Портативный батарейный источник питания улучшенной конструкции
Изобретение относится к портативному батарейному источнику питания улучшенной конструкции. Портативный батарейный источник питания содержит батарейный элемент, имеющий контакты электродов, выполненные на верхней поверхности батарейного элемента, и блок модуля защитной схемы (РСМ), закрепленный на батарейном элементе, причем одно или более соединительных отверстий, предназначенных для электрического соединения между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы, перфорированы в блоке модуля защитной схемы таким образом, что соединяющий участок между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы открыт наружу от верхней поверхности батарейного элемента. Техническим результатом изобретения является уменьшение массы, габаритов батарейного источника питания, а также повышение технологичности изготовления. 14 з.п. ф-лы, 31 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к портативному батарейному источнику питания, имеющему улучшенную конструкцию, а более конкретно к портативному батарейному источнику питания, который содержит батарейный элемент, имеющий контакты электродов, выполненные на верхней его поверхности, и блок модуля защитной схемы (PCM), закрепленный на батарейном элементе, причем по меньшей мере одно соединительное отверстие, предназначенное для электрического соединения батарейного элемента и блока модуля защитной схемы, перфорировано в блоке модуля защитной схемы таким образом, что прилегающий участок батарейного элемента и блока модуля защитной схемы открыт наружу от этой верхней поверхности.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Перезаряжаемые аккумуляторные батареи обычно классифицируются на батареи в жестком корпусе и внутренние батареи.
На фиг.1 показан общий вид с пространственным разделением деталей мобильного телекоммуникационного терминала с обычной внутренней батареей, отделенной от терминала.
Мобильный телекоммуникационный терминал с обычной внутренней батареей содержит корпус 100 (фиг.1) терминала, отделение 110 для размещения батареи, портативный батарейный источник 120 питания и щиток 130 батареи, где портативный батарейный источник 120 питания устанавливается в корпус 100 терминала таким образом, чтобы его отгораживали корпус 100 терминала и щиток 130 батареи. В случае батареи в жестком корпусе портативный батарейный источник питания предусмотрен в виде жесткого корпуса, устанавливаемого с возможностью съема на задней стороне корпуса терминала, так что портативный батарейный источник питания открыт наружу. С другой стороны, мобильный телекоммуникационный терминал, показанный на фиг.1, снабжен внутренней батареей, в которой плата, на которой установлены батарейный элемент и плата защитной схемы, размещена во внешнем кожухе. В таком внутреннем портативном батарейном источнике питания в качестве подхода для установки батарейного элемента и платы защитной схемы традиционным являлось размещение батарейного элемента и платы защитной схемы только внутри внешнего кожуха, содержащего верхний щиток и нижний щиток, но недавно в целях сокращения количества элементов при одновременном повышении производительности был разработан способ, заключающийся в заполнении пространства между батарейным элементом и платой защитной схемы смолой для низкотемпературного формования, или способ, заключающийся в покрытии батарейного элемента низкотемпературной смолой и заключении его в форму из смолы.
Кроме того, в целях миниатюризации портативного батарейного источника питания, вместо того чтобы устраивать внешние входные и выходные контакты для соединения портативного батарейного источника питания и внешних схем, таких как блок контактов или провод крышек, на внешней поверхности портативного батарейного источника питания внешние входные и выходные контакты выполняются на одной стороне подложки защитной схемы таким образом, чтобы они были открыты наружу.
В этом случае при изготовлении портативного батарейного источника питания необходимо обеспечить точное расположение внешних входных и выходных контактов относительно внешнего кожуха или формы из смолы, для этого подложка защитной схемы при заполнении смолой для низкотемпературного формования должна быть точно закреплена в заранее заданном положении на батарейном элементе. Традиционно формование выполняется в состоянии, при котором подложка защитной схемы закреплена в заранее заданном положении на батарейном элементе посредством введения держателя из смолы между подложкой защитной схемы и батарейным элементом перед заполнением смолой.
Однако в соответствии с этим подходом держатель из смолы затрудняет течение смолы при заполнении смолой, вызывая тем самым нарушение течения смолы. Когда имеется нарушение течения смолы во время процесса формования, внутри и снаружи формы из смолы портативного батарейного источника питания образуются трещины или микроотверстия, что приводит к недостаточной воздухонепроницаемости между подложкой защитной схемы и батарейным элементом, которые должны быть герметизированы формой из резины, или приводит к недостаточной прочности формы из смолы, в результате чего снижаются показатели производительности.
Между тем, хотя нарушение течения смолы может быть предотвращено посредством снижения скорости заполнения смолой или увеличения температуры и давления при заполнении смолой, возникают другие проблемы, такие как снижение производительности, повреждение батарейного элемента или подложки защитной схемы, вызываемое теплом или давлением, и тому подобное. Кроме того, хотя при использовании смолы, имеющей более низкую вязкость, нарушение в течении смолы и может быть устранено, но материал, который имеет низкую вязкость при заполнении формы, но достаточную механическую прочность в качестве формы из смолы на завершенных изделиях, еще не предложен.
На фиг.2-4 показаны общие виды разнообразных типов внутреннего портативного батарейного источника питания: тип «с жестким кожухом»; тип «с формованием с закладными деталями»; представленный в двух вариантах портативный батарейный источник питания, который воспринял аспекты портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с жестким кожухом», и портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с формованием с закладными деталями».
