CN104022253B - 布线工装及使用该工装的布线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种布线工装及使用该工装的布线方法，布线工装的布线板上设有用于与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有用于定位采集线位置的接线结构，在使用时，接线柱将按照电池组中电池单体的极柱布置方式对应分布在布线板上，以通过接线柱来模拟电池单体的极柱，适当定位安装在接线柱的接线结构上的采集线相当于安装在电池组中的采集线，从而使得电池单体的成组装配和采集线的布线工序可同时进行或采集线的布线工序可先于电池单体的成组装配进行，缩短了整个电池模块装配的工艺长度，在不依赖成组设置的锂电池单体的情况下完成电压和温度采集线的配线，提高了电池模块中采集线配线的效率。

Description

布线工装及使用该工装的布线方法

技术领域

本发明涉及一种布线工装及使用该工装的布线方法。

背景技术

目前，锂离子蓄电池（简称锂电池）大多采用单体成组为模块后使用，锂电池模块内包含多串锂电池单体，锂电池模块中电信的排布方式为m行×n列，不同串数对应不同的模块电压，每串锂电池单体对应的电芯采用电池管理系统（BMS）进行单体电压和温度监测，相比传统铅酸蓄电池模块不对单体电压和温度进行监测而只监测总体电压的设计，锂电池模块所需的电压和温度采集线数量更多，布线也更加复杂。

针对m行×n列的锂电池模块，多数厂家采用直接在锂电池模块的电芯极柱上连接电压和温度采集线（简称直接布线法），在装配过程中，将锂电池单体成组而形成锂电池模块后，再将电压和温度采集线连接在各个电池单体上，这种方法在应对小批量的锂离子电话此模块采集线布线连接时具备可行性，但当锂离子电池模块的批量过大和采集线数量过多时，直接布线法就暴露出其生产效率低下、批量一致性差和不安全的问题，尤其是在电压和温度采集线先于锂电池单体到达装配车间时，需要等待锂电池单体到货并成组后，才能进行接线。

发明内容

本发明的目的是提供一种在不依赖成组设置的锂电池单体的情况下完成电压和温度采集线的配线的布线工装，同时还提供了一种使用该布线工装的布线方法。

为了实现以上目的，本发明中布线工装的技术方案如下：

布线工装，包括布线板，布线板上设有用于与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有用于定位采集线位置的接线结构。

布线板上开设有安装孔，接线柱可拆插装在安装孔中。

安装孔有两组以上，同组中各安装孔在布线板上形成用于在安装接线柱后对同一规格电池组配线的布线位，各组安装孔在布线板上形成用于与不同规格电池组对应、以通过改变接线柱在布线板上的位置对规格变化后电池组配线的备选布线位。

安装孔在布线板上呈阵列分布。

接线柱上具有固定在布线板上的固定部分，固定部分和接线结构在接线柱轴向间隔设置，固定部分和接线结构中的一个上装配有滑块、另一个上装配有滑轨，滑块沿接线柱径向导向装配在滑轨中而形成径向调整机构。

径向调整机构和固定部分之间设有供径向调整机构相对于固定部分绕接线柱轴向转动的旋转机构，并在径向调整机构和固定部分上对应设有用于在径向调整机构转动到位后将其锁定在固定部分上的锁止结构。

锁止结构包括固定在锁定部分上的双向棘轮和固定在径向调整机构上的换向开关，换向开关和双向棘轮形成双向式棘轮机构。

布线板有两个以上，相邻两布线板通过连接座可拆固连。

本发明中布线方法的技术方案如下：

布线方法，包括以下步骤：步骤一，预备布线工装，布线工装包括布线板，布线板上设有与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有接线结构；步骤二，将各条采集线分别定位安装在相应接线柱的接线结构上，各采集线远离接线柱的一端汇集成束并被固定在一起；步骤三，将步骤二中采集线束从布线工装上取下备用。

