CN105375076B - 电压感测迹线熔丝到电池互连板中的整合 - Google Patents

Abstract

本发明提供电压感测迹线熔丝到电池互连板中的整合。具体地，电池组，用于感测电池组中的各电池电压的整合设备和形成在电池供能的汽车推进系统中使用的整合的电压感测电路的方法。整合的电压感测电路包括母线、端子引脚和电设置在母线和端子引脚之间的电压感测熔丝。电压感测电路的构造使得其在被耦接到模块化壳体或相关结构时形成整体结构，其随后可固定到用来向在电池组中的每个电池单元提供支撑的框架。在一种形式中，在框架模制加工期间模块化的壳体和电压感测电路可固定到框架以便在完成模制时，壳体和至少一部分电压感测电路封装在框架内。在另一种形式中，信号地耦接在组中的每个电池单元的母线和相关电压迹线可比如通过包覆成型整合到框架中。

Description

电压感测迹线熔丝到电池互连板中的整合

相关案例的陈述

本申请是2012年3月21日提交的美国申请序列号13/425,683的题为INTEGRATEDBUSBAR,TERMINAL PIN AND CIRCULT PROTECTION FOR SENSING INDIVIDUAL BATTERYCELL VOLTAGE的部分继续申请。

背景技术

本发明总体涉及和电池供能系统结合使用的电压感测构件，并且更具体地涉及一种用于将分立电压感测构件整合到统一电池装配中作为增加电池单元电压感测构件的装配稳健性和可制造性的途径的设备和方法。

对于提高车辆燃料经济性和减少车辆排放的增长的需要导致混合动力车辆和纯电动车辆两者的发展。纯电动车辆可由电池组（也称为电池）供能，而混合动力车辆包括两个或多个能量源，比如用作电池组的备用品或与电池组合作的汽油（也称为内燃）发动机。目前使用的混合动力车辆由两个主要的型式。在第一型式（已知为电荷消耗的混合架构）中，电池可由传统电网比如120VAC或240VAC电力线充电。在第二型式（已知为电荷维持的混合架构）中，电池从内燃机和再生制动中的一个或两个接收其充电的全部。在任一型式中，电池组典型地由多个模块组成，其继而由多个单个单元组成。可包括多个框架、托盘、盖和相关结构以为各种单元、模块和组提供支撑，并且因此帮助限定该单元、模块或组的较大组件。

在一种形式中，电池组的单元构造成可限定称为单元箱的刚性外壳的矩形（即棱柱），其可沿着由对齐的平行板状表面形成的轴线堆叠（很像一副扑克牌）。位于单元箱外部上的一个边缘上的正端子和负端子关于堆叠轴线彼此横向间隔开并且用作（比如通过母线）连接到外部负荷或电路的电接触点。在单元箱内，多个单个的交替的正极和负极沿着堆叠方向彼此隔开并由非导电分隔器保持电绝缘。来自每个负极的引线一起聚集在单元箱内部以馈给负端子，而来自每个正极的引线类似地一起聚集在单元箱内部以馈给正端子。在一种形式中，每个棱柱箱单元可将直流（DC）电传送到前面提及的负荷，比如各种车辆系统，包括马达、电力牵引系统或类似物，以及辅助装备。功率逆变器典型地应用于需要交流电（AC）而不是DC功率的构件；这些功率逆变器典型地包括电容器模块和用于将DC输入信号转换为AC输出信号的集成栅双极型晶体管（IGBT）。如上面提及的，在一般形式中，这些模块通过母线或电缆组件连接，其中母线和单元的相关电流传输构件典型地由铜、铝或其合金制成。在一些情况下，引脚或相关导体可涂有其他金属的薄层以增强耐腐蚀或其他希望的性能。

母线一般被认为优于电缆组件，（尤其）因为其除了提供电连接性之外可以通过紧凑型封装将电压感测和监控电子装置和功率连接件集成。而且，其总体结构允许被用于在单个单元之间提供电连接的所有端子通过简单的装配操作相对于彼此可靠地和重复地定位。在一种形式中，监控（比如单元电压感测）使用电路保护设备（即电路保护熔丝，通常简称为“熔丝”）作为在母线和端子引脚之间的形成为用来提供（多个）电池单元的结构支撑的前述框架的一部分的电接口典型地实现。

互连板（ICB）是与母线协作以给电路保护熔丝和其他电路构件提供安装位置的框架状元件。尽管基于ICB构造的优势，但传统的母线及其到ICB的连接遭受某些缺点。当在ICB已经被模制或以其他方式成形后试图将电路保护熔丝和母线连接到ICB时，这些缺点尤其地突出。首先，在一种常用装配方法中，母线必须搭扣配合或热桩接到框架。搭扣配合尤其不是稳健的过程并且允许太多位置变化。第二，将熔丝的小的引线电阻焊到母线和端子引脚两者需要精确对齐和过程窗口，这在被合并到大的部件中比如ICB时是很难满足的。第三，熔丝引线自身会暴露于机械载荷，通常，熔丝的小的引线不足够稳健以在端子和母线之间用作机械链接和电链接两者。因此，焊接质量中的任何错误或减少将影响处理量，因为熔丝引线最终疲劳和失效。同样，这些装配困难导致失效和相关生产废品率的大的可能性，从而抬高生产成本。

