CN112913074A - 用于电池系统的手动维护断开装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互连件，该互连件在触及盖被移除时断开电池电路。该互连件包括单个安装位置，并且不包括任何投掷位置以避免模糊性。该互连件包括在安装该互连件时使电池电路闭合的导电元件。在安装了该互连件时不能移除触及盖，因为该互连件包括防止移除该触及盖的至少一个机械特征部。在一些情况下，该互连件被集成到触及盖中，使得在盖被移除时，电路在移除期间必定断开。互连接口可包括叶片件、引脚或其他导电元件。该互连件布置在电池系统中远离电力电子器件和可交接到电负载的其他部件，从而在触及盖关闭时提供额外的安全措施。

Description

用于电池系统的手动维护断开装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月13日提交的美国临时专利申请第62/760898号的权益，该临时专利申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。

发明内容

在维修时可能造成电气危险的高压或高能量电气系统中，手动维护断开装置(MSD)是重要的部件。MSD用于手动切断主电流路径以确保断路。例如，这种类型的装置在高电压电池中尤其常见。由于该部件较大且昂贵，所以该部件的使用存在一些缺点。此外，这种类型的装置仅在用户知道或记住要在其自身暴露于电气危险之前将该装置移除时才提供保护，因此需要适当的培训和规程。将为有利的是包括MSD，该MSD必须在移除电池系统的盖之前通过一系列组件来移除，以避免人暴露于电池组内的带电电路。还将有利的是，容易且简单地安装MSD，以防止电源电路的状态的模糊性。

在一些实施方案中，本公开涉及一种用于电池系统的互连件。该互连件包括至少一个导电元件和被构造成在安装时防止移除电池盖的至少一个特征部。该至少一个导电元件被构造成将第一电端子和第二电端子耦接在一起。该至少一个特征部覆盖第一电端子和第二电端子。该互连件为刚性组件，该互连件的该至少一个导电元件和该至少一个特征部具有单个安装位置。例如，该至少一个导电元件具有单个投掷位置。

在一些实施方案中，在安装互连件时，该至少一个导电元件包括相对于电池系统的单个位置，并且该至少一个特征部包括相对于电池系统的单个位置。

在一些实施方案中，该互连件包括紧固件，该紧固件被构造成在安装时与电池系统的外壳接合。

在一些实施方案中，该电池系统包括多个电池模块，并且该至少一个导电元件被构造成在这些电池模块的中间节点处耦接第一电端子和第二电端子。例如，在一些实施方案中，该互连件将第一多个电池模块和第二多个电池模块耦接在一起。

在一些实施方案中，该电池系统包括到负载的接口，并且该互连件被构造成在距该接口至少电池模块的长度处耦接第一电端子和第二电端子。例如，电池模块的长度可对应于相对安全的距离，以降低用户导致负载处或附近短路的风险。

在一些实施方案中，该电池系统包括互锁回路，该互锁回路包括第一电端子和第二电端子，其中该至少一个导电元件包括使互锁回路闭合的单个安装位置。该电池系统还包括电耦接到互锁回路的机电断开系统，其中当互锁回路断开时防止该机电断开系统闭合。

在一些实施方案中，该至少一个导电元件和该至少一个特征部刚性地耦接在一起，并且不能相对于彼此移动。

在一些实施方案中，本公开涉及一种电池系统。该电池系统包括串联地耦接在一起的第一多个电池模块和串联地耦接在一起的第二多个电池模块。该电池系统还包括电池盖，该电池盖被构造成覆盖第一多个电池模块和第二多个电池模块以防止从该电池盖外部触及。该电池系统还包括耦接到第一多个电池模块的第一电端子、耦接到第二多个电池模块的第二电端子以及互连件。该互连件在安装时被构造成将第一电端子耦接到第二电端子并防止电池盖被移除。该互连件在移除时被构造成使第一电端子与第二电端子解耦并允许电池盖被移除。

在一些实施方案中，该电池系统包括被构造成将第一多个电池模块和第二多个电池模块耦接到电负载的接口。当互连件被移除时，在接口处不存在来自第一多个电池模块和第二多个电池模块的基本电压。例如，在一些实施方案中，该接口和该互连件被布置成在至少一个空间维度上具有位于其间的至少一个电池模块。

在一些实施方案中，该电池系统包括第一多个电池模块和第二多个电池模块附连到的外壳，并且盖被构造成与该外壳接合。在一些实施方案中，该电池系统包括被构造成与互连件接合的互连插座，其中第一电端子和第二电端子布置在该互连插座中。例如，在一些实施方案中，该互连插座刚性地附连到外壳，并且该互连插座被构造成在安装电池盖时与该互连件接合。

在一些实施方案中，互连件为基本上刚性的主体并且具有单个安装位置。

在一些实施方案中，本公开涉及一种电池系统。该电池系统包括第一电池模块、第二电池模块、耦接到第一电池模块的第一电端子、耦接到第二电池模块的第二电端子，以及盖。该盖被构造成在安装时防止触及第一电池模块和第二电池模块。该盖包括导电元件，该导电元件被构造成在安装时电耦接第一电端子和第二电端子。

