CN105336997A - 电池组、使用电池组的设备和监测二次电池的拆卸的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种电池组、使用电池组的设备和监测二次电池的拆卸的方法，其能够通过简单的结构和简单的构造来防止制造改装电池组。电池组包括多个二次电池(20)，容纳多个二次电池的外壳(30)，以及容纳在外壳(30)中的检查电路(70)。外壳(30)包括主体部(40)和关闭部件(50)，关闭部件(50)关闭用于将多个二次电池20放入和取出主体部(40)的开口(44)，并且外壳(30)包括用于将关闭部件(50)固定在主体部(40)上的多个固定部件，所述多个固定部件由导电材料制成。固定部件对关闭部件(50)和主体部(40)的安装状态由检查电路(70)监测，而固定部件对关闭部件(50)和主体部(40)的安装顺序由检查电路存储。

Description

电池组、使用电池组的设备和监测二次电池的拆卸的方法
技术领域
本发明涉及电池组、使用所述电池组的设备以及监测电池组中二次电池的拆卸的方法。
背景技术
迄今，电池组已经被用于各种便携式设备，例如移动电话、数字静物照相机、便携式游戏机、笔记本型个人计算机和电动工具。目前，其应用并不限于此，而且电池组已被越来越多地使用在需要更高输出和更高容量的领域，如电动助力自行车、电动汽车和家用蓄电装置。
内置到电池组中的二次电池的例子，包括锂离子二次电池，这是目前最主要使用的二次电池之一。锂离子二次电池具有如下多个特性。即，锂离子二次电池可以通过充电来反复使用，其电压输出高，能量密度高，自放电小，并且寿命长。因此，锂离子二次电池的使用极其广泛。然而，由于锂离子二次含有可燃材料，因此对其进行处理时需要足够小心。此外，为了满足装置的需要，例如需要更高的输出和更高的容量，二次电池(单电池)多个串联连接或多个并联连接并以电池组(组电池)的形式被使用的情况越来越多，因此，需要对其更适当的处理。此外，为了确定安装在装置上的电池组是否可安全地用于该装置，引入了许多用于在装置和电池组之间进行认证的电池认证系统。因此，通过各种认证方法，允许限制不适当电池组的使用，认证方法包括是否使用合适的电池组，以及是否包括合适的保护电路。
人们关注通过拆卸耗尽的电池组、取出二次电池并将该二次电池组装到其它电池组而生产和流通的所谓的改装电池组。在这种改装电池组中，由于组装了不合适的二次电池，可能会发生非期望的过度充电、非期望的过度放电等，因此，容易发生安全问题。因此，非常需要适当地抑制改装电池组的制造和销售，通过使得这种改装电池组丧失认证资格和/或充分禁用改装电池组的功能。
作为这种防止改装的电池组，已知有例如第2006-324075号的日本未经审查专利申请公开中的电池组，其配置了记录有预定信息的IC标签。此外，已知第2005-353518号日本未经审查专利申请公开的电池组，其包括具有分离识别功能的分离识别带，它被粘附在从电池到其相邻部件的区域，利用分离识别功能可以确认电池已从电池组外壳中分离的事实。
[引用列表]
[专利文献]
[PLT1]：第2006-324075号日本未经审查专利申请公开
[PLT2]：第2005-353518号日本未经审查专利申请公开
发明内容
然而，在第2006-324075号日本未经审查专利申请公开所公开的技术中，因为使用了IC标签，所以存在一个缺点，即电池组的制造成本增加。除此之外，在不破坏IC标签地拆解电池组的情况下，这种技术变得不能有效防止改装。此外，在第2006-324075号日本未经审查专利申请公开所公开的技术中，不能防止从电池组中取出电池并制造改装电池组。
因此，本发明的一个目标是提供一种电池组，其能够通过简单的结构和简单的构造来防止生产改装电池组；提供使用所述电池组的设备；并提供监测从电池组中拆卸(removal，移除)二次电池的方法。
实现上述目标的本发明电池组包括：多个二次电池；外壳，容纳所述多个二次电池；以及检查电路，容纳在所述外壳中，其中，所述外壳包括主体部和关闭部件，所述关闭部件关闭用于将所述多个二次电池放入所述主体部和从所述主体部取出的开口，并且所述外壳包括用于将所述关闭部件固定在所述主体部上的多个固定部件，所述多个固定部件由导电材料制成，并且所述固定部件对所述关闭部件和所述主体部的安装状态通过所述检查电路监测，而所述固定部件对所述关闭部件和所述主体部的安装顺序通过所述检查电路存储，当从所述关闭部件和所述主体部拆卸所述固定部件的顺序与基于所述检查电路存储的安装顺序的拆卸顺序不同时，停止所述电池组的功能。
使用上述电池组的设备，包括使用上述电池组的电动汽车(EV)、电动摩托车、电动助力自行车、电动工具、家庭能源服务器(家用蓄电装置)、电子设备、医疗设备等。
