DE102018201912B4

DE102018201912B4 - Batterieüberwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018201912B4
Application number: DE102018201912.6A
Authority: DE
Inventors: Yuki Chiyajo; Yoshiaki Nakayama; Kimihiro Matsuura; Haruhiko Yoshida
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2025-03-20
Anticipated expiration: 2038-02-08
Also published as: US20180233930A1; US10424947B2; JP2018133846A; DE102018201912A1

Abstract

Batterieüberwachungsvorrichtung (1), aufweisend:
einen Batterieinformationseingangsanschluss (11), der einen Anschlussverbindungsabschnitt (11a) aufweist, der physikalisch und elektrisch mit einem Gegenbatterie-Informationsausgangsanschluss eines ersten Gegenverbinders (721) verbunden ist, der an einer Sekundärbatterie (500) vorgesehen ist, wobei der Batterieinformationseingangsanschluss elektrisch mit einem Batteriezustandserfassungselement (701) verbunden ist, das einen Batteriezustand der Sekundärbatterie (500) über den Gegenbatterie-Informationsausgabeanschluss erfasst;
eine Batteriezustandsüberwachungseinheit (20), die ein Batteriezustandserfassungssignal empfängt, das den Batteriezustand über den Batterieinformationseingangsanschluss (11) anzeigt;
einen Ausgangsanschluss (12), der einen Anschlussverbindungsabschnitt (12a) aufweist, der physikalisch und elektrisch mit einem Gegeneingangsanschluss eines zweiten Gegenverbinders (722) verbunden ist, der in einem externen Arithmetikprozessor vorgesehen ist, wobei der Ausgangsanschluss Überwachungsinformationen über den Batteriezustand entsprechend dem Batteriezustandserfassungssignal der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) an den Arithmetikprozessor ausgibt;
eine Leiterplatte (30), die mit dem Batterieinformationseingangsanschluss (11), der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) und dem Ausgangsanschluss (12) versehen ist;
ein isolierendes Gehäuse-Element (40), das einstückig mit dem Batterieinformationseingangsanschluss (11), der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20), dem Ausgangsanschluss (12) und der Leiterplatte (30) ausgebildet ist, um wenigstens die gesamte Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) und die gesamte Leiterplatte (30) aufzunehmen und den Anschlussverbindungsabschnitt (11a) des Batterieinformationseingangsanschlusses (11) und den Anschlussverbindungsabschnitt (12a) des Ausgangsanschlusses (12) nach außen freizulegen,
eine Steuerung (50), die auf der Basis einer Betriebsanweisung eine Steuerung der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) und eine Zellenausgleichssteuerung an mehreren Batteriezellen (501) durchführt, die in der Sekundärbatterie (500) enthalten sind, und die die Überwachungsinformationen an den Arithmetikprozessor überträgt; und
einen Eingangsanschluss (13), der einen Anschlussverbindungsabschnitt (13a) aufweist, der physikalisch und elektrisch mit einem Gegenausgangsanschluss des zweiten Gegenverbinders (722) verbunden ist, wobei der Eingangsanschluss (13) ein Betriebsanweisungssignal empfängt, das die Betriebsanweisung von dem Arithmetikprozessor anzeigt, wobei das Gehäuse-Element (40) einen ersten Verbinder-Passabschnitt (41), in den der erste Gegenverbinder (721) passt, und einen zweiten Verbinder-Passabschnitt (42), in den der zweite Gegenverbinder (722) passt, aufweist;
der Anschlussverbindungsabschnitt (11a) des Batterieinformationseingangsanschlusses (11) in dem ersten Verbinder-Passabschnitt (41) so angeordnet ist, dass er nach außen freiliegt, und
der Anschlussverbindungsabschnitt (12a) des Ausgangsanschlusses (12) in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt (42) so angeordnet ist, dass er nach außen freiliegt,
der Anschlussverbindungsabschnitt (13a) des Eingangsanschlusses (13) in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt (42) so angeordnet ist, dass er nach außen hin freiliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leiterplatte (30) einen ersten Leiterplattenkörper (30A) und einen zweiter Leiterplattenkörper (30B) aufweist, die jeweils mit einer Schaltung versehen und in mehreren Schichten angeordnet sind, wobei ein Zwischenraum (S) zwischen den Leiterplattenflächen vorgesehen ist,
der erste Leiterplattenkörper (30A) ein Hochspannungs-Leiterplattenkörper ist, der mit einer Hochspannungssystemschaltung versehen ist, die über den Batterieinformationseingangsanschluss (11) elektrisch mit der Sekundärbatterie (500), die eine hohe Spannung aufweist, verbunden ist,
der zweite Leiterplattenkörper (30B) ein Niederspannungs-Leiterplattenkörper ist, der mit einer Niederspannungssystemschaltung versehen ist, die elektrisch mit einer externen Energieversorgung verbunden ist, die eine Spannung aufweist, die niedriger als die Spannung der Sekundärbatterie (500) ist,
die Hochspannungssystemschaltung die Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) enthält, und
die Niederspannungssystemschaltung die Steuerung (50) enthält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieüberwachungsvorrichtung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Herkömmliche Fahrzeuge, wie beispielsweise Elektroautos, mit einer rotierenden Maschine, die als eine Antriebsquelle zum Fahren dient, sind mit einer Hochspannungs-Gleichstromversorgung (DC), ausgebildet, die der rotierenden Maschine elektrische Energie zuführt (siehe offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2013 - 5509 A ). Die Gleichstromversorgung ist beispielsweise ein Batteriepack mit einem Batteriemodul, das aus mehreren Batteriezellen gebildet ist. Diese Art von Fahrzeugen überwacht den Batteriestatus des Batteriemoduls und ist mit einer Batterieüberwachungsvorrichtung, die die Überwachung durchführt, ausgestattet.
Die herkömmliche Batterieüberwachungsvorrichtung ist an der Seitenfläche des Batteriemoduls befestigt, sodass sie aus dem Batteriemodul vorsteht, wenn das Batteriepack von oben betrachtet wird. Die herkömmliche Batterieüberwachungsvorrichtung nimmt beispielsweise elektronische Komponenten zur Batterieüberwachung und eine Leiterplatte in dem Innenraum eines Gehäuses auf. Folglich ragt die herkömmliche Batterieüberwachungsvorrichtung um die Größe des Gehäuses aus dem Batteriemodul heraus.
Aus EP 3 065 198 A1 ist eine Batterieüberwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt.
Aus der Druckschrift EP 2 565 959 A2 ist eine Energiespeichervorrichtung mit aktivem Zellbalancing bekannt.
Aus der Offenlegungsschrift US 2001 / 0 015 887 A1 ist eine Steuereinheit mit einer Verbindung zwischen zwei Leiterplatten bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieüberwachungsvorrichtung, die verkleinert werden kann.
Eine Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Merkmale von Anspruch 1.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Leiterplattenkörper in der Batterieüberwachungsvorrichtung vorzugsweise auf den einander zugewandten Leiterplattenflächen der Leiterplattenkörper, die benachbart zueinander sind, mit entsprechenden elektronischen Komponenten versehen, die nach deren Montage eine Höhe von den Leiterplattenflächen aufweisen, die höher ist als eine Bezugshöhe mehrerer Arten von elektronische Komponenten, die die Schaltungen bilden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Leiterplatte in der Batterieüberwachungsvorrichtung vorzugsweise einen Koppler, der elektrisch die Schaltungen verbindet, die als ein Ziel der elektrischen Verbindung dienen, und die Leiterplattenkörper mit den Schaltungen, die als das Ziel der elektrischen Verbindung dienen, koppelt.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Koppler in der Batterieüberwachungsvorrichtung vorzugsweise eine ausreichende Flexibilität auf, um faltbar zu sein, koppelt die benachbarten Leiterplattenkörper aneinander und bewirkt, dass die benachbarten Leiterplattenkörper in mehreren Schichten angeordnet sind, wenn der Koppler gefaltet ist.
