CN116169422A - 一种标准化动力电池模组与采集板连接结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准化动力电池模组与采集板连接结构及其连接方法，该连接结构包括快插连接器和多条线束；快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；标准化电芯采集板包括多个插件和多片AFE电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；动力电池模组前端的母端连接器与公端连接器对插连接，公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。本发明通过设计高低压集成的快插连接器以及采集板标准化布局，提高通用化，减少电池包内电芯采集线束，减少安装时间，提高电池包内的空间利用率，提高安全性能。

Description

一种标准化动力电池模组与采集板连接结构及其连接方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力电池技术领域，尤其涉及一种标准化动力电池模组与采集板连接结构及其连接方法。

背景技术

动力电池为新能源汽车提供驱动电能的核心能量源，是新能源汽车最关键的零部件之一。动力电池包括电池包、电池模组和电池电芯，多个单体电芯拼接构成电池模组，多个电池模组连接构成电池包。电池包还包括电池管理系统(BMS，Battery ManagementSystem)、电气系统、热管理系统、结构件等零部件，通过壳体将电池模组、电池管理系统BMS、电气系统、热管理系统、结构件封装，构成动力电池的主体。

电池管理系统BMS是新能源汽车动力电池的重要组成部分，BMS对电池进行监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及电荷状态(SOC，state of charge)等参数采集与计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能，电池管理系统BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带。通常，电池管理系统的硬件架构如图1所示，包括主板BCU、从板LCU(又称为采集板)、电池包断路单元(BDU，Battery DisconnectUnit)和高压控制板。其中，采集板采集并监控动力电池模组的电压、温度等信息，通过CAN通讯或菊花链通讯将信息传输给主板，而主板收集来自各个从板LCU的采样信息，通过低压电气接口与整车进行通讯，控制BDU内的继电器动作，实施监控电池的各项状态，保证电池在充放电过程中的安全使用。

为了保障电芯安全，需要通过采集板对每一动力电池模组的电芯进行实时监测。目前，绝大部分新能源汽车的动力电池模组为非标准化设计，动力电池模组之间通过铜排及线束连接，无法实现快速连接及通用化。通常传统的动力电池模组，高压通过铜排连接，低压采集通过线束连接，不仅成本高，通用化程度低，而且不利于动力电池模组直接在整车生产线进行安装。

而且，无论是集中式还是分布式，都存在不同电池包所使用的采集板不一样的问题，大大增加了设计开发的费用。通常情况下，为节省成本，常常采用集中式，然而采用集中式的同时会产生大量的采集线束，容易存在电气安全的风险。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种标准化动力电池模组与采集板连接结构及其连接方法，通过标准化动力电池模组快插连接器和电池管理系统采集板，提高通用性，大大减少电池包内电芯的采集线束，缩短模组的安装时间，提高电池包内的空间利用率，提高操作的安全性，使电池包内更整洁，降低电器安全隐患。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种标准化动力电池模组与采集板连接结构。

一种标准化动力电池模组与采集板连接结构，包括快插连接器和多条线束；

所述快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；所述采集板为标准化电芯采集板，包括多个插件和多片AFE电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；

所述动力电池模组前端的母端连接器与所述公端连接器对插连接，所述公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

进一步的技术方案，所述母端连接器固定安装在动力电池模组壳体的前端，所述母端连接器内部设置母端高压接触件和母端低压接触件，所述母端高压接触件与动力电池模组内汇流排连接，所述母端低压接触件与动力电池模组内采集线束连接。

进一步的技术方案，所述母端连接器包括一体成型的母端绝缘外壳，所述母端绝缘外壳为一面开口的长方体型结构，开口朝外，开口所对应的一面嵌入动力电池模组壳体上；

所述母端高压接触件和所述母端低压接触件均固定设置在母端绝缘外壳内。

进一步的技术方案，所述母端绝缘外壳内还固定设置母端定位孔。

进一步的技术方案，所述公端连接器与所述母端连接器对插连接，所述公端连接器内部设置公端高压接触件和公端低压接触件，所述公端高压接触件与母端高压接触件匹配对应，所述公端低压接触件与母端高压接触件匹配对应；

所述公端连接器的公端高压接触件通过线束与其他标准化电池模组串联连接；所述公端连接器的公端低压接触件通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

