DE102018122101A1

DE102018122101A1 - Batteriepack

Info

Publication number: DE102018122101A1
Application number: DE102018122101.0A
Authority: DE
Inventors: Kohei Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: US20190081365A1; DE102018122101B4; US11217829B2; JP7013745B2; JP2019053831A

Abstract

Ein Batteriepack ist bereitgestellt, das eine Batterie, eine Leiterplatte, die mit Lastzufuhrleitungen versehen ist, Sammelschienen, die mit der Batterie und der Leiterplatte verbunden sind, erste und zweite Schalter sowie dritte bis sechste Schalter aufweist. Die ersten und zweiten Schalter sind in einem Gehäuse angeordnet, das eine höhere Wärmeableitungskapazität als die Leiterplatte aufweist. Die dritten bis sechsten Schalter sind auf der Leiterplatte angeordnet. Eine Größe eines elektrischen Stroms, der durch die ersten und zweiten Schalter fließt, ist im zeitlichen Durchschnitt größer als derjenige der dritten bis sechsten Schalter. Dies ermöglicht eine Reduktion der Größe des Batteriepacks, ohne dass die Ableitung von Wärme von den Schaltern geopfert wird.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Diese Offenbarung trifft allgemein ein Batteriepack, das mit einer Batterie versehen ist.
Stand der Technik
Das japanische Patent Nr. 6001360 lehrt eine Batterieeinheit, die mit einer zusammengesetzten Batterie, die aus einer Vielzahl von Zellen aufgebaut ist, einer Steuerungsleiterplatte, die zur Steuerung von Laden oder Entladen der zusammengesetzten Batterie arbeitet, und einem Gehäuse versehen ist, das mit einer Basis und eine Abdeckung versehen ist. Die zusammengesetzte Batterie und die Steuerungsleiterplatte sind fest auf der Basis montiert.
Die Basis weist eine untere Platte und eine Wand auf, die sich von der unteren Platte aus aufwärts erstreckt. Die untere Platte weist einen Kühlkörper auf, der an einer oberen Oberfläche davon angeordnet ist. Der Kühlkörper ist derart verlegt, dass er der rückwärtigen Oberfläche der Steuerungsleiterplatte zugewandt ist. Insbesondere weist der Kühlkörper eine obere Oberfläche auf, die der Steuerungsleiterplatte zugewandt ist. Der Kühlkörper ist einer Fläche auf der Steuerungsleiterplatte zugewandt, auf der Leistungsvorrichtungen (d.h. Schalter) montiert sind.
Anders ausgedrückt sind alle Leistungsvorrichtungen oberhalb des Kühlkörpers der Basis angeordnet, was zu einer erhöhten Größe der Basis führt.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe dieser Offenbarung, ein Batteriepack bereitzustellen, dessen Größe reduziert werden kann, und das eine erforderliche Kapazität gewährleisten kann, um Wärme von den Schaltern abzuleiten.
Gemäß einer Ausgestaltung der Offenbarung ist ein Batteriepack bereitgestellt, das aufweist: (a) eine Batterie, (b) eine Leiterplatte, die mit Verdrahtungsmustern versehen ist, (c) Verbindungselemente, die die Batterie und die Leiterplatte verbinden, (d) Gehäuseschalter, die elektrisch mit den Verbindungselementen verbunden sind, (e) Leiterplattenschalter, die elektrisch mit den Verdrahtungsmustern verbunden sind, und (f) ein Gehäuse, in dem die Batterie, die Leiterplatte, die Verbindungselemente, die Gehäuseschalter und die Leiterplattenschalter angeordnet sind.
Die Wärmeableitkapazität des Gehäuses ist höher als die der Leiterplatte. Die Gehäuseschalter sind in dem Gehäuse angeordnet. Die Leiterplattenschalter sind auf der Leiterplatte montiert. Eine Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit des elektrischen Stroms, der durch die Gehäuseschalter fließt, ist größer als derjenige, der durch die Leiterplattenschalter fließt.
Insbesondere sind die Gehäuseschalter, die eine größere Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von Strom aufweisen, der dadurch fließt, in dem Gehäuse montiert, das eine höhere Kapazität zum Ableiten vom Wärme als die Leiterplatte aufweist. Die Leiterplattenschalter, die eine kleinere Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von Strom aufweisen, der dadurch fließt, sind auf der Leiterplatte angeordnet, die eine niedrigere Kapazität zum Ableiten von Wärme als das Gehäuse aufweist. Dies ermöglicht eine Reduktion der Größe des Batteriepacks, ohne dass das Ableiten von Wärme von den Schaltern geopfert wird.
In dieser Offenbarung repräsentieren Symbole in Klammern eine entsprechende Beziehung zwischen Ausdrücken in den Patentansprüchen und Ausdrücken, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, die später diskutiert sind, jedoch sind sie nicht auf lediglich die Teile begrenzt, auf die sich in der Offenbarung bezogen wird.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verstanden werden, die jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele verstanden werden sollten, sondern lediglich zur Erläuterung und zum Verständnis dienen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Schaltbild, das eine Anordnung eines elektrischen Leistungssystems veranschaulicht,
2 eine auseinandergezogen perspektivische Darstellung, die eine Anordnung eines Batteriepacks veranschaulicht,
3 eine Tabelle, in der Schaltmuster für Schalter aufgelistet sind, die in einem Batteriepack montiert sind,
4(a), 4(b), 4(c) und 4(d) Darstellungen, die Flüsse von elektrischem Strom in Schaltsteuerungsbetriebsarten demonstrieren,
5(a), 5(b), 5(c) und 5(d) Darstellungen, die Flüsse von elektrischen Strom in Schaltsteuerungsbetriebsarten demonstrieren,
6 ein Schaltbild, das eine Anordnung eines in einem elektrischen Leistungssystem installierten Batteriepacks gemäß der ersten Modifikation veranschaulicht, und
7 ein Schaltbild, das eine Anordnung eines in einem elektrischen Leistungssystem installierten Batteriepacks gemäß der zweiten Modifikation veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Ein Batteriepack 100 und ein elektrisches Leistungssystem 200, das das Batteriepack 100 aufweist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben.
ELEKTRISCHES LEISTUNGSSYSTEM
Das elektrische Leistungssystem 200 ist in einem Fahrzeug wie einem Automobil montiert. Das elektrische Leistungssystem 200 weist eine Vielzahl von fahrzeugeigenen Vorrichtungen, die in dem Fahrzeug montiert sind, und das Batteriepack 100 auf. Eine der fahrzeugeigenen Vorrichtungen ist eine Bleisäurebatterie 110. Das Batteriepack 100 ist mit einer zusammengesetzten Batterie 10 versehen. Das elektrische Leistungssystem 200 bildet ein Doppelleistungssystem, das aus der Bleisäurebatterie 110 und der zusammengesetzten Batterie 10 aufgebaut ist.
Eine der fahrzeugeigenen Vorrichtungen ist die Kraftmaschine 140 wie eine Brennkraftmaschine. Das Fahrzeug, in dem das elektrische Leistungssystem 200 installiert ist, ist mit einer Leerlaufstoppbetriebsart (die ebenfalls als automatische Kraftmaschinenstopp- und -neustartbetriebsart bezeichnet ist) versehen, die die Kraftmaschine 140 stoppt, wenn eine gegebene Kraftmaschinenstoppbedingung erfüllt ist, und die Kraftmaschine 140 erneut startet, wenn eine gegebene Kraftmaschinenneustartbedingung erfüllt ist.
Das elektrische Leistungssystem 200 ist, wie es in 1 veranschaulicht ist, außerdem mit einem Startermotor 120, einer rotierenden elektrischen Maschine 130, elektrischen Lasten 150, einer Host-ECU 160 und einer MGECU 170 zusätzlich zu der Bleisäurebatterie 110 und der Kraftmaschine 140 versehen. Die Bleisäurebatterie 110, der Startermotor 120 und die elektrischen Lasten 150 sind elektrisch mit dem Batteriepack 100 durch einen ersten Kabelbaum 201 verbunden. Die rotierende elektrische Maschine 130 ist elektrisch mit dem Batteriepack 100 durch einen zweiten Kabelbaum 202 verbunden.
Die Host-ECU 160 und die MGECU 170 sind elektrisch mit der Bleisäurebatterie 110 und dem Batteriepack 100 durch nicht gezeigte elektrische Leiter verbunden. Gleichermaßen sind andere Arten von ECUs (elektronische Steuerungseinheiten) elektrisch mit der Bleisäurebatterie 110 und dem Batteriepack 100 durch nicht gezeigt elektrische Leiter verbunden.
Das elektrische Leistungssystem 200, ist, wie vorstehend beschrieben worden ist, als ein Doppelleistungssystem ausgelegt, das mit zwei elektrischen Leistungsversorgungen versehen ist: die Bleisäurebatterie 110 und das Batteriepack 100 (d. a. die zusammengesetzte Batterie 10).
Die Bleisäurebatterie 110 erzeugt üblicherweise eine elektromotorische Kraft durch eine chemische Reaktion. Die Bleisäurebatterie 110 weist eine größere Speicherkapazität als die zusammengesetzte Batterie 10 auf und dient als eine externe Leistungsversorgung.
