CN107624201A - 用于电池组保护的互连 - Google Patents

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Abstract

一种保护电池组(32)的方法，在所述电池组(32)中第一(21)和第二(23)电池单元(均具有正极(25、27)、负极(29、31)和边缘(43))对齐，使得第一和第二电池单元的正极相邻。被构造为定位在第一和第二电池单元的边缘上的导电性母线(47)使第一电池单元的正极电连接第一保护装置，使第二电池单元的正极电连接第二保护装置，使第一保护装置电连接第二保护装置，并且使第一电池单元的负极电连接第二电池单元的负极。还提供电池组保护配件。

Description

用于电池组保护的互连
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年2月27日提交的美国临时申请No.62/126,441的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于电池组保护的互连。
背景技术
诸如笔记本电脑、或膝上电脑或平板电脑的电子设备通常包含多个电池单元或包含多个单元的电池组，作为为笔记本电脑、平板电脑和其他电子装置提供足够能量的手段。锂离子和锂聚合物电池(统称为“锂电池”)由于其高能量密度、小尺寸和设计灵活性而常常被使用。然而，锂电池组对可能导致潜在的破坏性过电流和过热条件的外部短路、失控充电条件和/或滥用过充电所导致的故障敏感。产生热量的过充电、深放电或短路条件可能导致锂电池单元膨胀、破裂或遇到其他问题。因此，有必要例如通过热切断(TCO)装置或其他类型的过电流和过热装置保护单元(无论单独还是连接成包)，其中断电流以帮助防止在过电流和/或过热情况下的损坏。
保护装置例如正温度系数(PTC)装置和TCO可以以允许适当的保护的任何方式连接到电池单元或包装，例如串联、并联或其任何组合。然而，电气设备中的电池的布置受到诸如空间的约束，这是电子设备变得越来越薄的特定问题。另外，需要易于连接和组装。常规的电池排列方法是将第一对电池单元中的正极与第二对中的负极对齐，并与保护装置连接，从一个正极到第二个正极通过电线负极到第二负极。这种电线必须焊接或焊接到电路中的各种部件，并且安装可能导致无序和/或杂乱的布线布置。复杂的布置可能具有长度较长的导电路径，其具有较高的功率消耗、更高的电阻和更高的电压降。所有这些都可能导致电子设备过热。此外，该装置在设备中占用宝贵的空间，有时会导致更大的装置尺寸以容纳保护装置和布线。因此期望在仍然提供充分保护的同时简化布置。
发明内容
在第一方面，提供保护电池组的方法，包括：
(a)提供第一和第二电池单元，均具有(i)正极、(ii)负极和(iii)边缘；
(b)提供第一保护装置和第二保护装置；
(c)使所述第一和第二电池单元的正极对齐；
(d)提供导电性母线，所述导电性母线被构造为定位于所述第一和第二电池单元的边缘上；
(e)通过所述母线，使所述第一电池单元的正极电连接所述第一保护装置，使所述第二电池单元的正极电连接所述第二保护装置，并且使所述第一保护装置电连接所述第二保护装置。
还提供电池组保护配件，包括：
(a)第一和第二电池单元，均具有(i)正极、(ii)负极和(iii)边缘，所述第一和第二电池单元的正极彼此对齐以形成对；
(b)第一保护装置和第二保护装置；以及
(c)定位于所述第一和第二电池单元的边缘上的导电性母线，使所述第一电池单元的正极电连接所述第一保护装置，使所述第二电池单元的正极电连接所述第二保护装置，使所述第一保护装置电连接所述第二保护装置，并且使所述第一电池单元的负极电连接所述第二电池单元的负极。
附图说明
图1是常规电池组保护布置的示意性电路图。
图2是本公开的电池组保护布置的示意性电路图。
图3是本公开的一对电池单元的放大透视图。
图4是本公开的电池组保护布置的透视图。
图5是图4的电池组保护布置的放大透视图。
图6是图5的截面的细节图。
图7是从本公开的电池组保护布置的底部的放大透视图。
图8是本公开的电池组保护布置的剖视图。
具体实施方式
常规电池组保护布置的示意性电路图示于图1。电路1显示三个第一电池单元5和三个第二电池单元7，定位为使得各第一单元5的正极(也称为末端)9直接对齐跨越(或当第一和第二单元“夹在一起”时相邻)各第二单元7的负极11。热切断装置13电连接各正极9，并且通过母线15或其他电连接从第一单元5的正极到各第二单元7的正极进行电连接。第一单元5和第二单元7的负极11还通过母线17或其他电构件来连接，并且从一对第一和第二电池单元的负极到第二对的第一和第二电池单元的正极进行连接。这种连接通常使用焊线制成。为了连接相关的电池单元，可能需要相当长的电线，从而提供可能复杂和无序的互连。这可能导致长的制造装配时间。在互连焊线彼此交叉的情况下，焊线之间存在电接触的可能性，这是不期望的并且可能导致电短路。因此，可以使用电绝缘来防止接触，从而增加布置的成本及其复杂性。
