JP2017510046A

JP2017510046A - 動力電池及びその電池セル状態収集装置

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Publication number: JP2017510046A
Application number: JP2016560754A
Authority: JP
Inventors: 蜀剛 ▲ごん▼; 運陳; 少波呉; 涛黄; 薇李
Original assignee: 深▲せん▼市智輪電動車駆動技術有限公司
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: CN106233526B; EP3128599A4; WO2015149275A1; EP3128599B1; CN106233526A; KR20160138994A; US20170125855A1; EP3128599A1; ES2721653T3; JP6353070B2; US10811734B2; KR102006529B1; PL3128599T3

Abstract

電池セル状態収集装置及びこの電池セル状態収集装置を使用した動力電池を提供する。電池セル状態収集装置(11)は、収集板組立フレーム(113)と、電池セル(119)の底面に固定される第一インターフェース(111)と、もう一つの電池セル(119)の先端に固定される第二インターフェース(112)と、第一インターフェース (111)と第二インターフェース(112)を接合する接続台座(115)とを含み、収集板組立フレーム(113)は、PCB板(1131)と、PCB板に取り付ける信号処理モジュール(1133)と、通信モジュール(1136)に合致して第一インターフェース(111)に挿着する固定ブロック (1135)とを含み、固定ブロック(1135)に第二インターフェース(112)と対応する電池セルデータ信号を収集する信号収集モジュール (1137)が取り付けられる。収集板組立フレーム(113)により、信号収集モジュール(1137)と信号処理モジュール(1133)と通信モジュール(1136)を集成すると同時に、接続台座(115)、第一インターフェース(111)と第二インターフェース(112)を設置して、収集板組立フレーム(113)を直列接続された電池セル(119)間に取り付けることにより、接続ワイヤの使用が減少・短縮され、配置空間を節約し、更に電池セルが放熱しやすくなる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車の動力電池、特に電池セル状態収集装置及びこの電池セル状態収集装置を使用した動力電池に関するものである。

電気自動車は主に動力電池を電力供給源とする。電気自動車は大きい工率と電流を必要とするため、従来の動力電池は複数の電池セルを直列の組に接続した上で、直列に接続された電池セルの組を並列に接続し、最後にパッケージングして製造するのが一般的である。電池セルは充電が可能な比較的小さい電池であり、電池セルの側面及び底面はマイナス電極であり、電池セルの先端に金属キャップが設けられ、この金属キャップは電池セルのプラス電極であることが一般的である。電池セルは可燃性且つ爆発性があるため、動力電池を使用する過程において、温度や電圧などのパラメータを常に監視制御し、動力電池の充電と放電とをコントロールすることにより、危険の発生を防止する必要がある。電池セルの状態をリアルタイムに監視制御するために、信号収集モジュールにより電池セル状態の信号を収集してから、信号処理モジュールにより信号収集モジュールが収集した信号を処理して処理結果を出し、通信モジュールにより信号処理モジュールから出された処理結果を電気自動車のメイン制御モジュールに伝送して、動力電池の各電池セルをリアルタイムに監視制御することが実現される。従来の技術において、電気自動車の動力電池の信号収集モジュールと信号処理モジュール及び通信モジュールは別々に設置された上で、リード線を介して接続されるため、リード線が長く、且つ多く使用されるので、配線し難く、動力電池における電池セルの放熱も阻害される。

本発明の目的は、電池セル状態収集装置を提供し、電気自動車の動力電池の信号収集モジュールと信号処理モジュール及び通信モジュールが別々に設置され、リード線を介して接続されるため、リード線が長く、且つ多く使用されるので、配線し難く、動力電池における電池セルの放熱も阻害される従来技術における問題を解決することにある。

本発明は電池セル状態の信号を収集する電池セル状態収集装置であって、直列に接続された隣接する電池セル間に設置される収集板組立フレームと、直列に接続された隣接する前記電池セルの底面に固定される第一インターフェースと、直列に接続された隣接するもう一つの前記電池セルの先端部に固定される第二インターフェースと、前記第一インターフェースと前記第二インターフェースを接続する接続台座とを含み、前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとはそれぞれ対応する前記接続台座に挿着され、前記収集板組立フレームはPCB板、前記PCB板に取り付けられる信号処理モジュールと、前記PCB板に取り付けられる通信モジュールと、前記第一インターフェースに挿着する固定ブロックとを含み、前記PCBに前記第一インターフェースに挿着する接続部を有し、前記固定ブロックに前記第二インターフェースと対応する前記電池セル状態の信号を収集する信号収集モジュールが取り付けられる。

本発明のもう一つの目的は、動力電池を提供することであって、動力電池は、前記電池セル状態収集装置に取り付けられるいくつかの前記電池セルを含む。

収集板組立フレームにより、信号収集モジュールと信号処理モジュール及び通信モジュールとを集成し、接続台座、第一インターフェース、第二インターフェースを設置し、収集板組立フレームを直列接続された電池セル間に取り付けることにより、接続ワイヤを短縮したうえで、配置空間を節約し、更に電池セルの放熱空間を増加させ、放熱効率を向上させる。それに、同じ体積である場合でも、比較的多くの電池セルを設置でき、動力電池の電気容量を増加させることが可能となる。