在一些实施方案中，该导电元件被构造成在盖被移除时使第一电端子和第二电端子电解耦。

在一些实施方案中，该导电元件受到约束而不相对于盖的其余部分移动。

在一些实施方案中，该导电元件包括被构造成接合第一电端子的第一金属引脚和被构造成接合第二电端子的第二金属引脚。第二金属引脚电耦接到第一金属引脚。

在一些实施方案中，该导电元件包括被构造成接合第一电端子和第二电端子的叶片件。

在一些实施方案中，该电池系统包括盖被构造成与其接合的外壳、附连到该外壳的互连插座，以及至少一个定位特征部。第一电端子和第二电端子布置在该互连插座中。该至少一个定位特征部被构造成在安装盖时将该盖与外壳对准。

附图说明

参考以下附图详细描述了根据一个或多个各种实施方案的本公开。附图仅出于举例说明的目的而提供，并且仅示出典型的或示例性实施方案。提供这些附图以有利于理解本文所公开的概念，并且这些附图不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应当指出的是，为了清楚起见和便于说明，这些附图未必按比例绘制。

图1示出了根据本公开的一些实施方案的不具有电池盖的例示性电池系统的顶视图；

图2示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖但未安装MSD的图1的例示性电池系统的顶视图；

图3示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖并且安装有MSD的图1的例示性电池系统的顶视图；

图4示出了根据本公开的一些实施方案的未安装具有集成MSD的电池盖的例示性电池系统的顶视图；

图5示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖的图4的例示性电池系统的顶视图；

图6示出了根据本公开的一些实施方案的处于断开状态的例示性电池系统的框图；

图7示出了根据本公开的一些实施方案的处于连接状态的例示性电池系统的框图；

图8示出了根据本公开的一些实施方案的移除了电池盖和集成MSD的例示性电池系统的侧视图；

图9示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖和集成MSD的图8的例示性电池系统的侧视图；

图10示出了根据本公开的一些实施方案的移除了电池盖和集成MSD的例示性电池系统的侧视图；并且

图11示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖和集成MSD的图8的例示性电池系统的侧视图。

具体实施方式

本公开涉及一种MSD，该MSD与电池系统盖接合或集成到该电池系统盖中以防止触及电气危险。在一些实施方案中，本公开涉及使用MSD来机械地锁定具有电气危险的外部壳体，其中MSD是电路的能够移除的部件。MSD在本文中也被称为互连件(例如，能够移除的互连件)。

在一些实施方案中，本公开涉及必须在能够移除电池系统盖之前移除的MSD。例如，可使用一系列组件来安装MSD，使得在不移除MSD的情况下不能物理地移除盖、封盖或检修板。在例示性示例中，电池盖用螺栓固定，并且包括用于MSD的小通孔。MSD具有围绕周边的凸缘，该凸缘与电池盖接合，使得一旦插入电池盖便与该电池盖重叠。然后将MSD用螺栓固定到除了盖之外的某物上以密封电池壳体。在该例示性示例中，即使所有电池盖螺栓被移除，盖在不取出MSD的情况下也将是不能够移除的。

在一些实施方案中，本公开涉及集成到电池系统盖中的MSD，使得在盖被移除时，电路断开。例如，可使用一系列组件来安装盖，使得MSD在安装盖时使电路完整。在例示性示例中，电池盖用螺栓固定，并且包括插脚式连接器形式的MSD。插脚式连接器与(例如，电池模块或高电压互锁回路的)电端子接合，从而使电路完整。在该例示性示例中，如果电池盖被移除，则电路必定被中断。

通过包括必须在移除盖之前脱离接合的能够移除的MSD，确保系统在移除盖时以及紧接着移除之后为断路。在许多情况下，这可优选地包括开关、接触器或电子控制器。例如，开关可被损坏，并且在对应的电路仍然连接时指示安全状况(例如，因此提供错误的安全感)。本公开还提供了包括一系列拆卸而不是依赖于书面规程或训练的例示性设计。例如，当盖被移除时，电路明确断开，从而消除模糊性。在一些实施方案中，本公开提供并保持在碰撞和其他紧急情况(例如，非MSD相关)期间根据行业标准的功能，同时在包装拆卸期间仍然保护用户(例如，这可能是对功能安全合规的要求)。

在一些实施方案中，本公开可应用于任何合适的电气柜，该电气柜旨在保护工作人员免受带电电导体(诸如，开关设备、逆变器柜和其他封装件)的影响。

图1示出了根据本公开的一些实施方案的不具有电池盖的例示性电池系统100的顶视图。图2示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖180但未安装MSD 250的图1的例示性电池系统100的顶视图。图3示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖180并且安装有MSD 250的图1的例示性电池系统100的顶视图。

在一些实施方案中，电池系统100可被配置为向电动车辆供电。电池系统100包括电池模块101、102、103、104、105、106、107和108、电力接口150以及端子120和122。如图1至图3所示，电池模块101至104与互连件130至134(例如，具有合适隔距的绝缘缆线)串联地耦接在一起。如图1至图3所示，电池模块105至108与互连件135至139(例如，具有合适隔距的绝缘缆线)串联地耦接在一起。尽管被示出为串联耦接，但电池模块101至104和电池模块105至108可以串联地耦接、并联符耦接或它们的组合。电池模块101至108布置在外壳190中，该外壳被构造成提供位置固定、冲击吸收、碰撞保护、任何其他合适的功能或它们的任何组合。

在例示性示例中，电池模块101至108中的每个电池模块可包括多个电池，每个电池具有标称50V的DC电压，使得电池模块101至104两端的电压标称为200V，并且电池模块105至108两端的电压标称为200V。在另一个示例中，可包括九个电池模块并且这九个电池模块被分组为两个组(例如，一组四个和一组五个)，其中每个组中的电池模块串联地连接。

