JP3190872U

JP3190872U - 無配線式電池装置

Info

Publication number: JP3190872U
Application number: JP2014000718U
Authority: JP
Inventors: ▲呉▼伯志; 薛清水; 謝宇威; 黎坤安
Original assignee: 昇陽國際半導體股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2024-02-14

Abstract

【課題】信号接続線の代わりに無配線式電気的接続を利用することで複雑な配線の問題や信号干渉の問題を解決し、全体の組み立て効率を高め、生産の自動化に有利であり、優れた市場競争力を有する無配線式電池装置を提供する。【解決手段】無配線式電池装置３０は、複数の電池ユニット３４と、これらの電池ユニット上にそれぞれ取り付けられる複数の電気接続板３６と、電池管理モジュール３８を含み、各電池ユニットの電極端は対応する電気接続板３６にそれぞれ電気的に接続し、各前記電気接続板は少なくとも１つの第一電気的接続部を有し、電池管理モジュール３８が有する第二電気的接続部は電気接続板３６の第一電気的接続部にそれぞれ対応して電気的に接続し、これらの第一電気的接続部および第二電気的接続部により直接信号を伝送する。【選択図】図２

Description

本考案は、電池装置に関するものであって、特に、無配線式電池装置に関するものである。

モバイル製品、省エネ・二酸化炭素削減およびバックアップ電気エネルギーの発展により、電池の使用はすでに広く普及している。電気自動車内に備えられるような複数の電池を接続して一体化した電池パックは、電気自動車の駆動時に必要な電気エネルギーを提供する。
蓄電池、太陽電池またはリチウム電池等のような各種電池が正常に機能するか否かは、装置やシステムの効果の発揮に関わる。電池には限られた年数の寿命があるが、制御追跡により交換時期を掌握すれば、装置やシステムを持続的に稼動させられ、突然停止することはない。
しかし、電池の使用過程において、過度の充電、充電不足、過度の放電、環境温度の影響等が原因で異常をきたすことがあり、電池の異常事態は一般的にすぐにはわからない。このため、装置やシステムの稼動に影響が及んだ時には、定格電力を出力することができず、電力の出力を妨げ、高消費のインピーダンスが生じ、より深刻な場合には、近隣の良好な電池の出力にも影響を及ぼし、故障状態になり、影響は拡大し、故障電池の位置判定も難しくなり、余計な投資や損失が増える。

図１が示すように、中型または大型の電池パック１０の管理においては、検出回路基板１２は電池パック１０の各電池ユニット１４に電気的に接続し、検出回路基板１２には電気コネクタ１６を設け、フラットケーブル１８の配線方式を利用して電池管理システム（ＢＭＳ）２０に接続し、電池管理システム２０はフラットケーブル１８の信号伝送により電池パック１０の電池電圧および電流値または温度等の状態を制御追跡する。
しかし、この構造では、検出回路基板１２と各電池ユニット１４の間はすべて配線方式を用いて接続して信号を伝送し、また各電池ユニット１４は少なくとも１つの信号接続線２２を用いて検出回路基板１２上に接続することにより信号伝送を行うので、取り付けに関しては配線の問題や信号干渉の問題を考慮する必要があるだけでなく、配線方式による接続設置のために設置位置や組み立て上の制限が生じ、全体の構造設計における改良の余地が残る。

そこで本考案は、上述した従来技術の欠点に対し、上述の問題を克服するのに有効な、無配線式電池装置を提案する。

本考案の主な目的は、信号接続線の代わりに電池ユニットと電池管理モジュールの無配線式電気的接続の構造設計を利用することで、複雑な配線の問題や信号干渉の問題を解決し、全体の組み立て効率を高め、生産の自動化に有利であり、優れた市場競争力を有する、無配線式電池装置を提供することである。

本考案のもう１つの目的は、無線伝送方式を利用して電池管理モジュールが外部に対し信号伝送を行って電池状態を管理することで、装置の配置や配線の複雑度が低減され、より柔軟に応用できる、無配線式電池装置を提供することである。

