CN217086812U - 一种电池模组fpc与单体采集单元的组合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，包括柔性基板、若干转接FPC组件和采集组件；柔性基板设置在电池的极柱所在一侧的表面上；柔性基板上设置有若干第一导电部，第一导电部分别与电池的不同极柱电性连接，第一导电部还朝着远离电池的方向向外延伸；各转接FPC组件，可拆卸的设置在柔性基板远离电池的端面上；转接FPC组件的一端与第一导电部固定连接，转接FPC组件的另一端沿着柔性基板的长度方向延伸，转接FPC组件还伸出柔性基板的边缘；各转接FPC组件上设置有若干第二导电部，第二导电部与第一导电部一一对应电性连接；采集组件设置在电池外侧，采集组件与第二导电部电性连接。

Description

一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构

技术领域

本实用新型涉及锂电池单体采集设备技术领域，尤其涉及一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构。

背景技术

锂离子电池由于其具有能量密度高、自放电率低、放电电压平稳、循环寿命长等优点在多个领域得到了广泛的应用，目前新能源行业无论是动力电池还是储能***电池在使用过程中都会匹配电池管理***BMS专用的单体采集单元，对电池的电压等参数进行采集，确保锂离子电池在使用过程中的安全性和可靠性。如图1所示，多个电池顺次排布，相邻电池的端部的极柱极性不同。

目前的柔性印刷电路板FPC与单体采集单元的方式进行电池模组的各锂电池参数的采集，柔性印刷电路板FPC与电池的电极进行连接，柔性印刷电路板FPC的边缘及单体采集单元上均设置连接器，然后通过转接线束将FPC上的连接器与单体采集单元上的连接器进行连接。由于FPC本身较薄，连接器的高度明显超过FPC，加上转接线束需要在一定空间进行弯折，这种使得在电池箱体内FPC与单体采集单元的布局受到不利的影响，而且对扩展与维修都十分不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种布局走线自由、整体高度下降的电池模组FPC与单体采集单元的组合结构。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，包括柔性基板(1)、若干转接FPC组件(2)和采集组件(3)；

柔性基板(1)设置在电池的极柱所在一侧的表面上；柔性基板(1)上设置有若干第一导电部(100)，第一导电部(100)分别与电池的不同极柱电性连接，第一导电部(100)还朝着远离电池的方向向外延伸；

各转接FPC组件(2)，可拆卸的设置在柔性基板(1)远离电池的端面上；转接FPC组件(2)的一端与第一导电部(100)固定连接，转接FPC组件(2)的另一端沿着柔性基板(1)的长度方向延伸，转接FPC组件(2)还伸出柔性基板(1)的边缘；各转接FPC组件(2)上设置有若干第二导电部(200)，第二导电部(200)与第一导电部(100)一一对应电性连接；

采集组件(3)，设置在电池外侧，采集组件(3)与各转接FPC组件(2)伸出柔性基板(1)的一端固定连接，采集组件(3)还与第二导电部(200)电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述柔性基板(1)还包括第一本体(11)和盖板(12)，第一本体(11)环绕各电池的极柱设置，第一本体(11)远离电池的端面上设置有若干嵌槽(13)，第一导电部(100)设置在各嵌槽(13)内；盖板(12)扣合在第一本体(11)远离电池的端面上，盖板(12)上设置有若干个沿竖直贯通的第一通孔(14)，第一导电部(100)远离电池极柱的一端嵌设在该第一通孔(14)内；第一本体(11)或者盖板(12)与第一导电部(100)绝缘。

优选的，所述柔性基板(1)上还设置有供电池的极柱穿过的第二通孔(15)，第二通孔(15)依次贯穿第一本体(11)和盖板(12)，第二通孔(15)与嵌槽(13)相互连通，嵌槽(13)还环绕该第二通孔(15)设置。

优选的，转接FPC组件(2)还包括第二本体(21)和若干第一导电触片(22)，第二本体(21)的长度延伸方向设置有贯通的腔体，第二本体(21)设置在盖板(12)远离电池的端面上；第二本体(21)的一端设置有第三通孔(23)，第二本体(21)的另一端设置有若干第一导电触片(22)，各第二导电触片(32)沿着第二本体(21)的宽度延伸方向间隔设置；腔体内嵌设有若干第二导电部(200)，第二导电部(200)的一端穿过第三通孔(23)并与一第一导电部(100)固定连接；第二导电部(200)的另一端与一个第一导电触片(22)电性连接。