本発明の実施の形態を示す電池セル状態収集装置の立体図であって、複数組の直列に接続された電池セルの接続状態も示す。図１に示された電池セル状態収集装置の分解図である。図２に示された１１Ａ部分の拡大図である。図２に示された電池セルの正面図であって、第一インターフェースと第二インターフェースとを示す。図４に示した第一インターフェースの拡大図である。図４に示した第二インターフェースの拡大図である。図２に示した収集板組立フレームの拡大図である。図７に示した収集板組立フレームの上面図である。図２に示した接続台座の断面図である。図９に示した接続台座の絶縁ケースの立体拡大図である。図９に示した接続台座の電極に接続された立体拡大図である。図９に示した接続台座のピンの立体拡大図である。

本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明らかにするために、以下、添付する図面及び実施例を参照し、本発明についてさらに説明する。本明細書に記載する実施例は、あくまでも本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定することを意図しない。

図１、図２と図３に示したように、本発明の実施形態により提供される電池セル状態収集装置11は、電池セル119の状態信号を収集、監視制御するものであって、収集板組立フレーム113と、第一インターフェース111と、第二インターフェース112と、接続台座115とを備える。その内に、第一インターフェース111は電池セル119の底面に固定され、電池セル119の陰極とし、第二インターフェース112は電池セル119の先端に固定され、電池セル119の陽極とするが、二つの電池セル119を直列に接続する場合に、一つの電池セル119の第一インターフェース111を接続台座115に挿着し、もう一つの電池セル119の第二インターフェース112も接続台座115に挿着することによって、接続台座115により一つの電池セル119の陰極ともう一つの電池セル119の陽極が接続され、二つの電池セル119は直列に接続される。第一インターフェース111と第二インターフェース112とはそれぞれ接続台座115に挿着され、接続台座115は直列に接続された二つの電池セル119間に位置するので、接続台座115の占める体積は減少するとともに、第一インターフェース111と第二インターフェース112とは接続台座115に挿着されるので、二つの電池セル119の直列に接続する長さが短縮されるので、占用する体積は比較的減少する。図７と図８に示したように、収集板組立フレーム113は、PCB板1131と、信号処理モジュール1133と、通信モジュール1136と、固定ブロック1135とを備え、固定ブロック1135に信号収集モジュール1137が取り付けられる。信号処理モジュール1133と通信モジュール1136とはPCB板1131に取り付けられる、PCB板1131に第一インターフェース111に挿着する接続部1132を備える。固定ブロック1135はPCB板1131の接続部1132に取り付けられ、第一インターフェース111に挿着できる。即ち、信号処理モジュール1133と、通信モジュール1136と、信号収集モジュール1137とをPCB板1131に集成することにより、リード線の使用が減少・短縮し、配置空間も節約され、更に電池セル119の放熱空間を増加させることにより、放熱効率が向上する。固定ブロック1135を設けることにより、信号収集モジュール1137を固定する役割をする。固定ブロック1135をPCB板1131の接続部1132とともに第一インターフェース111に挿着してから、第一インターフェース111とともに接続台座115に挿着することで、固定ブロック1135上の信号収集モジュール1137より第二インターフェース112に対応する電池セル119の状態を示す信号を収集し、PCB板1131上の信号処理モジュール1133により収集した信号を処理し、その処理結果は通信モジュール1136により電気自動車のメイン制御モジュールに伝送され、それに応じて収集板組立フレーム113が占める体積も減少でき、集成度を向上することにより、配置空間を節約する。本実施形態では、各電池セル119の底面に第一インターフェース111を取り付け、その先端に第二インターフェース112を取り付けることにより、複数の電池セル119が直列に接続しやすくなるとともに、複数の直列に接続された一対の電池セル119間に前記収集板組立フレーム113を取り付け、各電池セル119の状態を監視制御し、電池の安全且つ正常な運行を保証する。

収集板組立フレーム113により、信号収集モジュール1137と信号処理モジュール1133と通信モジュール1136とを集成すると同時に、接続台座115と、第一インターフェース111と、第二インターフェース112とを設置し、収集板組立フレーム113を直列に接続した電池セル119間に取り付けることにより、接続ワイヤを減少・短縮し、配置空間を節約し、更に電池セルの放熱効率を向上させた。また、同じ体積において、電池セル119を比較的多く設置して、動力電池の電気容量が増加する。

更に、PCB板1131に複数の接続部1132を設置し、各接続部1132に固定ブロック1135が取り付けられる。このようにして、複数組の直列に接続された電池セル119を接続し、即ち一組の直列に接続された二つの電池セル119を接続台座115と一つの固定ブロック1135とにより接続することにより、一つの収集板組立フレーム113により複数の電池セル119の状態を示す信号を収集し、この状態信号を処理するとともに処理結果を伝送することができ、即ち一つの収集板組立フレーム113により複数の電池セル119の状態を示す信号を収集・処理・伝送することにより、集成度が向上し、更にリード線の使用を減少させ、配置空間が節約できる。本実施形態では、PCB板1131は長手形状を呈し、PCB板1131の長手方向に沿って六つの接続部1132が配列され、各接続部1132に対応して固定ブロック1135が取り付けられる。このようにして直列に接続しようとする六組の電池セル119を並列に接続することが可能であり、六つの電池セル119の状態を示す信号を収集・処理・伝送することができるとともに、この六組の電池セル119の固定が簡単となり、電池セル119の取り付けが簡単となる。当然ながら、この長手形状のPCB板1131に任意数量の接続部1132と固定ブロック1135とを設置することが可能であり、例えば五つ、七つなどを設置して、対応する数量のセットとなる直列に接続される電池セル119を接続することが可能である。当然、その他の実施形態において、PCB板1131は三角形或いは五角形などを呈したものでも可とし、接続部1132をPCB板1131の角部に設ける。尚、PCB板1131の中央部を円形にしたものでも良く、接続部1132をその周縁に設ける。当然ながらその他の形状に設けても良い。

