CN101363877A - 用于检测电压降的印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测电压降的印刷电路板(PCB)。一种印刷电路板，其具有测量流经其的电流的电压降的能力。该PCB可选择地包括其他能力，即测量、计算、检测或其他处理与电流相关联的其他信息和数据或处理与PCB相关联的其他工作状况，比如但不限于与电池监测系统相关联的工作状况。

Description

用于检测电压降的印刷电路板
发明背景
发明领域
本发明涉及具有测量印刷电路板(PCB)的传导层两端的电压降的能力的印刷电路板。
背景技术
混合动力交通工具和非混合动力交通工具可装备有储能装置，例如用于驱动交通工具的电池和位于其上的其他装置。电池监测器可连接到电池接柱并配置成检测电池的工作状况。这些类型的连接器可用在具有铅酸电池或某些其他类型的电池或类似的储能装置的机动交通工具中。电池监测器可能在将电池工作状况报告给接线盒或其他的交通工具系统控制器方面具有优势。
发明内容
本发明提供了一种用在测量电压中的多层印刷电路板，所述印刷电路板包括：第一非传导面；第一传导面，其粘附于所述第一非传导面，所述第一传导面至少包括具有第一电阻率的第一材料和具有第二电阻率的第二材料；以及处理器，其粘附于所述第一非传导面且与所述第一材料电连通，并配置成测量所述第二传导材料两端的电压降。
所述第二电阻率可大于所述第一电阻率。所述第一材料可以是铜，且所述第二材料可以是铜合金。所述第二材料可以是锰铜。所述第一传导面可以是平面的。所述第一材料可沿着所述第二材料的相对侧定位。所述第二材料可从所述传导面的一侧到所述传导面的另一侧横向越过延伸。所述第二材料可在所述第一材料中界定缺口，所述缺口可从所述传导面的一侧到所述传导面的另一侧横向越过延伸，所述第二材料可在所述缺口内包括至少两个区段以在每个区段之间并且在所述缺口内界定间隙。
所述印刷电路板可进一步包括粘附于所述第一传导面的第二非传导面以及粘附于所述第二非传导面的第二传导面，所述第二传导面可至少包括具有第三电阻率的第三材料和具有第四电阻率的第四材料，所述第一传导面的所述第一材料可与所述第二传导面的所述第三材料电连通，所述处理器还可与所述第三材料电连通且被配置成测量所述第二传导材料和第四传导材料两端的电压降。所述第一材料和所述第三材料可具有相同的电阻率且所述第二材料和所述第四材料可具有相同的电阻率。所述第一材料可与所述第三材料对准且所述第二材料可和所述第四材料对准。通过所述第一传导面的电流可等于通过所述第二传导面的电流。所述印刷电路板可进一步包括用于电连接所述第一材料和所述第三材料以及所述处理器的通孔。
本发明提供了一种用于监测被用来驱动多个连接到交通工具中的交通工具底盘的电子装置的电池的电池监测系统，所述系统包括：电池监测器，其具有第一非传导层和第一传导层，所述第一传导层至少包括具有第一电阻率的第一材料和具有第二电阻率的第二材料，所述电池监测器进一步包括与所述第一材料电连通以测量所述第二传导材料两端的电压降的处理器；电池终端适配器，其用于将所述第一传导层连接到所述电池的接柱；以及电缆，其用于将所述第一传导层连接到所述交通工具底盘以使得在所述电子装置和所述电池间的电流必须流过所述第一传导层。
在所述系统中，电池监测器可进一步包括粘附于所述第一传导层的第二非传导层和粘附于所述第二非传导层的第二传导层，所述第二传导层可至少包括具有第三电阻率的第三材料和具有第四电阻率的第四材料，所述第一传导层的所述第一材料可与所述第二传导层的所述第三材料电连通，所述处理器还可与所述第三材料电连通并被配置以测量所述第二传导材料和所述第四传导材料两端的电压降。
在所述系统中，电池终端适配器可焊接到所述第一传导层和所述第二传导层，所述电缆可焊接到所述第一传导层和所述第二传导层，所述第一材料和所述第三材料可具有相同的电阻率且所述第二材料和所述第四材料可具有相同的电阻率，所述第一材料可与所述第三材料对准且所述第二材料可与所述第四材料对准，通过所述第一传导层的电流可等于通过所述第二传导层的电流。
附图简述
在随附的权利要求书中详细解释了本发明。然而，通过参考下面的详细说明连同附图，本发明的其他特征将变得更加明显，且本发明也将最大限度地被理解，附图中：
图1示意性地示出依据本发明的一个非限制性的方面的电池监测系统；
图2示出依据本发明的一个非限制性的方面的电池监测器；
图3-4示意性地示出在图2中显示的电池监测器的一部分；
