CN104810487B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池组，包括第一电池单元和第二电池单元；第一电池单元和第二电池单元均具有落入制造公差内的尺寸。壳体包括至少一个壁部，至少一个壁部限定了第一孔和第二孔，第一孔和第二孔中的每一者用于接纳第一电池单元和第二电池单元中的一个，各个孔具有与落入制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸。设置有能够在原状位置与夹持位置之间移动的挠弹性部，从而当第一电池单元和/或第二电池单元具有比落入制造公差内的最小尺寸大的尺寸时，挠弹性部夹持在第一电池单元和/或第二电池单元上。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及一种电池组。特别地，本发明涉及用于锂基电池的电池组。
背景技术
用于消费类电气产品的电池组往往包括用于向电气产品提供电力的电池组。通常，无线消费类电气产品具有可充电电池组。近来，对新的电池技术的理解和开发方面已经加大力度，以期改进电池和增加电池容量，使得无线电气产品的运行时间能够增加。
目前，给消费类电气产品供电的大多数电池包括锂离子电池组。锂离子(Li-ion)基电池组是对其他现有的诸如镍镉(NiCad)等电池技术的改进，因为锂离子基电池组重量更轻并且具有更大的能量密度。然而，锂离子电池容易受到物理冲击的损坏并且需要合适的保护。
在US 8,343,643中示出了一种已知的电池组，该电池组设置有具有用于接纳多个电池单元的多个凹陷部的支撑架。支撑架的一个问题在于：除非电池单元被制造为具有非常大的公差，否则一些电池单元将不能正确配合在支撑架中。例如，一些电池单元的直径小于凹陷部的直径，当电池单元位于支撑架的凹陷部中时，电池单元容易出现晃动。
EP 2 193 562提供了一种具有壳体和若干电池单元的电池组。电池单元借助扩展元件彼此间隔开，并且允许在相同的电池组中使用因制造公差而具有可变尺寸的电池单元。这种电池组的问题在于：扩展元件是定向的并且可能被不正确地插入。这意味着电池组需要更长的组装时间，并且更加难以组装。
发明内容
期望提供一种具有能够经受物理冲击的结构并且易于组装的电池组。本发明的目的在于解决前述问题。
根据本发明的一个方面，提供一种电池组，包括：第一电池单元和第二电池单元，所述第一电池单元和所述第二电池单元均具有落入制造公差内的尺寸；壳体，其包括至少一个壁部，所述至少一个壁部限定了第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔中的每一者用于接纳所述第一电池单元和所述第二电池单元中的一个，各个孔具有与落入所述制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸；以及挠弹性部，其能够在原状位置与夹持位置之间移动，从而当所述第一电池单元和/或所述第二电池单元具有比落入所述制造公差内的最小尺寸大的尺寸时，所述挠弹性部夹持在所述第一电池单元和/或所述第二电池单元上。
本发明还提供电气产品的电池组壳体，包括：周壁部,其限定了用于接纳第一电池单元的第一电池孔(第一孔)和用于接纳第二电池单元的第二电池孔(第二孔)；分隔壁(或共同壁),其在第一电池孔和第二电池孔之间,所述分隔壁具挠弹性，并具自由端可相对于周壁部在原状位置与夹持位置之间作变形偏置，例如作挠弹和/或作弹性的悬臂式移动。
所述第一电池单元和所述第二电池单元的尺寸均在制造公差内。电池单元的尺寸包括横向尺寸和纵向(或轴向)尺寸。
作为例子,所述分隔壁可在原状位置与夹持位置之间作挠弹和/或作弹性的悬臂式移动使得第一电池孔和/或第二电池孔的横向尺寸产生变化。
作为例子,所述分隔壁可在原状位置与夹持位置之间作挠弹和/或作弹性的悬臂式移动使得第一电池孔和/或第二电池孔的横向尺寸在制造公差内的最小和最大之间变化。
