TW200814404A - Middle or large-sized battery module - Google Patents

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200814404 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 10 15 種中關於—種t尺寸或大尺寸電池模組，尤指— 堆包人（寸電池权組，其包括：—電池堆，此電池 气互相電㈣接之電池單元或單位模組，此等 二”位模組係在一橫向方向上被裳配；一第一模 二t—模組盒具有一完全圍繞此電池堆之-侧端及 二：1Γ池堆之一上端及一下端的結構，此第-模組 :、二則面分具有複數個外部輸入端及外部輸出端；一 弟：权組盒，此第二模組盒與此第一模組盒結合，且此第 :::盒具有一完全圍繞此電池堆之另-侧端及部分圍繞 =堆之此上端及此下端的結構，此第二模組盒於其前 刀具有複數個匯流棒，此等匯流棒使得此電池堆的複 固：極：連接至此等外部輸入端及外部輸出端；一設置 I b ^模組盒或此第二模組盒的感測結構；以及一設置 ^第模組盈或此第二模組盒的電池管理系統，且當此 電池官理系統與此感測結構連接時，此電池管理系統監測 及控制此電池模組的操作。 20 【先前技術】 近年來，可被充電及放電之二次電池已經被廣泛應用 為無線行動裝置的能量來源。此外，二次電池也吸引了不 注意在應用為電動車輛（EV)及混合電力車輛（HEV)的 月b I來源的方面上。這些車輛係被開發用來克服各種問 6 200814404 =如目前使用石化燃料之汽油及柴油車㈣造成之空氣 小尺寸行動裝置使用一個或複數個小尺寸電池單元 面，中尺寸或大尺寸裝置，如車輪，則使:二 有稷數個互相連接之電池單元的電池模組，以提 : 或大尺寸裝置所需之高輪出及大容量。 〃尺寸 r j:::能的話，中尺寸或大尺寸電池模組較佳地具有 並具有較小之Ϊ 里/體積比的稜柱電池或袋狀電池常被 池模組的電池單元。尤其，由於袋狀電池之重量t大 成ί也較低’所以使用紹薄板做為一保護結構的袋 狀黾池目前受到較多的注意。 15 20 圖1係白知之袋狀電池的代表性示意圖，圖！所示之袋 電池ΗΗ)具有兩分別自電池本體⑽之上端及 紙線職電極線120,且電極線11〇及電極線12〇彼此相 j。保禮結構⑽包含上保護單元及下保護單元。也就是 ^保I。構14G係-兩單凡結構…電極總成（圖中未示） 係被容納於—敎義於㈣結構Η0之上保護單元及下保 護單元之間的容納冑中，才目對側14〇a、上端鳩及下端 14〇c(即保護結構140之上保護單元及下保護單元的接觸區 域）則彼此結合以形成袋狀電池1〇〇。保護結構14〇係由一樹 脂層/-金屬薄膜層/-樹脂層之薄片結構構成。因此，可藉 由加熱及施壓於保護結構14G之上保護單元及下保護單元 之相對侧140a、上端1働及下端14〇c的方式，將彼此接觸 7 200814404 之保護結構140之上保護單元及下保護單元之相對側 140a、上端140b及下端140c互相結合，以將保護結構140之 樹脂層熔接在一起。依據環境的不同，保護結構14之上保 護單元及下保護單元之相對側140a、上端140b及下端140c 5 可藉由結合劑彼此結合。在保護結構140之相對侧140a中， 保護結構140之上保護單元及下保護單元的相同樹脂層係 彼此直接地接觸。如此，保護結構140之相對側140a的均勻 密封便可藉由熔接的方式達成。另一方面，在保護結構140 之上端140b及下端140c中，電極線110及電極線120分別自 10 保護結構140之上端140b及下端140c凸出。為此，保護結構 140之上保護單元及下保護單元之上端140b及下端140c彼 此熱熔接，且考慮到電極線110及電極線120的厚度以及電 極線110、電極線120與保護結構140之間的材料差異，一薄 膜狀密封結構160被插入於電極線110及電極線120與保護 15 結構140之間，以增加保護結構140的可密封度。 然而，保護結構140的機械強度較低。而為了解決此一 問題，一種將電池單元（單位單元）架設於一箱盒（如一卡匣） 的方式被提出，以製造出一具有穩定結構的電池模組。但 是，裝設有一中尺寸或大尺寸電池模組的裝置或車輛一般 20 僅具有相當有限的安裝空間。因此，當電池模組的尺寸由 於使用箱盒（如卡匣）的緣故而增加時，空間使用效率便會降 低。此外，由於其機械強度較低，電池單元在充電及放電 時重複地膨脹及收縮。因此，保護結構的熱熔接區域很容 易會彼此分離。 