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CN105308770A - 电池连接器组件 - Google Patents

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CN105308770A
CN105308770A CN201480032624.XA CN201480032624A CN105308770A CN 105308770 A CN105308770 A CN 105308770A CN 201480032624 A CN201480032624 A CN 201480032624A CN 105308770 A CN105308770 A CN 105308770A
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Abstract

用于连接电池模块的电池单元的电池连接器系统包括载体组件(102)，该载体组件具有载体壳体(104)和多个由载体壳体保持的汇流排组件。汇流排组件被构造成连接相邻电池单元的相对应的电池单元端子。载体组件包括多个单元连接区段(150)和与单元连接区段相关联的盖部分(270)，每个单元连接区段保持相对应的汇流排组件。载体可以具有一体结构，且每个单元连接区段和盖部分成一体。

Description

电池连接器组件
技术领域
在此的主题总地涉及电池模块。电池模块，如用于电动车辆或混合动力车辆的那些，典型地包括分组到一起的多个单元，以形成电池模块。电池模块连接到一起以形成电池组。每个单元包括电连接到一起的正和负单元端子。不同类型的电池模块利用不同类型的单元形成。例如，一种类型的电池模块已知为袋型(pouchtype)电池模块，另一种类型的电池模块已知为棱柱形电池模块，而第三种类型的电池模块已知为圆柱形电池模块。
背景技术
棱柱形电池模块是叠置在一起的棱柱形电池单元。正和负单元端子利用汇流排连接。正和负单元端子典型地包括螺纹柱或螺栓。汇流排利用螺母连接到该柱。这种连接是耗时的，并会具有诸如过扭矩或扭矩不足、或者螺纹串扣的问题。在其他构造中，诸如结合在此的共同待审的申请13/839,931和13/839,567避免了与螺纹柱或螺栓相关的问题，其中，正和负端子为板形，并通过将端子焊接到汇流排而被连接。在典型的焊接构造中，汇流排的系列包含在塑料载体中。传统的载体具有多个元件，该多个元件包括塑料载体托盘和盖。这些传统的载体具有若干问题，包括附接感测线的对准困难以及附接热敏电阻的困难。
发明内容
该问题可以通过用于连接如在此描述的电池模块的电池单元的电池连接器系统解决。电池连接器系统包括载体组件，该载体组件具有载体壳体和由所述载体壳体保持的多个汇流排组件。汇流排组件被构造成连接相邻电池单元的相对应的电池端子。载体组件包括多个单元连接区段，每个单元连接区段保持相对应的汇流排组件和与单元连接区段相关联的盖。载体壳体具有整体构造，且每个单元连接区段和盖成一体。
附图说明
现在将参照附图借助于示例描述本发明，图中：
图1是根据示例性实施方式的具有载体组件的电池连接器系统的顶部透视图；
图2是电池连接器系统的电池模块的顶部透视图；
图3是根据示例性实施方式形成的载体组件的一部分的顶部透视图；
图4是载体组件的汇流排组件的顶部透视图，该载体组件具有附接于其上的感测线组件；
图5是汇流排组件的顶部透视图，该汇流排组件具有附连于其上的感测线组件和电源端子组件；
图6A是载体组件的一部分的底部透视图，示出安装在载体壳体内的汇流排组件；
图6B是载体组件的一部分的底部透视图；
图7是载体组件的热敏电阻组件的透视图；
图8是热敏电阻组件的横截面图；
图9是热敏电阻组件的横截面图；
图10是根据示例性实施方式的载体组件的顶部透视图；
图11是载体组件的一部分的顶部透视图。
具体实施方式