进一步的技术方案，所述公端连接器包括绝缘底板，所述绝缘底板上固定设置绝缘防护圈，所述公端高压接触件和公端低压接触件设置在绝缘防护圈中。

进一步的技术方案，所述绝缘底板上还设有公端定位销，所述公端定位销设置于绝缘防护圈外的两侧，与母端连接器的母端定位孔匹配。

进一步的技术方案，所述绝缘底板上还设有密封橡胶圈，所述密封橡胶圈设置于公端连接器和母端连接器的对插接触面处。

进一步的技术方案，所述采集板的一侧依次设置多个插件，在多个插件的前后两侧分别设置通信插件，分别为通信进口插件和通信出口插件，用于通过菊花链通信与其他采集板及主板串联连接。

本发明第二方面提供了一种标准化动力电池模组与采集板连接方法，包括：

相邻的多个动力电池模组和采集板之间通过连接结构进行连接；

所述连接结构包括快插连接器和多条线束；所述快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；所述采集板为标准化电芯采集板，包括多个插件和多片AFE电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；

将动力电池模组前端的母端连接器与公端连接器对插连接，公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

(1)本发明提出了一种标准化动力电池模组与采集板连接结构及其连接方法，通过设计高低压集成的快插连接器以及采集板标准化布局，提高通用化，减少电池包内电芯采集线束，减少安装时间，提高电池包内的空间利用率，提高安全性能。

(2)本发明通过标准化动力电池模组快插连接器，提高动力电池模组装配及换电的便利性，提高标准化模组的通用性，快插连接器的绝缘壳体具有防触指设计，提高了标准化模组安装操作的安全性，避免电池模组之间连接通用化程度低、不利于动力电池模组安装的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为电池管理系统的硬件架构结构示意图；

图2为本发明实施例所述采集板的结构示意图；

图3为本发明实施例所述采集板的正面示意图；

图4为本发明实施例所述采集板的反面示意图；

图5为本发明实施例中电池管理系统的连接示意图；

图6为本发明实施例所述快插连接器的结构示意图；

图7为本发明实施例所述快插连接器中母端连接器的结构示意图；

图8为本发明实施例所述快插连接器中公端连接器的结构示意图。

其中，1、采集板，11、第一插件，12、第二插件，13、第三插件，14、通信进口插件，15、通信出口插件，21、第一AFE电芯采集芯片，22、第二AFE电芯采集芯片，23、第三AFE电芯采集芯片，24、采集板安装孔，31、母端连接器，311、母端高压接触件，312、母端低压接触，313、母端绝缘外壳，314、母端定位孔，315、母端高压接触件绝缘体，411、绝缘底板，412、绝缘防护圈，413、公端高压接触件，414、公端低压接触件，415、公端定位销，416、密封橡胶圈。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提出了一种标准化动力电池模组与采集板连接结构，通过设计高低压集成的快插连接器以及采集板标准化布局，提高通用化，减少电池包内电芯采集线束，减少安装时间，提高电池包内的空间利用率，提高安全性能。

一种标准化动力电池模组与采集板连接结构，包括快插连接器和多条线束；

所述快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；所述采集板为标准化电芯采集板，包括多个插件和多片AFE(AnalogFront End)电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；

所述动力电池模组前端的母端连接器与所述公端连接器对插连接，所述公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

进一步的，所述母端连接器安装在动力电池模组壳体的前端，该母端连接器内部设置母端高压接触件和母端低压接触件，所述母端高压接触件与动力电池模组内汇流排连接，所述母端低压接触件与动力电池模组内采集线束连接。上述母端连接器还包括一体成型的绝缘外壳，该绝缘外壳为一面开口的长方体型，该开口朝外，该开口所对应的一面嵌入动力电池模组壳体上，母端高压接触件和母端低压接触件均固定设置在该绝缘外壳内，此外，该绝缘外壳内还固定设置母端定位孔。在本实施例中，母端高压接触件设置于母端低压接触件的上方，母端低压接触件的两侧设置母端定位孔。

具体的，上述母端低压接触件呈针子形态，动力电池模组内部的采集线束与连接器母端针子连接，母端连接器再与公端连接器进行对插连接。

进一步的，所述公端连接器与所述母端连接器对插连接，所述公端连接器内部设置公端高压接触件和公端低压接触件，该公端高压接触件与母端高压接触件匹配对应，该公端低压接触件与母端低压接触件匹配对应。所述公端连接器的公端高压接触件和公端低压接触件均与外部线束连接。

