CN220795299U - 一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，包括电池盖板与接线端子组件，所述电池盖板上设有信息传输孔、上凸台和下凸台，所述接线端子包括引针、绝缘填充料和金属结构体，在所述上凸台内设有一个密封垫圈；多传感器组件，包括拔插件和多个传感器，所述拔插件由绝缘基座和引针孔及内部的引线组成，所述引针孔的排列方式与所述接线端子的引针排列方式互为镜像，所述引线连接所述多个传感器，所述多传感器组件与所述电池盖板与接线端子组件插接，实现多个传感器的快速连接。本实用新型以快捷的方式实现了密封的操作，通过直接插拔的方式实现传感器与外部设备的电连接，可以连接多种传感器，实现多种测量目的。

Description

一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池制造及测试技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置。

背景技术

无论是储能、电动车、航空航天或智能电子产品领域，锂离子电池技术是目前应用最广泛的电化学储能系统之一，这归功于其独特的优势，特别是在高重量和体积能量/功率密度、高电压、长寿命和没有严重的记忆效应。然而，锂离子电池系统的实际应用带来了许多挑战，特别是在关键电池状态的监测和控制方面，例如充电状态(SOC)、健康状态(SOH)、功率容量和内部温度。锂离子电池系统的监控和控制不当会导致性能下降、快速且不可逆转的退化，甚至更糟糕的是，对锂离子电池供电的设备及其用户造成灾难性事故。然目前对锂离子电池的可获得的信息只有电池的电流，电压和温度，这些信息还不足以支撑电池管理系统进行准确的电池状态监控。实时地监控电池内部温度，气压，应变，正负极电压等与锂电池状态息息相关的物理量可以实现电池内部状态的全面感知，为电池管理系统提供更多可用的参数。

然而由于锂离子电池是一个完全密封的系统，嵌入的传感器的信号传输就成了目前的一个主要的问题。由于电池内部复杂的电磁环境，进行无线传输往往会导致信号质量的降低，因此有线传输的方式将会是内部传感信号传输的首选。然而锂离子电池的正常工作需要稳定封闭的内部环境。而进行有线传输就必须考虑接线穿过电池壳体时电池的密封问题。为了保证锂离子电池安全前提下尽量提高电池能量密度，电池盖板的设计较为复杂，且电池内部留有的空间有限，因此需要将无线传感引出的方式尽量简化，避免引入嵌入式传感器后增加锂离子电池的装配难度或影响电池可靠性。

本实用新型就是基于这一问题，开发了一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置。该装置由一种能快捷装配实现密封和信息导出的电池盖板与接线端子组件和一种可快速插拔的多传感器组件配合插接实现。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题

针对现有电池无法提供电池内部气压、温度、应变，正负极的单极电压等传感信号的传输和传感器的供电问题，本实用新型提出一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，包括了用于测量锂离子电池内部气压、温度和压力用的电池盖板，接线端子和可拨插结构，该设计在保证电池的密封性和壳体的电绝缘性的同时实现多个传感器的快速连接。

技术方案

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，包括下述两部分的组件：

电池盖板与接线端子组件，所述电池盖板上设有信息传输孔、上凸台和下凸台，上凸台和下凸台内设有通孔与信息传输孔相对应，所述接线端子包括引针、绝缘填充料和金属结构体，所述金属结构体由上下两个直径不同的圆柱组成，上圆柱挖空并设置定位件，下圆柱中间按照一定的排布打孔并设置所述引针，所述金属结构体与所述引针之间使用所述绝缘填充料固定，所述接线端子下端外侧面设有螺纹，与所述下凸台的内螺纹相互啮合，在所述上凸台内设有一个密封垫圈，通过旋拧的方式上圆柱和电池盖板挤压密封垫圈，

多传感器组件，包括拔插件和多个传感器，所述拔插件由绝缘基座和引针孔及内部的引线组成，所述引针孔的排列方式与所述接线端子的引针排列方式互为镜像，所述引线连接所述多个传感器，

所述多传感器组件与所述电池盖板与接线端子组件插接，实现多个传感器的快速连接。

进一步的是，所述上凸台的通孔大于信息传输孔，上凸台的通孔与信息传输孔之间形成台阶用于放置密封圈，所述下凸台的内侧面的上半部分区域设有螺纹结构，所述下圆柱的外侧面上设有螺纹结构，与电池盖板的下凸台的螺纹结构相互啮合。

