CN117795785A - 防水连接器和包括防水连接器的电池模块 - Google Patents

Abstract

根据本发明的防水连接器包括：至少一个连接器端子；连接器壳体，其具有连接部和开口部，该连接部设置在前表面部分处以允许其它连接器连接到其上，该开口部设置在后表面部分处以形成开口空间，从而允许连接器端子通过该开口部暴露；连接器电缆，其连接到连接器端子的已经通过开口部暴露的一侧；以及作为注塑对象的袋成型构件，其围绕开口部以封闭开口部。

Description

防水连接器和包括防水连接器的电池模块

技术领域

本公开涉及一种连接器，并且更具体地，涉及一种防水连接器和包括该防水连接器的电池模块。

本申请要求于2021年12月9日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0176160的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用并入本文。

背景技术

目前广泛地使用的二次电池的类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。单位二次电池(即，单位电池单元)的工作电压在从约2.5V至约4.2V的范围内。因此，电池组被安装在诸如电动车辆之类的需要高输出电压和容量的设备上。

电池组通常包括其中多个电池单元串联/并联连接的一个或更多个电池模块。此外，电池模块或电池组包括用于测量多个电池单元的电压和温度的感测构件、能够实现电压平衡和温度控制功能的电池管理系统(BMS)、以及用于将电压和温度信息从感测构件传输到BMS的电缆和连接器。

由于电动车辆的电池组可能暴露于各种环境条件，因此需要设计各种电子部件以应对各种环境条件。例如，优选的是，电池模块包括具有高于特定水平的防水性能的电子部件，使得即使在下雪、下雨或非常潮湿的环境条件下，电池模块也能够无异常地进行操作。

具体地，在电池模块中，如图1所示，由于连接器1位于模块壳体的内部和外部以用作可以通过其引入湿气的通道，因此优选使用具有防水性能的连接器1。然而，目前尚未开发出许多防水连接器产品。此外，即使当现有的电池模块的非防水连接器需要更换为新的防水连接器时，由于现有的非防水连接器与新的防水连接器之间的结构差异，因此不容易安装新的防水连接器来代替现有的非防水连接器。因此，需要一种通过向现有的非防水连接器添加防水性能来使用现有的非防水连接器的方法。

发明内容

技术问题

本公开被设计为解决现有技术的问题，因此本公开旨在通过将防水结构添加到现有的非防水连接器而将现有的非防水连接器用作防水连接器。

然而，本公开要实现的技术目标不限于此，并且根据本公开的描述，其他未提及的技术目标对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种防水连接器，该防水连接器包括：至少一个连接器端子；连接器壳体，其包括形成在前表面上以连接另一连接器的连接部和形成在后表面上以形成开口空间的开口部，连接器端子通过该开口部暴露；连接器电缆，其连接到连接器端子的通过开口部暴露的侧面；以及袋成型构件，其是注塑成型产品，袋成型构件围绕并密封开口部。

袋成型构件可以通过注塑成型而制成，以填充开口空间并且覆盖连接器壳体的后表面。

连接器电缆可以穿过袋成型构件并且延伸到袋成型构件的外部。

袋成型构件可以由防水材料制成。

袋成型构件可以通过注塑成型设置在连接器壳体的后表面上，以围绕连接器电缆的一侧的周边。

连接器壳体和袋成型构件可以为双注塑成型产品。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造防水连接器的方法，该方法包括以下步骤：制备连接器壳体，该连接器壳体包括在前表面上的连接部和在后表面上的开口部；将电连接端子组装在连接器壳体上；以及在连接器壳体的后表面上对袋成型构件进行注塑成型以密封开口部。

电连接端子可以包括：连接器端子，其由金属材料形成并且具有固定地安装在连接器壳体中的部件和通过开口部暴露的剩余部件；以及连接器电缆，其连接到连接器端子的侧面。

连接器电缆可以穿过袋成型构件，并且可以在连接器壳体的后表面上对袋成型构件进行注塑成型，以使所述袋成型构件围绕连接器电缆的一侧的周边。

根据本公开的另一方面，提供了一种包括防水连接器的电池模块。

有益效果

根据本公开的一个方面，可以通过将防水结构添加到现有的非防水连接器而将现有的非防水连接器用作防水连接器。

例如，在使用现有的非防水连接器的电池模块中，当非防水连接器将被具有防水功能的连接器替代时，根据本公开，可以通过将袋成型构件添加到非防水连接器而将现有的非防水连接器重新用作防水连接器。

