电池保护装置及其加热结构、电子设备
技术领域
本发明涉及电池保护技术领域,具体涉及电池保护装置的加热结构、电池保护装置和电子设备。
背景技术
随着手机、笔记本电脑等电子设备的普及,锂离子电池也已被普遍应用。锂离子电池在充放电过程中,可能会出现过流、过压等问题,不仅会严重影响锂离子电池的寿命,还可能发生起火等危险。
为防止出现上述问题,一般为锂离子电池设置保护电路,例如图1所示的电路,包括检测电路、开关管、熔断器和加热器等。当发生过流时,熔断器可熔断以进行过流保护,当发生过压时,检测电路检测到过压信号后控制开关管导通,加热器通电加热,使熔断器熔断以进行过压保护。
目前,上述电路中的熔断器和加热器等部件已实现了模块化设计和生产,通过模块化设计,使得各个部件合理排布,利于安装和使用。然而在目前的设计中,一般是将加热器设计成一个片状结构,并贴设在陶瓷基板上。这种结构使得电池保护装置的加热结构体积较大,不利于产品的小型化设计。
发明内容
本发明为解决上述技术问题,提供了电池保护装置及其加热结构、电子设备。
本发明采用的技术方案如下:
一种电池保护装置的加热结构,所述加热结构包括基板,所述基板开设有容纳空间,所述加热结构还包括置于所述容纳空间内的加热器,所述加热器的两端分别连接到对应的电极以便在所述电池保护装置触发保护时通电加热。
所述容纳空间为至少两个,所述加热结构包括一一对应置于至少两个容纳空间内的至少两个加热器,每个所述加热器的两端分别连接到对应的电极。
所述容纳空间为竖向贯穿孔或竖向沉槽。
所述容纳空间为横向贯穿孔或横向通槽。
所述加热器与所述容纳空间相配合,所述加热器与所述基板为一体式结构。
所述基板为陶瓷基板,所述加热器与所述陶瓷基板通过共烧法或烧结法一体成型。
一种电池保护装置,包括:加热结构,其中,所述容纳空间为在所述基板的第一面开设的竖向沉槽;第一加热电极和第二加热电极,所述第一加热电极与每个所述加热器的一端相接,所述第二加热电极与每个所述加热器的另一端相接;第一熔断器,所述第一熔断器置于所述基板的第一面;绝缘层,所述绝缘层置于所述加热器与所述第一熔断器之间;第一熔断电极和第二熔断电极,所述第一熔断电极和所述第二熔断电极分别与所述第一熔断器的两个侧边相接。
一种电池保护装置,包括:加热结构,其中,所述容纳空间为竖向贯穿孔;第三加热电极,所述第三加热电极贴设在所述基板的第一面,并与每个所述加热器的一端相连;第四加热电极,所述第四加热电极贴设在所述基板的第二面,并与每个所述加热器的另一端相连;第二熔断器,所述第二熔断器贴设在所述第三加热电极上;第三熔断电极和第四熔断电极,所述第三熔断电极和所述第四熔断电极分别与所述第二熔断器的两个侧边相接。
所述基板的两侧分别开设电极通孔,所述第三熔断电极和所述第四熔断电极均包括贴设在所述基板的第一面的第一部分、贴设在所述基板的第二面的第二部分以及连通所述第一部分和所述第二部分且位于所述电极通孔内的第三部分,其中,所述第二部分作为焊垫。
所述第三熔断电极的第一部分、所述第四熔断电极的第一部分均与所述第三加热电极不相接触,所述第二熔断器贴设在所述第三加热电极、所述第三熔断电极的第一部分以及所述第四熔断电极的第一部分上。
所述的电池保护装置还包括:隔热层,所述隔热层设置在所述基板的第二面上。
所述的电池保护装置还包括:上盖板,所述上盖板固定于所述基板的第一面之上,且遮盖所述第三加热电极、所述第三熔断电极的第一部分、所述第四熔断电极的第一部分和所述第二熔断器。
