CN116231194A - 一种电池组及其壳体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池组，包括电池和壳体。壳体包括底座和顶盖，二者通过超声波焊接的方式联接固定形成密闭的容纳空间，电池设置在容纳空间中。顶盖和底座在接合处形成用于超声波焊接的焊接界面，其中顶盖和底座中一者的焊接界面为平面，另一者的焊接界面设置有朝向平面凸出的焊接线，焊接线的宽度沿凸出方向逐渐减小。根据本发明，超声波焊接的接合方式使得顶盖和底座的接合界面即形成密封，无需在接合处设置额外的密封件或密封材料，有利于提高容纳空间的密封性，起到防潮防尘的效果。这样的接合方式不需要设置额外的紧固件，可以减少零部件的数量，减少生产工序，从而降低成本。

Description

一种电池组及其壳体

技术领域

本发明涉及电能储存装置，尤其涉及一种电池组及其壳体。

背景技术

电池组通常在没有固定电源或者不便于直接供电的情形下中作为供能设备使用，例如需要频繁移动的家用清洁设备、厨房设备或医疗设备等。这些设备具有多种多样的使用场景，例如家用清洁设备通常用于多灰尘的环境中，厨房设备通常用于湿度较大的环境中。而医疗设备则对电池组的安全性具有严格的要求。电池组中的电路板、电路连接等对水、灰尘等较为敏感，长期暴露于不良环境中，容易导致电池组故障频发，甚至发生爆炸等危险，或者直接报废，严重影响了其使用寿命以及安全性。

因此，如何将电池组的内部环境相对于其工作环境良好地隔离，是电池组设计过程中时需要面对的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电池组和一种用于电池组的壳体，该电池组能够将容纳电池的内部环境与电池组的工作环境隔离开，使电池处于密闭环境中，从而避免工作环境中的不利因素对电池产生不良影响，有利于延长电池组的使用寿命，并且提高安全性。

根据一个方面，所述电池组包括：

电池；

壳体，所述壳体包括顶盖和底座，所述顶盖与所述底座通过超声波焊接的方式联接固定，形成密闭的容纳空间，所述电池设置在所述容纳空间中；

所述顶盖和所述底座在接合处形成用于超声波焊接的焊接界面，其中所述顶盖和所述底座中一者的焊接界面为平面，另一者的焊接界面设置有朝向所述平面凸出的焊接线，所述焊接线的宽度沿凸出方向逐渐减小。

根据本方案，壳体的顶盖和底座通过超声波焊接的方式接合，二者的接合界面即形成密封，无需在接合处设置额外的密封件或密封材料，有利于提高容纳空间的密封性，起到良好的防潮防尘的效果，并且这样的接合方式不需要设置额外的紧固件，可以减少电池组的零部件的数量，减少生产组装的工序，从而降低成本。焊接线与焊接平面的配合可以实现均匀传力，并且能够提高焊接的速度。

在一种实施方式中，所述焊接界面限定围绕所述壳体的周向，所述焊接线在垂直于所述周向的截面上具有轴对称的形状。

根据本方案，轴对称的形状使得焊接线的内外两侧在焊接时具有相同的熔化速度，从而形成均匀的接合力，避免产生应力集中，有利于提高顶盖与底座接合的牢固性。

在一种实施方式中，所述顶盖和所述底座在所述焊接界面的外侧设置有相配合的台阶面，所述台阶面与所述焊接界面形成高度差。

在一种实施方式中，所述顶盖和所述底座在所述焊接界面的内侧设置有相配合的台阶面，所述台阶面与所述焊接界面形成高度差。

根据上述方案，顶盖和底座的台阶面相配合，可以使焊接线与焊接平面快速准确地对齐。

在一种实施方式中，所述壳体还包括内盖，所述内盖位于所述容纳空间内并与所述底座联接，所述电池由所述内盖和所述底座接收并固定。

根据本方案，可以在不使用额外的紧固件的情况下实现电池的固定，能够减少零部件的数量，并且可以减轻螺钉等对超声波焊接造成的潜在不利影响。

在一种实施方式中，所述内盖通过卡合结构与所述底座联接。

根据本方案，通过自身的卡合结构连接，可以省略诸如螺钉的紧固件，能够减少零部件的数量，并且可以减轻螺钉等对超声波焊接造成的潜在不利影响。

在一种实施方式中，所述电池组还包括电路板，所述电路板与所述电池电连接，设置在所述容纳空间内，通过所述内盖与所述电池隔开，其中，所述电路板通过电路板插槽和卡合结构可拆卸地固定至所述内盖。