本公开可以具有各种其他效果，这些效果将在每个实施方式中进行描述，或者对本领域普通技术人员能够容易地推断出的效果的描述将被省略。

附图说明

图1是示意性地示出根据现有技术的应用于电池模块的非防水连接器的截面图。

图2是示意性地示出根据本公开的实施方式的应用防水连接器的电池模块的透视图。

图3是示意性地示出根据本公开的实施方式的容纳在模块壳体中的电池单元的视图。

图4是示出根据本公开的实施方式的在应用袋成型构件之前的防水连接器的后表面的视图。

图5是示出根据本公开的实施方式的在应用袋成型构件之后的防水连接器的后表面的视图。

图6是示意性地示出根据本公开的实施方式的防水连接器的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原理的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。

因此，本文提出的描述仅是出于说明的目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其他等效和修改

图2是示意性地示出根据本公开的实施方式的应用防水连接器的电池模块的透视图。图3是示意性地示出根据本公开的实施方式的容纳在模块壳体中的电池单元的视图。

如图2所示，根据本公开的实施方式的电池模块10包括模块壳体100和安装在模块壳体100的侧面的防水连接器200。虽然为了便于说明而未示出，但是电池模块10还包括电池单元BC、用于感测电池单元BC的电压和/或温度的感测单元、用于电连接电池单元BC的汇流条、冷却单元等。

例如，具有薄板状主体的电池单元BC可以是袋型二次电池。袋型二次电池包括袋壳体(pouch case)、以及容纳在袋壳体中的电极组件和电解质。例如，袋壳体可以包括两个片材，并且凹形内部空间可以形成在两个片材中的至少一个中。电极组件可以容纳在袋的内部空间中。两个片材的周边可以彼此熔融以密封其中容纳有电极组件的内部空间。电极引线BL可以附接到电极组件，并且电极引线BL可以位于袋壳体的熔融部之间并且暴露于袋壳体的外部以用作袋型二次电池的电极端子。这种袋型二次电池可以在上下方向上直立并且在左右方向上堆叠以形成如图3所示的堆叠结构，并且可以共同容纳在模块壳体100中。

不同于本实施方式，可以使用其中壳体由金属罐形成的圆柱形二次电池或棱柱形二次电池作为电池单元BC。也就是说，在提交本申请时已知的各种电池单元BC中的任何一种都可以用在本公开的电池模块10中。

模块壳体100包括主壳体110、前盖120和后盖130。

主壳体110可以具有(在X轴方向上的)一定的长度，并且可以具有大致矩形的管状形状，该大致矩形的管状形状在纵向方向上具有开口的前侧和后侧。此外，主壳体110可以由具有优异的机械刚度的金属材料或非金属材料形成，以保护单元组件免受外部物理和化学元素的影响。

作为参考，在主壳体110中，覆盖包括电池单元BC的单元堆叠的上部和下部的部件被称为上板和下板，并且覆盖单元堆叠的两个侧表面的部件被称为左侧板和右侧板，主壳体110具有所谓的其中上板、下板、左侧板和右侧板全部是一体的单框架形状。作为具有单框架形状的主壳体110的替代方案，可以采用其中通过使用焊接等将下板联接到所谓的其中上板、左侧板和右侧板是一体的U形框架的主壳体110。

由于主壳体110具有四个侧面被密封的结构，因此来自电池模块10的外部的湿气和其他异物不被引入到主壳体110中。

前盖120和后盖130是分别联接到主壳体110的开口的前侧和后侧以屏蔽汇流条和电极引线BL的暴露的结构。在袋型二次电池中，电极引线BL以用于电连接的预定图案焊接到汇流条(未示出)并且插入到主壳体110中。在这种情况下，电极引线BL和多个汇流条位于主壳体110的前侧和后侧。接下来，前盖120和后盖130分别联接到主壳体110的前侧和后侧，使得电极引线BL和汇流条被屏蔽以免暴露于外部。

尽管为了便于说明而未示出，但是还可以在模块壳体100中设置用于感测电池单元BC的状态(电压或温度)的感测部件，并且感测部件可以电连接到防水连接器200。

防水连接器200设置在模块壳体100的侧面(在本实施方式中，设置在前盖120的上端)，使得防水连接器200的一部分位于模块壳体100中，并且剩余部分暴露在模块壳体100的外部。另一连接器(例如，当本实施方式的防水连接器200为母连接器时的公连接器)连接到防水连接器200以将电池单元BC的状态信息传输到模块壳体100外部的控制设备。