一种特别的ICB到母线的连接--基于柔性电路的方法，往往使用大数量的接头以实现到熔丝的连接；这些接头（和其他因素）构成电池组ICB的全部成本的主要部分。而且，熔丝往往表面安装到柔性电路上。虽然表面安装是用于将构件附接到柔性电路的可行的、有成本效益的方法的一种，但是当熔丝的物理尺寸是大的时候其可能是有问题的；该较大的熔丝必须提供更严重的故障状态（比如与汽车电池组和其他高电压应用相关联的那些）。在该情况下，由于构件的质量，所以刚性电路板更适合较大的熔丝；然而，这些方法往往是笨重的和昂贵的。而且，这些连接方案在母线迹线通过超声波焊接附接到U形的单元安装的通道的区域尤其地易受耐久性问题；当放置在疲劳问题可变得显著的振动环境中时这些问题往往加剧。因此，需要克服这些和其他连接技术的缺点。

发明内容

根据本发明的教导，公开一种形成使用在电池供能的汽车推进系统中的集成电路的方法。所述电路包括具有用来在母线和端子引脚之间建立电连通的引线的熔丝。在优选的形式中，对于在较大电池组或相关组件内的每个单元具有电路。在本发明上下文中，电路可形成为作为连接器壳体的部分（在此更简单地还称为壳体），其继而永久地固定到或以其他方式形成为ICB或相关框架的部分；在任意情况下，框架和电压感测（在此也指代为电压感测）电路之间的连接的整体本质使得被刚性地固定到彼此，在功能上讲其是整体的，即使其原先的独立本质的一些可见标记可存在。因此，在本发明上下文中通过整合到框架中，电压感测电路成为结构整体，从而与现有技术的方法相比展示出提高的结构稳健性，在现有技术中可能发生独立形成的电压感测电路，其更易受反复处理和相关的易于破坏的事件。特别地，构成整体的电压感测电路的端子引脚、熔丝和母线的组合一旦耦接到壳体被构造成与壳体和在壳体内的模块整体以便壳体和电路一起限定自主部件，其在自身内是结构上稳健的整体结构，以及当其（比如通过包覆成型、封装等）固定到较大框架时成为其整体部件。

根据本发明的另一方面，公开用于感测通过在由多个电池单元组成的电池组内的电池单元产生的电压的组件。如上面提及的，装配的电路提供测量电池组中的每个单个单元的电压的手段。电压感测电路由至少三个构件组成，包括端子引脚、包覆的母线和熔丝（即电路保护），其装配在一起以适配在模块化壳体中，其继而可固定到ICB或电池框架。通过把这些导电件整合在壳体内并进一步把该壳体整合到框架（比如注射成型的框架）中，所有构件的更稳健性可得到实现。这对于链接作为紧凑的模块化壳体的一部分的端子引脚和母线的熔丝尤其有价值，其与熔丝和相关构件分立地相比可承受远远更严厉的操作处理。

根据本发明的又一方面，公开了构造为向车辆提供推进功率的电池组。电池组包括多个电池单元，用于每个电池单元以允许单元得到固定的框架和固定到框架的电压感测电路，其中电压感测电路包括前面提及的熔丝、母线和端子引脚，以及构造为将熔丝、母线和端子引脚彼此保持电连通的壳体。在一个具体形式中，壳体限定模制的结构以便一旦各种导电构件之间的连接做出，电压感测电路限定模块化单元。如上面提及的，壳体的模制结构优选地还模制到框架的模制结构中；该模制、封装、包覆成型等确保壳体和框架之间的整体连接。在优选形式中，由模制壳体限定的形状包括各种成形物以便接收电压感测电路的导电部件。本领域技术人员应理解的是电池组可包括用于机械或电支撑的额外的特征，包括额外的框架、容纳件、冷却回路或类似物。