Были предложены разнообразные способы для изготовления упомянутого портативного батарейного источника питания. В соответствии с одним из способов в форму вставляются опора, поддерживающая батарейный элемент, и опора, поддерживающая подложку таким образом, чтобы обеспечить в этой форме пространство между опорой, поддерживающей батарейный элемент, и опорой, поддерживающей подложку, формование выполняется после того, как пространство заполнено материалом для формования внутри формы, в которой батарейный элемент опирается на опору, поддерживающую батарейный элемент, и в то же самое время подложка для внешних входных и выходных контактов опирается на опору, поддерживающую подложку. В соответствии с другим способом после заключения всего модуля защитной схемы (РСМ) в смолу в состоянии, при котором анодная или катодная никелевые пластины прикреплены к нему перпендикулярно, заключенная в смолу часть модуля защитной схемы сочленяется с батарейным элементом с обеих сторон посредством точечной сварки, в ходе которой биметалл и никелевая пластина перпендикулярно прикрепляются к катодному контакту батарейного элемента, тогда как другая никелевая пластина перпендикулярно прикрепляются к анодному контакту батарейного элемента. В соответствии с другим способом, после того как батарейный элемент и модуль защитной схемы прикреплены к кожуху, полученному инжекционным формованием, вставляется мягкий корпус. Однако известные портативные батарейные источники питания имеют сложности при изготовлении.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на устранение вышеописанных проблем.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка портативного батарейного источника питания, спроектированного таким образом, что он является более легким, более компактным и миниатюрным, что позволяет уменьшить габаритный размер электронного устройства, использующего данный портативный батарейный источник питания, повысить технологичность за счет упрощенного процесса сборки, снизить производственные затраты за счет уменьшения количества элементов и повысить производительность за счет уменьшения количества технологических переходов путем устранения дополнительных монтажных переходов.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения вышеприведенная и другие задачи решены путем создания портативного батарейного источника питания, содержащего батарейный элемент, имеющий контакты электродов, выполненные на верхней поверхности батарейного элемента, и блок модуля защитной схемы (PCM), закрепленный на батарейном элементе, причем одно или более соединительных отверстий, предназначенных для электрического соединения между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы, перфорированы в блоке модуля защитной схемы таким образом, что прилегающий участок между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы открыт наружу от верхней поверхности батарейного элемента.
В соответствии с настоящим изобретением электрическое соединение между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы может быть с легкостью выполнено через соединительные отверстия, перфорированные в блоке модуля защитной схемы, что обеспечивает разнообразные преимущества, описанные выше.
Батарейный элемент является аккумулятором, в котором герметично размещен узел электродов, содержащий катод, анод и сепаратор, и заполнен электролитом. Предпочтительно, чтобы батарейный элемент являлся литиево-ионным аккумулятором.
Блок защитной схемы действует таким образом, чтобы предотвращать избыточную зарядку, избыточную разрядку, избыточный ток и т.п. батарейного элемента посредством определения состояния батарейного элемента. Блок модуля защитной схемы может содержать узел модуля защитной схемы, имеющий защитную схему, сформированную на нем, чтобы обеспечить функцию предотвращения избыточной зарядки, избыточной разрядки и избыточного тока батарейного элемента; корпус-колпак, окружающий узел модуля защитной схемы и вмещающий узел модуля защитной схемы; и крышки электродов, прикрепленные к узлу модуля защитной схемы, будучи при этом электрически соединенными с контактами электродов батарейного элемента. В этой конструкции крышки электродов соединены с нижней поверхностью узла модуля защитной схемы, благодаря чему формируется электрически соединенный участок между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы, а соединительное отверстие перфорировано в узле модуля защитной схемы и корпусе-колпаке блока модуля защитной схемы таким образом, что крышки электродов открыты наружу от верхней поверхности корпуса-колпака. Узел модуля защитной схемы снабжен на своей верхней поверхности внешними входными и выходными контактами, и корпус-колпак снабжен окном для контактов, при этом внешние входные и выходные контакты могут быть открыты наружу от этой верхней поверхности через это окно. Электрические крышки не ограничены никакой конкретной конструкцией, лишь бы узел модуля защитной схемы мог быть электрически соединен с батарейным элементом посредством этих электрических крышек при прикреплении к узлу модуля защитной схемы. Предпочтительно, чтобы в качестве электрических крышек могла быть использована хорошо известная никелевая пластина.
Электрическое соединение между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы может быть получено разнообразными способами, такими как точечная сварка, лазерная сварка, низкотемпературная пайка и тому подобное. Наиболее предпочтительно, чтобы электрическое соединение между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы осуществлялась точечной сваркой или лазерной сваркой.
После электрического соединения между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы, осуществленного через соединительное отверстие, в соединительное отверстие вставляется или к нему прикрепляется изолирующее звено для защиты электрически соединенного участка от влаги, инородных электропроводящих веществ и тому подобного. Изолирующее звено не ограничено какой-либо особой формой или материалом, лишь бы оно могло выполнять свои функции. Например, изолирующее звено может представлять собой пробку, введенную в соединительное отверстие, или пленку, прикрепленную к горловине соединительного отверстия.
Портативный батарейный источник питания предпочтительно может применяться, в частности, во внутреннем портативном батарейном источнике питания и предпочтительно может применяться в качестве источника питания для мобильного устройства, такого как телекоммуникационный терминал.
