CN101855783B - 电池接柱连接器 - Google Patents

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Abstract

一种电池监测***，其可用于测量/监测多种电池运行状况，包括与交通工具电池相关的运行状况。该***可配置成使从电池接收能量的电池接柱和将电池电连接到交通工具的电缆互相连接。

Description

电池接柱连接器
本发明涉及电池接柱连接器，比如但不限于，具有感测和/或报告电池运行状况的能力的类型的电池接柱连接器。 
发明领域
混合式或非混合式交通工具可配备有能量存储设备，比如用于为交通工具和其他设备供电的电池。电池接柱连接器可连接到电池接柱且被配置成感测电池运行状况。这些类型的连接器可在具有铅酸电池或其他某类型的电池或类似的能量存储设备的机动交通工具中使用。连接器可有利于向接线盒或其他交通工具***控制器报告电池运行状况。 
背景技术
正如本领域技术人员可领会的，机动交通工具和带有电池的交通工具在运行和操作期间受到多个力。这些力可导致振动，在某些情况下，这种振动会中断电池和电池接柱连接器之间的电连接或电池接柱连接器的内部电连接，以这样的方式来影响电池接柱连接器准确感测和报告电池的各种运行状况的能力。连接器不能或不能可靠地准确感测和报告运行特征是成问题的。 
本发明提供了一种电池监测***，其与为交通工具内的电子设备供电的电池一起使用，该***包括：终端适配器，其连接到电池的接柱上；电缆，其具有内部导电部分和外部非导电部分，并在电池和交通工具之间运载能量；分流器，其在一端连接到所述终端适配器且在另一端连接到电 缆；电池监测电路，其测量分流器的至少两个分离的部分之间的电压降；以及导电支架，其在一端连接到终端适配器且在另一端连接到电缆的外部非导电部分。 
支架可比电缆更坚硬。 
支架可包括指状物，该指状物可被环绕非导电部分的外侧而挤压。 
本发明的***还可包括：弹性连接插头，其可被焊接到分流器的至少两个分离的部分，弹性连接插头可提供电池监测电路和分流器之间的弹性电连接。 
分流器的长侧可连接到内部导电部分的末端，并且其中，整个分流器可垂直于靠近末端的导电部分。 
分流器可连接到内部导电部分的末端以及内部导电部分的靠近末端的侧面。 
电缆可可拆除地连接到支架和分流器。 
电池监测电路可被置于分流器的一部分的下面，并且该部分可包括支柱，该支柱可向下延伸以支撑电池监测电路和该部分之间的偏移。 
支柱可被焊接到电池监测电路，并且可以是被电池监测电路用来测量电压降的至少两个分离的部分中的一个。 
导电部分的延伸可超出非导电部分的部分被焊接到分流器。 
导电部分的部分的一部分可被相对于非导电部分弯曲一角度。 
本发明还提供了一种电池监测***，其与为交通工具内的电子设备供电的电池一起使用，该***包括：导电接柱终端，其连接到电池的接柱；电缆，其在电池和交通工具之间运输能量；导电电缆终端，其连接到电缆；分流器，其在一端连接到接柱终端且在另一端连接到电缆终端；以及电池监测电路，其测量电缆终端和接柱终端之间的电压降。 
分流器和电池监测电路之间的唯一的机械连接和电连接可经由电缆终端和接柱终端。 
接柱终端的一部分和电缆终端的一部分可被焊接到电池监测电路。 
电池监测电路可被置于接柱终端的下面，并且接柱终端的焊接到电池监测电路的部分可以是支柱，支柱延伸了与接柱终端和电池监测电路之间的偏移相等的距离。 
电缆终端可包括支架，该支架连接到电缆的外部非导电部分。 
本发明还提供了一种电池监测***，其与为交通工具内的电子设备供电的电池一起使用，该***包括：终端适配器；电缆；分流器，其在一端连接到终端适配器且在另一端连接到电缆；电池监测电路，其测量分流器的至少两个分离的部分之间的电压降；以及导电支架，其在一端连接到终端适配器且在另一端连接到电缆的外部非导电部分。 
