CN104134872A - 带电池监测器模块和连到其分流器的电缆的电池监测组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带电池监测器模块和连到其分流器的电缆的电池监测组件。交通工具电池监测组件包括可连接到电池极柱的端子、由第一金属材料形成的分流器、以及由不同的第二金属材料形成的电缆。分流器在一端处连接到端子。该组件还包括由第二金属材料形成的片。该片附接在分流器的另一端的一部分上。电缆在一端处连接到片。

Description

带电池监测器模块和连到其分流器的电缆的电池监测组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月3日递交的第61/818,975号美国临时申请和2014年2月11日递交的第14/177,671号美国申请的权益；该申请的公开内容因此通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及能够连接到电池极柱以测量电池运行情况的类型的电池监测系统。

背景

混合动力和非混合动力交通工具可装备有能量存储设备，例如用于交通工具的供电的电池和交通工具内的其他设备。电池监测器可连接到电池极柱并配置成读出电池运行情况。这些类型的连接器可应用于具有铅酸或一些其他类型的电池或类似的能量存储设备的自动化交通工具。在将电池运行情况记录到接线盒或其他交通工具系统控制器方面，电池监测器可以是有利的。

概述

本发明的实施方式提供了一种交通工具电池监测组件。该组件包括可连接到电池极柱的端子、由第一金属材料形成的分流器、以及由不同的第二金属材料形成的电缆。分流器在一端部处连接到端子。该组件还包括由第二金属材料形成的片。该片附接在分流器的另一端部的一部分上。电缆在一端部处连接到片。

附图简述

图1、图2和图3图示了根据本发明的第一种实施方式的电池监测组件的各个视图；

图4、图5和图6图示了根据本发明的第一种实施方式的电池监测组件的端子的各个视图；

图7、图8和图9图示了在一端附接到电池监测组件的端子的分流器的各个视图；

图10、图11和图12图示了在组装好的状态下的电池监测组件的各个视图，其中分流器穿过电池监测器模块并在一端附接到端子并且在另一端附接到电缆；

图13图示了根据本发明的实施方式的如所组装的电池监测组件的透视图；

图14图示了在图13的组件的电缆线股和分流器的焊接部分片之间的焊接附接部的放大的视图；

图15图示了根据本发明的实施方式将金属片冲压到分流器的电缆焊接区域上；以及

图16A、图16B和图16C图示了根据本发明的实施方式将金属片包覆(cladding)到分流器的电缆焊接区域上。

详细描述

在此公开了本发明的详细的实施方式；然而，应理解，所公开的实施方式仅仅是可以以不同的和可选择的形式实施的本发明的示例。附图不一定按比例；一些特征可能被放大或缩小以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构上和功能上的细节不被诠释为限制性的，而是仅仅作为代表性的基础用于教导本领域技术人员以不同地实施本发明。

现在参照图1、图2和图3，示出了根据本发明的第一种实施方式的电池监测组件10的各个视图。电池监测组件10包括电池监测器模块12和连接到电池监测器模块12的电缆14。电池监测器模块12可连接到电池18的电池极柱16以读出电池的运行情况。电池18可以是通常应用在交通工具内的铅酸或其他能量存储/输出设备(电容器、燃料电池等)。该实施方式中的电池监测器模块12可用端子20的压缩收紧或其他合适的连接件而固定地连接到电池极柱16。电池监测器模块12可配置成或另外编程成支持任何数量的操作，例如测量/读出与电池18关联的电流、电压和温度。

电池监测器模块12可包括网络接口22，该网络接口22用于与网络交通工具元件(未示出)例如接线盒、总线、网络等对接。网络接口22可用于连接电池监测器模块12和交通工具系统控制器或其他网络交通工具元件，即不意在与电池18直接地交换电流的任何元件之间的任何数量的信号。例如，单向或双向通信可与电池监测器模块12一起建立以有利于任何数量的操作，例如与读出和测量电池18的电流、电压、温度和其他运行参数关联的操作。

现在参照图4、图5和图6，继续参照图1、图2和图3，示出了用于和电池监测组件10一起使用的端子20的各个视图。端子20可包括镀锡黄铜或适合于从电池极柱16导电的其他材料。端子20可配置成附接到圆柱形的、圆锥形的或其他形状的电池极柱16。端子20包括两个夹钳24和26，其用旋紧系统28的垂直收紧而压缩在一起。板30的用于旋紧系统28的面(未示出)可带角度或另外成形为引起夹钳24和26随螺母32和螺栓34布置的向下压缩而一起移动。