Das Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile, sowie die technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung wird durch Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden, wenn diese in Verbindung mit dem begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Batteriemodul;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform aus Sicht eines anderen Winkels;
4 zeigt eine Draufsicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform aus Sicht einer Richtung orthogonal zu einer Leiterplatte;
5 zeigt eine Draufsicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform, wenn diese von der Seite eines ersten Verbinder-Passabschnitts betrachtet wird;
6 zeigt eine Draufsicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform, wenn diese von der Seite eines zweiten Verbinder-Passabschnitts betrachtet wird;
7 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
8 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform aus Sicht eines anderen Winkels;
9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Leiterplatte vor dem Falten; und
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Leiterplatte nach dem Falten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Nachfolgenden werden beispielhafte Ausführungsformen einer Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Die Ausführungsformen sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
Ausführungsformen
Im Nachfolgenden wird eine der Ausführungsformen der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 10 beschrieben.
Eine Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in den 1 bis 8 mit einem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 wird für ein Fahrzeug (nicht dargestellt), wie beispielsweis ein Elektroauto und ein Hybridauto, verwendet, das eine rotierende Maschine aufweist, die als eine Antriebsquelle zum Fahren dient. Diese Art von Fahrzeug ist mit einer Niederspannungsgleichstromversorgung (im Folgenden als „Gleichstrom-Niederspannungsstromversorgung“ bezeichnet), die nicht dargestellt ist, und einer Hochspannungsgleichstromversorgung (im Folgenden als „Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung“) 500, die eine höhere Spannung als die Gleichstrom-Niederspannungsstromversorgung aufweist, ausgebildet (1). Die Gleichstrom-Niederspannungsstromversorgung und die Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 sind Sekundärbatterien. In dem Fahrzeug führt die Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 der rotierenden Maschine elektrische Energie, die als Antriebsenergie dient, zu und wird mit regenerativer Energie geladen, die während des Bremsens von einem Generator erzeugt wird. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 ist an dem Fahrzeug vorgesehen, um die Zuverlässigkeit eines Systems, das die Brems- und Fahrkraft steuert, zu erhöhen. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 überwacht den Batteriezustand (beispielsweise die Spannung, den elektrischen Strom und die Temperatur) der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500.
Die Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 umfasst ein Batteriemodul 502, das aus mehren Batteriezellen 501 gebildet ist (1). Das Batteriemodul 502 ist ein Zusammenschluss, in dem die Batteriezellen 501 gestapelt sind. In dem Batteriemodul 502 dienen erste Elektrodenanschlüsse 501a der entsprechenden Batteriezellen 501 als eine erste Elektrodenanschlussgruppe 505A, die in der Stapelrichtung ausgerichtet sind. Zweite Elektrodenanschlüsse 501b der entsprechenden Batteriezellen 501 dienen als zweite Elektrodenanschlussgruppe 505b, die in der Stapelrichtung ausgerichtet sind. In dem Batteriemodul 502 sind zwei benachbarte Elektrodenanschlüsse 501a und 501a (501b und 501b) durch eine leitfähige Stromschiene 601 in jeder Elektrodenanschlussgruppe 505A (505B) gekoppelt. Das Batteriemodul 502 und die Stromschienen 601 bilden ein Batteriepack, das als die Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 dient.
Die Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 umfasst Batteriezustandserfassungselemente 701, die dem Batteriezustand der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 erfassen (1). Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform überwacht beispielsweise den Batteriezustand der Batteriezellen 501. Die Batteriezustandserfassungselemente 701 sind vorgesehen, um den Batteriezustand der entsprechenden Batteriezellen 501 zu erfassen. Die Batteriezustandserfassungselemente 701 sind beispielsweise aus einem leitfähigen Element hergestellt, das das gleiche elektrische Potential wie die Elektrodenanschlüsse 501a und 501b der Batteriezellen 501 aufweist. Die leitfähigen Elemente können an den jeweiligen Elektrodenanschlüssen 501a und 501b der Batteriezellen 501 ausgebildet sein und sie können die Stromschienen 601 sein. In diesem Beispiel werden die Stromschienen 601 als die Batteriezustandserfassungselemente 701 verwendet. Zur Erfassung der Temperatur werden Temperatursensoren als die Batteriezustandserfassungselemente 701 verwendet.
Die Batteriezustandserfassungselemente 701 sind physikalisch und elektrisch mit Signalübertragungselementen 711 (4) verbunden, die Leiter aufweisen. Die Signalübertragungselemente 711 senden Batteriezustandserfassungssignale, die den durch die Batteriezustandserfassungselemente 701 erfassten Batteriezustand angeben, an die Batterieüberwachungsvorrichtung 1. Die Signalübertragungselemente 711 werden an den entsprechenden Batteriezustandserfassungselementen 701 vorgesehen. Erste Enden der Leiter der Signalübertragungselemente 711 werden beispielsweise physikalisch und elektrisch mit den entsprechenden Batteriezustandserfassungselementen 701 verbunden. Zweite Enden der Leiter werden physikalisch und elektrisch mit leitfähigen Anschlüssen (im Nachfolgenden als „Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüsse“ bezeichnet) verbunden. Die Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüsse (nicht dargestellt) sind in einem Gegenverbinder (im Nachfolgenden als ein „erster Gegenverbinder“ bezeichnet) 721 (4) angeordnet, der an der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 vorgesehen ist. Die Signalübertragungselemente 711 sind flexible Flachleiter, wie beispielsweise elektrische Drähte (sogenannte Spannungserfassungsdrähte) und flexible bedruckte Schaltungen (sogenannte FPCs).
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst Eingangsanschlüsse (im Nachfolgenden als „Batterieinformationseingangsanschlüsse“ bezeichnet) 11, die die Batteriezustandserfassungssignale empfangen (5, 7 und 8). Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, gebildet. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind an den entsprechenden Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüssen in dem ersten Gegenverbinder 721 (d. h., für die entsprechenden Batteriezustandserfassungselemente 701) vorgesehen. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind mit den Batteriezustandserfassungselementen 701 über die entsprechenden Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüsse elektrisch verbunden. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 weisen jeweils einen Anschlussverbindungsabschnitt 11a auf, der physikalisch und elektrisch mit den jeweiligen Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüssen verbunden ist (5, 7 und 8). Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 weisen jeweils einen Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b auf, der an einer Leiterplatte 30 angebracht ist, die später beschrieben wird (8). Der Batterieinformationseingangsanschluss 11 ist in diesem Beispiel ein Steckeranschluss, der durch Biegen eines linearen Leiters, der als ein Basismaterial dient, dass aus einem leitfähigen Material wie einem Metall gebildet ist, in eine L-Form mit einer vorbestimmten Länge oder durch Ausstanzen eines L-förmigen Stücks aus einer Metallplatte, die als ein Basismaterial dient, erhalten wird. In dem Batterieinformationseingangsanschluss 11 dient einer der sich erstreckenden Abschnitte der L-förmigen Biegung als der Anschlussverbindungsabschnitt 11a, und der andere davon dient als der Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b. Der Anschlussverbindungsabschnitt 11a ist orthogonal zu dem Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b. Der Batterieinformationseingangsanschluss 11 ist an der Leiterplatte 30 befestigt, indem der Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b in ein Durchgangsloch in der Leiterplatte 30 eingesetzt wird und der Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b mit einer Verdrahtung in einem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 verlötet wird. Der Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b kann ein Einpressanschluss sein. Alternativ kann der Leiterplattenverbindungsabschnitt 11b ein oberflächenmontierter Verbindungsabschnitt sein und auf der Oberfläche der Leiterplatte 30 durch Aufschmelzlöten mit einer zwischen angeordneten Anschlussplatte montiert sein.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst eine Batteriezustandsüberwachungseinheit 20, die die Batteriezustandserfassungssignale über die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 empfängt (7 und 8). Die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 umfasst beispielsweise integrierte Batterieüberwachungsschaltungen (sogenannte Batterieüberwachungs-ICs). Die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 umfasst die integrierten Batterieüberwachungsschaltungen für die entsprechenden Batteriezustandserfassungselemente 701. Die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 ist beispielsweise eine Schaltung, die mehrere elektronische Komponenten, wie beispielsweise die integrierten Batterieüberwachungsschaltungen und einen Kondensator, und eine Verdrahtung in dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 umfasst.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 gibt Überwachungsinformationen über den Batteriezustand entsprechend den Batteriezustandserfassungssignalen der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 an einen externen Arithmetikprozessor (nicht dargestellt) aus. Der externe Arithmetikprozessor ist beispielsweise ein Host-Arithmetikprozessor, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist. Der externe Arithmetikprozessor ist z. B. ein Arithmetikprozessor (eine Haupt-ECU), die eine Fahrsteuerung, wie beispielsweise eine Brems- und Fahrsteuerung, durchführt. In diesem Beispiel gibt die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 die Batteriezustandserfassungssignale, die von der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 empfangen werden, an den externen Arithmetikprozessor als Überwachungsinformationen aus. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst Ausgangsanschlüsse 12, die die Überwachungsinformationen an den externen Arithmetikprozessor ausgeben (6 bis 8).
