CN114041232A - 电芯组件、电池模组及手持式电器设备 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了一种电芯组件，包括：转接板和多个软包电芯；所述多个软包电芯堆叠设置于所述转接板的两侧；所述转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面相耦合。本公开一并公开了包括上述电芯组件的电池模组，和应用该电池模组的手持式电器设备。本公开的电芯组件及电池模组空间利用率高，体积能量密度大。将该电池模组应用于手持式电器设备中，有利于减小手持式电器设备的体积和重量，提升手持式电器设备便携性、美观性和握持舒适度。

Description

电芯组件、电池模组及手持式电器设备
技术领域
本申请涉及电池设计技术领域，尤其涉及一种电芯组件、包括该电芯组件的电池模组以及应用该电池模组的手持式电器设备。
背景技术
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，小型手持式电器设备(例如吸尘器、美容仪、吹风机、筋膜枪等)在日常生活中的应用越来越广泛。为了提高使用时的便携性和灵活性，手持式电器设备通常采用电池供电。目前电池采用的电芯主要包括两种，一种是包有硬壳(例如钢壳、铝壳)的圆柱电芯，例如18650电芯、21700电芯等；另一种是软包电芯，例如由膜状外壳(例如铝塑膜、钢塑膜)包裹的液态锂离子电芯等。单体电芯通常难以满足手持式电器设备对于电量、电压或/和电流的要求，需要将多个单体电芯组成电芯组件(Pack)。通常地，电芯组件包裹于壳体内，形成电池模组，来为设备供电。
在一些情况中，手持式电器设备的电池模组设置在其手柄内。为了保证更好的握持感，手柄通常设置为圆柱体，且直径不能太大(通常为40～42mm左右)；为了设备整体的美观性和易操作性，手柄的长度也不宜在满足设备功能的前提下太长。
手柄的上述尺寸方面的限制为手持式电器设备的电池模组设计带来了挑战。对于圆柱电芯来说，其尺寸通常是固定的(例如18650圆柱电芯，直径为18mm，长为650mm)，多个圆柱电芯无法实现灵活的组合，要么导致手柄过粗，要么导致手柄内部空间利用率较低，整个电池模组的体积能量密度较低，且散热性能较差。对于软包电芯来说，虽然其尺寸可灵活定制、散热性较好，但现有的使用软包电芯的电池模组的设计方式仍难以在手柄尺寸的限制下满足手持式设备的电量需求。
图1、图2A、2B示出了现有技术的软包电芯在典型的手柄(圆柱形空间)中的两种组合方式。在图1所示的组合方式中，各软包电芯沿圆柱形空间的轴向堆叠，各电芯的电极通过线缆连接至转接板和BMS板(Battery Management System，又称电池保护板)。在图2A所示的组合方式中，各软包电芯沿圆柱形空间的径向堆叠，形成一个电芯组。在图2B所示的组合方式中，各软包电芯沿圆柱形空间的径向堆叠，形成多电芯组，多个电芯组沿轴向排列。每个电芯组对应于一个转接板，电芯组中各软包电芯的电极通过线缆连接至相应的转接板，转接板再通过线缆连接至BMS板。
在上述两种组合方式中，电芯的电极、转接板、BMS板之间通过线缆连接，各电芯组外部还需要加装防护结构。并且，在图1的组合方式中需要沿轴向设置一块较长的转接板，且电芯的长和宽要小于圆柱形空间的直径，过于窄小，不利于电芯的生产和能量密度的提升；图2A的单电芯长度过长，受限于软包电芯的原理和现有工艺，使得电芯能量密度大幅下降；图2B的组合方式虽然转接板的长度小于图1，但需要设置多个转接板。数量较多的线缆以及防护结构、转接板占用了较大的体积空间，使得电池模组的可用空间更加有限，体积能量密度低。
公开内容
为了克服或至少部分地缓解上述技术问题，本公开提供一种电芯组件、电池模组及手持式电器设备。
根据本公开的第一方面，提供一种电芯组件，包括：转接板和多个软包电芯；所述多个软包电芯堆叠设置于所述转接板的两侧；所述转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面相耦合。
可选地，在第一方面的电芯组件中，所述转接板的每侧表面上设置有正极耦合点和负极耦合点，所述正极耦合点和所述负极耦合点分别仅与其同侧的软包电芯的正负极相耦合。
可选地，在第一方面的电芯组件中，还包括电池保护板；所述转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面电连接；所述转接板通过导电体电连接至所述电池保护板。
可选地，在第一方面的电芯组件中，还包括电池保护板；所述多个软包电芯的正负极通过导电体电连接至所述电池保护板；所述转接板的每侧表面分别与其同侧的所述导电体仅在该侧表面结构上耦合，对所述导电体起结构支撑和/或绝缘保护作用。
可选地，在第一方面的电芯组件中，导电体包括以下至少一个：导线、铜片、镍片、印刷电路板、柔性电路板和片板状连接器。
可选地，在第一方面的电芯组件中，转接板所在的平面与软包电芯的堆叠方向平行。
可选地，在第一方面的电芯组件中，电池保护板所在的平面与所述转接板所在的平面垂直。
可选地，在第一方面的电芯组件中，转接板上印刷有连接电路，所述连接电路用于实现位于所述转接板两侧的软包电芯间的串并联。
可选地，在第一方面的电芯组件中，所述电池保护板上印刷有连接电路，所述连接电路用于实现软包电芯的串联或并联。
