大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统及成型方法与流程

1.本发明涉及新能源车辆的电池模组技术领域，具体为一种大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统及成型方法。


背景技术：

2.目前新能源汽车行业中，电池模组内的电池电压信号和温度信号的采集系统多采用线束加pcb或者fpc的方式，电池信号通过上述通导结构引出电池模组，并连接到电池包管理系统中。这些方法加工成本较高，组装复杂，长期使用过程中存在可靠性风险，后续维护成本高。
3.新能源汽车各种应用场景中的震动或者是电池包模组内的电池膨胀所带来的应力及电池模组尺寸的变化也是导致电池电压信号和温度信号采集失败的一大诱因。
4.另外，新能源汽车启动电流在100到300多安之间，如果发动机的排量较大，则启动电流会相应的增大。而且生产大电流新能源车辆是目前的趋势。对于这些大电流新能源车辆，采用fpc的方式进行电池模组信号采集，是无法通过较大的均衡电流，长期使用过程中有可靠性降低的风险。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统及成型方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统，包括pcb转接板组件，所述pcb转接板组件包括pcb板和固定在其上的插座，所述pcb板上相对于所述插座的另一侧固定连接有一组铜箔导线的引出端，所述铜箔导线的输入端上固定连接电池电压采集组件和温度信号采集组件，所述电池电压采集组件包括作为基层的单面绝缘底膜、以及设置在其上方的单层导电单元，所述单层导电单元包括导电铜箔和绝缘胶，所述导电铜箔形成多个导电线路，相互之间通过绝缘胶固定及绝缘，所述单层导电单元可选择性堆叠形成多层导电单元，所述多层导电单元中的各个单层导电单元之间设置有中间层绝缘膜，最顶一层的单层导电单元的绝缘胶的上方粘接有单面绝缘盖膜，所述导电铜箔引出的铜箔导线的信号输入端上通过激光焊接或锡焊方式固定有镍片端子。
7.优选的，所述单面绝缘盖膜、单面绝缘底膜和中间层绝缘膜的材质相同，均为pi柔性绝缘膜。
8.优选的，所述镍片端子的一侧的铜箔导线上设置有过流保险丝。
9.优选的，所述pcb板上设置有贴片保险丝，所述贴片保险丝两端分别连接铜箔导线的引出端和插座。
10.优选的，所述pcb板下方设置有垫板。
11.优选的，所述pi柔性绝缘膜的最薄厚度为0.05mm，所述单层导电单元的整体厚度
1.1mm~2mm。
12.优选的，所述铜箔导线的厚度为0.1mm~1mm。
13.优选的，所述温度信号采集组件包括pi柔性绝缘膜、导电铜箔、热敏电阻和镍片端子，所述温度信号采集组件为一条fpc通导线路，两层pi柔性绝缘膜中间嵌入导电铜箔和贴片式热敏电阻，所述贴片式热敏电阻整体包裹uv绝缘胶，在热敏电阻外部压接包裹一个所述镍片端子，所述镍片端子的引出位置焊接在温度信号采集位置。
14.本发明还揭示了一种根据上述的大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统的成型方法，包括以下步骤：步骤一：提供一款单面带胶的pi柔性绝缘膜作为底膜，厚度在0.05mm~0.3mm之间，在其带胶一面上贴敷至少一层所述单层导电单元；所述单层导电单元的层数视电池过流需求而定；所述多层导电单元中的各个单层导电单元之间设置有中间层绝缘膜，在最顶一层的单层导电单元的固化的绝缘胶的表面上方粘接一层单面绝缘盖膜，步骤二：在所述铜箔导线作为信号采集端的一侧通过过流保险丝连接信号采集用的镍片端子；步骤三：提供一种温度信号采集组件，并将其铜箔导线的引出端锡焊至pcb板上；步骤四：在步骤二、三成型的基础上，将铜箔导线汇总引出端直接焊接到pcb板上；步骤五：在所述pcb板上焊接贴片保险丝，所述贴片保险丝两端分别连接铜箔导线的引出端和插座，整体组件完成。