支架可以比电缆更坚硬且可包括指状物，该指状物可被环绕非导电部分的外侧而挤压。 
电池监测电路可被置于分流器的一部分的下面，并且该部分可包括支柱，支柱可向下延伸来支撑电池监测电路和该部分之间的偏移。 
支柱可被焊接到电池监测电路，并且是可被电池监测电路用来测量电压降的至少两个分离的部分中的一个。 
附图简述 
在所附的权利要求中指明了本发明的特殊性。然而，通过结合附图参考下面的详细描述，本发明的其他特征将变得更明显，并且本发明将得以最好地理解，附图中： 
图1示出根据本发明的一个非限制性方面的电池接柱连接器***； 
图2示出根据本发明的一个非限制性方面的连接到终端适配器的分流器； 
图3-5示出根据本发明的一个非限制性方面的***的附加的视图； 
图6示出根据本发明的一个非限制性方面的连接插头(connectionpin)； 
图7示出根据本发明的一个非限制性方面的弯曲的分流器； 
图8-10示出根据本发明的一个非限制性方面的冲压终端适配器； 
图11示出根据本发明的一个非限制性方面的第二冲压终端；以及 
图12示出根据本发明的一个非限制性方面的卡子。 
优选实施方式的详细描述 
图1示出了根据本发明的一个非限制性方面的电池接柱连接器***10。可包括连接器12并且将其配置成连接到电池16(比如但不限于通常在交通工具中使用的铅酸电池或其他电池)的电池接柱14上。可采用终端适配器20来压紧或通过另一种合适的连接而将连接器12牢固地连接到电池接柱14上。可配置连接器12或以其他方式对连接器12进行设计，以支持多种连接器操作，比如但不限于，测量/感测与电池16有关的电流、电压以及温度。 
夹持终端20可包括镀锡黄铜或其他适于传导来自电池的电的材料。如在下面所更加详细地描述的，终端适配器20可相对于用于连接到电池接柱14的外部夹持端而伸展。作为示例性目的且无意限制本发明的范围和意图，将终端适配器20配置成圆柱形电池接柱14的附件。可采用到电池16的任何类型的连接。 
连接器12可与电缆、电线或其他适于将电传导到交通工具内的另一元件上的其他元件26相连，其他元件为比如但不限于交通工具的底盘(未示出)、接地元件等等。交通工具连接器26可适于用于在电池和交通工具元件之间传导能量。电缆26可包括包围铜或其他合适的导电材料的外部 绝缘部分。 
连接器12可进一步包括用于将信号转接到网络交通工具元件(未示出)比如但不限于交通工具***控制器、接线盒、总线、网络等的网络接口28。网络接口28可用于在连接器12和交通工具***控制器或其他网络交通工具元件亦即任何不会与电池16直接交换电流的元件之间转接多个信号。例如，可建立与连接器12的单向或双向通信以方便多种操作，比如但不限于与感测和测量电池16的电流、电压、温度以及其他参数有关的操作。 
图2示出了根据本发明的一个非限制性方面的连接到终端适配器20的分流器40。分流器40可包括任何具有足以方便终端适配器20和电线26之间的电连接的特性的材料。分流器40示为具有铜合金部分42-44和电阻性铜合金(比如但不限于锰铜)部分46的双金属物体。铜部分42-44对应于分流器40的两端，而电阻性铜合金部分46被布置在它们之间，使得电流必须从流经一个铜部分44开始，流经电阻性铜合金部分46，最终流经另一个铜部分42。 
电阻性铜合金部分46可用作适于传导强电流的测量元件。在电阻性铜合金部分46的边界的内部或外面可包括感测特征，以方便感测其间的电压降。电阻性铜合金46的已知的电阻特征可结合电压降来使用，以确定流经分流器40的电流。以这种方式，本发明能够感测与电池16有关的电压和电流。电阻性铜合金部分46的已知的电阻率有助于确保电流计算的准确性和一致性。当然，并不是为了将本发明限制于具有电阻性铜合金部分的分流器40，而是充分考虑了对多种其他合适材料的使用，包括采用单种材料/组分，亦即不使用双金属组分来制成分流器。 