要实现前述目标的本发明的监测电池组中二次电池的拆卸的方法(在某些情况下，下文中简称为“本发明的监测方法”)，是监测本发明前述电池组中的二次电池的拆卸的方法，其中，当从所述关闭部件和所述主体部拆卸所述固定部件的顺序与基于安装顺序的拆卸顺序不同时，停止所述电池组的功能。
在本发明的电池组中，固定部件对关闭部件和主体部的安装状态由检查电路监测，而固定部件对关闭部件和主体部的安装顺序由检查电路存储。因此，当从关闭部件和主体部拆卸固定部件的顺序与基于安装顺序的拆卸顺序不同时，允许停止电池组的功能。此外，在本发明的监测方法中，当从关闭部件和主体部拆卸固定部件的顺序与基于安装顺序的拆卸顺序不同时，电池组的功能被停止。因此，虽然电池组具有简单的结构和简单的配置，但是可以防止二次电池被不适当地取出。因此，允许可靠地防止电池组的改装，例如二次电池的非法更换。此外，允许使用现有的二次电池。
附图说明
图1是示出了根据第一实施方式的电池组的关闭部件被拆卸的状态的示意图，。
图2的(A)和(B)分别是电池组的示意性透视图，以及根据第一实施方式的电池组1的关闭部件被拆卸并且印刷配线板也被拆卸而暴露出二次电池的状态的示意图。
图3的(A)和(B)是构成外壳的放大的主体部和放大的关闭部件的示意性部分截面图。
具体实施方式
下文中将参考附图，基于实施方式来描述本发明。然而，本发明并不限于实施方式，并且实施方式中的各种数值和各种材料仅仅是例子。要注意的是，将按照以下顺序给出描述。
1.本发明的电池组和监测本发明二次电池的拆卸的方法的总体说明
2.第一实施方式(本发明的电池组和监测本发明二次电池的拆卸的方法)及其他
[本发明的电池组和监测本发明二次电池的拆卸的方法的总体说明]
在本发明的电池组中，当从关闭部件和主体部拆卸固定部件的顺序与基于检查电路存储的安装顺序的拆卸顺序不同时，允许停止电池组的功能。
在包括本发明的上述优选形式的本发明电池组和本发明监测方法中，每个固定部件可以由螺钉构成，具体而言，可以由金属制或合金制螺钉构成。然而，其配置不限于此，并且作为固定部件，可以是例如拉式闩锁(drawlatch)、捕捉夹(catchclip)、T形拉链和蝉形盖锁扣(cicada-shapedcoverlatch)。
在包括上述优选形式和上述优选配置的本发明的电池组和本发明的监测方法中，衬套(bush)可安装到主体部的一部分上，每个固定部件被安装到该主体部的一部分上，衬套由导电材料制成，具体地将由金属或合金制成，通过第一配线被连接到检查电路，并与每个固定部件啮合。安装到关闭部件的固定部件可以通过第二配线被连接到检查电路。
此外，在包括上述优选形式和上述优选配置的本发明的电池组和本发明的监测方法中，电池组可被赋予标识(序列ID，例如条形码)。标识可以与安装顺序有预定的关系。具体而言，通过分析(译解)标识，可以确定安装顺序。
此外，在包括上述优选形式和上述优选配置的本发明的电池组和本发明的监测方法中，可以加密安装顺序。是要注意的是，加密本身可以通过已知方法进行。
此外，在包括上述优选形式和上述优选配置的本发明的电池组和本发明的监测方法中(在某些情况下，下文中简单地统称为“本发明”)，二次电池的实例包括锂离子二次电池。然而，二次电池的类型不限于此，可以根据期望的特性视情况来选择要使用的二次电池类型。二次电池的配置和结构可以是已知的配置和已知的结构。二次电池的形状可以是已知的圆柱型和已知的方型。根据期望的特性视情况来决定构成电池组的二次电池的数目。
构成外壳的主体部和关闭部件可以由非导电材料(绝缘材料)，例如塑料材料制成，但其材料并不限于此。只要可确保对固定部件等的电绝缘，主体部和关闭部件可以由金属或合金制成。在主体部由各种不同的塑料材料制成的情况下，允许主体部和衬套一体地形成。在关闭部件是由各种不同的塑料材料制成的情况下，允许关闭部件和第二配线的一部分一体地形成。第一配线和第二配线其中之一可以接地。虽然主体部的形状基本上是任意的，但可以是例如立方体、长方体、圆柱体和矩形柱。关闭部件相对于主体部的位置关系的例子包括设置在主体部顶表面的开口被关闭部件覆盖的形式、设置在主体部侧表面的开口被关闭部件覆盖的形式、以及设置在主体部底表面的开口被关闭部件覆盖的形式。
关闭部件可仅通过多个固定部件固定于主体部。或者，也可以使用铰链连接主体部与关闭部件，而且关闭部件也可以通过多个固定部件固定于主体部。固定部件可以由金属或合金制成。虽然固定部件的数目没有限制，但该数目的例子可以是六个或更多。
检查电路本身可以由包括MPU和存储装置(例，由EEPROM构成)的已知电路构成。检查电路的电源可以是构成电池组的二次电池。电池组包括电池保护电路。要停止电池组的功能，可以激活电池保护电路。通过检查电路对固定部件对关闭部件和主体部的安装状态的监测可以持续进行，或者以预定的时间间隔进行。