Der Startermotor 120 arbeitet zum Starten der Kraftmaschine 140. Insbesondere wird, wenn es erforderlich ist, die Kraftmaschine 140 zu starten, der Startermotor 120 mechanisch mit der Kraftmaschine 140 verbunden. Der Startermotor 120 dreht, um eine Kurbelwelle der Kraftmaschine 140 zu drehen. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Kraftmaschine 140 einen gegebenen Wert überschreitet, beginnt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, Kraftstoff in eine Verbrennungskammer der Kraftmaschine 140 einzusprühen. Eine Zündkerze erzeugt dann einen Funken in der Verbrennungskammer, so dass der Kraftstoff verbrannt wird, wodurch bewirkt wird, dass die Kraftmaschine 140 sich selbst dreht, um ein Drehmoment zu erzeugen, so dass das Fahrzeug fährt. Wenn die Kraftmaschine 140 zum Selbstdrehen gestartet worden ist, wird der Startermotor 120 mechanisch von der Kraftmaschine 140 getrennt.
Die rotierende elektrische Maschine 130 arbeitet selektiv in einer Motorbetriebsart und einer Leistungserzeugungsbetriebsart. Die rotierende elektrische Maschine 130 ist mit einem nicht gezeigten Wechselrichter verbunden. Der Wechselrichter ist elektrisch mit dem zweiten Kabelbaum 202 verbunden. Die rotierende elektrische Maschine 130 ist nachstehend ebenfalls als erste elektrische Last bezeichnet.
Die ECUs sind elektrisch miteinander unter Verwendung einer Sammelschiene 161 verbunden, um ein fahrzeugeigenes Netzwerk zu entwickeln. Die ECUs arbeiten in einer koordinierten Weise, um die Kraftstoffverbrennung in der Kraftmaschine 140 und eine Leistungserzeugungsbetriebsart oder eine Motorbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 130 zu steuern. Die Host-ECU 160 arbeitet zu Steuerung eines Betriebs des Batteriepacks 100. Die MGECU 170 arbeitet zur Steuerung eines Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 130.
Der Wechselrichter arbeitet zum Umwandeln einer Gleichspannung, wie sie von der Bleisäurebatterie 110 und/oder der zusammengesetzten Batterie 10 des Batteriepacks 100 zugeführt wird, in eine Wechselspannung, die dann der rotierenden elektrischen Maschine 130 zugeführt wird, so dass die rotierende elektrische Maschine 130 in der Motorbetriebsart arbeitet.
Die rotierende elektrische Maschine 130 ist mit der Kraftmaschine 140 verbunden. Die rotierende elektrische Maschine 130 und die Kraftmaschine 140 sind miteinander durch einen Riemen gekoppelt, um eine Übertragung von Rotationsenergie dazwischen zu erzielen. Insbesondere wird die Rotationsenergie, wie sie durch die rotierende elektrische Maschine 130 in der Motorbetriebsart erzeugt wird, auf die Kraftmaschine 140 übertragen, wodurch die Drehung der Kraftmaschine 140 zur Unterstützung bei der Bewegung des Fahrzeugs gefördert wird. Das mit dem elektrischen Leistungssystem 200 versehene Fahrzeug arbeitet in der Leerlaufstoppbetriebsart. Die rotierende elektrische Maschine 130 arbeitet nicht nur zur Unterstützung der Bewegung des Fahrzeugs, sondern ebenfalls zum Drehen der Kurbelwelle, um die Kraftmaschine 140 erneut zu starten.
Die rotierende elektrische Maschine 130 ist ebenfalls ausgelegt, Elektrizität unter Verwendung der durch die Kraftmaschine 140 erzeugten Rotationsenergie und/oder der durch die Räder des Fahrzeugs erzeugten Rotationsenergie zu erzeugen. Die rotierende elektrische Maschine 130 gibt Wechselspannung in der Leistungserzeugungsbetriebsart aus, die dann durch den Wechselrichter in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Die Gleichspannung wird dem Batteriepack 100, der Bleisäurebatterie 110 und den elektrischen Lasten 150 zugeführt.
Die Kraftmaschine 140 arbeitet zum Verbrennen von Kraftstoff darin, um Antriebsleistung für das Fahrzeug zu erzeugen. Wenn es erforderlich ist, die Kraftmaschine 140 zu starten, dreht der Startermotor 120, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die Kurbelwelle. Alternativ dazu arbeitet, wenn es erforderlich ist, die Kraftmaschine 140 nach Stoppen in der Leerlaufstoppbetriebsart erneut zu starten, und die vorstehend beschriebene Neustartbedingung erfüllt ist, die rotierende elektrische Maschine 130 zum Drehen der Kurbelwelle.
Die elektrischen Lasten 150 weisen eine allgemeine Last 151 und eine Schutzlast 152 auf. Die allgemeine Last 151 ist beispielsweise eine fahrzeugeigene Vorrichtung wie eine Sitzheizung, ein Gebläse, ein elektrischer Verdichter, ein Innenlicht oder ein Frontlicht, denen nicht notwendigerweise eine konstante elektrische Leistung zugeführt werden muss. Die Schutzlast 152 ist beispielsweise eine fahrzeugeigene Vorrichtung wie ein elektrischer Schaltpositionssensor, ein elektrisches Servolenkungs- (EPS-) System, ein Antiblockierbremssystem (ABS), ein Türverriegelungssystem, ein Navigationssystem oder ein Audiosystem, denen stets eine konstante elektrische Leistung zugeführt werden muss. Die Schutzlast 152 wird von dem Ein-Zustand auf den Aus-Zustand geschaltet, wenn die dieser zugeführten Spannung unterhalb eines Rücksetzschwellwertpegels abfällt. Die Schutzlast 152 weist allgemein eine fahrzeugeigene Vorrichtung auf, die relevanter zum Antrieb des Fahrzeugs als die allgemeine Last 151 ist. Die Schutzlast 152 ist nachstehend ebenfalls als eine zweite elektrische Last bezeichnet.
Jede der Host-ECU 160 und der MGECU 170 ist eine von ECUs, die in dem Fahrzeug installiert sind. Die ECUs sind elektrisch miteinander unter Verwendung der Sammelschiene 161 verbunden, um ein fahrzeugeigenes Netzwerk zu entwickeln. Die ECUs arbeiten in einer koordinierten Weise, um eine Kraftstoffverbrennung in der Kraftmaschine 140 und die Leistungserzeugungsbetriebsart oder die Motorbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 130 zu steuern. Die Host-ECU 160 arbeitet zu Steuerung eines Betriebs des Batteriepacks 100. Die MGECU 170 arbeitet zur Steuerung eines Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 130.
Obwohl nicht veranschaulicht, weist das elektrische Leistungssystem 200 ebenfalls Sensoren auf, die zum Messen einer physikalischen Größe wie einer Spannung oder eines elektrischen Stroms und zum Erhalt von Fahrzeuginformationen bezüglich einer Position eines Fahrpedals oder einer geöffneten Position eines Drosselklappenventils dienen. Ausgaben derartiger Sensoren werden zu den ECUs übertragen.
BATTERIEPACK
Nachstehend ist das Batteriepack 100 beschrieben. Das Batteriepack 100 ist, wie es in 1 veranschaulicht ist, mit externen Verbindungsanschlüssen versehen, wie sie durch Doppelkreise angegeben sind. Die externen Verbindungsanschlüsse weisen einen ersten externen Verbindungsanschluss 100a, einen zweiten externen Verbindungsanschluss 100b, eine dritten externen Verbindungsanschluss 100c, einen vierten externen Verbindungsanschluss 100d und einen fünften externen Verbindungsanschluss 100e auf.
Der erste externe Verbindungsanschluss 100a, der vierte externe Verbindungsanschluss 100d und der fünfte externe Verbindungsanschluss 100e sind elektrisch mit der Bleisäurebatterie 110, dem Startermotor 120 und den elektrischen Lasten 150 durch den ersten Kabelbaum 201 verbunden. Der zweite externe Verbindungsanschluss 100b ist elektrisch mit der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den zweiten Kabelbaum 202 verbunden. Der dritte externe Verbindungsanschluss 100c ist an einem Körper des Fahrzeugs unter Verwendung eines Bolzens angebracht. Der Bolzen, der in den dritten externen Verbindungsanschluss 100c eingesetzt ist, dient als eine Befestigungseinrichtung, um das Batteriepack 100 und den Körper des Fahrzeugs miteinander zu verbinden, wodurch das Batteriepack 100 mit Masse verbunden wird.
