專利名稱：電池組件及其成型方法
本申請是本發(fā)明的共同發(fā)明人Adnan Aksoy和Mark S.Bresin于1992年9月14日提交的、本受讓人的未授權(quán)的美國申請序號07/944，610、名稱為電池組件的部分繼續(xù)。申請人根據(jù)35USC部分120要求發(fā)明的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明涉及蓄電池單元電池組件，具體涉及電池組件的結(jié)構(gòu)。
便攜式設(shè)備如雙向無線電設(shè)備的電池組件典型地包括多個單元電池，這些電池具有都在一個外殼內(nèi)焊接在一起的接點。各單元電池使用金屬薄片互連，這些金屬薄片點焊在電池端部。通常，互連的單元電池再點焊到柔性線路，隨后插入一個電池外殼中。這個制造方法是以低效的組裝過程和不必要的部件及勞動制造的，導(dǎo)致過大的制造費用和可靠性的下降。
用于消費者電子設(shè)備如攝影機、無線電設(shè)備、CD描放機等的消費者裝入的電池典型地在其一端具有彈簧裝入接點，和接到電池相對端的金屬接點。消費者裝入的電池組件不要求一般可在電池組件中找到的額外電路。便攜式無線電設(shè)備的電池組件通常包括電阻、熱敏電阻、二極管和其它能使該電池組件再充電和/或保持安全的部件。因此，消費者裝入的電池室僅可能在外殼上壓制了金屬，蓄電池單元電池和電路之間的電氣衰耗在這些應(yīng)用中不太重要。
其它電池組件可以是消費者裝入的或者是由制造商裝入和密封的，典型地包括多個單元電池，它們是熱裝在一起或者包裝在一個塑料殼中。而且，這些單元電池中的許多典型地通過焊接薄片電氣連接一起到各個電池的不同的端子(正或負)。隨后，焊接的電池?zé)嵫b在一起并且插入一個外殼。而且，這個組裝過程是低效的，導(dǎo)致過大的勞動和制造成本。
減少電子消費產(chǎn)品的重量的努力與增加電池組件裝配的容易程度或可制造性的努力一樣影響著電池組件裝配。為此，以較少部件和零件特性的能力在減少組裝步驟的數(shù)量中是關(guān)鍵性的。據(jù)此，需要一種電池組件，該電池組件提供了消費者裝入電池組件的方便，減輕了重量，有更高的效率和能夠在組裝及制造中減少成本。


圖1是一電池組件的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電池組件的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電池組件的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電池組件的透視圖。
圖5是在圖4中線A—A處的壁310的部件分解圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的固定機構(gòu)第一實施例的分解圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的固定機構(gòu)第二實施例的分解圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的固定機構(gòu)第三實施例的分解圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的電池組件的透視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的定位機構(gòu)的分解圖。
圖11是圖9在線B—B處的電池組件截面圖。
圖12是圖11截面圖的另一個實施例。
一個電池組件包括具有一整體的閂鎖機構(gòu)的一個第一外殼部件，可拆卸地裝在第一外殼部件的一個框架，插入該框架和第一外殼部件的多個電池，在該框架上的電路，用于連接多個電池并提供充電和電源接點，和一個第二外殼部件，它基本上是層狀的并且固定地裝在所述第一外殼部件上。
參見圖1，它示出一個電池組件的透視圖，它在由Mark S.Bresin于1992年3月9日提交的、已轉(zhuǎn)讓給本受讓人莫托羅拉公司的、申請?zhí)枮?7/848465、名稱為無焊接電池組件的美國專利申請中討論了，因此引用供參考。電池組件10包括具有一個頂部2和一個底部4的一個外殼。外殼這兩部分最好做成咬合在一起。可替代地，外殼這兩部分也可用超聲波焊接在一起。外殼頂部2還包括一個閂鎖機構(gòu)3，它與在底部4中的凹口區(qū)5嚙合，允許可拆卸的連接電池組件10到無線電設(shè)備(未示出)。在外殼部分2和4內(nèi)，放置有一個框架11(用于保持單元電池12)，它可拆卸地安裝在至少一個外殼部分。
