具有手指防护的螺栓式汇流条的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月24日提交的美国临时专利申请第62/865,470号的权益，该申请的全部公开通过引用并入本文。

本公开涉及例如用于连接电池单元的汇流条。

背景技术：

电池模块具有带有端子的多个电池单元，这些电池单元彼此电连接以提供比单个电池单元更强劲的电池。一种常见的电连接类型是在相对两端处具有端子环的电缆。每个端子环用螺栓固定到电池单元之一的端子之一。电连接的另一种常见类型是汇流条，其以与电缆类似的方式用螺栓固定到电池单元。

例如，在汽车应用中使用的电池模块类型可提供大量电能。期望设计一种以对于电池模块组件和/或维修技术人员安全的方式电地连接和断开电池的系统。

技术实现要素：

在一个示例性实施例中，汇流条组件主要包括非导电的端子盖，该端子盖被构造成经由附接特征固定到导电的端子。端子盖具有槽，该槽构造成在组装状态下暴露端子的端子部分。汇流条具有端部，该端部构造成在组装状态下接纳在槽中，其中该端部与端子的端子部分电接触。非导电的护罩封围汇流条。端部延伸穿过护罩。

在上述任何一项的另一个实施例中，附接特征包括至少一个卡配件，该至少一个卡配件构造成固定至由端子提供的端子垫的外围。

在上述任何一项的另一个实施例中，组件包括螺栓，该螺栓延伸穿过在汇流条端部中的第一孔和在护罩中的第二孔。端子盖包括第三孔，该第三孔构造成与端子的螺纹构件对齐。第三孔是手指防护的，并且螺纹构件构造成在组装状态下接纳螺栓。

在上述任何一项的另一个实施例中，护罩包括围绕汇流条、彼此固定的第一护罩部分和第二护罩部分。第二孔设置在第二护罩部分中。第一护罩部分包括通入孔，该通入孔是手指防护的并且与螺栓对齐并且构造成接纳与螺栓的头部协配的工具。

在上述任何一项的另一个实施例中，端子盖包括成对的槽。该槽是手指防护的，并且汇流条的端部具有由支腿提供的u形。支腿构造成接纳在槽中，并且包括螺栓，该螺栓延伸穿过端部并且被构造成将汇流条固定至端子。

在上述任何一项的另一个实施例中，螺栓布置在支腿之间。

在上述任何一项的另一个实施例中，槽是手指防护的，并且具有第一弧形钩形。端子盖包括相对于槽布置在内部的柱。汇流条的端部具有第二弧形钩形，第二弧形钩形构造成在组装状态下接纳在槽中且围绕柱，并且包括螺栓，该螺栓延伸穿过汇流条的端部，并构造成将汇流条固定至端子。

在上述任何一项的另一个实施例中，螺栓构造成在组装状态下被接纳在柱中。

在另一个示例性实施例中，一种电池模块主要包括电池单元，该电池单元具有由带有螺纹构件的端子垫提供的端子。非导电的端子盖经由附接特征固定至端子。端子盖具有槽，该槽在组装状态下暴露端子垫的端子部分。汇流条具有端部，该端部在组装状态下接纳在槽中，其中该端部与端子垫电接触。非导电的护罩封围汇流条。端部延伸穿过护罩。螺栓具有第一螺栓部分和第二螺栓部分。第一螺栓部分包含在护罩内。第二螺栓部分固定至螺纹构件，以将汇流条的端部夹持而与端子垫接合。

在上述任何一项的另一个实施例中，电池单元是第一电池单元，并且包括第二电池单元。端部是第一端，并且汇流条具有第二端。螺栓是第一螺栓，并且包括将第二端固定至第二电池单元的第二螺栓。