Der Ausgangsanschluss 12 ist aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, gebildet. In ähnlicher Weise wie der Batterieinformationseingangsanschluss 11 ist der Ausgangsanschluss 12 in diesem Beispiel ein Steckeranschluss, der durch Biegen eines linearen Leiters, der als ein Basismaterial aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Metall, dient, in eine L-Form mit einer vorbestimmten Länge oder durch Ausstanzen eines L-förmigen Stücks aus einer Metallplatte, die als ein Basismaterial dient, erhalten wird. In dem Ausgangsanschluss 12 dient einer der sich erstreckenden Abschnitte der L-förmigen Biegung als ein Anschlussverbindungsabschnitt 12a (6 und 7), und der andere davon dient als ein Leiterplattenverbindungsabschnitt 12 (7). Der Anschlussverbindungsabschnitt 12a ist orthogonal zu dem Leiterplattenverbindungsabschnitt 12b.
Der nicht dargestellte externe Arithmetikprozessor ist mit einem Gegenverbinder (im Nachfolgenden als ein „zweiter Gegenverbinder“ bezeichnet) 722 (4) ausgebildet, der sich von dem ersten Gegenverbinder 721 unterscheidet. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 ist über den zweiten Gegenverbinder 722 mit dem externen Arithmetikprozessor elektrisch verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt 12a ist physikalisch und elektrisch mit einem Gegeneingangsanschluss des zweiten Gegenverbinders 722 elektrisch verbunden. Der Leiterplattenverbindungsabschnitt 12b wird in ein Durchgangsloch in der Leiterplatte 30 eingesetzt und mit einer Verdrahtung in dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 verlötet, wodurch dieser an der Leiterplatte 30 befestigt wird. Der Leiterplattenverbindungsabschnitt 12b kann ein Einpressanschluss sein. Alternativ kann der Leiterplattenverbindungsabschnitt 12b ein oberflächenmontierter Verbindungsabschnitt sein und auf der Oberfläche der Leiterplatte 30 mittels Aufschmelzlöten mit einer dazwischen angeordneten Anschlussplatte montiert sein.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst die Leiterplatte 30, die mit dem Batterieinformationseingangsanschlüssen 11, der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 und den Ausgangsanschlüssen 12 ausgebildet ist (7 und 8). Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst ferner ein isolierendes Gehäuse-Element 40 aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise einem Kunstharz (1 bis 8). Das Gehäuse-Element 40 ist einstückig mit dem Batterieinformationseingangsanschlüssen 11, der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20, den Ausgangsanschlüssen 12 und der Leiterplatte 30 ausgebildet. Das Gehäuse-Element 40 ist derart vorgesehen, dass es wenigstens die gesamte Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 und die gesamte Leiterplatte 30 aufnimmt und die Anschlussverbindungsabschnitte 11a und 12a der Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 und die Ausgangsanschlüsse 12 jeweils nach außen freilegt.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 wird durch das einstückig ausgebildete Gehäuse-Element 40 verkleinert. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 weist einen ersten Verbinder-Passabschnitt 41 (1 bis 5, 7 und 8) und einen zweiter Verbinder-Passabschnitt 42 (1 bis 4 und 7 bis 8) in dem Gehäuse-Element 40 auf, um das Verbinden des Batteriemoduls 502 mit dem externen Arithmetikprozessor zu erleichtern. Der erste Verbinder-Passabschnitt 41 ist ein Abschnitt, in den der erste Gegenverbinder 721, der an der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 vorgesehen ist, eingepasst wird. Der zweite Verbinder-Passabschnitt 42 ist ein Abschnitt, in den der zweite Gegenverbinder 722, der an dem externen Arithmetikprozessor vorgesehenen ist, eingepasst wird. Die Anschlussverbindungsabschnitte 11a der Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind derart in dem ersten Verbinder-Passabschnitt 41 angeordnet, dass sie nach außen freiliegen (5). Die Anschlussverbindungsabschnitte 12a der Ausgangsanschlüsse 12 sind derart in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt 42 angeordnet, dass sie nach außen freiliegen (6).
Im Nachfolgenden wird die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 genauer beschrieben.
Wie zuvor beschrieben, muss die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 einfach die Batteriezustandserfassungssignale, die als Überwachungsinformationen dienen, an den externen Arithmetikprozessor senden. In diesem Fall gibt der Arithmetikprozessor z. B. Bedienungsanweisungen aus, um die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 zu steuern, wodurch bewirkt wird, dass die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 ihre Batteriezustandserfassungssignale an den Arithmetikprozessor überträgt. Um die Steuerung durchzuführen, umfasst der zweite Gegenverbinder 722 des Arithmetikprozessors einen Gegenausgangsanschluss (nicht dargestellt), der die Betriebsanweisungssignale ausgibt, die die Betriebsanweisungen angeben. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst einen Eingangsanschluss 13, der die Betriebsanweisungssignale von dem Arithmetikprozessor empfängt (6 bis 8).
