一种电芯采集与监控装置和电池模组的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯采集与监控装置和电池模组。


背景技术：

2.现有技术中，为了实现对电池模组内的电芯的压力等参数的采集与监控，通常设置有电芯采集与监控装置，此装置通常包括线束隔离板、连接板以及fpc等零部件。但是，由于电芯数量越来越多，使得装置的各零部件数量随之增多，这使得装置装配的效率显著降低，且装配时容易出现漏装、错装等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供了一种集成度高、装配工序和时间少，且不易错装和漏装的电芯采集与监控装置和电池模组，其能够有效地提高装配效率和装配质量。
4.本发明的实施例可以这样实现：
5.第一方面，本发明提供一种电芯采集与监控装置，用于采集电芯的参数，包括：
6.电路板组件，包括电路板基材和设置于电路板基材的采集组件，电路板基材上开设有安装槽；
7.连接排，嵌设于安装槽，连接排与采集组件连接，且连接排用于与电芯连接，以通过采集组件采集电芯的参数。
8.在可选的实施方式中，电路板组件上依次开设有多个安装槽，电芯采集与监控装置包括与多个安装槽一一对应设置的多个连接排，每个连接排均嵌设于对应位置的安装槽，且每个连接排均用于与一个电芯连接，以通过采集组件采集对应位置的电芯的参数。
9.在可选的实施方式中，每个连接排的第一侧设置有两个极柱焊接槽，当连接排嵌设于安装槽时，每个极柱焊接槽均能从对应的安装槽的槽口露出，以与电芯的极柱连接；
10.每个安装槽与槽口相对的槽底上开设有与两个极柱焊接槽相对的两个通孔，以使得每个连接排的第二侧与两个极柱焊接槽相对的位置均能通过对应的通孔露出。
11.在可选的实施方式中，采集组件包括采集接头、与多个连接排一一对应设置的多个采集片，以及与多个采集片一一对应设置的多个采集线束；
12.采集接头设置于电路板基材，多个采集片与多个连接排一一对应地连接设置，多个采集线束的第一端与多个采集片一一对应地连接，多个采集线束的第二端均与采集接头连接，用于与采集接头和电路板基材配合，以通过对应位置的采集片采集对应位置的电芯的参数。
13.在可选的实施方式中，采集片包括缓冲线路和采集点，缓冲线路弯曲设置，且采集线束的第一端设置有连接触点，缓冲线路的第一端与连接触点连接，缓冲线路的第二端与采集点连接，采集点与对应位置的连接排连接。
14.在可选的实施方式中，缓冲线路的第一端和第二端之间的部分相对电路板基材悬空设置。
15.在可选的实施方式中，采集点的面积大于连接触点的面积。
16.在可选的实施方式中，采集片设置有保险丝，且缓冲线路的过流面积小于采集线束的过流面积。
17.在可选的实施方式中，电芯采集与监控装置还包括保护膜，保护膜盖设于电路板组件外，且保护膜上开设有第一开孔、第二开孔和第三开孔三者中的至少一者；
18.其中，连接排具有极柱焊接槽，第一开孔与极柱焊接槽相对，以使极柱焊接槽均能通过第一开孔露出；采集组件包括设置于电路板基材的采集接头，以及与采集接头连接的采集片，所述采集片包括缓冲线路；第二开孔与缓冲线路相对，以使每个缓冲线路均能从对应的第二开孔露出，第三开孔与采集接头相对，以使得采集接头能从第三开孔露出。
19.第二方面，本发明提供一种电池模组，包括：
20.电芯，以及前述实施方式中任一项的电芯采集与监控装置，电芯采集与监控装置用于采集电芯的参数。
21.本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：
22.本发明的实施例提供了一种电芯采集与监控装置，用于采集电芯的参数，包括电路板组件和连接排；电路板组件包括电路板基材和设置于电路板基材的采集组件，电路板基材上开设有安装槽；连接排嵌设于安装槽，连接排与采集组件连接，且连接排用于与电芯连接，以通过采集组件采集电芯的参数。一方面，该电芯采集与监控装置将采集组件集成于电路板基材，同时在电路板基材上开设安装槽，将连接排集成于电路板基材的安装槽内，能化简装配工序、减少装配时间，使得该装置具有较高的集成度；另一方面，通过将连接排嵌设于安装槽，不仅可提高连接排的稳定性，还能减少连接排漏装和错装问题的出现，从而能有效地提高装配效率和装配质量。