图2是本公开的电池组保护布置20的示意性电路图。在该实施方案中，三个第一电池单元21、21A、21B均具有正极25和负极29。三个第二电池单元23、23A、23B均具有正极27和负极31。第一电池单元21和第二电池单元23的各组合形成对32，也称为电池组。第一保护装置33，在本实施方案中示出为热切断装置(TCO)，通过连接37电连接第一电池单元的正极25，而第二保护装置35通过连接39电连接第二电池单元的正极27。第一和第二保护装置通过连接41电连接。
如图3中的放大示意图所示，正极25和负极29定位在第一电池单元21的边缘43上，并且正极27和负极31定位在第二电池单元23的边缘45上。重要的是，第一和第二电池单元定位为使得存在极性对齐：每个正极对齐，即如图2的原理图所示彼此相对定位。图3的线P表示正极末端25,27的这种对齐，线N表示负极末端29,31的对准。这种对准是允许本公开的简化的互连方案的关键。
图4和5分别以透视图和放大透视图表示，通过母线47连接的具有三个电池组23,23A，23B的电池组保护布置。金属层49和绝缘载体条51组合形成母线47，在一件中它可以用作子组件。在一个实施方案中，金属层49是铜，虽然它可以是任何合适的金属。在图5中所示的实施方案中，四个金属条形成金属层49。对于某些应用，期望在金属条上提供绝缘层，从而留下暴露的金属区域用于进行电气连接，例如通过焊接。绝缘载体条51由任何合适的电绝缘(电介质)材料制成，并且除了提供电绝缘之外还可用作金属层49的加强件。为了易于制造，载体条51优选为塑料。加强元件53是载体条51的一部分，凹槽55还允许进入用于焊接的合适位置，以及可以穿过金属层49上对准的孔59突出的柱57，用于在安装期间将元件保持在适当位置。
尽管三个电池组示于在该实施方案中，但是可能需要任何数量的包以向电子设备提供电力。
图6显示图5的截面的细节图。保护装置35A例如通过焊接或焊接或其他适当的方式经由第一金属末端61到正极末端27A电连接，和通过第二金属末端63到附接元件65，其用于附接到母线47。在电池组的相对侧进行类似的连接，其中保护装置33A连接到正极25A和附接柱65'。
图7显示了母线47和三电池组32底部的分解图。通过凹口55提供访问是可看到的，以允许电连接到附接柱65。
图8显示装配的保护布置20的剖视图。
公开的保护电池组的方法包括提供第一和第二电池单元，均具有正极和负极。还提供第一和第二保护装置。第一和第二电池单元的正极对齐以形成对，并且导电性母线定位为使得使第一电池单元的正极电连接第一保护装置，使第二电池单元的正极电连接第二保护装置，使第一保护装置电连接第二保护装置，并且使第一电池单元的负极电连接第二电池单元的负极。电连接可以通过焊接、电焊、使用导电粘合剂、机械连接(例如通过订书钉或铆钉)或任何其它合适的装置来进行。
保护装置可以是热切断装置，例如包括双金属元件的装置。或者，它可能是电阻(PTC)装置的正温度系数。特别优选的是保护装置可重置。合适的装置是由泰科电子公司出售的具有聚合物PTC组分和双金属元素的MHP-TA装置。
公开互连电池保护布局，可以通过简单的互联棒以平行和串联的方式电气保护多个电池单元。电池互连保护布局具有多对电池单元布局，其中在一个单元中的正极与在另一个电池单元中的正极对齐，以实现设计的简单性。回去参照图2和5，在一个实施方案中，对应应用六个电池组，电池保护互联即母线，可以由四个绝缘导电金属条组成，其中暴露的连接区域连接到绝缘器条。第一金属条连接电池21和23中的负极。第二金属条从电池21和23的正极侧到电池21A和23A的负极侧连接两个电路保护装置。第三金属条和第二金属条相同。最后，第四金属条连接两个电路保护装置和正极。互连电池保护布局允许使用并联/串联连接的多电池单元和电路保护装置的简单设计。
本发明的上述详细描述包括主要或全部涉及本发明的特定部分或方面的通道。应当理解，这是为了清楚和方便，特定特征可能不仅仅在其公开的通道中是有关的，并且本文的公开内容包括在不同段落中发现的所有信息的合适组合。类似地，虽然各种图和其描述涉及本发明的特定实施例，但是应当理解，在特定图形的上下文中公开特定特征的情况下，也可以适当地使用这样的特征、另一个数字的上下文、结合另一个特征、或在一般的本发明中。
应当理解，上述装置及其方法的布置仅仅是对原理或本发明的应用的说明，并且在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多其它实施例和修改。

