CN109478628A - 电池系统的连接器组件 - Google Patents

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Abstract

一种连接器组件(114)包括连接器(116)，该连接器具有配置为与和电池模块(102)相关联的控制模块连接器配合的多个端子，以及沿着电缆轴线(164)从连接器延伸的多线扁平电缆(118)。该多线扁平电缆具有端接到对应的端子的多个扁平线(140)和用于多个扁平线的公共护套(160)。该扁平线在多线扁平电缆的传感器端(152)具有暴露的端接部分(164)，以端接至与对应的母线(130)相关联的不同的电压传感器(136)。该端接部分沿着电缆轴线交错。该多线扁平电缆是成角度的，使得电缆轴线不平行于电池单元的单元堆叠方向(109)，暴露的端接部分沿着大致平行于单元堆叠方向的端接轴线(228)对齐。

Description

电池系统的连接器组件
技术领域
本文的主题总体上涉及电池连接器系统。
背景技术
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测电池单元的各方面，例如电压、温度等。这种系统提供连接到监测电路的传感器。圆形电线通常连接到传感器，作为将传感器和监测电路互连的线束的部分。在每个电池或母线与监测单元之间提供圆形电线增加了电池模块的体积，特别是在电线堆叠并穿过系统布线的情况下。线束存在损坏线缆的风险。一些系统使用柔性印刷电路来减小连接到母线的导线的厚度。然而，柔性印刷电路是昂贵的，并且电路的重新设计或重新布线可能是昂贵的。
仍然需要一种电池模块，该电池模块使用低成本的柔性扁平电缆来将扁平线端接到电池监测系统的部件。
发明内容
上述问题的解决方案由本文所公开的连接器组件提供。所述连接器组件提供用于电连接电池模块的相邻的电池单元的母线的电压监测，其包括连接器，所述连接器具有配置为与和所述电池模块的控制模块连接器配合的多个端子；以及多线扁平电缆，其沿着电缆轴线从所述连接器延伸。所述多线扁平电缆具有端接到对应的端子的多个扁平线和用于所述多个扁平线的公共护套。所述扁平线在所述多线扁平电缆的传感器端具有暴露的端接部分，以端接至与对应的母线相关联的不同的电压传感器。所述端接部分沿着所述电缆轴线交错。所述多线扁平电缆是成角度的，使得所述电缆轴线不平行于所述电池单元的单元堆叠方向，所述暴露的端接部分沿着大致平行于所述单元堆叠方向的端接轴线对齐。
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示意图。
图2是电池系统的电池模块的顶部透视图。
图3是根据示例性实施例形成的电池模块的电池单元的顶部透视图。
图4是根据示例性实施例形成的电池模块的母线的顶部透视图。
图5是根据示例性实施例的多线扁平电缆的俯视图。
图6是多线扁平电缆的截面图。
图7是电池系统的连接器组件的一部分的透视图。
图8是安装到电池系统的电池模块的载体组件的前部透视图，其包括多个连接器组件。
图9是根据示例性实施例的载体组件的一部分的放大透视图。
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的对应的载体组件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。电池模块102可以包含在外壳内。
电池系统100包括电池控制模块104，其可以安装在(多个)电池模块102附近。电池控制模块104控制电池模块102的活动。电池控制模块104可以包括车辆系统控制器或与车辆系统控制器通信，以验证电池模块102在为电池模块102的当前状况设定的参数内操作。电池控制模块104可以监测电池模块102的单元的电压。电池控制模块104可以监测电池模块102的温度。电池控制模块104可以向车辆提供故障代码。电池控制模块104可以安装在电池模块102上方，或者可以设置在其他地方，例如沿着电池模块102的侧面或远离电池模块102。
电池系统100包括一个或多个连接器组件114，其联接到电池控制模块104，例如联接到电池控制模块104的对应的控制模块连接器106。连接器组件114电联接到电池模块102内的电压传感器、温度传感器等，并且布线到电池控制模块104。
图2是一组电池模块102的顶部透视图。电池模块102包括多个电池单元108，例如棱柱形电池单元。电池单元108以并排的堆叠配置布置，以形成电池模块102。电池单元108在单元堆叠方向109上堆叠。可选地，电池模块102可包括保持电池单元108的壳体或其他外壳。电池盖可以设置在电池单元108的顶部上方。电池盖可以覆盖每个电池单元108。
每个电池模块102包括正电池端子和负电池端子。电池端子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，电池端子可以使用快速连接类型的连接器连接。
载体组件110设置在电池模块102上方。载体组件110保持一个或多个连接器组件114。载体组件110包括一个或多个托架112，其保持多个母线130(如图4所示)。母线130具有与之相关的电压传感器。连接器组件114电连接到对应的电压传感器，以监测母线130和电池单元108的电压。
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116配置为与电池控制模块104(如图1中所示)的对应的控制模块连接器106(如图1中所示)配合。连接器组件114电连接到母线130，以通过测量相关电池单元108之间的母线130两端的电压来监测电池模块102的对应的电池单元108的电压。例如，电缆118的多个扁平线可以电连接到对应的母线130。电缆118可以是扁平柔性电缆。
