CN100514712C - 用于pcm和电池的电气连接的连接结构以及包含其的二次电池 - Google Patents
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Abstract
公开了一种电气连接结构，以及使用该电气连接结构的二次电池组。该结构包括电气连接部件，其包括用于将PCM与电池绝缘的绝缘体，以及在彼此电气绝缘的状态下安装到该绝缘体上的阴极引线和阳极引线。阴极和阳极引线的一个或两个都焊接到电池的相关联的电极端子。该阴极和阳极引线在将PCM啮合到电池时，以接触状态连接到PCM的相关联的电极接头。该连接结构仅允许电极引线被焊接到电池，并且允许电极端通过接触连接到电极接头，而不需要另外的焊接操作，从而显著地减少了装配步骤的数量、降低了制造成本并防止了故障。
Description
技术领域
本发明涉及在保护电路模块(PCM)和电池之间的电气连接结构，以及包含其的二次电池组。更具体地，本发明涉及用于保护电路模块和电池的电气连接结构以及包括其的二次电池组，该电气连接结构包括电气连接部件，该电气连接部件具有特定结构，包括用于将保护电路模块的电极接头连接到电池的电极端子的电极引线，该保护电路模块抑制电池的过量充电、过量放电和过电流，以仅仅允许该电气连接部件的电极引线被焊接到电池，并允许电极端通过PCM和电池之间的啮合利用电极端子和电极接头之间的接触来连接到电极接头，从而显著地减少在装配过程中的步骤数。
背景技术
由于移动技术的发展和对于移动应用的需求的快速增长，对于二次电池的需求也快速增长，并且特别地，锂二次电池由于其特性例如高能量密度、高工作电压和优秀的持久性和寿命，现在被广泛用作包括移动装置的多种电气应用的电源。
然而，由于锂二次电池包含多种易燃材料，其具有这样的缺点，例如由过量充电、过电流和外部物理冲击引发的生热和爆炸，导致了电池的不稳定性。为了防止这一问题，锂二次电池具有保护电路模块(PCM)，其嵌入在其中并连接到电池，以有效地抑制电池的异常例如过量充电。
PCM包括作为用于控制电流的开关装置的场效应管，以及多个无源装置例如电压检测器、电阻和电容。PCM抑制电池的过量充电、过量放电和过电流，从而防止电池的爆炸或过热、液体的渗漏和在充电和放电性能中的退化。此外，PCM抑制了电池的电气性能中的衰减以及物理和机械异常。结果，PCM作用的效果为在消除电池的危险的同时增加电池寿命。
在图1中，描述了一种用于将PCM电气连接到传统锂二次电池中的电池的装配方法。
参考图1，电池1包括形成在其上端上的突出阳极(负)或阴极
(正)端1a(这里，描述了阳极端子)，以及构成阴极或阳极端子作为相反电极的外壳。该电池1还包括用于在电池1和PCM 4之间的电气连接的两个电极引线2和3。阴极引线2焊接到电池1的上端以及设置在PCM 4的下端处的阴极接头(未显示)，而阳极引线3连接到电池1的阳极端子1a以及设置在PCM 4的下端处的阳极接头(未显示)。为了防止由在连接到阳极接头的阳极引线3的其他部分和PCM 4之间的接触而发生的电气短路，在其间插入绝缘纸5。
在此结构中，需要多个焊接步骤来确保在电池和PCM之间的电气连接。也就是，必需将分别的电极引线2和3焊接到电池1的电极端子，然后将电极引线2和3焊接到PCM 4的电极接头。另外，由于二次电池的轻量和紧凑度，电池的部件在尺寸上进一步减小，并因此这些小部件的焊接需要熟练技术或精密设备，从而使得装配过程变得复杂。结果，装配过程需要很多时间，并且增加了不合格组件的频率。此外，为了将焊接到电池1的电极引线2和3再一次焊接到PCM 4的下端的电极接头，必需在电池罩(cap)的侧面上形成槽，以提供从侧面到相关联的位置的路径。然而，该槽还用作外来物质(例如水)的入口，导致了电池的故障或损害。
发明内容
因此，本发明考虑到以上问题而产生，并且本发明的一个目的是提供一种电气连接结构，其允许用于电气连接电池和PCM的焊接操作和部件的数量的减少，从而减少用于装配电池组的步骤数量和装配时间。
本发明的另一目的是提供一种新电气连接部件，其用于以上电气连接结构。
本发明的又一目的是提供二次电池组，其使用用于在电池和PCM之间的电气连接的电气连接结构，以消除传统电池装配过程所需要的侧焊接槽，从而防止由通过该槽进入的外来物质导致的电池的故障或损害。