Der erste Kabelbaum 201 weist, wie es in 1 veranschaulicht ist, zwei Leiter auf: einer ist mit der Bleisäurebatterie 110, dem Startermotor 120 und der allgemeinen Last 151 verbunden, und der zweite ist mit der Schutzlast 152 verbunden. Der erste Leiter des ersten Kabelbaums 201, der mit der Bleisäurebatterie 110, dem Startermotor 120 und der allgemeinen Last 151 verbunden ist, weist ein Ende auf, von dem zwei Zweigleitungen abzweigen. Eine der Zweigleitungen ist mit dem ersten externen Verbindungsanschluss 100a verbunden. Die andere Zweigleitung ist mit dem fünften externen Verbindungsanschluss 100e verbunden. Der zweite Leiter des ersten Kabelbaums 201, der zu der Schutzlast 152 führt, weist ein Ende auf, das mit dem vierten externen Verbindungsanschluss 100d gekoppelt ist.
Das Batteriepack 100, wie es in 1 klar veranschaulicht ist, weist die zusammengesetzte Batterie 10, eine Leiterplatte 20, Schalter 30, eine Sensoreinheit 40, eine BMU 50 und eine Sammelschiene 60 auf. Das Batteriepack 100 ist, wie es in 2 veranschaulicht ist, mit einem Kasten 70 versehen.
Der Kasten 70 weist ein Gehäuse 71 und eine Abdeckung 72 auf. Das Gehäuse 71 und die Abdeckung 72 definieren eine Speicherkammer, in der die zusammengesetzte Batterie 10, die Leiterplatte 20, die Schalter 30, die Sensoreinheit 40, die BMU 50 und die Sammelschiene 60 montiert sind.
In der nachfolgenden Beschreibung sind drei Richtungen, die senkrecht zueinander sind, als eine seitliche Richtung, eine Längsrichtung und eine Höhenrichtung bezeichnet. Die Längsrichtung ist eine Richtung, in der das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt. Die Querrichtung ist eine Querrichtung des Fahrzeugs. Die Höhenrichtung ist eine vertikale Richtung des Fahrzeugs. Wenn das Fahrzeug sich auf einer horizontalen Ebene in Ruhe befindet, sind die Richtung, in der das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt und die Querrichtung horizontal. Die vertikale Richtung ist senkrecht zu der horizontalen Ebene.
Die zusammengesetzte Batterie 10 weist eine kleinere Größe und ein kleineres Gewicht als die Bleisäurebatterie 110 auf. Die zusammengesetzte Batterie 10 weist eine höhere Energiedichte als die Bleisäurebatterie 110 auf. Die zusammengesetzte Batterie ist ebenfalls einfach als eine Batterie bezeichnet.
Die zusammengesetzte Batterie 10 weist eine Vielzahl von Zellen, die in Reihe geschaltet sind, und eine Batterieverkleidung 11 auf, in der die Zellen angeordnet sind. Die Batterieverkleidung 11 weist darin gebildete Öffnungen auf, durch die Bolzen gelangen. Das Gehäuse 71 des Kastens 70 weist darin Bolzenöffnungen gebildet auf, in die die Bolzen gefestigt werden. Die Verbindung der Batterieverkleidung 11 mit dem Gehäuse 71 wird erzielt, indem die Bolzen in die Öffnungen der Batterieverkleidung 11 geführt werden.
Die Batterieverkleidung 11 ist ebenfalls an das Gehäuse 71 unter Verwendung einer Halteplatte 80 befestigt. Die Halteplatte 80 ist dem Gehäuse 71 durch die zusammengesetzte Batterie 10 in der Höhenrichtung zugewandt. Die Halteplatte 80 weist darin gebildet Ausschnitte auf, durch die Bolzen gelangen. Das Gehäuse 71 weist darin gebildete Bolzenöffnungen auf, in die die Bolzen geschraubt werden. Die Verbindung der Halteplatte 80 mit dem Gehäuse 71 wird erzielt, indem die Bolzen in die Ausschnitte der Halteplatte 80 und die Bolzenöffnungen des Gehäuses 71 geführt werden.
Die Leiterplatte 20 ist derart verlegt, dass sie teilweise die zusammengesetzte Batterie 10 in der Höhenrichtung überlappt. Einige der Schalter 30 sind an einem Abschnitt der Leiterplatte 20 angeordnet, der die zusammengesetzte Batterie 10 überlappt. Die restlichen Schalter 30 sind an dem Gehäuse 71 durch einen Isolierfilm 81 montiert. Die Schalter 30, die an dem Gehäuse 71 angeordnet sind, weisen Steuerungselektroden auf, die elektrisch mit der Leiterplatte 20 durch interne Verbindungselemente verbunden sind. Die Leiterplatte 20 weist ebenfalls die darauf montierte BMU 50 auf. Die vorstehend beschriebenen elektrischen Teile bilden eine elektrische Schaltung, mit der die Sensoreinheit 40 elektrisch verbunden ist.
Die elektrische Schaltung des Batteriepacks 100 ist elektrisch mit dem ersten externen Verbindungsanschluss 100a, dem zweiten externen Verbindungsanschluss 100b, der zusammengesetzten Batterie 10 und dem vierten externen Verbindungsanschluss 100d durch die in 1 gezeigte Sammelschiene 60 verbunden. Die Leiterplatte 20 weist darauf einen Verbinder angeordnet auf, der als der fünfte externe Verbindungsanschluss 100e dient. Die elektrische Schaltung ist somit direkt mit dem fünften externen Verbindungsanschluss 100e verbunden. Der erste Kabelbaum 201 ist direkt mit dem fünften externen Verbindungsanschluss 100e verbunden. Die Sammelschiene 60 weist einen Abschnitt auf, der an einer Harzhalterung 82 angeordnet ist, die in 2 gezeigt ist.
Mit den vorstehend beschriebenen Anordnungen ist die elektrische Schaltung des Batteriepacks elektrisch mit der Bleisäurebatterie 110, dem Startermotor 120, der rotierenden elektrischen Maschine 130, der zusammengesetzten Batterie 10 und den elektrischen Lasten 150 verbunden. Die elektrische Schaltung ist mit einem Körper des Fahrzeugs unter Verwendung eines Bolzens verbunden, der in den dritten externen Verbindungsanschluss 110 befestigt ist.
BATTERIEPACK
Nachstehend ist das Batteriepack 100 beschrieben.
Die zusammengesetzte Batterie 10 weist Lithiumionenzellen auf, die eine Spannung in einer elektrochemischen Reaktion entwickeln, um einen Fluss eines elektrischen Stroms durch die Zelle zu produzieren. Dies wird Wärme erzeugen, um ein Gas zu produzieren, so dass die Zellen sich üblicherweise ausdehnen. Die Zellen der zusammengesetzten Batterie 10 können alternativ durch Nickelwasserstoff-Sekundärzellen oder organische Radikalzellen verwirklicht sein.
Jede der Zellen weist eine quadratische Prismaform auf und weist somit sechs Flächen auf. Insbesondere weist jede der Zellen eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche auf, die einander in der Höhenrichtung gegenüberliegen. Die Flächen der ersten und zweiten Hauptoberflächen sind größer als die anderen Oberflächen jeder der Zellen. Jede der Zellen weist somit eine abgeflachte Form mit einer Dicke zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche auf.
Die zusammengesetzte Batterie 10 ist mit fünf Zellen versehen. Drei der fünf Zellen sind aufeinander in der Höhenrichtung verlegt, um einen ersten Zellenstapel zu bilden. Die anderen zwei sind ebenfalls aufeinander in der Höhenrichtung verlegt, um einen zweiten Zellenstapel zu bilden. Die ersten und zweiten Zellenstapel sind benachbart zueinander in der Querrichtung angeordnet. Das Layout der fünf Zellen wird durch die Batterieverkleidung 11 beibehalten. Die Ausdehnung der Batterieverkleidung 11, die von Anschwellen der Zellen herrührt, wird durch die Halteplatte 80 unterdrückt.
Die Batterieverkleidung 11 weist einen Harzkörper und Leiter auf, die in dem Körper spritzvergossen sind. Die Leiter weisen Reihenschaltungsanschlüsse auf, durch die die fünf Zellen elektrisch in Reihe geschalten sind. Die Reihenverbindungsanschlüsse sind teilweise nach außerhalb des Körpers der Batterieverkleidung 11 freigelegt. Die freigelegten Abschnitte sind in Kontakt mit Elektrodenanschlüssen der Zellen platziert und miteinander laserverschweißt, wodurch einer Reihenverbindung der fünf Zellen erzielt wird.
Die Leiter weisen ebenfalls den Ausgangsanschluss 12 und den Masseanschluss 13 auf. Der Ausgangsanschluss 12 ist mit einem positiven Anschluss von derjenigen der in Reihe geschalteten Zellen verbunden, die das höchste Potential aufweist. Der Masseanschluss 13 ist mit einem negativen Anschluss von derjenigen der in Reihe geschalteten Zellen verbunden, die das niedrigste Potential aufweist. Der Ausgangsanschluss 12 und der Masseanschluss 13 sind, wie es in 2 klar veranschaulicht ist, nach außerhalb des Körpers der Batterieverkleidung 11 freigelegt. Der Ausgangsanschluss 12 ist mit dem positiven Anschluss von derjenigen der Zellen, die das höchste Potential aufweist, laserverschweißt. Gleichermaßen ist der Masseanschluss 13 mit dem negativen Anschluss von derjenigen der Zellen, die das niedrigste Potential aufweist, laserverschweißt.
