CN102047469B - 电池单元互连与电压感测组件和对其耦接电池单元组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池单元互连和电压感测组件和一种对其耦接电池单元组件的方法。该电池单元互连和电压感测组件包括用来保持多个电互连部件的框架部件和具有电连接器的电路板。该组件通过电互连部件传送来自电池单元组件的电流并且能够允许在电连接器处感测到在每个电互连部件处的电压。

Description

电池单元互连与电压感测组件和对其耦接电池单元组件的方法
技术领域
该申请主要涉及一种电池单元互连和电压感测组件，以及一种用于将电池单元组件耦接到电池单元互连和电压感测组件的方法。
背景技术
电池组通常具有多个电池单元。在制造期间，在电池单元上的电极能够朝彼此弯曲并且然后利用机械紧固件而被以机械方式紧固到一起。与这种方法相关联的问题是电极未被机械支撑，这会引起电极弯曲并且变得降级。
相应地，本发明人在这里已经认识到需要一种减小和/或消除了上述缺陷的电池单元互连和电压感测组件。
发明内容
提供了一种根据一个示例性实施例的电池单元互连和电压感测组件。该电池单元互连和电压感测组件包括具有第一和第二侧部的框架部件。该框架部件进一步包括第一、第二和第三面板部件、第一和第二端部部件，和第一和第二安装部件。该第一、第二和第三面板部件基本相互平行并且相互间隔开。该第二面板部件被置于第一和第三面板部件之间。该第一端部部件被耦接到第一、第二和第三面板部件的第一端部。该第二端部部件被耦接到该第一、第二和第三面板部件的第二端部。该第一安装部件被耦接在第一和第二面板部件之间。该第二安装部件被耦接在第二和第三面板部件之间。该电池单元互连和电压感测组件进一步包括被耦接到在第一和第二面板部件之间的第一安装部件的第一电互连部件。该电池单元互连和电压感测组件进一步包括被耦接到在第二和第三面板部件之间的第二安装部件的第二电互连部件。该第一电互连部件被配置为接触第一电池单元的第一电端子。该第二电互连部件被配置为接触第一电池单元的第二电端子。该第二电互连部件进一步被配置为接触第二电池单元的第三电端子，从而第一和第二电互连部件将第一电池单元电耦接到第二电池单元。该电池单元互连和电压感测组件进一步包括在第二面板部件上置于框架部件的第一侧部上的电路板。该电池单元互连和电压感测组件进一步包括置于电路板上的电连接器。该电路板具有在电连接器和第一电互连部件之间延伸以感测第一电互连部件的电压的第一电迹线(electricaltrace)。
提供了一种根据另一示例性实施例的用于将电池单元耦接到电池单元互连和电压感测组件的方法。该电池单元互连和电压感测组件包括框架部件，该框架部件具有第一、第二和第三面板部件、第一和第二端部部件，以及第一和第二安装部件。该第一、第二和第三面板部件基本相互平行并且相互间隔开。该第二面板部件被置于第一和第三面板部件之间。该第一端部部件被耦接到第一、第二和第三面板部件的第一端部。该第二端部部件被耦接到第一、第二和第三面板部件的第二端部。该第一安装部件被耦接在第一和第二面板部件之间。该第二安装部件被耦接在第二和第三面板部件之间。该电池单元互连和电压感测组件进一步包括分别置于第一和第二安装部件上的第一和第二电互连部件。该方法包括穿过在第一和第二面板部件之间的空间设置电池单元的第一电端子，从而第一电端子邻近于第一电互连部件。该方法进一步包括穿过在第二和第三面板部件之间的空间设置电池单元的第二电端子，从而第二电端子邻近于第二电互连部件。该方法进一步包括将第一电端子以超声波方式焊接到第一电互连部件。该方法进一步包括将第二电端子以超声波方式焊接到第二电互连部件。
附图说明
图1是根据一个示例性实施例的电池模块的示意图；
图2是在图1的电池模块中利用的电池单元组件的示意图；
图3是在图1的电池模块中利用的另一电池单元组件的示意图；
图4是在图1的电池模块中利用的电池单元互连和电压感测组件的示意图；
图5是在图4的电池单元互连和电压感测组件中利用的电互连部件的示意图；
图6是图5的电互连部件的另一示意图；
图7是图4的电池单元互连和电压感测组件的顶侧的示意图；
图8是图4的电池单元互连和电压感测组件的底侧的示意图；
图9是被电耦接到图5的电互连部件的两个电池单元组件的示意图；
图10是用于利用图4的电池单元互连和电压感测组件确定电压数值的系统的示意图；以及
图11是用于将电池单元组件的电端子焊接到图4的电池单元互连和电压感测组件的超声波焊接系统的示意图。
具体实施方式
参考图1、2和3，图示用于提供电力的电池模块20。电池模块20包括外罩22、包括电池单元组件24、26的电池单元组件、冷却集管28、30和电池单元互连和电压感测组件32。电池单元互连和电压感测组件32的优点在于，组件32具有：(i)支撑电池单元组件电端子并且从电池单元组件电端子传送电流的电互连部件，和(ii)使得电互连部件上的电压得以感测的、被电耦接到电互连部件的电迹线。电池单元组件被限定成其中具有至少一个电池单元的罩体。