上述の目的を達成するため、本考案の無配線式電池装置は、複数の電池ユニットと、これらの電池ユニット上にそれぞれ取り付けられる複数の電気接続板と、少なくとも１つの電池管理モジュールを主に含み、各電池ユニットの電極端は対応する電気接続板にそれぞれ電気的に接続し、各電気接続板は少なくとも１つの第一電気的接続部を有し、電池管理モジュールに設けられた第二電気的接続部は電気接続板の第一電気的接続部にそれぞれ対応して電気的に接続し、電池管理モジュールは第一電気的接続部および第二電気的接続部を経由して信号を伝送する。

上述の電池管理モジュールは、第一電気的接続部および第二電気的接続部を通じて検出信号を各電池ユニットに伝送し、電池ユニットの電池情報を検出するとともに、電池情報を第一電気的接続部および第二電気的接続部を通じて電池管理モジュールに返送する。
あるいは、この電池管理モジュールは信号検出基板および電池管理回路基板をさらに含み、この信号検出基板上に第二電気的接続部を設け、第二電気的接続部を利用して電気接続板の第一電気的接続部に電気的に接続する。電池管理回路基板はまた信号検出基板に電気的に接続し、信号検出基板は電池管理回路基板が出力する検出信号に基づき電池ユニットの電池情報を検出するとともに、電池情報を電池管理モジュールに伝送し、これらの電池ユニットを管理する。

本考案が提案する無配線式電池装置は、信号接続線の代わりに電池ユニットと電池管理モジュールの無配線式電気的接続の構造設計を利用することで、複雑な配線の問題や信号干渉の問題を解決し、全体の組み立て効率を高め、生産の自動化に有利であり、優れた市場競争力を有することができる。
本考案で使用される電池管理モジュールは、単一モジュール設計の電池管理システム（ＢＭＳ）でもよく、また信号検出基板および電池管理回路基板からなるものでもよい。本考案の構造の詳細な説明は後述のとおりである。

従来の配線式の電池パックである。本考案の無配線式電池装置の第一実施例における構造を示す図である。本考案の無配線式電池装置の第二実施例における構造を示す図である。本考案の無配線式電池装置の第三実施例における構造を示す図である。本考案の無配線式電池装置の第四実施例における構造を示す図である。本考案の応用におけるブロックチャート図である。

本考案の目的、技術内容、特徴および達成される効果をさらに容易に理解するため、以下に具体的実施例を挙げて詳細を説明する。

まず、本考案の無配線式電池装置の第一実施例における構造を示す図２を参照されたい。図２が示すように、この無配線式電池装置３０は電池フレーム３２、複数の電池ユニット３４、複数の電気接続板３６および少なくとも１つの電池管理モジュール３８を含む。
複数の電池ユニット３４は電池フレーム３２内に取り付けられ、これらの電気接続板３６は電池フレーム３２の相対する２つの外側辺に取り付けられる。これらの電池ユニット３４の電極端は電池フレーム３２に貫設して、対応するこれらの電気接続板３６と電気的に接触することで、各電池ユニット３４の電極端は対応する電気接続板３６に電気的に接続する。たとえば、４組の電池ユニット３４を使用する場合、８つの電気接続板３６が必要であり、電気接続板３６は２つずつ１組の電池ユニット３４の正極端と負極端にそれぞれ電気的に接触する。電池管理モジュール３８は電池フレーム３２上に設置され、電池管理モジュール３８とこれらの電気接続板３６は垂直に設置される。電気接続板３６には複数の第一電気的接続部を設け、電池管理モジュール３８上には複数の第二電気的接続部を設け、電気接続板３６の第一電気的接続部は電池管理モジュール３８の第二電気的接続部にそれぞれ対応して電気的に接続し、これらの電池ユニット３４の電池情報が第一電気的接続部および第二電気的接続部を経由して電池管理モジュール３８に伝送されるようにする。
詳しくは、この第一電気的接続部と第二電気的接続部の設計が相互対応する接続導電孔３６２、３８２である場合、ねじ４０のような対応する導電素子を用いて電池管理モジュール３８の接続導電孔３８２を貫通し、電気接続板３６の接続導電孔３６２に挿入して締結固定するだけで、電池管理モジュール３８と各電気接続板３６はねじ４０により電気的な接続を形成できる。こうして、電池管理モジュール３８は接続導電孔３６２、３８２を通じて検出信号を電池ユニット３４に伝送し、これらの電池ユニット３４の電池情報を検出し、これらの電池ユニット３４の電池情報が対応設置された電気接続板３６をそれぞれ経由して電池管理モジュール３８に伝送されることにより、これらの電池ユニット３４を管理できる。

