專利名稱：電池包的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例的多個方面涉及一種電池包，更具體地講，涉及一種安全性提高的電池包。
背景技術：
通常，電池單體用作移動裝置、電動車輛、混合動力車輛等的能源。電池單體的形狀可以根據(jù)電池單體所應用到的外部裝置的種類而變化。諸如蜂窩電話的小型移動裝置可以利用單個電池單體的電能和容量操作特定的時間段。然而，在需要對功耗大的電動車輛、混合動力車輛等進行長時間驅動和高功率驅動的情況下，通過將多個電池單體電連接來構造大容量電池模塊以增大功率和容量。電池模塊根據(jù)置于其中的電池單體的數(shù)量提高輸出電壓或輸出電流?？梢酝ㄟ^將多個電池模塊電連接來構造電池包。在這種情況下，電池包設置有電池控制單元和繼電器，操作電池控制單元以控制每個電池單體的狀態(tài)，操作繼電器以響應于來自電池控制單元的信號來切斷電流。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的實施例的一方面，電池包被構造成使得當由氣囊沖擊傳感器、濕氣傳感器或沖擊傳感器確定電池包受損時，電池控制單元將感測到的信號傳輸?shù)轿挥陔姵啬K之間的子繼電器，從而能夠切斷電池模塊之間的電連接。根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一方面，電池包具有增加到該電池包中的互鎖電路或分立電路，使得當需要修復電池包時，位于電池包之間的子繼電器操作，從而切斷電池模塊之間的電連接。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種電池包包括多個電池模塊，包括多個電池單體；多個繼電器，連接到所述多個電池模塊的輸出線以及所述多個電池模塊中的電池模塊之間的至少一條連接線；電池控制單元，連接到所述多個繼電器，用來控制所述多個電池單體；至少一個傳感器，連接到所述電池控制單元并且被構造成向所述電池控制單元輸出信號，所述電池控制單元被構造成響應于從所述至少一個傳感器輸出的信號來控制所述多個繼電器。當所述多個繼電器中的至少一個繼電器接收來自所述電池控制單元的信號時，所述至少一個繼電器切斷電池模塊之間的電連接。所述至少一個傳感器可以包括氣囊沖擊傳感器、濕氣傳感器和沖擊傳感器中的至少一種。所述電池包還可以包括連接在所述氣囊沖擊傳感器和所述電池控制單元之間的氣囊控制單元。
從所述氣囊沖擊傳感器輸出的信號可以同時被傳輸?shù)剿鲭姵乜刂茊卧退鰵饽铱刂茊呜??？梢酝ㄟ^所述氣囊控制單元將從所述氣囊沖擊傳感器輸出的信號傳輸?shù)剿鲭姵乜刂茊卧?。所述多個繼電器可以包括連接到電池模塊的輸出線的主繼電器和連接到電池模塊之間的至少一條連接線的至少一個子繼電器。所述主繼電器和所述至少一個子繼電器可以同時操作或單獨操作。所述電池包還可以包括連接到所述電池控制單元的互鎖電路，所述互鎖電路被構造成選擇性地控制用于修復所述電池包的繼電器。根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一方面，如果由于沖擊或水侵入導致電池的絕緣被破壞，或者相反如果需要的話，則電池包的輸出電壓降低至任何一個電池模塊的電壓電平，因此可以減少著火、電沖擊等的危險，從而提高電池包的安全性。


附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的一些示例性實施例，并且附圖與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的示意性框圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的操作的流程圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的操作的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的示意性框圖。