根据第一方面的电芯组件，通过设置单个转接板，将软包电芯分别堆叠设置于转接板的两侧，转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面相耦合，减少了转接板的数量，从而减少了转接板所占用的空间。这样，在电芯组件的空间给定的前提下，转接板占用的电芯组件在长度方向的空间减少，相应地，软包电芯可占用的空间增大，单个软包电芯的长度可以增加，从而提升了电芯组件在给定空间内的空间利用率，提升了体积能量密度。
进一步地，上述实施例通过导电体来将转接板和电池保护板电连接，或者将软包电芯和电池保护板电连接，导电体为具有一定强度的薄片，其厚度远小于普通线缆，且不会出现像线缆一样扭曲、缠绕的情况。通过导电体实现电连接的方案相较于线缆连接方案，大大减少了连接件的空间占用，相应地，使得软包电芯的可用空间增大，电芯组件中可接入的软包电芯的数量和/或单个软包电芯的尺寸增大，从而提升了电芯组件在给定空间内的空间利用率，提升了体积能量密度。
根据本公开的第二方面，提供一种电池模组，包括上述第一方面的电芯组件和包覆于所述电芯组件外部的筒状结构件，所述筒状结构件的轴线与所述电芯组件中软包电芯的堆叠方向垂直。
可选地，在第二方面的电池模组中，筒状结构件的壁与多个堆叠的软包电芯的侧面间以及相邻软包电芯之间填充有柔性缓冲材料。
可选地，在第二方面的电池模组中，筒状结构件的壁设置有第一限位板，多个堆叠的软包电芯设置在平行于轴线的所述第一限位板上。
可选地，在第二方面的电池模组中，筒状结构件的壁还设置有平行于所述第一限位板的第二限位板，所述多个堆叠的软包电芯设置在第一限位板和所述第二限位板之间。
可选地，在第二方面的电池模组中，筒状结构件包括多个壳片，所述多个壳片卡接固定。
可选地，在第二方面的电池模组中，多个堆叠的软包电芯形成至少一个电芯组，所述筒状结构件的壁设置有凹陷，所述凹陷被配置成容纳所述电芯组的与所述轴线平行的侧边。
根据第二方面的电池模组，包括上述第一方面的电芯组件，使得该电池模组具有与上述电芯组件同样的技术效果，即空间利用率高，体积能量密度大。
进一步地，上述第二方面的实施例通过在筒状结构件的壁上设置凹陷，增大了筒状结构件内部的容置空间，使得筒状结构件能够容置更大尺寸或数量更多的软包电芯，从而提升电池模组的体积能量密度。
根据本公开的第三方面，提供一种电池模组，包括：多个软包电芯和包覆于所述多个软包电芯外部的筒状结构件，所述多个软包电芯堆叠形成至少一个电芯组，所述筒状结构件的轴线与每个电芯组内的软包电芯的堆叠方向垂直；所述筒状结构件的壁设置有凹陷，所述凹陷被配置成容纳所述电芯组的与所述轴线平行的侧边。
可选地，在第三方面的电池模组中，凹陷通过减少所述壁的壁厚形成。
可选地，在第三方面的电池模组中，凹陷由所述壁上的缺口形成。
可选地，在第三方面的电池模组中，筒状结构件的壁与所述电芯组的侧面间、以及相邻软包电芯之间填充有柔性缓冲材料。
可选地，在第三方面的电池模组中，筒状结构件的壁设置有第一限位板，所述电芯组设置在平行于轴线的所述第一限位板上。
可选地，在第三方面的电池模组中，筒状结构件的壁还设置有平行于所述第一限位板的第二限位板，所述电芯组设置在第一限位板和所述第二限位板之间。
可选地，在第三方面的电池模组中，筒状结构件包括多个壳片，所述多个壳片卡接固定。
可选地，在第三方面的电池模组中，还包括电池保护板，所述电池保护板通过导电体电连接至所述软包电芯。
可选地，在第三方面的电池模组中，还包括转接板；所述电池保护板通过导电体电连接至所述转接板，所述转接板电连接至所述软包电芯。
可选地，在第三方面的电池模组中，导电体包括以下至少一个：导线、铜片、镍片、印刷电路板、柔性电路板或片板状连接器。
可选地，在第三方面的电池模组中，电池保护板所在的平面与所述筒状结构件的轴线平行。
可选地，在第三方面的电池模组中，转接板所在的平面与软包电芯的堆叠方向平行。
可选地，在第三方面的电池模组中，转接板和/或所述电池保护板上印刷有连接电路，所述连接电路用于实现软包电芯的串联或并联。
根据第三方面的电池模组，通过在筒状结构件的壁上设置凹陷，增大了筒状结构件内部的容置空间，使得筒状结构件能够容置更大尺寸或数量更多的软包电芯，从而提升电池模组的体积能量密度。
进一步地，上述第三方面的实施例通过导电体将电池保护板电连接至软包电芯，或者通过导电体将电池保护板电连接至转接板，将转接板电连接至软包电芯。导电体相较于普通线缆占用的空间更小，相应地，使得软包电芯的可用空间增大，电池模组中可接入的软包电芯的数量和/或单个软包电芯的尺寸增大，从而提升了电池模组在给定空间内的空间利用率，提升了体积能量密度。
根据本公开的第四方面，提供一种手持式电器设备，包括：工作部、握持部和上述任一实施例所述的电池模组；所述握持部包括容置腔，所述电池模组固定于所述容置腔内；所述电池模组向所述工作部供电。
可选地，在第四方面的手持式电器设备中，还包括为所述电池模组充和/或放电的接口。
可选地，在第四方面的手持式电器设备中，电池模组可更换地固定于所述容置腔中。
可选地，第四方面的手持式电器设备，包括：吸尘器、美容仪、吹风机、筋膜枪。
根据第四方面的手持式电器设备，由于使用了上述任一实施例中的高体积能量密度的电池模组，有利于减小手持式电器设备的体积和重量，提升手持式电器设备便携性、美观性和握持舒适度。
附图说明
下面将结合示意性附图详细说明根据本公开的优选实施方式。附图中：
图1、图2A和图2B分别是现有技术的软包电芯在圆柱体空间中的两种组合方式；
图3示出了根据本公开的第一实施例的电芯组件100的立体图；
图4示出了根据本公开的第一实施例的软包电芯120的立体图；
图5示出了图3中的虚线矩形框区域的局部放大图；