图1是根据示例性实施方式形成的电池连接器系统100的顶部透视图。电池连接器系统100包括电池模块110和载体组件102。如下面进一步描述的，载体组件102包括保持多个汇流排组件106的一个或多个载体壳体104(见图3和4)以及与相对应的汇流排组件106相关联的多个感测线组件108。
图2是电池模块110的顶部透视图，且载体组件102(图1中所示)被去除，以示出电池模块110的电池单元112。电池模块110可以用作车辆内的电池系统的一部分，如电动车辆或混合动力电动车辆。在替代实施方式中，电池模块110可以在其他用途中使用。多个电池模块110可以结合在一起，以形成电池组组件。
每个电池模块110包括多个棱柱形电池单元112。棱柱形电池单元112被并排布置成叠置构造，以形成电池模块110。电池模块110可以包括保持棱柱形电池单元112的外壳或其他壳体。电池盖(未示出)可以设置在棱柱形电池单元112和载体组件102的顶部上。电池盖可以覆盖每个棱柱形电池单元112。
每个电池模块110包括正电池端子114和负电池端子116。端子114、116被构造成联接到外部功率电缆，或者替代地，可以总线连接到另一电池模块110的电池单元端子，如利用模块-模块连接器。每个电池单元112包括正电池单元端子120和负电池单元端子122。在示例性实施方式中，正单元端子120通过相对应的汇流排组件106(在图3和4中所示)连接到相邻电池单元112的相邻负电池单元端子122。同样，负单元端子122通过相对应的汇流排组件106连接到相邻电池单元112的相邻正电池单元端子120。端部电池单元112的单元端子120、122可以限定电池端子114、116。
图3是根据示例性实施方式的载体组件102的一部分的底部透视图。在示例性实施方式中，载体组件102包括两个载体壳体104(在图3中示出仅一个)，用于安装在两排电池单元端子120、122之上。可选的，载体壳体104可以彼此相同。载体壳体104可以彼此分离开并单独地可安装在两排电池单元端子120、122之上，如在电池模块110(在图2中示出)的相对侧上。可替代的，载体壳体104可以是整体的单件结构的一部分，如彼此共同模制，且连接件处于其之间。在这样的实施方式中，可以提供允许载体壳体104相对于彼此相对运动的特征，以便将载体壳体104与端子120、122正确对准。例如，柔性铰接部可以设置在载体壳体104之间。
载体壳体104沿着垂直于电池单元轴线延伸的纵向轴线130延伸，该电池单元轴线在特定电池单元112(图2中所示)的单元端子120、122之间延伸。载体壳体104由非导电材料，如塑料制成，并且制造成单个整体构造。例如，载体壳体104可以是由塑料材料一步发泡成型的。
载体壳体104包括顶部132、底部134、相对的第一和第二侧部136、138以及相对的第一和第二端部140、142。第一和第二侧部136、138大致平行于纵向轴线130延伸。载体组件102安装到电池模块110上，使得底部134面对并可以安装到电池单元112上。载体组件102安装到电池模块110上，使得第二侧部138彼此面对且使得第一侧部136面向相反方向。由此，第一侧部136限定外侧，而第二侧部138由此限定内侧。
载体壳体104包括多个单元连接区段150。在示例性实施方式中，单元连接区段150被活动铰接部152连接到一起，使得单元连接区段150相对于彼此可移动，如将电源连接区段150与相应的电池单元112对齐。可选的，活动铰接部152可以沿着第一和第二侧部136、138二者在每个相邻的单元连接区段150之间提供。活动铰接部152是柔性的。活动铰接部152可以随着单元连接区段150相对于彼此推拉而延长或缩短。活动铰接部152可以允许单元连接区段150相对于彼此的纵向和/或横向和/或垂直运动。
在示例性实施方式中，每个单元连接区段150包括布线空腔部分154和汇流排空腔部分156。布线空腔部分154沿着载体壳体104的长度的至少一部分纵向延伸。布线空腔部分154接收一个或多个相对应的感测线组件108。布线空腔部分154设置在第二侧部138处。汇流排空腔部分156接收相对应的汇流排组件106。汇流排空腔部分156设置在第一侧部136处。汇流排空腔部分156邻近布线空腔部分154，使得感测线组件108可以延伸到相关的汇流排空腔部分156内，用于感测线组件108电端接于汇流排组件106，且/或，使得汇流排组件106可以延伸到相关联的布线空腔部分154内，用于感测线组件108电端接于汇流排组件106。