Der Eingangsanschluss 13 ist aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, gebildet. Ähnlich wie der Batterieinformationseingangsanschluss 11 und die anderen Anschlüsse ist der Eingangsanschluss 13 in diesem Beispiel ein Steckeranschluss, der durch Biegen eines linearen Leiters, der als ein Basismaterial aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, dient, in eine L-Form mit einer vorbestimmten Länge oder durch Ausstanzen eines L-förmigen Stücks aus einer Metallplatte, die als ein Basismaterial dient, erhalten wird. In dem Eingangsanschluss 13 dient einer der sich erstreckenden Abschnitte der L-förmigen Biegung als ein Anschlussverbindungsabschnitt 13a (6 bis 8), und der andere davon dient als ein Leiterplattenverbindungsabschnitt 13 (7). Der Anschlussverbindungsabschnitt 13 ist orthogonal zu dem Leiterplattenverbindungsabschnitt 13b. Der Anschlussverbindungsabschnitt 13a ist physikalisch und elektrisch mit dem Gegenausgangsanschluss des zweiten Gegenverbinders 722 verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt 13a ist derart in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt 42 angeordnet, dass er nach außen freiliegt (6). Der Leiterplattenverbindungsabschnitt 13b ist in ein Durchgangsloch in der Leiterplatte 30 eingesetzt und mit einer Verdrahtung in dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 verlötet, wodurch dieser an der Leiterplatte 30 befestigt wird. Der Leiterplattenverbindungsabschnitt 13b kann ein Einpressanschluss sein. Alternativ kann der Leiterplattenverbindungsabschnitt 13b ein oberflächenmontierter Verbindungsabschnitt sein und auf der Oberfläche der Leiterplatte 30 durch Aufschmelzlöten mit einer dazwischen angeordneten Anschlussplatte montiert sein.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 kann eine Steuerung 50 umfassen, die auf der Grundlage der von dem externen Arithmetikprozessor empfangenen Betriebsanweisungen arbeitet (7 und 8). Die Betriebsanweisungen von dem Arithmetikprozessor werden über den Eingangsanschluss 13 empfangen. Die Steuerung 50 steuert beispielsweise die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 auf der Grundlage der von dem Arithmetikprozessor empfangenen Betriebsanweisungen, wodurch die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 veranlasst wird, ihre Batteriezustandserfassungssignale an die Steuerung 50 zu senden. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst eine Kommunikationseinheit 20, die Signale zwischen der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 und der Steuerung 50 überträgt und empfängt (7 und 8). Die Kommunikationseinheit 60 kann eine verdrahtete oder drahtlose Einheit sein. Die Steuerung 50 führt eine Steuerung (eine sogenannte Zellenausgleichssteuerung) zur Vereinheitlichung der Spannung und der Kapazität der Batteriezellen 501 auf der Grundlage der von dem Arithmetikprozessor empfangenen Betriebsanweisungen durch. Die Steuerung 50 empfängt die Batteriezustandserfassungssignale und die Steuerungsinformationen über die Zellenausgleichssteuerung (beispielsweise Steuerergebnisse der Zellenausgleichssteuerung) und überträgt diese als Überwachungsinformationen über die Ausgangsanschlüsse 12 an den Arithmetikprozessor. Die Steuerung 50 ist beispielsweise eine Schaltung, die mehrere elektronische Komponenten, wie beispielsweise einen Kondensator, und eine Verdrahtung in dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 umfasst.
Die Leiterplatte 30 kann eine einschichtige Leiterplatte sein. Alternativ kann die Leiterplatte 30 eine mehrschichtige Leiterplatte sein, die mehrere Leiterplattenkörper enthält, die jeweils mit einer Schaltung versehen sind und in mehreren Schichten mit einem Zwischenraum zwischen ihren Ebenen (ihren Leiterplattenoberflächen) angeordnet sind. Die Leiterplatte 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist beispielsweise die letztgenannte Konfiguration auf, bei der mehrere Leiterplattenkörper der Reihe nach in mehreren Schichten angeordnet sind. Die Leiterplattenkörper sind derart vorgesehen, dass benachbarte Leiterplattenkörper so angeordnet sind, dass ihre Leiterplattenoberflächen einander zugewandt sind. Die Leiterplattenkörper können mit entsprechenden unterschiedlichen Schaltungen ausgebildet sein. Alternativ kann ein einzelner Leiterplattenkörper mit verschiedenen Schaltungen vorgesehen sein. In den Leiterplattenkörpern ist beispielsweise einer von zwei Leiterplattenkörpern, deren Leiterplattenoberflächen einander zugewandt sind, mit einer Schaltung eines Hochspannungssystems (Hochspannungssystemschaltung) ausgebildet, und der andere davon ist mit einer Schaltung eines Niederspannungssystems (Niederspannungssystemschaltung) ausgebildet. Die Leiterplattenkörper sind vorzugsweise mit elektronischen Komponenten versehen, die nach deren Montage eine höhere Höhe von der Leiterplattenoberfläche haben als eine Bezugshöhe mehrerer Arten von elektronischen Komponenten, die die Schaltungen auf den zugewandten Leiterplattenoberflächen der benachbarten Leiterplattenkörper bilden. Die Bezugshöhe kann auf ein Mehrfaches der Höhe einer elektronischen Komponente, die beispielsweise die niedriegste Höhe von der Leiterplattenoberfläche aufweist, eingestellt werden.
Die Leiterplatte 30 in diesem Beispiel umfasst zwei Leiterplattenkörper, deren Leiterplattenoberflächen einander zugewandt sind, dass heißt, einen ersten Leiterplattenkörper 30A und einen zweiten Leiterplattenkörper 30B (7 und 8).
Der erste Leiterplattenkörper 30A ist ein Hochspannungsleiterplattenkörper, der mit der Hochspannungssystemschaltung ausgebildet ist, die mit der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 über die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 elektrisch verbunden ist. Die Hochspannungssystemschaltung umfasst das Schaltungsmuster und die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20, die auf der Leiterplattenoberfläche des ersten Leiterplattenkörpers 30A vorgesehen ist. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind auf dem ersten Leiterplattenkörper 30A montiert.
Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind mit einem dazwischen ausgebildeten Zwischenraum an dem ersten Leiterplattenkörper 30A befestigt. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind derart vorgesehen, dass sie an einer Seite des rechteckigen ersten Leiterplattenkörpers 30A der Leiterplatte 30 angeordnet sind, und dass die Anschlussverbindungsabschnitte 11a auf einer der Leiterplattenoberflächen des ersten Leiterplattenkörpers 30A angeordnet sind. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 sind derart an dem ersten Leiterplattenkörper 30A befestigt, dass die Erstreckungsrichtungen der entsprechenden Leiterplattenverbindungsabschnitte 11b mit der Richtung orthogonal zu der Leiterplattenoberfläche des ersten Leiterplattenkörpers 30A zusammenfallen, und dass Vorsprungrichtungen der entsprechenden Anschlussverbindungsabschnitte 11a in Richtung der freien Enden in der gleichen Richtung ausgerichtet sind (7). Mit diesem Aufbau erstecken sich die Anschlussverbindungsabschnitte 11a in die gleiche Richtung entlang der Platte des ersten Leiterplattenkörpers 30A. Die Verbindungsrichtungen der Anschlussverbindungsabschnitte 11a zu den entsprechenden Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüssen sind gleich.
Der zweite Leiterplattenkörper 30B ist ein Niederspannungsleiterplattenkörper, der mit der Niederspannungssystemschaltung ausgebildet ist, die mit einer externen Stromversorgung (Gleichstrom-Niederspannungsstromversorgung) elektrisch verbunden ist, die eine niedrigere Spannung als die Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 aufweist. Die vorliegende Ausführungsform verwendet die elektrische Leistung der Gleichstrom-Niederspannungsstromversorgung, um die Steuerung 50 zu anzutreiben, und die Niederspannungssystemschaltung umfasst die Steuerung 50. Die Niederspannungssystemschaltung umfasst zudem das Schaltungsmuster, das der Leiterplattenoberfläche des zweiten Leiterplattenkörpers 30B bereitgestellt wird. Die elektrische Leistung der Gleichstrom-Niederspannungsstromversorgung kann von dem externen Arithmetik Prozessor zugeführt werden. Um die elektrische Leistung zu empfangen, umfasst die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 einen Stromversorgungsanschluss 14 und einen Erdungsanschluss 15 (6 bis 8).