进一步优选的，第二本体(21)与盖板(12)粘接设置；第二本体(21)由柔性材料制成。

进一步优选的，采集组件(3)包括第三本体(31)、若干第二导电触片(32)和电压监测芯片(33)；第三本体(31)宽度延伸方向的边缘处设置有若干第二导电触片(32)，第二导电触片(32)与第一导电触片(22)一一对应电性连接；电压监测芯片(33)设置在第三本体(31)的非边缘位置，电压监测芯片(33)的输入端分别与不同的第二导电触片(32)一一对应电性连接。

更进一步优选的，所述第二导电触片(32)的长度大于第一导电触片(22)，第二导电触片(32)与第一导电触片(22)间隔设置，第二导电触片(32)与第一导电触片(22)焊接设置。

优选的，所述电压监测芯片(33)为BQ76PL455A。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述电池上还设置有防爆阀(4)，柔性基板(1)上对应的设置有贯穿的第四通孔(16)，第四通孔(16)与防爆阀(4)正对设置。

本实用新型提供的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本方案采用了可以拆卸设置的柔性基板与转接FPC组件替换常用的连接器与线束转接方式，通过事项粘接预组装方式进行柔性基板与转接FPC组件进行预组装，然后进一步将转接FPC组件分别与柔性基板或者采集组件永久固定成形；相比现有的信号传输的结构，省去了转接线束和接插件的使用，降低了传输线路的整体厚度，节省了电池PACK内的宝贵的空间；

(2)转接FPC组件采用的是可分离式设计，采用该结构的电池信息采集扩展和维护非常方便；

(3)第一导电触片与第二导电触片直接焊接，省去了中间的转接环节和大量的触点，可降低因触点多、触点接触不良可能导致的测量误差，提高电池信息采集的精度和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种锂离子电池的组合结构立体图；

图2为本实用新型一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构的立体图；

图3为本实用新型一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构的俯视图；

图4为本实用新型一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构的柔性基板的立体图；

图5为本实用新型一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构性基板的***状态立体图；

图6为本实用新型一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构的转接FPC组件的立体图；

图7为本实用新型一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构的采集组件的立体图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图2—4所示，本实用新型提供了一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，包括柔性基板1、若干转接FPC组件2和采集组件3；

柔性基板1设置在电池的极柱所在一侧的表面上；柔性基板1上设置有若干第一导电部100，第一导电部100分别与电池的不同极柱电性连接，第一导电部100还朝着远离电池的方向向外延伸；柔性基板1是转接FPC组件的安装基础，其贴合设置在电池的端面上。

各转接FPC组件2可拆卸的设置在柔性基板1远离电池的端面上；转接FPC组件2的一端与第一导电部100固定连接，转接FPC组件2的另一端沿着柔性基板1的长度方向延伸，转接FPC组件2还伸出柔性基板1的边缘；各转接FPC组件2上设置有若干第二导电部200，第二导电部200与第一导电部100一一对应电性连接。各转接FPC组件2主体的材质是柔性FPC，能够适应电池封装结构而调整走向，尤其适合在紧凑的空间或者异形的空间走线。转接FPC组件2与柔性基板1之间可拆卸设置，即放置好的柔性基板1可以对转接FPC组件2起到预定位的功能。

采集组件3设置在电池外侧，采集组件3与各转接FPC组件2伸出柔性基板1的一端固定连接，采集组件3还与第二导电部200电性连接。采集组件3是进行电池电量采集的组件，其通过柔性基板1和各转接FPC组件2与各电池一一对应电性连接，由于本方案没有使用现有的接插件和线束，降低了采集单元的整体厚度，使采集组件3的布设更加灵活，由于使用的外接触点较少，线缆也较少，因此因触点多导致接触不良、测量精度不高的缺陷都可以得到一定的改善。