Die Leiterplatte 20 ist aus einer gedruckten Leiterplatte hergestellt, die ein isoliertes Substrat aufweist, und bei der leitendende Verdrahtungsmuster auf oder in dem isolierten Substrat gedruckt sind. Die Leiterplatte 20 ist an dem Gehäuse 71 unter Verwendung von Bolzen befestigt.
Die Verdrahtungsmuster auf der Leiterplatte 20 weisen einen ersten Lastzufuhrdraht 21, einen zweiten Lastzufuhrdraht 22 und einen dritten Lastzufuhrdraht 23 auf. Auf der Leiterplatte 20 sind ebenfalls Anschlüsse geformt, die elektrisch mit den Verdrahtungsmustern verbunden sind. Die Anschlüsse weisen einen ersten inneren Anschluss 24a, einen zweiten inneren Anschluss 24b und einen dritten inneren Anschluss 24c auf. Die Leiterplatte 20 weist den fünften externen Verbindungsanschluss 100e auf, der darauf als der vorstehend beschriebene Verbinder angeordnet ist. Der fünfte externe Verbindungsanschluss 100e ist ebenfalls elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden. Elektrische Verbindungen der Verdrahtungsmuster mit den inneren Anschlüssen und dem fünften externen Verbindungsanschluss 100e sind ebenfalls in einer späteren Erläuterung der Schaltungsanordnung des Batteriepacks 100 beschrieben.
Die Schalter 30 weisen den ersten Schalter 31, den zweiten Schalter 32, den dritten Schalter 33, den vierten Schalter 34, den fünften Schalter 35 und den sechsten Schalter 36 auf. Die ersten Schalter 31 und die zweiten Schalter 32 sind, wie es in 2 veranschaulicht wurde, an dem Gehäuse 71 angebracht. Der dritte Schalter 33, der vierte Schalter 34, der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 sind auf einer Fläche der Leiterplatte 20 angeordnet, die der zusammengesetzten Batterie 10 zugewandt ist. Genauer sind der dritte Schalter 33 und der vierte Schalter 34 näher an einem Abschnitt der Leiterplatte 20, der mit dem Gehäuse 71 verbolzt ist, angeordnet, als es der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 sind.
Der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 sind ebenfalls als Gehäuseschalter bezeichnet. Die dritten bis sechsten Schalter 33 bis 36 sind ebenfalls als Leiterplattenschalter bezeichnet. Der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 sind ebenfalls als Umgehungsschalter bezeichnet.
Die ersten bis vierten Schalter 31 bis 34 weisen Halbleiterschalter auf. Insbesondere sind die ersten bis vierten Schalter 31 bis 34 durch N-Kanal-MOSFETs verwirklicht. Der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 arbeiten als mechanische Relais. Insbesondere ist jeder des fünften Schalters 35 und des sechsten Schalters 36 aus einem normalerweise geschlossenen Solenoidrelais hergestellt. Die Halbleiterschalter können durch IGBTs verwirklicht sein, zu denen Dioden parallel geschaltet sind.
Jeder der ersten bis vierten Schalter 31 bis 34 weist zumindest eine Schaltvorrichtung auf, die aus zwei MOSFETs aufgebaut sind, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Die zwei MOSFETs weisen Sources, die miteinander gekoppelt sind, und Gates auf, die voneinander elektrisch getrennt sind. Die MOSFETs sind mit parasitären Dioden versehen, deren Anoden elektrisch miteinander verbunden sind.
Der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 sind jeweils mit einer Vielzahl von Schaltvorrichtungen versehen, die parallel zueinander geschaltet sind, und deren Sources elektrisch miteinander verbunden sind.
Der dritte Schalter 33 ist mit einer einzelnen Schaltvorrichtung versehen. Der vierte Schalter 34 ist mit einer Vielzahl von Schaltvorrichtungen versehen, die miteinander in Reihe geschaltet sind.
1 veranschaulicht den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32, von denen jeder mit zwei Schaltvorrichtungen versehen ist, die parallel zueinander geschalten sind. 1 veranschaulicht ebenfalls den vierten Schalter 34, der mit zwei in Reihe miteinander geschalteten Schaltvorrichtungen versehen ist. Die Anzahl der Schaltvorrichtungen kann in Abhängigkeit von einer erforderlichen Größe von elektrischen Strom oder erforderlichen Redundanz bestimmt werden.
Der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 sind, wie es später ausführlich beschrieben ist, ausgelegt, eine größere Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von dadurch fließendem Strom als die dritten bis sechsten Schalter 33 und 36 aufzuweisen. Jede des ersten Schalters 31 und des zweiten Schalters 32 weist, wie es vorstehend beschrieben worden ist, eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen auf, die parallel geschaltet sind. Der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32, sind, wie es später ausführlich beschrieben ist, an dem Gehäuse 71 angebracht, das eine höhere Wärmeabstrahlungskapazität als die Leiterplatte 20 aufweist.
Jeder der ersten bis vierten Schalter 31 bis 34 ist mit einer Harzabdeckung versehen, in die die Schaltvorrichtungen ummantelt sind. Die Harzabdeckung weist eine rechteckige Parallelepipedform mit zwei Hauptoberflächen auf, die eine größere Fläche als die anderen aufweisen, und einander in der Höhenrichtung gegenüberliegen. Jeder der Harzabdeckungen weist somit eine abgeflachte Form mit einer Dicke zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche auf.
Die Harzabdeckung von jedem des ersten Schalters 31 und des zweiten Schalters 32 weist eine Bolzenöffnung auf, die durch deren ersten und zweiten Hauptoberflächen verlaufen. Die untere Wand des Gehäuses 71 weist daraus vorspringende Kühlkörper 73a auf. Jeder der Kühlkörper 73a weist eine Befestigungsöffnung auf, die in einer oberen Oberfläche davon in Ausrichtung mit einer entsprechenden der Bolzenöffnungen der Harzabdeckungen der ersten und zweiten Schalter 31 und 32 gebildet sind. Eine Verbindung des ersten Schalters 31 und des zweiten Schalters 32 mit dem Gehäuse 71 wird durch Befestigen durch Bolzen in die Bolzenöffnungen und die Anbringungsöffnungen erzielt. Die erste oder zweite Hauptoberfläche der Harzabdeckung von jedem der ersten und zweiten Schalter 31 und 32 ist thermisch mit der oberen Oberfläche des Gehäuses 71 durch einen Isolierfilm verbunden.
2 veranschaulicht die Kühlkörper 73a, die auf dem Gehäuse 71 jeweils für den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32 angeordnet sind. Die Kühlkörper 73a können alternativ aus einem einstückigen Element aufgebaut sein.
Die Sensoreinheit 40 ist, wie es bereits beschrieben worden ist, elektrisch mit der elektrischen Schaltung verbunden. Die Sensoreinheit 40 ist mit Sensoren versehen, die Zustände der zusammengesetzten Batterie 10 und der Schalter 30 überwachen. Die Sensoren, die in der Sensoreinheit 40 installiert sind, weisen einen Temperatursensor, einen Stromsensor und einen Spannungssensor auf.
Die Sensoreinheit 40 dient zum Messen der Temperatur der, des elektrischen Stroms aus der und der Spannung an der zusammengesetzten Batterie 10 und gibt diese in Form von Zustandssignalen zu der BMU 50 aus. Die Sensoreinheit 40 dient ebenfalls zum Messen der Temperatur, des elektrischen Stroms durch und der Spannung an den Schaltern 30, und gibt diese in Form von Zustandssignalen zu der BMU 50 aus.
Die Sensoreinheit 40 weist ebenfalls einen Wasserschadensensor auf. Der Wasserschadensensor ist mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode versehen, die einander zugewandt sind. Wenn es Wasser zwischen den ersten und zweiten Elektroden gibt, wird dieses einen Stromfluss zwischen den ersten und zweiten Elektroden produzieren, was zu einer Änderung in dem elektrischen Widerstandswert dazwischen führt. Die Sensoreinheit 40 gibt eine derartige Änderung in dem Widerstandswert in der Form eines Zustandssignals zu der BMU 50 aus. Die BMU 50 überwacht, ob eine Änderung im Widerstandswert des Wasserschadensensors für eine gegebene Zeitdauer andauert oder nicht, um zu bestimmen, ob das Batteriepack 100 in Wasser eingetaucht ist oder nicht.
Die BMU 50 arbeitet zur Steuerung der Vorgänge der Schalter 30 in Reaktion auf die Zustandssignale aus der Sensoreinheit 40 und/oder Befehlssignale aus der Host-ECU 160. Die BMU 50 dient, wie es vorstehend beschrieben worden ist, als eine Batterieüberwachungseinheit.
Die BMU 50 analysiert die Zustandssignale aus der Sensoreinheit 40, um den Ladezustand (SOC) der zusammengesetzten Batterie 10 zu berechnen und die Betriebe der Schalter 30 zu diagnostizieren. Die BMU 50 gibt Signale, die den berechneten Wert des Ladezustands der zusammengesetzten Batterie 10 und die Diagnose der Schalter 30 angeben, zu der Host-ECU 160 aus.