作为例子,所述分隔壁在夹持位置时挠弹偏向第一电池孔或第二电池孔。
作为例子,所述分隔壁在原状位置时不偏向第一电池孔或第二电池孔。
作为例子,所述分隔壁沿与轴向正交的方向可从周壁部一内侧向另一(或相对)内侧延伸,所述分隔壁与所述周壁部的另一内侧不连接。
作为例子,所述分隔壁与所述周壁部的所述另一内侧之间形成轴向槽,使得所述分隔壁可在原状位置与夹持位置之间作悬臂式挠弹移动。所述轴向槽使得所述周壁部的所述一内侧与所述另一(或相对)内侧可相对移动,使得所述周壁部的所述一内侧与所述另一(或相对)内侧之间的尺寸在原状位置与夹持位置之间变化。本发明还包括所述电池组壳体的电池组。
由于制造工艺的问题，相同的电池单元会在尺寸和形状上略有不同。电池单元会在所确定的制造公差内不同。壳体能够适应不同尺寸的电池单元，这意味着制造公差范围内的每个电池单元将紧贴地配合在壳体中。由于只要电池单元插入到孔中，孔和壳体便能适应尺寸变化，因此由于所涉及的部件较少，能够更快地进行组装。
优选地，所述挠弹性部是所述第一孔与所述第二孔之间的内部分隔壁。优选地，所述内部分隔壁包括将所述第一孔与所述第二孔相连的槽。优选地，所述挠弹性部包括底壁部分和所述壳体的顶壁部分，所述顶壁部分和所述底壁部分这两者能够相对于彼此移动。这意味着壳体的挠弹性部能够与壳体成一体。
优选地，所述第一孔、所述第二孔、所述第一电池单元和所述第二电池单元的横截面形状为圆形。优选地，所述第一孔和/或所述第二孔的内表面能够沿着所述第一电池单元和/或所述第二电池单元的大致整个纵轴线与所述第一电池单元和/或所述第二电池单元的外表面接合。这意味着整个表面能够用于过盈配合并且能够提供可能的最佳配合。
优选地，所述第一电池单元和所述第二电池单元为锂基电池单元。
优选地，所述壳体安装在保护性外壳内。
优选地，每个孔具有与落入所述制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元以过盈配合的方式保持在所述第一孔和所述第二孔中。
优选地，所述壳体还包括多组第一孔、第二孔、第一电池单元和第二电池单元，各组包括单独的挠弹性部。第一方面所述的结构可以重复任意次数，以提供具有任意数量的电池的电池组。
优选地，所述壳体是一体模制元件。这意味着在制造过程中存在更少的部件并且能够更快地组装电池组。
根据本发明的另一方面，提供一种制造电池组的方法，包括：
将壳体以及挠弹性部模制出来，所述壳体包括至少一个壁部，所述至少一个壁部限定了第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔中的每一者用于接纳所述第一电池单元和所述第二电池单元中的一个，各个孔具有与落入所述第一电池单元和所述第二电池单元的尺寸的制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸；所述挠弹性部能够在原状位置与夹持位置之间移动，从而当所述第一电池单元和/或所述第二电池单元具有比落入所述制造公差内的最小尺寸大的尺寸时，所述挠弹性部夹持在所述第一电池单元和/或所述第二电池单元上；以及
将所述第一电池单元和所述第二电池单元分别插入到所述第一孔和所述第二孔中。
附图说明
在参考附图的情况下，在以下详细说明和所附的权利要求书中还对各种其它方面和进一步的实施例进行了描述，其中：
图1示出根据一个实施例的包括电池组的消费类电气产品的斜斜视图；
图2示出根据一个实施例的电池组的斜视图；
图3示出根据一个实施例的电池组壳体的斜视图；
图4示出根据一个实施例的电池组壳体的侧视图；
图5示出根据一个实施例的电池组壳体的局部示意性侧视图；
以及
图6示出根据另一实施例的电池组壳体的侧视图。
具体实施方式
