CN117691304A - 一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统，包括扁平电缆和检测处理模块，扁平电缆包括至少一层成排布置的传输导体，以及覆合在每层传输导体表面的绝缘层，扁平电缆的侧边设置有多个连接板，传输导体成组设置，且每组传输导体与连接板对应连接，连接板与电池系统的电池模组对应连接；检测处理模块安装在扁平电缆上，检测处理模块包括与各组传输导体对应相连的检测单元、与检测单元相连的数据处理单元，以及与数据处理单元相连的输出单元。本发明能够在传输电量的同时，对电池模组的各种工作参数进行实时检测，以保证电池模组的正常工作，有效地简化了电池模组使用时的结构复杂程度，使用更加方便。

Description

一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统

技术领域

本发明属于新能源汽车电池配件技术领域，具体涉及一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统。

背景技术

随着全球生态问题的日益突出，各国政府相继提出向清洁能源加速转型。交通运输行业作为碳减排的重要领域，已逐步向新能源转型。锂离子电池作为能源的重要载体，可极大地降低人们对于化石能源的依赖。如何将锂离子电池内部的电能高效地输出是重要的研究领域。

现有的新能源汽车，为了达到其所需的电量要求，需要并联多个电池模组对其电机供电，而电池模组则由多个电池连接组成。由于锂离子的活跃性，电池模组在使用时不仅需要采用电缆连接用电单元(如新能源汽车的电机)以传输电量，而且还需要另外连接一个保护板，用于防止电池模组过充、过放、过流、短路及超高温充放电的发生，这样不仅增加了电池模组使用时结构的复杂性，而且连接线路增多，连接过程繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统，以解决电池模组使用时连接过程繁琐的问题。

本发明的一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统是这样实现的：

一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统，包括

扁平电缆，其包括至少一层成排布置的传输导体，以及覆合在每层传输导体上表面和下表面的绝缘层，所述扁平电缆的侧边设置有多个连接板，所述传输导体成组设置，且每组传输导体与连接板对应连接，所述连接板与电池系统的电池模组对应连接；

检测处理模块，其安装在所述扁平电缆上，所述检测处理模块包括与各组传输导体对应相连的检测单元、与所述检测单元相连的数据处理单元，以及与所述数据处理单元相连的输出单元，所述输出单元与电池系统相连。

进一步的，同组的传输导体包括两根电量传输导体，且两根电量传输导体的一侧端部与连接板相连，继而通过连接板与对应电池模组的正极和负极相连。

进一步的，同组的两根电量传输导体中，与电池模组正极相连的电量传输导体的另一侧端部与用电单元的输入端相连，与电池模组负极相连的电量传输导体的另一侧端部与用电单元的输出端相连。

进一步的，所述检测单元包括电流传感器，其与同组的任意一根电量传输导体相连。

进一步的，所述检测单元还包括电压传感器，其与同组的两根电量传输导体相连。

进一步的，所述电池模组上安装有温度检测元件。

进一步的，同组的传输导体还包括一根数据传输导体，其一端与连接板相连，另一端与数据处理单元相连，所述温度检测元件的信号线通过连接板与数据传输导体相连。

进一步的，同层的传输导体成排布置，且所述传输导体的剖面为矩形结构。

进一步的，所述扁平电缆的边缘设置有安装孔，所述安装孔所在处的两层绝缘层之间设置有填充支撑体。

进一步的，所述连接板和电池模组通过焊片或插接头相连。

采用了上述技术方案后，本发明具有的有益效果为：

本发明将用于电池模组性能检测的检测处理模块直接安装于电池模组电量传输的扁平电缆上，能够在传输电量的同时，对电池模组的各种工作参数进行实时检测，以保证电池模组的正常工作，不仅简化了电池模组使用时的结构复杂程度，而且连接方式更加简单，使用更加方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明优选实施例的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统中具有单层传输导体的扁平电缆的剖面图；

图3是本发明优选实施例的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统中具有双层传输导体的扁平电缆的剖面图；

图4是本发明优选实施例的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆集成系统的原理图；

图中：扁平电缆1，传输导体2，电量传输导体2-1，数据传输导体2-2，绝缘层3，连接板4，检测单元5，数据处理单元6，输出单元7，信号传输部件Ⅰ8，信号传输部件Ⅱ9，安装孔10，填充支撑体11。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆1集成系统，包括扁平电缆1和检测处理模块，扁平电缆1包括至少一层成排布置的传输导体2，以及覆合在每层传输导体2上表面和下表面的绝缘层3，扁平电缆1的侧边设置有多个连接板4，传输导体2成组设置，且每组传输导体2与连接板4对应连接，连接板4与电池系统的电池模组对应连接；检测处理模块安装在扁平电缆1上，检测处理模块包括与各组传输导体2对应相连的检测单元5、与检测单元5相连的数据处理单元6，以及与数据处理单元6相连的输出单元7，输出单元7与电池系统相连。

具体的，检测单元5通过信号传输部件Ⅰ8与数据处理单元6相连，将其所检测的信号传递至数据处理单元6，继而数据处理单元6通过信号传输部件Ⅱ9与输出单元7相连，从而将处理后数据信号传递给电池系统。

