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CN108292811A - 在电池模块中占用较小空间的互连构件和包括互连构件的电池模块 - Google Patents

在电池模块中占用较小空间的互连构件和包括互连构件的电池模块 Download PDF

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CN108292811A
CN108292811A CN201780004072.5A CN201780004072A CN108292811A CN 108292811 A CN108292811 A CN 108292811A CN 201780004072 A CN201780004072 A CN 201780004072A CN 108292811 A CN108292811 A CN 108292811A
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CN201780004072.5A
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朱宰贤
朴真弘
马祥赫
安炯俊
金晋铉
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Abstract

本发明提供了一种互连构件，包括：(a)由包括多根铜线的柔性扁平电缆(FFC)制成的主电缆；(b)多个端子单元，其以电连接至主电缆的至少一根铜线的结构从主电缆分支，并且被连接至所述汇流条用以感测电池单体的电压；(c)连接单元，其形成在主电缆的一侧端上，并且被电联接到和机械联接到PCB；以及(d)至少一个温度感测单元，其以共用主电缆的至少一根铜线的方式从主电缆邻近连接单元地分支。

Description

在电池模块中占用较小空间的互连构件和包括互连构件的电 池模块
技术领域
本发明涉及一种在电池模块中占用小空间的互连构件，以及包括这种互连构件的电池模块。
背景技术
近来，可充电和可放电的二次电池正被广泛用作无线移动装置的能量源。另外，二次电池作为电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(Plug-InHEV)的电源已经引起了相当大的关注，这些车辆已经被提出作为解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的大气污染等的解决方案。
小型移动装置对每个装置使用一个或几个电池单体。另一方面，由于对高功率和大容量的要求，诸如车辆的中大型装置使用其中多个电池单体彼此电连接的电池组。
由于制造尽可能小且重量轻的电池模块是优选的，所以主要使用能够以高集成度充电并且与其容量相比相对较轻的棱柱型电池和袋型电池作为用于中大型电池模块的电池单体。特别地，由于袋型电池具有诸如重量轻、制造成本低等特点，最近非常关注使用铝层压板作为外部构件的袋型电池。
另外，电池模块具有其中组合多个电池单体的配置，因此，由于在一些电池单体中发生的过电压、过电流或过热可能不利地影响到电池模块的安全性和操作效率，因此存在对检测和控制过电压、过电流或过热的单元的需求。
因此，诸如温度传感器和电压传感器的感测构件被与印刷电路板相结合地连接到电池单体，用以实时或以固定时间间隔检查和控制操作状态。然而，这些感测构件的安装或连接使得电池模块的组装过程太复杂，并且由于用于感测构件的多根电线而导致短路的危险。
另外，随着二次电池的应用范围扩大，二次电池被用作车辆的电源。因而，需要紧固单元，以甚至在感测构件被施加强冲击或振动时也能够保持感测构件的稳定接触状态。
除了这些单元之外，通常需要大量的构件以进行机械紧固和电接触，以通过使用多个电池单体及感测构件来构成电池模块。然而，这使得电池单体的组装过程太复杂，并且增加了电池单体的整体尺寸。
因此，非常需要能够构成更紧凑结构的电池模块的感测构件，以及包括这种感测构件的电池模块。
发明内容
技术问题
本公开提供了对根据现有技术的上述限制以及过去要求的技术任务的解决方案。