图3是根据示例性实施例形成的一个电池单元108的顶部透视图。电池单元108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108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，所述上表面限定用于电连接到对应的母线130(如图4所示)的连接接口。
图4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108(如图2所示)的单元端子126或128(如图3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108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108的对应的负单元端子128。可选地，正极板132和负极板132可以是不同的金属，例如铝和铜。
母线130包括与其相关联的电压传感器136。例如，电压传感器136可以是母线130的一体部分，其电连接到连接器组件114以进行电压监测。在其他各种实施例中，电压传感器可以是连接到母线130的单独部件或连接器。在所示的实施例中，电压传感器136由一个板的表面限定，例如负极板134。在各种其他实施例中，电压传感器136可以是从一个板延伸的突片或突起，例如从母线130的边缘或侧面延伸。可选地，这种突片或突起可以用母线130冲压和形成。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。在示例性实施例中，电压传感器136构成焊接突片，该焊接突片配置为接收连接器组件114(如图1所示)的扁平线140，该扁平线140焊接到该焊接突片。焊接提供与扁平线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除焊接突片以外的其他类型的触头以连接到连接器组件114的对应的部件，例如压接筒、绝缘位移触头、弹簧触头、引脚、插座、插入式线连接、等等。在其他替代实施例中，扁平线140可以固定到母线130，例如压接、焊接、锡焊、使用导电粘合剂等等。
在各种实施例中，母线130可包括应变释放突片138，用于将扁平线140固定到母线130，以便减小扁平线140到电压传感器136的连接点处的应变。例如，应变释放突片138可以减小扁平线140和母线130之间的焊接点处的应变。在所示的实施例中，应变释放突片138是配置为折叠以在电压传感器136附近夹住扁平线140的绝缘体的突片。在替代实施例中可以提供其他类型的应变释放突片。
图5是根据示例性实施例的多线扁平电缆118的俯视图。图6是电缆118的截面图。电缆118在连接器端150和传感器端152之间延伸。连接器端150处的扁平线140配置为端接到连接器116(如图2所示)的对应端子。传感器端152处的扁平线140配置为端接到对应的电压传感器136(如图4所示)。
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。扁平线140是具有矩形截面的金属导体。电缆118是扁平的或平面的。电缆118是柔性的。电缆118具有扁平线140，其与扁平线140并排地以堆叠布置布置。每个扁平线140通过公共护套160作为单元连接在一起。在示例性实施例中，电缆118的传感器端152是阶梯式的，使得扁平线140中的每一个具有不同的长度。例如，扁平线140从电缆118的外侧逐渐变短或逐渐变长。扁平线140在传感器端152处具有端接部分162。在示例性实施例中，端接部分162在传感器端152处是暴露的，以端接到母线130，例如通过焊接到母线130。例如，围绕扁平线140的端部的护套材料的部分被移除以暴露扁平线140。端接部分162沿着电缆118的电缆轴线164交错。例如，端接部分162的交错限定了阶梯式传感器端152。在示例性实施例中，端接部分162设置在扁平线140的远端处，扁平线140设置在距连接器端部150和连接器116不同的距离处。
可选地，扁平线140可以在连接器端150和/或传感器端152处彼此分开一定长度。例如，每个端接部分162可以与其他扁平线140和主护套160分离。这样的分离部分允许扁平线140相对于另外的扁平线140独立地移动，例如用于端接到端子或用于端接到母线130。例如，可以撕裂或切割分离的部分以分离扁平线140的部分。分离的部分可以称为电缆118的细缆166。扁平线140的部分可以在细缆166的下游被移除，以限定电缆118的交错的传感器端152。由此，细缆166可以沿着电缆轴线164交错。每个细缆166具有一个扁平线140和护套160的材料的对应部分。细缆166可相对于彼此独立地移动。细缆166各自包括端接部分162处的扁平线140的对应的暴露部分，并且可包括至少一段带护套部分，该带护套部分限定围绕扁平线140的绝缘套管。
在示例性实施例中，线缆118包括护套160中的凹槽168。细缆166可以在凹槽168处分开。凹槽168可以在相邻的扁平线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线140向另一个扁平线140偏移，导致一些扁平线140具有更多的护套材料，而其他扁平线140具有更少的护套材料。在没有受控分离的情况下，扁平线140的部分可以通过撕裂或切割而暴露。在其他各种实施例中，可以提供电缆118而没有在扁平线140之间限定的凹槽168。在这样的实施例中，细缆166可以机械分离，例如用切割刀、激光切割机或其他类型的装置。
