CN1278366A - 电池组与电池组中内装的ptc器件 - Google Patents

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Abstract

提供一种可增大PTC层的面积,减小PTC层的内部电阻,电流超负荷时可安全使用的电池组及PTC器件。电池组具有横向排列、平行配置的多块单元电池1及避免单元电池1中流过大电流的PTC器件。PTC器件P中PTC层2的两面各与第一电极3和第二电极4相连接。PTC层2制成包含连接第一电极3和第二电极4的两块单元电池1的端面的大致整体的外形,并在位于单元电池1的端部电极1A处开有贯穿孔2B。与PTC层的两面相连接的第一电极3和第二电极4的外形制成同PTC层2的外形大致相同,第一电极3和第二电极4中位于PTC层2的贯穿孔2B的部分与单元电池1的端部电极1A相连接。

Description

电池组与电池组中内装的PTC器件
技术领域
本发明涉及对内装PTC器件的电池组的改良，特别是涉及多块单元电池横向、平行排列配置，PTC器件与单元电池串联连接的电池组和电池组中内装的PTC器件。
背景技术
PTC器件是内装在电池组中起保护作用的器件。当单元电池中流过大电流或电池温度上升时，与电池串联连接的PTC器件的电阻急骤增大，阻断电池中的电流直至为零，以保护电池。
例如，特开平9-63553号公报上记载了PTC器件与电池串联连接的电池组。该公报所记载的电池组如图1所示，直线上配置的2块单元电池1之间连接有PTC器件P.PTC器件的上方连接一块单元电池1的端部电极1A，下方连接另一块单元电池1的端部电极1A。这种构造适用于单元电池直线配置的电池组中内装有PTC器件。然而，在单元电池横向、平行排列的电池组中，PTC器件不可能处于满意的连接状态。
单元电池横向、平行配置，并内装有PTC器件的电池组在实开平2-69440号公报和实开平6-38157公报中各有记载。前者的公报中记载的电池组分解立体图如图2所示。后者的公报中记载的电池组中内装的PTC器件与内装PTC器件的电池组如图3、图4所示。
图2所示的电池组内装有PTC器件，第一电极3、第二电极4与矩形PTC层2的上下两面相连接。第一电极3和第二电极4向PTC层2的两侧突出，与单元电池的端部电极1A连接。这种构造的电池组在与平行排放的单元电池1邻接的端部电极1A的中间设置了PTC层2。
图3所示的PTC器件P的形状为PTC层2为圆盘形，外形与单元电池的大小大致相同，并且单元电池的凸部电极可***其中。这种形状的PTC层2可配置在凸部电极的周围。PTC层2的下表面与盘型的第一电极3连接。为了***凸部电极，第一电极3制成中央为凸状，并***PTC层2的中心孔2A中。在PTC层2的上表面中沿PTC层2的半球状部分上连接有舌片突出的第二电极4。第一电极3与凸部电极连接，第二电极4如图4所示，与邻接设置的单元电池1的端部电极1A相连接。
图2和图3所示的PTC器件P内装在多块单元电池1平行配置的电池组中为好。特别是，由于图3所示的PTC器件P可配置在单元电池的凸部电极周围，所以具有可配置成几乎不突出单元电池之外的特点。
但是，这些公报上所记载的电池组在PTC层的面积上受到限制，难以加大PTC层的面积。图2所示的PTC器件P中，如果增大PTC层2，则第一电极3、第二电极4就不可能与单元电池1的端部电极1A相连接。PTC器件P不能比相邻配置的单位电池1的端部电极1A的间隔宽。
另外，图3、图4所示的PTC器件P也不能使PTC层2的外形大于单元电池1的粗细。如果过大的话，会从单元电池1中突出，使电池组局部变大。而且，由于这种形状的PTC层2也开有中心孔2B，所以具有可实际使用的面积减小的缺点。
由于PTC器件是和单元电池串联连接使用的，所以在正常的状态下降低内部电阻是重要环节。这是因为PTC器件消耗的电力与PTC层的内部电阻和负荷电流平方的乘积成正比。而且，大电流用途的电池组中通过PTC器件的电流也大。PTC器件可设计成使PTC层的面积增大，以承受大电流。为了减小内部电阻，使电流增大，增大PTC器件的PTC层的面积是非常重要的，但现有的电池组存在难以实现的缺点。