Claims (11)

1.一种保护电池组的方法，包括：
(a)提供第一和第二电池单元，均具有(i)正极、(ii)负极和(iii)边缘；
(b)提供第一保护装置和第二保护装置；
(c)使所述第一和第二电池单元的正极对齐以形成对；
(d)提供导电性母线，所述导电性母线被构造为定位于所述第一和第二电池单元的边缘上；以及
(e)通过所述母线，使所述第一电池单元的正极电连接所述第一保护装置，使所述第二电池单元的正极电连接所述第二保护装置，使所述第一保护装置电连接所述第二保护装置，并且使所述第一电池单元的负极电连接所述第二电池单元的负极。
2.权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二电池单元是锂电池或锂聚合物电池。
3.权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二保护装置中的至少一种是热切断装置,优选其中所述热切断装置包含双金属组份。
4.权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二保护装置中的至少一种是正温度系数(PTC)装置,优选其中所述第一和第二保护装置是热切断装置。
5.权利要求1所述的方法，其中所述母线包含铜，优选其中所述母线还包括附接所述母线的绝缘载体条。
6.权利要求1所述的方法，其包括提供多对的第一和第二电池单元。
7.电池组保护配件，包括：
(a)第一和第二电池单元，均具有(i)正极、(ii)负极和(iii)边缘，所述第一和第二电池单元的正极彼此对齐以形成对；
(b)第一保护装置和第二保护装置；以及
(c)定位于所述第一和第二电池单元的边缘上的导电性母线，使所述第一电池单元的正极电连接所述第一保护装置，使所述第二电池单元的正极电连接所述第二保护装置，使所述第一保护装置电连接所述第二保护装置，并且使所述第一电池单元的负极电连接所述第二电池单元的负极。
8.权利要求7所述的保护配件，其包括通过所述母线连接的多对的第一和第二电池单元。
9.权利要求7所述的保护配件，其中所述第一和第二保护装置中的至少一种是热切断装置，优选其中所述第一和第二保护装置都是热切断装置。
10.权利要求12所述的保护配件，其中所述第一和第二保护装置中的至少一种是正温度系数(PTC)装置，优选其中所述第一和第二保护装置是PTC装置。
11.权利要求12所述的保护配件，其中所述母线包含铜，优选其中所述母线还包括附接所述母线的绝缘载体条。
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Application publication date: 20180123

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