CN101599551A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池组，该电池组包括：包括阴极和阳极的裸电池；和电联接到裸电池的阳极和阴极的板上芯片(COB)模块。所述COB模块控制裸电池的充电/放电。所述COB模块能够通用于不同类型的电池并能够被连接到各种电装置。

Description

电池组
相关申请的交叉引用
本申请基于2008年6月5日提交于韩国知识产权局(KIPO)、申请号为2008-53204的韩国专利申请，并且要求该申请的优先权，该申请的公开内容在此通过引用被并入本文。
技术领域
本公开内容的各方面涉及电池组。
背景技术
通常，通过将裸电池电联接到保护电路板形成电池组。裸电池包括密封在罐中的电极组件和电解液。裸电池根据可逆化学反应充电或放电。保护电路板通过控制裸电池的电流防止裸电池过充电和过放电。电池组可被安装在电子设备上。
保护电路板包括通过表面贴装技术(SMT)方法安装在绝缘基板上的芯片型电元件。每个电元件被单独安装在基板上。相应地，如果保护电路板的设计略微改变，则其制造时间显著增加，特别是当大规模生产保护电路板时。
发明内容
根据本公开内容的一方面，提供一种电池组，该电池组包括：具有阴极和阳极的裸电池；和电联接到裸电池用于控制裸电池的充电/放电的COB模块。
本发明另外的方面和/或优点将部分地显示在以下的描述中，并部分地通过这些描述变得显而易见，或可通过实施本发明而获悉。
附图说明
通过以下参照附图的各示例性实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见并更易于理解，其中：
图1a是例示根据本公开内容一个示例性实施例的电池组的分解立体图；
图1b是例示图1a的电池组的部分组装状态的分解立体图；
图1c是例示图1a的电池组在组装后的立体图；
图1d是例示图1a的COB模块的仰视图；
图1e是沿图1d的线‘I-I’所取的COB模块的剖视图；
图1f是图1a的座基板的俯视图；
图1g是沿图1f的线‘II-II’所取的座基板的剖视图；
图1h是沿图1c的线‘III-III’所取的电池组的局部剖视图；
图2是例示根据本公开内容一个示例性实施例的制造电池组的过程的流程图；和
图3a至3d是例示出制造过程的过程图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的示例性实施例，其实例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指示相似的元件。所述示例性实施例在下文中参照附图进行描述，以说明本发明的各方面。
如在此所述，当第一元件被表达为设置在或形成在第二元件“上”或“邻近”第二元件时，第一元件可直接接触第二元件或可通过位于第一和第二元件之间的一个或多个其它元件而与第二元件分离。与此不同的是，当元件被称为“直接”设置在或形成在另一元件“上”时，不存在中间元件。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个所列相关项的任何或所有组合。
图1a是根据本公开内容一个示例性实施例的电池组的分解立体图。图1b例示电池组的部分组装状态。图1c是例示电池组的组装状态的立体图。图1d是例示图1a的COB模块的仰视图。图1e是沿图1d的线‘I-I’所取的COB模块的剖视图。图1f是图1a的座基板的俯视图。图1g是沿图1f的线‘II-II’所取的座基板的剖视图。图1h是沿图1c的线“‘III-III’所取的电池组的局部剖视图。
参见图1a至1h，根据本公开内容一个实施例的电池组10包括：裸电池100、COB(板上芯片)模块200、座基板300、正温度系数(PTC)元件400、引线接线片500和绝缘带600。电池组10进一步包括壳体700和标签800。
裸电池100包括：具有阴极110和阳极120的电极组件(未示出)，以及电解液(未示出)。裸电池100可为罐型电池，该罐型电池包括用于容纳电极组件和电解液的罐130。罐130可以是金属的，并可通过深冲压方法形成。裸电池100可为袋型电池，该袋型电池包括具有铝层的袋以替代罐130。根据本示例性实施例，裸电池100被显示为罐型电池。