外罩22在其中封装包括电池单元组件24、26的电池单元组件和热交换器(未示出)。电池单元组件24、26的每个均在其中具有产生输出电压和电流的一个或多个电池单元。参考图2和9，在一个示例性实施例中，电池单元组件24在其中具有三个电池单元，所述电池单元具有正电端子43、44、45和负端子40、41、42。此外，电池单元组件26在其中具有三个电池单元，所述电池单元具有负电端子53、54、55和正端子50、51、52。在一个示例性实施例中，电池单元组件24、26中的电池单元是锂离子电池单元。
参考图1，冷却集管24被配置为将流体从流体蓄存器(未示出)传送到电池单元组件中的热交换器(未示出)以冷却电池单元组件。冷却集管26被配置为从热交换器接收经加热的流体并且将该流体传送到流体蓄存器。
参考图1、4、7和8，电池单元互连和电压感测组件32包括框架部件60、电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78、电路板90、电连接器92，和螺栓94、96、98、100。组件32被设置成以期望的电气配置电耦接电池单元组件并且提供用于感测电池单元组件的电压的电迹线和电连接器。
框架部件60具有侧部101和相反的侧部102。在一个示例性实施例中，用塑料构造框架部件60。当然，在可替代实施例中，能够利用其它材料例如金属或者陶瓷构造框架部件60。框架部件60包括面板部件110、112、114、端部部件120、122，以及安装部件123、124、125、126、127、128、129、130、131。面板部件110、112、114基本相互平行并且相互间隔开。面板部件112被置于面板部件110、114之间。端部部件120被耦接到面板部件110、112、114的第一端部。此外，端部部件122被耦接到面板部件110、112、114的第二端部。
参考图1和4，面板部件110包括贯通延伸的面板部件110的孔135、136。螺栓94、96分别延伸通过孔135、136，以将电池单元互连和电压感测组件30安装到电池单元组件。
参考图1和7，提供面板部件112以在其上保持电路板90。面板部件112包括在其间保持电路板90的、从侧部101延伸的翼片部件160、162。面板部件112进一步包括贯通延伸的孔隙140、142、144、146、148、150、152、154、156，以通过其分别容纳电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78的翼片。
参考图1和4，面板部件114包括贯通延伸的孔170、172。螺栓98、100分别地延伸通过孔170、172，以将电池单元互连和电压感测组件30安装到电池单元组件。
参考图8，安装部件123、124、125、126、127被耦接在面板部件110、112之间。在安装部件123和端部部件120之间限定空间180。在安装部件123、124之间限定空间182。在安装部件124、145之间限定空间184。在安装部件125、126之间限定空间186。在安装部件126、127之间限定空间188。在安装部件127和端部部件122之间限定空间190。在端部部件120和安装部件128之间限定空间192。在安装部件128、129之间限定空间194。在安装部件129、130之间限定空间196。在安装部件130、131之间限定空间198。最后，在安装部件131和端部部件122之间限定空间200。
参考图4、7和8，电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78被配置为被耦接到框架部件60。特别地，电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78被分别耦接到框架部件60的安装部件123、124、125、126、127、128、129、130、131。在一个示例性实施例中，由铜或者镀镍-铜构造电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78。然而，在可替代实施例中，能够利用其它导电材料构造电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78。电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78中的每个进一步被配置为被耦接在来自第一电池单元组件和另一电池单元组件的电端子之间以将电流从第一电池单元组件传送到另一电池单元组件。应该指出，能够基于期望数目的电池单元组件改变电互连部件的数目。
参考图4、5和6，电互连部件62包括矩形板220、侧壁222、224，和翼片226。矩形板220的底表面被置于框架部件60的侧部101上。矩形板220包括基本相互平行地设置的边缘230、232和基本相互平行地设置的边缘234、236。侧壁222、224分别在第一方向上从矩形板220向外从边缘230、232延伸。翼片226基本在第一方向上从边缘236延伸。电互连部件64、66、68、70、72、74、76、78和80的结构与电互连部件62的结构相同。
