CN117673663A - 模块化连接板和用于连接模块化连接板的方法 - Google Patents

模块化连接板和用于连接模块化连接板的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117673663A
CN117673663A CN202311137547.1A CN202311137547A CN117673663A CN 117673663 A CN117673663 A CN 117673663A CN 202311137547 A CN202311137547 A CN 202311137547A CN 117673663 A CN117673663 A CN 117673663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
connection
board
modules
circuit board
modular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311137547.1A
Other languages
English (en)
Inventor
A·金斯伯格
X·周
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tyco Electronics Shanghai Co Ltd
TE Connectivity Germany GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics Shanghai Co Ltd
TE Connectivity Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics Shanghai Co Ltd, TE Connectivity Germany GmbH filed Critical Tyco Electronics Shanghai Co Ltd
Publication of CN117673663A publication Critical patent/CN117673663A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66Arrangements of batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

本发明涉及一种模块化连接板,包括至少两个连接板模块,每个连接板模块包括:支架,支架包括多个连接构件安装部分,该多个连接构件安装部分设置成沿着该连接板模块的一对第一侧边缘中的一个形成第一行,并沿着该连接板模块的该对第一侧边缘中的另一个形成第二行,其中连接板模块的该对第一侧边缘在第一方向上延伸;多个连接构件,安装在该多个连接构件安装部分中,用于将相邻电存储元件的电极端子彼此连接;和电路板支撑部分,布置在支架上且配置成接收电路板,保持电路板的保持元件布置在电路板支撑部分中。在每两个相邻连接板模块之间设置有对接部,该对接部在不同的第二方向上延伸,并且该对接部包括用于将两个相邻连接板模块彼此连接的接头。

Description

模块化连接板和用于连接模块化连接板的方法
技术领域
本发明涉及一种模块化连接板和一种用于将模块化连接板连接到各自包括电极端子的一组电存储元件的方法。
背景技术
可以重复充电和放电的可再充电电池或二次电池广泛用于许多不同的装置中,例如固定电力存储系统或电动车辆,例如电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)。
通常,可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳体和电连接到电极组件的电极端子,电极组件包括正极、负极和置于正极与负极之间的分隔件。壳体的形状,例如柱形或矩形,可以根据装置的预期目的和设计而变化。
通常,为了提供足够的功率输出,可再充电电池由电池模块组成,电池模块包括串联和/或并联联接的多个单位电池单元。电池模块通过互连所述多个单位电池单元的电极端子而形成,其中单位电池单元的数量取决于所需的功率量。可以组合多个电池模块,以便实现例如用于电动车辆或混合动力车辆的高功率可再充电电池。然后,一个或多个电池模块被机械地和电气地集成,配备有热管理系统,并且被设置用于与一个或多个电气消耗器通信,以便形成电池系统。
为了电气地集成电池模块,通常将电子连接组件附接到电池模块的单位电池单元,该电子连接组件由支架或支撑构件形成,通常为汇流条形式的多个连接构件安装在支架或支撑构件上,以便电连接相邻单位电池单元的电极端子。电子连接组件还可以包括各种检测电路,如温度传感器或电压检测元件,以及具有电路的电路板,例如,用于处理检测电路的检测信号和/或平衡电池模块的单位电池单元的电压,和/或与电池系统的电池管理系统或车辆电子控制单元(ECU)通信。
然而,常用的电池模块包括相对少量的单位电池单元,因此需要将大量电池模块集成到电池系统中以提供足够的输出功率。为了节省空间和成本,因此期望通过每个电池模块联接更大数量的单位电池单元来减少电池模块的数量。例如,随着棱柱形单位电池单元的发展,可以通过将棱柱形单位电池单元在纵向方向上粘附在一起以形成一个电池模块来联接多达50个或更多个棱柱形单位电池单元,该电池模块也可以表示为电池串。然而,这种电池模块或电池串在纵向方向上可能具有大的尺寸,并且还需要检测每个单位电池单元的电压信号和温度检测信号。因此,通过常用的电子连接组件来电集成这种电池模块或电池串变得困难,因为检测路径的组装过程和系统集成由于要连接的大量单位电池单元和要测量的大量检测信号而变得复杂。
发明内容
上述目的中的至少一个通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本公开提供了一种低成本模块化压配合互连系统,其中多个单独的电池到电池互连板通过机械接头彼此直接链接以形成模块化电子连接组件。因此,所提供的模块化电子连接组件容易且成本低,适用于电池模块或电池串的任何单位电池配置。组装的印刷电路板(PCBA)可以压配合在单独的单元到单元互连板上,用于检测单位电池单元的电压信号和温度检测信号,单独的单元到单元互连板附接到单位所述电池单元,并且可以与板对板连接器电互连,以简化用于将检测信号传输到电池模块或电池串的中央控制器的布线。
特别地,本发明提供了一种模块化连接板,该模块化连接板被配置成附接到各自包括电极端子的一组电存储元件。所述模块化连接板包括至少两个连接板模块,其中,所述至少两个连接板模块中的每一个包括:支架,所述支架包括多个连接构件安装部分,所述多个连接构件安装部分被布置成沿着所述连接板模块的一对第一侧边缘中的一个形成第一行,并且沿着所述连接板模块的所述一对第一侧边缘中的另一个形成第二行,其中,所述连接板模块的所述一对第一侧边沿第一方向延伸;多个连接构件,安装在所述多个连接构件安装部分中,用于将相邻的电存储元件的电极端子彼此连接;以及电路板支撑部分,设置在所述支架上并被配置为接收电路板,其中至少一个保持元件设置在所述电路板支撑部分中,所述保持元件被配置为通过压配合连接来保持所述电路板。在每两个相邻连接板模块之间设置有对接部,该对接部在不同于第一方向的第二方向上延伸,并且该对接部包括用于将两个相邻连接板模块彼此连接的至少一个接头。