上述公端连接器还包括绝缘底板，该绝缘底板上固定设置绝缘防护圈，公端高压接触件和公端低压接触件设置在该绝缘防护圈中；所述绝缘底板上还设有公端定位销，该公端定位销设置于绝缘防护圈外的两侧，与母端定位孔匹配，用于固定公端连接器和母端连接器对插插接；公端连接器和母端连接器对插时，公端连接器的绝缘底板上存在对插接触面，因此，绝缘底板上还设有密封橡胶圈，该密封橡胶圈设置于公端连接器和母端连接器的对插接触面，对插后可使连接器整体达到一定的防护等级，又具有一定的减震作用。

进一步的，所述标准化电芯采集板的一侧依次设置多个插件，在多个插件的前后两侧分别设置通信插件，一个作为多个采集板菊花链通信的通信进口，另一个作为多个采集板菊花链通信的通信出口，基于这两个通信插口，电池管理系统采集板通过菊花链通信串联各个采集板和主板，实现对电芯的监测作用。

所述公端连接器的公端高压接触件通过线束与其他标准化电池模组串联连接，具体通过高压线束与其他标准化电池模组的公端高压接触件串联连接；所述公端连接器的公端低压接触件通过线束与标准化电芯采集板上对应的插件连接，实现模组电芯电压及温度采集。进一步的，该标准化电芯采集板靠近标准化电池模组安装，当标准化电池模组上的对插连接器对插连接且对插连接器出线连接标准化电芯采集板时，采集板上的AFE电芯采集芯片依次通过线束、公端连接器、母端连接器，采集动力电池模组的电压、温度等信息。

在本实施例中，如图2、图3和图4所示，所述采集板1的一侧依次固定设置三个插件，即第一插件11、第二插件12、第三插件13，每一插件分别AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应，插件通过采集板上的排线与AFE电芯采集芯片连接，即第一插件11与第一AFE电芯采集芯片21对应，第二插件12与第二AFE电芯采集芯片22对应，第三插件13与第三AFE电芯采集芯片23对应。

在三个插件的前后两侧分别设置通信插件，即通信进口插件14和通信出口插件15，各采集板之间只需要两根线进行菊花链通讯连接即可，如图5所示，便于多个采集板之间的随意组合。

进一步的，为了便于安装，本实施例所述采集板上还设置了采集板安装孔24，便于将采集板安装到动力电池的对应位置。

每一动力电池模组的前端设置对插连接器的母端连接器，将采集板靠近对应的动力电池模组，母端连接器与公端连接器对插连接，公端连接器的公端低压接触件通过线束与采集板的对应插件连接。

所述公端连接器及与之对插连接的母端连接器构成快插连接器，如图6所示，动力电池模组的前端设置母端连接器31，如图7所示，该母端连接器31包括一体成型的母端绝缘外壳313，该母端绝缘外壳313为一面开口的长方体型，该开口朝外，开口所对应的一面嵌入动力电池模组壳体上，母端高压接触件311和母端低压接触件312均固定设置在该母端绝缘外壳313内，母端高压接触件311与动力电池模组内汇流排连接，母端低压接触件312与动力电池模组内采集线束连接。此外，该母端绝缘外壳313内还固定设置母端定位孔314。在本实施例中，母端高压接触件311设置于母端低压接触件的上方，母端低压接触件312的两侧设置母端定位孔314。

为了进一步提高安全性能，母端高压接触件311设置在母端高压接触件绝缘体315内。上述母端低压接触件呈针子形态，动力电池模组内部的采集线束与连接器母端针子连接，母端连接器再与公端连接器进行对插连接。

所述公端连接器与所述母端连接器对插连接，如图8所示，所述公端连接器41包括绝缘底板411，该绝缘底板411上固定设置绝缘防护圈412，公端高压接触件413和公端低压接触件414设置在该绝缘防护圈412中；所述绝缘底板411上还设有公端定位销415，该公端定位销415设置于绝缘防护圈412外的两侧，与母端定位孔314匹配，用于固定公端连接器和母端连接器对插插接；公端连接器和母端连接器对插时，公端连接器的绝缘底板上存在对插接触面，因此，绝缘底板411上还设有密封橡胶圈416，该密封橡胶圈416设置于公端连接器和母端连接器的对插接触面，对插后可使连接器整体达到一定的防护等级，又具有一定的减震作用。