载体壳体104包括一个或多个热敏电阻组件160。该热敏电阻组件160联接到相对应的载体壳体104。热敏电阻组件160可以安装在一个或多个布线空腔部分154之内。
图4是汇流排组件106的顶部透视图，该汇流排组件具有附连于其上的相关联的感测线组件108。汇流排组件106包括汇流排170，该汇流排170用于电连接相邻的棱柱形电池单元112(图2中所示)的单元端子120、122(图2中所示)。每个汇流排170大体上为矩形形状或者任何其他形状，其具有顶侧172、底侧174、第一单元端部176和相对的第二单元端部178。汇流排170被构造成在第一接口180处端接于正单元端子120(图2中所示)并在第二接口182处端接于相邻电池单元112的相对应的负单元端子122(图2中所示)。在示例性实施方式中，汇流排170通过焊接，如通过激光焊接、超声波焊接、电阻焊接等端接到端子120、122，并且如此，接口180、182分别限定焊接接口180、182。在替代实施方式中，汇流排170可以通过其他过程或方法端接。
感测线组件108提供每个电池单元112的感测(如电压感测)，到例如中心化电池管理系统。感测线组件108包括感测线184。在示例性实施方式中，感测线184电连接到相对应的汇流排170，如通过将感测线184焊接到汇流排170。在替代实施方式中，感测线184可以通过其他过程或方法端接，如通过压接、钎焊、绝缘压穿等。在示例性实施方式中，感测线184联接到汇流排组件106的感测线夹186上。例如，感测线夹186可以包括多个金属凸片188，该多个金属凸片188联接到感测线184。金属凸片188可以围绕感测线184压接。可选地，感测线184可以通过感测线夹186以例如压接、焊接、钎焊等方式电连接到汇流排170。可替代的，感测线184可以简单地通过感测线夹186机械连接到回路皮170，以例如保持感测线184和汇流排170的相对位置，用于将感测线184焊接到汇流排170的另一部分上，如顶侧172上。金属凸片188可以夹紧感测线184的绝缘部，以相对于汇流排170保持感测线184的位置。可选地，金属凸片188可以围绕感测线184形成，如通过成形过程或压接过程。可替代的是，金属凸片188可以预先形成，并然后感测线184被压在金属凸片188之间并通过压配合或摩擦配合而保持在其中。感测线夹186为感测线184提供支撑。可选地，可以为感测线184和汇流排170之间的接头提供密封，如防止或减小接头处的腐蚀。可选地，感测线184和汇流排170可以由相同或类似的金属制成。可替代的是，感测线184和汇流排170可以由不同金属制造。可选地，汇流排170可以是双金属的。
图5是汇流排组件106的顶部透视图，该汇流排组件106具有附连于其上的电源端子组件190。这种汇流排组件106被用在特定电池单元112(如图2中所示)处，如具有正或负电池端子114、116(如图2中所示)的电池单元处。感测线组件108端接于汇流排170。
电源端子组件190包括电源端子192，该电源端子具有电联接(例如焊接)到汇流排170的顶侧172上的第一端部194以及电联接(例如，压接)到电源电缆198的金属股线上的第二端部196。电池单元112将功率通过汇流排170供给到电源电缆198。
图6A示出了载体组件102的一部分的底部透视图，示出了安装在载体壳体104的单元连接区段150内的汇流排组件106。图6B是载体组件102的一部分的底部透视图。单元连接区段150包括塑料的托盘，该托盘限定汇流排空腔部分156和布线空腔部分154。
汇流排空腔部分156限定在外壁200、内壁202和相对的侧壁204、206之间。汇流排空腔部分156的尺寸和形状确定成容纳汇流排170。汇流排组件106被多个闩锁件208保持在汇流排空腔部分156之内。闩锁件208从外壁200和内壁202的底表面延伸到汇流排空腔部分156内。闩锁件208随着汇流排170插入到汇流排空腔部分156内而稍微弯曲，并且迅速移动回未弯曲位置，以将汇流排170保持在汇流排空腔部分156内。
