專利名稱：預制的保護電路模塊及包含該模塊的電池組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括用于控制電池的過充電、過放電以及過電流
的保護電路的保護電路模塊(PCM)，且更具體地，涉及一種包括一 對連接構件、 一對扣合構件及電池組的保護電路模塊，所述連接構件 被設置在PCM的矩形下端并電連接至保護電路，所述扣合構件在電池 單元的板形電極端子插入連接構件與扣合構件之間時扣合至相對應的 連接構件，所述電池組包括電連接至電池單元的保護電路模塊。
背景技術：
隨著移動設備的日益發展以及對這種移動設備的需求的增長，對 二次電池的需求也急劇增長。二次電池中的一種為鋰二次電池，其具 有高能量密度、高工作電壓和極好的儲存及使用壽命特性，現在，該 鋰二次電池被廣泛地用作各種電子產品以及各類移動設備的能源。
然而，鋰二次電池中含有各種易燃性材料。其結果造成，因為鋰 二次電池可能由于過充電、過放電、過電流或其它外在的物理沖擊而 燃燒或爆炸，所以存在潛在性危險。換句話說，鋰二次電池具有低安 全性。因此，用于有效控制電池諸如過充電這樣的異常情形的保護電 路模塊(PCM)被設置在鋰二次電池中，而且PCM連接至鋰二次電池 的電池單元。
PCM包括用作用于控制電流的開關元件的場效應晶體管(FET)、 電壓檢測器以及諸如電阻器或電容器這樣的無源元件。PCM中斷電池 的過充電、過放電、過電流、短路及反向電壓從而防止電池的爆炸或 過熱、電池液體的泄漏和電池充電及放電性能的劣化，并抑制電池的 電功率的減小以及電池的異常的物理化學性態，從而消除電池的危險因素并延長電池的使用壽命。
一般而言，PCM通過焊接或焊錫使用諸如金屬板這樣的導電材料
連接至電池單元，這增加了 PCM與電池單元之間的扣合力。然而，該
焊接或焊錫工藝需要高級技術技能，因此需要具備這種高級技能的人。 而且，該焊接或焊錫工藝需要大的工作空間。此外，當電池單元遭到 物理沖擊時，會發生短路，且因此，該電池單元可能會著火或爆炸。 換句話說，可能發生安全性相關的問題。
因此，關于可彌補焊接或焊錫工藝的缺點而同時保留該焊接或焊 錫工藝的優點的各種非焊接型技術的研究正迅速進行著。例如，韓國
未審定專利公開No. 公開了一種用于將保護電路設置到 電池單元的結構，其中，印刷電路板通過突出接觸部與固定部之間的 扣合而被扣合至固定部，這樣，固定部被設置到電池單元。所述印刷 電路板包括保護電路部和突出接觸部，所述固定部由塑膠注模形成。 同樣，韓國未審定專利公開No. 公開了一種用于將保護 電路設置到電池單元的結構，其中，組成部是通過鑄模來制造的，所 述組成部包圍電路板且具有形成在其外表面的扣合型突出，該突出設 置有卡爪，并且使用該突出將組成部連接至電池單元。此外，韓國未 審定專利公開No. 公開了一種將保護電路設置到電池單 元的結構，其中，在電池的下端外殼處形成鉤，使得端子可以鉤方式 扣合至電極部，在端子處形成槽，并且保護電路以鉤方式裝配到該端 子。
根據上述方法，以扣合方式而非使用傳統的焊接工藝將包括保護 電路的附加構件連接至電池單元，由此解決了傳統的焊接工藝所造成 的問題。然而，上述方法并不適于包括諸如板形電極端子這樣的各種 電極端子的電池單元。除此之外，由于在包括保護電路及電池單元的 附加構件之間的連接僅僅是以插入和扣合方式來實現的，所以包括保 護電路及電池單元的附加構件之間的扣合力是弱的，并且因此，包括保護電路的附加構件與該電池單元分離的可能性是高的。再者，保護 電路與電極端子僅通過保護電路與電極端子間的接觸而互相電連接， 因此，在保護電路與電極端子間的連接力也是弱的。