具體實施例方式在下面詳細的描述中，通過圖示的方式示出和描述了本發(fā)明的一些示例性實施例。如本領域技術人員將認識到的，在全都不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例。因此，附圖和描述在本質上被認為是說明性的而非限制性的。此外，當元件被稱作“在”另一元件“上”時，該元件可以直接在所述另一元件上，或者可以間接在所述另一元件上并且在該元件和所述另一元件之間設置有一個或更多個中間元件。另外，當元件被稱作“連接到”另一元件時，該元件可以直接連接到所述另一元件，或者可以間接連接到所述另一元件并且在該元件和所述另一元件之間設置有一個或更多個中間元件。在下文中，相同的標號表示相同的元件。在附圖中，為了清晰起見，會夸大層的厚度或尺寸，并且層的厚度或尺寸可以不必按比例繪制。圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的透視圖。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包包括至少一個電池模塊100、多個繼電器20,30和40、電池控制單元(BCU) 200以及一個或更多個傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b。在一個實施例中，電池模塊100是高電壓大容量電池模塊，并且具有多個電池單體10沿一個方向按間隔排列的結構。電池單體10可以以各種形狀形成。然而，出于舉例說明的目的，將在此描述電池單體10以棱柱形形狀形成的一個實施例。
在一個實施例中，電池單體10具有包括電極組件的一般結構，在所述電極組件中，正極板和負極板分別設置在置于二者之間的分隔件的兩側，以充入/排出預定量的電能。正極端子11和負極端子12從每個電池單體10的頂部突出，同時保持預定的間隔。在一個實施例中，正極端子11和負極端子12形成為螺紋形成在其外圓周表面上的螺栓的形狀。任何一個電池單體10的正極端子11和負極端子12可以布置成分別對應于另一電池單體10的正極端子11和負極端子12。因此，在一個實施例中，任何一個電池單體10的正極端子11和與該電池單體10相鄰的另一電池單體10的負極端子12分別插到匯流條(bus-bar) 15的孔中，然后通過螺母緊固于匯流條15。電池單體10的正極端子11和負極端子12緊固于匯流條15，從而能夠構造電池單體10彼此電連接的電池模塊100。在電池模塊100中，通過重復電極端子11和12與匯流條15的緊固結構，可以將電池單體10彼此串聯(lián)連接。如圖I所示，多個電池模塊100彼此電連接，可以在各個電池模塊100之間設置子繼電器20。子繼電器20可以連接到相鄰的電池模塊100之間的連接線21。S卩，設置于任何一個電池模塊100的電池單體10的正極端子11或負極端子12與設置于另一電池模塊100的電池單體10的負極端子12或正極端子11通過子繼電器20彼此電連接。正極主繼電器30和負極主繼電器40可以連接到多個電池模塊100中的位于相應端部的電池模塊100的輸出線31和41。子繼電器20、正極主繼電器30和負極主繼電器40可以電連接到B⑶200。因此，可以響應于來自BCU 200的信號控制并操作子繼電器20、正極主繼電器30和負極主繼電器40。具體地講，子繼電器20可以切斷各相鄰的電池模塊100之間的電連接。在一個實施例中，可以通過一個或更多個傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b將信號傳輸?shù)紹CU 200。在一個實施例中，例如，傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b可以包括氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c、沖擊傳感器70a和70b以及濕氣傳感器60。因此，B⑶200可以接收從傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b輸出的信號，并將接收到的信號傳輸?shù)阶永^電器20、正極主繼電器30和負極主繼電器40。在一個實施例中，電池包還可以包括B⑶200與氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c之間的氣囊控制單元50。因此，從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出的信號可以同時傳輸?shù)紹⑶200和氣囊控制單元50?？蛇x擇地，從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出的信號可以通過氣囊控制單元50傳輸?shù)紹⑶200?？梢酝瑫r或單獨地操作子繼電器20、正極主繼電器30和負極主繼電器40。因此，響應于從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c、沖擊傳感器70a和70b或者濕氣傳感器60的信號，B⑶200可以單獨地控制子繼電器20、正極主繼電器30和負極主繼電器40。