TWI323952B - Assemblable spacer for preparation of battery module - Google Patents

Description

1323952 . 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 鵪 本發明為一種組合式隔間，其用於製備一電池模組， 該電池模組使用圓柱形電池作為電池單元，且，更具體的 是，本發明為一種隔間以及包含該隔間之一電池模組，該 隔間包含複數電池容置部，該些電池容置部分別於一框體 之相對較大表面形成，該些電池容置部具有對應於該些圓 •I 柱形電池外表面之半圓柱形内部結構；以及複數組合式耦 • 合部，其分別於該些電池容置部之相對側形成，該些組合 式耦合部可與對應之組合式耦合部耦合或分離。 、 【先前技術】 最近，一種可充放電的二次電池被廣泛的使用在無線 行動裝置上作為功率源。同時，二次電池作為電動車與混 合動力電動車之動力來源之情況已引起相當大之注意，其 • 可用來解決使用石油的汽柴油引擎所造成的空氣污染問 題。 小型行動裝置在每個裝置上使用一或多個小型電池。 另一方面，中或大型裝置，如汽車，因為中或大型裝置需 要高輸出與大容量，所以需使用由複數個電池單元彼此互 相電路連接之中或大型電池模組。 該電池模組係一種複數電池單元彼此互相以串聯或並 • 聯方式電性連接之電池結構。維持電池單元的排列結構使 得這些電池單元可以彼此互相序列地連接，對於電池模組 1323952 'c 來說非常重要。 尤其是，作為電池模組之電池單元的圓柱形二次電 池，因為外觀特性，保持此排列的結構非常困難。因此， 對於這些圓柱形二次電池需要使用附加的固定構件。舉例 來說，一般排列圓柱形二次電池並固定該排列的圓柱形二 次電池的方式，係利用固定膠帶或是以塑膠包覆該排列的 圓柱形二次電池，以保持該圓柱形二次電池的排列結構。 Φ 根據情況，可在該些電池單元之間附接一雙面膠帶，藉以 - 更為提升該些電池單元間的輕合力。 然而，固定膠帶及塑膠包覆的力量小，且因此，該固 - 定膠帶及塑膠包覆會有非常高的機率會損壞或斷裂。因 . 此，該固定膠帶及塑膠包覆並不適合穩固地保持該些電池 單元的排列結構。另外，當利用該固定膠帶或是該雙面膠 帶構成該電池模組時，移除或附接該固定膠帶或是該雙面 膠帶之流程係複雜且麻煩地，其亦是對於構成該電池模組 Φ 增加所需時間的因素。 一般來說，藉由調整該些電池單元彼此互相連接的數 量，可使該電池模組具有各種輸出及容量。然而，對於圓 柱形電池單元，需要一固定構件，以保持該圓柱形電池單 元的排列結構。因此，當以該些圓柱形電池單元構成該電 池模組時，必須依據所欲組合之電池單元的數量，製造多 " 種固定構件。 ' 在此連接器中，日本未審查專利公開案案號 2000-100401、日本專利登記案號3679705、日本未審查專 1323952 r 利公開案案號1995-85896、日本未審查專利公開案案號 -2〇〇4_31284、韓國專利登記案號497252以及韓國未審查專 利公開案案號2005-384揭露一種構件，其用於裝設兩個圓 柱形電池。然而，這些習知的裝設構件具有許多問題，如 因為這些裝設構件的結構特性，其不可能使這㈣柱形電 池牢固地穩定裝設，且當製備一電池模組時，因需要而需 附加的構件以連接複數裝設構件。 鲁舉例來說’日本未審查專利公開案案號2〇〇〇·ι〇〇4〇ι 揭露-種經由-隔間之相對側所形成的通道結構，除了該 =之相對端外’該相對側位於該隔間之預設區域，以： 田對包含彼此互相緊密附接之圓柱形二次電池的電 '組充電及放電時，因所產生廢熱的積聚，造成充電及放^ 特f生的惡化。然而，在這種結構中，當複數隔間用於製造 包池模組時，這些隔間必須藉由焊接、接合或是附加的 •，合構件彼此互相耦合，其導致製造流程複雜，且因此，、 里產效率低下。更進一歩，舉例來説，如上述習知技藝所 揭露，當這些隔間藉由點焊彼此互相耦合時，這些垾二部 及這些電池的端子部可能因為外部碰撞導致彼此互相接 =，造成外部短路的發生。