CN102222785B

CN102222785B - 电池模块

Info

Publication number: CN102222785B
Application number: CN2010102684977A
Authority: CN
Inventors: 何沛然; 吴玉雯; 张育康; 吴南骏
Original assignee: XINPU SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XINPU SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd; Simplo Technology Co Ltd
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: CN102222785A; JP2011228299A; TWI396318B; US20110256428A1; JP5331153B2; TW201138184A

Abstract

本发明提供一种电池模块，该电池模块包含一盖体；以及设于盖体所界定的容置空间内的一第一电池组装盒、一第二电池组装盒、一第一导电体、一第二导电体、一第三导电体、一导电布局及一电路基板。所述导电体及导电布局电连接于所述电池组装盒的电池单元及电路基板之间。第一电池组装盒与第二电池组装盒可利用非破坏性的拆卸方式自容置空间取出。本发明能够以模块化方式装置电池模块，该电池模块能够降低焊锡作业的人力需求，并且能够大幅改善人为性的焊锡品质问题；此外，因其操作动作简单化，可有效简化生产作业的动作，且有利于导入自动化组装线。

Description

电池模块

技术领域

本发明是关于一种电池模块，尤其是关于一种用于减少组装工时的电池模块。

背景技术

一般可携带充电式电池模块，其内部电路连结方式多以导线方式进行。现有电路连结方式为各电池组中电池单元间以镍片连接；利用导线连结电路板与第一电池组的正极；利用导线连接电路板与第一电池组及第二电池组之间的镍片；利用导线连接电路板与第二电池组及第三电池组之间的镍片；再利用导线连结电路板与第三电池组的负极。

依据现有技术，镍片、电路板及多条导线间的连接方式为，以焊锡方式，将电池组各点与电路基板的线材，或是挠性复合基板的各焊点，焊接导通，使数个电池组的电力得以汇整于该电路基板。

导线和电池单元是以电阻焊接的方式接合，并将接合好的数个导线和数个电池单元，成形为串/并联的形式，再将附有绝缘包覆膜的导线软焊接合于此电池组，再将电路基板使用软焊的方式，焊接于绝缘包覆膜的导线上，最后将塑胶材质的外壳，包覆整个电池装置和电路基板，完成一整个电池模块。

关于导线和电池单元以焊接方式接合的引证专利文件，可以参照中国实用新型专利授权公告说明书CN01232061.7。更具体而言，如所述引证专利图1及3所示，以及说明书第3页第2段的以下记载：「该电池组24是由数颗单体电池241以焊接方式形成堆叠的结构」。

因各焊接点需以锡丝作为熔接材料，耗费锡资源以及人力资源，并增加环境污染，又易因焊锡作业条件的不确实、焊接手法与技巧的不纯熟，使得人为性的焊锡品质问题(如冷焊、漏焊、锡珠、锡渣、锡球…等)，无法彻底解决与避免。而上述问题一旦造成电池组断路时，则使用者所携的电池则无法使用，若是造成电池组短路，则将使得电池模块安全性大幅降低。

发明内容

本发明一实施例的目的在于提供一种适于模块化组装的电池模块。一实施例的目的在于提供一种用于减少组装工时的电池模块。

依据本发明一实施例电池模块包含一盖体、一第一电池组装盒、一第二电池组装盒、一第一导电体、一第二导电体、一第三导电体、一导电布局及一电路基板。盖体用于提供一容置空间且包括一第一盖体与一第二盖体。第一电池组装盒设置于容置空间且界定出多个第一容置单位，每一第一容置单位用于设置一电池单元。第二电池组装盒设置于容置空间且界定多个第二容置单位，每一第二容置单位用于设置一电池单元。第一导电体用于电性连接第一电池组装盒的每一电池单元的负极。第二导电体用于电性连接第一电池组装盒的每一电池单元的正极，以及用于电性连接第二电池组装盒的每一电池单元的负极。第三导电体用于电性连接第二电池组装盒的每一电池单元的正极。

