CN110249452B - 电池模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池模块及其制造方法，更具体地说，涉及电极端子和连接器通过更少次数的焊接被耦合的电池模块及其制造方法。

Description

电池模块及其制造方法
技术领域
本公开涉及电池模块及其制造方法，更具体地说，涉及电极端子和连接器通过更少次数的焊接被耦合的电池模块及其制造方法。
背景技术
锂二次电池作为组成电池组的单元电池具有柔性、相对自由的形状、较小的重量和良好的安全性，因此作为例如智能手机、摄像机和笔记本电脑等移动电子设备的电源的需求日益增加。
此外，电池模块的形状根据电池壳体的形状进行分类。当电极组件嵌入圆柱形或矩形金属罐中时，电池模块被分类为圆柱形电池模块或矩形电池模块，当电极组件嵌入铝片的袋式壳体中时，电池模块被分类为袋式电池模块。
此外，电池壳体中包含的电极组件被提供为包括正极、负极和插入在正极和负极之间的隔板的结构，因此可以进行充电/放电，圆柱形电极组件的形状被形成为果冻卷型，其中涂有电极活性材料的长片状的正极、隔板和负极依次层压和卷绕。
同时，圆柱形电极组件应用于电子呼叫服务装置，当发生事故时，该电子呼叫服务装置通过嵌入在智能手机或车辆中的传感器传输事故信息，圆柱形电极组件形成在由两个电池单元构成的电池模块内。
将参考图1描述这种电池模块的常规形状。
图1是常规电池模块的内部结构图。
参考图1，常规电池模块具有两个电池单元耦合到具有热敏电阻的集成连接器并连接到外部系统的结构。集成连接器以如下形式提供：耦合到正(+)极端子的第一配线、耦合到连接在电池单元之间的连接元件的第二配线、以及连接到热敏电阻的两条配线连接到单个连接端子。
为了测量电池单元的电压，应将配线连接到负(-)极端子，并且为了连接到负(-)极端子，还需要单条配线。因此，不添加配线，而是使用具有一对引线且其中一条引线的长度较短的热敏电阻，并且将短于公共长度的配线提供给对应于热敏电阻的连接端子。
然而，这样的配置需要4次焊接，并且一条引线的长度较短的热敏电阻的成本是昂贵的，因此会出现增加工艺时间和工艺成本的问题。
因此，需要一种减少工艺时间和工艺所需成本的方法。
[相关技术文件]
[专利文件]
(专利文件1)韩国专利公开No.10-2012-0073195
发明内容
技术问题
本发明提供一种电池模块及其制造方法，该电池模块可以快速生产，并且以降低生产成本的结构来形成。
技术方案
根据示例性实施例，一种电池模块，其中包括热敏电阻的连接器连接到一对电池单元，所述电池模块包括：布置成彼此紧密接触或相邻的一对圆柱形电池单元110，每个电池单元110包括面对不同的方向的正(+)极端子和负(-)极端子；一对PTC元件120，分别被提供给一对圆柱形电池单元的一侧的正(+)极端子和负(-)极端子；连接元件130，配置为电连接一对圆柱形电池单元的另一侧的正(+)极端子和负(-)极端子；连接器140，具有四条配线连接到单个连接端子141并且配置为经由所述连接端子将外部系统和一对圆柱形电池单元电连接的结构；以及耦合谷150，设置在一对圆柱形电池单元被耦合为彼此紧密接触或相邻的区域中，其中所述PTC元件和四条配线设置在耦合谷中。
所述连接器可包括：连接到提供给正(+)极端子的PTC元件120的第一配线142；连接到连接元件的第二配线143；以及形成为两条配线的第三配线和第四配线144，所述第三配线和第四配线通过形成在两条配线之中的一条配线的一部分上的接合部而连接到提供给负(-)极端子的PTC元件。
所述第三配线和第四配线可经由热敏电阻形成单一结构。
所述第三配线和第四配线的接合部可通过去除预定范围的配线涂层来形成。
每一PTC元件可从电池单元的上部弯曲并沿电池单元的侧面延伸。
所述电池模块可进一步包括位于所述PTC元件和所述连接元件上的绝缘元件。