在一种实施方式中，所述电路板通过片状的导电片与所述电池电连接，所述内盖与所述导电片模制在一起。

在一种实施方式中，所述电路板还通过片状的保险丝与所述电池电连接，其中，所述内盖设置有安装柱，所述保险丝具有安装孔，所述保险丝通过所述安装柱穿过所述安装孔的方式固定至所述内盖。

根据上述方案，可以尽可能地省略诸如螺钉的额外的紧固件，能够减少零部件的数量，并且可以减轻螺钉等对超声波焊接造成的潜在不利影响。

在一种实施方式中，所述电路板包括电端子，所述顶盖在与所述电端子对应的位置形成有向外凸出并具有开口的凸台部，所述电端子至少部分地容纳在所述凸台部内。

根据本方案，可以通过凸台部提供电池组与适配装置电连接的插接口。

在一种实施方式中，所述电路板还包括围绕所述电端子的密封圈，所述凸台部的位于所述容纳空间的一侧设置有一圈凸肋，所述凸肋压靠在所述密封圈上。

在一种实施方式中，电池组还包括能够将其可移除地接合至用电装置和/或充电装置的闩锁机构，所述壳体在背离所述凸台部的所述开口的一端设置有安装空间，所述安装空间相对于设置所述电池的容纳空间独立，所述闩锁机构置在所述安装空间中。

根据上述方案，可以将容纳空间与电池组的接口隔开，保持容纳空间的密闭性；或者可以将容纳空间与设置闩锁机构的安装空间隔开，以保持容纳空间的密闭性。

在一种实施方式中，构造为平面的所述焊接界面设置有凹槽和/或纹理。

根据本方案，焊接平面上的凹槽和/或纹理可以增强焊接位置的密封性。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于上述电池组的壳体。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1为根据本发明的一种优选实施方式的电池组的立体图；

图2为图1所示的电池组的立体分解视图；

图3为沿图1中的A-A线截取的竖向剖切视图；

图4示出了与图3同一角度的在顶盖与底座未联接状态下的竖向剖切视图；以及

图5为图1所示的电池组的另一立体图，其中省略了顶盖和底座。

附图标记说明：

1 电池组

10 壳体

101 焊接界面

11 顶盖

111 凸台部

112 凸肋

113 焊接线

114 第一台阶面

12 底座

121 焊接平面

122 第二台阶面

13 内盖

131 第一卡扣

132 插槽

133 安装柱

134 第二卡扣

20 电池

30 电路板

31 电端子

32 密封圈

33 紧固件

34 保险丝

341 安装孔

35 导电片

36 插接口

37 卡槽

50 闩锁机构

51 安装空间

具体实施方式

现在参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。

本发明提供一种用于为电动装置提供电能的电池组及用于其的壳体，电动装置可以是例如家用清洁设备、厨房设备或者医疗设备，当然也可以是其他需要电池组提供电能的任意设备。下面结合附图对根据本发明的电池组进行详细介绍。

如图1和图2所示，根据一种优选实施方式的电池组1包括壳体10、一个或多个单体电池20和电路板30。壳体10形成有容纳空间，电池20能够以期望的特定排列方式布置在容纳空间中。电路板30同样设置在容纳空间中，并与电池20电连接。进一步地，电路板30设置有多个电端子31。电池组1可以通过电端子31与电动装置电连接，实现与电动装置之间的供电和通信功能。在电池20为可再充电电池的情况下，电池组1还可以通过电端子31与充电装置电连接，实现与充电装置之间的充电和通信功能。

电路板30的电端子31朝向顶盖11延伸。顶盖11在与电端子31对应的位置设置有向外凸出的凸台部111。该凸台部111的内部形成凹腔以容纳电端子31。并且凸台部111的侧面开口，使电端子31相对于外界暴露，形成与用电装置或充电装置电连接的插接口36。为了避免容纳空间在插接口36的位置与外界连通，优选地，电路板30设置有围绕电端子31的密封圈32。顶盖11的朝向电路板30的侧面可以设置大致围绕凸台部111的凹腔的一圈凸肋112。如图3所示，在顶盖11与底座12联接的状态下，凸肋112压紧在密封圈32上，从而使电路板30所在的容纳空间相对外界保持密封，能够防潮防灰尘等。

电池组1的外部设置有闩锁机构50。该闩锁机构50被设置为能够将电池组1可移除地接合至电动装置和/或充电装置，使电池组1相对于电动装置和/或充电装置保持固定。在接合状态下，电池组1可以通过电端子31与电动装置和/或充电装置电连接，实现稳定地供电或充电。当供电或充电结束时，可以致动闩锁机构50以解除接合，将电池组1从电动装置和/或充电装置移除，同时断开电连接。壳体10的背离凸台部111的开口的端部设置有安装空间51。闩锁机构50设置在安装空间51中。该安装空间51相对于用于设置电池20的容纳空间独立，从而使容纳空间保持良好地密封性。

