(57)【要約】  プリント回路基板、該プリント回路基板は、その前部及び後部に、バッテリーモジュール及び外部回路と接続するための電力コネクタ及び通信コネクタを備え、及び該後部コネクタが外側に露出されるように、該プリント回路基板に連結されたシースプレートを包含するバッテリーモジュールインタフェース、該バッテリーモジュールインタフェースを取り付けたバッテリーモジュール、及び複数のバッテリーモジュールを包含する中または大型バッテリーパックを開示する。
2010503971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーモジュールの片側に取り付けられてなる、バッテリーモジュールインタフェースであって、
前記バッテリーモジュールが、前記バッテリーモジュールと外部回路との間の電気的接続を行うものであり、充電及び放電可能な、複数のプレート形状二次バッテリーセル(「バッテリーセル」)を備えて成り、
前記バッテリーモジュールインタフェースが、プリント回路基板と、開口部を有するシースプレートとを備えてなるものであり、
前記プリント回路基板が、前記バッテリーモジュールと接続するための、前記プリント回路基板の後部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタ(「後部コネクタ」)、及び前記外部回路と接続するための、前記プリント回路基板の前部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタ(「前部コネクタ」)を備えて成り、及び、
前記シースプレートが、前記開口部を通して前記プリント回路基板の前記後部コネクタが外側に露出されてなるものであり、前記シースプレートが前記プリント回路基板に連結されてなり、前記シースプレートが前記プリント回路基板の後部から前記プリント回路基板を取り囲むものである、バッテリーモジュールインタフェース。
【請求項２】
前記プリント回路基板の後部に形成された前記電力コネクタ及び前記通信コネクタが、前記バッテリーモジュールインタフェースと前記バッテリーモジュールの片側との間の接続及び連結が容易に行われるように、互いに隣接している、請求項１に記載のバッテリーモジュールインタフェース。
【請求項３】
前記プリント回路基板の前部に形成された前記電力コネクタ、即ちカソードコネクタ及びアノードコネクタが、前記電力コネクタと前記外部回路との間の接続が容易に行われるように、互いに大きな間隔を置いて配置される、請求項１に記載のバッテリーモジュールインタフェース。
【請求項４】
前記シースプレートが前記プリント回路基板の対向する側部を覆うように、前記シースプレートが曲げられる、請求項１に記載のバッテリーモジュールインタフェース。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールインタフェースを有する、バッテリーモジュール。
【請求項６】
前記バッテリーモジュールが、
複数のバッテリーセルが連続的に積み重ねられている上側末端受入部分を包含する長方形の下側ケースと、
前記下側ケース上に積み重ねられた前記バッテリーセルの上部を覆うための、下側末端受入部分を包含する長方形の上側ケースと、
前記積み重ねられたバッテリーセル同士を互いに電気的に接続するための第一回路装置と、
前記第一回路装置が、前記バッテリーセルの電圧および／または電流を検出するための検出基板アセンブリーを備えてなるものであり、
前記第一回路装置に電気的に接続された第二回路装置と、及び
前記第二回路装置が、前記バッテリーモジュールの全体的な作動を制御するための主要基板アセンブリーを備えてなり、
前記第二回路装置に電気的に接続された第三回路装置とを備えてなるものであり、
前記第三回路装置が、過電流を阻止しながら、外部の出力端子に接続されているものである、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記第一回路装置が、前記バッテリーセルを互いに並列または直列に接続するための接続端子を備えてなり、
前記第一回路装置の前記検出基板アセンブリーが、各バッテリーセルから電圧及び電流信号を受信し、及び前記バッテリーセルの温度を検出するものであり、
前記第一回路装置が、前記バッテリーセルの電極端子に隣接する、前記バッテリーモジュールの前面に取り付けられてなり、
前記第二回路装置が、前記上側ケースに取り付けられてなり、
前記第三回路装置が、前記バッテリーセルの充電及び放電の際に過電流を制御するための切換素子を備えてなり、及び
前記第三回路装置が、前記バッテリーセルの電極端子と反対側の前記バッテリーモジュールの後部に取り付けられてなる、請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記バッテリーモジュールインタフェースが、前記第三回路装置が位置する、前記バッテリーモジュールの後部に取り付けられてなる、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記バッテリーモジュールが、前記バッテリーモジュール後部の片側に、前記バッテリーモジュールインタフェースの前記後部コネクタに接続された電力コネクタ及び通信コネクタ(「モジュールコネクタ」)を包含する接続部材を備えてなる、請求項８に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