図３、図９と図１１に示したように、接続台座115には、接続電極117と接続電極117を包んだ絶縁ケース116とを備える。接続電極117を接続して第一インターフェース111と第二インターフェース112とを電気的に接続させ、即ち第一インターフェース111と第二インターフェース112とが対応する接続台座115に挿着された場合に、第一インターフェース111は第二インターフェース112とともに接続電極117と接続されることにより、第一インターフェース111と第二インターフェース112とが電気的に接続され、更に第一インターフェース111と第二インターフェース112とに対応する二つの電池セル119と電気的に接続される。接続電極117は、支持板1171と、第一側壁1172と、第二側壁1173とを備え、第一側壁1172と第二側壁1173とはそれぞれ支持板1171の対応する両面に設けられ、その内に、第一側壁1172を用いて第一インターフェース111の対応する外側面を突き合わせることにより、第一インターフェース111を接続台座115に挿着する際に、第一インターフェース111と第一側壁1172とが電気的に接続しやすくなる。第二側壁1173を用いて第二インターフェース112の対応する外側面を突き合わせることにより、第二インターフェース112を接続台座115に挿着する際に、第二インターフェース112と第二側壁1173とが電気的に接続しやすくなる。

図９と図１１とに示したように、第一側壁1172は二つであり、対応する支持板1171の対応する両端に設置される。二つの第一側壁1172がぴったり合わさり第一インターフェース111の対応する外側面をクランプし、接続する安定性を向上させ、第一側壁1172と第一インターフェース111との電気的接続をより良くすることが可能である。

図３、図９、図１１に示したように、固定ブロック1135の側面が第一インターフェース111の内側面を突き合わせ、第一インターフェース111が接続台座115に挿着する際に、接続台座115と固定ブロック1135とにより第一インターフェース111をクランプし、第一インターフェース111を安定させる。

更に、第二側壁1173は支持板1171の周縁に設けられる。第二側壁1173を支持板1171の周縁に設けることにより、接続電極117の体積を比較的減少させ、更に接続台座115の体積も減少させることができる。

スリーブ状である第二側壁1173は、支持板1171の中央部に設けられ、支持板1171に第二側壁1173と対応する位置に第一開口が設けられる（図示していない）。第二側壁1173をスリーブ状に設けることにより、第二インターフェース112が第二側壁1173の内部に挿着しやすくなり、第二側壁1173が第二インターフェース112の対応する外側面と接触させる。同じく図８に示したように、支持板1171に第一開口を設けることにより、固定ブロック1135上の信号収集モジュール1137のセンサーを第二インターフェース112に挿着し易くなり、電池セル119の状態をより良く感知できるようになる。

第二側壁1173は収縮部1174を含み、収縮部1174は支持板1171が第二側壁1173に沿って軸方向に内側に向けて収縮した形状に形成される。収縮部1174を設けることにより、第二インターフェース112を第二側壁1173に挿着する際に、第二インターフェース112が噛み合わさり、第二インターフェース112が脱落することを防止し、第二インターフェース112と第二側壁1173との接続が更に安定する。

第二側壁1173はガイド部1175も備え、ガイド部1175は収縮部1174が第二側壁1173に沿って軸方向に外側に向けて拡張した形状に形成される。ガイド部1175を設置することにより、第二インターフェース112を第二側1173に挿着しやすくする。

図２、図７、図９と図１１に示したように、固定ブロック1135の上フランジにプラグ1136を設け、プラグ1136は第一開口との合致を介して第二インターフェース112に挿着される。プラグ1136を設けることにより、第二インターフェース112の対応する内側面と突き合わせられ、更に第二側壁1173とプラグ1136により第二インターフェース112をクランプすることにより、第二インターフェース112を固定し易くする。尚、プラグ1136にプローブを取り付けて、第二インターフェース112に対応する電池セル119の状態をより良く感知できるようにしても良い。同じく図８に示したように、本実施形態において、信号収集モジュール1137は、第二インターフェース112に対応する電池セル119の温度を探知する温度プローブ1139を備え、温度プローブ1139はプラグ1136に取り付けられる。温度プローブ1139をプラグ1136に取り付けることにより、第一開口を介して第二インターフェース112に挿着し、第二インターフェース112に対応する電池セル119に更に接近し、この電池セル119の温度状態をもっと正確に探知することができる。

