电池接柱连接器

摘要

一种适于与许多电池建立电连接的连接器。该连接器包括许多特征，这些特征用于评定与电池相关联的工作特性，例如但不限于电流、电压和温度。该连接器任选地是一种稳固的设计，且被设置来改善振动和力。

权利要求

1.一种用于交通工具电池的电池接柱连接器，所述连接器包括：

电传导终端适配器，其在一端连接到所述交通工具电池的电池接柱，且在另一端连接到交通工具连接器的非导电部分，所述交通工具连接器电连接到一交通工具元件；

电传导分流器，其在一端连接到所述电传导终端适配器，且在另一端连接到所述交通工具连接器的导电部分；以及处理元件，所述处理元件被包括在一印刷电路板上，所述处理元件被设置来计算随跨过所述分流器的一部分的电压降而变的所述交通工具电池的电流。

2.如权利要求1所述的电池接柱连接器，其进一步包括一对接头，所述一对接头焊接到所述分流器的顶部部分以用于将所述分流器电连接到所述处理元件，所述处理元件依靠所述接头来确定跨所述分流器的一部分的所述电压降。

3.如权利要求2所述的电池接柱连接器，其中所述接头具有S形形状。

4.如权利要求3所述的电池接柱连接器，其中所述接头的端部延伸穿过包括所述处理元件的印刷电路板的顶侧，以将所述分流器电连接到所述处理元件。

5.如权利要求3所述的电池接柱连接器，其中所述终端适配器以压缩方式连接到所述交通工具连接器的外部部分。

6.如权利要求5所述的电池接柱连接器，其中一夹具部分将所述终端适配器连接到所述交通工具连接器的所述非导电部分。

7.如权利要求6所述的电池接柱连接器，其中所述夹具部分包括对置的指状物，所述指状物在其间界定开口以用于接纳所述交通工具连接器，所述夹具部分能够弯曲来以压缩方式连接到所述交通工具连接器的所述外部部分。

8.如权利要求6所述的电池接柱连接器，其中在所述夹具部分连接到所述终端适配器之前，所述夹具部分与所述终端适配器是分开的。

9.如权利要求1所述的电池接柱连接器，其进一步包括非导电外壳，所述非导电外壳设置为覆盖在所述电池接柱和所述交通工具连接器之间延伸的所述分流器和所述终端适配器的至少一部分，所述印刷电路板设置在所述非导电外壳的暴露的顶侧，且所述非导电外壳用于将所述分流器和所述终端适配器电隔离。

10.如权利要求9所述的电池接柱连接器，其中所述终端适配器包括相对于一横向延伸部分而向外延伸的向外延伸部分，所述横向延伸部分连接到所述电池接柱、所述分流器和所述向外延伸部分，所述向外延伸部分用于连接到所述分流器且用于支撑所述外壳的底侧。

11.如权利要求10所述的电池接柱连接器，其中所述外壳的所述暴露的顶侧包括凸出在所述印刷电路板之上的侧壁，在所述印刷电路板之上且在所述侧壁之内填充有非导电树脂，以电隔离所述印刷电路板并使所述印刷电路板防水。

12.一种用于交通工具电池的电池接柱连接器，所述连接器包括：

电传导终端适配器，其在一端连接到所述交通工具电池的电池接柱，且在另一端连接到交通工具连接器的非导电部分，所述交通工具连接器电连接到一交通工具元件；

电传导分流器，其在一端连接到所述电传导终端适配器，且在另一端连接到所述交通工具连接器的导电部分；以及其中所述终端适配器包括相对于所述电池接柱延伸的横向延伸部分和相对于所述横向延伸部分向下延伸的向下延伸部分，所述分流器具有对应的横向延伸部分和向下延伸部分，所述交通工具连接器在所述分流器和所述终端适配器各自的所述向下延伸部分连接到所述分流器和所述终端适配器，所述横向延伸部分和所述向下延伸部分成形为与所述交通工具电池的形状相对应，使得所述连接器完全地靠着所述交通工具电池的顶部部分和侧部部分。