继续参考图2，壳体10包括顶盖11、底座12和内盖13。其中，顶盖11和底座12联接，形成上述容纳空间。可以理解，电池组1内的电池20、电路板30以及未示出的连接电路均对水、灰尘等较为敏感，因此，顶盖11和底座12形成的容纳空间相对于外界是密闭的。根据本发明，顶盖11和底座12可以在相扣合的边缘处通过超声波焊接的方式联接固定，使得容纳空间相对于外界完全隔离。这在电池组1用于湿度较高或灰尘较多的环境中时是非常有利的。

参考图3和图4，可以看到，在通过超声波焊接之前，顶盖11和底座12在用于联接的位置设置有焊接界面101。其中，底座12的焊接界面为平面121，其也可以称为焊接平面121。而顶盖11的焊接界面设置有朝向底座12的焊接平面121凸出的焊接线113。该焊接线113具有沿着凸出方向宽度逐渐减小的竖向截面，也即所述焊接界面101限定围绕所述壳体10的周向，在垂直于所述周向的截面中，所述焊接线113的宽度沿凸出方向逐渐减小。在超声波焊接时，顶盖11的焊接线113抵靠在底座12的焊接平面121上，在超声波能量的作用下，焊接线113的材料熔化，从而将顶盖11和底座12连接在一起，形成图3所示的焊接界面101。优选地，焊接平面121上可以设置浅的凹槽和/或纹理。在一些实施例中，这样的设置可以增强焊接位置的密封性。

优选地，焊接线113的竖向截面可以是轴对称形状，例如构造为等边三角形、等腰三角形、等腰梯形、半圆形或具有劣弧的弓形等。

由于焊接线113的截面宽度在顶端更小，在焊接时能量能够更加集中，因此这种设置使得焊接位置可以快速地相应接收焊接能量而熔化，从而加快焊接的速度。而焊接平面121可以使顶盖11和底座12之间的作用力沿周向均匀分布，实现良好的传力效果。在常规的联接方式，为了保证焊接效果，在超声波焊接之前需要将顶盖和底座先紧固到一起，而本发明无需使用额外的紧固件例如螺钉等。并且由于本发明的这种设计，焊接线113的顶端高度在焊接能量施加过程中不断熔化变小，熔化的材料均匀地分布在周向，不同部件的接触面能够良好地熔合为一体，无需在接合处使用额外的密封件(例如密封圈)和/或密封材料(例如密封胶)等。

继续参考图3和图4，优选地，顶盖11和底座12在焊接界面101的外侧设置有相配合的台阶面。该台阶面从相对于焊接界面101向外侧偏置，并且与焊接界面101之间形成高度差。例如，顶盖11的第一台阶面114高于其焊接线113，并且底座12的第二台阶面122也高于其焊接平面121。在超声波焊接之前，可以通过台阶面相扣合的方式实现焊接线113与焊接平面121之间的快速定位。可以理解，在另外的实施方式中，台阶面也可以设置在焊接界面的内侧，并且台阶面也可以设置为低于焊接界面。

内盖13设置在顶盖11和底座12形成的容纳空间中，与底座12联接。优选地，内盖13和底座12设置有诸如卡扣和卡槽的卡合结构，二者通过卡合的方式联接固定。例如图5示出了内盖13用于与底座12卡合的第一卡扣131。附图中示例性地示出了五个圆柱状的单体电池20。该五个单体电池20以纵向轴线平行的方式并列排布形成一层，并由内盖13和底座12从两侧夹紧固定。这样可以省略其他用于固定电池20底端部件，在减少零件数量的同时还可以避免过多的零件对超声波焊接的潜在不良影响。

电路板30在容纳空间中通过内盖13与电池20隔开，其经由安装在内盖13上的导电片35与所有的电池20电连接，实现对电池20充放电的管理控制。内盖13上设置有插槽132，导电片35通过插槽132模制固定在内盖13上。

进一步地，电路板30还通过片状的保险丝34与电池20电连接，以提高电池组1的安全性。内盖13设置有安装柱133，相应地，保险丝34上设置有安装孔341。通过安装柱133穿过安装孔341的方式将保险丝34固定在内盖13上。另外，内盖13上还设置有第二卡扣134，电路板30上设置有卡槽37，使得内盖13和电路板30之间可以通过卡合联接的方式固定。除此之外，电路板30还通过一个标准紧固件(例如图2中示出的螺钉33)固定至内盖13。上述各零部件的连接方式仅包括一个螺钉，除此之外，均是通过各零部件自身的联接特征结构实现相互的联接。这样可以省略大部分螺钉等的紧固件，避免过多的紧固件对超声波焊接产生不良影响。

