电池组的制作方法

1.本发明涉及电池组，且更具体地涉及被配置为接收粘合剂材料的电池组。


背景技术：

2.通常，电气设备(例如电动工具)可以由可充电电池组供电。电池组可以在兼容的电池充电器中充电。


技术实现要素：

3.在第一方面，提供了一种电池组组件。该电池组组件包括具有多个侧并限定内部腔体的壳体，接收在内部腔体中的多个电池单元，以及接收在内部腔体中的电池电子器件。电池组接口由壳体支撑并可以连接到设备。注射端口由壳体支撑。注射端口包括位于壳体的一个或多个侧上的一个或多个通道。每个通道将内部腔体连接到电池组的外部。注射端口被配置为将包括粘合剂材料的流体从电池组的外部引导到内部腔体中。流体被配置为覆盖电池单元的部分和电池电子器件的部分中的至少一个。
4.可选地，壳体包括顶部壳体部分和底部壳体部分，并且顶部壳体部分包括注射端口。
5.可选地，底部壳体部分包括被配置为将多个电池单元保持在内部腔体内的电池单元保持器，电池单元保持器包括与顶部壳体部分呈面对关系的表面，该表面被配置为支撑电池电子器件，并且流体被配置为覆盖该表面的部分。
6.可选地，电池电子器件包括印刷电路板和从印刷电路板延伸的电池触点，电池组接口包括包围电池触点的端子块，并且流体被配置为覆盖印刷电路板的表面。
7.可选地，壳体包括延伸穿过其中的纵向轴线，注射端口的一个或多个通道中的每一个沿注射轴线延伸，并且注射轴线相对于纵向轴线以一角度延伸。
8.可选地，电池电子器件包括印刷电路板，并且注射端口的一个或多个通道的端部位于印刷电路板的表面附近。
9.可选地，流体包括导热有机硅封装剂。
10.在第二方面，提供了一种制造电池组组件的方法。该方法包括组装电池组组件的壳体的至少一部分，将多个电池单元和电池电子器件定位在壳体的内部腔体内，以及将包括粘合剂材料的流体通过壳体的注射端口注射到内部腔体中，以使得流体覆盖电池单元的部分和电池电子器件的部分中的至少一个。
11.可选地，组装壳体的至少一部分包括提供电池单元保持器，并且将多个电池单元和电池电子器件定位在内部腔体内包括：通过电池单元保持器接收多个电池单元，并且将电池电子器件的印刷电路板固定至电池单元保持器。
12.可选地，注射流体包括覆盖印刷电路板的表面。
13.可选地，组装壳体的至少一部分包括将底部壳体部分联接至顶部壳体部分以形成内部腔体，并且注射流体包括使用注射端口通过顶部壳体部分注射流体。
14.可选地，组装壳体的至少一部分包括组装底部壳体部分，并且该方法还包括在将顶部壳体部分联接至底部壳体部分之前将流体注射到底部壳体部分中。
15.可选地，流体包括导热有机硅封装剂。
16.在第三方面，提供了一种电池组组件包括具有多个侧并限定内部腔体的壳体，接收在内部腔体中的多个电池单元，以及接收在内部腔体中的电池电子器件。电池组接口由壳体支撑并可以连接到设备。包括粘合剂材料的层位于电池单元的部分与电池电子器件的部分以及壳体的多个内表面之间的内部腔体内。该层具有覆盖电池单元的部分和电池电子器件的部分的连续表面。该层可以作为流体注射到内部腔体中，该流体被配置为硬化以形成该层。
17.可选地，电池组组件还包括注射端口，其被配置为将流体从电池组的外部引导到内部腔体中。
18.可选地，壳体包括顶部壳体部分和底部壳体部分，并且顶部壳体部分包括注射端口。
19.可选地，底部壳体部分包括电池单元保持器，其被配置为将多个电池单元保持在内部腔体内。电池单元保持器包括与顶部壳体部分呈面对关系的表面，表面被配置为支撑电池电子器件，并且该层被配置为覆盖该表面的部分。
20.可选地，电池电子器件包括印刷电路板和从印刷电路板延伸的电池触点，电池组接口包括包围电池触点的端子块，并且该层被配置为覆盖印刷电路板的表面。
21.可选地，电池电子器件包括印刷电路板，其中，流体通过注射端口接收在内部腔体中，并且其中，注射端口的端部位于印刷电路板的表面附近。
22.可选地，该层包括导热有机硅封装剂。
23.通过考虑详细描述和附图，本发明的其他独立方面将变得显而易见。在适当和适用的情况下，本文关于一个方面或实施方式描述的任何特征可以与本文关于任何其他方面或实施方式描述的任何其他特征组合。
附图说明
24.现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的实施方式，其中：
25.图1是电池组组件的立体图。
26.图2是图1的电池组组件的俯视图。