以这种方式,通过改变所提供的连接板模块的数量或通过使用具有不同数量的附接的连接构件的不同种类的连接板模块,可以容易地使模块化连接板适应于作为一组电存储元件的示例的单位电池单元的任何所需配置。此外,代替制造至少在所连接的电池模块或电池串的纵向方向上具有大尺寸的一个一体形成的连接板,可以通过已经测试的制造工艺制造具有较小尺寸的各个连接板模块,并且在随后的组装步骤中互连连接板模块。因此,可以大大降低连接板的组装过程的复杂性。此外,由于电路板可以容易地机械连接到各个连接板模块,并且可以用作检测信号的导体,因此可以大大减少用于传输检测信号的布线。通过模块化连接板的模块化设置,在有缺陷的情况下仅更换受影响的部件也变得更容易。
在整个文件中,术语“连接板模块”是指模块化连接板的子单元,其可附接到电池模块或电池串的单位电池单元的一部分,并且可机械地连接到至少一个其他“连接板模块”。术语“电池单元”或“单位电池单元”应指物理电池单元或在单元级上并联电连接的若干物理电池单元。
在优选实施例中,所述至少两个连接板模块在每两个相邻连接板模块之间的对接部处彼此连接。
换句话说,模块化连接板可以以组装状态提供,其中各个连接板模块已经彼此接合。然而,也可以在连接各个连接板模块之前以预组装状态提供模块化连接板,使得例如电池制造商可以组装模块化连接板并直接使其适应电池模块或电池串的所需配置。
为了实现连接板模块之间的牢固机械连接,每两个相邻连接板模块之间的对接部包括沿着对接部设置在相对侧处的至少两个接头。
至少一个接头可以是燕尾接头、基于铰链的接头和基于链条的接头中的一种。该设计具有以下优点:允许经由燕尾接头或基于链条的接头沿第一方向的组装方向或经由基于铰链的接头沿第二方向的组装方向,所述第一方向对应于汇流条构件行的延伸方向,所述第二方向对应于对接部的延伸方向。因此,连接板模块的连接可以适应应用需要。
在另一个有利的示例中,对接部可以包括在第一行连接构件之间延伸的第一对接区域和在第二行连接构件之间延伸的第二对接区域,其中第一对接区域相对于第二对接区域在第一方向上移位,使得布置在对接部处的电存储元件分别电连接到两个相邻连接板模块中的每一个的一个连接构件。对接部的这种不对称设计具有以下优点:可以有效地减小模块化连接板的尺寸,使得可以提供节省空间的配置。
为了简化相邻连接板模块之间的电连接,可以在每两个相邻连接板模块之间的对接部处设置电子连接器。所述电子连接器可以包括第一接触接口和第二接触接口,所述第一接触接口用于将可支撑在所述两个相邻连接板模块中的一个上的第一电路板电连接到所述电子连接器,所述第二接触接口用于将可支撑在所述两个相邻连接板模块中的另一个上的第二电路板电连接到所述电子连接器。
以这种方式,通过在对接部处将板连接到连接器,可以简单地实现可支撑在不同连接板模块上的电路板之间的电子连接,当在对接部处机械地连接连接板模块时,连接器用作板对板连接器。因此,电路板可以例如焊接到连接器,或者可以经由压配合连接压入。
根据有利的示例,第一接触接口和第二接触接口可以通过柔性扁平导体电连接。以这种方式,可以在连接电路板时允许公差补偿。然而,作为替代方案,也可以使用具有布置在引线框架中的刚性导体的连接器,
以便增强电路板之间的连接的稳定性。此外,还可以使用各种其他连接器,其例如允许通过连接中的插头打开电连接。
为了增强两个连接板模块之间的连接稳定性并提供节省空间的解决方案,第一接触接口的插座和第二接触接口的插座可以安装在两个相邻连接板模块中的同一连接板模块上。
本公开还涉及一种包括模块化连接板的模块化连接组件,其中,所述至少两个连接板模块中的每一个还包括通过压配合连接固定在电路板支撑部分中的电路板。通过压配合连接,可以实现从电路板到连接板模块的简单且可靠的电连接。电路板可以优选地是刚性印刷电路板(PCB),但是柔性印刷电路板也是可行的。电路板可以仅包括用于将检测信号从相应的单位电池单元传输到电池模块或电池串的中央控制器的导体。可选地,用于处理检测信号的电路(如一个或多个集成电路)可以附接到电路板并电连接到电路板的导体,使得电路板可以是组装的印刷电路板(PCBA)。
为了提供便于组装的稳定的压配合连接,电路板可以包括多个压配合通孔,并且连接构件中的每一个可以通过压配式端子电连接到相应的电路板,该压配式端子包括连接端和压配端,连接端电连接到连接构件,压配端延伸到设置在电路板上的多个压配合孔中的一个的至少一部分中并与电路板电连接。然而,作为替代方案,压配柱也可以与连接板模块的支架一体形成,并且压配柱可以延伸到电路板的压配合通孔的至少一部分中。
根据另一优选实施例,每个电路板可以包括用于确定状态的电路,所述状态包括电压或温度中的至少一个,并且可选地包括用于平衡支撑相应电路板的连接板模块附接到的那些电存储元件的电荷的电路。因此,可以提供分散式监测架构,其中每个电路板提供用于监测所附接的电存储元件的状态的监测功能的至少一部分,并且因此承担电池模块或电池串的中央控制单元(如电池管理系统或车辆ECU)的一些功能。因此,附接到每个电路板的电路
可以通过提供用于执行某些监测功能的单独集成电路或通过提供集成所有监测功能的单个集成电路来实现。替代地,可以实现集中式监测架构,其中电路板可以简单地包括多个导体,其允许将检测信号从与电路板相关联的检测电路传输到电池模块或电池串的中央控制单元。然后可以仅在中央控制单元中执行监测功能。
本发明还涉及一种用于将模块化连接板连接到各自包括电极端子的一组电存储元件的方法,该方法包括:
提供至少两个连接板模块,所述至少两个连接板模块中的每一个包括:
支架,包括多个连接构件安装部分,所述多个连接构件安装部分被布置成沿着所述连接板模块的一对第一侧边缘中的一个形成第一行,并且沿着所述连接板模块的所述一对第一侧边缘中的另一个形成第二行,其中,所述连接板模块的所述一对第一侧边缘在第一方向上延伸;
多个连接构件,所述多个连接构件安装在所述多个连接构件安装部分中,用于将相邻的电存储元件的电极端子彼此连接;以及
电路板支撑部分,所述电路板支撑部分布置在所述支架上并且被配置为接收电路板,其中,至少一个保持元件布置在所述电路板支撑部分中,所述至少一个保持元件被配置为通过压配合连接来保持所述电路板;
通过对接部的至少一个接头将每两个相邻连接板模块彼此连接,所述对接部在不同于所述第一方向的第二方向上延伸;
将所述模块化连接板附接到所述一组电存储元件。
根据有利的示例,两个相邻连接板模块可以通过沿着第一方向组装两个相邻连接板模块而彼此连接。为此目的,例如,可以在每两个相邻连接板模块之间的对接部处提供燕尾接头或基于链条的接头。替代地,可以通过沿着与第一方向对角的方向组装两个相邻连接板模块来将两个相邻连接板模块彼此连接。为此目的,例如可以在每两个相邻连接板模块之间的对接部处提供基于铰链的接头。
在另一方面中,该方法还可以包括经由压配合连接将电路板安装在所述至少两个连接板模块中的每一个的电路板支撑部分中。因此,电路板的安装可以优选地在将每两个相邻连接板模块彼此连接的步骤之后执行。但是步骤的另一顺序也是可行的,即,电路板可以在每两个相邻连接板模块彼此连接之前安装到连接板模块。
附图说明
现在将使用有利的实施例并参考附图以示例性方式更详细地描述本发明。所描述的实施例仅仅是可能的配置,其中,可以彼此独立地提供或者可以省略如上所述的各个特征。
附图被并入说明书中并且形成说明书的一部分以图示本发明的几个实施例。这些附图与说明书一起用于解释本发明的原理。附图仅出于说明如何制造和使用本发明的优选和替代示例的目的,并且不应解释为将本发明限制为仅示出和描述的实施例。此外,实施例的几个方面可以单独地或以不同的组合形成根据本发明的解决方案。因此,以下描述的实施例可以被单独考虑或以其任意组合考虑。所描述的实施例仅仅是可能的配置,并且必须记住,如上所述的各个特征可以彼此独立地提供,或者在实现本发明时可以完全省略。如附图所示,从下面对本发明的各种实施例的更具体的描述中,进一步的特征和优点将变得显而易见,在附图中,相同的附图标记指代相同的元件,并且在附图中:
图1示出了包括示例性模块化连接板的示例性模块化连接组件的示意性俯视图;
图2示出了组装之前的示例性连接板模块的示意性透视图;
图3示出了示例性第一连接板模块的示意性透视图;
图4示出了示例性第二连接板模块的示意性透视图;
图5示出了示例性第三连接板模块的示意性透视图;
图6示出了示例性第四连接板模块的示意性透视图;
图7示出了示例性第一连接板模块的示意性分解图;
图8示出了包括示例性模块化连接板的示例性模块化连接组件的示意性透视图;
图9示出了包括示例性模块化连接板的示例性模块化连接组件的另一示意性透视图;
图10示出了两个连接板模块之间的示例性对接部的示意性俯视图;
图11示出了两个连接板模块之间的另一示例性对接部的示意性透视图;
图12示出了第一示例性板对板连接器的示意性透视图;
图13示出了第二示例性板对板连接器的示意性透视图;
图14示出了两个连接板模块之间的另一示例性对接部的示意性透视图;
图15示出了在组装电路板之前的示例性模块化连接板的示意性透视图。
具体实施方式
现在将参考附图更详细地解释本发明。首先参考图1,描述了示例性模块化连接板100,其形成示例性模块化连接组件101(在下文中也称为“连接模块”)的基础。在所示的示例中,模块化连接板100包括四个连接板模块102,为了更好的区分,在下文中将其表示为连接板模块102(1)至102(4)。连接板模块102的数量不限于四个,而是可以根据应用需要而变化为等于或大于两个的任何数量。特别地,通过改变布置在第一连接板模块102(1)和第四连接板模块102(4)之间的连接板模块102的数量,模块化连接板100可以适用于电池模块的多个单位电池单元,并且模块化连接板100的长度L可以相应地改变,第一连接板模块102(1)也可以表示为“前侧连接板模块”,第四连接板模块102(4)也可以表示为“端侧连接板模块”。
换句话说,模块化连接板100由单独的连接板模块102(1)至102(4)形成,其在模块化连接板100的制造期间组装在一起。为了组装连接板模块102,在每两个相邻连接板模块102之间设置对接部104,在对接部104处两个相邻连接板模块102彼此接合。在所示示例中,对接部104设置在连接板模块102(1)和102(2)之间、连接板模块102(2)和102(3)之间、以及连接板模块102(3)和102(4)之间。
现在将参考图2至图10更详细地解释各个连接板模块102(1)至102(4)。因此,图2示出了示例性模块化连接板100的示意性透视图,其中连接板模块102(1)至102(4)在组装之前被示出为单独的部件。图3至图6分别示出了连接板模块102(1)至102(4)中的每一个的示意性透视图。图7示出了第一连接板模块102(1)的示意性分解图。图8示出了通过将电路板108固定到模块化连接板100的每个连接板模块102而形成的连接模块101的顶部部分的示意性透视图,图9示出了连接模块101的底侧的示意性透视图。图10示出了在连接板模块102(1)和102(2)之间组装之后的对接部104的放大示意性俯视图,作为设置在每两个相邻连接板模块102之间的示例性对接部104。
每个连接板模块102包括支架106和多个连接构件110。连接模块101通过将电路板108固定在每个连接板模块102的支架106上并在对接部104处将连接板模块102彼此接合而形成。在图2至图7中,电路板108在组装模块化连接板100之前已经固定在每个连接板模块102的支架106上,然而,电路板108也可以在接合连接板模块102之后安装到模块化连接板100上。连接构件110设置在每个支架106上,并且被配置为与对应的电路板108电连接。为了更好地说明,安装在连接板模块102上的电路板108在图中交替地示出为透明的。
每个连接板模块102的支架106是支撑结构,其可以附接到电池模块或电池串的单位电池单元的一部分。支架106可以是引线框架。在该示例中,支架106基本上是板形的。为了便于牢固地保持连接构件110,支架106设置有多个安装凹槽112,其也可以表示为连接构件安装部分。在该实施例中,安装凹槽112基本上是矩形凹槽。安装凹槽112是贯通凹槽。换句话说,安装凹槽112具有底部通孔114。安装凹槽112的底部部分设置有台阶部分。台阶部分围绕底部通孔114设置以支撑连接构件110。底部通孔114使得单位电池单元(图中未示出)的电极端子能够从支架106的底部部分延伸以与连接构件110电连接,从而充分利用支架106的顶部部分和底部部分两侧的空间。安装凹槽112的数量和布置可以根据连接需要来选择。在该示例中,安装凹槽112被布置成两行,其中每行包括多个安装凹槽112。
换句话说,在该示例中,所述多个安装凹槽或连接构件安装部分112布置在第一行和第二行中,第一行和第二行沿着支架106的一对长侧边缘(第一侧边缘)124a和124b在纵向方向(第一方向)122上延伸。如图1、8和9所示,两行连接构件安装部分112以这样的方式布置,即在连接板模块102已经彼此连接之后,在沿纵向方向122延伸的模块化连接板100上形成第一行125a和第二行125b的连接构件110。因此,在所示的示例中,所述多个连接构件110可以布置在模块化连接板100上,用于将两个相邻的棱柱形单位电池单元的连接板模块102彼此连接,其中,棱柱形单位电池单元彼此相邻堆叠以形成纵向电池模块或电池串,其在纵向方向122上延伸。
为了进一步牢固地保持连接构件110,支架106可以设置有卡扣接头116。卡扣接头116可以被配置为与连接构件110卡扣配合。卡扣接头116的具体数量和规格可以根据实际需要来选择。在该示例中,每四个卡扣接头116与一个对应的连接构件110卡扣配合,四个卡扣接头116设置在对应的安装凹槽112的两侧。
为了允许接收电路板108,支架106包括电路板支撑部分117。为了便于将电路板108定位和保持在电路板支撑部分117中,安装柱可以设置成从支架106的顶部部分突出。安装柱可以插入电路板108的安装孔中,其中安装孔与安装柱一对一插入配合。在该示例中,安装柱可以包括支撑部分和限制部分。支撑部分具有比安装孔的孔径大的孔径,以支撑电路板108的底部部分。限制部分突出地设置在支撑部分上并延伸到安装孔中,从而能够定位和安装电路板108。限制部分可以是圆形柱。可以理解,支架106的“顶部部分”与其“底部部分”相对。支架106的“顶部部分”设置有电路板支撑部分117。
为了便于制造和绝缘,支架106可以例如通过注射成型形成。更具体地,支架106是嵌入注射成型部件,以包裹和密封连接构件110的一部分。
可以根据应用需要选择电路板108的特定形状。在该示例中,电路板108基本上是条板形的。为了便于实现与连接构件110的压配式端子120的电连接,电路板108设置有压配合通孔118。压配合通孔118的数量和分布仅需要满足相应的连接要求。压配合通孔118的规格和数量可以根据与对应的压配式端子120连接和配合的要求来选择。
现在将参照图1至图10说明组装连接板模块102以形成模块化连接板100或连接模块101。因此,图8示出了通过将电路板108固定到模块化连接板100的连接板模块102中的每一个而形成的连接模块101的顶部部分的示意性透视图,并且图9示出了连接模块101的底侧的示意性透视图。图10示出了在连接板模块102(1)和102(2)之间组装之后的对接部104的放大示意性俯视图,作为设置在每两个相邻连接板模块102之间的示例性对接部104。