在上述任何一项的另一个实施例中，除了槽是手指防护的并且暴露端子部分之外，端子盖封围端子垫。端子盖中的孔暴露螺纹构件。该孔是手指防护的。

在上述任何一项的另一个实施例中，附接特征包括至少一个卡配件，该至少一个卡配件被固定至端子垫的外围。

在上述任何一项的另一个实施例中，螺栓延伸穿过在汇流条端部中的第一孔和在护罩中的第二孔。端子盖包括对应于该孔的第三孔。

在上述任何一项的另一个实施例中，护罩包括围绕汇流条、彼此固定的第一护罩部分和第二护罩部分。第二孔设置在第二护罩部分中。第一护罩部分包括通入孔，该通入孔是手指防护的并且与第一螺栓部分对齐并且被构造成接纳与第一螺栓部分的头部协配的工具。

在上述任何一项的另一个实施例中，端子盖包括成对的槽。该槽是手指防护的，并且汇流条的端部具有由支腿提供的u形。支腿构造成接纳在槽中，螺栓延伸穿过端部并且被构造成将汇流条固定至端子。螺栓布置在支腿之间。

在上述任何一项的另一个实施例中，槽是手指防护的，并且具有第一弧形钩形。端子盖包括相对于槽布置在内部的柱。汇流条的端部具有第二弧形钩形，该第二弧形钩形构造成在组装状态下接纳在槽中并且围绕柱。螺栓在组装状态下接纳在柱中。

在另一个示例性实施例中，一种电连接电池单元的方法主要包括：在导电的电池单元端子上方固定非导电的端子盖。端子盖包括孔和暴露端子的端子部分的槽。汇流条组件设置有汇流条和封围汇流条的非导电的护罩，并且汇流条具有端部，并且端部延伸穿过护罩。螺栓在端部中由护罩捕获。端部位于槽中。螺栓穿过孔固定至端子，以将端部夹持而与端子接合。

在上述任何一项的另一个实施例中，所述固定步骤包括将端子盖卡配到端子的外围。

在上述任何一项的另一个实施例中，端子盖包括成对的槽。该槽是手指防护的，并且汇流条的端部具有由支腿提供的u形。定位步骤b)包括将支腿定位在槽中。螺栓延伸穿过在支腿之间的端部。

在上述任何一项的另一个实施例中，槽是手指防护的，并且具有第一弧形钩形。端子盖包括相对于槽布置在内部的柱。汇流条的端部具有第二弧形钩形。定位步骤包括用端部围绕柱，并且螺栓接纳在柱中。

在上述任何一项的另一个实施例中，固定步骤c)包括将工具穿过护罩中的通入孔插入以与螺栓的头部接合，并且用工具转动螺栓。通入孔是手指防护的。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可以进一步理解本公开，在附图中：

图1是具有采用汇流条彼此电连接的多个电池单元的电池模块的示意图。

图2a和2b是第一汇流条组件的第一立体图和第二立体图。

图2c是沿图2b中的线2c-2c截取的第一汇流条组件的剖视图。

图3是第一汇流条组件的分解局部视图。

图4a是第一汇流条组件相对于端子处于未组装状态的局部视图。

图4b是沿图2b中的线4b-4b截取的第一汇流条组件的剖视图。

图5a是沿图2b中的线5a-5a截取的第一汇流条组件的剖视图，其中该第一汇流条组件连接到端子。

图5b是沿图2b中的线5b-5b截取的第一汇流条组件的剖视图，其中该第一汇流条组件连接到端子。

图6a和6b是第二汇流条组件的第一立体图和第二立体图。

图6c是沿图6b中的线6c-6c截取的第二汇流条组件的剖视图。

图7是第一汇流条组件的分解局部视图。

图8a是第二汇流条组件的相对于端子处于未组装状态的局部视图。

图8b是沿图6b中的线8b-8b截取的第二汇流条组件的剖视图。

图9a是沿图6b中的线9a-9a截取的第二汇流条组件的剖视图，其中该第二汇流条组件连接到端子。

图9b是沿图6b中的线9b-9b截取的第二汇流条组件的剖视图，其中该第二汇流条组件连接到端子。

包括它们的各个方面或相应单独的特征中的任何一个的前述段落、权利要求或以下说明和附图的实施例、示例和替代例可以独立地或以任何组合来进行。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。在各个附图中，相同的附图标记和标号指示相同的元件。