根据本公开的实施方式的防水连接器200具有防水结构，用于防止湿气或其他异物被引入到模块壳体100中。将参照图4至图6更详细地描述防水连接器200的配置。

参照图4和图5，防水连接器200包括至少一个连接器端子210、连接器壳体220、连接器电缆230和袋成型构件240。

作为用于传输电信号的连接端子的连接器端子210可以由诸如铜或铝之类的金属材料形成。

连接器端子210可以插入并固定到连接器壳体220中，使得连接器端子210的侧面面向连接器壳体220的连接部221，并且连接器端子210的另一侧面面向下面描述的连接器壳体220的开口部223。

此外，如图4所示，连接器端子210包括连接销211，该连接销211靠近开口部223设置并且以悬臂形状从主体突出。连接销211可以用于将连接器电缆230连接到连接器端子210。例如，可以通过将去除了护套的连接器电缆230的端部231钎焊到连接器端子210的连接销211而对连接器端子210和连接器电缆230进行电连接。在该结构中，本实施方式的防水连接器200被配置为将五个连接器端子210连接到五条连接器电缆230。五条连接器电缆230可以延伸到在模块壳体100中的特定位置处的电路板(感测部件)。

连接器壳体220包括形成在前表面220F上以连接另一连接器的连接部221、形成在后表面220R上以形成开口空间的开口部223(连接器端子210通过开口部223暴露)、以及在与连接部221相交的方向上从外表面突出的安装板部225。

安装板部225包括用于在端部处紧固螺栓的紧固孔H，并且用于将防水连接器200固定到模块壳体100的侧面。

连接器壳体220可以通过使用注塑成型来制造，并且优选地，可以由具有高硬度的塑料形成。

连接部221可以具有其中可以插入另一连接器的部分的插入结构。例如，如图2所示，当防水连接器200组装在模块壳体100上时，连接部221可以暴露在模块壳体100的外部。

换句话说，防水连接器200的后表面220R通过设置在前盖120中的连接器安装孔而从模块壳体100的外部向内插入，并且安装板部225被前盖120的外表面阻挡，并且因此连接部221暴露在前盖120的外部。螺栓被插入到安装板部225的紧固孔H中并且紧固到前盖120以固定安装板部225。在这种配置中，防水连接器200可以稳定地固定到模块壳体100的外壁，并且防水连接器200的前表面220F可以位于模块壳体100的外部，并且防水连接器200的后表面220R可以位于模块壳体100的内部。

返回参照图4，连接器壳体220的开口部223是指连接器壳体220的后表面220R以连接器端子210的布置宽度开口的部分，以便于连接器端子210的组装以及连接器端子210到连接器电缆230的钎焊或焊接。

由于连接器壳体220的开口部223和连接部221彼此连通，因此湿气或异物可能进入连接部221并且可能通过开口部223引入到模块壳体100中。为了防止这种情况，如图5所示，防水连接器200具有这样的结构：开口部223被袋成型构件240完全围绕和密封。

可以通过使用注塑成型将袋成型构件240设置在连接器壳体220的后表面220R上。

例如，通过在连接连接器电缆230的同时将连接器壳体220插入到模具(用于袋成型构件240的模具)中，可以将袋成型构件240与连接器壳体220的后表面220R一体形成。作为用于形成袋成型构件240的树脂，可以使用具有优异防水性能的树脂，诸如聚氨酯树脂或硅树脂。

根据本公开的实施方式的袋成型构件240可以通过完全填充形成在连接器壳体220的开口部223中的开口空间并且覆盖连接器壳体220的后表面220R而与连接器壳体220一体形成，并且连接器电缆230可以穿过袋成型构件240并且可以延伸到袋成型构件240的外部。

不仅图5中所示的袋成型构件240的外表面而且覆盖连接器壳体220的后表面220R的袋成型构件240的内部被完全地填充有树脂。作为参考，虽然在本实施方式中，覆盖连接器壳体220的后表面220R的袋成型构件240的内部也完全地填充有树脂以最大化防水性能，但是作为本实施方式的替代方案，袋成型构件240可以形成为中空盖。

此外，参照图6，由于袋成型构件240完全围绕连接器电缆230的一侧的周边，因此还可以确保连接器电缆230穿过的部分的气密性。

也就是说，当在连接器壳体220的后表面220R上对袋成型构件240进行注塑成型时，由于聚氨酯树脂或硅树脂完全围绕连接器电缆230的一侧的周边并且被固化，因此连接器电缆230的侧面的周边和袋成型构件240固定到彼此。连接器电缆230的侧面的周边是指从连接器电缆230的端部(去除了护套)到从袋成型构件240的外部引出的点的周边。因此，虽然连接器电缆230穿过袋成型构件240并延伸到外部，但防水性能没有问题。此外，由于连接器电缆230的一侧固定到袋成型构件240，因此连接器电缆230和连接器端子210之间的连接部(钎焊部soldered portion)即使在强冲击的情况下也不会断裂。