如图1至图10所示,连接板模块102(1)至102(4)可以沿着支架106的短侧边缘(第二侧边缘)126a和126b插在一起,所述短侧边缘126a和126b沿着与纵向方向122基本上成斜线的斜线方向(diagonal direction)128(第二方向)延伸,使得通过相应的连接板模块102的支架106的短侧边缘126a和126b在每两个相邻连接板模块102之间形成对接部104。特别如图2所示,在该示例中,连接板模块102(1)的支架106的短侧边缘126b和连接板模块102(1)的支架106的短侧边缘126a形成连接板模块102(1)和102(2)之间的对接部104,连接板模块102(2)的支架106的短侧边缘126b和连接板模块102(3)的支架106的短侧边缘126a形成连接板模块102(2)和102(3)之间的对接部104,并且连接板模块102(3)的支架106的短侧边缘126b和连接板模块102(4)的支架106的短侧边缘126a形成连接板模块102(3)和102(4)之间的对接部104。
为了将连接板模块102(1)至102(4)彼此紧固,在每两个相邻连接板模块102之间沿着对接部104设置燕尾接头130。可以根据应用需要选择对接部处的燕尾接头的具体数量。如图1至图10所示,为此,当连接板模块102(1)至102(4)彼此接合时,燕尾接头的尾部132和相应的插座134沿着支架106的短侧边缘126a和126b分布,以形成燕尾接头130。在所示的示例中,一个尾部132和一个插座134设置在支架106的短侧边缘126a和126b的相对侧。尾部132可以具有梯形形状和/或可以朝向前端渐缩。替代地或附加地,尾部132可以具有类似拼图接头的圆形形状。燕尾接头的插座134具有相应的形状,其允许在接合连接板模块102以组装模块化连接板100时将尾部132与相应的插座134互锁。
在组装过程中,通过沿着纵向方向122接合尾部132和相应的插座134,设置在连接板模块102的短侧边缘126a处的尾部132和插座134与设置在接合连接板模块102的短侧边缘126b处的相应的插座134和相应的尾部132互锁,以形成燕尾接头130(参见图10)。因此,燕尾接头130防止在组装完成之后连接板模块102的移动。除了机械接合之外,燕尾接头130可以在组装过程中胶合,以便增强相邻连接板模块102之间的接头的耐久性。
虽然在所示示例中,两个燕尾接头130设置在对接部104的外端区域处,但是燕尾接头可以另外或作为替代布置在对接部104的中间区域中,该中间区域例如在连接构件110的两个行125a和125b之间延伸。此外,虽然在所示示例中,每个燕尾接头130包括一个尾部132和一个对应的插座134,但是每个燕尾接头还可以包括以阵列布置的多个尾部132和对应的插座134。通过燕尾接头130,可以允许各个连接板模块102在对接部104处相对于彼此略微移位,以便补偿由于例如多个单位电池单元的制造尺寸误差或多个单位电池单元的安装误差而引入的尺寸公差。
此外,作为燕尾接头130的替代方案,可以提供基于铰链的接头(未示出),其允许模块化连接板沿着斜线方向128组装,即在对接部104沿着其延伸的方向上组装。利用基于铰链的接头,连接板模块102可以通过将销装配到相应的中空柱体(也表示为关节)中来组装,所述销在斜线方向128上平行于对接部104延伸,销和中空圆柱体都设置在支架106的短侧边缘126a和126b处,类似于上述燕尾接头130的尾部132和插座134。通过使用基于铰链的接头,可以允许各个连接板模块102在组装之后围绕对接部104稍微旋转,以便补偿由于例如多个单位电池单元的制造尺寸误差或多个单位电池单元的安装误差而引入的尺寸公差。
作为另一替代方案,还可以使用基于链条的接头代替燕尾接头130,其中类似于上述燕尾接头130的尾部132和插座134,在支架106的短侧边缘126a和126b处设置多个链节。为了将相邻连接板模块102彼此接合,设置在某个连接板模块102的支架106的短侧边缘126a处的链节可以与设置在相邻连接板模块102的支架的短侧边缘126b处的相应链节接合,例如通过点击链节以在对接部104处形成基于链条的接头。因此,基于链条的接头还允许在纵向方向上组装连接板模块102,并且可以允许如上所述的公差补偿。
代替仅使用一种类型的连接方式,相邻连接板模块102也可以通过燕尾接头130、基于铰链的接头和基于链条的接头或其他合适的接头的任何组合在对接部104处实现连接。
为了提供节省空间的解决方案,形成相邻连接板模块102之间的对接部的短侧边缘126a和126b是不对称形状的。更具体地,形成相邻连接板模块102之间的对接部的短侧边缘126a和126b具有阶梯形状。特别地,短侧边缘126a包括突出区域136a和凹陷区域138a,突出区域136a至少沿着支架106上的第一行125a的连接构件110的边缘延伸,凹陷区域138a至少沿着支架106上的第二行125b的连接构件110的边缘延伸。在所示的示例中,凹陷区域138a还沿着电路板支撑部分117的边缘延伸。短侧边缘126b包括突出区域136b和凹陷区域138b,突出区域136b至少沿着支架106上的第二行125b的连接构件110的边缘延伸,凹陷区域138b至少沿着支架106上的第一行125a的连接构件110的边缘延伸。在所示的示例中,突出区域136b还沿着电路板支撑部分117的边缘延伸,并且提供用于将板对板连接器148(下面描述)安装在支架106上的空间。
因此,在对接部104处,短侧边缘126a的突出区域136a面向短侧边缘126b的凹陷区域138b,并且短侧边缘126a的凹陷区域138a面向短侧边缘126b的突出区域136b。因此,当组装连接板模块102以形成模块化连接板100时,突出区域136a和凹陷区域138b彼此配合,并且突出区域136b和凹陷区域138a彼此配合。
突出区域136a和凹陷区域138a由偏移部140a分开,偏移部140a基本上跨对接部104的延伸方向延伸,即基本上平行于一对第一侧边缘124a和124b延伸。类似地,突出区域136b和凹陷区域138b由偏移部140b分开,偏移部140b基本上横跨对接部104的延伸方向延伸,即基本上平行于一对第一侧边缘124a和124b延伸。偏移部140a和140b的尺寸大致等于单位电池单元在纵向方向122上的宽度。结果,设置在对接部104处的单位电池单元的电极端子电连接到设置在两个相邻连接板模块102中的一个的第一行125a连接构件110中的连接构件110,并且电连接到设置在两个相邻连接板模块102中的另一个的第二行125b连接构件110中的连接构件110。例如,设置在连接板模块102(1)和102(2)之间的对接部104处的单位电池单元的电极端子电连接到连接板模块102(2)的第一行连接构件110中的连接构件110和连接板模块102(1)的第二行连接构件110中的连接构件110。
换句话说,在组装的模块化连接板100中,第一行125a连接构件110相对于第二行125b连接构件110偏移一长度,该长度基本上等于单位电池单元在纵向方向122上的宽度。以这种方式,提供了用于在端接连接板模块102(1)和102(4)上安装连接构件110'的空间,连接构件110'适于将电池模块的高电位侧和低电位侧连接到电气消耗器,如负载或充电器。因此,可以使对应于模块化连接板100的前侧边缘的前侧连接板模块102(1)的短侧边缘126a和对应于模块化连接板100的端侧边缘的端侧连接板模块102(4)的短侧边缘126b基本上是直的表面,与模块化连接板100所附接的电池模块或电池串齐平。