发明的公开
本发明是为解决这一问题而开发的，其主要的目的是提供一种增大PTC层的面积，减少PTC层的内部电阻，超大负荷电流时可安全使用的电池组及内装于这种电池组内的PTC器件。
本发明中权利要求1的电池组具有横向排列、平行设置的多块单元电池1和PTC器件P，以防止超负荷电流。PTC器件中PTC层2的两面上各与第一电极3、第二电极4相连。PTC器件P为第一电极3和第2电极4连接在端部电极1A配置在同一平面，或大致同一平面上的两块单元电池1的端部电极1A上，并与单元电池1串联相接。而且，“大致”也包含于作为“实质性”使用。
PTC层2的外形制成连接第一电极3和第二电极4的两块单元电池1端面的大致整体的形状。PTC层2上位于单元电池1的端部电极1A处开有贯穿孔2B。
与PTC层2两面相连接的第一电极3和第二电极4制成与PTC层2的外形大致相同，第一电极3和第二电极4中位于PTC层2的贯穿孔2B的部分同单元电池1的端部电极1A相连接。
本发明中权利要求5的PTC器件中，连接在PTC层2两面上的第一电极3和第二电极4与横向排列、平行设置的多块单元电池1的端部电极1A相连接，防止单元电池1中流过大电流。
PTC层2的外形制成包含连接第一电极3和第二电极4的两块单元电池1端面的大致整体的形状。PTC层2上位于单元电池1的端部电极1A处开有贯穿孔2B。
与PTC层2两面相连接的第一电极3和第二电极4制成与PTC层2的外形大致相同，第一电极3和第二电极4中位于PTC层2的贯穿孔2B的部分同单元电池1的端部电极1A相连接。
本发明中权利要求2的电池组以及权利要求6的PTC器件中，在与PTC层2的上表面相连接的第二电极4上设置了***PTC层2的贯穿孔2B内的凸部4A。第二电极4中凸部4A与单元电池1的端部电极1A相连接。在本说明书中，上、下方向是基于图面所决定的。
本发明中权利要求3的电池组及权利要求7的PTC器件中，连接在PTC层2的下表面上的第一电极3中位于PTC层2的贯穿孔2B的部分从下表面突出地设置凸部3A，该凸部3A与单元电池1的端部电极1A相连接。
本发明中权利要求4的电池组中内装的单元电池1是圆筒电池，PTC层2和第一电极3及第二电极4的外形是长方形的角部沿圆筒电池进行了倒角的形状。
附图的简单说明
图1是现有电池组的剖视图。
图2是现有其他的电池组的分解立体图。
图3是现有其他的内装于电池组中的PTC器件的立体图。
图4是内装图3所示的PTC器件的电池组的俯视图。
图5是本发明实施例的电池组的侧视图。
图6是图5所示电池组的俯视图。
图7是内装于图5所示的电池组中的PTC器件的分解立体图。
图8是内装于图5所示的电池组中的PTC器件的剖视图。
图9是本发明其他实施例的电池组的分解立体图。
附图中，符号如下所示：
1-单元电池、1A-端部电极、1a-平面电极、1b-凸部电极、2-PTC层、2A-中心孔、2B-贯穿孔、3-第一电极、3A-凸部、3B-贯穿孔、4-第二电极、4A-凸部、4B-贯穿孔、5-外壳、5A～电极窗、P-PTC器件。
实施发明的最佳方式
以下，参照附图对本发明的实施例加以说明。以下所示的实施例例示出使本发明的技术思想具体化的电池组和内装于电池组中的PTC器件，但是本发明并不局限于下述的电池组和PTC器件。
而且，为了便于理解权利要求书，本说明书对“权利要求书”和“发明的公开”中所表示的部件标以与实施倒中所示的部件相对应的符号。这并不是说将权利要求书中所示的部件特定为实施例中的部件。
图5和图6所示的电池组为外壳5中内装有2块单元电池1及防止单元电池1流过超负荷电流的PTC器件P。单元电池1可以是镍镉电池、镍氢电池、锂电池等可充电的二次电池。内装镍镉电池或镍氢电池的电池组具有能以大电流充电和放电的特性。电池组中内装的PTC器件P具有当单元电池1中流过大电流或单元电池1的温度升高时电阻急剧增大，阻断流过单元电池1的电流，使其迅速减小的特性。
外壳5为塑料模压制品或用热缩管把单元电池1和PTC器件P包起来。图中外壳5上有电极窗5A，供单元电池1的端部电极1A露出。但本发明的电池组不单单可使端部电极从外壳的电极窗露出，也可做成用连接在端部电极上的导线与固定在外壳处的外部电极相连的构造。