具体实施方式

图1中示意性地示出了电池模块10或称电池组组件。电池模块10包括具有正电端子和负电端子14a、14b(通常称为“端子14”)的多个电池单元12。各电池12的端子14利用汇流条组件16彼此电连接，汇流条组件16的构造成为诸如汽车混合动力推进系统的大型电气负载提供足够的电力。

参考图2a和3，端子14由具有螺纹构件20的端子垫18提供。在该示例中，端子垫18是l形的铜结构件，其设有四角形的(quadrangular)外表面17(图3)，汇流条组件16固定到该外表面。可以使用其它端子垫形状。端子垫18的竖直部分(如图所示)布置在电池单元12的保护性非导电的壳体内，并且为简单起见未示出。

当端子14的外表面17暴露时，存在潜在的电击危险。为了减轻在汇流条组件16与电池单元12连接和断开时的电击危险，非导电的端子盖22经由附接特征24(例如卡配件)固定至端子14。在该示例中，卡配件接合端子垫18的外围21以将端子盖22保持在端子14上方。如图2a中最佳所示，外围21被布置在端子盖22内并被端子盖22封围。

端子盖22具有在组装状态下，即，将端子盖22固定至端子14的时候暴露端子垫18的端子部分19的手指防护(防触电)槽54。在本公开中，“手指防护”是指满足题为“由外壳提供的保护程度”的iec60529中的标准和涉及手指进入保护的规范ip2xb的构造。“测试手指”是基于被阻止进入外壳的直径为12.5毫米或更长，并且长度封顶为80毫米的固体物体。此外，如果长度为80毫米、直径为12毫米的标准测试手指进入封壳，则与带电部件(即，端子)之间将有足够的间隙。以这种方式，公开的手指防护端子盖22阻止技术人员在端子盖22就位的情况下，例如在相对于电池单元12组装和/或移除汇流条组件16的过程中，不经意地接触端子14。端子盖22可以是永久地附接到端子14的可分开的件。

在图2a至5b中示出了示例汇流条组件16。汇流条组件16包括汇流条40，该汇流条40基本上由非导电的护罩26封围在腔体38内。该护罩26包括围绕汇流条40固定的第一护罩部分和第二护罩部分28、30。在所示的示例中，第一护罩部分和第二护罩部分28、30之间的附接件32由可去除地接纳在对应窗口34中的卡配件36提供。如果需要，可以使用其它附接件。

汇流条40包括端部52，该端部52延伸穿过设置在第二护罩部分30的端部处凹口50，以暴露(呈现)端部52的一个小部分。一个这样的端部52设置在汇流条组件16的相对两端中的每一个上。端部52的尺寸设计成在组装状态下被接纳在槽54中，其中端部52与端子垫18电接触。端部52和槽54的互补形状有助于在组装过程中相对于电池单元12容易地定位汇流条组件16。

螺栓56延伸穿过处于汇流条40的端部52中的第一孔42和处于第二护罩部分30中的第二孔44。端子盖22包括第三孔46，该第三孔46构造成当将端子盖22安装在端子垫18上方时与螺纹构件20对齐。螺栓56具有第一螺栓部分和第二螺栓部分58、59。通入孔48与被设置在第一螺栓部分58上的螺栓56的头部对齐。可以将例如内六角(allen)扳手或内梅花(torx)扳手之类的工具插入穿过通孔48以接合螺栓头部。第二螺栓部分59具有与螺纹构件20协配的螺纹，以在螺栓56被扭紧到设计要求以进行良好的电连接时将端部52紧紧地夹持至端子14。

当汇流条组件16处于组装状态时，护罩26和端子盖22协配以封围端部52，使得汇流条40没有部分暴露。但是，在去除汇流条组件16的情况下，槽54和第三孔46仅暴露出非常小的端子部分19，这是手指防护的并且不容易被技术人员触摸。