8 200814404 再者，當一中尺寸或大尺寸電池模組是使用複數個電 池單元或單位模組所構成，每一單位模組包括預先決定個 數之電池單元，需要一些元件來機械的結合或電連接此電 池單元或此單位模組，組合此機械結合或電連接元件之程 5 序是非常複雜的。更且，結合、焊接或接合此機械結合或 電連接元件是需要空間的，此導致整個系統的尺寸增加， 中尺寸或大尺寸電池模組結合於必須考量空間限制之儀器 或裝置時，系統尺寸之增加是不被喜歡的。 於此規劃了數個經由簡化組裝方法所製的之中尺寸或 10 大尺寸電池模組例如，日本專利申請公開第2005-209365號 揭露一電池模組包括有一供電池單元個別結合之中心骨架 以及一分別結合在中心骨架較低和較高端之尾邊和底邊骨 架藉此電池單元結合在此電池模組。此揭露之電池模組具 有在組裝此電池模組較為容易之優點。然而只有電池單元 15 中間部位固定在中心骨架，此導致電池單元在重複充電和 放電時不易保持電池單元之收縮和膨脹，以及因此，限制 了使用袋狀電池而不修飾電池單元。再者，連接電池單元 之電極端到電路版需要一些程序以使電池單元完成電連 20 更且，由於中心骨架之提供不可以避免的會使電池模 組尺寸增加。 又，日本專利申請公開第2003-123721號揭露一電池模 組設計成具有一結構，使一 d菱形電池堆固定在其一上邊盒 體、一下邊盒體、以及一對尾平板。然而此揭露之電池模 200814404

組具有一些問題··在於雷、、也g - 4 B 、曾t 牡於私池早兀相互緊密接觸而固定時會 V致熱分散不易完成，盆έ士 士 _ . /、、、、口構不谷易使用袋狀電池於電池 具中，以及連接尾平板需要-些額外之元件。 ^時’因為電池模組具是—個具有複數個電池單元相 互結合之結構體，當一此雷地置 一電池早凡發生超電壓，、超電流、 過熱％會造成電池模組且安 干 、、且/、文王性與細作效率變低。結果， 而要一個感測單元以债測超、 _ ^ ^ ^ ^ ^ 超電流、過熱。明確地 祝’廷壓和溫度感測器連接 逆赉幻電池早兀以在隨後或預先之 寸間間隔偵測和控制電池單元 #作。然而’此附加或連 :之感測早几會使電池模組之組裝程序變複雜，另外，由 供複數條電線給此附加或連接之感測單元也可能 b ’上所达―個細密而結構穩111的巾尺寸或大尺 寸琶池模組是有高度需I的 15 要的以及又要允許感測單以一簡 單結構7C*結合到其上。 【發明内容】 決：問：明係用於解決前述之問題以及其餘尚待解 、、也模：其2發明之目的在於提供-種中尺寸或大尺寸電 2 ;:Γ可縮小電池單元之尺寸及減輕其重量的感 雷 - 、/、上’且此感測單元可同時強化 〜早儿之低機械強度並感測電池單元之操作。 20 200814404 本發明之另一目的在於提供—種 數個達成機械結合及電性連接所…肩使用f 裝配而成的中尺寸或大尺寸電化裝配程序 丁包池杈組，因而降低中尺寸或 大尺寸電池模組的製造成本並在中 m X ♦絲中尺寸或大尺寸電池模組 =衣^场作過程巾，有效地避免短路或被破壞的現象發 生。 ::明之又一目的在於提供—種可藉由將中尺寸或大 尺寸電池拉組做為-單位元件的方式而製造的中尺寸或大 =:屮電池系統，此中尺寸或大尺寸電池電池系統具有 理想的輸出及容量。 15 20 依據本發明之-態樣，前述及其他的目的可藉由提供 一種中尺寸或大尺寸電池模組的方式達成，此中尺寸或大 尺寸電池模組包括：―電池堆，此電池堆包含複數個 電性連接之電池單元或單位模組，此等電池單元或單位模 組係在—橫向方向上«配；-第—模組盒，此第-模組 d有-完全圍繞此電池堆之—側端及部分圍繞此電池堆 之-上端及一下端的結構，此第一模組盒於其前面部分i 有複數個外部輸人端及外部輸出端；—第二模組盒，此第 二模組盒與此第—模組盒結合，且此第二模組盒具有— 全圍繞此電池堆之其餘側端及部分圍繞此電池堆之此上 及此下端的結構’此第二模組盒於其前面部分具有複數個 匯^_棒’此等匯流棒使得此電池堆的複數個電極端連接至 此*等㈣輸入端及外部輸出端；一設置於此第一模組金或 此第一模組益的感測結構；以及一設置於此第一模組盒^ 11 200814404 電池管理系統，且當此電池管理系統與此 的操作。¥ ’此電池f理系統監測及控制此電池模組 之中尺寸或大尺寸電池模財，電池堆係被 疋弟一拉組盒及第二模組盒，感測結構及電池管理系 統則設置於模★且各卜。& '' 00 ^ 、皿上因此，組裝電池模組的程序相當簡 早’而％池模組則具有一簡單且緊緻的結構。 