13.一种用于确定交通工具电池的电流的电池接柱连接器，所述连接器包括：

电传导终端适配器，其在一端连接到所述交通工具电池的电池接柱，且在另一端通过夹具连接到交通工具连接器的一部分，所述交通工具连接器电连接到一交通工具元件；

电传导分流器，其在一端连接到所述电传导终端适配器，且在另一端连接到所述交通工具连接器；以及处理元件，其被设置来计算随跨过所述分流器一部分的电压降而变的所述交通工具电池的电流。

14.如权利要求13所述的电池接柱连接器，其中所述夹具和所述终端适配器是分开的。

15.如权利要求14所述的电池接柱连接器，其中所述夹具包括对置的指状物，所述指状物在其间界定开口以用于接纳所述交通工具连接器，所述指状物围绕所述交通工具连接器压缩以将所述终端适配器连接至所述交通工具连接器。

16.如权利要求14所述的电池接柱连接器，其中所述终端适配器连接到所述交通工具连接器的非导电部分，且所述分流器连接到所述交通工具连接器的导电部分。

说明书

电池接柱连接器

[0001] 发明背景

[0002] 1.发明领域

[0003] 本发明涉及电池接柱连接器(battery post connector)，例如但不限于具有检测和/或报告电池工作状况能力的类型。

[0004] 2.背景技术

[0005] 电池接柱连接器可用于检测电池工作状况。这些类型的连接器通常用在具有铅酸电池或某些其他类型的电池或相似的储能装置的机动交通工具中。这种连接器可有利于检测和报告电池工作状况以供接线盒或其他交通工具系统控制器使用。

[0006] 如本领域的技术人员应认识到的，机动交通工具和具有电池的交通工具可在工作和操纵期间受到许多力。这些力可引发来自交通工具或来自操作者的遍及地面电缆的振动和其他影响。在某些情况下，振动可能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，其方式以致影响电池接柱连接器精确检测和报告电池的各种工作状况的能力。

[0007] 如果接线盒或其他交通工具系统控制器在控制、引导或以其他方式影响交通工具或其子系统的工作时依赖于精确的电池工作性能信息，那么连接器不能或不能可靠地精确检测和报告电池的工作性能的能力可能会成为特别的问题。

发明内容

[0008] 本发明提供一种用于交通工具电池的电池接柱连接器，所述连接器包括：电传导终端适配器，其在一端连接到所述交通工具电池的电池接柱，且在另一端连接到交通工具连接器的非导电部分，所述交通工具连接器电连接到一交通工具元件；电传导分流器，其在一端连接到所述电传导终端适配器，且在另一端连接到所述交通工具连接器的导电部分；以及处理元件，所述处理元件被包括在一印刷电路板上，所述处理元件被设置来计算随跨过所述分流器的一部分的电压降而变的所述交通工具电池的电流。

[0009] 另外，所述电池接柱连接器还包括一对接头，所述一对接头焊接到所述分流器的顶部部分以用于将所述分流器电连接到所述处理元件，所述处理元件依靠所述接头来确定跨所述分流器的一部分的所述电压降。

[0010] 另外，所述接头具有S形形状。

[0011] 另外，所述接头的端部延伸穿过包括所述处理元件的印刷电路板的顶侧，以将所述分流器电连接到所述处理元件。

[0012] 另外，所述终端适配器以压缩方式连接到所述交通工具连接器的外部部分。

[0013] 另外，一夹具部分将所述终端适配器连接到所述交通工具连接器的所述非导电部分。

[0014] 另外，所述夹具部分包括对置的指状物，所述指状物在其间界定开口以用于接纳所述交通工具连接器，所述夹具部分能够弯曲来以压缩方式连接到所述交通工具连接器的所述外部部分。

[0015] 另外，在所述夹具部分连接到所述终端适配器之前，所述夹具部分与所述终端适配器是分开的。

[0016] 另外，所述电池接柱连接器还包括非导电外壳，所述非导电外壳设置为覆盖在所述电池接柱和所述交通工具连接器之间延伸的所述分流器和所述终端适配器的至少一部分，所述印刷电路板设置在所述外壳的暴露的顶侧，所述非导电外壳用于将所述分流器和所述终端适配器电隔离。