布线空腔部分154被外壁210和内壁212限定。外壁210和内壁212从底部134延伸。可选地，内壁202和内壁212可以组合成一个壁。导引板214、216(图6A)从外壁210和/或内壁212跨过布线空腔部分154延伸。在所示的实施方式中，导引板214、216从外壁和内壁210、212朝向彼此邻近单元连接区段150的一个端部延伸。导引板214、216有助于将感测线184保持在布线空腔部分154内。例如，来自多个感测线组件108的感测线可以穿过布线空腔部分154。导引板214、216朝向彼此延伸但是不相交，由此在导引板214、216之间产生槽或开口218。导引板214、216如此成形使得槽218倾斜且不与纵向轴线130平行。在可替代的实施方式(图6B)中，导引板214、216从相对的壁210、212跨过布线空腔部分154延伸，但是彼此轴向偏移，由此在它们之间产生槽或开口218。导引板214、216可以成圆形，以允许线容易插入到槽218内。导引板214、216被成形为使得槽218倾斜且不平行于纵向轴线130。槽218提供用于将感测线184插入布线空腔部分154的空间。感测线184在布线空腔部分154内平行于纵向轴线130延伸，并由此被导引板214、216中的一个或二者阻挡，以确保感测线184不会从布线空腔部分154中轻易移除。
内壁202、212包括开口220，该开口220大致居中地位于侧壁204、206之间。汇流排组件106的各部分可以延伸通过开口220，如至少部分延伸到布线空腔部分154内。例如，感测线连接器186可以至少部分容纳在开口220和布线空腔部分154内。感测线夹186可以保持在开口220内。感测线组件108的各部分可以延伸通过开口，如至少部分延伸到汇流排空腔部分156内。例如，感测线184可以至少部分延伸到汇流排空腔部分156内。
每个单元连接区段150通过一个或多个铰接部152连接到相邻的单元连接区段150。在示例性实施方式中，铰接部152定位在外壁200、210的每个端部处。铰接部152是活动或柔性铰接部，其允许每个单元连接区段150相对于相邻的单元连接区段150移动。这允许在电池模块110中单元放置位置的变化。
图7是根据示例性实施方式的热敏电阻组件160的透视图。热敏电阻组件160包括保持器240、热敏电阻膜242和连接端子244。热敏电阻组件160可以安装在载体壳体104内(如图1中所示)，如安装在布线空腔部分154中。在示例性实施方式中，保持器240通常是矩形的，具有顶部246、底部248和两个相对的侧部250、252。侧部250、252限定保持器240的厚度254。保持器外表面256围绕保持器240圆周地延伸，如沿着顶部246、底部248和侧部250、252圆周地延伸。热敏电阻膜242安装在保持器240的外表面256上，使得热敏电阻膜242的一部分沿着保持器240的底部248延伸并在该底部248上暴露。热敏电阻膜242具有孔(未示出)，所述孔卡合(snappedinto)立柱252中并保持在立柱上，该立柱可以保持热敏电阻膜。立柱251可以是蘑菇形状。突起258从每个侧部250、252向外延伸。如下面描述的，在安装在载体壳体104内时，突起258提供用于保持器240的运动的止挡部。
图8和9示出了安装在载体壳体104中的热敏电阻组件160的横截面图。如图8和9中所示，载体壳体104包括可选的顶部立柱260，该顶部立柱延伸到热敏电阻组件凹部262内，该凹部可以是布线空腔部分154的一部分。弹簧264定位在载体壳体104和保持器240之间。例如，弹簧264可以是围绕顶部立柱260延伸的螺旋弹簧。保持器240包括侧部250、252之间的弹簧空腔266。弹簧空腔266接收顶部立柱260和弹簧264。