在一較佳實施例中，中尺寸或大尺寸電池模組包括： 10 、⑷-包含複數個彼此串聯之電池單元或單位模組的 電池堆，此等電池單元或單位模組係在—橫向方向上被裝 酉己i (b)-上盒’此上盒具有一完全圍繞此電池堆之此側端 及料圍繞此電池堆之此上端及此下端的結構，此上盒於 其丽面部分具有複數個外部輸人端及外部輸出端； 15 (C)一下盒，此下盒與此第一模組盒結合，此第二模組 1 -有70王圍繞此電池堆之此其餘側端及部分圍繞此電 籲 隹之此上^及此下端的結構，此下盒於其前面部分具有 複數個匯流棒’此等匯流棒使得此電池堆的複數個電極端 連接至此等外部輸入端及此等外部輸出端； 20 Μ) 一感測結構，此感測結構具有一感測部及一導通 部，此感測部係設置於一被此下盒之前面部分及後面部分 所定義之空_，此㈣部用於相互導通此感測部； 12 200814404 (e) 5又置於此下盒之前面部分的前蓋，此前蓋用於保 護介於此等電池單元之電極端以及自外界引入之此等匯流 棒之間的導通，此前蓋係由_絕緣材料製成；以及 5 10 15 20 (f) δ又置於此下盒之背面部分的電池管理系統，且當 此迅池吕理系統與此感測結構連接時，此電池管理系統監 測及控制此電池模組的操作。 _ 所連’電池堆係設置於盒中，使得複數個電池單 元或，位模組於橫向方向上被裳配。在本案之說明書中， $池早7G或早位模組之被其電極端凸出的區域被定義為前 方f後方而電池單^或單位模組之相對的邊緣則被定義 :、向方向目此’虽電池單元或單位模組之電極端係被 排列於電池模組之前方及後方時，電池堆之電池單元或單 ，模組係被裝配而使得電池單元或單位模組之一邊緣係對 f'於地=被裝配。較佳地，電池堆包括複數個單位模組， 母此等單位模組分別具有複數個平板狀電池單元，此 Γ板=電池單元於其上端及下端具有複數個電極端。每一 早t板，包括二或多個互相堆疊之電池單元以及-對高強 度：池盍’此等電池單元之電極端係互相串聯，且此； 極端’間的電極端連接部係呈彎曲狀，以使電池單元可互 相堆疊，且當此對電池蓋互相結合時，+ 了此等带碲^ 此對電池蓋圍繞除 了此池早π之電極端以外之此等電池單元 平板狀電池單元為具有一小厚度及—相對大之寬声及 二電池’使得當二次電池互相堆叠而構成;池 旲、、且日守，一次電池的總體尺寸可以最小 在—較佳實施 13 200814404 例中，每一平板狀電池單元為___±π ^ 係設置於-由薄片板椹…厂 且其電極結構 …二^ 也盒中，此薄片板包含-黏 電池盒之上端及下端凸出。尤其，每-電池單元=1 薄片板構成之袋狀電池盒中。U 八有刚述之結構的二次電池將被稱為袋狀電池。 衣狀屯池之盒可具有各種結構，例如，袋狀電池之盒 的結構可使電極結構被容納於—形成於_兩單元結構之: 10 側内表面及/或下側内表面的容納部中，且上及下：觸區域 皆被密封。 電極結構包括陰極及陽極，藉由這些陰極及陽極，電 池之1電及放電才可能實現。當隔離部位於各陰極及陽極 之間時，電極結構之陰極及陽極互相堆疊。例如，電極結 構可為一 jelly-roll式結構、一堆疊式結構或一堆疊/彎折式 15結構。電極結構之陰極及陽極可具有使得陰極之電極接頭 及陽極之電極接頭自電池直接向外凸出的結構。或者，電 極結構之陰極及陽極可具有使得陰極之電極接頭及陽極之 电極接頭與額外電線連接的結構，而此電線再自電池向外 凸出。 電池單元係一對一或二對二地被一由合成樹脂或金屬 構成之高強度電池蓋圍繞，以構成一單位模組。除了保護 具有低機械強度的電池單元以外，此高強度電池蓋在電池 單元充電及放電時限制了電池單元之重複的膨脹及收縮變 14 200814404 化。如此，避免了電池單元之各密封區域之間的脫離。因 此，可製成一具有更佳安全性的中尺寸或大尺寸電池模組。 在一單位模組中，電池單元係彼此串聯及/或並聯，或 一單位模組之電池單元係與串聯及/或並聯至另一單位模 5 組之電池單元。在前述之較佳實施例中，複數個單位模組 係藉由將電池單元的電極端彼此結合的方式被製成，且當 電池單元被安排在縱向方向上串聯時，電池單元的電極端 連續地彼此鄰近，彎折電池單元兩次或兩次以上。使得電 池單元互相堆疊並彼此緊密接觸，再以電池蓋圍繞事先預 10 定數目之互相堆疊的電池單元。 電極端之間的連接可由幾種方式達成，如熔接、焊接 或機械結合。較佳地，電極端之間的連接係由熔接方式達 成。 當電池單元之電極端彼此連接時，由複數個電池單元 15 高密度堆疊而成的電池堆係垂直地設置於可分離之上盒及 下盒中，而在一組合式結合結構中，此上盒及此下盒係彼 此結合。 