CN113330629A - 使用盲铆钉的汇流条与传感器导线附接 - Google Patents

Abstract

本发明公开了提供用于将传感器导线附接到电池模块中的汇流条的改进机构的系统和方法。根据本公开的电池模块可包括：汇流条，所述汇流条包括铆钉孔；和电耦合到汇流条的多个电池单元。电池模块还可包括：传感器导线，所述传感器导线包括终端；以及穿过汇流条的铆钉孔并将汇流条联接到传感器导线的终端的盲铆钉。用盲铆钉将传感器导线附接到汇流条可提供以下机械优点中的一个或多个：快速组装，对于低功率应用的稳健性，消除等待粘合剂固化的需要，以及消除对汇流条的双面接近的需要。

Description

使用盲铆钉的汇流条与传感器导线附接

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62/760,830的权益，其全部公开内容通过引用在此并入本文。

发明内容

电池单元通常被包装成包括多个电池单元和汇流条的电池模块。电池模块中的电池单元可具有连接到第一汇流条的一个端子和连接到第二汇流条的另一端子。电池监测系统可以通过附接到每个汇流条的电压感测线测量并平衡模块内的汇流条之间(且由此测量并平衡一个或多个电池单元两端)的电压。可以使用例如螺栓或焊接将电压感测线附接到汇流条。使用螺栓需要显著的z维空间以及接近汇流条的两侧，这两者都可能难以用紧密包装的电池模块来实现。另外，螺栓可能随时间而松开。使用焊接通常需要超声焊接，这在最初执行时或随着时间推移由于温度变化或其他因素而可能失败。

鉴于前述内容，提供用于将传感器导线附接到电池模块中的汇流条的改进机构将是有利的。

本文中公开了提供用于将传感器导线附接到电池模块中的汇流条的改进机构的系统和方法。使用盲铆钉的本公开的导线至汇流条附接可提供以下机械优点中的一个或多个：快速组装、对于低功率应用的稳健性、消除等待粘合剂固化的需要、节省空间以及消除对汇流条的双面接近的需要。根据本公开的电池模块可包括包含铆钉孔的汇流条。电池模块还可包括多个电池单元，其中电池单元中的两个或更多个电耦合到汇流条。电池模块还可包括：传感器导线，所述传感器导线包括终端；以及穿过汇流条的铆钉孔并将汇流条联接到传感器导线的终端的盲铆钉。在一些实施例中，传感器导线可包括电压感测线。盲铆钉可以在传感器导线的终端与汇流条之间提供显著的压缩力，由此增加两者之间的导电性。

在一些实施例中，传感器导线的终端可包括环形端子(也称为环形压接端子)。在此类实施例中，盲铆钉穿过汇流条的铆钉孔和环形端子，向汇流条和环形端子提供压缩力，从而形成导电结合。

在一些实施例中，传感器导线的终端可形成环。在此类实施例中，盲铆钉穿过汇流条的铆钉孔和环，向汇流条和环提供压缩力，从而形成导电结合。

在一些实施例中，盲铆钉可包括芯轴头、铆钉轴和铆钉头。铆钉轴可通过汇流条，并且传感器导线的终端可邻近于铆钉头。电池模块还可以包括施加到铆钉头和芯轴头中的一者或多者的粘合剂。

在一些实施例中，电池模块可包括附加汇流条。多个电池单元中的电池单元的一个端子可以电耦合到第一汇流条，并且电池单元的另一端子可以电耦合到附加汇流条。附加汇流条可以用附加盲铆钉联接到附加传感器导线。