[0017] 另外，所述终端适配器包括相对于一横向延伸部分而向外延伸的向外延伸部分，所述横向延伸部分连接到所述电池接柱、所述分流器和所述向外延伸部分，所述向外延伸部分用于连接到所述分流器且用于支撑所述外壳的底侧。

[0018] 另外，所述外壳的所述暴露的顶侧包括凸出在所述印刷电路板之上的侧壁，在所述印刷电路板之上且在所述侧壁之内填充有非导电树脂，以电隔离所述印刷电路板并使所述印刷电路板防水。

[0019] 本发明还提供一种用于交通工具电池的电池接柱连接器，所述连接器包括：电传导终端适配器，其在一端连接到所述交通工具电池的电池接柱，且在另一端连接到交通工具连接器的非导电部分，所述交通工具连接器电连接到一交通工具元件；电传导分流器，其在一端连接到所述电传导终端适配器，且在另一端连接到所述交通工具连接器的导电部分；以及其中所述终端适配器包括相对于所述电池接柱延伸的横向延伸部分和相对于所述横向延伸部分向下延伸的向下延伸部分，所述分流器具有对应的横向延伸部分和向下延伸部分，所述交通工具连接器在所述分流器和所述终端适配器各自的所述向下延伸部分连接到所述分流器和所述终端适配器，所述横向延伸部分和所述向下延伸部分成形为与所述交通工具电池的形状相对应，使得所述连接器完全地靠着所述交通工具电池的顶部部分和侧部部分。

[0020] 本发明还提供一种用于确定交通工具电池的电流的电池接柱连接器，所述连接器包括：电传导终端适配器，其在一端连接到所述交通工具电池的电池接柱，且在另一端通过夹具连接到交通工具连接器的一部分，所述交通工具连接器电连接到一交通工具元件；电传导分流器，其在一端连接到所述电传导终端适配器，且在另一端连接到所述交通工具连接器；以及处理元件，其被设置来计算随跨过所述分流器一部分的电压降而变的所述交通工具电池的电流。

[0021] 另外，所述夹具和所述终端适配器是分开的。

[0022] 另外，所述夹具包括对置的指状物，所述指状物在其间界定开口以用于接纳所述交通工具连接器，所述指状物围绕所述交通工具连接器压缩以将所述终端适配器连接至所述交通工具连接器。

[0023] 另外，所述终端适配器连接到所述交通工具连接器的非导电部分，且所述分流器连接到所述交通工具连接器的导电部分。

附图说明

[0024] 在本发明中详细指出了本发明的特征。然而，通过参考接下来的详细描述并结合附图，本发明的其他特征将变得更加明显，且本发明可得到很好的理解，其中：

[0025] 图1展示了根据本发明一个非限制性方面的电池接柱连接器系统；

[0026] 图2展示了根据本发明一个非限制性方面的电池接柱连接器的下侧；

[0027] 图3展示了根据本发明一个非限制性方面的终端适配器；

[0028] 图4展示了根据本发明一个非限制性方面的连接到终端适配器的分流器；

[0029] 图5展示了根据本发明一个非限制性方面的外壳；

[0030] 图6展示了根据本发明一个非限制性方面的连接接头(connectiontab)；

[0031] 图7展示了根据本发明一个非限制性方面的印刷电路板(PCB)；以及[0032] 图8展示了根据本发明一个非限制性方面的连接接头。

具体实施方式

[0033] 图1展示了根据本发明一个非限制性方面的电池接柱连接器系统10。可包括连接器12，且连接器12可设置成连接到例如但不限于通常用在交通工具内的铅酸电池或其他电池的电池16的电池接柱14。连接器12可利用终端适配器(terminal adapter)20的压缩紧固(compressive tightening)或通过另外合适的连接而牢固地连接到电池接柱14。连接器12可设置成或以其他方式编制程序来支持连接器的许多工作，例如但不限于测量/检测与电池16相关联的电流、电压和温度。

