CN105978053B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电池组，所述电池组包括至少一个电池单体；保护电路模块，位于所述至少一个电池单体的一侧上；壳体，容纳保护电路模块和所述至少一个电池单体。保护电路模块包括电池管理系统、逆变器和用于提供用于驱动马达的电力的输出端子。

Description

电池组
于2015年3月11日提交的名称为“电池组”的第10-2015-0033792号韩国专利申请通过引用全部包含于此。
技术领域
在这里描述的一个或多个实施例涉及一种电池组。
背景技术
在近些年，对于替代能源的兴趣已经增加了。结果，不仅在诸如蜂窝式电话、笔记本电脑、便携式摄像机和个人数字助理的移动电子装置中，而且在用于电动自行车和电动汽车的电源中也正在使用二次电池。
二次电池可以以包括电池单体和电池管理系统(BMS)的电池组的形式来制造。电池单体可以通过外部电源或外部负载经电池组中的外部端子被充电或放电。BMS测量电池单体的电压和电流，基于测得的数据控制电池单体的保护操作，计算电池的荷电状态，并且将处理过的信息传输到外部系统。
电动自行车或电动汽车可以使用电池组来驱动马达，并且可以包括用于控制这样的马达和电池组的另外的控制器系统。
发明内容
根据一个或多个实施例，一种电池组包括：至少一个电池单体；保护电路模块，在所述至少一个电池单体的一侧上；壳体，容纳保护电路模块和所述至少一个电池单体，其中，保护电路模块包括电池管理系统、逆变器和用于提供用于驱动马达的电力的输出端子。逆变器可以与电池管理系统分隔开。保护电路模块还可以包括门极驱动器。门极驱动器可以在逆变器与电池管理系统之间。逆变器可以与门极驱动器分隔开。输出端子可以结合到暴露在壳体外侧的马达连接器。保护电路模块还可以包括所述至少一个电池单体的在输出端子的一侧上的充电/放电端子。充电/放电端子可以结合到暴露在壳体外侧的充电/放电连接器。
根据一个或多个其他实施例，一种电池组包括：端子；连接器；至少一个电池单体；保护电路模块，用于所述至少一个电池单体；壳体，容纳所述至少一个电池单体和保护电路模块，其中，端子是用于所述至少一个电池单体的充电/放电端子，连接器用于给马达输出电力，端子和连接器从壳体的外表面延伸并且连接到保护电路模块，保护电路模块用于执行对所述至少一个电池单体的控制功能和对马达的控制功能。保护电路模块可以在单个印刷电路板上。保护电路模块可以包括电池管理系统和用于控制用于马达的电力的输出的电路。保护电路模块可以包括电池管理系统和用于控制马达的频率和电压中的至少一种的逆变器。马达可以给车辆提供动力。车辆可以是电动自行车。保护电路模块可以结合到所述至少一个电池单体的外壳的表面。
附图说明
通过参照附图详细地描述示例性实施例，特征对于本领域的技术人员将是清楚的，在附图中：
图1示出电池组的实施例；
图2示出沿着图1中的剖面线A-A'的视图；
图3示出保护电路模块的实施例；以及
图4示出电池组的内部构造的实施例。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述示例实施例；然而，所述示例实施例可以以不同的形式实施，而不应被解释为限于在这里所阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把示例性实施方式充分地传达给本领域的技术人员。可以组合实施例以形成另外的实施例。
还将理解的是，当层或元件被称为“在”另一层或基底“上”时，该层或元件可以直接在所述另一层或基底上，或者也可以存在中间层。此外，将理解的是，当层被称为“在”另一层“下”时，该层可以直接在所述另一层下，或者也可以存在一个或多个中间层。另外，还将理解的是，当层被称为在两层“之间”时，该层可以是这两层之间唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。同样的附图标记始终表示同样的元件。
将理解的是，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上、直接连接到或结合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。同样的标号始终表示同样的元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。
图1是示出电池组的实施例透视图，图2是该电池组的沿着图1中的剖面线A-A'截取的剖视图。参照图1和图2，电池组包括至少一个电池单体40、保护电路模块30(在图3中示出)和容置保护电路模块30与至少一个电池单体40的壳体(或外壳)10。