上述のような締結固定接続方式以外に、図３の本考案の無配線式電池装置の第二実施例における構造を使用できる。図が示すように、これらの電気接続板３６の第一電気的接続部の設計は導電端子３６４であり、電池管理モジュール３８の複数の第二電気的接続部の設計は導電端子に合致する導電スロット３８４である。
組み立て時に、各導電端子３６４を対する導電スロット３８４内に挿入すれば迅速に電気的な接続が形成され、すばやく組み立てられるという効果が得られる。これらの電池ユニット３４の電池情報がそれぞれ対応設置された電気接続板３６を経由して電池管理モジュール３８に伝送されることにより、これらの電池ユニット３４を管理できる。

前述の２つの実施例で用いられた電池管理モジュールはいずれも単一設計の回路モジュールの電池管理システム（ＢＭＳ）であるが、このほかにも、本考案は信号検出基板および電池管理回路基板から成る電池管理モジュールを用いることもできる。その構造の詳細については続いて第三実施例および第四実施例を参照されたい。

本考案の無配線式電池装置の第三実施例における構造を示す図４を参照されたい。図４が示すように、この無配線式電池装置３０は電池フレーム３２、複数の電池ユニット３４、複数の電気接続板３６、少なくとも１つの信号検出基板４２（ここでは２つの信号検出基板４２を例示する）および電池管理回路基板４４を含む。
複数の電池ユニット３４は電池フレーム３２内に取り付けられ、これらの電気接続板３６は電池フレーム３２の相対する２つの外側辺に取り付けられる。これらの電池ユニット３４の電極端は電池フレーム３２に貫設し、対応するこれらの電気接続板３６と電気的に接触することで、各電池ユニット３４の電極端は対応する電気接続板３６に電気的に接続する。たとえば、４組の電池ユニット３４を使用する場合、８つの電気接続板３６が必要であり、電気接続板３６は２つずつ１組の電池ユニット３４の正極端と負極端にそれぞれ電気的に接触する。
信号検出基板４２は電池フレーム３２上に設置され、信号検出基板４２とこれらの電気接続板３６は垂直に設置される。電気接続板３６には複数の第一電気的接続部を設け、信号検出基板４２上には複数の第二電気的接続部を設け、電気接続板３６の第一電気的接続部は信号検出基板４２の第二電気的接続部にそれぞれ対応して電気的に接続し、これらの電池ユニット３４の電池情報が第一電気的接続部および第二電気的接続部を経由して信号検出基板４２に伝送されるようにする。信号検出基板４２上には第三電気的接続部をさらに設け、電池管理回路基板４４上には対応する第四電気的接続部を設け、信号検出基板４２と電池管理回路基板４４は第三電気的接続部と第四電気的接続部により電気的な接続が形成される。
詳しくは、この第一電気的接続部と第二電気的接続部の設計が相互対応する接続導電孔３６２、４２２である場合、ねじ４０のような対応する導電素子を用いて信号検出基板４２の接続導電孔４２２を貫通し、電気接続板３６の接続導電孔３６２に挿入して締結固定するだけで、信号検出基板４２と各電気接続板３６はねじ４０により電気的な接続を形成できる。第三電気的接続部はフラットケーブルコネクタ４２４であり、第四電気的接続部はフラットケーブルコネクタ４４２であり、フラットケーブル４５を利用してフラットケーブルコネクタ４２４とフラットケーブルコネクタ４４２を電気的に接続する。
こうして、これらの電池ユニット３４の電池情報が対応設置された電気接続板３６をそれぞれ経由して信号検出基板４２に伝送された後、電池管理回路基板４４にさらに伝送されることにより、これらの電池ユニット３４を管理できる。