接口150可包括例如功率调节部件、接触器、熔断器、传感器(例如，用于电流、电压或温度测量，或者它们的组合)、高压连接器、任何其他合适的电力电子器件或电路，或者它们的任何组合。在一些实施方案中，接口150能够断开与电负载的连接/连接到该电负载(例如，电动车辆的DC电机)。在一些实施方案中，当端子120和122未耦接在一起时，在接口150和接口150与电负载之间的任何电路处没有电压可用。在一些实施方案中，当端子120和122未耦接在一起时，在电池模块101至104和电池模块105至108中的每组电池模块之间仍然有电压可用。在一些实施方案中，图1至图3中示出的电池模块101至108的几何布置允许当移除MSD 250时，电池系统100中任何地方存在的最大电压减半。

端子120和122(如果耦接在一起)将电池模块101至108串联(例如，通过连接互连件134和135)，并且使这些电池模块的全电压在接口150处可用。如果解耦，则端子120和122使电池模块101至104与电池模块105至108解耦(例如，通过断开互连件134和135)，并且因此在接口150两端不存在电压。虽然在图1至图3中被例示性地示出为布置在电池模块104和105之间，但端子120和122可布置在任何合适的电池模块之间。在一些实施方案中，可包括多于一对端子，并且每对端子布置在相应的一对电池模块之间。例如，电池系统可包括一个、两个、三个或四个MSD，或者任何其他合适数量的MSD。此外，如果包括多于一个MSD，则可能需要移除每个MSD以移除电池盖并允许触及电池模块。

图2示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖180但未安装MSD 250的图1的例示性电池系统100的顶视图。例如，电池盖180可与外壳190对准并附连到该外壳。在例示性示例中，外壳190、电池盖180或两者可包括定位特征部(例如，销、孔、狭槽、唇缘、榫槽特征部或其他特征部)、螺纹孔(例如，用于紧固件)、通孔(例如，用于紧固件)、夹具、夹钳、闩锁、可见的对准标记、任何其他合适的硬件或特征部，或者它们的任何组合。在一些实施方案中，电池盖180被构造和布置成覆盖电池模块101至108、至少一些电端子、至少一些电互连件、至少一些接口150或它们的组合。如本文所用，覆盖是指防止用户触及部位(例如，手)接触可能包括高电压的部件。因此，电池盖180可为邻接部件(例如，不具有孔或其他贯通特征部)、穿孔部件(例如，包括不足以大得允许触及的孔或其他贯通特征部)或复合部件(例如，框架、一组杆或其他部件的其他布置)。

如图2至图3例示性地所示，MSD 250包括导电路径252。在一些实施方案中，导电路径252可包括金属片或金属棒(例如，铜、铝或其他合适的导电金属或合金)的一部分、缆线、分流器、熔断器或任何其他合适的电耦接件。在一些实施方案中，导电路径252可包括彼此电耦接并且各自被构造成接合电端子120和122中的一者的两个引脚、叶片件、插座或其他合适的电端子。例如，导电路径252可包括双插脚连接器，其中插脚是导电的、彼此电耦接并且被构造成接合电端子120和122。

如图2至图3例示性地所示，MSD 250包括主体251。主体251被构造成在导电路径252与主体251的外表面(例如，当MSD 250安装在电池系统100上时用户可触及的表面)之间提供电绝缘。在一些实施方案中，主体251还被构造成向导电路径252、电池盖180、电端子120和122或它们的组合提供结构刚度。在一些实施方案中，MSD 250是单个刚性主体，不包括旨在用于MSD 250内的相对运动的机械接口。在一些实施方案中，MSD 250具有单个安装构型，从而提供明确的连接状态或未连接状态。例如，在安装时，MSD 250不包括开关投掷或能够改变的位置。不存在开关投掷例如消除了另外的失效模式、对安全的错误指示(例如，诸如可能与故障接触器一起发生)、未对准安装、实现不稳定的投掷间位置以及其他可能的不安全状况。例如，在一些实施方案中，MSD 250为导电路径252和主体251的刚性组件并且被构造成接合外壳190，从而阻挡电池盖180的移除。MSD 250在安装时可以但不需要附连到电池盖180。在一些实施方案中，MSD 250附连到外壳190。例如，如果将电池盖180固定到外壳190的所有紧固件被移除，则电池盖180在MSD 250被移除之前仍然是不能够移除的。在一些实施方案中，由于MSD 250被固定到外壳190，并且阻挡电池盖180的至少一部分，因此电池盖180在MSD 250被移除之前是不能够移除的。因此，当MSD 250被移除时，互连件134和135断开。在一些实施方案中，MSD 250不需要与外壳190接合，并且可例如与电端子120和122(例如，其可包括被构造成与MSD 250接合的闩锁特征部)接合。在一些实施方案中，MSD250可被构造成与电池模块、安装到外壳190的一个或多个部件或除电池盖180之外的任何其他合适的参考结构接合。