一种电池保护装置,包括:两个加热结构,其中,所述容纳空间为竖向贯穿孔,其中,两个所述加热结构竖向叠置,位于上部的加热结构包括上基板和上加热器,位于下部的加热结构包括下基板和下加热器;第五加热电极,所述第五加热电极贴设在所述下基板的第一面,并与每个所述下加热器的一端相连;第六加热电极,所述第六加热电极贴设在所述下基板的第二面,并与每个所述下加热器的另一端相连;第七加热电极,所述第七加热电极贴设在所述上基板的第一面,并与每个所述上加热器的一端相连;第八加热电极,所述第八加热电极贴设在所述上基板的第二面,并与每个所述上加热器的另一端相连;第三熔断器;第五熔断电极和第六熔断电极,所述第五熔断电极和所述第六熔断电极分别与所述第三熔断器的两个侧边相接,其中,所述第五加热电极与所述第八加热电极相接,所述第六加热电极贴设在所述第三熔断器的第一面,所述第七加热电极贴设在所述第三熔断器的第二面,或者,所述第五加热电极与所述第八加热电极相接,所述第六加热电极贴设在所述第三熔断器的第一面,所述第七加热电极与所述第六加热电极相接,并与所述第三熔断器的第二面通过熔断空间相隔,或者,所述第五加热电极与所述第七加热电极相接,所述第六加热电极与所述第八加热电极相接,所述第六加热电极贴设在所述第三熔断器的第一面,所述第七加热电极与所述第三熔断器的第二面通过熔断空间相隔。
一种电子设备,包括上述任一电池保护装置。
本发明的有益效果:
本发明通过在基板上开设容纳空间,并将加热器置于容纳空间内,能够减小加热结构的体积,利于产品的小型化设计。
本发明的电池保护装置通过在基板上开设竖向贯穿孔,并将加热器嵌入置于竖向贯穿孔内,加热器的一端可直接通过贴设在基板第一面的第三加热电极接到第二熔断器,另一端可通过贴设在基板第二面的第四加热电极连接到保护电路另一极,第二熔断器的两个侧边分别与第三熔断电极和第四熔断电极相接,由此,无需在加热器与熔断器之间设置绝缘层,提高了加热器与熔断器之间的热传导效率,从而可降低电压保护的启动功率,并适于选用熔点较低的熔断器材料,利于产品的无铅化设计;无需在基板边缘设置透过基板的加热器电极,进一步减小电池保护装置的体积,利于产品的小型化设计,且减少制造工艺,能够节约材料和成本。
本发明在基板上开设两个或两个以上的竖向贯穿孔时,可通过两个或两个以上加热器并联,提高加热器的耐受功率,并且在任一个或几个加热器发生损坏时,其他加热器仍能够正常工作,保障了产品的可靠性。
附图说明
图1为相关技术中的电池保护电路的示意图;
图2为本发明一个实施例的电池保护装置的加热结构的结构示意图;
图3为本发明第二方面实施例的电池保护装置的加热结构的结构示意图;
图4为本发明一个实施例的包括竖向贯穿孔的基板的结构示意图;
图5为本发明第二方面实施例的包括竖向贯穿孔的基板的结构示意图;
图6为本发明第三方面实施例的包括竖向贯穿孔的基板的结构示意图;
图7为本发明一个实施例的电池保护装置的爆炸图;
图8为本发明第二方面实施例的电池保护装置的爆炸图;
图9为本发明第三方面实施例的电池保护装置的爆炸图;
图10为本发明第四方面实施例的电池保护装置的爆炸图;
图11为本发明一个实施例的电池保护装置的安装结构示意图;
图12为本发明一个实施例的电池保护装置安装后的部分电路示意图;
图13为本发明第五方面实施例的电池保护装置的爆炸图;
图14为本发明第六方面实施例的电池保护装置的爆炸图;
图15为本发明第七方面实施例的电池保护装置的爆炸图;
图16为本发明另一个实施例的电池保护装置安装后的部分电路示意图。
附图标记:
基板10、容纳空间11、加热器20、第一加热电极30、第二加热电极40、第一熔断器50、绝缘层60、第一熔断电极70、第二熔断电极80、第三加热电极90、第四加热电极100、第二熔断器110、第三熔断电极120、第四熔断电极130、焊料140、隔热层150、上盖板160、粘着剂170、第五加热电极180、第六加热电极190、第七加热电极200、第八加热电极210、第三熔断器220、第五熔断电极230、第六熔断电极240、上基板10.1、上加热器20.1、下基板10.2、下加热器20.2。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图2所示,本发明实施例电池保护装置的加热结构包括基板10,基板10开设有容纳空间11,加热结构还包括置于容纳空间11内的加热器20,加热器20的两端分别连接到对应的电极以便在电池保护装置触发保护时通电加热。
其中,加热器20与容纳空间11相配合,加热器20与所述基板10为一体式结构。
在本发明的一个实施例中,基板10为陶瓷基板,加热器20与陶瓷基板可通过共烧法或烧结法一体成型。其中,共烧法包括生瓷带成型、打孔、填充加热器和共烧。生瓷带成型可包括备料步骤、聚合步骤、造料步骤、压型步骤、降温步骤、烧结步骤和成型步骤。烧结法包括在陶瓷基板成品上打孔、填充加热器和烧结。
根据本发明实施例的电池保护装置的加热结构,通过在基板上开设容纳空间,并将加热器置于容纳空间内,能够减小体积,利于产品的小型化设计。
进一步地,在本发明的一个实施例中,基板10开设的容纳空间11为至少两个,加热结构包括一一对应置于至少两个容纳空间11内的至少两个加热器20,每个加热器20的两端分别连接到对应的电极。
通过设置两个或两个以上的加热器,能够提高加热器的耐受功率,并且在任一个或几个加热器发生损坏时,其他加热器仍能够正常工作,保障了产品的可靠性。
在本发明的一个实施例中,容纳空间11为竖向贯穿孔或竖向沉槽。图2中示出了开设一个竖向沉槽的情况。
如图3所示,基板10开设的四个容纳空间11为四个竖向贯穿孔,竖向贯穿孔可为圆形通孔,对应地,加热器20为圆柱体。四个加热器20对应内嵌于四个竖向贯穿孔内。其中,加热器20的一端与基板10的第一面平齐,或略高于基板10的第一面,加热器20的另一端与基板10的第二面平齐,或略高于基板10的第二面,从而每个加热器20的两端可与贴设在基板10的第一面或第二面的电极相连。
在本发明的一个实施例中,如图4所示,竖向贯穿孔可为矩形通孔,对应地,加热器20为长方体。在本发明的其他实施例中,竖向贯穿孔还可为其他形状,例如椭圆形、图5所示的矩形与两个半圆所组成的形状等,对于任何形状的竖向贯穿孔,加热器20对应与其配合即可。
在本发明的一个实施例中,当竖向贯穿孔为至少两个时,至少两个竖向贯穿孔也即至少两个加热器20可如图3至图5所示呈直线排布,也可如图6所示呈阵列式排布。
在本发明的另一个实施例中,容纳空间11还可为横向贯穿孔或横向通槽。
对应上述实施例的加热结构,本发明还提出一种电池保护装置。
如图7所示,本发明实施例的电池保护装置,包括上述容纳空间11为在基板10的第一面开设的竖向沉槽的加热结构、第一加热电极30、第二加热电极40、第一熔断器50、绝缘层60、第一熔断电极70和第二熔断电极80。
其中,第一加热电极30与每个加热器20的一端相接,第二加热电极40与每个加热器20的另一端相接;第一熔断器50置于基板10的第一面;绝缘层60置于加热器20与第一熔断器50之间;第一熔断电极70和第二熔断电极80分别与第一熔断器50的两个侧边相接。
图7中以基板10上开设一个竖向沉槽为例,加热器20的数量同样为一。第一加热电极30与第二加热电极40作为加热器20的两个电极端,用以将加热器20接到电池保护电路,第一熔断电极70和第二熔断电极80作为第一熔断器50的两个电极端,用以将第一熔断器50接到电池保护电路。当电池保护电路触发过压保护时,加热器20通电加热,第一熔断器50受热熔断,实现过压保护。
