CN102986055A - 具有新型结构的电池组壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池组壳体，在该电池组壳体中容纳有包括沿横向方向布置的两个或更多个电池单元的电池单元布置以及保护电路模块。电池组壳体包括：下壳体，电池单元布置和保护电路模块被容纳在该下壳体中；和上壳体，该上壳体覆盖下壳体以固定电池单元布置和保护电路模块的位置。下壳体被划分成在其中容纳电池单元的电池单元安装部和在其中容纳保护电路模块的保护电路模块安装部。分隔壁形成在电池单元安装部和保护电路模块安装部之间的界面处从而限定两个隔室。开口被形成在分离壁的一部分中，所述开口与电池单元的电极端子和保护电路模块之间的电连接部相对应，使得电池单元的电极端子朝着保护电路模块暴露。

Description

具有新型结构的电池组壳体
技术领域
本发明涉及一种新型结构的电池组壳体，并且更加具体地，涉及一种用于电池组的电池组壳体，在该电池组壳体中安装有包括沿横向方向布置的两个或更多个电池单元的电池单元阵列和包括用于控制电池组的运行的保护电路的保护电路模块，该电池组壳体包括：下壳体，电池单元阵列和保护电路模块被安装在该下壳体上；和上壳体，该上壳体被布置在下壳体上方使得上壳体覆盖下壳体以将电池单元阵列和保护电路模块固定到适当位置，其中下壳体被分隔成电池单元安装部和保护电路模块安装部，电池单元被安装在该电池单元安装部上，保护电路模块被安装在该保护电路模块安装部上，在电池单元安装部和保护电路模块安装部之间的界面处形成分隔壁，并且在分隔壁的与在电池单元的电极端子和保护电路模块之间的电连接区域相对应的部分处形成开口，电池单元的电极端子通过该开口朝着保护电路模块暴露。
背景技术
随着移动装置的日益开发，并且对这种移动装置的需求已经增加，对二次电池的需求也已经急剧增大。在这样的二次电池中锂二次电池呈现高的能量密度和工作电压以及良好的充电保持和使用寿命特性，该锂二次电池已被广泛用作各种电子产品以及各种移动装置的能量源。
然而，在锂二次电池中含有各种可燃材料。结果，由于电池过充电、电池中的过电流或其它外部物理冲击，锂二次电池可能被加热或爆炸。即，锂二次电池的安全性是非常低的。因此，为有效地控制锂二次电池的异常状态，诸如锂二次电池过充电或锂二次电池中的过电流，诸如正温度系数（PTC）元件和保护电路模块（PCM）的安全元件在安全元件被连接到电池单元的状态下被安装到电池单元。
在各种应用中已经使用了锂二次电池。通常，锂二次电池被用作膝上型计算机的电源。安装在膝上型计算机中的电池组要求高功率和大容量。为此，已通常使用包括多个柱状电池单元的常规的柱状电池组。然而，近年来，膝上型计算机的尺寸已经减小，并且因此，对薄型电池组存在高度需求。
因此，对于其中袋状电池单元被用于制造薄型电池组的电池组壳体存在高度需求，从而增加电池组的容量，简化电池组的制造工艺，并且最小化电池组的总尺寸。
而且，由于电池单元的电极端子和保护电路模块的部件之间的接触或者从电池单元中的一个或更多个泄漏到保护电路模块的电解质的流动可能出现短路。因此，对于被构造成具有能够解决上述问题的结构的电池组壳体存在高度需求。
发明内容
技术问题
因此，已经做出本发明以解决上述问题以及还未解决的其它的技术问题。
具体地，本发明的目的是为了提供一种电池组壳体，该电池组壳体包括表现高功率或者大容量的两个或更多个电池单元，使用简单和容易的制造工艺制造该电池组壳体，从而减少电池壳体的制造成本，并且该电池组壳体具有紧凑的结构。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供一种用于电池组的电池组壳体来完成以上和其它的目的，在该电池组壳体中安装有包括沿横向方向布置的两个或更多个电池单元的电池单元阵列和包括用于控制电池组的运行的保护电路的保护电路模块（PCM），该电池组壳体包括：下壳体，电池单元阵列和保护电路模块被安装在该下壳体上；和上壳体，该上壳体被布置在下壳体上方使得上壳体覆盖下壳体以将电池单元阵列和保护电路模块固定到适当位置，其中下壳体被分隔成电池单元安装部和保护电路模块安装部，电池单元被安装在该电池单元安装部上，保护电路模块被安装在该保护电路模块安装部上，在电池单元安装部和保护电路模块安装部之间的界面处形成分隔壁，并且在分隔壁的与电池单元的电极端子和保护电路模块之间的电连接区域相对应的部分处形成开口，电池单元的电极端子通过该开口朝着保护电路模块暴露。