特别地，本公开提供了一种互连构件以及一种包括该互连构件的电池模块，其中互连构件由于其简单的布线结构，在电池模块中占用的空间小，并且能够感测电池单体的温度。
技术解决方案
根据一示例性实施例，一种用于将电池模块的印刷电路板(PCB)与汇流条连接的互连构件，该汇流条被联接至电池单体的电极端子，该互连构件包括：(a)主电缆，其由包括多根铜线的柔性扁平电缆(FFC)制成；(b)多个端子部分，其从主电缆分支并且被电连接至主电缆的至少一根铜线，所述多个端子部分被连接至汇流条以感测电池单体的电压；(c)在主电缆的一侧端上形成的连接部分，该连接部分被电连接和机械地连接至PCB；和(d)至少一个温度感测部分，其邻近于连接部分地从主电缆分支，同时共用主电缆的至少一根铜线，其中(b)至(d)中至少两个由FFC制成。
即，根据本公开的互连构件包括用于电压感测部分、温度感测部分和PCB的连接连接器，其每个都具有配线结构。连接连接器与主电缆一体地形成为从主电缆延伸且分支的结构，使得配线结构变得紧凑。
特别是，主电缆由极薄且重量轻的FFC制成，因而不需要准备用于安装互连构件的单独空间和多个紧固构件，诸如螺钉、螺栓、铆钉和联接臂。在一个示例中，互连构件被固定，以此方式使得主电缆借助绝缘胶带被附接至电池单体或模块壳体的一些表面，由此实现优异的空间利用率，并去除联接所需的部件。
另外，连接部分可由FFC制成，以便电联接和机械联接至设置在PCB中的FFC连接器。连接部分可以从主电缆延伸同时共用主电缆的所有铜线。如上所述，这也可实现互连构件的更好的空间利用率，并显著减少安装所需的部件数目。
如上所述，从主电缆分支的端子部分和温度感测部分应彼此短路断路(short-circuited)，以便端子部分和温度感测部分分别具有独立的电路。因此，在本公开中，铜线可分别由端子部分分别共用铜线可，并且端子部分可彼此短路断路。
在一特定示例中，温度感测部分可包括：第一延伸部分，其从主电缆延伸同时共用主电缆的至少一根铜线；以及陶瓷热敏电阻，其被布置在第一延伸部分的端部上，同时电连接至第一延伸部分。
在这种情况下，第一延伸部分可由FFC制成，并且陶瓷热敏电阻可附接至电池单体的外表面。如上所述，这也可实现互连构件的更好空间利用率，并显著减少安装所需的部件数目。
在这种配置中，可以通过检测从陶瓷热敏电阻经由延伸部分和连接部分流动至PCB的电流变化而感测温度。
在一个特定示例中，每个端子部分可以包括：从主电缆延伸的第二延伸部分；和被电连接至第二延伸部分的接触部分，所述接触部分接触被设置在汇流条中的电压感测端子。
作为一示例性实施例，第二延伸部分可以是从主电缆延伸同时共用主电缆的至少一根铜线的FFC。
如上所述，该示例性实施例可以通过使用具有薄厚度的FFC而最大化空间利用率，并且可以借助绝缘胶带而被简单地附接。因此，用于电池模块的互连构件的空间利用率可以被最大化。
另外，由于FFC的柔性，所以可以将配线结构设计为紧凑尺寸。更优选地，电池单体的连接至端子部分的电极端子被沿着一个方向布置。
可替选地，作为另一示例性实施例，第二延伸部分可以是通过钎焊与主电缆的至少一根铜线联接的电线。
在上述的另一示例性实施例中，第二延伸部分由具有高耐久性的电线制成，因而可以在具有更长的长度的情况下连接至主电缆。换句话说，在主电缆由于电池模块的大尺寸而远离电池单体的情况下，这是优选的。另外，对于在电池单体的电极端子沿着几个方向布置时配线长度变得更长的情况，这种配线结构可以是适合的。
接触部分可以具有环形形状，以便接触部分插入电压感测端子并且以铆接方式紧固至电压感测端子。通过这种铆接方式，电压感测端子的铆钉被紧固至接触部分的内侧，以实现机械联接和电联接。
作为另一示例，接触部分可由板状板制成，使得接触部分以夹紧方式插入并紧固至电压感测端子。
该夹紧方式可以指：在接触部分布置在电压感测端子之间的状态下，电压感测端子被挤压和变形，以被机械地紧固至接触部分。
另外，接触部分可以由环状金属板或板状金属板制成，使得接触部分通过钎焊或激光焊接被联接至电压感测端子。
在另一示例性实施例中，作为第二延伸部分电连接至主电缆的铜线的构造，第一夹紧部分可以以夹紧方式联接至主电缆，并且接触部分可包括：从第一夹紧部分的端部分支的分支线；以夹紧方式联接至分支线的第二夹紧部分；以及从第二夹紧部分延伸的板状板接触端，接触部分通过该板状板接触端经由钎焊或激光焊接被联接至电压感测端子。