[0034] 图2展示了根据本发明一个非限制性方面的电池接柱连接器12的下侧。如以下更详细描述的，终端适配器20可相对于用来连接到电池接柱14的夹紧端(clamping end)向外延伸。终端适配器20可包括螺栓或其他紧固件22，以用于对电池接柱14以压缩方式(compressively)施加力，并用于建立到其的电连接。为了示范的目的，终端适配器20显示为连接到柱状电池接柱，且并不旨在限制本发明的范围和预期。可以使用到电池16的任何类型的连接。

[0035] 连接器12可与适于将电传导到交通工具内例如但不限于交通工具底盘(未显示)、接地元件等的另一元件的电缆、线、或其他元件26通过接口连接。照这种方式，这种交通工具连接器(vehicle connector)26可适合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电传导材料的外部绝缘部分。

[0036] 连接器12可进一步包括网络接口(network interface)28以用于使信号通过接口与例如但不限于交通工具系统控制器(未显示)、接线盒、总线、网络等的网络交通工具元件(network vehicle element)连接。网络接口28可用来通过接口在连接器12和交通工具系统控制器或其他网络交通工具元件即并不旨在直接与电池16交换电流的任何元件之间连接许多信号。例如，可与连接器12建立单路通信或双路通信，例如但不限于与检测和测量与电池相关联的电流、电压、温度和其他工作参数相关联的通信，如以下所更详细描述的。

[0037] 图3展示了根据本发明一个非限制性方面的终端适配器20。终端适配器20可包括相对于电池接柱14延伸的横向延伸部分32和相对于横向延伸部分向下延伸的向下(显示为向上)延伸部分34。终端适配器20还可包括相对于横向延伸部分32向外延伸的向外延伸部分36-38。向外延伸部分36-38显示为用于支撑连接器12的其他元件，且可设置成和以其他方式成形为支撑连接器12。

[0038] 图4展示了根据本发明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可包括具有足以促进终端适配器20和线26之间的电连接的特性的任何材料。分流器40显示为具有铜合金部分42-44和例如但不限于锰铜的电阻铜合金部分(resistive copper alloy portion)46的双金属物体。铜合金部分42-44对应于分流器40的端部，且电阻铜合金部分46可设置在铜合金部分42-44之间，以使得电流必须自一铜合金部分44流动过、通过电阻铜合金部分46、并最终通过另一铜合金部分42。

[0039] 电阻铜合金部分46可用作适合于传导高电流的测量元件。以下将更详细描述的且图4中未显示的检测功能部件可被包括在电阻铜合金部分46的边界内部或包括在电阻铜合金部分46的边界外部，以用于帮助检测其间的电压降。电阻铜合金46的已知电阻特性可用来与电压降相结合以确定通过分流器的电流。以这种方式，本发明能够检测与电池16相关联的电压和电流。

[0040] 电阻铜合金部分46的已知电阻率有助于保证电流计算的精确性和一致性。当然，本发明并不旨在局限于具有电阻铜合金部分的分流器40，且可充分设想使用许多其他合适的材料，包括用单一材料/合成物即不是双金属合成物制造的分流器。

[0041] 分流器40可通过例如焊接或其他紧固方式连接到终端适配器20。如所显示的，分流器40可连接到终端适配器20的向外延伸部分36。分流器40还可包括对应的横向延伸部分和向下延伸部分48-50以用于匹配终端适配器20的相应部分。这允许分流器40传导通过终端适配器20的电流。

[0042] 转到图2，终端适配器20可在一端电连接到电池接柱14，且在另一端连接到交通工具连接器26的非导电部分(non-conducting portion)。分流器40可在一端连接到电池终端适配器20，且在另一端连接到交通工具连接器26的导电部分(conducting portion)。以这种方式，终端适配器20和分流器40就都连接到交通工具连接器26了，但是是在不同的部分进行连接，即，一个在非导电部分连接，而另一个在导电部分连接。这允许本发明通过分流器40和终端适配器20来在交通工具连接器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。

