CN108780954A - 具有多线平面电缆的端子组件 - Google Patents

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Abstract

一种端子组件包括多线平面电缆(118)，其具有多个扁平电线(140)和用于所述多个扁平电线的公共护套(160)。所述护套在相邻的扁平电线之间具有凹槽(168)以受控分离所述扁平电线，且将所述多线平面电缆的端部(158)处的护套部分围绕成分离的有护套的电线部分(166)，所述有护套的电线部分延伸所述扁平电线的长度(182)，且各自包括所述扁平电线的端接端(184)和绝缘套管(180)。所述扁平电线的端接端暴露在所述绝缘套管之外。端子附接到对应的扁平电线的端接端。

Description

具有多线平面电缆的端子组件
技术领域
本文的主题总体上涉及电池连接器系统。诸如用于电动车辆或混合动力车辆的电池模块通常包括组合在一起以形成电池模块的多个单元。电池模块连接在一起形成电池组。每个单元包括电连接在一起的正单元端子和负单元端子。使用母线连接正单元端子和负单元端子。一些系统被设计用于监控电池单元的各方面，例如电压、温度等。这种系统提供连接到监控电路的传感器。然而，在电池或母线中的每个和监控单元之间设置电线会增加电池模块的体积。
背景技术
一些系统使用柔性扁平电缆来减小连接到母线的电线的厚度，其易于组装并且避免磨损电线。然而，这种柔性扁平电缆的端接可能是困难的，因为柔性扁平电缆的扁平电线需要被布线到电池模块的不同区域。扁平电线是具有矩形截面的铜导体。另外，即使在柔性扁平电缆连接到监控系统的中央连接器处，每个扁平电线也需要端接到不同的端子并装载到连接器中。一些传统系统使用刺穿压接端子，其刺穿柔性扁平电缆以电连接到扁平电线。然而，与常规的压接相比，刺穿压接端子可能提供不太可靠的电连接。另外，将这样的端子装载到共同的外壳中是困难的。此外，这些组件可能不满足某些行业(例如汽车产业)设定的高电压爬电距离要求，因为端子之间的间隔距离可能不够大。当使用常规的柔性扁平电缆时，分离扁平电线以形成单独的扁平电线来分离端子，并因此增加爬电距离是困难的。例如，柔性扁平电缆的切割或撕裂可能导致扁平电线的暴露部分，这可能导致短路或其他问题。
仍然需要使用低成本、柔性扁平电缆来将扁平电线端接到端子的电池模块。
发明内容
该问题的解决方案由本文公开的端子组件提供，端子组件包括多线平面电缆，其具有多个扁平电线和用于所述多个扁平电线的公共护套。所述护套具有在相邻的扁平电线之间的凹槽以受控分离所述扁平电线，并将所述多线平面电缆的端部处的护套部分围绕成分离的有护套的电线部分，所述有护套的电线部分延伸所述扁平电线的长度，且各自包括所述扁平电线的端接端和绝缘套管。所述扁平电线的端接端暴露在所述绝缘套管之外。端子附接到对应的扁平电线的端接端。
附图说明
现在将参照附图以举例的方式描述本发明，在附图中：
图1是根据示例性实施例形成的电池系统的顶部透视图。
图2是根据示例性实施例形成的电池系统的电池单元的顶部透视图。
图3是根据示例性实施例形成的电池系统的母线的顶部透视图。
图4是电池系统的载体组件的一部分的顶部透视图。
图5是根据示例性实施例形成的电池系统的多线平面电缆的一部分的俯视图。
图6是图5所示的电缆的截面图。
图7是根据示例性实施例的多线平面电缆的端部的俯视图，其示出了端接到端子的分离的电线。
图8是准备装载到端子的开口压接筒中的电缆的有护套的电线部分的顶部透视图。
图9是电池系统的连接器组件的后部透视图，其示出了装载到连接器中的端子组件。
图10是根据示例性实施例形成的端子和端接至其的对应的有护套的电线部分的顶部透视图。
图11是根据示例性实施例的端子和对应的有护套的电线部分的顶部透视图。
图12是装载到连接器中的多个端子的顶部透视图。
具体实施方式
图1是根据示例性实施例形成的电池系统100的顶部透视图。电池系统100包括一个或多个电池模块102以及安装到(多个)电池模块102的载体组件110。电池模块102可以堆叠在一起作为电池组，其用作电池系统100的一部分，例如车辆(例如电动车辆或混合动力电动车辆)中的电池系统。在替代实施例中，电池系统100可以用于其他应用。