また、図５は本考案の無配線式電池装置の第四実施例における構造を示す図である。図が示すように、信号検出基板４２の複数の第二電気的接続部の設計は導電スロット４２６であり、これらの電気接続板３６の第一電気的接続部は導電スロット４２６に合致する導電端子３６４である。信号検出基板４２のもう片方の側辺の第三電気的接続部の設計は導電端子４２８であり、電池管理回路基板４４の第四電気的接続部の設計は導電端子４２８と合致する導電スロット４４４である。
組み立て時は、電気接続板３６の各導電端子３６４を対応する導電スロット４２６内に挿入し、信号検出基板４２の導電端子４２８を対応する電池管理回路基板４４上の導電スロット４４４内に挿入するだけで、迅速に電気的な接続が形成され、すばやく組み立てられるという効果が得られる。
図が示すように、２つ以上の信号検出基板４２は導電端子４２８を同時に用いて同一の電池管理回路基板４４上の導電スロット４４４内に挿入接続できる。これらの電池ユニット３４の電池情報が対応設置された電気接続板３６をそれぞれ経由して信号検出基板４２に伝送された後、電池管理回路基板４４にさらに伝送されることにより、これらの電池ユニット３４を管理できる。

また、信号検出基板と電池管理回路基板の間の接続関係については、図４で用いられるフラットケーブル設計と図５で用いられる導電スロットと端子の設計以外にも、両者を相互に交換して使用することもでき、電池管理回路基板と信号検出基板の両者を使用すれば信号を伝送できるが、もちろんこの方式に限定されない。
上述の各実施例はいずれも電池フレームの構造設計を有するが、この構造に限定されない。本考案は、電池フレーム設計を必要とせず、電気接続板を用いて直接電池ユニットに接続することも可能であり、この電池フレームの使用は使用者のニーズに合わせて変更できる。

本考案では、無配線式電池装置は無線伝送方式を利用して外部装置に信号接続できる。図６を参照されたい。無配線式電池装置３０（またはその内部の電池管理モジュールでもよい）は第一無線伝送モジュール４６を有する。パーソナルコンピュータやその他の電子デバイスのような外部装置５０は、第二無線伝送モジュール５２を有する。こうして、無配線式電池装置３０と外部装置５０は第一無線伝送モジュール４６および第二無線伝送モジュール５２を通じて情報を伝送でき、無配線式電池装置３０は取得した電池情報を無線方式により外部装置５０に伝送できる。
第一無線伝送モジュール４６と第二無線伝送モジュール５２は対応するＷｉＦｉ(登録商標)、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)または無線周波数といった無線通信手段である。このような無線伝送方式を利用し電池管理モジュールが外部に対し信号伝送を行って電池状態を管理することで、装置の配置や配線の複雑度が低減され、より柔軟な応用が可能になる。

上述の実施例は本考案の技術思想と特徴を説明したものに過ぎず、その目的は当該分野の技術を熟知する者が本考案の内容を理解し実施できるようにするためのものであり、本考案の実用新案登録請求の範囲を限定するものではない。したがって、本考案で開示された精神に基づき加えられた各種の変更や潤色はすべて本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれる。

