电压感测迹线熔丝到电池互连板中的整合的制作方法_3

文档序号:9617789阅读:来源:国知局
和隔板330可支撑其他模块,比如电压、电流和温度测量模块(VITM) 335 (其充当集中式“控制中心”以通过本地网络(未示出)聚集个体单元电压信息)。示出单个电池单元305(下面将更详细地讨论)在电池模块310中的一个中的放置,其由ICB340覆盖。单独电压和温度模块(VTSM (未示出))可制作成坐落在三个主要电池节段315中的每个上,其组成T形组30以将单元电压从每个ICB340传送到VITM335。用于在各种单元305和电力监控或控制装备的一个或多个之间提供电力互连功能的在该母线上的变化将在下面更详细的讨论。其他特征,比如人工服务断开件345、绝缘件350和罩355完成电池组30。
[0037]在一个典型实例中,电池组30可包括大约两百到三百个单个电池单元305,但是(类似的安排)单元305的数量可更多或更少,取决于车辆10的动力需要和其电子控制系统40。在优选的形式中,单元305限定刚性的、矩形的(即棱柱)形状。在更加具体的形式中,单元305是棱柱囊变体而不是棱柱罐变体。单个电池单元305在电池组30内的放置被示出,然而ICB650 (其在图7中示出并在下面更详细地讨论)可放置成高于或低于对齐的单元305以便提供单元305安装和电力监控和控制功能两者。在本发明上下文中,术语“电池单元”、“电池模块”和“电池组”(和他们的缩写变体“单元”、“模块”和“组”)用于描述整体的基于电池的动力系统以及其组件的构件的不同水平。例如,多个个体电池单元305沿堆叠轴线A-A以面对面关系堆叠以便他们的边缘实质上对齐以限定大体矩形形状。这些单元305 (结合辅助装备)310形成电池模块的构件块,其继而组成完整的电池组30。这些术语中的一个或多个的使用在上下文将是显而易见的。各种电池单元和模块可如示出对齐以由共同托盘支撑,该共同托盘在可能需要补充冷却时也可用作冷却剂软管、集管、歧管或相关管道的支撑。
[0038]然后参考图2A和图2B,示出描述现有技术的母线子组件100 (图2A)和电压感测电路105的一部分的细节,电压感测电路105构成通过熔丝130在母线110和端子引脚120之间的连接。特别地,组成电压感测电路105的各种构件直接地附接到用来为这些和其他构件提供机械或结构支撑的框架140的一部分。此外,额外的构件比如支撑电池单元的托盘36优选地尺寸设计为与框架140在结构上合作。在一种形式中,框架140沿其最长边缘在长度上大约为10英寸(即大约250毫米)和还包括在其中形成的通过螺栓或相关紧固件(未示出)加强连接的孔150。本领域技术人员将理解的是仅仅示出框架140的小部分,其中(具有安装的单元36和电压感测电路105的)多个该框架140堆叠或以其他方式布置以提供机械地刚性通路以便于从单个电池单元36到车辆10中的各种功率消耗构件的电流。取决于构造,每个单个母线子组件100的其他构件(未示出)可包括正DC端子和负DC端子,和在单个电池单元的正端子和负端子之间建立电连接的多个其他构件,以及电池30的其他构件。应注意的是任何DC到AC的转变发生在电池组外,并且当前没有示出。每个母线子组件100将从DC源(即电池单元36)的正端子和负端子接收的电流传递到(尤其)IGBT设备、功率二极管或可将DC信号转换为单相AC信号的其他构件。如上面提及,在一种形式中,母线子组件100的至少导电部分可由铜或铜合金制成,并且可额外地电镀。
[0039]在堆叠和连接各种单个框架140后,形成类似基本最终的电池组(例如电池30)的结构组件。如上面提及的,在电池30内的每个电池单元安装到包括熔丝130可固定到母线110和端子引脚120的安装位置的对应框架140。在一个特定的形式中,底盘或有关更大的容纳件(未示出)还可用来为不仅电池30而且内部的电子构件比如组成功率逆变器组件34的那些提供外壳和相关环境保护;这种额外的容纳件可由具有导电特征的合适材料制成,以便可地接到车辆10的底盘以为容纳的电构件提供地接源。
[0040]电池30构造的上面的方法使总体上每个电压感测电路105和尤其地每个熔丝130被挑选和放置到框架140上成为必要;而且熔丝130的电引线(其典型地是非常小,例如直径为0.6毫米)需要与端子引脚120和母线110对齐以便合适的电阻焊。具有完全不同的尺寸(具体地,框架140的大尺寸和熔丝130的小得多的尺寸)的物体的操作增加了装配过程的复杂性,因为在较大尺寸内认为精细动作的移动可能对熔丝130和其易损的引线的特定需要来说是远远太粗糙的。这继而导致对电压感测电路105的潜在的处理或加工相关的损害。