在这方面,可以理解的是,在所示示例中,布置在模块化连接板100的端面处的连接板模块102,即所示示例中的前侧连接板模块102(1)和端侧连接板模块102(4),仅与一个相邻连接板模块102形成对接部104,并且因此具有与内部连接板模块(即第二连接板模块102(2)和第三连接板模块102(3))不同的外观形状,内部连接板模块102(2)和第三连接板模块102(3)与两个相邻连接板模块102形成对接部104。
图7中示出了组装的第一连接板模块102(1)的分解图。在所示示例中,适于将电池模块电连接到电气消耗器或充电器的一个连接构件110'和适于电连接单位电池单元的电极端子的十二个连接构件110安装到安装凹槽112中。因此,利用第一连接板模块102(1),可以串联电连接十二个单位电池单元。如图2至图6所示,同样在其它连接板模块102(2)、102(3)和102(4)上,以与第一连接板模块102(1)上相同的方式将十二个连接构件110安装成两行,使得连接板模块102(2)、102(3)和102(4)中的每一个也串联电连接十二个单位电池单元。因此,利用由组装的模块化连接板100形成的模块化连接组件101,总共48个单位电池单元可以串联电连接以形成电池模块或电池串。
当然,设置在每个连接板模块102上的连接构件110的数量不限于十二个,而是可以根据应用需要而变化,以便改变单位电池单元的数量,单位电池单元应与相同的模块化连接板100串联和/或并联电连接。此外,将相同数量的连接构件110安装到组装形成模块化连接板100的每个连接板模块102并不是必需的,而是根据应用需要,安装凹槽112和所安装的连接构件110的数量可以在连接板模块102之间单独变化。
如上所述,连接构件110安装在各个连接板模块102的支架106上,并且可以与单位电池单元连接,以将相应的电流、电压和电信号传输到电路板108。连接构件110可以仅是用于传输电流的结构。在该实施例中,为了稳定地传输由单位电池单元输出的相对大的电流,连接构件110可以是汇流条。连接构件110与支撑在电路板支撑部分117中的电路板108电连接,并且可以电连接到单位电池单元以将电流传导到电路板108。连接构件110采用第一金属材料结构;即,连接构件110由第一金属制成。示例性地,每个连接构件110是铝一体元件,即铝结构的一体元件。在所示示例中,连接构件110包括连接构件主体142和连接构件端部144。连接构件主体142被接收在安装凹槽112内。连接构件主体142与卡扣接头116卡扣配合,即,沿着竖直方向从支架106的底部部分到顶部部分止动配合(参见图10)。连接构件主体142基本上是矩形板形的,并且沿着矩形板的中间部分设置有细长凹槽(未示出)。连接构件主体142沿着纵向方向122延伸。为了便于焊接到电池单元,可以在连接构件主体142中设置两个焊接通孔。连接构件端部144突出地设置在连接构件主体142上。连接构件端部144基本上是L形的。
为了方便且快速地实现连接构件110和电路板108之间的电连接,连接板模块102包括压配式端子120。压配式端子120包括连接端和压配端。压配式端子120的连接端与连接构件110电连接,并且压配端与电路板108压配合以在它们之间建立接触电连接。在所示的示例中,压配式端子120基本上是L形的。压配式端子120的压配端延伸到电路板108的压配合通孔118中并从压配合通孔118突出(参见例如图10)。在所示示例中,压配式端子120的压配端布置成抵靠压配合通孔118。当组装时,电路板108的压配合通孔118可以与压配式端子120的压配端压配。在完成压配合时,压配式端子120可以直接接触电路板108以与其建立电连接。此外,压配式端子120的压配端可以与电路板108的焊接面(即,图中的顶面)焊接(例如,波峰焊接)连接。压配式端子120是第二金属材料结构,例如由第二种金属制成。第二金属材料是与第一金属材料不同的金属材料。具体地,压配式端子120是铜结构,以保持与电路板108相同的铜材料,以便于牢固的焊接连接。在该实施例中,压配式端子120具有连接体(未示出)。连接体的两端分别与压配端和连接端连接。为了便于空间利用,连接体为L形。如图10所示,压配式端子120与压配合通孔118中的一个压配合,从而实现与电路板108的电连接。
为了使压配式端子120能够与连接构件110牢固且长寿命地连接,连接模块101还可以包括切换连螺柱(未示出)。切换连接柱布置成用于在不同金属材料之间切换。在所示示例中,切换连接柱采用与连接构件110相同的第一金属材料。切换连接柱与连接构件110电连接。具体地,切换连接柱的顶端与连接构件端部144电连接。例如,切换连接柱的顶端可以激光焊接到连接构件110的连接构件端部144。切换连接柱的底端与压配式端子120的压配端电连接。
如图7所示,多个热垫146可以设置在每个连接板模块102上,使得热垫146可以与连接板模块102所附接到的单位电池单元热接触,其中每个连接板模块的热垫的数量可以根据应用需要来选择。热垫146的使用允许消散在单位电池单元中产生的热量,并因此防止单位电池单元过热。
为了实现对相应单位电池单元的相应参数的监测,连接板模块还包括安装在连接构件110上的检测元件(未示出)。可以根据检测需要选择检测元件的具体规格和种类。在该示例中,每个检测元件包括温度传感器,该温度传感器被配置为检测对应的连接构件110的温度。温度传感器可以是热敏电阻,例如负温度系数(NTC)热阻传感器。然而,本领域已知的其他种类的温度传感器也是可能的。为了能够检测对应的连接构件110的电压,检测元件还包括电压检测元件。电压检测元件可以是例如电阻。作为替代方案,两个检测元件可以安装在每个连接构件110上,其中两个检测元件中的一个可以包括温度检测元件,并且另一个可以包括电压检测元件。
在将电路板108安装到连接板模块102以形成连接模块101之后,检测元件与相应的电路板108电连接,以将检测到的检测信号发送到相应的电路板108。电路板108电连接到电池模块或电池串的中央控制器,连接模块101附接到该中央控制器,以将检测到的检测信号传输到中央控制器。中央控制器可以是例如电池管理系统,或者可以是车辆ECU。中央控制器可以是专用控制单元,其仅监测连接模块101所附接到的单位电池单元的状态,或者可以是监测多个电池模块或电池串的单位电池单元的状态的控制单元。
为了将检测到的检测信号传输到中央控制器,通过将电路板108与设置在对接部104处的板对板连接器148互连,电路板108以菊花链配置电连接。为了允许互连电路板108与电池模块或电池串的中央控制器通信,输入/输出连接器(I/O连接器)150安装到连接板模块102中的一个,优选地安装到布置在模块化连接板100的端面处的连接板模块102(4)。I/O连接器150可以经由用于数据传输的连接电缆连接到中央控制器的连接器。由于电路板108以菊花链配置通过板对板连接器148直接互连,因此仅需要在I/O连接器150与电池模块或电池串的中央控制器的连接器之间提供连接电缆,从而可以避免用于连接电路板108的复杂布线。
电路板108可以与集中式通信结构互连,其中中央控制器具有用于电池模块或电池串的单位电池单元的所有监测功能,或者与分散式通信结构互连,其中至少一部分监测功能由安装在每个电路板108上的电路接管。
集中式通信结构在图1至图10中示出。由于在集中式通信结构中,监测由连接模块101外部的中央控制器执行,因此安装在每个连接板模块102上的印刷电路板108被配置为将检测到的检测信号发送到中央控制器并且以级联结构布置。这意味着根据它们在连接模块101中的位置,电路板108具有将连接构件与布置在相应的连接板模块102上的板对板连接器148电连接的功能,并且可选地还将电路板电连接到的两个板对板连接器彼此电连接。