前記第一回路装置のアノードが前記接続部材のアノードコネクタにワイヤにより接続され、前記第一回路装置のカソードが前記接続部材のカソードコネクタに、前記第三回路装置を経由してワイヤにより接続されてなる、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
前記第一回路装置の前記検出基板アセンブリーの電圧検出用通信ポートが、前記第二回路装置を経由して、前記接続部材の前記通信コネクタに接続されてなる、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１２】
前記第三回路装置が前記バッテリーモジュール後部の片側に配置され、前記接続部材が前記第三回路装置から予め決められた間隔を置いて配置される、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
前記接続部材が、前記モジュールコネクタが「¬」形状の支持部材上に、前記バッテリーモジュールインタフェースに向けて取り付けられてなり、及び
前記支持部材が前記支持部材の後部に連結突起を備えてなり、前記連結突起によって前記支持部材が前記バッテリーモジュールに機械的に連結される構造に構築されてなる、請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
複数の、請求項５に記載のバッテリーモジュールを包含する、高出力及び大容量を有する中または大型バッテリーパック。
【請求項１５】
前記バッテリーモジュールが、各バッテリーモジュールに取り付けられたバッテリーモジュールインタフェースにより互いに直列及び／または並列に接続される、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
電気自動車用の充電及び放電電力供給源として使用される、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーモジュール間の電気的接続及び通信を効果的に達成できるバッテリーモジュールインタフェースに関し、より詳しくは、プリント回路基板、該プリント回路基板は、バッテリーモジュールと接続するための、該プリント回路基板の後部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタ、及び外部回路と接続するための、該プリント回路基板の前部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタを有し、及び該後部コネクタが外側に露出されるように、該プリント回路基板の後部から該プリント回路基板を取り囲むシースプレートを包含するバッテリーモジュールインタフェースに関する。また、本発明は、該バッテリーモジュールインタフェースを取り付けたバッテリーモジュール、及び複数のバッテリーモジュールを包含する中または大型バッテリーパックにも関する。
【発明の背景】
【０００２】
最近、充電及び放電可能な二次バッテリーが、ワイヤレス可動装置用のエネルギー供給源として広く使用されている。また、二次バッテリーは、化石燃料を使用する既存のガソリン及びディーゼル車により引き起こされる大気汚染のような問題を解決するために開発された電気自動車(EV)及びハイブリッド電気自動車(HEV)用の動力源としても非常に大きな関心を集めている。
【０００３】
小型の可動装置は、各装置に一個または数個のバッテリーセルを使用している。他方、中または大型装置、例えば車両、は、高出力及び大容量が必要なので、複数のバッテリーセルを互いに電気的に接続した、中または大型バッテリーモジュールを使用する。
【０００４】
中または大型バッテリーパックは、可能であれば、小型で軽量に製造するのが好ましい。この理由から、高集積度に積み重ねることができ、重量対容量比が小さいプリズム形バッテリーまたは小袋形バッテリーが、中または大型バッテリーパックのバッテリーセルとして通常使用される。特に、シース部材としてアルミニウムラミネートシートを使用する小袋形バッテリーに現在多くの関心が集まっているが、これは、小袋形バッテリーの重量が小さく、小袋形バッテリーの製造コストが低く、小袋形バッテリーの形状を容易に変えられるためである。
【０００５】
特定の機構または装置に必要な出力及び容量を与えるための中または大型バッテリーモジュールには、その中または大型バッテリーモジュールが、複数のバッテリーセルが互いに電気的に直列または整列接続され、それらのバッテリーセルが外部の力に対して安定している構造に構築されていることが必要である。
【０００６】