进一步的是，所述上凸台和下凸台与电池盖板为一体成型结构。

进一步的是，所述的引针、绝缘填充料、金属结构体为通过原位烧结而形成的一体结构。

进一步的是，所述上圆柱体的外径大于下圆柱体，两者之间形成台阶，用于挤压密封圈，使电池壳体密封。

进一步的是，所述传感器为选自气压传感器，温度传感器和应变传感器中的任意一种或多种。

进一步的是，所述引针孔的孔壁设有金属片，用于引针信息的传输。

进一步的是，所述的密封垫圈涂有辅助密封胶。

进一步的是，所述传感器的信号从传感器内部生成后通过连接于传感器上的引线传输到拔插件的引针孔中，引针孔与引针实现电连接，信号经由接线端子内的引针传输到电池壳体之外，工作时将拔插件插入下凸台的信息传输孔内与接线端子实现电连接。

进一步的是，拔插件上设置引针替代引针孔，在接线端子上设置引针孔替代引针。

本实用新型的优点

本实用新型采用电池盖板上带凸台和内螺纹的结构，配合接线端子的凸起结构和内螺纹的配合，通过旋拧的方式压缩密封圈，以快捷的方式实现了密封的操作。本实用新型采用拔插件连接传感器和接线端子，将多个内置传感器的接线预连接到拔插件上，接线端子的引针和拔插件的引针孔数量相同，排列互为镜像，通过直接插拔的方式实现传感器与外部设备的电连接。本实用新型专利的接线端子内部设有若干个引针，可以连接多种传感器，实现多种测量目的，如实时监测电池内部的气体压力，温度，压力等。本实用新型专利的接线端子使用绝缘材料固定引针，绝缘材料采用原位烧结的方式实施填充，可以有效的将引针与接线端子的金属结构体进行绝缘，同时原位烧结的模式也实现了绝缘端子的密封性。

附图说明

在附图中，尺寸和比例不代表实际产品的尺寸和比例。附图仅仅是说明性的，并且为了清楚起见，省略了某些非必要的元件或特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1示意性地示出了设置有本实用新型的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置的一例的电池单体的结构示意图；

图2为图1所示的电池盖板的横截面图；

图3为图1所示的电池盖板与接线端子组件和多传感器组件的立体爆炸图；

图4为图3所示的接线端子的截面图；

图5为图3所示的接线端子和拔插件的组装图。

示意图中的标号说明：

1、电池单体；2、电池盖板；3、注液孔；4、正负极极柱；5、泄压阀；6、上凸台；7、下凸台；8、密封圈；9、接线端子；10、拔插件；11、第一传感器；12、第二传感器；13、第三传感器；14、引针；15、引针孔；16、接线插头；17、绝缘填充料；18、下圆柱；19、上圆柱；20、金属结构体；21、绝缘基座；22、信息传输孔；23、引线。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，其他方式同样落入本实用新型的范围。

本实用新型提供了一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，该装置包括一种能快捷装配实现密封和信息导出的电池盖板与接线端子组件和一种可快速插拔的多传感器组件，由所述的可快速插拔的多传感器组件与电池盖板与接线端子组件插接，实现多个传感器的快速连接，由此通过两个组件插接来实现锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出。

关于能快捷装配实现密封和信息导出的电池盖板与接线端子组件，所述的电池盖板与接线端子组件的电池盖板上设有信息传输孔和上下凸台(上凸台和下凸台)，上下凸台内设有通孔与信息传输孔相对应。所述电池盖板的上凸台内可以设有密封件，所述密封件可以为密封垫圈。所述电池盖板的下凸台内侧面可以设有螺纹，与接线端子金属结构体的螺纹相互啮合。所述上下凸台与电池盖板可以为一体成型结构。在一个实施方式中，上凸台的通孔大于信息传输孔，在电池盖板的上凸台的通孔与信息传输孔之间形成台阶用于放置密封圈。