根据如上所述的本公开的配置，即使当湿气进入连接器壳体220时，湿气也被袋成型构件240阻挡并且不会流入到模块壳体100中。此外，由于在注塑成型期间树脂被填充在连接器端子210之间的空间中，因此连接器端子210可以不被湿气腐蚀。

接下来，将简要地描述制造防水连接器200的方法。

根据本公开的实施方式的制造防水连接器200的方法包括以下步骤：制备连接器壳体220，该连接器壳体220包括在前表面220F上的连接部221和在后表面220R上的开口部223；将电连接端子组装在连接器壳体220上；以及在连接器壳体220的后表面220R上对袋成型构件240进行注塑成型以密封开口部223。

在连接器壳体220的制备过程中，可以通过使用注塑成型来制造连接器壳体220，也可以原样使用现有的不具有防水功能的连接器壳体220。

电连接端子包括：连接器端子210，其由金属材料形成并且具有固定地安装在连接器壳体220中的部件和通过开口部223暴露的剩余部件；以及连接器电缆230，其连接到连接器端子210的侧面。

也就是说，电连接端子可以指连接器端子210和连接器电缆230。在袋成型构件240被注塑成型之前，将连接器端子210组装在连接器壳体220的开口部223上，然后去除连接器电缆230的端部的护套，并且将该端部钎焊到连接器端子210的连接销211。

接下来，在连接连接器电缆230的同时将连接器壳体220放入到模具(用于袋成型构件240的模具)中，并且聚氨酯树脂或硅树脂被注入以在连接器壳体220的后表面220R上对袋成型构件240进行注塑成型。

根据如上所述的制造防水连接器的方法，可以通过将防水结构添加到现有的非防水连接器结构而将现有的非防水连接器用作防水连接器。例如，在使用现有的非防水连接器的电池模块中，当将非防水连接器更换为具有防水功能的连接器时，根据本公开，可以通过将袋成型构件添加到非防水连接器而将现有的非防水连接器重新用作防水连接器。

虽然已经参照附图描述了本公开的一个或更多个实施方式，但是本公开不限于上述特定实施方式，并且本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在其中进行形式和细节方面的各种改变。

本领域普通技术人员将理解，当使用指示出诸如上、下、左和右之类的方向的术语时，这些术语仅是为了便于解释，并且可以根据目标对象的位置、观察者的位置等而变化。

Claims (10)

1.一种防水连接器，所述防水连接器包括：

至少一个连接器端子；

连接器壳体，所述连接器壳体包括形成在前表面上以连接另一连接器的连接部和形成在后表面上以形成开口空间的开口部，所述连接器端子通过所述开口部暴露；

连接器电缆，所述连接器电缆连接到所述连接器端子的通过所述开口部暴露的侧面；以及

袋成型构件，所述袋成型构件是注塑成型产品，所述袋成型构件围绕并密封所述开口部。

2.根据权利要求1所述的防水连接器，其中，所述袋成型构件通过注塑成型而制成，以填充所述开口空间并且覆盖所述连接器壳体的所述后表面。

3.根据权利要求1所述的防水连接器，其中，所述连接器电缆穿过所述袋成型构件并且延伸到所述袋成型构件的外部。

4.根据权利要求1所述的防水连接器，其中，所述袋成型构件由防水材料制成。

5.根据权利要求1所述的防水连接器，其中，所述袋成型构件通过注塑成型设置在所述连接器壳体的所述后表面上，以围绕所述连接器电缆的一侧的周边。

6.根据权利要求1所述的防水连接器，其中，所述连接器壳体和所述袋成型构件为双注塑成型产品。

7.一种制造防水连接器的方法，所述方法包括以下步骤：

制备连接器壳体，所述连接器壳体包括在前表面上的连接部和在后表面上的开口部；

将电连接端子组装在所述连接器壳体上；以及

在所述连接器壳体的所述后表面上对袋成型构件进行注塑成型以密封所述开口部。

8.根据权利要求7所述的制造防水连接器的方法，其中，所述电连接端子包括：

连接器端子，所述连接器端子由金属材料形成并且具有固定地安装在所述连接器壳体中的部件和通过所述开口部暴露的剩余部件；以及

连接器电缆，所述连接器电缆连接到所述连接器端子的侧面。

9.根据权利要求8所述的制造防水连接器的方法，其中，所述连接器电缆穿过所述袋成型构件，并且在所述连接器壳体的所述后表面上对所述袋成型构件进行注塑成型，以使所述袋成型构件围绕所述连接器电缆的一侧的周边。

10.一种电池模块，所述电池模块包括根据权利要求1至6中的任一项所述的防水连接器。