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技術 組電池管理システム

出願人 ハイパードライブイノベーションリミテッド
発明者 アイリッシュスティーヴンショーロビン
出願日 2016年12月30日 (3年2ヶ月経過) 出願番号 2018-553325
公開日 2019年4月4日 (11ヶ月経過) 公開番号 2019-509611
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 任意設置 バケツ形状 保管モード 防水封止 誘導結合器 積層プラスチック 弾力性部材 伝熱性接着剤
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題・解決手段

充電式組電池充電に使用するための組電池管理システムが開示される。組電池管理システムは、第1電源により電力供給される制御部と、充電式組電池の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を制御部に提供する少なくとも1つのセンサと、データストアと、を備える。制御部は、センサ信号に基づいて、データストアにデータを書き込むように構成される。データストアは、データ読取装置に連結される。データ読取装置は、データストアにより保持されるデータを読み出すために、補助電源により電力供給されるように動作可能である。

概要

背景

充電式組電池は、多くの技術、例えば、道路と非道路との両方で使用する電気自動車またはハイブリッド車に一般的に使用される。具体的には、充電式組電池は、自動車用途(道路と非道路との両方)、海洋用途(非道路)、倉庫環境(例えば、フォークリフトトラックなどの機械処理装置や、例えば、WO98/49075で開示されるような自律誘導車両との併用(非道路))、エネルギー貯蔵用途(商用と家庭用の両方(非道路))にしばしば使用される。

このような用途に使用される充電式組電池の性能を監視・制御するために、組電池管理システム(BMS)が使用されてもよい。

概要

充電式組電池の充電に使用するための組電池管理システムが開示される。組電池管理システムは、第1電源により電力供給される制御部と、充電式組電池の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を制御部に提供する少なくとも1つのセンサと、データストアと、を備える。制御部は、センサ信号に基づいて、データストアにデータを書き込むように構成される。データストアは、データ読取装置に連結される。データ読取装置は、データストアにより保持されるデータを読み出すために、補助電源により電力供給されるように動作可能である。

目的

センサ109は、充電式組電池105の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を提供する

効果

実績

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請求項1

充電式組電池用の組電池管理システムであって、第1電源により電力供給される制御部と、前記充電式組電池の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を前記制御部に提供する少なくとも1つのセンサと、データストアと、を備え、前記制御部は、前記センサ信号に基づいて、前記データストアにデータを書き込むように構成され、前記データストアは、補助電源により電力供給され、前記データストアに保持されるデータを読み出すように動作可能なデータ読取装置、を備える、ことを特徴とする組電池管理システム。

請求項2

前記補助電源を前記データ読取装置に供給し、前記制御部を迂回する補助電源連結、を備える、請求項1記載の組電池管理システム。

請求項3

前記データ読取装置は、例えば、無線インタフェース、を備え、前記補助電源は、前記無線インタフェースを介して提供される、請求項1または2記載の組電池管理システム。

請求項4

前記データ読取装置は、前記無線インタフェースを介して受信される電磁信号により電力供給されるように適合される、請求項3記載の組電池管理システム。

請求項5

前記無線インタフェースは、磁界Hと結合して前記データ読取装置に電力を供給する誘導結合器、を備える、請求項3または4記載の組電池管理システム。

請求項6

前記無線インタフェースは、電界と結合して前記データ読取装置に電力を供給する誘導結合器、を備える、請求項3または4記載の組電池管理システム。

請求項7

前記無線インタフェースは、RFIDまたはNFCなどの近距離通信インタフェース、を備える、請求項3乃至6のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項8

前記データストアは、前記補助電源により電力供給されるように適合される、請求項1乃至7のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項9

前記第1電源は、前記充電式組電池により電源供給される、請求項1乃至8のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項10

前記制御部は、前記センサ信号を閾値条件と比較し、前記閾値条件との前記比較に基づいて、前記データストアにデータを書き込むか否かを判断する、ように構成される、請求項1乃至9のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項11

充電式組電池用の組電池管理システムであって、前記組電池管理システムは、制御部と、前記充電式組電池の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を前記制御部に提供する少なくとも1つのセンサと、データストアと、を備え、前記制御部は、前記センサ信号を閾値条件と比較し、前記閾値条件との前記比較に基づいて、前記データストアにデータを書き込むか否かを判断する、ように構成される、ことを特徴とする組電池管理システム。

請求項12

前記センサ信号の閾値条件との比較は、メモリからの基準値読み出しと、前記センサ信号の前記基準値との比較と、を含む、請求項10または11記載の組電池管理システム。

請求項13

前記少なくとも1つのセンサは、複数のセンサ、を備え、各センサは、対応するセンサ信号を提供するように構成され、前記制御部は、前記閾値条件との前記比較に基づく前記データストアへのデータ書き込みの決定に応答して、前記複数のパラメータに関するデータを前記データストアに書き込むように構成される、請求項10、11または12記載の組電池管理システム。

請求項14

前記少なくとも1つのパラメータの以前に書き込まれた値は、前記閾値条件を提供する、請求項1乃至13のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項15

前記データストアへのデータの書き込みは、前記データストアに格納されてもよい前記少なくとも1つのパラメータの以前の値の上書き、を含む、請求項10、11またはそれらの従属項に記載の組電池管理システム。

請求項16

前記閾値条件は、閾値を下回っている前記組電池の充電状態、を含む、請求項10、11またはそれらの従属項に記載の組電池管理システム。

請求項17

前記制御部は、(i)前記充電式組電池パック充電中であるか否かと、(ii)前記充電式組電池パックが放電中であるか否かと、(iii)前記充電式組電池パックが保管中であるか否かと、の少なくとも1つに応じて、閾値条件を選択するように構成される、請求項10、11またはそれらの従属項に記載の組電池管理システム。

請求項18

前記閾値条件は、3.6Vを超える単電池電圧、3.0V未満の単電池電圧、14.6Vを超える組電池電圧、12.0V未満の組電池電圧、45℃を超える充電温度、0℃未満の充電温度、45℃を超える放電温度、−15℃未満の放電温度、45℃を超える保管温度、−30℃未満の保管温度、100Aを超える充電電流、100Aを超える放電電流、のうちの少なくとも1つを含む、請求項10、11またはそれらの従属項に記載の組電池管理システム。

請求項19

前記データストアと、前記無線インタフェースと、の少なくとも1つは、主電源から物理的に分離される、請求項1乃至18のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項20

前記制御部は、前記無線インタフェースを介して受信されるデータを、前記データストアに書き込むように構成される、請求項3またはその従属項に記載の組電池管理システム。

請求項21

前記制御部は、第1閾値条件に到達および/または第1閾値条件を超えている前記少なくとも1つのセンサ信号に応答して、前記組電池管理システムの第1組の部品の電源を切断し、前記パラメータの少なくとも1つが第2閾値条件に到達および/または第2閾値条件を超えていることを示す信号に応答して、前記組電池管理システムの第2組の部品の電源を切断する、ように構成される、請求項1乃至20のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項22

充電式組電池のパラメータに関するセンサ信号を前記制御部に提供するセンサを備える前記充電式組電池用の組電池管理システムであって、前記組電池管理システムは、第1条件を満たしたセンサ信号に応答して、第1組の部品の電源を切断し、第2条件を満たしたセンサ信号に応答して、第2組の部品の電源を切断する、ように構成される、ことを特徴とする組電池管理システム。

請求項23

前記制御部は、前記センサ信号を基準値と比較し、前記基準値との前記比較に基づいて、前記センサ信号が前記第1および/または第2条件を満たしているか否かを判断する、ように構成される、請求項21または22記載の組電池管理システム。

請求項24

前記第1組の部品は、前記充電式組電池に対するおよび/または前記充電式組電池からの電力を制御する電力制御部、を備える、請求項21、22または23記載の組電池管理システム。

請求項25

前記第2組の部品は、ネットワークインタフェース、例えば、CANインタフェースなど、前記少なくとも1つのセンサと、前記制御部と、のうちの少なくとも1つを備える、請求項21、22、23または24記載の組電池管理システム。

請求項26

前記第1条件および/または前記第2条件は、請求項18に記載の閾値条件、を含んでもよい、請求項21乃至25のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項27

充電式組電池用の組電池管理システムと、制御部と、前記充電式組電池に対し供給され、および/または、前記充電式組電池から取り出される電流と、電圧と、の少なくとも1つに関するセンサ信号を前記制御部に提供する少なくとも1つのセンサと、を備え、前記制御部は、前記電流および/または電圧が選択された閾値レベルを下回る場合に、前記組電池管理システムを低電力モードで動作させるように構成される、ことを特徴とする装置。

請求項28

前記制御部は、一定の間隔で前記センサ信号を基準値と比較し、前記組電池に対するおよび/または前記組電池からの前記電流および/または電圧が時間間隔内に変化していないことを示す前記センサ信号に応答して、低電力モードで動作するか否かを基準値との比較に基づいて、判断する、ように構成される、請求項27記載の装置。