Der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 sind aus einem leitfähigen Material, wie Metall, gebildet. Ähnlich wie der Batterieinformationseingangsanschluss 11 und die anderen Anschlüsse sind der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 Steckeranschlüsse, die durch Biegen eines linearen Leiters, der als ein Basismaterial aus einem leitfähigen Material, wie Metall, dient, in eine L-Form mit einer vorbestimmten Länge oder durch Ausstanzen eines L-förmigen Stücks aus einer Metallplatte, die als ein Basismaterial dient, erhalten werden. In dem Stromversorgungsanschluss 14 und dem Erdungsanschluss 15 dient einer der sich erstreckenden Abschnitte der L-förmigen Biegung als Anschlussverbindungsabschnitte 14a und 15a (6 bis 8), und der andere davon dient als Leiterplattenverbindungsabschnitte 14b und 15b (7). Die Anschlussverbindungsabschnitte 14a und 15a sind jeweils orthogonal zu den Leiterplattenverbindungsabschnitten 14b und 15b. Der Anschlussverbindungsabschnitt 14a ist physikalisch und elektrisch mit einem Gegenstromversorgungsanschluss des zweiten Gegenverbinders 722 verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt 15a ist physikalisch und elektrisch mit einem Gegenerdungsanschluss des zweiten Gegenverbinders 722 verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt 14a des Stromversorgungsanschlusses 14 und der Anschlussverbindungsabschnitt 15a des Erdungsanschlusses 15 sind derart in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt 42 angeordnet, dass sie zur Außenseite freiliegen (6). Die Leiterplattenverbindungsabschnitte 14b und 15b werden in entsprechende Durchgangslöcher in der Leiterplatte 30 eingesetzt und mit der Verdrahtung in dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 verlötet, wodurch sie an der Leiterplatte 30 befestigt werden. Der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 sind zusammen mit den Ausgangsanschlüssen 12 und dem Eingangsanschluss 13 am zweiten Leiterplattenkörper 30B montiert. Die Leiterplattenverbindungsabschnitte 14b und 15b können Einpressanschlüsse sein. Alternativ können die Leiterplattenverbindungsabschnitte 14b und 15b oberflächenmontierte Verbindungsabschnitte sein und auf der Oberfläche der Leiterplatte 30 durch Aufschmelzlöten mit einer zwischen angeordneten Anschlussplatte montiert sein.
Die Ausgangsanschlüsse 12, der Eingangsanschluss 13, der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 sind mit einem dazwischen vorgesehenen Zwischenraum an dem zweiten Leiterplattenkörper 30B befestigt. Die Ausgangsanschlüsse 12, der Eingangsanschluss 13, der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 sind derart vorgesehen, dass sie an einer Seite des rechteckigen zweiten Leiterplattenkörpers 30B der Leiterplatte 30 angeordnet sind, und die Anschlussverbindungsabschnitte 12a, 13a, 14a und 15a auf einer der Leiterplattenoberflächen des zweiten Leiterplattenkörpers 30B angeordnet sind. Die Ausgangsanschlüsse 12, der Eingangsanschluss 13, der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 sind derart an dem zweiten Leiterplattenkörper 30B befestigt, dass die Erstreckungsrichtungen der entsprechenden Leiterplattenverbindungsabschnitte 12b, 13b, 14b und 15b mit der Richtung orthogonal zu der Leiterplattenoberfläche des zweiten Leiterplattenkörpers 30B zusammenfallen, und Vorsprungrichtungen der entsprechenden Anschlussverbindungsabschnitte 12a, 13a, 14a und 15a in Richtung der freien Enden in der gleichen Richtung ausgerichtet sind (7). Mit dieser Konfiguration erstrecken sich die Anschlussverbindungsabschnitte 12a, 13a, 14a und 15a in der gleichen Richtung entlang der Leiterplattenoberfläche des zweiten Leiterplattenkörpers 30B. Die Verbindungsrichtungen der Anschlussverbindungsabschnitte 12a, 13a, 14a und 15a zu den entsprechenden Gegenbatterie-Informationsausgangsanschlüssen sind gleich. Die Anschlussverbindungsabschnitte 12a, 13a, 14a und 15a in diesem Beispiel stehen in einer Richtung gegenüber der Vorsprungrichtung der Anschlussverbindungsabschnitte 11a der Batterieinformationseingangsanschlüsse 11 vor. Folglich sind die Ausgangsanschlüsse 12, der Eingangsanschluss 13, der Stromversorgungsanschluss und der Erdungsanschluss 15 in diesem Beispiel auf dem zweiten Leiterplattenkörper 30B an einer Seite gegenüber der Seite angeordnet, die mit den Batterieinformationseingangsanschlüssen 11 ausgebildet ist.
In dem Gehäuse-Element 40 sind der erste Verbinder-Passabschnitt 41 und der zweite Verbinder-Passabschnitt 42 entsprechend der Batterieinformationseingangsanschlüsse 11, der Ausgangsanschlüsse 12, des Eingangsanschlusses 13, des Stromversorgungsanschlusses 14 und des Erdungsanschlusses 15 angeordnet. In dem Gehäuse-Element 40 stehen der erste Verbinder-Passabschnitt 41 und der zweite Verbinder-Passabschnitt 42 in diesem Beispiel von einem Hauptkörper 43 in Richtungen entlang der Leiterplattenoberfläche der Leiterplatte 30 vor (der erste Leiterplattenkörper 30A und der zweite Leiterplattenkörper 30B), wodurch ein Vorstehen derselben in der Richtung orthogonal zu der Leiterplattenoberfläche unterdrückt wird. Mit dieser Struktur kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 eine Größenzunahme in der orthogonalen Richtung unterdrücken, die durch die Mehrschichtstruktur der Leiterplatte 30 verursacht wird.
Die Leiterplatte 30 kann einen Koppler aufweisen, der die Schaltungen, die als ein Ziel einer elektrischen Verbindung dienen, elektrisch verbindet und die Leiterplattenkörper mit den Schaltungen, die als das Ziel einer elektrischen Verbindung dienen, koppelt. Der Koppler umfasst die Kommunikationseinheit 60. Die Kommunikationseinheit 60 verbindet die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20 in der Hochspannungssystemschaltung elektrisch mit der Steuerung 50 in der Niederspannungssystemschaltung. Der Koppler kann ein getrennter Körper sein, der an den Leiterplattenkörpern befestigt ist, oder einstückig mit den Leiterplattenkörpern ausgebildet sein. Beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, kann der separate Koppler einen Hybrid-IC umfassen. Der Koppler weist vorzugsweise eine ausreichende Flexibilität auf, so dass er gefaltet und benachbarte Leiterplattenkörper koppeln kann. Die benachbarten Leiterplattenkörper können in mehreren Schichten durch Falten des Kopplers angeordnet sein. In dem Fall, in dem beispielsweise ein separater Koppler verwendet wird, muss der Koppler lediglich physikalisch und elektrisch die zwei Leiterplattenkörper verbinden und kann ein flexibler Flachleiter (beispielsweise eine flexible gedruckte Leiterplatte und ein Flachkabel), ein elektrischer Draht, ein Brückenstecker, oder ein Verbindungsanschluss sein. Der Flachleiter muss nicht unbedingt eine Flexibilität aufweisen.
Die Leiterplatte 30 in diesem Beispiel umfasst einen flexiblen Koppler 31, der den ersten Leiterplattenkörper 30A und den zweiten Leiterplattenkörper 30B miteinander koppelt. Die Leiterplatte 30 ist eine starre flexible Platte, in der die zuvor beschriebenen Komponenten einstückig ausgebildet sind. Die Leiterplatte 30 ist beispielsweise als eine einschichtige Leiterplatte ausgebildet, die aus mehreren Schichten gebildet ist, die einen Abschnitt, der als der erste Leiterplattenkörper 30A dient, einen Abschnitt, der als der zweite Leiterplattenkörper 30B dient und einen Abschnitt, der als der Koppler 31 dient, umfassen. Die Leiterplatte 30 ist so bearbeitet und ausgebildet, dass nur eine einzelne Schicht, die als der Koppler 31 dient (eine Schicht, die mit dem Schaltungsmuster versehen ist, das als die Kommunikationseinheit 60 dient), an dem Abschnitt verbleibt, der als der Koppler 31 dient (9). Der Abschnitt, der als der Koppler 31 dient, wird beispielsweise einem Anflachprozess (spot-facing) unterzogen, wobei nur die einzelne flexible Schicht, die als der Koppler 31 dient, übrig bleibt. Durch Falten des flexiblen Kopplers 31 hat die Leiterplatte 30 eine Zweischichtstruktur, die den ersten Leiterplattenkörper 30A und den zweiten Leiterplattenkörper 30B umfasst.