图6示出了根据本公开的第一实施例的电池模组200与筒状结构件250的轴线垂直的横截面图；
图7A、7B示出了根据本公开的第二实施例的电池模组300的一端的立体图；
图8示出了根据本公开的第二实施例的电池模组300与筒状结构件350的轴线垂直的横截面图；
图9示出了根据本公开的第二实施例的软包电芯420通过导电体440电连接至电池保护板430的电芯组件400的立体图；以及
图10示出了根据本公开的第二实施例的软包电芯420电连接至转接板410，转接板410通过导电体440电连接至电池保护板430的电芯组件400的立体图。
附图示例性示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的保护范围。在所有附图中，相同的附图标记指代相同或类似的要素。
具体实施方式
在本公开中，除非另有说明，否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素并不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系，这种术语只是用于将一个要素与另一要素区分开。在一些示例中，第一要素和第二要素可以指向该要素的同一示例，而在某些情况下，基于上下文的描述，它们也可以指代不同示例。
在本公开中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，如果不特意限定要素的数量，则该要素可以是一个也可以是多个。此外，本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
需要说明的是，在下文中，为了便于区分单体软包电芯和由多个单体软包电芯所组成的电芯组件，将单体软包电芯记为“软包电芯”。
下面，将结合图3至图10详细描述根据本公开的电芯组件和电池模组。
图3至图5示出了本公开的第一实施例的电芯组件100。
如图3所示，电芯组件100包括转接板110和多个软包电芯120，多个软包电芯120堆叠设置于转接板110的两侧，转接板110的每侧表面分别与其同侧的软包电芯120的正负极仅在该侧表面相耦合。
软包电芯120通常呈现为扁平的长方体形状，即其厚度较小，如图4所示。应当理解的是，图4所示的软包电芯结构仅作为示例，本公开不限制软包电芯的形状和尺寸。此外，本公开亦不限制电芯组件所包括的软包电芯的数量。在图3所示的实施例中，电芯组件100包括四个软包电芯120-1至120-4，每个软包电芯的宽度介于30毫米到35毫米，长度介于85毫米到95毫米，厚度介于4毫米到10毫米。
在本公开的电芯组件100中，多个软包电芯120堆叠设置于转接板110的两侧。例如，如图3所示，软包电芯120-1、120-2堆叠设置在转接板110的一侧(图3中为左侧)；软包电芯120-3、120-4堆叠设置在转接板110的另一侧(图3中为右侧)。在本公开的实施例中，可以将位于转接板110同一侧的多个软包电芯120记为一个电芯组，相应地，图3所示的电芯组件100中包括两个电芯组，即第一电芯组和第二电芯组，其中，第一电芯组包括软包电芯120-1和软包电芯120-2，第二电芯组包括软包电芯120-3和软包电芯120-4。
需要说明的是，由于电芯组件100中的多个软包电芯120分隔成多组，因此，电芯组件100中软包电芯的堆叠方向包括两种，即第一堆叠方向和第二堆叠方向。第一堆叠方向指的是单个电芯组内的多个软包电芯120的堆叠方向，即位于转接板110同一侧的软包电芯120的堆叠方向。例如，如图3所示，箭头a和箭头b所示的方向为第一堆叠方向。第二堆叠方向指的是多个电芯组的堆叠方向。例如，如图3所示，箭头c所示的方向为第二堆叠方向。在本实施例中，第一堆叠方向与第二堆叠方向垂直。需要说明的是，在一些实施例中，箭头a和箭头b可以不平行，但都与箭头c的方向垂直。即，不同电芯组内部的电芯堆叠方向不需要一致，但任何一个电芯组内的电芯堆叠方向要与第二堆叠方向垂直。应当指出，除非另行说明，下文中的“堆叠方向”均指的第一堆叠方向，即位于转接板110同一侧的软包电芯120的堆叠方向。
为了节省空间，提高电芯组件100的体积能量密度，在本公开的其中一个实施例中，转接板110所在的平面可以与软包电芯的堆叠方向平行，如图3所示。
转接板110的每侧表面分别与其同侧的软包电芯120的正负极仅在该侧表面相耦合。软包电芯的正负极仅在该侧表面相耦合，指的是软包电芯的正负极通过直接或间接(例如通过导电体等中间件耦合)的方式仅耦合于该侧表面上，而不会与转接板110的另一侧表面有任何接触。例如，如图3、图5所示，转接板110的左侧表面与位于其左侧的软包电芯120-1和120-2的正负极仅在该左侧表面相耦合，转接板110的右侧表面与位于其右侧的软包电芯120-3和120-4的正负极仅在该右侧表面相耦合。
通过设置单个转接板，将软包电芯分别沿第一堆叠方向堆叠设置于转接板的两侧，转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面上沿第二堆叠方向相耦合，减少了转接板的数量，从而减少了转接板所占用的空间。这样，在电芯组件的空间给定的前提下，转接板占用的电芯组件在长度方向的空间减少，相应地，软包电芯可占用的空间增大，单个软包电芯的长度可以增加，从而提升了电芯组件在给定空间内的空间利用率，提升了体积能量密度。