夹紧方式可以指第一夹紧部分被物理地挤压以在其中容纳主电缆，并且这同样可应用于第二夹紧部分和分支线。
本公开还提供一种电池模块以及包括该电池模块的装置。
该电池模块可包括：模块层压主体，至少两个电池单体沿侧向布置在所述模块层压主体中；和汇流条，其电连接被布置在模块层压主体的前表面上的、电池单体的电极端子。
在一个特定示例中，汇流条组件可包括：汇流条，其分别与电池单体的电极端子联接；和主框架，汇流条固定在该主框架上，并且PCB安装在该主框架上。
本公开的互连构件可以固定至模块层压主体，以此方式使得主电缆借助绝缘膜或粘合剂沿着模块层压主体的外表面被附接。
也就是说，本公开的主电缆由极其薄且重量轻的FFC制成，因而不需要准备用于安装互连构件的单独空间和多个紧固构件，诸如螺钉、螺栓、铆钉和联接臂。因此，可以提供具有更紧凑结构的电池模块。
例如，该装置可以包括但不限于膝上型电脑、上网本、平板个人电脑、移动电话、MP3播放器、可穿戴电子装置、电动工具、电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、电动自行车(E-bike)、电动踏板车(E-scooter)、电动高尔夫球车或电力储存系统。
由于这些装置的结构和制造方法是本领域众所周知的，在本公开中将省略其详细说明。
有利效果
如上所述，本公开的互连构件包括用于电压感测部分、温度感测部分和PCB的连接连接器，其每个都具有配线结构。该连接连接器与主电缆一体形成为从主电缆延伸并分支的结构，使得配线结构变得紧凑。
特别地，主电缆由极其薄且重量轻的FFC制成，因而不需要准备用于安装互连构件的单独空间和多个紧固构件，诸如螺钉、螺栓、铆钉和联接臂。
附图说明
图1是根据一示例性实施例的互连构件的示意图。
图2是连接部分和PCB的PCB连接器之间的示例性连接的示意图。
图3是温度感测部分的示意图。
图4是根据另一示例性实施例的互连构件的示意图。
图5是示出主电缆和第二延伸部分的结合形状的示意图。
图6是示出根据另一示例性实施例的互连构件的一部分的示意图。
图7是示出包括图6的互连构件的、根据一示例性实施例的电池模块的一部分的示意图。
图8是根据另一示例性实施例的电池模块的示意图。
具体实施方式
在下文中，虽然参考根据一示例性实施例的附图描述本公开，但是这旨在提供对本公开的进一步理解，并且本公开的范围不限于此。
图1示出根据一示例性实施例的互连构件的示意图。
参考图1，互连构件100包括：由具有多根铜线的柔性扁平电缆(FFC)制成的主电缆110；端子部分120；布置在主电缆110的端部上的连接部分130；以及温度感测部分140。
每个端子部分120包括从主电缆110延伸的第二延伸部分124和电连接至第二延伸部分124的接触部分122，所述接触部分122与布置在汇流条中的电压感测端子接触。
第二延伸部分124从主电缆110的一侧端延伸同时以预定距离彼此间隔开，并且也从主电缆110的另一端延伸同时以预定距离彼此间隔开，从而产生基于主电缆110的近似对称的构造。这仅是一个示例性实施例，所以根据电池单体的布置类型，第二延伸部分124可以不对称地布置。
每个第二延伸部分124包括从主电缆110延伸同时具有主电缆110的至少一根铜线的FFC。
即，被连接至电池单体的端子部分120由具有薄厚度的FFC制成。因此，可使互连构件100在电池模块内的空间利用率最大化，并且可通过借助绝缘胶带等易于固定的结构而简化组装过程。
接触部分122具有环形形状，以插入到电压感测端子中并通过铆接方式紧固至电压感测端子。铆接方式例如是指其中电压感测端子的铆钉被紧固至接触部分122的环的内侧以实现机械联接和电联接的构造。
连接部分130是主电缆110的端子，其被电联接和机械联接到设置在PCB 10上的FFC连接器，并且如在主电缆110中那样由FFC制成。连接部分130从主电缆110延伸，同时共用主电缆110的所有铜线。
关于这种构造，图2示出了连接部分和PCB 10的FFC连接器之间的示例性连接的视图。
