CN102222806A - 电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池包的电池组件。因为电连接到PCB的输出端子的多条导线围绕PCB的至少一部分安装，所以可提高导线的抗拉强度。

Description

电池组件
技术领域
本发明的一个或多个实施方式涉及二次电池包(battery pack)的电池组件，在其中导线可以容易地连接到保护电路模块(PCM)组件。
背景技术
与一次电池不同，二次电池是可充电且可放电的。二次电池用作诸如膝上型电脑和蜂窝电话的移动装置、电动汽车、混合电动汽车、电动自行车的能源或者不间断电源。锂(Li)离子电池是二次电池的实例。二次电池可以根据其形状分为圆柱型、矩形型、以及袋型。
为了给二次电池提供安全，保护电路模块(PCM)电连接到电池单元。在PCM中，诸如场效应晶体管(FET)的元件安装在印刷电路板(PCB)上。PCM包括连接到外部电路板的多个输出端子。
电连接到外部电路板的导线(wire)的端部被焊接到PCM的输出端子。因为导线的端部可以容易地与PCM的输出端子分离，所以连接部分需要具有足够的抗拉强度以抵抗分离。
发明内容
本发明的一个或多个实施方式包括其中导线可以牢固地连接到保护电路模块(PCM)的输出端子的二次电池包。
在以下的描述中部分地阐述额外的方面，并且部分将通过该描述变得明白或者可通过对当前实施方式的实践而习知。
上述需求在本发明的一个实施方式中得到满足，本发明该实施方式包括电池组件，该电池组件包括：电池单元，具有电极组件和盖组件，其中盖组件包括限定第一表面的盖板。该实施方式还包括具有电路板和至少一个保护器件的保护电路模块，该电路板限定第一表面和第二表面以及插置在第一表面与第二表面之间的侧表面，该至少一个保护器件安装在电路板上；其中保护电路模块安装在电池单元上使得保护电路模块的电路板的第一表面紧接盖板的第一表面定位，以及其中保护电路模块包括至少一个外部端子。该实施方式还包括至少一条导线，该至少一条导线耦接到保护电路模块的至少一个外部端子使得至少一条导线的至少一部分紧接电路板的第一表面定位。
在一个实施方式中，电路板的第一表面是底表面，以及至少一条导线的端部经由电路板的底表面耦接到外部端子。
在一个实施方式中，至少一个外部端子包括多个外部端子以及至少一条导线包括多条导线，以及其中至少一个分隔物插置在相邻导线之间。
在一个实施方式中，保护电路模块限定侧表面的外边缘，以及凹槽形成于外边缘中使得至少一条导线紧接电路板的侧表面定位在凹槽内。在另一实施方式中，凹槽被制造成使得至少一条导线位于凹槽内从而不从侧表面的外边缘向外延伸的尺寸。
在一个实施方式中，电池组件还包括插置在保护电路模块的电路板与电池单元的第一表面之间的至少一个加强块。在一个实施方式中，加强块包括第一加强块，该第一加强块在一位置接合保护电路模块的电路板，该位置邻近至少一条导线经由保护电路模块的电路板的第一表面到达外部端子的位置。
在一个实施方式中，电池组件包括第二加强块，该第二加强块插置在电池单元的第一表面与保护电路模块的电路板的第一表面之间，其中保护电路模块的电路板限定第一端和第二端，并且第一加强块邻近第一端定位以及第二加强块邻近第二端定位。
在一个实施方式中，至少一个开口形成在至少一个加强块中以允许至少一条导线从电路板的侧表面朝向外部端子延伸。在一个实施方式中，至少一个开口包括多个开口以及至少一条导线包括多条导线。在一个实施方式中，导线绕电路板卷绕。
在一个实施方式中，至少一条导线的耦接到至少一个外部端子的部分被涂有涂覆材料，从而增加至少一条导线与至少一个外部端子之间的耦接强度。
在一个实施方式中，至少一个外部端子包括电连接到电池单元的正端子的第一外部端子以及电连接到电池单元的负端子的第二外部端子。
附图说明
通过结合附图对实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明白且更易于理解，在附图中：
图1是根据本发明实施方式的二次电池包的分解透视图；
图2是透视图，示出组装的图1的二次电池包；
图3是图2的二次电池包的平面图；
图4是根据本发明另一实施方式的二次电池包的局部切除截面图；
图5是根据本发明另一实施方式的二次电池包的局部切除截面图；
图6是根据本发明另一实施方式的二次电池包的局部切除截面图；以及
图7是根据本发明另一实施方式的二次电池包的透视图。