数据处理单元6可以选用嵌入式微处理器，具体可以选用但不限于型号为ARMCotex-A8的微处理器。

信号传输部件为导体结构，如铜箔导体等。

输出单元7可以选用GPIO输出端口。

为了实现电池模组的电量传输，同组的传输导体2包括两根电量传输导体2-1，且两根电量传输导体2-1的一侧端部与连接板4相连，继而通过连接板4与对应电池模组的正极和负极相连。

具体的，每组传输导体2分别与电池系统中的其中一个电池模组连接，用于单个电池模组的电量传输，继而通过多组传输导体2的设置，实现使用过程中多个电池模组的并联供电。

为了实现对用电单元的供电，同组的两根电量传输导体2-1中，与电池模组正极相连的电量传输导体2-1的另一侧端部与用电单元的输入端相连，与电池模组负极相连的电量传输导体2-1的另一侧端部与用电单元的输出端相连。

电量传输导体2-1未连接连接板4的一端可以连接集成在同一接口(例如插座、插头等)上，在与用电单元相连时，所有与电池模组正极相连的电量传输导体2-1与用电设备的输入端相连，而所有与电池模组负极相连的电量传输导体2-1与用电设备的输出端相连，继而形成一个对用电单元供电的电路结构。

为了能够对各个电池模组所形成的电路中的电流进行实时检测，检测单元5包括电流传感器，其与同组的任意一根电量传输导体2-1相连。

电流传感器实时检测电流变化，能够有效地防止电池模组出现过流或短路的情况。

当电路中的电流突然增大时，则表明出现过流或短路，此时则要及时断开电路，避免造成电池模组或用电单元的损坏。

具体的，电流传感器实时检测电路中的电流信号，并将电流信号经信号传输部件Ⅰ8传递给数据处理单元6，数据处理单元6判断该电流是否产出设定电流范围，此时数据处理单元6将判断结果经信号传输部件Ⅱ9和输出单元7传递给电池系统，若检测电流超出设定电流范围，则电池系统发出警报，及时断开电路。

电流传感器可以选用但不仅限于honeywell的CSNV700电流传感器。

为了能够对各个电池模组所形成的电路中的电压进行实时检测，检测单元5还包括电压传感器，其与同组的两根电量传输导体2-1相连。

电压传感器实时检测电压变化，能够有效地方式电池模组出现过充或过放的情况。

在对电池模组进行充电时，电压传感器同样可是实现对电池模组充电过程的过充情况进行检测。

具体的，将充电线缆连接电源与电池模组后，由于电压传感器的两端所连接的两根电量传输导体2-1分别与电池模组的正极和负极相连，此时电压传感器则可以在充电过程中实时检测电池模组电压的变化，避免出现过充的情况。

同时在对用电单元供电时，则直接通过与电压传感器相连的两根电量传输导体2-1进行电量传输，则电压传感器可以实时检测电池模组是否出现过放的情况。

具体的，电压传感器实时检测电路中的电压信号，并将电压信号经信号传输部件Ⅰ8传递给数据处理单元6，数据处理单元6判断该电压是否产出设定电压范围，此时数据处理单元6将判断结果经信号传输部件Ⅱ9和输出单元7传递给电池系统，若检测电压超出设定电压范围，则电池系统发出警报，及时断开电路。

电压传感器可以选用但不仅限于型号为富满DW01-A的电压传感器。

为了能够实时检测电池模组在充放电过程中的温度变化，电池模组上安装有温度检测元件。

温度检测元件可以选用但不仅限于华普微电子的T09温度传感器。

为了温度检测信号的传输，同组的传输导体2还包括一根数据传输导体2-2，其一端与连接板4相连，另一端与数据处理单元6相连，温度检测元件的信号线通过连接板4与数据传输导体2-2相连。

数据传输导体2-2可以在检测单元5与检测单元5汇合，从而直接与信号传输部件Ⅰ8相连，从而与检测单元5的检测信号同步传输给数据处理单元6。

具体的，温度检测元件实时检测各个电池模组的温度变化，并将温度信号通过连接板4、数据传输导体2-2以及信号传输部件Ⅰ8传送至数据处理单元6，以判断是否在设定温度范围内，继而数据处理单元6将判断结果经信号传输部件Ⅱ9和输出单元7传递至电池系统，若检测温度超出设定温度范围，电池系统则会发出警报，断开电路。