根据另一个示例性实施例，一种制造电池模块的方法，其中包括热敏电阻的连接器连接到包括一对电池单元的电池模块，所述方法包括：电池单元定位步骤，用于将电池单元定位在夹具上，所述夹具配置成固定一对电池单元的左侧表面和右侧表面；PTC耦合步骤，用于将PTC元件分别耦合到定位在夹具上的一对电池单元的一侧设置的正极端子和负极端子；连接元件耦合步骤，用于将连接元件耦合到已耦合PTC元件的一对电池单元的另一侧设置的正极端子和负极端子；以及连接器耦合步骤，用于将连接器耦合到已耦合连接元件的电池模块。
所述连接器耦合步骤可包括：正(+)极端子连接步骤，用于将连接器的四条配线中的第一配线连接到一个电池单元的设置在电池模块的一侧的正(+)极端子；连接元件连接步骤，用于将连接器的四条配线中的第二配线连接到设置在电池模块的另一侧的与一对电池单元电连接的连接元件；以及负(-)极端子连接步骤，用于将连接器的四条配线中的第三配线和第四配线连接到另一个电池单元的设置在电池模块的一侧的负(-)极端子。
在所述连接器耦合步骤之前，可以去除第三配线和第四配线中的一条配线上的预定范围的涂层。
在所述连接器耦合步骤之后，可以在一对PTC元件和连接元件上附接或涂敷绝缘元件。
有益效果
根据电池模块及其制造方法，通过在热敏电阻的一对引线之中的一条引线上提供接合部，所执行的焊接次数比现有技术的焊接次数更少，从而可以快速生产电池模块，并且降低了生产成本。
此外，布置在电池单元内部的部件位于由于耦合圆柱形电池单元而提供的耦合谷中，由此可获得预定厚度的模块。
附图说明
图1是常规电池模块的内部结构图。
图2是根据示例性实施例的电池模块的分解透视图。
图3是根据示例性实施例的电池模块的内部耦合结构的视图。
图4是根据示例性实施例的包含热敏电阻的连接器的结构图。
图5是根据示例性实施例的电池模块的侧视图。
图6是根据示例性实施例的制造电池模块的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明不受示例性实施例的局限或限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开充分和完整，并将发明概念的范围充分地传达给本领域技术人员。
尽管此处使用诸如“第一”和“第二”等术语来描述各种元素，但这些元素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素和其他元素。例如，第一元素可以称为第二元素，同样，第二元素可以称为第一元素，而不脱离本发明的范围。在以下描述中，术语仅用于解释具体的示例性实施例，而不限制本发明。单数形式也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。
如果可行并且考虑到本发明中的功能，本发明中使用的术语是从目前广泛使用的通用术语中选择的，但是术语可以根据本领域技术人员或先例的意图，或者根据新技术的出现等进行更改。此外，还可以任意选择某些术语，在这种情况下，本发明将详细描述相应的含义。因此，本发明中使用的术语不应简单地基于术语的名称来定义，而应基于术语的含义和整个描述中的上下文来定义。
<实施例1>
下文将描述根据示例性实施例的电池模块。
根据示例性实施例的电池模块通过将包括具有接合部的热敏电阻的连接器连接到一对圆柱形电池单元，可速度更快地生产，并且允许降低生产成本。
图2是根据示例性实施例的电池模块的分解透视图。
图3是根据示例性实施例的电池模块的内部耦合结构的视图。
参考图2和3，根据示例性实施例的电池模块100具有以下配置：包括热敏电阻的连接器连接到一对电池单元。电池模块100被配置成包括：布置成彼此紧密接触或相邻的一对电池单元110，每个电池单元具有彼此朝向不同方向的正(+)极端子和负(-)极端子；一对PTC元件120，分别设置在一对圆柱形电池单元的同一侧的正(+)极端子和负(-)极端子上；连接元件130，电连接一对圆柱形电池单元的另一侧的正(+)极端子和负(-)极端子；连接器140，具有四条配线连接到单个连接端子141并且配置为经由所述连接端子将外部系统和一对电池单元电连接的结构；以及耦合谷150，设置在一对圆柱形电池单元被耦合为彼此紧密接触或相邻的区域中。