根据本发明的又一方面，公开一种包括用于在电池供能的汽车推进系统中的集成电路的组件。该组件可将多个棱柱型电池单元机械地和电地接收到形成在ICB中或上的接收单元的安装通道中。限定多个单个信号承载线的母线形成在ICB和耦接件（其在优选的形式中是电监控连接集头）中以通过单个信号承载线的相应一个在每个通道和耦接件之间建立信号连接；以该方式，放置到相应通道中的每个电池单元（或者有平行的多个电池以便电压在整组上测量的构造上为电池单元组）具有专用的电压感测电路，其可通过母线将与每个单元有关的电压信号通过耦接件发送到单元监控或控制电路。重要地，母线在ICB内比如通过包覆成型整体形成。以类似方式，通道可与ICB整体形成。以该方式，熔丝可仅在母线和通道（其如上面描述优选地通过包覆成型在ICB内整体形成）在ICB中形成后安装和电耦接到相应的信号承载线。以该方式，（例如通过锡融合，在下面描述）每个熔丝的连接在每个电压感测电路的形成中是最后一步。（比如通过包覆成型等）通过把母线和ICB整体形成，可生产耐振动、处理和其他导致损害的条件和环境的更稳健的组件。

根据本发明的另一方面，公开一种构造为向车辆提供推进功率的电池组。所述电池组包括沿着堆叠轴线对齐以在它们之间限定面对关系的多个棱柱型电池单元。此外，包括单元监测电子装置、构造成包含多个单元的盒以及耦接到盒和单元中的至少一个的组件。ICB包括多个接收电池单元的安装通道，以及耦接件和母线，后者通过单个信号承载线的相应一个在每个通道和耦接件之间建立信号连接。电压感测电路通过信号与每个通道和母线的相应部分合作，并且额外地形成在ICB内以包括至少一个熔丝和耦接到熔丝的至少一条导电线。优选地，母线和通道的一个或两个和ICB整合形成，比如通过包覆成型（在母线情况下）或共同模制（在通道情况下）。囊可形成在母线、迹线或端子中以便于熔丝的引线更完全耦接到该母线、迹线或端子上的匹配部分。在本发明上下文中，导电线可形成囊的部分或电连接到囊以便从熔丝延伸的轴向引线可通过电阻焊、锡融合等容易地耦接到导电线。如结合下面的伴随应用所讨论的，锡融合方法是把熔丝电连接到迹线、母线、端子或形成在ICB内的相关导电线的尤其有价值的方法，因为其显著减少从熔丝延伸的引线的损害。除了上面讨论的特征，本领域技术人员应理解的是电池组可以包括用于机械或电支撑的额外的特征，包括额外的框架、容纳件、冷却回路等。

根据本发明的又一方面，公开一种向汽车推进系统电池组提供电连接的方法。所述方法包括提供在其上限定多个电池单元安装通道的ICB，将单元监控电子装置耦接件连接到ICB，和与ICB和耦接件整体形成母线以在它们之间建立信号连接。母线构造成使得每个通道通过单个信号承载线的相应的一个具有到耦接的专用信号连接。通过信号地连接电压感测电路到每个通道和母线的相应的部分，形成在ICB内的每个电压感测电路可用于向电监控通信电路提供电池电压偏差的标记，和通过一个或多个熔丝提供电路保护。至少母线和ICB整合形成，比如通过包覆成型。熔丝构造的孔或相关的凹槽可整合形成为ICB包覆成型件的部分以便于熔丝放置和随后的电连接。

本发明还提供如下方案：

1. 一种用于感测由电池组内的棱柱形电池单元产生的电压的组件，所述电池组由多个所述电池单元组成，所述组件包括：

限定在其上的多个单元安装通道的互连板；

固定到所述互连板的耦接件；

在其中限定多个单个信号承载线的母线，所述母线形成在所述互连板中并与所述耦接件合作以通过所述单个信号承载线中的相应的一个在所述通道中的每个和所述耦接件之间建立信号连接；和

通过信号与所述通道中的每个和所述母线的相应部分合作的电压感测电路，每个所述电压感测电路包括耦接到其的至少一个熔丝和至少一条导电线。

2. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述耦接件包括电监控连接器集头。

3. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述互连板相对于所述母线被包覆成型以在它们之间限定整体成形物。

4. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述通道中的每个通过超声波焊接固定到所述电压感测电路中的相应的一个。

5. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述互连板由非导电材料形成。

6. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述互连板限定在其中形成的接纳熔丝的囊以接收所述电压感测电路的所述至少一个熔丝。

7. 如方案6所述的组件，其特征在于，所述至少一条导电线整体形成在所述互连板内。

8. 如方案6所述的组件，其特征在于，所述接纳熔丝的囊还构造为使得在所述至少一个熔丝放置到所述囊中时，从所述至少一个熔丝的所述一个延伸的所述至少一条导电线的对应的一个终止在由所述孔限定的在所述互连板上的位置。

9. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述至少一个熔丝通过锡融合固定到所述至少一条导电线。

10. 如方案1所述的组件，其特征在于，所述单元安装通道整体形成在所述交互板内。

11. 一种构造为给车辆提供推进功率的电池组，所述电池组包括：

沿着堆叠轴线对齐以藉此限定面对关系的多个棱柱形电池单元；

单元监测电子装置；

构造为在其中包含所述多个单元的盒；和

耦接到所述多个单元和所述盒中的至少一个的组件，包括：

限定在其上的多个接收电池单元的安装通道的互连板；

连接到所述互连板和所述单元监测电子装置的耦接件；

在其中限定多个单个信号承载线的母线，所述母线形成在所述互连板中并与所述耦接件合作以通过所述单个信号承载线的相应的一个在所述通道中的每个和所述耦接件之间建立信号连接；和

通过信号与所述通道中的每个和所述母线的相应部分合作的电压感测电路，每个所述电压感测电路包括耦接到其的至少一个熔丝和至少一条导电线。

12. 如方案11所述的电池组，其特征在于，所述互连板相对于所述母线被包覆成型以在它们之间限定整体成形物。

13. 如方案12所述的电池组，其特征在于，所述互连板限定在其中形成的接纳熔丝的囊以接收所述电压感测电路的所述至少一个熔丝。

14. 一种为汽车推进系统电池组提供电连接的方法，所述方法包括：

提供在其上限定多个接纳电池单元的安装通道的互连板；

将单元监控电子装置耦接件连接到所述互连板；

与所述互连板和所述耦接件整体形成母线，以在它们之间建立信号连接，所述母线在其中限定多个单个信号承载线使得所述通道中每个通过所述单个信号承载线的相应的一个具有到所述耦接件的专用信号连接；

通过信号将电压感测电路连接到所述通道中每个和所述母线的相应部分，所述电压感测电路包括连接到其的至少一个熔丝和至少一条导电线；和

将多个棱柱形电池单元的每个放置到所述通道的相应的一个中以提供在它们之间的电监控通信。

15. 如方案14所述的方法，其特征在于，在至少所述母线和所述互连板之间的所述整体形成通过包覆成型。

16. 如方案14所述的方法，其特征在于，所述通过信号将电压感测电路连接到所述通道中每个和所述母线的相应部分是通过锡融合把来自所述至少一个熔丝的引线连接到信号地耦接到所述母线的迹线或端子中的至少一个。

17. 如方案14所述的方法，其特征在于，所述通过信号将电压感测电路连接到所述通道中每个和所述母线的相应部分是通过锡融合把来自于所述至少一个熔丝的引线直接连接到所述母线。

18. 如方案14所述的方法，其特征在于，所述互连板包括非导电材料。

19. 如方案14所述的方法，其特征在于，所述母线不需要将所述至少一个熔丝连接到所述通道和所述耦接件的柔性电路。

20. 如方案14所述的方法，其特征在于，所述互连板和所述电压感测电路的至少一部分通过包覆成型整体形成。

附图说明

下面具体实施例的详细描述可在结合下面的图阅读时得到最好好理解，其中相似的结构由相似的参考标记表示，并且其中：

图1是构造有混合功率源系统的示例性车辆的示意图，示出电池组和车辆的各种其他子部件的整合；

图2A和2B分别示出根据现有技术的在母线、端子引脚和电压感测电路的熔丝之间的连接的俯视图和正视图；

图3A示出根据本发明的方面的模制的壳体，具有放置在其中的端子引脚；

图3B示出根据本发明的方面的图3A的壳体，其连接到母线和熔丝以限定模块化的、整体的电压感测电路；

图4A单独地示出图3B的母线；

图4B单独地示出图3A和3B的端子引脚；

图5A示出图3B的模块化的、整体的电压感测电路整合到电池单元框架的一部分中的从一个侧面的视图；

图5B示出图5A的整合的电压感测电路的从相反侧面的视图；

图6是可用于图1的车辆中的电池组的简化分解图；

图7示出根据本发明方面的ICB的顶部透视图，其示出熔丝在母线和端子引脚之间并入电压感测电路中；和

图8示出图7的部段8的电压感测电路的详细视图。

具体实施方式

首先参考图1和图6，示出根据本发明的混合动力车辆10的示意图。在本发明上下文中，将理解术语“车辆”可适用于汽车、卡车、货车、越野车（SUV）或类似物。车辆10包括ICE20，电池30（在此也称为电池组、模块或有关物以强调多个电池单元在其中的组装本质）和电子控制系统40，在此ICE20和电池30中的一个或者两者可耦接到电动机/发电机25。车辆10还包括动力总成50（其可是传动轴或类似的形式）以把推进动力从ICE20、电动机/发电机25或电池30传送到轮子60的一个或多个。电池30包括充电状态（SOC）系统32和功率逆变器组件34，其后者包括各种模块，包括用于IGBT和电容器（未示出）以及配置成在这些和其他关联的电池有关的电子构件之间为电流提供通路的其他导电元件的那些。母线组件（其部分在下面更详细地示出和讨论）提供在这些各种模块之间的紧凑的、可靠的电连接。额外的支持性装备比如散热器70也被示出。虽然电池30（其如上面讨论的那样可放置在框架中作为较大组件的部分）在车辆10的后部中示出，但是其可位于任何合适位置以（通过在下面更详细讨论的母线）便于其电力耦接到各种电力构件。在一个实施例中，电池30是由多个锂离子（Li-ion）单元（未单独地示出）组成的组件或组。电子控制系统40可包括各种电机驱动模块以控制电动机的转矩和速度以及其他车辆功能。本领域技术人员应理解的是虽然车辆10目前示出为动力混合车辆，但是具有纯电功率的车辆（即不需要ICE20的车辆）也认为在本发明的范围之内。

