CN103378375B - 电池组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组。电池组包括：多个电池模块，每个电池模块包括沿一定方向布置的多个电池单体；至少一个第一熔断器，位于所述多个电池模块中的电池模块之间；电池控制单元，连接到所述至少一个第一熔断器；至少一个感测单元，连接到电池控制单元，电池控制单元被构造为向所述至少一个第一熔断器传递从所述至少一个感测单元接收的信号，所述至少一个第一熔断器包括位于将电池模块彼此连接的连接构件的区域处的电力切断单元以及围绕电力切断单元的壳体。

Description

电池组

本申请要求于2012年4月20日在韩国知识产权局提交的第10-2012-0041485号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明实施例的多个方面涉及一种电池组。

背景技术

通常，使用电池单体作为用于移动装置、电动车辆、混合动力车辆等的能源。可以根据电池单体所应用到的外部装置的类型以各种方式来选择电池单体的形状。

诸如蜂窝电话的小型移动装置可以利用单个电池单体的功率和容量工作特定的时间段。然而，在需要长时间驱动和高功率驱动的情况下，诸如，用于功耗大的电动车辆、混合动力车辆等，通过将多个电池单体电连接来构造大容量电池模块以增大功率和容量。电池模块根据其内设置的电池单体的数量来增大输出电压或电流。

可以通过将多个电池模块电连接来构造电池组。电池组包括电池控制单元，以便控制每个电池单体的状态。可以操作电池控制单元以根据从其接收的信号来截断施加到特定电池单体或电池模块的电流。

发明内容

根据本发明实施例的一方面，在一种电池组中，当感测单元感测到电池组受到损坏时，电池控制单元将感测到的信号传递到第一熔断器，从而切断电池模块之间的电连接。

根据本发明实施例的另一方面，一种电池组包括被构造为使位于电池模块之间的第一熔断器操作从而切断电池模块之间的电连接的互锁电路或分立电路。

根据本发明的实施例，一种电池组包括：多个电池模块，每个电池模块包括沿一定方向布置的多个电池单体；至少一个第一熔断器，位于所述多个电池模块中的电池模块之间；电池控制单元，连接到所述至少一个第一熔断器；至少一个感测单元，连接到电池控制单元，电池控制单元被构造为向所述至少一个第一熔断器传递从所述至少一个感测单元接收的信号，所述至少一个第一熔断器包括位于将电池模块彼此连接的连接构件的区域处的电力切断单元以及围绕电力切断单元的壳体。

可以因从电池控制单元传递的信号而在电力切断单元中产生压力或热。

所述至少一个感测单元可以包括气囊冲击传感器。

所述电池组还可以包括位于气囊冲击传感器和电池控制单元之间的气囊控制单元。

气囊冲击传感器可以将所述信号并行地传递到电池控制单元和气囊控制单元。

气囊冲击传感器可以通过气囊控制单元将所述信号传递到电池控制单元。

所述至少一个感测单元可以包括气囊冲击传感器、湿度传感器和冲击传感器。

电池控制单元可以通过信号输入线路连接到所述至少一个第一熔断器的电力切断单元。

所述电池组还可以包括位于电池模块的输出线路上的第二熔断器。

所述至少一个第一熔断器和所述第二熔断器可以并行地或独立地操作。

所述电池组还可以包括位于电池模块的输入线路上的第二熔断器。

所述电池组还可以包括被构造为选择性地控制所述至少一个第一熔断器以修复电池组的互锁电路。

根据本发明实施例的一方面，当电池组的绝缘由于冲击或浸水而被破坏时，或者如情况需要时，电池组的输出电压降低至任何一个电池模块的电压电平，从而防止或减小着火或电击的危险，由此改善电池组的安全性。这样，根据本发明实施例的可再充电电池适合应用在电动车辆或混合电动车辆中。

附图说明

附图与说明书一起示出了本发明的一些示例性实施例，并且与描述一起用来解释本发明的各个方面和原理。

图1是根据本发明实施例的电池组的示意性透视图。

图2是图1的电池组的第一熔断器的透视图。

图3是根据本发明实施例的电池组的示意性框图。

图4是示出了根据本发明实施例的电池组的操作的流程图。

图5是示出了根据本发明另一实施例的电池组的操作的流程图。

图6是根据本发明另一实施例的电池组的示意性框图。

具体实施方式

在以下详细的描述中，仅仅通过说明的方式示出和描述本发明的特定示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，而全都不脱离本发明的精神或范围。因此，附图和描述将被认为在本质上是说明性的而非限制性的。另外，当元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者可以间接在所述另一元件上而在二者之间插入有一个或多个中间元件。另外，当元件被称作“连接到”另一元件时，该元件可以直接连接到所述另一元件，或者可以间接连接到所述另一元件而在二者之间连接有一个或多个中间元件。在下文中，同样的标号表示同样的元件。在附图中，组件或层的厚度或尺寸可以是为了清晰起见或出于说明的目的而进行了夸大，并且不必是按比例绘制的。