连接部分130可通过与其中连接部分130借助焊接等联接在PCB 10上的构造相比更方便的构造来实现互连构件100和PCB 10之间的机械联接和电联接，在这种更方便的构造中，具有薄厚度的FFC被插入PCB 10的连接器12中。
温度感测部分140包括：第一延伸部分142，其从主电缆110延伸同时共用主电缆110的至少一根铜线；以及陶瓷热敏电阻144，其被设置在第一延伸部分142的端部上，同时被电连接至第一延伸部分142。
关于这种构造，图3示出了温度感测部分140的示意图。
参考图3，第一延伸部分142由FFC制成，并且陶瓷热敏电阻144可附接至电池单体的外表面。因此，通过这种构造，可以实现互连构件100的更好的空间利用率，并且可以明显降低安装所需的部件数目。
温度感测部分140可通过检测从陶瓷热敏电阻144经由延伸部分和连接部分130至PCB 10的电流的变化而感测温度。
图4示出根据另一示例性实施例的互连构件。
参考图4，除了端子部分220的结构之外，互连构件200类似于图1的互连构件100。下文中，将结合示出其中主电缆210被结合至第二延伸部分224的图像的图5来描述端子部分200的结构。
每个端子部分200包括：从主电缆210延伸的第二延伸部分224；和电连接至第二延伸部分224的接触部分222，所述接触部分222接触被布置在汇流条上的电压感测端子。第二延伸部分224包括通过钎焊分别与主电缆210的铜线联接的电线。
由于电线本身具有高耐久性，所以这种结构可以以更长长度连接至主电缆210。特别地，在主电缆210由于电池模块的大尺寸而远离电池单体的情况下，这种结构可以是优选的。
参考图6，除了端子部分的结构之外，互连构件类似于图1或图4中的互连构件。也就是说，端子部分的结构不同于前述的结构。
特别地，互连构件的端子部分320包括：从主电缆310延伸的第二延伸部分；和电连接至第二延伸部分的接触部分330，所述接触部分330接触被布置在汇流条上的电压感测端子。
在这种情况下，作为其中第二延伸部分电连接至主电缆310的铜线的构造，第一夹紧部分324以夹紧方式联接至主电缆310。
接触部分330包括：从第一夹紧部分324的端部分支的分支线332b；以夹紧方式联接至分支线332b的第二夹紧部分332c；和板状板接触端332a，其从第二夹紧部分332c延伸，并且接触部分330通过板状板接触端332a经由钎焊或激光焊接而联接至电压感测端子。
关于这一结构，图7例示了示出根据示例性实施例的电池模块的一部分的示意图，其包括图6的互连构件。
结合图6并参考图7，互连构件的主电缆310固定到模块层压主体，以此方式使得主电缆310沿模块层压主体附接至绝缘膜，并且端子部分320的第一夹紧部分324联接至主电缆310的一端。
在端子部分320中，分支线332b从第一夹紧部分324分支，并且包括板状板接触端332a(其从第二夹紧部分332c延伸)的接触部分330以夹紧方式包括第二夹紧部分332c，由此，将第二夹紧部分332c联接至分支线332b。
接触部分330的各接触端332a都联接至汇流条组件的电压感测端子442，这种联接可通过例如钎焊、超声波焊接、激光焊接、电阻焊接等实现。
另外，图8例示了示出根据一示例性实施例的电池模块的示意图。
参考图8，电池模块300包括：互连模块330；模块层压主体310，电池单体沿侧向布置在所述模块层压主体310中；和汇流条组件320，其与电池单体的布置在模块层压主体310的前表面和后表面上的电极端子电连接。
汇流条组件320包括：汇流条322，其分别联接至电池单体的电极端子；和主框架326，汇流条322固定在主框架326上，并且PCB 324安装在主框架326上。
在这种情况下，互连构件330以如下方式固定至模块层压主体310，使得沿模块层压主体310的外表面通过绝缘膜附接主电缆，并且布置在互连构件330的一侧端上的接触部分与PCB 324接触。
即，本公开的主电缆由极薄并且重量轻的FFC制成，因而不需要准备用于安装互连构件的单独空间和多个紧固构件，诸如螺钉、螺栓、铆钉和联接臂。因此，可以提供具有更紧凑结构的电池模块。
本公开所属领域的技术人员将明白的是，基于上述说明，能够在本公开的范围内对其做出各种应用和变型。

Claims (19)