可将分流器40比如通过熔接、焊接或其他紧固方法连接到终端适配器20上，以及在另一端连接到封闭在电缆26的绝缘部分中的电线束45。可将终端适配器20在一端电连接到电池接柱14且在另一端电连接到交通工具连接器26的非导电部分。可配置焊接机或其他焊接或熔接元件来将电线从其电缆26内的圆形压成更适于紧固到分流器的扁平形。一旦将电线紧固到分流器40上，或在相同的装配过程中，电线可弯成与分流器40 成直角。 
可在不同的部分(也就是说，一个在非导电部分，另一个在导电部分)将终端适配器20和分流器40连接到交通工具连接器26。这允许本发明通过分流器40和终端适配器20在交通工具连接器26和电池接柱14之间交换电流，但在终端适配器20和交通工具连接器26之间没有任何直接的电连接。 
可将分流器40熔接、焊接或以其他方式连接到终端适配器20和交通工具连接器26上。这些连接对振动和与交通工具操作有关的其他力特别敏感。例如，为了提供牢固的机械连接，将分流器40焊接到电线26上，但同时这种连接允许振动或与交通工具底盘或其他交通工具元件有关的其他力沿着电线传输到连接器12。类似的振动可传递到连接器12，使得这些或其他连接器元件(在下面对其中一些进行了更详细的描述)受到取决于交通工具的操作的不同的振动。 
对于电子元件、连接以及用于执行与确定电池电流、电压、温度等有关的各种操作的连接器12的其他特征，连接器12对这些或其他振动的承受能力变得成问题。因此，本发明的一个非限制性方面涉及改善这些振动并提高连接器的坚固性。可包括将在终端适配器20一端的夹持部分52连接到交通工具连接器26的非导电部分。 
夹持部分52可包括相对的指状物54-56，相对的指状物54-56在其间界定了用于接纳交通工具连接器26的开口。使用卷边工具或其他工具，可使夹持部分52弯曲以挤压地连接到交通工具连接器26的外部。这种连接可有助于减小连接器的振动敏感性，这是由于某些或多数振动和力可更多地导引到终端适配器20，而不是分流器40以及其连接。通过在终端适配器20和交通工具连接器26之间提供的机械连接，终端适配器20直接承受来自交通工具连接器26的振动和力。 
仅为示例性的目的，夹持部分52示为包括相对的指状物54-56。夹持部分52可包括适于提供终端适配器和交通工具连接器26之间的挤压连接的或其他的连接的任何形状或配置。例如，夹持部分52可包括C形配置，其中，顶着交通工具连接器26来挤压C形的外部。此外，可将夹持 部分52替换为分离的零件，比如替换为在连接到连接器26上之后可连接到终端适配器20上的二级夹具。这种两件式结构可减小制造成本并允许结合具有不同尺寸的交通工具连接器26来使用终端适配器。 
可选择地，为提供交通工具连接器26和终端适配器40之间的绝缘材料，可将不导电的绝缘体包括在交通工具连接器26上，如图所示。其它绝缘体可与上述绝缘材料一同使用，或替代其来使用。例如，可使用收缩包装材料环绕交通工具连接器26，并通过加热来压缩收缩包装材料以形成紧密配合。包装材料可为交通工具连接器26的导电部分提供绝缘材料，并且/或者提供附加的绝缘材料，如此来覆盖分流器40连接到交通工具连接器26的导电部分的地方与终端适配器20连接到不导电部分的地方之间的间隙。 
在分流器40和用来评估电池工作的印刷电路板(PCB)80的周围可包括罩壳58。罩壳58可包括为覆盖部分终端适配器20和分流器40而配置的非导电的材料，非导电的材料在电池接柱14和交通工具连接器26之间延伸。罩壳58可用于将分流器和终端适配器电隔离。图3示出连接器12的后侧视图，图中只有分流器40被包括在罩壳58内。图4-5分别示出相同的视图，图中在罩壳58内包括了PCB 80和树脂灌封材料86。 