參見圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的電池組件100的透視圖。電池組件100最好包括一個第一外殼部件104，它具有裝入或集成入第一外殼部件104中的一個閂鎖機構(gòu)103。接著，框架111裝入第一外殼部件104。該框架最好經(jīng)過該框架中的溝槽150和外殼部件104中的嚙合軌道152咬合入第一外殼部件。可替代地，框架111也可以組合為第一外殼部件104的一部分。另一個選擇是用超聲波焊接框架111到第一外殼部件104。然后分別具有正端和負端114和113的電池112被定向并插入框架111。最好包括電阻(未示出)、多極開關(guān)(30)和熱敏電阻(40)的電路裝置安裝在框架111上提供充電和電源接點，和本領(lǐng)域公知的用于安全充電可再充電電池組件的合適的電路?？商娲?，電路裝置可包括具有一些部件如電阻、多極開關(guān)和熱敏電阻的柔性電路，該電路進一步互連該電池。最后，第二外殼部件102最好固定接到第一外殼部件。為了最大地減少重量，第二外殼部件102最好是塑料層壓片，如在其內(nèi)表面上具有粘合劑的聚碳酸脂，以便粘附在第一外殼部件104上?？商娲兀诙鈿げ考?02可用超聲波焊接到第一外殼部件104。另外，第二外殼部件102可用作電池組件100的標牌。
參見圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的另一個電池組件200。電池組件200包括一個第一外殼202，最好具有整體地形成在第一外殼中的咬合機構(gòu)204。多個單元電池206最好預(yù)先包裝為電池組放入并保持在咬合機構(gòu)204。電池組最好也包括提供單元電池之間進一步互連的柔性電路212、接點和其它所需的部件，如電阻和熱敏電阻(未示出)。最后第二外殼部件220放在電池組206的頂部并且咬合到第一外殼部件202。第二外殼部件最好有開口214，用于由該咬合機構(gòu)204固定。另外，開口216成形在第二外殼部件中，當在柔性電路212上所示接點插入開口216時開口接觸這些點。同樣地，第一外殼部件202有開口205，允許柔性電路212上所示接觸點插入。任選地，通過使用在第一外殼的內(nèi)側(cè)部分與單元電池包裝206的底部之間的雙側(cè)粘合劑(208)(如膠帶)和使用第二外殼220的內(nèi)側(cè)部分與電池包裝210的頂部之間的雙側(cè)粘合劑(207)，可進一步使電池組件220具有整體特性。
參看圖4，示出根據(jù)本發(fā)明的電池組件的第三實施例。該電池組件一般地包括適用于保持單元電池304的蓄電池的基底部分或外殼302。應(yīng)懂得單元電池304將包括在前面實施例中敘述的任何柔性金屬片或電路。為了在外殼302中保持單元電池304，可使用一層或幾層粘合劑材料306。例如，粘合劑306可以是膠水或某種形式的雙面膠帶。粘合層306可用于將單元電池304固定在外殼302中。而且，在該電池頂部可采用另一個粘合層306固定內(nèi)殼308以便在外殼302內(nèi)保持單元電池304。
一般地，外殼308適于套在壁310上，壁310一般繞外殼302的周圍延伸。壁310、支撐面311和任何粘合劑306可用于防止單元電池304在外殼302內(nèi)移位。內(nèi)殼308由模壓的熱成形塑料材料或某種其它合適的材料構(gòu)成。最好是，內(nèi)殼308包括在熱成形塑料中整體形成的一個標牌。壁310最好包括一個能量導(dǎo)向體312(在圖4的線A—A得到的圖5橫截面詳細地表示)。能量導(dǎo)向體312在超聲波焊接技術(shù)中采用。特別地，外殼308的肩形部分314可用超聲波焊接到能量導(dǎo)向體312。超聲焊接可沿整個壁310或在選擇的部分根據(jù)需要提供。本領(lǐng)域公知的任何超聲焊接機構(gòu)都可使用。