在图1至图10所示的示例中,例如在第一连接板模块102(1)上安装印刷电路板108(1),其具有例如由铜迹线形成的导线,用于将安装到第一连接板模块102(1)的连接构件110的检测元件电连接到板对板连接器148(1),板对板连接器148(1)布置在连接板模块102(1)和102(2)之间的对接部104处。类似地,印刷电路板108(2)安装在第二连接板模块102(2)上,印刷电路板108(2)具有用于将安装到第二连接板模块102(2)的连接构件110的检测元件电连接到板对板连接器148(2)的导线,板对板连接器148(2)布置在连接板模块102(2)和102(3)之间的对接部104处。另外,印刷电路板108(2)具有用于将板对板连接器148(1)电连接到板对板连接器148(2)的导线。
类似地,印刷电路板108(3)安装在第三连接板模块102(3)上,印刷电路板108(3)具有用于将安装到第三连接板模块102(3)的连接构件110的检测元件电连接到板对板连接器148(3)的导线,板对板连接器148(3)布置在连接板模块102(3)和102(4)之间的对接部104处。另外,印刷电路板108(3)具有用于将板对板连接器148(2)电连接到板对板连接器148(3)的导线。印刷电路板108(4)安装在第四连接板模块102(4)上,其具有用于将安装到第四连接板模块102(4)的连接构件110的检测元件电连接到I/O连接器150的导线。此外,安装在第四连接板模块102(4)上的印刷电路板108(4)具有用于将板对板连接器148(3)电连接到I/O连接器150的导线。
为了允许电路板108之间的公差补偿,板对板连接器148可以是柔性板对板连接器,例如如图11和图12所示。因此,图11示出了示例性对接部104,其可以设置在连接板模块102中的两个之间。示例性柔性板对板连接器148连接印刷电路板108a和108b,印刷电路板108a和108b是组装的连接模块101的任何电路板108的示例。如图12所示,示例性柔性板对板连接器148包括第一引脚阵列152和第二引脚阵列154,在该示例中,第一引脚阵列152布置成两行引脚并设置在第一插座153内,第一插座153用作用于电连接电路板108a的第一接触接口,第二引脚阵列154在该示例中布置成两行引脚并设置在第二插座155内,第二插座155用作用于电连接电路板108b的第二接触接口。第一引脚阵列152和第二引脚阵列154通过柔性扁平电缆156电连接。通过柔性扁平电缆156的柔性,能够补偿由于例如电路板108的制造尺寸误差或多个电路板108的安装误差而引入的尺寸公差。此外,可以防止可能由外部冲击引起的冲击或振动在电路板108之间传递。
另一方面,可能存在其中电路板108之间的刚性连接是优选的应用场景。在这样的应用中,在对接部104处,可以使用刚性板对板连接器248代替柔性板对板连接器148,刚性板对板连接器248包括布置在引线框架中的刚性导体,如图13所示。刚性板对板连接器248包括第一引脚阵列252和第二引脚阵列254,在该示例中,第一引脚阵列252布置成两行引脚并且设置在第一插座253内,第一插座253用作用于电连接印刷电路板108a的第一接触接口,在该示例中,第二引脚阵列254布置成两行引脚并设置在第二插座255内,第二插座255用作用于电连接印刷电路板108b的第二接触接口。第一引脚阵列252和第二引脚阵列254通过刚性导体258电连接,刚性导体258可以例如由刚性铜线形成并且可以由附加框架元件260保持形状。通过刚性板对板连接器248的刚性,可以进一步增强互连的印刷电路板108a和108b之间的机械连接稳定性。
为了实现简单的组装和稳定的电连接,电路板108可以经由压配合连接压入板对板连接器148或板对板连接器248的第一和第二接触接口中。替代地,电路板108可以焊接或钎焊到板对板连接器148或板对板连接器248的第一接触接口和第二接触接口。当然,也可以替代地使用用于将电路板108接合到第一接触接口和第二接触接口的其他已知技术。
板对板连接器148或板对板连接器248的第一接触接口和第二接触接口的引脚的数量可以根据应用场景来选择。返回参考图2至图9,显而易见的是,由于级联连接结构,板对板连接器148或板对板连接器248的第一接触接口和第二接触接口的引脚的数量可以在对接部104之间变化。例如,在所示的配置中,板对板连接器148(1)的第一接触接口和第二接触接口可以具有16个引脚,用于传输第一连接板模块102(1)所附接到的十二个单位电池单元中的每一个的电压和温度检测信号。由于板对板连接器148(2)传输用于第二连接板模块102(2)所附接的十二个单位电池单元中的每一个的检测信号,并且另外传输经由板对板连接器148(1)从第一连接板模块102(1)接收的电压和温度检测信号,因此板对板连接器148(2)的第一接触接口和第二接触接口可以具有32个引脚。出于相同的原因,板对板连接器148(3)的第一接触接口和第二接触接口可以具有48个引脚。因此,I/O连接器150可以具有64个引脚,用于从由连接板模块102(1)至102(4)形成的连接模块101所附接的所有单位电池单元传送检测信号。然而,也可以在每个对接部104处使用具有相同数量的引脚的板对板连接器148或248,并且仅将必要数量的引脚连接到相应的电路板108。
为了进一步简化连接板模块102的组装,板对板连接器148或248的第一接触表面的和第二接触表面的插座可以设置在对接部104处的单个连接板模块102的支架106上,如图2至图7所示。
在分散式通信结构中,印刷电路板不仅包括用于电连接连接构件110的检测电路的导线,而且还可以配备有用于监测单位电池单元的电路,相应的连接板模块102附接到所述单位电池单元。例如,板控制器可以例如通过焊接或钎焊安装到电路板108中的每一个。板控制器(其也可以表示为单元监督电路或单元监测电路)可以包括用于确定单位电池单元的电压和/或温度的电路,对应的连接板模块102附接到所述单位电池单元。此外,平衡电阻器可以安装在电路板108上,并且板控制器可以包括电路,该电路允许通过用于平衡单位电池单元的电荷的平衡电阻器对相应的连接板模块102所附接的单位电池单元进行放电。以这种方式,利用分散式通信结构,电池模块或电池串的中央控制器的监测功能可以转移到安装在电路板108上的各个板控制器。因此,例如,可以增强单位电池单元的电压或温度的测量和电荷平衡的粒度,并且可以降低中央控制器的复杂性。当然,也可以根据应用需要将不同的监测功能从中央控制器转移到电路板108。
在分散式通信结构中,检测到的检测信号从检测元件传送到安装在相应电路板108上的板控制器。安装在每个电路板108上的板对板连接器与电池模块或电池串的中央控制器通信,并且可以与中央控制器交换模拟或数字信号。以这种方式,不需要传输用于所有单位电池单元的检测信号,使得可以简化用于互连电路板108的板对板连接器的结构。如图14所示,在对接部104处,例如可以提供插入式快速连接器348,其可以具有6至12个连接引脚,这取决于菊花链配置中的连接板模块102的位置。插入式快速连接器348的配合连接部分可以安装到连接的电路板108或安装在连接的电路板108固定到的连接板模块102的支架106上。