當使用這些隔間之電池模組穿 °又於〜汽車中時’在使用該電池模組時’電池模 : 可台μ # , _ , J电 >也 〜者火或爆炸。因此，所揭露的隔間嚴重影響電池模会 的安全性。 n 【發明内容】 1323952 , 因此，本發明的目的為排除前述習知技藝所遇到之問 題或其他尚未解決的技術問題。 睿 具體的是，本發明之一目的係提供一種隔間，其可穩 固地裝設圓柱形電池單元同時防止内部短路的發生、製造 一種結構性穩定之電池模組以及當對該些圓柱形電池單元 充電時有效地散除所產生之廢熱。 本發明之另一目的係提供一種隔間構成，使得該些隔 間在製造電池模組時，依據所需之電池單元的數量，可彼 - 此互相易於組合。 本發明之再一目的係提供一種電池模組，其包含上述 - 隔間，藉此使該電池模組具有穩固及緊密結構。 . 根據本發明之一樣態，上述及其他目的可藉由提供一 種隔間而達成，該隔間係用於製備使用圓柱形電池作為電 池單元之電池模組，其中該隔間包含：複數電池容置部， 其分別於一框體之相對較大表面形成，該些電池容置部具 • 有對應於該些圓柱形電池外表面之半圓柱形内部結構；以 及複數組合式耦合部，其分別於該些電池容置部之相對側 形成，該些組合式耦合部可與對應之組合式耦合部嚙合或 分離。 在根據本發明之組合式隔間中，該些電池容置部分別 於該框體構件之相對較大表面（上及下表面）形成。因此 ，其可裝設兩個電池單元至一個單獨隔間。根據情況，複 ' 數電池容置部可在該框體構件的各較大表面形成，使得兩 個或更多電池單元可容置於該對應的電池容置部。舉例來 1323952 , 說，當兩個電池接收部於該框體構件之各較大表面形成 ； 時，總共四個電池單元可裝設至一個單獨隔間。於該框體 之上及下表面分別形成之電池容置部，由於這些框體彼此 互相分隔，且因此，短路發生的機會非常低。 同樣地，該些組合式耦合部，其分別於該些電池容置 部之相對側形成，該些組合式耦合部可與對應之組合式耦 合部嚙合或分離。因此，經由該些組合式耦合部的嚙合或 分離，可使彼此互相相接之相鄰隔間，以橫向方向耦合及 - 分離。因此，其不需使用附加的耦合構件或膠黏劑，以彼 此互相耦合該些隔間，且因此，可依據所製造的中或大型 - 裝置，其所需之電池單元的數目，而易於將該些隔間彼此 . 互相組合。 該些組合式耦合部可具有各種結構。舉例來說，各組 合式搞合部可包含一响合及分離釣體，該喊合及分離釣體 於各電池容置部之一侧形成，且一嚙合及分離槽體於各電 • 池容置部之另一側形成，該嚙合及分離槽體具有對應於該 嚙合及分離鉤體之結構。如另一個例子，各組合式耦合部 可包含一滑動耦合式突出部，該滑動耦合式突出部於各電 池容置部之一側形成，且一滑動耦合式凹部於各電池容置 部之另一側形成，該滑動耦合式凹部具有對應於該該滑動 耦合式突出部之結構。 * 因此，具有上述組合式耦合部之複數隔間，由於對應 ' 組合式耦合部間的耦合而易於彼此互相組合。舉例來說， 當該些鉤體或該些突出部於一第一隔間的右側形成時，而 9 1323952 , 該些槽體或該些凹部於該第一隔間的左側形成，與該第一 w 隔間耦合之一第二隔間之右側形成該些鉤體或該些突出 部，而該些槽體或該些凹部於該第二隔間的左側形成。因 此，該兩隔間經由將形成於該第二隔間之右側的鉤體或突 出部嚙合至該第一隔間之左側的槽體或凹部而彼此互相耦 合。依同樣方式，該第三隔間可與該第二隔間耦合。 較佳的是，當該些電池模組係由使用複數隔間而構成 時，該些隔間具有組合式耦合部形成於相對側上，作為電 • 池模組最外層構件之最外層隔間，在構成該電池模組外表 面之該側並沒有組合式耦合部，或在構成該電池模組外表 - 面之該侧具有母耦合部。具體的是，構成該電池模組外表 . 面之最外層空間之該側防止了向外突出，藉此當該電池模 組組合時及該電池模組分解時，提升了結構效率。 該母耦合部可為對應於上述鉤體之嚙合及分解槽，或 為對應於上述滑動耦合式突出部之滑動耦合式凹部。舉例 • 來說，當該第一隔間及該第三隔間分別為左側最外層構件 及右侧最外層構件時，與該第二隔間耦合之該第一隔間的 右侧具有鉤體或突出部，且與該第二隔間耦合之該第三隔 間的左側具有鉤體或突出部。 