CN110050360A - 储能系统电池模块的光学通信接口 - Google Patents

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Abstract

在一种实施方式中，一种模块侧光学收发器用于与连接至电池模块控制器(BMC)的BMC侧光学收发器进行光信号交换。该光信号在所述BMC和电池模块之间的通道空间内传输。在一种实施方式中，所述光信号经导光管、反射镜等偏转元件或其组合传输。在另一实施方式中，所述光信号经电缆线束传输，该电缆线束与所述通道空间内的多个BMC侧光学收发器连接，并设置为支持与各种模块侧光学收发器的光学视距(LoS)链路。

Description

储能系统电池模块的光学通信接口
技术领域
本发明实施方式涉及一种储能系统电池模块的光学通信接口。
背景技术
储能系统可通过电池存储电力。例如，在某些现有电动车辆(EV)设计(如全电动车辆、混合动力电动车辆等)中，电动车辆内安装的电池壳体中设有多个电池单元(举例而言，这些电池单元既可分别独立地安装于所述电池壳体内，也可分为多组，每组电池单元均容纳于相应电池模块内，各电池模块进一步安装于所述电池壳体中)。在电池壳体中，电池模块通过汇流排与电池接线盒(BJB)串联，以由该BJB将汇流排供应的电力分配于电动车辆的驱动电机以及电动车辆的各种其他电气部件(如无线电广播，中控台，车辆暖通空调(HVAC)系统，内灯，车头灯和刹车灯等外灯)。
发明内容
一种实施方式涉及一种储能系统的电池模块，该电池模块包括模块侧光学收发器，该模块侧光学收发器用于与连接至BMC的BMC侧光学收发器进行光信号交换，该光信号在所述BMC和电池模块之间的通道空间内传输。
另一实施方式涉及一种储能系统的光学通信系统，该光学通信系统包括设于BMC与多个电池模块之间的通道空间内的导光管，所述BMC与BMC侧光学收发器连接，所述多个电池模块分别与模块侧光学收发器连接，其中，所述导光管用于在所述多个电池模块的每一模块侧光学收发器与所述BMC侧光学收发器之间传输光信号。
另一实施方式涉及一种储能系统的BMC，该BMC包括BMC侧光学收发器，该BMC侧光学收发器用于与多个电池模块的相应模块侧光学收发器进行光信号交换，该光信号经设于所述BMC和多个电池模块之间的通道空间内的导光管传输。
另一实施方式涉及一种储能系统的光学通信接口，包括：电缆线束，该电缆线束包括与BMC连接的多根数据通信电缆，该电缆线束设于所述BMC和多个电池模块之间的通道空间内；以及多个BMC侧光学收发器，每一该BMC侧光学收发器均与所述电缆线束中的至少一根电缆连接并设于所述通道空间内，所述多个BMC侧光学收发器用于与相应的多个模块侧光学收发器进行光学通信，每一所述模块侧光学收发器均连接至所述多个电池模块当中的不同电池模块。
附图说明
通过结合附图参考以下详细描述，可易于更加完全并更好地理解本发明的实施方式。附图仅用于说明目的，并不对本发明构成限制。附图中：
图1和图2分别为本发明实施方式电池模块外部结构的正面立体图和背面立体图。
图3A为含本发明实施方式电池壳体的电动车辆的横截面俯瞰立体图。
图3B所示为本发明实施方式横向插入式电池模块安装区域结构的一种例示构造。
图3C所示为本发明实施方式电池模块安装隔室的更为详细的一例。
图3D所示为本发明实施方式电池壳体加强结构。
图4为根据本发明实施方式与低电流(LC)通信接口连接的横向相邻电池模块的侧向立体图。
图5A和图5B所示为根据本发明实施方式电动车辆电池模块与电池模块控制器(BMC)之间采用有线LC通信接口的实施例。
图6为根据本发明实施方式的电池模块与BMC连接原理图。
图7所示为包括本发明实施方式电池模块安装区域的电动车辆一例。
图8为移除图7所示电动车辆中各部件后的立体图。
图9所示为本发明实施方式导光管段装置。
图10所示为本发明实施方式导光管730的拆解(或分解)状态图以及组装状态图。
图11为所述电动车辆侧向立体图，该图示出了根据本发明实施方式导光管与电池模块安装区域上方的电池接线盒(BJB)之间的连接方式。
图12为图11电动车辆的侧向立体图，该图中的标注内容说明了根据本发明实施方式光信号从电池模块经导光管传输至BMC侧光学收发器的原理。
图13和图14为根据本发明第一实施方式的模块侧光学收发器结构的不同立体图。
图15为根据本发明实施方式当相应电池模块插入电池模块安装隔间内时图13和图14所示模块侧光学收发器结构的立体图。
图16和图17为根据本发明第二实施方式的模块侧光学收发器结构的不同立体图。
图18为根据本发明实施方式当相应电池模块插入电池模块安装隔间内时模块侧光学收发器结构的立体图。
图19～图22涉及一种实施方式，该实施方式减小或消除了导光管段与相应模块侧光学收发器之间的裸露空气间隙，从而限制了本发明实施方式光学通信部件附近可发生的灰尘量。
图23为根据本发明实施方式利用电缆线束连接电池模块和BMC的原理图。
图24所示为根据本发明实施方式沿通道空间设置的所述电缆线束。
具体实施方式
本发明的实施方式见下文与附图。在不脱离本发明范围的情况下，还可想出其他实施方式。此外，本发明中，众所周知的元件并不详细说明，或者直接省略说明，以防模糊本发明相关细节的描述焦点。
储能系统可通过电池存储电力。例如，在某些现有电动车辆(EV)设计(如全电动车辆、混合动力电动车辆等)中，电动车辆内安装的电池壳体中设有多个电池单元(举例而言，这些电池单元既可分别独立地安装于所述电池壳体内，也可分为多组，每组电池单元均容纳于相应电池模块内，各电池模块进一步安装于所述电池壳体中)。在电池壳体中，电池模块通过汇流排与电池接线盒(BJB)串联，以由该BJB将汇流排供应的电力分配于电动车辆的驱动电机以及电动车辆的各种其他电气部件(如无线电广播，中控台，车辆暖通空调(HVAC)系统，内灯，车头灯和刹车灯等外灯)。
图1和图2分别为本发明实施方式电池模块100外部结构的正面立体图和背面立体图。在图1和图2所示例中，电池模块100用于插入电池模块安装隔间内。电池模块100的每一侧均例如包括便于在电池模块安装隔间内插入(和/或拔出)的引导构件105。在另一例中，引导构件105用于嵌入电池模块安装隔间的沟槽内，以便于电池模块100的插入和/或拔出。电池模块100上一体成型有插入端端盖110(或端板)。插入时，插入端端盖110可附接或固定至电池模块安装隔间(例如通过栓孔等固定点115)，以由与侧盖(或端板)一体成形的密封系统(如橡胶环、纸垫、密封胶等)将电池模块100密封于电池模块安装隔间内。虽然插入端端盖110在图1和图2中示为与电池模块100一体成型，但是插入端端盖110也可以为与电池模块100独立(或分离)的结构，其中，首先将电池模块100插入电池模块安装隔间，然后再附接插入端端盖110。
参考图1和图2，插入端端盖110包括固定点115、一组冷却连接件120以及过压阀125。在一个实施例中，固定点115可以为可供固定栓插入的栓孔，所述一组冷却连接件120可包括输入和输出冷却管接头(例如，可通过该接头，在电池模块100中泵入冷却液，以对一个或多个冷却板进行冷却)。过压阀125可设置为，当电池模块100的内部压力超出阈值时打开(如此，可例如当电池模块100内的电池单元发生热失控时，通过脱气，防止发生爆炸或压力过大)。
