CN103682191B - 框架具有点胶挡止的电池组件 - Google Patents

Abstract

一种框架具有点胶挡止的电池组件，电池芯、主固定框、辅助固定框、两端电极及点胶层，且主固定框及辅助固定框组合后形成有多个可供容纳多数电池芯的容置槽，而主固定框更具有一个外层及一个浅层，其中外层形成有多个点胶孔，浅层则形成有对应点胶孔的挡止部，可供一个胶体透过点胶孔点入，并受挡止部阻挡，待胶体凝固后即形成点胶层，再将电池芯的两个电极分别由对应的共同电极导接，使得组装完成的电池组件中，所设置的每一个电池芯可受点胶层黏固在容置槽中，不易受到晃动影响，造成电极导接脱落情况发生，增加电池芯在电池组件中的稳定性。

Description

框架具有点胶挡止的电池组件

【技术领域】

本发明是关于一种多电池芯的电池组件，尤其是框架具有点胶挡止的电池组件。

【背景技术】

目前科技业对于燃烧石油与天然气等储存量有限、且会造成大量碳排放的污染性能源已经逐渐设法减少使用，试图以可由太阳能、风力、水力等天然来源转换而来、且使用后无污染的电能作为干净能源，然而，目前许多交通工具都是使用石油与天然气作为驱动时所需要的推动能源，因此，为了降低对石油与天然气的需求，使用电力成为推动能源的电动交通工具因而成为当前热门议题。

但是，电动车辆等交通工具，受限于行驶里程的需求，需耗费大量电能驱动马达，必须使用大量电池芯。以小车100公里里程，30千瓦时计算，需要3,000个18650型电池芯，并透过串/并接电池芯增加所储存的电能。当车辆行驶在例如山区或沙地上，便必须因应严酷的环境与操作环境考验，甚至必须考虑意外碰撞的可能性，对于使用多个串/并接的电池芯，由于受到各方向振动的影响，使得电池与电池间的连接因此发生脱落或短路的可能性增高，如果是部分电池因接点脱落断路，则将使供电能量降低，导致无法正常行驶，但若造成外部短路情况，则可能因为瞬间的高温，导致单颗电池芯燃烧、爆炸，进而波及相邻电池芯，形成严重的安全问题。

然而，一旦有任何一颗电池芯开始破裂、漏液，将可能造成相邻电池芯因而短路，引起非预期的瞬间大量电流释放。因此，目前有部分业者提出，将每一颗电池芯外部以防火材料包覆，藉以防止个别电池芯的燃烧与爆炸；然而，大部分防火材料所能承受的温度仅约摄氏两、三百度，相较之下，电池芯燃烧所造成的升温将使防火材料遭受到实质损坏，防火效果因而降低。

另方面，电池芯在充、放电时，也会因为大量电流通过，提高电池芯与电路的温度，受限于电池芯的正极与负极的两端位置必须设置电极导电，目前一般的散热设计，多集中在电池芯的侧壁方向。更糟糕地，当电池芯的安全结构如同上述被防火材料包覆时，将连侧壁导热与散热的结构都无法设置，使得温度问题更是雪上加霜。当导热及散热问题无法被解决，电池芯内部温度不断上升，单纯想藉由上述防火而不易导热的结构保护个别电池芯，防止燃烧与爆炸，就像是用单纯加高堤防，而想挡住河底不断淤积升高的河流泛滥一样不切实际。

而另一种公知的电池固定方式，则是将多个电池芯设置在一个壳体内，并将电池设置在容置空间内，再将一个具有黏性的胶体灌满至容置空间中，待胶体干涸后，即可令电池被稳固的黏固在容置空间内，然而，如果要容置空间填满，必需要使用大量的胶体方可填满，不仅造成浪费，令制作的成本增加，而电池芯若是被胶体完全包覆住，将导致电池芯的散热效率降低，造成电池的使用寿命缩短，增加必需进行维修及更换作业的次数。

而且，不论是使用串接或并接，为方便车厂安装或维修人员进行电池的导接，必须要将各电池芯的底端与顶端透过线路导接，并牵引至同一侧的位置，然而电动车辆供电池设置的空间有限，导接的线路如果没有妥善的进行整理、收纳，将会让空间的使用率降低，另方面，对于车厂安装或维修人员而言，过于繁杂的线路，将造成电池替换作业的不便，不仅耗时、浪费人力，甚至平添维修人员的安全风险。