而且，一個固定機構(gòu)包括放置在壁310基底的周圍的多個接片部分316，將內(nèi)殼308固定到外殼302。沿著腳320的相應(yīng)容納部分318包括在外殼308中。閂鎖316/容納部分320的各種實施例參照圖6—8詳細地敘述。最后，粘附材料可在腳320周圍放置。將內(nèi)殼308固定到外殼302?？梢允褂谜掣絼┱辰?、超聲波焊接和閂鎖的任一種或任何組合。
參見圖6，它示出固定機構(gòu)第一實施例的分解圖。該固定機構(gòu)包括一個接頭322，一般地它插入凹座324中。例如可使用圖6的固定機構(gòu)在超聲波焊接時保持內(nèi)殼308相對于外殼302的位置。
參見圖7，它示出了固定機構(gòu)第二實施例的分解圖。該固定機構(gòu)包括一個接頭部分326，適于卡住外殼308的凹槽328。圖6的固定機構(gòu)也可用于在超聲波焊接時保持內(nèi)殼308相對于外殼302的位置。
最后，參見圖8，它示出了固定機構(gòu)第三實施例的分解圖。該固定機構(gòu)包括一個閂鎖330，適于確實地嚙合位于外殼308的底腳318內(nèi)的孔332。特別是，閂鎖330包括兩部分，它們可被壓緊以嚙合孔332。但是，應(yīng)懂得本領(lǐng)域公知的其它類型的閂鎖機構(gòu)可用于確定地嚙合上殼。
現(xiàn)在翻到圖9，示出了根據(jù)電池組件第四實施例的電池組件的透視圖。該電池組件通常包括適用于保持單元電池404的蓄電池的一個外殼402。為了在外殼402中保持單元電池404，可在該電池的任一側(cè)上使用粘合材料406。例如，粘合材料406可以是膠水或某種形式的雙面膠帶。最后，包括一個內(nèi)殼408，以便在外殼402內(nèi)保持電池404。
與圖4的實施例不同，圖9的實施例并不包括壁310來卡住電池而使其不在外殼內(nèi)位移及提供能量導(dǎo)向器使能超聲焊接到外殼的肩形部分。相反地，沿著外殼402的表面提供一個能量導(dǎo)向體以便提供超聲波焊接到外殼408的底腳412。超聲波焊接可沿整個能量導(dǎo)向體410或在選擇的部分提供。
外殼402可任選地包括一個定位片414，以便在超聲波焊接期間能適當?shù)囟ㄎ粌?nèi)殼408相對于外殼402的位置。定位機構(gòu)詳細地示于圖10中。底腳412包括適用于空納定位片414的一個凹槽415。最后，定位導(dǎo)柱416也可選擇地被定位以幫助電池的制作。圖11和12以在圖9的線B—B剖開的橫截面詳細地示出了定位機構(gòu)416。
現(xiàn)在翻到圖11，圖9的線B—B的剖面圖表示了內(nèi)殼408與外殼402的定位和在能量導(dǎo)向體410的超聲波焊接。特別是，定位導(dǎo)柱416提供內(nèi)殼408的基準點。另外，可包括一個壩體418，在超聲波焊接期間防止內(nèi)殼408的底腳412移動。即，因為能量導(dǎo)向體是沿著外殼402的傾斜部分放置的，在超聲波焊接期間通常是水平的底腳412被迫處于傾斜位置。因此，壩體418防止底腳412離開定位導(dǎo)柱416的移動。雖然示出的底腳412放置在沿外殼402的一個特定位置，但是應(yīng)懂得，能量導(dǎo)向體410可放置在沿壁310的任何位置。
翻到圖12，一個可替代的實施例裝入了包括能量導(dǎo)向體410的一個校平表面420。校平表面420防止底腳412在超聲波焊接期間被迫處于傾斜位置。
總之，本發(fā)明減少了制造的復(fù)雜性和整個電池的重量。特別是，超聲波焊接與粘合連接的組合可減少設(shè)備的重量和復(fù)雜性。一個壁可卡住該蓄電池。放置在該壁頂部、含有多個單元電池的蓄電池的能量導(dǎo)向體可提供超聲波焊接區(qū)域。內(nèi)殼可放置在該壁上以密封該蓄電池。內(nèi)殼的肩形部分可用超聲波焊接到在該壁頂部的能量導(dǎo)向體上。另一方案，該壁可用放置在外殼的一個能量導(dǎo)向體代替，其中內(nèi)殼的底腳以超聲波焊接到該能量定向器。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比減少了復(fù)雜性和成本。
權(quán)利要求