两块单元电池1横向、平行排列地设置。图中的电池组是平行排列有两块单元电池1，但本发明的电池组也可内装三块以上的单元电池。两块单元电池1的排列为端部电极1A大致处在同一平面上。
PTC器件P如图7的分解立体图所示，PTC层2的下表面上设置有第一电极3，上表面上设置有第二电极4。第一电极3和第二电极4以电气连接的状态粘接在PTC层2的上下表面。如图8的剖视图所示第一电极3、PTC层2、第二电极4为三层积层粘合状。
PTC层2的形状如图6的俯视图和图7的分解立体图所示，其外形为将长方形的角部沿圆筒电池进行了倒角的形状，并制成包含邻接的二块单元电池1的端部的大致整体的形状。图中PTC层2的外形比单元电池1的圆筒电池外形略小。虽然在图中没有示出PTC层，但其外形可比圆筒电池的外形略大。但是PTC层从单元电池突出过大时，则不利于装入外壳内。所以要使PTC层的大小与单元电池外形基本相同。
图中的电池组内装有圆筒电池。但电池组不但可内装圆筒电池，也可内装矩形电池。内装矩形电池的电池组如图9所示，PTC器件P为沿矩形电池的外形的长方形，并为包含单元电池1的端面的形状。
PTC层2在单元电池1的端部电极1A处有一贯穿孔2B。由于贯穿孔2B是为使第一电极3和第二电极4与单元电池1的端部电极1A连接而设置的，所以其开口大小为第一电极3和第二电极4可与端部电极1A电连接。图中PTC层2的贯穿孔2B的大小与单元电池1的凸部电极1b的外形相同。但是贯穿孔没有必要做成同凸部电极一样的大小。比凸部电极大或小都是可以的。减小贯穿孔，则可增大PTC层的面积。但是贯穿孔小的话，第一电极和第二电极大面积地连接端部电极是有困难的。相反，增大贯穿孔，则PTC层的面积就会变小，第一电极和第二电极就有可能大面积地与端部电极连接。
第一电极3同第二电极4是通过点焊与单元电池1的端部电极1A连接的。因此，贯穿孔2B的大小为焊接的电极***其中，并且第一电极3、第二电极4可与端部电极1A连接。另外，为了可使焊接的电极***，连接在PTC层2两面上的第一电极3和第二电极4在与PTC层2的贯穿孔2B相对向的位置上分别设有贯穿孔3B、4B。贯穿孔3B、4B的大小同PTC层2的贯穿孔2B大致相同。
图7中第一电极3和第二电极4是将薄金属板裁成与PTC层2相同的外形。第一电极3中，使位于PTC层2的贯穿孔2B的部分从下表面突出，作为凸部3A，凸部3A与单元电极1的端部电极1A连接。凸部3A制成较贯穿孔2B的外形略小一些。
第二电极4上有一***PTC层2的贯穿孔2B内的凸部4A。凸部4A因要贯穿PTC层2并从下表面突出，所以比第一电极3的凸部高。如图5所示，第一电极3和第二电极4的凸部3A、4A的底面在同一平面上。这种构造的第一电极3和第二电极4使两块单元电池1中作为端部电极1A的平面电极1a和凸部电极1b处在同一平面上，并可与其连接。
但是，本发明的电池组中第一电极及第二电极的凸部没有必要准确安装在同一平面上。例如，可使第一电极为平面状，或可向图8中上方突出，***PTC层的贯穿孔的形状。***PTC层的贯穿孔中的凸部的大小为可***单元电池的凸部电极，并在其中***凸部电极的状态下连接。
如以上图面所示，外形同PTC层2相同的第一电极3和第二电极4有可增大与PTC层2的接触面积的特点。第一电极3和第二电极4不必一定要与PTC层2的外形相同。例如，虽然图中没有示出，但第一电极和第二电极的外形比PTC层略小或略大也是可行的。
上述结构的电池组可用如下方式装配。
①PTC器件P是以PTC层2的下表面与第一电极3连接、上表面与第二电极4连接而结合在一起。
②平行排列的单元电池1上安置第一电极3和第二电极4连接在一起的PTC器件P。PTC器件P是其外周与两块单元电池1的外周对齐地放置的。
③PTC层2的贯穿孔2B内***焊接电极，第一电极3和第二电极4的凸部3A、4A是点焊在单元电池1的端部电极1A上而连接在一起的。
④连接了PTC层2的单元电池1由外壳5包覆形成电池组。
工业上应用的可能性
