制分配给控制单元的专用的电池组电池的充电/放电循环。

控制单元壳具有与电池组电池的形状相同的圆柱形形状。而且，电池正接线柱和电池负接线柱从电池组电池壳的顶面延伸，这类似于正控制端、负控制端从控制单元壳延伸。

电流连接器杆按照本身已知的方法在相应的电池接线柱与控制端之间延伸，通过使用这样的电流连接器杆使电池组电池接线柱和相应的控制端彼此电连接，其中电池接线柱具有内螺纹。

通过使用电流连接器杆，电池组电池可以被串连地电连接，且其中控制单元在电池组电池之间串连连接。任选地，电池组电池和控制单元可以并联地连接，这取决于集成入控制单元壳内的传感器。

呈分流器形式的电流传感器要求串连地连接控制单元，其中电压传感器要求并联连接。

控制单元具有圆柱形形状的控制单元壳。控制单元壳被分成上部部件和下部部件。

印刷电路板被设置在具有用于监测至少一个电池组电池的状态的电子电路的控制单元壳内，控制单元指定和/或用于控制专用的电池组电池的充电/放电循环。用于监测和控制电池组状态的电子电路和方法是本领域众所周知的，因而，并不需要进一步的说明。

分流器被电连接至电子电路以及正控制端和负控制端，使得通过电子电路可以测量在正控制端与负控制端之间流动的电流。而且，将温度传感器集成入被连接至电子电路的控制单元壳内是有优势的，以便通过使用所测得的温度来控制电池组电池的状态。例如，可以将温度传感器安装在分流器的靠近正控制端和负控制端的金属部件上。由于分流器的金属部件和正控制端、负控制端的高导热率，所以设置在那些金属部件上的温度传感器能够测量对应于连接至控制端的电池组电池的温度的温度。

而且，将插塞连接器设置在电池壳的底部，电池壳包括连接至电子电路的端。插塞连接器和电子电路被设置用于与中心控制单元以及其他控制单元进行通信。例如，插塞连接器和电子电路可以被设置用于进行总线通信，使得控制单元能够与任何其他控制单元或中心控制单元进行通信。

Claims (20)

1.一种蓄电池装置，其包括：

多个电池单元，每一个电池单元包括电池单元壳体，所述电池单元壳体具有从所述电池单元壳体的顶面突出的至少一个电池单元端子；和

多个控制单元，每一个控制单元包括控制单元壳体和设置在所述控制单元壳体内的用于监测和控制所述多个电池单元中的至少一个的电子电路；

其中每一个所述控制单元包括伸到所述控制单元壳体外部的至少一个控制端子，所述控制端子被电连接至所述电子电路；以及

其中每一个所述控制单元壳体的尺寸和形状基本上类似于所述电池单元壳体的尺寸和形状，使得所述控制单元能够与所述电池单元并排设置并按照相同的方式被电连接至电池单元。

2.如权利要求1所述的蓄电池装置，其中所述电池单元壳体和所述控制单元壳体都具有圆柱形形状。

3.如权利要求1所述的蓄电池装置，其中电池单元正端子和电池单元负端子从每一个所述电池单元壳体的顶面突出，且其中正控制端子和负控制端子从每一个所述控制单元壳体的顶面突出，所述正控制端子和所述负控制端子被设置成彼此分隔的距离类似于所述电池单元正端子和所述电池单元负端子彼此分隔的距离。

4.如权利要求1所述的蓄电池装置，其还包括电流连接器杆，所述电流连接器杆被连接至所述电池单元端子和控制单元端子，使得专用的电池单元的所述电池单元端子彼此电连接，且所述控制单元被连接在所述电池单元端子之间。

5.如权利要求1所述的蓄电池装置，其还包括插塞连接器，所述插塞连接器被设置在所述控制单元壳体内，所述插塞连接器包括端子，所述端子被连接至所述控制单元壳体内的电子电路并被构造成使所述控制单元电连接至中央电池控制单元。