具体实施方式
现在将详细地参考实施方式，其实例在附图中示出，其中通篇相似的附图标记表示相似的元件。在这点上，当前的实施方式可具有不同的形成且不应被理解为限于在此所阐述的描述。因此，仅通过参考附图在以下描述实施方式以解释当前描述的方面。
图1是根据本发明实施方式的二次电池包100的分解透视图。图2是透视图，示出组装的图1的二次电池包100。图3是图2的二次电池包的平面图。
参考图1-3，二次电池包100包括具有盖组件120的电池单元130以及电连接到电池单元130的保护电路模块140。盖组件120包括耦接到罐110的上端部的盖板121、位于盖板121的中心部的电极端子122以及位于电池单元130外部的引线板123。
电极部分(未示出)被容纳在罐110中，在该电极部分中正电极板、隔板和负电极板被卷绕成果冻卷型。盖板121焊接到罐110。电极端子122经由绝缘板124绝缘地耦接到盖板121。电极端子122具有第一极性。引线板123电连接到罐110或者盖板121的外表面的一部分。引线板123具有不同于第一极性的第二极性。例如，电极端子122用作负电极，而彼此电连接的罐110、盖板121和引线板123用作正电极。
保护电路模块140安装在电池单元130的上部分上。保护电路模块140包括印刷电路板(PCB)141、安装在PCB 141上的多个电子元件142以及用作安全元件的正温度系数(PTC)元件143。
PCB 141具有足够大以被安装在盖板121上的尺寸。PCB 141是其中沉积至少一个电路图案层的电路板。电子元件142包括IC芯片、FET、电阻器或者电容器。
PTC元件143包括第一连接引线144、第二连接引线145以及设置在第一连接引线144与第二连接引线145之间的PTC主体146。第一连接引线144电连接到电极端子122。第二连接引线145电连接到保护电路模块140的第一端子147。PTC主体146电连接在第一连接引线144与第二连接引线145之间。引线板123具有一个端部分123a，该端部分123a弯曲并电连接到保护电路模块140的第二端子148。
多条导线210连接到保护电路模块140的多个输出端子150并同时连接到外部电路板。导线210围绕至少一部分PCB 141安装。
详细地，第一输出端子151、第二输出端子152以及第三输出端子153形成在PCB 141的面对电池单元130的表面141a上。第一输出端子151用作正电极。第二输出端子152用作负电极。第三输出端子153测量电池单元130的当前状态，例如阻抗值。
导线210包括连接到第一输出端子151的第一导线211、连接到第二输出端子152的第二导线212以及连接到第三输出端子153的第三导线213。第一导线211、第二导线212以及第三导线213的端部分别焊接到第一输出端子151、第二输出端子152和第三输出端子153。第一导线211、第二导线212以及第三导线213的另一端部连接到连接器220，该连接器220连接到外部电路板。
导线210连接到在PCB 141的面对电池单元130的表面141a上的输出端子150。导线210经过PCB 141的侧壁141c朝着PCB 141的另一表面141b抽出。PCB 141的另一表面141b与PCB 141的面对电池单元130的表面141a相反。
导线210连接到的输出端子150可以使用诸如硅的涂覆构件涂覆使得导线210的抗拉强度可以进一步提高。
导线210围绕一部分PCB 141并且在PCB 141的另一表面141b上方延伸向上地安装。因而，与其中多个输出端子布置在与PCB的一个表面相反的表面上并且多个导线连接到输出端子的电池单元结构相比，根据当前实施方式的围绕一部分PCB 141的导线210可提高导线210的抗拉强度。
因为导线210位于PCB 141的侧壁141c处，所以占据了与导线210的厚度相应的体积。因而，二次电池包100还需要用于安装导线210的空间。
此外，当导线210安装在安装PCB 141的区域的外部时，可在二次电池包100的组装期间产生导线210与二次电池包100的其它部分的干扰，使得导线210可被损伤。
为了减少对导线210的损伤，导线210安装在安装PCB 141的区域的内部。也就是说，PCB 141被局部切除。导线210位于PCB 141的切除区域CP内。切除区域CP的形状不限于任何特定形状，只要导线能被定位在安装PCB 141的区域内。