根据一种实施例，转接板110的每侧表面上设置有正极耦合点和负极耦合点，正极耦合点和负极耦合点分别与其同侧的软包电芯的正负极相耦合。每侧表面上的正极耦合点、负极耦合点被配置为使得同侧软包电芯的正负极以附着的方式直接或间接地与其耦合，而不会与转接板110的另一侧表面有任何接触。例如，正极耦合点、负极耦合点可以是转接板110上标定的连接点(例如印刷的焊接区域、指定的焊接位置等)，而不是孔或槽等对转接板110的表面具有破坏性的结构。
例如，图5示出了图3中的虚线矩形框区域的局部放大图。如图5所示，转接板110的左侧表面设置有正极耦合点111、112和负极耦合点113。正极耦合点111与位于转接板110左侧的软包电芯120-1的正极121相耦合，正极耦合点112与位于转接板110左侧的软包电芯120-2的正极122相耦合，负极耦合点113与位于转接板110左侧的软包电芯120-2的负极123相耦合。本领域技术人员可以理解，转接板110的左侧表面上还设置有用于与软包电芯120-1的负极相耦合的负极耦合点，只是在图5中，该负极耦合点被软包电芯120-1所遮挡而未示出。
通过转接板110的左侧表面上所设置的正极耦合点111、112以及负极耦合点113和未示出的其他负极耦合点，软包电芯120-1和软包电芯120-2的正负极均仅耦合至转接板110的左侧表面，而与转接板110的右侧表面无任何接触。类似地，转接板110的右侧表面上也设置有正极耦合点和负极耦合点，通过该正极耦合点和负极耦合点，软包电芯120-3和120-4的正负极仅耦合至转接板110的右侧表面，而与转接板110的左侧表面无任何接触。
根据一种实施例，如图3所示，本公开的电芯组件100还包括电池保护板130。
电池保护板130例如可以是集成电路板，用于对软包电芯120进行充电管理和保护，避免软包电芯120过充、过放、过流、短路等情况。根据一种实施例，为了使电芯组件100中除软包电芯120之外的结构占用的空间更少，以节省出更多的空间容纳软包电芯120，电池保护板130被设置成平行于第二堆叠方向，在本实施例中，电池保护板130所在的平面与转接板110所在的平面垂直。
根据一种实施例，转接板110的每侧表面分别与其同侧的软包电芯120的正负极仅在该侧表面电连接，转接板110通过导电体140电连接至电池保护板130。在该实施例中，转接板110上印刷有连接电路，该连接电路用于实现位于转接板110两侧的软包电芯之间的串并联。例如，转接板110例如可以是印刷有连接电路的印刷电路板或柔性电路板。通过转接板110上的连接电路，可以将软包电芯的正极与位于该软包电芯同侧或异侧的其他软包电芯的负极相连，以实现软包电芯的串联；或者将位于转接板110的同侧或异侧的多个软包电芯同极相连(即正极连接正极，负极连接负极)，以实现软包电芯的并联；或者进一步实现软包电芯的串联和并联组合。在一些实施例中，转接板110的两个侧面上均印刷有连接电路，且两个侧面上的连接电路导通，从而能够实现位于转接板110异侧的软包电芯之间的串并联。具体地，转接板110上可以开设有孔，在孔中设置导电体，导电体的两端分别连接转接板110两侧的连接电路，从而将两侧的连接电路导通。或者，在转接板110的边缘处设置有导电体，导电体的一端与转接板110一侧的连接电路连接，另一端绕过转接板110的边缘，与转接板110另一侧的连接电路连接，从而将转接板两侧的连接电路导通。
导电体140的一端与转接板110电连接，另一端与电池保护板130电连接，从而将转接板110电连接至电池保护板130。具体地，导电体140的一端与转接板110上的电路电连接，另一端与电池保护板130上的电路电连接。例如，如图3、图5所示，导电体140-1、140-2的一端与转接板110的左侧表面的电路电连接，另一端与电池保护板130的上表面的电路电连接(转接板110、电池保护板130上的电路未在图3、图5中示出)，从而将转接板110电连接至电池保护板130。本领域技术人员应当理解，图3、图5中的导电体140(包括导电体140-1和140-2)的连接方式仅为一个示例。在其他实施例中，也可以采用其他连接方式来将导电体140与转接板110和电池保护板130电连接。例如，可以将导电体140-1的一端与转接板110的左侧表面的电路电连接，另一端与电池保护板130的上表面的电路电连接；将导电体140-2的一端与转接板110的右侧表面的电路电连接，另一端端与电池保护板130的上表面的电路电连接。或者，也可以将导电体140设置在转接板110和电池保护板130的接近处，导电体140的两端分别直接与转接板110、电池保护板130的电路电连接，而不必像图3、图5中所示的那样将导电体140在转接板110的边缘处进行弯折，将弯折的一端连接至电池保护板130的上表面的电路。
导电体140例如可以为片状结构，本公开不限制导电体140的数量和具体材料。例如，图3、图5所示的实施例中示出了两个导电体，即导电体140-1和140-2。导电体140-1和140-2的一端与转接板110的左侧表面电连接，另一端与电池保护板130的上表面电连接。本领域技术人员应当理解，图3、图5中的导电体140(包括导电体140-1和140-2)的连接方式仅为一个示例。在其他实施例中，也可以采用其他连接方式来将导电体140与转接板110和电池保护板130电连接。例如，可以将导电体140-1的一端与转接板110的左侧表面的电路电连接，另一端与电池保护板130的上表面的电路电连接；将导电体140-2的一端与转接板110的右侧表面的电路电连接，另一端与电池保护板130的上表面的电路电连接。或者，也可以将导电体140设置在转接板110和电池保护板130的接近处，导电体140的两端分别直接与转接板110、电池保护板130的电路电连接，而不必像图3、图5中所示的那样将导电体140在转接板110的边缘处进行弯折，将弯折的一端连接至电池保护板130的上表面的电路。根据一种实施例，导电体140包括以下至少一个：导线、铜片、镍片、印刷电路板、柔性电路板和片板状连接器。