每个电池模块102包括多个电池单元104，例如棱柱形电池单元。电池单元104以并排的堆叠配置布置，以形成电池模块102。可选地，电池模块102可包括保持电池单元104的壳体或其他外壳。电池盖可以设置在电池单元104的顶部上方。电池盖可以覆盖每个电池单元104。
每个电池模块102包括正电池端子106和负电池端子108。电池端子106、108配置为联接到外部电力电缆，或者替代地可以被母线连接到另一个电池模块102的电池端子。可选地，电池端子106、108可以使用快速连接类型的连接器连接。
载体组件110包括一个或多个载体外壳112，其保持多个母线130(如图3所示)。母线130电连接到电气控制器(未示出)，其监控电池模块102(例如，电压)和/或控制与电池模块102相关联的功能。载体组件110保持电连接到母线130和/或热敏电阻(未示出)的连接器组件114。
连接器组件114包括连接器116和多线平面电缆118，该多线平面电缆118端接到保持在连接器116中的对应的端子。连接器组件114可以电连接到电池控制器，例如通过直接连接到电池控制器或通过连接到与电池控制器相关联的电线线束。例如，电池控制器或电线线束可包括配合连接器，其具有配置为与连接器116配合的配合触头。连接器组件114可以电连接到母线130，以通过测量相关电池单元104之间的母线130两端的电压来监控电池模块102的对应的电池单元104的电压。例如，电缆118的多个扁平电线可以电连接到对应的母线130。
图2是根据示例性实施例形成的一个电池单元104的顶部透视图。电池单元104包括单元外壳120，其具有顶部122和侧壁124。在所示的实施例中，单元外壳120是具有四个侧壁124的盒形。
电池单元104包括正单元端子126和负单元端子128。在所示的实施例中，端子126、128包括具有上表面的扁平垫，其限定用于电连接到对应的母线130(如图3所示)的连接接口。
图3是根据示例性实施例形成的一个母线130的顶部透视图。母线130用于电连接相邻的电池单元104(如图1所示)的单元端子126或128(如图2所示)。
母线130包括正极板132和负极板134。正极板132配置为端接到一个电池单元104的对应的正单元端子126，并且负极板134配置为端接到相邻的电池单元104的对应的负单元端子128。
母线130包括从负极板134延伸的电压传感器136。在所示的实施例中，电压传感器136构成压接筒，其配置为接收诸如连接器组件114(如图1所示)的电压感测系统的扁平电线140。压接提供与扁平电线140的可靠连接，以进行准确、可靠的感测。在替代实施例中可以提供其他类型的触头以连接到连接器组件114的对应的部件，例如绝缘位移触头、弹簧触头、引脚、插座、插入式线连接、焊接垫等。在其他替代实施例中，电压感测线可以固定到母线130，例如焊接、钎焊、使用导电粘合剂等。可选地，电压传感器136可以用母线130冲压成形。在替代实施例中，电压传感器136可以是联接到母线130的分离的部件，例如通过焊接、钎焊、紧固或以其他方式固定到母线130。
图4是载体组件110的一部分的顶部透视图，其示出了连接器组件114的一部分。连接器组件114用于连接到电压传感器136(如图3所示)，并监控电池单元104(如图2所示)的电压。连接器组件114包括设置在多线平面电缆118的端部处的连接器116。电缆118包括多个扁平电线140，其连接到对应的电压传感器136，例如在一端，并且连接到对应的端子142，例如在另一端。扁平电线140是具有矩形截面的金属导体。
连接器116包括保持端子142的外壳144。外壳144在前部146和后部148之间延伸。前部146限定连接器116的配合端，其配置为与配合连接器配合。外壳144可以限定接收配合连接器的腔或室。端子142可以在腔或腔室内暴露，以与配合连接器的对应的配合触头配合。在其他各种实施例中，外壳144可包括分离端子142的多个单独的腔。端子142可以通过后部148装载到外壳144中。
连接器组件114包括端子组件150。端子组件150包括多线扁平电缆118和端子142两者。端子组件150可包括设置在扁平电线140的相对端的其他端子，用于与电压传感器136配合。端子142具有配合端152，其配置为与配合连接器的对应的配合端子配合。在所述的实施例中，端子142是在配合端152处具有插座的母端子；然而，其他类型的触头可以设置在配合端152处，例如具有引脚的公触头或其他类型的触头。