因此，在根据本发明的电池组壳体中，因为分隔壁被形成在电池单元安装部与保护电路模块安装部之间的界面处，所以能够保持电池单元的电极端子和保护电路模块的组件之间的接触。而且，即使当电解质从电池单元中的一个或更多个泄漏时，也防止电解质流到保护电路模块，从而防止短路的发生。
而且，因为开口被形成在分隔壁的与电池单元的电极端子和保护电路模块之间的电连接区域相对应的部分处，电池单元的电极端子通过该开口朝着保护电路模块暴露，所以能够将电池单元的电极端子容易地焊接到保护电路模块的连接端子，该电池单元的电极端子通过开口暴露。
分隔壁的高度可以足以将电池单元安装部和保护电路模块安装部完全地相互隔离。
根据情况，保护电路模块安装部可以被构造成具有带有外部输入和输出端子安装部的结构，在该外部输入和输出端子安装部中安装用于将电流输入到电池组、从电池组输出电流以及向电池组发送信息并且从电池组接收信息的外部输入和输出端子。
在结构的优选示例中，具有与外部输入和输出端子相对应的尺寸的外部输入和输出端子开口可以被形成在上壳体的前部的一部分处使得外部输入和输出端子向上暴露。因此，通过外部输入和输出端子能够将来自于电池组的电力容易地供应到外部设备。
保护电路模块安装部可以被构造成具有包括支撑在电池单元的每个电极端子和保护电路模块之间的电连接区域的支撑部的结构。
支撑部的形状没有被特别地限制，只要支撑部能够容易地支撑电池单元的每个电极端子和保护电路模块之间的电连接区域即可。例如，支撑部可以以向上突起的形状被形成在下壳体上。
具体地，当通过电阻焊接将电池单元的每个电极端子和保护电路模块的相对应的一个连接端子彼此联接时，如果支撑部没有以向上突起的形状被形成在下壳体上，则保护电路模块不能耐受电阻焊条的压力，因此保护电路模块可能被弯曲。因此，在这样的情况下，有必要使用电阻焊接夹具将保护电路模块的连接端子和每个电池单元的阳极端子彼此联接，并且将通过电阻焊接彼此联接的保护电路模块的连接端子和每个电池单元的阳极端子安装在下壳体上。结果，工艺的数目被增加。
根据本发明，另一方面，下壳体包括支撑部，该支撑部以向上突起的形状形成，并且支撑部耐受当通过电阻焊接彼此联接电池单元的每个电极端子和保护电路模块的相对应的一个连接端子时产生的电阻焊接棒的压力。因此，电池单元和保护电路模块被安装在下壳体上，并且然后通过电阻焊接将每个电池单元的阳极端子和保护电路模块的相对应的一个连接端子直接地彼此联接，从而解决上述问题。
在优选的示例中，支撑部可以以十字型突起、笔直型突起、两个平行突起、或者柱状隆凸型突起的形状形成。因此，对于支撑部来说能够在电池单元的电极端子和保护电路模块之间的电阻焊接期间更加稳固地支撑在电池单元的电极端子和保护电路模块之间的电连接区域。
根据本发明的另一方面，提供一种电池组，包括：电池组壳体，该电池组壳体具有上述构造；电池单元阵列，该电池单元阵列包括沿横向方向布置的两个或更多个电池单元；以及保护电路模块（PCM），该保护电路模块（PCM）包括控制电池组的运行的保护电路。
具体地，电池组被构造成使得每个电池单元的阴极端子和保护电路模块之间的电连接区域被焊接以具有其中被附接到保护电路模块的各个连接端子的导电板包围每个电池单元的阴极端子的结构。
因此，在根据本发明的电池组中，基于所期望的电池组的容量将电池单元沿横向方向布置，经由导电板通过高焊接联接力将保护电路模块的连接端子和电池单元的电极端子直接彼此连接，该导电板被构造成具有特定的结构，并且经由被包括在保护电路模块中的金属板彼此串联和/并联地电连接电池单元。因此，能够通过使用简单的方法容易地制造大容量或高功率的电池组。