在关于关闭部件和主体部的固定部件中，可以采用下列方法中的任何一种，但不限于此：
(1)固定部件的安装顺序是任意的(随机的)并且固定部件的安装顺序由检查电路监测和存储的方法，
(2)固定部件的安装顺序是任意的(随机的)并且固定部件的安装顺序从外部存储在检查电路中的方法，
(3)固定部件的安装顺序是预先确定的并且固定部件的安装顺序由检查电路监测和存储的方法，
(4)固定部件的安装顺序是预先确定的并且固定部件的安装顺序从外部存储在检查电路中的方法，以及
(5)固定部件的安装顺序是预先确定的并且固定部件的安装顺序预先存储在检查电路中的方法。
此外，基于安装顺序的、从关闭部件和主体部拆卸固定部件的顺序可以与安装顺序相反，或者可以是从安装顺序基于预定的运算规则获得的拆卸顺序。
本发明中的电池组可以被应用于，例如，电动汽车(EV)、电动摩托车、电动助力自行车、电动工具、家庭能源服务器(家用蓄电装置)、个人计算机、移动电话、PDA、数字静物照相机、视频摄像机、摄像机、音乐播放器、医疗设备、玩具等。
第一实施方式
第一实施方式涉及本发明的电池组和监测本发明电池组中二次电池20的拆卸的方法。图1是示出根据第一实施方式的电池组的关闭部件被拆卸的状态的示意图，。此外，图2的(A)和2(B)分别是电池组的示意性透视图、以及根据第一实施方式的电池组1的关闭部件被拆卸并且印刷配线板被进一步拆卸而暴露出二次电池的状态的示意图。此外，图3的(A)和(B)是构成外壳的放大的主体部和放大的关闭部件的示意性部分截面图。图3的(A)示出了关闭部件被固定在主体部上之前的状态，而图3(B)示出了关闭部件通过固定部件被固定在主体部之后的状态。
第一实施方式的电池组10包括：(A)多个二次电池20，(B)容纳多个二次电池20的外壳(盒子)30，以及(C)容纳在外壳30中的检查电路(检查手段或检查装置)70。
外壳30包括主体部40和关闭部件50，关闭部件50关闭用于将多个二次电池20放入和取出主体部40的开口44。此外，外壳30包括由导电材料制成的多个固定部件60，用于将关闭部件50固定在主体部40上。固定部件60对关闭部件50和主体部40的安装状态由检查电路70监测。此外，固定部件60对关闭部件50和主体部40的安装顺序由检查电路70存储。
此外，由导电材料(具体而言，由金属或合金(更具体地，不锈钢))制成、通过第一配线41连接到检查电路70、并与固定部件60啮合的衬套42被安装在主体部40的安装各个固定部件60的部分。要注意的是，第一配线41通过适当的方法安装到衬套42。此外，安装到关闭部件50上的固定部件60通过第二配线51A、51B和51C连接到检查电路70。具体而言，固定部件60通过第二配线51A、51B和51C接地。第二配线51B的一部分设置有用于固定部件60通道的通孔53。此外，通过连接器74连接到检查电路70的第二配线51C通过由不锈钢制成的固定螺钉52电连接到第一配线51A。
二次电池20由已知的圆柱型锂离子二次电池构成。在电池组10中，三个二次电池20通过金属连接板21并联连接，并且每个都由这种并联连接的二次电池20构成的七个二次电池组通过金属连接板21串联连接。构成外壳30的主体部40和关闭部件50由非导电材料(绝缘材料)，例如塑料材料制成，更具体地，由例如ABS树脂、PS树脂或者POM树脂制成。这种构造可通过第二配线51A和51B和关闭部件50的一体化形成而得到。此外，这种构造可通过衬套42和主体部40的一体化形成而得到。主体部40的形状虽然本质上是任意的，但是在第一实施方式中其形状是长方体。关闭部件50密封设置在主体部40的顶表面上的开口44。固定部件60由螺钉构成，具体而言，由不锈钢制成的螺钉构成。顺便提及，在第一实施方式中，关闭部件50仅通过八个固定部件(螺钉)60固定在主体部40上。要注意的是，参考数字11表示粘附到主体部40的侧壁的标识(序列ID或条形码)，而参考数字12表示输出部。
检查电路70本身由包括MPU71和存储装置(例如由EEPROM构成)72的已知电路构成。检查电路70的电源可以是构成电池组10的二次电池20。电池组10包括已知的电池保护电路73。要停止电池组10的功能，可以激活电池保护电路73。MPU71、存储器装置72、电池保护电路73和连接器74被安装到印刷电路板75上。具体而言，电池保护电路73由保险丝构成。要停止电池组10的功能，可以激活电池保护电路73。换言之，在MPU71的控制下该保险丝被熔化并切断。或者，可停止包括在电池保护电路73中的过度放电预防开关的功能和/或过度充电预防开关的功能。然而，电池保护电路73的结构并不限于上述结构。要注意的是，虽然电池组10包括已知的用于控制二次电池的充电及放电的控制电路，但是没有示出该控制电路。
