CN106207285B - 电池组件及智能设备 - Google Patents
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Abstract
本公开揭示了一种电池组件及智能设备，属于电池设计领域。所述电池组件包括封装体、第一连接部、第二连接部和保护电路；封装体内封装有电芯，且内置有分别与电芯电连接的正极极耳和负极极耳；保护电路位于封装体外；第一连接部一端与正极极耳电连接，另一端与保护电路的输入端电连接；第二连接部一端与负极极耳电连接，另一端与保护电路的输出端电连接。通过将保护电路与电芯分开封装，利用连接部连接电芯与保护电路，解决了相关技术中由于保护电路占用一定体积，导致电芯的体积间接变小，从而导致电池容量较小的技术问题，达到了将保护电路占用的空间用来制作电芯，使得电芯的容量增大的效果。
Description
技术领域
本公开涉及电池设计领域，特别涉及一种电池组件及智能设备。
背景技术
随着通讯技术的发展，手机成为人们日常生活中不可缺少的通讯工具，手机电池也因此与日常生活息息相关。
但是由于手机的体积较小，很难有空间放置大体积的电池，因此电池容量已经成为手机发展的一个重大瓶颈。一般情况下，出于安全性的考虑，电池封装时要将保护电路与电芯一并封装。保护电路与电芯一并封装时，保护电路占用了一定的体积，由于电池总体积一定，因此电芯的体积间接变小，从而导致电池容量较小。
发明内容
为了解决相关技术方案保护电路与电芯一并封装时，由于保护电路占用一定体积，因此电芯的体积间接变小，导致电池容量较小的问题，本公开提供一种电池组件及智能设备。所述技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池组件，所述电池组件包括封装体、第一连接部、第二连接部和保护电路；所述封装体内封装有电芯，且内置有分别与所述电芯电连接的正极极耳和负极极耳；所述保护电路位于所述封装体外；所述第一连接部一端与所述正极极耳电连接，另一端与所述保护电路的输入端电连接；所述第二连接部一端与所述负极极耳电连接，另一端与所述保护电路的输出端电连接。通过将电芯设置在封装体内，将保护电路设置在封装体外，使用第一连接部和第二连接部连接电芯和保护电路，由于保护电路不占用封装体内的电芯的体积，解决了相关技术中由于保护电路占用一定体积，导致电芯的体积间接变小，从而导致电池容量较小的技术问题，达到了将保护电路占用的空间用来制作电芯，使得电芯的容量增大的效果。
可选的，所述正极极耳的与所述第一连接部电连接的一端设置在所述封装体内部；所述负极极耳的与所述第二连接部电连接的一端设置在所述封装体内部。通过将正极极耳与第一连接部电连接的一端设置在封装体内部，将负极极耳与第二连接部电连接的一端设置在封装体内部，使得电芯的正极极耳与负极极耳不会由于手机进水导致电池短路，提高了电池的安全性。
可选的，所述第一连接部包括与所述正极极耳连接的第一导电层和外包于所述第一导电层的第一绝缘层；所述第二连接部包括与所述负极极耳连接的第二导电层和外包于所述第二导电层的第二绝缘层。由于第一连接部和第二连接部均包括与极耳连接的导体层和外包于导体层的绝缘层，使得连接部与极耳连接后，能够将电芯的电能传输至电芯的封装体外部，由于连接部外表面覆盖了一层绝缘层，使得电池不会由于进水导致短路，提高了电池的安全性。
可选的，所述第一连接部还包括设置在所述第一绝缘层内部的第一基板层，所述第一基板层用于支撑所述第一导电层；所述第二连接部还包括设置在所述第二绝缘层内部的第二基板层，所述第二基板层用于支撑所述第二导电层；所述第一基板层和所述第二基板层由具备可弯折性的材料制成。通过使用可弯折性的材料制作用于支撑导体层的基板层，使得导体层的结构更稳定，并且使用的是可弯折性的材料，有利于缩小连接部占用的体积。
可选的，所述第一连接部还包括设置在所述第一绝缘层内部的第一连接器，所述第一连接器与所述保护电路的输入端电连接；所述第二连接部还包括设置在所述第二绝缘层内部的第二连接器，所述第二连接器与所述保护电路的输出端电连接。通过使用连接器与保护电路电连接，由于连接器方便拆卸，使得该电池组件更便于维修，另外，连接器的导通阻抗很小，不需要通过增大面积来减小导通阻抗，因此不会占用电芯的体积。
可选的，所述第一连接部通过超声波焊接的方式与所述正极极耳连接；所述第二连接部通过超声波焊接的方式与所述负极极耳连接。通过超声波焊接连接极耳与连接部，由于超声波焊接全部由机器完成，减少了人工操作，避免了由于人工操作引起的安全隐患，提高了电池制作过程中的安全性。