發明內容
因此，創造本發明以解決上述問題以及尚未解決其他技術問題。
由于大量廣泛而密集的用以解決上述問題的研究及實驗，本發明 的發明者發現，當電池單元的板形電極端子插入到其中設置有特定結 構的連接構件以及扣合構件的保護電路模塊(PCM)中并且然后彎曲 所插入的電極端子以構成電池組時，需要大量時間和高級技術技能制
備電池組的焊接或焊錫工藝是不必需的，電池單元與PCM之間的扣合 力增加了，電池單元的電極端子與PCM之間的電連接力增加了，并且 最大程度地利用了電池組的內部空間。
結果，本發明的目的是提供一種其中設置有特定結構的連接構件 及扣合構件的預制的PCM。
本發明的另一目的是提供一種包括預制的PCM的電池組。
根據本發明的一個方面，可通過提供包括用于控制電池的過充電、 過放電及過電流的保護電路的保護電路模塊而達到上述及其他目的， 其中，該保護電路模塊包括 一對連接構件，其設置于保護電路模塊 的矩形下端并電連接至該保護電路；以及一對扣合構件，當電池單元 的板形電極端子插入連接構件與扣合構件之間時，該扣合構件扣合至 對應的連接構件。
結果，當板形電極端子設置于PCM的連接構件時，通過將扣合構 件扣合至相對應的連接構件而容易地實現了根據本發明的PCM與電極 端子間的電連接和機械扣合。在PCM的下端被構造成與電池單元的端部表面相同的矩形，由
此，根據本發明的PCM扣合至電池單元的端部表面，即電極端子形成 處。
在優選實施例中，連接構件與扣合構件互相分離，其中，電池單 元的電極端子被設置于連接構件上，而且當電池單元的電極端子被設 置于連接構件上時，扣合構件被扣合至該連接構件，使得所述扣合構 件包圍對應的連接構件，并且連接構件與扣合構件具有扣合部，該扣 合部被構造成互補結構以增加連接構件與扣合構件之間的扣合力。
扣合部可被形成為各種形狀。例如，扣合部可以是扣合鍵及扣合
槽或者扣合鍵及扣合銷。在優選實施例中，連接構件中的每個在其相
對的兩側的外表面處設置有預定深度的凹槽，該凹槽垂直地延伸，所
述連接構件中的每個具有形成于該凹槽中的扣合鍵，該扣合鍵中的每 個具有倒錐形的上端表面，并且扣合構件中的每個在其相對的兩側的
內表面處設置有扣合銷，該扣合銷與扣合鍵相對應，扣合銷具有與凹 槽的寬度相對應的長度。結果，當沿著連接構件的凹槽導入扣合構件 的扣合銷時，扣合銷越過扣合鍵的錐形上端表面(傾斜表面)而到達 扣合鍵的錐形下端表面。因此，實現了扣合構件與連接構件間的扣合。 根據情形，扣合鍵的下端表面可被構造成與扣合鍵的上端表面相對應 的錐形結構。
連接構件并無特別限制，只要該連接構件能電連接至保護電路即 可，并且當電極端子是插入連接構件與相對應的扣合構件之間時，連 接構件可扣合至扣合構件。同時，扣合構件亦無特別限制，只要當電 極端子插入于扣合構件與相對應的連接構件之間時，扣合構件能扣合 至連接構件。在特定具體實施例中，連接構件被構造成六面體結構，
連接構件成對地形成于保護電路模塊下端的相對的兩側，每個連接構 件具有自中心突出的金屬連接部，由此該金屬連結部電連接至對應的電極端子，且每個連接構件在其外表面的相對的兩側設置有具有凹槽 的扣合鍵，使凹槽垂直地延伸。對應于連接構件的扣合構件被構造成 這樣一種結構，其中，扣合構件包圍相對應的連接構件的外表面，同 時電池單元的板形電極端子與連接構件的金屬連接部接觸，且每個扣 合構件具有形成于其相對的兩側的內表面的扣合銷，且扣合銷的長度 對應于凹槽的寬度。
扣合構件被構造成這樣一種結構，其中，扣合構件的外表面(前 表面)，方向為電極端子插入所在的連接構件的方向，是未封閉的， 且扣合構件的相反表面(后表面)是未封閉的或封閉的。優選的是， 扣合構件被構造成這樣一種結構，其中，扣合構件的后表面是部分或 全部封閉的，以防止在組裝電池組或使用電池組時，由于電極端子的 突出而造成短路。