27.图3是图1的电池组组件的侧视图。
28.图4是图1的电池组组件的分解图。
29.图5是图1的电池组组件的顶部壳体部分的底部立体图。
30.图6是图1的电池组组件的剖视图。
31.图7是图1的电池组组件的另一剖视图。
32.图8是电池组组件的下部壳体部分的顶部立体图。
33.图9a至图9f是示出图1的电池组组件的制造过程的一系列的示图。
34.图9g和图9h示出了在用于图1的电池组组件的制造过程的另一示例期间位于电池组内的粘合剂材料。
35.图10是图1的电池组组件的电池组的另一示例。
具体实施方式
36.在详细解释本发明的任何独立实施方式之前，应理解，本发明的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够具有其他独立实施方式并且能够以各种方式实践或实施。
37.如本文所用，“包括”、“包含”和“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。如本文所用，“由
…
组成”及其变型的使用意味着仅涵盖其后列出的项目及其等同物。
38.本领域普通技术人员将理解，与数量或条件结合使用的相对术语(例如“约”，“大约”，“大体上”等)为包括所述值并且具有上下文所指示的含义(例如，该术语至少包括与特定值的测量相关的误差程度，与特定值相关的公差(例如，制造，组装，使用等)等)。此类术语也应被视为公开了由两个端点的绝对值定义的范围。例如，表述“约2至约4”也公开了范围“2至4”。相对术语可以指代指示值加或减小一定百分比(例如1％，5％，10％或更大)。
39.此外，本文描述为由一个部件执行的功能可以由多个部件以分布式方式执行。同样，多个部件执行的功能可以合并并由单个部件执行。类似地，被描述为执行特定功能的部件也可以执行本文未描述的附加功能。例如，以某种方式“配置”的设备或结构至少以这种方式配置，但是也可以未列出的方式配置。
40.此外，本文描述的一些实施方式可以包括一个或多个电子处理器，其被配置为通过执行存储在非暂时性计算机可读介质中的指令来执行所描述的功能。类似地，本文描述的实施方式可以被实现为存储可由一个或多个电子处理器执行以执行所描述的功能的指令的非暂时性计算机可读介质。如本技术中所使用的，“非暂时性计算机可读介质”包括所有计算机可读介质，但是不包括暂时性的传播信号。因此，非暂时性计算机可读介质可以包括例如硬盘，cd-rom，光存储设备，磁存储设备，rom(只读存储器)，ram(随机存取存储器)，寄存器存储器，处理器高速缓存或其任何组合。
41.所描述的许多模块和逻辑结构能够以由微处理器或类似设备执行的软件来实现，或者能够使用包括例如专用集成电路(“asic”)的各种部件以硬件来实现。诸如“控制器”和“模块”之类的术语可以包括或指代硬件和/或软件。大写的术语符合惯例，有助于使描述与编码示例，方程式和/或附图相关联。但是，没有因为使用了大写字母而暗示特定的含义，或者不应该由于使用了大写字母而推断出特定的含义。因此，权利要求不应限于特定的示例或术语，也不限于任何特定的硬件或软件实施方式或软件或硬件的组合。
42.图1至图4示出了包括电池组14和注射端口18的电池组组件10。在所示的实施方式中，电池组组件10包括高功率电池组14(例如，具有至少约80伏(v)的标称电压)，其可连接至并可操作以驱动各种机动电动工具(例如切割锯，斜切锯，台锯，岩心钻，螺旋钻，破碎锤，拆除锤，压实机，振动器，压缩机，排水清洁器，焊机，拉线机，泵等)，户外工具(例如，链锯，线式修剪器，绿篱修剪器，鼓风机，割草机等)，其他机动设备(例如，车辆，推车，物料搬运车等)等，以及非机动设备(例如，电源，灯，交流/直流(ac/dc)适配器，发电机等)，上述任何一个在本文中简称为“设备”。
43.电池组14包括电池组壳体30。所示的壳体包括主体部分34，盖部分38，以及分别连接到主体部分34的第一侧和第二侧的第一侧部分42和第二侧部分46。壳体30的盖部分38在本文中可以被称为“顶部壳体部分50”，并且主体部分34以及第一侧部分42和第二侧部分46
在本文中可以被统称为“底部壳体部分54”。在其他实施方式中，壳体30可包括一个或多个部分以形成壳体30。另外，壳体30包括穿过其中延伸的纵向轴线58。