为了提高传输导体2的载流量，同层的传输导体2成排布置，且传输导体2的剖面为矩形结构。

在本发明中，绝缘层3采用聚酰亚胺薄膜，而传输导体2则采用铜箔导体。

相较于相同截面积的圆形导体，本发明所采用的矩形导体其载流量明显提高，并且还有利于导体的散热，实现电流稳定传输。

本发明中，不仅可以通过多根传输导体2排列实现大载流扁平化结构，还可以采用双层传输导体2排列形式缩减扁平电缆1的宽度，适应电池包的空间结构。

优选的，单层传输导体2结构的柔性扁平电缆1厚度约为0.2mm，双层传输导体2结构的柔性扁平电缆1厚度约为0.4mm。

为了方便将扁平电缆1安装在电池模组上，扁平电缆1的边缘设置有安装孔10，安装孔10所在处的两层绝缘层3之间设置有填充支撑体11。

在安装扁平电缆1时可以利用装配在安装孔10的螺钉实现扁平电缆1与电池模组的连接固定。

填充支撑体11的设置，能够保证安装孔10处的结构强度。

优选的，填充支撑体11可以选用与铜箔导体同材质的铜箔结构。

进一步优选的，填充支撑体11为网状结构，其可在增加安装孔10处结构强度的同时，减轻整个扁平电缆1的重量。

为了便于连接板4与电池模组的连接，连接板4和电池模组通过焊片或插接头相连。

若采用插接头相连，电池模组的正极和负极可以通过导线连接至同一公头上，而连接板4上连接母头，通过公头与母头的插接实现电池模组与扁平电缆1的连接，操作简单方便。

采用插接头配合时，温度检测单元5的信号线亦会连接至公头上，继而传递给母头侧的数据传输导体2-2，以便于通过插接头实现温度信号的传输。

若采用焊片相连，则可以将连接板4与对应电池模组的正极和负极以及温度检测单元5的信号线在同一焊片上对应连接。

在制备扁平电缆1时，以单层传输导体2为例，具体包括以下步骤：

(1)将表面覆合有铜箔层的聚酰亚胺薄膜置于刻蚀设备上，刻蚀出特定的传输导体2线路和填充支撑体11，其中传输导体2的线路需避开所需开设安装孔10的位置；

(2)将每组传输导体2对应焊接一个连接板4；

(3)在步骤(2)所形成的部件上表面覆上一层聚酰亚胺薄膜，并通过高温层压机将两层聚酰亚胺薄膜热压粘合；

(4)钻出安装孔10；

(5)利用激光剥蚀机在对应的每组传输导体2处剥除扁平线缆上层的聚酰亚胺薄膜，将检测单元5置于剥蚀位置，并将各个电流传感器和电压传感器的针脚与传输导体2对应焊接。

(6)将信号传输部件Ⅰ8、数据处理单元6和信号传输部件Ⅱ9以及输出单元7固定在检测单元5所在侧的聚酰亚胺薄膜表面，同时将数据传输导体2-2和与对应检测单元5相连的信号传输部件Ⅰ8相连。

若采用双层传输导体2的扁平电缆1结构，可以采用两层覆合有铜箔层的聚酰亚胺薄膜和一层单层的聚酰亚胺薄膜按照上述同样的方式逐层热压粘合，而检测处理模块可以设置两侧，分别位于扁平电缆1的上表面和下表面，从而便于与两层传输导体2配合。

本发明将检测处理模块直接置于电量传输的扁平电缆1上，并且由于扁平电缆1为柔性结构，相较于传统的保护板结构，其与电池模组的连接装配更加方便。同时通过扁平电缆1与检测处理模块的结合，能够有效地增强电缆的智能化程度。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，包括

扁平电缆(1)，其包括至少一层成排布置的传输导体(2)，以及覆合在每层传输导体(2)上表面和下表面的绝缘层(3)，所述扁平电缆(1)的侧边设置有多个连接板(4)，所述传输导体(2)成组设置，且每组传输导体(2)与连接板(4)对应连接，所述连接板(4)与电池系统的电池模组对应连接；

检测处理模块，其安装在所述扁平电缆(1)上，所述检测处理模块包括与各组传输导体(2)对应相连的检测单元(5)、与所述检测单元(5)相连的数据处理单元(6)，以及与所述数据处理单元(6)相连的输出单元(7)，所述输出单元(7)与电池系统相连。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，同组的传输导体(2)包括两根电量传输导体(2-1)，且两根电量传输导体(2-1)的一侧端部与连接板(4)相连，继而通过连接板(4)与对应电池模组的正极和负极相连。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，同组的两根电量传输导体(2-1)中，与电池模组正极相连的电量传输导体(2-1)的另一侧端部与用电单元的输入端相连，与电池模组负极相连的电量传输导体(2-1)的另一侧端部与用电单元的输出端相连。

4.根据权利要求2所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，所述检测单元(5)包括电流传感器，其与同组的任意一根电量传输导体(2-1)相连。

5.根据权利要求2所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，所述检测单元(5)还包括电压传感器，其与同组的两根电量传输导体(2-1)相连。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，所述电池模组上安装有温度检测元件。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，同组的传输导体(2)还包括一根数据传输导体(2-2)，其一端与连接板(4)相连，另一端与数据处理单元(6)相连，所述温度检测元件的信号线通过连接板(4)与数据传输导体(2-2)相连。

8.根据权利要求1所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，同层的传输导体(2)成排布置，且所述传输导体(2)的剖面为矩形结构。

9.根据权利要求1所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，所述扁平电缆(1)的边缘设置有安装孔(10)，所述安装孔(10)所在处的两层绝缘层(3)之间设置有填充支撑体(11)。

10.根据权利要求1所述的新能源汽车电池系统用智慧柔性扁平电缆(1)集成系统，其特征在于，所述连接板(4)和电池模组通过焊片或插接头相连。