根据本发明的一个方面，以上和其他目标可以通过提供用于电气连接保护电路模块(PCM)和电池的电气连接结构来实现，该电气连接结构包括：用于电气连接PCM和电池的电气连接部件，该电气连接部件包括绝缘体，其用于将保护电路模块从电池绝缘，以及在彼此电气绝缘的状态中安装在绝缘体上的阴极引线和阳极引线，其中该阴极引线和阳极引线的一个或两个都焊接到电池的相关的电极端子，并且其中该阴极和阳极引线在将PCM啮合到电池的时候以接触状态连接到PCM的相关电极接头。
因此，当使用本发明的电气连接结构装配电池组时，由于仅执行焊接用于将电气连接部件的电极引线连接到电池的电极端子，而电气连接部件通过和PCM之间的物理接触例如通过它们之间的机械啮合来电气连接到该PCM，因此可以显著地减少焊接操作的数量并除去用于将电极引线焊接到电极接头的侧槽。另外，当使用本发明的电气连接结构时，由于不必需提供另外部件(例如现有技术中的绝缘纸)用于绝缘除了电气连接到PCM的电极接头的电池的电极端子的部分之外的其他部分，可以显著地减少电池组的装配过程的数量。
优选地，绝缘体具有矩形形状，并且阴极和阳极引线安装在绝缘体上，以从绝缘体的两侧延伸，并且分别地在绝缘体的两侧上与绝缘体的上端和下端间隔预定距离。利用这样的结构，当连接部件装备在电池和PCM之间，电池和PCM可以经由绝缘体电气绝缘，除了电极引线的预定部分。
优选地，在此结构中，阴极引线和/或阳极引线的部分在电池的电极端子的方向上向下弯曲，以容易地接触电池的相关电极端子，并且其另一部分在PCM的电极接头的方向上向上弯曲，以容易地接触PCM的相关电极接头。因此，电极引线和电极端子可以容易地焊接，并且可以容易地得到在它们之间的电气连接。
优选地，绝缘体利用向下开口的孔径或孔径在中心处形成，两个电极引线的一个(a)具有形成在绝缘体的附近的向下弯曲部分，以及形成在电极引线的外端处的向上弯曲部分，而另一个(b)具有延伸到绝缘体的向下开口孔径或通孔的内端，以及形成在其他电极引线的外端处的向上弯曲部分。利用这样的结构，电极引线(a)的向下弯曲外端接触电池的相关电极端子，并且电极引线(b)的内端通过向下开口的孔径或通孔接触电池的另一相关电极端子(例如突出电极端子)。此外，电极引线的向上弯曲外端分别地连接到PCM的相关电极接头。
可以对电极引线的一个或两个执行将连接部件焊接到电池的电极端子，并可以通过例如激光焊接、电阻焊接等等来实现。然而，在一些情况下，连接部件可以通过软焊(soldering)代替焊接来连接到电池的电极端子，应该知道这些修改没有偏离本发明的范围。
优选地，接触PCM的电极接头的两个电极引线的向上弯曲部分位于两个电极引线的外端处，并且两个电极引线的外端以弓形形状向内弯曲，以完成与PCM的电极接头的弹性接触。在PCM的下端处形成的电极接头具有向下垂直部分，这样电极引线的弓形弯曲部分可以弹性地完成和电极接头的向下垂直部分的接触。
此外，电极接头的垂直部分具有向着连接部件的电极引线突出的浮雕结构(embossings tructure)，这样在电极接头和电极引线之间的接触可以进一步弹性地执行。
特别地，如利用上述实施例，当电极引线的外端具有弓形弯曲结构时，和/或当电极接头的垂直部分具有向内突出的浮雕结构时，具有这样的有利效果：PCM可以更牢固地安装在电池上。
在本发明的电气连接结构中，电池的电极接头可以通过和连接部件的电极引线之间的物理接触来电气连接到该连接部件的电极引线。物理接触通过在PCM和电池之间的啮合来确保。PCM到电池的啮合可以以多种方式执行，包括PCM、电池或其他部件(例如罩壳体(caphousing))的特殊机械啮合结构，它们之间的粘接、焊接或软焊。
优选地，PCM具有通过对于其上形成有保护电路的保护电路基板、电极接头连同用于保护保护电路基板和该电极接头的外表面的罩壳体插入注射成型来形成的结构。在一些情况下，插入注射成型可以在包括安全装置例如PCM等等的状态下执行。对于插入注射成型的PCM的详细描述在申请人的韩国专利申请No.2003-88528、2004-2625和2005-6886中公开，这些申请通过参考包括在这里。由于结构通过对于其中嵌入有保护电路基板的罩壳体的插入注射成型来形成，该罩壳体的低端连接到电池，从而允许执行它们之间的机械啮合。
