CN108417766A - 线束隔离复合片、电池模组和电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线束隔离复合片、电池模组和电池管理系统，线束隔离复合片包括：上层膜、下层膜和用于采集电压信号和温度信号的汇流组件，汇流组件至少部分压合在上层膜和下层膜之间；汇流组件包括若干个间隔设置的连接片、若干根电压采集线和若干根温度采集线，上层膜上设有用于焊接连接片的第一避让部；下层膜上设有与连接片的外形相匹配的第二避让部。本发明实施例的线束隔离复合片采用上层膜和下层膜代替现有技术中作为线束隔离板主体的注塑件，减小了线束隔离复合片的厚度，提高了线束隔离复合片的简约性和轻薄度。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种线束隔离复合片、电池模组和电池管理系统。
背景技术
动力电池包括电池箱体、电池模组和电池管理系统等，电池模组安装在电池箱体内，电池管理系统与电池模组相连以实现对电池模组温度和电池状态的监控。以方壳电池模组为例，如图1所示，常见的电池模组包括若干个电芯110，若干个电芯110按照串并联要求堆叠起来组成电芯阵列150。电芯阵列150外侧通过激光焊接的方式安装有端板120和侧板130，从而将电芯阵列150组成一个具有一定结构强度的电芯组。每个电芯110的正负极处分别安装有电芯极柱111。为了实现对若干个电芯110之间的连接并增加电芯电压、温度的采集方案等，电池模组还包括覆盖在电芯组上的线束隔离板140。如图2所示，通常，线束隔离板140的主体为一个复杂的注塑件，该注塑件上镶嵌有金属连接片141、电压采集线束142、温度采集线束143和线束连接器144。装配时，通过激光焊接方式将金属连接片141安装在电芯极柱111上，温度采集线束143通过点胶附着在金属连接片141上，所有的采集信号(包括电压信号和温度信号)通过线束连接器144和外界的通讯完成数据交换。以上所述的线束隔离板140厚度相对较高，结构复杂，重量较大，从而造成电池模组在竖直方向的高度较高，电池模组的轻薄度有待进一步提高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种线束隔离复合片、电池模组和电池管理系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种电池模组的线束隔离复合片，所述线束隔离复合片包括：上层膜、下层膜和用于采集电压信号和温度信号的汇流组件，所述汇流组件至少部分压合在所述上层膜和所述下层膜之间；
所述汇流组件包括若干个间隔设置的连接片、若干根电压采集线和若干根温度采集线，若干个所述连接片根据所述电池模组串并联要求进行排列，若干根所述电压采集线和若干根所述温度采集线分别与若干个所述连接片连接，若干根所述电压采集线和若干根所述温度采集线均部分露出所述上层膜和所述下层膜覆盖的区域；
所述上层膜上设有用于焊接所述连接片的第一避让部；所述下层膜上设有与所述连接片的外形相匹配的第二避让部。
上述方案中，若干个所述连接片中至少两个设置有用于不同所述电池模组间连接的引出片；所述连接片位于所述第一避让部和所述第二避让部之间，所述引出片位于所述上层膜和所述下层膜覆盖的区域外。
上述方案中，每个所述连接片上均设有定位孔，所述定位孔与所述第一避让部和所述第二避让部相通；每个所述引出片上均设有安装孔。
上述方案中，所述定位孔为圆形孔，所述安装孔为腰形孔。
上述方案中，若干根所述电压采集线与若干根所述温度采集线并排布置；所述电压采集线的数量与所述连接片的数量相等，每根所述电压采集线的末端分别焊接至每个所述连接片。
上述方案中，若干根所述电压采集线与若干根所述温度采集线并排布置；所述汇流组件还包括与所述温度采集线数量相等且与所述温度采集线一一对应连接的若干温度传感器，每个所述温度传感器与所述连接片连接。
上述方案中，所述温度传感器为负温度系数热敏电阻器。
上述方案中，所述汇流组件还包括包覆件，所述包覆件包裹在位于所述上层膜和所述下层膜覆盖的区域外的若干根所述电压采集线和若干根所述温度采集线的外部以形成单根引出线。
上述方案中，所述汇流组件还包括连接器，所述连接器与所述单根引出线相连。
上述方案中，所述上层膜和所述下层膜朝向所述汇流组件的表面分别设有粘接层，所述上层膜和所述下层膜通过覆膜工艺将所述汇流组件至少部分压合在所述上层膜和所述下层膜之间。
上述方案中，所述第一避让部为避让孔、避让缺口或带有易撕线的避让片；所述第二避让部为避让孔、避让缺口或带有易撕线的避让片。