在一些实施例中，电池模块可包括联接到传感器导线和附加传感器导线的电压感测模块。电压感测模块可以使用传感器导线和附加传感器导线来监测电压。

在一些实施例中，多个电池单元可以并联电连接。

在一些实施例中，电耦合到汇流条的两个或更多个电池单元可以沿着汇流条的纵向尺寸电耦合到汇流条。铆钉孔也可以沿着汇流条的纵向尺寸定位。

在一些实施例中，盲铆钉延伸超过汇流条和环形端子的量小于5毫米(例如，在1至5毫米范围内)。

在一些实施例中，制造电池监测系统的方法用于提供用于将传感器导线附接到电池模块中的汇流条的改进机构。所述方法可包括提供具有铆钉孔的汇流条，以及提供多个电池单元。所述方法还可包括将两个或更多个电池单元联接到汇流条。所述方法还可以包括提供具有终端的传感器导线和提供盲铆钉。所述方法还可包括将盲铆钉穿过传感器导线的终端和铆钉孔。所述方法还可以包括激活盲铆钉以将传感器导线的终端联接到汇流条。

附图说明

参考以下附图详细描述根据一个或多个各种实施方案的本公开内容。附图仅出于说明目的提供，并且仅描绘了典型的或示例性实施方案。这些附图被提供为促进对本文所公开的概念的理解，并且不应视为限制这些概念的广度、范围或适用性。需注意，为了清楚和易于图示，这些附图不一定按比例绘制。

图1示出根据本公开的一些实施例的电池模块的部分俯视图；

图2A示出根据本公开的一些实施例的包括环形端子的传感器导线的终端的俯视图；

图2B示出根据本公开的一些实施例的包括环的传感器导线的终端的俯视图；

图3示出根据本公开的一些实施例的用盲铆钉联接到汇流条的传感器导线的终端的俯视图；

图4示出根据本公开的一些实施例的穿过汇流条中的孔的盲铆钉的横截面图；以及

图5是根据本公开的一些实施例的用于制造电池监测系统的方法的流程图。

具体实施方式

本文中公开了提供用于将传感器导线附接到电池模块中的汇流条的改进机构的系统和方法。在本公开中，使用盲铆钉将传感器导线附接到电池模块中的汇流条。传感器导线可包括电压感测线。汇流条可具有铆钉孔，以便盲铆钉穿过，且电池模块中可有多个汇流条。穿过铆钉孔的盲铆钉可以通过向汇流条和终端提供压缩力，将汇流条联接到传感器导线的终端，从而形成导电结合。传感器导线的终端可包括环形端子、线环或另一导电机构中的一者。

电池模块中可有多个电池单元电耦合到汇流条。一些电池单元可以在一个端子处电耦合到汇流条，并在不同端子处电耦合到附加汇流条，导致这些电池单元并行电连接。电池模块中可能存在多行电池单元，其中每一行包括并联连接的电池单元的一个或多个部分。各行中的电池单元的不同部分可以彼此串联连接。经由盲铆钉电耦合到汇流条的传感器导线可用于监测汇流条的电压或另一特征。汇流条的电压可以与电耦合到汇流条的电池单元的终端的电压大致相同(例如，在10-500mV的范围内)。在一些实施例中，汇流条的电压在电池单元的终端处的电压的50mV内。此电压变化与电流大致线性地成比例，且在正常操作期间将显著降低。电压感测模块可以使用电耦合到汇流条的传感器导线和电耦合到附加汇流条的附加传感器导线来监测汇流条和附加汇流条两端的电压差。在电池单元在一个端子处电连接到汇流条，在另一端子处电连接到附加汇流条的情况下，汇流条和附加汇流条两端的电压差可大致(例如，在10-500mV内)是电池单元两端的电压差。

图1示出根据本公开的一些实施例的电池模块100的部分俯视图150。电池模块100包括汇流条111、112和113。汇流条111具有铆钉孔121。类似地，汇流条112具有铆钉孔122，而汇流条113具有铆钉孔123。在一些情况下，汇流条可具有多个铆钉孔。每个铆钉孔可以沿着相应的汇流条定位在只能单侧接近汇流条的位置处。在一些情况下，铆钉孔可以沿着汇流条的纵向尺寸定位。另外，每个铆钉孔可以定位成使得导线可以从铆钉孔延伸到例如电压感测模块140的部件。在一个实例中，从铆钉孔121、122和123引出的相应导线(未示出)可延伸到电压感测模块140。在另一实例中，从铆钉孔121、122引出的相应导线可延伸到电压感测模块140，而从铆钉孔123引出的导线可延伸到在空间上比电压感测模块140更靠近铆钉孔123的另一电压感测模块(未示出)。在一些情况下，电压感测模块，例如电压感测模块140，可以邻近汇流条且在电池模块内部。在其它情况下，电压感测模块可以在电池模块外部。