图1是根据本发明实施例的电池组的示意性透视图。图2是图1的电池组的第一熔断器的透视图。

参照图1和图2，根据本发明实施例的电池组包括一个或多个电池模块100、一个或多个第一熔断器20、第二熔断器30和40、电池控制单元(BCU)200以及至少一个感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b。

在一个实施例中，第一熔断器20包括：电力切断单元24，形成在将电池模块100彼此连接的连接构件22的区域处；壳体25，围绕电力切断单元24。在一个实施例中，BCU200可以通过信号输入线路21连接到第一熔断器20的电力切断单元24。由于从BCU200传递的信号而会在电力切断单元24中产生压力或热。在一个实施例中，电力切断单元24可以形成为螺线管阀。

根据一个实施例的第一熔断器20包括：电力切断单元24，形成在将电池模块100彼此电连接的连接构件22的区域处；壳体25，围绕电力切断单元24。在一个实施例中，如果BCU200将信号传递到电力切断单元24来切断电力，则在电力切断单元24中产生压力或热，并且使连接构件22熔化。因此，可以使电池模块100相互电断开。在一个实施例中，连接构件22由具有易受热和/或冲击影响的结构的材料形成，并且连接构件22受到电力切断单元24中产生的冲击和/或热而熔化和/或断开，从而可以切断电池模块100之间的电力。

在一个实施例中，电力切断单元24会因其内产生的压力而爆炸，爆炸的电力切断单元24的碎片会被容纳在围绕电力切断单元24的壳体25中。因此，如果第一熔断器20接收到来自BCU200的信号，则第一熔断器20可以立刻切断电池模块100之间流动的电流，从而使电池组的电压降低。

根据一个实施例的电池模块100是高电压高容量电池模块，并且具有多个电池单体10沿着一定方向按一定间隔布置的结构。电池单体10可以以各种适合的形状中的任何形状形成，例如，以在此示出并描述的棱柱形形状形成。

电池单体10可以具有在其内设置有正极板和负极板且在正极板和负极板之间插入隔板的电极组件，并且电池单体10可以被构造为具有用来充入/释放一定量(例如，预定量)的电力的普通结构。在一个实施例中，正极端子11和负极端子12从每个电池单体10的顶部突出同时保持一定间隔。在一个实施例中，正极端子11和负极端子12中的每个端子形成为呈其上形成有螺纹的螺栓的形状。

一个电池单体10的正极端子11和负极端子12可以布置为与和这一个电池单体10相邻的另一电池单体10的正极端子11和负极端子12交叉。在一个实施例中，汇流条15连接到一个电池单体10的正极端子11和与这一个电池单体10相邻的另一电池单体10的负极端子12，并且所述正极端子11和所述负极端子12可以通过螺母16与汇流条15紧固。

在一个实施例中，电池单体10的正极端子11和负极端子12与汇流条15紧固，以形成多个电池单体10彼此电连接的电池模块100。在电池模块100中，重复正极端子11和负极端子12与汇流条15之间的紧固结构，从而可以将多个电池单体10彼此串联连接。

在一个实施例中，如图1所示，例如，四个电池模块100彼此电连接，并且第一熔断器20设置在相应的电池模块100之间。可以对将相邻的电池模块100彼此连接的连接构件22设置第一熔断器20。即，一个电池模块100中的电池单体10的正极端子11与和这一个电池模块100相邻的另一电池模块100中的电池单体10的负极端子12通过连接构件22电连接。连接构件22可以具有开口23以结合到正极端子11和负极端子12。在一个实施例中，第一熔断器20形成在连接构件22的区域处，从而在情况需要时切断相邻的电池模块100之间的电连接。

正极第二熔断器30和负极第二熔断器40可以分别安装在处于电池模块100(例如，所述四个电池模块100)的两端处的电池模块100的输出线路31和41上并且分别通过信号输入线路32和42连接到BCU200。

第一熔断器20与正极第二熔断器30和负极第二熔断器40可以电连接到BCU200。因此，可以根据来自BCU200的信号来控制和操作第一熔断器20与正极第二熔断器30和负极第二熔断器40。具体地讲，第一熔断器20可以切断电池模块100之间的电连接。在一个实施例中，可以通过至少一个感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b将信号传递到BCU200。

在一个实施例中，感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b可以包括气囊冲击传感器50a、50b和50c、湿度传感器60以及冲击传感器70a和70b中的至少一种。因此，BCU200可以接收从感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出的信号，并且可以将接收到的信号传递到第一熔断器20与正极第二熔断器30和负极第二熔断器40。

