CN101292407A - 预制的保护电路模块及包含该模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种包括用于控制电池的过充电、过放电及过电流的保护电路的保护电路模块(PCM)。所述保护电路模块包括一对连接构件、一对扣合构件和电池组，所述连接构件被设置在所述保护电路模块的矩形下端并电连接至保护电路，所述扣合构件在电池单元的板形电极端子插入所述连接构件与所述扣合构件之间时扣合至相对应的连接构件，所述电池组包括电连接至电池单元的保护电路模块。根据本发明，需要大量时间以及高级技术技能来制造电池组的焊接或焊锡工艺不是必需的，所述电池单元与所述PCM之间的扣合力得以增加，且所述电池组的内部空间被最大限度地利用。

Description

预制的保护电路模块及包含该模块的电池组
技术领域
本发明涉及一种包括用于控制电池的过充电、过放电以及过电流的保护电路的保护电路模块(PCM)，且更具体地，涉及一种包括一对连接构件、一对扣合构件及电池组的保护电路模块，所述连接构件被设置在PCM的矩形下端并电连接至保护电路，所述扣合构件在电池单元的板形电极端子插入连接构件与扣合构件之间时扣合至相对应的连接构件，所述电池组包括电连接至电池单元的保护电路模块。
背景技术
随着移动设备的日益发展以及对这种移动设备的需求的增长，对二次电池的需求也急剧增长。二次电池中的一种为锂二次电池，其具有高能量密度、高工作电压和极好的储存及使用寿命特性，现在，该锂二次电池被广泛地用作各种电子产品以及各类移动设备的能源。
然而，锂二次电池中含有各种易燃性材料。其结果造成，因为锂二次电池可能由于过充电、过放电、过电流或其它外在的物理冲击而燃烧或爆炸，所以存在潜在性危险。换句话说，锂二次电池具有低安全性。因此，用于有效控制电池诸如过充电这样的异常情形的保护电路模块(PCM)被设置在锂二次电池中，而且PCM连接至锂二次电池的电池单元。
PCM包括用作用于控制电流的开关元件的场效应晶体管(FET)、电压检测器以及诸如电阻器或电容器这样的无源元件。PCM中断电池的过充电、过放电、过电流、短路及反向电压从而防止电池的爆炸或过热、电池液体的泄漏和电池充电及放电性能的劣化，并抑制电池的电功率的减小以及电池的异常的物理化学性态，从而消除电池的危险因素并延长电池的使用寿命。
一般而言，PCM通过焊接或焊锡使用诸如金属板这样的导电材料连接至电池单元，这增加了PCM与电池单元之间的扣合力。然而，该焊接或焊锡工艺需要高级技术技能，因此需要具备这种高级技能的人。而且，该焊接或焊锡工艺需要大的工作空间。此外，当电池单元遭到物理冲击时，会发生短路，且因此，该电池单元可能会着火或爆炸。换句话说，可能发生安全性相关的问题。
因此，关于可弥补焊接或焊锡工艺的缺点而同时保留该焊接或焊锡工艺的优点的各种非焊接型技术的研究正迅速进行着。例如，韩国未审定专利公开No.2004-0015314公开了一种用于将保护电路设置到电池单元的结构，其中，印刷电路板通过突出接触部与固定部之间的扣合而被扣合至固定部，这样，固定部被设置到电池单元。所述印刷电路板包括保护电路部和突出接触部，所述固定部由塑胶注模形成。同样，韩国未审定专利公开No.2005-0074197公开了一种用于将保护电路设置到电池单元的结构，其中，组成部是通过铸模来制造的，所述组成部包围电路板且具有形成在其外表面的扣合型突出，该突出设置有卡爪，并且使用该突出将组成部连接至电池单元。此外，韩国未审定专利公开No.2004-0062914公开了一种将保护电路设置到电池单元的结构，其中，在电池的下端外壳处形成钩，使得端子可以钩方式扣合至电极部，在端子处形成槽，并且保护电路以钩方式装配到该端子。
根据上述方法，以扣合方式而非使用传统的焊接工艺将包括保护电路的附加构件连接至电池单元，由此解决了传统的焊接工艺所造成的问题。然而，上述方法并不适于包括诸如板形电极端子这样的各种电极端子的电池单元。除此之外，由于在包括保护电路及电池单元的附加构件之间的连接仅仅是以插入和扣合方式来实现的，所以包括保护电路及电池单元的附加构件之间的扣合力是弱的，并且因此，包括保护电路的附加构件与该电池单元分离的可能性是高的。再者，保护电路与电极端子仅通过保护电路与电极端子间的接触而互相电连接，因此，在保护电路与电极端子间的连接力也是弱的。
发明内容
因此，创造本发明以解决上述问题以及尚未解决其他技术问题。