在组装电池组10时，首先，通过金属连接板21并联连接和串联连接的二次电池20被包含在主体部40中。接着，在其上方，安装有MPU71等的印刷电路板75通过适当的方法被安装到主体部40上(参见图1的上部)。然后，主体部40被关闭部件(具体而言，盖子)60覆盖，每个固定部件(螺钉)60被螺纹安装到设置在主体部40上的固定部(设置有螺纹部(tapsection)43的衬套42)。
此时，固定部件(螺钉)60的安装顺序是任意的(随机的)。固定部件60的安装顺序由基于预定程序操作的检查电路70(具体而言，MPU71)监测，并被存储在存储装置72中。或者，也可以采用下面的方法。在该方法中，固定部件(螺钉)60的安装顺序是任意的(随机的)。固定部件60的安装顺序从外部(具体而言，例如，使用个人计算机通过未示出的USB)存储到存储装置72中，该存储装置72被包括在检查电路70中。或者，也可以采用下列方法。在一种方法中，固定部件60的安装顺序是预先确定的。固定部件60的安装顺序由基于预定程序操作的检查电路70(具体而言，MPU71)监测，并被存储在存储装置72中。在另一种方法中，固定部件60的安装顺序是预先确定的。固定部件60的安装顺序从外部(具体而言，例如，使用个人计算机通过未示出的USB)存储到存储装置72中，该存储装置72被包括在检查电路70中。在又一方法中，固定部件60的安装顺序是预先确定的。固定部件60的安装顺序被预先存储在存储装置72中，该存储装置72被包括在检查电路70中。要注意的是，安装顺序可基于已知方法加密，并且加密结果可以存储在存储装置72中。
在第一实施方式的电池组10和第一实施方式的监测方法中，在从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60的顺序与基于检查电路70中存储的安装顺序的拆卸顺序不同的情况下，停止电池组10的功能。
具体而言，在使用电池组10时，固定部件60对关闭部件50和主体部40的安装状态通过检查电路70监测。这种监测可以不断地进行，或者可以以预定的时间间隔进行。具体而言，检查在第一配线41与第二配线51A、51B和51C之间是否有电流流过。在它们之间有电流流过的情况下，可判定固定部件60被安装到关闭部件50和主体部40。
在要将二次电池20从电池组10中取出的情况下，从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60。此时，检查电路50检查从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60的顺序，并存储拆卸顺序。具体而言，在固定部件60从关闭部件50和主体部40拆卸的情况下，第一配线41与第二配线51A、51B和51C之间的电流停止流动。因此，检查电路50检查和存储电流流动停止的顺序。此外，检测最终获得的从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60的顺序与基于检查电路70存储的安装顺序的拆卸顺序是否不同。或者，当每次固定部件60被去除时，就检测最终获得的从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60的顺序与基于检查电路70存储的安装顺序的拆卸顺序是否不同。如果最终获得的从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60的顺序与基于检查电路70存储的安装顺序的拆卸顺序不同，则停止电池组10的功能。因此，可防止二次电池20的不当拆卸，并且，能可靠地防止企图非法替换二次电池20的电池组10的改装。
电池组10被赋予标识(序列ID，例如条形码)11。识别11与安装顺序有预定的关系(唯一的关系)。换言之，通过分析(译解)识别11，可以确定安装顺序。因此，在制造商等进行电池组10中二次电池20的更换和/或电池组10的维修等情况下，可以根据基于通过分析(译解)标识11而获得的安装顺序的拆卸顺序，从关闭部件50和主体部40拆卸固定部件60。或者，也可以采用下面的方法。在该方法中，制造商等记录和归档安装顺序，并根据维修部门等的询问，将安装顺序通知维修部门等。或者，也可以采用下面的方法。在该方法中，加密的安装顺序通过USB从存储装置72下载到个人计算机，由个人计算机执行解码处理，并且在显示器上显示拆卸顺序。
已经参照优选实施方式描述了本发明。然而，本发明并不限于前述实施方式。电池组、二次电池、外壳和/或检查电路等的配置和结构仅仅作为例子，并且可以视情况而进行改变。例如，在本实施方式中，使用圆柱型二次电池。然而，二次电池可以由已知的正方型锂离子二次电池构成。