导电布局形成于容置空间中的第一盖体的表面，用于电性连接第一、第二与第三导电体，藉以构成一电池单元的连接关系。电路基板位于容置空间中，固定于第一盖体及/或第二盖体上。电路基板能够经由导电布局以及第一、第二与第三导电体电性连接该些电池单元。

于一实施例中，第一电池组装盒与第二电池组装盒可利用非破坏性的拆卸方式自容置空间取出。于另一实施例中，电路基板可利用非破坏性的拆卸方式自第一盖体及/或第二盖体上取下。于另一实施例中，第一电池组装盒与第二电池组装盒可利用非破坏性的拆卸方式自容置空间取出，且电路基板可利用非破坏性的拆卸方式自第一盖体及/或第二盖体上取下。于另一实施例中，该些电池单元分别能够利用非破坏性的拆卸方式自第一电池组装盒与第二电池组装盒中取出。

一实施例中，导电布局被固定于第一盖体上。一实施例中，导电布局被贴于第一盖体上。一实施例中，导电布局透过一绝缘膜被贴于第一盖体上，较佳的情况是绝缘膜为一胶带。

依据本发明一实施例，电池模块更包含一线路连接器。导电布局透过线路连接器而电连接电路基板。一实施例中，线路连接器包含一导电连接部。导电连接部的一端与第一盖体的导电布局电连接。导电连接部的另一端与接触且电连接于电路基板。较佳的情况是导电连接部为一弹性导片。

依据本发明一实施例，能够以模块化方式装置电池模块。一实施例中能够降低焊锡作业的人力需求，并且能够大幅改善人为性的焊锡品质问题。此外，一实施例中因其操作动作简单化，可有效简化生产作业的动作，且有利于导入自动化组装线。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A～图1C显示本发明一实施例的电池模块的组装过程的示意图；

图2A显示本发明一实施例电池组的仰视图；

图2B显示本发明一实施例电池组的俯视图；

图3显示本发明一实施例的电池模块的爆炸图；

图4显示本发明一实施例的电池模块的连接器部分的局部放大图；

图5显示依据本发明一实施例的电池模块的组装方法的流程图。

附图标号：

100 电池模块

120 上盖

110 下盖

130 电路基板

140 金属导片

141 连接部

142 连接部

150 绝缘膜

160 线路连接器

1a～1f连接部

2a～2f第一部分

200 电池装置

300 电池组

310 电池组装盒

320 导电片

321 第一部分

322 第二部分

311 第一电池组装盒

312 第二电池组装盒

313 第三电池组装盒

316 第一容置单位

331 第一导电体

332 第二导电体

333 第三导电体

334 第四导电体

340 导电布局

350 电路基板

360 盖体

361 第一盖体

362 第二盖体

363 容置空间

400 电池单元

61 导电连接部的一端

62 导电连接部的另一端

63 导电连接部

64 第一档板

65 第二档板

具体实施方式

图1A～图1C显示本发明一实施例的电池模块的组装过程的示意图。如图1A～图1C所示，依据本发明一实施例的电池模块100，采用模块化设计，主要是将多个电池单元400设置于电池组装盒（Resin Box）310后形成电池组300，作为此模块化的最小单位，再分别将多个电池组300依序放入电池模块100的下盖110中，该些电池组300互相串联及/或并联形成电池装置200（亦即电池装置200包含多个互相串联及/或并联的电池组300），再将电路基板130放入电池模块100的下盖110中，并使电路基板130耦接电池装置200，完成电池模块100的组装。