电池模块100包括多个电池单元，包括电池单元101、102和103。每个电池单元可具有电耦合到一个汇流条的终端(例如，中心电极)和电耦合到另一汇流条的另一终端(例如，边缘电极)。例如，电池单元101可以在一个端子处通过引线131电耦合到汇流条111，并且在另一端子处通过引线132电耦合到汇流条112。类似地，电池单元102可以在一个端子处通过引线133电耦合到汇流条111，并且在另一端子处通过引线134电耦合到汇流条112。电池单元101和102的相应第一端子与汇流条111的连接以及电池单元101和102的相应第二端子与汇流条112的连接使得电池单元101和102并联电连接。另外，电池单元103可以在一个端子处通过引线135电连接到汇流条112，并且在另一端子处通过引线136电耦合到汇流条113。由于这些连接，电池单元101和102彼此并联电连接，以及与电池单元103串联电连接。

应理解，图1的电池模块100仅是说明性的，并且根据本公开可使用具有汇流条的任何合适的电池模块。例如，电池模块100可包括附加的或更少的电池单元。电池单元可以具有任何合适的形状，并且以任何合适的布置定位。另外，电池模块100的汇流条可以具有任何合适的形状和大小。在一些实施例中，汇流条可以是简单的导电材料的矩形件。在一些实施例中，汇流条用导电的耐腐蚀材料(例如镍)电镀，其可以通过例如非电镀或电解过程施加。

图2A示出根据本公开的一些实施例的包括环形端子204的传感器导线202的终端的俯视图。传感器导线202可包括导电材料，例如铜、铝、银或金。在一些情况下，传感器导线202可具有绝缘外层或涂层。环形端子204可包括诸如铜、铝或锡的导电材料。在一些实施例中，环形端子204可以用导电的耐腐蚀材料(例如镍、锡或银)电镀，其可以通过例如非电镀或电解过程施加。环形端子204可以焊接或以其它方式电连接到传感器导线202的端部。如图所示，环形端子204可具有带开口206的大体圆形形状。在其它情况下，环形端子204可以是大体椭圆形、矩形或其它形状的。类似地，开口206可以是圆形、椭圆形、矩形或另一形状。

图2B示出根据本公开的一些实施例的包括环214的传感器导线212的终端的俯视图。传感器导线212可包括导电材料，例如铜、铝、银或金。传感器导线212可以形成具有开口216的环214。如图所示，环214和开口216可以是大致圆形形状。在另一实例中，环214和开口216可以是椭圆形、矩形或另一形状。环214可以通过例如用如所示的夹具218或其它紧固机构接合传感器导线204的两个部分来形成。在另一实例中(未示出)，传感器导线212的一部分可以围绕传感器导线212的另一部分扭曲，以便形成环214和开口216。

图3示出根据本公开的一些实施例的用盲铆钉308联接到汇流条302的传感器导线304的终端的俯视图。如图所示，传感器导线304的终端可以是类似于环形端子204的环形端子306，上文关于图2A所论述的。在另一实例中，传感器导线304的终端可以是类似于上文在图2B中所论述的环214的线环。在另外其它实例中，传感器导线304的终端可以是另一个导电附接元件。盲铆钉308可穿过汇流条中的铆钉孔，类似于上文关于图1论述的铆钉孔121、122和123。盲铆钉308可向汇流条302和传感器导线304的终端(在图3中由环形端子306表示)提供压缩力，从而在汇流条和导线之间形成导电结合。如上文所论述，传感器导线304可连接到例如电压感测模块140的部件。汇流条302的电压或其它测量可通过传感器导线304进行监测。在汇流条302电耦合到电池单元的终端的情况下，汇流条302的电压可以与电池单元的终端处的电压大致相同(例如，在10-500mV内)。因此，传感器导线304可以使得能够监测电耦合到汇流条的电池单元的终端。