当载体组件102安装到电池模块110上时，热敏电阻膜242应该紧密靠近或接触电池单元，以用于有效操作。电池模块110的电池单元112(二者在图2中示出)之间的公差可以导致载体壳体104的底部134和电池单元112之间的间隙。为了考虑这些公差并使得热敏电阻膜242紧靠近电池单元112，保持器240的底部248通过弹簧力从载体壳体104的底部134朝向电池单元112行进一可变距离。图8示出了在退回状态下的热敏电阻组件160，在该状态下，保持器240被向上压到热敏电阻组件凹部262中，并且弹簧264被压缩。热敏电阻膜242可以在退回状态下与载体壳体104的底部134对齐。图9示出了在延伸状态下的热敏电阻组件160，在该状态下，保持器240从载体壳体104向外部分延伸，且弹簧被拉伸。如果在载体壳体104的底部134和电池单元112之间存在间隙，则热敏电阻保持器240在弹簧力的作用下沿着方向A朝向电池单元112行进。保持器240可以具有由突起258限定的最大行进距离，该突起258在止挡表面268处抵靠载体壳体104。
图10示出了包括载体壳体104的载体组件102的顶部透视图。图11是其中一个载体壳体104的一部分的顶部透视图。每个单元连接区段150通过铰接部152附连到相邻的单元连接区段150。如图10和11所示，载体壳体104的每个单元连接区段150限定了用于汇流排170(图4中所示)和感测线184(图4中所示)的盖。例如，汇流排空腔部分156限定了汇流排盖部分270，并且布线空腔部分154限定了布线盖部分272。可选的，盖部分270、272是载体壳体102的整体单元结构的一部分。可替代的是，盖部分270、272可以是单独的分立元件，它们在汇流排170和感测线184被接收在载体壳体104内之后联接到载体壳体104。
如图11中清楚示出的，汇流排盖部分270包括在侧壁204、206之间从外壁200向内壁202延伸的顶壁274。多个开口276延伸通过顶壁274。开口276提供对保持在汇流排空腔部分156内的汇流排170的访问口，如，用于焊接到相对应的单元端子120、122上(图2中所示)。
布线盖部分272包括从内壁212向外壁210延伸的顶壁278。在示例性实施方式中，内壁212和外壁210在汇流排盖部分270的顶壁274之上延伸，使得顶壁278升高到顶壁274之上。布线盖部分272形成为提供用于布线空腔部分154之内的热敏电阻组件160(在图8、9和12中示出)的访问口。布线盖部分272的顶壁278包括窗口282。窗口282包括横杆284，该横杆倾斜地延伸跨过窗口282。所述窗口282和横杆284对应于导引板214、216和槽218(图6A和/或6B中示出)并与所述导引板214、216和槽218对齐。
在示例性实施方式中，汇流排盖部分270包括一个或多个柔性盖铰接部286的外壁200、210，每个单元连接区段150的汇流排空腔部分156和布线空腔部分154包括空间288，该空间允许单元连接区段150的中间区段的一定弯曲。盖铰接部286和空间288可以定位在单元连接区段150的大致纵向中间处。柔性盖铰接部286和空间288大致定位在外壁200、210的中心并允许每个单元连接区段150进一步的柔性。柔性的盖铰接部286提供载体壳体104弯曲的能力，以适应电池单元112内的公差或者在载体组件102向电池模块110的安装过程中的公差。
载体壳体104是单件结构，其保持汇流排170、感测线184和热敏电阻组件160，它们全部可以预先装载到载体壳体104中并作为一个单元安装到电池模块110。单件的载体壳体104提供更简单、更加成本高效的电池连接器系统。汇流排170被电池单元112上的载体壳体104保持在位，用于将汇流排170端接于单元端子120、122。汇流排向单元端子120、122的焊接可以通过载体壳体104内的开口完成。
图12和13是电池连接器系统100的顶部透视图，该电池连接器系统具有安装到载体壳体104(图13中所示)的单独的盖部分300(图12中所示)。载体壳体104在顶部处开口，而非被封闭，如图1所示的实施方式中那样。载体壳体104可以通过开口的顶部接收汇流排170和感测线184。盖部分300在载体壳体104定位在电池模块110上之后联接到载体壳体104。例如，盖部分300可以通过凸片、闩锁件、夹子、紧固件等固定。