1.一种用于将电池模块的印刷电路板(PCB)与汇流条连接的互连构件，所述汇流条被联接至电池单体的电极端子，所述互连构件包括：
(a)主电缆，所述主电缆由包括多根铜线的柔性扁平电缆(FFC)制成；
(b)多个端子部分，所述多个端子部分从所述主电缆分支，并且被电连接至所述主电缆的至少一根铜线，所述多个端子部分被连接至所述汇流条以感测所述电池单体的电压；
(c)连接部分，所述连接部分形成在所述主电缆的一侧端上，并且被电连接且机械连接到所述PCB；以及
(d)至少一个温度感测部分，所述至少一个温度感测部分邻近于所述连接部分地从所述主电缆分支，同时共用所述主电缆的至少一根铜线，
其中，(b)至(d)中的至少两个由FFC制成。
2.根据权利要求1所述的互连构件，其中，分别由所述端子部分和所述温度感测部分共用的所述主电缆的所述铜线被彼此断路。
3.根据权利要求1所述的互连构件，其中，所述连接部分由FFC制成，以便被电联接且机械联接到设置在所述PCB中的FFC连接器。
4.根据权利要求1所述的互连构件，其中，所述温度感测部分包括：
第一延伸部分，所述第一延伸部分从所述主电缆延伸，同时共用所述主电缆的至少一根铜线；和
陶瓷热敏电阻，所述陶瓷热敏电阻被布置在所述第一延伸部分的端部上，同时被电连接至所述第一延伸部分。
5.根据权利要求4所述的互连构件，其中，所述第一延伸部分由FFC制成，并且所述陶瓷热敏电阻被附接至所述电池单体的外表面。
6.根据权利要求5所述的互连构件，其中，通过检测从所述陶瓷热敏电阻经由所述延伸部分和所述连接部分流动至所述PCB的电流的变化而感测温度。
7.根据权利要求1所述的互连构件，其中，所述连接部分从所述主电缆延伸，同时共用所述主电缆的所有铜线。
8.根据权利要求1所述的互连构件，其中，每个所述端子部分包括：
从所述主电缆延伸的第二延伸部分；和
接触部分，所述接触部分被电连接至所述第二延伸部分，并且接触被设置在所述汇流条中的电压感测端子。
9.根据权利要求8所述的互连构件，其中，所述第二延伸部分是从所述主电缆延伸同时共用所述主电缆的至少一根铜线的FFC。
10.根据权利要求8所述的互连构件，其中，所述第二延伸部分是通过钎焊与所述主电缆的至少一根铜线联接的电线。
11.根据权利要求8所述的互连构件，其中，所述接触部分具有环形形状，使得所述接触部分被插入所述电压感测端子中并且以铆接方式紧固到所述电压感测端子。
12.根据权利要求8所述的互连构件，其中，所述接触部分由板状板制成，使得所述接触部分被插入所述电压感测端子中并且以夹紧方式紧固到所述电压感测端子。
13.根据权利要求8所述的互连构件，其中，通过夹紧方式，所述电压感测端子在所述接触部分布置在所述电压感测端子之间的状态下被挤压和变形，从而被机械地紧固至所述接触部分。
14.根据权利要求8所述的互连构件，其中，所述接触部分由环状金属板或板状金属板制成，使得所述接触部分通过钎焊或激光焊接被联接至所述电压感测端子。
15.根据权利要求8所述的互连构件，其中，作为所述第二延伸部分电连接至所述主电缆的所述铜线的构造，第一夹紧部分以夹紧方式联接至所述主电缆，并且
所述接触部分包括：
从所述第一夹紧部分的端部分支的分支线；
以夹紧方式联接至所述分支线的第二夹紧部分；以及
从所述第二夹紧部分延伸的板状板接触端，所述接触部分通过所述板状板接触端、经由钎焊或激光焊接被联接至所述电压感测端子。
16.一种电池模块，包括：
根据权利要求1至15中的任一项所述的互连构件；
模块层压主体，至少两个电池单体被沿侧向布置在所述模块层压主体中；以及
汇流条组件，所述汇流条组件电连接所述电池单体的电极端子，所述电极端子被布置在所述模块层压主体的前表面和/或后表面上。
17.根据权利要求16所述的电池模块，其中，所述汇流条组件包括：
汇流条，所述汇流条分别联接到所述电池单体的所述电极端子；和
主框架，所述汇流条固定在所述主框架上，并且所述PCB安装在所述主框架上。
18.根据权利要求16所述的电池模块，其中，所述互连构件以如下方式固定到所述模块层压主体，即：所述主电缆借助绝缘膜或粘合剂沿着所述模块层压主体的外表面被附接。
19.一种包括根据权利要求16所述的电池模块的装置。
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