44.壳体30包括前侧62，后侧66，第一横向侧70，与第一横向侧70相对的第二横向侧74，顶侧78，以及与顶侧78相对的底侧82。在所示的实施方式中，主体部分34形成前侧62，后侧66和底侧82。第一侧部分42和第二侧部分46分别形成第一横向侧70和第二横向侧74，并且盖部分38形成壳体30的顶侧78。
45.具体参考图4，壳体30限定内部腔体86，一个或多个电池单元90被支撑在内部腔体86中。更具体地，主体部分34位于内部腔体86内并且被配置为接收电池单元90。这样，主体部分34被配置为电池单元保持器，其将电池单元90限制在内部腔体86内。
46.每个电池单元90可以具有在大约3v与大约5v之间的标称电压，并且可以具有在大约2ah与大约6ah之间(在某些情况下，在大约3ah与大约5ah之间)的标称容量。电池单元90可以是任何可再充电的电池单元化学类型，例如锂(li)，锂离子(li-ion)，其他锂基化学物质，镍镉(nicd)，镍金属氢化物(nimh)等。
47.电池单元90可以串联连接，并联连接或以串联-并联组合连接，以提供电池组14的期望的电气特性(例如，标称电压，电流输出，电流容量，功率容量等)。电池单元90通过电池带94(图9b)连接在一起。另外，电池单元90电联接至电池触点98(图4)，电池触点98被支撑在壳体30内并且被配置为电接合和机械接合设备的设备触点，以促进在设备与电池组14之间的电力传输。
48.参考图1至图4，顶部壳体部分50包括壁102和从壁102延伸的电池组接口106。电池组接口106包括端子块110，该端子块110具有穿过其中延伸的开口114，开口114允许接近(access)位于壳体30内的电池触点98(图4)。端子块110包围电池触点98。电池组接口106还包括位于端子块110的相对两侧的导轨118、122和凹槽126、130。特别地，凹槽126、130限定在相应的导轨118、122和壁102之间。电池组接口106被配置为选择性地与设备接口联接，设备接口具有与电池组接口106的结构(例如，设备触点和凹槽/导轨)相对应的结构。
49.参考图4和图6，电池组14包括定位在壳体30内的电池组电子器件134。电池组电子器件134尤其包括印刷电路板(pcb)138，一个或多个电气部件142(例如中央处理器(cpu)，变压器，场效应晶体管(fet)等)，以及电池触点98。pcb 138可固定地联接至主体部分34(例如，通过焊接)并由主体部分34支撑。顶部壳体部分50包括与顶部壳体部分50的壁102相对的内表面146。pcb 138包括与顶部壳体部分50的内表面146(图6)呈面对关系并与其隔开的表面150。
50.电池触点98可固定地联接至pcb 138(例如，通过焊接)并且在pcb 138的一端处从pcb 138朝着内表面146延伸。电池触点98的一端定位在端子块110的开口114附近。另外，电池触点98与pcb 138电连接。
51.参考图1和图5至图7，壳体30包括注射端口18。注射端口18包括一个或多个位于壳体30的一个或多个侧(例如，顶侧78，底侧82，前侧62，后侧66，第一横向侧70，第二横向侧74)上的一个或多个通道158。在所示的实施方式中，注射端口18包括单个通道158，其由顶部壳体部分50限定，以使得通道158位于壳体30的顶侧78上。通道158在位于壁102上的第一端162穿过顶部壳体部分50(例如，盖部分38)与位于顶部壳体部分50的内表面146上的相对的第二端166之间延伸。在其他实施方式中，壳体30可以包括延伸穿过壳体30的相同侧或不
同侧的多个通道(例如，顶侧78上的两个通道，或顶侧78上的一个通道和后侧66上的另一通道等)。注射端口18将电池组14的内部腔体86连接到壳体30的外部。
52.参考图6和图7，通道158沿着注射轴线170延伸。注射轴线170相对于纵向轴线58延伸。在所示的实施方式中，注射轴线170相对于纵向轴线58以角度a(例如，九十度)延伸。在其他实施方式中，一个或多个通道158可以被定位成使得相应的注射轴线170平行于纵向轴线58延伸。此外，所示的注射轴线170延伸穿过纵向轴线58(图7)，但是可以替代地与纵向轴线58间隔开。当提供多个通道158时，通道158的每个注射轴线170可以相对于纵向轴线58以相同或不同的角度a延伸，和/或一个、一些或所有通道158的注射轴线170可以延伸穿过纵向轴线58或与纵向轴线58间隔开。