従って、複数のバッテリーセルを使用して中または大型バッテリーモジュールを構築する場合、バッテリーセル同士の間を機械的に連結し、電気的に接続するための複数の部材が一般的に必要であり、その結果、機械的連結及び電気的接続部材を組み立てる工程が非常に複雑になる。さらに、機械的連結及び電気的接続部材を連結、溶接またははんだ付けするための空間が必要になるので、システムの全体的なサイズが増加する。装置のサイズ増加は、中または大型バッテリーモジュールが中に取り付けられる機構または装置の空間的な制限のために、好ましくない。さらに、中または大型バッテリーモジュールは、その中または大型バッテリーモジュールを限られた内部空間、例えば車両、中に効果的に取り付けるためには、より小型の構造に構築する必要がある。
【０００７】
従って、上記のように、より小型で、構造的に安定しており、バッテリーモジュールアセンブリーを構成するバッテリーモジュール間の電気的接続及び通信を効果的に達成することができるバッテリーモジュールアセンブリーが強く求められている。
【発明の概要】
【０００８】
従って、本発明は、上記の問題及び他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
【０００９】
具体的には、本発明の目的は、限られた空間、例えば車両、中に安定して取り付けることができる小型の構造を有し、バッテリーモジュール間の電気的接続及び通信を効果的に達成することができるバッテリーモジュールインタフェースを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、該バッテリーモジュールインタフェースを取り付けたバッテリーモジュール、及び複数のバッテリーモジュールを包含する中または大型バッテリーパックを提供することである。
【００１１】
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、複数の、充電及び放電可能なプレート形状二次バッテリーセル(「バッテリーセル」)を包含するバッテリーモジュールの片側に取り付けられた、該バッテリーモジュールと外部回路との間の電気的接続を行うためのバッテリーモジュールインタフェースであって、プリント回路基板、該プリント回路基板は、該バッテリーモジュールと接続するための、該プリント回路基板の後部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタ(「後部コネクタ」)、及び該外部回路と接続するための、該プリント回路基板の前部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタ(「前部コネクタ」)を有し、及び開口部を有するシースプレートを包含し、該開口部を通して該プリント回路基板の該後部コネクタが外側に露出され、該シースプレートが該プリント回路基板の後部から該プリント回路基板を取り囲むように、該シースプレートが該プリント回路基板に連結される、バッテリーモジュールインタフェースを提供することにより、達成される。
【００１２】
プリント回路基板の後部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタは、バッテリーモジュールに直接的な様式で電気的接続及び機械的連結される。従って、プリント回路基板の後部に形成された電力コネクタ及び通信コネクタは、バッテリーモジュールインタフェースとバッテリーモジュールの片側との間の接続及び連結が容易に行われるように、互いに隣接していてよい。
【００１３】
プリント回路基板の前部に形成された電力コネクタは、カソードコネクタ及びアノードコネクタを包含する。電力コネクタと外部回路との間の接続は、はんだ付け、機械的連結、または溶接により達成することができる。従って、カソードコネクタ及びアノードコネクタは、電力コネクタと外部回路との間の接続を容易に行えるように、互いに大きな間隔を置いて配置するのが好ましい。
【００１４】
シースプレートは、バッテリーモジュールインタフェースをバッテリーモジュールに取り付けた時、シースプレートがバッテリーモジュールと反対の方向に曲がる、即ちシースプレートがプリント回路基板の対向する側部を覆う構造に構築することができる。これは、プリント回路基板を外部衝撃から保護し、同時に、放熱構造の放熱を妨げるためである。
【００１５】
本発明の別の態様では、上記のバッテリーモジュールインタフェースを有するバッテリーモジュールを提供する。このバッテリーモジュールは、プレート、該プレート間には複数の単位電池、即ち充電及び放電可能なバッテリーセル、が積み重ねられている、及び単位電池の作動を制御するための回路装置を包含することができる。
【００１６】
プレートが、単位電池を積み重ねる構造に構築されている限り、プレートに特に制限は無い。プレートは、バッテリーセルが受入部分に容易に取り付けられるように、バッテリーセルのサイズに対応する受入部分を有する、ケース構造(上側ケース及び下側ケース)に構築することができる。ケースは、ケースが、積み重ねられたバッテリーセルの上部及び底部をそれぞれ覆う構造に構築するのが好ましい。
【００１７】