此外，PTC元件120和连接器的四条配线设置在耦合谷150中。
下文将详细描述电池模块100的配置。
电池单元110是布置成彼此紧密接触或相邻的一对部件，每一电池单元中的正(+)极端子和负(-)极端子朝向彼此不同的方向，并且电池单元110形成为圆柱形电池单元，具有不同的电极端子方向，以使一对电池单元容易串联。
此外，PTC元件120是分别提供给一对电池单元的一侧的正(+)极端子和负(-)极端子的部件，并且形成为从电池单元的上部弯曲且延伸到电池单元的侧面的形状。
此外，在朝向PTC元件120的侧面延伸的侧面部分形成为与电池单元紧密接触的形状，并且位于环形形状的剩余空间内，因此不会改变电池模块的厚度和高度。
此外，由于应在PTC元件120的上部额外附接绝缘元件，因此连接器140的配线可容易地分别连接到电极端子。
此外，当过电流流过时，PTC元件120断开电流通路以保护电池模块免于异常状态。
此外，当PTC元件120位于同一侧面时，可能会引起短路，因此PTC元件120被设置为位于彼此相对的表面上。
例如，当一个PTC元件位于前表面上时，另一个PTC元件位于后表面上，以使彼此连接的部分不会相互接触。
此外，连接元件130是电连接一对电池单元的另一侧的正(+)极端子和负(-)极端子的部件，并且通常由具有良好导电性的金属板形成。
此外，连接元件130还设置有突出部分以便于与配线接合，在连接元件130的外部还设置有绝缘元件以能够形成绝缘状态并允许一对电池单元110被牢固固定。
此外，连接器140具有四条配线连接到单个连接端子141的结构，并且是电连接外部系统和一对电池单元的部件。将参照图4详细描述连接器。
图4是根据示例性实施例的包括热敏电阻的连接器的结构图。
参考图4，连接器140被配置为包括：连接到提供给正(+)极端子的PTC元件120的第一配线142；连接到连接元件的第二配线143；以及形成为两条配线的第三配线和第四配线144，第三配线和第四配线144通过形成在两条配线之中的一条配线的一部分上的接合部连接到提供给负(-)极端子的PTC元件。
更具体地说，连接端子141是固定四条配线的一侧以形成单个连接器的部件，与配线的被固定一侧相对的一侧形成为可与外部系统电连接的端子的形状。
此外，第一配线142是连接到单个电池单元的设置在电池模块的一侧的正(+)极端子的部件，第二配线143是连接到一对电池单元的设置在电池模块的另一侧的正(+)极端子和负(-)极端子之间的电流流动路径的部件。第一配线和第二配线具有不同的颜色以便彼此区别，并且根据各自的耦合位置具有不同的长度。
更严格地描述，第一配线142接合至在电池模块的一侧设置并用作正(+)极端子的PTC元件120的侧面部分的上表面，第二配线143接合至在电池模块的另一侧设置并且连接正(+)极端子和负(-)极端子的连接元件130的突出部分。
此外，第三配线和第四配线144的一侧连接到连接端子141，另一侧经由用于测量电池单元温度的热敏电阻144_1彼此连接，热敏电阻144_1包括具有相同长度的引线。
此配置用于提供包括热敏电阻144_1的集成式连接器。在相关技术中，使用具有不同长度的引线的热敏电阻144_1，短引线连接到电池单元的负极端子以用作热敏电阻，与短引线相对应的位置处的配线从连接端子141延伸并连接到电池单元的负极端子，从而实现电池模块的电连接。
然而，在相关技术中，尽管短引线和与短引线位置相对应的配线连接到同一电池单元的负极端子，但分别进行焊接存在困难。
为了解决上述问题，在示例性实施例中，在第三配线和第四配线144的一部分上提供接合部144_2，以允许接合部一次性地连接到电池单元的负极端子。
接合部144_2是通过去除预定范围的配线涂层而提供的部件，因此，不需要相关技术中的与短引线相对应的位置上的额外配线，由此可减少焊接次数、操作员成本和产品成本。
此外，在相关技术中具有短引线的热敏电阻比具有相同引线长度的热敏电阻更昂贵，也可以降低材料成本。