請求項29

前記低電力モードは、前記組電池管理システムの少なくとも1つの部品の電源の切断、を含む、請求項27または28記載の組電池管理システム。

請求項30

前記低電力モードは、前記組電池管理システムの少なくとも1つの部品に供給される前記電力の低減、を含む、請求項27、28、または29記載の組電池管理システム。

請求項31

前記少なくとも1つの部品は、前記少なくとも1つのセンサ、前記制御部、電源統合型制御部、IC、前記組電池内の複数の単電池充電バランスをとる平衡部品タイマ、のうちの少なくとも1つ、を備える、請求項29または30記載の組電池管理システム。

請求項32

前記充電式組電池は、複数の単電池と、少なくとも2つの端子と、を備え、前記低電力モードは、前記少なくとも2つの端子から前記複数の単電池の少なくとも1つを切断すること、を含む、請求項27乃至31のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項33

前記低電力モードは、補助電源による前記制御部への電力供給、を含む、請求項27乃至32のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項34

前記制御部は、前記組電池に対するおよび/または前記組電池から流れる電流と、無線インタフェースと、シリアルインタフェースと、CANインタフェースと、の少なくとも1つを介して受信される信号と、のうちの少なくとも1つに応答して、前記低電力モードを終了するように構成される、請求項27乃至33のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項35

前記制御部は、前記タイマにより判断されるように第2選択期間中に前記組電池に対するおよび/または前記組電池からの前記電流および/または電圧が閾値分だけ変化しなかったことを示す前記受信信号に応答して、第2低電力モードで動作するように構成される、請求項27乃至34のいずれかに記載の組電池管理システム。

請求項36

前記第2低電力モードは、前記制御部の電源を切断すること、を含む、請求項35記載の組電池管理システム。

請求項37

前記第2低電力モードは、前記組電池に供給および/または前記組電池から取り出された前記電流および/または前記電圧の変化を監視するために一定の間隔での前記制御部への電源投入、を含む、請求項35記載の組電池管理システム。

請求項38

複数の単電池を備える組電池の筺体であって、前記各単電池は、それぞれのトレイにより支えられ、前記筺体は、少なくとも2つの対向面を有するコンテナ、を備え、各対向面は、複数のスロット、を備え、一つの面の各スロットは、前記対向面の対応するスロットと共にトレイを受けるように適合され、前記複数のスロットの間隔は、単電池間での空気流を可能とするように各トレイの各単電池の間隔が十分に確保されるように構成される、ことを特徴とする筺体。

請求項39

前記コンテナと連結するように構成される蓋、を備え、前記蓋は、複数のタブ、を備え、前記複数のタブそれぞれは、前記蓋が前記コンテナへ連結されるとき、前記コンテナの前記対向面それぞれ内の対応するスロットと嵌合するように適合される、請求項38記載の筺体。

請求項40

前記複数のタブそれぞれは、前記蓋が前記コンテナへ連結されるとき、各スロット内での各トレイの動きを妨げるように構成される、請求項39記載の筺体。

請求項41

前記単電池は、直列電気的に接続される、請求項38乃至40のいずれかに記載の筺体。

請求項42

前記組電池管理システムは、前記単電池および/または前記トレイにより支えられる回路基板上に提供される、請求項41記載の筺体。

請求項43

前記組電池管理システムは、前記回路基板の動きを妨げるために前記単電池および/またはトレイに固く連結される、請求項42記載の筺体。

請求項44

前記組電池管理システムは、前記組電池管理システムと組電池端子との間にフレキシブル連結部、を備え、前記フレキシブル連結部は、前記端子と前記組電池管理システムとの間の電気的な接続を維持すると共に、前記筺体に対する前記組電池管理システムの動きを可能にするように構成される、請求項43記載の筺体。

請求項45

前記蓋は、前記組電池管理システムを受けるように適合される空間、を備える、請求項39の従属項である請求項41乃至44のいずれかに記載の筺体。

請求項46

前記蓋は、前記組電池を電源または電力ドレインに電気的に連結する少なくとも2つの組電池端子、を備える、請求項39またはその従属項に記載の筺体。

請求項47

前記端子は、前記蓋の外面を超えて突出しないように前記蓋に凹設される、請求項46に記載の筺体。

請求項48

前記コンテナは、前記蓋が前記コンテナへ連結されるとき、前記蓋と防水密封止部を作り出すフレキシブル封止部、を備える、請求項38乃至47のいずれかに記載の筺体。

請求項49

各対向面の前記スロットそれぞれは、少なくとも20mm間隔に配置される、請求項38乃至48のいずれかに記載の筺体。

請求項50

前記筺体は、前記スロットに挿入される複数のトレイ、を備え、各トレイは、前記組電池の各単電池、を備える、請求項38乃至49のいずれかに記載の筐体

請求項51

複数の単電池を備える組電池の筺体であって、前記筺体は、コンテナと、蓋と、を備え、前記コンテナは、前記複数の単電池を受けるように適合され、前記複数の単電池は、組電池管理システムに固く連結され、前記組電池管理システムと前記蓋上の組電池端子との間にフレキシブル接続部、を備える、ことを特徴とする筺体。

請求項52

複数の単電池を備える組電池の筺体であって、前記筺体は、前記単電池と前記端子との間のフレキシブル連結部と、組電池端子との間に固定された間隔を確保する堅固な箱と、を備え、前記フレキシブル連結部は、組電池管理システムを支える、ことを特徴とする筺体。

請求項53

前記筺体は、前記複数の単電池間で固定された間隔を提供するように構成される、請求項51または52記載の筺体。

請求項54

前記単電池と前記組電池管理システムとの前記接続は、前記組電池管理システムと前記端子との間の前記接続より高い剛性を有する、請求項44またはその従属項または請求項51、52または53記載の筺体。

請求項55

前記筺体は、各単電池の前記トレイそれぞれを固く接続する足場、を備え、前記足場は、各単電池に電気的に連結する各端子と、前記コンテナの外側にある端子に連結する端子と、を支え、前記筺体は、各単電池と各端子との間にフレキシブル接続部、を備える、請求項38乃至54のいずれかに記載の筺体。

請求項56

複数の単電池を収容する組電池組立体であって、前記組立体は、各トレイが各単電池を支えるように構成される複数のトレイと、各トレイを固く接続し、それぞれ対応する対の単電池に電気的に連結するように構成される複数のバスバーを支える足場と、各単電池と各バスバーとの間のフレキシブル接続部と、を備える、ことを特徴とする組電池組立体。

請求項57

前記フレキシブル接続部は、各単電池から延びるタブを各トレイの平面を横断する平面に固定する締め具、を備える、請求項56記載の組電池組立体。

請求項58

前記足場は、前記トレイを積層状に保持するように構成される板、を備える、請求項56または57記載の組電池組立体。

請求項59

前記板は、各トレイの方向に垂直な方向に延びるように構成される、請求項58記載の組電池組立体。

請求項60

複数の単電池を収容する組電池組立体であって、前記組電池組立体は、各トレイが各単電池を支えるように構成される複数のトレイと、板に対して垂直に積層された前記トレイを保持するように構成される板を備える足場と、を備え、前記足場は複数のバスバーを支え、前記バスバーそれぞれは対応する対の単電池に連結されるように構成される、ことを特徴とする組電池組立体。

請求項61

前記足場は、トレイ間での空気対流を流すことが可能となるようにトレイ間に十分な間隔を維持すると共に、各トレイを保持するように構成される、請求項56乃至60のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項62

前記足場は、前記トレイに対するせん断力印加に応答して、前記単電池の動きを互いに妨げるように構成される、請求項56乃至61のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項63

各トレイは、前記足場に各トレイを接続するためのフランジ、を備える、請求項56乃至62のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項64

各フランジは、角部が丸められ、各トレイの方向を横断する方向に延びる、請求項63の組電池組立体。

請求項65

前記足場は、足場から距離をおいて配置される印刷回路基板を支持し、前記バスバーに電気的に連結される、ように構成され、前記印刷回路基板は、前記組電池用コンテナの外側にある対の端子に連結するように構成される、請求項56乃至64のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項66

バスバーの少なくとも一部は、前記足場から距離をおいて配置される前記印刷回路基板を支えるように構成される、請求項65記載の組電池組立体。

請求項67

前記バスバーの前記一部は、丸みをもたせてU字型にされ、前記足場から距離をおいて配置される前記印刷回路基板を支持する、請求項66記載の組電池組立体。

請求項68

前記締め具は、前記各バスバーの一部、を備える、請求項58の従属項としての請求項65またはその従属項に記載の組電池組立体。

請求項69

前記足場は、電気絶縁性である、請求項56乃至68のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項70