图5是根据示例性实施例的多线平面电缆118的端部158的俯视图。图6是电缆118的截面图。电缆118具有多个扁平电线140和用于多个扁平电线140的公共护套160。电缆118是扁平的或平面的。电缆118是柔性的。电缆118具有扁平电线140，其并排地以堆叠布置。每个扁平电线140通过电缆118的带状部分162(图5)中的公共护套160作为单元连接在一起。
电缆118的端部158可以使扁平电线140在电缆118的分离区域164(图5)彼此分开一定长度(仅外部扁平电线140被示出为分开的，但是任何或所有的扁平电线140可以在分离区域164处彼此分开)。例如，可以撕裂或切割分离的部分以分离扁平电线140的部分。分离的部分可以被称为电缆118的有护套的电线部分166，因为扁平电线140被护套160的材料围绕。有护套的电线部分166在电缆118的带状部分162的前方延伸，其中扁平电线140保持完整并且作为单元连接在一起。有护套的电线部分166可相对于彼此独立地移动，例如用于端接到端子142(如图4中所示)和/或用于独立地装载到连接器116(如图4所示)中。
在示例性实施例中，有护套的电线部分166在护套160中的凹槽168处与相邻的有护套的电线部分166分开。凹槽168可以在相邻的扁平电线140之间居中。凹槽168可以是V形的，以迫使在凹槽168的点处分离，例如沿着凹槽168之间的平分线。凹槽168限定扁平电线140之间的边界，并且沿着凹槽168发生力分离。在没有凹槽的情况下，撕裂或切割会从一个扁平电线140向另一个扁平电线140偏移，导致一些扁平电线140具有更多的护套材料，而其他扁平电线140具有更少的护套材料。在没有受控分离的情况下，扁平电线140的部分可以通过撕裂或切割而暴露。
护套160是绝缘的并且由电介质材料制成，例如聚氨酯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、热塑性弹性体、橡胶等。护套160具有顶表面170和与顶表面170相对的底表面172。顶表面170和底表面172大致是平坦的。电缆118的电缆平面174(图6)限定在顶表面170和底表面172之间。护套160在顶表面170和底表面172之间具有厚度176(图6)。厚度176可以在凹槽168处减小。例如，厚度176可以在凹槽168处减小大约30％，大约50％或更多。可选地，凹槽168可以设置在顶表面170和底表面172二者上；然而，在替代实施例中，凹槽168可以仅设置在顶表面170或底表面172上。在示例性实施例中，凹槽168可以跨电缆118彼此对齐。与电缆118的长度和宽度178(图5)相比，厚度176相对较小。宽度178由扁平电线140的数量和扁平电线140之间的间距确定，该间距是基于扁平电线140的节距(例如，扁平电线140之间的水平中心线间距)和单独的扁平电线140的宽度以及扁平电线140之间的护套材料的量。在示例性实施例中，扁平电线140可以具有2.54mm的节距；然而，在替代实施例中，扁平电线140可以具有其他节距。
在分离区域164处，绝缘套管180(图5)围绕扁平电线140。绝缘套管180是围绕扁平电线140的护套的分离的部分。绝缘套管180将扁平电线140的长度182延伸到带状部分162，带状部分162在分离区域164的后方。扁平电线140的端接端184暴露在绝缘套管180之外或前方，以端接至端子142。
扁平电线140具有上扁平侧190、下扁平侧192以及在扁平侧190,192之间的相对的第一边缘194和第二边缘196。绝缘套管180围绕侧面190、192和边缘194、196，以确保扁平电线140的任何部分都不暴露，否则这可能导致短路或电弧放电。