在上述結構中，較佳的是，該些組合式耦合部在該隔 間之各側部，以成對的方式，形成於該隔間的相對側至該 ' 隔間的相對端，而複數凹部，其係分別在該隔間的相對側 ' 上，形成於該隔間的中間部，而此處並沒有形成該些組合 式耦合部。當該些隔間彼此互相以橫向方向耦合時，該些 1323952 , 凹部會形成空的空間。因此，該些凹部可作為容置電熱調 , 節器的空間，以測量該些單元電池的溫度。 在一較佳實施例中，該隔間更包含複數擋板，該些擋 板形成於該些電池容置部並部份環繞該些電池單元的相對 端，以牢固地固定該些電池單元，並防止外部短路的發生。 較佳的是，各擋板形成為一 u狀板，以部份環繞該些 電池單元的外緣表面，同時露出該些圓柱形電池單元的電 ^ 極端。該些U狀板不會影響該些電池單元間的電性連接， - 並防止該些電池單元的垂直移動，藉此穩固地固定該些電 池單元。 • 根據情況，一穿孔，其穿過該些電池容置部的中間部 . 形成，使得分別裝設於該框體之上及下表面的電池單元， 經由該穿孔彼此互相相通。該穿孔可做為一冷卻劑流通通 道，以移除當對該些電池單元充電時所產生之熱。這些穿 孔的尺寸、形狀及數量並無特別限制。也就是說，這些穿 • 孔可有各種尺寸、形狀及數量。 除了半環狀接觸區域外，形成於該框體上及下表面之 該電池容置部可彼此互相分隔。較佳的是，除了上及下電 池容置部的接觸區域外，位於該框體上表面之該電池容置 部（A)與位於該框體下表面之該電池容置部（B)係彼此互相 分隔，該接觸區域係為結合上及下電池容置部之環狀外緣 " 表面處，藉此複數槽體以縱向形成於該隔間的相對側。當 ' 複數隔間彼此互相組合以製造一電池模組時，藉由該些槽 體形成水平通道。可使用這些水平通道做為一冷卻劑的流 11 1323952 通通道，如空氣。因此，當該些電池單元放電時，從該些 電池單元所產生之熱，藉由均勻地形成於該電池模組中的 水平通道，有效地移除。 根據本發明之另一個樣態，其提供一種電池模組，該 電池模組具有圓柱形電池裝設至由上述構成之複數隔間所 組成的結構中。 該電池模組可用於包含組合兩個或更多電池之中或大 型電池模組。舉例來說，根據本發明之電池模組可廣泛地 用於中型裝置，例如一膝上型電腦，或是用於大型裝置的 電池系統，例如一電動車或一混合動力電動車。 【實施方式】 現在，本發明的較佳的實施方式將會參照圖示作詳細 描述。這裡必須注意本發明的範圍並不僅限制於此實施方 式的說明而已。 • 第一圖及第二圖分別為根據本發明之一較佳具體實施 例，當該隔間以相對方向觀測時，用於製備電池模組之組 合式隔間立體圖，以及第三圖及第四圖分別為示於第一圖 中之組合式隔間的垂直剖面圖及透視圖。 首先請參考第一圖，一組合式隔間1〇〇包含形成於相 對較大表面之半圓柱型電池容置部110及112,即，一框體 的上及下表面。各電池容置部110及112之半圓柱型内表 ' 面對應於電池單元的外表面（圖未示），且因此，這些電池 單元可分別穩固地容置於這些電池容置部110及112的半 12 1323952 :圓柱型内表面中。此處’詞句“半圓柱型，，意義為環繞接近 各圓柱型電池單元環狀外緣表面之1/2的形狀。 這些電池單元（圖未示）分別容置於該上電池容置部 110及該下電池容置部112。因此，兩個電池單元可裝設至 一個單獨隔間100。 這些電池容ί部110及112在其上及下端具有擋板 160、161、162及163 ’其形成為一 U狀板。這些擋板160 、161、162及163係以部份環繞該些電池單元相對端之環 - 狀外緣表面的結構所構成’同時露出這些圓柱形電池單元 的電極端。 • 如第二圖所系’在這些電池容置部110及112的左侧 • 分別形成耦合式鉤體12〇、121、122及123，以與另一個 隔間100的槽體耦合。在這些電池容置部110及112的右 側分別形成對應於這些鉤體120、121、122及123之槽體 130、131、132 及 133。 • 該些耦合式鉤體120、121、122及123及所對應之槽 體130、131、132及133係以成對方式設置於鄰接該框體 的相對端。於該框體的中間部形成凹部140及142。因此， 當複數隔間1〇〇彼此互相以橫向方向連接時’該些凹部140 及M2形成空的空間，而用於測量該些電池單元溫度的電 熱調節器可裝設至其中。 