23.本发明的实施例还提供了一种电池模组，其包括上述的电芯采集与监控装置。因此，其也具有装配效率高和装配质量好的优点。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
25.图1为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置在第一视角下的结构示意图；
26.图2为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置在第二视角下的结构示意图；
27.图3为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置局部结构示意图一；
28.图4为图3的i处的局部放大图；
29.图5为图4的ii处的局部放大图；
30.图6为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置局部分解结构示意图；
31.图7为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置的局部结构示意图二；
32.图8为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置的局部结构示意图三；
33.图9为本发明的实施例提供的电芯采集与监控装置的制备流程示意图。
34.图标：100
‑
电芯采集与监控装置；101
‑
电路板组件；103
‑
电路板基材；105
‑
采集组
件；107
‑
安装槽；109
‑
连接排；111
‑
极柱焊接槽；113
‑
通孔；115
‑
采集接头；117
‑
采集片；119
‑
采集线束；121
‑
连接触点；123
‑
缓冲线路；125
‑
采集点；127
‑
第一开孔；129
‑
第二开孔；131
‑
第三开孔；133
‑
保护膜。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
40.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.相关技术中，为了实现对电池模组内的电芯的压力等参数的采集与监控，通常设置有电芯采集与监控装置，此装置通常包括线束隔离板、连接板以及fpc等零部件。但是，由于电芯数量越来越多，使得装置的各零部件数量随之增多，这使得装置装配的效率和装配质量显著降低，且装配时容易出现漏装、错装等问题。有鉴于此，本实施例提供了一种电池模组，其电芯采集与监控装置的集成度高，且具有装配效率和装配质量高的优点。下面对该电池模组的结构进行详细地介绍。
42.图1为本实施例提供的电芯采集与监控装置100在第一视角下的结构示意图；图2为本实施例提供的电芯采集与监控装置100在第二视角下的结构示意图；图3为本实施例提供的电芯采集与监控装置100局部结构示意图一；图4为图3的i处的局部放大图；图5为图4的ii处的局部放大图；图6为本实施例提供的电芯采集与监控装置100局部分解结构示意
图。请参阅图1至图6，在本实施例中，电池模组包括电池本体(图未示出)和设置于电池本体的电芯采集与监控装置100。其中，电池本体包括多个间隔设置的电芯，电芯采集与监控装置100与每个电芯均连接，用于采集每个电芯的工作参数，例如电压参数、温度参数等。
43.详细地，在本实施例中，电芯采集与监控装置100具体包括电路板组件101和连接排109。
44.更详细地，电路板组件101包括电路板基材103和设置于电路板基材103的采集组件105。其中，电路板基材103的材质为可以酚醛类纸质层压板、环氧类纸质层压板如：fr