通过采用导电体来电连接转接板和电池保护板，导电体为具有一定强度的薄片，其厚度远小于普通线缆，且不会出现像线缆一样扭曲、缠绕的情况。通过导电体电连接转接板和电池保护板的方案相较于线缆连接方案，大大减少了导电连接件的空间占用，相应地，使得软包电芯的可占用空间增大，电芯组件中可接入的软包电芯的数量和/或单个软包电芯的尺寸增大，从而提升了电芯组件在给定空间内的空间利用率，提升了体积能量密度。
根据一种实施例，电池保护板130上也印刷有连接电路，该连接电路用于实现软包电芯120的串联或并联。这样，软包电芯120的串并联可以通过转接板110上的连接电路和电池保护板130上的连接电路联合实现。
在另外一些实施例中，软包电芯120间的连接(即电芯间的串并联连接)和软包电芯120与电池保护板130的电连接可以是由导电体(比如延长的电芯的极耳或者额外的导线)直接连接完成的，即，多个软包电芯120的正负极通过导电体电连接至电池保护板130。在这些实施例中，转接板110上可以不设置连接电路。转接板110的每侧表面分别与其同侧的所述导电体仅在该侧表面结构上耦合，对所述导电体起结构支撑和/或绝缘保护作用。这样可以进一步减少转接板占用的电芯组件在长度方向的空间，从而进一步提升了电芯组件在给定空间内的空间利用率，进一步提升了体积能量密度。
在上述转接板110与导电体在结构上耦合的实施例中，电池保护板130上可以印刷有连接电路，连接电路用于实现软包电芯120的串联或并联。换言之，软包电芯120的串并联可以通过电池保护板130上的连接电路实现。
转接板的形状在满足电池模组内容空间限定的前提下可以是多种多样的。图3所示的实施例中的转接板是矩形的，也可以是圆形、菱形、不规则形状等。
需要说明的是，上文给出了转接板110与其两侧软包电芯相耦合的两个实施例，一种是转接板分别与其两侧的软包电芯电连接，一种是转接板与导电体在结构上耦合。应当指出，除非另行说明，下文中的“连接”均指的是电连接。
在上述电芯组件100的基础上，本公开还提供一种电池模组200。电池模组200包括上述电芯组件100和包覆于电芯组件100外部的筒状结构件250，筒状结构件250的轴线与电芯组件100中的软包电芯的堆叠方向垂直(即与第一堆叠方向垂直)。
图6示出了筒状结构件250的与其轴线垂直的横截面图。应当理解的是，尽管图6所示的筒状结构件250的横截面为圆形，但本公开不限制筒状结构件250与轴线垂直的横截面的形状，横截面可以是圆形、方形、多边形或者不规则形状，并且筒状结构件250在不同位置处的横截面的形状可以不同。
根据一种实施例，筒状结构件250的壁与多个堆叠的软包电芯120的侧面间以及相邻软包电芯120之间填充有柔性缓冲材料，以对软包电芯120进行保护，避免其受到撞击或被刺穿。例如，在图6中，堆叠的软包电芯120所形成的侧面如两条虚线251、252所示，筒状结构件250的壁与虚线251、252之间，即区域A和区域B，以及每一对相邻软包电芯120之间填充有柔性缓冲材料。柔性缓冲材料例如可以是泡棉、橡胶等，但不限于此。
根据一种实施例，如图6所示，筒状结构件250的壁设置有第一限位板253，多个堆叠的软包电芯120设置在平行于筒状结构件250轴线的第一限位板253上。堆叠的软包电芯120例如可以通过粘接的方式设置在第一限位板253上。
根据一种实施例，如图6所示，筒状结构件250的壁还设置有平行于第一限位板253的第二限位板254，多个堆叠的软包电芯120设置在第一限位板253和第二限位板254之间。第一限位板253、第二限位板254用于限制软包电芯120在垂直方向上的位置，避免其受到撞击后产生位移。
应当指出，第一限位板253、第二限位板254的具体形状不受限制。
根据一种实施例，筒状结构件250包括多个壳片，多个壳片卡接固定。应当指出，本公开不限制筒状结构件250所包括的壳片的数量和壳片的划分方式。
例如，如图6所示，筒状结构件250沿直线255所示的方向(即软包电芯120的第一堆叠方向)将筒状结构件250划分为两个壳片，两壳片卡接固定。又例如，筒状结构件250可以沿直线256所示的方向将筒状结构件250划分为两个壳片。又例如，筒状结构件250可以沿任一与其轴线垂直的横截面将筒状结构250划分为两个及以上个壳片(图6中未示出)，各壳片可以通过旋转卡接的方式固定。
根据一种实施例，多个堆叠的软包电芯120形成至少一个电芯组(如图6所示，四个软包电芯120堆叠形成一个电芯组)，筒状结构件250的壁设置有凹陷257，该凹陷被配置成容纳上述电芯组的与上述轴线平行的侧边。凹陷257例如可以通过减少筒状结构件250的壁的壁厚形成，或者通过壁上的缺口形成。
通过在筒状结构件的壁上设置凹陷，增大了筒状结构件内部的容置空间，使得筒状结构件能够容置更大尺寸或数量更多的软包电芯，从而提升电池模组的体积能量密度。
图7A至图8示出了本公开的第二实施例的电池模组300。电池模组300包括多个软包电芯420和包覆于软包电芯420外部的筒状结构件350。多个软包电芯420堆叠形成至少一个电芯组，筒状结构件350的轴线与每个电芯组内的软包电芯420的堆叠方向垂直。筒状结构件350的壁设置有凹陷，该凹陷被配置成容纳上述电芯组的与上述轴线平行的侧边。