較佳地，上盒及下盒具有一圍繞電池堆之邊緣並將電 池堆之外表面暴露至外界的結構，以在電池堆設置於上盒 20 及下盒及將上盒及下盒彼此結合後，輕易地達成電池堆之 熱能排散。因此，如前所述，上盒具有一完全圍繞電池堆 之側端及部分圍繞電池堆之上端及下端的結構，下盒則具 有一完全圍繞電池堆之另一側端及部分圍繞電池堆之上端 及下端的結構。 15 200814404 在-較佳實施例中，上盒及下盒於它們的内側具有複 數個架設溝槽，且電池單元或單位模組之邊緣則插 架設溝槽中。 一 當電池堆包含複數個單位模組時，這些單位模組所呈 5之電池蓋於它們外表面之鄰近上端或下端的部分設置有複 數個具有-事先預定尺寸並用於輕易固定這些單位模組的 :_構，這些電池蓋並於其外表面之鄰近相對側的部分 φ 认置有複數個具有一事先預定尺寸並用於輕易固定此等單 位杈組的階狀結構。如此，電池堆被穩固地固定至盒中， 且田單位模組彼此緊始、接觸時，使得單位模組互相堆疊。 因此，電池堆的總體尺寸可進一步縮減。此外，上盒及下 盒的那些架設溝槽的結構係對應於那些階狀結構。 —因此，鄰近單位模組之邊緣而形成之階狀結構插入上 盒及下盒的架設溝槽中。所以，即使僅有單位模組之邊緣 15被固疋至上盒及下盒，仍可形成一非常穩定的結合結構。 較佳地，下盒於其前面部分及後面部分之内側具有複 • 數個固定溝槽，且電池單元之電極端連接部插入這些固定 溝槽中。因此，可避免電池堆往前或往後移動，以維持相 鄰之電極端連接部之間的隔離。 20 較佳地，下盒於其前面部分具有一對狹缝，且電池堆 之位於最外側之電極端插入這對狹縫中。當電池堆架設於 下盒時，電池堆之位於最外側之電極端便藉由這些狹缝暴 路至外界並被彎折，使得電池堆之位於最外側之電極端與 下盒之前面部分緊密接觸。因此，電池堆之位於最外側之 16 200814404 :極端可更輕易地連接至設以下盒之前面部分的匯流 依據％境的不同、一導通結構可更至少設置於 入端及外部輪出端其中， 。輸 立與一電性莫、S邮中 以口疋刚盍之上端並協助建 可包含、Γ 電力線之間的連接。每—導通結構 二：弓曲部’以彈性地圍繞電力線。除此之 笔且 有復數個用於15] $發士 μ ΛΑ % a八 、（電力線的孔。絕緣結合結構插人對應之 中，使得絕緣結合結構與某些電力線結合。 車乂么地，4盍在組裝結合時係與下盒結合。 藉由將電池堆設置於上各及人 及將另人"， 其中之一(例如下盒) =另—益（例如上盒）與—框架結構結合的方式，上盒及下 Γ 合」上盒及下盒之間的結合可藉由幾種方式達 中。或：：：Γ'可旋入設置於另一盒之對應位置的螺槽 15 20 钤人則/可形成於其中一盒中，而-對應於此勾的 上各及下成於另—盒中。如此，無須額外的結合結構， 1及下i之間的結合便可達成。 較佳地，下盒於其前面部分及/或後 下 :結::二结合部自下盒凸起並於其中央部=二； 1面^^固疋至—外部裝置^更佳地，形成於下盒之 面部分的下端之結合部具有-對凸起結合 ° /、中之—凸起結合部高出另一凸起結 一凸起結合部之厚度的高度。因此，當一中尺夂Π: 電池系統係由複數個電池模組構成時，各電池模組之間的 17 200814404 結合可輕易地完成 構。 且構成之電池系統可具有一緊緻的結 八、方面，S了安全及操作效率的考量，需要對一包 2 池單元的電池模組之祕單元之電壓及溫度進 :::I加以控制。尤其’需要量測個別電池單元或個別 連接區域的電壓。為此，附加設置之用於量測電池單

10 -之電壓或溫度的感測結構實為—進一步複雜化電池模組 之結構的重要因素。 :述之問題可藉由一沿著其中一盒(即上盒或下盒)設 π之！縣構解決’以感測本發明之電池單元之電壓及/或 f度。尤其，如前所述，感測結構具有設置於一被下盒之 河面部分及後面部分所定義空間内之感測部及—用於:互 導通感測部之導通部。感縣構可為-電壓感測結構或一 溫度感測結構。 15 在一較佳實施例中，電壓感測結構之感測部係設置於 下盒之前面部分及後面部分。設置於下盒之後面部分的感 • #部可直接連接至電池管理系統，設置於下盒之前面部分 的感測部則可藉由一設置於下盒之底端的導通部而連接至 電池管理系統。 20 在另一較佳實施例中，感測結構包含設置於電池單元 或電池堆之單位模組的電熱調節器，此電熱調節器並連接 至電池管理系統。 另一方面，下盒於其背面部分具有一凸起電池管理系 統容納部，而一電池管理系統與此凸起電池管理系統容納 18 200814404 部整合地組合。較佳地，電池管理系統係容納於此凸起電 池管理系統容納部中，此電池管理系統容納部並可具有一 電熱調節器接頭及一通訊接頭。 