Die Host-ECU 160 analysiert die Ausgaben aus der BMU 50 und Fahrzeuginformationen, die von den ECUs eingegeben werden, um zu bestimmen, wie die Betriebe der Schalter 30 zu steuern sind. Die Host-ECU 160 gibt Befehlssignale einschließlich Steuerungssignale für die Schalter 30 zu der BMU 50 aus.
Die BMU 50 reagiert auf die Befehlssignale aus der Host- CU 160 zur Steuerung der Betriebe der Schalter 30. Eine derartige Schaltsteuerung ist später ausführlich beschrieben. Wenn unter Verwendung des aus dem Wasserschadensensor ausgegebenen Zustandssignals bestimmt wird, dass das Batteriepack 100 in Wasser eingetaucht ist, entscheidet die BMU 50 selbst, dass die Ausgabe der Steuerungssignale zu den Schaltern 30 gestoppt werden sollte, und stoppt dann tatsächlich die Ausgabe der Steuerungssignale zu den Schaltern 30, wodurch die elektrischen Verbindungen mit der zusammengesetzten Batterie 10 blockiert werden.
Die Sammelschiene 60 ist aus einem leitenden Material wie Kupfer aufgebaut. Die Sammelschiene 60 kann in den nachfolgenden Weisen produziert werden. Die Sammelschiene 60 kann durch Biegen einer einzelnen flachen Platte geformt werden. Die Sammelschiene 60 kann alternativ durch Verbinden einer Vielzahl flacher Streifen miteinander geformt werden. Die Sammelschiene 60 kann durch Verschweißen einer Vielzahl von flachen Streifen miteinander geformt werden. Die Sammelschiene 60 kann durch Verrühren eines geschmolzenen Leitmaterials in eine Gussform geformt werden. Die Herstellung der Sammelschiene 60 ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Weisen begrenzt. Beispielsweise kann die Sammelschiene 60 alternativ unter Verwendung eines isolierten elektrischen Drahtes aufgebaut werden. Die Sammelschiene 60 wird als ein Verbindungselement gemäß dieser Offenbarung verwendet.
Die Sammelschiene 60 des Batteriepacks 100 weist eine erste Sammelschiene 61, eine zweite Sammelschiene 62, eine dritte Sammelschiene 63 und eine vierte Sammelschiene 64 auf, die die elektrische Schaltung, die zusammengesetzte Batterie 10 und die elektrische Schaltung mit den externen Verbindungsanschlüssen verbinden. 1 repräsentiert die erste Sammelschiene 61, die zweite Sammelschiene 62, die dritte Sammelschiene 63 und die vierte Sammelschiene 64 unter Verwendung dickerer Linien als die Lastzufuhrleitungen der Leiterplatte 20.
Das Gehäuse 71 des Kastens 70 ist aus Aluminiumdruckguss hergestellt. Das Gehäuse 71 kann alternativ durch Pressen eines Eisen- oder rostfreien Stahlmaterials hergestellt werden. Das Gehäuse 71 weist eine untere Wand 73 und eine Seitenwand 74 auf. Die Seitenwand 74 definiert eine obere Öffnung, die in vertikaler Richtung zeigt, wenn das Fahrzeug sich auf einer horizontalen Ebene befindet. Die obere Öffnung ist durch die Abdeckung 72 geschlossen, wodurch eine innere Speicherkammer abgegrenzt wird. Die Abdeckung 72 ist aus einem Harz oder einem metallischen Material hergestellt.
Die untere Wand 73 hat darin eine Öffnung geformt, die als der dritte externe Verbindungsanschluss 100c dient. Die untere Wand 73 weist Flansche 71a auf, die daran angebracht sind, um das Gehäuse 71 mit dem Körper des Fahrzeugs zu verbinden. Insbesondere sind die Flansche 71a und der Körper des Fahrzeugs mechanisch oder thermisch miteinander unter Verwendung von Bolzen verbunden, wodurch das Batteriepack 100 an dem Fahrzeug befestigt ist.
Das Gehäuse 71 (d.h. das Batteriepack 100) befindet sich unterhalb eines Sitzes in dem Fahrzeug. Das Gehäuse 71 (d. h das Batteriepack 100) kann alternativ in einem Raum zwischen einem Rücksitz und einem Kofferraum oder zwischen einem Fahrersitz und einem vorderen Beifahrersitz in dem Fahrzeug angeordnet werden.
ELEKTRISCHE SCHALTUNG IM BATTERIEPACK
Nachstehend ist die elektrische Schaltung des Batteriepacks 100 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Der erste Schalter 31 weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, das dem ersten Ende gegenüberliegt. Der erste externe Verbindungsanschlüsse 100a und das erste Ende des ersten Schalters 31 sind elektrisch miteinander unter Verwendung der ersten Sammelschiene 61 verbunden. Die erste Sammelschiene 61 weist eine Zweigleitung 61 auf, die davon abzweigt. Die Zweigleitung 61a ist an den ersten inneren Anschluss 24a der Leiterplatte 20 gelötet.
Das zweite Ende des ersten Schalters 31 ist elektrisch mit dem zweiten externen Verbindungsanschlüsse 100b durch die zweite Sammelschiene 62 verbunden. Die zweite Sammelschiene 62 weist die Zweigleitung 62a auf, die davon abzweigt. Der zweite Schalter 32 weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, das dem ersten Ende gegenüberliegt. Die Zweigleitung 62a ist mit dem ersten Ende des zweiten Schalters 32 verbunden. Die zweite Sammelschiene 62 weist ebenfalls eine Zweigleitung 62b auf, die davon zwischen dem zweiten Ende des ersten Schalters 31 und der Zweigleitung 62a abzweigt. Die Zweigleitung 62b der zweiten Sammelschiene 62 ist an dem vierten inneren Anschluss 24d der Leiterplatte 20 gelötet.
Das zweite Ende des zweiten Schalters 32 und der positive Anschluss (d.h. der Ausgangsanschluss 12) der zusammengesetzten Batterie 10 sind elektrisch miteinander durch die dritte Sammelschiene 63 verbunden. Die dritte Sammelschiene 63 weist eine Zweigleitung 63a auf, die davon abzweigt. Die Zweigleitung 63a ist an dem zweiten inneren Anschluss 24b der Leiterplatte 20 gelötet. Der negative Anschluss (d.h. der Masseanschluss 13) der zusammengesetzten Batterie 10 ist elektrisch mit dem dritten externen Verbindungsanschlüsse 100c verbunden.
Der erste innere Anschluss 24a und der zweite innere Anschluss 24b der Leiterplatte 20 sind elektrisch miteinander durch den ersten Lastzufuhrdraht 21 verbunden. Der dritte Schalter 33 und der vierte Schalter 34 sind in Reihe auf dem ersten Lastzufuhrdraht 21 in dieser Reihenfolge in einer Richtung von dem ersten inneren Anschluss 24a zu dem zweiten inneren Anschluss 24b geschaltet.
Der dritte innere Anschluss 24c und der vierte innere Anschluss 24d der Leiterplatte 20 sind elektrisch miteinander durch den zweiten Lastzufuhrdraht 22 verbunden. Der dritte innere Anschluss 24c ist elektrisch mit dem vierten externen Verbindungsanschlüsse 100d durch die vierte Sammelschiene 64 verbunden. Der dritte innere Anschluss 24c und die vierte Sammelschiene 64 sind miteinander gelötet.
Der zweite Lastzufuhrdraht 22 weist den darauf angeordneten sechsten Schalter 36 auf. Ein Zwischenpunkt des zweiten Lastzufuhrdrahts 22 zwischen dem dritten inneren Anschluss 24c und dem sechsten Schalter 36 ist mit einem Zwischenpunkt des ersten Lastzufuhrdrahts 21 zwischen dem dritten Schalter 33 und dem vierten Schalter 34 verbunden, wodurch eine Parallelschaltung des sechsten Schalters 36 mit dem dritten Schalter 33 erzielt wird.
Ein Zwischenpunkt des zweiten Lastzufuhrdrahts 22 zwischen dem vierten inneren Anschluss 24d und den sechsten Schalter 36 ist durch den dritten Lastzufuhrdraht 23 elektrisch mit dem fünften externen Verbindungsanschluss 100e verbunden. Der fünfte externe Verbindunganschluss 100e weist den daran angeordneten fünften Schalter 35 auf, wodurch einer Parallelschaltung des fünften Schalters 35 mit dem ersten Schalter 31 erzielt wird.
Mit den vorstehend beschriebenen Anordnungen sind der erste Schalter 31, der zweite Schalter 32, der vierte Schalter 34 und der dritte Schalter 33 miteinander in dieser Reihenfolge in einer Kreisform verbunden. Eine Verbindung des ersten Schalters 31 und des zweiten Schalters 32 ist mit dem zweiten externen Verbindungsanschlüsse 100 b verbunden. Eine Verbindung des zweiten Schalters 32 und des vierten Schalters 34 ist mit der zusammengesetzten Batterie 10 verbunden. Eine Verbindung des vierten Schalters 34 und des dritten Schalters 33 ist mit dem vierten externen Verbindungsanschluss 100d verbunden. Eine Verbindung des dritten Schalters 33 und des ersten Schalters 31 ist mit dem externen Verbindungsanschluss 100a verbunden.