前記足場は、Tufnol(登録商標)などの積層プラスチック製である、請求項56乃至69のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項71

前記複数の単電池は、熱ハーネスを介して、連結され、前記熱ハーネスの少なくとも一部は、前記足場内の穴を貫通して延びる、請求項56乃至70のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項72

前記印刷回路基板は、請求項1乃至37のいずれかに記載の組電池管理システム、を備える、請求項56乃至71のいずれかに記載の組電池組立体。

請求項73

組電池パックの製造方法であって、複数の単電池を複数の組電池トレイに連結する工程と、各トレイを積層状に足場に固く締結する工程と、フレキシブル接続部を介して、前記足場上で支えられる複数のバスバーに複数対の単電池を電気的に連結する工程と、前記組電池管理システムが前記足場から離れて支えられるように前記足場上で支えられる前記バスバーに組電池管理システムを連結する工程と、前記複数の単電池と、各トレイと、足場と、組電池管理システムと、をコンテナに収容する工程と、を含む、ことを特徴とする方法。

請求項74

前記複数の単電池を複数の組電池トレイに連結する工程は、各単電池を伝熱性接着剤で各トレイに接着する工程、を含む、請求項73記載の方法。

請求項75

前記複数の単電池を複数の組電池トレイに連結する工程は、各単電池を各トレイに液圧プレスする工程、を含む、請求項73または74記載の方法。

請求項76

前記複数の単電池と、各トレイと、足場と、組電池管理システムと、をコンテナに収容する工程は、コンテナ内の各スロット対に各トレイを挿入する工程と、前記組電池管理システムを前記コンテナの外側にある対の端子に連結する工程と、を含む、請求項73乃至75のいずれかに記載の方法。

請求項77

各単電池を前記足場上のバスバーに電気的に連結する工程は、各単電池から延びるタブを各トレイの方向を横断する方向で前記バスバーに締結する工程、を含む、請求項73乃至76のいずれかに記載の方法。

請求項78

請求項1乃至37のいずれかに記載の組電池管理システムおよび/または請求項56乃至72のいずれかに記載の組電池組立体を備える、請求項38乃至77のいずれかに記載の筺体。

請求項79

前記図面を参照して本明細書で実質的に説明される組電池管理システム。

請求項80

前記図面を参照して本明細書で実質的に説明される筺体。

請求項81

前記図面を参照して本明細書で実質的に説明される組電池パック。

技術分野

0001

本開示は、組電池管理システム、例えば、充電式組電池用の組電池管理システムと、組電池管理システムを使用するための組電池の筺体と、に関する。

背景技術

0002

充電式組電池は、多くの技術、例えば、道路と非道路との両方で使用する電気自動車またはハイブリッド車に一般的に使用される。具体的には、充電式組電池は、自動車用途(道路と非道路との両方)、海洋用途(非道路)、倉庫環境(例えば、フォークリフトトラックなどの機械処理装置や、例えば、WO98/49075で開示されるような自律誘導車両との併用(非道路))、エネルギー貯蔵用途(商用と家庭用の両方(非道路))にしばしば使用される。

0003

このような用途に使用される充電式組電池の性能を監視・制御するために、組電池管理システム(BMS)が使用されてもよい。

0004

本発明の様態は、独立請求項に記載されるとおりである。複数の実施形態は、さらに、従属請求項に定義される。本発明の様態は互いに連動する形で提供されてもよく、1つの様態の特徴事項は他の様態に応用されてもよい。

図面の簡単な説明

0005

ここで、添付の図面を参照して、単なる例示として、本開示の実施形態について説明する。

0006

図1は、組電池管理システムの一例を備える充電式組電池パックの概略図である。
図2は、組電池管理システムの一例を備える充電式組電池パックの概略図である。
図3は、組電池管理システムの一例を備える充電式組電池パックの概略図である。
図4は、組電池管理システムの一例を備える充電式組電池パックの概略図である。
図5は、充電式組電池の一例の単電池積層体の斜視図である。
図6は、図5の単電池の積層体の端面図である。
図7は、図5の充電式組電池パックの単電池の積層体の側面図である。
図8は、図5図7の充電式組電池用の筺体の一例を示す分解斜視図である。
図9は、図8の筺体を備えるコンテナの斜視図である。
図10は、組電池組立体の斜視図である。
図11は、図10の組電池組立体の別の斜視図である。
図12は、図10図11との組電池組立体の側面図である。
図13は、図10図11図12との組電池組立体の端面図である。
図14は、図9のコンテナなどのコンテナ内にある図10図13の組電池組立体などの組電池組立体の斜視図である。
図15は、組電池パックの製造方法である。

実施例

0007

本開示の実施形態は、組電池管理システム(BMS)に関する。このような実施形態において、BMSは、組電池などの主電源により電力供給される制御部を備える。制御部は、データをデータストアに記録する。BMSは、データストアにより保持されるデータを読み出すデータ読取装置も備える。データ読取装置は、主電源を迂回する補助電源により電力供給されるよう動作可能である。したがって、例えば、組電池が損傷により故障した場合や、機能しなくなった場合でも、データは、データストアから読み取られてもよい。

0008

本開示のこのような実施形態によるBMSの一例は、図1に示される。図1は、BMS101と、充電式組電池105と、を備える充電式組電池パック100を示す。このようなBMS101は、センサ109とデータストア107とに連結される制御部103を備えてもよい。データストア107とセンサ109とはデータ読取装置111に連結されるが、実施例によっては、データストア107はデータ読取装置111を備える。データ読取装置111は、無線インタフェース113を備えてもよい。制御部103は、充電式組電池105などの第1電源から電力供給される。データストア107は、主電源とは別の制御部103を迂回する補助電源による電力供給で動作可能である。補助電源は、例えば、電磁信号により提供されてもよく、例えば、RFIインタフェースまたはNFCインタフェースなどの、近距離無線通信器などの無線インタフェース113により提供される誘導結合または容量結合により提供されてもよい。

0009

データストア107は、センサ109により測定されるような充電サイクルの数、温度、単電池電圧または充電電流など、充電式組電池105のパラメータに関する情報を格納してもよい。例えば、充電式組電池105が消耗する場合や、充電式組電池105が損傷を受けた場合でも、データ読取装置111は補助電源により電力供給されることができるため、データストア107に格納されるパラメータは、依然として読み取られ得る。このことは、例えば、充電式組電池105への損傷の原因を判断することに役立てるであろう。

0010

図1は、BMS101を備える組電池パック100を示す。BMS101は、主電源として機能する充電式組電池105に連結される印刷回路基板上に配置される。充電式組電池105は、少なくとも1つのLiFePO4単電池を備える。図1に示されるBMS101は、センサ109とデータストア107とを備え、いずれも制御部103に連結される。図示される実施例では、データストアは、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)であるが、他の種類の不揮発性メモリが使用されてもよい。センサ109は、例えば、電流センサ電圧センサまたは温度センサ、を備えてもよい。無線インタフェース113を備えるデータ読取装置111は、データストア107に連結される。図1に示される実施例では、無線インタフェース113は、RFIDインタフェースを備えるが、前述のとおり、他の実施例では、NFC、誘導結合器または容量結合器などの他の種類の近距離無線通信インタフェースを備えてもよい。

0011

BMS101は充電式組電池105から離れた印刷回路基板上に配置されるため、データ読取装置111と、無線インタフェース113と、データストア107とは、充電式組電池105と物理的に分離される。図1には示されていないが、実施例によっては、制御部103は、データストア107と、データ読取装置111と、無線インタフェース113と、が制御部103から物理的に分離されるように、これらの部品と異なる印刷回路基板上の部分に配置されてもよい。BMS101のこれらの部品が制御部103から物理的に分離されるため、制御部が損傷を受けた場合や、制御部が機能不全になった場合でも、データは、依然としてデータストア107から読み取られることができる。

0012

制御部103は充電式組電池105により電力供給されるように動作可能であり、データ読取装置111は補助電源により電力供給されるように動作可能である。データ読取装置111は、データストア107により保持されるデータを読み取ることができる。センサ109は、充電式組電池105の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を提供するように構成される。BMS101は、例えば、充電式組電池105の複数の単電池に対するおよび/または充電式組電池105の複数の単電池からの電流など、充電式組電池105のさまざまな側面を制御するように構成される。制御部103は、センサ信号に基づいて、データストア107にデータを書き込むように構成される。

0013

例えば、制御部103は、センサ信号に基づいて、組電池105の温度、組電池105の充電レベルの指示、組電池105への充電電流および組電池105の電圧、のうちの少なくとも1つに関する情報をデータストア107に書きこむように構成される。