COB模块200包括：绝缘基板210、印刷电路图样220、导电垫230、充电/放电端子240和中央处理单元250。中央处理单元250作为单独的集成电路可通过COB方法而不是经过传统的组装或封装被直接安装在基板210上并被电连接到基板210。这样，中央处理单元250也可被称为COB芯片250。COB模块200被电联接到阴极110和阳极120，并控制裸电池100的充电/放电(电流)。COB模块200在尺寸上适于被包括在电池组10内。因此，COB模块200可被设置在裸电池100的长侧表面或短侧表面处。COB模块200可通过引线接线片500被电联接到裸电池100。
基板210可由酚醛塑料或诸如环氧树脂之类的聚合物树脂形成。基板210通常包括多个堆叠的绝缘层。印刷电路图样220由诸如铜之类的导电金属形成。印刷电路图样220可在基板210的上、下表面之间延伸，即通过限定在基板210中的孔。
导电垫230包括第一导电垫231和第二导电垫232。第一导电垫231例如通过钎焊被连接到座基板300的第一导电端子331。此外，第一导电垫231被连接到印刷电路图样220，并由此被电连接到充电/放电端子240的阴极端子241。
第二导电垫232例如通过钎焊被连接到座基板300的第二导电端子332。第二导电垫232被连接到印刷电路图样220，并由此被电联接到充电开关元件251a1和放电开关元件251a2。
导电垫230可比印刷电路图样220厚，以被焊接或钎焊到另一金属件。导电垫230可由镍或含镍合金形成，以改善导电性。
充电/放电端子240包括阴极端子241、阳极端子242和辅助端子243。充电/放电端子240被电联接到印刷电路图样220，并被形成在基板210的上表面上。充电/放电端子240能用作触点以将便携式电子设备(未示出)电联接到裸电池100。充电/放电端子240的宽度窄于裸电池100的设置有端子240的侧部的宽度。因此，端子240不会增加电池组10的厚度。
阴极端子241与辅助端子243分开预定距离，并被设置在辅助端子243的一侧处。阴极端子241经由印刷电路图样220被电连接到第一导电垫231。
阳极端子242与辅助端子243分开预定距离，并被设置在辅助端子243的相反侧处。阳极端子242经由印刷电路图样220被电连接到充电开关元件251a1和放电开关元件251a2。
辅助端子243被设置在阴极端子241与阳极端子242之间并处于基板210的中间。辅助端子243经由印刷电路图样220被电联接到控制电路251a3。控制电路251a3确定裸电池100是正在充电还是放电。
辅助端子243被设置在基板210中间以与常用端子构造一致。阴极、阳极和辅助端子241、242和243的间隔被设定在允许容差范围内，使得COB模块200能被连接到各种装置。换句话说，充电/放电端子240通过简化结构制造。因此其制造和维护成本降低。
中央处理单元250包括电元件251和绝缘体252。电元件251包括有源元件251a和无源元件251b。电元件251被涂覆以绝缘体252。有源元件251a包括充电开关元件251a1和放电开关元件251a2以及控制电路251a3。
充电开关元件251a1被连接到印刷电路图样220并位于基板210上。充电开关元件251a1可为FET(场效应晶体管)并在裸电池100充电时被接通。放电开关元件251a2可在充电过程中关断以仅允许充电电流流动。
放电开关元件251a2被连接到印刷电路图样220并位于基板210上。放电开关元件251a2可为FET并在裸电池100放电时被接通。充电开关元件251a1可在放电过程中关断以仅允许放电电流流动。
控制电路251a3为集成半导体元件。控制电路251a3通过印刷电路图样220被电连接到充电开关元件251a1和放电开关元件251a2。控制电路251a3控制充电开关元件251a1和放电开关元件251a2的开关操作。在裸电池100的充电过程中，通过控制电路251a3接通充电开关元件251a1。在裸电池100的放电过程中，通过控制电路251a3接通放电开关元件251a2。
当过度充电电压施加于裸电池100时，通过控制电路251a3关断充电开关元件251a1，以防止裸电池100过充电。当裸电池100过放电时，通过控制电路251a3关断放电开关元件251a2，从而保护裸电池100免于过放电。换句话说，裸电池100被过充电或过放电，则通过控制电路251a3关断充电和/或放电开关元件251a1和251a2，并由此防止裸电池100过热或受损。