Ein Zwischenpunkt der zweiten Sammelschiene 62 zwischen dem ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32 ist mit der Verbindung des vierten Schalters 34 und des dritten Zeltes 33 durch den sechsten Schalter 36 verbunden. Der Zwischenpunkt der zweiten Sammelschiene 62 zwischen dem ersten Schalter 31 und dem zweiten Schalter 32 ist ebenfalls mit dem fünften externen Verbindungsanschluss 100e durch den fünften Schalter 35 verbunden.
Mit den vorstehend beschriebenen elektrischen Anordnungen erstellt oder blockiert ein Ein-/ oder Ausschalten des ersten Schalters 31 die elektrische Verbindung zwischen dem externen Verbindungsanschluss 100a und dem zweiten externen Verbindungsanschluss 100b. Anders ausgedrückt wird, wenn der erste Schalter 31 geöffnet oder geschlossen wird, die elektrische Verbindung zwischen der Bleisäurebatterie 110 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 blockiert oder erzielt.
Ein- oder Ausschalten des zweiten Schalters 32 erstellt oder blockiert die elektrische Verbindung des zweiten externen Verbindungsanschlusses 100b und der zusammengesetzten Batterie 10. Anders ausgedrückt wird, wenn der zweite Schalter 32 geöffnet oder geschlossen wird, die elektrische Verbindung der rotierenden elektrischen Maschine 130 und der zusammengesetzten Batterie 10 blockiert oder erzielt.
Ein- oder Ausschalten des vierten Schalters 34 erstellt oder blockiert die elektrische Verbindung des zweiten inneren Anschlusses 24b und des dritten inneren Anschlusses 24c. Anders ausgedrückt wird, wenn der vierte Schalter 34 geöffnet oder geschlossen wird, die elektrische Verbindung der zusammengesetzten Batterie 10 und der Schutzlast 152 blockiert oder erzielt.
Ein- oder Ausschalten des dritten Schalters 33 erstellt oder blockiert die elektrische Verbindung des ersten inneren Anschlusses 24a und des dritten inneren Anschlusses 24c. Anders ausgedrückt wird, wenn der dritte Schalter 33 geöffnet oder geschlossen wird, die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der Schutzlast 152 blockiert oder erzielt.
Ein- oder Ausschalten des sechsten Schalters 36 erstellt oder blockiert die elektrische Verbindung des vierten inneren Anschlusses 24d und des dritten inneren Anschlusses 24c. Anders ausgedrückt wird, wenn der sechste Schalter 36 geöffnet oder geschlossen wird, die elektrische Verbindung der rotierenden elektrischen Maschine 130 und der Schutzlast 152 blockiert oder erzielt.
Ein- oder Ausschalten des fünften Schalters 35 erstellt oder blockiert die elektrische Verbindung des vierten inneren Anschlusses 24d und des fünften externen Verbindungsanschlusses 100e. Anders ausgedrückt wird, wenn der fünfte Schalter 35 geöffnet oder geschlossen wird, die elektrische Verbindung der rotierenden elektrischen Maschine 130 und der Bleisäurebatterie 110 blockiert oder erzielt.
Wenn der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden, wird die elektrische Verbindung des dritten inneren Anschlusses 24c und des fünften externen Verbindungsanschlusses 100e, d.h. zwischen der Schutzlast 152 und der Bleisäurebatterie 110, blockiert oder erzielt.
SCHALTSTEUERUNG
Der typische Schaltbetrieb des Batteriepacks 100 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 5(h) beschrieben. In einer Tabelle in 3 repräsentiert „EIN“ einen geschlossenen Zustand. „AUS“ repräsentiert einen geöffneten Zustand. 4(a) bis 5(h) repräsentieren Flüsse von elektrischem Strom unter Verwendung gestrichelte Pfeile, wobei die Bezugszeichen zur Vereinfachung der Veranschaulichung nicht dargestellt sind.
Die Schaltsteuerung wird in Abhängigkeit von dem SOC (Ladezustand) der Bleisäurebatterie 110 oder der zusammengesetzten Batterie 10 oder Erfordernissen aus dem Fahrzeug geändert. Die Schaltmuster in 3 bis 5(h) sind daher lediglich Beispiele.
3 demonstriert (a) eine Pb-Startsteuerungsbetriebsart, (b) eine Leerlaufstoppsteuerungsbetriebsart, (c) eine Li-Neustartsteuerungsbetriebsart, (d) eine Pb-Neustartsteuerungsbetriebsart, (e) eine Li-Fahrtsteuerungsbetriebsart, (f) eine erste elektrische Leistungserzeugungsbetriebsart, (g) eine zweite elektrische Leistungserzeugungsbetriebsart und (h) eine Park-/Stoppsteuerungsbetriebsart. In sieben dieser Steuerungsbetriebsarten außer (h) der Park-Stoppsteuerungsbetrieb sind der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 jeweils in den geöffneten Zustand versetzt. In der nachfolgenden Beschreibung entfällt daher eine Erläuterung des geöffneten oder geschlossenen Zustands des fünften Schalters 35 und des sechsten Schalters 36 in sieben der Steuerungsbetriebsarten außer in (h) der Park-/Stoppsteuerungsbetriebsart.
Die Pb-Startsteuerungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, wenn es erforderlich ist, das Fahrzeug unter Verwendung des Startermotors 120 zu starten. Die Schaltsteuerungsbetriebsart wird durch die BMU 50 initiiert, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs von dem AUS-Zustand auf den EIN-Zustand geändert worden ist. Insbesondere versetzt die BMU 50 den dritten Schalter 33 in den geschlossenen Zustand und die anderen drei Schalter in den geöffneten Zustand. Dies bewirkt, wie es in 4(a) veranschaulicht ist, dass die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der Schutzlast 152 durch den dritten Schalter 33 erzielt wird. Leistung wird daher aus der Bleisäurebatterie 110 dem Startermotor 120 und der allgemeinen Last 121 zugeführt. Leistung wird ebenfalls aus der Bleisäurebatterie 110 der Schutzlast 152 durch den dritten Schalter 33 zugeführt. Der Startermotor 120 wird zum Ankurbeln der Kraftmaschine 140 betätigt. Die Pb-Startsteuerungsbetriebsart kann alternativ arbeiten, den ersten Schalter 31 und den dritten Schalter 33 zu schließen und die anderen zwei Schalter zu öffnen.
Die Leerlaufstoppsteuerungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, in die eingetreten wird, wenn gegebene Stoppbedingungen erfüllt sind, um die Kraftmaschine 140 zu stoppen. Insbesondere versetzt die BMU 50 den ersten Schalter 31 und den vierten Schalter 34 in den geschlossenen Zustand und die anderen zwei Schalter in den geöffneten Zustand. Dies ermöglicht eine Zufuhr der Leistung aus der Bleisäurebatterie 110 zu der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den ersten Schalter 31, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 sich in der Motorbetriebsart befindet. Die elektrische Verbindung der zusammengesetzten Batterie 110 und der Schutzlast 152 wird, wie es in 4(b) demonstriert ist, durch den vierten Schalter 34 erstellt. Leistung wird aus der Bleisäurebatterie 110 der allgemeinen Last 151 zugeführt. Leistung wird ebenfalls aus der zusammengesetzten Batterie 10 der Schutzlast 152 durch den vierten Schalter 34 zugeführt. Die Schaltsteuerung in der Leerlaufstoppsteuerungsbetriebsart ist dieselbe, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 sich in dem AUS-Zustand befindet, und das Fahrzeug lediglich durch die Kraftmaschine 140 angetrieben wird.
Die Li-Neustartsteuerungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, in die eingetreten wird, wenn der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 hoch ist und gegebene Neustartbedingungen zum erneuten Starten der Kraftmaschine 140 erfüllt sind. Insbesondere versetzt die BMU 50 den zweiten Schalter 32 und den vierten Schalter 34 in den geschlossenen Zustand und die anderen zwei Schalter in den geöffneten Zustand. Dies bewirkt, dass die elektrische Verbindung der zusammengesetzten Batterie 10 und der rotierenden elektrischen Maschine 130, wie es in 4(c) veranschaulicht ist, durch den zweiten Schalter 32 erzielt wird. Die elektrische Verbindung der zusammengesetzten Batterie 10 und der Schutzlast 152 wird ebenfalls durch den vierten Schalter 34 erzielt. Leistung wird dann aus der zusammengesetzten Batterie 10 der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den zweiten Schalter 32 zugeführt. Leistung wird ebenfalls aus der zusammengesetzten Batterie 10 der Schutzlast 152 durch den vierten Schalter 34 zugeführt. Der allgemeinen Last 151 wird Leistung aus der Bleisäurebatterie 110 zugeführt. Die Schaltsteuerung in der Li-Neustartsteuerungsbetriebsart ist dieselbe, wenn das Fahrzeug durch sowohl die Kraftmaschine 140 als auf die rotierende elektrische Maschine 130 angetrieben wird.