端子20还包括臂38，臂38与旋紧系统28的侧部相对而延伸以有利于电连接到分流器40(分流器40在其他附图中示出)。臂38可包括通常垂直于或平行于电池极柱16的第一侧面38’和第二侧面38”。臂38的部分39可相对于第二侧面38”的其余部分成角度，使得横截面不同于在其下面的部分。由臂38支撑的电连接部可用于将电池极柱16连接到其他交通工具元件(未示出)。

现在参照图7、图8和图9，继续参照先前的附图，示出了在一端附接到端子20的分流器40的各个视图。分流器40包括双金属本体，该双金属本体具有铜(或铜合金)部分54和56以及电阻铜(resistive copper)(或电阻铜合金)部分58。电阻铜部分58可包括锰铜。铜部分54和56分别与分流器40的端部对应。电阻铜部分58布置在铜部分54和56之间，使得电流必须在任一方向上从铜部分54和56中的一个，流经电阻铜部分58，并且最终流经铜部分54和56中的另一个，这取决于电池18是充电还是放电。电阻铜部分58可用作适合传导强电流的测量元件。

分流器40包括第一侧面40’和第二侧面40”。分流器40的第一侧面40’面向端子20的臂38。分流器40的与测量部分58对应的横截面可在厚度上小于非测量部分54和56，以便在第一分流器侧面40’上相对于与非测量部分54和56的对应第一分流器侧面40’对应的平面形成的轻微凹槽。

现在参照图10、图11和图12，继续参照先前的附图，示出了在组装好的状态的电池监测组件10的各个视图。在电池监测组件10的组装好的状态下，分流器40穿过电池监测器模块12并在一端经由端子20的臂38附接到端子20并且在另一端附接到电缆60。因此，当端子20连接到电池极柱16时，在电池极柱16和电缆60之间经由分流器40和端子20建立了电连接。电缆60是电缆、电线或适合于在电池18和交通工具元件之间导电的其他元件。电缆60包括围绕内金属部分的外绝缘部分。电缆60的内金属部分由金属线股62形成。电缆60的线股62在电缆60的一端处从外绝缘部分向外延伸。在电缆60的该端部处的线股62和分流器40的端部例如通过焊接(welding)或软焊(soldering)来紧固到彼此，从而将电缆60和分流器40附接在一起。

软焊机器或其他焊接元件可配置成将电缆60的线股62从其在电缆60内的圆形形状压缩到更适合于紧固到分流器40的较扁形状。一旦线股62紧固到分流器40或在相同的组装过程中，绝缘材料64可热收缩在线股连接区域62上。例如，收缩包裹件管状材料可围绕分流器40施加并通过加热压缩成贴紧配合。包裹件64可对连接器的传导部分提供绝缘和/或另外的绝缘，以覆盖分流器40和电缆绝缘部的开始处的间隙。

如附图中所示，电池监测器模块12包括壳体65。模块壳体65容纳分流器40的一部分。模块壳体65可包括配置成覆盖端子20的第一臂侧面38’和分流器40的第二分流器侧面40”的不导电材料。模块壳体65可在分流器40附接到端子20的臂38之后围绕端子20和分流器40模制。电池监测器模块12还可包括模块壳体内的印刷电路板(PCB)。PCB用于估计电池运行。例如，PCB和分流器40可被压配在一起以建立用于估计电池运行的电连接。PCB还可电连接到网络接口22。

如以上指出的，参照图7、图8和图9，分流器40包括双金属本体，该双金属本体具有铜部分54和56以及电阻铜部分58。铜部分54和56分别对应于分流器40的端部，且电阻铜部分58布置在铜部分54和56之间。因此，分流器40具有由铜(和/或铜合金)形成的芯本体。

根据本发明的实施方式，分流器40还包括金属片70。就是说，分流器40包括芯铜本体和金属片70。金属片70集成到分流器40的电缆60的线股62通过焊接或软焊附接到其的端部上的铜部分(即，铜部分54)上。此外，金属片70由与形成分流器40的双金属本体的铜(铜合金)和电阻铜(电阻铜合金)不同的金属形成。特别地，金属片70和电缆60的内金属部分(即，金属线股62)由相同的金属形成，并且该相同的金属与形成分流器40的双金属本体的铜(铜合金)和电阻铜(电阻铜合金)不同。在一实施方式中，金属片70是铝片且电缆60的内金属部分由铝形成。因此，电缆60的线股62是铝线股。

在该实施方式中，分流器40的本体由铜形成，集成在分流器40的一部分上的金属片70由铝形成，且电缆60由铝形成。因此，金属片70和电缆60由不同于形成分流器40的主要本体的金属类型(即，铜)的相同金属类型(即，铝)形成。