Что касается предпочтительного варианта осуществления изобретения, то портативный батарейный источник питания может быть установлен с возможностью съема в мобильный телекоммуникационный терминал и может подавать на этот терминал номинальное рабочее напряжение, при этом портативный батарейный источник питания содержит батарейный элемент (А), имеющий анодный и катодный контакты, выполненные на его верхней поверхности для подачи номинального рабочего напряжения, блок (В) модуля защитной схемы, содержащий узел модуля защитной схемы, электрически соединенный с батарейным элементом (А) и включающий в себя модуль защитной схемы, корпус-колпак, сформированный посредством инжекционного формования, вмещающий в себя узел модуля защитной схемы, и катодную и анодную никелевые пластины, прикрепленные к узлу модуля защитной схемы, по меньшей мере, одно соединительное отверстие, перфорированное в одном или в обоих элементах, т.е. в узле модуля защитной схемы и корпусе-колпаке, чтобы блок (В) модуля защитной схемы прилегал к верхней поверхности батарейного элемента (А) посредством точечной сварки, и завершающее звено (С), предназначенное для обеспечения воздухонепроницаемости между внутренними структурами портативного батарейного источника питания посредством плотного скрепления батарейного элемента (А) и блока (В) модуля защитной схемы, но допускающее при этом легкое соединение батарейного элемента (А) и блока (В) модуля защитной схемы. При этом соединительное отверстие, перфорированное в узле модуля защитной схемы и корпусе-колпаке, после сборки может быть открыто наружу от верхней поверхности батарейного элемента и может позволить напрямую приварить блок модуля защитной схемы к батарейному элементу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеописанные и другие задачи, признаки и другие преимущества настоящего изобретения поясняются ниже в описании предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает общий вид с пространственным разделением деталей известного внутреннего портативного батарейного источника питания, извлеченного из телекоммуникационного терминала;
Фиг.2-4 - общие виды различных типов известных внутренних портативных батарейных источников питания;
Фиг.5-6 - общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с этикеткой», согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг.7-9 - общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с модифицированным батарейным элементом», согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг.10-11 - общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «вставляемому в кожух», согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг.12-15 - виды снизу блока модуля защитной схемы в соответствии с положением соединительного отверстия согласно изобретению;
Фиг.16-17 - общие виды с пространственным разделением деталей портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с этикеткой», в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
Фиг.18-19 - общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с модифицированным батарейным элементом», согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг.20-21 - общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «вставляемому в кожух», согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг.22-26 - схемы, иллюстрирующие приводимую в качестве примера конструкцию корпуса-колпака, имеющего одно соединительное отверстие, согласно изобретению;
Фиг.27-31 - схемы, иллюстрирующие приводимую в качестве примера конструкцию корпуса-колпака, имеющего два соединительных отверстия, согласно изобретению;
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следует отметить, что приведенные ниже варианты осуществления изобретения раскрыты в целях иллюстрации и не ограничивают объем настоящего изобретения.
На фиг.5-11 представлены общие виды внутренних портативных батарейных источников питания в соответствии с первым, вторым и третьим вариантами осуществления изобретения, причем внутренние портативные батарейные источники питания по каждому варианту осуществления изобретения подразделяются на два типа в соответствии с количеством соединительных отверстий 213 (Фиг.16), выполненных в блоке модуля защитной схемы. То есть блок модуля защитной схемы внутреннего портативного батарейного источника питания может иметь одно соединительное отверстие 213, выполненное с одной стороны его поверхности, чтобы быть открытым наружу, или два соединительных отверстия, выполненных с обеих сторон верхней поверхности таким образом, чтобы быть открытыми наружу (выражение «открытый наружу» означает, что после сборки каждое соединительное отверстие 213 (Фиг.16) открыто наружу).
На фиг.5 и 6 представлены общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с этикеткой», в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий одно соединительное отверстие 213, на фиг.6 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий два соединительных отверстия 213.
Портативный батарейный источник питания, относящийся к типу «с этикеткой», в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения образован посредством инжекционного формования узла 203 модуля защитной схемы и затем сочленения узла 203 модуля защитной схемы с батарейным элементом А с использованием никелевой пластины 206 посредством точечной сварки. Поскольку батарейный элемент не сформирован посредством инжекционного формования, то портативный батарейный источник питания, относящийся к типу «с этикеткой», согласно первому варианту осуществления изобретения имеет преимущество, заключающееся в обеспечении надежности батарейного элемента А. Более подробно его конструкция будет описана ниже со ссылкой на Фиг.16 и 17.
На фиг.7-9 показаны общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с модифицированным батарейным элементом», в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Указанный портативный батарейный источник питания относится к типу «с модифицированным батарейным элементом» с использованием запоров 216 и канавок 217 для запоров, причем на фиг.7 показан портативный батарейный источник питания, имеющий одно соединительное отверстие 213, на фиг.8 показан портативный батарейный источник питания, имеющий два соединительных отверстия 213. На фиг.9 показан портативный батарейный источник питания с использованием зажима 218.
Портативный батарейный источник питания, относящийся к типу «с модифицированным батарейным элементом», в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения содержит батарейный элемент (А), который снабжен верхней алюминиевой коробкой, выступающей на заранее заданную длину за пределы верхней поверхности батарейного элемента (А), имеющей выполненные на ней катодный и анодный контакты, и блок модуля защитной схемы, который вставлен в эту верхнюю коробку и затем закреплен на батарейном элементе (А) посредством запоров 216 и канавок 217 для запоров или зажима 218. Более подробно их конструкция будет описана ниже со ссылкой на фиг.18 и 19.
На фиг.10 и 11 показаны общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «вставляемому в кожух», в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, на фиг.10 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий одно соединительное отверстие 213, на фиг.11 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий два соединительных отверстия 213.
Портативный батарейный источник питания, относящийся к типу «вставляемому в кожух», в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения выполнен таким образом, что после прикрепления блока (В) модуля защитной схемы, имеющего прошедший инжекционное формование узел 203 модуля защитной схемы к батарейному элементу А, блок (В) модуля защитной схемы, прикрепленный к батарейному элементу (А), вставляется в кожух 400 так, что проходит в кожух 400 и затем закрепляется запорами 216. Более подробно их конструкция будет описана ниже со ссылкой на фиг.20 и 21.