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72之间。护套160具有顶表面170和底表面172之间的厚度。与电缆118的长度和宽度相比，厚度相对较小。厚度可以在凹槽168处减小。例如，厚度可以在凹槽168处减小大约10％，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。
在示例性实施例中，细缆166具有围绕扁平线140的护套部分180，其限定绝缘套管并且在下文中可称为绝缘套管180。绝缘套管180沿着护套160延伸扁平线140的长度至分离点，在分离点，护套部分180从护套160断开。扁平线140的端接部分162在扁平线140的远端处的绝缘套管180之外暴露，以端接至电压传感器136。替代地，不是将端接部分162暴露在绝缘套管180之外，而是将端接部分162通过绝缘套管180暴露，例如从顶表面170和/或底表面172。例如，可以移除护套部分180的一部分以限定暴露扁平线140的窗口。扁平线140的暴露部分可以电连接到端子或电压传感器136。在其他各种实施例中，扁平线140可以通过电压传感器136刺穿护套160而电连接到电压传感器136。例如，电压传感器136可以通过刺穿压接来端接。
扁平线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。在示例性实施例中，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是连接器组件114的一部分的透视图。连接器组件114包括设置在多线扁平电缆118的连接器端150处的连接器116。电缆118包括多个扁平线140，它们连接到对应的电压传感器136(如图4中所示)和连接器116的对应的端子。
连接器116包括保持端子(未示出)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，其配置为与控制模块连接器106(如图1中所示)配合。
图8是安装到电池模块102的载体组件110和多个连接器组件114的前部透视图。图9是载体组件110的一部分的放大透视图。载体组件110包括保持母线130的托架112。托架112包括顶部200和底部202。底部202配置为安装到电池模块102。托架112包括前部204和后部206，其之间具有侧面208。盖子可以在顶部200处联接到托架112以覆盖电缆118。
托架112包括接收对应的母线130的凹部210。可选地，凹部210可大致沿前部204和后部206定位。托架112包括在各个凹部210之间延伸的通道212。电缆118可以在通道212中布线以与对应的母线130对接。
在示例性实施例中，电缆118的传感器端152是阶梯式的，使得端接部分162是交错的。端接部分162可以与护套160分离，以端接至母线130。端接部分162可以在定位在托架112中并且端接至母线130之前被切割成一定长度、分离和/或剥离。扁平线140具有不同的长度，使得端接部分162交错以延伸到不同的母线130，以端接到不同的电压传感器136。可选地，电缆118可以在多个方向上分支，例如相反的方向，使得连接器116可以相对于电池模块102大致居中，而不是设置在电池模块102的端部。可选地，当电缆118在托夹112内布线到连接器116时，多个电缆118可以彼此堆叠或交叉。电缆118可以折叠以改变电缆118的布线方向。可选地，电缆118的一些扁平线140可以被布线到除电压传感器之外的传感器，例如温度传感器。
在示例性实施例中，电缆118相对于单元堆叠方向109以对齐角度220布置在托架112中。电缆118是成角度的，使得电缆轴线164与单元堆叠方向109不平行。成角度的电缆轴线164确保每个端接部分162配置为联接到对应的母线130。例如，因为传感器端152是阶梯式的，端接部分162沿着电缆118的长度交错(例如，沿着电缆轴线164)并且跨越电缆118交错(例如，侧到侧)，电缆118是成角度的，以使端接部分162与对应的母线130先后对齐。母线130沿着电池单元108的堆叠体在单元堆叠方向109上堆叠。每个端接部分162从连接器116朝向母线130成角度，以与电压传感器136对齐。例如，最内侧的扁平线140(相对于托架112的中心)从连接器116到对应的母线130(例如，离连接器116最远的最末端母线130)成角度。紧靠最内侧扁平线140的内侧的扁平线140从连接器116到对应的母线130(例如，从端部开始的第二母线)成角度，依此沿扁平线140和母线130的线向下。电缆118的扁平线140相对于母线130成角度(例如，相对于母线130的边缘成角度)。
对齐角度220可以是相对于单元堆叠方向109的任何非平行角度。可以基于以下来确定对齐角度220：端接部分162之间的节距222(例如，端接部分162的焊接点之间的距离)，或替代地，最长扁平线140的长度(例如，从连接器116到最长扁平线140的焊接点的距离)。可以基于以下来确定对齐角度220：每个细缆166的宽度224，或者替代地，细缆166的累积宽度，其为电缆118的宽度。
在示例性实施例中，每个端接部分162沿着端接轴线228对齐，端接轴线228与电缆轴线164不平行。端接轴线228可大致与单元堆叠方向109平行。端接轴线228可以与母线130上的电压传感器136对齐。