可选的，所述保护电路设置在主板上。通过将保护电路设置在主板上，使得保护电路的结构体更加稳定，并且保护电路不需要占用额外的支撑部来支撑，缩小了保护电路占用的体积，使得电芯的体积更大，从而增大电池容量。
可选的，所述保护电路的全部或部分设置在所述第一连接部上或设置在所述第二连接部上；当所述保护电路的全部或部分设置在所述第一连接部上时，所述保护电路的输入端与所述第一连接部电连接，所述保护电路的输出端通过主板上的导体与所述第二连接部电连接；当所述保护电路的全部或部分设置在所述第二连接部上时，所述保护电路的输出端与所述第二连接部电连接，所述保护电路的输入端通过主板上的导体与所述第一连接部电连接。通过将保护电路的全部或部分设置在第一连接部或者第二连接部上，进一步减小了保护电路占用的体积，从而留出更多的体积用于制作电芯，增大了电池的容量。
可选的，所述电池组件还包括温度检测元件，所述温度检测元件设置在所述电芯的外表面，所述温度检测元件用于感应所述电芯的温度；所述温度检测元件与设置在主板上的中央处理器(英文：central processing unit，CPU)连接。通过将温度检测元件设置在电芯的外表面，使得温度检测元件能够准确检测电芯的温度，通过将温度检测元件与主板上的CPU连接，当温度检测元件检测到电芯的温度异常时，能够通过CPU控制电路的通断，保证电路的安全性。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种智能设备，所述智能设备包括主板和如第一方面以及第一方面各种可选的实现方式中所描述的电池组件。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池组件的结构示意图；
图2A是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的结构示意图；
图2B是根据一示例性实施例示出的一种保护电路的结构示意图；
图2C是根据一示例性实施例示出的一种连接部的结构示意图；
图2D是根据一示例性实施例示出的一种带连接器的连接部的结构示意图；
图2E是根据再一示例性实施例示出的一种电池组件的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池组件的结构示意图，如图1所示，该电池组件包括封装体110、第一连接部120、第二连接部130和保护电路140。
封装体110内封装有电芯，且内置有分别与电芯电连接的正极极耳和负极极耳。
保护电路140位于封装体110外。
第一连接部120一端与正极极耳电连接，另一端与保护电路140的输入端电连接。
第二连接部130一端与负极极耳电连接，另一端与保护电路140的输出端电连接。
综上所述，本公开实施例提供的电池组件，通过将电芯设置在封装体内，将保护电路设置在封装体外，使用第一连接部和第二连接部连接电芯和保护电路，由于保护电路不占用封装体内的电芯的体积，解决了相关技术中由于保护电路占用一定体积，导致电芯的体积间接变小，从而导致电池容量较小的技术问题，达到了将保护电路占用的空间用来制作电芯，使得电芯的容量增大的效果。
图2A是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的结构示意图，如图2A所示，该电池组件包括封装体210、第一连接部220、第二连接部230和保护电路240。
封装体210内封装有电芯，且内置有分别与电芯电连接的正极极耳211和负极极耳212。
这里所讲的电芯是指含有正、负电极的电池中的蓄电部分。
电芯区别于电池的地方是电池除了电芯之外，还包含有保护电路和封装外壳，电池可以直接使用，而电芯不能直接使用。
一般的，手机电池是锂离子充电电池，充电电池通常由电芯和保护电路组成，充电电池去除保护电路后就是电芯，通常电芯的质量决定了充电电池的质量，锂离子充电电池一般是采用铝塑膜进行封装。
极耳是锂离子充电电池的一种原材料，由于电池是分正负电极的，极耳就是从电芯中将正负电极引出来的金属导电体，极耳分为三种材料，一般的，电池的正极使用铝材料，负极使用镍材料，可替换的，负极也可以使用铜镀镍材料，正负极极耳都是由胶片和金属带两部分复合而成。一个极耳是由两片胶片把金属带夹在中间的。
胶片是极耳上绝缘的部分，胶片的作用是在电池封装时防止金属带与铝塑膜之间发生短路，并且封装时通过加热将胶片与铝塑膜热熔密封粘合在一起，防止电芯漏液。