图3示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖180并且安装有MSD 250的图1的例示性电池系统100的顶视图。如图3所示，电池系统100被配置为在接口150处具有可用的电压。电池盖180固定到外壳190，并且MSD 250也固定到外壳190、端子120和122或除电池盖180之外的其他合适的参考结构。MSD 250可紧固(例如，用螺栓、螺钉或锁定螺母)到、闩锁到(例如，用任何合适的闩锁机构、凸轮锁定机构或其他闩锁)或者以其他方式附连到外壳190或附连到外壳190的部件。如图3所示，电池系统100可被认为准备好耦接到电负载(例如，电端子120和122电耦接)。因此，电池盖180和MSD 250现在防止了对电池模块101至108、互连件130至139以及电端子120和122的触及。

如图2至图3所示，MSD 250具有至少三种状态。状态(1)是完全未安装的，其中电端子120和122未电耦接，并且MSD 250未固定到外壳190或未固定到附连到外壳190的部件。状态(2)是部分安装的，其中电端子120和122电耦接，但MSD未固定到外壳190或未固定到附连到外壳190的部件。状态(3)是完全安装的，其中电端子120和122电耦接，并且MSD 250固定到外壳190或固定到附连到外壳190的部件。另外，如图2至图3所示，当MSD 250完全安装时，电池盖180不能被移除。电池盖180可只有在MSD 250被完全移除或至少与外壳190(或者在一些示例中，固定到外壳190的部件)解除固定的情况下才能被移除。因此，根据完全操作构型(例如，图3所示的构型)，电池盖180可只有在MSD 250被移除的情况下才能被移除。在一些实施方案中，如果未安装电池盖180，则无法安装MSD 250。在一些实施方案中，电池盖可接合允许电端子容纳MSD的机构。例如，当安装电池盖180时，其可释放被构造成覆盖端子120和122的端子盖，从而允许安装MSD 250。此外，当未安装电池盖180时，除非接合了释放端子盖的机构，否则不能安装MSD250。在一些实施方案中，MSD 250或其他合适的装置(未示出)可被构造成任选地在电池盖180已被移除之后进行安装，或者在没有电池盖180就位的情况下以其他方式进行安装。例如，在移除电池盖180以进行维护之后，可重新安装MSD 250以对电池模块101至108的完整电耦接叠堆执行电测试。因为MSD 250是具有单个安装构型的单个部件，所以当电池盖180被移除时，电端子120和122之间的电连接的立即状态(例如，连接或断开)是明确的。

图4示出了根据本公开的一些实施方案的未安装具有集成MSD 470的电池盖480的例示性电池系统400的顶视图。图5示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖480的图4的例示性电池系统400的顶视图。

例如，电池系统400提供了具有比图1至图3的电池系统更少的部件的系统的例示性示例。在一些实施方案中，电池系统400可被配置为向电动车辆供电。电池系统400包括电池模块401、402、403、404、405、406、407和408、接口450以及端子420和422。如图4至图5所示，电池模块401至404与互连件430至434(例如，具有合适隔距的绝缘缆线)串联地耦接在一起。如图4至图5所示，电池模块405至408与互连件435至439(例如，具有合适隔距的绝缘缆线)串联地耦接在一起。尽管被示出为串联耦接，但电池模块401至404和电池模块405至408可以串联地耦接、并联地耦接或它们的组合。电池模块401至408布置在外壳490中，该外壳被构造成提供位置固定、冲击吸收、碰撞保护、任何其他合适的功能或它们的任何组合。外壳490、电池盖480、电池模块401至408、电端子420和422以及接口450可分别类似于图1至图3的外壳190、电池盖180、电池模块101至108、电端子120和122以及接口150。

在一些实施方案中，电池盖480可与外壳490对准并附连到该外壳。在例示性示例中，外壳490、电池盖480或两者可包括定位特征部(例如，销、孔、狭槽、唇缘、榫槽特征部或其他特征部)、螺纹孔(例如，用于紧固件)、通孔(例如，用于紧固件)、夹具、夹钳、闩锁、可见的对准标记、任何其他合适的硬件或特征部，或者它们的任何组合。在一些实施方案中，可包括诸如上文紧接着描述的那些特征部，以防止对MSD 470的损坏、MSD 470接触电池系统400的不需要表面或部件、通过导电表面使电端子420和422短路、对电池盖480的损坏、对外壳490的损坏或其他非预期结果。例如，如果MSD 470不与电端子420和422对准，则可包括特征部以防止电池盖480被安装到外壳490上。

在一些实施方案中，电池盖480被构造和布置成覆盖电池模块401至408、至少一些电端子、至少一些电互连件、至少一些接口450或它们的组合。如本文所用，覆盖是指防止用户触及部位(例如，手)接触可能包括高电压的部件。因此，电池盖480可为邻接部件(例如，不具有孔或其他贯通特征部)、穿孔部件(例如，包括不足以大得允许触及的孔或其他贯通特征部)或复合部件(例如，框架、一组杆或其他部件的其他布置)。

如图4至图5例示性地所示，MSD 470被集成为电池盖480的一部分。例如，在一些实施方案中，MSD 470可表示电池盖480的区域，并且不需要包括单独的部件。在另一个示例中，在一些实施方案中，MSD 470包括附连到电池盖480并且不旨在正常操作、维修或修理时从电池盖480移除的单独部件。例如，在一些实施方案中，MSD 470不再需要从电池盖480移除。在另一个示例中，在一些实施方案中，当电池盖480被移除时(例如，以进行故障排除、诊断和测试)，MSD 470可从电池盖480移除以电耦接电端子420和422。