好ましい実施態様では、本発明のバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが連続的に積み重ねられている上側末端受入部分を包含する長方形の下側ケース、該下側ケース上に積み重ねられた該バッテリーセルの上部を覆うための、下側末端受入部分を包含する長方形の上側ケース、該積み重ねられたバッテリーセル同士を互いに電気的に接続するための第一回路装置、該第一回路装置は、該バッテリーセルの電圧および／または電流を検出するための検出基板アセンブリーを包含し、該第一回路装置に電気的に接続された第二回路装置、該第二回路装置は、該バッテリーモジュールの全体的な作動を制御するための主要基板アセンブリーを包含し、及び第二回路装置に電気的に接続された第三回路装置を包含し、該第三回路装置は、過電流を阻止しながら、外部の出力端子に接続されている。
【００１８】
本発明のバッテリーモジュールは、全体的に小型構造に構築される。特に、完成したバッテリーモジュールの幅は、各単位電池の幅とほとんど等しいか、またはそれより僅かに大きい。バッテリーモジュールの長さは、各単位電池の幅より、バッテリーモジュールの対向する側部に取り付けられた第一回路装置及び第三回路装置の幅だけ大きい。バッテリーモジュールの厚さは、積み重ねられた単位電池の厚さ、第二回路装置の厚さ、及び上側及び下側ケースの厚さの総計である。従って、本発明のバッテリーモジュールは、従来のバッテリーモジュールのどれよりも小さなサイズを有し、従って、本発明のバッテリーモジュールは、本発明のバッテリーモジュールを使用する外部の機構または装置に効果的に取り付けられる。
【００１９】
各単位電池は、単位電池が、充電及び放電可能な二次バッテリーである限り、特に制限は無い。例えば、リチウム二次バッテリー、ニッケル-金属水素化物(Ｎｉ-ＭＨ)バッテリー、ニッケル-カドミウム(Ｎｉ-Ｃｄ)バッテリーを単位電池として使用することができる。特に、リチウム二次バッテリーは、出力対重量比が高いので、リチウム二次バッテリーを単位電池として使用するのが好ましい。その形状に基づいて、リチウム二次バッテリーは、円筒形バッテリー、プリズム形バッテリー、または小袋形バッテリーに分類することができる。特に、プリズム形バッテリーまたは小袋形バッテリーは、高い集積度で積み重ねることができるので、単位電池として使用するのが好ましい。小袋形バッテリーの重量は非常に小さいので、小袋形バッテリーを単位電池として使用するのが、より好ましい。
【００２０】
本発明のバッテリーモジュールでは、上側ケース及び下側ケースが互いに分離されている。従って、状況に応じて、バッテリーモジュールの容量及び出力を変更する必要がある場合、上側ケースと下側ケースの間で単位電池を加えるか、または取り外すことができ、従って、バッテリーモジュールの融通性のある設計が可能である。
【００２１】
上側ケース及び下側ケースの全体的なサイズは、各単位電池のサイズとほぼ等しい。従って、単位電池が受け容れられる、下側ケースの上側末端受入部分及び上側ケースの下側末端受入部分は、各単位電池の電池本体のサイズに相当する。
【００２２】
第一回路装置は、バッテリーモジュールの、単位電池の電極リード線に隣接する前面に取り付けられる。第一回路装置は、単位電池を互いに並列または直列に接続するための接続端子を包含し、第一回路装置の検出基板アセンブリーは、それぞれの単位電池から電圧及び電流信号を受信し、バッテリーの温度を検出する。バッテリーの温度は、検出基板アセンブリーにより、バッテリーモジュールの全体的温度として測定することができる。
【００２３】
接続部材の構造には、単位電池がその接続部材により並列または直列に接続される限り、特に制限は無い。好ましくは、過電流または過熱が発生した時に電流を遮断するための安全素子が接続部材間に接続される。安全素子は、例えばヒューズ、バイメタル、または正温度係数(PTC)素子でよい。
【００２４】
好ましくは、検出基板アセンブリーは、プリント回路基板(PCB)から製造され、検出基板アセンブリーは、それぞれの単位電池に電気的に接続される。
【００２５】
単位電池は、上側ケースの下側末端受入部分に取り付けられた第二回路装置に、第一回路装置を経由して電気的に接続される。バッテリーモジュールの作動は、第二回路装置の主要基板アセンブリーにより制御される。
【００２６】
第二回路装置に電気的に接続された第三回路装置は、バッテリーモジュールの、第一回路装置が取り付けられる側と反対側に取り付けられる。第三回路装置は、バッテリーモジュールの最後の素子であり、単位電池の過充電、過放電、及び過電流を制御するための外部装置に接続される。単位電池の過充電、過放電、及び過電流の制御は、第三回路装置中に包含される切換素子により行われる。
【００２７】
好ましくは、主要基板アセンブリーは、PCBから製造される。従って、第二回路装置の主要基板アセンブリーは、単位電池を外部衝撃に対して保護するのに十分な特定の強度を有する。従って、状況に応じて、第二回路装置を包含する安全部材を上側ケースにのみ取り付けることができる。
【００２８】
バッテリーモジュールは、単位電池の作動を制御するための回路装置がバッテリーモジュールを取り囲むように、回路装置が互いに接続される構造に構築される。従って、バッテリーモジュールの全体的なサイズが大幅に縮小される。
【００２９】