優選的是，扣合構件一般是由絕緣塑膠材料所制成。
連接構件與扣合構件之間的扣合可以另一示例性結構實現。每個 扣合構件可以旋轉連接至每個連接構件的一側，且每個扣合構件在相 對應的每個連接構件的另一側處可設置有用于將每個扣合構件扣合至 對應的連接構件的扣合部。結果，當連接構件與扣合構件彼此分離， 而電極端子被設置于連接構件后，旋轉扣合構件以便對應的扣合部可
彼此扣合，因此PCM及電極端子的連接是可容易地實現。
具體地，連接構件被構造成六面體結構，且每個連接構件具有自 中心向外突出的金屬連結部。扣合構件被構成這樣一種結構，其中， 扣合構件包圍對應的連接構件的外表面，同時電池單元的板形電極端 子與連接構件的金屬連結部分接觸。每個扣合構件被樞接至每個連接 構件。每個連接構件與每個扣合構件在其相對的兩側設置有扣合部， 且每個連接構件的扣合部對應于每個扣合構件的扣合部。根據本發明的另一方面，提供了一種包括電連接至電池單元的保 護電路模塊的電池組。
根據本發明，優選的是，電池單元是具有電極組件的囊形電池單 元，該電池組件被構造成陰極/隔板/陽極結構，設置于由包括樹脂層及 金屬層的層疊片所制成的囊形電池盒中。
PCM可以各種方式設置于電池單元中。例如，當電池單元的電極
端子連接至PCM時，PCM設置于其上的電池單元的上密封部(平臺部 分)被垂直向上彎曲，且PCM被垂直向下彎曲，從而將PCM設置于
電池單元上。


從下列結合附圖的詳細描述中，將更清楚地理解本發明的上述和
其它目的、特征以及其它優點，其中
圖1和圖2是分別示出根據本發明的優選實施例的預制的保護電 路模塊(PCM)在扣合構件扣合之前和在扣合構件扣合之后的透視圖。
圖3是示出根據本發明的優選實施例的連接構件與扣合構件之間 的扣合的透視圖；以及
圖4和圖5是示出用電池單元裝配PCM以構成電池組的過程的典
型視圖。
圖中符號說明
100 保護電路模塊(PCM)
110 下端
120 連接構件
121 扣合鍵(coupling protrusion)
122 凹t曹(depression)
130 扣合構件
131 扣合銷(catchingjaw)140 連接部
200 電池單元
210 電極端子
220 密封部
300 電池組
具體實施例方式
現在，將參照附圖來詳細說明本發明的優選實施例。然而，應注 意的是，本發明范圍并不限于所說明的實施例。
圖1和圖2是分別示出根據本發明的優選實施例的預制的保護電 路模塊(PCM)在扣合構件扣合之前和在扣合構件扣合之后的透視圖。
參照這些附圖，PCM 100形成為印刷電路板(PCB)結構，其中， 用于控制電池的過充電、過放電及過電流的保護電路(未示出)被印 制到矩形結構的環氧合成體(epoxy composite body)。
在PCM 100的下端110處形成連接構件120,該連接構件120電 連接至保護電路。扣合構件130為結構體，其在電極端子(未示出) 插入連接構件120與扣合構件130之間時扣合至連接構件120。
連接構件120通常被構造成六面體結構。連接構件120是緊鄰PCM 100的下端110的相對的兩側成對形成的。從每個連接構件120的中心 突出金屬連接部140，該金屬連接部140電連接至對應的電極端子(未 示出)。
從附圖的背后導入電極端子，然后將其設置于連接構件120上。 扣合構件130是以扣合構件130的表面正對著設置電極端子的方向而 構成的，亦即扣合構件130的前表面是部分封閉的。結果，電極端子 的端部并未朝著與導入電極端子的方向相反的方向突出，因此，最大限度地防止了由于電極端子與其他元件之間的接觸而可能造成的短 路。