[0043] 分流器40可焊接、焊固(solder)、或以其他方式连接到终端适配器20和交通工具连接器26。如本领域的技术人员应认识到的，这些连接对与交通工具的运行相关联的振动和其他力尤其敏感。例如，分流器40可焊接到线26，以便提供牢固的机械连接，但同时这种连接可允许与交通工具底盘或其他交通工具元件相关联的振动或其他力将线向上移动到连接器12。相似的振动可传递到连接器12，使得这些和其他连接器元件可能会受到依赖于交通工具的运行的各种振动，以下将更详细描述所述连接器元件中的一些。

[0044] 连接器12对这些和其他振动的吸收性能可在用来执行与确定电池电流、电压、温度等相关联的各种操作的连接器12的电子元件、连接和其他特征方面成为问题。因此，本发明的一个非限制性方面涉及改善这些振动，并改进连接器的稳固性。可包括连接到交通工具连接器26的非导电部分的位于终端适配器20端部的夹具部分(clamp portion)52。

[0045] 夹具部分52可包括对置的指状物(finger)54-56，对置的指状物54-56界定其间的开口以用于接纳交通工具连接器26。夹具部分52可用压接工具(crimp tool)或其他功能部件弯曲，来以压缩方式连接到交通工具连接器26的外部部分。这种连接可有助于减少连接器的振动敏感性，这是因为部分或大部分振动和力都被更多地引向与分流器40及其连接相对的终端适配器20了。终端适配器20借助于在这两个元件之间形成的机械连接直接承载来自交通工具连接器26的振动和力。

[0046] 仅为了示范的目的，夹具部分52显示成包括对置的指状物54-56。夹具部分52可包括适于在终端适配器和交通工具连接器26之间提供压缩方式的或其他的连接的任何形状或构型。例如，夹具部分52可包括C型构型，其中C型的外部部分对着交通工具连接器26被压缩。此外，夹具部分52可用分开件(separate piece)例如用第二夹具来代替，这样的分开件可在制造终端适配器20之后且在将交通工具连接器26连接至其时进行连接。例如双件结构(two-piece construction)可减少制造成本，并允许终端适配器用于具有不同尺寸的交通工具连接器26。

[0047] 任选地，为了在交通工具连接器26和终端适配器20之间提供绝缘，可在交通工具连接器26上包含非导电绝缘体，如所显示的。其他绝缘体可与其结合使用处或代替其。例如，收缩包裹材料(shrink wrap material)可用在交通工具连接器26周围，并通过加热压缩成密配合(snug fit)。这种包裹可为交通工具连接器26的导电部分提供绝缘和/或其他绝缘，例如为分流器40连接到导电部分处和终端适配器20连接到交通工具连接器26的非导电部分处之间的空隙的覆盖物提供其他绝缘。

[0048] 图5展示了根据本发明一个非限制性方面的外壳58。外壳58可包括设置来用于覆盖终端适配器20和分流器40的在电池接柱14与交通工具连接器26之间延伸的一部分的非导电材料。如图1所显示的，外壳58可围绕终端适配器20和分流器40的下侧延伸，以便外壳58覆盖终端适配器和分流器的下侧。外壳58可紧固到终端适配器20的其他向外延伸部分38，以便适配器20支撑分流器40的下侧和外壳58的一部分。外壳58可用来电隔离分流器和终端适配器。

[0049] 图6展示了根据本发明一个非限制性方面的连接接头62-64。连接接头62-64可通过外壳中的用来露出分流器40的开口来观察。接头62-64可焊接或以其他方式电固定到分流器40的顶部部分。接头62-64可包括台肩或其他偏置装置(offset)66-68以便于偏置放置在接头62-64顶部之上的元件或其他零件。接头62-64可包括延伸过分流器40的铜部分的一部分的覆盖区(footprint)70-72，以便于测量跨过锰铜部分的电压降。