本发明实施例还提供了一种电池模组，所述电池模组包括电芯组和上述电池模组的线束隔离复合片，所述电池模组的线束隔离复合片安装在所述电芯组上方。
上述方案中，所述电芯组包括若干个电芯和分别安装在每个所述电芯上方的正极和负极的极柱，所述连接片与所述极柱焊接以实现若干个所述电芯之间的串并联连接。
上述方案中，所述电池模组还包括绝缘上盖，所述绝缘上盖覆盖在所述线束隔离复合片上。
本发明实施例还提供了一种电池管理系统，所述电池管理系统包括监控器和上述电池模组，所述监控器电连接若干所述电压采集线和若干所述温度采集线，以对所述电池模组的电压状态和温度状态进行监控。
本发明实施例提供了一种电池模组的线束隔离复合片，上层膜和下层膜用于压合汇流组件。当线束隔离复合片安装在电芯组上时，上层膜和下层膜能够将电压采集线和温度采集线与电芯隔离开以起到保护作用。露出上层膜和下层膜所覆盖的区域的那部分电压采集线和温度采集线可以用于向电池管理系统输送采集信号。第一避让部和第二避让部均用于使连接片外露一部分以便于线束隔离复合片与其他部件连接。本发明实施例的线束隔离复合片采用上层膜和下层膜压合汇流组件，代替现有技术中作为线束隔离板主体的注塑件，减小了线束隔离复合片的厚度，提高了线束隔离复合片的简约性和轻薄度。采用该线束隔离复合片的电池模组，降低了电池模组在竖直方向的高度，从而提升了电池模组的能量密度。
附图说明
图1为现有技术中电芯组的结构示意图；
图2为现有技术中线束隔离板的结构示意图；
图3为本发明实施例的电池模组的线束隔离复合片的一个可选结构的爆炸图；
图4为本发明实施例的电池模组的一个可选的结构示意图，其中线束隔离复合片与电芯组尚未安装到位。
附图标记：电芯110；极柱111；端板120；侧板130；线束隔离板140；金属连接片141；电压采集线束142；温度采集线束143；线束连接器144；电芯阵列150；
线束隔离复合片200；上层膜210；第一避让部211；下层膜220；第二避让部221；汇流组件230；连接片231；引出片232；定位孔233；安装孔234；电压采集线240；引出线241；连接器250；温度采集线260；温度传感器270；电芯组300；电芯310；极柱320。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清除、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，如有术语“上”、“下”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含只能所指示的技术特征的数量。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如有术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明第一方面实施例提供了一种电池模组的线束隔离复合片200，参见图3所示的本发明实施例的电池模组的线束隔离复合片200的一个可选结构示意图进行说明。
本发明实施例的电池模组的线束隔离复合片200包括：上层膜210、下层膜220和用于采集电压信号和温度信号的汇流组件230，汇流组件230至少部分压合在上层膜210和下层膜220之间；汇流组件230包括若干个间隔设置的连接片231、若干根电压采集线240和若干根温度采集线260，若干个连接片231根据电池模组串并联要求进行排列，若干根电压采集线240和若干根温度采集线260分别与若干个连接片231连接，若干根电压采集线240和若干根温度采集线260均部分露出上层膜210和下层膜220覆盖的区域；上层膜210上设有用于焊接连接片231的第一避让部211；下层膜220上设有与连接片231的外形相匹配的第二避让部221。
本实施例中，电池模组的线束隔离复合片200包括上下依次设置的三层，该三层结构通过压合(亦称层压)的方式完成装配。具体地，可借助加热或/和加压的方式将各层压合在一起，例如采用包括但不限于热压覆膜工艺将电池模组的线束隔离复合片200的各层进行装配。上层和下层分别是上层膜210和下层膜220，上层膜210和下层膜220均为绝缘性薄膜类材料，中间层为汇流组件230。若干个连接片231根据电池模组的串并联要求排列，具体地，连接片231与电芯组300中电芯310的排列方式相匹配以实现对电芯310的串联或并联。若干根电压采集线240根据电池模组的电压采集方案的要求可以与全部连接片231分别连接以采集每个电芯310的电压，或者若干根电压采集线240根据电池模组的电压采集方案的要求与部分连接片231分别连接以采集部分电芯310的电压。同样地，若干根温度采集线260根据电池模组的温度采样要求可以与全部连接片231分别连接以采集每个电芯310的温度，或者若干根电压采集线240根据电池模组的温度采样要求与部分连接片231分别连接以采集部分电芯310的温度。