以下，将更详细地说明本发明一实施例的电池模块100的结构。图2A显示本发明一实施例电池组的仰视图。图2B显示本发明一实施例电池组的俯视图。如图2A及图2B所示，依本发明一实施例电池组300包含一电池组装盒310、多个导电片320及至少一电池单元400。该些导电片320分别设于电池组装盒310内，且位于电池组装盒310的两端。各导电片320的一第一部分321自电池组装盒310内部延伸出电池组装盒310外部，于本实施例中导电片320的第一部分321，穿出电池组装盒310的底板，被折弯后，设于电池组装盒310的底板的背面。该些导电片320的一第二部分322分别位于电池组装盒310的两端。电池单元400的两端分别接触该些导电片320的第二部分322。依据此设计，当有一电池单元400损坏时，仅需以非破坏性的方式拆除该损坏的电池单元400，再更换另一正常的电池单元400，无需更换整个电池组300，亦或仅需以非破坏性的方式拆除包含该损坏的电池单元400的电池组300，再更换另一正常的电池组300，而无需如现有技术般更换整个电池模块100。

请再次参照图1A，下盖110上设有多条金属导片140（于一实施例中金属导片140亦可以设于上盖（未图示），本技术领域技术人员可了解上、下盖系属相对概念，并可对金属导片140的设置做各种均等变化实施），该些金属导片140形成长条状，可以为弯曲用以作为电流流动路径的布局，此外于一实施例中亦可以使用非金属的导电片替代该些金属导片140。金属导片140亦可以设有一连接部141，当电池组300被组装于下盖110时，下盖110的金属导片140的连接部141的位置对应电池组300的导电片320的一第一部分321的位置，且金属导片140的连接部141接触导电片320的一第一部分321。金属导片140亦可以更设有另一连接部142，用以在电路基板130被组装于下盖110时，与电路基板130电连接或接触。

较佳的情况是该些金属导片140被固定于该下盖110。于一实施例中，下盖110的底板上设有多个凹槽（未图示），该些金属导片140被镶入于该些凹槽中。于一实施例中，该些金属导片140贴于该下盖110的底板上。于一实施例中，利用一绝缘膜150将该些金属导片140贴于该下盖110的底板上。较佳的情况是绝缘膜150可以为一胶带。一实施例中，绝缘膜150可以仅贴于金属导片140的连接部141及142以外的部分。于一实施例中，绝缘膜150可以贴于大部分的下盖110上，并界定有多个开口（未图示），该些开口的位置分别对应电池组300的导电片320的第一部分321、以及下盖110的金属导片140的连接部141及142，用以露出连接部141及142，使电池组300装入于下盖110后，电池组300的导电片320的一第一部分321接触于下盖110的金属导片140的连接部141，并且使电路基板130能够接触连接部142。

依据现有笔记本电脑的电池模块，只要其中有一电池单元（cell）损坏，即需更换整个电池模块，或者以破坏性的方式（例如进行解焊及重焊）才可能更换电池单元，但此增加了安全疑虑。相较于此，于本实施例中，由于将电池单元400以非焊接的方式（例如透过卡挡、固定槽、扣件、抵件等任何现有的非焊接的固定方式）装设于电池组装盒310中形成电池组300，因此当整个电池模块100因单一电池单元400损坏而无法运作时，无需更换整个电池模块100，而仅需以非破坏性方式更换该损坏的电池单元400，或者更换包含该损坏的电池单元400的电池组300。此外，若更换电池单元400后，电池模块100尚无法运作，此时可知整个电池组300已损坏，此时亦无需更换整个电池模块100，而仅需以非破坏性方式更换电池组300。

图3显示本发明一实施例的电池模块的爆炸图。图3电池模块的结构大致相同于图1C电池模块的结构，因此相同的元件使用相同的符号并省略其相关说明。如图3所示，依本发明一实施例电池模块100包含一盖体360、一第一电池组装盒311、一第二电池组装盒312、一第一导电体331、一第二导电体332、一第三导电体333、一导电布局340及一电路基板350。于本实施例中，电池模块100还可以包含一第三电池组装盒313及一第四导电体334。第三电池组装盒313及第四导电体334的功能及配置方式相似于前述电池组装盒及导电体，于本领域技术人员依据上述说明，即能够明白其功能及配置方式，因此为求简明以下将省略其相关说明。