0014

図1に示される実施例では、無線インタフェース113は、データ読取装置111に補助電源を供給するための補助電源連結を提供する。補助電源は、制御部103を迂回する。

0015

制御部103は、使用中、センサ109からセンサ信号を受信する。制御部103は、センサ信号に基づいて、データストア107にデータを書き込む。

0016

データストア107からデータを読み取るため、ユーザは、電磁信号を介して、無線インタフェース113と通信する。電磁信号は、例えば、手持ち式NFC装置により生成されてもよい。電磁信号は、データ読取装置111に電力を供給する。データ読取装置111は、ユーザがデータストア107により格納された充電式組電池105のパラメータを読み取ることができるように、データストア107により保持されるデータを読み取り、信号を手持ち式のNFC装置に戻す。

0017

図1に示される実施例では、データ読取装置111は無線インタフェース113を備えるが、他の実施例では、無線インタフェース113はデータ読取装置111と分離されてもよい。無線インタフェース113は、無線インタフェース113に連結されるアンテナをさらに備えてもよい。例えば、アンテナは、BMS101と異なる部分に配置されてもよい。

0018

BMS101は、例えば、電源制御部115(図3に関連して以下で説明されるとおり)などの電源回路も備えてもよい。電源回路は、電力電界効果トランジスタFET)、組電池105へ連結する電源、組電池105を充電するための電気端子および/または制御部103、を備える。電源回路は、充電式組電池105および/または制御部103に対する、および/または、充電式組電池105および/または制御部103からの、電流および/または電圧を制御するように構成されてもよい。

0019

1つの実施例では(不図示)、BMS101は、印刷回路基板上に配置されると共に、BMS101の印刷回路基板上の1つの領域、例えば、印刷回路基板上の1つの隅などに配置される無線インタフェース113と、任意設置のデータストア107(EEPROMなど)と、を備える。BMS101は、BMS101の印刷回路基板上の反対側の領域、例えば、印刷回路基板上の反対側の隅に配置される電源制御部115と、CANインタフェースと、を備える。制御部は、一領域内では、電源制御部115とCANインタフェースとの間に配置されると共に電源制御部115とCANインタフェースとに電気的に連結され、他の領域内では、無線インタフェース113とデータストア107との間に配置されると共に無線インタフェース113とデータストア107とに電気的に連結される。

0020

これらの部品を印刷回路基板上の異なる領域に配置することは、互いを物理的に分離してもよく、例えば、無線インタフェース113による電源回路からの干渉を妨げてもよい。実施例によっては、BMS101の部品は、互いに直流的に絶縁されてもよい。例えば、CANインタフェースは、高電圧で動作してもよく、それにより、制御部103、電源制御部115、データストア107、データ読取装置111および/または無線インタフェース113、から直流的に絶縁されてもよい。

0021

実施例によっては、BMS101の様々な部品は、異なる回路基板上に配置されてもよい。例えば、制御部103は、無線インタフェース113および/または無線インタフェース113のアンテナとは異なる回路基板上に配置されてもよい。実施例によっては、BMS101の部品は、回路基板の異なる表面上に配置されてもよい。例えば、無線インタフェース113は、電源回路とは異なる表面上に配置されてもよい。BMS101の各部品が物理的に分離されるように、同各部品を異なる回路基板上または同一回路基板の異なる表面上に配置することは、電源回路により発生する電気的干渉の潜在的可能性を小さくすることに役立つことがある。

0022

実施例によっては、無線インタフェース113のアンテナ(存在する場合)と、データストア107および/またはデータ読取装置111とは、BMS101上以外の他の場所に配置されてもよい。アンテナ、データストア107および/またはデータ読取装置111をBMS101上以外の他の場所に配置することは、これらを充電式組電池105と、組電池105の充電に使用される関連電源回路と、からさらに物理的に分離し、電源回路により発生する電気的干渉の潜在的可能性を小さくする。

0023

本開示の他の実施形態は、閾値条件との比較に基づいて、データをデータストアに記録するBMSにも関する。

0024

本開示の実施形態によるBMSの一例は、図2に示される。図2は、BMS101と充電式組電池105とを備える充電式組電池パック100を示す。このようなBMS101は、センサ109とデータストア107とに連結される制御部103を備えてもよい。センサ109は、例えば、電流センサ、電圧センサまたは温度センサ、でもよい。制御部103は、センサ109からセンサ信号を受信すると共に、閾値条件との比較に基づいてデータストア107にデータを書き込むか否かを判断するように構成される。データストア107にデータを書き込むか否かの判断では、制御部103は、メモリから基準値読み出し、センサ信号を基準値と比較する。制御部103は、例えば、温度、単電池の電圧または電流、が選択値を下回るか超える場合など、センサ信号が選択値を下回るかまたは超える場合に、データをデータストア107に書き込んでもよい。制御部103は、センサ信号が以前に記録した値を超えるかまたは下回る場合に、データストア107にデータを書き込んでもよい。

0025

図2は、印刷回路基板上に配置されるBMS101を備える組電池パック100を示す。BMS101は、充電式組電池105に連結される。充電式組電池105は、少なくとも1つのLiFePO4単電池を備える。BMS101は、センサ109とデータストア107とを備える。センサ109とデータストア107とは、制御部103に連結される。センサ109は、例えば、電流センサ、電圧センサまたは温度センサ、でもよい。

0026

BMS101は、例えば、充電式組電池105の複数の単電池に対するおよび/または充電式組電池105の複数の単電池からの電流など、充電式組電池105の様々な側面を制御するように構成される。センサ109は、充電式組電池105の少なくとも1つのパラメータに関するセンサ信号を提供するように構成される。制御部103は、センサ信号を閾値条件と比較すると共に、閾値条件との比較に基づいてデータストア107にデータを書き込むか否かを判断するように構成される。

0027

制御部103は、使用中、センサ109からセンサ信号を受信する。制御部103は、受信されたセンサ信号を閾値条件と比較し、閾値条件との比較に基づいてデータストア107にデータを書き込むか否かを判断する。

0028

図2に示される実施例では、閾値条件は、閾値を下回る組電池の充電状態を含む。他の実施例では、閾値条件は、閾値を下回る組電池の充電状態を含む閾値条件に加え、3.6Vを超える単電池電圧、3.0V未満の単電池電圧、14.6Vを超える組電池電圧、12.0V未満の組電池電圧、45℃を超える充電温度、例えば、50℃を超える温度、0℃未満の充電温度、45℃を超える放電温度、例えば、50℃を超える温度、−15℃未満の放電温度、50℃を超える保管温度、−30℃未満の保管温度、100Aを超える充電電流、100Aを超える放電電流、のうちの少なくとも1つを含んでもよい。閾値条件温度は、組電池105の単電池化学物質に基づいてもよい。

0029

実施例によっては、BMS101は複数のセンサ109を備え、各センサ109は、例えば、充電式組電池105の異なるパラメータに関するセンサ信号などの対応するセンサ信号を提供するように構成される。制御部103は、制御部103が1つのセンサ信号の閾値条件との比較に基づいてデータストア107にデータを書き込むか否かを判断することに応答して、全パラメータに関連するデータをデータストア107に書き込むように構成されてもよい。

0030

実施例によっては、BMS101は、例えば、EEPROMなどの不揮発性メモリなどのメモリを備える。実施例によっては、データストア107は、メモリを備えてもよい。データストア107にデータを書き込むか否かの判断では、制御部103は、メモリから基準値を読み出し、センサ信号をその基準値と比較してもよい。

0031

実施例によっては、データストア107に記録されたセンサ信号の以前の値は、閾値条件を提供する。例えば、データストア107に記録された少なくとも1つのパラメータの以前に書き込まれた値は、閾値条件を提供してもよい。

0032

データストア107へのデータの書き込みは、データストア107に格納されてもよい少なくとも1つのパラメータの以前の値の上書きを含んでもよい。

0033

制御部103は、(i)充電式組電池パック100が充電中か否か、(ii)充電式組電池パック100が放電中か否か、および(iii)充電式組電池パック100が保管中か否か、の少なくとも1つに応じて、閾値条件を選択してもよい。制御部103は、充電式組電池105の単電池に対するおよび/または充電式組電池105の単電池からの電流を示すセンサ信号に応じて、充電式組電池パック100が充電中、放電中または保管中、のいずれであるかを判断してもよい。例えば、制御部103は、例えば、充電式組電池105の単電池などの充電式組電池105に対するおよび/または充電式組電池105からの電流が選択された時間間隔に流れない場合に基づいて、充電式組電池105が保管中であると判断してもよい。これに加え、または、これに代わって、制御部103は、充電式組電池105に対し供給されるおよび/または充電式組電池105から取り出される電流および/または電圧が、選択された時間間隔を超える間、選択された閾値レベルを下回る場合に、充電式組電池105が保管中であると判断してもよい。