如雨所述，當複數個電池模組用於構成一中尺寸或大 尺寸電池系統時，電池管理系統係設置於個別的電池模 組，且可被稱為「從屬電池管理系統」。 10 15 20 本發明之中尺寸或大尺寸電池模組具有一緊緻的結 構，且無須使用複數個結構便可使中尺寸或大尺寸電池模 組=到穩定的機械結合及電性連接。此外，可使用一事先 預=數目之私池單元構成一電池模組，如4、6、8或1 〇個電 "" 如此可有效地將一需要數目之電池模組設置於 一有限的空間中。 、 出及Γΐί發明的另—11樣，本發明另提供—種具有高輪 『ιΓ里的中尺寸或大尺寸電池系、统’此電池系統藉由 將稷數個電池模組連接的方式構^ 由 巾尺寸或大尺寸電池系統可基於理想之 及tL將單位模組結合的方式構成。在考慮-電池系： 的女I效率及結構穩定， = = 動裂置中，如電動車輛、混合電力車輛、電 弘動腳踏車，而這此岸用 頻繁地暴露於震動及強衝擊：應用均具有一有限的空間並 【實施方式] 19 200814404 ' 以下，本發明之較佳實施例將配合圖式詳細敘述於 下。需注意的是，本發明之範疇並非僅限於下列所揭露的 的實施例。 圖2係顯示本發明一實施例之構成一單位模組之電池 5 蓋的示意圖。 請參閱圖2，藉由將電池單元設置於電池蓋200之内的 方式，電池蓋200補強兩袋狀電池的機械強度，而這些袋狀 電池則如圖1所示。如此，電池單元便可輕易地被放置於一 ® 模組盒（圖中未示）内。此兩電池單元係被彎折，使得位於電 10 池單元一側的電極端彼此串聯。接著，此兩電池單元被放 置於電池蓋200之内，且此兩電池單元彼此緊密接觸。 電池蓋200包括一對彼此結合的蓋結構210、220，而蓋 結構210、220係由高強度的金屬片製成。在電池蓋200的相 對侧設置有階狀結構230，以供模組固定。在電池蓋200的 15 上端及下端也設置有階狀結構240，其功能與階狀結構230 相同。此外，固定部250係形成於電池蓋200的上端及下端， φ 且固定部250橫向地延伸。藉由設置固定部250，電池蓋200 可輕易地架設至模組盒。 電池蓋200於其外表面設置有複數個線狀凸起260，這 20 些線狀凸起260在縱向方向上彼此間隔。一形成於電池蓋之 中央的凸起261具有一凹陷部262, 一電熱調節器（圖中未示） 則設置於此凹陷部262。在這些線狀凸起260中，位於上端 及下端之凸起具有以互相對應之形狀而形成的凸出部 263 、 264 ° 20 200814404 • 圖3係顯示一包含複數個單位模組之電池堆300的示意 圖。- 請參閱圖3，電池堆300包含4個單位模組200、201，而 兩電池單元（圖中未示）則設置於這些單位模組200中。因 5 此，總共有8個電池單元包含於電池堆300中。相鄰之電池 單元的電極端係彼此串聯，而相鄰之單位模組的電極端也 彼此串聯。電極端連接部3 10係被彎折而具有一 T形狀的剖 面，以形成電池堆。位於最外側之單位模組200、201的外 • 部電極端320、321則被朝向内側彎折而具有‘η ’形狀的剖 10 面，使得外部電極端320、321比電極端連接部3 10稍微凸出 一點。 圖4係顯示本發明一實施例之中尺寸或大尺寸電池模 組之上盒、下盒及前蓋的示意圖。 請參閱圖4,上盒400具有一完全圍繞圖3所示之電池堆 15 之一端及部分圍繞此電池堆之上端及下端的結構。上盒4.00 於其前面部分410設置一對外部輸入端及外部輸出端420。 • 下盒500具有一完全圍繞此電池堆之另一側端及部分 圍繞此電池堆之上端及下端的結構，下盒500於其前面部分 5 10設置有一對匯流棒520，以將電池堆之電極端連接至外 20 部輸入端及外部輸出端420。尤其，當上盒400及下盒500彼 此結合時，上盒400及下盒500僅圍繞電池堆（圖中未示）之邊 緣，使得電池堆（圖中未示）之外表面暴露至外界，以使電池 堆之熱能排出可以達成。 21 200814404 每一匯流棒520的上端具有一凹陷部，使得當上盒400 與下盒500互相結合時，位於上盒400之前面部分410的外部 輸入端及外部輸出端420插入匯流棒520的凹陷部中。 在上盒400及下盒500的内側設置有複數個架設溝槽 5 530，以供電池單元的邊緣或單位模組的邊緣架設於上。此 外，架設溝槽530的結構使得圖2所示之單位模組的階狀結 構可安裝於對應的架設溝槽530中。 另一方面，上盒400及下盒500具有複數個通孔430、 532，以讓冷卻劑（通常是空氣）分別流過。如此，當電池堆 10 架設於上盒400及下盒500時，有效地冷卻便可達成。 