图5示出在图3中显示的第一传导层的可选择的布置；以及
图6示出具有主要由包含在第一传导层内的第一材料和第二材料组成的第二传导层的电池监测器。
优选实施方式的详细说明
图1示意性地示出依据本发明的一个非限制性的方面的电池监测系统10。系统10可包括用于监测电池14的工作状况的电池监测器12，电池14例如但不限于一般在交通工具中使用的铅酸电池或其他电池。电池14可用以驱动交通工具(未显示)中的多个电子装置16-20。电子装置16-20可涉及任何数量的装置，这些装置一般用以便于各种交通工具的操作，比如但不限于照明、娱乐、制冷及其他交通工具系统。可包括电池汇流条22(束线)以便于驱动这些电子装置。
电子装置16-20及电池14可通过交通工具底盘24连接到公共的交通工具接地部。交通工具系统控制器(VSC)30可通过网络总线32上传送的信号与电子装置16-20通信。VSC 30可配置成控制电子装置16-20的操作并完成与任何数量的交通工具有关的控制相关联的任何数量的其他的操作。电池监测器12可配置成或以其他方式编程为支持任何数量的电池监测操作，比如但不限于测量/检测电流、电压及温度。这种信息可通过网络总线32传输到VSC 30，用于控制交通工具的操作。
图2示出依据本发明的一个非限制性的方面的电池监测器12。电池监测器12可使用终端适配器40电连接到电池14。终端适配器40可包括镀锡黄铜、模压材料(stamped material)或其他适合于从电池14导电的材料。终端适配器40可包括用于贴着电池接柱(未显示)挤压地施加力的螺杆42和夹具44。为示例性的目的且不旨在限制本发明的范围和意图，终端适配器40被示出配置成连接到圆柱形或锥形的电池接柱。任何类型的到电池14的连接方式都是可以使用的。
电池监测器12可包括多个传导层(面)50、52及非传导层(面)54、56、58。传导层50、52可配置成促进电池14与电缆62之间的电流流动。电缆62可以是绞合电缆、实心电缆或其他合适的电缆。电缆62可以选择性地借助于支撑架64的辅助，一端焊接或以其他方式连接到电池监测器12，且另一端焊接或以其他方式连接到交通工具底盘24。这允许电池监测器12在电池14与交通工具底盘24之间起分流器或其他电流输运装置的作用。传导层50、52中的一层或更多层可延伸离开非传导层54、56、58来连接到电缆62。层50可以是弯曲成或以其他方式形成为示出的L形。
L形层50可用于便于相对于电缆62的定向。电缆62可能是粗的(例如截面为35或50mm2)，且难以弯曲。电池监测器可用于提供装配到设置在电池14上的电子模块离隙或其他间隙中所需的弯曲、扭曲...。有利地，传导层50的使用允许本发明在电缆的一端不需要电缆接头。电池监测器12可加工成形并用机械制造以使得内部的厚层突出并被弯曲，以在提供可焊接或以其他方式连接到电缆62的表面区域时，满足电缆“保持径直”的需要。
第一非传导层54可包括多个电子元件66。电子元件66可被焊接或以其他方式粘附于非传导层并配置成监测、检测或执行与电池监测器12相关的其他操作。非传导层54、56、58可由任何合适的非传导材料组成，比如含有玻璃纤维及纸添加剂的环氧树脂(例如含有阻燃剂和玻璃织物增强环氧树脂(woven glass reinforced epoxy resin)的FR4，具有纸芯上的玻璃织物增强物的CEM1，CEM3环氧树脂，及/或任何其他合适的材料或材料的组合)。可包括多个通孔68以便于将电子元件电连接到其他非传导层54、56、58上的电子元件66及/或将电子元件连接到传导层50、52中的一层或更多层。非传导层54、56、58可包括迹线(trace)(未显示)以便于与其他电子元件及/或通孔68的电气通信。
传导层50、52中的一层或更多层可由多种材料组成。例如，传导层的第一层可包括第一材料和第二材料。第一材料和第二材料可具有不同的电阻率。第一材料和第二材料可具有足够便于电池14与电缆62间电连接性的属性。第一材料可以是与第二材料相比具有较低的电阻率的铜或铜合金，第二材料可以是锰铜。第二材料可具有已知的电阻特性以使得其电压降可用于准确地并一致地测量通过传导层50、52的电流。
通孔68可用于将作为电子元器件66中之一被包括的处理器电连接到第二材料的任一侧，使得便于测量在第二材料的相对的两侧的第一材料之间的电压降。图2示出包括多种材料的仅仅第一传导层50。第一传导层50可通过用来测量电压降的相同的通孔70、72及/或通过在传导层50和传导层52间延伸的其他的通孔电连接到第二传导层52。传导层之间的电连接可允许电流在层间等量地或基本上等量地流动。
