CN116171118A - 用于气溶胶产生系统的电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气溶胶产生系统的电池模块。该电池模块包括电池(1)和连接到电池(1)的柔性印刷电路(6)。柔性印刷电路(6)形成该电池模块的主电路板。柔性印刷电路(6)包括在电池(1)的侧壁(4)上延伸的第一部分(P1)，并且其被弯曲成使得柔性印刷电路(6)的第二部分(P2)在电池(1)的至少一个端面(2，3)上延伸。第一部分(P1)承载微处理器或微控制器(7)，并且第二部分承载压力传感器。这允许电池模块的空间优化，并且特别是允许电池模块的电子部件的空间优化。

Description

用于气溶胶产生系统的电池模块

技术领域

本发明涉及一种用于气溶胶产生系统的电池模块。

气溶胶产生系统允许产品(通常为液体)汽化，这种产品经常被称为电子烟液或电子烟果汁。根据本发明的气溶胶产生系统通常还被称为汽化器或电子烟。

更具体地，通常通过在气溶胶化模块(也称为雾化器)中加热来获得产品的汽化。气溶胶化是将物质(例如液体)转换成足够小而轻以便承载在空气中的颗粒。

因此气溶胶产生系统或电子烟是包括电热源和为该热源供电的电池的便携式装置，该电热源将产品(电子烟液)加热以产生用户吸入的气溶胶。

背景技术

已知有若干种雾化器技术和构型用于气溶胶产生系统。这样的雾化器被称为“雾化烟弹”、“透明雾化器”等。它们都使用电力加热装置。嵌入在电池模块中的电池向加热装置提供电力。电池模块和雾化器可以形成为一件式系统，但它们通常被提供为分开的模块。

电池模块还包括多个电子部件。这些电子部件用于控制气溶胶产生系统。它们通常包括承载微处理器的主印刷电路板组件。它们通常还包括压力传感器，使得可以确定用户何时向让系统送烟。此外，电池模块包括用于电池充电的电接触件。

电池模块通常是气溶胶产生系统的最大部分。为了获得适于装在口袋中且易于使用的小型系统，有必要对电池模块进行空间优化。

现有技术中已知的一些气溶胶产生系统构型旨在为气溶胶产生系统提供便利的形状或在一定程度上优化系统的尺寸。

例如，US 10,0581,22 B2披露了一种包括刚性或柔性印刷电路板(PCB)的汽化器。设想了使用柔性PCB来提供弯曲印刷电路，该弯曲印刷电路可以布置圆柱形壳体中并实现空间优化。

然而，该文献的教导未完全解决电池模块的空间优化(特别是在纵向上)问题。更一般地，其未解决电池模块中部件的最优定位问题。

本发明旨在优化气溶胶产生系统的空间构型，并且更具体地，优化用于这种系统的电池模块的构型。最后，本发明旨在提供一种具有足以实现便利用途的电池容量的小型便携式气溶胶产生系统。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于气溶胶产生系统的电池模块。

该电池模块包括电池和电连接到该电池的柔性印刷电路，该电池基本在纵向方向上延伸使得该电池具有在所述纵向方向上的两个相对端面和在所述端面之间的侧壁。该柔性印刷电路形成该电池模块的主电路板，该柔性印刷电路包括在电池的侧壁上沿纵向方向延伸的第一部分。该柔性印刷电路的第一部分承载微处理器或微控制器。该柔性印刷电路被弯曲成使得该柔性印刷电路的第二部分在该电池的这些端面中的至少一个端面上延伸。该柔性印刷电路的第二部分承载压力传感器。

例如，该柔性印刷电路的第二部分可以完全覆盖该电池的这些端面中的所述至少一个端面。

该柔性印刷电路形成该电池模块的主电路板。该柔性印刷电路可以承载被配置用于控制如荷电状态和/或温度等电池参数的电子部件。

通过电池模块的这种构型，即，该电池模块的主电路板覆盖该电池的端面，可以获得部件的优化布置。特别地，可以将该电池模块的某些部件(诸如连接器(用于对电池进行再充电或用于将电池模块连接到气溶胶化模块)和/或压力传感器)定位在该端面上，同时确保这些部件连接到由该主电路板承载的其余部件上。因为这种连接是由柔性印刷电路提供的，所以其占据非常小的空间。此外，使用围绕电池的柔性印刷电路使得可以连接位于电池的相对面上的部件。例如，主电路板的最重要的部件(如微控制器)可以位于与其上提供有到电池的电连接的侧壁相对的电池侧壁上。因此，使用柔性印刷电路可以使电池模块中的各部件得到非常简单和优化的集成。