在一些实施方案中，MSD 470包括导电路径472。在一些实施方案中，导电路径472可包括金属片或金属棒(例如，铜、铝或其他合适的导电金属或合金)的一部分、缆线、分流器、熔断器或任何其他合适的电耦接件。在一些实施方案中，导电路径472可包括彼此电耦接并且各自被构造成接合电端子420和422中的一者的两个引脚、叶片件、插座或其他合适的电端子。例如，导电路径472可包括双插脚连接器，其中插脚是导电的、彼此电耦接并且被构造成接合电端子420和422。在一些实施方案中，例如，导电路径472可直接附连到电池盖480，并且因此无需包括主体471(例如，MSD 470可仅包括导电路径472)。

如图4至图5例示性地所示，在一些实施方案中，MSD 470包括主体471。主体471被构造成在导电路径472与主体471的外表面(例如，当电池盖480安装在电池系统400上时用户可触及的表面)之间提供电绝缘。在一些实施方案中，主体471还被构造成向导电路径472、电池盖480、电端子420和422或它们的组合提供结构刚度。在一些实施方案中，具有MSD470的电池盖480是单个刚性主体，不具有旨在用于相对运动的预期机械接口。例如，在一些实施方案中，包括MSD 470的电池盖480为导电路径472和主体471的刚性组件并且被构造成接合外壳490，从而阻挡电池盖480的移除。

如图5所示，电池系统400被配置为在接口450处具有可用的电压。电池盖480固定到外壳490、端子420和422或其他合适的参考结构。电池盖480可紧固(例如，用螺栓、螺钉或锁定螺母)到、闩锁到(例如，用任何合适的闩锁机构、凸轮锁定机构或其他闩锁)或者以其他方式附连到外壳490或附连到外壳490的部件。如图5所示，电池系统400可被认为准备好耦接到电负载(例如，电端子420和422电耦接)。因此，包括MSD 470的电池盖480现在防止了对电池模块401至408、互连件430至439以及电端子420和422的触及。

如图4至图5所示，电池盖480具有至少三种状态。状态(1)是完全未安装的，其中电端子120和122未电耦接，并且电池盖480未固定到外壳490或未固定到附连到外壳490的部件。状态(2)是部分安装的，其中电端子420和422电耦接，但电池盖480未固定到外壳490或未固定到附连到外壳490的部件。状态(3)是完全安装的，其中电端子420和422电耦接，并且电池盖480固定到外壳490或固定到附连到外壳490的部件。根据完全操作构型(例如，图5所示的构型)，如果电池盖480被移除，则MSD 470以及因此导电路径472也必定被移除。在一些实施方案中，在移除电池盖480以进行维护之后，可安装辅助MSD(未示出)(例如，接合到电端子420和422)以允许对电池模块401至408的完整电耦接叠堆进行电测试。

在一些实施方案中，例示性电池系统100和400的部件的布置提供进一步的安全措施。例如，MSD 250定位在外壳190的与接口150相对的一侧上。同样，MSD 470定位在外壳490的与接口450相对的一侧上。接口150和450包括可能需要维护的部件，并且因为电池模块401至404与电池模块405至408电解耦，所以降低了接口450处或附近的电压的风险。例如，如果维护接口450的技术人员掉落工具或其他电导体，则不存在使电池模块401和408之间的电路(例如，电池系统400的全电压)闭合的风险。在例示性示例中，通过将MSD定位成远离接口大于用户工作半径的距离(例如，臂长度的距离或若干英尺的距离)，可降低电短路的风险。在另一个例示性示例中，虽然电池模块101至108中的每个电池模块将表现出电压，但是由MSD 250提供的中断电路可防止多于一个电池模块的电压等于在接口450或其部件的臂长度内的电压。

图6示出了根据本公开的一些实施方案的处于断开状态的例示性电池系统600的框图。图7示出了根据本公开的一些实施方案的处于连接状态(即，安装有MSD 750)的图6的例示性电池系统600的框图。

电池系统600包括第一多个电池模块610、第二多个电池模块620、功率调节单元650、互连件601、602、603和604、电池盖680、互连插座670和MSD 750。需注意，电池盖680仅部分地在图6至图7中示出。

在一些实施方案中，第一多个电池模块610和第二多个电池模块620包括相同数量的电池模块(例如，每一者可包括四个电池模块，如图1至图5所示)。在一些实施方案中，第一多个电池模块610和第二多个电池模块620各自包括不同数量的电池模块(例如，一者可包括四个电池模块，并且另一者可包括五个电池模块)。另外，第一多个电池模块610两端的电压可与第二多个电池模块620两端的电压相同或不同(例如，但每个电压将小于在功率调节单元650处提供的电池系统600的全电压)。第一多个电池模块610和第二多个电池模块620中的每一者可包括例如任何合适的互连件、熔断器、电路部件、功率调节部件、手动断开装置(例如，与MSD 750分开)、传感器(例如，用于测量电流、电压或温度)、处理设备(例如，用于处理测量或以其他方式管理电池操作)、任何其他合适的设备或它们的任何组合。

在一些实施方案中，功率调节单元650包括储能装置(例如，电容器)、共模扼流圈、传感器(例如，用于测量电流、电压或温度)、断开开关、高压连接器、被配置为管理电池系统操作的处理设备、一个或多个熔断器、一个或多个分流器、任何其他合适的设备或它们的任何组合。