图3-4示意性地示出在图2中显示的电池监测器12的一部分。图3示出第一传导层50，图4示出夹在第一非传导层54、第二非传导层56和第三非传导层58之间的第一传导层50和第二传导层52。第一传导层50可分成第一部分80、第二部分82和第三部分84。第一部分80和第三部分84可由第一材料组成，第二部分82可由第二材料组成，第二材料即被测量两端间电压降的材料。
通孔70、72可从第一非传导层54贯穿到第三非传导层58，以将第一传导层50和第二传导层52彼此电连接并且将处理器电连接到第一传导层50的具有第二材料的第二部分82的任一侧。当然，在示出的或其他未示出的位置定位的或多或少的通孔，可被包括以便于将处理器电连接到各个传导层50、52及/或便于使传导层50、52及/或非传导层54、56、58彼此电连接。
如在图3中显示的，第一传导层的第二部分82可横向延伸跨过第一传导层50的整个宽度。第一部分80和第三部分84可焊接或以其他方式固定到第二部分以提供大致平面的布置。图5示出在图3中显示的第一传导层50的可选择的布置。此布置包括分成至少两个区段的90、92的第二部分82。区段90、92可彼此相隔以在由第一部分80和第三部分84间的距离限定的缺口96中提供间隙94。分离的区段90、92可构造和配置成便于选择性地确定分流器的等效电阻。
图6示出具有主要由包含在第一传导层50中的第一材料和第二材料组成的第二传导层52的电池监测器12。第二传导层52可选择性地为上述的第一传导层的镜像或复制。其可包括第一材料和第二材料以及每层彼此对准的第一部分180、第二部分182和第三部分184。第一传导层50和第二传导层52可电连接以使得电流等量地通过每层50、52。第一传导层和第二传导层的第二材料部分82、182两端的电压降可以是相同的。处理器可在第二材料的任一侧上，连接到第一传导层50及/或第二传导层52中的一层或两层，以便于测量电压降。
前述示出根据本发明的各种方面的电池监测器的多种配置。这些配置是为了示例性的目的而提供的，并不旨在限制本发明的范围和意图。本发明完全预期任何数量的其他的配置，包括用于多材料传导层的其他的配置。用于测量电压降的传导层可包括其他的布置，在这些布置中第二材料不需要横向延伸跨过整个层，也不需要被配置成将层截成两个材料部分，即，第一材料不需要被配置成环绕第二材料。
图2示出电池终端和电缆连接到第一传导层。这只是为了示例性的目的。本发明完全预期用于电池监测器及其到电池终端和电缆的连接的任何数量的布置，包括将电池终端及/或电缆连接到多层传导层的布置。尽管上面只描述了具有两层传导层的电池监测器，但电池监测器可包括任何数量的传导层，可选择性地使用具有第二材料以便于测量电压降的任何数量的传导层。可共同测量所有层两端及/或有选择地一层或更多层两端的电压降，包括为不同的层独立地测量电压降。
本发明的电池监测器可适用于或适合于在任何数量的环境中使用且不旨在限于机动的环境。本电池监测器也可适合于与在未决的美国申请中描述的电池监测系统一起使用，所述的未决的美国申请由本发明的受让人所有，题目为Battery Monitoring System(序列号11/762,424)、Battery PostConnector(序列号11/672,715)，以及Battery Post Connector(序列号11/510,118)，以上申请的公开在此整体并入。本发明的电池监测器可将分流器组件的校准及稳定的电阻部分集成到PCB中。这样因为只需要PCB内的标准通孔，因此可降低装置的装配成本，具有独立的分流器并简化与其他电子电路元器件的连接。
如所要求的，本发明的详细的实施方式被公开于此；然而，应该理解公开的实施方式只是本发明的示例，其可以以不同且可选择的形式体现。图示不一定是按比例制出，一些功能部件可能被放大或最小化以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能细节不应解释为限制性的，而是仅作为权利要求的代表性基础及/或作为用于教导本领域的技术人员不同地使用本发明的代表性基础。
尽管已图示并描述了本发明的实施方式，然而这些实施方式并不旨在图示和描述本发明所有可能的形式。更确切地说，在说明书中使用的文字是描述性的文字而不是限制性的文字，且应当理解，可以做出各种改变而不偏离本发明的主旨和范围。

Claims (20)