Der erste Leiterplattenkörper 30A und der zweite Leiterplattenkörper 30B, die mit dem Koppler 31 gekoppelt sind, weisen einen Zwischenraum S zwischen ihren zugewandten Leiterplattenoberflächen auf (10). Die Leiterplattenoberfläche des ersten Leiterplattenkörpers 30A auf der Zwischenraumseite ist mit elektronischen Komponenten ausgebildet, die nach deren Befestigung eine Höhe von der Leiterplattenoberfläche aufweisen, die höher als eine Bezugsebene mehrerer Arten elektronischer Komponenten ist, die die Hochspannungssystemschaltung (Batteriezustandsüberwachungseinheit 20) bilden. Mit dieser Konfiguration kann die Leiterplatte 30 mit der Hochspannungssystemschaltung verkleinert werden. Die Leiterplattenoberfläche des zweiten Leiterplattenkörpers 30B auf der Zwischenraumseite ist mit elektronischen Komponenten ausgebildet, die nach deren Montage eine Höhe von der Leiterplattenoberfläche aufweisen, die höher als die Bezugshöhe mehrerer verschiedener elektronischer Komponenten ist, die die Niederspannungssystemschaltung bilden (Steuerung 50). Mit dieser Konfiguration kann die Leiterplatte 30 mit der Niederspannungssystemschaltung verkleinert werden. Durch die zuvor beschriebene Anordnung der elektronischen Komponenten kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 eine Größenzunahme in der orthogonalen Richtung unterdrücken, die durch die Mehrschichtstruktur der Leiterplatte 30 verursacht wird.
Das Gehäuse-Element 40 ist in diesem Beispiel einstückig mit den Batterieinformationseingangsanschlüssen 11, der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20, den Ausgangsanschlüssen 12, dem Eingangsanschluss 13, dem Stromversorgungsanschluss 14, dem Erdungsanschluss 15 und der Leiterplatte 30 ausgebildet. Das Gehäuse-Element 40 ist ausgebildet, um die Leiterplatte 30, die Hochspannungssystemschaltung (die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20) und die Niederspannungssystemschaltung (die Steuerung 50) aufzunehmen und die Anschlussverbindungsabschnitte 11a, 12a, 13a, 14a und 15a der Batterieinformationseingangsanschlüsse 11, der Ausgangsanschlüsse 12, des Eingangsanschlusses 13, des Stromversorgungsanschlusses 14 und des Erdungsanschlusses 15 jeweils zur Außenseite freizulegen. Das Gehäuse-Element 40 bedeckt die Leiterplatte 30, die Hochspannungssystemschaltung (die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20) und die Niederspannungssystemschaltung (die Steuerung 50) in einem engen Kontaktzustand. Mit dieser Struktur kann das Gehäuse-Element 40 in der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 den Kontakt von Gas und Flüssigkeit sowie das Eindringen von Fremdmaterialien in die Leiterplatte 30, die Hochspannungssystemschaltung (die Batteriezustandsüberwachungseinheit 20) und die Niederspannungssystemschaltung (die Steuerung 50) unterdrücken. Folglich kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 die Schutzfunktion für die zuvor beschriebenen Komponenten verbessern, wodurch ihre Haltbarkeit erhöht wird. Zusätzlich kann das einstückig ausgebildete Gehäuse 40 in der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 eine elektrische Isolierung zwischen der Hochspannungssystemschaltung (der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20) und der Niederspannungssystemschaltung (der Steuerung 50) sicherstellen. Ferner kann das einstückig ausgebildete Gehäuse-Element 40 in der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 den thermischen Widerstand verringern. Folglich kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 ihre Wärmestrahlungsleistung für Wärme (beispielsweise die Wärme des Entladungsniederstands in der Zellenausgleichssteuerung) verbessern, die in der Leiterplatte 30, der Hochspannungssystemschaltung (der Batteriezustandsüberwachungseinheit 20) und der Niederspannungssystemschaltung (der Steuerung 50) erzeugt wird, wodurch ihre Haltbarkeit erhöht wird.
Das Gehäuse-Element 40 ist einstückig mit der Leiterplatte 30 ausgebildet, um die Leiterplattenverbindungsabschnitte 11b, 12b, 13b, 14b und 15b der Batterieinformationseingangsanschlüsse 11, der Ausgangsanschlüsse 12, des Eingangsanschlusses 13, des Stromversorgungsanschlusses 14 und des Erdungsanschlusses 15, die jeweils eine L-Form aufweisen, zu bedecken. Mit dieser Struktur nimmt das Gehäuse-Element 40 eine Kraft auf, die auf die Leiterplattenverbindungsanschlüsse 11b, 12b, 13b, 14b und 15b ausgeübt wird, wenn der erste Gegenverbinder 721 und der zweite Gegenverbinder 722 herausgezogen werden. Folglich kann das Gehäuse-Element 40 eine Last verringern, die auf die Verbindungen zwischen den Leiterplattenverbindungsabschnitten 11b, 12b, 13b, 14b und 15b und der Leiterplatte 30 ausgeübt wird. Wird eine Einwirkung von außen empfangen, kann das Gehäuse-Element 40 eine Last verringern, die auf die Verbindungen zwischen den Leiterplattenverbindungsabschnitten 11b, 12b, 13b, 14b und 15b und der Leiterplatte 30 wirkt. Beispiele der Einwirkung von außen umfassen in nicht einschränkender Weise eine von der Autokarosserie übertragene Kraft, wie beispielsweise eine Straßenoberflächeneinwirkung, eine durch Vibrationen ausgeübte Kraft, die während des Fahrens des Fahrzeuges erzeugt wird, etc. In dem Fall, in dem die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 an einer Batterie eines Fahrzeuges montiert wird, wie beispielsweise ein Elektroauto, das eine rotierende Maschine als eine Antriebsquelle aufweist, wird auch eine Kraft, die von dem Befestigungspunkt oder dergleichen in Verbindung mit der Wärmeausdehnung und Wärmeschrumpfung der Batterie ausgeübt wird, als eine externe Einwirkung auf das Gehäuse-Element 40 empfangen. Mit dem Effekt der zuvor beschriebenen Lastverringerung, kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 die physikalische und elektrische Verbindung zwischen den Leiterplattenverbindungsabschnitten 11b, 12b, 13b, 14b und 15b und der Leiterplatte 30 aufrechterhalten, wenn sie beispielsweise montiert oder verwendet wird. Folglich kann die Haltbarkeit der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 erhöht werden.