在一些实施方案中，互连插座670可刚性地附连到外壳690、集成到该外壳中或以其他方式在结构上连接到该外壳。例如，在一些实施方案中，互连插座670包括外壳690的一部分，以及分别耦接到互连件602和603的两个电端子。互连插座670可沿第一多个电池模块610和第二多个电池模块620的一系列电池模块布置在任何合适的位置处。例如，第一多个电池模块610和第二多个电池模块620可包括相同数量的电池模块，并且互连插座670可被布置成“中间包”，使得当MSD 750被移除时系统中存在的最大电压减半。任何合适数量的互连插座和对应的MSD可被包括在电池系统中，并且被布置成任何合适的构型。在一些实施方案中，可使用多于一个互连插座和MSD来约束电池盖的运动。例如，可包括两个互连插座和对应的MSD，使得电池盖不能相对于任一互连插座明显旋转(例如，防止电池盖在多于一个方向上运动)。轴线790示出了例如当安装MSD 750时电池盖680的运动受到约束的例示性方向。在一些实施方案中，在垂直于轴线709的方向上的运动或其分量可另选地或除此之外受到约束。

如图6至图7所示，MSD 750被构造成在接口671处与互连插座670接合。当MSD 750接合到互连插座670时，电池盖680不能从外壳690移除，因此用户不可触及第一多个电池模块610、第二多个电池模块620和功率调节单元650。在一些实施方案中，MSD 750利用螺纹紧固件、闭锁装置(例如，挂锁)、闩锁连接件(例如，扭锁、推锁或按压释放连接器)、任何其他合适的固定装置或它们的任何组合固定到互连插座670。

图8示出了根据本公开的一些实施方案的移除了电池盖880和集成MSD 850的例示性电池系统800的侧视图。图9示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖880和集成MSD 850的图8的例示性电池系统800的侧视图。

电池系统800包括多个电池模块(例如，包括电池模块810和811)、互连插座883、互连缆线830和831、框架元件890、891和892(例如，包括一个或多个侧壁)以及安装螺母887(例如，附连到框架元件892)。电池系统800还包括电池盖880。电池盖880包括MSD 850(例如，其包括导电元件882和主体881)和紧固件888。紧固件888被构造成在安装盖880时与安装螺母887接合。安装螺母887向盖880提供固定和对准。框架元件890和891是电池外壳的一部分，并且被构造成容纳电池模块(例如，电池模块810和811)。电池模块810包括电端子815，并且被布置成与电池模块811串联。尽管互连缆线830和831被示例性地示出为各自包括两根缆线，但互连缆线830和831可包括一根缆线或多于一根缆线(例如，以允许更容易地弯曲、布线和处理)、母线、任何其他合适的连接器或它们的任何组合。

互连插座883刚性地附连到框架元件891，并且被构造成与MSD 850一致地与串联的电池模块810和811电耦接/解耦。互连插座883包括凹陷部884，该凹陷部被构造成在安装盖880时与导电元件882接合(例如，如图9所示)。互连插座883还包括耦接到相应互连缆线830和831的电端子885。例如，互连缆线830耦接到电池模块810的电端子815。当未安装电池盖880时，电端子885不将互连缆线830和831电耦接在一起。当安装电池盖880时，导电元件882将电端子885电耦接在一起，并且因此串联地电耦接电池模块810和811(例如，使电池系统800的全电压可用)。因为MSD 850相对简单，仅具有单个安装状态(例如，无开关或能够移动的机构)，所以关于电池系统800的电状态几乎没有乃至没有模糊性。例如，如果未安装电池盖880，则电池模块810与电池模块811解耦，并且如果安装了电池盖880，则电池模块810耦接到电池模块811。

在一些实施方案中，主体881是电绝缘的，并且因此使导电元件882与电池盖880的外部(例如，用户可触及的地方)电绝缘。这种绝缘可以是期望的，以防止高电压存在于电池盖880的外部部分上。

如图8至图9所示，例示性MSD 850包括相对简单的几何形状。导电元件882被示出为叶片件(例如，与铲形连接器类似的平坦叶片件和插座接口)，其具有几何上简单的形状且已安装接合。然而，具有简单几何形状的MSD可允许对应的端子更容易短路。例如，用于叶片式连接器的互连插座可能能够被具有相对简单的几何形状的导体(例如，手持工具、紧固件、板或可装配在插座中的其他导体)短路。在一些实施方案中，可能期望包括具有相对更复杂的结构的MSD。例如，图10至图11示出了具有在几何形状上更复杂的MSD的例示性电池系统。

图10示出了根据本公开的一些实施方案的移除了电池盖1080和集成MSD 1050的例示性电池系统1000的侧视图。图11示出了根据本公开的一些实施方案的安装有电池盖880和集成MSD 1050的图10的例示性电池系统1000的侧视图。如图10至图11所示，MSD 1050包括引脚式电端子。