本发明的电池组及内装于电池组中的PTC器件为易于将PTC器件的第一电极和第二电极连接在单元电池的端部电极上的结构，而且具有PTC器件不突出于单元电池外部，可增大两面上连接有电极的PTC层的面积的特长。这是因为本发明的电池组和PTC器件中的PTC层、第一电极、第二电极为独特构造的缘故。PTC层制成包含连接第一电极和第二电极的二块单元电池的端面的大致整体的形状，并在单元电池的端部电极处开有贯穿孔。第一电极和第二电极在PTC层上设置的贯穿孔处与单元电池的端部电极相连接。以这种结构将第一电极和第二电极连接在端部电极上，并将PTC层配置在数个电池的端面上的电池组可使PTC层具有极大的面积，并可明显地降低内部电阻。因此，单元电池在正常状态下使用时，通过PTC层的电流损耗极小，可使单元电池的电力有效地供给负荷。并且，由于可增大PTC层的面积，所以PTC层中可有大电流通过。综上所述，本发明的电池组及内装于电池组中的PTC器件可承受大电流的负荷，具有可安全使用的特点。

Claims (7)

1.一种电池组，包括：横向排列、平行设置的多块单元电池(1)和PTC器件(P)，其中PTC器件(P)为连接在PTC层(2)的两面上而成的第一电极(3)和第二电极(4)连接在端部电极(1A)配置在同一平面、或大致同一平面上的两块单元电池(1)的端部电极(1A)上，并与单元电池(1)串联连接，避免单元电池(1)中流过大电流，其特征在于，
PTC层(2)的外形是制成包含连接第一电极(3)和第二电极(4)的两块单元电池(1)的端面的大致整体的形状，同时在位于单元电池(1)的端部电极(1A)处开有贯穿孔(2B)，
与PTC层(2)的两面连接的第一电极(3)和第二电极(4)的外形制成同PTC层(2)的外形大致相同，
第一电极(3)和第二电极(4)中位于PTC层(2)的贯通口(2B)处的部分连接在单元电池(1)的端部电极(1A)上。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，与PTC层(2)的上表面连接而成的第二电极(4)具有***PTC层(2)的贯通口(2B)内的凸部(4A)，凸部(4A)与单元电池(1)的端部电极(1A)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，与PTC层(2)的下表面连接而成的第一电极(3)中位于PTC层(2)的贯通口(2B)的部分从下表面突出，凸部(3A)与单元电池(1)的端部电极(1A)相连接。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池组，其特征在于，单元电池(1)是圆筒电池、PTC层(2)和第一电极(3)及第二电极(4)的外形为将矩形的角部沿圆筒电池进行了倒角的形状。
5.一种内装于电池组中的PTC器件，与PTC层(2)的两面相连接的第一电极(3)和第二电极(4)连接在横向排列、平行配置的多块单元电池(1)的端部电极(1A)上，避免单元电池(1)中流过大电流，其特征在于，
PTC层(2)的外形制成包含连接第一电极(3)和第二电极(4)的两块单元电池(1)的端面的大致整体的形状，同时在位于单元电池(1)的端部电极(1A)处开有贯穿孔(2B)，
与PTC层(2)的两面相连接的第一电极(3)和第二电极(4)的外形制成与PTC层(2)的外形大致相同，
第一电极(3)和第二电极(4)中位于PTC层(2)的贯穿孔(2B)处的部分连接在单元电池(1)的端部电极(1A)上。
6.根据权利要求5所述的内装于电池组中的PTC器件，其特征在于，连接在PTC层(2)的上表面上而成的第二电极(4)***PTC层(2)的贯穿孔(2B)内的凸部(4A)，凸部(4A)与单元电池(1)的端部电极(1A)相连接。
7.根据权利要求5或6所述的内装于电池组中的PTC器件，其特征在于，连接在PTC层(2)的下表面上而成的第一电极(3)中位于PTC层(2)的贯穿孔(2B)的部分从下表面突出，凸部(3A)与单元电池(1)的端部电极(1A)相连接。
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