在具体的示例中，导电板可以被附接到保护电路模块的连接端子使得导电板能够被弯曲，在电池单元的阴极端子被放置在导电板上的状态下导电板可以以方括弧形状被弯曲，并且可以从导电板的弯曲部分的上方执行电阻焊接，从而实现保护电路模块的连接端子和电池单元的阴极端子之间的物理联接和电连接。
导电板的形状没有被特别地限制，只要导电板能够被容易地弯曲即可。例如，在导电板被附接到保护电路模块的相对应的连接端子的状态下导电板可以以L形状形成。
在优选示例中，每个导电板可以包括第一连接部和第二连接部，该第一连接部被附接到保护电路模块的相对应的一个连接端子的顶部，该第二连接部被附接到相对应的一个电池单元的阴极端子的顶部。因此，更加稳固地实现电池单元的阴极端子和保护电路模块的连接端子之间的连接。另外，当外力被施加到电池组时，防止电池单元的阴极端子和保护电路模块之间的电连接区域的变形。
组成每个导电板的材料没有被特别地限制，只要当如上所述焊接导电板时导电板能够提供高联接力即可。例如，每个导电板可以是镍板，并且电池单元的每个阴极端子可以是铝端子。
因此，在镍板和铝端子之间的电阻焊接期间来自于电阻焊接棒的电流从电阻高的镍板流向电阻低的铝端子，因此容易实现镍板和铝端子之间的电阻焊接。
同时，保护电路模块可以被构造成具有包括连接端子、金属板以及保护电路的结构，通过电阻焊接该连接端子被连接到电池单元的电极端子，该金属板将电池单元彼此电连接，该保护电路控制电池组的运行。
在结构的优选示例中，将电池单元彼此电连接的金属板可以被形成在保护电路模块的顶部处。在该结构中，与其中金属线被形成在PCM的保护电路中的层处使得电池单元彼此电连接的结构相比，能够容易地制造PCM并且容易地组装电池组。
例如，在其中通过三个电池单元组成电池组的情况下，电池单元被沿横向方向布置以组成电池单元阵列，电池单元阵列和保护电路模块被安装在电池组壳体中，并且通过电阻焊接将电池单元的电极端子和保护电路模块的连接端子彼此连接，从而制造所期望的电池组。
而且，对于要求高功率的电池组，在电池单元阵列的电极端子被焊接到保护电路模块的连接端子的状态下被包括在保护电路模块中的金属板被彼此串联地连接。另一方面，对于要求长期使用的电池组，在电池单元阵列的电极端子被焊接到保护电路模块的连接端子的状态下被包括在保护电路模块中的金属板被彼此并联地连接。因此，能够基于对电池组的需要和使用选择性地制造所期望的电池组。
根据本发明的又一方面，提供一种包括具有上述构造的电池组作为电源的膝上型计算机。
然而，根据本发明的电池组可以被制造使得通过改变组成电池组的电池单元的数目而提供装置所要求的功率和容量。当然，因此，根据本发明的电池组能够被应用于除了膝上型计算机之外的要求可变的电池容量的各种装置。
有益效果
根据上面的描述显而易见的，根据本发明的电池组壳体被构造成使得表现高功率或者大容量的两个或更多个电池单元被安装在电池组壳体中并且容易地实现电池单元的电极端子和保护电路模块之间的焊接。此外，能够将电池组壳体构造成具有紧凑的结构。
而且，电池组被构造成使得每个电池单元的阴极端子和保护电路模块之间的电连接区域被焊接以具有其中被附接到保护电路模块的各个连接端子的导电板包围每个电池单元的阴极端子的结构。因此，能够制造表现高焊接性并且具有紧凑的结构的电池组。
附图说明
结合附图，根据下面的详细描述，将会更加清楚地理解本发明的以上和其它的目的、特征以及其它的优点，其中：
图1是示出其中电池单元阵列和保护电路模块被安装到下壳体的结构的透视图；
图2是示出图1的区域A的放大的典型视图；
图3是示出图1的下壳体的透视图；
图4是示出图3的区域B的放大的典型视图；
图5至图7是示出根据本发明的其它实施例的支撑部的典型视图；
图8和图9是示出根据本发明的实施例的电池组的分解视图和透视图；
图10是示出其中根据本发明的另一实施例的袋状电池单元彼此电连接的结构的透视图；
图11是示出图10的区域C的放大的典型视图；