0034

実施例によっては、組電池パック100は、BMS101に連結されるコントローラエリアネットワーク(CAN)インタフェースを備える。制御部103は、CAN上で通信するように構成されてもよく、CANを介して受信される情報に基づいて、閾値条件を設定するように構成されてもよい。これに加え、または、これに代わって、実施例によっては、閾値条件は無線インタフェース113を介してプログラム可能でもよく、制御部103は無線インタフェース113を介して受信される情報に基づいて閾値条件を設定するように構成されてもよい。このように、閾値条件は、組電池パックを出荷する前に、ユーザまたは製造業者によりプログラム可能でもよい。

0035

本開示の他の実施形態は、図3に示されるように、様々な条件が満たされたか否かに応じて、様々な複数組の部品の電源の切断をするBMSにも関する。

0036

このような実施形態によるBMSの一例は、図3に示される。このようなBMS101は、少なくとも1つのセンサに連結される制御部103を備える。この少なくとも1つのセンサは、制御部103にセンサ信号を提供する。制御部103は、センサ信号を監視すると共に、第1閾値条件に到達および/または超えたセンサ信号に応答して無線インタフェース113などのBMS101の第1組の部品の電源を切断し、第2閾値条件に到達および/または超えたセンサ信号に応答して電源制御部115(図3に関連して後述される)などの第2組の部品の電源を切断するように構成される。

0037

図3は、印刷回路基板上に配置されたBMS101を備える充電式組電池パック100を示す。BMS101は、充電式組電池105に連結される。充電式組電池105は、少なくとも1つのLiFePO4単電池を備える。BMS101は、センサ109に連結される制御部103を備える。制御部103は、CANインタフェースなどのネットワークインタフェース113と、電源制御部115と、にも連結される。センサ109は、例えば、電流センサ、電圧センサまたは温度センサ、でもよい。

0038

センサ109は、制御部103にセンサ信号を提供するように構成される。制御部103は、ネットワークインタフェース113を介して、ネットワーク上で通信するように構成される。例えば、制御部103は、ネットワークインタフェース113を介して、ネットワーク上で命令の送信および/または受信を行うように構成されてもよい。例えば、制御部103は、ネットワークインタフェース113を介して、データをデータストア107に書き込むように構成されてもよい。

0039

制御部103は、電源制御部115を動作させるようにも構成される。電源制御部115は、組電池105の様々な側面を制御するために制御部103により動作可能である。例えば、電源制御部115は、充電式組電池105の複数の単電池から取り出される電流を制御するように動作可能である。

0040

制御部103は、第1条件を満たしたセンサ信号に応答して、BMS101の第1組の部品の電源を切断するように構成され、第2条件を満たしたセンサ信号に応答して、BMS101の第2組の部品の電源を切断するように構成される。図3に示される実施例では、第1組の部品はネットワークインタフェース113を備え、第2組の部品は電源制御部115を備える。

0041

実施例によっては、制御部103とは異なる制御部は、BMS101の第1組の部品と第2組の部品との電源を切断するように構成される。例えば、アナログフロントエンドなどのアナログロジックは、第1条件を満たしたセンサ信号に応答してBMS101の第1組の部品の電源を切断し、第2条件を満たしたセンサ信号に応答してBMS101の第2組の部品の電源を切断するように構成されてもよい。このような実施例では、BMS101の第1組の部品および/または第2組の部品は、制御部103を備えてもよい。このようなアナログフロントエンドは、安全機能実装してもよい。例えば、アナログフロントエンドは、単電池の電圧測定を行い、過電流過電圧および電圧不足の各状況で、電流および/または電圧を小さくし、または、切断してもよい。アナログフロントエンドは、マイクロコントローラなどの制御部を備えてもよい。

0042

制御部103は、使用中、充電式組電池105の1つまたは複数のパラメータをセンサ109から受信する。制御部103は、センサ信号を監視して、第1条件を満たしたセンサ信号に応答して、BMS101の第1組の部品(この例では、ネットワークインタフェース113を備える第1組の部品)の電源を切断する。制御部103は、第2条件を満たしたセンサ信号に応答して、BMS101の第2組の部品(この例では、電源制御部115を備える第2組の部品)の電源を切断するように構成される。

0043

実施例によっては、第1組の部品は、ネットワークインタフェース113以外の部品、または、ネットワークインタフェース113に加えて他の部品を備えてもよい。例えば、第1組の部品は、データストア107(EEPROMなど)または制御部103(例えば、BMS101がアナログフロントエンドを備える場合)を備えてもよい。実施例によっては、第2組の部品は、電源制御部115以外の部品、または、電源制御部115に加えて他の部品を備えてもよい。

0044

図1および図2に関して前述される実施例と同様に、実施例によっては、組電池パック100は、BMS101に連結されるコントローラエリアネットワーク(CAN)インタフェースを備える。ネットワークインタフェース113は、CANインタフェースを備えてもよい。制御部103は、CAN上で通信するように構成されてもよい。例えば、制御部103は、CANを介して、少なくとも1つのパラメータに関するデータをデータストア107に書き込むように構成されてもよい。

0045

実施例によっては、制御部103は、センサ信号が第1条件および/または第2条件を満たしているか否かを基準値との比較に基づいて判断するため、センサ信号を基準値と比較するように構成される。

0046

条件は、図2に関して前述される閾値条件でもよい。例えば、条件は、閾値を下回っている組電池105の充電状態(例えば、組電池105の単電池の電圧)を含んでもよい。条件は、3.6Vを超える単電池電圧、3.0V未満の単電池電圧、14.6Vを超える組電池電圧、12.0V未満の組電池電圧、45℃を超える充電温度、例えば、50℃を超える温度、0℃未満の充電温度、45℃を超える放電温度、例えば、50℃を超える温度、−15℃未満の放電温度、45℃を超える保管温度、例えば、50℃を超える保管温度、−30℃未満の保管温度、100Aを超える充電電流、100Aを超える放電電流、のうちの少なくとも1つを含んでもよい。繰り返しになるが、閾値条件温度は、組電池105の単電池化学物質に基づいてもよい。

0047

図2に関して前述される実施例と同様に、制御部103は、(i)充電式組電池パック100が充電中か否か、(ii)充電式組電池パック100が放電中か否か、および(iii)充電式組電池パック100が保管中か否か、の少なくとも1つに応じて、閾値条件を選択するように構成されてもよい。

0048

本開示の他の実施形態は、図4に示されるように組電池がしばらくの間使用されていない場合に低電力モード(または「保管モード」)で動作するBMSにも関する。

0049

本開示のこのような実施形態によるBMSの一例は、図4に示される。このようなBMS101は、少なくとも1つのセンサに連結される制御部103を備える。少なくとも1つのセンサは、制御部103にセンサ信号を提供する。制御部103は、センサ信号を監視すると共に、組電池105に関する電流または電圧などの特定のパラメータが選択された時間間隔内に変化していないことを示すセンサ信号に応答して、無線インタフェース113または電源制御部115などのBMS101の部品の電源を切断するように構成される。

0050

図4は、充電式組電池105に連結されるBMS101を備える充電式組電池パック100を示す。BMS101は、電流センサ109と電圧センサ111とに連結される制御部103を備えるが、他の実施例では、BMS101は、電流センサ109または電圧センサ111のみを備えてもよい。

0051

BMS101は、充電式組電池105により電力供給されるように構成される。BMS101は、充電式組電池105の様々な側面、例えば、充電式組電池105の複数の単電池に対するおよび/または充電式組電池105の複数の単電池からの電流を制御するように構成される。

0052

電流センサ109は、充電式組電池105に供給される電流および/または充電式組電池105から取り出された電流に関する電流センサ信号を制御部103に提供するように構成される。電圧センサ111は、充電式組電池105に供給される電圧および/または充電式組電池105から取り出された電圧に関する電圧センサ信号を制御部113に提供するように構成される。

0053

制御部103は、選択された時間間隔を超える間、電流および/または電圧が選択された閾値レベルを下回っている場合に、BMS101を低電力モードで動作させるように構成される。

0054

制御部103は、使用中、充電式組電池105の1つまたは複数のパラメータをセンサ109から受信する。制御部103は、センサ信号を監視し、一定の間隔でセンサ信号を基準値と比較する。制御部103は、組電池105に対するおよび/または組電池105からの電流および/または電圧がある時間間隔内に変化していないことを示すセンサ信号に応答して、基準値との比較に基づいてBMS101を低電力モードで動作させるか否かを判断する。間隔の一例は、1分でもよいが、他の例は、30秒、10分、30分、1時間、2時間、またはそれ以上、を含んでもよい。

0055

低電力モードは、BMS101の少なくとも1つの部品に供給される電力を少なくすることを含む。例えば、低電力モードは、BMS101の少なくとも1つの部品の電源を切断することを含む。電源が切断される部品は、図3に関して前述される部品である。例えば、BMSは無線インタフェース113および/または電源制御部115を備えてもよく、制御部は低電力モードでは無線インタフェース113および/または電源制御部115の電源を切断してもよい。