第三回路装置は、バッテリーセルの充電及び放電の際に過電流を制御するための切換素子を包含し、第三回路装置は、バッテリーモジュールの、バッテリーセルの電極端子と反対側の後部に取り付けられる。
【００３０】
切換素子は、バッテリーモジュールを構成する単位電池に対して直列に接続され、単位電池中を流れる電流を制御する。切換素子は、単位電池の電圧および／または電流を検出して切換素子を制御するための保護回路に接続される。切換素子には、該切換素子が単位電池の過充電、過放電、及び過電流を制御する限り、特に制限は無い。例えば、FET素子またはトランジスタを切換素子として使用することができる。好ましくは、切換素子としてFET素子を使用する。
【００３１】
上記のように、第三回路装置は、バッテリーセルの充電及び放電の際に過電流を制御するための切換素子を包含する。切換素子は、単位電池の電圧および／または電流を検出し、切換素子を制御するための制御回路に接続される。切換素子は、制御回路から出る信号に応じてオンまたはオフ制御される。
【００３２】
バッテリーモジュールインタフェースは、バッテリーモジュールの、第三回路装置が位置する後部に取り付ける。バッテリーモジュールは、その後部の片側に、バッテリーモジュールインタフェースの後部コネクタに接続された電力コネクタ及び通信コネクタ(「モジュールコネクタ」)を包含する接続部材を備え、それによって、バッテリーモジュールとバッテリーモジュールインタフェースとの間の電気的接続及び機械的連結が達成される。
【００３３】
接続部材は、モジュールコネクタが「¬」形状の絶縁部材上に取り付けられる構造に構築される。具体的には、接続部材は、モジュールコネクタが「¬」形状の支持部材上に、バッテリーモジュールインタフェースに向けて取り付けられ、支持部材がその後部に連結突起を備え、それによって支持部材がバッテリーモジュールに機械的に連結される構造に構築される。また、モジュールコネクタは、バッテリーモジュールインタフェースのコネクタに連結される。従って、第三回路装置は、バッテリーモジュール後部の片側に位置することができ、接続部材は、第三回路装置から予め決められた間隔を置いて配置することができる。好ましくは、接続部材は、バッテリーモジュール前部で最も外側に突き出ている部分と少なくとも同じ高さで位置する。
【００３４】
第一回路装置は、バッテリーモジュールの、単位電池の電極リード線に隣接する前部に取り付けられる。第一回路装置は、アノード及びカソードを包含する。第一回路装置のアノード及びカソードは、接続部材のアノードコネクタ及びカソードコネクタに電気的に接続される。第一回路装置のアノード及びカソードと、接続部材のアノードコネクタ及びカソードコネクタとの間の接続構造に制限は無い。しかし、第一回路装置のアノード及びカソードと、接続部材のアノードコネクタ及びカソードコネクタとの間の接続は、ワイヤにより達成するのが好ましい。第一回路装置と電力コネクタとの間を電気的に接続する際、少なくとも一個の接続経路が第三回路装置を通り、それによって、バッテリーモジュールの過電圧及び／または過電流を制御することができる。好ましくは、第一回路装置のアノードは、接続部材のアノードコネクタに、ワイヤにより接続し、第一回路装置のカソードは、接続部材のカソードコネクタに、表面回路装置を経由して、ワイヤにより接続する。
【００３５】
また、第一回路装置の検出基板アセンブリーの電圧検出用通信ポートは、第二回路装置を経由して、接続部材の通信コネクタに接続され、それによって、バッテリーモジュールの全体的な電圧及び／または電流及び温度ならびに積み重ねた各バッテリーセルの電圧及び／または電流及び温度を検出し、制御することができる。
【００３６】
本発明の別の態様では、複数のバッテリーモジュールを包含する、高出力及び大容量を有する中または大型バッテリー装置を提供する。バッテリーモジュールは、それらのバッテリーモジュールインタフェースを通して互いに直列及び／または並列接続することができる。従って、所望の出力及び容量に応じてバッテリー装置の融通性のある設計が可能になる。
【００３７】
高出力及び大容量の範囲に特に制限は無い。例えば、本発明のバッテリー装置は、電動自転車(E-バイク)、電気モーターサイクル、電気自動車、及びハイブリッド電気自動車用の動力供給源として、無停電電源装置(UPS)、アイドル低減装置、及びエネルギー貯蔵装置用の充電及び放電電力供給源として、または工業用または家庭用装置を包含する様々な用途向けの電力供給源として使用することができる。好ましくは、本発明のバッテリー装置は、その構造が小型であるために、電気自動車用の充電及び放電電力供給源として使用する。
【００３８】
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
【好ましい実施態様の詳細な説明】
【００３９】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。
【００４０】
図1及び2は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーモジュールインタフェースの後部及び前部をそれぞれ例示する透視図である。
【００４１】