图15示出了在固定电路板108之前的示例性模块化连接板100的示意性透视图。在所示的示例中,在第一组装步骤中,连接板模块102(1)至102(4)在对接部104处接合以形成模块化连接板100。在接合连接板模块102(1)至102(4)之后,在第二组装步骤中,印刷电路板108(1)至108(4)经由上述压配合连接安装到相应的连接板模块102(1)至102(4),以形成模块化连接组件101。
总之,本发明提供了一种模块化连接板100,其通过连接单独布置的连接板模块102而形成,每个连接板模块102可电连接到电池模块或电池串的单位电池单元的一部分。因此,模块化连接板100可以以单独布置的连接板模块102的形式提供,或者可以作为组装的模块化连接板100提供,连接板模块102彼此互连。此外,如上所述,印刷电路板108可以在组装模块化连接板100之前或之后安装到连接板模块102,以便形成模块化连接组件101。
虽然已经针对棱柱形单位电池单元的示例示出了本公开,但是本公开还可以应用于其它形状的单位电池单元,并且连接板模块102的配置可以适应于单位电池单元的形状。
此外,虽然压配合已经被描述为用于将电路板108固定到连接板模块102的方法,但是电路板108也可以替代地通过螺纹连接或其他已知的安装方法安装到连接板模块102。
附图标记
100模块化连接板
101模块化连接组件
102连接板模块
104对接部
106支架
108电路板
110连接构件
112安装凹槽
114底部通孔
116卡扣接头
117电路板支撑部分
118压配合通孔
120压配式端子
122纵向方向
124a,124b支架的长侧边缘
125A,125b连接构件行
126a,126b支架的短侧边缘
128斜线方向
130 燕尾接头
132 燕尾接头的尾部
134 燕尾接头的插座
136A,136b突出区域
138A,138b凹陷区域
140a,140b偏移部
142连接构件主体
144连接构件端部
146热垫
148板对板连接器
150输入/输出连接器
152,154,252,254板对板连接器引脚阵列
153,155,253,255板对板连接器插座
156柔性扁平电缆
258刚性导体
260框架元件
348插入式快速连接器

Claims (15)

1.一种模块化连接板(100),所述模块化连接板(100)被配置为附接到各自包括电极端子的一组电存储元件,所述模块化连接板(100)包括:
至少两个连接板模块(102),所述至少两个连接板模块(102)中的每一个包括:
支架(106),包括多个连接构件安装部分(112),所述多个连接构件安装部分(112)设置成沿着所述连接板模块(102)的一对第一侧边缘中的一个形成第一行(125a),并且沿着所述连接板模块(100)的所述一对第一侧边缘中的另一个形成第二行(125b),其中,所述连接板模块的所述一对第一侧边缘在第一方向(122)上延伸;
多个连接构件(110),安装在所述多个连接构件安装部分(112)中,用于将相邻的电存储元件的电极端子彼此连接;以及
电路板支撑部分(117),布置在所述支架(106)上并且被配置为接收电路板(108),其中,至少一个保持元件(120)布置在所述电路板支撑部分中,所述至少一个保持元件(120)被配置为通过压配合连接来保持所述电路板;
其中,在每两个相邻连接板模块(102)之间设置对接部(104),所述对接部(104)在不同于所述第一方向(122)的第二方向(128)上延伸,并且所述对接部(104)包括用于将所述两个相邻连接板模块(102)彼此接合的至少一个接头(130)。
2.根据权利要求1所述的模块化连接板(100),其中,所述至少两个连接板模块(102)在每两个相邻连接板模块(102)之间的对接部(104)处彼此接合。
3.根据权利要求1或2所述的模块化连接板(100),其中,每两个相邻连接板模块(102)之间的所述对接部(104)包括沿着所述对接部(104)设置在相对侧处的至少两个接头(130)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化连接板(100),其中,所述至少一个接头(130)是燕尾接头、基于铰链的接头和基于链条的接头中的一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块化连接板(100),其中,所述对接部(104)包括在第一行连接构件(110)之间延伸的第一对接区域(136a、138b)和在第二行连接构件(110)之间延伸的第二对接区域(136b、138a),并且其中,所述第一对接区域(136a、138b)相对于所述第二对接区域(136b、138a)在所述第一方向(122)上移位,使得布置在所述对接部(104)处的电存储元件分别电连接到所述两个相邻连接板模块(102)中的每一个的一个连接构件(110)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化连接板(100),其中,在每两个相邻连接板模块(102)之间的对接部处设置有电子连接器(148、248、348),并且其中,所述电子连接器包括第一接触接口和第二接触接口,所述第一接触接口用于将能够支撑在所述两个相邻连接板模块(102)中的一个上的第一电路板(108a)电连接到所述电子连接器(148、248、348),所述第二接触接口用于将能够支撑在所述两个相邻连接板模块(102)中的另一个上的第二电路板(108b)电连接到所述电子连接器(148、248、348)。
7.根据权利要求6所述的模块化连接板(100),其中,所述第一接触接口和所述第二接触接口通过柔性扁平导体(156)电连接。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的模块化连接板(100),其中,所述第一接触接口的插座(153、253)和所述第二接触接口的插座(155、255)安装在所述两个相邻连接板模块(102)中的同一连接板模块上。
9.一种模块化连接组件(101),包括根据前述权利要求中任一项所述的模块化连接板(100),其中,所述至少两个连接板模块(102)中的每一个还包括电路板(108),所述电路板(108)经由压配合连接固定在所述电路板支撑部分(117)中。
10.根据权利要求9所述的模块化连接组件(101),其中,所述电路板(108)包括多个压配合通孔(118),并且其中,所述连接构件(110)中的每一个通过压配式端子(120)电连接到对应的电路板,所述压配式端子(120)包括:
连接端,所述连接端电连接到所述连接构件(110);以及
压配端,所述压配端延伸到设置在所述电路板(108)上的多个压配合孔(120)中的一个的至少一部分中,并且与所述电路板(108)电连接。
11.根据权利要求9或10所述的模块化连接组件(101),其中,每个电路板(108)包括用于测量状态的电路,所述状态包括电压或温度中的至少一者,并且可选地包括用于平衡支撑相应电路板(108)的连接板模块(102)附接到的那些电存储元件的电荷的电路。
12.一种用于将模块化连接板(100)连接到各自包括电极端子的一组电存储元件的方法,所述方法包括:
提供至少两个连接板模块(102),所述至少两个连接板模块(102)中的每一个包括:
支架(106),包括多个连接构件安装部分(112),所述多个连接构件安装部分(112)设置成沿着所述连接板模块(102)的一对第一侧边缘中的一个形成第一行(125a),并且沿着所述连接板模块(102)的所述一对第一侧边缘中的另一个形成第二行(125b),其中,所述连接板模块的所述一对第一侧边缘在第一方向(122)上延伸;
多个连接构件(110),安装在所述多个连接构件安装部分(112)中,用于将相邻的电存储元件的电极端子彼此连接;以及