在替代实施方式中，可不设固定点115及相应凸缘，而是可通过其他不同的固定机构(如U形夹等夹钳构件)，将电池模块100固定在相应的电池模块安装隔间内。例如，可通过金属箍带，将插入端端盖110钳紧于电池模块安装隔间供插入的开放一端。其中，可将所述“箍带”以部分覆盖所述电池壳体上下两面的方式箍在插入端端盖110上，然后再将该箍带钳紧(例如使用U形夹)。在一个实施例中，作为一种安全特征，当通过拆除该箍带而卸下插入端端盖110时，将导致该箍带损坏，从而可检测出电池模块以未被允许的方式拔出(如此，可例如使车辆保修无效等)。
参考图2，电池模块100还包括一组固定及定位构件200(如用于在插入时，将电池模块100定位并固定在电池模块安装隔间内)，一组高电流(HC)连接器或电源连接器205(如用于将电池模块100连接至电池模块安装隔间内的相应HC连接器)以及低电流(LC)数据端口210(如用于将电池模块100的内部传感器通过电池模块安装隔间内的LC模块至通道接口(图2中未示出)连接至BJB(未图示))。因此，电池模块100配置为，在插入电池模块安装隔间后，固定及定位构件200、HC连接器205及LC数据端口210即分别固定并连接至(如插入、栓至、螺至等)电池模块安装隔间内的相应连接构件。
可以理解的是，电池模块100仅为符合本发明实施方式的电池模块构造的一例。如下文将进一步详细描述的一样，本发明实施方式可涵盖包括LC数据端口(如图2所示LC数据端口210)的任何电池模块。因此，以上参考图1和图2所述的电池模块100和相关部件应理解为电池模块的一种例示外部结构实现方式，而各种内部部件构造还可涉及其他类型的外部结构(如：各电池模块不具引导构件105；各电池模块不含一体成型的插入端端盖(如插入端端盖110)；各电池模块上的HC连接器205相互间位于不同侧面；等等)。
本申请中公开的本发明各种实施方式涉及在储能系统的各电池模块与电池模块控制器(BCM)之间实现LC通信接口。在某些实现形式中，所述电池模块控制器可连接于BJB。在下文所述各实施方式中，储能系统电池模块与电池模块控制器之间的LC通信接口设于确定的通道空间内，该通道空间在某些实现形式中可密封或以其他方式施加保护，以防止灰尘、湿气、污垢、碎屑等进入其中。在本申请中，“LC通信接口”这一词语用于广泛指代各种不同的接口类型。例如，对于光学通信接口，所述LC通信接口可包括导光管。对于有线通信接口，所述LC模块至通道接口可包括物理电线或电缆，以及/或者某种类型的电线管道或电缆管道，下称LC汇流排。
图3A～图3D所示为根据本发明实施方式用于形成供LC通信接口设置的通道空间的一种例示结构。
图3A为含本发明实施方式电池壳体305A的电动车辆300A的横截面俯瞰立体图。虽然图3A为了给出总体背景而示出了电动车辆300A的各种众所周知的部件(如车轮、车轴等)，但是为了简洁起见，下文不再对这些部件进行详细描述。在以下结合图3A和其他附图做出的描述中，电池“壳体”和电池“模块安装区域”这两称呼可在某种程度上互换。图3A(及下述其他附图)中的电池模块安装区域是指电池模块安装隔间供电池模块插入的区域，该区域在以插入端端盖密封后，形成电池壳体。此外，在至少一种实施方式中，所述电池模块安装区域为电动车辆300A底盘的一部分。
参考图3A，电池壳体305A包括十个电池模块安装隔间A…J以及中隔排310A，该中隔排设于沿电动车辆300A纵向列于其两侧的电池模块安装隔间A…E和电池模块安装隔间F…J之间。每一电池模块安装隔间均包括：隔间框(或多个隔间壁)，该隔间框限定出供相应电池模块嵌入的内部空间；以及插入端，该插入端可打开，以便于相应电池模块的插入和/或拔出。中隔排310A可由将横向相邻(如在电动车辆300A宽度方向上左/右成对排列)的电池模块安装隔间A…J分隔开来的分隔壁(或防火壁)(例如，该防火壁将电池模块安装隔间A和F分隔开来，将电池模块安装隔间B和G分隔开来，依此类推)。
在一个实施例中，中隔排310A可以为纵向延伸于整个电池壳体305A内的单个纵“排”。在该情况下，各电池模块安装隔间的内侧壁均可连接至中隔排310A，以形成所述电池模块安装区域。在替代实施例中，每对横向相邻的电池模块安装隔间均可预制为电池模块安装隔室，该安装隔室本身具有隔室防火壁，用于将其内两个横向相邻的电池模块安装隔间分隔开来。如以下参考图3B～图3C描述的一样，各电池模块安装隔室可纵向堆叠，以形成所述电池模块安装区域。在该情形中，中隔排310A由分别含于电池壳体305A中各电池模块安装隔室内的防火壁组合而成。
虽然图3A中将中隔排310A示为处于电池壳体305A中心，但是在其他实施方式中，中隔排310A也可设于其他位置(例如靠近两侧当中的其中一侧或另一侧，以适应电池模块安装区域左右两侧电池模块规格不同的情形)。此外，在其他实现方式中，还可设置多个中隔排。例如，对于宽度较大的车辆，电池模块安装区域的宽度可大于两个电池模块的总长度，从而使得在将所述两个电池模块插入一对横向相邻的电池模块安装隔间内后，该两个电池模块之间存在间隙。在该情形中，每一横向相邻的电池模块安装隔间均可单独使用两个防火壁，从而使得各个电池模块可宽裕地嵌入其间，而且所述两个防火壁之间还有间隙。所述两个防火壁可以为两个独立“中隔”排(虽然各防火壁可能实际上偏离电池壳体305A的中心或中间位置)的一部分，其中，该两个独立中隔排或者为纵贯电池壳体305A的两个长“排”，或者为纵向堆叠的各电池模块安装隔室内的隔室防火壁组成的两个组合体。在至少一种实施方式中，所述两个独立中隔排之间的间隙可用作通道空间(例如，为了便于光学通信，供LC/HC汇流排走线等目的)，但是在下文所述各实施方式中，该通道空间形成于各电池模块安装隔间上方，而非横向相邻的电池模块安装隔间之间的间隙内。
可以理解的是，图3A所示电池壳体305A包括十个电池模块安装隔间A…J的情形仅用于例示目的。举例而言，轮距更长的电动车辆可设置具有更多(如12个、14个等)电池模块安装隔间的电池壳体，而轮距更短的电动车辆可设置具有更少(如8个、6个等)电池模块安装隔间的电池壳体。电池模块安装隔间A…E纵向(即沿电动车辆300A的长度方向)排列于电动车辆300A右侧，而电池模块安装隔间F…J纵向排列于电动车辆300A左侧。
在本说明书中，“电池模块”为内含多个电池单元的封装体，该电池单元例如为锂离子电池单元或由其他电极材料制成的电池单元。电池模块内的电池单元也以为方形或袋型电池单元(有时也称软包电池单元)，而其他电池模块内的电池单元为圆柱形电池单元。
在本说明书中，电池模块安装隔间的“密封”是指至少为水密或液密，可选为气密(至少针对火生烟等某些气体、碳质、电解质颗粒、灰尘和碎屑等)。电池模块安装隔间的密封一般通过将其内壁焊接或胶合(适用情况下)于一起并将其所有连接处(如插入端端盖、冷却接口插头、电气接口连接器等)以合适类型的密封手段(如O形圈、橡胶垫圈、密封剂等)密封的方式实现。虽然电池模块安装隔间的密封也可以为气密密封(例如针对所有气体的气密密封)，但并不一定非得气密密封(例如，因成本较高)。因此，电池模块安装隔间的密封方式可设置为阻挡可能性较大的污染物(如水等液体、火焰和/或火生烟、碳质、电解质颗粒、灰尘、碎屑等)从外部环境传播进入电池模块安装隔间，以及/或者阻挡其从电池模块安装隔间离开后朝受保护区域(如电动车辆的乘坐空间)传播。此外，虽然下文所述各种实施方式涉及将电池模块横向或侧向插入相应电池模块安装隔间，然而针对不同的电池模块安装区域结构，电池模块安装隔间A…J的插入端也可发生变化。