在一個實施例中，由于在電池包中可以連接幾十個電池單體10，所以需要B⑶200控制每個電池單體10的狀態(tài)。在對電池包充電的情況下，電池單體10可以被充放電到不同的能量水平，同時被重復地充放電若干次。如果多個電池單體10被放電到不同的能量水平然后被再次充電，則充好電的電池單體10的能量水平也可能互不相同。如果在這種狀態(tài)下重復充放電若干次，則一些電池單體10會被過充電，因此，將要使用的電勢變成OV或更低。如果用戶持續(xù)地對電池單體10放電或使用電池單體10，則可能出現(xiàn)電池單體10的電勢被改變的現(xiàn)象。在具有不同能量水平的電池單體10彼此串聯(lián)連接的狀態(tài)下對這些電池單體10進行充電的情況下，能量水平相對高的電池單體10在能量水平低的電池單體10之前將充電完成信號傳輸?shù)匠潆娖鳌Ｒ虼?，充電器完成對電池單體10的充電。此外，在過充電的電池單體10接近完全充電狀態(tài)之前，其它電池單體10接近過充電狀態(tài)。即，所述多個電池單體10中的一些電池單體重復不完整的充電-過放電或電池反向(battery reversal),其它的電池單體10重復完整的充電或過充電-不完整的放電。結果，可能會損壞電池單體10。因此，在本發(fā)明的實施例中，大容量電池包可以設置有用于管理每個電池單體10的狀態(tài)的BCU 200，以減少對電池單體10的損壞。在電池包發(fā)生故障時用來切斷電流的主繼電器30、40和子繼電器20可以連接到B⑶200。在電池單體10發(fā)生故障時用來將信號傳輸給BCU 200的多個傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b可以連接到BCU 200。在下文中，將描述電池模塊100的外殼110、120、130和140。外殼110、120、130和140可以包括一對端板110和120，分別設置在多個電池單體10的外端；連接構件130和140，將這對端板110和120連接于彼此。在一個實施例中，在由這對端板110和120與將這對端板110和120連接于彼此的連接構件130和140限定的空間內，可以將多個電池單體10沿一個方向對齊。多個電池單體10可以彼此并聯(lián)對齊，從而它們的寬的前表面彼此相對。連接構件130和140可以包括支撐電池單體10的兩個側表面的側支架130和支撐電池單體10的底表面的底支架140。支架130和140中的每個的一端被緊固到一個端板110,支架130和140中的每個的另一端被緊固到另一端板120。在一個實施例中,可以通過諸如螺栓、螺母等緊固構件將這對端板110和120與側支架130和底支架140緊固在一起。將這對端板110和120分別設置成與最外面的電池單體10表面接觸，以將多個電池單體10壓向所述多個電池單體10的內側。在一個實施例中，可以交替地設置由這對端板110和120、側支架130和底支架140支撐的多個電池單體10的正極端子11和負極端子12，使得多個電池單體10可以彼此串聯(lián)連接。外殼110、120、130和140形成為穩(wěn)定地固定多個電池單體10。然而，本發(fā)明的外殼不限于上面描述的形狀。即，可以以各種方式修改和實現(xiàn)外殼。此外，可以根據(jù)電池包的設計以不同的方式修改電池單體10的連接結構和數(shù)量。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的示意性框圖。參照圖2，根據(jù)一個實施例的電池包包括電池模塊100、正極主繼電器30、負極主繼電器40和子繼電器20。電池模塊100包括多個電池單體10(見圖I)，并且多個(例如，四個)電池模塊100構成電池包。正極主繼電器30和負極主繼電器40分別連接到電池模塊100的輸出線31和41。子繼電器20連接到相鄰的電池模 塊100之間的連接線21。正極主繼電器30、負極主繼電器40和子繼電器20電連接到B⑶200。在一個實施例中，B⑶200電連接到氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c、濕氣傳感器60及沖擊傳感器70a和 70b。在一個實施例中，從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出的信號可以同時傳輸?shù)紹⑶200和氣囊控制單元50。