在步骤一中，接线结构在接线柱径向移动，以使接线结构在布线板上的相对位置与相应极柱在所属电池组中位置一致。

本发明在布线板上设有用于与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有用于定位采集线位置的接线结构，在使用时，接线柱将按照电池组中电池单体的极柱布置方式对应分布在布线板上，以通过接线柱来模拟电池单体的极柱，适当定位安装在接线柱的接线结构上的采集线相当于安装在电池组中的采集线，从而使得电池单体的成组装配和采集线的布线工序可同时进行或采集线的布线工序可先于电池单体的成组装配进行，在电池单体成组时，将从布线工装上取下的采集线束安装在电池组上，完成电池模块的装配，因此缩短了整个电池模块装配的工艺长度，在不依赖成组设置的锂电池单体的情况下完成电压和温度采集线的配线，提高了电池模块中采集线配线的效率。

进一步的，接线柱上具有固定在布线板上的固定部分，固定部分和接线结构在接线柱轴向间隔设置，固定部分和接线结构中的一个上装配有滑块、另一个上装配有滑轨，滑块沿接线柱径向导向装配在滑轨中而形成径向调整机构，在使用时，接线柱在布线板上的固定位置与电池组中电池单体的极柱分布位置存在一定偏差，此时可通过在接线柱的径向上调整接线结构，以缩小接线结构与极柱之间的偏差，提高了配线工作的准确性和可靠性。

进一步的，径向调整机构和固定部分之间设有供径向调整机构相对于固定部分绕接线柱轴向转动的旋转机构，并在径向调整机构和固定部分上对应设有用于在径向调整机构转动到位后将其锁定在固定部分上的锁止结构，在使用时，旋转机构可保证径向调整机构在360°范围内旋转，以使得接线结构可在接线柱的任意角度的径向上进行调整，进一步提高了接线结构相对于电池单体的极柱对准的精确性和可靠性，保证了配线的精确、可靠。

附图说明

图1是本发明中布线工装实施例在使用状态下的立体结构示意图；

图2是图1中接线柱的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图1中布线工装背侧的立体结构示意图；

图5是图4中布线板的结构示意图；

图6是图4中连接座的俯视图；

图7是图2中接线螺栓的立体结构示意图；

图8是图3中滑块的立体结构示意图。

具体实施方式

本发明中布线工装的实施例：如图1至图8所示，该布线工装是一种专用于给电池组中电池单体配上电压和温度采集线的工装，其主要由布线板1、接线柱8和捆扎螺钉构成，布线板1上开设有呈方阵分布的安装孔2，接线柱8是一种可以紧固采集线末端多种压接端头的特殊螺栓，接线柱8从上向下依次具有接线螺栓、径向调整机构、旋转机构和固定螺栓16，其中接线螺栓上旋设有紧固底盘15及其上方的紧固螺母14，接线螺栓上通过紧固螺母14和紧固底盘15的配合使用形成可以紧固管型、针型、O型和U型等采集线端头的接线结构；径向调整机构由固定在接线螺栓底部的滑块12和固定在旋转机构的上侧旋转件上的滑轨11，滑轨11沿接线柱8的径向延伸，滑块12为沿接线柱8的径向导向套装在滑轨11上的C型套体，并在滑轨11的两端设有防止滑块12脱出的封闭结构，在滑轨11的表面设有刻度，以使滑块12可带动接线螺栓13在滑轨11中小位移调动（位移范围5mm）；旋转机构包括固定在滑轨11下方的上旋转件和固定在固定螺栓16上方的下旋转件，以使径向调整机构绕接线柱8的轴向360°转动，使得接线结构可在接线柱8的任意角度的径向上进行调整，并在固定螺栓16和滑轨11上对应设有锁止结构，该锁止结构包括固定在上旋转件外周上的换向开关10和一体设置在下旋转件外周上的双向棘轮9，换向开关10和双向棘轮9形成双向式棘轮机构，以便于在滑轨11相对于固定螺栓16旋转到位后将径向调整机构锁定在固定螺栓16上方；固定螺栓16和接线螺栓13的轴线平行或重合，且固定螺栓16形成接线柱8的用于螺纹连接在布线板1上的安装孔2中的固定部分。