例如，如图7A、7B所示，两个软包电芯420组成一个电芯组，该电芯组的与筒状结构件350的轴线平行的侧边有四条，即图中字母A、B、C、D所指向的四条侧边。筒状结构件350的壁设置有凹陷(图7A中的凹陷为凹陷351，图7B中的凹陷为凹陷352)，该凹陷被配置成容纳侧边A、B、C、D。
应当理解的是，尽管图7A、7B所示的筒状结构件350的横截面为圆形，但本公开不限制筒状结构件350与轴线垂直的横截面的形状，横截面可以是圆形、方形、多边形或者不规则形状，并且筒状结构件350在不同位置处的横截面的形状可以不同。
根据一种实施例，筒状结构件350的壁上设置的凹陷例如可以通过减少壁的壁厚形成。如图7A所示，筒状结构件350的壁设置有凹陷351，凹陷351通过减少壁的壁厚形成。两个软包电芯420堆叠形成一个电芯组，凹陷351被配置成容纳该电芯组的与筒状结构件350的轴线平行的侧边，即凹陷351被配置成容纳侧边A、B、C、D。需要说明的是，在图7A所示的实施例中，软包电芯420的顶角为弧状，相应地，软包电芯420堆叠形成的电芯组的侧边A、B、C、D在筒状结构件350的径向截面上呈现为弧状角。在另一些实施例中，软包电芯420的顶角也可以是直角，相应地，软包电芯420堆叠形成的电芯组的平行于筒状结构件350轴线的侧边在筒状结构件350的径向截面上呈现为直角。
根据另一种实施例，筒状结构件350的壁上设置的凹陷例如可以通过壁上的缺口形成。如图7B所示，筒状结构件350的壁设置有凹陷352，凹陷352通过壁上的缺口形成。两个软包电芯420堆叠形成一个电芯组，凹陷352被配置成容纳该电芯组的与筒状结构件350的轴线平行的侧边，即凹陷352被配置成容纳侧边A、B、C、D。需要说明的是，在图7B所示的实施例中，软包电芯420的顶角为弧状，相应地，软包电芯420堆叠形成的电芯组的侧边A、B、C、D在筒状结构件350的径向截面上呈现为弧状角。在另一些实施例中，软包电芯420的顶角也可以是直角，相应地，软包电芯420堆叠形成的电芯组的平行于筒状结构件350轴线的侧边在筒状结构件350的径向截面上呈现为直角。
通过在筒状结构件的壁上设置凹陷，增大了筒状结构件内部的容置空间，使得筒状结构件能够容置更大尺寸或数量更多的软包电芯，从而提升电池模组的体积能量密度。
根据一种实施例，筒状结构件350的壁与多个软包电芯420堆叠形成的电芯组的侧面间以及相邻软包电芯420之间填充有柔性缓冲材料，以对软包电芯420进行保护，避免其受到撞击或被刺穿。例如，在图7A、7B中，两个软包电芯420堆叠形成一个电芯组，该电芯组的侧面如两条虚线所示，筒状结构件350的壁与虚线之间的空间内，以及每一对相邻软包电芯420之间均填充有柔性缓冲材料。柔性缓冲材料例如可以是泡棉、橡胶等，但不限于此。
根据一种实施例，如图7A、7B所示，筒状结构件350的壁设置有第一限位板353，多个软包电芯420堆叠形成的电芯组设置在平行于筒状结构件350轴线的第一限位板353上。电芯组例如可以通过粘接的方式设置在第一限位板353上。
根据一种实施例，如图7A、7B所示，所示，筒状结构件350的壁还设置有平行于第一限位板353的第二限位板354，多个软包电芯420堆叠形成的电芯组设置在第一限位板353和第二限位板354之间。第一限位板353、第二限位板354用于限制软包电芯420在垂直方向上的位置，避免其受到撞击后产生位移。
应当指出，第一限位板353、第二限位板354的具体形状不受限制。
根据一种实施例，筒状结构件350包括多个壳片，多个壳片卡接固定。应当指出，本公开不限制筒状结构件350所包括的壳片的数量和壳片的划分方式。
例如，如图7A、7B所示，筒状结构件350沿横截面中的垂直方向(即软包电芯420的第一堆叠方向)被划分为两个壳片，两壳片卡接固定，图中的虚线矩形框中示出了两个壳片的卡接点。又例如，筒状结构件350可以沿横截面中的水平方向将筒状结构件350划分为两个壳片(图7A、7B中未示出)。又例如，筒状结构件350可以沿任一与其轴线垂直的横截面被划分为两个及以上个壳片(图7A、7B中未示出)，各壳片可以通过旋转卡接的方式固定。
需要说明的是，在本公开的实施例中，将电池模组300的筒状结构件350内包覆的结构统称为电芯组件400，电池模组300包括筒状结构件350和筒状结构件内部的电芯组件400，电芯组件400包括软包电芯420。
根据一种实施例，如图8至图10所示，电芯组件400还包括电池保护板430，电池保护板430通过导电体440电连接至软包电芯420。
根据一种实施例，导电体440的一端与电池保护板430电连接，另一端与软包电芯420的电极(正极或负极)电连接，从而将电池保护板430电连接至软包电芯420。例如，如图9所示，导电体440的上端穿过电池保护板430并弯折，在弯折部与电池保护板430电连接，具体地，与电池保护板430上的电路电连接(电路未在图9中示出)。导电体440的下端与软包电芯420的电极电连接，从而将电池保护板430电连接至软包电芯420。
电池保护板430例如可以是集成电路板，用于对软包电芯420进行充电管理和保护，避免软包电芯420过充、过放、过流、短路等情况。根据一种实施例，为了使电芯组件400中除软包电芯420之外的结构占用的空间更少，以节省出更多的空间容纳软包电芯420，电池保护板430被设置成平行于软包电芯420的第二堆叠方向，即电池保护板430所在的平面与筒状结构件350的轴线平行。在本实施例中，参见图8，电池保护板430所在的平面与筒状结构件350的轴线平行，换言之，电池保护板430所在的平面与软包电芯420的第二堆叠方向(图9中箭头a所示的方向)平行。