具体地参考图6，与电池组30相关联的细节在局部分解视图中示出。取决于需要的功率输出，多个电池单元305可沿堆叠轴线A-A形成在可结合为组或节段315的模块310中；这可对齐以由也可为可能需要补充冷却的配置中使用的冷却剂软管325充当支撑的公共托盘320支撑。隔板330可限定主要支撑结构，其可用作用于冷却剂软管325的接口，以及在需要电池服务的情况下容纳电池断开单元。除了为多个电池模块310提供支撑，托盘320和隔板330可支撑其他模块，比如电压、电流和温度测量模块（VITM）335（其充当集中式“控制中心”以通过本地网络（未示出）聚集个体单元电压信息）。示出单个电池单元305（下面将更详细地讨论）在电池模块310中的一个中的放置，其由ICB340覆盖。单独电压和温度模块（VTSM（未示出））可制作成坐落在三个主要电池节段315中的每个上，其组成T形组30以将单元电压从每个ICB340传送到VITM335。用于在各种单元305和电力监控或控制装备的一个或多个之间提供电力互连功能的在该母线上的变化将在下面更详细的讨论。其他特征，比如人工服务断开件345、绝缘件350和罩355完成电池组30。

在一个典型实例中，电池组30可包括大约两百到三百个单个电池单元305，但是（类似的安排）单元305的数量可更多或更少，取决于车辆10的动力需要和其电子控制系统40。在优选的形式中，单元305限定刚性的、矩形的（即棱柱）形状。在更加具体的形式中，单元305是棱柱囊变体而不是棱柱罐变体。单个电池单元305在电池组30内的放置被示出，然而ICB650（其在图7中示出并在下面更详细地讨论）可放置成高于或低于对齐的单元305以便提供单元305安装和电力监控和控制功能两者。在本发明上下文中，术语“电池单元”、“电池模块”和“电池组”（和他们的缩写变体“单元”、“模块”和“组”）用于描述整体的基于电池的动力系统以及其组件的构件的不同水平。例如，多个个体电池单元305沿堆叠轴线A-A以面对面关系堆叠以便他们的边缘实质上对齐以限定大体矩形形状。这些单元305（结合辅助装备）310形成电池模块的构件块，其继而组成完整的电池组30。这些术语中的一个或多个的使用在上下文将是显而易见的。各种电池单元和模块可如示出对齐以由共同托盘支撑，该共同托盘在可能需要补充冷却时也可用作冷却剂软管、集管、歧管或相关管道的支撑。

然后参考图2A和图2B，示出描述现有技术的母线子组件100（图2A）和电压感测电路105的一部分的细节，电压感测电路105构成通过熔丝130在母线110和端子引脚120之间的连接。特别地，组成电压感测电路105的各种构件直接地附接到用来为这些和其他构件提供机械或结构支撑的框架140的一部分。此外，额外的构件比如支撑电池单元的托盘36优选地尺寸设计为与框架140在结构上合作。在一种形式中，框架140沿其最长边缘在长度上大约为10英寸（即大约250毫米）和还包括在其中形成的通过螺栓或相关紧固件（未示出）加强连接的孔150。本领域技术人员将理解的是仅仅示出框架140的小部分，其中（具有安装的单元36和电压感测电路105的）多个该框架140堆叠或以其他方式布置以提供机械地刚性通路以便于从单个电池单元36到车辆10中的各种功率消耗构件的电流。取决于构造，每个单个母线子组件100的其他构件（未示出）可包括正DC端子和负DC端子，和在单个电池单元的正端子和负端子之间建立电连接的多个其他构件，以及电池30的其他构件。应注意的是任何DC到AC的转变发生在电池组外，并且当前没有示出。每个母线子组件100将从DC源（即电池单元36）的正端子和负端子接收的电流传递到（尤其）IGBT设备、功率二极管或可将DC信号转换为单相AC信号的其他构件。如上面提及，在一种形式中，母线子组件100的至少导电部分可由铜或铜合金制成，并且可额外地电镀。