信号収集モジュール1137は、第二インターフェース112に対応する電池セル119の陽極、陰極と接続してこの電池セル119の電圧を探知する二つのプローブ1138も備え、この二つのプローブ1138は固定ブロック1135に取り付けられる。接続台座115は、第二インターフェース112に対応する電池セル119の側面と接続されるピン電極118も備え、ピン電極118は絶縁ケース116に固定され、ピン電極118と支持板1171は間隙を持って設定される。二つのプローブ1138において、その一つをピン電極118と接触させ、もう一つは接触電極117の支持板1171と接触させるが、接続電極117は第二インターフェース112に対応する電池セル119の陽極と電気的に接続され、ピン電極118は電池セル119の側面と接続され、即ちピン電極118と電池セル119の陰極とが接続され、二つのプローブ1138はそれぞれこの電池セル119の陽極と陰極とに接続されることにより、この電池セル119の電圧を測定できる。

ピン電極118の横断面はL型を形成し、挿入部1181と突合せ部1182とを備え、挿入部1181と突合せ部1182とが接続される。突合せ部1182を用いて第二インターフェース112に対応する電池セル119の側面を突き合わせることにより、該当するピン電極118と電池セル119の陰極とを接続させる。挿入部1181を用いて対応する片方のプローブ1138を突き合わせることにより、ピン電極118と片方のプローブ1138とを接続させる。挿入部1181は絶縁ケース116中に挿着され、このピン電極118を固定する。

本実施形態において、挿入部1181は第二側壁1173に対応する支持板1171の一面の上方に位置する。支持板1171の片方のプローブ1138に対応する位置に第二開口1177を設け、絶縁ケース116の第二開口1177に対応する位置に部分的に挿入部1181を露出させる第三開口1166を設ける。それによって、収集板組立フレーム113の固定ブロック1135を接続台座115に挿着したら、固定ブロック1135の二つのプローブ1138の内に、一つは第二開口1177を貫通して、第三開口1166の中に挿着されてピン電極118の挿入部1181を突き合わせる。もう一つのプローブ1138は支持板1171を直接突き合わせ、第二インターフェース112に対応する電池セル119の陰極と陽極とに接続される。

挿入部1181は第三開口1166中の部分的に対応するプローブ1138が挿着できる第一凹み溝1183に位置する。第一凹み溝1183を設置することにより、プローブ1138がピン電極118の挿入部1181と突き合わせられる際に、ガイドの役割を果たして、プローブ1138を保護する。第一凹み溝1183を設置することにより、ピン電極118の挿入部1181が絶縁ケース116に噛み合わせられ、ピン電極118がより安定的に取り付けられるようにする。当然ながら、プローブ1138をより良く保護するために、支持板1171のもう一つのプローブ1138に対応する位置に該当するプローブ1138が挿着できる第二凹み溝1176を設けることができる。

その他の実施形態において、ピン電極118の挿入部1181は第一側壁1172の対応する支持板1171の一面の上方に設置しても可とし、例えば第一側壁1172に隙間を設け、挿入部1181をこの隙間に挿着することで、挿入部1181が支持板1171の上方に設置できるようにするほか、二つのプローブ1138がそれぞれピン電極118の挿入部1181と接続電極117の支持板1171とを突き合わせるようにする。

接続電極117は金属を打ち抜きして成型したものを使っても良く、制作は簡単且つ便利である。ピン電極118は金属板を湾曲させたものであり、金属を打ち抜きして成型したものを使用しても可とする。

図３、図９と図１０に示したように、絶縁ケース116は支持台座1161と、第一側板1162と、第二側板1163とを備え、第一側板1162と第二側板1163とはそれぞれ支持台座1161の対応する両面に固定される。支持板1171は支持台座1161に取り付けられ、支持台座1161により支持板1171を支え、支持板1171の強度を増加させる。第一側板1162は第一側壁1172の外側に包まれ、第二側板1163は第二側壁1173の外側に包まれ、第一側板1162と第二側板1163により第一側壁1172と第二側壁1173とを固めることにより、第一インターフェース111と第二インターフェース112とを接続台座115に、より安定的に接続させる。

図３、図９と図１０に示したように、絶縁ケース116の片側に接続挿着ブロック1164も設け、絶縁ケース116の対応するもう片側にもう一つの絶縁ケース116の接続挿着ブロック1164と合致するジャック1165が設けられる。絶縁ケース116に接続挿着ブロック1164とジャック1165とを設置することにより、複数組の直列に接続される電池セル119を並列に設置する場合に、複数の接続台座115を交互に接続して、電池セル119の接続安定性を増加させ、同じく接続台座115も、より安定して取り付けることができる。

図３、図４と図５に示されたように、第一インターフェース111は第一金属底板1111と二つの第一金属側壁1112とを備える。第一金属底板1111を用いて、対応する電池セル119の底面と接続される。二つの第一金属側壁1112を用いて接続台座115に挿着する。二つの第一金属側壁1112は対応する第一金属底板1111に設けられ、二つの第一金属側壁1112間にPCB板1131と接続部1132とに向け延ばされた開口1114を備える。第一金属側壁1112は第一金属底板1111に垂直にして設け、当然ながら第一金属底板1111の法線方向に対して一定の角度をつけても可とする。二つの第一金属側壁1112間に開口1114を設置し、PCB板1131の接続部1132が延ばされることにより、固定ブロック1135上の信号収集モジュール1137とPCB板1131上の信号処理モジュール1133とが電気的に接続されるようにする。