15.优选的，所述温度信号采集组件包括pi柔性绝缘膜、导电铜箔、热敏电阻和镍片端子，所述温度信号采集组件为一条fpc通导线路，两层pi柔性绝缘膜中间嵌入导电铜箔和贴片式热敏电阻，所述贴片式热敏电阻整体包裹uv绝缘胶，在热敏电阻外部压接包裹一个所述镍片端子，所述镍片端子的引出位置焊接在温度信号采集位置。
16.本发明具备以下有益效果：（1）使用软质的铜箔，可以任意定义宽度和厚度，可以直接使用电池pack 系统的主动均衡技术，以提供1~30a 或者更大的均衡电流，用于bms管理系统控制pack 系统中的电池压差，保证各电池的一致性，具有很大的方便性；当电池模组要求需要更大的均衡电流时，多层的堆叠方式来可以方便地解决上述问题，在每层结构中按照铜箔的截面积来计算电流的大小，这样的多层结构可以保证整体强度和过电流能力；（2）全部使用一定厚度的铜箔进行分切加工成型，没有太多的后续加工和复杂的加工工艺，产品的加工难度降低适合大批量生产与管控成本，具有非常强的成本优势；（3）提出线路保护装置，可以有效规避电池局部电流异常导致整体损坏，提高电池模组整体循环使用寿命。
附图说明
17.图1为本发明大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统的结构示意图；图2为本发明大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统的俯视示意图；图3为本发明大电流保护结构示意图；图4为本发明温度信号采集组件示意图；图5为本发明温度信号采集组件的过流保险丝的示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统，包括pcb转接板组件，所述pcb转接板组件包括插座10和pcb板8，优选的，所述插座10的型号为a2502-wr07、xhb-7aw，所述插座固定在pcb板9上。
20.所述pcb板上固定连接有一组铜箔导线2的引出端。所述铜箔导线的输入端上固定连接电池电压采集组件和温度信号采集组件。优选的，所述pcb板下方设置有垫板9。信号引出位置设计了pcb转接板组件与铜箔导线导线连接，引出插头固定在pcb组件上，通过pcb线路锡焊铜箔导线引出端以实现信号输出，规避了接插头的硬性连接对铜箔导线的弯折和损伤，提升结构可靠性和使用稳定性。
21.所述pcb板14的设置了贴片保险丝12，所述贴片保险丝12两端分别连接铜箔导线的引出端和插座，贴片式保险丝结构可以有效防止大电流对bms系统的影响，提升电池模组的稳定性。
22.结合图3、图4、图5所示，本发明优选实施例中，所述电池电压采集组件和温度信号采集组件均采用了大电流保护结构。
23.该大电流保护结构包括作为基层的单面绝缘底膜1、以及设置在其上方的单层导电单元，所述单层导电单元包括导电铜箔2和绝缘胶3，所述导电铜箔形成多个导电线路，相互之间通过绝缘胶3固定及绝缘。
24.所述单层导电单元可选择性堆叠形成多层导电单元，当电池模组要求需要更大的均衡电流时，多层的堆叠方式来可以方便地解决上述问题，在每层结构中按照铜箔的截面积来计算电流的大小，这样的多层结构可以保证整体强度和过电流能力。