所述接线端子由引针、绝缘填充料和金属结构体组成。金属结构体由上下两个直径不同的圆柱组成，上圆柱挖空并设置定位件，下圆柱中间按照一定的排布打孔并设置引针，金属结构体与引针之间使用绝缘填充料固定，接线端子下端外侧面设有螺纹，与下凸台的内螺纹相互啮合。所述引针的排列方式可以为任意合适的排列方式。在一个实施方式中，所述金属结构体的下圆柱的外侧面设置有螺纹，用于与电池盖板下凸台的螺纹相互啮合。所述上圆柱体的外径大于下圆柱体，两者之间形成台阶，用于挤压密封圈，使电池壳体密封。所述引针为用于传输数据和对传感器进行供电的接线，其按照一定规律放置于金属结构体内，通过绝缘填充料进行固定。所述的绝缘填充料包括且不限于陶瓷、玻璃、橡胶等。优选的是，所述的引针、绝缘填充料、金属结构体通过原位烧结成一体。

在一个具体的实施方式中，在电池盖板的上凸台内设有一个密封垫圈，通过旋拧的方式上圆柱和电池盖板挤压密封垫圈，实现了密封垫圈对电池盖板和接线端子之间的密封。所述的密封垫圈可以但不限于是聚四氟乙烯件或硅橡胶件。所述的密封垫圈可涂有辅助密封胶，所述辅助密封胶可以但不限于是沥青。

接线端子下方连接的传感器有多种，包括但不限于气压传感器，温度传感器和应变传感器。

关于可快速插拔的多传感器组件，其包括拔插件和多个传感器，所述拔插件由绝缘基座和引针孔及内部的引线组成，拔插件可直接连接接线端子的下端引针。所述拔插件的引针孔与接线端子的引针的数量一致，排布方式互为镜像。所述拔插件绝缘基座的外径略小于电池盖板下凸台的内径，可直接嵌入电池盖板的下凸台。所述绝缘基座的材料包括且不限于一体化玻璃、陶瓷材料，或聚碳酸酯，聚酰胺等工程塑料。所述引针孔的孔壁设有金属片，用于引针信息的传输，其材质包括不限于不锈钢、铜、可伐合金、镍、金、银。

虽然以上描述为在接线端子上设置引针而在拔插件上设置引针孔，然而本领域技术人员能够理解，也可以在拔插件上设置引针而在接线端子上设置引针孔。

本实用新型的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置为一套锂离子电池内置传感器有线信息传输的组件，参考图1，图2，图3，图4和图5，对其一种具体实施方式进行详细描述。

图1示意性地示出了设置有本实用新型的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置的一例的电池单体的结构示意图。如图1所示，电池单体1具有电池盖板2，所述电池盖板2上设置有注液孔3、正负极极柱4、泄压阀5。所述电池盖板2上开设信息传输孔22，信息传输孔22上下设置有上下凸台，上凸台6外侧面设有螺纹用于连接接线插头的固定件，下凸台7内侧面设有螺纹用于连接接线端子9。上凸台6的通孔大于信息传输孔22，上凸台6的通孔与信息传输孔22之间形成台阶用于放置密封圈8。所述固定件为金属材质，其材质包括但不限于不锈钢，铝合金。

所述接线端子9包括引针14、绝缘填充料17和金属结构体20，金属结构体20包括两部分上圆柱19和下圆柱18。上圆柱19中间挖空，下圆柱18按照一定合适的排布方式设置通孔用于放置引针14，引针14使用绝缘填充料进行固定，绝缘填充料的填充方式为原位烧结的方式保证了引针14与金属结构体20之间的绝缘性和接线端子内部的密封性。上下两圆柱为一体成型结构，上圆柱19的直径略大于下圆柱18，两者之间形成台阶，用于挤压密封圈，使电池壳体密封。

所述拔插件由绝缘基座21，引针孔15以及内部引线组成。引针孔15的排列方式与接线端子9的引针14排列方式互为镜像，保证了拔插的快速顺利进行。引针孔内壁材质为金属材质，工作时与接线端子的引针相互电连通，实现了传感器与外界的电连通。

需要说明的是，本实例实施中实现传感信号传出的具体方式为，第一传感器11，第二传感器12，第三传感器13的信号从传感器内部生成后通过连接于传感器上的引线23传输到拔插件10的引针孔15中，引针孔15与引针14实现电连接，信号经由接线端子9内的引针14传输到电池壳体之外，工作时将拔插件插入下凸台7的信息传输孔22内与接线端子9实现电连接。