在一个实施例中，气囊控制单元50可以在BCU200与一个或多个气囊冲击传感器50a、50b和50c之间。在一个实施例中，从一个或多个气囊冲击传感器50a、50b和50c输出的信号可以并行地或同时地传递到BCU200和气囊控制单元50。在另一实施例中，从一个或多个气囊冲击传感器50a、50b和50c输出的信号可以通过气囊控制单元50传递到BCU200。

第一熔断器20与正极第二熔断器30和负极第二熔断器40可以并行地或同时地操作，或者独立地操作。在一个实施例中，BCU200可以根据从气囊冲击传感器50a、50b和50c、冲击传感器70a和70b以及湿度传感器60输出的信号独立地控制第一熔断器20与正极第二熔断器30和负极第二熔断器40。

在一个实施例中，可以在电池组中连接数十个电池单体10，BCU200被构造为控制每个电池单体10的状态。当对电池组充电时，电池单体10可以在被重复地充电和放电若干次的同时被充电和放电到不同的能量水平。如果多个电池单体10中的电池单体10被放电到不同的能量水平然后被再次充电，则充电后的电池单体10的能量水平也可能会互不相同。如果在该状态下重复充电和放电若干次，则一些电池单体10可能会被过放电，并且将要使用的电势可能变为0V或更低。如果用户使这些电池单体10持续地放电或持续地使用电池单体10，则可能发生电池单体10的电势改变的现象。

当具有不同能量水平的电池单体10在它们彼此串联连接的状态下被充电时，能量水平相对高的电池单体10在能量水平相对低的电池单体10到达充满状态之前将充电完全信号传递到充电器。因此，充电器完成对电池单体10的充电。此外，在过放电的电池单体10到达完全充电状态之前，其它的电池单体10到达过充电状态。即，多个电池单体10中的一些电池单体10重复不完全充电-过放电或电池反极(battery reversal)，而另一些电池单体10重复完全充电或者过充电-不完全放电。结果，使电池单体10受到损坏。

因此，可以对根据本发明实施例的大容量电池组设置BCU200，用来管理每个电池单体10的状态，以减少对电池单体10的损坏。第一熔断器20与第二熔断器30和40可以连接到BCU200，以在电池组发生故障时切断电流。多个感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b可以连接到BCU200，以在电池单体10发生故障时将信号传递到BCU200。

图3是根据本发明实施例的电池组的示意性框图。

参照图3，根据本发明实施例的电池组包括电池模块100、第一熔断器20以及正极第二熔断器30和负极第二熔断器40。

每个电池模块100包括多个电池单体10(见图1)，在一个实施例中，电池组例如包括四个电池模块100。第一熔断器20设置到将电池模块100彼此电连接的连接构件22处。正极第二熔断器30和负极第二熔断器40分别安装在电池模块100的输出线路31和41上。

第一熔断器20、正极第二熔断器30和负极第二熔断器40中的每个电连接到BCU200。BCU200电连接到气囊冲击传感器50a、50b和50c、湿度传感器60以及冲击传感器70a和70b。

在一个实施例中，气囊冲击传感器50a、50b和50c可以将从其输出的信号并行地或同时地传递到气囊控制单元50和BCU200。因此，如果从气囊冲击传感器50a、50b和50c输出信号，则气囊可以操作并且并行地或同时地切断电池模块100之间的电连接。在一个实施例中，气囊冲击传感器50a、50b和50c可以通过气囊控制单元50将输出信号传递到BCU200。

通过如上所述的连接结构，BCU200可以根据从多个感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出的信号控制第一熔断器20、正极第二熔断器30和负极第二熔断器40。即，通过将从至少一个感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出的信号传递到第一熔断器20，BCU200可以切断电池模块100之间的电连接。通过将从至少一个感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出的信号传递到正极第二熔断器30和负极第二熔断器40，BCU200可以切断电池组自身的电力。

如果电池模块100之间的所有第一熔断器20都进行了操作，则电池模块100之间的所有连接被切断，因此，在一个实施例中，能够使电池组的电压降低到1/4。因此，当由于冲击或浸水而导致电池组的绝缘被破坏时，电池组的输出电压降低至任何一个电池模块100的电压电平，从而能够减小着火或电击的危险，由此改善电池组的安全性。

在一个实施例中，当感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b中的至少一个输出信号时，第二熔断器30和40根据从感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出的信号而进行操作，从而切断电池组的整个电力。第一熔断器20与正极第二熔断器30和负极第二熔断器40可以被控制成独立地操作或者并行地或同时地操作。