保护电路模块30可以定位在至少一个电池单体40的预定侧上，例如，定位在至少一个电池单体40的外壳的上侧表面上。在另一实施例中，保护电路模块可以定位在至少一个电池单体40的另一侧上。保护电路模块30包括电池管理系统(BMS)31、逆变器32、用于输出用于驱动马达的电力的输出端子37(在图3中示出)和门极驱动器(gate driver)33。对于电池单体40的控制功能与马达控制功能可以集成在电池组的保护电路模块30中。
至少一个电池单体40可以用恒定电压充电和放电。至少一个电池单体40可以串联地或并联地结合。电池单体40的数量可以根据例如外部负载的容量(例如，将被提供给马达的电力)而改变。
壳体10容纳保护电路模块30和至少一个电池单体40。壳体10包括上壳体或上部11和下壳体或下部12。充电/放电连接器21和马达连接器22可以结合到壳体中的一个(例如，下壳体12)的外侧表面。充电/放电连接器21和马达连接器22分别结合到保护电路模块30的充电/放电端子36和输出端子37。
电力传动装置(例如电动自行车)可以使用各种组件来驱动。例如，电动自行车可以使用马达和控制器系统来控制用作用于驱动马达的能量源的电池组。这样，在一些提出的布置中，用于电动自行车的电池组可以使用另外的控制器系统。然而，根据一个或多个实施例，电池单体40和用于驱动马达的控制器系统可以在电池组中。马达连接器22可以替代结合到马达以驱动电力传动装置的布线使用。因此，根据一个实施例，因为通过壳体中的保护电路模块30来执行电池管理与控制功能和马达控制功能，所以不需要另外的控制器系统。保护电路模块可以被容纳在例如单个印刷电路板80上。
图3示出电池组的保护电路模块30的平面图。图4示出电池组的功能块的示例。参照图3和图4，保护电路模块30包括BMS 31、逆变器32、门极驱动器33、场效应晶体管(FET)34、充电/放电端子36和用于提供用于驱动马达的电力的输出端子37。保护电路模块30还可以包括使内部信号数字化的数字控制器35和接收例如霍尔传感器信息的通信端子。
逆变器32可以在印刷电路板80上与BMS 31隔开，以因此防止逆变器32与BMS 31之间的干扰。因为逆变器32和门极驱动器33都可以起开关的作用，所以逆变器32和门极驱动器33可以彼此隔开预定的距离，以防止它们之间的干扰。
门极驱动器33可以在逆变器32与BMS 31之间。空间38可以设置在逆变器32与门极驱动器33之间。此空间允许逆变器32和门极驱动器33彼此分离预定的距离。FET 34可以在不与门极驱动器33叠置的位置处介于逆变器32与BMS 31之间。FET 34可以起到给电池单体40充电和放电的开关的作用。保护电路模块30可以电结合到至少一个电池单体40。
在保护电路模块30的一侧上，充电/放电端子36和输出端子37可以形成为用以驱动马达。充电/放电端子36和输出端子37分别结合到充电/放电连接器21和马达连接器22。充电/放电连接器21和马达连接器22结合到壳体10的外表面(参见例如图1和图2)，并且可以经由布线85连接到保护电路模块30。
外部电力系统可以连接到充电/放电连接器21。电池单体40可以基于来自此外部系统的电力被充电。如果例如外部电力与其分离的外部系统的外部负载结合到充电/放电连接器21，那么可以对外部负载执行来自电池单体40的电力的排放。马达连接器22可以提供用于驱动电动自行车的马达的电力。
逆变器32可以起开关的作用。通过控制马达的频率和电压，逆变器32可以更有效地操作马达。因为控制了马达的频率和电压，所以逆变器32可以控制马达的转数。
门极驱动器33可以是用于驱动马达的端子。门极驱动器33可以产生用于驱动逆变器32的FET的输出信号。门极驱动器33可以执行驱动逆变器32的FET所必需的电流放大功能和控制栅极端子的电压的功能。
FET 34可以执行用于至少一个电池单体40的充电或放电开关的功能。FET 34可以执行电池组的充电或放电。在FET 34中，充电器件FET的源极与漏极之间的连接的方向可以设为与放电器件FET相反的方向。利用这样的结构，充电器件的FET可以连接成限制从充电/放电端子21到电池单体40的电流流。放电器件的FET可以连接成限制从至少一个电池单体40到充电/放电端子21的电流流。在另一实施例中，用于充电器件和放电器件中的每个的开关可以是与FET不同的。
BMS 31可以包括检测部分、电流监测部分和控制器。检测部分通过结合到至少一个电池单体40并通过检测充电/放电电流来检测至少一个电池单体40的电压。检测部分可以通过控制器的控制来操作充电器件和放电器件。