Фиг.12-15 представляют собой виды снизу блока модуля защитной схемы в соответствии с положением соединительного отверстия по настоящему изобретению, показывающие случай, в котором соединительное отверстие 213 расположено справа на блоке модуля защитной схемы, случай, в котором соединительное отверстие 213 расположено слева на блоке модуля защитной схемы, случай, в котором соединительное отверстие 213 расположено в центре на блоке модуля защитной схемы, и случай, при котором соединительные отверстия 213 расположены с обеих сторон на блоке модуля защитной схемы соответственно. Как показано на фиг.12-15, прошедший инжекционное формование блок (В) модуля защитной схемы содержит корпус-колпак 202 и узел 203 модуля защитной схемы, на котором выполнены внешние входные и выходные контакты 203а, контрольная точка 203b и соединительное отверстие 213.
На фиг.16 и 17 показаны общие виды с пространственным разделением деталей портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с этикеткой», в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, при этом на фиг.16 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий одно соединительное отверстие 213, а на фиг.17 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий два соединительных отверстия 213.
Портативный батарейный источник питания в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения содержит батарейный элемент (А), блок (В) модуля защитной схемы, завершающее звено (С), биметаллический блок (D), соединительное отверстие 213 и т.д. Эти элементы для удобства описания имеют ссылочные позиции и ссылочные позиции со штрихом на верхнем участке ссылочной позиции, например 203', 204', которые будут использоваться для обозначения элементов, которые выполнены на блоке модуля защитной схемы посредством частичного формования с закладными деталями. На фиг.22-30 показано два типа процесса изготовления, то есть процесс полного формования с закладными деталями и процесс частичного формования с закладными деталями, каковые процессы будут описаны ниже.
Батарейный элемент (А) содержит литиево-ионный аккумулятор 209, имеющий катодный контакт и анодный контакт, выполненные на его верхней поверхности для того, чтобы подавать номинальное рабочее напряжение, направляющую-кожух 208а биметаллического блока, установленную на верхней поверхности литиево-ионного аккумулятора 209 для электрической изоляции между батарейным элементом (А) и биметаллом 205, которая будет соединена с литиево-ионным аккумулятором 209 посредством точечной сварки. Катодный контакт батарейного элемента (А) может представлять собой плакированную алюминиево-никелевую пластину, сочлененную с внешней коробкой из алюминия, а анодный контакт батарейного элемента (А) может быть выполнен в виде выступающего контакта. Вместо направляющей-кожуха 208а биметаллического блока для электрической изоляции от внешней коробки вокруг катодного и анодного контактов может быть прикреплен изолирующий лист 208b (Фиг.18).
Блок (В) модуля защитной схемы содержит узел 203 модуля защитной схемы, предназначенный для предотвращения избыточной зарядки, избыточной разрядки, избыточного тока и т.п. посредством определения состояний литиево-ионного аккумулятора 209 и контроля зарядки или разрядки литиево-ионного аккумулятора 209; корпус-колпак 202, образованный посредством инжекционного формования, для размещения узла 203 модуля защитной схемы и катодную и анодную никелевые пластины 207 и 204, прикрепленные к узлу 203 модуля защитной схемы. Узел 203 модуля защитной схемы представляет собой прямоугольную печатную плату (РСВ), имеющую размер, примерно одинаковый с размером верхней поверхности литиево-ионного аккумулятора 209. Узел 203 модуля защитной схемы имеет модуль защитной схемы и крышки электродов (соединительные крышки), предусмотренные на его задней стороне напротив верхней поверхности литиево-ионного аккумулятора 209, и внешние входные и выходные контакты, предусмотренные на его передней стороне. Модуль защитной схемы снабжен защитной схемой для защиты элемента от избыточной зарядки, избыточной разрядки, избыточного тока при зарядке или разрядке батарейного элемента, смонтированным на ее поверхности РСТ или биметаллом.
Батарейный элемент (А) и блок (В) модуля защитной схемы соединены друг с другом через соединительное отверстие 213, открытое наружу от верхней стороны после сборки, например посредством точечной сварки. При этом соединительное отверстие перфорируется в одном или в обоих элементах из узла 203 модуля защитной схемы и корпуса-колпака 202 для того, чтобы соединить батарейный элемент (А) и блок (В) модуля защитной схемы на верхней поверхности посредством прямой точечной сварки.
Завершающее звено (С) представляет собой звено для обеспечения воздухонепроницаемости между внутренними структурами портативного батарейного источника питания посредством плотного прикрепления блока (В) модуля защитной схемы к батарейному элементу (А), допускающего при этом легкое соединение между этими элементами. Завершающее звено (С) содержит этикетку 201 контрольной точки, прикрепленную к одной стороне блока (В) модуля защитной схемы, нижний щиток 212 для закрытия нижней поверхности литиево-ионного аккумулятора 209, двухстороннюю ленту 211, прикрепленную к внутренней поверхности нижнего щитка 212, щиток 214 для соединительного отверстия, предназначенный для закрытия соединительного отверстия 213, и обертывающую этикетку 210 для обертывания внешней периферии литиево-ионного аккумулятора 209.
Катодная и анодная никелевые пластины 207 и 204, прикреплены к узлу 203 модуля защитной схемы в устройстве типа устройства для поверхностного монтажа, например, посредством низкотемпературной пайки или точечной сварки, блок В модуля защитной схемы может быть образован посредством процесса частичного формования с закладными деталями или процесса полного формования с закладными деталями для заключения узла 203 модуля защитной схемы в смолу. Блок (В) модуля защитной схемы соединен с катодным и анодным контактами, выполненными на верхней поверхности литиево-ионного аккумулятора 209, через биметалл 205 и никелевую пластину 206, выходящую из биметалла 205. Во время процесса формирования блока (В) модуля защитной схемы узел 203 модуля защитной схемы может быть заключен в смолу посредством частичного формования с закладными деталями или полного формования с закладными деталями. В случае частичного формования с закладными деталями для заключения узла 203 модуля защитной схемы в смолу, например, между узлом 203 модуля защитной схемы и батарейным элементом (А) вставляется направляющая 215 модуля защитной схемы, чтобы предохранить узел 203 модуля защитной схемы от толчка в направлении батарейного элемента (А). Направляющая 215 модуля защитной схемы представляет собой прокладку из плакированного металла, и в ней образованы канавки 215а связывающей линии (Фиг.26), расположенные на заданном расстоянии друг от друга от ее внешней линии и предназначенные для инжекции через них связующих веществ после закрепления.
