CN107134558B - 电池模组和笔记本电脑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模组、电池和笔记本电脑，电池模组该包括电芯、保护线路板和电池保护芯片以及保险装置，该保险装置包括第一引脚、第二引脚和第三引脚，保险装置包括贴附于电芯上的绝缘导热基板，第一引脚和第二引脚间隔设置在该绝缘导热基板上并且通过保险熔丝电连接，绝缘导热基板上还连接有发热模块，第三引脚与该发热模块电连接，其中第一引脚和第二引脚串联在电芯的充放电主回路中，第三引脚与电池保护芯片电连接。从而实现过流、过温和过充等可控保护。这样，通过保险装置精简电路，减少了电子元件的使用量，使得保护线路板的面积可以进一步减少，设计更加灵活，有利于电子设备尤其是笔记本等的小型轻量化。

Description

电池模组和笔记本电脑

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地，涉及一种电池模组和使用该电池模组的笔记本电脑。

背景技术

随着各类电子设备的广泛使用，电芯做为能源提供者至关重要。例如，笔记本电池通常使用锂离子电池作为电源，其中，锂离子电池具有能量密度高、重量轻的特点。由于锂离子电池的产品特性，需要对电池进行充电、放电、温度等保护，以确保使用过程中的安全性。

在现有技术中，为了能够对电芯做到过充电、过放电、过电流及短路等保护作用。以笔记本电池为例，通常需要使用紧贴电池的温度开关，以与设置在保护线路板上的保险装置组成二次保护。其中现有的保险装置具有三个引脚，其中两个引脚与电池串联，一个引脚用于连接发热电路和电池保护芯片。这样，所实现的保护如下：1、当电池温度升高时，紧贴电池的温度开关会感应到温度，当这个温度达到温度开关的触发温度时，温度开关启动，把电路断开，实现温度保护；2、当电池过充而出现过电压状态时，保护芯片输出电压信号从而控制熔断保险装置，实现过充电保护。

上述现有技术，虽然能够起到对电池的过流、过温和过充的保护，但是温度开关与保险装置各自起到各自的作用，这两种元件功能独立、单一，需要同时使用才能实现锂离子电池的保护，从而会导致电池产品成本的增加和空间占用。随着社会发展和技术的提升，用户越来越需要轻薄化和性价比高的产品，因此需要在产品技术上进行革新，实现体积减小成本降低的突破。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电池模组，该电池模组结构精简并且可以同时具有过流和过温，以及过充等可控保护的防护性能。

本发明的另一个目的是提供一种笔记本电脑，该笔记本电脑使用本发明提供的电池模组。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种电池模组，该包括电芯、保护线路板和设置在该保护线路板上的电池保护芯片，所述电池模组还包括保险装置，该保险装置包括第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述保险装置包括贴附于所述电芯上的绝缘导热基板，所述第一引脚和第二引脚间隔设置在该绝缘导热基板上并且通过保险熔丝电连接，所述绝缘导热基板上还连接有发热模块，所述第三引脚与该发热模块电连接，其中所述第一引脚和所述第二引脚串联在所述电芯的充放电主回路中，所述第三引脚与所述电池保护芯片电连接。

可选地，所述第三引脚和所述电池保护芯片之间设置有位于所述保护线路板上的MOS管。

可选地，所述第一引脚与所述电芯的电极端子直接相连。

可选地，所述第一引脚、保险熔丝、第二引脚沿长度方向延伸地贴附于所述绝缘导热基板的第一侧面上，所述第三引脚垂直于该长度方向延伸并与所述发热模块共同贴附于所述绝缘导热基板的与所述第一侧面相反的第二侧面上，所述第二引脚通过连接件连接到所述线路保护板上，所述第三引脚与所述保护线路板直接连接。

可选地，所述保险熔丝包括熔丝本体和涂覆在该熔丝本体上的助熔剂。

可选地，所述保险熔丝的熔点为65～100℃。

可选地，所述保险熔丝通过绝缘层封装在所述绝缘导热基板上。

可选地，所述保险熔丝形成为贴附于所述绝缘导热基板上的片状结构。

可选地，所述绝缘导热基板的第一侧面上设置有一对间隔设置的基板电极，所述第一引脚和所述第二引脚分别连接在该基板电极上，并且所述保险熔丝连接在所述一对基板电极之间。

可选地，所述第一引脚和第二引脚分别形成为贴附于所述绝缘导热基板的所述第一侧面上的片状结构，所述发热模块和所述第三引脚分别形成为贴附于所述绝缘导热基板与所述第一侧面相反的第二侧面上的片状结构。