第一连接部220一端与正极极耳211电连接，另一端与保护电路240的输入端电连接。
第二连接部230一端与负极极耳212电连接，另一端与保护电路240的输出端电连接。
利用第一连接部220将正极极耳211与保护电路240的输入端电连接，利用第二连接部230将负极极耳212与保护电路240的输出端电连接，使得保护电路240接在电源两端，形成一个闭合回路，保护电路240中的元器件能够正常工作。
保护电路240位于封装体210外。
图2B是根据一示例性实施例示出的一种保护电路的结构示意图，如图2B所示，该保护电路主要包括用于保护锂电池的专用集成电路DW01、放电控制场效应管M1、充电控制场效应管M2、电阻R1、电阻R2和电容C。其中，放电控制场效应管M1和充电控制场效应管M2都是N沟道场效应管。专用集成电路DW01的引脚VCC经过电阻R1接电源，引脚GND接地，引脚VCC与引脚GND之间连接电容C。
锂电池接在B+和B-之间，电池组从P+和P-输出电压。充电时，充电器输出电压接在P+和P-之间，电流从P+到锂电池的B+和B-，再经过充电控制场效应管M2到P-。
在充电过程中，当锂电池的电压超过4.35V时，专用集成电路DW01的引脚OC输出信号使充电控制场效应管M2关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过度充电而损坏。
放电过程中，当锂电池的电压降到2.30V时，专用集成电路DW01的引脚OD输出信号使放电控制场效应管M1关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过度放电而损坏。
专用集成电路DW01的引脚CS为电流检测引脚，经过电阻R2接P-输出短路时，放电控制场效应管M1和充电控制场效应管M2的导通压降剧增，CS引脚电压迅速升高，专用集成电路DW01输出信号使放电控制场效应管M1和充电控制场效应管M2迅速关断，从而实现过电流或短路保护。
图2B所示出的保护电路仅是一种示例性的实现，在其他应用中，保护电路还可以有其他的实现方式，保护电路的具体构造可以根据实际需要设定，本实施对此不进行过多的限定。
在一种可能的实现中，正极极耳211的与第一连接部220电连接的一端设置在封装体210内部，负极极耳212的与第二连接部230电连接的一端设置在封装体210内部。
由于第一连接部220是用于连接电芯的正极极耳211和保护电路240的输入端，第二连接部230是用于连接电芯的负极极耳212和保护电路240的输出端，因此第一连接部220和第二连接部230中需要有导体用于传输电能。另外，第一连接部220和第二连接部230是裸露在电芯的封装体210和保护电路240的封装体外的，为了使得在手机进水的情况下，电池不会短路，第一连接部220和第二连接部230的表面需覆盖绝缘物质。
可选的，第一连接部220的具体结构如图2C所示，第一连接部220包括第一导电层221，外包于第一导电层221的第一绝缘层222，以及设置在第一绝缘层222内部用于支撑第一导电层221的第一基板层223。由于第一连接部220的表面要求绝缘，因此上下表面都覆盖有第一绝缘层222。
第二连接部230与第一连接部220的结构类似，第二连接部230包括与负极极耳212连接的第二导电层和外包于第二导电层的第二绝缘层，还包括设置在第二绝缘层内部的第二基板层，第二基板层用于支撑第二导电层。
第一导电层与正极极耳211连接，第二导电层与负极极耳212连接。
由于第一导电层和第二导电层是由导电材料制成，比如使用铜箔制成，如果只使用导电材料，一般会比较软，不易定型，因此还需要增加用于支撑导电层的基板层。
第一基板层和第二基板层由具备可弯折性的材料制成，使用可弯折性的材料的好处是加强柔软度，能够在有限空间内进行组装。
可选的，第一连接部220和第二连接部230可以为FPC，FPC是一种转接柔性印刷电路板，通常是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基板层制成的一种具有高度可靠性的印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。
FPC的所有线路都是配置完成，省去多余的布线工作，体积比印刷电路板PCB小，能够有效降低产品的体积，重量比PCB轻，厚度比PCB薄，可以提高柔软度，加强在有限空间内的组装。FPC的导电层通常是采用铜箔。