因为导线210连接到输出端子150的部分位于电池单元130与保护电路模块140之间，所以安装加强块230以保证用于安装导线210的空间。
也就是说，加强块230位于布置成彼此面对的盖板121的上表面与PCB141的表面141a之间。加强块230的一个表面通过使用连接构件149诸如双面胶带附接到PCB 141的表面141a。加强块230的另一表面位于盖板121的上表面。加强块230的尺寸可以小于盖板121的尺寸。
加强块230的厚度大于导线210连接到输出端子150的部分的厚度。因此，导线210连接到输出端子150的部分可以位于盖板121的上表面与PCB141的表面141a之间。
在表1中示出对导线执行的抗拉强度试验的结果。
[表1]
  单位(KgF)   比较实例   实施方式
  1   1.02   1.74
  2   1.11   1.66
  3   1.13   1.72
  4   1.04   1.65
  5   1.21   1.78
  6   1.03   1.71
  7   1.16   1.61
  8   1.25   1.59
  9   0.98   1.75
  10   1.06   1.84
  平均抗拉强度   1.099   1.705
  最大抗拉强度   1.25   1.84
  最小抗拉强度   0.98   1.59
在表1中，比较实例是导线不围绕一部分PCB以及同时不执行使用涂覆构件诸如硅的后处理工艺的情形，而实施方式是根据当前实施方式的导线围绕一部分PCB的情形。参考表1，在比较实例中，十(10)条导线的平均抗拉强度、最大抗拉强度和最小抗拉强度分别是1.099KgF、1.25KgF和0.98KgF。相反，在实施方式中，十(10)条导线的平均抗拉强度、最大抗拉强度和最小抗拉强度分别是1.705KgF、1.84KgF和1.59KgF。因此，可以看出与比较实例相比，在该实施方式中的平均抗拉强度可以增加50％或以上，而不用使用涂覆构件的后处理工艺。
图4是根据本发明另一实施方式的二次电池包的局部切除截面图。在图中，相似的附图标记表示具有相同功能的相似元件。在实施方式的以下描述中，将主要在其性能特征方面描述每个实施方式。
参考图4，导线210连接到在PCB 141的面对电池单元130的表面141a上的输出端子150，然后经过PCB 141的侧壁141c朝PCB 141的另一表面141b抽出。因此，在围绕一部分PCB 141的同时，导线210被在PCB 141的另一表面141b上方延伸向上地安装。
多个加强块430安装在盖板121的上表面与PCB 141的表面141a之间。加强块430包括第一加强块431和第二加强块432。然而，加强块的数量不限于此并且安装至少一个加强块。
第一加强块431位于导线210连接到输出端子150的部分处。用于容纳上述连接部分的容纳孔433形成在第一加强块431中。详细地，容纳孔433形成为距第一加强块431的面对PCB 141的表面141a的表面预定深度并具有用于容纳连接部分的尺寸。容纳孔433的横截面形状是在第一加强块431的中心处的半圆形。
因此，第一加强块431保持在盖板121的上表面与PCB 141的表面141a之间的预定间距并且可同时容纳导线210连接到输出端子150的部分。第二加强块432位于安装第一加强块431的部分的相对侧，但是第二加强块432的位置不限于此。
第一加强块431和第二加强块432利用双面胶带附接到PCB 141的表面141a。然而，本发明不限于此，因而第一加强块431和第二加强块432可以附接到盖板121的上表面。
图5是根据本发明另一实施方式的二次电池包的局部切除截面图。参考图5，导线210连接到在PCB 141的面对电池单元130的表面141a上的输出端子150，然后经过PCB 141的侧壁141c朝PCB 141的另一表面141b抽出。因此，导线210安装成在PCB 141的另一表面141b上方向上地延伸，围绕一部分PCB 141。
多个加强块530安装在盖板121的上表面与PCB 141的表面141a之间。加强块530包括第一加强块531和第二加强块532。
第一加强块531位于导线210连接到输出端子150的部分处。第一加强块531包括用于容纳连接部分的多个容纳孔533。详细地，容纳孔533形成为距第一加强块531的面对PCB 141的表面141a的表面的预定深度并且具有用于容纳连接部分的尺寸。