図1及び2に関して、バッテリーモジュールインタフェース100は、プリント回路基板150及びシースプレート110が互いに連結され、バッテリーモジュールと接続するための電力コネクタ131及び141及び通信コネクタ121(「後部コネクタ」)がプリント回路基板150の後部に形成され、外部回路と接続するための電力コネクタ132及び142及び通信コネクタ122(「前部コネクタ」)がプリント回路基板150の前部に形成された構造に構築される。
【００４２】
後部コネクタは、電力コネクタ131及び141及び通信コネクタ121を包含する。後部コネクタは、バッテリーモジュールに直接的な様式で、電気的接続及び機械的連結される。
【００４３】
前部コネクタは、外部回路に接続される。特に、電力コネクタ132及び142、即ちカソードコネクタ132及びアノードコネクタ142、は、電力コネクタ132及び142と外部回路との間の接続が容易に行われるように、互いに大きな間隔を置いて配置される。
【００４４】
シースプレート110は、シースプレート110がプリント回路基板150の対向する側部を覆うように曲げられる。また、シースプレート110は、開口部を有し、その開口部を通して、プリント回路基板150の後部コネクタ121、131、及び141が外側に露出している。
【００４５】
図3は、バッテリーモジュールの部分的拡大後部透視図である。
【００４６】
バッテリーモジュール200の後部を例示する図3に関して、長方形放熱構造270が、切換素子である6個の電界効果トランジスタ(FET)素子272に接続された状態で、長方形放熱構造270がプリント回路基板(PCB)260上に取り付けられる構造に構築される。
【００４７】
放熱構造270は、放熱構造270の対向する側方フレームにFET素子272が連結され、複数の放熱リブ271が、側方フレームに一体的に接続された主要フレームから上方向に突き出ている構造に構築される。放熱構造270の左側には、コネクタ支持部材250が形成され、バッテリーモジュール200の縦方向に伸びている。コネクタ支持部材250には、通信コネクタ241及び電力コネクタ242が取り付けられ、それらを通して、バッテリーモジュール200がバッテリーモジュールインタフェースの後部コネクタに接続される。
【００４８】
図4及び5は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーモジュールインタフェースをバッテリーモジュールの片側に取り付ける工程を例示する部分的拡大図である。
【００４９】
これらの図に関して、バッテリーモジュールインタフェース100の後部コネクタ121、131、及び141は、バッテリーモジュールに直線的な様式で電気的接続及び機械的連結される。バッテリーモジュールインタフェース100は、バッテリーモジュールの、バッテリーモジュール200の第三回路装置が取り付けられている後部に取り付けられる。バッテリーモジュール後部の片側で、バッテリーモジュールインタフェース100の後部コネクタ121、131、及び141に接続された電力コネクタ(図には示していない)及び通信コネクタ240(「モジュールコネクタ」)が「¬」形状のコネクタ支持部材250上に取り付けられる。バッテリーモジュール200とバッテリーモジュールインタフェース100との間の電気的接続及び機械的連結は、モジュールコネクタにより達成される。図5は、バッテリーモジュール200の後部に取り付けられたバッテリーモジュールインタフェース100を例示する。
【００５０】
図6及び7は、コネクタ支持部材を例示する透視図である。
【００５１】
これらの図に関して、コネクタ支持部材250は、全体的に「¬」形状に形成された絶縁部材である。モジュールコネクタ(図には示していない)は、バッテリーモジュールインタフェース(図には示していない)の方を向いているコネクタ支持部材の内側に取り付けられる。コネクタ支持部材250は、その後部に、連結突起252を備え、その突起により、コネクタ支持部材250がバッテリーモジュール(図には示していない)に機械的に連結される。
【００５２】
図8は、バッテリーモジュールに取り付けた、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーモジュールインタフェースを例示する透視図である。
【００５３】
図8に関して、バッテリーモジュール200は、上側ケース220、下側ケース230、複数の単位電池210、第一回路装置300、第二回路装置400、及び第三回路装置500を包含する。単位電池210は、互いに分離されている上側ケース220と下側ケース230との間に積み重ねられている。第一回路装置300は、バッテリーモジュール200の前部に配置され、第二回路装置400は、バッテリーモジュール200の底部に配置され、第三回路装置500は、バッテリーモジュール200の後部に配置されている。
【００５４】