图4是示出了根据本发明实施例的电池组的操作的流程图。

参照图4，首先，接通电池组的电力(S1)。

然后，连接到BCU200的气囊冲击传感器50a、50b和50c、湿度传感器60以及冲击传感器70a和70b通过电池组的电力进行操作。当没有感测到冲击或湿度时，感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b不输出信号。当感测到电池组的损坏时，即，当感测到电池组中的冲击或湿度时，感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出信号(S2)。

将感测到的冲击或湿度的输出信号传递到BCU200(S3)。然后，BCU200将信号传递到第一熔断器20，以使第一熔断器20进行操作(S4)。第一熔断器20在操作时切断电池模块100之间的电连接(S5)。

在一个实施例中，将第一熔断器20设置到电池模块100彼此连接的连接构件22，从而可以通过BCU200将从感测单元50a、50b、50c、60、70a和70b输出的信号传递到每个第一熔断器20。因此，可以通过切断电池模块100之间的电流的流动来降低电池组的电压。例如，当电池组的绝缘被破坏时，可以切断电池模块100之间的电连接，从而防止或减小因电冲击造成的危险。

图5是示出了根据本发明另一实施例的电池组的操作的流程图。

参照图5，如果由气囊冲击传感器50a、50b和50c中的至少一个感测到冲击，则输出气囊冲击传感器50a、50b和50c的信号(S11)。可以将输出信号并行地或同时地传递到气囊控制单元50和BCU200(S12)。在这种情况下，根据传递到气囊控制单元50的信号来操作气囊(S12’)。

传递到BCU200的信号被传递到第一熔断器20，从而使第一熔断器20操作(S13)。当通过BCU200将从气囊冲击传感器50a、50b和50c产生的信号传递到第一熔断器20时，第一熔断器20操作，并由此切断电池模块100之间的电连接(S14)。

在一个实施例中，当由于冲击或浸水而导致电池组的绝缘被破坏时，电池组的输出电压降低至任何一个电池模块100的电压电平，从而防止或减小着火或电击的危险，由此改善电池组的安全性。

图6是根据本发明另一实施例的电池组的示意性框图。

参照图6，根据本发明另一实施例的电池组还可以包括互锁电路80′。在对该实施例的以下描述中，将省略与如上所述的组件相同的组件的描述。

包括互锁电路80’的电池组可以在修复电池组时选择性地控制第一熔断器20’。即，在修复电池组时无需来自BCU200’的信号而使第一熔断器20′操作，从而能够切断电池组的电池模块100′之间的电力。

根据本发明的实施例，熔断器的构造和操作不限于上面的描述和附图，而是相反，本领域技术人员将清楚的是，熔断器可以包括任何其它适合的熔断器。

虽然已经结合特定的示例性实施例描述了本发明，但是将理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (12)

1.一种电池组，所述电池组包括：

多个电池模块，每个电池模块包括沿一定方向布置的多个电池单体；

多个第一熔断器，每个第一熔断器位于所述多个电池模块中的彼此相邻的电池模块之间；

电池控制单元，连接到所述多个第一熔断器；

至少一个感测单元，连接到电池控制单元；以及

第二熔断器，位于电池组的输出线路上，第二熔断器包括正极第二熔断器和负极第二熔断器，第二熔断器通过接收来自感测单元的感测信号的电池控制单元控制，

其中，电池控制单元被构造为向所述多个第一熔断器传递从所述至少一个感测单元接收的信号，

其中，每个第一熔断器包括位于将电池模块彼此连接的连接构件的区域处的电力切断单元以及围绕电力切断单元的壳体，

其中，当所述多个第一熔断器从电池控制单元接收信号时，每个第一熔断器切断所述多个电池模块中的彼此相邻的电池模块之间的电连接。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中，因从电池控制单元传递的信号而在电力切断单元中产生压力或热。

3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少一个感测单元包括气囊冲击传感器。

4.根据权利要求3所述的电池组，所述电池组还包括位于气囊冲击传感器和电池控制单元之间的气囊控制单元。

5.根据权利要求4所述的电池组，其中，气囊冲击传感器将所述信号并行地传递到电池控制单元和气囊控制单元。

6.根据权利要求4所述的电池组，其中，气囊冲击传感器通过气囊控制单元将所述信号传递到电池控制单元。

7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少一个感测单元包括气囊冲击传感器、湿度传感器和冲击传感器。

8.根据权利要求1所述的电池组，其中，电池控制单元通过信号输入线路连接到所述多个第一熔断器的电力切断单元。

9.根据权利要求1所述的电池组，第二熔断器位于电池模块的输出线路上。

10.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述多个第一熔断器与所述第二熔断器并行地或独立地操作。

11.根据权利要求1所述的电池组，第二熔断器位于电池模块的输入线路上。

12.根据权利要求1所述的电池组，所述电池组还包括被构造为选择性地控制所述多个第一熔断器以修复电池组的互锁电路。