具有防水功能的电池管理系统

摘要

本说明书中公开了一种用于控制中型或大型电池组运行的电池管理系统，该电池管理系统包括：电池管理系统印刷电路板(BMS PCB)，其包括用于控制电池组运行的电路和元件；连接器，其附接到该BMSPCB的一侧；壳体，其包括用于容纳该BMS PCB同时部分暴露该连接器的壳体主体以及用于覆盖该壳体主体的盖子，该盖子结合到该壳体主体同时该盖子被置于该壳体主体上；以及防水构件，其放在构成该壳体的壳体主体和盖子之间，以使得该防水构件与壳体主体和盖子之间的界面紧密接触，该防水构件被构造为在壳体主体和盖子的结合区域被结合的结构。根据本发明的电池管理系统被构造为在高温、高湿度的环境下防止湿气渗入电池管理系统的壳体的结构。因此，本发明具有以下效果：防止BMS PCB被损坏和腐蚀，并且因此提高电池组的可靠性和增加电池组的使用寿命。

权利要求

1.一种用于控制中型或大型电池组运行的电池管理系统，该电池管理系统包括：电池管理系统印刷电路板，其被定义成BMS PCB，其包括用于控制电池组运行的电路和元件；

连接器，其附接到该BMS PCB的一侧；

壳体，其包括用于容纳该BMS PCB同时部分暴露该连接器的壳体主体以及用于覆盖该壳体主体的盖子，该盖子结合到该壳体主体同时该盖子被置于该壳体主体上；以及防水构件，其放在构成该壳体的壳体主体和盖子之间，以使得该防水构件与该壳体主体和盖子之间的界面紧密接触，该防水构件被构造为在壳体主体和盖子的结合区域被结合的结构，其中该壳体主体在其侧壁内侧设有结合槽，每个结合槽具有形成于其中的螺纹部分，并且该盖子设有与该壳体主体的结合槽对应的通孔，以使得螺钉可以通过该通孔螺纹式地插入该结合槽。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中该防水构件是O型环。

3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中该防水构件设有与该盖子的通孔对应的结合孔，从而螺钉穿过该盖子的通孔以及该防水构件的结合孔螺纹式地插入该结合槽，因此该防水构件被固定在该壳体主体和该盖子之间。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其中该防水构件由具有高耐久性和弹性的材料制成。

5.根据权利要求1所述的电池管理系统，进一步包括：

放在该连接器和该壳体之间的界面处的另一防水构件。

6.一种包括权利要求1至5中任一项所述的电池管理系统的中型或大型电池组。

7.根据权利要求6所述的电池组，其中该电池组用作电动汽车或混合电动汽车的电源。

说明书

具有防水功能的电池管理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种防水的电池管理系统(BMS)，更具体地，涉及一种用于控制中型或大型电池组运行的电池管理系统，该电池管理系统包括：电池管理系统印刷电路板(BMS PCB)，其包括用于控制电池组运行的电路和元件；连接器，其附接到该BMS PCB的一侧；壳体，其包括用于容纳该BMS PCB同时部分暴露该连接器的壳体主体以及用于覆盖该壳体主体的盖子，该盖子结合到该壳体主体同时该盖子被置于该壳体主体上；以及防水构件，其放在构成该壳体的壳体主体和盖子之间，以使得该防水构件与壳体主体和盖子之间的界面紧密接触，该防水构件被构造为在壳体主体和盖子的结合区域被结合的结构。

背景技术

[0002] 近年来，可被充电和放电的二次电池已经被广泛用作无线移动设备的能量来源。此外，作为电动汽车和混合电动汽车的能量来源，二次电池已经吸引了大量关注，这些车辆已被开发用来解决由现有的使用化石燃料的汽油车辆和柴油车辆所带来的诸如空气污染之类的问题。因此，由于二次电池的优点，使用二次电池的应用的种类在不断增加，并且预计今后二次电池会比现在应用到更多的应用和产品中。

[0003] 随着可应用二次电池的应用和产品种类的增加，电池种类也会增加，以使得电池可以提供适用于这些应用和产品的输出和容量。例如，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、数码相机以及膝上型电脑之类的小型移动设备，根据对应产品的尺寸和重量的减小情况而使用一个或数个小型的、重量轻的电池组电池(单元电池)用于每个设备。另一方面，诸如电动自行车、电动汽车以及混合电动汽车之类的中型或大型设备使用具有多个相互电连接的单元电池的电池组，因为对于中型或大型设备高输出和大容量是必需的。

[0004] 中型或大型电池组包括：多个单元电池，其安装在具有预定尺寸的壳体(外壳)中同时相互电连接；以及电池管理系统(BMS)电路单元，其安装在外壳的内表面和外表面，用于检测单元电池的电压、电流和温度并因此控制电池组的运行。

[0005] 另一方面，在电池组用于电动自行车、电动汽车或混合电动汽车的情况下，电池组必须具有耐用性，以使得在各种环境下，例如在诸如雨季的高湿度条件下，以及当电池组使用一段长时间时。