上側ケース220及び下側ケース230は互いに分離されているので、積み重ね可能な単位電池210の数は、上側ケース220または下側ケース230により制限されない。従って、積み重ねられる単位電池210の数に応じて、第一回路装置300及び第三回路装置500を修正することにより、バッテリーモジュール200が所望の電気的容量及び出力を有するように、バッテリーモジュール200を容易に設計することができる。また、単位電池210は外側に露出しているので、単位電池210の充電及び放電の際に、放熱が効率的に達成される。
【００５５】
第一回路装置300は、バッテリーモジュール200の片側に、単位電池210の電極端子に隣接して取り付けられる。第一回路装置300は、単位電池210を互いに分離されている並列または直列に接続し、本発明により各単位電池200の電圧を検出するための検出基板アセンブリーを包含する。
【００５６】
単位電池210は、上側ケース220の底部に取り付けられた第二回路装置400に、第一回路装置300を経由して電気的に接続される。バッテリーモジュール200の作動は、第二回路装置400の主要基板アセンブリーにより制御される。
【００５７】
第二回路装置400に電気的に接続された第三回路装置500は、バッテリーモジュール200の、第一回路装置300が取り付けられている側と反対側に取り付けられる。第三回路装置500は、バッテリーモジュール200の最後の素子であり、外部装置(図には示していない)に接続され、単位電池の過充電、過放電、及び過電流を制御する。単位電池の過充電、過放電、及び過電流の制御は、第三回路装置500の中に包含される切換素子(図には示していない)、例えばFET素子、により行われる。
【００５８】
バッテリーモジュールインタフェース100は、バッテリーモジュール200の、バッテリーモジュール200の第三回路装置500が配置されている後部に取り付けられる。第一回路装置300のアノードは、バッテリーモジュールインタフェース接続部材のアノードコネクタに、ワイヤ(図には示していない)により接続され、第一回路装置300のカソードは、バッテリーモジュールインタフェース接続部材のカソードコネクタに、第三回路装置を経由して、ワイヤにより接続される。
【００５９】
また、第一回路装置300の検出基板アセンブリーの、電圧検出用通信ポートは、バッテリーモジュールインタフェース接続部材の通信コネクタに、第二回路装置を経由して接続される。
【００６０】
図9は、図8にその一つを示す複数の積み重ねたバッテリーモジュールを例示する透視図である。2個以上のバッテリーモジュール200を高さ方向及び／または横方向で積み重ねることができる。図9の構造は、本発明により具体化することができる様々な構造の一例である。従って、本発明の開示に基づいて当業者が容易に発明できる部分は、本発明の保護範囲内に入るものと解釈すべきである。
【００６１】
例えば、本発明のバッテリーモジュールインタフェースは、各バッテリーモジュールに取り付けることができ、それによって、バッテリーモジュールの配置自由度が最大限になる。しかし、状況に応じて、本発明のバッテリーモジュールインタフェースは、バッテリーモジュールの配置パターンに応じて2個以上の集積されたバッテリーモジュールに取り付けることができる。あるいは、1個のバッテリーモジュールインタフェースを全ての集積されたバッテリーモジュールに取り付けることもできる。本発明のバッテリーモジュールインタフェースが上記のように2個以上の集積されたバッテリーモジュールに取り付ける場合、バッテリーモジュール間の電気的接続は、追加のワイヤを使用せずに、バッテリーモジュールインタフェース上のプリント回路基板により行うことができる。従って、1個のバッテリーモジュールインタフェースを複数のバッテリーモジュールに取り付けることにより、複数のバッテリーモジュール間の電気的接続及び機械的連結の両方を達成することができる。
【００６２】
それぞれが複数の積み重ねたバッテリーセル210を包含するバッテリーモジュール200を積み重ね、2個のバッテリーモジュール200が垂直方向で積み重ねられ、2個のバッテリーモジュール200が横方向で積み重ねられるようにする。バッテリーモジュール200間の電気的接続は、バッテリーモジュールインタフェース100のカソードコネクタ132とアノードコネクタ142との間の接続により達成される。バッテリーモジュール間の電気的接続の詳細な例を以下に、図10〜12に関して説明する。
【００６３】
図10〜12は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーモジュールの様々な電気的接続構造を例示する典型的な図である。
【００６４】
状況に応じて、本発明のバッテリーモジュールの容量及び出力は、バッテリーモジュールインタフェースの電気的接続を変えることにより、融通性良く変更することができる。バッテリーモジュール200間の電気的接続は、バッテリーモジュールインタフェース100のカソードコネクタ132とアノードコネクタ142との間の電気的接続により、達成することができる。
【００６５】