‑
1、fr
‑
2、fr
‑
3等，聚酯玻璃类毡层压板、环氧玻璃类布层压板如：fr
‑
4、fr
‑
5等，金属基板、陶瓷基板等；聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟化乙丙烯薄膜等。并且，优选高导热性，优良耐热性(150℃，60min)和可焊性(260℃，10s)，高铜箔粘合强度(1.5
×
104pa以上)和抗弯强度(25
×
104pa)的材料如fr
‑
4、fr
‑
5。将采集组件105集成于电路板基材103，可一定程度提高整个电路板组件101的集成度，进而能提高整个电芯采集与监控装置100的集成度。
45.另外，电路板基材103上开设有安装槽107。连接排109嵌设于安装槽107，连接排109与采集组件105连接，且连接排109用于与电芯连接，以通过采集组件105和电路板基材103采集电芯的参数。一方面，在电路板基材103上开设安装槽107，将连接排109集成于电路板基材103的安装槽107内，使得整个电芯采集与监控装置100的集成度得到进一步地提高，且能减小整个电芯采集与监控装置100的体积，使其结构更紧凑，占用更小空间，能提高体积利用率。同时，在装配过程中时，仅需要将连接排109安装于安装槽107内即可，还能化简装配工序、减少装配时间；另一方面，通过将连接排109嵌设于安装槽107，还可以提高连接排109的稳定性，减少连接排109漏装和错装问题的出现，提供防呆功能，从而能有效地提高装配效率和装配质量。
46.需要说明的是，在本实施例中，连接排109和电路板基材103可选择采用焊接等方式一体成型，在整个电芯采集与监控装置100的制备过程中，将电路板基材103与连接片一体成型后，采用注塑成型工艺再进行覆铜板作业，最后蚀刻所需的电路，并连接采集组件105即可。通过将连接排109和电路板基材103设置为一体成型，能进一步地提高装配效率和质量，同时使其结构更简化，从而进一步地减少装配工序和时间。
47.请再次参阅图1至图6，在本实施例中，电路板组件101上依次开设有多个安装槽107，例如图1至图6所示的每个电路板组件101包括六个依次开设的安装槽107。每个安装槽107均为一端具有槽口的长方形槽状结构。电芯采集与监控装置100包括与六个安装槽107一一对应设置的六个连接排109，每个连接排109均嵌设于对应位置的安装槽107，且每个连接排109均对应设置有一个电芯，以通过采集组件105采集对应位置的电芯的参数连接，从而使得采集组件105能通过六个连接排109分别采集六个电芯的电压等参数信息，以保证电池模组能正常的作业。当然，在其他实施例中，安装槽107的数量还可以根据需求进行调整，例如可设置为八个、十个等，本实施例不做限定。
48.详细地，每个连接排109的第一侧设置有两个极柱焊接槽111，当连接排109嵌设于对应位置的安装槽107时，每个极柱焊接槽111均能从对应的安装槽107的槽口露出，以便于与电芯焊接配合。也即，通过极柱焊接槽111的设置，能为电芯与连接排109的配合提供焊接工装定位，以使得电芯的极柱能与连接排109稳定地焊接配合，以保证电芯的电压等数据采集作业的准确性。同时，极柱焊接槽111为向内凹设的圆形槽，因而通过极柱焊接槽111的设
置，还利于减薄连接排109的整体厚度，从而更利于保证焊接质量，以保证采集作业的高效进行。
49.另外，在本实施例中，每个安装槽107与槽口相对的槽底上开设有与两个极柱焊接槽111相对的两个通孔113，以使得每个连接排109的第二侧与两个极柱焊接槽111相对的位置均能通过对应的通孔113露出。通过通孔113的设置，以方便便于连接排109与电芯的焊接作业的进行，另一方面便于进行散热，保证电池模组的采集作业以及正常的充放电作业的进行。同时，由于通孔113的数量为两个，两个通孔113依次开设，通孔113之间底壁也可以辅助保证连接排109与安装槽107配合后的稳定性，从而进一步地保证各项作业的准确性和安全性。