参考图1和4，电路板90在框架部件60的侧部101上被置于面板部件120上。电路板90在其顶表面上包括从电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78的每个翼片延伸到电连接器92中的各个引脚的多条电迹线。例如，电迹线250能够从电互连部件62的翼片延伸到电连接器92中的各个引脚。此外，例如，电迹线252能够从电互连部件64的翼片延伸到电连接器92中的各个引脚。如所示那样，电连接器92被耦接到电路板90的顶表面。
参考图7和9，在一个示例性实施例中，通过将部件72的第一侧壁以超声波方式焊接到电端子43、44、45，电互连部件72的第一侧壁被耦接到来自电池单元组件24的电端子43、44、45。此外，通过将部件72的第二侧壁以超声波方式焊接到电端子53、54、55，电互连部件72的第二侧壁被耦接到电池单元组件26的电端子53、54、55。此外，通过将部件62的第一侧壁以超声波方式焊接到电端子40、41、42，电互连部件62被耦接到来自电池单元组件24的电端子40、41、42。此外，通过将部件64的第一侧壁以超声波方式焊接到电端子50、51、52，电互连部件64的第一侧壁被耦接到来自电池单元组件26的电端子50、51、52。
参考图7，为了理解的目的，现将解释根据一个示例性实施例电池互连和电压感测组件32如何从电池单元组件传导电流的简要说明。为了简洁的目的，将利用仅来自第一电池单元组件的一对电端子(例如，正电端子和负电端子)和来自第二电池单元组件的一对电端子(例如，正电端子和负电端子)来解释组件32如何能够从电池单元组件传导电流。特别地，电池单元组件28具有被分别耦接到电互连部件62、72的负电端子40和正电端子43。此外，电池单元组件30具有分别被电耦接到电互连部件72、64的负电端子53和正电端子50。因此，在一个示例性实施例中，来自电池单元组件24、26的电流能够顺序地流过电端子40、电池单元组件24、电端子43、电互连部件72、电端子53、电池单元组件26、电端子40，和电互连部件64。换言之，在一个示例性实施例中，电互连部件62、72、64相互串联地电耦接电池单元组件24、26。
参考图10，提供电池控制器320以确定与每个电互连部件相关联的电压，其指示由被耦接到电互连部件的电池单元组件输出的电压。控制器320包括微处理器321、输入/输出(I/O)接口322、只读存储器323，和随机访问存储器324。I/O接口322、只读存储器323，和随机访问存储器324可操作地与微处理器321通信。I/O接口322被电耦接到电池单元互连和电压感测组件32的电连接器92。微处理器321执行经由电连接器92从电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78接收到的用于采样电压的指令。微处理器321进一步基于分别从电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78接收到的电压确定与电互连部件62、64、66、68、70、72、74、76、78相关联的电压值。微处理器321进一步在随机访问存储器324或者非易失存储器中存储电压值。
参考图9和11，图示用于将来自电池单元组件的电端子以超声波方式焊接到电池单元互连和电压感测组件32的电互连部件的系统330。系统330包括超声波焊接器332、焊接电极334、336、致动器装置338，和控制器340。控制器340可操作地与超声波焊接器332和致动器装置338通信。
参考图2、7和11，现在将解释一种用于利用系统330将电池单元组件耦接到电池单元互连和电压组件32的方法。为了简洁的目的，将描述将电池单元组件的两个电端子以超声波方式焊接到组件32的两个电互连部件。然而，应该理解，能够将来自电池单元组件的多个另外的电端子焊接到另外的电互连部件。
首先，用户通过在面板部件110、112之间的空间设置电池单元组件24的电端子40，从而电端子40邻近电互连部件62的侧壁。
接下来，用户通过在面板部件112、114之间的空间设置电池单元组件24的电端子43，从而电端子43邻近电互连部件72的侧壁。
接下来，控制器340引导致动器装置338移动接近于电互连部件62的侧壁的焊接电极334，并且移动接近于设置在邻近电互连部件62的侧壁的电端子40的焊接电极336，从而电端子40和部件62的侧壁被夹在焊接电极334、336之间。
接下来，控制器340引起超声波焊接器332利用焊接电极334、336将电端子40以超声波方式焊接到电互连部件62的侧壁。
接下来，控制器340引起致动器装置338移动接近于设置在邻近电互连部件72的侧壁的电端子43的焊接电极334，并且移动接近于部件72的侧壁的焊接电极336，从而电端子43和电互连部件72的侧壁被夹在焊接电极334、336之间。
接下来，控制器340引起超声波焊接器332将电端子43以超声波方式焊接到电互连部件72的侧壁。