各种汇流条组件和端子盖构造可用于提供手指保护。图2a至5b中所示的示例使用成对的矩形的间隔开的槽54。汇流条40的端部52具有由支腿53提供的u形。且当处于组装状态时支腿53接纳在槽54中并延伸穿过端子盖22以进行机械连接和电气连接。螺栓56延伸穿过端部52，并且被布置在支腿53之间。

在图6a至9b中示出了另一汇流条组件116和端子盖122构造。相同的数字用于表示相同的元件。汇流条组件116包括汇流条140，该汇流条40基本上由非导电的护罩封围在腔体138内。在该示例中，汇流条140相比于汇流条40被定向成90°。该护罩126包括围绕汇流条140固定的第一护罩部分和第二护罩部分128、130。第一护罩部分128嵌套在第二护罩部分130内。在所示的示例中，第一护罩部分和第二护罩部分128、130之间的附接件132由可去除地接纳在对应窗口134中的卡配件136提供。

汇流条140包括端部152，类似于护罩26，该端部152延伸穿过第一护罩部分和第二护罩部分128、130并且暴露在第一护罩部分和第二护罩部分128、130之间，以暴露端部152的一个小部分。一个这样的端部152设置在汇流条组件116的相对两端中的每一个上。端部152的尺寸设计成接纳在槽154中，并且，在组装状态下延伸穿过端子盖122，在该组装状态中，端部152与端子垫18电接触且机械接触。

螺栓156延伸穿过以涡卷形状提供的端部152中的第一孔。螺栓156延伸穿过处于第二护罩部分30中的第二孔144。端子盖122包括第三孔146，该第三孔146构造成当将端子盖122安装在端子垫18上方时与螺纹构件20对齐。螺栓156具有第一螺栓部分和第二螺栓部分158、159。通入孔148是手指防护的，该通入孔148与被设置在第一螺栓部分158上的螺栓156的头部对齐。第二螺栓部分159具有与螺纹构件20协配的螺纹，以在螺栓156被扭紧到设计要求以进行良好的电连接时将端部152紧紧地夹持至端子14。

通过这种构造，槽154具有第一弧形钩形，并且端子盖122包括相对于槽154布置在内部的圆柱形柱160。汇流条140的端部152具有被对应地设计形状的第二弧形钩形，该第二弧形钩形在组装状态下接纳在槽154中并且围绕柱160。术语“弧形”包括圆柱形以及部分圆柱形的形状。螺栓156在组装状态下接纳在柱160中。

在操作中，在电池模块10的组装期间，非导电的端子盖例如通过将端子盖围绕端子的外围卡配而固定在每个导电的端子上。端子盖包括暴露端子的一小端子部分的手指防护孔和手指防护槽。非导电的护罩封围汇流条，并且端部延伸穿过护罩。螺栓的一端被护罩捕获住，该端部位于槽中，并且螺栓设置在孔中。将工具插入到处于护罩中的通入孔中以与螺栓接合，然后拧紧螺栓以将端部夹持而与端子接合。

以这种方式，可以将端子盖永久地固定至端子，使端子呈现手指安全。因此，即使在汇流条组件断开的情况下，电池模块仍是手指防护的，这允许在电池模块的组装和维修期间安全地组装和处理电池模块。

还应当理解的是，尽管在所示实施例中公开了特定的部件布置，但是其他布置将从本文受益。尽管示出、描述和要求保护了特定的步骤序列，但是应当理解的是，除非另外指出，否则步骤可以以任何顺序、分离或组合的方式来执行，并且仍将从本发明中受益。

尽管不同的示例具有图中所示的特定部件，但是本发明的实施例不限于那些特定的组合。可以将示例中的一个的一些部件或特征与示例中的另一个的特征或部件结合使用。

尽管已经公开了示例实施例，但是本领域普通技术人员将认识到某些修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究以下权利要求以确定它们的真实范围和内容。