CN107681218B - 用于电池阵列的传感器熔断部 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电池阵列的传感器熔断部。一种车辆电力系统可包括具有至少一个电池的电池阵列，所述至少一个电池具有连接到电总线的汇流条。所述电力系统还可包括传感器的导电引线，传感器的导电引线焊接到汇流条以形成由多个针脚限定的接合部，所述多个针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器。

Description

用于电池阵列的传感器熔断部
技术领域
本公开涉及用于电池阵列的传感器熔断部。
背景技术
电动车辆和混合动力车辆可包括用于储存和释放电能的电池阵列或电池组。电池电压可由附连的传感器监测。传感器可交错布置在具有相反极性的汇流条之间。
发明内容
一种车辆电力系统可包括具有至少一个电池的电池阵列，所述至少一个电池具有连接到电总线的汇流条。所述电力系统还可包括传感器的导电引线，所述传感器的导电引线被焊接到汇流条，以形成由多个针脚限定的接合部，所述多个针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器。针脚可沿着导电引线的轴线布置。针脚可垂直于导电引线的轴线布置。导电引线可以是22号线。针脚可具有相当于26号线的表面积。所述多个针脚的净横截面积可以在导电引线的横截面积的60％到70％之间。
一种方法可包括：利用激光焊接将传感器的导电引线接合到电池阵列的汇流条，以形成由多个激光焊接针脚限定的接合部，所述多个激光焊接针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器。针脚可沿着导电引线的轴线布置。针脚可垂直于导电引线的轴线布置。导电引线可以是22号线。针脚可具有相当于26号线的表面积。所述多个针脚的净横截面积可以在导电引线的横截面积的60％到70％之间。
一种车辆电力系统可包括电池阵列，该电池阵列包括至少一个电池，所述至少一个电池具有连接到电总线的汇流条。所述系统还可包括传感器的导电引线，所述传感器的导电引线被激光焊接到汇流条以形成由多个针脚限定的接合部，所述多个针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，并且，所述传感器的导电引线被定向为具有自由下落倾向，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器并使导电引线和汇流条分离。针脚可沿着导电引线的轴线布置。针脚可垂直于导电引线的轴线布置。导电引线可以是22号线。针脚可具有相当于26号线的表面积。所述多个针脚的净横截面积可以在导电引线的横截面积的60％到70％之间。
附图说明
图1描绘了以串联结构构造的电池阵列；
图2描绘了位于线与汇流条之间的来自激光焊接的一系列针脚；
图3A描绘了垂直于线的轴线的来自激光焊接的一系列针脚；
图3B描绘了沿着线的轴线的来自激光焊接的一系列针脚；
图3C描绘了以圆形构造或三角形构造布置的一组针脚；
图4描绘了用于激光焊接汇流条和导电引线的方法。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例并且其它实施例可以采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型。
电力模块或电池阵列可包括大量的电池单元。每个电池单元可串联电连接以增大阵列的端子之间的电势。每个电池单元可在各个正端子与负端子之间使用汇流条进行电连接以使电压复合。可利用控制器或传感器来绝对地或相对地监测每个汇流条的电压。可利用扁平柔性电缆(FFC)将控制器电连接至各个汇流条。FFC可终止于电池阵列的给定侧上的各个单独的汇流条处，以向控制器提供电压反馈。FFC可包括多个单独的导体。FFC可为汇流条之间的短路电流泄漏提供路径。
硬终端在相当于线的横截面积的能够携带电流的传感器引线之间提供持久的电连接。传感器引线可为短路提供路径。安装熔断器可防御短路。安装标准的熔断器会增大制造成本并引入单点故障。为了克服这些问题，可以以形成熔断部的方式将传感器引线和汇流条焊接在一起。
可利用钨极惰性气体保护(TIG)焊接、金属惰性气体保护(MIG)焊接或电弧焊接来形成熔断部。焊缝(weld)可用于在导电引线与汇流条之间形成期望的连接。这些方法会形成不期望的焊缝。激光束焊接可将传感器引线熔合至汇流条。激光束焊接可形成具有小于传感器引线的横截面积的净横截面积的接合部。更小的横截面积确保在高电流的情况下传感器引线和汇流条的分离将随着接合部的针脚(stitch)的熔化而发生。
传感器引线可以以任意定向或构造接合到汇流条。接合部可位于汇流条的任意侧上。例如，传感器引线可焊接到汇流条的底部，使得在熔断部熔化之后重力确保传感器引线和汇流条分离。传感器引线可焊接到汇流条的侧部，使得在提供过电流保护之后张力和重力将传感器引线拉离汇流条。此外，传感器引线可位于汇流条的顶部。
用于接合传感器引线和汇流条的针脚可具有各种空间布置。针脚可沿着传感器引线的轴线布置。针脚可垂直于传感器引线的轴线布置。针脚可以以能够提供足够强度并产生合适的净横截面积的任何几何形状布置。针脚可被布置为具有小于传感器引线的横截面积的净横截面积。例如，传感器引线可以是具有0.326mm2的横截面积的22号线。一个更大的针脚或多个针脚可用于形成具有0.14mm2的横截面积(与26号线的横截面积类似)的熔断接合部(fused joint)。
现在参照图1，描绘了电池阵列或电池组件100。多个电池模块102被布置为形成电池阵列100。电池模块102可位于电池阵列底盘132中。底盘132可利用通孔130固定到支撑构件。电池模块102利用汇流条104进行串联电连接。电池模块102可并联连接。各个电池模块102之间可存在间隙，以形成阵列100。FFC 106可跨过一些或一部分的电池模块102。FFC106可已与多个导体或导电引线108相关联。FFC 106的每个导电引线108可在一些或全部汇流条104上终止。如图所示，导电引线108可终止于汇流条104的顶部上。导电引线108还可终止于汇流条104的底部或侧部上。尽管示出为具有一致的终端，但导电引线108可相对于彼此以不同的定向终止。导电引线108可被定向为具有自由下落倾向，使得汇流条104与导电引线108之间的分离在短路期间发生。所述分离可归因于导电引线108或FFC 106的机械偏置或者重力。
现在参照图2，示出了位于汇流条104与导电引线108之间的由激光束112形成的激光焊缝111。激光焊缝111可沿着导电引线108的轴线113布置。焊缝111可具有多个针脚110。针脚110可具有一些重叠。针脚110可具有一致的或不一致的直径114。焊缝111可具有小于导电引线108的表面积的表面积。焊缝111的表面积可以是导电引线108的表面积的60％至70％。
现在参照图3A至图3C，示出了多个激光焊缝定向和构造。图3A公开了激光焊接(111)到汇流条104的导电引线108。激光焊缝111具有垂直于导电引线108的轴线113定向的针脚110。图3B公开了激光焊接(111)到汇流条104的导电引线108。激光焊缝111具有沿着导电引线108的轴线113定向的针脚110。图3C公开了激光焊接(111)到汇流条104的导电引线108。激光焊缝111具有针脚110，针脚110具有圆形定向115。
现在参照图4，公开了流程图200。流程图200在步骤202中开始。在步骤204中，传感器引线以确保在熔断部或焊缝失去之后传感器引线自由下落的定向与汇流条对齐，这意味着传感器引线的至少一部分具有自由下落倾向。自由下落倾向确保在短路期间由于传感器引线和汇流条的物理分离导电将停止。在步骤206中，利用夹具或粘合剂将传感器引线固定到汇流条，以确保有效的激光焊缝。在步骤208中，利用来自激光焊接的针脚将传感器引线与汇流条接合。在步骤210中，可检查接合部的质量，以确保使用尺寸合适的针脚和焊缝表面积。如果表面积不足，则可在步骤212中使激光重新定向。如果获得的表面积具有足够的紧固能力并且不过大，则处理将在步骤214中结束。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如之前所述的，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各种实施例已经可以被描述为在一个或更多个期望的特性方面具有优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特性可被折中，以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用或实施方式。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定应用。