电池系统1000包括多个电池模块(例如，包括电池模块1010和1011)、互连插座1083、互连缆线1030和1031、框架元件1090和1092(例如，包括一个或多个侧壁)以及紧固件1088(例如，附连到框架元件1092的安装螺柱)。电池系统1000还包括电池盖1080。电池盖1080包括MSD 1050(例如，其包括两个导电引脚1052和主体1051)和紧固件接口1087(例如，如图10至图11所示的强化孔)。引脚1052彼此电耦接，从而提供连续的载流路径。紧固件1088被构造成与紧固件接口1087接合，并且在安装盖1080时与螺母1089固定在一起。紧固件1088向盖1080提供固定和对准。例如，紧固件1088可充分延伸超过框架元件1092以防止在安装期间MSD 1050接触电池系统1000的任何表面(除非紧固件1088与紧固件接口1087对准，否则无法接触任何表面)。在另一个示例中，电池系统可包括多个紧固件和紧固件接口，以更具体地对准盖和外壳(例如，MSD和互连插座)。框架元件1090和1092是电池外壳的一部分，并且被构造成容纳电池模块(例如，电池模块1010和1011)。电池模块1010包括电端子1015，并且被布置成与电池模块1011串联。尽管互连缆线1030和1031被示例性地示出为各自包括两根缆线，但互连缆线1030和1031可包括一根缆线或多于一根缆线、母线、任何其他合适的连接器或它们的任何组合。

互连插座1083刚性地附连到框架元件1090，并且被构造成与MSD 1050一致地与串联的电池模块1010和1011电耦接/解耦。互连插座1083包括凹陷部1084，该凹陷部被构造成在安装盖880时容纳主体1051(例如，如图11所示)。互连插座883还包括电端子1085，这些电端子被构造成容纳引脚1052并且耦接到相应的互连缆线1030和1031。例如，互连缆线1030耦接到电池模块1010的电端子1015，并且互连缆线1031耦接到电池模块1011。当未安装电池盖1080时，电端子1085不将互连缆线1030和1031电耦接在一起。当安装电池盖1080时，引脚1052将电端子1085电耦接在一起，并且因此串联地耦接电池模块1010和1011(例如，使电池系统1000的全电压可用)。因为MSD 1050相对简单，仅具有单个安装状态(例如，无开关或能够移动的机构)，所以关于电池系统1000的电状态几乎没有乃至没有模糊性。例如，如果未安装电池盖1080，则电池模块1010与电池模块1011解耦，并且如果安装了电池盖1080，则电池模块1010耦接到电池模块1011。

在一些实施方案中，主体1081是电绝缘的，并且因此使引脚1052与电池盖1080的外部(例如，用户可触及的地方)电绝缘。这种绝缘可以是期望的，以防止高电压存在于电池盖1080的外部部分上。

在一些实施方案中，引脚1052和对应的电端子1085被构造成使用任何合适的引脚-插座接口来接合。另外，电端子1085是凹陷的并且需要双插脚连接器以变成电短路的。在一些情况下，这可能是期望的，因为对可使电端子1085短路的异物的几何要求相应地更复杂。由于许多非预期导体不是插脚式的或者不适合插脚式以接合电端子1085，因此可降低意外短路的风险。因此，在一些实施方案中，电端子、互连插座、MSD或它们的任何合适的组合可包括几何特征部，这些几何特征部降低意外电短路的可能性。

应当理解，根据本公开的一些实施方案，MSD可被构造成使用任何合适的轨迹来进行安装和卸载。在一些实施方案中，MSD可被推动到适当位置，然后用螺纹紧固件固定。在一些实施方案中，MSD可被推动到适当位置，然后用闩锁固定。在一些实施方案中，MSD可被滑动到适当位置(例如，使用对应的唇缘和引导件)，其中运动基本上平行于电池盖。在一些实施方案中，MSD可扭转到适当位置(例如，四分之一转锁定机构)。可使用任何合适的接口来将MSD安装到电池系统的端子并卸载MSD，使得在安装了MSD(例如，处于其安装位置)时不能移除电池盖。

前述内容描述了例如使用MSD来切断电池系统中(例如，两个相邻电池模块之间)的主电流路径。在一些实施方案中，MSD用于切断高电压互锁回路。互锁回路连接到一个或多个机电断开系统(例如，一个或多个接触器)。在一些实施方案中，机电断开装置电连接到电池系统的电池模块中的一个电池模块。在一些实施方案中，机电断开装置中的一个或多个机电断开装置电连接到电池系统外部的高电压部件(例如，DC电机、功率逆变器等)。互锁回路以低电压功率(例如，12伏)通电。该一个或多个机电断开系统监测互锁回路并且检测该互锁回路何时变为断路(例如，当互锁回路被切断时)。当互锁回路变为断路时，防止机电断开系统闭合，从而断开电力。因此，通过使用本公开的MSD来切断互锁回路，这确保连接到互锁回路的机电断开系统在电池盖被移除时断开电力。应当理解，MSD的导电路径可根据其预期用途设定尺寸。例如，当MSD用于切断电池系统的主电流路径时，导电路径将被设计成处理电池系统的电流和电压。当MSD用于切断互锁回路时，导电路径将通常为小得多的容量路径。

在一些实施方案中，本公开的MSD包括两个导电元件，其中每个导电元件被构造成耦接到相应的第一电端子和第二电端子。第一导电元件用于使电池系统(例如，在电池系统的两个电池模块之间)的主电流路径闭合。第二导电元件用于使互锁回路的电路闭合。通过使用两个导电元件，MSD能够以两种独立的方式断开电力。第一种方式是在电池系统的主电流路径中形成断路。第二种方式是切断互锁回路，这导致所连接的机电断开系统断开电力。

在一些实施方案中，高电压互锁回路是用于控制所连接的机电断开系统的单独且专用的信号路径。在一些实施方案中，高电压互锁回路被集成到现有信号路径中或作为现有信号路径的补充。例如，高电压互锁回路可集成到供电池模块控制器使用的通信信号回路中。