在堆叠和连接各种单个框架140后，形成类似基本最终的电池组（例如电池30）的结构组件。如上面提及的，在电池30内的每个电池单元安装到包括熔丝130可固定到母线110和端子引脚120的安装位置的对应框架140。在一个特定的形式中，底盘或有关更大的容纳件（未示出）还可用来为不仅电池30而且内部的电子构件比如组成功率逆变器组件34的那些提供外壳和相关环境保护；这种额外的容纳件可由具有导电特征的合适材料制成，以便可地接到车辆10的底盘以为容纳的电构件提供地接源。

电池30构造的上面的方法使总体上每个电压感测电路105和尤其地每个熔丝130被挑选和放置到框架140上成为必要；而且熔丝130的电引线（其典型地是非常小，例如直径为0.6毫米）需要与端子引脚120和母线110对齐以便合适的电阻焊。具有完全不同的尺寸（具体地，框架140的大尺寸和熔丝130的小得多的尺寸）的物体的操作增加了装配过程的复杂性，因为在较大尺寸内认为精细动作的移动可能对熔丝130和其易损的引线的特定需要来说是远远太粗糙的。这继而导致对电压感测电路105的潜在的处理或加工相关的损害。

接着参考图3A、3B、4A、4B、5A和5B，示出根据本发明的方面的组成电压感测电路子组件200（在此也称为组件）的各种构件。首先参考图3A和3B，通过具有至少母线210和端子引脚220在壳体202内整体形成，子组件200包括用于包含电压感测电路205的壳体202作为降低复杂性、过程变化性和成本的方式，壳体202将继而将与框架（比如框架240）整体形成（比如通过包覆成型或封装）以便熔丝230的放置和对齐在损害风险的显著降低的情况下实现。各种成形物在壳体202内限定，包括孔202A，其允许液态形式的模制的框架材料（例如聚丙烯）穿过以便在凝固时，他们在框架240和壳体202之间形成永久的、整体的连接。其他成形物，比如202B、202C和202D用来限定母线210、端子引脚220和熔丝230可分别地被安装或以其他方式放置的空间。同样，连接器202E可用来为组成框架240或以其他方式连接到框架240的其他装备限定安装位置。成形物202G限定弯曲路径（抽象地显示为粗略的蛇形）以允许来自熔丝230的引线附接到母线210和端子引脚220的互补表面上。图3B具体地示出壳体202和整个母线210如何形成电压感测电路子组件200。在一种构造形式中，端子引脚220放置在可以是预先限定的槽或形成在壳体202中的有关形状的模具中，而母线210可通过合适连接结合到壳体。在任何情况下，一旦母线子组件200形成，熔丝230就可插入相应于成形物202D的空穴或相关凹口。如上面提及的，母线210和端子引脚220的导电本质使得当固定到熔丝230的相应导电引线234、232时，他们形成电连续电路205。特别的，在端子引脚220和母线210中形成的成形部分201D和230A分别被尺寸设计为促进熔丝230的小直径的引线234、232之间的固定连接。在一种形式中，连接可通过合适的机械方法，比如卡扣配合、热桩接或类似方式，然而电连接可通过电阻焊或其他连接方法完成以建立下面讨论的熔丝接头。

具体地参考图4A和4B，母线210包括固定到由铝合金制成的背衬210B的由铜合金制成的大体导电面210A。孔210C被尺寸设计为与图3A的壳体202的棘爪形状的成形部202B合作。

具体地参考图5A和5B，示出框架240和壳体202的整合，在此表面细节添加到后者以更好地强调这两个结构之间的初始划分线。不同于现有技术，通过其在壳体202内的整合构造、电压感测电路子组件200和框架240，电压感测电路205对环境和机械负荷具有增加的抵抗力，因此降低失效的可能性。电压感测电路205的构造使得至少在壳体202内的熔丝230和其引线232、234放置的位置形成可随后固定到框架240的整体结构。从而在一种形式中，在框架240的模制过程期间模块化的壳体202和电压感测电路205可固定到框架240以便在模制完成时，壳体202和至少一部分电压感测电路205封装在框架240内。

再更具体地参考图5B，熔丝230（整体上）和在引线232、234和它们对应的在相应的端子引脚220和母线210（特别的）上的连接点之间形成的和熔丝接头236、238尤其易受到在正常制造和加工期间会发生的损害。从熔丝230的相反端延伸的引线232、234优选地通过电阻焊加工分别地向端子引脚220和母线210提供电连接。通过在引线232、234之间具有合适尺寸的弹性连接和精确对齐两者，熔丝230可以更大的可信度固定到壳体202以及母线子组件200的剩余部分，使得随后的框架加工（即大尺寸）操作不会利用在熔丝230、母线210和端子引脚220内的小尺寸错位中的微小差异来危害电压感测电路205的可靠制造。在一个具体形式中，至少大部分的母线210和端子引脚220在包覆成型加工期间由框架240的塑料来封装，而熔丝230优选地保持为未被框架240的材料实质地覆盖。如从本发明图中可以看出，在母线210和壳体202之间以及端子引脚220和壳体202之间有明显的连接覆盖，而熔丝230和其引线232、234保持实质上未覆盖。在壳体202中的空穴或相关凹口202D（在图3A中最好地示出）具有一体形成的翼片或棘爪202F以允许熔丝230牢固地搭扣配合到位，而蛇状壁202G促进引线232、234牢固对齐到端子引脚220和母线210的相应接触表面。