接线螺栓的底端面上开设有十字槽。滑块倒扣在滑轨上，滑块的顶部开设有与接线螺栓螺纹连接的螺纹穿孔。接线螺栓的下段螺纹连接在螺栓穿孔中，接线螺栓的底端从螺纹穿孔中穿过而伸入滑块中。在需要调节径向调整机构时，将接线螺栓从滑块上旋松，使得接线螺栓与滑轨脱开，而使滑块可带动接线螺栓在滑轨上移动；在需要锁定接线螺栓的位置时，旋紧接线螺栓，使得接线螺栓的底端顶紧在滑轨的顶部，从而使得滑块在接线螺栓的限位下被锁定在滑轨上，而接线螺栓也被锁定在滑轨上。

布线板1是一种采用亚克力材料制成的具有标准尺寸的标准样板，其中亚克力材料具备透明、抗摩擦和绝缘性好等特性，布线板1上的安装孔2的孔径为2.5mm、行列间距为5mm，且该安装孔2为通孔。当锂电池模块电压等级较高时，其内电芯串数会相应偏多，当排布的行列超过一定数量时，单块布线板1上的安装孔2数目会不足以对应全部的电芯极柱，此时需要采用设置在布线板1背面的连接座3将两块布线板1进行拼接，连接座3上开设有空间垂直交错布置的竖向连接孔6和水平连接孔5，其中竖向连接孔6内穿设有紧固螺钉，以通过紧固螺钉穿过而将连接座3固连在布线板1上；水平连接孔5的两端内均嵌装有压铆螺母7，以通过连接螺柱4将相邻两布线板1上的对应连接座3固连，并可通过连接螺柱4调整两布线板1之间的间距。

依据锂电池组内各电芯极柱的间距尺寸，在布线板1上选取对应的9×2个安装孔2（安装孔2间距和极柱间距可能会有不超过5mm的偏差），然后在这些安装孔2上分别固定接线柱8，通过旋转机构和径向调整机构微调接线柱8的中部，以使接线柱8上端的接线结构间距和极柱间距精确对应（零偏差），同时在布线板1上于同排中两接线柱8之间旋设绑扎螺钉20。通过在布线板1上固定接线柱8来精确模拟电芯极柱的位置排布，可以实现脱离锂电池模块本体而直接在布线板1上对所有采集线进行规划布线和批量绑扎。

本实施例中布线工装在规划布线时，以模拟电芯极柱的接线柱8（简称模拟接线柱8）作为起始点，然后利用记号笔和量具在样板上画出采集线走线路径，包括分支线22和主干线21（这些路径上必须分布有一定数量的通孔），并可以在样板上标注布线近端和远端地址、线束型号、线长和绑扎间距等参数信息，这些信息标记可以在样板上被反复擦写和修改。当走线路径确定后，就可以在路径上按适当间距选定通孔并安装绑扎螺钉20，这些绑扎螺钉20用于绑扎梳理路径上分布的线束，并能控制线束弯曲半径。

采用本实施例中布线工装在进行布线时，可通过如下步骤实施：

步骤一，按照电池模块中采集线的实际走线预备布线工装，其中每串电芯对应一对模拟接线柱8（一正一负）；

步骤二，在每对模拟电芯极柱的接线柱8上固定一根电压采集线和一根温度采集线的预绝缘端头，并将每根固定端头的采集线沿着布线路经由分支线22到总干线，汇集成束，并将布线路经上的线束绑扎固定在指定间距的绑扎螺钉20上，将各根采集线远离接线柱8的一端汇集成束并一起固定在采集线接插件23上；