图1示出消费类电气产品10的斜视图。在该具体实例中，消费类电气产品是真空清洁器，但本文所述的电池组可以用于任何电气产品。图1示出了没有侧面板的真空清洁器10，并且暴露出安装在真空清洁器10的壳体30中的电池组20。电池组20可以卡在壳体30上或通过诸如螺钉或胶等任何其它合适的装置固定在适当位置。真空清洁器10包括与风扇连接的电动机(这二者均未示出)，并且电动机与电池组20电连接。
电池组20包括具有第一部分21和第二部分22的可选外壳。可选外壳向安装在其内的电池单元提供额外的物理保护。外壳的第一部分21和第二部分22卡在一起。在一些实施例中，外壳由硬塑料材料制成，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或任何其它合适的热塑性材料。
图2示出了没有可选外壳的电池组20的斜视图。图2示出了安装在电池组壳体24中的五个电池单元23a、23b、23c、23d和23e，但在其它实施例中，可以存在不同数量的电池单元。在一些实施例中，可以存在容纳在电池组壳体24中的单对电池单元。作为选择，可以存在任意数量的电池单元。在电池壳体24上安装有用于控制电池单元23的充电和放电的印刷电路板(PCB)25。PCB 25及其控制功能是已知的，因此不做任何更详细的描述。PCB 25借助螺钉26安装在壳体24上。
电池单元23a至23e中的每一个通过电连接板27与PCB 25连接。通常，电池单元23a至23e串联地电连接在一起，但电池单元23a至23e也可以以其它方式电连接在一起。
在一些实施例中，电池单元23a至23e是锂基电池。电池单元23a至23e可以是锂离子电池单元、锂聚合物电池单元、锂金属电池单元或任何其它锂基电池单元。锂离子电池单元容易受到物理冲击，并且壳体24向锂离子电池提供保护。在其它实施例中，电池单元23a至23e可以是任何其它类型的电池单元。
转而参考图3和图4，现在将对电池组壳体24的结构进行更详细的描述。图3和图4示出了没有电池单元23a至23e的电池组壳体24的斜视图和侧视图。电池组壳体24由热塑性材料制成并且被成型为单个一体件。通过由单个件制造电池组壳体24，能够更容易和更快得多地组装电池组20。
然而，在其它实施例中，电池组壳体24也可以由多个件(未示出)制成，例如由卡在一起的顶部件和底部件制成。例如，在一些情况下，电池组壳体的形状对于单个成型工艺而言可能过于复杂，并且需要两个模制件来形成其形状。
参考图4，电池组壳体24包括顶壁部分34、底壁部分35、第一侧壁部分36和第二侧壁部分37。如参照图3和4所示的电池组壳体24包括单个一体式元件。顶壁部分34、底壁部分35、第一侧壁部分36和第二侧壁部分37都连接在一起，并且是同一个一体式电池组壳体24的一部分。顶壁部分34和底壁部分35位于电池组壳体24的相反两侧。类似地，第一侧壁部分36和第二侧壁部分37位于电池组壳体24的相反两侧。
顶壁部分34、底壁部分35、第一侧壁部分36和第二侧壁部分37大致限定了用于接纳电池单元23的中空结构。电池组壳体24还包括分隔壁38、39、40和41。分隔壁38、39、40和41同样与电池组壳体24成一体，并且与顶壁34、底壁35、第一侧壁36和第二侧壁37一样形成同一个一体式元件的一部分。分隔壁39、41分别从顶壁34和底壁35突出，并且分隔壁39、41分别包括自由端47、48。
电池组壳体24的壁部限定了用于接纳电池单元的多个孔32。当然，壁部可以仅限定一个孔32或任意数量的孔。图3和图4中的孔被标记为32a、32b、32c、32d、32e，以便每个孔可以彼此区分开。
电池单元23a至23e的形状为大致筒状，电池组壳体24中的孔32a至32e限定了互补的形状。也就是说，孔32a至32e的形状同样为大致筒状。当电池单元23插入到孔32a至32e中的一个时，电池组壳体24的内表面42与电池单元23的外表面28(如图2所示)接合。
孔32a至32e的尺寸与电池单元23a至23e的制造公差的最小尺寸对应。这意味着用特定的制造工艺得到的每个电池单元将会紧贴地配合在电池组壳体24中。参考图4，孔32b的直径D大致等于或略微大于电池23的制造公差内的最小直径。孔的直径D略微大于电池，从而在内表面42与电池单元23的外表面之间提供过盈配合。