因此，如果從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出信號，氣囊操作，則可切斷電池模塊100之間的電連接?？蛇x擇地，可以通過氣囊控制單元50將從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出的信號傳輸?shù)紹⑶200。通過上面描述的連接結構，B⑶200可以響應于從多個傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b輸出的信號來控制正極主繼電器30、負極主繼電器40和子繼電器20。S卩，B⑶200可以通過將從傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b中的每個輸出的信號傳輸?shù)阶永^電器20來切斷電池模塊100之間的電連接。此外，B⑶200通過將從傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b中的每個輸出的信號傳輸?shù)秸龢O主繼電器30和負極主繼電器40切斷電池包自身的電。如果電池模塊100之間的所有子繼電器20都操作，則電池模塊100之間的所有的連接線21被切斷，因此，電池包的電壓可以降低到所有電池模塊100在正常操作時的電池包的電壓的一半。因此，在由于沖擊或水侵入導致電池包的絕緣被破壞的情況下，電池包的輸出電壓降低到任何一個電池模塊100的電壓電平，從而可以減少著火、電沖擊等的危險，從而提高了電池包的安全性。在從傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b輸出信號的情況下，通過操作主繼電器30和40可以切斷電池包的電?？梢钥刂普龢O主繼電器30、負極主繼電器40和子繼電器20同時操作或單獨操作。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的操作的流程圖。參照圖3，給電池包接通電(SI)。然后，連接到B⑶200的氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c、濕氣傳感器60及沖擊傳感器70a和70b操作。如果沒有感測到沖擊或濕氣，則傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b不輸出信號。如果感測到電池包的損壞(即，沖擊或濕氣)，則將感測到的信號傳輸?shù)紹CU200。在這種情況下，傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b中的一個或更多個輸出信號(S2)。將輸出的信號傳輸?shù)紹⑶200(S3)。隨后，B⑶200將信號傳輸?shù)阶永^電器20，以使子繼電器20操作(S4)。因此，每個子繼電器20操作以切斷電池模塊100之間的電連接
(S5)。將子繼電器20連接到連接在電池模塊100之間的連接線21，從而可以通過B⑶200將從傳感器50a、50b、50c、60、70a和70b輸出的信號傳輸?shù)矫總€子繼電器20。因此，如果需要的話，則切斷在電池模塊100之間流動的電流，從而能夠降低電池包的電壓。S卩，例如，在電池包的絕緣被破壞的情況下，切斷電池模塊100之間的電連接，從而能夠減少由于電沖擊造成的危險。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的操作的流程圖。參照圖4，如果氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c感測到沖擊，則氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出信號(Sll)。輸出的信號可以被同時傳輸?shù)綒饽铱刂茊卧?0和BCU200 (S12)。傳輸?shù)綒饽铱刂茊卧?0的信號使氣囊能夠操作(S12’ )。 傳輸?shù)紹CU 200的信號被傳輸?shù)綄⒁僮鞯淖永^電器20 (S13)。在從氣囊沖擊傳感器50a、50b和50c輸出的信號通過B⑶200傳輸?shù)阶永^電器20的情況下，子繼電器20可以操作以切斷電池模塊100之間的電連接(S14)。因此，在由于沖擊或水侵入導致破壞電池包的絕緣的情況下，電池包的輸出電壓降低至任一電池模塊的電壓電平，從而可以減少著火、電沖擊等的危險，從而提高了電池包的安全性。圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池包的 示意性框圖。參照圖5，根據(jù)一個實施例的電池包還可以包括互鎖電路80’。在以下對圖5中示出的電池包的描述中，將不重復對上面在前述實施例中描述的組件的描述。在操作兩個或更多個電路之一的電池包的實施例中，互鎖電路80’使得另一電路即使在輸入施加到所述另一電路時也不進行操作。因此，互鎖電路80’連接到其的電池包可以在電池包的修復期間選擇性地控制子繼電器20’。即，在電池包的修復中，子繼電器20’在沒有B⑶200’的信號的情況下操作，從而能夠選擇性地切斷電池模塊100’之間的電。在本發(fā)明的前述實施例中，已經描述了具有串聯(lián)連接結構的電池包作為示例。然而，本發(fā)明不限于此，本領域技術人員應該清楚的是，本發(fā)明可以應用于具有并聯(lián)連接結構的電池包。雖然已經結合特定的示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應該理解的是，本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在權利要求及其等同物的精神和范圍內的各種修改和等同布置。
權利要求
1.一種電池包，所述電池包包括 多個電池模塊，包括多個電池單體； 多個繼電器，連接到所述多個電池模塊的輸出線以及所述多個電池模塊中的電池模塊之間的至少一條連接線； 電池控制單元，連接到所述多個繼電器，用來控制所述多個電池單體；和 至少一個傳感器，連接到所述電池控制單元并且被構造成向所述電池控制單元輸出信號， 其中，所述電池控制單元被構造成響應于從所述至少一個傳感器輸出的信號來控制所述多個繼電器。
2.根據(jù)權利要求I所述的電池包，其中，當所述多個繼電器中的至少一個繼電器接收來自所述電池控制單元的信號時，所述至少一個繼電器切斷電池模塊之間的電連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的電池包，其中，所述至少一個傳感器包括氣囊沖擊傳感器、濕氣傳感器和沖擊傳感器中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求3所述的電池包，所述電池包還包括連接在所述氣囊沖擊傳感器和所述電池控制單元之間的氣囊控制單元。
5.根據(jù)權利要求4所述的電池包,其中，從所述氣囊沖擊傳感器輸出的信號同時被傳輸?shù)剿鲭姵乜刂茊卧退鰵饽铱刂茊卧?br> 6.根據(jù)權利要求4所述的電池包，其中，通過所述氣囊控制單元將從所述氣囊沖擊傳感器輸出的信號傳輸?shù)剿鲭姵乜刂茊卧?br> 7.根據(jù)權利要求I所述的電池包，其中，所述多個繼電器包括連接到電池模塊的輸出線的主繼電器和連接到電池模塊之間的至少一條連接線的至少一個子繼電器。
8.根據(jù)權利要求7所述的電池包，其中，所述主繼電器和所述至少一個子繼電器響應于從所述至少一個傳感器輸出的信號能夠同時操作。
9.根據(jù)權利要求7所述的電池包，其中，所述主繼電器和所述至少一個子繼電器響應于從所述至少一個傳感器輸出的信號能夠單獨操作。
10.根據(jù)權利要求I所述的電池包，所述電池包還包括連接到所述電池控制單元的互鎖電路，所述互鎖電路被構造成選擇性地控制用于修復所述電池包的繼電器。
11.根據(jù)權利要求I所述的電池包，其中，所述多個繼電器包括連接到電池模塊的輸出線的主繼電器和連接在所述多個電池模塊中的相應的成對的電池模塊之間的多個子繼電器。
12.根據(jù)權利要求11所述的電池包，其中，所述電池控制單元被構造成控制所述多個子繼電器響應于從所述至少一個傳感器輸出的信號切斷所述相應的成對的電池模塊中的每對電池模塊之間的電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池包。一種電池包包括多個電池模塊，包括多個電池單體；多個繼電器，連接到所述多個電池模塊的輸出線以及所述多個電池模塊中的電池模塊之間的至少一條連接線；電池控制單元，連接到所述多個繼電器，用來控制所述多個電池單體；至少一個傳感器，連接到所述電池控制單元并且被構造成向所述電池控制單元輸出信號，所述電池控制單元被構造成響應于從所述至少一個傳感器輸出的信號來控制所述多個繼電器。
文檔編號H01M10/42GK102623762SQ20111018770
公開日2012年8月1日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者任榮彬 申請人:Sb鋰摩托有限公司