Da das Gehäuse-Element 40 einstückig mit der Leiterplatte 30 und den anderen Komponenten ausgebildet ist, benötigt es keine Zwischenräume zwischen dem Gehäuse, das ein herkömmliches Gehäuse-Element ist, und der Leiterplatte sowie den anderen Komponenten. Darüber hinaus benötigt das Gehäuse-Element 40 keine Kragen oder Befestigungselemente, die in herkömmlichen Gehäuse-Elementen benötigt werden, um die Leiterplatte und die anderen Komponenten an dem Gehäuse zu befestigen. Mit dieser Konfiguration kann das Gehäuse-Element 40 verkleinert werden, wodurch die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 verkleinert werden kann. Durch das einstückig ausgebildete Gehäuse-Element 40 kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 eine Größenzunahme in der orthogonalen Richtung unterdrücken, die durch die Mehrschichtstruktur der Leiterplatte 30 verursacht wird. Durch das einstückige Ausbilden des Gehäuse-Elements 40 können Zwischenräume (Isolationsabstände) zwischen den Drähten in dem Schaltungsmuster der Leiterplatte 30 verringert werden. Folglich kann die Größe des Schaltungsmusters verringert werden, wodurch die Leiterplatte 30 verkleinert werden kann. In dem das Gehäuse-Element 40 gemäß der Größe der Leiterplatte 30 und der anderen Komponenten einstückig ausgebildet wird, kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 verkleinert werden. Dieser Aufbau kann die Zwischenräume (die sogenannten Isolationsabstände) zwischen den Drähten in dem Schaltungsmuster an den Verbindungen der entsprechenden Anschlussverbindungsabschnitte 11a und die Zwischenräume (Isolationsabstände) zwischen den Drähten in dem Leitungsmuster an den Anschlussverbindungsabschnitten 12a, 13a, 14a und 15a in der Leiterplatte 30 verringern. Folglich kann die Leiterplatte 30 verkleinert werden, wodurch die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 verkleinert werden kann.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 weist das Gehäuse-Element 40 den ersten Verbinder-Passabschnitt 41 und den zweiten Verbinder-Passabschnitt 42 auf. Mit dieser Struktur kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 in der Richtung orthogonal zu der Leiterplattenoberfläche der Leiterplatte 30, verglichen mit einer herkömmlichen Batterieüberwachungsvorrichtung, verkleinert werden, in der für den Zusammenbau das Gehäuse-Element 40 und die Teile (beispielsweise die Leiterplatte 30), die in dem Gehäuse-Element 40 untergebracht sind, die als getrennte Körper dienen, untergebracht sind. Wenn die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 in der orthogonalen Richtung so groß wie die herkömmliche Batterieüberwachungsvorrichtung sein kann, können die elektronischen Komponenten beispielsweise auf beiden Oberflächen der Leiterplatte 30 montiert werden. Folglich kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 in der Richtung entlang der Ebene der Leiterplatte 30 verkleinert werden.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau wird beispielsweise auf der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 montiert. Die Befestigungsposition kann die Seitenfläche der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 sein, so wie bei der herkömmlichen Batterieüberwachungsvorrichtung. In der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 in diesem Beispiel ist die Leiterplatte 30 eine mehrschichtige Leiterplatte, die mehrere Leiterplattenkörper aufweist (den ersten Leiterplattenkörper 30A und den zweiten Leiterplattenkörper 30B). Die Fläche der Leiterplatte 30, die in der Richtung orthogonal zu den Leiterplattenoberflächen der Leiterplattenkörper betrachtet wird, ist kleiner als die einer einschichtigen Leiterplatte. Folglich hat die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 eine verkleinerte Größe, wenn sie in der zuvor beschriebenen Richtung betrachtet wird. Wie zuvor beschrieben, kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 als Ganzes mit dem einstückig ausgebildeten Gehäuse-Element 40 verkleinert werden. Folglich kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 in diesem Beispiel in einem Zwischenraum zwischen zwei Elektrodenanschlussgruppen 505A und 505B in dem Batteriemodul 502 angeordnet werden (1). Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 ist an einem Halteelement 650 der Stromschienen 601 befestigt. Beispielsweise ist ein Haltemechanismus (nicht dargestellt) zwischen der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 und dem Halteelement 650 ausgebildet, um diese zu halten. Der Haltemechanismus ist beispielsweise ein Verriegelungsmechanismus und umfasst einen ersten Eingriffsabschnitt mit einer Klaue und einen zweiten Eingriffsabschnitt, der in die Klaue eingreift.
Wie zuvor beschrieben, kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 verkleinert werden, wenn das Gehäuse-Element 40 einstückig mit der Leiterplatte 30 und den anderen Komponenten ausgebildet wird. Dieser Aufbau erhöht die Flexibilität bei der Auswahl der Befestigungsposition der Batterieüberwachungsvorrichtung 1. Eine Verkleinerung der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 kann deren Gewicht verringern. Das Gehäuse-Element 40 der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 umfasst den ersten Verbinder-Passabschnitt 41 und den Verbinder-Passabschnitt 42 und ist wie ein Verbinder gestaltet. Mit dieser Struktur kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 nicht nur an der Gleichstrom-Hochspannungsstromver- sorgung 500, sondern auch an einer Fahrzeugkarosserie oder einem elektrischen Verbindungskasten oder an einem Arithmetikprozessor eines Fahrzeuges montiert werden. Folglich erhöht sich die Flexibilität der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 hinsichtlich der Befestigungsposition, wodurch eine Standardisierung der Teile ermöglicht wird. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 ist beispielsweise mit dem Haltemechanismus an dem Halteelement 650 befestigt, wodurch die Anzahl der Befestigungspunkte an der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 verringert wird. Folglich benötigt die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 keinen Kragen oder Befestigungselement bzw. kann die Anzahl derselben verringern, die in der herkömmlichen Batterieüberwachungsvorrichtung benötigt werden, wenn diese an der Gleichstrom-Hochspannungsstromversorgung 500 befestigt wird. Folglich weist die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 eine hohe Flexibilität hinsichtlich ihrer Befestigungsposition auf. Durch das einstückig ausgebildete Gehäuse-Element 40 benötigt die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 keine herkömmlichen feuchtigkeitsdichten Mittel, um die Batteriezustandsüberwachungseinheit und die Steuerung abzudecken. Folglich kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 1 hinsichtlich ihrer Größe und ihres Gewichtes verringert werden, wodurch sich die Flexibilität hinsichtlich ihrer Befestigungsposition erhöht.
Während die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11, die Ausgangsanschlüsse 12, der Eingangsanschluss 13, der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 in der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 gemäß der folgenden Ausführungsform in einer L-Form ausgebildet sind, müssen diese nicht notwendigerweise diese Form aufweisen. Die Batterieinformationseingangsanschlüsse 11, die Ausgangsanschlüsse 12, der Eingangsanschluss 13, der Stromversorgungsanschluss 14 und der Erdungsanschluss 15 können beispielsweise eine lineare Form aufweisen und in einer Richtung orthogonal zu der Ebene der Leiterplatte 30 befestigt sein.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dient ein Teil des Gehäuse-Elements 40 als der erste Verbinder-Passabschnitt 41 und der zweite Verbinder-Passabschnitt 42. Der erste Verbinder-Passabschnitt 41 und der zweite Verbinder-Passabschnitt 42 sind zur Außenseite freigelegt. Alternativ können der erste Verbinder-Passabschnitt 41 und der zweite Verbinder-Passabschnitt 42 in dem Hauptkörper 43 des Gehäuse-Elements 40 wie folgt ausgebildet sein: Ein Teil der Einstecköffnungen (Einstecköffnungen des ersten Gegenverbinders 721 und des zweiten Gegenverbinders 722) des ersten Verbinder-Passabschnittes 41 und des zweiten Verbinder-Passabschnittes 42 kann von den Außenwandflächen des Hauptkörpers 43 des Gehäuse-Elements 40 nach außen vorstehen und der andere Teil davon kann in dem Hauptkörper 43 des Gehäuse-Elements 40 nach innen vertieft ausgebildet sein. Auch in diesem Fall steht der Innenraum des ersten Verbinder-Passabschnittes 41 mit der Außenseite des Gehäuse-Elements 40 in Verbindung, und die Anschlussverbindungsabschnitte 11b, die in dem Innenraum angeordnet sind, sind zur Außenseiten freigelegt. Der Innenraum des zweiten Verbinder-Passabschnittes 42, steht mit der Außenseite des Gehäuse-Elements 40 in Verbindung, und die Anschlussverbindungsabschnitte 12b, 13b, 14b und 15b, die in dem Innenraum angeordnet sind, sind zur Außenseite freigelegt. Der gesamte Teil des ersten Verbinder-Passabschnittes 41 und des zweiten Verbinder-Passabschnittes 42 kann in dem Hauptkörper 43 des Gehäuse-Elements 40 nach innen eingelassen sein. Auch in diesem Fall steht der Innenraum des ersten Verbinder-Passabschnittes 41 mit der Außenseite des Gehäuse-Elements 40 in Verbindung, und die Anschlussverbindungsabschnitte 11b, die in dem Innenraum angeordnet sind, sind zur Außenseite freigelegt. Der Innenraum des zweiten Verbinder-Passabschnitts 42 steht mit der Außenseite des Gehäuse-Elements 40 in Verbindung, und die Anschlussverbindungsabschnitte 12b, 13b, 14b und 15b, die in dem Innenraum angeordnet sind, sind zur Außenseite freigelegt. In diesem Fall weist das Gehäuse-Element 40 beispielsweise zwei Öffnungen an den Außenwandflächen des Hauptkörpers 43 auf. Der erste Verbinder-Passabschnitt 41 und der zweite Verbinder-Passabschnitt 42 sind innerhalb der entsprechenden Öffnungen ausgebildet. Die Öffnungen werden somit als die Einsetzöffnungen für den ersten Gegenverbinder 721 und den zweiten Gegenverbinder 722 verwendet.