可选的，第一连接部220和第二连接部230与保护电路240电连接时可以使用连接器。
如图2D所示，第一连接部220还包括设置在第一绝缘层内部的第一连接器224。
第一连接器与保护电路的输入端电连接。
由于第二连接部230与第一连接部220的结构类似，因此第二连接部230还包括设置在第二绝缘层内部的第二连接器，第二连接器与保护电路的输出端电连接。
可选的，保护电路240设置在主板250上，具体请参见如图2A所示的结构示意图。
比如，当第一连接部220和第二连接部230为FPC时，可以使用FPC连接器。FPC连接器具有体积小、精密度高、使用方便、厚度薄、耐曲折的特点。使用连接器与保护电路相连，方便拆卸，利于维修。另外，FPC连接器的导通阻抗很小，一般的，若采用螺钉直接将极耳固定在主板上，接触阻抗很大，需要留出很大的极耳面积才能减小电路的阻抗要求，这就导致主板面积的增大，从而导致电芯体积的减小，但FPC连接器不需要占用很大面积来减小阻抗，从而为电芯留出空间。
可选的，第一连接部220通过超声波焊接的方式与正极极耳211连接；第二连接部230通过超声波焊接的方式与负极极耳212连接。
超声波焊接是利用超过16kHz的超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的方法。超声波焊接是由机器完成，可以减少人工焊接操作带来的安全隐患。
在一种可能的实现方式中，保护电路240的全部或部分设置在第一连接部220上或设置在第二连接部230上。如图2E所示，将保护电路240’全部设置在第二连接部230上。这样设置还可以节省主板的面积。
当保护电路240的全部或部分设置在第一连接部上220时，保护电路240的输入端与第一连接部220电连接，保护电路240的输出端通过主板上的导体与第二连接部230电连接；当保护电路240的全部或部分设置在第二连接部230上时，保护电路240的输出端与第二连接部230电连接，保护电路240的输入端通过主板上的导体与第一连接部220电连接。
在另一种可能的实现方式中，保护电路240的一部分设置在第一连接部220上，其余部分设置在第二连接部230上，则保护电路240设置在第一连接部220上的电路结构体和设置在第二连接部230上的电路结构体之间可以通过主板上的导体电连接形成闭合回路。
通过主板上的导体将保护电路240与第一连接部220、第二连接部230电连接形成闭合回路，可以使得保护电路240与第一连接部220和第二连接部230之间的连接结构更为稳定，避免了使用导线连接时可能会由于外力作用导致线路断路的问题。这里所讲的主板上的导体可以为主板上以敷铜的方式预先设置的线路。
可选的，电池组件还包括温度检测元件260，温度检测元件260设置在电芯的外表面，温度检测元件260用于感应电芯的温度；温度检测元件260与设置在主板250上的CPU连接。
很显然，温度检测元件260可以设置在电芯的外表面紧贴电芯的位置。
可选的，温度检测元件260可以设置在电芯外表面的中间位置，这里不对温度检测元件260设置的电芯的外表面的具体区域进行限定。
在实际应用中，温度检测元件260可以封装进电芯的封装体210内，也可以位于电芯的封装体210外。一般的，温度检测元件260是位于电芯的封装体210外部紧贴封装体210外表面的位置，这里不对温度检测元件260是否封装进电芯的封装体210进行限定。
温度检测元件260与CPU的连接可以采用FPC，也可以直接采用其他导体，当使用导体连接温度检测元件260与CPU时，导体的外部需要增加绝缘层，防止手机进水短路。
综上所述，本公开实施例中提供的电池组件，通过将电芯设置在封装体内，将保护电路设置在封装体外，使用第一连接部和第二连接部连接电芯和保护电路，由于保护电路不占用封装体内的电芯的体积，解决了相关技术中由于保护电路占用一定体积，导致电芯的体积间接变小，从而导致电池容量较小的技术问题，达到了将保护电路占用的空间用来制作电芯，使得电芯的容量增大的效果。
另外，通过将正极极耳与第一连接部电连接的一端设置在封装体内部，将负极极耳与第二连接部电连接的一端设置在封装体内部，使得电芯的正极极耳与负极极耳不会由于手机进水导致电池短路，提高了电池的安全性。
另外，由于第一连接部和第二连接部均包括与极耳连接的导体层和外包于导体层的绝缘层，使得连接部与极耳连接后，能够将电芯的电能传输至电芯的封装体外部，由于连接部外表面覆盖了一层绝缘层，使得电池不会由于进水导致短路，提高了电池的安全性。