根据本发明实施例的电池保护装置,通过在基板上开设容纳空间,并将加热器置于容纳空间内,以及将第一熔断器置于基板上,并通过设置相应的电极用以加热器和第一熔断器接入电池保护电路,由此,能够减小电池保护装置的体积,利于产品的小型化设计。
对应上述实施例的加热结构,本发明还提出另一种电池保护装置。
如图8所示,该电池保护装置包括上述容纳空间11为竖向贯穿孔的加热结构、第三加热电极90、第四加热电极100、第二熔断器110、第三熔断电极120和第四熔断电极130。
其中,第三加热电极90贴设在基板10的第一面,并与每个加热器20的一端相连,第四加热电极100贴设在基板10的第二面,并与每个加热器20的另一端相连;第二熔断器110由可熔材料制成片式,贴设在第三加热电极90上;第三熔断电极120和第四熔断电极130分别与第二熔断器110的两个侧边相接。
图8中以基板10上开设四个圆形竖向贯穿孔为例,加热器20的数量同样为四。
进一步地,如图8、图9和图10所示,基板10的两侧分别开设电极通孔12,第三熔断电极120和第四熔断电极130均包括贴设在基板10的第一面的第一部分、贴设在基板10的第二面的第二部分以及连通第一部分和第二部分且位于电极通孔12内的第三部分,其中,第二部分作为焊垫。
如图8、图9和图10所示,第三熔断电极120的第一部分、第四熔断电极130的第一部分均与第三加热电极90不相接触,第二熔断器110贴设在第三加热电极90、第三熔断电极120的第一部分以及第四熔断电极130的第一部分上。具体地,第二熔断器110可通过焊料140焊接在第三加热电极90、第三熔断电极120的第一部分以及第四熔断电极130的第一部分上。基板10上设置电极和贴设第二熔断器110后的整体结构可如图11所示。
进一步地,如图9所示,电池保护装置还可包括隔热层150,隔热层150设置在基板10的第二面上,位于第四加热电极100之下。隔热层150可起到绝缘作用,以防电池保护装置组装在PCB测试基板上时,存在短路风险,隔热层150还可起到阻止散热的作用,减少柱形加热器向下传导热量。
进一步地,如图9和图10所示,电池保护装置还可包括上盖板160,上盖板160固定于基板10的第一面之上,且遮盖第三加热电极90、第三熔断电极120的第一部分、第四熔断电极130的第一部分和第二熔断器110。具体地,如图9所示,上盖板160可通过粘着剂170固定于基板10的第一面之上。
当包括多个加热器的电池保护装置安装于整个电池保护电路中时,第三加热电极90、第四加热电极100、第三熔断电极120和第四熔断电极130的位置可如图12所示。当电池保护电路触发过压保护时,加热器20通电加热,第二熔断器110受热熔断,实现过压保护。
根据本发明实施例的电池保护装置,通过在基板上开设竖向贯穿孔,并将加热器置于竖向贯穿孔内,加热器的一端可直接通过贴设在基板第一面的第三加热电极接到第二熔断器,另一端可通过贴设在基板第二面的第四加热电极连接到保护电路另一极,第二熔断器的两个侧边分别与第三熔断电极和第四熔断电极相接,由此,无需在加热器与第二熔断器之间设置绝缘层,提高了加热器与第二熔断器之间的热传导效率,从而可降低电压保护的启动功率,并适于选用熔点较低的熔断器材料,利于产品的无铅化设计;无需在基板边缘设置透过基板的加热器电极,进一步减小电池保护装置的体积,利于产品的小型化设计,且减少制造工艺,能够节约材料和成本。
此外,当开设两个或两个以上的竖向贯穿孔时,可通过两个或两个以上加热器并联,提高加热器的耐受功率,并且在任一个或几个加热器发生损坏时,其他加热器仍能够正常工作,保障了产品的可靠性。