图7是根据示例性实施例的多线平面电缆118的端部158的俯视图，其示出了端接到端子142的分离的电线140。在所示的实施例中，端子142是具有插座的母端子；然而，在替代实施例中可以使用其他类型的端子。有护套的电线部分166被示出为在电缆118的带状部分162的前方。有护套的电线部分166可相对于彼此独立地移动，例如将有护套的电线部分166装载到端子142中和/或将压接的端子142装载到连接器116中(如图4所示)。有护套的电线部分166可以被扭曲或以其他方式处理以装载到端子142中和/或将压接的端子142装载到连接器116中。
端子142包括配合端152和与配合端152相对的端接端154。在示例性实施例中，端子142包括端接端154处的压接筒156，其配置为F形压接到电线140的端接端184，并且可以F形压接到绝缘套管180，例如用于应变消除。压接筒156是开口筒，其设计为接收端接端184，并且可以通过机器或工具压接到电线140和绝缘套管180。F形压接是无焊接电气压接连接。
图8是准备装载到端子142的开口压接筒156中的一个有护套的电线部分166的顶部透视图。端子142具有顶部200和底部202，侧面204、206在顶部200和底部202之间延伸。端子142具有端子平面208，其沿着端子的纵向或配合轴线延伸，并且穿过顶部200和底部202(例如，平行于侧面204、206)。端子142必须在端子平面208处于特定取向的情况下装载到连接器116中(例如，基于接收端子142的腔的尺寸和/或形状和/或用于与配合端子进行正确配合)。
压接筒156包括开口端210、封闭端212以及它们之间的第一侧壁214和第二侧壁216。可选地，侧壁214、216可以从封闭端212向外远离彼此成角度。在所述的实施例中，开口端210位于端子142的顶部200处或面向端子142的顶部200，并且封闭端212位于端子142的底部202处或面向端子142的底部202。在F形压接操作期间，压接筒156的侧壁214、216折叠并压靠电线的端接端184。
在示例性实施例中，扁平电线140的端接端158被折叠以形成双层部分220，该双层部分220配置为接收在压接筒156中。双层部分220使接收在压接筒156中的电线140的金属材料的量加倍，这可以在F形压接操作期间形成更好的压接。在示例性实施例中，双层部分220接收在压接筒156中，使得扁平电线140的边缘194、196分别面向开口端210和封闭端212，并且使得平坦侧190或192在进行F型压接之前面向侧壁214、216。例如，当折叠时，上平坦侧190可以面向侧壁214、216二者，而下平坦侧192折叠并面向自身。替代地，当折叠时，下平坦侧192可以面向侧壁214、216二者，而上平坦侧190折叠并面向自身。
双层部分220接收在压接筒156中，使得在端接端184处的扁平电线140的扁平电线平面222(沿扁平电线140的中心平面限定)平行于端子平面208取向。例如，两个平面208、222垂直取向，其可以与电缆平面174不同(如图5所示)。例如，扁平电线平面222可以相对于电缆平面174大约为90°；然而扁平电线平面222可以是其他角度，例如相对于电缆平面174为45°，甚至可以相对于电缆平面174为0°，并且因此平行于电缆平面174。有护套的电线部分166可以被扭曲以使扁平电线平面222不平行于电缆平面174取向。
图9是连接器组件114的后部透视图，其示出了装载到连接器116中的端子组件150。连接器116的外壳144包括在后部148处的由腔壁232限定的单独的腔230。在示例性实施例中，腔壁232包括侧腔壁234和端腔壁236。侧腔壁234位于相邻的腔230之间。端腔壁236在腔230的顶部和底部处。在示例性实施例中，侧腔壁234可以比端腔壁236长。具有较短的端腔壁236可以减小连接器116的总宽度。端腔壁236的长度可以与腔230的间距或节距相关，并因此与用以保持端子142以与配合连接器配合的间距或节距相关。例如，端子142之间的节距可以是2.54mm的中心线间距；然而，在替代实施例中，并且取决于特定应用，其他更窄或更宽的节距是可能的。