该电池可以具有大致为平行六面体的形状。

柔性印刷电路适于这种构型。它可以以较小的曲率半径进行弯曲。

电池模块可以进一步包括结合到柔性印刷电路的至少一个加强板。

加强板在可以施加机械应力的地方为柔性印刷电路提供机械加固，特别是提供抗弯强化。这种情况尤其发生在电池的这些端面中的至少一个端面上的电池模块连接器周围。

加强板可以被配置成加强该柔性印刷电路的第二部分。

一个或多个加强板可以由刚性电绝缘材料制成。例如，一个或多个加强板可以由纸板、塑料、或木材制成。

可以将该柔性印刷电路弯曲成使得其包括在该电池的与该第二部分所延伸的端面相对的端面上延伸的第三部分，并且该电池模块可以包括分别被配置成加强该柔性印刷电路的第二部分和第三部分中的每一个的两个加强板。加强板可以被配置成加强该柔性印刷电路的第一部分。

除机械加固之外，加强板还可以帮助维持柔性印刷电路上的电子部件。它还可以增强由柔性印刷电路承载的电子部件与电池之间的热绝缘。

电池和柔性印刷电路可以嵌入在电池固持器框架中，该电池固持器框架包括第一纵向端部和第二纵向端部。该电池固持器框架可以包括优选地由冷轧钢制成的铁磁片，该铁磁片被布置在该电池固持器框架里面、紧邻该电池固持器框架的第一纵向端部和第二纵向端部之一。

铁磁片可以允许电池模块机械(磁)连接到包括磁性固持装置的电池充电器。相对于嵌入充电器中的磁体，铁磁片(即薄板)的使用确保了固持功能。与磁体相比，铁磁片在电池模块中占据更少的空间。

该电池固持器框架在第一纵向端部和第二纵向端部之一处包括包含片弹簧接触件的连接器。

弹簧接触件远紧凑于通常使用的弹簧销连接器(通常称为“pogo pins^TM”)。

附图说明

本发明的其他特性和优点也将从以下描述中显现。

在附图中，以非限制性示例的方式给出：

-图1以示意性三维视图呈现了根据本发明的实施例的电池模块；

-图2以分解视图呈现了图1的电池模块；

-图3以示意性三维视图呈现了在图1和图2的实施例中使用的柔性印刷电路。

-图4以截面视图呈现了图1和图2的电池模块；

-图5以图1和图2的电池模块的部分截面视图呈现了本发明的一些实施例的第一方面；

-图6以图1和图2的电池模块的部分截面视图呈现了本发明的一些实施例的第二方面。

具体实施方式

图1呈现了根据本发明的实施例的电池模块。图2是图1的电池模块的分解视图，该分解视图示出了图1的电池模块组件的各部件。

该电池模块包括电池1。电池可以采用各种技术制成，包括锂离子(Li-ion)和锂聚合物(Li-Po)。电池1通常包括单个电池单体，但可以替代性地包括串联和/或并联布置的若干电池单体。有利地，可以使用300mah至500mha的具有一个电池单体的Li-Po或Li-ion电池。这种电池小而轻，并且允许多于200次的送烟。

还可以使用更小的电池，并且其也可以从在本发明中获得的电池模块的空间优化中获益。例如，可以将允许多于40次送烟的80mAh的电池嵌入在包括电池模块和气溶胶化模块的约58mm长、17mm宽和9mm厚的气溶胶产生系统内。可以将允许70次或更多次送烟的120mAh的电池嵌入约58mm长、18.6mm宽和10.6mm厚的气溶胶产生系统内。可以将允许90次或更多次送烟的170mAh的电池嵌入约68mm长、17mm宽和9mm厚的气溶胶产生系统内。

电池基本在纵向方向Z上延伸。

电池1在所述纵向方向Z上具有两个相对的端部，每个端部形成一个端面。因此，电池1具有第一端面2和第二端面3。在第一端面2与第二端面3之间，电池具有侧壁4。取决于电池1的形状，侧壁4可以是平坦的或弯曲的。在所呈现的示例实施例中，电池具有棱柱形形状，并且更具体地，具有大致为平行六面体的形状(具有修圆的纵向边缘)。因此，在该示例实施例中，侧壁4是平坦的。电池的与侧壁4相对的面形成第二侧壁5(在图4中可见)。

电池模块包括柔性印刷电路6(经常以其首字母缩略词FPC表示)。FPC 6形成电池模块的主电路板。因此，FPC 6包括用于控制电池模块(更一般地气溶胶产生系统)的主要功能的电子部件。特别地，FPC 6包括微处理器7。其还包括其他电子部件。