在一种形式中，在引线232、234和它们对应的在相应的端子引脚220和母线210上的连接点之间形成的熔丝接头236、238可通过电阻焊完成。较小的组件（比如配合在壳体202内或以其他方式与壳体202合作的组件）形成为可能的容差与熔丝230的尺寸和电阻焊的需要有好的匹配。而且，壳体202的紧凑的模块性质允许固定到其上的熔丝230以更符合框架240的较大尺寸结构的方式得到加工。同样，通过包覆成型，壳体202的本发明设计容易地整合在主框架240中，从而增加结构连续性和相关的整体稳健性和可制造性。

通过本发明结构，本发明的装配顺序相反于现有技术的装配顺序，其中在现有技术中电压感测电路205的三个电连接的构件110、120和130在电池单元框架140模制或成形之后装配，而在本发明中，在模制电池单元框架240之前构件210、220和230组合成单个独立的单元。这通过以壳体202（在第一、更模块化水平）和较大组件200（在第二、稍微更大的水平）的形式提供内置载体提高电路205整体性。而且，通过使用包覆成型加工将壳体202或组件200固定到框架240，至少母线210、移送引脚220以及它们到壳体202的相应互连以到周围环境的隔离被固定到位。

接着参考图7和图8，ICB650使用包覆成型实现母线651、引到包含在连接器集头660中的端子引脚的电压感测迹线（还称为端子引脚迹线）607、以及在这两者之间的熔丝630之间的隔离和对它们的结构支撑。如在本公开中别处提及的，上述构件组成电压感测电路105，其充当到外部电监控或控制装备（比如，尤其地，前述的温度测量模块335或电压和温度子模块340）的接口。ICB650是模块化组件形式，其继而被安装以结合图6的组30的对应边缘。与图3A至5B描述的实施例（其中，整合通过可搭扣配合或以其他方式连接到类似ICB的框架240的分立模块或壳体202发生）不同，至少母线651的整合（和结合图8在下面讨论的电压感测电路605的部分的可能整合）是通过一体构造的某些形式（比如通过ICB650的包覆成型）。该构造减少零件总数，和使电压感测电路605更经得起后续构件制造和装配，以及提供增强的对振动引起的加载的抵抗。该效益在需要更少接头的现有技术的柔性电路方法尤其普遍。同样，与使用在柔性电路设计上的搭扣配合方法的耦接相比，根据本发明的一方面的作为电子监控电路的接线盒的以连接器集头660的形式的耦接的使用是更稳健的。

具体参考图8，电压感测电路605由至少电路保护熔丝630和以大体圆柱形状的轴向引线635的形式的导电线组成，该导电线可配合到端子引脚迹线607，该端子引脚通路607用作到端子引脚的用于熔丝630接触点，其包含在接头660中，所有安装到ICB650中。通过把这些导电件中的至少一些整合到在ICB内的单个整体中，可实现所有装配构件的更稳健性。与在熔丝630和相关构件被单独地装配相比，这对帮助熔丝630和其引线635抵抗远远更严酷的装配和后续操作以及使用处理是尤其有价值的。在优选的形式中，来自熔丝630的引线635焊接到或以其他方式永久地连接到迹线或端子引脚迹线607。形成包覆成型的被形成到ICB650的部分中的孔或者相关的凹槽655确保便于装配工具进入，而囊637提供牢固的放置位置和随后在熔丝630和ICB650之间的安装。在优选的形式中，对于在较大电池组30内的每个单元305来说存在电路605以便当每个个体单元305发生电压波动时电路605提供测量手段。

如上面提及的，一种用于把熔丝630联接到形成在ICB650中的电压感测迹线或端子引脚607（或其他导电线）的技术是锡融合方法。在该方法中（其由本发明人中之一在名为TIN FUSION JOINING FOR ROBUST INTEGRATION OF ELECTRICAL COMPONENTS WITH AXIALLEADS的US专利申请14/461,583下形成，该专利申请由本发明的受让人共同拥有并且在此通过引用整体并入），熔丝630可固定到ICB650，并且然后经受作为减少应力和相关的疲劳或者基于断裂的接头失效的方式的特定焊接加工。