0056

制御部103は、組電池105から電流を取り出すBMS101に応答して、低電力モードを終了するように構成される。低電力モードを終了することは、電源が切断されていた可能性のあるどのBMS101の部品に対しても電源を投入することを含む。

0057

図4に示される実施例では、制御部103は、第2選択期間中に組電池105に対するおよび/または組電池105からの電流および/または電圧が閾値分だけ変化しなかったことを示す受信電流信号および/または受信電圧信号に応答して、第2低電力モードで動作するように構成される。図4に示される実施例の第2低電力モードは、制御部103の電源の切断を含む。第2低電力モードは、組電池105に供給されるおよび/または組電池105から取り出される電流および/または電圧の変化を監視する一定の間隔で制御部103に電源を投入することも含まれる。

0058

実施例によっては、充電式組電池105は複数の単電池と、少なくとも2つの端子と、を備え、低電力モードはこれら2つの端子から複数の単電池のうちの少なくとも1つの切断を含む。

0059

実施例によっては、低電力モードは、補助電源による制御部103への電力供給を含む。

0060

実施例によっては、少なくとも1つの部品は、少なくとも1つのセンサ109,111、制御部103、電源統合型制御部などの電源制御部115、IC、組電池105内の複数の単電池の充電バランスをとる平衡部品タイマ、のうちの少なくとも1つを備える。

0061

実施例によっては、低電力モードおよび/または第2低電力モードは、例えば、FETなどの電源制御部115のスイッチをオフにすることを含む。第2低電力モードは、電力が供給されない場合に、電源制御部115のFETのゲートなどの電源回路が高い抵抗を提供するために自動的にプルダウンされてもよいように、少なくとも1つのプルダウン抵抗の使用を含んでもよい。

0062

図3に関して前述のとおり、実施例によっては、制御部103とは異なる制御部は、BMS101の部品の電源を切断するように構成される。例えば、アナログフロントエンドなどのアナログロジックは、BMS101の部品の電源を切断するように構成されてもよい。

0063

本開示の他の実施形態は、例えば、図5図9に示されるBMSを備える充電式組電池用の筐体など、充電式組電池用の筺体に関する。このような筺体は、組立時に組電池パックを形成する筺体と、(図5図7に示されるとおり)充電式組電池105と、を備えてもよい。組電池105は、多数の単電池900を備えてもよく、筺体200は、例えば、充電中または放電中に単電池900が過熱する可能性を小さくするために、単電池900間で空気流が得られるように十分なスペースを提供するように構成されてもよい。

0064

筺体200は、組電池パックが組み立てられるときに、複数の単電池900がしっかりと所定の場所に固定されるように構成されてもよく、組電池105に連結されるBMS101と筺体200との間での動きが発生するが、複数の単電池900とBMS101との間での動きは妨げられるように構成されてもよい。

0065

図5図9は、充電式組電池105に連結されるBMS101を備える充電式組電池パック100を提供する筺体200を示す。組電池105は、BMS101を介して直列に連結される複数のLiFePO4単電池900を備える。図5図9に示される実施例では、組電池105は4つの単電池900を備えるが、他の実施形態では、組電池105はさらに多くの単電池900、例えば、6つの単電池900を備えてもよく、さらに少ない単電池900、例えば、3つの単電池900を備えてもよい。

0066

図5図6および図7に示されるように、組電池105の複数の単電池900は、積層された配列で配置される。複数の単電池900の各単電池900は、各トレイ910により支持される。トレイ910は、熱伝導性があり軽量でもあるようにアルミニウム製であるが、当然のことだが、熱伝導性のある他の材料が適している可能性があることが理解されよう。各単電池900は熱伝導性のある接着剤で各トレイ910に接着されるが、他の実施例では、各単電池900は通常の接着剤または超音波溶接などの他の方法を用いてトレイ910に連結されてもよい。

0067

各単電池900は、単電池900に電気的に連結するため、同じ端部に間隔を置いて配置される2つのタブ901a,901bを有する。各単電池900は、正極タブ901aと負極タブ901bとを有する。各単電池900の各タブ901a,901bは、銅導体153を介して隣接する単電池900の反対極性のタブ901a,901bに連結されるが、他の導体材料が適している可能性がある。単電池900の積層された配列により、1つの単電池900のタブ901a,901bをもう1つの単電池900のタブ901a,901bに連結する銅導体153は、折り畳み状に配置される。

0068

各単電池900は、BMS101に任意に連結される任意の連結器106を有する。単電池900の積層体の両端にある単電池900は、それぞれ端子151a,151bを有する。図示される実施例では、端子151a,151bは、単電池900の積層体の端部から突出する。1つの端子151aは正極タブ901aに連結され、1つの端子151bは負極タブ901bに連結される。積層された配列により、端子151a, 151bは、組電池105の幅方向に沿って互いに向かい合い、単電池900の積層体の対角線上の反対側に、それぞれ異なる点に位置する。

0069

図8に示されるように、筺体200は、コンテナ205と蓋950とを備える。コンテナ205は、ほぼ立方体バケツ形状で、間隔をおいて配置される複数のスロット210を有する2つの対向面207a,207bを有する。当然のことだが、対向面を2つ有する他の形状のコンテナ205が適している可能性もあることを理解されよう。コンテナ205と蓋950とは、組電池105とBMS101とを保護し、スロット210間の固定された間隔を確保するために剛体である。

0070

各対向面207a,207bの各スロット210は少なくとも20mmの間隔で間隔をおいて配置され、図5図9に示される実施例の間隔(ピッチとも言われる)は約119mmである。コンテナ205は、蓋がコンテナ205へ連結されるとき、蓋950と共に封止部を作り出すため、1つの端部の周囲にフレキシブル封止部を備える。各スロット210の底部は、対応するトレイ210の端部を受けるため、柔軟部材または弾力性部材を備えてもよい。

0071

蓋950は、複数のタブ960を備える。タブ960は、蓋950から突出する。蓋950は、蓋950をコンテナ205にしっかりと固定するため、対応するコンテナ205の雌部と嵌合するねじも備えるが、当然のことだが、他の絶縁締結手段または非絶縁締結手段が、蓋950をコンテナ205に締結するために使用されてもよいことが理解されよう。

0072

BMS101は、トレイ910により支持される回路基板上に提供される。図5図9に示される実施例では、BMS101は、BMS101の動きを阻害するため、端子151a,151bを介して複数のトレイ910に固く連結される。組電池105とBMS101との間には、任意設置のマイラ膜175があるが、他の実施例では、他の絶縁膜が使用されてもよく、絶縁膜が使用されなくてもよい。

0073

BMS101は、無線インタフェース113(図1に関して前述されるRFIDインタフェースなど)を備える。図5図9に示される実施例では、無線インタフェース113は、RFIDインタフェースであり、この実施例ではEEPROMであるデータストア107の一部である。無線インタフェース113は、データストア107を超えて延出し、この実施例ではBMS101の一部を形成する印刷回路基板にエッチングされるアンテナ(不図示)を備える。蓋950は、蓋950が筺体200に取り付けられ、組電池パックが組み立てられたときに、無線インタフェース113より上方に位置するように構成されるマーカ(例えば、NFCロゴなどのロゴ)を備える。このようにして、ユーザは、例えば、無線インタフェース113と効果的に通信するために、NFC装置などの無線装置をどこに保持するかが分かる。

0074

蓋950は、BMS101に連結される任意設置のCANインタフェース117も備える。CANインタフェース117は、蓋950内で凹設される。実施例によっては、蓋は、異なるネットワークインタフェース、例えば、RS485インタフェース、RS422またはRS232インタフェースなど、のシリアルインタフェースを備えてもよい。実施例によっては、無線インタフェース113は、CANインタフェース117を備えてもよい。

0075

さらに、蓋950は、2つの組電池端子970a,970b用の穴を備える。筺体200が組み立てられるとき、端子970a,970bは、穴から突出するが、蓋950の外面980を超えて突出しないように、蓋950内では凹設される。蓋950は、空間も備える。

0076

図8は、スロット210に挿入される複数のトレイ910を備える筺体200を示す。各トレイ910は、組電池105の各単電池900を備える。図9は、蓋950がコンテナ205に締結された状態の筺体200を示す。

0077

コンテナ205の一面207a,207bの各スロットは、対向面207a、207bの対応するスロット210と共にトレイ910を受けるように適合される。このように、筺体200は、複数の単電池900間の固定された間隔を提供するように構成される。