Die Pb-Neustartsteuerungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, in die eingetreten wird, wenn der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 niedrig ist und gegebene Neustartbedingungen zum erneuten Starten der Kraftmaschine 140 erfüllt sind. Insbesondere versetzt die BMU 50 den ersten Schalter 31 und den vierten Schalter 34 in den geschlossenen Zustand und die anderen zwei Schalter in den geöffneten Zustand. Dies erstellt, wie es in 4(d) demonstriert ist, die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den ersten Schalter 31. Die elektrische Verbindung der zusammengesetzten Batterie 10 und der Schutzlast 152 wird ebenfalls durch den vierten Schalter 34 erzielt. Der allgemeinen Last 151 wird Leistung aus der Bleisäurebatterie 110 zugeführt. Durch den ersten Schalter 31 wird der rotierenden elektrischen Maschine 130 Leistung aus der Bleisäurebatterie 110 zugeführt. Durch den vierten Schalter 34 wird der Schutzlast 152 Leistung ebenfalls aus der zusammengesetzten Batterie 10 zugeführt.
Die Li-Fahrtsteuerungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, in die eingetreten wird, wenn es erforderlich ist, das Fahrzeug unter Verwendung lediglich der rotierenden elektrischen Maschine 130 anzutreiben. Insbesondere versetzt die BMU 50 den zweiten Schalter 32 und den dritten Schalter 33 in den geschlossenen Zustand und die anderen zwei Schalter in den geöffneten Zustand. Dies erzielt, wie es in 5(a) demonstriert ist, die elektrische Verbindung der zusammengesetzten Batterie 10 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den zweiten Schalter 32. Die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der Schutzlast 152 wird ebenfalls durch den dritten Schalter 33 erzielt. Leistung wird dann aus der zusammengesetzten Batterie 10 der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den zweiten Schalter 32 zugeführt. Leistung wird aus der Bleisäurebatterie 110 der allgemeinen Last 151 zugeführt. Leistung wird ebenfalls aus der Bleisäurebatterie 110 der Schutzlast 152 durch den dritten Schalter 33 zugeführt.
Die erste elektrische Leistungserzeugungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsarten, in die eingetreten wird, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 sich in der Leistungserzeugungsbetriebsart befindet und der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 niedrig ist. Insbesondere versetzt die BMU 50 den ersten Schalter 31, den zweiten Schalter 32 und den vierten Schalter 34 in den geschlossenen Zustand und den dritten Schalter 33 in den geöffneten Zustand. Dies erstellt, wie es in 5(b) demonstriert ist, die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den ersten Schalter 31. Die elektrische Verbindung wird ebenfalls zwischen der zusammengesetzten Batterie 10 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den zweiten Schalter 32 erzielt. Die elektrische Verbindung wird ebenfalls zwischen der Schutzlast 152 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den zweiten Schalter 32 und den vierten Schalter 34 erzielt. Leistung, wie sie durch die rotierende elektrische Maschine 130 erzeugt wird, wird daher der Bleisäurebatterie 110 durch den ersten Schalter 31 und der zusammengesetzten Batterie 10 durch den zweiten Schalter 32 zugeführt. Leistung wird ebenfalls der Schutzlast 152 durch den zweiten Schalter 32 und den vierten Schalter 34 zugeführt.
Die zweite elektrische Leistungserzeugungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, in die eingetreten wird, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 sich in der Leistungserzeugungsbetriebsart befindet und der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 hoch ist. Insbesondere versetzt die BMU 50 den ersten Schalter 31 und den dritten Schalter 33 in den geschlossenen Zustand und die zwei anderen Schalter in den geöffneten Zustand. Dies erzielt, wie es in 5(c) demonstriert ist, die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 durch den ersten Schalter 31. Die elektrische Verbindung zwischen der Schutzlast 152 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 wird ebenfalls durch den ersten Schalter 31 und den dritten Schalter 33 erzielt. Leistung, wie sie durch die rotierende elektrische Maschine 130 erzeugt wird, wird daher der Bleisäurebatterie 110 durch den ersten Schalter 31 und ebenfalls der Schutzlast 152 durch den ersten Schalter 31 und den dritten Schalter 33 zugeführt.
Die Park-/Stoppsteuerungsbetriebsart ist die Schaltsteuerungsbetriebsart, in die eingetreten wird, wenn der Zündschalter sich in dem EIN-Zustand befindet und das Fahrzeug gestoppt oder geparkt ist. Insbesondere stoppt die BMU 50 die Ausgabe der Steuerungssignale zu den ersten bis vierten Schaltern 31-34, um diese in den geöffneten Zustand zu versetzen. Gleichermaßen stoppt die BMU 50 die Ausgabe der Steuerungssignale zu dem fünften Schalter 35 und dem sechsten Schalter 36. Der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 sind, wie es bereits beschrieben worden ist, jeweils durch ein normalerweise geschlossenen Solenoidrelais verwirklicht. Wenn die BMU 50 die Ausgabe der Steuerungssignale stoppt, wird dies daher bewirken, dass der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 von dem geöffneten Zustand auf den geschlossenen Zustand geändert werden. Dies erzielt, wie es in 5(d) demonstriert ist, die elektrische Verbindung der Bleisäurebatterie 110 und der Schutzlast 152 durch den fünften Schalter 35 und den sechsten Schalter 36. Durch den fünften Schalter 35 und den sechsten Schalter 36 wird daher der allgemeinen Last 151 und ebenfalls der Schutzlast 152 Leistung aus der Bleisäurebatterie 110 zu zugeführt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, weist der erste Schalter 31, der zwischen der Bleisäurebatterie 110 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 angeordnet ist, einen Stromfluss auf, der dadurch gelangt, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 in der Motorbetriebsart und der Leistungserzeugungsbetriebsart ist. Gleichermaßen weist der zweite Schalter 32, der zwischen der zusammengesetzten Batterie 10 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 angeordnet ist, einen Stromfluss auf, der dadurch gelangt, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 in der Motorbetriebsart und der Leistungsbetriebsart ist.
Im Gegensatz dazu weist der dritte Schalter 33, der zwischen der Bleisäurebatterie 110 und der Schutzlast 120 angeordnet ist, eine dadurch gelangende Stromgröße auf, die von einer Größe von elektrischer Leistung abhängt, die von der Schutzlast 152 angefordert wird. Gleichermaßen weist der vierte Schalter 34, der zwischen der zusammengesetzten Batterie 10 und der Schutzlast 120 angeordnet ist, eine dadurch gelangende Stromgröße auf, die von einer Größe von elektrischer Leistung abhängt, die von der Schutzlast 152 angefordert wird.
Die Stromgröße, die durch den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32 fließt, wenn die rotierende elektrische Maschine 130 in der Motorbetriebsart oder der Erzeugungsbetriebsart arbeitet, hängt von der Leistung, die von der rotierenden elektrischen Maschine 130 zum Betrieb in der Motorbetriebsart angefordert wird oder die durch die rotierende elektrische Maschine 130 in der Erzeugungsbetriebsart erzeugt wird, und der Größe von Ladung ab, die von der Bleisäurebatterie 110 und der zusammengesetzten Batterie 10 angefordert wird. Die erforderliche Leistungsgröße oder die erforderliche Ladungsgröße sind üblicherweise größer als die von der Schutzlast 152 angeforderte Leistungsgröße. Dies bewirkt, dass eine größere Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von Strom durch den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32 als durch den dritten Schalter 33 und den vierten Schalter 34 fließt, so dass der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 eine Wärmegröße erzeugen werden, die größer als die ist, die durch den dritten Schalter 33 und vierten Schalter 34 erzeugt wird.
Der fünfte Schalter 34 und der sechste Schalter 36 sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist, zwischen der Bleisäurebatterie 110 und der Schutzlast 152 angeordnet. Der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 weisen einen Stromfluss auf, der dadurch gelangt, wenn das Fahrzeug gestoppt ist. Eine derartige Stromgröße hängt von einer Leistungsgröße ab, die von der Schutzlast 152 angefordert wird. Die Durchschnittsgröße von Strom pro Zeiteinheit, der jeweils zwischen fünften Schalter 35 und den sechsten Schalter 36 fließt, wird somit kleiner als diejenige sein, die durch den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32 fließt.
Die Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von Strom, wie es in der vorstehenden Beschreibung bezeichnet ist, ist definiert. Dies liegt daran, dass die vorstehend beschriebene Beziehung in der Größe von Strom zwischen jedem des fünften Schalters 31 und sechsten Schalter 36 und jedem des ersten Schalters 35 und des zweiten Schalters 32 unmittelbar umgekehrt werden kann, wenn diese auf der Basis von Zeiteinheit definiert ist. Die Zeitdauer, die zur Berechnung der Durchschnittgröße von Strom erforderlich ist, ist beispielsweise ein Zeitintervall zwischen Start und Stopp des Fahrzeugs.