圖3是示出根據本發明的優選實施例的連接構件與扣合構件之間
的扣合的透視圖。
參照圖3， PCM(未示出)中連接構件120與扣合構件130之間 的扣合是通過扣合鍵121與扣合銷131嚙合來實現的。
具有預定深度的凹槽122沿著導入對應的電極端子的方向(在圖 示的前方)形成于連接構件120的相對兩側的外表面處，如此使得凹 槽122可垂直地延伸。扣合鍵121形成在凹槽122中。每個扣合鍵121 的上端表面為向下的錐形，而每個扣合鍵121的下端表面為向上的錐 形。
另一方面，扣合銷131從對應于扣合鍵121的位置處的扣合構件 130相對的兩側的內表面突出。而扣合銷131的長度等于或短于凹槽 122的寬度。
為了在將電極端子(未示出)設置在連接構件120上時將扣合構 件130扣合至連接構件120，需要扣合構件130中的扣合銷131進入該 連接構件120中的凹槽122。結果，自然決定了用于扣合的扣合銷131 的正確位置。隨后，扣合銷131會越過扣合鍵121錐形上端表面的上 方而到達扣合鍵121的錐形下端表面的下方。因此，實現了扣合構件 120與連接構件130之間的扣合。
另一方面，金屬連接部140，其電連接至PCM中的保護電路(未 示出)，并且從連接構件120的中心突出。結果，當對應的電極端子 設置于連接構件120上時，金屬連接部140是電連接至PCM中的保護 電路(未示出)。扣合銷131通過上述方法與對應的扣合鍵121嚙合，且其結果為，
穩固地實現了將扣合構件130扣合至連接構件120。在此過程中，對應 的電極端子經由金屬連接部140電連接至保護電路。
圖4和圖5是示出用電池單元裝配PCM以構成電池組的過程的典 型視圖。
參照這些附圖，根據上述相同的方法將PCM IOO扣合至電池單元 200的電極端子210，然后電池單元200中的密封部220被垂直向上彎 曲，其中PCM 100設置于所述電池單元200上。隨后，僅PCM100被 垂直向下彎曲。結果，電池組300被制成。或者，密封部220可在PCM 100設置于電池單元200之前被彎曲，其中電池單元200的電極端子 210自密封部220突出。
雖然為了說明而揭示了本發明的優選實施例，但本領域的技術人 員將理解的是，在不悖離權利要求范圍中所公開的本發明的范圍和精 神的情況下，可進行各種修改、附加以及取代。
工業應用性
由以上的說明可以看出，根據本發明的預制的PCM具有多種功 效。需要大量時間及高級技術技能來制備電池組的焊接或焊錫工藝是 不必需的，電池單元與PCM之間的扣合力得以增加，且最大限度地利 用了電池組的內部空間。
權利要求
1.一種保護電路模塊，其包括用于控制電池的過充電、過放電及過電流的保護電路，其中，該保護電路模塊包括一對連接構件，其被設置于保護電路模塊的矩形下端并電連接至保護電路，以及一對扣合構件，當電池單元的板形電極端子插入連接構件與扣合構件之間時，所述一對扣合構件被扣合至對應的連接構件。
2. 如權利要求l所述的保護電路模塊，其中所述連接構件與所述扣合構件互相分離，所述電池單元的電極端 子被設置于所述連接構件上，并且當所述電池單元的電極端子被設置 于所述連接構件上時，所述扣合構件被扣合至該連接構件，使得所述 扣合構件包圍對應的連接構件，以及所述連接構件與所述扣合構件具有扣合部，該扣合部被構造成互 補結構以增加所述連接構件與所述扣合構件之間的扣合力。
3. 如權利要求2所述的保護電路模塊，其中，所述扣合部包括扣 合鍵及扣合槽或扣合鍵及扣合銷。