应该注意到，替代超声波焊接过程，能够利用其它类型的焊接过程将电池单元组件耦接到电池单元互连和电压组件32。例如，在一个可替代实施例中，能够利用电阻焊接器将电池单元组件的电端子焊接到组件32。此外，例如，在另一可替代实施例中，能够利用激光焊接器将电池单元组件的电端子焊接到组件32。
电池单元互连和电压感测组件32较之其他的用于将电池单元耦接到一起的装置提供显著优点。特别地，组件32提供了在框架部件上利用电互连部件支撑来自电池单元组件的电端子以及利用电互连部件传送来自电池单元组件的电流的技术效果。此外，组件32通过电迹线将来自电互连部件的电压信号传送到电连接器以感测在每个电互连部件处的电压。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以作出各种改变并且可以使用等价物来替代其元件。另外，在不偏离其实质范围的情况下，可以作出很多修改以使得具体情况或者材料适合于本发明的教导。因此，期望本发明不限于用于实现本发明的所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入权利要求范围内的所有实施例。而且，术语，第一、第二等的使用被用于将元件相互加以区别。此外，词语“一个”等的使用并不表示数量限制，而是，实际上表示存在所引用项的至少一个。

Claims (4)

1.一种电池单元互连和电压感测组件，包括：
具有第一和第二侧部的框架部件，所述框架部件进一步具有第一、第二和第三面板部件、第一和第二端部部件，和第一和第二安装部件，所述第一、第二和第三面板部件基本相互平行并且相互间隔开，所述第二面板部件被置于所述第一和第三面板部件之间，所述第一端部部件被耦接到所述第一、第二和第三面板部件的第一端部，所述第二端部部件被耦接到所述第一、第二和第三面板部件的第二端部，
所述第一安装部件被耦接在所述第一和第二面板部件之间，
所述第二安装部件被耦接在所述第二和第三面板部件之间；
第一电互连部件，被耦接到在所述第一和第二面板部件之间的所述第一安装部件；
第二电互连部件，被耦接到在所述第二和第三面板部件之间的所述第二安装部件；
所述第一电互连部件被配置为接触第一电池单元的第一电端子，
所述第二电互连部件被配置为接触所述第一电池单元的第二电端子，所述第二电互连部件进一步被配置为接触第二电池单元的第三电端子，从而所述第一和第二电互连部件把所述第一电池单元电耦接到所述第二电池单元；
电路板，在所述第二面板部件上被置于所述框架部件的所述第一侧部上；以及
置于所述电路板上的电连接器，所述电路板具有在所述电连接器和所述第一电互连部件之间延伸以感测所述第一电互连部件的电压的第一电迹线，
其中所述第一电互连部件具有第一矩形板、第一和第二侧壁，和第一翼片，所述第一矩形板被耦接到所述第一安装部件，所述第一矩形板具有第一、第二、第三和第四边缘，所述第一和第二侧壁分别从所述第一和第二边缘从所述第一矩形板向上延伸，所述第一翼片从所述第三边缘延伸并且通过所述电路板的一个部分，所述第一翼片被电耦接到所述第一电迹线。
2.根据权利要求1的电池单元互连和电压感测组件，其中所述电路板进一步具有在所述电连接器和所述第二电互连部件之间延伸以感测所述第二电互连部件的电压的第二电迹线。
3.根据权利要求1的电池单元互连和电压感测组件，其中用塑料构造所述框架部件。
4.一种用于将电池单元耦接到电池单元互连和电压感测组件的方法，所述电池单元互连和电压感测组件具有框架部件，所述框架部件具有第一、第二和第三面板部件、第一和第二端部部件和第一和第二安装部件，所述第一、第二和第三面板部件基本相互平行并且相互间隔开，所述第二面板部件被置于所述第一和第三面板部件之间，所述第一端部部件被耦接到所述第一、第二和第三面板部件的第一端部，所述第二端部部件被耦接到所述第一、第二和第三面板部件的第二端部，所述第一安装部件被耦接在所述第一和第二面板部件之间，所述第二安装部件被耦接在所述第二和第三面板部件之间，所述电池单元互连和电压感测组件进一步具有分别置于所述第一和第二安装部件上的第一和第二电互连部件，以及在所述第二面板部件上被置于所述框架部件的所述第一侧部上的电路板；
其中所述第一电互连部件具有第一矩形板、第一和第二侧壁，和第一翼片，所述第一矩形板被耦接到所述第一安装部件，所述第一矩形板具有第一、第二、第三和第四边缘，所述第一和第二侧壁分别从所述第一和第二边缘从所述第一矩形板向上延伸，所述第一翼片从所述第三边缘延伸并且通过所述电路板的一个部分，所述第一翼片被电耦接到所述第一电迹线，所述方法包括：
穿过在所述第一和第二面板部件之间的空间设置所述电池单元的第一电端子，使得所述第一电端子邻近于所述第一电互连部件；
穿过在所述第二和第三面板部件之间的空间设置所述电池单元的第二电端子，使得所述第二电端子邻近于所述第二电互连部件；
把所述第一电端子超声波焊接到所述第一电互连部件；以及
把所述第二电端子超声波焊接到所述第二电互连部件。
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