参考图3A，中隔排310A用于增大电池壳体305A的整体刚度(并从而增大电动车辆300A的整体刚度)。在一个实施例中，中隔排310A可设于通道空间315A下方，该通道空间与中隔排310A类似，也可居中设于电池模块安装隔间A…E和电池模块安装隔间F…J之间。如上所述，含中隔排310A的电池模块安装隔间防火壁可限制危险有害因素(如过热或着火、漏液等)在电池模块安装隔间A…E和电池模块安装隔间F…J之间的传播。可选地，通道空间315A允许插于电池安装隔间A…J内的电池模块与电池接线盒(BJB)的电池模块控制器(BMC)之间进行无线通信(如光学通信)，以下将对此进行进一步详细描述。在一个实施例中，通道空间315A可处于电池模块安装隔间A…J之外，而且有效地位于电动车辆300A中间的电池壳体305A“上方”(例如，沿中隔排310A上方)。或者，如上所述，通道空间315A并不形成于电池壳体305A“上方”或之上，而是可与电池壳体305A内的电池模块A…J在垂直方向上对齐(或处于同一高度)，并位于电动车辆300A横向两侧相邻电池模块安装隔间之间(例如，两个内壁或防火壁用于将每一对横向相邻的电池模块安装隔间密封，而每一对横向相邻的电池模块安装隔间之间的空间形成通道空间315A)。
虽然图3A的俯瞰立体图中并未明确示出，但沿通道空间315A可设有一个或多个汇流排(如高电流(HC)汇流排、低电流(LC)汇流排等)，以实现任一电池模块安装隔间A…J内所插入的电池模块与电池接线盒(BJB)之间的电气和/或通信连接。在一个实施例中，每一电池模块安装隔间可包括HC连接器，用于串联相邻电池模块安装隔间内的电池模块。例如，所述BJB可连接至电池模块安装隔间J上的HC输入连接器，该HC输入连接器插入电池模块并连接至电池模块安装隔间J上的HC输出连接器。所述HC输出连接器进一步连接至HC汇流排，该HC汇流排连接至电池模块安装隔间I上的HC输入连接器，依此类推。通过这种方式，可将电池模块安装隔间J内的电池模块以菊花链方式串联至电池模块安装隔间I内的电池模块，该电池模块进一步以菊花链方式(按顺序)连接至电池模块安装隔间H，G，F，A，B，C，D和E内的电池模块，而电池模块安装隔间E内的HC输出连接器又连回所述BJB上，从而完成所述BJB与电池壳体305A内相应电池模块之间的HC电气连接。在一个实施例中，HC连接器可相互配对为成对HC连接器组件，该成对HC连接器组件的两侧分别设置HC输入连接器和HC输出连接器(如此，例如使得各HC连接器用于连接至电池壳体305A两侧的电池模块上)。举例而言，电池模块安装隔间J内的电池模块可连接至所述成对HC连接器组件的HC输入连接器部分，而电池模块安装隔间E内的电池模块同时连接至该成对HC连接器组件的HC输出连接器部分。
参考图3A，每一电池模块安装隔间还可包括LC模块至通道接口，以便于电池模块与所述BJB之间的连接，以下将对此进行进一步详细描述。在本说明书中，LC“模块至通道”接口用于广泛指代不同类型的接口。例如，对于光学通信接口，所述LC模块至通道接口可包括光导(或甚至裸露空气间隙)。对于有线通信接口，所述LC模块至通道接口可包括物理电线或电缆。
与上述HC互连不同，从所述BJB至所述LC模块至通道接口的LC通信接口无需以菊花链方式连接至其他电池模块安装隔间。在一个实施例中，电池模块100的LC数据端口210可连接至(如通过插头)电池模块安装隔间内的相应LC模块至通道接口。电池模块安装隔间内的LC模块至通道接口可用作电池模块内的传感器(如温度传感器、烟雾传感器等)等各种LC元器件之间的数据接口，以及所述通道空间与BJB的LC通信接口(如LC汇流排、导光管等)。例如，所述LC数据端口可连接至模块侧光学收发器(如红外(IR)收发器)，该模块侧光学收发器既可集成至所述电池模块本身之内，也可集成至所述LC模块至通道接口的一部分中。所述模块侧光学收发器用于向通道空间315A发射光信号(例如经图3A中未示出的导光管)，该光信号经通道空间315A进入电池模块控制器(BMC)的BMC侧光学收发器(该光学收发器可例如连接至所述BJB)，以便于所述电池模块与BMC之间的数据连接。或者，电池模块安装隔间内的LC模块至通道接口也可直接通过在通道空间315A内走线的一条或多条导线(或LC汇流排)连接于所述BMC。在一个实施例中，利用光学通信接口支持上述模块至BMC数据连接可在如下意义上简化电池模块的安装：无需通过控制线路实现已安装电池模块与所述BMC之间的通信连接(也就是说，技术人员仅需将电池模块插入相应电池模块安装隔间内即可，其中，由该电池模块安装隔间将所述电池模块连接至所述LC模块至通道接口，而且该通道接口进一步连接至LC汇流排或光学通信接口，该光学通信接口及例如为与所述BMC桥接的导光管)。
此外，所述LC通信接口可有助于各电池模块的负载平衡功能，而且在使用锂离子电池时尤其如此。该负载平衡功能可例如包括：每一电池模块内的每一并联组(或称“P组”，其中，P组是指特定电池模块内的一组电池，这些电池先通过并联增加电流，然后通过相互串联提高电压)的精确电压测量；以及通过任何P组的轻微放电而使系统平衡的机制。相应地，每一电池模块可包括负载平衡电路，该电路的控制可部分通过所述LC通信接口与BMC之间的信令交换实现。如上所述，通过所述LC通信接口，还可获得其他功能(如温度感测和报告、烟雾检测、向BMC报告等)。
在一个实施例中，将汇流排沿通道空间315A居中设于电动车辆300A的中间有助于使该汇流排远离碰撞冲击区域(如电动车辆300A的左右两侧)，从而保护该汇流排免受与碰撞冲击相关的损坏。此外，类似地，将通道空间315A形成于中隔排310A(该中隔排可通过高强度金属形成电池壳体305A的“脊柱”)上方可有助于使得汇流排与通道空间315A作为相对受保护区域得到保护(如免受与碰撞冲击相关的损坏等)。通道空间315A还可具有电磁屏蔽功能，以保护汇流排免受外部电磁干扰影响。在一个实施例中，所述HC汇流排可在所述防火壁附近固定至电池模块安装隔间的顶部(例如，见图3B～图3C中供LC模块至通道接口和HC连接器插入的开孔结构)，从而使得通道空间315A基本保持空腔状态，以便于LC汇流排或光学通信接口设置于其中。如上所述，中央汇流排可包括LC汇流排和HC汇流排，但是当采用光学通信接口(如导光管)时，可省略LC汇流排(其原因例如在于，无需通过LC线路与各电池模块通信)。
在通道空间315A形成于电池壳体305A“上方”的实施方式中，每一对横向相邻的电池模块安装隔间可例如包括一组开孔，这些开孔位于通道空间315A附近，并沿与电池模块插拔方向垂直的方向延伸(例如，在横向或侧向插入的情形中，这些开孔可位于电池模块安装隔间的上壁或顶壁上)。LC模块至通道接口和HC连接器安装于所述一组开孔内，以将电池模块连接于通道空间315A内的LC汇流排(例如，或者为光学通信接口)和HC汇流排。举例而言，可先将HC连接器和LC模块至通道接口插入所述一组开孔中，然后将其固定和密封。随后，当将电池模块插入电池模块安装隔间时，该电池模块的电气接口(如HC连接器)与所述HC连接器对准，而且该电池模块的LC数据端口与电池模块安装隔间的LC模块至通道接口对准。如此，当电池模块完全插入电池模块安装隔间内时，该电池模块的电气接口便插入所述HC连接器内。同时，当电池模块从电池模块安装隔间拔出时，该电池模块的电气接口将与所述HC连接器断开。在一个实施例中，HC连接器和LC模块至通道接口可在所述电池模块安装区域的两侧与电池模块连接。如上所述，每一HC连接器可设于成对HC连接器组件内，其中，每一成对HC连接器组件包括用于与所述电池模块安装区域横向一侧(如左侧或右侧)的第一电池模块安装隔间内的电池模块连接的第一HC连接器，以及用于与所述电池模块安装区域横向另一侧的第二电池模块连接的第二HC连接器。