控制电路251a3具有温度传感操作。当控制电路251a3检测到裸电池100过热时，通过控制电路251a3关断充电开关元件251a1和放电开关元件251a2。这样，在检测到特定温度时裸电池100中的电流被切断。根据示例性实施例，控制电路251a3通过连接或切断通向裸电池100的阳极120的电流路径而控制与裸电池100的电联接。
无源元件251b可为如电阻器、电容器和/或电感器的电元件。无源元件251b被电联接到印刷电路图样220并被设置在基板210的上表面上。无源元件251b被电联接到有源元件251a。无源元件251b控制施加到有源元件251a的电压和电流。
绝缘体252围绕电元件251并防止电元件251由于异物而短路。绝缘体252可被结合到基板210。绝缘体252可为由诸如环氧树脂之类的聚合物树脂形成的注射成型框架。绝缘体252被设置在基板210上并覆盖电元件251，以防止电元件251外露。换句话说，绝缘体252使电元件251绝缘并将电元件251固定到基板210。因此，电元件251与基板210以及充电/放电端子240和导电垫230集成。这样COB模块200以简化结构形成。
绝缘体252被模制到中央处理单元250，其中电元件251被安装在基板210上。中央处理单元250设置在基板210中间。中央处理单元250具有比传统处理单元更易于安装的简化结构，其中在传统处理单元中每一电元件为单独安装在PCB(印刷电路板)上的半导体芯片封装。
第一和第二导电垫231和232被分别设置在中央处理单元250的相反侧上。换句话说，通向阴极110和阳极120的电流路径被分开预定距离。因此，阴极110与阳极120之间的短路可能性被显著减低。COB模块200的结构被简化。因此COB模块200的制造成本被降低。
中央处理单元250被设置在基板210的下表面上。充电/放电端子240被设置在基板210的上表面上。因此，充电/放电端子240可易于被连接到便携式电子设备。此外，中央处理单元250和充电/放电端子240相互对应。印刷电路图样220的结构被简化，且基板210具有堆叠形式。因此，COB模块200的结构非常简化，其制造成本由此被降低。
基板210的上表面的表面积为充电/放电端子240的暴露表面的表面积的120％至400％。COB模块200与导电垫230和中央处理单元250组装在一起，因而基板210的上表面的表面积可为充电/放电端子240的暴露表面的表面积的大约120％。这样，用于中央处理单元250和导电垫230的安装空间被占据。此外，基板210的上表面的面积小于充电/放电端子240的暴露表面积的400％。因此COB模块200的结构和尺寸得以改进。
COB模块200的结构被简化，因而即使电池组10的结构发生改变也可使用COB模块。因此其制造成本被降低。此外，当裸电池100充电或放电时，COB模块200控制裸电池100的电流。COB模块200被布置在裸电池100的一侧，从而不增加电池组10的厚度。
座基板300包括绝缘基板310、印刷电路图样320和导电端子330。基板310大致由与基板210相同的材料制成。基板310比基板210长以支撑COB模块200。
印刷电路图样320通过形成在基板310中的孔延伸。此外，印刷电路图样320被形成在基板310的上、下部分上，并形成用于连接到导电端子330的安装空间。印刷电路图样320可由诸如铜之类的导电金属材料形成。
导电端子330位于基板310的相反表面上。此外，导电端子330被电联接到导电垫230。导电端子330包括第一、第二、第三和第四导电端子331、332、333和334。
第一导电端子331位于基板310的上表面上并通过印刷电路图样320被电联接到第一导电垫231。第一导电端子331和第一导电垫231例如可通过钎焊被联接。第二导电端子332位于基板310的上表面上并通过印刷电路图样320被电联接到第二导电垫232。第二导电端子332和第二导电垫232例如可通过钎焊被联接。
第三导电端子333位于基板310的下表面上并被连接到PTC元件400。第三导电端子333和PTC元件400例如可通过钎焊被连接。第四导电端子334位于基板310的下部分上并例如通过钎焊被连接到第二引线接线片520。