因此，如何改良胶体黏固电池芯的方式，提供一种能够有效利用胶体黏固电池结构，增加电池导接的稳定性，降低车辆因为振动而导致电池芯连接处脱落或短路的风险，并且提升电池的散热效率，不仅延长续航力，更可大幅延长电池芯使用寿命及增加使用的安全性，尤其是藉由高效能导热结构，斧底抽薪地明显降低电池芯燃烧与爆炸的发生机率，减少生命财产损失的风险，并且更方便安装及维修操作，降低需要花费的时间及人力，将会是本发明所要聚焦的重点。

【发明内容】

本发明之一目的在于提供一种可防止多个方向晃动而导致电池连接处脱落、增加电池导接稳定性的框架具有点胶挡止的电池组件。

本发明的另一目的在于提供一种可降低供黏固电池的胶体使用量，降低生产成本的框架具有点胶挡止的电池组件。

本发明的又一目的在于提供一种能增加电池散热效率，使得电池的使用寿命延长的框架具有点胶挡止的电池组件。

本发明的再又一目的在于提供一种增加更换电池组的更换效率、降低更换电池组时所需时间的框架具有点胶挡止的电池组件。

依照本发明揭示的一种框架具有点胶挡止的电池组件，包括：多个分别具有两个端电极的电池芯；一个具有一个外层及一个浅层的主固定框，其中该外层形成有多个固定孔及多个点胶孔，以及该浅层形成有对应前述固定孔的穿孔及对应前述点胶孔的挡止部；一个形成有多个对应该主固定框固定孔的容置孔的辅助固定框，使得前述固定孔与容置孔，彼此两两对应地形成多组供前述电池芯置放的容置槽；一组顶端与底端共同电极，分别导接上述电池芯的两端电极；及一层分别沾黏该浅层的上述挡止部及上述对应电池芯、使得该浅层至该辅助固定框间形成有一个通气散热部的点胶层。

因此，本发明所设计的一种框架具有点胶挡止的电池组件，是将多个电池芯分别设置在容置槽内，再分别从点胶孔点入一个胶体，且在点胶过程中，会受到挡止部的阻挡，使得胶体滞留在浅层，待胶体凝固后即形成可供电池芯黏固在容置槽中的点胶层，因此，本发明的电池组件可充份运用少量胶体，即可达到固定电池芯的效果，由于点胶层仅黏着于电池芯的端部位置，使得电池芯大部份的体积可暴露于通气散热部，增加每一个电池芯接触空气的面积，提升散热效率。再者，更可于电池芯的两端分别设置一组可供导热的散热装置，藉此帮助电池芯于两端方向所产生的热导离。

逶过本发明的电池组件结构，即使电池芯受到各种方向晃动影响，也不会因此轻易造成脱落，避免电池芯的连接发生断路或短路，以增加电池芯的使用寿命，更增加使用上的安全性。且在更换电池组时，只需将有损坏或蓄电量已不足的电池芯的电池组取出，再将装有正常电池芯的电池组装设回去即可，更换上极为方便，不仅可增加更换效率，更可降低以往更换不便的影响，以及解决必需透过较多的人力资源进行更换作业的问题，并达到上述所有的目的。