0078

複数のスロット210間の間隔は、各トレイ910の各単電池900間の空間が、各トレイ910の単電池900間に空気流を流すために十分に確保されるように構成される。

0079

蓋950は、コンテナ205に連結するように構成される。蓋950の各タブ960は、蓋950がコンテナ205に連結されるとき、コンテナ205の各対向面207a,207bの対応するスロット210と嵌合するように適合される。各タブ960は、蓋950がコンテナ205に連結されるとき、各スロット210内での各トレイ910の動きを阻害するように構成される。フレキシブル封止部は、蓋950がコンテナ205に連結されるとき、蓋950と防水封止部を作り出すように構成される。蓋950内の空間は、BMS101挿入されるように適合される。

0080

蓋950内の端子970a,970bは、組電池105を電源または電力ドレインに電気的に連結するように動作可能である。任意設置の連結器106は、BMS101が個々の単電池900に対するおよび/または個々の単電池900からの電流を制御できるように、例えば、単電池900間のバランスがとれるように配置される。

0081

筺体200を組み立てるため、まず初めに、複数の単電池900がトレイ910に熱的に結合され、積層されたパターン状に配置される。単電池900は、次に、それぞれのタブ901a,901bと、導体153と、を介して電気的に連結される。端子151a,151bは、単電池900の一列の最初と最後とに連結される。単電池900の積層体はコンテナ205に挿入され、各トレイ910はコンテナ205内のスロット210の対応する対に挿入される。

0082

トレイ910がスロット210に挿入されると、マイラ膜175は、BMS101を単電池900から電気的に絶縁するため、各単電池900の露出した端を覆うように設置される。BMS101は、マイラ膜175を覆うように設置され、組電池105の端子151a,151bに連結される。次に、BMS101は、単電池900とトレイ910とに対して固定される。BMS101は、ヒューズ180を介して端子9701,970bに連結される。

0083

蓋950は、BMS101を覆うように設置される。BMS101は、蓋950内の空間にはまり込む。タブ960は、トレイ910を所定の場所に保持し、スロット210内でのトレイ910の動きを妨げるように、コンテナ205内のスロット910に収容される。図9に示されるように、蓋950がコンテナ205に締結されると、BMS101に連結される端子970a,970bは、蓋950を通って突出する。フレキシブル封止部は、コンテナ205と蓋950との間に防水封止部を作り出す。図示される実施例では、防水封止部は、IP65に適合する。

0084

実施例によっては、BMS101は、BMS101と組電池端子970a,970bとの間にフレキシブル連結部を備える。フレキシブル連結部は、端子とBMS101との間で電気的な接続を維持すると共に、BMS101の筺体200に対する動きを可能にするように構成される。

0085

本特許請求の範囲の他の実施形態は、複数の単電池900を備える充電式組電池105用の筐体に関する。筺体は、例えば、図8および図9に示される筺体200、コンテナ205および蓋950と同様のコンテナと蓋とを備える。コンテナは、BMS101を介して固く連結される複数の単電池900を収容するように適合され、BMS101と蓋上の組電池端子970a,970bとの間にフレキシブル接続部を備える。

0086

本開示の他の実施形態は、複数の単電池900を備える充電式組電池105用の筐体に関する。筺体は、例えば、図8および図9に示される筺体200と同様の、組電池端子970a,970b間に固定された間隔を提供する堅固な箱を備える。筺体は、単電池900と組電池端子970a,970bとの間にフレキシブル連結部を提供する。フレキシブル連結部は、BMS101を支える。

0087

前述の実施例では、単電池900とBMS101との接続は、BMS101と端子970a,970bとの接続よりも高い剛性を有してもよい。

0088

本開示の他の実施形態は、複数の単電池を収容するための組電池組立体に関する。この組立体は、各単電池それぞれを支持するように構成される複数のトレイと、各トレイを固く接続すると共に複数のバスバーを支える足場と、各単電池と各バスバーとの間のフレキシブル接続部と、を備える。各バスバーは、対応する対の単電池に電気的に連結するように構成される。各単電池と各トレイとは、前述される単電池900とトレイ910とでもよい。組電池組立体は、組電池組立体を備える組電池パックの強度を改善し、組電池が損傷を受けることを防いでもよい。例えば、せん断力がトレイ910、または、図9もしくは図14に示される組電池組立体を支えるコンテナ205などのコンテナに加えられたとき、足場は、単電池が互いに対して動くことを防いでもよい。組電池組立体は、前述される筺体などの筺体内で、前述されるBMSなどのBMSをより強固に保持し、支持してもよい。

0089

組電池組立体400の一例は、図10図14に示される。組立体400は、各トレイ910に連結される複数の単電池900を備える。トレイ910は、図5図6および図7に関して前述され、使用されるトレイでもよい。例えば、各トレイは、熱伝導性があり軽量でもあるようにアルミニウム製でもよい。各単電池900は、液圧注入により各トレイ910に接合される。各単電池900は、例えば、熱伝導性のある接着剤で各トレイ910に接合されてもよい。

0090

各トレイ910は、足場410に接続するための一対のフランジ415を、トレイ910の同じ端部に備える。各フランジ415は、トレイ910から垂直に突出するため、曲げられる。各トレイ910は、積層状の足場410に接続されるフランジ415を介して互いに固く接続される。足場410は、各トレイ910の先端部を横断して延びるようにトレイ910の平面に対して垂直な平面内にある。足場410は、各トレイ910間に空気対流を流すことを可能とするため、トレイ910間が十分な間隔となる構成で配置されるように、トレイ910を積層状に保持する。

0091

図10図14に示される実施例の足場410は、ほぼ長方形平坦な板である。足場410は、電気的に絶縁され、Tufnol(登録商標)などの積層プラスチック製である。足場410は、単電池900から延びるタブ901a,901bを受けるための複数の孔と、足場410を各トレイ910および/または図9に示されるコンテナ205などのコンテナに締結するねじとねじ山またはナットボルトなどの締結具と、を備える。締結具は、振動に抗するように適合されてもよい。足場410は、各単電池900に連結される熱ハーネスを受ける孔も備えてもよい。足場410は、複数の単電池900に面する一面と、これらの単電池900に面さないもう一面と、を有する。足場410は、単電池900に面さない面上で伝導性のある複数のバスバー420を支える。

0092

前述される単電池900と同様に、各単電池900は、単電池900に電気的に連結するため、同じ端部に間隔をおいて配置される2つのタブ901a,901bを有する。各単電池900は、正極タブ901aと負極タブ901bとを有する。1つの単電池900の各タブ901a,901bは、足場410により支えられるバスバー420を介して隣接する単電池900の反対極性のタブ901a,901bに連結されるが、他の導体材料が適している可能性がある。単電池900の積層された配列により、1つの単電池900のタブ901a,901bをもう1つの単電池900のタブ901a,901bに連結するバスバー420は、折り畳み、または、後ろ脚のように屈曲した(dog-leg)形状である。

0093

足場410は、さらに、各単電池900をバスバー420に連結するためのフレキシブル接続部を備える。図10図14に示される実施例では、足場410は、単電池900のタブ901a,901bをバスバー420に固定するための複数の締め具420を支える。締め具430は、各トレイ910の平面を横断する平面、例えば、図10図14に示されるように各トレイ910に垂直な平面で、かつ、足場410の平面に平行な平面に、タブ901a,901bを固定する。図10図14に示されるように、締め具430は、バスバー420を介して第1単電池900のひとつの極性のタブ901aを第2単電池900の反対極性のタブ901bに連結されるように配置される。締め具430は、そのため、バスバー420の一部を備えてもよい。

0094

図14に示されるように、組電池組立体400の足場410は、足場410から間隔をおいて配置されるバスバー420に電気的に連結される印刷回路基板440を支持するように構成される。図14に示される印刷回路基板440は、図9に示されるような筺体200などの筺体の蓋950内にはまり込むように適合され、足場410の設置面積以下の設置面積を有する。印刷回路基板440は、単電池900からの電力を提供するため、コンテナの外側のそれぞれの端子970a,970bに電気的に連結される2つのアーム450を備える。少なくとも1つのヒューズは、1つのアーム450に直列に連結される。印刷回路基板440は、前述されるBMS101などのBMSを備える。

0095

図14に示される例では、バスバー420の一部は、足場410から間隔をおいて配置される印刷回路基板440を支持するように構成される。第1バスバー420の一部と、第2バスバー420の一部とは、足場410から間隔をおいて配置される印刷回路基板440を支持するため、丸みをもたせてU字型にされる。バスバー420に丸みをもたせることは、大きなせん断力が組電池組立体400にかけられたときに破壊を防ぐ可能性がある。足場410は、足場410から間隔をおいて配置される印刷回路基板44をさらに強固に支持するため、さらに追加の固定点を備えてもよい。

0096

本開示の他の様態は、前述される組電池パック400などの組電池パックの製造方法に関する。図15に示されるように、製造方法は、複数の単電池900をそれぞれ組電池トレイ910に連結すること(500)と、各トレイ910を積層状の足場410に固く締結すること(502)と、フレキシブル接続部を介して足場410上で支えられるバスバー420に複数対の単電池900を電気的に連結すること(504)と、BMS101を足場410から間隔をおいて支えるように足場410上で支えられるバスバー420にBMS101を連結すること(506)と、複数の単電池900とそれぞれのトレイ910と足場410とBMS101とをコンテナ205に収容すること(508)と、を含む。