53.继续参考图6和图7，通道158可定位成更靠近壳体30的侧62、66、70、74、78、82中的一些，而不是相应的相对侧62、66、70、74、78、82。例如，从图6的参考系，所示的通道158定位成更靠近壳体30的前侧62(与壳体30的后侧66相比)。从图7的参考系，通道158在第一横向侧70和第二横向侧74之间等距地定位。这样，注射端口18选择性地定位在壳体30上的预定位置。
54.通道158位于端子块110附近。此外，通道158的第二端166位于pcb 138的表面150附近。通道158的形状和尺寸被设计成允许流体从壳体30的外部通过注射端口18到达内部腔体86。所示的通道158具有圆形的横截面形状，并具有预定尺寸b(例如，直径)。
55.参考图5至图7，电池组组件10还包括多个引导构件174。每个引导构件174被配置为从顶部壳体部分50(图5)的内表面146延伸的壁。每个引导构件174的端部与pcb 138间隔开(图6和图7)。引导构件174在内部腔体86内限定腔室178，注射端口18延伸穿过腔室178。腔室178位于pcb 138附近(例如，在图7的参考系为上方)。另外，特别参考图6，腔室178在相对于纵向轴线58的轴向方向上将端子块110与内部腔体86内的pcb 138的表面150上方的剩余空间间隔开。多个引导构件174被配置为将流体从注射端口18引导到内部腔体86的其他部分。
56.电池组的内部腔体86被配置为例如在电池组14的组装期间接收流体。特别地，内部腔体86具有体积，并且电池组14的部件(例如，电池单元90，pcb 138等)中的每一个以及流体占据该体积的预定百分比。例如，在一些实施方式中，电池组部件占据该体积的至少百分之七十五，而流体占据该体积的百分之十五或更少。这样，流体被配置为填充电池组部件与壳体30的内表面之间的间隙。再进一步，在一些实施方式中，流体可以不填充某些间隙，使得内部腔体86的体积的部分(例如，百分之十或更少)不会由电池组部件或流体占据。该体积的该部分在本文中可以被称为内部腔体86的“未占据空间”。在所示的实施方式中，该未占据空间位于内部腔体86的、由顶部壳体部分50限定的部分内(例如，靠近顶部壳体部分50的内表面146并且靠近电池触点98)。
57.在一些实施方式中，电池组部件占据该体积的百分之八十至百分之八十五，流体占据该体积的百分之五至百分之十五，并且剩余的体积是未占据空间。在进一步的实施方式中，电池组部件占据该体积的百分之八十五至百分之九十，流体占据该体积的百分之五至百分之十五，并且剩余的体积是未占据空间。在进一步的实施方式中，电池组部件占据该体积的百分之九十至百分之九十五，流体占据该体积的百分之二至百分之五，并且剩余的体积是未占据空间。
58.流体包括粘合剂材料(例如，胶)。在所示的实施方式中，流体是905双组分(two-part)加成固化(addition-cure)导热有机硅(silicone)封装剂(encapsulant)。粘合剂材料被配置为被倒入电池组14中(例如，经由注射端口18)，直到粘合剂材料占据内部腔体86的预定体积，然后被允许固化以在电池组14内变成硬化的涂层或层188(图9h)。特别地，流体被配置为覆盖电池单元90的一个、一些或所有端部，主体部分34的上表面182(图4)和/或pcb 138的表面150(即，如图9g所示，其包括pcb 138的电气部件142)。流体分布在内部腔体86内(例如，例如通过引导构件174和重力)，使得至少电池触点98中的每一个的端部不被粘合剂材料覆盖。一旦硬化，粘合剂材料就被配置为在内部腔体86内形成表面。
59.如在以下的表1所示，905双组分加成固化导热有机硅封装剂粘合剂材料可被制造为使得一些特性(例如导热率(w/m-k)，密度(g/cm3)，体积电阻率(ω
·
cm)和粘合剂材料的混合粘度(mpa-sec))可以变化。例如，tds-905(g11)具有等于或大于0.7的导热率，而tds-9225(g91)具有等于或大于3.0的导热率。此外，tds-905(g11)具有等于1.0*1013的体积电阻率，而tds-9225(g91)具有大于1.0*1012的体积电阻率。
[0060][0061]
表1:粘合剂材料类型，示出了特性的差异(每种905双组分加成固化导热有机硅封装剂粘合剂材料的类型均可从供应商(深圳市安品有机硅材料有限公司)获取)
[0062]