如上所述，本发明提供用于电气连接结构的新电气连接部件。其详细说明已经在上面进行了描述。
根据本发明的另一方面，提供了使用电气连接结构装配的二次电池组。本发明的二次电池组通过如上所述的电气连接结构将PCM安装到具有阴极/隔膜/阳极的电极组件的电池来制造。
本发明的电池可以应用到能够充电和放电的任何二次电池，优选地，保护纸被连接到电池和PCM之间的外部啮合表面，以便在横向上紧密地将PCM支持到电池。
附图说明
本发明的以上和其他目标、特征和其他优点结合附图从以下的详细描述中将更容易地理解，在这些附图中：
图1是描述在传统锂二次电池中用于将PCM电气连接到电池的装配方法的透视图；
图2是描述用于根据本发明的一个实施例的二次电池的PCM连接结构的透视图；
图3是描述根据本发明的一个实施例的电池组的垂直截面图和部分放大图，其中电气连接部件和PCM安装在电池上；
图4是描述使用根据本发明的电气连接结构来装配二次电池组的过程的流程图；以及
图5是描述根据本发明的一个实施例的电池组的图。
具体实施方式
本发明的优选实施例现在将参考附图进行描述。要注意本发明为了描述的目的而公开，但不限制本发明的范围。
图2是描述用于根据本发明的一个实施例的二次电池的PCM连接结构的透视图。
参考图2，电池11包括形成在其上端上的中心处的突出阳极端子11a，以及构成阴极端子的外壳。
用于PCM 17和电池11之间的电气连接的电气连接部件14包括矩形绝缘体14、分别地从绝缘体14的两侧延伸的阴极引线12和阳极引线13。阴极引线12和阳极引线13的内端在绝缘体14中彼此间隔，这样阴极引线12和阳极引线13彼此电气绝缘。
阴极引线12从绝缘体14延伸预定距离，然后向下弯曲。因此，当连接部件14安装在电池11的上端上时，阴极引线12的向下弯曲部分完成与电池11的上端(也就是阴极端子)的接触。另外，阴极引线12的外端以弓形形状向内弯曲。因此，阴极引线12的外端可以完成与从PCM 17的下端突出的阴极接头(未显示)的弹性接触。
绝缘体14利用位于对应于电池11的阳极端子11a的位置处的通孔在中心处形成。由于阳极引线13的内端延伸到绝缘体14的通孔，其利用安装在电池11的上端上的连接部件14来接触电池11的阳极端子11a。同时，和阴极引线12不同，阳极引线13没有形成向下弯曲部分。而是，绝缘材料20粘附到电池11的相关上端，为了防止当阳极引线除了内端的部分接触电池11的上端时电气短路的发生。另外，就像对于阴极引线12，阴极引线13的外端具有弓形弯曲结构，这样阴极引线13的外端可以完成与从PCM 17的下端突出的阳极接头(未显示)的弹性接触。
PCM 17具有一体结构，该结构通过对于其中嵌入有保护电路基板(未显示)的覆盖壳体进行插入注射成型来形成。电极接头和处于连接到其上的状态中的保护电路基板一起插入注射成型，并且这时，电极接头的至少部分从PCM 17的下端暴露，这样电极接头连接到电气连接部件14的电极引线12和13。
当电气连接部件14安装在电池11的上端上时，阴极引线12的向下弯曲部分完成与电池11的上端的接触，以及阳极引线13的内端经由绝缘体14的通孔完成与电池11的阳极端子11a的接触。因此，当这些接触部分的一个或两个都焊接到相关联的接触部分时，电气连接部件14利用电气连接到电池11的相关联的电极端子(也就是电池的上表面的阴极端子和突出阳极端子11a)，安装在电池11上。然后，当PCM 17以覆盖电气连接部分14的方式与电池11啮合时，电气连接部件14的电极引线12和13可以连接到PCM 17的相关电极接头，而不要另外的焊接操作。
图3是本发明的垂直截面图和部分放大图，其中电气连接部件和PCM安装在电池的上端上。
参考图3，当电气连接部件14和PCM 17安装并装配到电池11的上端时，电气连接部件14的阴极端子12连接到PCM 17的阴极接头15，并且电气连接部件14的阳极端子13连接到PCM 17的阳极接头16。例如，阳极接头16被弯曲以在连接到PCM 17的保护电路基板的状态中具有形成在其一个表面上的向下垂直部分18。电气连接部件14的阳极引线13的向上弯曲部分(外端)完成与阳极接头16的垂直部分18的接触。特别地，阳极接头16的垂直部分18具有向内突出浮雕结构24，这样阳极接头16的垂直部分18可以完成与阳极引线13的向上弯曲部分的接触。它们之间的弹性接触提供了增强在PCM 17和电池11之间的啮合的效果。