前述内容只是举例说明本公开的原理，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。本公开还可采用除本文明确描述的那些形式之外的许多形式。因此，应当强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和装置，而是旨在包括其变型和修改，这些变型和修改在以下权利要求书的实质内。

Claims (21)

1.一种用于电池系统的互连件，包括：

至少一个导电元件，所述至少一个导电元件被构造成将第一电端子和第二电端子耦接在一起，其中所述至少一个导电元件包括单个安装位置；和

至少一个特征部，所述至少一个特征部被构造成在安装时防止移除覆盖所述第一电端子和所述第二电端子的电池盖，其中所述互连件为刚性组件，并且其中所述至少一个特征部包括单个安装位置。

2.根据权利要求1所述的互连件，其中所述至少一个导电元件包括单个投掷位置。

3.根据权利要求1所述的互连件，其中在安装所述互连件时：

所述至少一个导电元件包括相对于所述电池系统的单个位置；并且

所述至少一个特征部包括相对于所述电池系统的单个位置。

4.根据权利要求1所述的互连件，还包括紧固件，所述紧固件被构造成在安装时与所述电池系统的外壳接合。

5.根据权利要求1所述的互连件，其中所述电池系统包括多个电池模块，并且其中所述至少一个导电元件被构造成在所述电池模块的中间节点处耦接所述第一电端子和所述第二电端子。

6.根据权利要求5所述的互连件，其中所述电池系统还包括到负载的接口，并且其中所述互连件被构造成在距所述接口至少电池模块的长度处耦接所述第一电端子和所述第二电端子。

7.根据权利要求1所述的互连件，其中所述电池系统包括：

互锁回路，所述互锁回路包括所述第一电端子和所述第二电端子，其中所述至少一个导电元件包括使所述互锁回路闭合的单个安装位置；和

机电断开系统，所述机电断开系统电耦接到所述互锁回路，其中当所述互锁回路断开时防止所述机电断开系统闭合。

8.根据权利要求1所述的互连件，其中所述至少一个导电元件和所述至少一个特征部刚性地耦接在一起，并且不能相对于彼此移动。

9.一种电池系统，包括：

第一多个电池模块，所述第一多个电池模块串联地耦接在一起；

第二多个电池模块，所述第二多个电池模块串联地耦接在一起；

电池盖，所述电池盖被构造成覆盖所述第一多个电池模块和所述第二多个电池模块以防止从所述电池盖外部触及；

第一电端子，所述第一电端子耦接到所述第一多个电池模块；

第二电端子，所述第二电端子耦接到所述第二多个电池模块；和

互连件，所述互连件被构造成：

在安装时，将所述第一电端子耦接到所述第二电端子并防止所述电池盖被移除，并且

在移除时，使所述第一电端子与所述第二电端子解耦并允许所述电池盖被移除。

10.根据权利要求9所述的电池系统，还包括接口，所述接口被构造成将所述第一多个电池模块和所述第二多个电池模块耦接到电负载，其中当所述互连件被移除时，在所述接口处不存在来自所述第一多个电池模块和所述第二多个电池模块的基本电压。

11.根据权利要求10所述的电池系统，其中所述接口和所述互连件被布置成在至少一个空间维度上具有位于其间的至少一个电池模块。

12.根据权利要求10所述的电池系统，还包括外壳，所述第一多个电池模块和所述第二多个电池模块附连到所述外壳，其中所述盖被构造成与所述外壳接合。

13.根据权利要求12所述的电池系统，还包括互连插座，所述互连插座被构造成与所述互连件接合，其中所述第一电端子和所述第二电端子布置在所述互连插座中。

14.根据权利要求13所述的电池系统，其中所述互连插座刚性地附连到所述外壳，并且其中所述互连插座被构造成在安装所述电池盖时与所述互连件接合。

15.根据权利要求9所述的电池系统，其中所述互连件是基本上刚性的主体，并且其中所述互连件具有单个安装位置。

16.一种电池系统，包括：

第一电池模块；

第二电池模块；

第一电端子，所述第一电端子耦接到所述第一电池模块；

第二电端子，所述第二电端子耦接到所述第二电池模块；和

盖，所述盖被构造成在安装时防止触及所述第一电池模块和所述第二电池模块，

其中所述盖包括导电元件，所述导电元件被构造成在安装时电耦接所述第一电端子和所述第二电端子。

17.根据权利要求16所述的电池系统，其中所述导电元件被进一步构造成在所述盖被移除时使所述第一电端子和所述第二电端子电解耦。

18.根据权利要求16所述的电池系统，其中所述导电元件受到约束而不相对于所述盖的其余部分移动。

19.根据权利要求16所述的电池系统，其中所述导电元件包括：

第一金属引脚，所述第一金属引脚被构造成接合所述第一电端子；和

第二金属引脚，所述第二金属引脚被构造成接合所述第二电端子，其中所述第二金属引脚电耦接到所述第一金属引脚。

20.根据权利要求16所述的电池系统，其中所述导电元件包括叶片件，所述叶片件被构造成接合所述第一电端子和所述第二电端子。

21.根据权利要求16所述的电池系统，还包括：

外壳，所述盖被构造成与所述外壳接合；

互连插座，所述互连插座附连到所述外壳，其中所述第一电端子和所述第二电端子布置在所述互连插座中；和

至少一个定位特征部，所述至少一个定位特征部被构造成在安装所述盖时将所述盖与所述外壳对准。

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