要理解的是上面的描述意在说明，而非限制。例如，上面描述的实施方式(和/或其各方面)可以彼此相组合使用。另外，很多修改可以被做出，以使特定的情形或材料适应于本发明的教导，而不背离其范围。在此描述的各种部件的尺寸、材料类型、取向以及各种部件的数量和位置意在限定特定实施方式的参数，并且绝不是限制，且仅仅是示例性实施方式。在权利要求书的精髓和范围之内的很多其他实施方式和改进将由本领域技术人员在阅读上述描述时理解到。因此，本发明的范围参照所附权利要求书以及这样的权利要求所授权的等价物的全部范围来确定。

Claims (10)

1.一种用于连接电池模块(110)的电池单元(112)的电池连接器系统(100)，包括：
载体组件(102)，该载体组件具有载体壳体(104)和由载体壳体保持的多个汇流排组件(106)，所述汇流排组件被构造成连接相邻电池单元的相对应的电池单元端子(120、122)，所述载体组件包括多个单元连接区段(150)和与单元连接区段相关联的盖部分(270)，每个单元连接区段保持相对应的汇流排组件，其中，所述载体壳体具有一体构造，且每个单元连接区段和盖部分成一体。
2.如权利要求1所述的电池连接器系统(100)，其中，所述多个汇流排组件(106)中的每一个包括汇流排(170)和直接附连到汇流排的感测线组件(108)。
3.如权利要求2所述的电池连接器系统(100)，其中，所述盖部分(270)具有开口(276)，所述开口穿过所述盖部分，且暴露所述汇流排，用于将汇流排焊接到电池单元(112)的相对应的电池单元端子(120、122)。
4.如权利要求1所述的电池连接器系统(100)，其中，所述多个单元连接区段(150)的每一个通过一个或多个柔性铰接部(286)连接到相邻的单元连接区段，允许单元连接区段之间的相对运动。
5.如权利要求1所述的电池连接器系统(100)，其中，所述多个单元连接区段(150)中的每一个包括汇流排空腔部分(156)和布线空腔部分(154)，所述汇流排空腔部分接收相对应的汇流排组件(106)，所述布线空腔部分(154)接收相对应的感测线组件(108)，且其中每个盖部分(270)包括覆盖汇流排空腔部分和相对应的汇流排组件的汇流排盖部分(270)以及覆盖布线空腔部分和相对应的感测线组件的布线盖部分(272)。
6.如权利要求5所述的电池连接器系统(100)，其中，每个汇流排空腔部分(156)包括外壁(200)，且每个布线空腔部分(154)包括在载体壳体(104)的与汇流排空腔部分的外壁(210)相对的侧上的外壁、在相邻单元连接区段的汇流排空腔部分的相邻外壁之间延伸的柔性铰接部(152)、以及在相邻单元连接区段的布线空腔部分的相邻外壁之间延伸的柔性铰接部。
7.如权利要求5所述的电池连接器系统(100)，其中，所述布线空腔部分(154)包括导引板(214、216)，所述导引板在布线空腔部分的外壁(210)和内壁(212)之间朝向彼此跨过布线空腔部分延伸，使得在导引板之间形成槽(218)，并且其中导引板成形为使得该槽以一角度、与载体壳体纵向轴线不平行地延伸。
8.如权利要求1所述的电池连接器系统(100)，还包括热敏电阻组件(160)，该热敏电阻组件被保持在载体壳体(104)内、与至少一个电池单元(112)热接触。
9.如权利要求8所述的电池连接器系统(100)，其中，所述热敏电阻组件(160)包括保持器(240)，该保持器具有弹簧空腔(266)，且弹簧(264)安装在保持器的弹簧空腔内，热敏电阻组件包括附连到保持器的热敏电阻膜(242)，其中，所述保持器在弹簧力下轴向行进一距离，以将保持器和热敏电阻膜朝向电池单元移动。
10.如权利要求1所述的电池连接器系统(100)，其中，每个单元连接区段(150)的盖部分(270)包括在第一和第二盖部分之间的柔性盖铰接部(286)，以在第一和第二该部分之间提供柔性。
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