连接片231为导电体，包括但不限于金属材料件或复合材料件，如连接片231的材质可以是铝、铜、镍、铁或它们的合金等。连接片231的数量可根据电芯310的数量进行调整。电压采集线240和温度采集线260的数量可根据相应的电压采集方案和温度采样方案进行调整。若干个连接片231的排列形式也可根据电芯310的串并联要求进行调整。若干根电压采集线240和若干根温度采集线260位于上层膜210和下层膜220所覆盖的区域外的部分能够将电压、温度等信号传输给电池模组外部的控制设备，比如用于监测电芯的电压和温度的监控器。线束隔离复合片200的连接片231可以采用焊接的方式与电芯组300的电芯310连接，例如：利用激光焊接方式将线束隔离复合片200的连接片231安装到电芯组300的极柱320上。第一避让部211能够使连接片231外露以便于连接片231与极柱320的激光焊接，第二避让部221能够使连接片231外露以便于连接片231与极柱320的导电接触。
图4示例性地示出了具有本发明实施例的线束隔离复合片200的电池模组一个可选的结构示意图。其中，电池模组中共有12个电芯310和13个连接片231，相邻两个电芯310的正负极极柱320依次交替设置，12个电芯310的电极极柱分两排设置，每排12个。相应地，13个连接片231也分两排设置，连接片231将电芯串联，电压采集线240将各个连接片231以采集所有电芯的电压。
为了实现不同电池模组间的连接，根据本发明一个可选的实现方式，若干个连接片231中至少两个设置有用于不同电池模组间连接的引出片232；连接片231位于第一避让部211和第二避让部221之间，引出片232位于上层膜210和下层膜220覆盖的区域外。
引出片232优选为与连接片231材质相同的导电体。引出片232可以与连接片231一体成型。图3示例性地示地出了线束隔离复合片200的一个可选结构的爆炸图，其中，图3中线束隔离复合片200的结构与图4中结构相同，引出片232可以呈大致的L型。图3显示的连接片231的形状为矩形，连接片231的形状还可以是圆形、椭圆形、菱形或不规则图形等。图4所示的电池模组可以通过引出片232实现与其他电池模组或电器件的串联或并联。
在本发明一个可选的实现方式中，每个连接片231上均设有定位孔233，定位孔233与第一避让部211和第二避让部221相通；每个引出片232上均设有安装孔234。进一步地，定位孔233为圆形孔，安装孔234为腰形孔。
连接片231通过定位孔233与电芯310进行安装定位，引出片232通过安装孔234实现不同电池模组间的连接。如图3和图4所示，当连接片231只与一个电芯310相连时，连接片231上可以设置一个定位孔233，当连接片231与相邻的两个电芯310相连时，每个连接片231上设置两个定位孔233；每个引出片232上设置两个安装孔234。每个连接片231上定位孔233的数量可根据连接片231连接的电芯310的数量进行调整，引出片232上安装孔234的数量也可根据需要进行调整。
在本发明另一个可选的实现方式中，若干根电压采集线240与若干根温度采集线260并排布置；电压采集线240的数量与连接片231的数量相等，每根电压采集线240的末端分别焊接至每个连接片231。
若干根电压采集线240与若干根温度采集线260并排布置形成扁平的导线组，能够避免因导线汇集导致线束隔离复合片200高度增高。电压采集线240与连接片231的数量相等以将各个连接片231进行连接，从而实现对电池模组中所有电芯310的电压采集。如图3和图4所示，电压采集线240和温度采集线260位于两排连接片231之间间隔出的区域内，并沿该区域的宽度方向并列排列。
在本发明另一个可选的实现方式中，若干根电压采集线240与若干根温度采集线260并排布置；汇流组件230还包括与温度采集线260数量相等且与温度采集线260一一对应连接的若干温度传感器270，每个温度传感器270与连接片231连接。进一步地，温度传感器270为负温度系数热敏电阻器。优选为侧面设置在连接片231上，以增加与连接片231的接触面积。
温度采集线260和温度传感器270的数量可以与连接片231的数量相等以间接地对每个电芯310的温度进行监控。温度采集线260和温度传感器270的数量还可以小于连接片231的数量，通过对个别电芯采样的方式对电池模组中电芯310的温度进行监控。如图3和图4所示，分成两排设置的连接片231上每排各有一个连接片231上连接有温度传感器270，温度传感器270可选用负温度系数热敏电阻器NTC1.9，每个温度传感器270各连接一个温度采集线260。