如图2—5所示，柔性基板1与各电池设置极柱的端面的形状相吻合，便于是极柱伸出，并实现第一导电部100与各极柱分别电性连接，这样可简化转接FPC组件2与电极的连接方式。由图可知除第一导电部100外，柔性基板1还包括第一本体11和盖板12，第一本体11环绕各电池的极柱设置，第一本体11远离电池的端面上设置有若干嵌槽13，第一导电部100设置在各嵌槽13内；盖板12扣合在第一本体11远离电池的端面上，盖板12上设置有若干个沿竖直贯通的第一通孔14，第一导电部100远离电池极柱的一端嵌设在该第一通孔14内；第一本体11或者盖板12与第一导电部100绝缘。为便于电极穿过柔性基板1，在柔性基板1上还设置有供电池的极柱穿过的第二通孔12，第二通孔15依次贯穿第一本体11和盖板12，第二通孔15与嵌槽13相互连通，嵌槽13还环绕该第二通孔15设置。

图5所示的***图可知，嵌槽13分为相互连通的两个部分：一部分为环形嵌槽，该环形嵌槽环绕电极设置，另一部分与环形嵌槽相互连通，且呈长方体状嵌槽朝向同一电池的另一电极方向延伸。不同电极处的环形嵌槽的形状均相同，但是不同电极处的各长方体状嵌槽的延伸长度不同。对应的，各第一导电部100也分为两部分，一部分嵌设在环形嵌槽内，并与穿过第二通孔15的电极的侧表面相抵接，另一部分设置在长方体状嵌槽内并穿过第一通孔14向盖板12外延伸。柔性基板1实现将电极处的电压信号经第一导电部100引出，便于转接FPC组件2的电性连接。同样由图5可知，不同电池上的第一通孔14的位置也不同，各组第一通孔14在电池宽度方向不共线；这样设计可以便于转接FPC组件2走线，避免发生干涉现象。

由图6结合图5可知，转接FPC组件2起到替代现有的接插件和连接线束的作用。除了第二导电部200外，转接FPC组件2还包括第二本体21和若干第一导电触片22，第二本体21的长度延伸方向设置有贯通的腔体，第二本体21设置在盖板12远离电池的端面上；第二本体21的一端设置有第三通孔23，第二本体21的另一端设置有若干第一导电触片22，各第二导电触片32沿着第二本体21的宽度延伸方向间隔设置；腔体内嵌设有若干第二导电部200，第二导电部200的一端穿过第三通孔23并与一第一导电部100固定连接；第二导电部200的另一端与一个第一导电触片22电性连接。由图可知，转接FPC组件2起到信号传输作用。第二本体21采用柔性绝缘材料制成，其内部穿置有第二导电部200，第二本体21靠近第一导电部100的一端设置有竖直方向贯穿的第三通孔23，第二导电部200的一端穿过该第三通孔23与伸出第一通孔14的第一导电部100固定连接。各第二导电部200的该端部可以采用焊接方式或者粘接方式与第一导电部100固定。各第二导电部200的另一端与第一导电触片22一一对应固定连接。第一导电触片22采用薄壁式结构。转接FPC组件2的末端还可以根据需要弯折。

作为优选的实施方式，第二本体21与盖板12优选为粘接设置；第二本体21由柔性材料制成。第二本体21可根据需要将伸出柔性基板1或者电池的部分任意弯折，以便适应走线的需要。

如图7所示，采集组件3包括第三本体31、若干第二导电触片32和电压监测芯片33；第三本体31宽度延伸方向的边缘处设置有若干第二导电触片32，第二导电触片32与第一导电触片22一一对应电性连接；电压监测芯片33设置在第三本体31的非边缘位置，电压监测芯片33的输入端分别与不同的第二导电触片32一一对应电性连接。作为一种优选方式，本方案中，电压监测芯片33可以选用BQ76PL455A。该芯片是德州仪器公式生产的一种检测电池电量的芯片，最多支持16个电池的电量检测，并具有电池均衡功能，可通过自带的CAN总线收发器与同类型的芯片扩展或者异步收发器与BMS进行通信。其芯片容易获取，获得芯片的同时容易获得接线图和技术手册。每个电池的两个极柱通过与本方案的柔性基板1和各转接FPC组件2，顺次连接在电压监测芯片33的各相邻的VSENSE端口上。具体接线电路和均衡电路在该芯片手册中均有详细介绍，在此不再赘述。第二导电触片32同样薄板状结构。第三本体31可以采用常规的印刷电路板制成。

由图2、3可知，第二导电触片32的长度大于第一导电触片22，第二导电触片32与第一导电触片22间隔设置，第二导电触片32与第一导电触片22焊接设置。第二导电触片32的表面积更大，有利于第二导电触片32与第一导电触片22层叠放置并相互焊接。