Процесс сборки портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с этикеткой», в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения может содержать, например, этапы, на которых: проверяют батарейный элемент (А); прикрепляют изолирующий лист 208b или направляющую-кожух 208а биметаллического блока к верхней поверхности батарейного элемента (А) посредством использования связующих веществ; приваривают точечной сваркой биметалл 205 к анодной никелевой пластине 204 блока (В) модуля защитной схемы, содержащего корпус-колпак 202, узел 203 модуля защитной схемы, анодную никелевую пластину 204 и катодную никелевую пластину 207 (в случае частичного формования с закладными деталями для заключения в смолу узла 203 модуля защитной схемы точечная сварка выполняется после того, как вставлена направляющая модуля защитной схемы, изготовленная из плакированного металла, между узлом 203 модуля защитной схемы и корпусом-колпаком 202); устанавливают анодную никелевую пластину 204 на батарейный элемент (А) при помощи загнутого участка анодной никелевой пластины 204, согнутого под прямым углом, вслед за чем следует инжекция связующих веществ через соединительное отверстие 213 блока (В) модуля защитной схемы; приваривают точечной сваркой катодную никелевую пластину 207 к катодному контакту батарейного элемента (А) через соединительное отверстие 213; проверяют электрические свойства участка, на котором блок (В) модуля защитной схемы и батарейный элемент (А) соединены друг с другом посредством точечной сварки; проводят первичную проверку внешнего вида портативного батарейного источника питания; прикрепляют нижний щиток 212 к нижней поверхности батарейного элемента (А) посредством использования двухсторонней ленты, прикрепленной к внутренней поверхности нижнего щитка 212; прикрепляют этикетку 201 контрольной точки и щиток 214 для соединительного отверстия к верхней поверхности блока (В) модуля защитной схемы; и проводят окончательную проверку внешнего вида портативного батарейного источника питания, вслед за чем следует его упаковка.
На фиг.18 и 19 показаны общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с модифицированным батарейным элементом», в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, причем на фиг.18 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий одно соединительное отверстие 213, на фиг.19 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий два соединительных отверстия 213.
Батарейный элемент (А), содержащий литиево-ионный аккумулятор 209, имеет конструкцию, модифицированную по отношению к основной конструкции, и дополнительно содержит алюминиевую верхнюю коробку 300, выступающую на заранее заданную длину за пределы верхней поверхности батарейного элемента (А), и завершающий элемент С, который содержит запоры 216 и канавки 217 для запоров.
Алюминиевая верхняя коробка 300 выступает на заранее заданную длину за пределы верхней поверхности батарейного элемента (А) таким образом, что блок (В) модуля защитной схемы может быть вставлен в верхнюю коробку 300. Когда блок модуля защитной схемы вставлен и установлен в верхней коробке 300, запоры 216, выполненные на обеих верхних сторонах внутренней поверхности корпуса-колпака 202, совпадают с канавками 217 для запоров, выполненными на обеих сторонах корпуса-колпака 202, тем самым плотно прикрепляя блок (В) модуля защитной схемы к верхней коробке 300. При этом вместо запоров 216 и канавок 217 для запоров на верхней поверхности алюминиевой верхней коробки 300 может быть выполнен выступающий зажим 218, так что, когда в верхнюю коробку 300 вставляют блок (В) модуля защитной схемы, этот выступающий зажим 218 изгибается, закрепляя блок модуля защитной схемы на верхней коробке 300. Кроме того, на обеих сторонах корпуса-колпака 202 могут быть выполнены запоры, и на обеих верхних сторонах внутренней поверхности алюминиевой верхней коробки 300 могут быть выполнены канавки 217 для запоров. Таким образом, в настоящем изобретении могут быть использованы различные конструкции крепления.
Процесс сборки портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «с модифицированным батарейным элементом», в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения может содержать этапы, на которых: проверяют батарейный элемент (А); прикрепляют изолирующий лист 208b или направляющую-кожух 208а биметаллического блока к верхней поверхности батарейного элемента (А) посредством использования связующих веществ; приваривают точечной сваркой биметалл 205 к анодной никелевой пластине 204 блока (В) модуля защитной схемы, содержащего корпус-колпак 202, узел 203 модуля защитной схемы, анодную никелевую пластину 204 и катодную никелевую пластину 207; приваривают точечной сваркой никелевую пластину 206, присоединенную к биметаллу 205, к анодному контакту батарейного элемента (А); закрепляют блок (В) модуля защитной схемы на верхней коробке 300 посредством закрепления анодной никелевой пластины 204 на запорах 216 батарейного элемента (А) при помощи загнутого участка анодной никелевой пластины 204, согнутого под прямым углом, или посредством изгиба выступающего зажима 218, вслед за чем следует инжекция связующих веществ через соединительное отверстие 213 блока (В) модуля защитной схемы; приваривают точечной сваркой катодную никелевую пластину 207 к катодному контакту батарейного элемента (А) через соединительное отверстие 213; проверяют электрические свойства участка, на котором блок (В) модуля защитной схемы и батарейный элемент (А) соединены друг с другом посредством точечной сварки; проводят первичную проверку внешнего вида портативного батарейного источника питания; прикрепляют нижний щиток 212 к нижней поверхности батарейного элемента (А) посредством использования двухсторонней ленты, прикрепленной к внутренней поверхности нижнего щитка 212; прикрепляют этикетку 201 контрольной точки и щиток 214 для соединительного отверстия к верхней поверхности блока (В) модуля защитной схемы; и проводят окончательную проверку внешнего вида портативного батарейного источника питания, вслед за чем следует его упаковка.