根据本发明的另一方面，提供一种笔记本电脑，该笔记本电脑上安装有本发明提供的电池模组。

通过上述技术方案，贴附于电芯的绝缘导热基板能够在工作时实时感应电芯的温度，从而通过将温度传导给保险熔丝而使得保险熔丝熔断，即实现对电池的过温保护。并且，同时保险熔丝能够在电流过大时熔断而起到过流保护功能。另外，通过第三引脚连接的发热模块可以接收电池保护芯片的控制信号而受控发热来熔断保险熔丝，从而实现对电池的过充等可控保护。这样，通过保险装置，能够简化电池的电路设计，减少电子元件的使用量，使得保护线路板的面积可以进一步减少，设计更加灵活，有利于电池模组和使用该电池模组的笔记本电脑的小型轻量化。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的电池模组的具体结构示意图；

图2是本发明一种实施方式提供的保险装置的***结构示意图；

图3是本发明一种实施方式提供的电池模组的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1至图3所示，本发明一种实施方式提供一种电池模组，使用该电池模组的笔记本电脑。其中，电池模组包括电芯B，保护线路板P和设置在该保护线路板P上的电池保护芯片U1，其中电芯B可以为串联的多个，例如在本实施方式中为三个即第一电芯B1、第二电芯B2和第三电芯B3。其中，为了实现本发明的目的，本发明提供的电池模组还包括保险装置SCF，该保险装置SCF包括第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3，该保险装置包括用于贴附电芯B上的绝缘导热基板4，第一引脚1和第二引脚2间隔设置在该绝缘导热基板4上并且通过保险熔丝5电连接，绝缘导热基板4上还连接有发热模块6，第三引脚3与该发热模块6电连接。其中第一引脚1和第二引脚2串联在电芯B的充放电主回路中，从而使得保险装置SCF能够对电芯B的充放电主回路进行切断，从而保护电池模组。另外，可以使得第三引脚3与电池保护芯片U1电连接。

这样，贴附于电芯B的绝缘导热基板4能够在工作时实时感应电芯B的温度，从而通过将温度传导给保险熔丝5而使得保险熔丝5熔断，即，实现对电池的过温保护。并且，同时保险熔丝5能够在电流过大时熔断而起到过流保护功能。另外，通过第三引脚连接的发热模块6可以接收电池保护芯片U1的控制信号而受控发热来熔断保险熔丝5，从而实现对电池的过充等可控保护。这样，通过保险装置，能够简化电池的电路设计，减少电子元件的使用量，使得保护线路板P的面积可以进一步减少，设计更加灵活，有利于电池模组和使用该电池模组的笔记本电脑的小型轻量化。

其中需要说明的是，本发明中电芯的充放电主回路连接在相应电芯B的正负极之间以实现电芯B的充放电工作，其中第一引脚1和第二引脚2可以以各种方式连接在充放电主回路中的任意位置上，例如在本实施方式中，第一引脚1与电芯B的电极端子电连接，第二引脚2与保护线路板P电连接，即将保险装置SCF串联在电芯B和保护线路板P之间，此时保护线路板P中的部分电路可以作为电芯B的充放电回路的一部分。在其他实施方式中，第二引脚2还可以用于直接与负载电连接，此外在多个电芯串联的实施方式中，第二引脚还可以与相邻电芯的电极端子电连接。

其中，本发明提供的保险装置绝缘导热基板4的材料可以为陶瓷等本领域中公知的任意具有绝缘和导热功能的材料。从而在用作其他器件载体的基础上实现绝缘和导热的功能，以能够将电芯的温度高效递传递给保险熔丝5。另外需要说明的是，本发明提供的保险装置除应用在电池领域中，还可以用于其他待保护器件上，即，绝缘导热基板4用于贴附待保护器件安装即可。另外本发明提供的电池除用于笔记本电脑外，还可以用于其他电子设备。

另外，在本实施方式中，为了保证本发明中过温保护的性能温度，保险熔丝5包括熔丝本体和涂覆在该熔丝本体上的助熔剂。该助熔剂可以为松香等本领域内公知的具有助熔功能的材料，以使得保险熔丝能够5快速感应外部温度而熔断。其中本发明实施方式中的保险熔丝5的熔点较低，例如具有的熔点可以为65～100℃，如75℃，这不同于现有技术中保险熔丝通常200℃以上的熔点。之所以如此设计，是根据本发明的构思中将保险装置贴附于带保护器件的布置方式来决定的。太高的熔点可能会影响保险装置自我感应温度而熔断的功能，而太低的熔点也可能会导致电子设备无法正常工作，或者可能较难进行焊接安装工作。另外需要说明的是，上述熔点可以是熔丝本体的自身材料特性，也可以是在助熔剂的作用下熔化的特性。