图9a至图9f示出了用于图1的电池组组件10的制造过程的一个示例。在步骤一中，参考图9a，提供了电池单元90和电池单元保持器(即，主体部分34)。电池单元90中的每一个接收在(例如，推入)电池单元保持器34中。在步骤二中，参考图9b，电池带94固定(例如，通过焊接)到电池单元90中的每一个的端部。在步骤三中，参考图9c，pcb 138固定(例如，通过
焊接)到主体部分34的上表面182。在步骤四中，参考图9d，顶部壳体部分50(其具有注射端口18)位于底部壳体部分54的主体部分34上。在步骤五中，参考图9e，第一侧部分42和第二侧部分46位于主体部分34的第一侧和第二侧上。延伸穿过第一侧部分42和第二侧部分46的紧固件(例如，螺钉186；图4)将整个组件固定在一起。在所示的实施方式中，在壳体30的每个横向侧70、74上使用四个紧固件186。在步骤六中，参考图9f，使用注射端口18将流体注射到壳体30的内部腔体86中。在示出的实施方式中，管190与通道158的注射轴线170对准，并且流体通过管180被引导到通道158中。这样，流体通过流体的单次注射而被接收在内部腔体86中。
[0063]
在其他实施方式中，如图9g和图9h所示，首先组装底部壳体部分54，(例如，将主体部分34以及第一侧部分42和第二侧部分46联接在一起)，并且在顶部壳体部分50联接至底部壳体部分54之前，一些流体被接收在(例如注射入)底部壳体部分54(图9g)中。然后，使用顶部壳体部分50的注射端口18，剩余的流体被接收在完成的组件的内部腔体86中。图9h示出了在将剩余的流体接收在内部腔体86中并且将顶部壳体部分50与底部壳体部分54断开联接之后，流体定位在内部腔体86中。这样，流体通过至少两次流体注射被接收在内部腔体86中。
[0064]
在进一步的其他实施方式中，在开始将流体注射到电池组14的内部腔体86中的步骤六(图9f)之前，电池组14被完全组装(即，通过图9a至图9e中的步骤一至五)，然后电池组14被定位在真空内。
[0065]
粘合剂材料被配置为是导热的。例如，如以下的表2所示，在三个不同的放电情况下(40a，50a和60a)测试了多个电池组的热测试。温度传感器t1-t6分别位于电池组内的六个不同位置：t1位于主体部分34的上表面182上、在pcb 138的一端附近，t2位于主体部分34的上表面182上、在具有电池触点98的pcb 138的相对端附近，t3-t5位于相应电池单元90的端部，并且t6位于壳体30的底侧82上。每个温度传感器确定相应位置处的温度读数。与没有粘合剂材料的电池组相比，具有粘合剂材料的电池组14(例如，电池组3#和4#)在相应电池组14的放电期间在六个位置的每一个处具有总体较低的温度。这样，当电池单元90放电时，具有粘合剂材料的电池组14促进热量从电池单元90和电池单元保持器34传导出去。因此，粘合剂材料可以提高电池组14的热性能，从而可以改善电池组的循环寿命和循环运行时间。
[0066][0067]
表2:具有和没有粘合剂材料的电池组在三种不同放电情况下(40a，50a和60a)的热测试的测试结果。
[0068]
粘合剂材料被配置为抑制水和/或湿气的进入，和/或增加电池组壳体30的强度。更具体地，粘合剂材料被配置为在电池组部件(电池单元90，pcb 138等)和壳体30的外部之间形成屏障。这样，水和/或湿气被阻止到达电池组壳体30的内部腔体86。粘合剂材料还被配置为消除电池组14中包含的各种结构/部件之间的空间，并且将电池组部件联接至壳体30的内表面及彼此联接。这样，壳体30的强度增加(例如，如果电池组14掉落的话)。另外，粘合剂材料被配置为承受-50℃至200℃之间的温度范围，不被配置为在固化期间收缩，和/或被配置为非腐蚀性的。
[0069]
图10示出了电池组组件10的电池组14'的另一示例，其可以包括与以上图1至图9f所示的电池组14的实施方式相同的部件和特征。因此，以上关于电池组组件10的讨论类似地适用于电池组14，并且不再赘述。特别地，电池组14’可以包括具有一个或多个通道158的注射端口18，该一个或多个通道158被配置为将流体引导到电池组14的内部腔体中。
[0070]
尽管已经参考某些优选实施方式详细描述了本发明，但是在所描述的本发明的一个或多个独立方面的范围和精神内存在各种变化和修改。
[0071]
可以在权利要求中阐述本发明的一个或多个独立特征和/或独立优点。