4. 如權利要求2所述的保護電路模塊，其中 所述連接構件中的每個在其相對的兩側的外表面處設置有預定深度的凹槽，該凹槽垂直地延伸，所述連接構件中的每個具有形成于所 述凹槽中的扣合鍵，該扣合鍵中的每個具有倒錐形的上端表面，并且 所述扣合構件中的每個在其相對的兩側的內表面處設置有扣合 銷，該扣合銷與扣合鍵相對應，該扣合銷具有與凹槽的寬度相對應的 長度。
5. 如權利要求l所述的電路保護模塊，其中所述連接構件被構造成六面體結構，所述連接構件在所述保護電路模塊的下端的相對的兩側成對地設置，所述連接構件中的每個具有 金屬連接部，該金屬連接部自所述連接構件的中心突出使得該金屬連 接部與對應的電極端子電連接，并且所述連接構件中的每個具有形成 于凹槽中的扣合鍵，所述凹槽被提供在所述連接構件的相對的兩側的 外表面處以使該凹槽垂直地延伸；并且所述扣合構件被構造成如下結構，其中，所述扣合構件包圍對應 的連接構件的外表面，同時所述電池單元的板形電極端子與所述連接 構件的金屬連接部接觸，并且所述扣合構件中的每個具有在其相對的 兩側的內表面上形成的扣合銷，該扣合銷的長度與所述凹槽的寬度相 對應。
6. 如權利要求l所述的電路保護模塊，其中，所述扣合構件被構 造成如下結構，其中，與導入所述電極端子以將其設置于所述連接構 件上的方向相對的所述扣合構件的外表面是部分或全部封閉的。
7. 如權利要求l所述的保護電路模塊，其中所述扣合構件中的每個可旋轉地連接至所述連接構件中的每個的 一側，并且所述扣合構件中的每個在其另一側設置有用于對每個扣合構件和 對應的連接構件進行扣合的扣合部。
8. 如權利要求l所述的保護電路模塊，其中所述連接構件被構造成六面體結構，并且所述連接構件中的每個 具有自其中心突出的金屬連接部；所述扣合構件被構造成如下結構，其中，所述扣合構件包圍對應 的連接構件的外表面，同時所述電池單元的板形電極端子與所述連接 構件的金屬連接部接觸；所述扣合構件中的每個在所述連接構件中的每個的一側被樞接至 所述連接構件中的每個；以及所述連接構件中的每個與所述扣合構件中的每個在其相對側處設置有扣合部，所述連接構件中的每個的扣合部與所述扣合構件中的每 個的扣合部相對應。
9. 一種包括如權利要求1至8中任一項所述的保護電路模塊的電池組，該保護電路模塊電連接至電池單元。
10. 如權利要求9所述的電池組，其中，所述電池單元是具有電 極組件的電池單元，所述電極組件被構造成陰極/隔板/陽極結構，并設 置于由包括樹脂層及金屬層的層疊片所制成的囊形電池盒中。
11. 如權利要求9所述的電池組，其中，當所述電池單元的電極 端子連接至所述保護電路模塊時，設置有所述保護電路模塊的所述電 池單元的上密封部(平臺部分)被垂直向上彎曲，然后所述保護電路 模塊被垂直向下彎曲，從而將保護電路模塊設置于電池單元。
全文摘要
在此公開了一種包括用于控制電池的過充電、過放電及過電流的保護電路的保護電路模塊(PCM)。所述保護電路模塊包括一對連接構件、一對扣合構件和電池組，所述連接構件被設置在所述保護電路模塊的矩形下端并電連接至保護電路，所述扣合構件在電池單元的板形電極端子插入所述連接構件與所述扣合構件之間時扣合至相對應的連接構件，所述電池組包括電連接至電池單元的保護電路模塊。根據本發明，需要大量時間以及高級技術技能來制造電池組的焊接或焊錫工藝不是必需的，所述電池單元與所述PCM之間的扣合力得以增加，且所述電池組的內部空間被最大限度地利用。
文檔編號H02H7/18GK101292407SQ200680039032
公開日2008年10月22日 申請日期2006年9月25日 優先權日2005年10月21日
發明者尹錫珍, 李東哲, 金泰日 申請人:株式會社Lg化學