例如，FPC 6可以包括用于控制如电池1的荷电状态和/或温度等电池参数的所需电子部件。

当将雾化器模块连接到电池模块以形成气溶胶产生系统或汽化器时，FPC 6可以控制这种雾化器模块的加热装置。更具体地，由FPC 6承载的电子部件可以基于由被布置成检测用户在汽化器上执行的抽吸的压力传感器8提供的信息来控制加热装置的打开。硅盖件9围绕着由FPC 6承载的压力传感器8。当在汽化器上施加抽吸时，在硅盖件中产生真空，该真空由压力传感器8检测。

FPC 6在电池的侧壁4上延伸。如图3所示，在所呈现的实施例中，在电池的侧壁4上延伸的FPC 6的这个第一部分P1承载电池模块的大多数电子部件，特别是微处理器7。

FPC 6被弯曲成使得其还完全或部分覆盖电池的这些端面之一。在所呈现的实施例中，FPC 6完全覆盖电池1的第一端面2和第二端面3两者。

每个FPC褶线界定FPC 6的一部分。FPC 6的第二部分P2覆盖电池1的第一端面2。FPC 6的第二部分P2承载压力传感器8，在所呈现的示例实施例中，电池的第一端面2为电池的上部面，该上部面位于电池模块的被配置用于与气溶胶化模块连接的接口附近。这样定位压力传感器8是有利的，因为其允许对由用户引起的抽吸进行检测，而无需在系统中提供复杂的空气路径。这简化了系统的构型并且使其更加紧凑。

如图3所示，在所呈现的实施例中，柔性印刷电路6还被弯曲成使得其包括在电池1的第二端面3上延伸的第三部分P3。

电池1的第二端面3为电池1的底部面，该底部面在电池模块的用于连接到电池充电器的接口附近。因此，FPC 6的第三部分P3可以有利地包括被配置用于连接到充电器以便为电池充电的电接触件。

如图3所呈现的，FPC 6还包括在电池1的第二侧壁5上延伸的第四部分P4。第四部分P4包括用于连接到电池1的板对板连接器10。

FPC 6设置有加强板。加强板被紧固到FPC 6中需要机械加固或必须提供刚性支撑的区域。

更具体地，第一加强板11被结合到FPC 6的第一部分P1。第一加强板11被配置成为由FPC 6承载的主电子部件提供刚性支撑。该第一加强板还在电池1与所述部件(包括微处理器7)之间提供热绝缘。

第二加强板12被结合到FPC 6的第二部分P2。第二加强板12被配置成支撑由电池模块与气溶胶化模块的连接或断开连接而在FPC 6上引起的机械应力，或支撑只是由如下文解释的片弹簧接触件引起的机械应力。

第三加强板13被结合到FPC 6的第三部分P3。第三加强板13被配置成支撑由电池模块与电池充电器的连接或断开连接而在FPC 6上引起的机械应力。

每个加强板由刚性(优选地绝缘)材料形成。例如，每个加强板可以由塑料、纸板、木材、树脂等制成。

应注意的是，除了板对板连接器10上设置有较小的第四加强板14的区域以外，FPC6的第四部分P4上未设置加强板。事实上，第四部分P4的大部分仅用于电连接到电池1，并且不需要机械强化。

更具体地，如图4所示，FPC 6围绕电池1，以将FPC的电气部件连接到电池。使用板对板连接器10以进行这种连接。在所呈现的实施例中，板对板连接器10位于FPC 6的第四部分P4的端部。板对板连接器10连接到电池1的对应连接器15。在所呈现的实施例中，所述对应连接器15设置在电池厚度减小的一部分16处。有利地，电池1在其厚度减小的第二部分16中的厚度减小所释放的空间用于容纳这种连接，而不会导致电池的厚度增加。

图2以分解视图呈现了图1的电池模块。

电池1布置在电池固持器框架16中。电池固持器框架16是可以接纳电池1且以机械方式保护电池的开放式刚性结构，如框架。电池固持器框架还形成对电池模块的其他部分的支撑。

提供了形成电池模块的外部壳体的电池管17(在图1中省略，以示出电池模块的内结构)。电池管17是护套，电池模块的所有其他元件都插入在其中并被固持在适当位置。电池固持器框架16被固持销18固持在电池管中的适当位置。

在电池固持器框架16的两侧上，放置间隔件19(图1中未示出间隔件19)。间隔件19在电池1与电池管17的表面之间保留一定空间。该空间使得可以容纳由柔性印刷电路6承载的电子部件(例如微处理器7)。