除了上面提及的锡融合方法的其他加工，比如传统焊接、钎焊和相关电联接方法可作为替代使用。例如，电阻点焊机可使用以使锡涂层熔化到配合的引线635或端子引脚迹线607上。而且，通过在引线635中形成弯曲（本发明示出为90°，但是对本领域技术人员可理解的是其他角度也可采用），响应于热增长和收缩问题的应力释放的增多会加强。此外，通过暴露熔丝630（即未包覆成型），热膨胀和收缩问题进一步避免。同样，形成到ICB650包覆成型件中的扩大的孔尺寸655促进电阻焊机的尖端或电极（两者都未示出）的插入的容易性。

应注意，类似“优选地”、“共同地”、和“典型地”的术语在此不用于限制所要求保护发明的范围或者暗示某些特征对于所要求保护的发明的结构或功能是关键的、本质的、或者甚至重要的。相反，这些术语仅仅旨在强调在本发明具体实施例中可能利用或可能不利用的代替的或额外的特征。同样，为了描述和限定本发明的目的，应注意，术语“实质上”在此用于代表可归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的内在不确定度。该术语在此还用于代表在不导致论述主题的基本功能的改变的情况下定量表示从所陈述参考值变化的度。

为了描述和限定本发明的目的，应注意，术语“电池”、“电池组”或类似物在此用于代表用于优选地为车辆提供电流、推进或相关目的的个体电池单元的组合。而且，在术语“机动车”、“汽车”、“车辆”或类似物的变体意味着应总称地解释，除非上下文相反规定。这样，对机动车的参考将理解为覆盖小汽车、卡车、公交车、摩托车和其他相似的运输模式，除非在上下文中更特别地引述。

已经详细描述本发明和通过参考其具体实施例，将明显的是，修改和变化是可以的而没有偏离由随附的权利要求限定的本发明的范围。更具体地，尽管本发明的一些方面在此被认定为优选的或特别地有优势的，但是应构思的是本发明不必限制为本发明的这些优选的方面。

Claims (12)

1.一种用于感测由电池组内的棱柱形电池单元产生的电压的组件，所述电池组由多个所述棱柱形电池单元组成，所述组件包括：

限定在其上的多个单元安装通道的互连板；

固定到所述互连板的耦接件；和

模块化子组件，包括：

壳体；

母线，所述母线固定到所述壳体并且在其中限定多个单个信号承载线，所述母线形成在所述互连板中并与所述耦接件合作以通过所述多个单个信号承载线中的相应的一个在所述多个单元安装通道中的每个和所述耦接件之间建立信号连接；和

形成在所述壳体内并且通过信号与所述多个单元安装通道中的每个和所述母线的相应部分合作的电压感测电路，每个所述电压感测电路包括通过锡融合耦接到其的至少一条导电线和具有轴向引线的至少一个熔丝，

其中所述互连板限定囊以接收所述轴向引线。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述耦接件包括电监控连接器集头。

3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述互连板相对于所述母线被包覆成型以在它们之间限定整体成形物。

4.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个单元安装通道中的每个通过超声波焊接固定到所述电压感测电路中的相应的一个。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述互连板由非导电材料形成。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述互连板限定在其中形成的接纳熔丝的囊以接收所述电压感测电路的所述至少一个熔丝。

7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述至少一条导电线整体形成在所述互连板内。

8.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述接纳熔丝的囊还构造为使得在所述至少一个熔丝放置到所述接纳熔丝的囊中时，所述至少一条导电线从所述至少一个熔丝延伸并且终止在所述互连板上的由孔限定的位置。

9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述多个单元安装通道整体形成在所述互连板内。

10.一种构造为给车辆提供推进功率的电池组，所述电池组包括：

沿着堆叠轴线对齐以藉此限定面对关系的多个棱柱形电池单元；

单元监测电子装置；

构造为在其中包含所述多个棱柱形电池单元的盒；和

耦接到所述多个棱柱形电池单元和所述盒中的至少一个的组件，包括：

限定在其上的多个接收电池单元的安装通道的互连板；

连接到所述互连板和所述单元监测电子装置的耦接件；和

模块化子组件，包括：

壳体；

母线，所述母线固定到所述壳体并且在其中限定多个单个信号承载线，所述母线形成在所述互连板中并与所述耦接件合作以通过所述单个信号承载线的相应的一个在所述多个接收电池单元的安装通道中的每个和所述耦接件之间建立信号连接；和

形成在所述壳体内并且通过信号与所述多个接收电池单元的安装通道中的每个和所述母线的相应部分合作的电压感测电路，每个所述电压感测电路包括通过锡融合耦接到其的至少一条导电线和具有轴向引线的至少一个熔丝，其中所述互连板限定囊以接收所述轴向引线。

11.如权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述互连板相对于所述母线被包覆成型以在它们之间限定整体成形物。

12.如权利要求11所述的电池组，其特征在于，所述互连板限定在其中形成的接纳熔丝的囊以接收所述电压感测电路的所述至少一个熔丝。