第一金属底板1111に第一金属底板1111が電池セル119の底面に固定できる第一スルホール1113が設けられる。第一金属底板1111に第一スルホール1113を設けることにより、グルー溶液と半田などを第一スルホール1113を介し、第一金属底板1111と電池セル119の底面の間に流入させ、第一金属底板1111と電池セル119の底面を固定する。

具体的には、第一金属底板1111は円形に形成され、第一金属側壁1112は第一金属底板1111に並行した断面に沿って円弧状に形成される。第一金属底板1111を円形に設け、電池セル119の底面と合致しやすい。その他の実施形態において、第一金属底板は方形、矩形などその他の形状に形成しても可とする。

図３、図４と図６に示されたように、第二インターフェース112は、第二金属底板1121と、第二金属側壁1122とを備える。第二金属底板1121を用いて対応する電池セル119の先端と固定されて接続される。第二金属側壁1122を用いて接続台座115に挿着される。第二金属側壁1122は第二金属底板1121を取り囲む。

第二金属底板1121に該当する第二金属底板1121を電池セル119の先端に固定するための第二スルホール1123が設けられる。第二金属底板1121に第二スルホール1123を設け、グルー溶液と半田などを第二スルホール1123を介し、第二金属底板1121と電池セル119の先端との間に流入させ、第二金属底板1121と電池セル119の先端とを固定する。

具体的に、第二金属底板1121は円形に形成される。第二金属底板1121を円形に形成することにより、電池セル119の先端と合致することになる。その他の実施形態において、第二金属底板1121は方形、矩形等の形状に形成されても可とする。

第二金属側壁1122は第二金属底板1121に垂直であるが、当然ながら第二金属底板1121の法線方向と一定な角度をつけることも可とする。本実施形態において、第二金属側壁1122は段々と拡大された形状をしており、第二金属側壁1122はその高さ方向に沿って外側に傾斜する勾配度を持つ。第二金属側壁1122の高さ方向は第二金属底板1121に垂直にした上で、第二金属底板1121から遠く離れる方向である。第二金属側壁1122を段々と拡大された形状に設置することにより、第二金属側壁1122を接続台座115に挿着する際に、第二金属側壁1122が接続台座115に噛み合わせられ、第二金属側壁1122と接続台座115の接続安定性が増加する。同じく図９に示したように、好ましくは、第二金属側壁1122と第二金属底板1121の法線方向の傾斜角度と接続電極117の第二側壁1173の収縮部1174と支持板1171の法線方向の傾斜角度とを同等に設置することにより、第二インターフェース112の第二金属側壁1122と接続電極117の第二側壁1173とが更によく接続される。

第二金属側壁1122上にその高さ方向に沿っていくつかの狭い切込みを設ける。第二金属側壁1122上に狭い切込みを設置することにより、第二金属側壁1122を接続台座115に挿着する際に、第二金属側壁1122が一定に内側へ収縮する弾性を持たせ、接続台座115に挿着しやすくなる。

本発明が提供する動力電池であって、いくつかの電池セルと、電池セル状態収集装置とを備え、電池セルは電池セル状態収集装置に取り付けられる。この動力電池は前記電池セル状態収集装置を用いて、接続ワイヤの使用を減少・短縮させ、配置空間を節約した上で、電池セルの放熱空間を増加させ、放熱効率が向上した。また、同じ体積の場合でも、比較的多くの電池セルを設置でき、動力電池の電気容量を増加させることが可能となる。

この電池セル状態収集装置を使用する動力電池であって、その動作モードは以下の通りである。

充電モード：

正常に充電(0.5C)する場合に、充電開始から30mins（分）以内は5minsごとに電池セルの温度、電圧状態を収集し、充電30mins後は15minsごとに収集を行う。

急速充電(1.0C)の場合は、充電開始から30mins以内は、3minsごとに電池セルの温度、電圧状態を収集し、充電30mins後は15minsごとに収集する。

充電する際に、動力電池の電圧が290.5V (4.15V*70)に達した後、即ち各電池セルの電圧が4.15Vに達した後に、ある直列に接続された電池セルの充電電流が200mAになった場合に、この直列に接続された電池セルは平衡状態となる。この場合に、各電池セルの電圧を5minsごとに収集する。六組或いは複数組の充電電流がともに200mAになった場合に、平衡が交替し、一回の平衡時間は45s（秒）となる。

(備考：充電する場合に、異常状態以外に電池セルは発熱しない。)

放電モード：

放電開始直後30mins以内に、電池セルの温度状態を10minsごとに収集し、放電30mins後は、15minsごとに収集する。

放電初期段階で電池セルごとに電圧状態を収集しない。総電圧が518V (3.7V*140)以下になった場合、即ち電池セルごとの電圧が3.7V以下になった場合に、収集板組立フレーム113が電圧を一回収集する。動力電池のメイン制御MCUによる分析を実施してコマンドを出して、電圧が3.6V以下の電池セルについては、関連する収集板組立フレーム113により15minsごとに電圧を収集する。

放電において最後の30minsは、電池セルの温度、電圧を5minsごとに収集する。

(備考：通常の場合は1.0Cで30mins間放電後に、電池セルが放熱し始める。動力電池の直列接続された電池セルごとの放電電流は3.1A、1.0C=3Aを超えない。)

待機モード：

収集が中断された場合に、通信モジュール1136のみ動作する。

データ異常処理：

ある電池セルの温度或いは電圧が異常である場合に、動力電池のメイン制御MCUより異常データ及び電池セルのアドレスが直ちに伝送される。

データ収集及び処理モジュール

温度収集及び処理：

各電池セルは温度データを10回収集した上で、平均値を算出(算出式（２）による)し、平均値と参考値との比較により、データが異常であるかを判断し、更に5番目と6番目との温度値を用いて平均値を算出(算出式（１）による)し、収集スピードはAD変換器のスピードにより決められる (充電温度範囲：0〜45°C、放電温度範囲は：-20〜60°C、充電温度参考は35°C、放電温度参考値は50°C、常温は25°Cである。) 。

電圧の収集と処理：

各収集板組立フレームの固定ブロック1135上の信号収集モジュール1137はそれぞれ接続される電池セルの電圧を順次収集し、各電池セルにおける収集持続時間は4minsである。循環で10回収集した場合に、電池セルごとに10回収集した電圧値により平均値を算出(算出式（２）による)し、平均値と参考値の比較により、データが異常であるかを判断し、更に5番目と6番目の電圧値を用いて平均値を算出(算出式（１）による)する (充電電圧範囲は4.05V〜4.25Vであり、参考値：4.15V；放電電圧参考値：3.0V(2.9V)、3.7V(3.6V)) 。

平均値算出式

算出式（１）：10個のデータから、最大値と最小値を除いて、平均値を算出する。

算出式（２）：この10個のデータを大きさの順番に並べて、5番目のデータと6番目のデータにて平均値を算出する。

通信モジュール動作方式

送信方式：収集板組立フレームアドレスコード、電池セル1アドレスコード、電池セル1温度値、電池セル1電圧値、電池セル2アドレスコード、電池セル2温度値、電池セル2電圧値、電池セル3アドレスコード、電池セル3温度値、電池セル3電圧値、電池セル4アドレスコード、電池セル4温度値、電池セル4電圧値、電池セル5アドレスコード、電池セル5温度値、電池セル5電圧値、電池セル6アドレスコード、電池セル6温度値、電池セル6電圧値、温度平均値、電圧平均値、終了コード。

異常データを直ちに優先的に送信し、同時にその電池セルのアドレスコードを送信する。異常データの前に警告標識をつける。

受信方式：中断する形式にて命令を受信する。

上述した内容はあくまでも本発明による好ましい実施形態であり、本発明の限定にはならない。本発明の精神及び原則の範囲内である限り、いかなる修正、同等置換、改良などのすべては本発明による保護範囲内に含まれるべきである。

（付記）
（付記１）
電池セルの状態信号を収集するのに使用する電池セル状態収集装置であって、直列に接続された隣接する電池セル間に設置された収集板組立フレームと、直列に接続された隣接する一個の前記電池セルの底面に固定される第一インターフェースと、直列に接続された隣接するもう一個の前記電池セルの先端に固定された第二インターフェースと、前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとを電気的に接続する接続台座とを含み、前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとは対応する前記接続台座に挿着され、前記収集板組立フレームは、PCB板と、前記PCB板に取り付けられた信号処理モジュールと、前記PCB板に取り付けられた通信モジュールと、前記第一インターフェースに挿着された固定ブロックとを含み、前記PCB板は、前記第一インターフェースに挿着可能に設けられた接続部を備え、前記固定ブロックは前記接続部に取り付けられ、前記固定ブロックに前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの状態信号を収集する信号収集モジュールが取り付けられることを特徴とする電池セル状態収集装置。

（付記２）
前記接続台座は前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとを電気的に接続させる接続電極と、前記接続電極を包む絶縁ケースとを含み、前記接続電極は支持板と、前記第一インターフェースの対応する外側面の第一側壁を突き合わせる第一側壁と、前記第二インターフェースの対応する外側と突き合わせる第二側壁とを含み、前記第一側壁と前記第二側壁はそれぞれ前記支持板の対応する両面に設けられることを特徴とする付記１に記載の電池セル状態収集装置。

（付記３）
前記第一側壁は二つであり、それぞれ前記支持板の対応する両端に設置されることを特徴とする付記２に記載の電池セル状態収集装置。

（付記４）
前記第二側壁は前記支持板の周縁に設けられることを特徴とする付記３に記載の電池セル状態収集装置。

（付記５）
スリーブ状の前記第二側壁は、前記支持板の中央部に設けられ、前記支持板の第二側壁に対応する位置に第一開口が設けられることを特徴とする付記２に記載の電池セル状態収集装置。

（付記６）
前記第二側壁は収縮部を含み、前記収縮部は前記支持板がこの第二側壁の軸方向に沿って内側に向け収縮した状態を形成することを特徴とする付記５に記載の電池セル状態収集装置。

（付記７）
前記第二側壁はガイド部も含み、前記ガイド部は前記収縮部がこの第二側壁の軸方向に沿って外側に向け拡張された状態を形成することを特徴とする付記６に記載の電池セル状態収集装置。

（付記８）
前記固定ブロックの上フランジに前記第一開口を介して前記第二インターフェースに挿入されるプラグが設けられることを特徴とする付記５に記載の電池セル状態収集装置。