Claims (18)

1.一种车辆电力系统，包括：
电池阵列，包括至少一个电池，所述至少一个电池具有连接到电总线的汇流条；
传感器的导电引线，焊接到汇流条以形成由多个针脚限定的接合部，所述多个针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器。
2.根据权利要求1所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚沿着所述导电引线的轴线布置。
3.根据权利要求1所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚垂直于所述导电引线的轴线布置。
4.根据权利要求1所述的车辆电力系统，其中，所述导电引线是22号线。
5.根据权利要求4所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚具有相当于26号线的表面积。
6.根据权利要求1所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚的净横截面积在所述导电引线的横截面积的60％到70％之间。
7.一种焊接方法，包括：
利用激光焊接将传感器的导电引线接合到电池阵列的汇流条，以形成由多个激光焊接针脚限定的接合部，所述多个激光焊接针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器。
8.根据权利要求7所述的焊接方法，其中，所述多个激光焊接针脚沿着所述导电引线的轴线布置。
9.根据权利要求7所述的焊接方法，其中，所述多个激光焊接针脚垂直于所述导电引线的轴线布置。
10.根据权利要求7所述的焊接方法，其中，所述导电引线是22号线。
11.根据权利要求10所述的焊接方法，其中，所述多个激光焊接针脚具有相当于26号线的表面积。
12.根据权利要求7所述的焊接方法，其中，所述多个激光焊接针脚的净横截面积在所述导电引线的横截面积的60％到70％之间。
13.一种车辆电力系统，包括：
电池阵列，包括至少一个电池，所述至少一个电池具有连接到电总线的汇流条；
传感器的导电引线，激光焊接到汇流条以形成由多个针脚限定的接合部，所述多个针脚的净横截面积小于所述导电引线的横截面积，并且，所述导电引线被定向为具有自由下落倾向，使得来自电池阵列的短路电流熔化所述接合部以保护传感器并使所述导电引线和所述汇流条分离。
14.根据权利要求13所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚沿着所述导电引线的轴线布置。
15.根据权利要求13所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚垂直于所述导电引线的轴线布置。
16.根据权利要求13所述的车辆电力系统，其中，所述导电引线是22号线。
17.根据权利要求16所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚具有相当于26号线的表面积。
18.根据权利要求13所述的车辆电力系统，其中，所述多个针脚的净横截面积在所述导电引线的横截面积的60％到70％之间。
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