由于大量广泛而密集的用以解决上述问题的研究及实验，本发明的发明者发现，当电池单元的板形电极端子插入到其中设置有特定结构的连接构件以及扣合构件的保护电路模块(PCM)中并且然后弯曲所插入的电极端子以构成电池组时，需要大量时间和高级技术技能制备电池组的焊接或焊锡工艺是不必需的，电池单元与PCM之间的扣合力增加了，电池单元的电极端子与PCM之间的电连接力增加了，并且最大程度地利用了电池组的内部空间。
结果，本发明的目的是提供一种其中设置有特定结构的连接构件及扣合构件的预制的PCM。
本发明的另一目的是提供一种包括预制的PCM的电池组。
根据本发明的一个方面，可通过提供包括用于控制电池的过充电、过放电及过电流的保护电路的保护电路模块而达到上述及其他目的，其中，该保护电路模块包括：一对连接构件，其设置于保护电路模块的矩形下端并电连接至该保护电路；以及一对扣合构件，当电池单元的板形电极端子插入连接构件与扣合构件之间时，该扣合构件扣合至对应的连接构件。
结果，当板形电极端子设置于PCM的连接构件时，通过将扣合构件扣合至相对应的连接构件而容易地实现了根据本发明的PCM与电极端子间的电连接和机械扣合。
在PCM的下端被构造成与电池单元的端部表面相同的矩形，由此，根据本发明的PCM扣合至电池单元的端部表面，即电极端子形成处。
在优选实施例中，连接构件与扣合构件互相分离，其中，电池单元的电极端子被设置于连接构件上，而且当电池单元的电极端子被设置于连接构件上时，扣合构件被扣合至该连接构件，使得所述扣合构件包围对应的连接构件，并且连接构件与扣合构件具有扣合部，该扣合部被构造成互补结构以增加连接构件与扣合构件之间的扣合力。
扣合部可被形成为各种形状。例如，扣合部可以是扣合键及扣合槽或者扣合键及扣合销。在优选实施例中，连接构件中的每个在其相对的两侧的外表面处设置有预定深度的凹槽，该凹槽垂直地延伸，所述连接构件中的每个具有形成于该凹槽中的扣合键，该扣合键中的每个具有倒锥形的上端表面，并且扣合构件中的每个在其相对的两侧的内表面处设置有扣合销，该扣合销与扣合键相对应，扣合销具有与凹槽的宽度相对应的长度。结果，当沿着连接构件的凹槽导入扣合构件的扣合销时，扣合销越过扣合键的锥形上端表面(倾斜表面)而到达扣合键的锥形下端表面。因此，实现了扣合构件与连接构件间的扣合。根据情形，扣合键的下端表面可被构造成与扣合键的上端表面相对应的锥形结构。
连接构件并无特别限制，只要该连接构件能电连接至保护电路即可，并且当电极端子是插入连接构件与相对应的扣合构件之间时，连接构件可扣合至扣合构件。同时，扣合构件亦无特别限制，只要当电极端子插入于扣合构件与相对应的连接构件之间时，扣合构件能扣合至连接构件。在特定具体实施例中，连接构件被构造成六面体结构，连接构件成对地形成于保护电路模块下端的相对的两侧，每个连接构件具有自中心突出的金属连接部，由此该金属连结部电连接至对应的电极端子，且每个连接构件在其外表面的相对的两侧设置有具有凹槽的扣合键，使凹槽垂直地延伸。对应于连接构件的扣合构件被构造成这样一种结构，其中，扣合构件包围相对应的连接构件的外表面，同时电池单元的板形电极端子与连接构件的金属连接部接触，且每个扣合构件具有形成于其相对的两侧的内表面的扣合销，且扣合销的长度对应于凹槽的宽度。
扣合构件被构造成这样一种结构，其中，扣合构件的外表面(前表面)，方向为电极端子插入所在的连接构件的方向，是未封闭的，且扣合构件的相反表面(后表面)是未封闭的或封闭的。优选的是，扣合构件被构造成这样一种结构，其中，扣合构件的后表面是部分或全部封闭的，以防止在组装电池组或使用电池组时，由于电极端子的突出而造成短路。
优选的是，扣合构件一般是由绝缘塑胶材料所制成。
连接构件与扣合构件之间的扣合可以另一示例性结构实现。每个扣合构件可以旋转连接至每个连接构件的一侧，且每个扣合构件在相对应的每个连接构件的另一侧处可设置有用于将每个扣合构件扣合至对应的连接构件的扣合部。结果，当连接构件与扣合构件彼此分离，而电极端子被设置于连接构件后，旋转扣合构件以便对应的扣合部可彼此扣合，因此PCM及电极端子的连接是可容易地实现。
具体地，连接构件被构造成六面体结构，且每个连接构件具有自中心向外突出的金属连结部。扣合构件被构成这样一种结构，其中，扣合构件包围对应的连接构件的外表面，同时电池单元的板形电极端子与连接构件的金属连结部分接触。每个扣合构件被枢接至每个连接构件。每个连接构件与每个扣合构件在其相对的两侧设置有扣合部，且每个连接构件的扣合部对应于每个扣合构件的扣合部。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括电连接至电池单元的保护电路模块的电池组。