[0041]接着参考图3A、3B、4A、4B、5A和5B,示出根据本发明的方面的组成电压感测电路子组件200(在此也称为组件)的各种构件。首先参考图3A和3B,通过具有至少母线210和端子引脚220在壳体202内整体形成,子组件200包括用于包含电压感测电路205的壳体202作为降低复杂性、过程变化性和成本的方式,壳体202将继而将与框架(比如框架240)整体形成(比如通过包覆成型或封装)以便熔丝230的放置和对齐在损害风险的显著降低的情况下实现。各种成形物在壳体202内限定,包括孔202A,其允许液态形式的模制的框架材料(例如聚丙烯)穿过以便在凝固时,他们在框架240和壳体202之间形成永久的、整体的连接。其他成形物,比如202B、202C和202D用来限定母线210、端子引脚220和熔丝230可分别地被安装或以其他方式放置的空间。同样,连接器202E可用来为组成框架240或以其他方式连接到框架240的其他装备限定安装位置。成形物202G限定弯曲路径(抽象地显示为粗略的蛇形)以允许来自熔丝230的引线附接到母线210和端子引脚220的互补表面上。图3B具体地示出壳体202和整个母线210如何形成电压感测电路子组件200。在一种构造形式中,端子引脚220放置在可以是预先限定的槽或形成在壳体202中的有关形状的模具中,而母线210可通过合适连接结合到壳体。在任何情况下,一旦母线子组件200形成,熔丝230就可插入相应于成形物202D的空穴或相关凹口。如上面提及的,母线210和端子引脚220的导电本质使得当固定到熔丝230的相应导电引线234、232时,他们形成电连续电路205。特别的,在端子引脚220和母线210中形成的成形部分201D和230A分别被尺寸设计为促进熔丝230的小直径的引线234、232之间的固定连接。在一种形式中,连接可通过合适的机械方法,比如卡扣配合、热粧接或类似方式,然而电连接可通过电阻焊或其他连接方法完成以建立下面讨论的熔丝接头。
[0042]具体地参考图4A和4B,母线210包括固定到由铝合金制成的背衬210B的由铜合金制成的大体导电面210A。孔210C被尺寸设计为与图3A的壳体202的棘爪形状的成形部202B合作。
[0043]具体地参考图5A和5B,示出框架240和壳体202的整合,在此表面细节添加到后者以更好地强调这两个结构之间的初始划分线。不同于现有技术,通过其在壳体202内的整合构造、电压感测电路子组件200和框架240,电压感测电路205对环境和机械负荷具有增加的抵抗力,因此降低失效的可能性。电压感测电路205的构造使得至少在壳体202内的熔丝230和其引线232、234放置的位置形成可随后固定到框架240的整体结构。从而在一种形式中,在框架240的模制过程期间模块化的壳体202和电压感测电路205可固定到框架240以便在模制完成时,壳体202和至少一部分电压感测电路205封装在框架240内。
[0044]再更具体地参考图5B,熔丝230 (整体上)和在引线232、234和它们对应的在相应的端子引脚220和母线210 (特别的)上的连接点之间形成的和熔丝接头236、238尤其易受到在正常制造和加工期间会发生的损害。从熔丝230的相反端延伸的引线232、234优选地通过电阻焊加工分别地向端子引脚220和母线210提供电连接。通过在引线232、234之间具有合适尺寸的弹性连接和精确对齐两者,熔丝230可以更大的可信度固定到壳体202以及母线子组件200的剩余部分,使得随后的框架加工(即大尺寸)操作不会利用在熔丝230、母线210和端子引脚220内的小尺寸错位中的微小差异来危害电压感测电路205的可靠制造。在一个具体形式中,至少大部分的母线210和端子引脚220在包覆成型加工期间由框架240的塑料来封装,而熔丝230优选地保持为未被框架240的材料实质地覆盖。如从本发明图中可以看出,在母线210和壳体202之间以及端子引脚220和壳体202之间有明显的连接覆盖,而熔丝230和其引线232、234保持实质上未覆盖。在壳体202中的空穴或相关凹口 202D (在图3A中最好地示出)具有一体形成的翼片或棘爪202F以允许熔丝230牢固地搭扣配合到位,而蛇状壁202G促进引线232、234牢固对齐到端子引脚220和母线210的相应接触表面。
[0045]在一种形式中,在引线232、234和它们对应的在相应的端子引脚220和母线210上的连接点之间形成的熔丝接头236、238可通过电阻焊完成。较小的组件(比如配合在壳体202内或以其他方式与壳体202合作的组件)形成为可能的容差与熔丝230的尺寸和电阻焊的需要有好的匹配。而且,壳体202的紧凑的模块性质允许固定到其上的熔丝230以更符合框架240的较大尺寸结构的方式得到加工。同样,通过包覆成型,壳体202的本发明设计容易地整合在主框架240中,从而增加结构连续性和相关的整体稳健性和可制造性。
[0046]通过本发明结构,本发明的装配顺序相反于现有技术的装配顺
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