盖体360用于提供一容置空间363，于本实施例中，盖体360包括一第一盖体361与一第二盖体362。第一盖体361与第二盖体362界定出容置空间363。第一电池组装盒311设置于容置空间363且界定出多个第一容置单位316（于图3中显示有2个第一容置单位316），每一第一容置单位316用于设置一电池单元400。第二电池组装盒312亦设置于容置空间363且界定多个第二容置单位（未标号），每一第二容置单位用于设置一电池单元400。第一导电体331用于电性连接第一电池组装盒311的每一电池单元400的负极。第二导电体332用于电性连接第一电池组装盒311的每一电池单元400的正极，以及用于电性连接第二电池组装盒312的每一电池单元400的负极。第三导电体333用于电性连接第二电池组装盒312的每一电池单元400的正极。于一实施例中，该些导电体331～334可以为一铜片（Cu-Plate）。

导电布局340形成于容置空间363中的第一盖体361的表面，用于电性连接第一、第二与第三导电体331、332与333，藉以构成一该些电池单元400的连接关系。更具体而言，导电布局340可以包含有多个金属导片，且导电布局340设有多个连接部1a～1f（相似于图1A的141），其位置分别对应该些导电体331～334的第一部分2a～2f的位置。该些导电体331～334可以为一导电片，其相似于图2A实施例的导电片320，且其第一部分2a～2f相似于图2A实施例的第一部分321，为求简明以下将省略其相关说明。第一盖体361及第二盖体362为长条状沿一方向延伸，主要功能为保护电池模块100内部的各种元件。当导电布局340设于第一盖体361后，连接部1b～1e位于连接部1a及1f间，连接部1a及1f位于电池组装盒311～313彼此串接后所形成的电池装置的两端，作为供应电流时的负极及正极。而连接部1b～1e分别耦接界于两相邻电池组装盒311～313间的第二导电体332及第三导电体333，用以耦接于一电压侦测装置（未图示），供电压侦测装置侦测电池组装盒311～313中的多个电池单元400的电压。测得电池组装盒311～313中的多个电池单元400的电压后，能够得知电池组装盒311～313中的多个电池单元400所储存的电容量。如图3所示，导电布局340更电连接于至少一线路连接器（PinConnector）160。该些线路连接器160用以与电路基板350上的一连接垫接触。

电路基板350位于容置空间363中，固定于第一盖体361及/或第二盖体362上。电路基板350能够经由导电布局340以及第一、第二与第三导电体331、332与333电性连接该些电池单元400。

于一实施例中，第一电池组装盒311与第二电池组装盒312系以非焊接的方式（例如透过卡挡、固定槽、扣件、抵件等任何现有的非焊接的固定方式）装设于电池模块100中，故可利用非破坏性的拆卸方式自容置空间363取出。于另一实施例中，电路基板350系以非焊接的方式（例如透过卡挡、固定槽、扣件、抵件等任何现有的非焊接的固定方式）装设于电池模块100中，故可利用非破坏性的拆卸方式自第一盖体361及/或第二盖体362上取下。于另一实施例中，该些电池单元400系以非焊接的方式（例如透过卡挡、固定槽、扣件、抵件等任何现有的非焊接的固定方式）装设于第一电池组装盒311与第二电池组装盒312中，故能够利用非破坏性的拆卸方式分别自第一电池组装盒311与第二电池组装盒312中取出。

电路基板350和导电布局340间的电连接，是将至少一连接器（PinConnector）160和导电布局340（导电用铜片）软焊接合在一起，再将电路基板350组装入线路连接器160，使线路连接器160中的弹片和电路基板350的连接垫接触。最后，再将第二盖体362组合至第一盖体361，完成整个电池模块100的组装。本实施例主要是针对线路连接器160的新颖结构的设计，开发出一个全新的电池模块100的电能回路线设计，用以提升电池模块100的组装效率。