另外，通过使用可弯折性的材料制作用于支撑导体层的基板层，使得导体层的结构更稳定，并且使用的是可弯折性的材料，有利于缩小连接部占用的体积。
另外，通过使用连接器与保护电路电连接，由于连接器方便拆卸，使得该电池组件更便于维修，另外，连接器的导通阻抗很小，不需要通过增大面积来减小导通阻抗，因此不会占用电芯的体积。
另外，通过超声波焊接连接极耳与连接部，由于超声波焊接全部由机器完成，减少了人工操作，避免了由于人工操作引起的安全隐患，提高了电池制作过程中的安全性。
另外，通过将保护电路设置在主板上，使得保护电路的结构体更加稳定，并且保护电路不需要占用额外的支撑部来支撑，缩小了保护电路占用的体积，使得电芯的体积更大，从而增大电池容量。
另外，通过将保护电路的全部或部分设置在第一连接部或者第二连接部上，进一步减小了保护电路占用的体积，从而留出更多的体积用于制作电芯，增大了电池的容量。
另外，通过将温度检测元件设置在电芯的外表面，使得温度检测元件能够准确检测电芯的温度，通过将温度检测元件与主板上的CPU连接，当温度检测元件检测到电芯的温度异常时，能够通过CPU控制电路的通断，保证电路的安全性。
另外，本公开实施例中还提供一种智能设备，该智能设备包括主板和上述任一示例性实施例中所提供的电池组件，其中一种示例性的实现方式请参见如图2A所示出的结构示意图。该智能设备包括主板250，以及由封装体210、第一连接部220、第二连接部230、保护电路240和温度检测元件260组成的电池组件。该电池组件的第一连接部220一端与正极极耳211电连接，另一端与保护电路240的输入端电连接，第二连接部230一端与负极极耳212电连接，另一端与保护电路240的输出端电连接。该电池组件还包括温度检测元件260，温度检测元件260设置在电芯的外表面，温度检测元件260用于感应电芯的温度，温度检测元件260与设置在主板250上的CPU连接。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (5)
1.一种电池组件，其特征在于，所述电池组件包括封装体、第一连接部、第二连接部和保护电路；
所述封装体内封装有电芯，且内置有分别与所述电芯电连接的正极极耳和负极极耳；
所述保护电路位于所述封装体外；
所述第一连接部一端与所述正极极耳电连接，另一端与所述保护电路的输入端电连接；
所述第二连接部一端与所述负极极耳电连接，另一端与所述保护电路的输出端电连接；
所述保护电路的全部或部分设置在所述第一连接部上或设置在所述第二连接部上，
当所述保护电路的全部或部分设置在所述第一连接部上时，所述保护电路的输入端与所述第一连接部电连接，所述保护电路的输出端通过主板上的导体与所述第二连接部电连接；
当所述保护电路的全部或部分设置在所述第二连接部上时，所述保护电路的输出端与所述第二连接部电连接，所述保护电路的输入端通过主板上的导体与所述第一连接部电连接；
所述第一连接部包括与所述正极极耳连接的第一导电层和外包于所述第一导电层的第一绝缘层，以及设置在所述第一绝缘层内部的第一基板层和第一连接器，所述第一基板层用于支撑所述第一导电层，所述第一连接器与所述保护电路的输入端电连接；
所述第二连接部包括与所述负极极耳连接的第二导电层和外包于所述第二导电层的第二绝缘层，设置在所述第二绝缘层内部的第二基板层和第二连接器，所述第二基板层用于支撑所述第二导电层，所述第二连接器与所述保护电路的输出端电连接；
所述第一基板层和所述第二基板层由具备可弯折性的材料制成。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述正极极耳的与所述第一连接部电连接的一端设置在所述封装体内部；
所述负极极耳的与所述第二连接部电连接的一端设置在所述封装体内部。
3.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述第一连接部通过超声波焊接的方式与所述正极极耳连接；
所述第二连接部通过超声波焊接的方式与所述负极极耳连接。
4.根据权利要求1至3中任一所述的电池组件，其特征在于，所述电池组件还包括温度检测元件，
所述温度检测元件设置在所述电芯的外表面，所述温度检测元件用于感应所述电芯的温度；
所述温度检测元件与设置在所述主板上的中央处理器CPU连接。
5.一种智能设备，其特征在于，所述智能设备包括主板和如权利要求1-4中任一所述的电池组件。
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