图12是典型地示出图10的保护电路模块的放大的平面图；
图13是示出根据本发明的电阻焊接结构的典型视图；
图14是示出常规的电阻焊接结构的典型视图；并且
图15是示出与图1的区域A有关的电阻焊接的结构的典型视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所图示的实施例限制。
图1是典型地示出其中电池单元阵列和保护电路模块被安装到下壳体的结构的透视图，并且图2是示出图1的区域A的放大的典型视图。
参考这些附图，下壳体100被分隔成：电池单元安装部110，电池单元200被安装在该电池单元安装部110上；和保护电路模块安装部120，保护电路模块230被安装在该保护电路模块安装部120上。
分隔壁121被形成在电池单元安装部110和保护电路模块安装部120之间的界面处。开口122被形成在分隔壁121的与电池单元220的电极端子222和224和保护电路模块230之间的电连接区域相对应的部分处，电池单元220的电极端子222和224通过该开口122朝着保护电路模块230暴露。
分隔壁121具有足以完全将电池单元安装部110和保护电路模块230彼此隔离的高度h。根据情形，相对应的分隔壁可以被形成在上壳体300（参见图8）处以便实现上述隔离。
图3是典型地示出图1的下壳体的透视图，并且图4是示出图3的区域B的放大的典型视图。
连同图1和图2参考这些附图，外部输入和输出端子安装部124被形成在下壳体100的保护电路模块安装部120处，在该外部输入和输出端子安装部124中安装有将电流输入到电池组、从电池组输出电流并且向电池组发送信息和从电池组接收信息的外部输入和输出端子238。
而且，在支撑部126被连接到分隔壁121的状态下，支撑在电池单元220的电极端子222和224中的每个与保护电路模块230之间的电连接区域的支撑部126以在平面中的十字型突起的形状被形成在下壳体100上。在电阻焊接期间支撑部126适当地支撑由将位于每个电池单元220的阴极端子222上方（具体地，位于导电板239（参见图11）的弯曲部分上方，即，第二连接部236上方（参见图11））的焊嘴（未示出）施加的向下压力，从而提供高焊接力。
图5至图7是示出根据本发明的其它实施例的支撑部的典型视图。
参考这些附图，图5的支撑部126a、图6的支撑部126b以及图7的支撑部126c与图4的支撑部126相同，不同之处在于图5的支撑部126a以在平面中的笔直型突起的形状形成，图6的支撑部126b以平面中的两个平行的突起的形状形成，并且图7的支撑部126c以平面中的柱状隆凸型突起的形状形成，将会省略其详细描述。
图8和图9是典型地示出根据本发明的实施例的电池组的分解视图和透视图。
参考这些附图，电池组壳体包括：下壳体100，电池单元阵列240和保护电路模块230被安装在该下壳体100上；和上壳体300，该上壳体300被布置在下壳体100上使得上壳体300覆盖下壳体100以将电池单元阵列240和保护电路模块230固定在适当的位置。
而且，具有与外部输入和输出端子238相对应的尺寸的外部输入和输出端子开口310被形成在上壳体300的前部处使得仅外部输入和输出端子238能够从电池组400暴露。
图10是典型地示出其中根据本发明的另一实施例的袋状电池单元彼此电连接的结构的透视图，图11是图10的区域C的放大的典型视图，并且图12是典型地示出图10的保护电路模块的放大的平面图。
连同图8参考这些附图，电池组400包括：电池单元阵列240，该电池单元阵列240包括在横向方向上布置的三个电池单元220；保护电路模块230，该保护电路模块230被连接到电池单元阵列240的上端；以及下壳体100和上壳体300，电池单元阵列240和保护电路模块230被安装在该下壳体100和上壳体300中。
每个电池单元220均是袋状二次电池单元，其被构造成使得将具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件连同电解质一起以密封状态布置在电池壳体中。