在下盒500之前面部分另設置有一前蓋600，以保護電 * 池單元之電極端與自外界引入之匯流棒之間的導通。前蓋 600係由絕緣材料製成。 外部輸入端及外部輸出端420更設置有一導通結構 15 440，以固定前蓋600並協助建立與一電性導通所需之電力 線（圖中未示）之間的連接。為了易於瞭解，在圖4中，導通 結構440是與外部輸入端及外部輸出端420相隔一段距離而 被繞出，並位於匯流棒520之前。每一導通結構440之一端 具有一結合插入孔，以供對應之外部輸入端及外部輸出端 20 420插入。此外，每一導通結構440包含一對彎曲部，以彈 性地圍繞電力線。 前蓋600具有一固定孔610以固定一電力線。一絕緣結 合結構（圖中未示）插入對應之固定孔610中，使得絕緣結合 結構與某些電力線結合。 22 200814404 下盒500於其前面部分510具有一對狹缝522,它們分別 位於下盒500之前面部分510的右側及左側。如此，電池堆 之位於最外側的電極端可以插入對應的狹缝522中。當電池 堆架設於下盒500時，電池堆之位於最外侧的電極端經由狹 5 缝522暴露至外界並被彎折，使得電池堆之位於最外側的電 極端與下盒500之前面部分510緊密接觸。因此，電池堆之 位於最外側的電極端可與位於下盒500之前面部分510的 匯流棒520輕易地連接。 • 圖5及圖6係顯示當單位模組設置於本發明一實施例之 10 中尺寸或大尺寸電池模組的下盒時，此中尺寸或大尺寸電 池模組的前面部分及後面部分的示意圖。 請參閱圖5及圖6，下盒500在前面部分5 10及後面部分 540的内側設置複數個固定溝槽550，單位模組200之電極 端連接部3 10以及設置於各單位模組200之電池單元的電極 15 端連接部310則插入這些固定溝槽550中，且固定溝槽550具 有對應於電極端連接部310、270的形狀。因此，固定溝槽 φ 550可防止電池堆300往前或往後移動並維持介於相鄰之電 極端連接部之間的穩定絕緣。尤其，一電池蓋位移防止凸 起552、一電池蓋固定導引部554及一電極端隔離牆556設置 20 於每一固定溝槽550，以完成單位模組200之更穩定的固定 及絕緣。 此外，下盒500於其前面部分的下端設置有一結合部 560，此結合部自下盒500凸起並於其中央部分具有一通孔 562。如此，下盒500便固定至一外部裝置（圖中未示）。 23 200814404 尤其，一形成於下盒500之後面部分下端的凸起結合 部570具有一對互相對應之結合部572、574，且結合部572 高於結合部574—等於結合部574之厚度的高度。因此，當 一中尺寸或大尺寸電池系統係由複數個電池模組構成時， 5 各電池模組之間的結合可輕易地完成，且構成之電池系統 可具有一緊緻的結構。凸起結合部570的詳細結構將顯示於 圖12中。 一電池管理系統600設置於下盒500的後面部分540， 電池管理系統600係被容納於一整合形成於下盒500之電池 10 管理系統容納部580中。電池管理系統容納部580並具有一 電熱調節器接頭582及一通訊接頭584。 圖7至圖10係顯示一應用於本發明一實施例之中尺寸 或大尺寸電池模組之電壓感測結構及如何將此電壓感測結 構設置於電池模組的示意圖。 15 請參閱圖7至圖10，電壓感測部700包含：一對支撐部 710、712，支撐部710、712係設置於電池模組800底部之 一對應於電池單元或單位模組之電極端連接部3 10的區域 内；一線狀導通部720,以使支撐部710、712彼此電性連接； 複數個導通壓縮彈簧730，每一導通壓縮彈簧730的一端固 20 定於對應之支撐部710或支撐部712，而另一端則彈性地連 接至對應之電極端連接部310 ; —設置於後支撐部712的電 池管理系統及一接頭584。 24 200814404 具有前述之結構的電壓感測部700以插入的方式設置 於下盒500之前面部分510、後面部分540及底部590。因此， 電池模組800可輕易地組合並具有一穩定的結構。 圖11及圖12係顯示本發明一實施例之中尺寸或大尺寸 5 電池模組之部分組合狀態的示意圖。 請參閱圖11及圖12，電池模組800可藉由將上盒400及 下盒500結合的方式輕易地組合而成。電池管理系統（圖中 未示）係被容納於一整合設置於下盒500之後面部分540的 電池管理系統容納部580中。因此，電池模組800具有一簡 10 單且緊緻的結構。此外，可藉由將形成於下盒500之後面部 分540下端的一對結合部572、574互相結合的方式使得兩個 或兩個以上的電池模組互相連接，而此對結合部572、574 具有不同的高度。 