此外，第三配线和第四配线144设置在电池模块的一侧，并且允许接合部144_2接合在用作负(-)极端子的PTC元件120的侧面部分的上表面上。因此，可以一次性地执行与热敏电阻和负(-)极端子的连接。
此外，绝缘元件进一步附接或涂敷到配线与一对电池单元接触的部分，从而可以防止发生内部短路。
此外，PTC元件120和连接器140的配线在耦合谷150内附接到一对电池单元，将参考图5更详细地描述耦合谷150的结构。
图5是根据示例性实施例的电池模块的侧视图。
参考图5，PTC元件120的侧面部分被定位为彼此不对齐，并且当一个电池单元的正(+)极端子的PTC元件120的侧面部分位于右下部分时，将允许PTC元件120的侧面部分位于耦合谷150内。此外，还允许第一配线142位于耦合谷150内的PTC 120的侧面部分的上表面。
另外，另一电池单元的负(-)极端子的PTC元件120的侧面部分位于耦合谷150的左上部分，第三配线和第四配线144位于侧面部分的上表面。
此外，连接到连接元件130的第二配线143也位于耦合谷150的右上部分，从而允许获得预定厚度的电池模块。
<实施例2>
接下来，将描述根据示例性实施例的制造电池模块的方法。
根据示例性实施例的制造电池模块的方法可以比相关技术中的四次接合更快地生产电池模块，因为设置有四条配线的连接器通过三次接合连接到电池模块，电池模块中耦合有PTC和连接元件。
图6是根据示例性实施例的制造电池模块的方法的流程图。
参考图6，在根据示例性实施例的制造电池模块的方法中，首先，将电池单元定位在用于固定一对电池单元的左侧表面和右侧表面的夹具上(电池单元定位步骤：S100)，然后，将PTC元件分别耦合到定位在夹具上的一对电池单元的一侧的正极端子和负极端子(PTC耦合步骤：S200)。
将连接元件耦合到已耦合PTC元件的一对电池单元的另一侧的正极端子和负极端子(连接元件耦合步骤：S300)，并且将连接器耦合到已耦合连接元件的电池模块(连接器耦合步骤：S400)。
制造电池模块的方法的每个步骤将在下面更详细地描述。
电池单元定位步骤S100是将电池单元定位在用于固定一对电池单元的左侧表面和右侧表面的夹具上的步骤，其中提供用于固定一对电池单元的单独夹具，以能够稳定地制造电池模块。
此外，PTC耦合步骤S200是将PTC元件分别耦合到定位在夹具上的一对电池单元的一侧的正极端子和负极端子的步骤，其中PTC元件被定位成使得PTC元件的侧面部分朝向不同的方向，然后分别接合到正极端子和负极端子的上部。此外，在这一点上，PTC元件的侧面部分还接合到电池单元的侧面。
此外，连接元件耦合步骤S300是将连接元件耦合到已耦合PTC元件的一对电池单元的另一侧的正极端子和负极端子的步骤，其中正极端子和负极端子允许经由单个连接元件进行电连接。
此外，连接器耦合步骤S400是将连接器耦合到已耦合连接元件的电池模块的步骤，更具体地说，连接器的四条配线中的第一配线连接到一个电池单元的设置在电池模块的一侧的正(+)极端子(正(+)极端子连接步骤)。
此外，连接器的四条配线中的第二配线连接到电池模块的另一侧设置的与一对电池单元电连接的连接元件(连接元件连接步骤)，连接器的四条配线中的第三配线和第四配线连接到另一电池单元的设置在电池模块的一侧的负(-)极端子(负(-)极端子连接步骤)。
更具体地说，正(+)极端子连接步骤是将第一配线接合到与电池单元的正(+)极端子连接的PTC元件的步骤，第一配线被焊接到PTC元件的侧面部分。
此外，连接元件连接步骤是将第二配线接合到连接元件的步骤，其中第二配线被焊接到连接元件的突出部分。
此外，负(-)极端子连接步骤是将第三配线和第四配线接合到与电池单元的负(-)极端子连接的PTC元件的步骤，在该步骤之前，执行从第三配线和第四配线中的一条配线去除的预定范围的涂层的步骤。
然后，将已去除预定范围的涂层的配线焊接到PTC元件的侧面部分。