【附图说明】

图1是本发明的一种框架具有点胶挡止的电池组件的第一较佳实施例的分解图；

图2是图1的电池组件组装结合的示意图；

图3是图1的电池组件的电池蕊被主固定框及辅助固定框相互夹固的侧视图；

图4是图1的主固定框的点胶孔被注入点胶的俯视图；

图5是图1的主固定框及辅助固定框两个侧边方向，分别固定螺栓两片金属片的侧视图；

图6是本发明的一种框架具有点胶挡止的电池组件的第二较佳实施例的分解图，说明以两个电池组件相互导接而成；

图7是图6的电池组件的俯视图；

图8是图6的电池组件的主固定框形成有多个干涉凸部的示意图；

图9是图6的电池组件的辅助固定框形成有多个干涉凸部的示意图；及

图10是本发明的一种框架具有点胶挡止的电池组件的第三较佳实施例的示意图，说明设有一个散热风扇以供散热。

【主要元件符号说明】

11、11’…电池芯 111、111’…底端

112、112’…顶端 113、113’…侧壁

110、110’、114、114’…电极 12、12’…主固定框

121、121’…固定孔 122…外层

123…浅层 124…穿孔

125…挡止部 120…点胶孔

13、13’…辅助固定框 131、131’…容置孔

1210’、1310’…干涉凸部 14、14’…挠性导热垫片

15、15’…顶端共同电极 151、151’…正电端

16、16’…底端共同电极 161…负电端

161’…导电连接件 17、17’…金属片

18’…导接柱 190、190”…通气散热部

1901”…换气孔 10…点胶层

100、100’…容置槽 20”…散热风扇

30…螺丝

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

本发明的一种框架具有点胶挡止的电池组件的第一较佳实施例如图1、图2及图3所示，包括电池芯11、主固定框12、辅助固定框13、两端电极及点胶层10，其中两端电极更区分为顶端共同电极15及底端共同电极16，而电池芯11则分别包括有一个封闭的底端111、一个封闭的顶端112、及一个介于前述底端111与顶端112间的侧壁113，且每个电池芯11的顶端112分别具有一个正电的电极110，底端111则分别具有一个负电的电极114，而散热装置在本例中则是一片挠性导热垫片14，而此种挠性导热垫片14的材质可为例如橡胶或硅胶等可挠性材质，并且在制造过程中掺入碳粉或金属粉，使得挠性导热垫片14兼具导热的特性。

一并参考图4所示，本例的主固定框12及辅助固定框13是以塑料射出成形的塑胶框体，且主固定框12在射出成形时，受模具结构影响，可分别形成有一个外层122及一个浅层123，且在外层122形成有多个彼此交错的固定孔121及点胶孔120，浅层123处则形成多个大小及数量完全对应于固定孔121的穿孔124，而辅助固定框13则同样在射出成形时，形成有多个对应于上述固定孔121的容置孔131，当主固定框12与辅助固定框13相互迭合安装后，容置孔131与固定孔121彼此间，便一一相互对应地形成多组容置槽100，可供多数个电池芯11分别组装置至各容置槽100内，使得组装人员进行组装时，电池芯11不易从容置槽100滑出，以便后续进行点胶的作业。

为便于说明，在此将浅层123对应于外层122的点胶孔120位置称为挡止部125，由于电池芯11在组装至容置槽100时会穿过并且大致堵塞住穿孔124，浅层123藉由挡止部125与电池芯11被大致密封，使得主固定框12在外层122与浅层123间，形成一个大致封闭的空间，仅能藉由上方各点胶孔120对外导通。当然，此处必须说明的是，上述封闭空间其实并不能达到真正的气密，而是相较于点胶孔120，原有的固定孔121与穿孔124都被穿设固定于其中的电池芯11大致封闭阻挡。

随后，当将掺有例如碳粉等导热物质的胶体从外层122点胶孔120被适量注入，会被阻挡在浅层123与外层122间，使得具有黏滞性的胶体将缓慢地在浅层123与外层122之间流动灌注。待胶体凝固后，便会在各电池芯11接近顶端112的侧壁113位置，形成一层部份沾黏各电池芯11的点胶层10，一方面可供将电池芯11稳固地固定在容置槽100内，而另方面在浅层123与辅助固定框13之间的空间，则形成一个中空的通气散热部190，可大幅增加每一个设置在容置槽100中的电池芯11与空气的接触面积，更由于点胶层10掺杂有导热物质，因此点胶层10不仅可供固定电池芯11，更可在操作过程中，导离电池芯12所产生的热量，增加散热效率。

再将每个电池芯11的正电电极110，分别由顶端共同电极15以焊接的方式导接，且顶端共同电极15朝向主固定框12的边缘方向延伸有一个正电端151，而毎个电池芯11的负电电极114，则分别由底端共同电极16同样以焊接的方式导接，且底端共同电极16朝向辅助固定框13的边缘方向延伸有一个负电端161。

一并参考图5所示，再分别由一个金属片17将上、下两个挠性导热垫片14，分别朝向主固定框12及辅助固定框13压迫，并由一组例示为螺丝30的固定螺栓，将上、下两片金属片17固定在主固定框12及辅助固定框13，此时挠性导热垫片14亦受到金属片17的固定而被压迫形变，使得共同电极15、16受到挠性导热垫片14形变的回复力推压两端。由于挠性导热垫片14的两侧面，紧迫地贴附于顶端、底端共同电极15、16与各分别对应的金属片17，令电池芯11在操作过程中，不仅可以藉由上述点胶层10、通气散热部190分别散热，还可以再经由各电池芯11的两端，将产生的热导离至金属片17，使散热效率再度提高。