图4显示本发明一实施例的电池模块的线路连接器160部分的局部放大图。如图4所示，线路连接器160包含一导电连接部63。导电连接部63的一端61与第一盖体361上的导电布局340的金属导片电连接。导电连接部63的另一端62接触且电连接于电路基板350。更具体而言，可以利用软焊的方式，使导电连接部63的一端61与导电布局340的金属导片的连接部142焊接，导电连接部63的另一端62接触于电路基板350的一连接垫（未图示）。于一实施例中，线路连接器160还可以包含第一档板64。电路基板350的连接垫位于第一档板64及导电连接部63的另一端62之间。于一实施例中，线路连接器160还可以包含第二档板65。电路基板350的连接垫及导电连接部63的另一端62位于第一档板64及第二档板65之间。此外，于本实施例中导电连接部63的一端61与导电连接部63的另一端62形成有一角度，较佳的情况是形成大致90度。

于一实施例中，导电连接部63的另一端62透过一机械力接触于电路基板350。较佳的情况是导电连接部63为一弹性导电片。而导电连接部63的另一端62透过一弹性力抵靠于电路基板350的连接垫。

于一实施例中第一档板64及第二档板65系从第一盖体361的底板往远离第一盖体361的底板的方向延伸（较佳的情况是沿大致垂直于底板的方向延伸），第一档板64及第二档板65间界定出一狭缝。将电路基板350安装于第一盖体361时，使电路基板350克服导电连接部63的另一端62抵抗电路基板350的一弹性力，进而从上向下进入第一档板64及第二档板65间的狭缝。此时，导电连接部63的另一端62就能够透过该弹性力抵靠于电路基板350的连接垫。

图5显示依据本发明一实施例的电池模块的组装方法的流程图。如图1A～图1C及图5所示，依据本发明一实施例的电池模块的组装方法，可以包含以下步骤。

步骤S02，电池单元摆放步骤：以手动放置、机械夹具挟持、机械真空吸附或磁性吸附方式，将单颗或是数颗电池单元400，置入已含导电片320的电池组装盒310中，形成电池组300。

步骤S04，电池组摆放步骤：以手动放置、机械夹具挟持、机械真空吸附或磁性吸附方式，将单个或是数个电池组300，置入已含金属导片140的下盖110中。

步骤S06，电路基板摆放步骤：以手动放置、机械夹具挟持、机械真空吸附或磁性吸附方式，将电路基板130置入已含电池组300与金属导片140的下盖110。

步骤S08，外壳装置步骤：将上盖120组合至下盖110，完成整个电池模块100的组装。

依据本发明一实施例，提供一种新颖的模块化电池模块的设计与组装方法，其利用接触导通式的设计理念，将单颗电池单元400置入已含导电片320的电池组装盒310中，电池组装盒310可依并联数的需求，扩展置入数颗电池单元400，形成于一电池组300。此电池组300的电池组装盒310中包含有多个并联的电池单元400。

依产品类别所需求的串联数目，将电池组300置入已含金属导片140的电池模块100的下盖110中，使得电池组装盒310上的导电片320的第一部分321，与电池模块100的下盖110上的金属导片140相互接触，进而达到电池模块100内部各线路导通形成串联的目的。

此设计理念，减少大量的焊锡导通作业，可节省锡资源，降低环境污染，与降低焊锡作业的人力需求，并且能够大幅改善人为性的焊锡品质问题。此外，新设计其操作动作简单化，可有效简化生产作业动作，且有利于导入自动化组装线，降低人力需求。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims

1.一种电池模块，其特征在于，所述的电池模块包含：

一盖体，用于提供一容置空间，所述盖体包括一第一盖体与一第二盖体；

一第一电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

多个第一容置单位，每一所述第一容置单位用于设置一第一电池单元；

一第二电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

多个第二容置单位，每一所述第二容置单位用于设置一第二电池单元；

一第一导电体，用于电性连接所述第一电池组装盒的每一所述第一电池单元的负极；

一第二导电体，用于电性连接所述第一电池组装盒的每一所述第一电池单元的正极，以及用于电性连接所述第二电池组装盒的每一所述第二电池单元的负极；

一第三导电体，用于电性连接所述第二电池组装盒的每一所述第二电池单元的正极；

一导电布局，形成于所述容置空间中的所述第一盖体的表面，用于电性连接所述第一、第二与第三导电体，藉以构成一电池单元的连接关系；以及

一电路基板，位于所述容置空间中，固定于所述第一及/或第二盖体上，用于经由所述导电布局以及所述第一、第二与第三导电体电性连接每一所述第一电池单元与每一所述第二电池单元，

其中所述第一电池组装盒与所述第二电池组装盒可利用非破坏性的拆卸方式自所述容置空间取出。

2.一种电池模块，其特征在于，所述的电池模块包含：

一第一电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

一第二电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

其中所述电路基板可利用非破坏性的拆卸方式自所述第一及/或第二盖体上取下。

3.一种电池模块，其特征在于，所述的电池模块包含：

一第一电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

一第二电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

其中所述第一电池组装盒与所述第二电池组装盒可利用非破坏性的拆卸方式自所述容置空间取出，且所述电路基板可利用非破坏性的拆卸方式自所述第一及/或第二盖体上取下。

4.如权利要求1、2或3所述的电池模块，其特征在于，每一所述第一电池单元可利用非破坏性的拆卸方式自所述第一电池组装盒中取出，且每一所述第二电池单元可利用非破坏性的拆卸方式自所述第二电池组装盒中取出。

5.一种电池模块，其特征在于，所述的电池模块包含：

一第一电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

一第二电池组装盒，设置于所述容置空间，包含：

其中每一所述第一电池单元可利用非破坏性的拆卸方式自所述第一电池组装盒中取出，且每一所述第二电池单元可利用非破坏性的拆卸方式自所述第二电池组装盒中取出。

6.如权利要求1、2、3或5所述的电池模块，其特征在于，所述导电布局被固定于所述第一盖体上。

7.如权利要求6所述的电池模块，其特征在于，所述导电布局被贴于所述第一盖体上。

8.如权利要求7所述的电池模块，其特征在于，所述导电布局透过一绝缘膜被贴于所述第一盖体上。

9.如权利要求8所述的电池模块，其特征在于，所述绝缘膜为一胶带。

10.如权利要求1、2、3或5所述的电池模块，其特征在于，所述的电池模块更包含一线路连接器，用以将所述导电布局电连接于所述电路基板。

11.如权利要求10所述的电池模块，其特征在于，所述线路连接器包含：

一导电连接部，所述导电连接部的一端与所述第一盖体上的所述导电布局电连接，所述导电连接部的另一端接触且电连接于所述电路基板。

12.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，所述导电连接部为一弹性导片，且所述导电连接部的所述另一端透过所述弹性导片的弹性力抵靠于所述电路基板。

13.如权利要求1、2、3或5所述的电池模块，其特征在于，

所述第一导电体的一部分位于所述第一电池组装盒内部，用以与每一所述第一电池单元的负极接触，所述第一导电体的另一部分自所述第一电池组装盒内部延伸出所述第一电池组装盒外部，用以与所述导电布局电连接，且

所述第二导电体的一部分位于所述第一电池组装盒及所述第二电池组装盒内部，用以与每一所述第一电池单元的正极接触并且与每一所述第二电池单元的负极接触，所述第二导电体的另一部分自所述第一电池组装盒及所述第二电池组装盒内部延伸出所述第一电池组装盒及所述第二电池组装盒外部，用以与所述导电布局电连接，且

所述第三导电体的一部分位于所述第二电池组装盒内部，用以与每一所述第二电池单元的正极接触，所述第三导电体的另一部分自所述第二电池组装盒内部延伸出所述第二电池组装盒外部，用以与所述导电布局电连接。