25.所述多层导电单元中的各个单层导电单元之间还可以额外设置有中间层绝缘膜起到更好的绝缘效果，最顶一层的单层导电单元的绝缘胶3的上方粘接有单面绝缘盖膜1，所述导电铜箔2引出的铜箔导线的信号输入端上通过激光焊接或锡焊方式固定有镍片端子，这样就形成了电池电压采集组件。所述单面绝缘盖膜、单面绝缘底膜和中间层绝缘膜的材质相同，均为pi柔性绝缘膜。当然，多层导电单元的堆叠方式也可以有所不同。在第二实施例中，所述层导电单元可以采用pi柔性绝缘膜为单面绝缘底膜，其上为导电铜箔2和绝缘胶3，在绝缘胶3的上方设置另一个单层导电的导电铜箔2和绝缘胶3（如果只有两侧导电铜箔2，该绝缘胶也可以省去），最上层为采样pi柔性绝缘膜的单面绝缘盖膜。即第二实施例中，当绝缘胶3的厚度达到一定程度时，可以从成本考虑省去中间层绝缘膜。优选的，所述pi柔性绝缘膜的最薄厚度为0.05mm，所述铜箔导线加绝缘胶整体厚度1.1mm~2mm，此厚度不包含引出位置和采样位置组件厚度。
26.该大电流保护结构同样应用于温度信号采集组件。结合图4、图5所示，所述温度信号采集组件20包括pi柔性绝缘膜、导电铜箔2、热敏电阻6和镍片端子4。所述温度信号采集组件为一条fpc通导线路，两层pi柔性绝缘膜中间嵌入导电铜箔2和贴片式热敏电阻6，电阻部位整体包裹uv绝缘胶5以保护该元器件，在热敏电阻外部压接包裹一个所述镍片端子4，所述镍片端子4的引出位置焊接在温度信号采集位置。所述导电铜箔2的信号传输部采用该大电流保护结构。所述镍片端子5的一侧的铜箔导线上设置有过流保险丝7，避免了局部的
电池异常导致电流过大，损坏电池模组控制系统。
27.本发明还揭示了一种根据上述的大电流新能源车辆电池模组的信号采集系统的成型方法，包括以下步骤：步骤一：提供一款单面带胶的pi柔性绝缘膜作为底膜，厚度在0.05mm~0.3mm之间，在其带胶一面上贴敷至少一层所述单层导电单元；所述单层导电单元的层数视电池过流需求而定；所述多层导电单元中的各个单层导电单元之间设置有中间层绝缘膜，在最顶一层的单层导电单元的固化的绝缘胶的表面上方粘接一层单面绝缘盖膜，步骤二：在所述铜箔导线作为信号采集端的一侧通过过流保险丝连接信号采集用的镍片端子；步骤三：提供一种温度信号采集组件，并将其铜箔导线的引出端锡焊至pcb板上；步骤四：在步骤二、三成型的基础上，将铜箔导线汇总引出端直接焊接到pcb板上；步骤五：在所述pcb板上焊接贴片保险丝，所述贴片保险丝两端分别连接铜箔导线的引出端和插座，整体组件完成。
28.所述温度信号采集组件20包括pi柔性绝缘膜、导电铜箔2、热敏电阻6和镍片端子4。所述温度信号采集组件为一条fpc通导线路，两层pi柔性绝缘膜中间嵌入导电铜箔2和贴片式热敏电阻6，电阻部位整体包裹uv绝缘胶5以保护该元器件，在热敏电阻外部压接包裹一个所述镍片端子4，所述镍片端子4的引出位置焊接在温度信号采集位置。所述导电铜箔2的信号传输部采用该大电流保护结构。
29.本发明具有非常强的成本优势，因为全部使用了一定厚度的铜箔进行分切加工、成型，没有太多的后续加工和复杂的加工工艺。加工难度降低适合大批量生产与管控成本，规避了pcb和fpc在加工制造过程中的高成本工序，大大降低了组件成本，并且本发明可以大幅度提高电池组pack汇流铝排和采样线束装配效率，人工介入少，良率高。最重要的是，本发明过流主要依靠在两层绝缘膜之间的铜箔导电实现，铜箔的厚度以及宽度可以根据实际需要任意调整,所以整体铜箔的横截面与过流能力要远大于传统的fpc和pcb结构，在过流能力和可靠性上有巨大优势，能有效提升使用环境下的稳定性。
30.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。