在一些实施例中，导电体440可以为片状结构，本公开不限制导电体440的数量和具体材料。根据一种实施例，导电体440包括以下至少一个：导线、铜片、镍片、印刷电路板、柔性电路板和片板状连接器。
根据一种实施例，如图10所示，电芯组件400还包括转接板410，电池保护板430通过导电体440电连接至转接板410，转接板410电连接至软包电芯420。具体地，导电体440的一端与电池保护板430的上表面的电路电连接，另一端与转接板410的左侧表面的电路电连接(电池保护板430、转接板410上的电路未在图10中示出)，从而将电池保护板430电连接至转接板410。转接板410电连接至软包电芯420的正负电极。本领域技术人员应当理解，图10中的导电体440的连接方式仅为一个示例。在其他实施例中，也可以采用其他连接方式来将导电体440与转接板410和电池保护板430电连接。例如，可以将一个导电体440的一端与电池保护板430的上表面的电路电连接，另一端与转接板410的左侧表面的电路电连接；将另一个导电体440的一端与电池保护板430的上表面的电路电连接，另一端与转接板410的右侧表面的电路电连接。或者，也可以将导电体440设置在转接板410和电池保护板430的接近处，导电体440的两端分别直接与转接板410、电池保护板430的电路电连接，而不必像图10中所示的那样将导电体440在转接板410的边缘处进行弯折，将弯折的一端连接至电池保护板430的上表面的电路。根据一种实施例，转接板410所在的平面与软包电芯的堆叠方向平行。
根据一种实施例，转接板410和/或电池保护板430上印刷有连接电路，连接电路用于实现软包电芯420的串联或并联。换言之，软包电芯420的串并联可以仅通过转接板410上的连接电路实现，也可以仅通过电池保护板430上的连接电路实现，或者通过转接板410和电池保护板430上的连接电路联合实现。
通过导电体将电池保护板电连接至软包电芯，或者通过导电体将电池保护板电连接至转接板，将转接板电连接至软包电芯。导电体相较于普通线缆占用的空间更小，相应地，使得电池模组的可用空间增大，电池模组中可接入的软包电芯的数量和/或单个软包电芯的尺寸增大，从而提升了电池模组在给定空间内的空间利用率，提升了体积能量密度。转接板的形状在满足电池模组内容空间限定的前提下可以是多种多样的。图10所示的实施例中的转接板是矩形的，也可以是圆形、菱形、不规则形状等。
应当理解的是，在本实施例中，转接板的数量可以不仅限于单个。例如，可以使用两块转接板，将一侧的软包电芯沿第一堆叠方向堆叠设置于单块转接板的一侧。再将两块转接板通过导电体连接，或者和电池保护板连接。
本公开上述第二实施例通过在筒状结构件的壁上设置凹陷，增大了筒状结构件内部的容置空间，使得筒状结构件能够容置更大尺寸或数量更多的软包电芯，从而提升电池模组的体积能量密度。
根据一种实施例，可以将本公开第一实施例和第二实施例中的技术特征进行任意组合，使得电池模组的体积能量密度得到更大的提升。例如，电池模组可以既通过单个转接板分别与其两侧的软包电芯相耦合，也在筒状结构件的壁上设置凹陷，使得电池模组能够叠加二者的有益技术效果，使得电池模组的体积能量密度得到更大的提升。如图7A、7B和图10所示，多个软包电芯420在转接板410的一侧沿第一堆叠方向堆叠形成单个电芯组。转接板410两侧的两个电芯组沿着第二堆叠方向与转接板410电连接。转接板410与电池保护板430通过导电体440电连接，以形成电芯组件400。在本实施例中，电芯组件400的长度接近于手持式电器设备握持部的长度，宽度接近于所述握持部的宽度，且具有可以放入所述握持部的厚度。所述电芯组件400沿筒状结构件350的轴向装入，并且其弧状顶角(A、B、C、D)位于筒状结构件350壁上的凹陷(351或352)处。所述电芯组件400设置在第一限位板353和第二限位板354之间。上述结构通过在电池模组内部空间的长度和宽度上提升了空间使用率。
基于本公开的上述实施例的电池模组，本公开还提供一种应用上述电池模组的手持式电器设备。手持式电器设备包括但不限于吸尘器、美容仪、吹风机、筋膜枪等。
手持式电器设备包括工作部、握持部和本公开所提供的电池模组(例如上述电池模组200、电池模组300等)。握持部包括容置腔，电池模组固定于容置腔内。电池模组向工作部供电。在某些实施例中，电池模组的大部分包括在容置腔内，一小部分包括在工作部中。
应当指出，本公开不限制电池模组在容置腔内的固定方式。根据一种实施例，电池模组可更换地固定于容置腔中。这种可更换的固定方式例如可以是卡接；或者，当电池模组的尺寸与容置腔能够紧密配合时，将电池模组塞入容置腔内即可实现固定，无需额外采用固定件。这样的固定方式有益于在所述手持式电器设备的日常使用中或维修时更换所述电池模组，延长该设备的使用寿命和提高设备安全水平。
根据一种实施例，除了上述工作部、握持部和电池模组之外，手持式电器设备还包括用于为电池模组充和/或放电的接口。通过所述接口为所述电池模组充电和/或放电。
虽然已经参照附图描述了本公开的实施例，但应当理解的是，本公开的范围并不由这些实施例或示例限制，而是仅由授权后的权利要求书及其等同范围来限定。实施例或示例中的各种要素可以被省略或者可由其等同要素替代。还应当理解的是，随着技术的演进，在此描述的很多要素可以由本公开之后出现的等同要素进行替换。

Claims (32)

1.一种电芯组件，包括：转接板和多个软包电芯；
所述多个软包电芯堆叠设置于所述转接板的两侧；