0097

実施例によっては、複数の単電池900をそれぞれの組電池トレイ910に連結することは、伝熱性接着剤で各単電池を各トレイに接着することを含む。実施例によっては、複数の単電池900をそれぞれの組電池トレイ910に連結することは、各単電池900を各トレイ910に液圧プレスすることを含む。

0098

複数の単電池900と、それぞれのトレイ910と、足場410と、BMS101と、をコンテナ205に収容することは、各トレイ910をコンテナ205内のスロット210の各対に挿入し、BMS101をコンテナ205の外側にある端子970a,970bの対に連結することを含んでもよい。トレイ910は、シリコンなどの接着剤を介してスロット210内に固定されてもよい。

0099

足場410上のバスバー420に各単電池900を電気的に連結することは、各単電池900から延びるタブ901a,901bを、各トレイ910の方向を横断する方向、例えば、各トレイ910に垂直な方向で、バスバー420に固定することを含んでもよい。このようにしてタブ901a,901bを固定することは、組電池組立体400にせん断力がかけられたときに、さらなる強度を提供してもよい。

0100

特定の図に関して前述されるBMS101または組電池パック100が、もう1つの実施例の文脈で使用できる特徴事項を含んでもよいことが、本開示の文脈から理解されよう。BMS101は、図1図2図3または図4に関して前述されるBMS101の特徴事項を含んでもよい。例えば、BMS101は、制御部103、センサ109および/またはデータストア107を備えてもよい。制御部103は、CAN上で通信するように構成されてもよい。例えば、制御部103は、CANを介して、少なくとも1つのパラメータに関するデータをデータストア107に書き込むように構成されてもよい。

0101

例えば、図2図9に関して前述されるBMS101は、無線インタフェース113と、データ読取装置111と、データストア107と、センサ109と、制御部と、を備えてもよく、組電池105などの主電源を使用してデータストア107にデータを記録し、無線インタフェース113を介して提供される補助電源を使用してデータストア107からデータを読み出してもよい。

0102

他の実施例では、図1および図3図9に関して前述されるBMS101は、図2に関して前述されるように、閾値条件に基づいて、データストアにデータを記録してもよい。

0103

他の実施例では、図1図2および図4図9に関して前述されるBMS101は、図3に関して前述されるように、様々な条件群が満たされているか否かに応じて、様々な組の部品の電源を切断してもよい。BMS101は、ネットワークインタフェース113と、電源制御部115と、を備えてもよい。例えば、制御部103は、第1条件を満たしたセンサ信号に応答してBMS101の第1組の部品(ネットワークインタフェース113など)の電源を切断し、第2条件を満たしたセンサ信号に応答してBMS101の第2組の部品(電源制御部115など)の電源を切断するように構成される。

0104

他の実施例では、図1図3および図5図9に関して前述されるBMS101は、図4に関して前述されるように、組電池105がしばらく使用されていない場合に低電力モードで動作してもよい。例えば、電流や電圧が選択された閾値レベルを下回る場合、例えば、選択された閾値レベルを下回る状態が選択された時間間隔を超えて続いた場合、制御部103は、BMS101を低電力モードで動作させるように構成される。BMS101は、無線インタフェース113および/または電源制御部115を備えてもよい。低電力モードは、無線インタフェース113および/または電源制御部115に提供される電力の低減を含んでもよい。

0105

BMS101は、ネットワークを介して通信する無線インタフェース113を備えてもよい。BMS101は、CANバス上またはRS485バス上で通信するためのCANポートまたはRS485ポートなどの物理インタフェースも備えてもよい。制御部103は、無線インタフェース113または物理インタフェースを介して、組電池105に関する情報を通信するように構成されてもよい。例えば、制御部103は、充電ステーション300に対する組電池105の充電および放電に関する情報をCAN上で通信するように構成されてもよい。制御部103は、組電池の温度、組電池の充電レベルの指示、組電池への充電電流、組電池の電圧、のうちの少なくとも1つをネットワーク上で通信するように構成されてもよい。

0106

LiFeP04(リン酸鉄リチウム)単電池について前述されているが、LiCoO2またはLiMn2O4、チタン酸リチウムリチウム硫黄、リチウムポリマーまたはリチウムイオンポリマーなどのいずれのリチウム単電池化学物質が使用されてもよい。他の単電池化学物質が使用されてもよい。

0107

前述のどの実施形態も、請求項に記載されるどの特徴事項も、道路および/または非道路用途に使用されてもよい。例えば、前述の実施形態およびすべての請求項に記載される特徴事項は、道路または非道路の用途でのみ使用されてもよい。前述の実施形態および請求項に記載されるどの特徴事項も、道路または非道路の電気機械または電気機器に使用されてもよい。例えば、前述の実施形態および請求項に記載されるどの特徴事項も、道路および/または非道路で使用する電気自動車またはハイブリッド車に使用されてもよい。例えば、本明細書で説明する組電池パック100は、例えば、道路および/または非道路で使用する電気自動車またはハイブリッド車に使用されてもよい。例えば、前述の実施形態および請求項に記載されるどの特徴事項も、自動車用途(道路および非道路の両方)、海洋用途(非道路)、倉庫環境(例えば、フォークリフトトラックなどの機械処理装置や、例えば、WO98/49075で開示されるような自律誘導車両との併用(非道路))、エネルギー貯蔵用途(商用と家庭用の両方(非道路))に使用されてもよい。

0108

実施例によっては、1つ以上のメモリ要素は、本明細書で説明する操作を実施するために使用されるデータおよび/またはプログラム命令を格納できる。本開示の実施形態は、有形持続的な格納媒体を提供する。この格納媒体は、本明細書で記載され請求項に記載される方法の1つ以上を実行し、本明細書で記載されおよび/または請求項に記載されるデータ処理装置を提供するためのプロセッサプログラムできるプログラム命令を含む。

0109

本明細書で概説する方法と装置とは、制御部および/またはプロセッサを用いて実装されてもよい。これらの制御部および/またはプロセッサは、論理ゲート集まりなどの固定のロジックにより提供されてもよく、プロセッサにより実行されるソフトウェアおよび/またはコンピュータプログラムの命令などのプログラマブルロジックにより提供されてもよい。他の種類のプログラマブルロジックは、プログラマブルプロセッサプログラマブルデジタルロジック(例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA)、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、アプリケーション固有集積回路ASIC、他のあらゆる種類のデジタルロジック、ソフトウェア、コード、電子命令、フラッシュメモリ光ディスクCD−ROM、DVD ROM、磁気カードまたは光カード、電子命令を格納するのに適したその他の種類の機械可読媒体またはこれらの適切な組み合わせ、を含む。

0110

本開示の実施形態は、コンピュータプログラム製品と、有形の持続的な格納媒体などのコンピュータ可読媒体と、を提供する。このコンピュータ可読媒体は、本明細書で記載される方法の1つ以上を実行するプロセッサをプログラムする命令を格納する。本開示の内容を読めば、これらの装置の他の変形および改良は、当業者には明らかであろう。

0111

このようなプロセッサまたは他のプログラム可能な部品の構成は、手続き型プログラミングにより、オブジェクト指向プログラミングにより、または手続き型プログラミングとオブジェクト指向プログラミングとを合わせたものを組み込んだスクリプトの使用により、達成されてもよい。いくつかの場合によっては、これらの構成を提供するため、FGPAまたはASICが使用されてもよい。

0112

本明細書で概説されるデータストアは、RAM、EEPROM、FLASHメモリなどの揮発性または不揮発性記憶領域により、またはコンピュータによる読み出しが可能ないずれか他の形態の媒体により、提供されてもよい。

0113

一般的に、図面を参照すると、本明細書で記載されるシステムおよび装置の機能を示ために機能ブロック概略図が使用されることが理解されよう。しかし、当然だが、この機能は、このように分割する必要はなく、以下に説明され主張される構造のハードウェア以外の特定の構造のハードウェアを暗示していると解釈されるべきではないことが理解されよう。図面に示される1つ以上の要素の機能は、さらに分割されてもよく、本開示の装置に分散されてもよい。実施例によっては、図面に示される1つ以上の要素の機能は、単一の機能単位に統合されてもよい。

0114

本書で開示する実施例のいずれか1つの特徴事項は、本明細書で記載されるあらゆる他の実施例のいずれか選択された特徴事項と組み合わされてもよい。例えば、方法の特徴事項は、適切に構成されたハードウェアで実施されてもよいが、本明細書で説明する特定のハードウェアの構成は、他のハードウェアを用いて実装する方法で使用されてもよい。

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