当然，本例虽然仅在主固定框12形成有浅层123与外层122，亦可在辅助固定框13以同样的形式，形成浅层123与外层122两层，并同样在于辅助固定框13的浅层123与外层122间点入适量的胶体，令电池芯11位于顶端112及底端111方向的侧壁113，皆能被点胶层10固定在容置槽100内。

本发明的一种框架具有点胶挡止的电池组件的第二较佳实施例如图6及图7所示，在本例中，是由两组电池组件相互组合，且电池组件更包括一个导接柱18’，而导接柱18’的体积是恰好对应电池芯11’的体积，导接柱18’在本例中所选用的材质是铜，除选用铜材质外，亦可选用铝、不锈钢、银、及其合金的集合，并无不可。

在将各个电池芯11’插入至容置孔131’中时，需预留一个容置孔131’，以供导接柱18’插入至剩下来容置孔131’内，接着由底端共同电极16’导接毎个电池芯11’的负电电极114’，以及导接导接柱18’朝向底部的一端，并将挠性导热垫片14’与辅助固定框13’结合，再由金属片17’隔着挠性导热垫片14’，同样再以螺丝锁固至辅助固定框13’，令挠性导热垫片14’形变而紧迫地贴附于底端共同电极16’，与对应的金属片17’，而本例的挠性导热垫片14’仅以设置一片为例。接着再将顶端共同电极15’分别导接至每个电池芯11’的正电电极110’，且顶端共同电极15’与导接柱18’呈隔绝开的设置。

透过导接柱18’令高导热电池模组的底端共同电极16’，导接至相邻的另一组高导热电池模组的顶端共同电极15’的正电端151’，导接完及形成一个串接回路，令两个电池模组的电池芯11’以串接的方式增加总电量，而另一组还没被导接的导接柱18’则另外设置一个导电连接件161’，令使得导接柱18’延伸并成为本发明的导热电池模组的负电端。当然，本例虽然是仅以两个高导热电池组进行串接，实际上串接数量可视需要的总电量来决定需串接的数量。

当然，如熟悉本技术领域人士所能轻易理解，本例中形成的导接回路亦可改成分别令两个顶端共同电极相互导接，以及令两个导接柱同样相互导接，令两个电池组中的电池芯能以并联的方式相互结合成一个并联电路。

一并参考图8及图9所示，在本例中，每个固定孔121’及容置孔131’更形成有三个干涉凸部1210’、1310’，且本例的干涉凸部1210’、1310’是一个与主固定框12’、辅助固定框13’共同射出成形的塑胶凸块，而塑胶凸块的数量可视需求而改，为避免过于紧迫而导致电池芯11’的表面刮伤及损坏，在设计干涉凸部1210’、1310’的突出程度时，可选择适当的突出程度，令电池芯11’能够被略为夹持的方式嵌入至容置槽100’内，使得设置在容置槽100’内的电池芯11’，于底端111’与顶端112’的位置的侧壁113’，可受到干涉凸部1210’、1310’固定，而得以被更明确地固定在容置槽100’内。

本发明的一种框架具有点胶挡止的电池组件的第三较佳实施例如图10所示，在本例中，通气散热部190”更包括两个换气孔1901”并可在其中一个换气孔1901”设置一个散热风扇20”，且在本例中，散热风扇20”的面积是正好对应换气孔1901”的开口面积，当电池芯导电时所产生的热被滞留在通气散热部190”时，可透过散热风扇20”将外部空气吹送至通气散热部190”，并从另一个换气孔1901”将空气吹出，使得滞留在通气散热部190”的热被强制对流的空气导离，当然，亦可在两个换气孔1901”分别各设置一个散热风扇20”，并将一个散热风扇20”以将空气吹入通气散热部190”设置，而另一个则是将通气散热部190”内的空气抽离出设置，令通气散热部190”内的空气形成对流，提升散热效率。