第一和第三导电端子331和333在基板310的相反侧上相互面对，并由通过基板310中的孔延伸的印刷电路图样320被电联接。第二和第四导电端子332和334在基板310的相反侧上相互面对，并由通过基板310中的孔延伸的印刷电路图样320被电连接。因此，导电端子330的布置简化了布线，座基板300的制造成本由此被降低。导电端子330可由镍或含镍合金形成，以提高其导电性和焊接性。
座基板300将裸电池100电联接到COB模块200。座基板300在结构上将COB模块200附接到裸电池100，以将COB模块200有效用作通用COB模块。
PTC元件400被连接到第一引线接线片510和第三导电端子333，以将座基板300电联接到裸电池100。此外，PTC元件400被设置在裸电池100的侧部处，从而不增加电池组10的厚度。当裸电池100的温度升高超过临界温度时，PTC元件400的内阻增加以切断裸电池100的电流。
引线接线片500包括第一和第二引线接线片510和520。第一引线接线片510将阴极110电联接到PTC元件400。第一引线接线片510围绕裸电池100的角部弯曲。第一引线接线片510被设置在电池组10的侧部处，从而不增加电池组10的厚度。第二引线接线片520将阳极120电联接到第四导电端子334。第二引线接线片520围绕裸电池100的另一角部弯曲。
第一和第二引线接线片510和520被电联接到座基板300。此外，第一和第二引线接线片510和520被电联接到COB模块200。在此，第一和第二引线接线片510和520、座基板300和COB模块200形成围绕电池组10三个侧部的‘U’形。因此，电池组10的厚度没有增加。
带600在两侧涂覆有粘合剂，并将引线接线片500结合到裸电池100。带600使第二引线接线片520与阴极110绝缘。
壳体700包括上盖710、第一侧盖720和第二侧盖730。上盖710围绕COB模块200。上盖710包括对应于充电/放电端子240的充电/放电端子孔711。
第一侧盖720围绕裸电池100的第一侧，并被结合到第一引线接线片510。第一侧盖720防止第一引线接线片510外短路。第二侧盖730围绕裸电池100的第二侧，并被结合到第二引线接线片520。第二侧盖730防止第二引线接线片520外短路。第一侧盖720和第二侧盖730设置有翼部以围绕裸电池100的相应侧并保护裸电池100的边缘不受外部冲击。
壳体700围绕COB模块以保护COB模块200。壳体700包括使充电/放电端子240外露的充电/放电端子孔711。壳体700可与COB模块200集成。壳体700和COB模块200可相互机械或化学粘接。
参见图1h，双面胶带712被设置在壳体700内。双面胶带712将COB模块200的基板210粘接到壳体700。因此，COB模块200与壳体700集成，充电/放电端子240的位置相对于充电/放电端子孔711被保持。
标签800围绕第一和第二侧盖720和730以及裸电池100。因此，标签800有助于将壳体700附接到裸电池100。
如前所述，COB模块200控制裸电池100的充电/放电，并可通用于各种类型的电池中。因此降低制造成本。COB模块200被构造为易于公差控制。因此降低维护成本。
电池组10集成座基板300、PTC元件400、引线接线片500、壳体700和COB模块200。因此电池组结构显著简化。COB模块200通过控制裸电池100的电流而改善裸电池100的耐久性并防止裸电池100的过热和老化。因此电池组10的稳定性得以改善。
COB模块200集成中央处理单元250、充电/放电端子240和导电垫230，因此与传统基板相比减小安装空间。此外，在电池组10中，COB模块200、座基板300、引线接线片500和PTC元件400被设置在裸电池100的侧部处。因此电池组10的厚度没有增加。
图2是例示根据本公开内容的一个示例性实施例的电池组10的制造方法的流程图。图3a至3d是显示电池组10的制造方法的过程图。参见图2，该制造方法包括制备裸电池(操作S10)和形成组(操作S20)。
参见图3a，在操作S10中，制备包括阴极110和阳极120的裸电池100。引线接线片500被附接到阴极110和阳极120并附接到座基板300。
在操作S20中(参见图3b)，COB模块200经由座基板300被电联接到阴极110和阳极120。COB模块200被电联接到与裸电池100电联接的座基板300。COB模块200位于座基板300上。然后，参见图3c，裸电池100由壳体700围绕。COB模块200包括被电联接到印刷电路图样220的中央处理单元250以及导电垫231和232。