各孔32a至32e具有用于接纳相同尺寸和形状的电池单元的相同直径D。这意味着电池组壳体24与各个电池单元23之间的摩擦力将电池单元23保持在适当位置。在其它实施例中，电池单元不为筒状，而是可以具有其它横截面形状，例如三角形、矩形或正方形，并且孔32a至32e具有互补的形状。
如图3可以看出，各孔32a至32e沿着纵轴线延伸。当电池单元23位于孔32a至32e中时(如图2所示)，孔32a至32e的纵轴线与电池单元23的纵轴线对准。
现在将对电池组壳体24的使用和组装进行描述。
电池单元23的直径可能因制造公差而变化。电池组壳体24适于接纳在制造公差范围内变化的电池单元23。例如，对于20mm的直径，电池单元23的直径可以变化1.6mm。电池单元的最小直径可以为18.4mm，而电池单元的最大直径可以为21.6mm。电池组壳体24包括能变形的挠弹性(flexibly resilient)部。例如，顶壁部分34、底壁部分35和分隔壁41都是电池组壳体24的壁部的挠弹性部。当较大尺寸的电池(具有比孔32a至32e的制造公差的最小直径和直径D大的直径)放入孔中时，电池组24的一部分弯曲，以适应电池单元的尺寸的变化。
电池组壳体材料的挠弹性特性意味着：由于材料试图返回到其原状位置，电池组壳体24将夹住较大尺寸的电池单元23。原状位置是没有电池单元位于孔中时电池组壳体24的壁部的相对位置。挠弹性部意味着电池组壳体24能够匹配整个制造公差范围内的所有不同尺寸的电池单元23。
电池组壳体的最大变形是这样的：孔32a至32e的最大直径将超过电池单元23a至23e的制造公差的最大直径。
各孔32a至32e的直径略微大于电池单元23的最小制造公差。换言之，制造公差内的最小电池单元23在孔32a至32e中具有过盈配合。如果两个最小尺寸的电池单元23插入到孔32b、32c中时，那么这两个电池单元23以过盈配合的方式保持在适当位置。在这种情况下，电池组壳体24不会改变形状。
电池组壳体24设置为根据插入到孔32a至32e中的电池单元的尺寸沿不同方向弯曲。
电池组壳体24包括三组孔52、53、54。孔组共用电池组壳体24的壁部的柔性部分，并且壁部的共用柔性部分的运动影响电池单元在该组孔中的配合。可以在电池组壳体24中存在任意数量的孔组。
第一组52包括孔32a，第二组53包括孔32b、32c，第三组54包括孔32d、32e。第二组53的孔和第三组54的孔分别包括一对孔，并且各孔组分别包括共同的分隔壁39、41。
第一组52是用于接纳单个电池单元23的结构。单个孔32a可以独立地使用。单个孔32a包括大致筒状的横截面。壁部46限定了单个孔32a的内表面42且具有开放环形并限定了“C形”横截面，并且壁部的内表面42终止于面43、44。当具有比孔32a大的直径的电池单元23插入到孔32a中时，挠弹性壁部46变形，并且面43、44分离开地移动。由于壁部46试图返回到其原状位置，具有C形横截面的限定孔32a的壁部46夹持在电池单元23上。孔32a的内表面42沿着电池单元23的整个长度进行夹持。这意味着内表面42与电池单元的外表面接合，并且沿该外表面的整个长度和面积进行夹持。这增大了孔32a的内表面42与电池单元23a的外表面之间的摩擦力并且提供了良好的配合。
第二组53的孔和第三组54的孔基本上相同，现在将仅参考第三组54的孔进行描述。第三组54的孔包括一对相邻孔32d、32e。限定了孔32d、32e的壁部50、51中的每一个与第一组52类似地同样具有C形横截面。