[0006] 尤其是，由于紧凑电池组的结构，BMS的电路是密集的，因此，元件的装载密度非常高。因此，当外来物尤其是湿气被引入BMS时，BMS的电路和元件可能易于因湿气而腐蚀。因此，BMS的电路和元件可能易于发生短路，电池组可能发生故障，并且电池组的使用寿命可能大大下降。已提出多种电池管理系统，每一种都具有用于防止电池组因湿气的渗入而发生故障的防水构件。例如，日本特开第2004-056164号以及第2001-007547号公报公开了一种作为防水构件的O型环，其被置于构成壳体的壳体主体和盖子之间用于防止湿气渗入电池组。

[0007] 然而，简单地放入O型环的技术在适宜应用于具有高的被暴露于苛刻条件下的可能性的中型或大型电池组方面是受限的。具体地，O型环因振动和冲击而与中型或大型电池组分离的可能性很高。当O型环与电池组分离的时候，更多的湿气可通过因O型环的分离而形成的间隙渗入电池组。此外，微导电颗粒也可能被引入电池组。

[0008] 因此，非常需要一种从根本上解决上述问题并更适宜应用于中型或大型电池组的电池管理系统。

发明内容

[0009] 因此，为解决上述问题以及尚未解决的其他技术问题，作出了本发明。

[0010] 作为解决上述问题的各种广泛和深入的研究和试验的结果，本发明的发明人已经发现，当防水构件放在构成壳体的壳体主体和盖子之间使得该防水构件与壳体主体和盖子之间的界面紧密接触并因此该防水构件在壳体主体和盖子的结合区域被结合时——其中该壳体中安装有包括用于控制电池组运行的电路和元件的电池管理系统印刷电路板(BMS PCB)，在高温、高湿度的环境下防止了湿气渗入电池管理系统的壳体，从而防止BMS PCB被损坏和腐蚀，提高电池组的可靠性，并增加电池组的使用寿命。基于这些发现完成了本发明。

[0011] 根据本发明的一方面，可以通过提供一种用于控制中型或大型电池组运行的电池管理系统来实现上述以及其他目的，该电池管理系统包括：电池管理系统印刷电路板(BMS PCB)，其包括用于控制电池组运行的电路和元件；连接器，其附接到该BMS PCB的一侧；壳体，其包括用于容纳该BMS PCB同时部分暴露该连接器的壳体主体以及用于覆盖该壳体主体的盖子，该盖子结合到该壳体主体同时该盖子被置于该壳体主体上；以及防水构件，其放在构成该壳体的壳体主体和盖子之间，以使得该防水构件与壳体主体和盖子之间的界面紧密接触，该防水构件被构造为在壳体主体和盖子的结合区域被结合的结构。

[0012] 因此，当壳体主体和盖子相互结合以构成根据本发明的电池管理系统时，防水构件得以完全与壳体主体和盖子之间的界面紧密接触，从而保护安装在由壳体主体和盖子构成的壳体中的BMS PCB免受诸如湿气之类的外来物影响。另外，即使当外部振动和冲击被施加于电池管理系统时，防水构件的固定状态也被稳定地保持，因此进一步提高了电池组的安全性。

[0013] 另一方面，当使用防水构件密封电池管理系统时，在电池管理系统的运行期间所产生的热量可能积聚在电池管理系统中。但是，在当前所使用的或可能基于当前所使用的电池管理系统改进的电池管理系统中，以室温为基准，因具有最高工作温度的电源部件而引起的温度增加最多仅为8℃。因此，所产生的热量的积聚可以忽略。

[0014] 根据本发明，只要防水构件以被应用于壳体主体和盖子之间的界面的结构的形式构造，防水构件不受特别限制。防水构件可根据界面的形状而变形。优选地，防水构件是O型环。该O型环可以具有对应于壳体主体和盖子的结合区域的结合结构。

[0015] 在一个优选实施方案中，壳体主体在其侧壁内侧设有结合槽，每个结合槽具有形成于其中的螺纹部分，并且盖子设有与壳体主体的结合槽对应的通孔，以使得螺钉可以穿过该通孔螺纹式地插入该结合槽，从而将盖子结合到壳体主体。在这种情况下，结合槽可以形成于壳体主体的侧壁和盖子之间的界面。或者，结合槽可以形成于壳体主体的从壳体主体的侧壁向里突出的延伸部分和盖子之间的界面。

[0016] 在上述的结构中，O型环设有与盖子的通孔对应的结合孔，从而防水构件通过使用螺钉进行结合被固定在壳体主体和盖子之间。具体地，螺钉穿过盖子的通孔以及O型环的结合孔螺纹式地插入壳体主体的结合槽。O型环的结合孔的形状可以根据壳体主体的结合槽而改变。例如，当结合槽如上所述形成于壳体主体的侧壁和盖子之间的界面时，可以贯穿O型环而形成结合孔。另一方面，当结合槽形成于壳体主体的从壳体主体的侧壁向里突出的延伸部分和盖子之间的界面时，结合孔可以附接到O型环上。