图4是描述使用本发明的电气连接结构用于装配二次电池组的过程，而图5是描述通过该过程装配的二次电池组的图。
参考这些图，在将绝缘材料20附着到电池11的上表面(步骤a)之后，包括阴极引线12和阳极引线13的电气连接部件14被安装在电池11的上表面上，并且焊接在阴极引线12和/或阳极引线13和电池11之间的接触部分(步骤b)。然后，PCM 17被安装在电池11上，以覆盖电气连接部件14，并且它们之间的电气连接然后不需要另外的焊接操作而得到(步骤c)。在安装步骤期间，PCM 17的下锁定夹(jaw)17a包围电池11的外围，这样PCM 17与电池11啮合，包括PCM 17的锁定夹17a的外表面的电池11的上外围表面利用由透明聚四氟乙烯材料制成的保护纸来包裹(步骤d)。然后，下盖23使用双面胶(未显示)连接到电池11的下端(步骤e)，以及标签21贴在电池11和PCM 17的下外围表面(步骤f)。标签21不仅仅起到增强PCM 17到电池的接合力的作用，还起到保护电池11的作用。另外，标签21还作为用于记录关于电池或其制造者的信息的介质。
从以上描述可以清楚看到，当使用电气连接结构来制造二次电池组时，用于在电池和PCM之间的电气连接的焊接操作和部件的数量，和用于电池组的装配过程的步骤数和时间一起被减少，从而减少了制造成本和不合格组件的频率。此外，本发明不需要现有技术中需要的焊接操作的侧槽，从而防止由通过该槽进入的外来物质所导致的电池的故障或损害。
虽然本发明的优选实施例为了说明的目的而公开，本领域技术人员将知道多种修改、添加和替换也是可以的，而不偏离如在附加权利要求中公开的本发明的范围和精神。
Claims (10)
1.一种电气连接结构，用于电气连接保护电路模块(PCM)和电池，其包括：
电气连接部件，其用于电气连接PCM和电池，该电气连接部件包括用于从电池绝缘所述保护电路模块的绝缘体、在彼此电气绝缘的状态下安装到该绝缘体上的阴极引线和阳极引线，
其中阴极引线和阳极引线的一个或两个焊接到该电池的相关电极端，以及
其中阴极和阳极引线在将PCM啮合到该电池时，在接触状态中连接到PCM的相关电极接头。
2.根据权利要求1所述的电气连接结构，其中绝缘体具有矩形形状，以及阴极引线和阳极引线安装在该绝缘体上以从绝缘体的两侧延伸，并且分别在绝缘体的两侧上与绝缘体的上端和下端间隔预定距离。
3.根据权利要求2所述的电气连接结构，其中阴极引线和/或阳极引线的一部分在电池的电极端子的方向上向下弯曲，以容易地接触该电池的相关电极端子，而其另一部分在PCM的电极接头的方向上向上弯曲，以容易地接触PCM的相关电极接头。
4.根据权利要求3所述的电气连接结构，其中绝缘体利用向下开口的孔径或通孔在中心处形成，两个电极引线的一个具有形成在绝缘体附近的向下弯曲部分，以及形成在电极引线的外端处的向上弯曲部分；而另一个具有延伸到绝缘体的向下开口孔径或通孔的内端，以及具有形成在该另一个电极引线的外端处的向上弯曲部分。
5.根据权利要求4所述的电气连接结构，其中接触PCM的电极接头的两个电极引线的向上弯曲部分位于该两个电极引线的外端处，以及该两个电极引线的外端以弓形形状向内弯曲，以完成和PCM的电极接头的弹性接触。
6.根据权利要求1所述的电气连接结构，其中PCM的电极接头包括向下垂直部分和向着连接部件的电极引线突出的浮雕结构。
7.根据权利要求1所述的电气连接结构，其中PCM到电池的啮合通过PCM、电池或其他部件之间的粘接、焊接或软焊来实现。
8.根据权利要求1所述的电气连接结构，其中PCM具有这样的结构，该结构通过对其上形成有保护电路的保护电路基板、电极接头和用于保护保护电路基板和电极接头的外表面的盖壳体一起进行插入注射成型而形成。
9.使用根据权利要求1到8的任何一项的电气连接结构装配的二次电池组。
10.根据权利要求9所述的二次电池组，其中保护纸被粘贴到在电池和PCM之间的外啮合表面，以便在横向上将PCM紧密地支持到电池。
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