此外，如上所述，设于电池模块安装隔间内且在纵向上彼此相邻的电池模块(与横向相邻的电池模块相对)可通过HC汇流排彼此电气串联。在图3A中，这表示，电池安装隔间A和B中的“相邻”电池模块电气连接，电池安装隔间B和C中的“相邻”电池模块电气连接，依此类推。通过电池模块安装隔间之间的此种依次电气串联，当最后一个电池模块插入(如电池模块安装隔间A…J当中的每一个)后，所述BJB即可获得高电流。
所述LC模块至通道接口和HC连接器可通过密封(如采用塑料盖、橡胶垫圈、密封胶、密封圈等，该密封圈例如为轴向或径向O形圈)而使得每一电池模块安装隔间得到密封。在一个实施例中，所述LC和HC汇流排可通过螺合方式固定至相应的LC和HC连接器。或者，也可使用光学通信接口代替LC汇流排。
在一个实施例中，通过将所述HC汇流排设于通道空间315A内，可使得工作人员(如电动车辆300A组装时车辆组装工厂内的组装人员、维修人员等)在操作特定一组电池模块安装隔间时，不会在该组电池模块安装隔间外侧暴露于电池模块的电压和电流危险之下。举例而言，如上所述，各电池模块安装隔间的HC连接器可设于电动车辆300A内部或中央部位，而工作人员可在电池模块横向插入的情形中位于电动车辆300A之外，从而实现与中央HC汇流排的屏蔽。
具体而言，在插入含一体成型端盖(或端板)的电池模块时，工作人员可将该电池模块插入电池模块安装隔间，并将该电池模块与至少一个相应汇流排连接(例如，通过连接器与LC和HC汇流排连接，该连接器例如为插头，其中，工作人员可通过将所述电池模块的电气接口推入或滑入相应连接器内的方式，完成该电池模块的连接)。随后，工作人员可将所述端盖(或端板)固定(例如，通过拧紧固定栓等方式固定)至电池模块安装隔间上，从而实现该电池模块安装隔间的密封。类似地，在拔出时，工作人员可先释放或解锁所述端盖附接机构(例如，通过移除固定栓等方式)，然后将所述电池模块滑出电池模块安装隔间。由此可见，在至少一种实施方式中，在插入或拔出过程中，工作人员仅需对特定的一组电池模块安装隔间内的电池模块及其相应汇流排操作一次即可，无将工作人员暴露于HC汇流排危险下之虞。
在一种实施方式中，所述BJB也可在电动车辆300A的中间或中央(纵向)处设于电池壳体305A上方。例如，为了简化和/或缩短HC布线并提高安全性，所述BJB可在电池壳体305A的一端设于电池模块安装隔间E和J上方，或者在电池壳体305A的另一端设于电池模块安装隔间A和F上方。在一个实施例中，通过将所述BJB在电动车辆300A中间处设于通道空间315A上方，可使得汇流排在通道空间315A内走线，从而缩短该BJB与电池模块电气连接件之间的电气连接距离。然而，可以理解的是，所述BJB可设于电动车辆305的任何位置，无需一定安装于电池壳体305A附近。
以上参考图3A所述的电池壳体305A可基于各种电池模块安装区域结构，例如以下各种实施方式的描述中所使用的横向插入式电池模块安装区域结构(例如，电池模块从电动车辆的左右两侧插入电池模块安装区域)。然而，虽然附图并未明确示出，但是还可采用其他电池模块安装区域结构，例如垂直插入式电池模块安装区域结构(例如，电池模块从电动车辆的上下两侧插入电池模块安装区域)、合页插入式电池模块安装区域结构(例如，电池模块安装隔间附接至合页上，从而使得该电池模块安装隔间可通过合页上下旋转，以实现电池模块的插入)。
图3B所示为本发明实施方式横向插入式电池模块安装区域结构的一种例示构造。在图3B中，电池模块安装区域305A示为由一系列电池模块安装隔室300B构成。每一电池模块安装隔室300B设置为两侧均有电池模块安装隔间，从而形成成对电池模块安装隔间结构，其中，每一电池模块安装隔间均用于容纳相应的电池模块。电池模块安装隔室300B包括：多个外壁，这些外壁形成电池模块安装隔室300B的外框；以及至少一个内壁(图3B中未示出)，该内壁用作电池模块安装隔室300B的各电池模块安装隔间之间的防火壁，并将各电池模块安装隔间分隔开来(并相对于彼此密封)。具体而言，所述至少一个内壁(或防火壁)可有助于：在插入时将各电池模块固定至所需位置；保护每一相应电池模块安装隔间免受其他电池模块安装隔间危险有害因素的影响；引导碰撞力；支持LC和/或HC接口的连接器；以及/或者降低电池壳体本身发生坍塌的风险。在一个实施例中，电池模块安装隔室300B可包括在将各电池模块安装隔间相对于彼此密封的同时，形成位于所述电池壳体上方的通道空间的至少一个内壁。此外，在一个实施例中，电池模块安装隔室300B的每一内壁既可由单片金属板材构成，也可由层叠金属板材构成。
参考图3B，电池模块安装隔室300B的插入端(或开口)303B图示为设于其特定的朝外一侧。虽然图3B中未明确示出，但是电池模块安装隔室300B的相对朝外一侧设有完全相同的插入端。每一插入端均用于允许相应电池模块插入作为电池模块安装隔室300B一部分的相应电池模块安装隔间的内部空间。在一个实施例中，电池模块安装隔室300B每一插入端均设置为由相应横向插入端端盖封闭，从而使得电池模块安装隔室300B内的每一电池模块安装隔间相对于另一电池模块安装隔间密封。如图中320B所示，由于每一电池模块安装隔室300B均可相对于所述电动车辆纵向堆叠，因此每一特定电池模块安装隔室300B内的两个电池模块安装隔间视为横向成对(此两电池模块安装隔间例如在沿所述电池模块安装区域纵向的同一位置上左右成对)。
在图3B中，开孔305B，310B和315B设于上述通道空间下方。在一个实施例中，可通过在每一开孔305B和315B中插入成对HC连接器组件而将各电池模块电气连接于HC汇流排，并通过在开孔310B中插入一对LC模块至通道接口而将LC通信接口(如LC汇流排或光学通信接口)以可通信方式连接至各电池模块的LC数据端口。如上所述，所述LC通信接口可以为在所述通道空间内走线且直接连接于所述BMC的有线接口，也可以为以可通信方式连接至与所述BMC连接的相应光学收发器的光学通信接口(如IR接口)。如图中320B所示，各电池模块安装隔室300B可以串联方式纵向并排连接(或堆叠)(例如通过焊接、胶合等方式)，从而构成电池模块安装区域305A。在一个实施例中，各电池模块安装隔室300B可先独立于所述电池模块安装区域的实际组装单独构造，然后在组装时通过附接于一起而快速组成所述电池模块安装区域。
安装于电池模块安装隔室300B顶部开孔305B，310B和315B内的LC模块至通道接口和HC连接器可设有针对各电池模块(以及HC汇流排和LC通信接口)的电气连接接口(如LC/HC插头或插孔)，这些接口设置为通过O形圈密封(从而例如使得各电池模块安装隔间实现密封，并保护所述通道空间免受各电池模块安装隔间内危险有害因素的影响)。或者，所述LC数据端口可与相应电池模块的光学收发器集成，在该情形中，无需在所述LC模块至通道接口与LC数据端口之间建立电气连接。
如此，当电池模块完全插入电池模块安装隔室300B的相应电池模块安装隔间内时，各电池模块安装隔间不但相对于彼此密封(例如通过密封壁、密封盖和O形圈)，而且还同时连接于所述HC汇流排和LC通信接口。电池模块安装隔间的密封有助于防止一个电池模块安装隔间内的危险有害因素(如水、过热或着火、气体等)扩散或传播至整个电池壳体内。