图4示出了根据本公开的一些实施例的穿过汇流条402中的孔的盲铆钉的横截面图。盲铆钉可以在汇流条402与传感器导线404的终端406之间提供压缩力。这种压缩力可以产生导电结合。在一些实施例中，汇流条402对应于汇流条111、112、113和302，如上文关于图1和图3所论述的。传感器导线404的终端406可以类似于上文关于图2A和2B所论述的环形端子204或线环214。图4的盲铆钉可包括铆钉头408、带铆钉轴412的铆钉主体410和芯轴头414。铆钉头408可以邻近于汇流条402的一侧，并且芯轴头414可以邻近于汇流条402的另一侧。铆钉主体410可穿过汇流条402中的孔，类似于上文关于图1论述的铆钉孔121、122和123。铆钉主体410可包括大体圆柱形形状。铆钉轴412是铆钉主体410中的腔，该腔可以是大体圆柱形形状。在激活盲铆钉之前，铆钉轴412可以包含芯轴主体(未示出)。盲铆钉的激活可以包括在远离芯轴头414并朝向铆钉头408的方向上将芯轴主体从铆钉轴412拉出，导致芯轴头414使铆钉主体410变形并从芯轴主体拆卸。用位于汇流条402的顶表面上的工具执行盲铆钉的激活。激活不需要接近汇流条402的底表面。在一些实施例中，粘合剂可以施加到铆钉头408(为了清楚起见未示出)。附加地或替代地，如图所示，粘合剂416可以施加到对应于芯轴头的盲铆钉的端部。粘合剂可以包括例如甲基丙烯酸酯式(即，树脂和硬化剂)、聚氨酯粘合剂和环氧树脂中的一者或多者。粘合剂416是任选的，并且可以保护盲铆钉和环形端子的部分免受电池模块的内部环境的影响。粘合剂416也可以延长连接的可用寿命。另外，粘合剂416可用于需要额外强度的情况，并且可以加强导线-汇流条附接以比螺栓或焊接附接更强。在一些实施例中，粘合剂416可以施加在终端406与铆钉头408之间。

本公开还包括制造电池模块的方法，所述电池模块提供用于将传感器导线附接到电池模块中的汇流条的改进机构。图5是根据本公开的一些实施例的用于制造电池监测系统的方法的流程图500。在一些实施例中，电池监测系统包括一个或多个汇流条、一个或多个电池单元和电压感测模块，如图1中所示。在一些实施例中，电池监测系统包括具有呈环形端子或线环形式的端子的传感器导线，如图2中所示。在一些实施例中，电池监测系统包括将传感器导线电耦合到汇流条的盲铆钉，如图3和图4所示。

在步骤502处，提供了一种包括铆钉孔的汇流条。铆钉孔可沿着汇流条的纵向尺寸，如图1中所示。还可以提供包括铆钉孔的多个汇流条，如图1中所示。在步骤504处，提供多个电池单元。在步骤506处，将多个电池单元中的至少两个电池单元联接到汇流条。如图1中所示，电池单元可以沿着汇流条的纵向尺寸联接到汇流条。如上文所论述且在图1中示出，电池单元可以在每个电池单元的相应端子处联接到一个汇流条，并且在每个电池单元的相应其它端子处联接到另一汇流条。在步骤508处，提供包括终端的传感器导线。传感器导线的终端可包括环形端子或线环，如图2A和2B中所示。在步骤510处，提供盲铆钉。盲铆钉可包括铆钉头、铆钉主体、铆钉轴、芯轴主体和芯轴头，如图4中部分示出的。提供每个部件可以包括制造或组装部件本身，或者从部件供应中获得部件。