为了保护保险熔丝5，尤其是涂覆有助熔剂的熔丝本体，可选地，保险熔丝5通过绝缘层7封装在绝缘导热基板4上。其中绝缘层可以为环氧树脂等材料，其可以形成为平板盖状结构，从而对保险熔丝5进行保护。另外，在本实施方式中，为了方便保险装置的安装，可选地，保险熔丝形成为贴附于绝缘导热基板4上的片状结构。从而在能够快速熔断的同时，使得保险装置更方便地贴附在绝缘导热基板4上，减小厚度方向的尺寸。

另外，如图2所示，发热模块6形成为贴附于绝缘导热基板4上的片状结构。第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3也可以分别形成为贴附于绝缘导热基板4的片状结构。其中作为示例性实施例，第一引脚1和第二引脚2以及保险熔丝贴附于绝缘导热基板的第一侧面上，而发热模块6和第三引脚3贴附于绝缘导热基板4的与第一侧面相反的第二侧面上。通过这些片状结构的设计，使得本发明提供的保险装置更易在安装时贴附于待保护器件上，例如电芯的外表面上，并且厚度较薄。以利于电子设备的小型轻量化。

如图2所示，绝缘导热基板4的第一侧面上设置有一对间隔设置的基板电极41，第一引脚1和第二引脚2分别连接在该基板电极41上，并且保险熔丝连接在该对基板电极41之间。例如采用软钎焊方式进行连接。从而使得电路工作稳定。另外，发热模块6可以为PTC(正温度系数很大的半导体材料或元器件)或其他发热电路等能够通电发热的器件。这样，在接收到电信号后能够快速发热而受控熔断保险熔丝5。

如图2所示，为了优化布局，由于保险装置SCF贴附于电芯B上，第一引脚1可以与电芯B的电极端子直接连接。此外，第一引脚1和第二引脚2可以沿绝缘导热基板4的长度方向延伸，而第三引脚3可以垂直于该长度方向布置，以便于与其他线路连接，避免线路缠绕等问题。具体地，如图1所示，而第二引脚2通过连接件L连接到线路保护板P上，第三引脚与线路保护板P直接连接。其中连接件L可以根据实际公开选择不同结构，例如图1中垂直于第二引脚2的连接片结构，从而方便将第二引脚2与线路保护板P连接，继而通过线路保护板P上的电路实现相应工作，例如电池的供电、充电等。需要说明的是，在其他实施方式中，第一引脚1、第二引脚2、保险熔丝5以及基板电极41的具体结构和布置方式可以根据所应用的环境而定，例如第二引脚2直接形成为连接保护线路板P的拐折结构。

如图3所示，在本实施方式中，电芯B为三个并相互串联。其中，第一电芯B1和第二电芯B2之间设置有第一保险丝FUSE1，第二电芯B2和第三电芯B3之间设置有第二保险丝FUSE2，以防止各个电池之间发生过流，而将本发明提供的保险装置SCF连接在第三电芯B3的正极侧。在其他实施方式中，本发明可以将保险装置SCF连接在第二电芯B2和第三电芯B3之间，具体地贴附于第二电芯B2上。这是因为，位于两个电芯之间的第二电芯B2的散热环境通常较差，从而容易出现过温的问题。而在一些实施方式中，还根据内部结构的不同，可以将保险装置SCF贴附在靠近发热源的电芯上。此外在另一些实施方式中，还可以在每颗电芯上均贴附保险装置SCF。对于此类变形均应落在本发明的保护范围中。

在本实施方式中，保护线路板P和电池保护芯片U1均为本领域内公知器件，电池保护芯片U1可以具有VDD、SENSE、VC1、VC2、VC3、VSS、CTL以及CO等端口，其种类和数量以及连接方式可以根据电芯的种类和数量而定，本发明对此不做限制。另外，在本实施方式中，保护线路板P上还可以根据需要设置有多个滤波电容C1、C2、C3、C4以及多个电阻R1、R2、R3、R4等部件以实现电池保护芯片U1的电压检测、输入和输出等功能。

其中，如图3所示，在本实施方式中，为了控制保险装置的受控熔断功能，第三引脚3和电池保护芯片U1之间设置有位于保护线路板P上的MOS管Q1。具体地连接在电池保护芯片U1的CO端上。该MOS管为本领域内公知部件在此不做过多赘述。其中，该MOS管正常工作状态下位于截止状态，而当电池出现过充等问题时，电池保护芯片U1会对MOS管输出相应电信号时，例如将CO端的高电平变位低电平，从而能够使得MOS管处于导通状态，继而能够实现对发热模块6的供电，这样使得保险装置的保险熔丝5在发热模块6的热量作用下而熔断，从而实现可控熔断功能。