圖13細顯示本發明一實施例之中尺寸或大尺寸電池系 15 統之組合方式的示意圖。 如圖13所示，在中尺寸或大尺寸電池系統900中，複數 個電池模組800、801(其中一個電池模組如圖12所示）設置於 一框架910，這些電池模組800、801藉由一電力線920(部分 顯示）連接至一設置於框架910$—側的電力/電子次架構 20 930。 電力/電子次架構930包含一連接至各個電池模組 800、801之電池管理系統（圖中未示），即從屬電池管理系 統，的主電池管理系統，以控制各從屬電池管理系統及各 25 200814404 種電力/電子裝置處理電池系統9〇〇之過度充電、過度放電 及超電流等現象並輸入及輸出電力。 " 電池核組800、801係藉由結合部56〇及相對的支撐結構 940 942而固定於框架91〇。因此，當外力施加於電池系统 5時，電池系統的結構仍相當穩定。 雖然為了說明的需要而揭露了前述之實施例，但在本 叙明所屬技術領域具有通常知識者都知冑，任何可能的變 曰加或取代均未脫離如本案申請專利範圍所揭露之本 發明的範疇及精神。 10 ^如前所述，本發明具有簡化感測單元之架設程序的功 效’、且可在有效強化電池單元之低機械強度及感測一中尺 =或大尺寸電池模組之電池單元之操作狀態的同時，縮小 電池單的重里，入尺寸。此外，本發明可在無須使用複數 2用於機械結合及電性連接之結構的情況下而藉由簡單的 裝配程序製造而《，因而降低電池模組的製造&費及避免 電池模組在製造或操作的過程中發生短路的現象。再者， 本t明可使用做為單位元件之電池模組而組成一中尺寸或 20 大尺寸電池系統。 【圖式簡單說明】 圖1係習知之袋狀電池的代表性示意圖。 26 200814404 圖2係絲員不本考务明—.^ / t ^ , 示意圖。心例之構成—單位模組之電池蓋的 圖3係顯示-包含複數個單位模組之電池堆的示意圖。 ::係顯：本!!—實施例之中尺寸或大尺寸電池模組之 益下孟及鈿盖的示意圖。 圖5及圖6係顯示當單位模組設置於本發明—實施例之中 二寸或^尺寸電池模組的下盒時，此中尺寸或大尺寸電池 杈組的丽面部分及後面部分的示意圖。 圖7至圖10係顯示一應用於本發明一實施例之中尺寸或大 尺寸兒池杈組之電壓感測結構及如何將此電壓感測結構設 置於電池模組的示意圖。 圖11及圖12係顯示本發明一實施例之中尺寸或大尺寸電 池模組之部分組合狀態的示意圖。 15 圖13細顯示本發明一實施例之中尺寸或大尺寸電池系統之 組合方式的4示意圖。 【主要元件符號說明】 100袋狀電池 110、120電極線130電池本體 14 0保遵結構 14 0 a相對側 140b上端 140c下端 160密封結構 200電池蓋 210、220蓋結構230、240階狀結構250固定部 27 200814404 260線狀凸起 261凸起 262凹陷部 263、264凸出部 270、310電極端連接部 200、201單位模組300電池堆 400上盒 320、321外部電極端 410前面部分 420外部輸入端及外部輸出端 430、532 通孔 500下盒 440導通結構 510前面部分 520匯流棒 522狹缝 530架設溝槽 540後面部分 550固定溝槽 556電極端隔離牆 552電池蓋位移防止凸起 554電池蓋固定導引部 560結合部 562通孔 570凸起結合部 572、574結合部 580電池管理系統容納部 584通訊接頭 582電熱調節器接頭 610固定孔 590底部 600前蓋 600電池管理系統700電壓感測部 710、712支撐部 720線狀導通部 730導通壓縮彈簧 800、801電池模組 910框架 900中尺寸或大尺寸電池系統 920電力線 930電力/電子次架構 940、942支撐結構 28

Claims (1)

1. 200814404 十、申請專利範圍： 1· 一種中尺寸或大尺寸電池模組，包括： 电也隹包§複數個互相電性連接 模組，料池單元或單位模組係在-㈣西Γ 部分丄;堆之-側端及 Φ 工舾汉下翊的結構，該第一 盒於其前面部分具有複數個外部輸人端及外部輪出端；、、、、 第一杈組盒結合於該第一模組盒，且該第二 設計成一完全圍繞該電池堆之另一側 、、里 ::: 下端的結構，該第二模組盒於其前面部分 /、有稷數個匯流棒以使得該電池堆的複數個電極端連接至 該等外部輸入端及外部輸出端； 及 一感測結構設置於該第一模組盒或該第二模組盒； 以 15 :電池管理系統設置於該第一模組盒或該第二模組 # 益，备其與該感測結構連接時，可以監測及控制誃雷冲y 組的操作。 ^ 2·如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中該兩 池模組包括： ^ 20 (a) 一包含複數個彼此串聯之電池單元或單位模組的電 池堆，該電池單元或單位模組係在一横向方向上被裝配；％ 29 200814404 (b)—上盒設計成一完全圍繞該電池堆之一側端及部 刀圍、、:T&該包池堆之上端及下端的結構，該上盒於其前面部 分具有複數個外部輸入端及外部輸出端； (C)一下盒結合於該第一模組盒，該第二模組盒設計成 5 一完全圍繞該電池堆之另一側端及部分圍繞該電池堆之上 端及I端的結構，該下盒於其前面部分具有複數個匯流棒 以使侍該電池堆的複數個電極端連接至該外部輸入端及該 外部輸出端； ,(d)一感測結構具有設置於一被該下盒之前面部分及 10後面邛分所定義空間内之感測部及一用於相互導通該感测 部之導通部； 上入〇)目又置於该下盒之前面部分的前蓋，該前蓋用於保 濩介於該等電池單元之電極端以及自外界引入之該匯流棒 之間的導通，該前蓋係由一絕緣材料製成；以及 15 、（f) 一電池管理系統設置於該下盒之背面部分，當其與 該感測結構連接時，可以監測及控制該電池模組的操作。 3·如申請專利範圍第2項所述之電池模組，其中 該電池堆包括複數個單位模組，每一單位模組具有複 數個平板狀電池單元，該平板狀電池單元於其上端及下端 20 具有複數個電極端；以及 母單位模組包括二或多個互相堆疊之電池單元以及 :對高強度電池蓋，該電池單元之電極端係互相串聯，且 吞電極‘之間的電極端連接部係呈彎曲狀，以使電池單元 相堆$ ’且當該對電池蓋互相結合時，該對電池蓋圍 200814404 ^除了該等电池早破電極端以外之該等電池單元的外表 各及ϋϋ利範圍第2項所述之電池模組，其中該上 ;元：::二内侧具有複數個架設溝槽，且該電池 早几成早位柄組之邊緣插入該架設溝槽中。 中兮!^如申請專利範圍第3項或第4項所述之電池模組，盆 10 數:：有盘ΪΓ卜表面之鄰近上端或下端的部分設置有複 ，尺寸並用於輕易固定該等單位模組的 置η °，池盍亚於其外表面之鄰近相對侧的部分設 —事先預定尺寸並用於㈣固定該等單位 ；：：：：：" 各6·如申睛專利範圍第3項所述之電池模組，其中該下 盒於其前面部分及後面部分之内侧具有複數個固Ϊ溝#， 15 且該電極端連接部插入該固定溝槽中。 各7·如申請專利範圍第3項所述之電池模組，其中該下 4面邛分具有一對狹缝，且該電池堆之位於最外側 之電極端插入該對狹缝中。 、8·如申請專利範圍第7項所述之電池模組，其中該電 j隹之位於最外侧之電極端在插入該對狹缝後被折彎，使 得該位於最外側之電極端與位於該下盒之前面部分的匯流 棒互相連接。 、.9·如申請專利範圍第2項所述之電池模組，其中每一 忒等匯流棒之上端係具有一凹陷部，使得當該上盒與該下 31 200814404 10 15 20 tr结合時’位㈣上盒之前面部分的外部輸入端及外 邛輸出端插入該等匯流棒之凹陷部中。 10.如申請專利範圍第2項所述之電池模組，更包括： 、曾一至少設置於該外部輸人端及外部輸出端其t之-的 v通結構，以固定該前蓋之上端並 所需之電力線之間的連接。 通 —.如申明專利範圍弟2項所述之電池模組 盍在組裝結合時係與該下盒結合。 —I2·、如申請專利範圍第2項所述之電池模組 盍具有複數個用於固定一電力線的孔。 a如申請專利範圍第2項所述之電池模組，直中該下 财面部分及/或後面部分的下端具有一結合部，該結 ^該下金凸起並於其中央部分具有—通孔，使得該下 是固定至一外部裝置。 、 14.如申請專利範圍第13項所述之電池模相，1中該灶 成於該下盒之前面部分或後面部分的下端，該結二起ί::Τ合部，且其中之一凸起結合部高出另 凸l、、、D &邛一專於另一凸起結合部之厚度 。 人a如申請專利範圍第2項所述之電池模組^中該下 盈於其背面部分具有一凸起電池管理系統容納部。 16.如申請專利範圍第！項所述之電池模組，更包括： 節哭設電，之該等電池單元或單位模組的電熱調 °。 “電"、、調節器係連接至該電池管理系統。 其中該前 其中該前 32 200814404 I7·如申請專利範圍第ls項所述之電池模組，其中該電 池官理系統容納部具有一電熱調節器接頭及一通訊接頭。 種Λ尺寸或大尺寸電池系統，該f池系㈣將如 明專〗靶圍弟1所述之電池模組做為一單位元件。 I9·如申請專利範圍第18項所述之電池 池系統係做為電動車㈣混合電力車輛㈣力來源。中該電 33