在步骤512处，盲铆钉穿过铆钉孔以将汇流条联接到传感器导线的终端。在步骤514处，激活盲铆钉以将传感器导线的终端联接到汇流条。激活盲铆钉可以涉及从盲铆钉移除芯轴主体并将芯轴主体从芯轴头移除。激活盲铆钉的结果可以是汇流条与传感器导线的终端之间的导电结合。在一些实施例中，粘合剂可以施加到盲铆钉的一个或多个端部(即，对应于芯轴头的盲铆钉的端部或对应于铆钉头的盲铆钉的端部)。

虽然前述公开内容论述使用盲铆钉将电压感测线附接到汇流条，但所公开的盲铆钉附接方法不限于电压感测线和汇流条。例如，盲铆钉可用于附接测量部件的模拟值的任何传感器或装置(例如，热敏电阻器)。例如，热敏电阻器在环形端子封装中可用，并且因此本公开的技术可用于将热敏电阻器附接到表面。在一些实施例中，盲铆钉可用于将电压感测线和热敏电阻器两者附接到电池模块的汇流条。在此类实施例中，电池监测系统可以监测汇流条的电压和温度。

前述内容仅是对本公开的原理的说明，并且本领域的技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。给出上述实施方案是为了说明而不是限制。除了本文明确描述的形式以外，本公开还可以采取许多形式。因此，需要强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和设备，而是旨在包括以下权利要求精神之内的本发明的变型形式和修改形式。

Claims (20)

1.一种电池模块，包括：

汇流条，所述汇流条包括铆钉孔；

多个电池单元，其中所述多个电池单元中的至少两个电池单元电耦合到所述汇流条；

传感器导线，所述传感器导线包括终端；以及

盲铆钉，所述盲铆钉穿过所述铆钉孔，并且将所述汇流条联接到所述传感器导线的终端。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述传感器导线的终端包括环形端子；并且

所述盲铆钉穿过所述环形端子。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述盲铆钉向所述汇流条和所述环形端子提供压缩力，由此形成导电结合。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述传感器导线的终端形成环；并且

所述盲铆钉穿过所述环。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其中所述盲铆钉向所述汇流条和所述环提供压缩力，由此形成导电结合。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述盲铆钉包括芯轴头、铆钉轴和铆钉头；

所述铆钉轴穿过所述汇流条；并且

所述终端邻近所述铆钉头。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述盲铆钉包括邻近所述终端的铆钉头，并且其中所述电池模块还包括施加到所述铆钉头的粘合剂。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述盲铆钉包括邻近所述汇流条的芯轴头，并且其中所述电池模块还包括施加到芯轴头的粘合剂。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器导线包括电压感测线。

10.根据权利要求1所述的电池模块，还包括附加汇流条，其中：

所述多个电池单元中的电池单元的第一端子电耦合到所述汇流条；并且

所述电池单元的第二端子电耦合到所述附加汇流条。

11.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述附加汇流条用附加盲铆钉联接到附加传感器导线。

12.根据权利要求11所述的电池模块，还包括联接到所述传感器导线和所述附加传感器导线的电压感测模块，其中所述电压感测模块使用所述传感器导线和所述附加传感器导线监测电压。

13.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述多个电池单元并联电连接。

14.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述至少两个电池单元沿着所述汇流条的纵向尺寸电耦合到所述汇流条；并且

所述铆钉孔沿着所述汇流条的纵向尺寸定位。

15.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述盲铆钉延伸超过所述汇流条和所述环形端子的量在1至5毫米范围内。

16.一种制造电池监测系统的方法，包括：

提供包括铆钉孔的汇流条；

提供多个电池单元；

将所述多个电池单元中的至少两个电池单元联接到所述汇流条；

提供包括终端的传感器导线；

提供盲铆钉；

将所述盲铆钉穿过所述传感器导线的终端和所述铆钉孔；以及

激活所述盲铆钉以将传感器导线的终端联接到所述汇流条。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述传感器导线的终端包括环形端子和线环中的一者。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括向所述盲铆钉的铆钉头和所述盲铆钉的芯轴头中的一者施加粘合剂。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括将所述传感器导线联接到电池监测系统。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述传感器导线包括电压感测线。

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