可将连接接头62-64熔接或以其他方式电固定到分流器40。接头62-64可包括肩形凸出部或其他偏移部以便于将偏置元件(也就是PCB80)放置在接头62-64顶部的上面。接头62-64可包括在分流器40的铜部分的部分的上面延伸的区域，以便于测量锰铜部分上的电压降。连接接头62-64示为直角型，但本发明充分考虑了具有其他配置的接头，比如但不限于图6中所示的S形部分90。 
成形的部分90可用于改善由在连接时来自元件的热和振动应力产生的形变。在使用连接器12期间，由电阻的不同(锰铜部分具有高于铜部分10倍的电阻)导致的部件上的不同温度可在分流器40和PCB 80上产生不同的延长，并且这种应力会损坏连接。成形的部分90的弹簧效应可有助于将这种效应降到最低。 
PCB 80可包括多个传感器和电路元件来执行与确定电池的运行状况 有关的逻辑功能或与连接器12及其功能和性能有关或基于连接器12及其功能和性能的多个操作。例如，PCB 80可包括用于感测连接器温度和/或电池温度的温度传感器(未示出)。可将一对插头76-78集成到罩壳58上，来便于与网络适配器28电连接。 
温度传感器可用于根据终端适配器温度来感测电池温度。这可包括在终端适配器和PCB之间设立温度耦合器或其他元件以便于温度感测。邻近热耦合器可包括负温度系数元件或正温度系数元件来便于感测温度。示出PCB 80是为了示例性目的，而不是为了限制本发明的范围和意图。本发明充分考虑了对任何类型的逻辑功能处理元件的使用，比如但不限于，具有足以便于确定电池运行状况的特性的分立电路或集成电路，可在PCB上将其包括或不包括。 
PCB 80可安装在罩壳58的侧面以与分流器接头62-64和连接器插头76-78电连接。PCB 80可置于接头62-64的肩形凸出部上，使得接头62-64的一部分延伸穿过PCB 80的顶面。可将不导电的树脂86填充在PCB 80的上面以及罩壳58的侧壁内以振动隔离和电隔离PCB 80，以及为PCB 80防水。树脂86可有利于提高***的集成度以防止污染物、水、碎屑等，以及/或者便于封装和其他部件设计。树脂86可包括任何适合的材料并且用于把连接器部件装入防水模子中。这个模子可进一步提高PCB 80的电隔离。 
图7示出根据本发明的一个非限制性方面的具有弯曲的分流器40的连接器12。弯曲的分流器40可包括用于固定到电缆26的电线部分45的弯曲的部分41。图7示出没有罩壳58的连接器，其仅为示例性目的并且并不是为了限制本发明的范围和意图。可采用图1所示的连接器12将罩壳58类似地包括进来。在将图2中所示的分流器40折弯期间，图7的被折起的分流器40可限制使电线部分45产生的应力。 
如图1所示，可改变连接器12的大小和形状以安装在电池16的架状突出物(ledge)81内。连接器可置于架状突出物81内，使得连接器的任何部分都不延伸到电池的顶部以上。这有助于减小包装和限制空间局限，并有助于当装配连接器12时防止转动。仍如图所示，终端适配器20 可朝电池16的角83延伸。可做到这一点以便于拧紧适配器螺丝85，其与竖直方向成一很小的角度，以进一步便于拧紧。螺丝85可与任何方向(横向地和垂直地)成一角度，并且不限于所示的位置。 
图8示出根据本发明的一个非限制性方面的具有冲压终端适配器20的连接器12。冲压终端适配器20可由单片导电材料冲压成所示的结构。冲压终端可比相当的模铸材料便宜，主要是因为制作便于自动化并需要较少的材料。 
图9示出用于将分流器40连接到PCB 80的连接器接头62-64。可以上述方式以及/或者作为顺应类型的插头来配置连接器接头62-64。顺应插头配置可依靠分流器40和PCB 80之间的压配合来建立电连接以评估电池的工作。顺应型插头还可配置成在不采用压配合产生机械连接的情况下提供电连接。 