需要说明的时，本实例实施中实现快速密封和电连接的具体方式为，电池盖板2上带下凸台7和内螺纹的结构，配合接线端子9的凸起结构和内螺纹的配合，通过旋拧的方式压缩密封圈，以较快的方式实现了密封的操作。本实用新型采用拔插件10连接传感器和接线端子9，将多个内置传感器的接线预连接到拔插件10上，接线端子的引针14和拔插件的引针孔15数量相同，排列互为镜像，通过直接插拔的方式实现传感器与外部设备的快速电连接，也可以在拔插件上设置引针而在接线端子上设置引针孔，通过同样的插拔方式实现快速连接。

需要说明的是，为了实现电池壳体的密封性，本实例实施中的具体方式为，接线端子9的上圆柱19的直径略大于下圆柱18，两者之间形成台阶，结合电池盖板挤压密封圈，使电池壳体密封。接线端子9的下圆柱18的外侧面设置有螺纹，在组装中接线端子9旋紧，挤压密封圈8，完成了接线端子9和电池盖板2软连接，实现了电池壳体的密封。此外，在密封圈8表面涂上密封胶则能够进一步加强接线端子9与电池盖板2之间的密封性。组装时将接线端子9旋到电池盖板上，接线端子9的上圆柱19外侧面与上凸台6的内侧面之间的缝隙涂上密封胶进一步加强电池壳体的密封性。同时绝缘填充料17通过原位烧结的方式将引针14按照预定的方式固定在下圆柱18中，通过原位烧结的方式实现了引针14与绝缘填充料17之间和绝缘填充料和金属结构体20之间实现没有缝隙，实现了接线端子的密封性。

需要说明的是，为了实现绝缘性，本实例实施中的具体方式为，引针14与金属结构体20之间通过绝缘填充料17实现引针14与金属结构体20之间的绝缘性。同时接线插头16使用工程塑料作为外壳及保持了接线插头16与电池壳体之间的绝缘性，其次接线插头16内部的引线之间使用绝缘材料完全隔离，保证各个引线之间的绝缘性。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，包括下述两部分的组件：

电池盖板与接线端子组件，所述电池盖板上设有信息传输孔、上凸台和下凸台，上凸台和下凸台内设有通孔与信息传输孔相对应，所述接线端子包括引针、绝缘填充料和金属结构体，所述金属结构体由上下两个直径不同的圆柱组成，上圆柱挖空并设置定位件，下圆柱中间按照一定的排布打孔并设置所述引针，所述金属结构体与所述引针之间使用所述绝缘填充料固定，所述接线端子下端外侧面设有螺纹，与所述下凸台的内螺纹相互啮合，在所述上凸台内设有一个密封垫圈，通过旋拧的方式上圆柱和电池盖板挤压密封垫圈，

多传感器组件，包括拔插件和多个传感器，所述拔插件由绝缘基座和引针孔及内部的引线组成，所述引针孔的排列方式与所述接线端子的引针排列方式互为镜像，所述引线连接所述多个传感器，

所述多传感器组件与所述电池盖板与接线端子组件插接，实现多个传感器的快速连接。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述上凸台的通孔大于信息传输孔，上凸台的通孔与信息传输孔之间形成台阶用于放置密封圈，所述下凸台的内侧面的上半部分区域设有螺纹结构，所述下圆柱的外侧面上设有螺纹结构，与电池盖板的下凸台的螺纹结构相互啮合。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述上凸台和下凸台与电池盖板为一体成型结构。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述的引针、绝缘填充料、金属结构体为通过原位烧结而形成的一体结构。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述上圆柱的外径大于下圆柱，两者之间形成台阶，用于挤压密封圈，使电池壳体密封。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述传感器为选自气压传感器，温度传感器和应变传感器中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述引针孔的孔壁设有金属片，用于引针信息的传输。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述的密封垫圈涂有辅助密封胶。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，所述传感器的信号从传感器内部生成后通过连接于传感器上的引线传输到拔插件的引针孔中，引针孔与引针实现电连接，信号经由接线端子内的引针传输到电池壳体之外，工作时将拔插件插入下凸台的信息传输孔内与接线端子实现电连接。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池嵌入式传感器快速有线引出装置，其特征在于，拔插件上设置引针替代引针孔，在接线端子上设置引针孔替代引针。