本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方式。如上，在本领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的其他实施方式。

Claims (17)

1.一种电池组，其特征在于，所述电池组包括：

电池(20)；

壳体(10)，所述壳体(10)包括顶盖(11)和底座(12)，所述顶盖(11)与所述底座(12)通过超声波焊接的方式联接固定，形成密闭的容纳空间，所述电池(20)设置在所述容纳空间中；

所述顶盖(11)和所述底座(12)在接合处形成用于超声波焊接的焊接界面(101)，其中所述顶盖(11)和所述底座(12)中一者的焊接界面(101)为平面，另一者的焊接界面(101)设置有朝向所述平面凸出的焊接线(113)，所述焊接线(113)的宽度沿凸出方向逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述焊接界面(101)限定围绕所述壳体(10)的周向，所述焊接线(113)在垂直于所述周向的截面上具有轴对称的形状。

3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述顶盖(11)和所述底座(12)在所述焊接界面(101)的外侧设置有相配合的台阶面(114、122)，所述台阶面(114、122)与所述焊接界面(101)形成高度差。

4.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述顶盖(11)和所述底座(12)在所述焊接界面(101)的内侧设置有相配合的台阶面(114、122)，所述台阶面(114、122)与所述焊接界面(101)形成高度差。

5.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述壳体(10)还包括内盖(13)，所述内盖(13)位于所述容纳空间内并与所述底座(12)联接，所述电池(20)由所述内盖(13)和所述底座(12)接收并固定。

6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述内盖(13)通过卡合结构与所述底座(12)联接。

7.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括电路板(30)，所述电路板(30)与所述电池(20)电连接，设置在所述容纳空间内，通过所述内盖(13)与所述电池(20)隔开，其中，所述电路板(30)可拆卸地固定至所述内盖(13)。

8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，所述电路板(30)通过片状的导电片(35)与所述电池(20)电连接，所述内盖(13)与所述导电片(35)模制在一起。

9.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，所述电路板(30)还通过片状的保险丝(34)与所述电池(20)电连接，其中，所述内盖(13)设置有安装柱(133)，所述保险丝(34)具有安装孔(341)，所述保险丝(34)通过所述安装柱(133)穿过所述安装孔(341)的方式固定至所述内盖(13)。

10.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，所述电路板(30)包括电端子(31)，所述顶盖(11)在与所述电端子(31)对应的位置形成有向外凸出并具有开口的凸台部(111)，所述电端子(31)至少部分地容纳在所述凸台部(111)内。

11.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述电路板(30)还包括围绕所述电端子(31)的密封圈(32)，所述凸台部(111)的位于所述容纳空间的一侧设置有一圈凸肋(112)，所述凸肋(112)压靠在所述密封圈(32)上。

12.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括能够将所述电池组可移除地接合至用电装置和/或充电装置的闩锁机构(50)，所述壳体(10)在背离所述凸台部(111)的所述开口的一端设置有安装空间，所述安装空间相对于设置所述电池的容纳空间独立，所述闩锁机构(50)设置在所述安装空间中。

13.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，构造为平面的所述焊接界面(101)设置有凹槽和/或纹理。

14.一种用于电池组的壳体(10)，所述壳体(10)包括顶盖(11)和底座(12)，所述顶盖(11)与所述底座(12)通过超声波焊接的方式联接固定，形成密闭的容纳空间，所述电池(20)设置在所述容纳空间中，其特征在于，

所述顶盖(11)和所述底座(12)在接合处形成用于超声波焊接的焊接界面(101)，其中所述顶盖(11)和所述底座(12)中一者的焊接界面(101)为平面，另一者的焊接界面(101)设置有朝向所述平面凸出的焊接线(113)，所述焊接线(113)的宽度沿凸出方向逐渐减小。

15.根据权利要求14所述的壳体，其特征在于，所述焊接界面(101)限定围绕所述壳体(10)的周向，所述焊接线(113)在垂直于所述周向的截面上具有轴对称的形状。

16.根据权利要求14所述的壳体，其特征在于，所述顶盖(11)和所述底座(12)在所述焊接界面(101)的外侧设置有相配合的台阶面(114、122)，所述台阶面(114、122)与所述焊接界面(101)形成高度差。

17.根据权利要求14所述的壳体，其特征在于，所述顶盖(11)和所述底座(12)在所述焊接界面(101)的内侧设置有相配合的台阶面(114、122)，所述台阶面(114、122)与所述焊接界面(101)形成高度差。

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