所述公端连接器的公端高压接触件和公端低压接触件均与外部线束连接。公端连接器的公端低压接触件通过线束与采集板的对应插件连接，公端连接器的公端高压接触件通过线束与其他标准化电池模块串联连接。通过标准化电芯采集板上及动力电池模组上的对插连接器的设计，动力电池模组与采集板之间能够节省大量的采集线束，便于动力电池模组与采集板的匹配。

通过上述快插连接器高低压集成设计，提高动力电池模组装配及换电的便利性，同时提高标准化动力电池模组的通用性，快插连接器的绝缘壳体具有防触指设计，提高了标准化模组安装操作的安全性。

本实施例所提出的连接结构，通过设计高低压集成的快插连接器以及采集板标准化布局，提高通用化，减少电池包内电芯采集线束，减少安装时间，提高电池包内的空间利用率，提高安全性能。

实施例二

本实施例提出了一种标准化动力电池模组与采集板连接方法，包括：

相邻的多个动力电池模组和采集板之间通过连接结构进行连接；

所述连接结构包括快插连接器和多条线束；所述快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；所述采集板为标准化电芯采集板，包括多个插件和多片AFE电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；

将动力电池模组前端的母端连接器与公端连接器对插连接，公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

进一步的，还包括：利用线束连接当前采集板的通信进口插件和另一采集板的通信出口插件，实现当前采集板与另一采集板的连接。通过菊花链通信串联各个采集板，并通过菊花链通信将采集板与主板连接。

以上实施例二中涉及的各步骤与实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，包括快插连接器和多条线束；

所述快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；所述采集板为标准化电芯采集板，包括多个插件和多片AFE电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；

所述动力电池模组前端的母端连接器与所述公端连接器对插连接，所述公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

2.如权利要求1所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述母端连接器固定安装在动力电池模组壳体的前端，所述母端连接器内部设置母端高压接触件和母端低压接触件，所述母端高压接触件与动力电池模组内汇流排连接，所述母端低压接触件与动力电池模组内采集线束连接。

3.如权利要求2所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述母端连接器包括一体成型的母端绝缘外壳，所述母端绝缘外壳为一面开口的长方体型结构，开口朝外，开口所对应的一面嵌入动力电池模组壳体上；

所述母端高压接触件和所述母端低压接触件均固定设置在母端绝缘外壳内。

4.如权利要求3所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述母端绝缘外壳内还固定设置母端定位孔。

5.如权利要求1所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述公端连接器与所述母端连接器对插连接，所述公端连接器内部设置公端高压接触件和公端低压接触件，所述公端高压接触件与母端高压接触件匹配对应，所述公端低压接触件与母端高压接触件匹配对应；

所述公端连接器的公端高压接触件通过线束与其他标准化电池模组串联连接；所述公端连接器的公端低压接触件通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

6.如权利要求5所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述公端连接器包括绝缘底板，所述绝缘底板上固定设置绝缘防护圈，所述公端高压接触件和公端低压接触件设置在绝缘防护圈中。

7.如权利要求6所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述绝缘底板上还设有公端定位销，所述公端定位销设置于绝缘防护圈外的两侧，与母端连接器的母端定位孔匹配。

8.如权利要求6所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述绝缘底板上还设有密封橡胶圈，所述密封橡胶圈设置于公端连接器和母端连接器的对插接触面处。

9.如权利要求1所述的标准化动力电池模组与采集板连接结构，其特征是，所述采集板的一侧依次设置多个插件，在多个插件的前后两侧分别设置通信插件，分别为通信进口插件和通信出口插件，用于通过菊花链通信与其他采集板及主板串联连接。

10.一种标准化动力电池模组与采集板连接方法，其特征是，包括：

相邻的多个动力电池模组和采集板之间通过连接结构进行连接；

所述连接结构包括快插连接器和多条线束；所述快插连接器包括对插连接的母端连接器和公端连接器；每一动力电池模组的前端设置母端连接器；所述采集板为标准化电芯采集板，包括多个插件和多片AFE电芯采集芯片，每一插件与每一AFE电芯采集芯片的电芯及温度传感器的采集端口一一对应；

将动力电池模组前端的母端连接器与公端连接器对插连接，公端连接器通过线束与标准化电芯采集板上的插件连接。

Images