In der Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse-Element einstückig ausgebildet, um wenigstens die gesamte Batteriezustandsüberwachungseinheit und die gesamte Leiterplatte aufzunehmen. Das Gehäuse-Element bedeckt die gesamte Batteriezustandsüberwachungseinheit und die gesamte Leiterplatte in engem Kontaktzustand. Mit dieser Struktur kann das Gehäuse-Element einen Kontakt mit Gas und Flüssigkeit und das Eindringen von Fremdmaterial in die Batteriezustandsüberwachungseinheit und die Leiterplatte unterdrücken. In der Leiterplatte können beispielsweise Zwischenräume (Isolationsabstände) zwischen den Drähten in dem Schaltungsmuster verringert werden. Folglich können die Schaltungsmuster verkleinert werden, wodurch die Leiterplatte verkleinert werden kann.

Claims

Batterieüberwachungsvorrichtung (1), aufweisend: einen Batterieinformationseingangsanschluss (11), der einen Anschlussverbindungsabschnitt (11a) aufweist, der physikalisch und elektrisch mit einem Gegenbatterie-Informationsausgangsanschluss eines ersten Gegenverbinders (721) verbunden ist, der an einer Sekundärbatterie (500) vorgesehen ist, wobei der Batterieinformationseingangsanschluss elektrisch mit einem Batteriezustandserfassungselement (701) verbunden ist, das einen Batteriezustand der Sekundärbatterie (500) über den Gegenbatterie-Informationsausgabeanschluss erfasst; eine Batteriezustandsüberwachungseinheit (20), die ein Batteriezustandserfassungssignal empfängt, das den Batteriezustand über den Batterieinformationseingangsanschluss (11) anzeigt; einen Ausgangsanschluss (12), der einen Anschlussverbindungsabschnitt (12a) aufweist, der physikalisch und elektrisch mit einem Gegeneingangsanschluss eines zweiten Gegenverbinders (722) verbunden ist, der in einem externen Arithmetikprozessor vorgesehen ist, wobei der Ausgangsanschluss Überwachungsinformationen über den Batteriezustand entsprechend dem Batteriezustandserfassungssignal der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) an den Arithmetikprozessor ausgibt; eine Leiterplatte (30), die mit dem Batterieinformationseingangsanschluss (11), der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) und dem Ausgangsanschluss (12) versehen ist; ein isolierendes Gehäuse-Element (40), das einstückig mit dem Batterieinformationseingangsanschluss (11), der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20), dem Ausgangsanschluss (12) und der Leiterplatte (30) ausgebildet ist, um wenigstens die gesamte Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) und die gesamte Leiterplatte (30) aufzunehmen und den Anschlussverbindungsabschnitt (11a) des Batterieinformationseingangsanschlusses (11) und den Anschlussverbindungsabschnitt (12a) des Ausgangsanschlusses (12) nach außen freizulegen, eine Steuerung (50), die auf der Basis einer Betriebsanweisung eine Steuerung der Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) und eine Zellenausgleichssteuerung an mehreren Batteriezellen (501) durchführt, die in der Sekundärbatterie (500) enthalten sind, und die die Überwachungsinformationen an den Arithmetikprozessor überträgt; und einen Eingangsanschluss (13), der einen Anschlussverbindungsabschnitt (13a) aufweist, der physikalisch und elektrisch mit einem Gegenausgangsanschluss des zweiten Gegenverbinders (722) verbunden ist, wobei der Eingangsanschluss (13) ein Betriebsanweisungssignal empfängt, das die Betriebsanweisung von dem Arithmetikprozessor anzeigt, wobei das Gehäuse-Element (40) einen ersten Verbinder-Passabschnitt (41), in den der erste Gegenverbinder (721) passt, und einen zweiten Verbinder-Passabschnitt (42), in den der zweite Gegenverbinder (722) passt, aufweist; der Anschlussverbindungsabschnitt (11a) des Batterieinformationseingangsanschlusses (11) in dem ersten Verbinder-Passabschnitt (41) so angeordnet ist, dass er nach außen freiliegt, und der Anschlussverbindungsabschnitt (12a) des Ausgangsanschlusses (12) in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt (42) so angeordnet ist, dass er nach außen freiliegt, der Anschlussverbindungsabschnitt (13a) des Eingangsanschlusses (13) in dem zweiten Verbinder-Passabschnitt (42) so angeordnet ist, dass er nach außen hin freiliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (30) einen ersten Leiterplattenkörper (30A) und einen zweiter Leiterplattenkörper (30B) aufweist, die jeweils mit einer Schaltung versehen und in mehreren Schichten angeordnet sind, wobei ein Zwischenraum (S) zwischen den Leiterplattenflächen vorgesehen ist, der erste Leiterplattenkörper (30A) ein Hochspannungs-Leiterplattenkörper ist, der mit einer Hochspannungssystemschaltung versehen ist, die über den Batterieinformationseingangsanschluss (11) elektrisch mit der Sekundärbatterie (500), die eine hohe Spannung aufweist, verbunden ist, der zweite Leiterplattenkörper (30B) ein Niederspannungs-Leiterplattenkörper ist, der mit einer Niederspannungssystemschaltung versehen ist, die elektrisch mit einer externen Energieversorgung verbunden ist, die eine Spannung aufweist, die niedriger als die Spannung der Sekundärbatterie (500) ist, die Hochspannungssystemschaltung die Batteriezustandsüberwachungseinheit (20) enthält, und die Niederspannungssystemschaltung die Steuerung (50) enthält.
Batterieüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Leiterplattenkörper (30A, 30B) auf den einander zugewandten Leiterplattenflächen der Leiterplattenkörper (30A, 30B), die benachbart zueinander sind, mit entsprechenden elektronischen Komponenten versehen sind, die nach deren Montage eine Höhe von den Leiterplattenflächen aufweisen, die höher ist als eine Bezugshöhe mehrerer verschiedener elektronischer Komponenten, die die Schaltungen bilden.
Batterieüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte (30) einen Koppler (31) umfasst, der elektrisch die Schaltungen verbindet, die als ein Ziel der elektrischen Verbindung dienen, und die Leiterplattenkörper (30A, 30B) mit den Schaltungen, die als das Ziel der elektrischen Verbindung dienen, koppelt.
Batterieüberwachungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei der Koppler (31) eine ausreichende Flexibilität aufweist, um faltbar zu sein, die benachbarten Leiterplattenkörper (30A, 30B) aneinander koppelt und bewirkt, dass die benachbarten Leiterplattenkörper in mehreren Schichten angeordnet sind, wenn der Koppler (31) gefaltet ist.