进一步的改进点，由于电池上通常设置有防爆阀4，为了实现防爆阀的正常开启功能，在柔性基板1上做了让位设置。即柔性基板1上对应的设置有贯穿的第四通孔16，第四通孔16与防爆阀4正对设置。

本实用新型的使用方法为：在顺次排布的电池表面上设置柔性基板1，使电极分别穿过第二通孔15，电极与柔性基板1内的第一导电部100电性连接，进一步通过在柔性基板1远离电池的端面上设置转接FPC组件2，将电极处的电信号经第二导电部200、第一导电触片22和第二导电触片32送入电压监测芯片33内。整体结构扁平化，在竖直方向的空间减少，更好的适应电池PACK的空间。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：包括柔性基板(1)、若干转接FPC组件(2)和采集组件(3)；

柔性基板(1)设置在电池的极柱所在一侧的表面上；柔性基板(1)上设置有若干第一导电部(100)，第一导电部(100)分别与电池的不同极柱电性连接，第一导电部(100)还朝着远离电池的方向向外延伸；

各转接FPC组件(2)，可拆卸的设置在柔性基板(1)远离电池的端面上；转接FPC组件(2)的一端与第一导电部(100)固定连接，转接FPC组件(2)的另一端沿着柔性基板(1)的长度方向延伸，转接FPC组件(2)还伸出柔性基板(1)的边缘；各转接FPC组件(2)上设置有若干第二导电部(200)，第二导电部(200)与第一导电部(100)一一对应电性连接；

采集组件(3)，设置在电池外侧，采集组件(3)与各转接FPC组件(2)伸出柔性基板(1)的一端固定连接，采集组件(3)还与第二导电部(200)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：所述柔性基板(1)还包括第一本体(11)和盖板(12)，第一本体(11)环绕各电池的极柱设置，第一本体(11)远离电池的端面上设置有若干嵌槽(13)，第一导电部(100)设置在各嵌槽(13)内；盖板(12)扣合在第一本体(11)远离电池的端面上，盖板(12)上设置有若干个沿竖直贯通的第一通孔(14)，第一导电部(100)远离电池极柱的一端嵌设在该第一通孔(14)内；第一本体(11)或者盖板(12)与第一导电部(100)绝缘。

3.根据权利要求2所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：所述柔性基板(1)上还设置有供电池的极柱穿过的第二通孔(15)，第二通孔(15)依次贯穿第一本体(11)和盖板(12)，第二通孔(15)与嵌槽(13)相互连通，嵌槽(13)还环绕该第二通孔(15)设置。

4.根据权利要求2所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：转接FPC组件(2)还包括第二本体(21)和若干第一导电触片(22)，第二本体(21)的长度延伸方向设置有贯通的腔体，第二本体(21)设置在盖板(12)远离电池的端面上；第二本体(21)的一端设置有第三通孔(23)，第二本体(21)的另一端设置有若干第一导电触片(22)，各第二导电触片(32)沿着第二本体(21)的宽度延伸方向间隔设置；腔体内嵌设有若干第二导电部(200)，第二导电部(200)的一端穿过第三通孔(23)并与一第一导电部(100)固定连接；第二导电部(200)的另一端与一个第一导电触片(22)电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：第二本体(21)与盖板(12)粘接设置；第二本体(21)由柔性材料制成。

6.根据权利要求4所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：采集组件(3)包括第三本体(31)、若干第二导电触片(32)和电压监测芯片(33)；第三本体(31)宽度延伸方向的边缘处设置有若干第二导电触片(32)，第二导电触片(32)与第一导电触片(22)一一对应电性连接；电压监测芯片(33)设置在第三本体(31)的非边缘位置，电压监测芯片(33)的输入端分别与不同的第二导电触片(32)一一对应电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：所述第二导电触片(32)的长度大于第一导电触片(22)，第二导电触片(32)与第一导电触片(22)间隔设置，第二导电触片(32)与第一导电触片(22)焊接设置。

8.根据权利要求6所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：所述电压监测芯片(33)为BQ76PL455A。

9.根据权利要求1所述的一种电池模组FPC与单体采集单元的组合结构，其特征在于：所述电池上还设置有防爆阀(4)，柔性基板(1)上对应的设置有贯穿的第四通孔(16)，第四通孔(16)与防爆阀(4)正对设置。

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