На фиг.20 и 21 представлены общие виды портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «вставляемому в кожух», в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, на фиг.20 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий одно соединительное отверстие 213, на Фиг.21 показан внутренний портативный батарейный источник питания, имеющий два соединительных отверстия 213.
В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения портативный батарейный источник питания содержит кожух 400, который ограждает литиево-ионный аккумулятор 209 с его донной поверхности до верхней поверхности, выступая при этом на заранее заданную длину за пределы верхней поверхности литиево-ионного аккумулятора 209 таким образом, чтобы вставить блок (В) модуля защитной схемы в кожух 400. То есть батарея в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения сконструирована таким образом, чтобы, после того как блок (В) модуля защитной схемы прикреплен к батарейному элементу (А), блок (В) модуля защитной схемы проталкивался вместе с батарейным элементом (А) в кожух 400.
В портативном батарейном источнике питания в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения завершающее звено (С) содержит канавки 217 для запоров, выполненные на обеих сторонах корпуса-колпака 202, образующего блок (В) модуля защитной схемы, и на обеих сторонах нижнего щитка 212, и запоры 216, выполненные на обеих сторонах верхней и нижней внутренних поверхностей кожуха 400 таким образом, что при установке блока (В) модуля защитной схемы и нижнего щитка 212 запоры 216 закрепляются, соответственно, в канавках 217 для запоров.
Процесс сборки портативного батарейного источника питания, относящегося к типу «вставляемому в кожух», в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения может содержать этапы, на которых: проверяют батарейный элемент (А); прикрепляют изолирующий лист 208b или направляющую-кожух 208а биметаллического блока к верхней поверхности батарейного элемента (А) посредством использования связующих веществ; приваривают точечной сваркой биметалл 205 к анодной никелевой пластине 204 блока (В) модуля защитной схемы, содержащего корпус-колпак 202, узел 203 модуля защитной схемы, анодную никелевую пластину 204 и катодную никелевую пластину 207; приваривают точечной сваркой никелевую пластину 206, присоединенную к биметаллу 205, к анодному контакту батарейного элемента (А); устанавливают анодную никелевую пластину 204 на батарейный элемент (А) при помощи загнутого участка анодной никелевой пластины 204, согнутого под прямым углом, вслед за чем следует инжекция связующих веществ через соединительное отверстие 213 блока (В) модуля защитной схемы; приваривают точечной сваркой катодную никелевую пластину 207 к катодному контакту батарейного элемента (А) через соединительное отверстие 213; проверяют электрические свойства участка, на котором блок (В) модуля защитной схемы и батарейный элемент (А) соединены друг с другом посредством точечной сварки; проводят первичную проверку внешнего вида портативного батарейного источника питания; проталкивают блок модуля защитной схемы в кожух 400 так, чтобы он прошел в кожух, ограждающий батарейный элемент (А), вслед за чем следует закрепление блока модуля защитной схемы с использованием запоров 216, выполненных на обеих сторонах внутренней поверхности кожуха, и прикрепление нижнего щитка 212 к запорам 216 нижней поверхности кожуха 400 посредством использования двухсторонней ленты, прикрепленной к внутренней поверхности нижнего щитка 212; прикрепляют этикетку 201 контрольной точки и щиток 214 для соединительного отверстия к верхней поверхности блока (В) модуля защитной схемы; и проводят окончательную проверку внешнего вида портативного батарейного источника питания, вслед за чем следует его упаковка.
На фиг.22-26 представлены схемы, иллюстрирующие приводимую в качестве примера конструкцию корпуса-колпака, имеющего одно соединительное отверстие. На фиг.22 представлен поперечный разрез портативного батарейного источника питания при частичном формовании с закладными деталями. На фиг.23 представлен поперечный разрез портативного батарейного источника питания при полном формовании с закладными деталями. На фиг.24 и 25 показаны конструкции катодной никелевой пластины 207, анодной никелевой пластины 204 и биметаллического блока (D), установленных между батарейным элементом (А) и узлом 203 модуля защитной схемы, при формовании с закладными деталями. На фиг.26 показано соединительное отверстие 213 и канавки 215 связывающей линии, если смотреть со стороны донной части направляющей 215 модуля защитной схемы.
Что касается процесса формирования корпуса-колпака 202, то на выбор могут быть использованы процесс частичного формования с закладными деталями или процесс полного формования с закладными деталями. На фиг.22 показан процесс частичного формования с закладными деталями при количестве соединительных отверстий, равном одному.
На фиг.22 L-образные или Z-образные катодная и анодная никелевые пластины 207 и 204 припаиваются в устройстве типа устройства для поверхностного монтажа (SMD) к узлу 203 модуля защитной схемы, который представляет собой плату защитной схемы. Процесс частичного формования с закладными деталями представляет собой процесс частичного заключения блока (В) модуля защитной схемы с узлом 203 модуля защитной схемы в смолу (а более конкретно, частичное заключение блока (В) модуля защитной схемы с передней поверхностью узла 203 модуля защитной схемы в смолу) и требует наличия направляющей 215 модуля защитной схемы между блоком (В) модуля защитной схемы и батарейным элементом (А). При этом конструкции катодной и анодной никелевых пластин 207 и 204 могут варьироваться, как показано на Фиг.24, в соответствии с их положением. Биметаллический блок (D) (фиг.25) содержит биметалл 205, никелевую пластину 206, соединенную с биметаллом 205 посредством точечной сварки, и пластмассовую направляющую-кожух 208а биметаллического блока, присоединенную к никелевой пластине 206 и биметаллу 205.
