[发明专利]用于将电池组中的电池互连并进行测量的印刷电路板

说明书

本发明涉及电化学蓄电池电池组。举例来说，这些电池组可用于电动和混合动力交通工具的领域或嵌入式系统的领域中。

电化学蓄电池通常具有以下数量级的标称电压：

对于NiMH型电池组来说1.2V，

对于锂离子磷酸铁或LiFePO₄技术来说3.3V，

对于基于氧化钴的锂离子型技术来说4.2V。

这些标称电压对于待供电的大多数系统的需求来说过低。为了获得适当的电压水平，将数个蓄电池串联放置。为了获得高的功率值和容量值，将数组蓄电池并联放置。级数（串联的蓄电池数）以及每一级中并联的蓄电池数根据电池组所需要的电压、电流和容量来变化。数个蓄电池的关联称为一个蓄电池的电池组。

在设计蓄电池电池组时，追求以确定的工作电压获得特定水平的功率。为了最大化功率，通过将电池组的内部寄生电阻最大可能程度地降低来最大化所传递的电流。

锂离子型电池组由于其在小的质量中储存大量能量的能力而极适合于交通工具应用。在锂离子电池组技术中，与基于氧化钴的锂离子电池组相比，基于磷酸铁的电池组提供高水平的固有安全性，但缺点为每单位质量略低的能量。另外，锂离子电池组还具有最小电压，在低于所述最小电压时蓄电池会经受劣化。

实际上，对于高功率应用，必须具体地设计具有适于该应用的输出电压、容量和功率的电池组。所述设计尤其意味着对蓄电池类型的选择、对串联连接的蓄电池级数的选择以及对并联连接的分支数的选择。

所制造的电池组必须满足一定数量的限制，尤其是对机械阻力、针对升温的安全性、短路的出现或异物的存在、限于最大可能程度的电损耗以及限于最大可能程度的成本价格和空间要求的限制。控制电路还必须确保将蓄电池的电压保持在最小工作电压和最大工作电压之间。

一个现有解决方案是拧入导电棒，形成总线形式的电力连接。将这些棒拧入到蓄电池上。通过在拧入导电棒的同一点处夹紧的端子来测量电压。这些解决方案具有几个缺点：电池组中松弛的导线是短路风险的主要根源，且定位这些导线是烦琐且非自动化的任务。

另一解决方案是使用厚度小的印刷电路板，将厚度约为1mm的铜板粘合到所述印刷电路板。然后将该板用机器加工为电隔离会用作电化学蓄电池之间的电力连接的区域。借助导电铆钉（由铜等制成）在印刷电路板的路径上送回电压信息。该方法适当地改善安全性，但由于这些电路的柔韧性而不允许在印刷电路板上添加表面安装元件。事实上，印刷电路板补偿不同电化学蓄电池的端子之间的高度差。

在美国专利文件US2008/0254356中描述了另一解决方案。该文件描述了在电池组的蓄电池之间的互连结构和连接到用于监控电池组的充电的电路的连接结构。电池组包含于手持式工具中，且对蓄电池的充电的监督对于确保其使用寿命来说最为重要。

互连结构由金属片形成，确保蓄电池之间的串联电连接，以及与用于测量印刷电路板基板中电压的电路的电连接。将金属片成直角折叠，以便首先划定用于紧固到基板的两个焊片，其次划定焊接在蓄电池的端子上的极板。每一紧固焊片均被铆钉穿过。使用足够薄的金属片使得可能使该片在紧固焊片和极板之间的接合部处变形，以便能够补偿蓄电池之间的差异或这些蓄电池的热膨胀。此外，穿过极板和紧固焊片的传导使得测量电路能够恢复焊接到极板的蓄电池的端子处的电压。金属片的厚度还使得能够吸收由便携式工具（通常为钻）引起的振动，从而保护印刷电路板。此外，金属片的厚度使得可能通过焊接来装配极板与蓄电池的端子。

实际上，这种互连结构对蓄电池来说只能起到相当有限的作用。另外，这种互连结构不适合于高电流的传导，并因此被证明为不适合用于动力电池组。此外，为了确保令人满意地将互连结构紧固到印刷电路板的基板，该紧固会占据基板上的大量空间。此外，紧固操作需要极大的精确性，并指定特定的尺寸条件。

本发明力图解决这些缺点中的一个或更多个。因此，本发明涉及一种待被固定到蓄电池电池组的印刷电路板，包括：

-包括导电路径的基板；

-连接到所述导电路径的用于测量电压的电路；

-导电且柔性的整体形成的电互连部件，所述互连部件的厚度为0.3mm到1.5mm，所述互连部件包括：

-固定到所述基板的单独部分，其通过数个压入配合件固定到基板，并电连接到所述导电路径之一；

-悬置于固定部分之上且相对于基板可移动的至少两个部分，所述两个悬置部分形成于导电片的端部处，布置为悬置于固定部分之上，所述导电片借助接合部连接到固定部分，所述接合部的宽度小于导电片的宽度。