根据本发明，优选的是，电池单元是具有电极组件的囊形电池单元，该电池组件被构造成阴极/隔板/阳极结构，设置于由包括树脂层及金属层的层叠片所制成的囊形电池盒中。
PCM可以各种方式设置于电池单元中。例如，当电池单元的电极端子连接至PCM时，PCM设置于其上的电池单元的上密封部(平台部分)被垂直向上弯曲，且PCM被垂直向下弯曲，从而将PCM设置于电池单元上。
附图说明
从下列结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点，其中：
图1和图2是分别示出根据本发明的优选实施例的预制的保护电路模块(PCM)在扣合构件扣合之前和在扣合构件扣合之后的透视图。
图3是示出根据本发明的优选实施例的连接构件与扣合构件之间的扣合的透视图；以及
图4和图5是示出用电池单元装配PCM以构成电池组的过程的典型视图。
图中符号说明
100    保护电路模块(PCM)
110    下端
120    连接构件
121    扣合键(coupling protrusion)
122    凹槽(depression)
130    扣合构件
131    扣合销(catching jaw)
140    连接部
200    电池单元
210    电极端子
220    密封部
300    电池组
具体实施方式
现在，将参照附图来详细说明本发明的优选实施例。然而，应注意的是，本发明范围并不限于所说明的实施例。
图1和图2是分别示出根据本发明的优选实施例的预制的保护电路模块(PCM)在扣合构件扣合之前和在扣合构件扣合之后的透视图。
参照这些附图，PCM 100形成为印刷电路板(PCB)结构，其中，用于控制电池的过充电、过放电及过电流的保护电路(未示出)被印制到矩形结构的环氧合成体(epoxy composite body)。
在PCM 100的下端110处形成连接构件120，该连接构件120电连接至保护电路。扣合构件130为结构体，其在电极端子(未示出)插入连接构件120与扣合构件130之间时扣合至连接构件120。
连接构件120通常被构造成六面体结构。连接构件120是紧邻PCM100的下端110的相对的两侧成对形成的。从每个连接构件120的中心突出金属连接部140，该金属连接部140电连接至对应的电极端子(未示出)。
从附图的背后导入电极端子，然后将其设置于连接构件120上。扣合构件130是以扣合构件130的表面正对着设置电极端子的方向而构成的，亦即扣合构件130的前表面是部分封闭的。结果，电极端子的端部并未朝着与导入电极端子的方向相反的方向突出，因此，最大限度地防止了由于电极端子与其他元件之间的接触而可能造成的短路。
图3是示出根据本发明的优选实施例的连接构件与扣合构件之间的扣合的透视图。
参照图3，PCM(未示出)中连接构件120与扣合构件130之间的扣合是通过扣合键121与扣合销131啮合来实现的。
具有预定深度的凹槽122沿着导入对应的电极端子的方向(在图示的前方)形成于连接构件120的相对两侧的外表面处，如此使得凹槽122可垂直地延伸。扣合键121形成在凹槽122中。每个扣合键121的上端表面为向下的锥形，而每个扣合键121的下端表面为向上的锥形。
另一方面，扣合销131从对应于扣合键121的位置处的扣合构件130相对的两侧的内表面突出。而扣合销131的长度等于或短于凹槽122的宽度。
为了在将电极端子(未示出)设置在连接构件120上时将扣合构件130扣合至连接构件120，需要扣合构件130中的扣合销131进入该连接构件120中的凹槽122。结果，自然决定了用于扣合的扣合销131的正确位置。随后，扣合销131会越过扣合键121锥形上端表面的上方而到达扣合键121的锥形下端表面的下方。因此，实现了扣合构件120与连接构件130之间的扣合。
另一方面，金属连接部140，其电连接至PCM中的保护电路(未示出)，并且从连接构件120的中心突出。结果，当对应的电极端子设置于连接构件120上时，金属连接部140是电连接至PCM中的保护电路(未示出)。
扣合销131通过上述方法与对应的扣合键121啮合，且其结果为，稳固地实现了将扣合构件130扣合至连接构件120。在此过程中，对应的电极端子经由金属连接部140电连接至保护电路。
图4和图5是示出用电池单元装配PCM以构成电池组的过程的典型视图。
参照这些附图，根据上述相同的方法将PCM 100扣合至电池单元200的电极端子210，然后电池单元200中的密封部220被垂直向上弯曲，其中PCM 100设置于所述电池单元200上。随后，仅PCM 100被垂直向下弯曲。结果，电池组300被制成。或者，密封部220可在PCM100设置于电池单元200之前被弯曲，其中电池单元200的电极端子210自密封部220突出。