在连接器耦合步骤S400完成后，在一对PTC元件和连接元件的上部附接或涂敷绝缘元件以防止发生外部短路，并且绝缘元件还附接或涂敷在连接器的配线和电池单元相接触的部分上以防止内部短路。
同时，已经参考上述实施例对本发明的技术思想进行了具体描述，但应注意，上述实施例仅用于说明，而不限制本公开。此外，属于本发明的技术领域的普通技术人员可以在本文所述的权利要求范围内实现各种实施例。
符号说明
100：电池模块
110：一对电池单元
120：一对PTC元件
130：连接元件
140：连接器
141：连接端子
142：第一配线
143：第二配线
144：第三配线和第四配线
144_1：热敏电阻
144_2：接合部
150：耦合谷

Claims (9)

1.一种电池模块，其中包括热敏电阻的连接器连接到一对电池单元，所述电池模块包括：
布置成彼此紧密接触或相邻的一对圆柱形电池单元(110)，每个电池单元包括面对不同的方向的正(+)极端子和负(-)极端子；
一对PTC元件(120)，分别被提供给一对圆柱形电池单元的一侧的正(+)极端子和负(-)极端子；
连接元件(130)，配置为电连接一对圆柱形电池单元的另一侧的正(+)极端子和负(-)极端子；
连接器(140)，具有四条配线连接到单个连接端子(141)并且配置为经由所述连接端子将外部系统和一对圆柱形电池单元电连接的结构；以及
耦合谷(150)，设置在一对圆柱形电池单元被耦合为彼此紧密接触或相邻的区域中，
其中所述PTC元件和四条配线设置在耦合谷中，
其中所述连接器(140)包括：
连接到提供给正(+)极端子的PTC元件(120)的第一配线(142)；
连接到连接元件的第二配线(143)；以及
形成为两条配线的第三配线和第四配线(144)，所述第三配线和第四配线通过形成在两条配线之中的一条配线的一部分上的接合部而连接到提供给负(-)极端子的PTC元件。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第三配线和第四配线经由热敏电阻形成单一结构。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第三配线和第四配线的接合部通过去除预定范围的配线涂层来形成。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中每个所述PTC元件从电池单元的上部弯曲并沿电池单元的侧面延伸。
5.根据权利要求1所述的电池模块，还包括位于所述PTC元件和所述连接元件上的绝缘元件。
6.一种制造根据权利要求1所述的电池模块的方法，其中包括热敏电阻的连接器连接到包括一对电池单元的电池模块，所述方法包括：
电池单元定位步骤，用于将电池单元定位在夹具上，所述夹具配置成固定一对电池单元的左侧表面和右侧表面；
PTC耦合步骤，用于将PTC元件分别耦合到定位在夹具上的一对电池单元的一侧设置的正极端子和负极端子；
连接元件耦合步骤，用于将连接元件耦合到已耦合PTC元件的一对电池单元的另一侧设置的正极端子和负极端子；以及
连接器耦合步骤，用于将连接器耦合到已耦合连接元件的电池模块。
7.根据权利要求6所述的制造电池模块的方法，其中所述连接器耦合步骤包括：
正(+)极端子连接步骤，用于将连接器的四条配线中的第一配线连接到一个电池单元的设置在电池模块的一侧的正(+)极端子；
连接元件连接步骤，用于将连接器的四条配线中的第二配线连接到设置在电池模块的另一侧的与一对电池单元电连接的连接元件；以及
负(-)极端子连接步骤，用于将连接器的四条配线中的第三配线和第四配线连接到另一个电池单元的设置在电池模块的一侧的负(-)极端子。
8.根据权利要求6所述的制造电池模块的方法，其中在所述连接器耦合步骤之前，去除第三配线和第四配线中的一条配线上的预定范围的涂层。
9.根据权利要求6所述的制造电池模块的方法，其中在所述连接器耦合步骤之后，在一对PTC元件和连接元件上附接或涂敷绝缘元件。
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