在每个电池单元220的阴极端子222和保护电路模块230之间的电连接区域C被构造成具有其中附接到保护电路模块230的各个连接端子232的导电板239包围每个电池单元220的阴极端子222的结构。
而且，可以是镍板的导电板239包括：第一连接部234，该第一连接部234被附接到保护电路模块230的各个连接端子232；和第二连接部236，该第二连接部236被附接到相对应的电池单元220的可以是铝端子的阴极端子的顶部。
具体地，导电板239以L形状被附接到保护电路模块230的相对应的连接端子23的顶部。在相对应的电池单元220的阴极端子222被放置在导电板239的第一连接部234的顶部处的状态下导电板239以方括弧的形状被弯曲，并且然后从导电板239的是弯曲部分的第二连接部236上方执行电阻焊接。
同时，参考图12，保护电路模块230包括：PCM主体231，该PCM主体231具有控制过充电、过放电以及过电流的保护电路；连接端子232和235，该连接端子232和235被形成在PCM主体401的与电池单元220的电极端子222和224相对应的位置处使得电池单元220彼此直接地电连接；金属板236，该金属板236被形成在PCM主体401的顶部处以将连接端子232和235彼此电连接；以及外部输入和输出端子238，该外部输入和输出端子238以凹陷形式被安装在PCM主体401的前部处以将电流输入到电池组、从电池组输出电流并且向电池组发送信息和从电池组接收信息。
图13是示出根据本发明的实施例的电阻焊接结构的典型视图。
参考图13，在通过电阻焊接将保护电路模块510的镍板530和电池单元（未示出）的铝端子520彼此联接时，从电阻焊接棒540产生的电流从电阻高的镍板530流向电阻低的铝端子520，并且然后流回镍板530。这时，由于铝端子520和镍板530之间的电阻差从铝端子520和镍板530之间的界面产生热量，因此镍板530和铝端子520之间的电阻焊接被容易地实现。
根据本发明的实施例的电阻焊接结构不同于图14的常规的电阻焊接结构。
参考图14，铝端子520的电阻低于镍板530的电阻，并且因此，从焊接棒540的阴极产生的电流没有到达镍板530，而是经由铝端子520仅流向焊接棒540的阳极。结果，保护电路模块510的镍板530和电池单元（未示出）的铝端子520可能没有通过电阻焊接彼此联接。尽管通过电阻焊接将保护电路模块510的镍板530和电池单元（未示出）的铝端子520彼此联接，但是基于焊接的联接力可能是低的。
因此，根据本发明的镍板结构（图13）解决如在图14中所示的常规的电阻焊接结构的问题。
图15是示出与图1的区域A相关的电阻焊接的结构的典型视图。
连同图1至图3参考图15，支撑在每个电池单元220的阳极端子224与保护电路模块230之间的电连接区域的支撑部126以向上突起的形状形成在下壳体100上。
具体地，当通过电阻焊接将每个电池单元220的阳极端子224和保护电路模块230的连接端子235彼此联接时，如果支撑部126没有以向上突起的形状形成在下壳体100上，则保护电路模块230可能不耐受电阻焊棒棒540的压力，因此保护电路模块230可能弯曲。因此，在这样的情况下，有必要使用电阻焊接夹具将保护电路模块230的连接端子235和每个电池单元220的阳极端子224彼此联接，并且将通过电阻焊接彼此联接的保护电路模块230的连接端子235和每个电池单元220的阳极端子224安装在下壳体100上。结果，工艺的数目被增加。
在图1的结构中，下壳体100包括以向上突起的形状形成的支撑部126，另一方面，支撑部126耐受当通过电阻焊接将每个电池单元220的阳极端子224和保护电路模块230的连接端子235彼此联接时产生的电阻焊接棒540的压力。因此，电池单元220和保护电路模块230被安装在下壳体100上，并且然后通过电阻焊接每个电池单元220的阳极端子224和保护电路模块230的连接端子235被彼此直接地联接，从而解决上述问题。