На фиг.26 показано соединительное отверстие 213 и канавки 215 связывающей линии, если смотреть со стороны донной части корпуса-колпака 202. Когда осуществляется инжекция связующих веществ, чтобы прочно связать батарейный элемент (А) и корпус-колпак 202 после соединения катодной никелевой пластины 207 с батарейным элементом посредством точечной сварки, канавки 215а связывающей линии функционируют в качестве канала для связующих веществ, так что связующие вещества текут вдоль канавок 215а связывающей линии, благодаря чему предотвращается утечка связующих веществ. Кроме того, конструкции узла 203 модуля защитной схемы, катодной и анодной никелевых пластин 207 и 204 и канавок 215а связывающей линии могут быть изменены в соответствии с количеством соединительных отверстий 213 в корпусе-колпаке 202 (см. Фиг.12-15).
На фиг.27-30 представлены схемы, иллюстрирующие примеры конструкции модуля защитной схемы, получаемой формованием с закладными деталями, когда количество соединительных отверстий равно двум. На фиг.27 представлен поперечный разрез портативного батарейного источника питания при частичном формовании с закладными деталями. На фиг.28 представлен поперечный разрез портативного батарейного источника питания при полном формовании с закладными деталями. На фиг.29 и 30 показаны конструкции катодной никелевой пластины 207, анодной никелевой пластины 204 и биметаллического блока (D), установленных между батарейным элементом (А) и узлом 203 модуля защитной схемы, при формовании с закладными деталями. На фиг.31 показано соединительное отверстие 213 и канавки 215 связывающей линии, если смотреть со стороны донной части направляющей 215 модуля защитной схемы.
L-образные, С-образные или Z-образные (фиг.27) катодная и анодная никелевые пластины 207 и 204 припаиваются в устройстве типа устройства для поверхностного монтажа (SMD) к узлу 203 модуля защитной схемы, который представляет собой плату защитной схемы. Процесс полного формования с закладными деталями представляет собой процесс заключения блока (В) модуля защитной схемы до никелевой пластины 206 в смолу, то есть заключение в смолу блока (В) модуля защитной схемы целиком, включая модуль защитной схемы и соединительные контакты, выполненные на задней стороне узла 203 модуля защитной схемы, до верхней поверхности батарейного элемента (А), где соединены биметалл 205 и никелевая пластина 206 и не требуется наличия направляющей 215 модуля защитной схемы между блоком (В) модуля защитной схемы и батарейным элементом (А).
Фиг.28-31 аналогичны фиг.23-26 за исключением количества соединительных отверстий 213 и по этой причине их подробное описание будет опущено.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как ясно из вышеприведенного описания, портативный батарейный источник питания согласно изобретению является более легким, более компактным и миниатюрным, тем самым позволяет уменьшить габаритный размер электронного устройства, использующего данный портативный батарейный источник питания, повысить технологичность за счет упрощенного процесса сборки, снизить производственные затраты за счет уменьшения количества компонентов и повысить производительность за счет уменьшения количества технологических переходов благодаря устранению дополнительных монтажных переходов.
Хотя в иллюстративных целях были раскрыты предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, возможны разнообразные модификации, дополнения и замены, что не является выходом за рамки объема и сущности изобретения, раскрытых в прилагаемой формуле изобретения.
1. Портативный батарейный источник питания, содержащий батарейный элемент, имеющий контакты электродов, выполненные на верхней поверхности батарейного элемента, и блок модуля защитной схемы (РСМ), закрепленный на батарейном элементе, причем одно или более соединительных отверстий, предназначенных для электрического соединения между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы, перфорированы в блоке модуля защитной схемы таким образом, что соединяющий участок между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы открыт наружу от верхней поверхности батарейного элемента.
2. Портативный батарейный источник питания по п.1, отличающийся тем, что блок модуля защитной схемы содержит узел модуля защитной схемы, имеющий защитную схему, сформированную на нем, корпус-колпак, окружающий узел модуля защитной схемы так, чтобы вмещать в себя узел модуля защитной схемы, и крышки электродов, прикрепленные к узлу модуля защитной схемы и электрически соединенные с контактами электродов батарейного элемента.
3. Портативный батарейный источник питания по п.2, отличающийся тем, что соединительное отверстие перфорировано в узле модуля защитной схемы и корпусе-колпаке блока модуля защитной схемы таким образом, что крышки электродов открыты со стороны верхней поверхности корпуса-колпака.
4. Портативный батарейный источник питания по п.1, отличающийся тем, что электрическое соединение между блоком модуля защитной схемы и батарейным элементом осуществлено посредством точечной сварки, лазерной сварки или низкотемпературной пайки.
5. Портативный батарейный источник питания по п.1, отличающийся тем, что после электрического соединения между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы, осуществленного через соединительное отверстие, в соединительное отверстие вставлено или к нему прикреплено изолирующее звено.
6. Портативный батарейный источник питания по п.1, отличающийся тем, что батарейный элемент является литиево-ионным вторичным аккумулятором.
7. Портативный батарейный источник питания по п.1, отличающийся тем, что портативный батарейный источник питания является внутренним батарейным источником питания.