对应上述实施例,本发明还提出又一种电池保护装置。
如图13、图14和图15所示,该电池保护装置包括两个容纳空间11为竖向贯穿孔的加热结构、第五加热电极180、第六加热电极190、第七加热电极200、第八加热电极210、第三熔断器220、第五熔断电极230和第六熔断电极240。其中,两个加热结构竖向叠置,位于上部的加热结构包括上基板10.1和上加热器20.1,位于下部的加热结构包括下基板10.2和下加热器20.2;第五加热电极180贴设在下基板10.2的第一面,并与每个下加热器20.2的一端相连;第六加热电极190贴设在下基板10.2的第二面,并与每个下加热器20.2的另一端相连;第七加热电极200贴设在上基板10.1的第一面,并与每个上加热器20.1的一端相连;第八加热电极210贴设在上基板10.1的第二面,并与每个上加热器20.1的另一端相连;第五熔断电极230和第六熔断电极240分别与第三熔断器220的两个侧边相接。
在本发明的一个实施例中,如图13所示,第五加热电极180与第八加热电极210相接,第六加热电极190贴设在第三熔断器220的第一面,第七加热电极200贴设在第三熔断器220的第二面。基于该结构,上基板10.1内的上加热器20.1与下基板10.2内的下加热器20.2相并联,且上加热器20.1与下加热器20.2的电流流向相反,即上加热器20.1与下加热器20.2中的一组电流自下而上,另一组电流自上而下。
在本发明的一个实施例中,如图14所示,第五加热电极180与第八加热电极210相接,第六加热电极190贴设在第三熔断器220的第一面,第七加热电极200与第六加热电极190相接,并与第三熔断器220的第二面通过熔断空间相隔。基于该结构,上基板10.1内的上加热器20.1与下基板10.2内的下加热器20.2相并联,且上加热器20.1与下加热器20.2的电流流向相反。并且,通过在第七加热电极200与第三熔断器220的第二面通过熔断空间相隔,可为第三熔断器220预留形变空间,能够加速熔断器的熔断。
在本发明的一个实施例中,如图15所示,第五加热电极180与所述第七加热电极200相接,所述第六加热电极190与所述第八加热电极210相接,所述第六加热电极190贴设在所述第三熔断器220的第一面,所述第七加热电极200与所述第三熔断器220的第二面通过熔断空间相隔。基于该结构,上基板10.1内的上加热器20.1与下基板10.2内的下加热器20.2相并联,且上加热器20.1与下加热器20.2的电流流向相同,即均为自下而上或自上而下。并且,通过在第七加热电极200与第三熔断器220的第二面通过熔断空间相隔,可为第三熔断器220预留形变空间,能够加速熔断器的熔断。
当图14所示的电池保护装置安装于整个电池保护电路中时,第五加热电极180、第六加热电极190、第七加热电极200、第八加热电极210、第五熔断电极230和第六熔断电极240的位置可如图16所示。
根据本发明实施例的电池保护装置,除了具有部分上述实施例中的包括一个加热结构的电池保护装置的部分有益效果之外,由于具有两个相互并联的加热器电路,进一步提高了加热效果与产品的可靠性。
对应上述实施例,本发明还提出一种电子设备。
本发明的电子设备包括上述任一实施例的电池保护装置,电子设备可为包括锂离子电池的手机、笔记本电脑、平板电脑等。其具体的实施方式可参照上述实施例,为避免冗余,在此不再赘述。
根据本发明实施例的电子设备,利于进行小型化设计。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。