在电池组的制造方法中，COB模块200被结合到座基板300，然后利用壳体700覆盖COB模块200。因此简化制造过程，降低制造成本。此外，COB模块200可以是与中央处理单元250、充电/放电端子240以及第一和第二导电垫231和232集成形成的通用COB模块。因此减少电池组10的制造时间，并降低制造成本。
参见图1h，COB模块200被集成结合到壳体700。裸电池100和COB模块200可相互电联接，且裸电池100可由壳体700围绕。COB模块200被结合到壳体700，制造过程被简化。因此减少制造时间，并由此降低制造成本。
如前所述，根据本公开内容各方面的电池组产生以下效果。第一，所述电池组使用能控制裸电池的充电/放电并能用于任何类型电池的通用COB模块，由此降低维护成本和制造成本。所述COB模块具有简化结构，这有利于安装，从而减少制造过程和时间。
虽然已显示和描述本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应认识到的是，在不背离本发明的原理和精神的情况下，可在这些实施例中进行变化，本发明的范围由权利要求书及其等同方案限定。

Claims (20)

1、一种电池组，包括：
包括阴极和阳极的裸电池；和
电联接到所述裸电池的所述阴极和所述阳极的板上芯片模块，用于控制通向和/或离开所述裸电池的电流。
2、根据权利要求1所述的电池组，其中所述板上芯片模块包括：
绝缘基板；
设置在所述绝缘基板的第一表面上的板上芯片；
设置在所述绝缘基板的所述第一表面上的导电垫；
设置在所述绝缘基板的相反的第二表面上的端子；和
印制在所述绝缘基板上的电路图样，用于电联接所述导电垫、所述端子和所述板上芯片。
3、根据权利要求2所述的电池组，其中所述端子包括阴极端子、阳极端子和设置在所述阴极端子与阳极端子之间的辅助端子。
4、根据权利要求2所述的电池组，其中所述板上芯片包括：
电连接到所述电路图样的电元件；和
覆盖所述电元件的绝缘体。
5、根据权利要求4所述的电池组，其中所述电元件包括：
接通以使所述裸电池充电的充电开关元件；
接通以使所述裸电池放电的放电开关元件；和
用于控制所述充电和放电开关元件的开关的控制电路。
6、根据权利要求4所述的电池组，其中所述绝缘体包括环氧树脂或者含有环氧化物的聚合物树脂。
7、根据权利要求4所述的电池组，其中所述绝缘体被附接到所述绝缘基板。
8、根据权利要求2所述的电池组，其中：
所述板上芯片被设置在所述绝缘基板的中间；和
所述导电垫被设置在所述板上芯片的相反侧上。
9、根据权利要求2所述的电池组，其中所述板上芯片面向所述端子。
10、根据权利要求2所述的电池组，其中所述绝缘基板的所述第二表面的表面积是所述端子的暴露部分的表面积的120％至400％。
11、根据权利要求2所述的电池组，进一步包括将所述板上芯片模块附接到所述裸电池的座基板。
12、根据权利要求11所述的电池组，其中所述座基板将所述裸电池电联接到所述板上芯片模块。
13、根据权利要求11所述的电池组，其中所述座基板包括：
第二绝缘基板；
设置在所述第二绝缘基板的相反侧上的第二端子；和
电连接相反成对的所述第二端子的印刷电路图样；
其中所述第二端子被连接到所述导电垫。
14、根据权利要求11所述的电池组，进一步包括电连接所述座基板与所述裸电池的正温度系数元件。
15、根据权利要求11所述的电池组，进一步包括电连接所述裸电池与所述座基板的引线接线片。
16、根据权利要求15所述的电池组，其中所述引线接线片包括：
电连接所述阴极与所述板上芯片模块的第一引线接线片；和
电连接所述阳极与所述板上芯片模块的第二引线接线片。
17、根据权利要求16所述的电池组，进一步包括将所述第二引线接线片附接到所述裸电池的绝缘带。
18、根据权利要求2所述的电池组，进一步包括覆盖所述板上芯片模块的壳体，所述壳体具有对应于所述端子的孔。
19、根据权利要求18所述的电池组，其中所述壳体围绕所述裸电池的三侧设置。
20、根据权利要求18所述的电池组，其中所述板上芯片模块被设置在所述裸电池的面向所述壳体的侧表面上。
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