50.图7为本实施例提供的电芯采集与监控装置100的局部结构示意图二；图8为本实施例提供的电芯采集与监控装置100的局部结构示意图三。请参阅图7与图8，本实施例提供的连接排109嵌入安装槽107的方式有两种，一种为图7所示的整个连接排109嵌入安装槽107内，且连接排109的周向边缘与安装槽107的槽壁配合，使得连接排109的第一侧的整个侧面均能从安装槽107的槽口露出。另一种为图8所示的整个连接排109嵌入安装槽107内，且连接排109伸入安装槽107的槽壁内，仅将两个极柱焊接槽111的位置露出，以与电芯配合。无论是采用图7所示的嵌入方式还是采用图8所示的嵌入方式，均能有效地保证连接排109嵌入后的稳定性，同时又都能露出极柱焊接槽111以与电芯焊接配合，以充分保证电池模组的各项工作的有序进行。
51.请再次参阅图3至图6，为了保证电芯的参数采集与监控作业的正常进行，在本实施例中，采集组件105具体包括采集接头115、与多个连接排109一一对应设置的多个采集片117，以及与多个采集片117一一对应设置的多个采集线束119。其中，采集接头115设置于电路板基材103，多个采集片117与多个连接排109一一对应地连接设置，多个采集线束119的第一端与多个采集片117一一对应地连接，多个采集线束119的第二端均与采集接头115连接，用于与采集接头115和电路板基材103配合，以通过对应位置的采集片117采集对应位置的电芯的参数。也即，通过采集接头115、多个采集片117以及多个采集线束119的设置，使得每个电芯的电压等参数信息均能得到有效地采集，从而能保证电池模组的充放电作业的安全和有序进行。
52.详细地，在本实施例中，采集片117呈柔性结构，且采集片117具体包括缓冲线路123和采集点125。其中，缓冲线路123弯曲设置，本实施例采用弯曲状蚀刻线路，其他实施例也可以采用弯曲状设置的金属丝或金属片结构，且当选择为蚀刻线路和金属丝时其材料具体可选择为铜，当选择为金属片时，其具体可选择为镍。并且，采集线束119的第一端设置有连接触点121，缓冲线路123的第一端与连接触点121连接，缓冲线路123的第二端与采集点125连接，采集点125与对应位置的连接排109连接。另外，将缓冲线路123设置为弯曲状结构，可吸收电芯在使用过程中产生的膨胀，避免采集片117与连接触点121断裂导致采集失效。
53.作为可选的方案，在本实施例中，缓冲线路123的第一端和第二端之间的部分相对电路板基材103悬空设置。将其中间部分设置为悬空设置，能进一步地提供充足的柔性活动空间，以充分吸收电芯在使用过程中产生的膨胀，避免采集片117与连接触点121断裂导致采集失效，从而保证电池模组的安全性和可靠性。
54.进一步可选地，在本实施例中，采集点125的面积大于连接触点121的面积，以在充分保证采集数据真实性与可靠性的同时，还能充分保证采集点125与连接片的连接配合的稳定性，避免在电芯膨胀过程中采集点125脱离连接排109，从而进一步地保证整个电池模组的安全性和可靠性。
55.另外，需要说明的是，在本实施例中，采集片117与连接触点121的连接固定方式为焊接方式或者压接，焊接方式有回流焊和波峰焊，优选为回流焊/波峰焊。同时，采集片117与连接排109的连接固定方式为焊接方式，可以为电阻焊、激光焊接，以充分保证采集片117与连接排109配合后的稳定性，从而保证采集数据的真实性和可靠性，进而保证电池模组的安全性与可靠性。
56.更进一步地，在本实施例中，采集片117设置有保险丝，也即具有fuse设计。同时，缓冲线路123的过流面积小于采集线束119的过流面积。通过这样设置，能为整个采集组件105提供有效地过载保护，使得极端情况下能保护电路，且便于更换维护，不需要更换整个模组，从而有利于降低维护成本。