步骤三，在步骤二完成一套电池模块的采集线束理线后，将该套线束从布线工装上拆下；

步骤四，重复步骤二、三进行其他套采集线的线束布线。

本实施例能够实现脱离锂电池模块本体而直接在布线板1上进行采集线实物布线，打破了传统上先成组锂电池模块后连接采集线的工序，而且将工作量较大的采集线布线连接工步提前到了产品设计阶段就可以完成，同时采集线批量越多，本布线工装的布线速度和批量一致性优势越明显，而且由于脱离带电体从根本上杜绝了因人工疏忽和线束误接触造成电气短路等不安全隐患。

在上述实施例中，旋转机构的锁止通过双向式棘轮机构实现，在其他实施例中，双向式棘轮机构也可以用单向式棘轮机构替换或锁紧螺母、锁销等其他锁止结构替换。

在上述实施例中，通过接线柱和绑扎螺钉配合来实现布线，在其他实施例中，绑扎螺钉也可以去除，单纯依靠接线柱来完成采集线的配线。

在上述实施例中，通过两块布线板来实现布线，在其他实施例中，当电池模块中电芯极柱较少时，单块布线板即可满足要求，此时可通过单块布线板来实现布线。

由以上实施例可知，该布线工装也可以通过以下步骤来完成布线：

步骤一，预备布线工装，布线工装包括布线板，布线板上设有与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有接线结构；步骤二，将各条采集线分别定位安装在相应接线柱的接线结构上，各采集线远离接线柱的一端汇集成束并被固定在一起；步骤三，将步骤二中采集线束从布线工装上取下备用。

本发明中布线方法的实施例：本实施例中布线方法的步骤与上述实施例中布线方法的步骤相同，因此不再赘述。

Claims (8)

1.布线工装，其特征在于，包括布线板，布线板上开设有安装孔，安装孔中可拆插装有用于与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有用于定位采集线位置的接线结构；安装孔有两组以上，同组中各安装孔在布线板上形成用于在安装接线柱后对同一规格电池组配线的布线位，各组安装孔在布线板上形成用于与不同规格电池组对应、以通过改变接线柱在布线板上的位置对规格变化后电池组配线的备选布线位。

2.根据权利要求1所述的布线工装，其特征在于，安装孔在布线板上呈阵列分布。

3.根据权利要求1或2所述的布线工装，其特征在于，接线柱上具有固定在布线板上的固定部分，固定部分和接线结构在接线柱轴向间隔设置，固定部分和接线结构中的一个上装配有滑块、另一个上装配有滑轨，滑块沿接线柱径向导向装配在滑轨中而形成径向调整机构。

4.根据权利要求3所述的布线工装，其特征在于，径向调整机构和固定部分之间设有供径向调整机构相对于固定部分绕接线柱轴向转动的旋转机构，并在径向调整机构和固定部分上对应设有用于在径向调整机构转动到位后将其锁定在固定部分上的锁止结构。

5.根据权利要求3所述的布线工装，其特征在于，锁止结构包括固定在锁定部分上的双向棘轮和固定在径向调整机构上的换向开关，换向开关和双向棘轮形成双向式棘轮机构。

6.根据权利要求1或2所述的布线工装，其特征在于，布线板有两个以上，相邻两布线板通过连接座可拆固连。

7.使用如权利要求1所述的布线工装的布线方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，预备布线工装，布线工装包括布线板，布线板上设有与相应电池组中电池单体的极柱对应的接线柱，接线柱上设有接线结构；步骤二，将各条采集线分别定位安装在相应接线柱的接线结构上，各采集线远离接线柱的一端汇集成束并被固定在一起；步骤三，将步骤二中采集线束从布线工装上取下备用。

8.根据权利要求7所述的布线方法，其特征在于，在步骤一中，接线结构在接线柱径向移动，以使接线结构在布线板上的相对位置与相应极柱在所属电池组中位置一致。