端子142(如图8中所示)和电缆118的有护套的电线部分166被装载到单独的腔230中并且被腔壁232分开。腔壁232增加了插入相邻的腔230中的相邻的端子142之间的爬电距离，这可以降低电弧放电和/或短路的风险。在一些实施例中，侧腔壁234之间的腔的宽度240可以窄于有护套的电线部分166的绝缘套管180的宽度242。因此，有护套的电线部分166将不会在腔230中宽度方向地或水平地配合。然而，端腔壁236之间的腔的宽度244可以比绝缘套管180的宽度242宽，从而允许绝缘套管180在腔230中垂直取向。在其他各种实施例中，绝缘套管180的宽度242可以宽于侧腔壁234的宽度240，要求绝缘套管180在腔230内横向取向，例如以大约45°角成角度或者在腔230内角到角；然而，绝缘套管180可以以任何角度取向，以便于插入腔230中。
在组装期间，在一些实施例中，端子142将以特定取向装载到腔230中。例如，顶部200(如图8所示)可以面向上端腔壁236，并且底部202(如图8所示)可以面向下端腔壁236。侧面204,206(如图8所示)可以面向侧腔壁234。端子平面208(如图8所示)可以垂直取向。在导线140垂直装载在压接筒156中的实施例中(如图8所示)，端子142在腔230中的这种取向使电线140和相关的绝缘套管180垂直取向。当有护套的电线部分166离开外壳144的后部148时，有护套的电线部分166开始扭曲以与带状部分162的电缆平面174对齐。可选地，扁平电线140和绝缘套管180可以扭曲大约90°。在其他实施例中，扁平电线140和绝缘套管180可以以不同的角度扭曲，例如大约45°。端接端184处的扁平电线140和对应的绝缘套管180被扭曲，使得端接端184的扁平电线平面222与绝缘套管180后面的扁平电线140的扁平电线平面222(例如在带状部分162中)不平行地成角度。
图10是根据示例性实施例形成的端子300和端接至其的对应的有护套的电线部分166的顶部透视图。端子300包括配合端302和端接端304。配合端302可以与端子142的配合端152(如图8所示)相同。端接端304包括基部306和从基部306延伸的焊接凸部308。在替代实施例中，基部306可以限定焊接凸部308。在所示的实施例中，焊接凸部308相对于基部306弯曲大约90°；然而，焊接凸部308可以处于任何角度。在各种实施例中，基部306可以水平取向，而焊接凸部308垂直取向。基部306可以设置在端子300的底部，而焊接凸部308沿着端子300的侧面延伸。在替代实施例中，其他取向是可能的。
通过将扁平电线140焊接到焊接凸部308，可以将扁平电线140端接到焊接凸部308。例如，扁平电线140可以抗蚀焊接(resist weld)到焊接凸部308。在其他各种实施例中，扁平电线140可以超声波焊接、激光焊接或以其他方式永久地机械和电焊接到焊接凸部308。
如上所述，端子300可以配置为以特定取向装载到连接器116(如图9中所示)中。例如，端子300的端子平面310可以垂直取向。焊接凸部308可以具有相对于端子平面310的特定取向，以使有护套的电线部分166的扁平电线平面312相对于连接器116以特定取向来取向。例如，焊接凸部308可以平行于端子平面310取向。在替代实施例中，焊接凸部308可以具有其他取向，例如大约45°或大约0°或平行于端子平面310。
图11是根据示例性实施例的端子142和对应的有护套的电线部分166的顶部透视图。图12是装载到连接器116的外壳144中的多个端子142的顶部透视图。
有护套的电线部分166接收在压接筒156中。可选地，端子平面208可以大致垂直于扁平电线平面222(图11)和/或电缆平面174(图12)。在示例性实施例中，扁平电线140的边缘194、196折叠起来以限定凹形。两个边缘194、196设置在扁平电线140的顶部。第一平坦侧190自身向内折叠并面向内，而第二平坦侧192为U形或V形并且面向外。扁平电线140在替代实施例中可以具有其他形状，例如W形。端接端184接收在压接筒156中，使得边缘194、196在被F形压接之前面向压接筒156的开口端210。
绝缘套管180与扁平电线140折叠并且至少部分地接收在压接筒156中。当绝缘套管180过渡回带状部分162时，绝缘套管180解开并变平。在折叠区域，扁平电线140和端接端184处的对应的绝缘套管180的宽度小于凹槽168之间的护套部分的宽度246。通过使有护套的电线部分166变窄，扁平电线140和绝缘套管180可以能够装配在连接器116的窄腔230中。腔壁232将扁平电线140的端子140和端接端184分开，以保持插入相邻的腔体的相邻端子之间的爬电距离，从而降低电弧放电的风险。