図10に関して、カソードコネクタ132及びアノードコネクタ142は、高さ方向に積み重ねたバッテリーモジュール200に対して、互いに接続する(132aと142b、132dと132c)。横方向に積み重ねたバッテリーモジュール200に対しては、同じ極性を有するコネクタ同士を互いに電気的に接続する(132bと132c、142sと142d)。この場合、上側バッテリーモジュール200のアノードコネクタ142aと142dとの間の接続線及び下側バッテリーモジュール200のカソードコネクタ132bと132cとの間の接続線は、バッテリーモジュールアセンブリー600の外部出力端子として作用する。その結果、バッテリーモジュールアセンブリー600は、2個のバッテリーモジュール200が互いに直列接続され、2個のバッテリーモジュール200が互いに並列接続される(2S2P)構造に構築される。
【００６６】
図11は、4個のバッテリーモジュール200が互いに直列接続される構造を例示している。具体的には、4個のバッテリーモジュール200のカソードコネクタ132及びアノードコネクタ142が互いに接続される。この場合、下側左バッテリーモジュール200のカソードコネクタ132及び下側右バッテリーモジュール200のアノードコネクタ142は、バッテリーモジュールアセンブリー600の外部出力端子として作用する。
【００６７】
図12は、4個のバッテリーモジュール200が互いに並列接続される構造を例示している。具体的には、4個のバッテリーモジュール200の同じ極性を有する電極コネクタが互いに接続され、カソードコネクタ間の接続線及びアノードコネクタ間の接続線が互いに並列接続される。その結果、バッテリーモジュールアセンブリー600は、4個のバッテリーモジュール200すべてが互いに並列接続される構造に構築される。
【００６８】
本発明の好ましい実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加、及び置き換えが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
上記の説明から明らかなように、本発明のバッテリーモジュールインタフェースは、バッテリーモジュール間の電気的接続及び通信を効果的に達成する。さらに、本発明のバッテリーモジュールインタフェースは小型の構造に構築され、バッテリーモジュールインタフェースが限られた空間、例えば車両、の中に安定して取り付けられる。
【００７０】
従って、本発明のバッテリーモジュールインタフェースを有するバッテリーモジュールは、中または大型バッテリーモジュール、例えば電動自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車用、無停電電源装置(UPS)、アイドル低減装置、及びエネルギー貯蔵装置、に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図1は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーモジュールインタフェースの構造を例示する透視図である。
【図２】図2は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーモジュールインタフェースの構造を例示する透視図である。
【図３】図3は、バッテリーモジュールインタフェースをバッテリーモジュールに取り付ける前の、バッテリーモジュールを例示する部分的拡大図である。
【図４】図4は、図1のバッテリーモジュールインタフェースをバッテリーモジュールの片側に取り付ける工程を例示する部分的拡大図である。
【図５】図5は、図1のバッテリーモジュールインタフェースをバッテリーモジュールの片側に取り付ける工程を例示する部分的拡大図である。
【図６】図6は、バッテリーモジュールコネクタを上に取り付けた支持部材を例示する透視図である。
【図７】図7は、バッテリーモジュールコネクタを上に取り付けた支持部材を例示する透視図である。
【図８】図8は、バッテリーモジュールの片側に取り付けたバッテリーモジュールインタフェースを例示する透視図である。
【図９】図9は、図8にその一つを示す複数の積み重ねたバッテリーモジュールを例示する透視図である。
【図１０】図10は、図9の積み重ねたバッテリーモジュール間の様々な電気的接続を例示する典型的な図である。
【図１１】図11は、図9の積み重ねたバッテリーモジュール間の様々な電気的接続を例示する典型的な図である。
【図１２】図12は、図9の積み重ねたバッテリーモジュール間の様々な電気的接続を例示する典型的な図である。＜図面の主要参照番号の説明＞100  バッテリーモジュールインタフェース    200  バッテリーモジュール210  単位電池                              300  第一回路装置400  第二回路装置                          500  第三回路装置600  バッテリーモジュールアセンブリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010503971.tif 000008
【図７】
2010503971.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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