所述转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面相耦合。
2.如权利要求1所述电芯组件，其中，所述转接板的每侧表面上设置有正极耦合点和负极耦合点，所述正极耦合点和所述负极耦合点分别仅与其同侧的软包电芯的正负极相耦合。
3.如权利要求1所述的电芯组件，还包括电池保护板；
所述转接板的每侧表面分别与其同侧的软包电芯的正负极仅在该侧表面电连接；
所述转接板通过导电体电连接至所述电池保护板。
4.如权利要求1所述的电芯组件，还包括电池保护板；
所述多个软包电芯的正负极通过导电体电连接至所述电池保护板；
所述转接板的每侧表面分别与其同侧的所述导电体仅在该侧表面结构上耦合，对所述导电体起结构支撑和/或绝缘保护作用。
5.如权利要求3或4所述的电芯组件，其中，所述导电体包括以下至少一个：导线、铜片、镍片、印刷电路板、柔性电路板和片板状连接器。
6.如权利要求1所述的电芯组件，其中，
所述转接板所在的平面与软包电芯的堆叠方向平行。
7.如权利要求3或4所述的电芯组件，其中，
所述电池保护板所在的平面与所述转接板所在的平面垂直。
8.如权利要求2所述的电芯组件，其中，
所述转接板上印刷有连接电路，所述连接电路用于实现位于所述转接板两侧的软包电芯间的串并联。
9.如权利要求3或4所述的电芯组件，其中，
所述电池保护板上印刷有连接电路，所述连接电路用于实现软包电芯的串联或并联。
10.一种电池模组，其中，包括：如权利要求1-9中任一项所述的电芯组件和包覆于所述电芯组件外部的筒状结构件，所述筒状结构件的轴线与所述电芯组件中软包电芯的堆叠方向垂直。
11.如权利要求10所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件的壁与多个堆叠的软包电芯的侧面间以及相邻软包电芯之间填充有柔性缓冲材料。
12.如权利要求10所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件的壁设置有第一限位板，多个堆叠的软包电芯设置在平行于轴线的所述第一限位板上。
13.如权利要求12所说的电池模组，其中，
所述筒状结构件的壁还设置有平行于所述第一限位板的第二限位板，所述多个堆叠的软包电芯设置在第一限位板和所述第二限位板之间。
14.如权利要求10所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件包括多个壳片，所述多个壳片卡接固定。
15.如权利要求10所述的电池模组，其中，
多个堆叠的软包电芯形成至少一个电芯组，所述筒状结构件的壁设置有凹陷，所述凹陷被配置成容纳所述电芯组的与所述轴线平行的侧边。
16.一种电池模组，包括：多个软包电芯和包覆于所述多个软包电芯外部的筒状结构件，所述多个软包电芯堆叠形成至少一个电芯组，所述筒状结构件的轴线与每个电芯组内的软包电芯的堆叠方向垂直；
所述筒状结构件的壁设置有凹陷，所述凹陷被配置成容纳所述电芯组的与所述轴线平行的侧边。
17.如权利要求16所述的电池模组，其中，
所述凹陷通过减少所述壁的壁厚形成。
18.如权利要求16所述的电池模组，其中，
所述凹陷由所述壁上的缺口形成。
19.如权利要求16所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件的壁与所述电芯组的侧面间、以及相邻软包电芯之间填充有柔性缓冲材料。
20.如权利要求16所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件的壁设置有第一限位板，所述电芯组设置在平行于轴线的所述第一限位板上。
21.如权利要求20所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件的壁还设置有平行于所述第一限位板的第二限位板，所述电芯组设置在第一限位板和所述第二限位板之间。
22.如权利要求16所述的电池模组，其中，
所述筒状结构件包括多个壳片，所述多个壳片卡接固定。
23.如权利要求16所述的电池模组，还包括电池保护板，所述电池保护板通过导电体电连接至所述软包电芯。
24.如权利要求23所述的电池模组，还包括转接板；
所述电池保护板通过导电体电连接至所述转接板，所述转接板电连接至所述软包电芯。
25.如权利要求23或24所述的电池模组，其中，所述导电体包括以下至少一个：
导线、铜片、镍片、印刷电路板、柔性电路板或片板状连接器。
26.如权利要求23所述的电池模组，其中，
所述电池保护板所在的平面与所述筒状结构件的轴线平行。
27.如权利要求24所述的电池模组，其中，
所述转接板所在的平面与软包电芯的堆叠方向平行。
28.如权利要求24所述的电池模组，其中，
所述转接板和/或所述电池保护板上印刷有连接电路，所述连接电路用于实现软包电芯的串联或并联。
29.一种手持式电器设备，包括：工作部、握持部和如权利要求10-28中任一项所述的电池模组；
所述握持部包括容置腔，所述电池模组固定于所述容置腔内；
所述电池模组向所述工作部供电。
30.如权利要求29所述的手持式电器设备，还包括为所述电池模组充和/或放电的接口。
31.如权利要求29所述的手持式电器设备，所述电池模组可更换地固定于所述容置腔中。
32.如权利要求29所述的手持式电器设备，包括：吸尘器、美容仪、吹风机、筋膜枪。
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