磁体20定位在电池模块的顶部附近。

磁体20被配置成与包含在气溶胶化模块的底部部分的磁体相互作用，以确保使气溶胶化模块磁性保持在电池模块上，从而形成气溶胶产生系统。

电池模块的上端部由上盖21封闭。上盖与电池固持器框架16的上部部分相协作，以维持磁体20并容纳连接器22。连接器22允许将电池模块电连接到气溶胶化模块。在所呈现的示例实施例中，连接器22包括片弹簧接触件23。

替代性地，连接器22可以包括弹簧销连接器(通常称为“pogo pins^TM”)。弹簧销连接器通常由通过内部弹簧彼此约束的两个滑动圆柱体组成。

然而，片弹簧接触件23优选于弹簧销连接器，因为它们在纵向方向Z(也是连接器的连接方向)上占据更少的空间，如图5所示。

片弹簧接触件23在其所按压到的接触区23中连接到FPC 6。

在所呈现的实施例中，在图6中详细呈现的电池模块的底端设置有铁磁片24。铁磁片24被紧固到电池固持器框架16的底部部分。

当电池模块的底部部分被抵靠包括磁性装置的电池充电器的对应表面放置时，铁磁片24被充电器磁体32吸引，从而允许电池模块(或更一般地气溶胶产生系统)被固持在充电器上。

使用铁磁片24代替嵌入电池模块中的磁体节省了纵向空间。

在所呈现的实施例中，提供了指示灯。指示灯指示电池或系统的状态。该指示灯包括发光二极管25和光导26。

光导26使得可以将发光二极管25发射的光传导到电池管17之外，并使这种光均匀化。

在本发明中开发的电池模块包括形成电池模块的主电路板并且围绕电池以覆盖所述电池的至少两个面的柔性印刷电路，从而实现了电池模块的空间优化。更具体地，可以获得电池模块的电子部件的优化布置。因为部件之间的连接是由柔性印刷电路提供的，所以该连接占据非常小的空间。此外，使用围绕电池的柔性印刷电路使得可以连接位于电池的相对面上的部件。因此，使用围绕电池的柔性印刷电路允许在电池模块中对部件进行非常简单和优化的集成。本发明有助于设计一种小型、有吸引力且便利的汽化器。

Claims (12)

1.一种用于气溶胶产生系统的电池模块，该电池模块包括：

-电池(1)，该电池基本在纵向方向(Z)上延伸使得该电池(1)在所述纵向方向上具有两个相对的端部，每个端部形成一个端面(2，3)，

-连接到该电池(1)的柔性印刷电路(6)，该柔性印刷电路(6)包括在该电池(1)的侧壁(4)上沿该纵向方向(Z)延伸的第一部分(P1)，该柔性印刷电路(6)形成该电池模块的主电路板，该柔性印刷电路(6)的第一部分(P1)承载微处理器或微控制器(7)，

其中，该柔性印刷电路(6)被弯曲成使得该柔性印刷电路(6)的第二部分(P2)在该电池(1)的这些端面(2，3)中的至少一个端面上延伸，该柔性印刷电路(6)的第二部分(P2)承载压力传感器(8)。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，该柔性印刷电路(6)的第二部分(P2)完全覆盖该电池(1)的这些端面(2，3)中的所述至少一个端面。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电池模块，其中，该柔性印刷电路(6)承载被配置用于控制如荷电状态和/或温度等电池参数的电子部件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，该电池(1)具有大致为平行六面体的形状。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，该电池模块进一步包括结合到该柔性印刷电路的至少一个加强板(11-14)。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，该至少一个加强板(11-14)由如纸板、塑料、或木材等刚性电绝缘材料制成。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的电池模块，其中，该至少一个加强板被配置成加强该柔性印刷电路(6)的第二部分(P2)。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，该柔性印刷电路被弯曲成使得其包括在该电池的与该第二部分所延伸的端面相对的端面上延伸的第三部分(P3)，并且其中，该电池模块包括分别被配置成加强该柔性印刷电路(6)的第二部分(P2)和第三部分(P3)中的每一个的两个加强板(12，13)。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的电池模块，其中，该至少一个加强板被配置成加强该柔性印刷电路的第一部分(P1)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，该电池(1)和该柔性印刷电路(6)嵌入在电池固持器框架(16)中，该电池固持器框架包括第一纵向端部和第二纵向端部。

11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，该电池固持器框架包括优选地由冷轧钢制成的铁磁片，该铁磁片被布置在该电池固持器框架(16)里面、紧邻该电池固持器框架的第一纵向端部和第二纵向端部之一。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的电池模块，其中，该电池固持器框架(16)在该第一纵向端部和该第二纵向端部之一处包括包含片弹簧接触件(23)的连接器(22)。

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