应该理解的是，以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离其范围的情况下，可以作出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。本文描述的尺寸、材料类型、各种部件的取向、以及各种部件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且绝不是限制性的，并且仅仅是示例性实施例。在阅读以上描述后，在权利要求的理念和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应该参照所附的权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。

Claims (10)

1.一种端子组件(150)，包括：
多线平面电缆(118)，其具有多个扁平电线(140)和用于所述多个扁平电线的公共护套(160)，所述护套在相邻的扁平电线之间具有凹槽(168)以受控分离所述扁平电线，且将所述多线平面电缆的端部(158)处的护套部分围绕成分离的有护套的电线部分(166)，所述有护套的电线部分延伸所述扁平电线的长度(182)，且各自包括所述扁平电线的端接端(184)和绝缘套管(180)，所述扁平电线的端接端暴露在所述绝缘套管之外；以及
端子(142)，其附接到对应的扁平电线的端接端。
2.如权利要求1所述的端子组件(150)，其中，所述扁平电线(140)的端接端(184)折叠以形成双层部分(220)，所述双层部分接收在压接筒(156)中并压接所述端子(142)。
3.如权利要求2所述的端子组件(150)，其中，所述压接筒(156)包括开口端(210)、封闭端(212)和它们之间的侧壁(214，216)，所述双层部分(220)接收在所述压接筒中，使得所述扁平电线(140)的边缘(194，196)面向所述开口端和所述封闭端，且使得所述扁平电线的平坦侧(204,206)在被压接之前面向所述侧壁。
4.如权利要求1所述的端子组件(150)，其中，所述扁平电线(140)的端接端(184)被折叠成凹形，并接收在压接筒(156)中。
5.如权利要求4所述的端子组件(150)，其中，所述压接筒(156)包括开口端(210)、封闭端(212)和它们之间的侧壁(214，216)，所述扁平电线(140)的端接端(184)具有上平坦侧(190)、下平坦侧(192)及它们之间的相对的第一边缘和第二边缘(194，196)，所述边缘折叠起来以限定凹形，其中两个边缘设置在所述扁平电线的顶部(200)，所述端接端接收在所述压接筒中，使得所述边缘在被压接之前面向所述压接筒的开口端。
6.如权利要求4所述的端子组件(150)，其中，所述扁平电线(140)的端接端(184)和对应的绝缘套管(180)的宽度小于所述凹槽(168)之间的有护套的电线部分的宽度(246)。
7.如权利要求1所述的端子组件(150)，其中，所述电缆的护套(160)具有顶表面(170)和底表面(172)，所述护套具有在所述顶表面和所述底表面之间限定的厚度(176)，所述护套在所述凹槽(168)处更薄。
8.如权利要求1所述的端子组件(150)，其中，所述凹槽(168)沿着所述护套的顶表面(170)和底表面(172)二者设置。
9.如权利要求1所述的端子组件(150)，其中，所述扁平电线(140)的端接端(184)和绝缘套管(180)各自被扭曲，使得所述端接端彼此不共面。
10.如权利要求1所述的端子组件(150)，其中，所述端子(142)包括顶部(200)和底部(202)，端子平面(208)穿过所述顶部和所述底部，所述端子压接到所述扁平电线(140)的端接端(184)，所述端子平面平行于所述端接端处的扁平电线平面(222)，所述端子配置为接收在并保持在连接器外壳(144)中，所述连接器外壳具有由腔壁(236)分开的单独的腔(230)，所述端子平面中的每一个彼此平行地堆叠。
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