Claims (22)

1.一种电池组，包括：
多个二次电池；
外壳，容纳所述多个二次电池；以及
检查电路，容纳在所述外壳中，其中，
所述外壳包括主体部和关闭部件，所述关闭部件关闭用于将所述多个二次电池放入所述主体部和从所述主体部取出的开口，并且所述外壳包括用于将所述关闭部件固定在所述主体部上的多个固定部件，所述多个固定部件由导电材料制成，并且
所述固定部件对所述关闭部件和所述主体部的安装状态通过所述检查电路监测，而所述固定部件对所述关闭部件和所述主体部的安装顺序通过所述检查电路存储，
当从所述关闭部件和所述主体部拆卸所述固定部件的顺序与基于所述检查电路存储的安装顺序的拆卸顺序不同时，停止所述电池组的功能。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，各个所述固定部件由螺钉构成。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述电池组被赋予标识，并且
所述标识与所述安装顺序具有预定的关系。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述安装顺序被加密。
5.根据权利要求3所述的电池组，其中，
所述标识是条形码。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，
衬套被安装到所述主体部的安装各个所述固定部件的部分，所述衬套由导电材料制成、通过第一配线连接到所述检查电路、并与各个所述固定部件啮合。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，
被安装到所述关闭部件的所述固定部件通过第二配线连接到所述检查电路。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述检查电路通过检测第一配线和第二配线之间是否有电流流过来检测各个所述固定部件的安装状态。
9.一种监测电池组中二次电池的拆卸的方法，所述电池组包括：
多个二次电池，
容纳所述多个二次电池的外壳，以及
容纳在所述外壳中的检查电路，
所述外壳包括主体部和关闭部件，所述关闭部件关闭用于将所述多个二次电池放入所述主体部和从所述主体部取出的开口，并且所述外壳包括用于将所述关闭部件固定在所述主体部上的多个固定部件，所述多个固定部件由导电材料制成，
所述固定部件对所述关闭部件和所述主体部的安装状态通过所述检查电路监测，而所述固定部件对所述关闭部件和所述主体部的安装顺序通过所述检查电路存储，
所述方法包括：当从所述关闭部件和所述主体部拆卸所述固定部件的顺序与基于安装顺序的拆卸顺序不同时，停止所述电池组的功能。
10.根据权利要求9所述的监测电池组中二次电池的拆卸的方法，其中，各个所述固定部件由螺钉构成。
11.根据权利要求9所述的监测电池组中二次电池的拆卸的方法，其中，
所述电池组被赋予标识，并且
所述标识与所述安装顺序具有预定的关系。
12.根据权利要求9所述的监测电池组中二次电池的拆卸的方法，其中，
所述安装顺序被加密。
13.根据权利要求9所述的监测电池组中二次电池的拆卸的方法，其中，
所述标识是条形码。
14.根据权利要求9所述的监测电池组中二次电池的拆卸的方法，其中，
所述检查电路通过检测第一配线和第二配线之间是否有电流流过来检测各个所述固定部件的安装状态。
15.一种电动汽车，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
16.一种电动摩托车，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
17.一种电动摩托车，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
18.一种电动助力自行车，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
19.一种电动工具，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
20.一种家庭能源服务器，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
21.一种电子设备，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
22.一种医疗设备，其中，使用如权利要求1-8中任意一项所述的电池组。
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