与图4的实施方式不同，第一容纳孔533包括第一容纳孔534、第二容纳孔535和第三容纳孔536，在第一容纳孔534中容纳连接到第一输出端子151的第一导线211、在第二容纳孔535中容纳连接到第二输出端子152的第二导线212、以及在第三容纳孔536中容纳连接到第三输出端子153的第三导线213。容纳孔533的数量相应于导线210的数量。
容纳孔533通过使彼此分离而布置成在第一加强块531的中心具有半圆形截面，或者布置成从第一加强块531的一侧到另一侧的条形。本发明不限于以上形状，可以使用容纳孔533的各种形状和布置。
因此，第一加强块531保持盖板121的上表面与141的表面141a之间的预定间距。同时，导线210连接到输出端子150的部分可以容纳在容纳孔533中。因为容纳孔533为多个并彼此分离，所以导线210连接到输出端子150的部分可以容纳在每个容纳孔533中。因而，可以防止相邻导线210之间的电短路。第二加强块532位于安装第一加强块531的部分的相对侧，但是第二加强块532的位置不限于此。
图6是根据本发明另一实施方式的二次电池包的局部切除截面图。参考图6，导线210连接到在PCB 641的面对电池单元130的表面641a上的输出端子150，然后经过PCB 641的侧壁641c朝PCB 641的另一表面641b抽出。在导线210围绕一部分PCB 641的同时，导线210安装成在PCB 641的另一表面641b上方向上地延伸。
多个加强块630安装在盖板121的上表面与PCB 641的表面641a之间。加强块630保证在其中导线210连接到输出端子150的空间。
PCB 641在沿其厚度的方向上被局部切除。导线210连接到输出端子150的部分位于PCB 641的切除区域CP内。切除区域CP具有使得连接部分不从PCB 641的未被切除的表面641a向下突出的尺寸。因此，二次电池包的尺寸还可以通过减少加强块630的安装厚度而减小。当二次电池包的尺寸相同时，电池的容量可以通过增加电池单元130的尺寸而增加。
图7是根据本发明另一实施方式的二次电池包的透视图。参考图7，导线210连接到图1的在PCB 141的面对电池单元130的表面141a处的输出端子150。导线210绕PCB 141卷绕至少一次。因此，导线210既接触PCB141的表面141a又接触另一表面141b。
此外，PCB 141在接触导线210的部分处被局部切除。导线210位于PCB141的切除区域CP内。切除区域CP可以通过切除PCB 141的一侧或者同时切除PCB 141的两侧获得。切除区域CP的形状不限于此。
此外，用于分割导线210的多个分隔壁710可以附加地安装在上述实施方式中的切除区域CP中。因而，可以防止导线210之间的电短路。
如上所述，根据本发明的二次电池包，因为电连接到PCB的输出端子的多个导线围绕至少一部分PCB安装，所以可以提高导线的抗拉强度。此外，为了进一步提高导线的抗拉强度，导线连接到输出端子的部分还可以使用诸如硅的涂覆构件涂覆。
应该理解的是，这里所描述的示范性实施方式仅应以描述性含义理解而不用于限制目的。在每个实施方式内的特征或者方面的描述应该典型地被理解为可用于在其他实施方式中的其他类似特征或方面。
本申请要求享有2010年4月13日提交的发明名称为“SECONDARYBATTERY PACK”的美国临时申请No.61/323,707的权益，在此结合其全部内容作为参考。

Claims (19)

1.一种电池组件，包括：
电池单元，具有电极组件和盖组件，其中所述盖组件包括限定第一表面的盖板；
保护电路模块，具有电路板和至少一个保护器件，该电路板限定第一表面和第二表面以及插置在所述第一表面与所述第二表面之间的侧表面，所述至少一个保护器件安装在所述电路板上，其中所述保护电路模块安装在所述电池单元上使得所述保护电路模块的所述电路板的所述第一表面紧接所述盖板的所述第一表面定位，以及其中所述保护电路模块还包括至少一个外部端子；
至少一条导线，耦接到所述保护电路模块的所述至少一个外部端子，使得所述至少一条导线的至少一部分紧接所述电路板的所述第一表面定位。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述电路板的所述第一表面是底表面，以及其中所述至少一条导线的端部经由所述电路板的所述底表面耦接到所述至少一个外部端子。