（付記９）
前記信号収集モジュールは前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの温度を探知する温度プローブを含み、前記温度プローブは前記プラグに設けられることを特徴とする付記８に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１０）
前記信号収集モジュールは前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの陽極、陰極と電気的に接続されてこの電池セルの電圧を探知する二つのプローブも含み、二つの前記プローブは前記固定ブロックに取り付けられ、前記接続台座は前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの側面と接続するピン電極を含み、前記ピン電極は前記絶縁ケースに固定され、前記ピン電極と前記支持板は間隙を設けて設置されることを特徴とする付記２に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１１）
前記ピン電極の横断面はL型に形成され、対応する一つの前記プローブと突き合わせられる挿入部と、前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの側面と突き合わせられる突合せ部とを含み、前記突合せ部と前記挿入部とは接続され、前記挿入部は前記絶縁ケースに挿着されることを特徴とする付記１０に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１２）
前記挿入部は前記第二側壁に対応する前記支持板の一面の上方に位置し、前記支持板の一つのプローブに対応する位置に第二開口が設けられ、前記絶縁ケースの第二開口と対応する位置に露出された前記挿入部の第三開口が設けられることを特徴とする付記１１に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１３）
前記挿入部は前記第三開口において対応する前記プローブが挿入される第一凹み溝に位置していることを特徴とする付記１２に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１４）
前記支持板のもう一つの前記プローブに対応する位置にこのプローブが挿入される第二凹み溝が設けられることを特徴とする付記１３に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１５）
前記絶縁ケースは前記支持板を固定する支持台座と、前記第一側壁の外側に包まれる第一側板と前記第二側壁に包まれる第二側板とを含み、前記第一側板と前記第二側板とはそれぞれ前記支持台座の対応する両面に固定されることを特徴とする付記２に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１６）
前記絶縁ケースの片側に接続挿着ブロックが設けられ、前記絶縁ケースの対応する反対側にもう一つの前記絶縁ケースの前記接続挿着ブロックと合致するジャックが設けられることを特徴とする付記１５に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１７）
前記第一インターフェースは対応する前記電池セルの底面と固定して接続される第一金属底板と、前記接続台座に挿着される二つの第一金属側壁とを含み、二つの前記第一金属側壁は対応する前記第一金属底板に設けられ、二つの前記第一金属側壁の間に前記PCB板の接続部が延ばされる開口が設けられることを特徴とする付記１−１６のいずれか１つに記載の電池セル状態収集装置。

（付記１８）
前記第一金属底板にこの第一金属底板を前記電池セルの底面に固定するように設けられた第一スルホールが設けられることを特徴とする付記１７に記載の電池セル状態収集装置。

（付記１９）
前記第一金属底板は円形に形成され、前記第一金属側壁は前記第一金属底板の断面に平行して円弧状に形成されることを特徴とする付記１７に記載の電池セル状態収集装置。

（付記２０）
前記第二インターフェースは対応する前記電池セルの先端に固定して接続される第二金属底板と、前記接続台座に挿着する第二金属側壁とを含み、前記第二金属側壁は前記第二金属底板を取り囲んで形成されることを特徴とする付記１−１６のいずれか１つに記載の電池セル状態収集装置。

（付記２１）
前記第二金属底板にこの第二金属底板を前記電池セルの先端に固定する第二スルホールを設けることを特徴とする付記２０に記載の電池セル状態収集装置

（付記２２）
前記第二金属底板は円形に形成されることを特徴とする付記２０に記載の電池セル状態収集装置。

（付記２３）
前記第二金属側壁は段々と拡張された形状に形成され、前記第二金属側壁はその高さ方向に沿って外側に傾斜がある勾配度を有することを特徴とする付記２２に記載の電池セル状態収集装置。

（付記２４）
前記第二金属側壁にその高さ方向に沿っていくつかの狭い切込みを設けることを特徴とする付記２３に記載の電池セル状態収集装置。

（付記２５）
前記PCB板に前記接続部が複数設けられ、前記接続部ごとに前記固定ブロックが設けられることを特徴とする付記１−１６のいずれか１つに記載の電池セル状態収集装置。