虽然为了说明而揭示了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员将理解的是，在不悖离权利要求范围中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、附加以及取代。
工业应用性
由以上的说明可以看出，根据本发明的预制的PCM具有多种功效。需要大量时间及高级技术技能来制备电池组的焊接或焊锡工艺是不必需的，电池单元与PCM之间的扣合力得以增加，且最大限度地利用了电池组的内部空间。

Claims (11)

1.一种保护电路模块，其包括用于控制电池的过充电、过放电及过电流的保护电路，其中，该保护电路模块包括：
一对连接构件，其被设置于保护电路模块的矩形下端并电连接至保护电路，以及
一对扣合构件，当电池单元的板形电极端子插入连接构件与扣合构件之间时，所述一对扣合构件被扣合至对应的连接构件。
2.如权利要求1所述的保护电路模块，其中
所述连接构件与所述扣合构件互相分离，所述电池单元的电极端子被设置于所述连接构件上，并且当所述电池单元的电极端子被设置于所述连接构件上时，所述扣合构件被扣合至该连接构件，使得所述扣合构件包围对应的连接构件，以及
所述连接构件与所述扣合构件具有扣合部，该扣合部被构造成互补结构以增加所述连接构件与所述扣合构件之间的扣合力。
3.如权利要求2所述的保护电路模块，其中，所述扣合部包括扣合键及扣合槽或扣合键及扣合销。
4.如权利要求2所述的保护电路模块，其中
所述连接构件中的每个在其相对的两侧的外表面处设置有预定深度的凹槽，该凹槽垂直地延伸，所述连接构件中的每个具有形成于所述凹槽中的扣合键，该扣合键中的每个具有倒锥形的上端表面，并且
所述扣合构件中的每个在其相对的两侧的内表面处设置有扣合销，该扣合销与扣合键相对应，该扣合销具有与凹槽的宽度相对应的长度。
5.如权利要求1所述的电路保护模块，其中：
所述连接构件被构造成六面体结构，所述连接构件在所述保护电路模块的下端的相对的两侧成对地设置，所述连接构件中的每个具有金属连接部，该金属连接部自所述连接构件的中心突出使得该金属连接部与对应的电极端子电连接，并且所述连接构件中的每个具有形成于凹槽中的扣合键，所述凹槽被提供在所述连接构件的相对的两侧的外表面处以使该凹槽垂直地延伸；并且
所述扣合构件被构造成如下结构，其中，所述扣合构件包围对应的连接构件的外表面，同时所述电池单元的板形电极端子与所述连接构件的金属连接部接触，并且所述扣合构件中的每个具有在其相对的两侧的内表面上形成的扣合销，该扣合销的长度与所述凹槽的宽度相对应。
6.如权利要求1所述的电路保护模块，其中，所述扣合构件被构造成如下结构，其中，与导入所述电极端子以将其设置于所述连接构件上的方向相对的所述扣合构件的外表面是部分或全部封闭的。
7.如权利要求1所述的保护电路模块，其中
所述扣合构件中的每个可旋转地连接至所述连接构件中的每个的一侧，并且
所述扣合构件中的每个在其另一侧设置有用于对每个扣合构件和对应的连接构件进行扣合的扣合部。
8.如权利要求1所述的保护电路模块，其中：
所述连接构件被构造成六面体结构，并且所述连接构件中的每个具有自其中心突出的金属连接部；
所述扣合构件被构造成如下结构，其中，所述扣合构件包围对应的连接构件的外表面，同时所述电池单元的板形电极端子与所述连接构件的金属连接部接触；
所述扣合构件中的每个在所述连接构件中的每个的一侧被枢接至所述连接构件中的每个；以及
所述连接构件中的每个与所述扣合构件中的每个在其相对侧处设置有扣合部，所述连接构件中的每个的扣合部与所述扣合构件中的每个的扣合部相对应。
9.一种包括如权利要求1至8中任一项所述的保护电路模块的电池组，该保护电路模块电连接至电池单元。
10.如权利要求9所述的电池组，其中，所述电池单元是具有电极组件的电池单元，所述电极组件被构造成阴极/隔板/阳极结构，并设置于由包括树脂层及金属层的层叠片所制成的囊形电池盒中。
11.如权利要求9所述的电池组，其中，当所述电池单元的电极端子连接至所述保护电路模块时，设置有所述保护电路模块的所述电池单元的上密封部(平台部分)被垂直向上弯曲，然后所述保护电路模块被垂直向下弯曲，从而将保护电路模块设置于电池单元。
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