[0050] 图8展示了根据本发明一个非限制性方面的连接接头62-64。如图8所显示的，连接接头62可设置成具有S形成形部分90。成形部分90可用来改善由连接时来自元件的热应力所产生的应变。更详细地，在连接器12工作期间，由于电阻差异(锰铜部分具有高于铜十倍的电阻)而导致元件上不同的温度，在分流器40和PCB80上(见以下关于图7所描述的)产生不同的伸长，且这种应变可能会破环连接。成形部分90的弹簧效应有助于使这种影响减至最小。

[0051] 除了用于分流器40的开口以外，外壳58可包括其他开口和特征以便于与本发明相关联的其他操作。外壳58可包括用于接纳终端适配器20的终端接头74的开口。终端接头可延伸穿过外壳58的顶侧。一对销76-78可与外壳58相结合以便于与网络适配器28电连接。

[0052] 图7展示了根据本发明一个非限制性方面的印刷电路板(PCB)80。PCB 80可包括许多检测器和电路，以执行与确定电池工作状况相关联的许多逻辑功能或执行与连接器12及其功能和性能相关联或基于连接器12及其功能和性能的其他操作。例如PCB 80可包括温度检测器(未显示)以用于直接从终端接头74检测连接器温度和/或电池温度，这有助于提供从终端适配器20直接读取温度。

[0053] 温度检测器可用来检测随终端适配器温度而变的电池温度。这可包括在终端适配器和PCB之间建立热耦合器(thermal coupler)或其他元件以便有助于温度检测。负温度系数元件或正温度系数元件可接近热耦合器被包括以便于检测温度。为了示范，展示了PCB80，但这并不旨在限制本发明的范围和预期。本发明充分设想使用任何类型的逻辑功能处理元件，例如但不限于具有足以便于确定电池工作状况的特性的分立电路或集成电路，其可包括在PCB上或可不包括在PCB上。

[0054] PCB 80可装配在外壳58的暴露的顶侧内以用于与分流器接头62-64、适配器接头74和连接器销76-78电通信。PCB 80可置于接头62-64的台肩66-68上，以便接头62-64的一部分延伸穿过PCB 80的顶侧。外壳58可包括升高部分82，以用于从PCB 80的下侧偏置分流器接头62-64和连接器销76-78，同时还支撑该相同的部分。外壳58包括凸出在PCB 80之上的侧壁84以用于保护PCB 80。接头和销可焊接或以其他方式电固定到PCB 80以建立到其的电连接。

[0055] 非导电树脂86(见图2)可填充在PCB 80之上和侧壁84之内以振动隔离和电隔离PCB 80，并使PCB 80防水。树脂86可有利于提高系统完整性以抵抗污染、水、碎屑等和/或有利于便于包装和其他元件设计。树脂86可包括任何合适的材料，且可用于将连接器部件包装在防水模子中。模子可进一步提高连接器的电隔离，并对于振动和在冲击试验期间提供额外的保护。

[0056] 如以上所例证的，本发明提供了适合用于交通工具电池和其他电池的稳固的连接器。本发明一方面涉及通过将终端适配器压接(crimp)到交通工具连接器的非导电部分来减少连接器的振动敏感性。另一方面涉及通过将PCB包裹在树脂内来减少连接器的冲击试验敏感性。另一方面还涉及利用弹簧形状接头将分流器连接到PCB来减少热应力效应。部分或所有这些方面可用于本发明，而不偏离本发明的范围和预期。

[0057] 按照要求，在此公开了本发明实施方案的详细描述；然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是本发明的示例，而本发明可按不同的和可替代的形式实施。图形不一定按比例绘制，且部分特征可能被放大或缩小以显示特定元件的细节。因此，此处公开的具体结构和功能细节并不能解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的示意性基础以及/或者作为用来教导本领域的技术人员来变化地应用本发明的示意性基础。

[0058] 尽管已经展示和描述了本发明的实施方案，但并不表明这些实施方案展示和描述了本发明的所有可能的形式。更确切地说，用在说明书中的文字是描述性的文字而非限制性的文字，且应当理解的是可以进行各种改变而不偏离本发明的主旨和范围。