图3C所示为图3B本发明实施方式电池模块安装隔室300B的更为详细的一例。在图3C中，电池模块安装隔室300B的每一电池模块安装隔间的横向开口都可通过端盖300C密封。在替代实施方式中，如上所述，也可使用单个端盖密封不同相邻电池模块安装隔室300B的多个电池模块安装隔间。虽然图3C将端盖300C示为独立部件，但是端盖300C也可在安装至电池模块安装隔室300B的电池模块安装隔间上之前，与相应电池模块一体成型。
参考图3C，从图中将电池模块安装隔室300B顶面一部分去掉之后可以看出，内部防火壁305C不但将电池模块安装隔室300B的相应电池模块安装隔间相对于另一电池模块安装隔间密封，而且还作为中隔排310A的一部分。虽然附图中未示出，但是在所述通道空间形成于横向相邻电池模块安装隔间之间(而非所述电池壳体上方)的实施例中，电池模块安装隔室300B还可具有另一内壁，以将上述另一电池模块安装隔间相对于所述通道空间密封，并为该通道空间形成间隙。图3C中还示出了凸缘310C和一组一体式固定点315C，这些固定点用于将端盖300C固定至电池模块安装隔室300B上，并实现相应电池模块安装隔间的密封。电池模块安装隔室300B的内部空间由内壁305C一分为二。
图3D所示为本发明实施方式电池壳体加强结构300D。参考图3D，在电池模块安装区域305A形成后，可通过底部安装条305D(例如设于上述凸缘下方)、正面安装条310D、背面安装条315D、侧面安装条320D～325D以及一组中央安装条330D，对电池模块安装区域305A进行加强。在一个实施例中，所述一组中央安装条315D可用于形成作为电池壳体305A上方通道空间315A的间隙。虽然图3D中未明确示出，但当通过顶盖(例如由金属板形成)封闭或密封上述间隙时，便可形成通道空间315A。此外，该通道空间315A的纵向两端也可封闭。
图4为根据本发明实施方式与LC通信接口400连接的横向相邻电池模块1和2的侧向立体图。在图5中，方框405和410分别表示LC数据端口与电池模块1和2的LC模块至通道接口之间的连接。所述各连接400和405用于促进电池模块1和2与所述BMC(未图示)经通道空间315A内的LC通信接口400(如物理电缆、导光管等)的通信。如上所述，LC通信接口400既可以为有线接口，也可以为光学接口。
图5A和图5B所示为根据本发明实施方式电动车辆电池模块与BMC之间采用有线LC通信接口的实施例。具体而言，图5A和图5B所示实施例针对电动车辆电池壳体采用横向插入式电池模块安装区域结构的情形。
参考图5A，电动车辆500A包括电池模块安装区域505A，该电池模块安装区域包括位于电动车辆500A左侧的电池模块安装隔间，这些电池模块安装隔间用于通过左侧横向插入的方式容纳电池模块510A～535A。在图5A中，电池模块510A～525A示为不同程度的横向插入状态，而电池模块530A～535A示为完全插入状态。虽然图5A中未明确示出，电池模块安装区域505A还可包括位于电动车辆500A右侧的电池模块安装隔间，这些电池模块安装隔间用于通过右侧横向(或侧向)插入的方式容纳其他电池模块510A～535A。更具体而言，电池模块510A～535A的插入端对应于电动车辆500A左侧(纵向)各电池模块安装隔间的横向向左朝外一侧，而右侧(纵向)各电池模块安装隔间的电池模块插入端对应于电动车辆500A的横向向右朝外一侧。电动车辆500A上还可设置门下围板545A。
参考图5A，BJB 550A安装于电池模块安装区域505A上方，并通过HC汇流排555A与电池模块510A～535A(以及上述右侧电池模块，图5A中未明确示出)电气连接。此外，与BJB550A连接的BMC(未图示)通过LC汇流排560A以可通信方式连接至每一电池模块。在图5A实施方式中，LC汇流排560A实施为包于某种类型护套或导管内的导线。在一个实施例中，每一LC汇流排560A可支持一个电池模块或一对横向相邻的电池模块。虽然图5A中未明确示出，但每一HC汇流排555A和LC汇流排560A均可设于受保护的通道空间内。
参考图5B，该图所示为具有电池模块安装区域505B的另一电动车辆500B。电池模块安装区域505B与图3A～图3D所示电池模块安装区域505A具有类似构造。图中，各电池模块510B示为不同程度插入电池模块安装区域505B内的状态。在电池模块安装区域505B上方，由一组中央安装条520B形成通道空间515B，该组中央安装条520B对应于图3D所示的一组中央安装条330D。图5B中还示出BJB 525B，该BJB设置为同时通过LC汇流排530B和HC汇流排535B连接于所述各电池模块。虽然图5B中未明确示出，但LC汇流排530B和HC汇流排535B可安装于通道空间515B内，并密封于其内。
虽然图5A和图5B涉及通道空间内采用“有线”LC通信接口(或LC汇流排)连接BJB与各电池模块的例示实施方式，但其他实施方式涉及无线光学LC通信接口，以下将对此进行进一步详细描述。在本说明书中，可通过所述无线光学LC通信接口传输的“光学”信号可包括不可见光信号(如红外、近红外、紫外等)，可见光信号(如处于人眼可见的可见光谱内的光信号)或其组合。从下文中可清楚地看出，如以上参考图1～图5B所述，与有线LC通信接口相比，无线光学LC通信接口具有若干优势。
举例而言，电动车辆背景下的第一个问题在于，有线连接器通常为高故障率零件，而以上参考图1～图5B所述的模块化电池系统可能比非模块化电池系统具有更多的连接器。此外，难以设计出如下所述的“滑入式”系统：在将电池模块100在电池模块安装隔间内滑入到位时，同时实现电池模块100的大尺寸HC连接器205与通道空间315A内相应电气接口的配接以及小尺寸有线LC数据端口210的配接。以下给出难以实现这一设计的若干原因：
(1)重量/惯性：电池模块重量较重，因此在滑入到位时，可具有相当大的惯性。当未完全对准时，这一移动质量的惯性力可足以将小尺寸的LC数据端口连接器压坏(例如，LC数据端口210及其在通道空间315A内的相应配接件等)。
(2)对准容差：相比之下，大尺寸HC连接器205的容差要大得多，因此设计时即使具有数毫米的初始不对准度，也可能实现正确配接。然而，对于小尺寸LC数据端口210及其设于通道空间315A内的相应配接件而言，即使数毫米，也是无法容忍的极大不对准度。
(3)插入深度：大尺寸HC连接器205可容忍数毫米的插入公差。然而，小尺寸LC数据端口210由于引脚要短得多，因此必须精确配接。一般情况下，难以将粗壮的HC连接器(例如，HC连接器205等)与纤细脆弱的LC连接器(如LC数据端口210)同时配接。
在其他例中，堆叠式电池系统所面临的第二个问题在于，每一电池模块相对于系统接地电位的工作电压均不相同。举例而言，如果每一电池模块具有10个电压均为4伏的P组(例如为先通过并联增加电流，然后通过相互串联提高电压的一组电池)，则第一电池模块的工作参考电压为0V(接地)，次级串联电池模块的工作参考电压为接地电压以上40V，再次级串联电池模块的工作参考电压为接地电压以上80V，依此类推。因此，同时实现各电池模块通信信号的连接可能较为困难(例如，可能使得高规格LC通信线路直接融化)。这一问题已在其他电池系统中通过各种方法得到解决，这些方式包括变压器(电感性)耦合、电容性耦合以及光耦合，其中，光耦合采用所谓的“光耦合器”这一部件，该部件通过将一对发光二极管(LED)和一对光电晶体管模制于塑料壳体内的方式构成。上述每一方法均可在不同模块之间实现电流隔离，并可跨不同的电压范围进行通信。