下面详述该电池模组的工作原理。

在正常工作时，多功能保险丝SCF不动作，第一引脚1和第二引脚2处于连接导通状态。

过电流保护：当电路中通过的电流超过保险装置SCF的额定电流一段时间后，第一引脚1和第二引脚2之间的保险熔丝5熔断，电路断开，从而保证电池安全。

过温度保护：当电芯B出现异常，电池温度升高时，这时，紧贴电芯B的保险装置SCF的绝缘导热基板4可以感应到电芯B的温度并传递到第一引脚1和第二引脚2之间的保险熔丝5，超过规格值后，保险熔丝5熔断，电路断开，从而保证电池安全。

过充保护：当给电芯充电时，电池保护芯片U1监控着电芯B的电压，当有电压超过电池保护芯片U1的保护值时，电池保护芯片U1会把CO端的高电平变为低电平，此时MOS管导通，这样能够直接把电芯B的EB+电压加到保险装置SCF内部的发热模块6上，这样，通过发热模块6持续发热，并通过绝缘导热基板4的导热而将保险熔丝5完全熔断，使电芯与外部电路切断，从而使得电芯不再继续充电，使得电芯不再继续恶化，从而保护了电池安全。

其它保护：由于可以通过电池保护芯片U1内的设置来控制CO的高低电平变化，从而控制保险装置SCF的熔断，这样可以扩充电池的应用，可以定义需要电池电路断开的功能。如电池严重不均衡、电池被拆卸重组替换、电池容量低等，都可以启动控制端熔断保险装置SCF，从而保证了电芯使用的安全。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电池模组，包括电芯(B)、保护线路板(P)和设置在该保护线路板(P)上的电池保护芯片(U1)，其特征在于，所述电池模组还包括保险装置(SCF)，该保险装置(SCF)包括第一引脚(1)、第二引脚(2)和第三引脚(3)，所述保险装置(SCF)包括贴附于所述电芯(B)上的绝缘导热基板(4)，所述第一引脚(1)和第二引脚(2)间隔设置在该绝缘导热基板(4)上并且通过保险熔丝(5)电连接，所述绝缘导热基板(4)上还连接有发热模块(6)，所述第三引脚(3)与该发热模块(6)电连接，其中所述第一引脚(1)和所述第二引脚(2)串联在所述电芯(B)的充放电主回路中，所述第三引脚(3)与所述电池保护芯片(U1)电连接；

所述第一引脚(1)和第二引脚(2)分别形成为贴附于所述绝缘导热基板(4)的第一侧面上的片状结构，所述发热模块(6)和所述第三引脚(3)分别形成为贴附于所述绝缘导热基板(4)与所述第一侧面相反的第二侧面上的片状结构。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述第三引脚(3)和所述电池保护芯片(U1)之间设置有位于所述保护线路板(P)上的MOS管(Q1)。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述第一引脚(1)与所述电芯(B)的电极端子直接连接。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述保险熔丝(5)包括熔丝本体和涂覆在该熔丝本体上的助熔剂。

5.根据权利要求1或4所述的电池模组，其特征在于，所述保险熔丝(5)的熔点为65～100℃。

6.根据权利要求1或4所述的电池模组，其特征在于，所述保险熔丝(5)通过绝缘层(7)封装在所述绝缘导热基板(4)上。

7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述保险熔丝形成为贴附于所述绝缘导热基板(4)上的片状结构。

8.根据权利要求1或7所述的电池模组，其特征在于，所述绝缘导热基板(4)的第一侧面上设置有一对间隔设置的基板电极(41)，所述第一引脚(1)和所述第二引脚(2)分别连接在该基板电极(41)上，并且所述保险熔丝连接在所述一对基板电极(41)之间。

9.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述第一引脚(1)、保险熔丝(5)、第二引脚(2)沿长度方向延伸地贴附于所述绝缘导热基板(4)的第一侧面上，所述第三引脚(3)垂直于该长度方向延伸并与所述发热模块(6)共同贴附于所述绝缘导热基板(4)的与所述第一侧面相反的第二侧面上，所述第二引脚(2)通过连接件(L)连接到所述线路保护板(P)上，所述第三引脚(3)与所述保护线路板(P)直接连接。

10.一种笔记本电脑，其特征在于，该笔记本电脑上安装有根据权利要求1-9中任意一项所述的电池模组。

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