尽管为了说明性目的已经公开了本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员应认识到，在不背离如随附的权利要求书中公开的本发明的精神和范围的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。

Claims (13)

1.一种用于电池组的电池组壳体，在所述电池组壳体中安装有电池单元阵列和保护电路模块(PCM)，所述电池单元阵列包括沿横向方向布置的两个或更多个电池单元，所述保护电路模块包括用于控制所述电池组的运行的保护电路，所述电池组壳体包括：
下壳体，所述电池单元阵列和所述保护电路模块被安装在所述下壳体上；和
上壳体，所述上壳体被布置在所述下壳体上方，使得所述上壳体覆盖所述下壳体以将所述电池单元阵列和所述保护电路模块固定到适当的位置，其中
所述下壳体被分隔成：电池单元安装部，所述电池单元被安装在所述电池单元安装部上；和保护电路模块安装部，所述保护电路模块被安装在所述保护电路模块安装部上，在所述电池单元安装部和所述保护电路模块安装部之间的界面处形成分隔壁，并且在所述分隔壁的与在所述电池单元的电极端子和所述保护电路模块之间的电连接区域相对应的部分处形成开口，所述电池单元的电极端子通过所述开口朝着所述保护电路模块暴露。
2.根据权利要求1所述的电池组壳体，其中，所述分隔壁具有将所述电池单元安装部和所述保护电路模块安装部相互隔离的高度。
3.根据权利要求1所述的电池组壳体，其中，所述保护电路模块安装部设有外部输入和输出端子安装部，在所述外部输入和输出端子安装部中安装有用于将电流输入到所述电池组、从所述电池组输出电流、以及向所述电池组发送信息和从所述电池组接收信息的外部输入和输出端子。
4.根据权利要求3所述的电池组壳体，其中，具有与所述外部输入和输出端子相对应的尺寸的外部输入和输出端子开口形成在所述上壳体的前部的一部分处，使得所述外部输入和输出端子向上暴露。
5.根据权利要求1所述的电池组壳体，其中，所述保护电路模块安装部包括支撑部，以支撑在所述电池单元的每个电极端子与所述保护电路模块之间的所述电连接区域。
6.根据权利要求5所述的电池组壳体，其中，所述支撑部以向上突起的形状形成在所述下壳体上。
7.根据权利要求6所述的电池组壳体，其中，所述支撑部以十字型突起、笔直型突起、两个平行突起、或者柱状隆凸型突起的形状形成。
8.一种电池组，包括：根据权利要求1所述的电池组壳体；电池单元阵列，所述电池单元阵列包括沿横向方向布置的两个或更多个电池单元；以及保护电路模块（PCM），所述保护电路模块包括用于控制所述电池组的运行的保护电路，其中在每个所述电池单元的阴极端子与所述保护电路模块之间的电连接区域被焊接成具有如下结构，即：被附接到所述保护电路模块的每个连接端子的导电板包围每个所述电池单元的所述阴极端子。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述导电板包括：第一连接部，所述第一连接部被附接到所述保护电路模块的每个连接端子；和第二连接部，所述第二连接部被附接到每个所述电池单元的所述阴极端子的顶部。
10.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述导电板是镍板，并且每个所述电池单元的所述阴极端子是铝端子。
11.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述保护电路模块包括：连接端子，所述连接端子通过电阻焊接被连接到所述电池单元的电极端子；金属板，所述金属板将所述电池单元彼此电连接；以及保护电路，所述保护电路控制所述电池组的运行。
12.根据权利要求11所述的电池组，其中，用于将所述电池单元彼此电连接的所述金属板形成在所述保护电路模块的顶部处。
13.一种膝上型计算机，包括作为电源的根据权利要求8所述的电池组。
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