（付記２６）
付記１−２５のいずれか１つに記載の電池セル状態収集装置に取り付けられるいくつかの前記電池セルを含むことを特徴とする動力電池。

Claims

電池セルの状態信号を収集するのに使用する電池セル状態収集装置であって、直列に接続された隣接する電池セル間に設置された収集板組立フレームと、直列に接続された隣接する一個の前記電池セルの底面に固定される第一インターフェースと、直列に接続された隣接するもう一個の前記電池セルの先端に固定された第二インターフェースと、前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとを電気的に接続する接続台座とを含み、前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとは対応する前記接続台座に挿着され、前記収集板組立フレームは、PCB板と、前記PCB板に取り付けられた信号処理モジュールと、前記PCB板に取り付けられた通信モジュールと、前記第一インターフェースに挿着された固定ブロックとを含み、前記PCB板は、前記第一インターフェースに挿着可能に設けられた接続部を備え、前記固定ブロックは前記接続部に取り付けられ、前記固定ブロックに前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの状態信号を収集する信号収集モジュールが取り付けられることを特徴とする電池セル状態収集装置。
前記接続台座は前記第一インターフェースと前記第二インターフェースとを電気的に接続させる接続電極と、前記接続電極を包む絶縁ケースとを含み、前記接続電極は支持板と、前記第一インターフェースの対応する外側面の第一側壁を突き合わせる第一側壁と、前記第二インターフェースの対応する外側と突き合わせる第二側壁とを含み、前記第一側壁と前記第二側壁はそれぞれ前記支持板の対応する両面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電池セル状態収集装置。
前記第一側壁は二つであり、それぞれ前記支持板の対応する両端に設置されることを特徴とする請求項２に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二側壁は前記支持板の周縁に設けられることを特徴とする請求項３に記載の電池セル状態収集装置。
スリーブ状の前記第二側壁は、前記支持板の中央部に設けられ、前記支持板の第二側壁に対応する位置に第一開口が設けられることを特徴とする請求項２に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二側壁は収縮部を含み、前記収縮部は前記支持板がこの第二側壁の軸方向に沿って内側に向け収縮した状態を形成することを特徴とする請求項５に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二側壁はガイド部も含み、前記ガイド部は前記収縮部がこの第二側壁の軸方向に沿って外側に向け拡張された状態を形成することを特徴とする請求項６に記載の電池セル状態収集装置。
前記固定ブロックの上フランジに前記第一開口を介して前記第二インターフェースに挿入されるプラグが設けられることを特徴とする請求項５に記載の電池セル状態収集装置。
前記信号収集モジュールは前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの温度を探知する温度プローブを含み、前記温度プローブは前記プラグに設けられることを特徴とする請求項８に記載の電池セル状態収集装置。
前記信号収集モジュールは前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの陽極、陰極と電気的に接続されてこの電池セルの電圧を探知する二つのプローブも含み、二つの前記プローブは前記固定ブロックに取り付けられ、前記接続台座は前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの側面と接続するピン電極を含み、前記ピン電極は前記絶縁ケースに固定され、前記ピン電極と前記支持板は間隙を設けて設置されることを特徴とする請求項２に記載の電池セル状態収集装置。
前記ピン電極の横断面はL型に形成され、対応する一つの前記プローブと突き合わせられる挿入部と、前記第二インターフェースに対応する前記電池セルの側面と突き合わせられる突合せ部とを含み、前記突合せ部と前記挿入部とは接続され、前記挿入部は前記絶縁ケースに挿着されることを特徴とする請求項１０に記載の電池セル状態収集装置。
前記挿入部は前記第二側壁に対応する前記支持板の一面の上方に位置し、前記支持板の一つのプローブに対応する位置に第二開口が設けられ、前記絶縁ケースの第二開口と対応する位置に露出された前記挿入部の第三開口が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の電池セル状態収集装置。
前記挿入部は前記第三開口において対応する前記プローブが挿入される第一凹み溝に位置していることを特徴とする請求項１２に記載の電池セル状態収集装置。
前記支持板のもう一つの前記プローブに対応する位置にこのプローブが挿入される第二凹み溝が設けられることを特徴とする請求項１３に記載の電池セル状態収集装置。
前記絶縁ケースは前記支持板を固定する支持台座と、前記第一側壁の外側に包まれる第一側板と前記第二側壁に包まれる第二側板とを含み、前記第一側板と前記第二側板とはそれぞれ前記支持台座の対応する両面に固定されることを特徴とする請求項２に記載の電池セル状態収集装置。
前記絶縁ケースの片側に接続挿着ブロックが設けられ、前記絶縁ケースの対応する反対側にもう一つの前記絶縁ケースの前記接続挿着ブロックと合致するジャックが設けられることを特徴とする請求項１５に記載の電池セル状態収集装置。
前記第一インターフェースは対応する前記電池セルの底面と固定して接続される第一金属底板と、前記接続台座に挿着される二つの第一金属側壁とを含み、二つの前記第一金属側壁は対応する前記第一金属底板に設けられ、二つの前記第一金属側壁の間に前記PCB板の接続部が延ばされる開口が設けられることを特徴とする請求項１−１６のいずれか１項に記載の電池セル状態収集装置。
前記第一金属底板にこの第一金属底板を前記電池セルの底面に固定するように設けられた第一スルホールが設けられることを特徴とする請求項１７に記載の電池セル状態収集装置。
前記第一金属底板は円形に形成され、前記第一金属側壁は前記第一金属底板の断面に平行して円弧状に形成されることを特徴とする請求項１７に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二インターフェースは対応する前記電池セルの先端に固定して接続される第二金属底板と、前記接続台座に挿着する第二金属側壁とを含み、前記第二金属側壁は前記第二金属底板を取り囲んで形成されることを特徴とする請求項１−１６のいずれか１項に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二金属底板にこの第二金属底板を前記電池セルの先端に固定する第二スルホールを設けることを特徴とする請求項２０に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二金属底板は円形に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二金属側壁は段々と拡張された形状に形成され、前記第二金属側壁はその高さ方向に沿って外側に傾斜がある勾配度を有することを特徴とする請求項２２に記載の電池セル状態収集装置。
前記第二金属側壁にその高さ方向に沿っていくつかの狭い切込みを設けることを特徴とする請求項２３に記載の電池セル状態収集装置。
前記PCB板に前記接続部が複数設けられ、前記接続部ごとに前記固定ブロックが設けられることを特徴とする請求項１−１６のいずれか１項に記載の電池セル状態収集装置。
請求項１−２５のいずれか１項に記載の電池セル状態収集装置に取り付けられるいくつかの前記電池セルを含むことを特徴とする動力電池。