电路板支撑部分(117),布置在所述支架(106)上并且被配置为接收电路板(106),其中,至少一个保持元件(120)被布置在所述电路板支撑部分(117)中,所述至少一个保持元件(120)被配置为通过压配合连接来保持所述电路板(108);
通过对接部(104)的至少一个接头(130)将每两个相邻连接板模块(102)彼此接合,所述对接部(104)在不同于所述第一方向(122)的第二方向(128)上延伸;
将所述模块化连接板(100)附接到所述一组电存储元件。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述两个相邻连接板模块(102)通过沿着所述第一方向(122)组装所述两个相邻连接板模块(102)而彼此接合。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述两个相邻连接板模块(102)通过沿着与所述第一方向(122)成斜线的方向组装所述两个相邻连接板模块(102)而彼此接合。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法,还包括:
经由压配合连接将电路板(108)安装在所述至少两个连接板模块(102)中的每一个的所述电路板支撑部分(117)中。
CN202311137547.1A 2022-09-06 2023-09-05 模块化连接板和用于连接模块化连接板的方法 Pending CN117673663A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22194031.5 2022-09-06
EP22194031.5A EP4336643A1 (en) 2022-09-06 2022-09-06 Modular connection board and method for connecting a modular connection board

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117673663A true CN117673663A (zh) 2024-03-08

Family

ID=83228609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311137547.1A Pending CN117673663A (zh) 2022-09-06 2023-09-05 模块化连接板和用于连接模块化连接板的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240079700A1 (zh)
EP (1) EP4336643A1 (zh)
CN (1) CN117673663A (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6158500B2 (ja) * 2012-11-28 2017-07-05 矢崎総業株式会社 バスバモジュール構造体
US9780350B2 (en) * 2014-03-05 2017-10-03 Lear Corporation Modular battery connector assembly
EP3425694B1 (en) * 2016-03-02 2021-12-29 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery module
CN108321318B (zh) * 2017-01-17 2021-03-09 莫列斯有限公司 电池连接模块及电池装置
KR102466503B1 (ko) * 2019-06-11 2022-11-10 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP4336643A1 (en) 2024-03-13
US20240079700A1 (en) 2024-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4689718A (en) Programmable junction box
JP5825904B2 (ja) 電池状態通知ユニット、バスバモジュール、組電池、及び、電池状態監視システム
EP2791997B1 (en) Battery connector system
KR101260470B1 (ko) 배터리 셀 모듈의 접속장치
US6423441B1 (en) Battery pack signal routing system
US20140248517A1 (en) Power supply device
US20140248516A1 (en) Power supply device
WO2013059115A1 (en) Battery connector system
CN111029492B (zh) 汇流条模块和汇流条模块的组装方法
US20140248518A1 (en) Power supply device
KR102307980B1 (ko) 셀 연결 유닛 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR101426612B1 (ko) 전지팩의 전지탭 연결장치
US20230198105A1 (en) Electronic component for a cell-contacting system, cell contacting system, and method for producing the cell contacting system or a battery module
US20220416371A1 (en) Cell-contacting system for a battery module and battery module with such a cell-contacting system
KR101417412B1 (ko) 전지팩의 탭 연결장치
CN117673663A (zh) 模块化连接板和用于连接模块化连接板的方法
US8730654B2 (en) Uninterruptible power supply module unit and uninterruptible power supply including the same
KR20230049597A (ko) 배터리 센싱 구조
KR102477215B1 (ko) 배터리 팩 모듈
US20240106095A1 (en) Bridged battery pack sensing module for multiple arrays
KR101723052B1 (ko) 배터리 셀 단자의 연결 어셈블리 및 이를 포함하는 배터리 전원 측정을 위한 연결 구조
KR102477216B1 (ko) Pcb 일체형 배터리 팩 모듈
US11961642B2 (en) Shunt resistor module
WO2022145216A1 (ja) バッテリセンシングユニット及びバッテリ用バスバーモジュール
CN110495011B (zh) 蓄电组的基板结构及蓄电组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination