CN110178246A - 用于电池模块的监测系统的多线扁平电缆 - Google Patents

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Abstract

一种用于电连接电池模块的相邻的电池单元的汇流条(130)的电压监测的连接器组件(114)，包括连接器(116)，该连接器具有多个端子，所述端子配置为与和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)从连接器延伸。多线扁平电缆具有端接到对应的端子的多个电线和用于多个电线的共用护套。护套在相邻的电线之间具有凹槽，用于在多线扁平电缆的传感器端处的电线和周围的护套部分的受控分离，以限定分离的扁平电缆段。所述分离的扁平电缆段被布线到不同的区域，以端接至与对应的汇流条相关联的不同的电压传感器(136)。

Description

用于电池模块的监测系统的多线扁平电缆
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。使用汇流条连接正单元端子和负单元端子。一些系统被设计为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。在每个电池或汇流条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。线束存在损坏电线的风险。一些系统使用柔性印刷电路来减小连接到汇流条的电线的厚度。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。
仍然需要这样一种电池模块，其使用低成本的柔性扁平电缆将电线端接到电池监测系统的部件。
发明内容
该问题的解决方案由如本文所公开的连接器组件提供，该连接器组件用于电连接电池模块的相邻电池单元的汇流条的电压监测。所述连接器组件包括连接器，该连接器具有多个端子，所述端子配置为与和电池模块相关联的控制模块连接器配合。连接器组件包括从连接器延伸的多线扁平电缆。多线扁平电缆具有端接到对应的端子的多个电线和用于所述多个电线的共用护套。护套在相邻的电线之间具有凹槽，用于在多线扁平电缆的传感器端处的电线和周围的护套部分的受控分离，以限定分离的扁平电缆段。所述分离的扁平电缆段被布线到不同的区域，以端接至与对应的汇流条相关联的不同的电压传感器。
附图说明
现在将参照附图以举例方式描述本发明，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汇流条的顶部透视图。
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是电池系统的载体组件的前部透视图，包括多个连接器组件。
图9是载体组件和连接器组件的后部透视图。
图10示出了载体组件的一部分。
图11示出了载体组件的一部分。
图12示出了载体组件的一部分。
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，电池系统100例如是车辆(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，其可以安装到(多个)电池模块102。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，或者可以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的当前状况而设定的参数内运行。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是一个电池模块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。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，或者替代地可以通过汇流条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，其保持多个汇流条130(如图4所示)。汇流条130具有与之相关的电压传感器。连接器系统114电连接到对应的电压传感器，以监测汇流条130和电池单元108。
连接器组件114包括连接器116和多线扁平电缆118，多线扁平电缆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电连接到汇流条130，以通过测量相关电池单元108之间跨经汇流条130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的多个电线可以电连接到对应的汇流条130。
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汇流条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汇流条130的顶部透视图。汇流条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)。
汇流条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，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。
汇流条130包括电压传感器136。电压传感器136可以从一个板延伸，例如从负极板134延伸。电压传感器136可以由板132、134中的一个限定。例如，电压传感器136可以是板132、134中的一个的一部分或表面。在所示的实施例中，电压传感器136构成焊接凸片，该焊接凸片配置为接收连接器组件114(如图1所示)的电线140。焊接提供与电线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电压传感器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，电线140可以固定到汇流条130，例如压接、焊接、钎焊、使用导电粘合剂等等。可选地，电压传感器136可以与汇流条130一起冲压成形。在替代实施例中，电压传感器136可以是联接到汇流条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汇流条130。
图5是根据示例性实施例的多线扁平电缆118的端部158的顶部视图。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处的电线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处的电线140配置为端接到对应的电压传感器136(如图4所示)。
电缆118具有多个电线140和用于多个电线140的共用护套160。电线140是金属导体。可选地，电线140可以是具有矩形截面的扁平电线。然而，在替代实施例中可以提供其他类型的电线，例如非扁平电线、圆形电线等。在示例性实施例中，电缆118是扁平的或平面的。电缆118是柔性的。电缆118具有电线140，电线140并排地以堆叠布置进行布置。每个电线140通过电缆118的带状部分162(图5)中的共用护套160连接在一起作为一个单元。
电缆118的连接器端150和/或传感器端152可以使电线140中的一个或多个在电缆118的分离区域164(图5)在一定长度上彼此分开(一些或所有的电线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电线140的部分。分离的部分可以称为电缆118的分离的扁平电缆段166。每个分离的扁平电缆段166具有一个或多个电线140和护套160的材料的对应部分。分离的扁平电缆段166从电缆118的带状部分162延伸，在带状部分162中电线140保持完整并且联接在一起作为一个单元。分离的扁平电缆段166可相对于彼此独立地移动，例如用于端接到端子和/或用于独立地装载到连接器116中。每个分离的扁平电缆段166包括至少一个电线140和对应的护套部分。可选地，分离的扁平电缆段166可以具有多个电线140和相关的护套部分，这些护套部分保持完整并且作为一个单元联接到一起直到电缆118的远端。可选地，分离的扁平电缆段166可以沿着其一部分具有带状段，在该带状段，分离的扁平电缆段166与其他的(多个)段166分离，但是在该带状段，特定的分离的扁平电缆段的护套部分彼此不分离，然后一个或多个电线140可以在所述带状段的下游分离直到远端。
在示例性实施例中，分离的扁平电缆段166在护套160中的凹槽168处分离。凹槽168可以在相邻的电线140之间居中。凹槽168可以是V形的，以迫使在凹槽168的位置处分离，例如沿着凹槽168之间的平分线。凹槽168限定电线140之间的边界，并且迫使沿着凹槽168发生分离。在没有凹槽的情况下，撕裂或切割会远离一个电线140且朝向另一个电线140，导致一些电线140具有更多的护套材料，而其他电线140具有更少的护套材料。在没有受控分离的情况下，电线140的部分可能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相反的底表面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具有在顶表面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上或底表面172上。在示例性实施例中，凹槽168可以横跨电缆118彼此对齐。
在分离区域164处，分离的扁平电缆段166具有围绕电线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在电线140的一段长度上延伸到带状部分162。在示例性实施例中，电线140的端接部分184、185可以在电线140的远端处超出绝缘套管180暴露，以分别端接至连接器116的端子或电压传感器136的端子(例如，在连接器端150处示出，以及在传感器端152处的电线140的上半部分处示出)。端接部分185配置为通过对应的电压传感器136电连接至汇流条130。
替代地，不是使端接部分184、185超出绝缘套管180暴露，而是使端接部分184、185穿过绝缘套管180暴露，例如从顶表面170和/或底表面172穿过。例如，可移除护套160的一部分以限定暴露电线140的窗口186。电线140的暴露部分可以电连接到端子或电压传感器136。在示例性实施例中，电线140包括在端接部分185的下游的冲孔部分187和无用(dead)部分188。冲孔部分187通过冲压穿过电缆118以移除电线140的一段长度而形成。冲孔部分187沿着电线140限定不连续性，使得对应的无用部分188不再电连接到对应的端接部分185。电线140上的电信号仅能够在冲孔部分187的上游传输到连接器端150并且不能沿着无用部分188传输，这可以降低与其他相邻的电线140串扰或干扰的风险。图6示出了端接部分185、冲孔部分187和无用部分188的截面以供参考。暴露的端接部分185限定用于电线140的接出点(take-out point)189，在此处电信号被传送到电线140。接出点189可以位于电线140的远端处，或者可以位于远端的上游，例如位于冲孔部分187上游的端接部分185处。
在其他各种实施例中，电线140可以通过端子或电压传感器136刺穿护套160而电连接到端子或电压传感器136。例如，端子或电压传感器136可以通过刺穿压接来端接。刺穿压接的位置限定了特定电线140的接出点189。
电线140具有上扁平侧190、下扁平侧192以及在扁平侧190、192之间的相反的第一边缘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是连接器系统114的一部分的透视图。连接器系统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包括多个电线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是包括多个连接器组件114的载体组件110的前部透视图。图9是包括多个连接器组件114的载体组件110的后部透视图。图10示出了载体组件110的一部分，示出了连接器组件114和汇流条130，为清楚起见移除了托架112。
载体组件110包括保持汇流条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，前部204和后部206之间具有侧面208。盖(在图2中示出)可以在顶部200处联接到托架112，例如联接到前部204、后部206和/或侧面208。
托架112包括接收对应的汇流条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中布线以与对应的汇流条130相接。在示例性实施例中，托架112包括中间梁214，中间梁214在侧面208之间延伸并且在前部204和后部206之间大致居中。通道212可以在中间梁214的相反侧设置中间梁214和凹部210之间。通道212可以设置在凹部210的顶部上。电缆118可以跨越中间梁214在通道212之间延伸。
在示例性实施例中，电缆118的传感器端152被分成多个分离的扁平电缆段166，并且被布线到托架112的不同区域，以端接至与对应的汇流条130相关联的不同电压传感器136。可选地，分离的扁平电缆段166可以具有不同的长度以延伸到不同的区域以端接至不同的电压传感器136。分离的扁平电缆段166在包括相反方向的多个方向上分支。
在示例性实施例中，连接器116和电缆118的连接器端150大致居中地位于托架112的相反的侧面208之间。然后，分离的扁平电缆段166可以从中心向侧面208向外分支。分离的扁平电缆段166可以分支，以跨过中间梁214从一个通道212延伸到另一个通道212。
各个分离的扁平电缆段166可包括单个电线140(在图5中示出)和相关的周围的护套部分180。其他分离的扁平电缆段166可以包括多个电线140和相关的周围的护套部分180，其与同一电缆118的其他分离的扁平电缆段166在不同的方向上延伸。
在示例性实施例中，电缆118可以堆叠为电缆堆叠体220，以将电缆118布线到托架112的各个区域。一些电缆118可以堆叠在其他电缆118上。一些电缆118可以在自身上堆叠。例如，电缆118可以在折叠部分222处折叠以改变多线扁平电缆118的布线方向。例如，电缆118的折叠部分222可以允许电缆转向大约90°。以从一个通道212布线到另一个通道212。电线140在折叠部分222中彼此重叠。折叠部分222包括折叠边缘224，折叠边缘224可以以大约45°的角度定向，以实现电缆118的布线方向大约90°的变化。电线140沿着分离的扁平电缆段166的任何特定部分大致共面。例如，在折叠部分222的上游，特定电缆118的电线140是大致共面的；并且在折叠部分222的下游，特定电缆118的电线140是大致共面的。然而，在折叠部分222处，例如在折叠边缘224处，电线过渡。
可选地，一些电缆118可以被布线到类似的区域，并且因此，在电缆堆叠体220内被布线到共用的区域，然后在适当的方向上分支以端接到目标电压传感器136或其它传感器，例如温度传感器230。可选地，特定电缆118(例如，第一电缆118)的分离的扁平电缆段166可以与不同电缆118的分离的扁平电缆段166(例如，第二电缆118)堆叠在一起，而第一电缆118的其他分离的扁平电缆段166可以在不同的电缆堆叠体220中与另一电缆118(例如，第二电缆118或第三电缆118)的分离的扁平电缆段166布线。分离的扁平电缆段166的部分(例如，最靠近传感器端部152的部分)从电缆堆叠体220分出，并且被布线到托架112的不同区域，以端接至与(多个)其他多线扁平电缆118的分离的扁平电缆段166的部分不同的电压传感器136。
图11示出了载体组件110的一部分，示出了连接器组件114的电缆118。图12示出了载体组件110的一部分，示出了一个连接器组件114的一个电缆118。图11示出了电缆堆叠体220，示出了在通道212内上下堆叠的多个电缆118。图11和12示出了分离的扁平电缆段166，其在不同方向上延伸到对应的汇流条130。图12示出了多个接出点189，在多个接出点189处，分离的扁平电缆段166与汇流条130相接。可选地，每个分离的扁平电缆段166可以包括多个接出点189，每个电线140一个接出点(在图5中示出)。
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，本发明的范围应参照所附权利要求来确定。

Claims (16)

1.一种连接器组件(114)，用于电连接电池模块(102)的相邻电池单元(108)的汇流条(130)的电压监测，所述连接器组件包括：
连接器(116)，其具有多个端子(126)，所述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)，其从所述连接器延伸，所述多线扁平电缆具有端接到对应的端子的多个电线(140)和用于所述多个电线的共用护套(160)，所述护套在相邻的电线之间具有凹槽(168)，用于在所述多线扁平电缆的传感器端(152)处的所述电线和周围的护套部分的受控分离，以限定分离的扁平电缆段(166)，所述分离的扁平电缆段被布线到不同的区域，以端接至与对应的汇流条相关联的不同的电压传感器(136)。
2.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述分离的扁平电缆段(166)在多个方向上分支。
3.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述分离的扁平电缆段(166)在相反的方向上延伸。
4.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述分离的扁平电缆段(166)中的至少一个包括单个电线(140)和相关联的周围的护套部分(180)。
5.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述分离的扁平电缆段(166)中的至少一个包括多个电线(140)和相关联的周围的护套部分(180)。
6.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述电线(140)包括在所述分离的扁平电缆段(166)的接出点(189)处的暴露的端接部分(184)。
7.如权利要求6所述的连接器组件(114)，其中，每个分离的扁平电缆段(166)包括多个接出点(189)。
8.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述分离的扁平电缆段(166)具有不同的长度，以延伸到不同的区域以端接至不同的电压传感器(136)。
9.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，每个电线(140)包括端接部分(184，185)，所述端接部分配置为电连接到对应的汇流条(130)。
10.如权利要求9所述的连接器组件(114)，其中，所述电线(140)包括在所述端接部分(184，185)的下游的冲孔部分(187)和无用部分(188)，所述冲孔部分限定沿着所述电线的不连续性，使得所述无用部分不再电连接到对应的端接部分。
11.如权利要求9所述的连接器组件(114)，其中，所述端接部分(184，185)设置在所述电线(140)的远端处。
12.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述多线扁平电缆(118)是第一多线扁平电缆，所述连接器组件还包括从所述连接器(106)延伸的第二多线扁平电缆，第二多线扁平电缆具有端接至对应的端子(126)的电线(140)和用于所述多个电线的共用护套(160)，所述护套在相邻的电线之间具有凹槽(168)，用于在所述第二多线扁平电缆的传感器端(152)处的所述电线和周围的护套部分的受控分离，以限定所述第二多线扁平电缆的分离的扁平电缆段(166)，所述分离的扁平电缆段被布线到不同的区域，以端接至与对应的汇流条(130)相关联的不同的电压传感器(136)，所述第一多线扁平电缆和第二多线扁平电缆的分离的扁平电缆段在其部分长度上堆叠为电缆堆叠体(220)，所述第一多线扁平电缆的分离的扁平电缆段的部分与所述第二多线扁平电缆的分离的扁平电缆段的部分布线至不同的区域，以端接至不同的电压传感器。
13.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述电线(140)沿着所述分离的扁平电缆段(166)的任何特定部分大致共面。
14.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述多线扁平电缆(118)包括折叠部分(222)，其包括折叠边缘(224)，以改变所述多线扁平电缆的布线方向，所述电线在所述折叠部分中彼此重叠。
15.如权利要求1所述的连接器组件(114)，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，所述护套在所述凹槽(168)处更薄。
16.如权利要求1所述的连接器组件(114)，其中，所述凹槽(168)沿着所述护套(160)的顶表面(170)和底表面(172)设置。
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