如果结合到外部电力的外部系统结合到至少一个电池单体40，那么检测部分可以在控制器的控制下将充电器件的FET设定为导通而将放电器件的FET设定为截止，以允许至少一个电池单体40被充电。如果外部系统的外部负载结合到电池单体40，那么检测部分可以在控制器的控制下将充电器件的FET设定为截止而将放电器件的FET设定为导通，以使至少一个电池单体40放电。
检测部分可以例如通过集成电路(IC)或模拟前端(AFE)来实施。通过检测部分检测的电压或电流可以作为模拟信号传输到电流监测部分和控制器。模拟信息可以通过数字控制器35转换为数字信息。
根据一个或多个实施例，通过包括用于驱动马达的输出端子37，电池组的保护电路模块30可以在电池组的外侧不需要任何另外的用于控制马达的控制器系统。此外，电池组可以用于给电动自行车以及其他类型的电动车辆或装置的马达供电。
在这里已经公开了示例实施例，虽然采用了具体的术语，但是仅以通常的和描述性的意思来使用和解释所述术语，而不是为了限制的目的。在一些情况下，正如在从本申请提交时起对本领域的技术人员明显的是，除非另外指出，否则结合具体的实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独地使用，或者可以与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域的技术人员将理解的是，在不脱离本发明的如在权利要求中所阐述的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (11)

1.一种电池组，所述电池组包括：
至少一个电池单体；
保护电路模块，位于所述至少一个电池单体的一侧上；以及
壳体，容纳保护电路模块和所述至少一个电池单体，
其中，保护电路模块位于单个印刷电路板上，并且包括电池管理系统、逆变器、用于执行所述至少一个电池单体的充电或放电的场效应晶体管、门极驱动器和用于提供驱动马达的电力的输出端子，
其中，场效应晶体管和门极驱动器在第一方向上位于电池管理系统与逆变器之间，并且在与第一方向垂直的第二方向上彼此相邻，
其中，逆变器与场效应晶体管和门极驱动器在第一方向上分隔开预定的距离以防止逆变器与场效应晶体管和门极驱动器之间的干扰。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，逆变器与电池管理系统分隔开。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，输出端子结合到暴露在壳体外侧的马达连接器。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，保护电路模块还包括所述至少一个电池单体的位于输出端子一侧上的充电/放电端子。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，充电/放电端子结合到暴露在壳体外侧的充电/放电连接器。
6.一种电池组，所述电池组包括：
端子；
连接器；
至少一个电池单体；
保护电路模块，用于所述至少一个电池单体；以及
壳体，容纳所述至少一个电池单体和保护电路模块，
其中，所述端子是用于所述至少一个电池单体的充电/放电端子，连接器用于给马达输出电力，所述端子和连接器从壳体的外表面延伸并连接到保护电路模块，
其中，保护电路模块位于单个印刷电路板上，用于执行对所述至少一个电池单体的控制功能和对马达的控制功能，
其中，保护电路模块包括电池管理系统、用于执行所述至少一个电池单体的充电或放电的场效应晶体管、逆变器和门极驱动器，
其中，场效应晶体管和门极驱动器在第一方向上位于电池管理系统与逆变器之间，并且在与第一方向垂直的第二方向上彼此相邻，
其中，逆变器与场效应晶体管和门极驱动器在第一方向上分隔开预定的距离以防止逆变器与场效应晶体管和门极驱动器之间的干扰。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，保护电路模块还包括用于控制用于马达的电力的输出的电路。
8.根据权利要求6所述的电池组，其中，所述逆变器控制马达的频率和电压中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的电池组，其中，马达用于给车辆提供动力。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中，车辆是电动自行车。
11.根据权利要求6所述的电池组，其中，保护电路模块结合到所述至少一个电池单体的外壳的表面。
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