在本发明另一个可选的实现方式中，汇流组件230还包括包覆件，包覆件包裹在位于上层膜210和下层膜220覆盖的区域外的若干根电压采集线240和若干根温度采集线260的外部以形成单根引出线241。
电压采集线240和温度采集线260露出上层膜210和下层膜220覆盖的区域外的部分被包覆件包裹形成单根引出线241，便于在电池箱体内灵活安装。具体地，包覆件包括但不限于胶带、护套或包胶等。如图3和图4所示，可以使用胶带将露出上层膜210和下层膜220覆盖的区域外的若干个单根导线捆扎，捆扎后形成的单根引出线241长度一般为20mm。
在本发明一个可选的实现方式中，汇流组件230还包括连接器250，连接器250与单根引出线241相连。
单根引出线241的末端连接连接器250，连接器250可以选用低压连接器，用于将电池的电压数据及温度数据输送至电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)从而实现系统对电池模组的温度状态和电池状态的监控。
在本发明一个可选的实现方式中，上层膜210和下层膜220朝向汇流组件230的表面分别设有粘接层，上层膜210和下层膜220通过覆膜工艺将汇流组件230至少部分压合在上层膜210和下层膜220之间。
上层膜210和下层膜220通过覆膜工艺贴合在一起，并同时将汇流组件230镶嵌在上层膜210和下层膜220之间。用覆膜工艺代替现有复杂的注塑工艺生产线束隔离复合片200主体，实现了线束隔离复合片200更轻、更薄、更简约的目的。具体地，可以在上层膜210和下层膜220朝向汇流组件230的侧面分别涂胶，然后依靠热压工艺粘合在一起，并将中间层的连接片231和导线组240的一部分镶嵌在里面。
在本发明另一个可选的实现方式中，第一避让部211为避让孔、避让缺口或带有易撕线的避让片；第二避让部221为避让孔、避让缺口或带有易撕线的避让片。
第一避让部211和第二避让部221用于线束隔离复合片200与其他部件进行连接。当第一避让部211和第二避让部221为避让孔或避让缺口时，线束隔离复合片200的连接片231可以直接通过激光焊接的方式与电芯组300的极柱320连接。当第一避让部211和第二避让部221为带有易撕线的避让片时，需先沿易撕线将避让片撕除，使连接片231外露，再将线束隔离复合片200的连接片231与电芯组300的极柱320焊接。
本发明第二方面实施例提供了一种电池模组，电池模组包括电芯组300和上述各实施例所述的电池模组的线束隔离复合片200，电池模组的线束隔离复合片200安装在电芯组300上方。
由于线束隔离复合片200采用上层膜210和下层膜220压合汇流组件230代替现有技术中作为线束隔离板主体的注塑件，不仅完成了对各个部件的集成和保护，还减小了线束隔离复合片200的厚度，因而降低了整个电池模组垂直方向的高度，实现了电池模组的质量密度和体积密度的双重提升。本发明实施例的电池模组包括但不限于锂离子电池。
在本发明另一个可选的实现方式中，电芯组300包括若干个电芯310和分别安装在每个电芯310上方的正极和负极的极柱320，连接片231与极柱320焊接以实现若干个电芯310之间的串并联连接。
图4示例性地示出了电池模组的一个可选的结构示意图，其中电芯组300和线束隔离复合片200显示的均是简化结构图。在装配时，将装配好的线束隔离复合片200放置在电芯组300上方，利用激光焊接机将连接片231焊接至电芯310的极柱320上以完成焊接装配。电芯310的数量和串并联排列方式可根据需要进行调整，并不限于图4所示的12电芯串联的模式。
在本发明另一个可选的实现方式中，电池模组还包括绝缘上盖(未图示)，绝缘上盖覆盖在线束隔离复合片200上。
具体地，将线束隔离复合片200安装到电芯组300上后，为了提高安全性，还可以在线束隔离复合片200上方覆盖一层保护绝缘上盖，避免运输过程，或安装操作过程中，人体及金属工具触碰到连接片231，造成短路等安全事故。因此，绝缘上盖为绝缘件，例如，绝缘上盖为0.5mm厚的塑料片，塑料片通过双面胶粘接在上层膜210上。
本发明第三方面实施例提供了一种电池管理系统，电池管理系统包括监控器和上述实施例所述的电池模组，监控器电连接若干电压采集线240和若干温度采集线260，以对电池模组的电压状态和温度状态进行监控。