1.一種至少包含一個單元電池的電池組件，其特征在于，包括一個外殼，適用于容納所述的至少一個電池，所述外殼有一個內(nèi)表面；位于所述外殼的所述內(nèi)表面上的一個焊接表面；一個內(nèi)殼，適用于封裝所述外殼內(nèi)的所述至少一個電池并且具有焊接到所述外殼的所述焊接表面的一個表面；和在所述焊接表面上提供一個焊接區(qū)，將所述內(nèi)殼固定到所述外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組件，其特征在于，所述內(nèi)殼是模壓熱成形的塑料，具有一個肩形部分和一個底腳部分，所述焊接是在所述底腳部分進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組件，其特征在于，所述焊接表面包括一個能量導(dǎo)向體，用于超聲波焊接到所述內(nèi)殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組件，其特征在于，所述焊接表面包括適用于卡住所述電池的一個壁。
5.一種至少包含一個單元電池的電池組件，其特征在于，包括一個外殼，具有一個內(nèi)表面和一個壁，該壁從所述內(nèi)表面凸出并且適用于容納所述的至少一個單元電池；位于所述外殼上的一個焊接表面；和一個內(nèi)殼，適用于蓋住所述壁和至少一個單元電池，其中所述內(nèi)殼被焊接到所述外殼的所述焊接表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電池組件，其特征在于，所述焊接表面包括一個能量導(dǎo)向體，用于超聲波焊接到所述內(nèi)殼。
7.一種至少包含一個單元電池的電池組件，其特征在于，包括一個外殼，適用于容納所述至少一個單元電池；一個能量導(dǎo)向體，沿著所述外殼的內(nèi)表面放置；和一個內(nèi)殼，適用于密封在所述外殼內(nèi)的所述至少一個單元電池；所述內(nèi)殼有一個底腳部分，放置在所述能量導(dǎo)向體上，所述底腳部分是以超聲波焊接到所述能量導(dǎo)向體上。
8.一種成形電池組件的方法，其特征在于，包括下列步驟沿一個外殼的內(nèi)表面成形一個焊接表面；在該電池組件的所述外殼的所述焊接表面內(nèi)放置至少一個單元電池；以一個內(nèi)殼密封在所述外殼內(nèi)的該至少一個單元電池，該內(nèi)殼具有相應(yīng)于該外殼的焊接表面的一個焊接表面；和焊接該內(nèi)殼的相應(yīng)的焊接表面到該外殼的焊接表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8成形電池組件的方法，其特征在于，所述焊接該內(nèi)殼的相應(yīng)焊接表面到該外殼焊接表面的步驟包括提供在該內(nèi)殼的底腳到放置在該外殼上的能量導(dǎo)向體的超聲波焊接。
10.一種至少包含一個單元電池的電池組件，其特征在于，包括一個外殼，它具有從其內(nèi)表面凸出的并且適用于容納所述至少一個單元電池的一個壁；一個能量導(dǎo)向體，沿所述外殼的內(nèi)表面相鄰于所述壁放置；和一個內(nèi)殼，由熱成形塑料成形，基本與所述壁的形狀相符并且適用于密封在所述外殼內(nèi)的所述至少一個單元電池；所述內(nèi)殼有一個底腳部分，放置在所述能量導(dǎo)向體上部，所述底腳部分以超聲波焊接到所述能量導(dǎo)向體。
全文摘要
包含電池的電池組件包括適用于容納電池(404)的電池的一個外殼(402)；沿該外殼(402)放置的一個焊接表面(410)；一個內(nèi)殼(408)，適用于密封單元電池(404)的電池和具有焊接到該外殼(402)的焊接表面的一個表面；和在該焊接表面提供一個焊接，將內(nèi)殼(408)焊接到外殼(402)。另外，一種成型電池組件的方法包括步驟在該電池組件外殼的焊接表面內(nèi)定位電池的電池；以一個內(nèi)殼密封電池的電池，該內(nèi)殼具有相應(yīng)于該外殼焊接表面的一個表面；和焊接該內(nèi)殼相應(yīng)表面到該外殼的焊接表面。該電池組件及其成型的方法減少了重量和制造的復(fù)雜性。
文檔編號H01M2/10GK1114844SQ94190700
公開日1996年1月10日 申請日期1994年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月20日
發(fā)明者布蘭·J·哈塞摩, 斯科特·戴維·布尤特勒, 阿德南·阿科紹, 馬克·斯蒂芬·布里森 申請人:莫托羅拉公司