8. Портативный батарейный источник питания по п.1, отличающийся тем, что портативный батарейный источник питания установлен с возможностью съема в мобильный телекоммуникационный терминал и осуществляет подачу на терминал номинального рабочего напряжения, при этом портативный батарейный источник питания содержит батарейный элемент, имеющий анодный и катодный контакты, сформированные на его верхней поверхности для подачи номинального рабочего напряжения, блок модуля защитной схемы, содержащий узел модуля защитной схемы, электрически соединенный с батарейным элементом, причем узел модуля защитной схемы включает в себя модуль защитной схемы, корпус-колпак, сформированный посредством инжекционного формования и предназначенный для размещения узла модуля защитной схемы, и катодную и анодную никелевые пластины, прикрепленные к узлу модуля защитной схемы, по меньшей мере одно соединительное отверстие, перфорированное в одном или в обоих элементах из узла модуля защитной схемы и корпуса-колпака, для соединения блока модуля защитной схемы с верхней поверхностью батарейного элемента посредством точечной сварки, причем соединительное отверстие после сборки открыто наружу от верхней поверхности батарейного элемента таким образом, что позволяет напрямую приварить блок модуля защитной схемы к батарейному элементу, и завершающее звено, предназначенное для обеспечения воздухонепроницаемости между внутренними структурами портативного батарейного источника питания посредством плотного скрепления батарейного элемента и блока модуля защитной схемы, но обеспечивающее легкое соединение между батарейным элементом и блоком модуля защитной схемы.
9. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что узел модуля защитной схемы имеет размер, приблизительно одинаковый с размером верхней поверхности батарейного элемента, и содержит модуль защитной схемы, крышки электродов, предусмотренные на задней стороне узла модуля защитной схемы напротив верхней поверхности литиево-ионного аккумулятора, и внешние входные и выходные контакты, предусмотренные на его передней стороне, катодную и анодную никелевые пластины, присоединенные к катодному и анодному контактам, сформированным на верхней поверхности батарейного элемента, через биметалл и никелевую пластину, выходящую из биметалла, и корпус-колпак, полностью сформованный из смолы, чтобы полностью заключить в смолу узел модуля защитной схемы, включая модуль защитной схемы и соединительные контакты, выполненные на задней стороне, до верхней поверхности батарейного элемента, где соединены биметалл и никелевая пластина.
10. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что узел модуля защитной схемы имеет размер, приблизительно одинаковый с размером верхней поверхности батарейного элемента, и содержит модуль защитной схемы, крышки электродов, предусмотренные на задней стороне узла модуля защитной схемы напротив верхней поверхности батарейного элемента, и внешние входные и выходные контакты, предусмотренные на его передней стороне, катодную и анодную никелевые пластины, присоединенные к катодному и анодному контактам на верхней поверхности батарейного элемента через биметалл и никелевую пластину, выходящую из биметалла, и корпус-колпак, частично сформованный в смоле посредством частичного заключения блока модуля защитной схемы до передней стороны узла модуля защитной схемы в смолу, при этом блок модуля защитной схемы дополнительно содержит направляющую модуля защитной схемы, выполненную из плакированного металла, вставленную между узлом модуля защитной схемы и батарейным элементом, чтобы предохранить узел модуля защитной схемы от толчка в направлении батарейного элемента (А) при формовании смолы, и образованную канавками связывающей линии, расположенными на заданном расстоянии друг от друга от внешней линии направляющей модуля защитной схемы, для инжекции связующих веществ после закрепления.
11. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что завершающее звено содержит этикетку контрольной точки, прикрепленную к одной стороне блока модуля защитной схемы, нижний щиток для закрытия нижней поверхности батарейного элемента, двухстороннюю ленту, прикрепленную к внутренней поверхности нижнего щитка, щиток для соединительного отверстия, предназначенный для закрытия соединительного отверстия, и обертывающую этикетку для обертывания внешней периферии батарейного элемента.
12. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что катодный контакт батарейного элемента является плакированной алюминиево-никелевой пластиной, прикрепленной к одной стороне внешней коробки, выполненной из алюминия, а анодный контакт является выступающим контактом, причем батарейный элемент дополнительно содержит изолирующий лист или направляющую-кожух биметаллического блока, прикрепленные вокруг катодного и анодного контактов для электрической изоляции от внешней коробки.
13. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что батарейный элемент является элементом с верхней коробкой, содержащим алюминиевую верхнюю коробку, выступающую на заранее заданную длину за пределы верхней поверхности батарейного элемента таким образом, что блок модуля защитной схемы вставлен в верхнюю коробку, а завершающее звено содержит канавки для запоров, выполненные на обеих сторонах корпуса-колпака, и запоры, выполненные на обеих верхних сторонах внутренней поверхности алюминиевой верхней коробки таким образом, чтобы совпадать с канавками для запоров при введении блока модуля защитной схемы в верхнюю коробку.
14. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что батарейный элемент является элементом с верхней коробкой, содержащим алюминиевую верхнюю коробку, выступающую на заранее заданную длину за пределы верхней поверхности батарейного элемента таким образом, что блок модуля защитной схемы вставлен в верхнюю коробку, а завершающее звено содержит зажим, выступающий за пределы верхней поверхности алюминиевой верхней коробки таким образом, чтобы изгибаться, закрепляя блок модуля защитной схемы, при введении блока модуля защитной схемы в верхнюю коробку.
15. Портативный батарейный источник питания по п.8, отличающийся тем, что батарейный элемент содержит кожух для ограждения батарейного элемента от донной поверхности до верхней поверхности, выступая при этом на заданную длину за пределы верхней поверхности батарейного элемента так, чтобы обеспечить вставку блока модуля защитной схемы в кожух таким образом, чтобы после того, как блок модуля защитной схемы прикреплен к батарейному элементу, блок модуля защитной схемы проталкивался вместе с батарейным элементом в кожух, а завершающее звено содержит канавки для запоров, выполненные на обеих сторонах формованного участка с вставленным в него модулем защитной схемы, образующего блок модуля защитной схемы, и на обеих сторонах нижнего щитка, и запоры, выполненные на обеих сторонах верхней и нижней внутренних поверхностей кожуха, так, что при установке блока модуля защитной схемы и нижнего щитка запоры закрепляются соответственно в канавках для запоров.