孔32d、32e相邻并且共用共同的分隔壁41。共同的分隔壁41通过纵向槽45与顶壁部分34分隔开。纵向槽45在孔32d、32e的整个长度上延伸，并且纵向槽45提供了C形横截面。纵向槽45将孔32d、32e连接在一起。这意味着共同的分隔壁能够相对于电池组壳体24自由地向左(例如，朝向孔32d)或向右(例如，朝向孔32e)弯曲(如图4所示)。此外，孔32d、32e上方的顶壁部分34不经由共同的分隔壁41与底壁部分35连接。这意味着，顶壁部分34能够相对于电池组壳体24向上(例如，远离孔32d、32e)弯曲，而底壁部分35能够相对于电池组壳体24向下(例如，远离孔32d、32e)弯曲。在图4中，箭头表示电池组壳体24的壁部在孔32d、32e附近如何移动。
与设置槽并且将壁部彼此分隔开不同，在可选的实施例中，通过在壁部的一部分中设置诸如弹性体材料等不同材料，壁部可以是挠弹性的。
如图5所示，将较大直径的电池单元23e放置在孔32e中。图5示出了电池组壳体的一部分和第三组54的示意性侧视图。电池单元23e具有比孔32e大的直径。顶壁部分34和底壁部分35变形，并且彼此分离开地移动，以容纳较大尺寸的电池单元23e。于是，因为顶壁部分34和底壁部分35试图返回到它们的原状位置，顶壁部分34和底壁部分35将夹持力施加在电池单元23e上。
同时，分隔壁41受到推动而远离较大尺寸的电池单元23e并且朝向孔32d。侧壁37、36构造为基本上不变形。与连接至顶壁部分34和底壁部分35这两者的侧壁37、36或另一分隔壁40相比，分隔壁41因具有自由端48而更富有柔性并且更易于偏转。当共同的分隔壁41朝向孔32d和电池单元23d弯曲时，分隔壁41将夹持在电池单元23d上。分隔壁41的弯曲量取决于孔32d中的电池单元23d的尺寸。
当将最大尺寸(在制造公差内)的电池单元23e设置成邻近最小尺寸的电池单元23d时，会出现分隔壁41的最大偏移量。通常，最小尺寸的电池23d在孔32d中以过盈配合的方式被保持在适当位置。然而，位于邻近孔32e中的较大尺寸的电池单元23e将会影响相邻孔32d中的正常的过盈配合。
如上所述，顶壁部分34和底壁部分35在容纳较大尺寸的电池单元23e的孔32e周围分离开地移动。顶壁部分34和底壁部分35在相邻孔32d周围也是如此，尽管更可能的情况是顶壁部分34和底壁部分35分离开的程度小很多。当电池单元23d为最小尺寸时，分隔壁41将夹持在电池单元23d上。分隔壁41的夹持动作将电池单元23d抓握在孔32d的内表面上，即使顶壁部分34和底壁部分35在孔32d的周围远离彼此，这也能确保良好的配合。
如果两个相同的较大尺寸的电池单元设置成彼此邻近，则仅有底壁部分和底壁部分分离开地移动。分隔壁部分仍将保持在两个孔32d、32e之间的中间位置。
孔组54、53被增强部分55分开，增强部分55比顶壁57的位于孔32d的正上方的渐缩部分厚。底壁56还包括类似的增强部分56。这意味着顶壁部分34和底壁部分35的偏移局限于各组孔的周围。位于第三组54的孔中的较大电池单元不会使顶壁部分34移动得远离第二组53的孔的区域中的底壁部分。
现在将参考图6对另一实施例进行描述。图6示出了电池组壳体60，电池组壳体60以与参考前述实施例所讨论的电池组壳体的相同方式起作用。电池组壳体60具有弧形形状，并且孔61a至61j接纳沿着弧形路径布置的电池单元。电池组壳体60弯曲成可以配合在诸如真空清洁器的电动机或筒状除尘碗等电气产品中的弯曲结构周围。电池组壳体60包括成对的孔，这些成对的孔以与参考图3至图5所提及的孔组相同的方式起作用。电池组壳体60包括用于将电池组壳体夹紧在电气产品(未示出)中的夹子62。
在另一实施例中，将两个或多个实施例组合在一起。一个实施例的特征可以与其它实施例的特征组合在一起。
具体参照已示出的实例讨论了本发明的实施例。然而，应认识到，对所述实例可能做出的变更和修改都落在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种电池组，包括：
第一电池单元和第二电池单元，所述第一电池单元和所述第二电池单元均具有落入制造公差内的尺寸；