在示例性实施例中，母线130彼此相同并且相对于电池单元108定位在相同的位置处(例如，距托架112的前部204相同的距离和/或距电池单元108的外边缘相同的距离)。连接器116大致位于母线130的横向内侧，例如更靠近托架112的中心。由此，最内侧的扁平线140位于最外侧的扁平线140的横向内侧，该最外侧的扁平线140定位为最靠近母线130。为了使每个端接部分162端接于对应的母线130的相同位置，电缆118以对齐角度220成角度。使每个端接部分162端接到对应的母线130的相同位置使得制造和组装更容易。例如，用于将暴露的端接部分162激光焊接到电压传感器136的激光焊接工具可以相对于端接部分162容易地定位。例如，激光焊接工具可以仅沿着端接轴线228在线性方向上移动，并且不需要横向移位以与端接部分162对齐。母线130可以全部相同，因为电压传感器136可以全部位于相同的位置并且不需要横向移位以与交错的端接部分对齐(如果电缆118与单元堆叠方向109平行，则将是这种情况)。
在示例性实施例中，连接器组件114沿着托架112的前部204和后部206设置。第一和第二连接器组件114在电池模块102的同一侧具有连接器116，电缆118朝向电池模块102的相对侧延伸。第一电缆118在前部204处端接到母线130，第二电缆118在后部206处端接到母线130。电缆118彼此远离地成角度。例如，靠近前部204的电缆118朝向前部204倾斜，而朝向后部206的电缆118朝向后部206倾斜。电缆118的远端比电缆118的连接器端部150进一步分离。
在示例性实施例中，电缆118包括应变释放部分230。应变释放部分230设置在端接部分162附近，以在母线130处提供应变释放，例如在端接部分162和母线130之间的焊接点处。可选地，每个细缆166包括应变释放部分230中的一个。应变释放部分230可以与对应的母线130对齐，例如靠近母线130的端接部分162的端接点。应变释放部分230可以由端接部分162或细缆166的一部分限定，该部分被聚拢以在端接部分162或细缆166中提供松弛。应变释放部分230允许端接部分162相对于电缆118的其他部分移动。例如，当电池单元108和/或母线130经受膨胀/收缩和/或振动时，端接部分162中的松弛释放了焊接点处的应力。应变释放部分230设置在从电缆118的分离点232的下游。可选地，分离点232可以靠近端接部分162与母线130的端接点。例如，分离点232可以与母线130对齐。可选地，应变释放部分230可以设置在应变释放突片138(如图4所示)和分离点232之间。
应当理解的是，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，可以做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)

1.一种连接器组件(114)，用于对电池模块(102)的电池单元(108)进行电压监测，所述连接器组件包括：
连接器(116)，具有多个端子，所述多个端子配置为与和所述电池模块相关联的控制模块连接器(106)配合；
多线扁平电缆(118)，沿着电缆轴线(169)从所述连接器延伸，所述多线扁平电缆具有端接到对应的端子的多个扁平线(140)和用于所述多个扁平线的公共护套(160)，所述扁平线在所述多线扁平电缆的传感器端(152)具有暴露的端接部分(164)，以用于端接至与所述电池模块的对应的母线(130)相关联的不同的电压传感器(136)，所述端接部分沿着所述电缆轴线交错，其中所述多线扁平电缆是成角度的，使得所述电缆轴线不平行于所述电池单元的单元堆叠方向(109)，且所述暴露的端接部分沿着大致平行于所述单元堆叠方向的端接轴线(228)对齐。
2.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中每个扁平线(140)在所述连接器(116)和对应的端接部分(164)之间具有不同的长度。
3.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中每个扁平线(140)在对应的暴露的端接部分(164)处终止。
4.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中所述传感器端(152)由所述交错的端接部分(164)阶梯式限定。
5.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中所述端接部分(164)与其他扁平线(140)分离，且能够相对于所述其他扁平线独立地移动。
6.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中所述扁平电缆(118)的电缆轴线(164)相对于所述母线(130)成角度。
7.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中所述扁平电缆(118)相对于所述单元堆叠方向(109)的角度由所述端接部分(164)的宽度(224)和所述端接部分之间的节距(222)限定。
8.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中每个端接部分(164)包括应变释放部分(230)，以允许所述端接部分相对于所述其他扁平线(140)移动。
9.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中所述扁平电缆(118)包括与对应的扁平线(140)相关联的多个细缆(166)，每个细缆包括对应的暴露的端接部分(164)和围绕所述扁平线的绝缘套管(180)，所述绝缘套管是所述扁平电缆的护套(160)的一部分，所述细缆能够相对于所述其他扁平线独立地移动。
10.如权利要求9所述的连接器组件(114)，其中所述细缆(166)在分离点(232)与所述扁平电缆(118)分离，所述分离点与对应的端接部分(164)所端接的母线(130)对齐。
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