在至少一种实施方式中，通过在电池模块和BMC之间的通道空间内采用光学接口，可以同时减缓和/或消除上述第一和第二问题(例如，免于使用问题重重的连接器，并消除与该连接器相关的所有对准问题，并在电池模块之间以及电池模块与系统之间实现电流隔离)。
图6为根据本发明实施方式的电池模块与BMC连接原理图。
参考图6，多个电池模块1…N分别与模块侧光学收发器和一组传感器(如负载平衡电路、温度传感器、烟雾传感器等)相连接，在图6中模块侧光学收发器标注为模块侧光学收发器1…N，传感器标注为传感器1…N。每一电池模块的模块侧光学收发器均以可通信方式连接于相应电池模块安装隔间(如设于通道空间315A下方)内的至少一个导光管(标注为导光管1…N)。如下文中进一步详细描述的一样，导光管1…N可包括将模块侧光学收发器1…N固定于相应电池模块1…N上的壳体(如塑料盖)，并可进一步包括从导光管向下延伸进入电池模块安装隔间区域内的多个光导。因此，光导1可表示承载导光管和模块侧光学收发器1间光信号的多个光导，依此类推。每一光导接口1…N均用于向BMC侧收发器600传输数据，该BMC侧收发器经通道315A内的导光管610连接至BMC 605。如上所述，在一个实施例中，BMC405可设置为所述BJB的一部分。
图7所示为包括本发明实施方式电池模块安装区域705的电动车辆700一例。
参考图7，电池模块安装区域705与图3A～图3D中电池模块安装区域305A具有类似构造。其中，各种电池模块710示为已插入电池模块安装区域705，而其他电池模块安装隔间示为空隔间。在电池模块安装区域705上方，由一组中央安装条720形成通道空间715，该组中央安装条对应于图3D中的所述一组中央安装条330D。图7中进一步示出了BJB 725，该BJB设置为通过光学通信接口730或导光管连接于所述各电池模块。虽然BJB 725和导光管730在图7中示为浮于电池壳体部件上方，但可以理解的是，因BJB 725安装于通道空间715附近，且导光管730安装于通道空间715内部，所以上述图示方式仅出于方便说明的目的。
图8为移除图7所示电动车辆700中各部件后的立体图。具体而言，图8中示出了电池模块710、BJB 725以及导光管730。导光管730可包括连接于一起的多个导光管段。
图9所示为本发明实施方式的导光管段装置900。参考图9，导光管段装置900包括导光管段905(例如，由塑料制成)、衬套910(例如，由金属制成)、光导部件915(例如，由塑料制成)以及密封件920。
参考图9，所述光导部件可设置为在通道空间715下方朝下延伸进入电池模块安装隔间区域。更具体而言，该光导部件可包括分别伸入横向相邻的电池模块安装隔间内的第一光导和第二光导。所述第一光导与第一电池模块安装隔间内的第一电池模块的第一模块侧光学收发器(或相应中间光导)对齐，而所述第二光导与第二电池模块安装隔间内的第二电池模块的第二模块侧光学收发器(或相应中间光导)对齐。再次参考图3B，所述光导部件在一个实施例中可对应于插入开孔310B内的一对LC模块至通道接口。
在一个实施例中，密封件920可以为允许光信号通过但阻挡污染物(如灰尘、碎屑、烟雾等)通过的透明密封件(如透明塑料)。在一具体实施例中，密封件920可用于密封图B所示开孔310B。因此，在本发明某些实施方式中，部件905～920可连接于一起，以形成针对模块侧光学收发器的密封接口(如防止灰尘等)。在一个实施例中，光导部件915可在所述通道空间下方朝下延伸至模块侧光学收发器附近以及/或者与该模块侧光学收发器接触，同时该光导部件915还用作光学LC模块至通道接口。
图10所示为本发明实施方式导光管730的拆解(或分解)状态图以及组装状态图。在拆解(或分解)状态图中，示出了五个导光管段900以及端盖1000(如由塑料制成的密封件)和光学收发器接口段1005(例如，处于所述BJB的BMC侧光学收发器附近)。在一个实施例中，光学收发器接口段1005可以为与离所述BMB侧光学收发器和/或BJB最近的电池模块的LC模块至通道接口连接的“截短”导光管段900。因此，光学收发器接口段1005可包括截短的导光管部分以及与其他导光管段900一样的部件910～920。所述组装状态图所示为所述拆解(或分解)状态图中的各部件连接于一起而形成的导光管730。
图11为电动车辆700的侧向立体图，该图示出了根据本发明实施方式导光管730与电池模块安装区域705上方的BJB 725之间的连接方式。BMC侧光学收发器1100可设于导光管730的位于导光管730光学收发器接口段1005内部和/或附近的一端。
图12为图11电动车辆700的侧向立体图，该图中的标注内容说明了根据本发明实施方式光信号(如光束)从电池模块I和J经导光管730传输至BMC侧光学收发器1100的原理。在图12中，假设电池模块设于以上结合图3A中电池模块A…J所述的电池壳体内，并假设各电池模块均包括集成的模块侧光学收发器。因此，电池模块I包括模块侧光学收发器I，电池模块J包括模块侧光学收发器J。
参考图12，就电池模块I而言，在模块至BMC方向上，模块侧光学收发器I以给定发射角度(如大约15°)朝偏转元件1205(如反射镜)传输(如发射或发出)光信号1200，偏转元件1205将光信号1200偏转至偏转元件1210(如反射镜)，偏转元件1210进一步将光信号1200偏转至BMC侧光学收发器1100。就电池模块I而言，在BMC至模块方向上，BMC侧光学收发器1100以给定发射角度(如大约15°)朝偏转元件1210(如反射镜)传输(如发射或发出)光信号1200，偏转元件1210将光信号1200偏转至偏转元件1205(如反射镜)，偏转元件1205进一步将光信号1200偏转至模块侧光学收发器I。
参考图12，就电池模块J而言，在模块至BMC方向上，由于BMC侧光学收发器1100直接位于模块侧光学收发器J的视距(LOS)上，因此无需使用偏转元件将光信号1215从电池模块J引导至BMC侧光学收发器1100(反之亦然)。因此，模块侧光学收发器J以给定发射角度(如大约15°)向BMC侧光学收发器1100传输(如发射或发出)光信号1215。就电池模块J而言，在BMC至模块方向上，BMC侧光学收发器1100以给定发射角度(如大约15°)向模块侧光学收发器J传输(如发射或发出)光信号1200。
所述模块侧光学收发器可通过各种方式附接至相应的电池模块上，以下将参考图13～图22，对此进行描述。
图13和图14为根据本发明第一实施方式的模块侧光学收发器结构1300的不同立体图。在图13和图14中，模块侧光学收发器结构1300包括IR接收器1305和IR发射器1310，两者共同构成模块侧光学收发器。IR接收器1305和IR发射器1310插入壳体1315(例如，由塑料制成)内，该壳体可进一步固定至电池模块的插入端端板1320上。举例而言，壳体1315可固定在与图2所示LC数据端口210对应的区域上，而IR接收器1305和IR发射器1310用于作为LC数据端口210在光学方面的体现形式。
图15为根据本发明实施方式当相应电池模块1500插入电池模块安装隔间内时模块侧光学收发器结构1300的立体图。在图15中，横向相邻的电池模块安装隔间示为空隔间(也就是说，尚未插入电池模块)。
在图15中，当电池模块1500插入相应电池模块安装隔间内时，IR接收器1305和IR发射器1310与光导部件915的相应光导对准。如此，IR发射器1310的发射角度可保证光信号射入导光管段905内，并在BMC侧光学收发器发射的光信号传输出光导部件915的相应光导之外后，被IR接收器1305检测。在图15实施方式中，光导部件915与IR接收器1305和IR发射器1310之间存在空气间隙，因此有可能生成灰尘(例如，随着时间的推移，该灰尘可降低电池模块1500与所述BMC之间所交换的光信号的质量)。