本发明所设计的一种框架具有点胶挡止的电池组件，在点胶过程中，可从点胶孔分别点入适量的胶体，并受到挡止部的阻挡，使胶体滞留在浅层，可充份利用少量的胶体，即可达到固定电池芯的效果，且电池芯大部份的体积可暴露于通气散热部的空间内，令每一个电池芯的侧边的面积都能充份的与空气接触，并可在通气散热部另开设换气孔，再将散热用的风扇装设在换气孔位置，藉以增加通气散热部内的空气流动，增加电池芯侧边的散热效率。

且在电池芯与顶端共同电极及/或底端共同电极更可设置一组散热装置，令电池芯产生最高温度的两端的热能因此被导离。另外，在主固定框及辅助固定框在射出成形时，更可在形成的固定孔及容置孔，分别朝向孔的中心方向延伸形成有干涉凸部，当电池芯安装于容置槽内时，可被干涉凸部暂时固定住，不易从容置槽内轻易滑出或掉落，可方更组装人员进行后续的点胶作业。

再者，由于电池芯被点胶后形成的点胶层稳固地固定，即使受到各种方向的晃动，电池芯的导接连结处也不易脱落，便可降低脱落或短路的情况发生，使用上的安全性也因此增加。再者，本发明的电源组件是由多个电池组共同串\并联而成，在进行电池组各别安装及拆卸都相当容易，在进行损坏或蓄电量已不足的电池芯的替换作业时，只需将出问题的电池芯所属的电池组进行更换，使得电源组件的更换上即为方便，不仅可增加更换效率，更可降低以往更换时所需要的过多人力资源，并达到上述所有的目的。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (11)

1.一种框架具有点胶挡止的电池组件，包括：

每个都具有两个端电极的多个电池芯；

一个具有一个外层及一个浅层的主固定框，其中该外层形成有多个固定孔及多个点胶孔，以及该浅层形成有对应前述固定孔的穿孔及对应前述点胶孔的挡止部；

一个形成有多个对应该主固定框固定孔的容置孔的辅助固定框，使得前述固定孔与容置孔，彼此两两对应地形成多组供前述电池芯置放的容置槽；

一组顶端与底端共同电极，分别导接上述电池芯的两端电极；及

一层分别沾黏该浅层的上述挡止部及上述对应电池芯、使得该浅层至该辅助固定框间形成有一个通气散热部的点胶层。

2.如权利要求1所述的电池组件，更包括一个与上述主固定框及/或辅助固定框结合、并导热迫紧接触至上述各电池芯的底端及/或顶端共同电极的散热装置。

3.如权利要求2所述的电池组件，其中该散热装置是一片挠性导热垫片。

4.如权利要求1、2或3所述的电池组件，其中该主固定框及该辅助固定框分别是一体成型的塑胶件。

5.如权利要求1或2所述的电池组件，更包括多个将挠性导热垫片、主固定框、辅助固定框及多个容纳于上述容置槽中的电池芯共同螺锁固定的固定螺栓。

6.如权利要求3所述的电池组件，更包括多个将所述挠性导热垫片、主固定框、辅助固定框及多个容纳于上述容置槽中的电池芯共同螺锁固定的固定螺栓。

7.如权利要求1所述的电池组件，其中该通气散热部更形成有至少两个换气孔。

8.如权利要求7所述的电池组件，更包括至少一个对应前述换气孔之一设置、供该电池芯导电产生且滞留在该通气散热部的热导离的散热风扇。

9.如权利要求1所述的电池组件，其中该点胶层是掺杂导热物质所构成。

10.如权利要求1所述的电池组件，更包括至少一个与上述电池芯体积对应的导接柱，其中上述电池芯数目少于上述容置槽，且上述至少一个导接柱被容纳于上述容置槽中的未容纳上述电池芯者，而该顶端共同电极及该底端共同电极之一，是导接至前述至少一个导接柱的一端，且该顶端共同电极或该底端共同电极中的另一者则与前述导接柱隔绝，使前述至少一个导接柱的另一端被暴露。

11.如权利要求1所述的电池组件，其中该主固定框在对应前述各固定孔处，及/或该辅助固定框在对应前述各容置孔处，朝向每一前述固定孔及/或每一前述容置孔分别形成有至少一个干涉凸部，供干涉固定一个前述电池芯的侧壁，而将该电池芯固定于该对应容置槽。