壳体，其限定了第一孔和第二孔，并包括顶壁、底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述第一孔和所述第二孔中的每一孔用于接纳所述第一电池单元或所述第二电池单元的其中之一，各个孔具有与落入所述制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸；以及
所述第一孔与所述第二孔之间的内部分隔壁是挠弹性的，其可在原状位置与夹持位置之间移动，从而当所述第一电池单元和/或所述第二电池单元具有比落入所述制造公差内的最小尺寸较大的尺寸时，所述内部分隔壁夹持在所述第一电池单元和/或所述第二电池单元上；
其特征在于，所述内部分隔壁包括将所述第一孔与所述第二孔相连的纵向槽，使得所述内部分隔壁具有自由端；以及所述顶壁具有挠弹性的顶壁部分和所述底壁具有挠弹性的底壁部分，所述顶壁部分和所述底壁部分可相对于彼此移动。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述壳体是一体模制元件。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述第一孔、所述第二孔、所述第一电池单元和所述第二电池单元的横截面形状为圆形。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一孔、所述第二孔、所述第一电池单元和所述第二电池单元的横截面形状为圆形。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池组，其中，所述第一孔和/或所述第二孔的内表面可沿着所述第一电池单元和/或所述第二电池单元的大致整个纵轴线与所述第一电池单元和/或所述第二电池单元的外表面接合。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池组，其中，所述第一电池单元和所述第二电池单元为锂基电池单元。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池组，其中，所述壳体安装在保护性外壳内。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池组，其中，每个孔具有与落入所述制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元以过盈配合的方式保持在所述第一孔和所述第二孔中。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池组，其中，所述壳体还包括多组第一孔、第二孔、第一电池单元和第二电池单元，各组包括单独的挠弹性部。
10.一种制造电池组的方法，包括：
将壳体以及内部分隔壁模制出来，所述壳体包括顶壁、底壁、第一侧壁和第二侧壁，并限定了第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔中的每一孔用于接纳第一电池单元或第二电池单元的其中一个，各个孔具有与落入所述第一电池单元和所述第二电池单元的尺寸的制造公差内的最小尺寸相对应的尺寸；所述内部分隔壁在所述第一孔与所述第二孔之间、具挠弹性，并且可在原状位置与夹持位置之间移动，从而当所述第一电池单元和/或所述第二电池单元具有比落入所述制造公差内的最小尺寸大的尺寸时，所述内部分隔壁夹持在所述第一电池单元和/或所述第二电池单元上；以及
将所述第一电池单元和所述第二电池单元分别插入到所述第一孔和所述第二孔中；
其特征在于，所述内部分隔壁包括将所述第一孔与所述第二孔相连的纵向槽，使得所述内部分隔壁具有自由端；以及所述顶壁具有挠弹性的顶壁部分和所述底壁具有挠弹性的底壁部分，所述顶壁部分和所述底壁部分可相对于彼此移动。
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