[0017] 根据本发明，只要防水构件由具有高耐久性和弹性的材料制成，防水构件不受特别限制。例如，防水构件可以由橡胶制成。

[0018] 在一个优选实施方案中，电池管理系统进一步包括放在连接器和壳体之间的界面处的另一防水构件。具体地，该防水构件可以被布置为使得，当连接器以其外表面在BMS PCB的一侧与壳体主体和盖子都接触的结构的形式被构造时，该防水构件与连接器的外表面紧密接触，不过防水构件的形状根据连接器的安装位置而改变。

[0019] 同样，与壳体主体和盖子之间的界面相同的结合区域可以应用于连接器和壳体之间的界面。在这种情况下，安装在连接器和壳体之间的界面处的防水构件，可以设有具有与安装在壳体主体和盖子之间的界面处的防水构件相同结构的结合孔。然而，当BMS PCB与连接器相互结合时，安装在连接器和壳体之间的界面处的防水构件使用与用于实现壳体主体和盖子之间的结合的螺钉不同的螺钉结合到BMS PCB和连接器。

[0020] 在本发明中，界面是指对应构件的接触面。然而，界面可以被认为是对应构件的、在该对应构件的装配过程中将会相互接触以便实现该对应构件之间的结合的表面，虽然该对应构件实际上并不互相接触。

[0021] 根据本发明的另一方面，提供一种包括电池管理系统的中型或大型电池组。

[0022] 根据本发明的中型或大型电池组优选用于具有高输出和大容量的中型或大型电池系统。高输出和大容量的范围不受特别限制。

[0023] 例如，根据本发明的电池组可以用作各种应用和产品的电源，包括用于诸如振动或冲击之类的大外力施于其上的诸如电动自行车(e-bike)、电动摩托车、电动汽车或混合电动汽车等车辆的电源。特别地，由于电池模块被构造为紧凑结构并且具有高安全性，根据本发明的电池组优选地用作电动汽车或混合电动汽车的电源。

附图说明

[0024] 根据以下结合附图进行的详细描述将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点，其中：

[0025] 图1是示出了根据本发明的一个优选实施方案的电池管理系统的分解立体图；以及

[0026] 图2是示出了根据图1的一种变型的电池管理系统的局部放大图。

具体实施方式

[0027] 现在将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。然而，应注意，本发明的范围不受所示出的实施方案的限制。

[0028] 图1是一般地示出包括根据本发明的一个优选实施方案的电池管理系统的电池组的分解立体图，图2是一般地示出根据图1的一种变型的电池管理系统的局部放大图。

[0029] 首先参照图1，电池管理系统100包括用于控制电池组(未示出)运行的电池管理系统印刷电路板(BMS PCB)200、附接到BMS PCB200的一侧的连接器300以及壳体400和500，该壳体包括用于容纳BMS PCB200同时部分暴露连接器300的壳体主体400以及用于覆盖壳体主体400的盖子500。另外，电池管理系统100包括紧密地放入壳体主体400和盖子500之间以及连接器300和壳体400和500之间用于防止湿气渗入电池管理系统100的两个O型环，即，第一O型环600和第二O型环700。

[0030] 在壳体主体400的相对的侧壁410和420内侧形成有向里突出的结合槽480，每个结合槽具有形成于其中的螺纹部分。在盖子500中形成有与结合槽480对应的通孔580。在第一O型环600中形成有与盖子500的通孔580对应的结合孔680。因此，螺钉800穿过盖子500的通孔580和第一O型环600的结合孔680螺纹式地插入结合槽480。结果，第一O型环600借助第一O型环600的结合孔680稳定地固定在壳体主体400和盖子500之间，因此，即使当外部振动和冲击被施加于电池管理系统100时，第一O型环600的固定状态也被稳定地保持。

[0031] 在BMS PCB200的相对的侧中形成有与通孔580和结合孔680的外部形状对应的缺口部分250，以使得BMS PCB200可以容易地安装到壳体主体400。

[0032] 如图2所示，可以在放入连接器300和壳体400和500之间的第二O型环701中形成结合孔791。在这种情况下，另外的螺钉900可以穿过BMS PCB200的结合孔290和第二O型环701的结合孔791螺纹式地插入连接器300的结合孔(未示出)。

[0033] 虽然为说明的目的公开了本发明的优选实施方案，但是本领域的技术人员应理解，各种改型、增加以及替换是可能的，而不脱离在所附的权利要求中所公开的本发明的范围和实质。

[0034] 工业适用性

[0035] 如根据以上描述显而易见的，根据本发明的电池管理系统被构造为在高温、高湿度的环境下防止湿气渗入电池管理系统的壳体的结构。因此，本发明具有以下效果：防止BMS PCB被损坏和腐蚀，并且因此提高电池组的可靠性和增加电池组的使用寿命。