VORTEILE
Durch den ersten Schalter 31 den zweiten Schalter 32 fließt die größere Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von Strom, wie es vorstehend beschrieben worden ist, als durch die dritten bis sechsten Schalter 33 bis 36. Der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 erzeugen daher üblicherweise eine größere Wärmemenge als die dritten bis sechsten Schalter 33 bis 36.
Der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist, an die Kühlkörper 73a des Gehäuses 71 durch die Isolierfilme 31 geschraubt, so dass die Wärme, wie sie durch den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32 erzeugt wird, auf die Kühlkörper 73a übertragen wird und dann zu dem Körper des Fahrzeugs durch die Flansche 71a des Gehäuses 71 oder außerhalb des Kastens 70 freigegeben wird. Dies kühlt effektiv den ersten Schalter 31 und den zweiten Schalter 32.
Die dritten bis sechsten Schalter 33 bis 36 befinden sich in einem Bereich der Leiterplatte 20, der der zusammengesetzten Batterie 10 zugewandt ist. Dies beseitigt das Erfordernis für Kühlkörper, an denen die dritten bis sechsten Schalter 33 bis 36 montiert werden, im Gegensatz zu der Struktur, in der alle Schalter 31 bis 36 zusammen in dem Gehäuse 71 installiert sind, wodurch ermöglicht wird, dass die Größe des Gehäuses 71 reduziert wird, was zu einer verringerten Gesamtgröße des Batteriepacks 100 führt.
Der dritte Schalter 33 und der vierte Schalter 34 befinden sich näher an einem Abschnitt der Leiterplatte 20, der an dem Gehäuse 71 geschraubt ist, als es der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 sind.
Der dritte Schalter 33 und der vierte Schalter 34 werden, wie es bereits vorstehend in der Beschreibung der Schaltsteuerung erwähnt worden ist, häufiger gespeist als der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36, so dass diese eine größere Wärmemenge als der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 erzeugen werden. Der dritte Schalter 33 und der vierte Schalter 34 sind näher an dem Abschnitt der Leiterplatte 20 angeordnet, der an dem Gehäuse 71 geschraubt ist, der als ein Wärmeableitungspfad dient, wodurch die Freigabe von Wärme aus dem dritten Schalter 33 und dem vierten Schalter 34 erleichtert wird. Dies vermeidet ein Risiko, dass die Wärme, wie sie durch die Schalter 31 bis 36 erzeugt wird, eine obere Grenze eines Wärmewiderstandswerts der Leiterplatte 20 überschreitet.
Der Abschnitt der Leiterplatte 20, der an dem Gehäuse 71 geschraubt ist, kann sich von den Kühlkörpern 73a entfernt befinden, wodurch ein Risiko minimiert wird, dass die Wärme der Kühlkörper 73a eine Übertragung von Wärme der Leiterplatte 20 auf das Gehäuse 71 stört.
Der fünfte Schalter 35 und der sechste Schalter 36 können alternativ näher an dem Abschnitt der Leiterplatte 20, der an dem Gehäuse 71 geschraubt ist, angeordnet werden, als es der dritte Schalter 33 und der vierte Schalter 34 sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Erleichterung eines besseren Verständnisses davon offenbart worden ist, sollte anerkannt werden, dass die Erfindung in verschiedenerlei Weise ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung verkörpert werden kann. Daher sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen an den gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst, die ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung verkörpert werden können, wie es in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt ist.
ERSTE MODIFIKATIONEN
Das Batteriepack 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist mit den Schaltern 30 versehen, die die ersten bis sechsten Schalter 31 bis 36 aufweisen, jedoch können die Schalter 30, wie es in 6 veranschaulicht ist, lediglich die ersten bis vierten Schalter 31 bis 34 aufweisen.
ZWEITE MODIFIKATION
Die Schalter 30 können, wie es in 7 veranschaulicht ist, lediglich den ersten Schalter 31, den zweiten Schalter 32, den fünften Schalter 35 und den sechsten Schalter 36 aufweisen.
DRITTE MODIFIKATION
Die zusammengesetzte Batterie 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist mit fünf Zellen versehen, kann jedoch alternativ derart ausgelegt sein, dass sie eine Vielzahl von Zellen aufweist. Die Anzahl der Zellenstapel kann mehr als zwei sein. Jeder der Zellenstapel kann ausgelegt sein, die Zellen quer und nicht vertikal angeordnet aufzuweisen.
VIERTE MODIFIKATION
Das Ausführungsbeispiel zeigt als ein Beispiel das Fahrzeug, das mit dem elektrischen Leistungssystem 200 versehen ist und ausgelegt ist, die Leerlaufstoppbetriebsart aufzuweisen, jedoch kann das elektrische Leistungssystem zur 100 alternativ in Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen montiert sein. In einem derartigen Fall wird ein Motorgenerator anstelle einer Kombination des Startermotors 120 und der rotierenden elektrischen Maschine 130 verwendet.
Ein Batteriepack ist bereitgestellt, das eine Batterie, eine Leiterplatte, die mit Lastzufuhrleitungen versehen ist, Sammelschienen, die mit der Batterie und der Leiterplatte verbunden sind, erste und zweite Schalter sowie dritte bis sechste Schalter aufweist. Die ersten und zweiten Schalter sind in einem Gehäuse angeordnet, das eine höhere Wärmeableitungskapazität als die Leiterplatte aufweist. Die dritten bis sechsten Schalter sind auf der Leiterplatte angeordnet. Eine Größe eines elektrischen Stroms, der durch die ersten und zweiten Schalter fließt, ist im zeitlichen Durchschnitt größer als derjenige der dritten bis sechsten Schalter. Dies ermöglicht eine Reduktion der Größe des Batteriepacks, ohne dass die Ableitung von Wärme von den Schaltern geopfert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6001360 [0002]

Claims

Batteriepack mit: einer Batterie (10), einer Leiterplatte (20), die mit Verdrahtungsmustern (21 bis 23) versehen ist, Verbindungselementen (60, 64, 61a bis 63a, 62b), die mit der Batterie und der Leiterplatte verbunden sind, Gehäuseschalter (31, 32), die elektrisch mit den Verbindungselementen verbunden sind, Leiterplattenschalter (33 bis 36), die elektrisch mit den Verdrahtungsmustern verbunden sind, und einem Gehäuse (71), in dem die Batterie, die Leiterplatte, die Verbindungselemente, die Gehäuseschalter und die Leiterplattenschalter angeordnet sind, wobei das Gehäuse eine höhere Wärmeabstrahlungskapazität als die Leiterplatte aufweist, wobei die Gehäuseschalter in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Leiterplattenschalter auf der Leiterplatte montiert sind, und wobei eine Durchschnittsgröße pro Zeiteinheit von elektrischem Strom, der durch die Gehäuseschalter fließt, größer als derjenige ist, der durch die Leiterplattenschalter fließt.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei die Gehäuseschalter einen ersten Schalter (31) und eine zweiten Schalter (32) aufweisen, wobei der erste Schalter zwischen einer externen Leistungsversorgung (110) und einer ersten elektrischen Last (130) angeordnet sind und arbeiten, um selektiv eine elektrische Verbindung zwischen der externen Leistungsversorgung und der ersten elektrischen Last zu erstellen oder zu blockieren, der zweite Schalter (32) zwischen der Batterie und der ersten elektrischen Last angeordnet ist, und arbeitet, um selektiv eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und der ersten elektrischen Last zu erstellen oder zu blockieren.
Batteriepack nach Anspruch 2, wobei die Leiterplattenschalter einen dritten Schalter (33) und einen vierten Schalter (34) aufweist, wobei der dritte Schalter zwischen einer zweiten elektrischen Last (152) und der externen Leistungsversorgung angeordnet ist und arbeitet, um selektiv eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Last und der externen Leistungsversorgung zu erstellen oder zu blockieren, wobei die zweite elektrische Last eine kleinere erforderliche Leistung als die erste elektrische Last aufweist, wobei der vierte Schalter (34) zwischen der zweiten elektrischen Last und der Batterie angeordnet ist und arbeitet, um selektiv eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Leistung der Batterie zu erstellen oder zu blockieren.
Batteriepack nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Leiterplattenschalter einen Umgehungsschalter (35, 36) aufweisen, der zwischen einer zweiten elektrischen Last (152) und der externen Leistungsversorgungen angeordnet ist und arbeitet, um selektiv eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Last (152) und der externen Leistungsversorgung zu erstellen oder zu blockieren, wobei die zweite elektrische Last eine kleinere erforderliche Leistungsgröße als die erste elektrische Last aufweist.
Batteriepack nach Anspruch 4, wobei der Umgehungsschalter einen fünften Schalter (35) und einen sechsten Schalter (36) aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, wobei der sechste Schalter näher an der zweiten elektrischen Last angeordnet ist, als es der fünfte Schalter ist, und wobei ein Zwischenpunkt zwischen dem fünften Schalter und den sechsten Schalter mit der ersten elektrischen Last verbunden ist.
Batteriepack nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leiterplatte derart verlegt ist, dass sie der Batterie innerhalb des Gehäuses zugewandt ist, und wobei die Leiterplattenschalter in einem Bereich auf der Leiterplatte montiert sind, der der Batterie zugewandt ist.