1.一种用在测量电压中的多层印刷电路板，所述印刷电路板包括：
第一非传导面；
第一传导面，其粘附于所述第一非传导面，所述第一传导面至少包括具有第一电阻率的第一材料和具有第二电阻率的第二材料；以及
处理器，其粘附于所述第一非传导面且与所述第一材料电连通，并配置成测量所述第二材料两端的电压降。
2.如权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第二电阻率大于所述第一电阻率。
3.如权利要求2所述的印刷电路板，其中所述第一材料是铜，且所述第二材料是铜合金。
4.如权利要求3所述的印刷电路板，其中所述第二材料是锰铜。
5.如权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第一传导面是平面的。
6.如权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第一材料沿着所述第二材料的相对侧定位。
7.如权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第二材料从所述传导面的一侧到所述传导面的另一侧横向越过延伸。
8.如权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第二材料在所述第一材料中界定缺口，所述缺口从所述传导面的一侧到所述传导面的另一侧横向越过延伸，所述第二材料在所述缺口内包括至少两个区段以在每个区段之间并且在所述缺口内界定间隙。
9.如权利要求1所述的印刷电路板，其进一步包括粘附于所述第一传导面的第二非传导面以及粘附于所述第二非传导面的第二传导面，所述第二传导面至少包括具有第三电阻率的第三材料和具有第四电阻率的第四材料，所述第一传导面的所述第一材料与所述第二传导面的所述第三材料电连通，所述处理器还与所述第三材料电连通且被配置成测量所述第二传导材料和第四传导材料两端的电压降。
10.如权利要求9所述的印刷电路板，其中所述第一材料和所述第三材料具有相同的电阻率且所述第二材料和所述第四材料具有相同的电阻率。
11.如权利要求9所述的印刷电路板，其中所述第一材料与所述第三材料对准且所述第二材料和所述第四材料对准。
12.如权利要求9所述的印刷电路板，其中通过所述第一传导面的电流等于通过所述第二传导面的电流。
13.如权利要求9所述的印刷电路板，其进一步包括用于电连接所述第一材料和所述第三材料以及所述处理器的通孔。
14.一种用于监测被用来驱动多个连接到交通工具中的交通工具底盘的电子装置的电池的电池监测系统，所述系统包括：
电池监测器，其具有第一非传导层和第一传导层，所述第一传导层至少包括具有第一电阻率的第一材料和具有第二电阻率的第二材料，所述电池监测器进一步包括与所述第一材料电连通以测量所述第二传导材料两端的电压降的处理器；
电池终端适配器，其用于将所述第一传导层连接到所述电池的接柱；以及
电缆，其用于将所述第一传导层连接到所述交通工具底盘以使得在所述电子装置和所述电池间的电流必须流过所述第一传导层。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述电池监测器进一步包括粘附于所述第一传导层的第二非传导层和粘附于所述第二非传导层的第二传导层，所述第二传导层至少包括具有第三电阻率的第三材料和具有第四电阻率的第四材料，所述第一传导层的所述第一材料与所述第二传导层的所述第三材料电连通，所述处理器还与所述第三材料电连通并被配置以测量所述第二传导材料和所述第四传导材料两端的电压降。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述电池终端适配器焊接到所述第一传导层和所述第二传导层。
17.如权利要求15所述的系统，其中所述电缆焊接到所述第一传导层和所述第二传导层。
18.如权利要求15所述的系统，其中所述第一材料和所述第三材料具有相同的电阻率且所述第二材料和所述第四材料具有相同的电阻率。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述第一材料与所述第三材料对准且所述第二材料与所述第四材料对准。
20.如权利要求18所述的系统，其中通过所述第一传导层的电流等于通过所述第二传导层的电流。
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