6.如权利要求1所述的蓄电池装置，其还包括分流器，所述分流器被设置在所述控制单元的正控制端子与负控制端子之间以便测量在所述正控制端子与所述负控制端子之间的电流。

7.一种蓄电池装置，其包括：

多个电池单元，每一个电池单元包括壳体和从其顶面突出的至少一个端子；和

多个控制单元，每一个控制单元包括壳体和设置在所述壳体内的用于监测和控制所述多个电池单元中的至少一个的电子电路；

其中每一个所述控制单元包括从所述壳体的顶面伸出并被电连接至所述控制单元的所述壳体内的所述电子电路的至少一个端子；以及

其中所述多个电池单元和所述多个控制单元以交替的方式被并排设置，使得一个控制单元被设置在所述多个电池单元中的第一电池单元与所述多个电池单元中的第二电池单元之间。

8.如权利要求7所述的蓄电池装置，其中每一个所述控制单元的所述壳体基本上类似于每一个所述电池单元的所述壳体。

9.如权利要求7所述的蓄电池装置，其中每一个所述控制单元的所述壳体和每一个所述电池单元的所述壳体都具有圆柱形形状。

10.如权利要求7所述的蓄电池装置，其中所述多个电池单元中的每一个电池单元包括从其顶面伸出的正端子和负端子，且其中所述多个控制单元中的每一个控制单元包括从其顶面伸出的正端子和负端子。

11.如权利要求10所述的蓄电池装置，其中所述控制单元中的一个的所述正端子和负端子的其中之一被电连接至第一邻近电池单元的所述负端子且所述控制单元的所述正端子和负端子的另一个被电连接至第二邻近电池单元的所述正端子。

12.如权利要求10所述的蓄电池装置，其还包括分流器，所述分流器被设置在所述控制单元的所述正端子与所述负端子之间以便测量在所述正端子与所述负端子之间的电流。

13.如权利要求10所述的蓄电池装置，其中所述控制单元的所述正端子和所述负端子被构造成基本上类似于所述电池单元的所述正端子和所述负端子的构型。

14.如权利要求10所述的蓄电池装置，其中所述控制单元的所述正端子与所述负端子的间距类似于所述电池单元的所述正端子与所述负端子的间距。

15.如权利要求7所述的蓄电池装置，其中电流连接器杆将其中一个电池单元的端子连接至其中一个控制单元的端子。

16.如权利要求7所述的蓄电池装置，其中所述多个控制单元中的每一个还包括插塞连接器，所述插塞连接器被设置在所述控制单元的所述壳体上，所述插塞连接器包括端子，所述端子被电连接至所述控制单元的所述壳体内的所述电子电路并被构造成使所述控制单元电连接至中央电池控制单元。

17.一种提供蓄电池的方法，其包括：

提供多个电池单元，每一个所述电池单元包括壳体和从其顶面突出的至少一个端子；

提供多个控制单元，每一个所述控制单元包括壳体和设置在所述壳体内的电子电路，其中每一个所述控制单元包括从所述壳体的顶面伸出并被电连接至所述电子电路的至少一个端子；以及

以交替的方式并排设置所述多个电池单元和所述多个控制单元，使得一个控制单元被设置在所述多个电池单元中的第一电池单元与所述多个电池单元中的第二电池单元之间。

18.如权利要求17所述的方法，其中每一个所述控制单元的所述壳体基本上类似于每一个所述电池单元的所述壳体。

19.如权利要求17所述的方法，其还包括将所述多个控制单元的其中一个的第一端子电连接至所述多个电池单元中的所述第一电池单元的正端子，以及将所述控制单元的第二端子电连接至所述多个电池单元中的第二电池单元的负端子。

20.如权利要求17所述的方法，其还包括将所述多个控制单元中的每一个电连接至中央控制单元。