可将支柱87冲压到适配器20中，以焊接到PCB 80。其可有助于确保PCB 80连接到适配器20，并且/或者便于利用适配器20将温度元件热连接到PCB 80上。支柱87可包括肩形凸出部(未示出)或其他具有从其延伸的延长部分的部件。可改变延长部分的大小和形状以安装在PCB80内或穿过其来安装，以便于相对于PCB 80定位和放置支柱87。 
图10示出了具有冲压终端20的连接器12，冲压终端20的螺丝85相对于PCB 80在接柱14的对面。这种布置可提供一种相对于图8所示的实施方式较容易的来拧紧螺丝85的方法，因为螺丝在更易接触到的位置，也就是说，其没有被电池16的壁91挡住。 
图11示出了根据本发明的一个非限制性方面的具有第二冲压终端120的连接器12。可将分流器40在一端焊接到第二冲压终端120，在另一端焊接到终端适配器20。可将第二冲压终端120的另一端焊接到电缆26上，以提供电池接柱14和电缆26之间的电连接。可以与支柱87类似的方式将平的部分89配置成提供适配器20、120以及PCB 80之间的额外的电的或非电的连接和支撑。 
可将冲压终端120的部分121往下弯曲并焊接到PCB 80上。焊接到 PCB 80上的部分121可包括挡块或其他部件以将分流器40升到PCB 80之上，使得将分流器40与其电隔离。可将终端适配器20类似地从PCB 80抬高(比如利用支柱87)以将分流器40的另一端与PCB 80电隔离。可在支柱87或终端适配器20上的其他地方，以及在部分121使用焊接，以提供PCB 80和分流器40两端之间的电连接，使得分流器40可用于评估电压降。 
罩壳58可包括环形部分59，环形部分59连接到较低的托架部分27，其为第二冲压终端120的一部分。环形部分59可用于相对于连接器12来稳固电缆26。图12示出托架27，其具有可选的卡子122，可包括卡子122以便于连接到第二冲压部分120上。可移除卡子122以有利于将电线部分45直接焊接到托架部分27上。还可使用相似类型的卡子来将分流器40连接到适配器20和冲压终端120。可采用与上述方式类似的方式，将电缆26的电线部分45焊接到托架27上。 
在上面在本发明的所有实施方式中所描述的分流器40示为相对而言平面的分流器。本发明充分考虑了对具有任何形状类型的任何类型的分流器的使用，包括具有圆柱形状的分流器。本发明充分考虑了多个连接方法以便于将终端和PCB电连接到分流器，以及对任何类型连接器或焊接方法的使用以便于连接到圆柱形的、平面的或其他形状的分流器。 
正如所要求，在此公开了本发明的详细的实施方式；然而，应理解，所公开的实施方式仅是对本发明的示例，其可体现于各种并且可替换的形式。图不必要成比例，一些图可被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的特定的结构上以及功能上的细节都不被视为限制，而仅仅视为权利要求的代表性的基础和/或教导本领域技术人员多样地使用本发明的代表性的基础。 
尽管已经说明和描述了本发明的实施方式，其不意味着这些实施方式说明和描述了本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的，并且应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种变化。 

Claims (13)

1.一种电池监测***，其与用于为交通工具内的电子设备供电的电池一起使用，所述***包括：
终端适配器(20)，其在一端电连接到所述电池的接柱(14)且在另一端具有夹持部分(52)以连接到电缆(26)的非导电部分，所述电缆(26)用于在所述电池和所述交通工具之间运输能量；