通常地，和分流器通常由铜形成一样标准地，铜电缆在该类型的应用上用作电缆60。然而，铝电缆可具有比对应铜电缆低的成本。使用铝电缆作为电缆60的问题是铝电缆不能使用钎焊或超声波焊接直接地焊接在铜分流器上，因为两种金属(铝和铜)的熔点太不同。在另一方面，由于与分流器的电阻材料的标准的且当前唯一可选择材料的兼容性(例如，塞贝克效应)，所以铜分流器不能由铝替代。因此，在该实施方式中，铝片70设置(例如，集成)在分流器40的焊接部分上以使铝电缆焊接在(铜)分流器40上成为可能。由于在如以上描述的材料热特性方面的不兼容性，所以铝片70根据本发明的实施方式使用除了焊接或软焊之外的不同的附接工艺集成在铜分流器40上。特别地，铝片70集成在分流器40的部分上，在该部分处，电缆线股62通过冲压或包覆而焊接或附接到该分流器部分上。

图13图示了根据本发明的该实施方式的如所组装的电池监测组件10的透视图。电池监测组件10包括电池监测模块(“BMS”模块–电池监测系统模块)12、端子20、(容纳在模块壳体65内的)铜分流器40、以及铝电缆60。收缩管64包围附接到彼此的电缆60的端部和分流器40的部分。

参照图13，图14图示了在电缆60的铝线股62和分流器40的焊接部分上的铝片70之间的焊接附接部的放大视图。就是说，图14图示了收缩管64内的焊接附接部的放大视图。

在本发明的实施方式中，铝片70集成到铜分流器例如分流器40的电缆焊接区上，使得铝电缆60焊接或软焊到铜分流器40。在分流器40上的铝集成必须在分流器40的电缆焊接部分上完成。该铝可使用不同的方法，包括对铝片70冲压或包覆，而集成到铜分流器40的电缆焊接部分上。

图15图示了根据本发明的实施方式将金属片例如铝片70冲压到不同金属的分流器例如铜分流器40的电缆焊接部分71上。该冲压工艺还可用于电池夹板。

图16A、图16B和图16C图示了将金属片例如铝片70包覆到不同金属的分流器例如铜分流器40的电缆焊接部分71上。如图16B中所示，该包覆的工艺也可用于接地端子。如图16C中所示，电缆60的铝线股62附接到铝片70。

不管金属片70是包覆还是冲压或通过其他手段附接到分流器40的对应部分上，线股62可通过焊接、软焊、或者卷曲或双卷曲连接及类似方式附接到金属片70。

如描述的，铜通常用于分流器(强制的)和电缆(最标准的选择)两者。铜电缆和铜分流器能够毫无问题地直接焊接。铝电缆具有超过对应铜电缆的某些优点，但是铝电缆不能直接地焊接在铜分流器上。铝电缆到铜分流器的焊接操作能够当分流器上的接触区具有集成在其上的某种铝层时来做到。作为结论，如果分流器在分流器的焊接区上集成了铝层，则当前的BMS能够由铝电缆直接地替换其铜电缆。该铝层集成到分流器上能够以不同的方式做到。

如进一步描述的，本发明的实施方式提供了铝电缆直接连接到用于BMS系统的铜分流器上而没有改变当前设计和工艺概念。该改变是铝片集成到当前分流器上。

尽管以上描述了示例性的实施方式，但是其不意在这些实施方式描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，本说明书中使用的词汇是描述性的词汇而不是限制性的词汇，且应理解，可做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种实施的实施方式的特征可被组合以形成本发明的另外的实施方式。

Claims (7)

1.一种交通工具电池监测组件，包括：

端子，其是可连接到电池极柱的；

分流器，其由第一金属材料形成，所述分流器在一端部处连接到所述端子；

电缆，其由不同的第二金属材料形成；以及

片，其由所述第二金属材料形成，所述片附接在所述分流器的另一端部的一部分上；

其中所述电缆在一端部处连接到所述片。

2.如权利要求1所述的组件，其中所述第二金属材料是铝。

3.如权利要求2所述的组件，其中所述第一金属材料包括铜。

4.如权利要求1所述的组件，其中所述片被冲压在所述分流器的另一端部的所述部分上，以附接在所述分流器的另一端部的所述部分上。

5.如权利要求1所述的组件，其中所述片被包覆在所述分流器的另一端部的所述部分上，以附接在所述分流器的另一端部的所述部分上。

6.如权利要求1所述的组件，其中所述电缆的所述端部焊接到所述片以连接到所述片。

7.如权利要求1所述的组件，其中所述电缆的所述端部软焊到所述片以连接到所述片。