根据本发明实施例的电池模组和电池管理系统的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述线束隔离复合片包括：上层膜、下层膜和用于采集电压信号和温度信号的汇流组件，所述汇流组件至少部分压合在所述上层膜和所述下层膜之间；
所述汇流组件包括若干个间隔设置的连接片、若干根电压采集线和若干根温度采集线，若干个所述连接片根据所述电池模组串并联要求进行排列，若干根所述电压采集线和若干根所述温度采集线分别与若干个所述连接片连接，若干根所述电压采集线和若干根所述温度采集线均部分露出所述上层膜和所述下层膜覆盖的区域；
所述上层膜上设有用于焊接所述连接片的第一避让部；所述下层膜上设有与所述连接片的外形相匹配的第二避让部。
2.根据权利要求1所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，若干个所述连接片中至少两个设置有用于不同所述电池模组间连接的引出片；所述连接片位于所述第一避让部和所述第二避让部之间，所述引出片位于所述上层膜和所述下层膜覆盖的区域外。
3.根据权利要求2所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，每个所述连接片上均设有定位孔，所述定位孔与所述第一避让部和所述第二避让部相通；每个所述引出片上均设有安装孔。
4.根据权利要求3所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述定位孔为圆形孔，所述安装孔为腰形孔。
5.根据权利要求1所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，若干根所述电压采集线与若干根所述温度采集线并排布置；所述电压采集线的数量与所述连接片的数量相等，每根所述电压采集线的末端分别焊接至每个所述连接片。
6.根据权利要求1所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，若干根所述电压采集线与若干根所述温度采集线并排布置；所述汇流组件还包括与所述温度采集线数量相等且与所述温度采集线一一对应连接的若干温度传感器，每个所述温度传感器与所述连接片连接。
7.根据权利要求6所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述温度传感器为负温度系数热敏电阻器。
8.根据权利要求1所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述汇流组件还包括包覆件，所述包覆件包裹在位于所述上层膜和所述下层膜覆盖的区域外的若干根所述电压采集线和若干根所述温度采集线的外部以形成单根引出线。
9.根据权利要求8所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述汇流组件还包括连接器，所述连接器与所述单根引出线相连。
10.根据权利要求1所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述上层膜和所述下层膜朝向所述汇流组件的表面分别设有粘接层，所述上层膜和所述下层膜通过覆膜工艺将所述汇流组件至少部分压合在所述上层膜和所述下层膜之间。
11.根据权利要求1所述的电池模组的线束隔离复合片，其特征在于，所述第一避让部为避让孔、避让缺口或带有易撕线的避让片；所述第二避让部为避让孔、避让缺口或带有易撕线的避让片。
12.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括电芯组和权利要求1至11任一项所述的电池模组的线束隔离复合片，所述电池模组的线束隔离复合片安装在所述电芯组上方。
13.根据权利要求12所述的电池模组，其特征在于，所述电芯组包括若干个电芯和分别安装在每个所述电芯上方的正极和负极的极柱，所述连接片与所述极柱焊接以实现若干个所述电芯之间的串并联连接。
14.根据权利要求12所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括绝缘上盖，所述绝缘上盖覆盖在所述线束隔离复合片上。
15.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括监控器和权利要求12至14任一项所述的电池模组，所述监控器电连接若干所述电压采集线和若干所述温度采集线，以对所述电池模组的电压状态和温度状态进行监控。
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