3.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述至少一条导线耦接到所述至少一个外部端子使得所述至少一条导线紧接所述电路板的所述侧表面定位并且紧接所述电路板的所述第一表面定位。
4.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述至少一个外部端子包括多个外部端子以及所述至少一条导线包括分别耦接到所述多个外部端子的多条导线。
5.根据权利要求4所述的电池组件，其中所述多条导线紧接所述电路板的所述第一表面定位，以及其中至少一个分隔物插置在相邻的导线之间。
6.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述保护电路模块的所述电路板限定所述侧表面的外边缘，以及其中凹槽形成于所述外边缘中使得所述至少一条导线紧接所述电路板的所述侧表面定位在所述凹槽内。
7.根据权利要求6所述的电池组件，其中所述凹槽的深度被制造成使得所述至少一条导线位于所述凹槽内从而不从所述侧表面的所述外边缘向外延伸的尺寸。
8.根据权利要求6所述的电池组件，其中所述保护电路模块的所述电路板包括第一端和第二端，以及其中所述外部端子和凹槽邻近该第一端定位。
9.根据权利要求1所述的电池组件，还包括插置在所述保护电路模块的所述电路板与所述盖板的所述第一表面之间的至少一个加强块。
10.根据权利要求9所述的电池组件，其中所述至少一个加强块包括第一加强块，该第一加强块在一位置接合所述保护电路模块的所述电路板，该位置邻近所述至少一条导线经由所述保护电路模块的所述电路板的所述第一表面到达所述外部端子的位置。
11.根据权利要求10所述的电池组件，还包括第二加强块，该第二加强块插置在所述盖板的所述第一表面与所述保护电路模块的所述电路板的所述第一表面之间，其中所述保护电路模块的所述电路板限定第一端和第二端，并且所述第一加强块邻近所述第一端定位以及所述第二加强块邻近所述第二端定位。
12.根据权利要求9所述的电池组件，其中至少一个开口形成在所述至少一个加强块中以允许所述至少一条导线从所述电路板的所述侧表面朝向所述外部端子延伸。
13.根据权利要求12所述的电池组件，其中所述至少一条导线包括多条导线以及其中形成在所述至少一个加强块中的所述至少一个开口包括形成在所述至少一个加强块中的多个开口，其中所述多个开口的每一个均容纳所述多条导线之一。
14.根据权利要求9所述的电池组件，其中所述保护电路模块的所述电路板的所述侧表面包括第一侧面和第二侧面，以及其中至少一条导线围绕所述电路板的所述第一侧面和所述第二侧面以及所述第一表面和所述第二表面延伸。
15.根据权利要求14所述的电池组件，其中所述至少一个加强块被定位从而插置在所述电路板的所述第一表面上所述至少一条导线到达所述至少一个外部端子的位置与所述盖板的所述第一表面之间，以及其中所述至少一个加强块包括至少一个开口，该至少一个开口被制成容纳绕所述电路板卷绕的所述至少一条导线的尺寸。
16.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述保护电路模块的所述电路板具有第一厚度，以及其中所述电路板的所述至少一条导线经由所述电路板的所述第一表面到达所述至少一个外部端子的区域具有小于所述第一厚度的第二厚度，从而容纳所述至少一条导线的厚度。
17.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述保护电路模块的所述电路板的所述侧表面包括第一侧面和第二侧面，以及其中至少一条导线围绕所述电路板的所述第一侧面和第二侧面以及所述第一表面和所述第二表面延伸从而绕所述电路板卷绕。
18.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述至少一条导线的耦接到所述至少一个外部端子的部分被涂有涂覆材料，从而增加所述至少一条导线与所述至少一个外部端子之间的耦接强度。
19.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述至少一个外部端子包括电连接到所述电池单元的正端子的第一外部端子以及电连接到所述电池单元的负端子的第二外部端子。
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