１０電池パック
１２検出回路基板
１４電池ユニット
１６電気コネクタ
１８フラットケーブル
２０電池管理システム
２２信号接続線
３０無配線式電池装置
３２電池フレーム
３４電池ユニット
３６電気接続板
３６２接続導電孔
３６４導電端子
３８電池管理モジュール
３８２接続導電孔
３８４導電スロット
４０ねじ
４２信号検出基板
４２２接続導電孔
４２４フラットケーブルコネクタ
４２６導電スロット
４２８導電端子
４４電池管理回路基板
４４２フラットケーブルコネクタ
４４４導電スロット
４５フラットケーブル
４６第一無線伝送モジュール
５０外部装置
５２第二無線伝送モジュール

Claims

複数の電池ユニットと、
前記電池ユニット上にそれぞれ取り付けられる複数の電気接続板であって、各前記電池ユニットの電極端は対応する前記電気接続板にそれぞれ電気的に接続し、各前記電気接続板は少なくとも１つの第一電気的接続部を有する電気接続板と、
複数の第二電気的接続部を設け、各前記第二電気的接続部は前記電気接続板の前記第一電気的接続部にそれぞれ対応して電気的に接続し、前記第一電気的接続部および前記第二電気的接続部を経由して信号を伝送する少なくとも１つの電池管理モジュールと、を含む、
無配線式電池装置。
前記電池管理モジュールは、前記第一電気的接続部および前記第二電気的接続部を通じて検出信号を前記電池ユニットに伝送し、前記電池ユニットの電池情報を検出するとともに、前記電池情報を前記第一電気的接続部および前記第二電気的接続部を通じて前記電池管理モジュールに返送する、請求項１に記載の無配線式電池装置。
前記電池管理モジュールは少なくとも１つの信号検出基板および電池管理回路基板をさらに含み、前記信号検出基板上には前記第二電気的接続部を設け、前記第二電気的接続部を利用して前記電気接続板の前記第一電気的接続部に電気的に接続し、前記電池管理回路基板は前記信号検出基板に電気的に接続し、前記信号検出基板は前記電池管理回路基板が出力する検出信号に基づき前記電池ユニットの電池情報を検出するとともに、前記電池情報を電池管理モジュールに伝送する、請求項１に記載の無配線式電池装置。
前記信号検出基板上には第三電気的接続部をさらに設け、前記電池管理回路基板上には第四電気的接続部を対応して設け、前記信号検出基板と前記電池管理回路基板は前記第三電気的接続部と前記第四電気的接続部を利用して電気的に接続する、請求項３に記載の無配線式電池装置。
前記第一電気的接続部と前記第二電気的接続部は対応する接続導電孔であり、導電素子により前記接続導電孔を貫通して電気的に接続する、請求項２または請求項３に記載の無配線式電池装置。
前記導電素子はねじである、請求項５に記載の無配線式電池装置。
前記第一電気的接続部は導電端子であり、前記第二電気的接続部は導電スロットであり、各前記導電端子を対応する前記導電スロット内に挿入して電気的に接続する、請求項２または請求項３に記載の無配線式電池装置。
前記第三電気的接続部は導電端子であり、前記第四電気的接続部は導電スロットであり、各前記導電端子を対応する前記導電スロット内に挿入して電気的に接続する、請求項４に記載の無配線式電池装置。
前記第三電気的接続部はフラットケーブルを利用して前記第四電気的接続部と電気的に接続する、請求項４に記載の無配線式電池装置。
電池フレームをさらに含み、前記電池ユニットは前記電池フレーム内に設けられ、前記電気接続板は前記電池フレームの相対する２つの外側辺にそれぞれ設けられ、前記電池ユニットの前記電極端は前記電池フレームに貫設して対応する前記電気接続板に電気的に接触し、前記電池管理モジュールは前記電池フレーム上に設けられる、請求項１に記載の無配線式電池装置。
前記電池管理モジュールは無電伝送方式を利用して外部装置に信号接続する、請求項１に記載の無配線式電池装置。