57.请再次参阅图1，在本实施例中，电芯采集与监控装置100还包括保护膜133。保护膜133盖设于电路板组件101外，以对整个电路板组件101进行保护，同时辅助电路板基材103固定连接排109，以保证电路板组件101的安全性与可靠性。
58.同时，为了保证电芯参数采集作业的正常进行，在本实施例中，保护膜133上开设有第一开孔127、第二开孔129和第三开孔131三者中的至少一者，本实施例中具体开设有第一开孔127、第二开孔129和第三开孔131。其中，第一开孔127与极柱焊接槽111相对，以使极柱焊接槽111均能通过第一开孔127露出，以便于与电芯焊接。第二开孔129与缓冲线路123相对，以使每个缓冲线路123均能从对应的第二开孔129露出，以给予缓冲线路123充分的运动空间，以消耗电芯膨胀所产生的作用力，保证采集组件105的安全性与可靠性。第三开孔131与采集接头115相对，以使得采集接头115能从第三开孔131露出，以便于采集接头115的安装、拆卸和维护作业的进行。
59.需要说明的是，在本实施例中，第一开孔127的形状设置为圆形，第一开孔127的尺寸略大于极柱焊接槽111的尺寸，以流出焊接位置，以保证连接排109与电芯的焊接作业的安全性和可靠性。同理，第二开孔129的形状为方形，且第二开孔129的形状略大于缓冲线路123的尺寸，以保证能为缓冲线路123的运动提供足够的空间，以消耗电芯膨胀时的作用力。第三开孔131的形状为方形，且第三开孔131开设于保护膜133的端部，以与采集接头115相对，以便于采集接头115的安装、拆卸和维护作业的进行。
60.还需要说明的是，在本实施例中，保护膜133的材质可以选择为pp、pvc、pet、pi、ar、pe、opp、oca等，优选pet、pi、pp，固定方式可以采用背胶，热压的方式，能保证其安装后的稳定性即可，本实施例不做限定。
61.图9为本实施例提供的电芯采集与监控装置100的制备流程示意图。请参阅图9，本实施例还提供了一种上述的电芯采集与监控装置100的制备方法的工艺流程，其具体包括先将电路板基材103与连接排109一体成型，然后进行内层干膜处理(此步骤包括依次进行的磨板、贴膜、曝光、显影、蚀刻以及退膜处理)，接着依次进行棕化、层压、钻孔、沉铜板镀、阻焊以及采集片117与连接排109的焊接作业，然后再依次进行丝印字符、表面处理、cnc、贴保护膜133的贴膜和检测作业，最后在检测合格后包装即可。
62.也即，在本实施例中，电芯采集与监控装置100的制备方法是先将电路板基材103与连接排109一体成型，使得连接排109嵌入安装槽107内，然后采用注塑成型工艺，再进行覆铜板作业，并蚀刻形成所需电路，最后连接采集片117并包覆保护膜133即可。此工艺流程简单便捷，成本低，效率高。
63.下面对上述的电池模组的安装过程、工作原理和有益效果进行详细地介绍：
64.上述的电池模组进行装配作业时，可先将连接排109与电路板基材103的安装槽107焊接，将其嵌入安装槽107内，然后再进行覆铜板作业，并蚀刻形成所需电路，最后连接采集片117并包覆保护膜133即可。上述的电池模组工作时，可通过采集组件105采集每个电芯的电压等工作参数，以保证电芯充放电作业的正常进行，从而保证电池模组工作的安全性和可靠性。
65.在上述过程中，一方面，该电芯采集与监控装置100将采集组件105集成于电路板基材103，同时在电路板基材103上开设安装槽107，将连接排109集成于电路板基材103的安装槽107内，能化简装配工序、减少装配时间，使得该装置具有较高的集成度；另一方面，通过将连接排109嵌设于安装槽107，不仅可提高连接排109的稳定性，还能减少连接排109漏装和错装问题的出现，从而能有效地提高装配效率和装配质量。
66.综上所述，本发明的实施例提供了一种集成度高、装配工序和时间少，且不易错装和漏装的电芯采集与监控装置100和电池模组，其能够有效地提高装配效率和装配质量。
67.以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。