图16和图17为根据本发明第二实施方式的模块侧光学收发器结构1600的不同立体图。在图16和图17中，模块侧光学收发器结构1600包括IR接收器1605和IR发射器1610，两者共同构成模块侧光学收发器。IR接收器1605和IR发射器1610插入光导1615(例如，由塑料制成)内，该光导也用作所述模块侧光学收发器的壳体。在图17中，由于光导1615示为置于IR接收器1605和IR发射器1610上方，因此IR接收器1605和IR发射器1610在图17中不可见。光导1615可固定至电池模块的插入端端板1620上。举例而言，光导1615可固定在与图2所示LC数据端口210对应的区域上，而IR接收器1605和IR发射器1610用于作为LC数据端口210在光学方面的体现形式。
图18为根据本发明实施方式当相应电池模块1800插入电池模块安装隔间内时模块侧光学收发器结构1600的立体图。在图18中，横向相邻的电池模块安装隔间示为空隔间(也就是说，尚未插入电池模块)。
在图18中，当电池模块1800插入其相应的电池模块安装隔间时，光导1615与光导部件915的相应光导对准。如此，在IR发射器1610发出光信号后，光导1615将该光信号引导至光导部件915的相应光导。此外，所述BMC侧光学收发器发出的光信号在朝光导1615的方向传输出光导部件915的相应光导后，被IR接收器1605检测。在图18实施方式中，光导部件915与光导1615之间存在空气间隙，因此有可能生成灰尘(例如，随着时间的推移，该灰尘可降低电池模块1800与所述BMC之间所交换的光信号的质量)。
与图13～图18相比，图19～图22所涉及的实施方式可减小或消除导光管段900和相应模块侧光学收发器之间的裸露空气间隙，从而限制了本发明实施方式光学通信部件附近可发生的灰尘量。
图19和图20为根据本发明第三实施方式的模块侧光学收发器结构1900的不同立体图。在图19和图20中，模块侧光学收发器结构1900包括IR接收器1905和IR发射器1910，两者共同构成模块侧光学收发器。IR接收器1905和IR发射器1910由光导1915(例如，由塑料制成)覆盖，该光导也用作所述模块侧光学收发器的壳体。光导1915由夹紧件1920(例如，由金属制成)覆盖，而该夹紧件进一步由密封件1925(如柔软的泡沫材料)覆盖。密封件1925可通过压抵光导而保证光导部件915与所述模块侧光学收发器之间形成头尾衔接的密封接口(无空气间隙)，以下将对此进行进一步详细描述。在图20中，部件1915～1925置于模块侧光学收发器1900上方。部件1905～1925可固定至电池模块的插入端端板1930上。举例而言，部件1905～1925可固定在与图2所示LC数据端口210对应的区域上，而IR接收器1905和IR发射器1910用于作为LC数据端口210在光学方面的体现形式。相应地，图21为更加详细的电池立体图，该图在一定程度上类似于图2，其区别在于将“有线”LC数据端口210换作模块侧光学收发器结构1900。
图22为根据本发明实施方式当相应电池模块2200插入电池模块安装隔间内时模块侧光学收发器结构1900的立体图。在图22中，横向相邻的电池模块安装隔间示为空隔间(也就是说，尚未插入电池模块)。
在图22中，当电池模块2200插入相应的电池模块安装隔间时，密封件1925压抵光导部件915的相应光导。如此，IR发射器1810发射的光信号由光导1915直接导入光导部件915的相应光导，无需经过裸露的空气间隙。类似地，BMC侧光学收发器发出的光信号在传输出光导部件915的相应光导后，直接进入光导1915，并被IR接收器1605检测，无需经过裸露的空气间隙。通过减少或消除光信号在裸露空气间隙中的传播，可以减轻灰尘的影响。
虽然以上参考图6～图22所述的实施方式依赖于含设于通道空间315A内的导光管和/或偏转元件(如反射镜)的光学通信接口，如以下参考图23和图24所述，本发明的其他实施方式涉及电缆线束实现方式。
图23为根据本发明实施方式利用电缆线束连接电池模块和BMC的原理图。
参考图23，多个电池模块1…N分别与模块侧光学收发器和一组传感器(如负载平衡电路、温度传感器、烟雾传感器等)相连接，在图23中模块侧光学收发器标注为模块侧光学收发器1…N，传感器标注为传感器1…N。电缆线束2300包括与BMC 2305连接的多根数据通信电缆(如绑扎于一起的高规格通信电缆)。电缆线束2300设置于BMC 2305和所述多个电池模块1…N之间的通道空间2300内。此外，电缆线束2300还连接至所述通道空间内的多个BMC侧光学收发器1…N。更具体而言，电缆线束2300可连接至多个印刷电路(PC)板，而这些PC板进一步连接至所述多个BMC侧光学收发器1…N。如上所述，BMC 2305可例如设为所述BJB的一部分(图23中未图示)。
参考图23，所述多个BMC侧光学收发器1…N当中的每一个均设置为与所述多个模块侧光学收发器1…N当中的一个进行光学通信。具体而言，所述多个BMC侧光学收发器1…N当中的每一个均例如可设有LoS链路，而设置为与该BMC侧光学收发器进行光学通信的相应一个模块侧光学收发器与该LoS链路连接。在一个具体实施例中，每一所述模块侧光学收发器1…N均可设置为与相应BMC侧光学收发器直接相对，两者之间存在数毫米的空气间隙(只要在考虑电池模块和系统总体的所有容差的情况下能够保证必需的阈值光学对准度，该空气间隙可以为任何空气间隙)。该空气间隙可通过在电池模块插入相应电池模块安装隔间时环绕所述一对收发器的柔性(如泡沫橡胶)垫圈，实现针对灰尘、碎屑等的防护。
图24所示为根据本发明实施方式沿通道空间315A设置的电缆线束2300。在图24中，图23的每一BMC侧光学收发器1…N均相对于与其形成光学连接的相应电池模块安装隔间进行标注。因此，T_A表示用于与电池模块安装隔间A内的电池模块进行光学通信的BMC侧光学收发器，T_B表示用于与电池模块安装隔间B内的电池模块进行光学通信的BMC侧光学收发器，依此类推。
虽然上述实施方式主要涉及陆地类电动车辆(如汽车、卡车等)，可以理解的是，其他实施方式可以为针对任何类型电动车辆(如船舶、潜艇、飞机、直升机、无人机、航天飞船、航天飞机、火箭等)的各种电池相关实施方式。
虽然上述实施方式主要涉及以电池模块安装隔间、相应电池模块及插入端端盖作为其一部分的电动车辆储能系统，可以理解的是，其他实施方式可以为针对任何类型储能系统的各种电池相关实施方式。例如，除了电动车辆之外，上述实施方式还可应用于家用储能系统(如为家用电力系统提供能量储存功能)、工业或商业储能系统(如为工业或商业电力系统提供能量储存功能)、电网储能系统(如为公共电力系统或电力网提供能量储存功能)等储能系统。
可以理解的是，在上述实施方式中，各电池模块安装隔间的放置方式描述为集成至电动车辆的底盘中。然而，可以理解的是，所述总体封闭的安装隔间外形设计还可扩展至可安装于所述电动车辆其他位置(如该电动车辆后备箱内、一个或多个汽车座椅后方、该电动车辆引擎盖下)的电池模块安装区域。
以上描述旨在使得本领域任何技术人员能够做出或使用本发明的实施方式。然而，应该理解的是，由于对于本领域技术人员而言，如何对这些实施方式做出各种修改是容易理解的，因此本发明不限于本文公开的具体配方、工艺步骤和材料。也就是说，在不脱离本发明实施方式的精神或范围的情况下，本文中给出的普遍原理可应用至其他实施方式。