分流器(40)，其在一端连接到所述终端适配器(20)且在另一端连接到所述电缆(26)；
电池监测电路(80)，其配置成测量所述分流器(40)的至少两个分离的部分之间的电压降。
2.如权利要求1所述的***，其中，所述夹持部分(52)比所述电缆(26)更坚硬。
3.如权利要求1所述的***，其中，所述夹持部分(52)包括指状物(54-56)，所述指状物(54-56)被环绕所述电缆(26)的非导电部分的外侧而挤压。
4.如权利要求1所述的***，还包括：
具有S形部分(90)的弹性连接插头(62-64)，其被焊接到所述分流器(40)的所述至少两个分离的部分，所述弹性连接插头(62-64)提供所述电池监测电路(80)和所述分流器(40)之间的弹性电连接。
5.如权利要求1所述的***，其中，所述电池监测电路(80)被置于所述分流器(40)的一部分的下面，并且所述部分包括支柱(87)，所述支柱(87)向下延伸以支撑所述电池监测电路(80)和所述部分之间的偏移。
6.如权利要求5所述的***，其中，所述支柱(87)被焊接到所述电池监测电路(80)，并且是被所述电池监测电路(80)用来测量所述电压降的所述至少两个分离的部分中的一个。
7.如权利要求1所述的***，其中，所述导电部分的延伸超出所述非导电部分的部分被焊接到分流器(40)。
8.如权利要求7所述的***，其中，所述导电部分的所述部分的一部分被相对于所述非导电部分弯曲一角度。
9.一种电池监测***，其与为交通工具内的电子设备供电的电池一起使用，所述***包括：
导电接柱终端，其连接到所述电池的接柱(14)；
电缆(26)，其在所述电池和所述交通工具之间运输能量；
导电电缆终端，其连接到所述电缆(26)；
分流器(40)，其在一端连接到所述接柱终端且在另一端连接到所述电缆终端；以及
电池监测电路(80)，其测量所述电缆终端和所述接柱终端之间的电压降，
其中，所述分流器(40)和所述电池监测电路(80)之间的唯一的机械连接和电连接经由所述电缆终端和所述接柱终端，
其中，所述接柱终端的一部分和所述电缆终端的一部分被焊接到所述电池监测电路(80)，以及
其中，所述电池监测电路(80)被置于所述接柱终端的下面，并且所述接柱终端的焊接到所述电池监测电路(80)的所述部分是支柱(87)，所述支柱(87)延伸了与所述接柱终端和所述电池监测电路(80)之间的偏移相等的距离。
10.如权利要求9所述的***，其中，所述电缆终端包括支架，所述支架连接到所述电缆(26)的外部非导电部分。
11.一种电池监测***，其与为交通工具内的电子设备供电的电池一起使用，所述***包括：
终端适配器(20)；
电缆(26)；
分流器(40)，其在一端连接到所述终端适配器(20)且在另一端连接到所述电缆(26)；
电池监测电路(80)，其测量所述分流器(40)的至少两个分离的部分之间的电压降；以及
导电支架，其在一端连接到所述终端适配器(20)且在另一端连接到所述电缆(26)的外部非导电部分，
其中，所述电池监测电路(80)被置于所述分流器(40)的一部分的下面，并且所述部分包括支柱(87)，所述支柱(87)向下延伸来支撑所述电池监测电路(80)和所述部分之间的偏移。
12.如权利要求11所述的***，其中，所述支架比所述电缆(26)更坚硬且包括指状物(54-56)，所述指状物(54-56)被环绕所述非导电部分的外侧而挤压。
13.如权利要求11所述的***，其中，所述支柱(87)被焊接到所述电池监测电路(80)，并且是被所述电池监测电路(80)用来测量所述电压降的所述至少两个分离的部分中的一个。
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