Claims (27)

1.一种储能系统的电池模块，其特征在于，包括：
模块侧光学收发器，用于与电池模块控制器(BMC)侧光学收发器进行光信号交换，该BMC侧光学收发器与BMC连接，所述光信号在所述BMC和所述电池模块之间的通道空间内传输。
2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括：
供所述模块侧光学收发器插入的壳体。
3.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述光信号经视距链路在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输，或者
所述光信号经设于所述通道空间内的至少一个偏转元件在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输，或者
所述光信号经设于所述通道空间内的导光管在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输，或者
以上任意组合。
4.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述光信号经设于所述通道空间内的导光管在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输，
所述导光管包括光导部件，该光导部件具有延伸于所述通道空间下方的光导，以及
所述光导与所述模块侧光学收发器对准以进行所述光信号的交换。
5.如权利要求4所述的电池模块，其特征在于，
所述光导部件具有延伸于所述通道空间下方的另一光导，以及
所述另一光导与另一电池模块的另一模块侧光学收发器对准。
6.如权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述光导和所述模块侧光学收发器之间设有暴露的空气间隙。
7.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括：
覆盖所述模块侧光学收发器的第一光导。
8.如权利要求7所述的电池模块，其特征在于，
所述光信号经设于所述通道空间内的导光管在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输，
所述导光管包括光导部件，所述光导部件具有延伸于所述通道空间下方的第二光导，以及
所述第一光导和第二光导对准以进行所述光信号的交换。
9.如权利要求8所述的电池模块，其特征在于，
所述光导部件包括延伸于所述通道空间下方的另一光导，以及
所述另一光导与覆盖另一电池模块的另一模块侧光学收发器的光导对准。
10.如权利要求8所述的电池模块，其特征在于，所述第一光导和第二光导之间设有暴露的空气间隙。
11.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括：
覆盖所述模块侧光学收发器的第一光导；
固定在所述第一光导上的夹紧件；以及
固定在所述夹紧件上的密封件。
12.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，
所述光信号经设于所述通道空间内的导光管在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输，
所述导光管包括光导部件，所述光导部件具有延伸于所述通道空间下方的第二光导，以及
所述第一光导和第二光导对准以进行所述光信号的交换。
13.如权利要求12所述的电池模块，其特征在于，所述密封件压抵在所述第二光导上，从而使得所述光信号可在不经暴露的空气间隙传输的情况下，在所述模块侧光学收发器和所述导光管之间交换。
14.如权利要求12所述的电池模块，其特征在于，
所述光导部件包括延伸于所述通道空间下方的另一光导，以及
所述另一光导与覆盖另一电池模块的另一模块侧光学收发器的光导对准。
15.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述光信号经设于所述通道空间中的导光管内的至少一个偏转元件在所述模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间传输。
16.一种储能系统的光学通信接口，其特征在于，包括：
设于电池模块控制器(BMC)与多个电池模块之间的通道空间内的导光管，所述BMC与BMC侧光学收发器连接，所述多个电池模块中的每一个与一模块侧光学收发器连接，
其中，所述导光管用于在所述多个电池模块的多个模块侧光学收发器中的每一个与所述BMC侧光学收发器之间传输光信号。
17.如权利要求16所述的光学通信接口，其特征在于，所述导光管包括多个相连的导光管段，所述多个相连的导光管段中的每一导光管段均包括一组光导部件，所述一组光导部件延伸于所述通道空间下方，以便于与一组相应的模块侧光学收发器进行光学通信。
18.如权利要求16所述的光学通信接口，其特征在于，所述导光管包括至少一个偏转元件，所述至少一个偏转元件用于偏转一个或多个所述模块侧光学收发器与所述BMC侧光学收发器之间的光信号。
19.如权利要求18所述的光学通信接口，其特征在于，所述至少一个偏转元件包括至少一个反射镜。
20.如权利要求16所述的光学通信接口，其特征在于，还包括：
光导部件，所述光导部件包括延伸于所述通道空间下方的一组光导。
21.如权利要求20所述的光学通信接口，其特征在于，所述一组光导包括两个光导，每个所述光导均被对准以与不同电池模块的模块侧光学收发器进行光学通信。
22.如权利要求20所述的光学通信接口，其特征在于，还包括：
设于所述导光管和所述光导部件之间的透明密封件。
23.一种储能系统的电池模块控制器(BMC)，其特征在于，包括：
BMC侧光学收发器，用于与多个电池模块的关联的模块侧光学收发器进行光信号交换，所述光信号经设于所述BMC和所述多个电池模块之间的通道空间内的导光管传输。
24.如权利要求23所述的BMC，其特征在于，所述BMC侧光学收发器用于经至少一个偏转元件与至少一个模块侧光学收发器交换一组光信号，所述至少一个偏转元件设于所述导光管内，并用于偏转所述一组光信号。
25.如权利要求23所述的BMC，其特征在于，所述BMC侧光学收发器用于经视距链路与至少一个模块侧光学收发器交换一组光信号，无需由所述导光管内的偏转元件对所述一组光信号进行偏转。
26.一种储能系统的光学通信接口，其特征在于，包括：
电缆线束，包括与电池模块控制器(BMC)连接的多根数据通信电缆，所述电缆线束设于所述BMC和多个电池模块之间的通道空间内；以及
多个BMC侧光学收发器，每一所述BMC侧光学收发器均与所述电缆线束中的至少一根电缆连接并设于所述通道空间内，所述多个BMC侧光学收发器用于与相应的多个模块侧光学收发器进行光学通信，每一所述模块侧光学收发器均连接至所述多个电池模块中的不同电池模块。
27.如权利要求26所述的光学通信接口，其特征在于，所述多个BMC侧光学收发器中的每一个均配置有相应模块侧光学收发器的视距链路，所述视距链路用于相应模块侧光学收发器和所述BMC侧光学收发器之间的光学通信。
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