上及下電池容置部110及112係以對應於該些電池單 元的環狀外緣表面的形式所構成。因此，當以剖面方式觀 視時’除了上及下電池容置部110及Π2兩個半圓型連接 13 1323952 的接觸區域外，該些組合式耦合部，即，該些鉤 121、122 及 123 與該些槽體 13〇、131、132 及 、 該上及下電池容置部及112之相對側彼此^目3 j在 結果，該些槽體15G、m、l52及153形成於對應二此 鉤體120、121、122及123間及對應之該些槽體〗扣、13二 、132及133間。可使用該些槽體15〇、151、152及m 做為一冷卻劑的流通通道，如空氣。

該些鉤體及該些槽體的耦合結構與該些槽體的外型係 於第三圖中做更細節的描述。如第三圖所示，形成於該隔 間—侧之一對鉤體U0及122以及形成於該隔間;〇〇 另一側之一對槽體130及132，係以該些鉤體及J22 及該些槽體130及132分別剛好彼此互相嚙合的結構構 成。具體的是，因為該鉤體12〇及122的傾斜端係略為朝 内彎曲，所以該鉤體120及122的傾斜端易於置入該些對 應之槽體130及132。當該鉤體12〇及122之傾斜端到達 對應於該鉤體120及122傾斜端的槽體13〇及132之内端 曰·=Τ，該鉤體120及122之端部回復成原來的形狀。因此， 完成了該鉤體120及122及所對應之槽體130及132間的 鉤體120及122與所對應的槽體130及132分別彼此 互相分隔’且，因此，槽體15〇及152分別形成於它們之 間°具體的是’該上電池容置部11()及該下電池容置部η2 係以近似於各電池單元環狀外緣表面之環狀外緣表面的形 式所構成。該上電池容置部110及該下電池容置部112於 14 1323952 :該中間部170整合地彼此互相連接，其中，該上電池容置 部110及該下電池容置部112於該中間部170相交，而該 上電池容置部110及該下電池容置部112之相對側彼此互 相分隔。可使用該些槽體150及152作為冷卻劑流通通道， 藉此有效移除從容置於該上電池容置部110及該下電池容 置部112之該些電池單元所產生的熱。 該隔間100的完整結構於第四圖之透視圖詳細顯示。 第五圖為根據本發明之另一較佳具體實施例，用於製 - 備電池模組之一組合式隔間之平面圖。 請參考第五圖，一隔間l〇〇a的特徵為該隔間100a具 • 有一穿孔180，裝設於該隔間100a之電池單元（圖未示） . 經由穿孔180彼此互相相通。具體的是，該穿孔180從一 上電池容置部110的中間部延伸至一下電池容置部的中間 部（圖未示）。該穿孔180做為一流通通道，經由該流通通 道流通冷卻劑，例如，空氣，同時該電池不會彼此互相吸 • 附。 第六圖為一電池模組之立體圖，該電池模組包含圓柱 形電池裝設於複數組合式隔間中，該些組合式隔間其中之 一係示於第一圖中。 請參考第六圖，一電池模組300藉由將三個如第一圖 中所示之隔間110以橫向方向彼此互相耦合，並將圓柱型 • 電池200、201、203容置至上及下電池容置部（圖未示） ' 而製造。因此，該電池模組300包含了共六個電池單元。 舉例來說，分別裝設於該第一隔間101的上及下部之電池 15 1323952 200及201 ’係令電池200及201之電極端指向同一個方向 的方式而裝設。分別裝5又於該苐二隔間1 的上及下部之 電池202及203，亦係令電池202及203之電極端指向同 一個方向的方式而裝設。此時，該第一隔間1 之電池 及203，係以該第一隔間101之電池200及201之相對方 向而裝設。該第三隔間103之電池204及205 ’係以該第 一隔間101之電池200及201之相同方向而裝設。較佳的 電池排列結構為當彼此互相並聯連接之電池裝設至各隔間 101、102及103的上及下部時，彼此以橫向方向互相鄰接 之電池彼此互相以串聯方式連接。 同樣地，當各隔間、102及1〇3彼此互相以橫向方 向連接時，電池模組300會具有水平通道190，水平通道 190藉由如第一圖中所示之槽體形成於各隔間ι〇1、ι〇2及 103之間。可利用這些水平通道DO做為冷卻劑流通通道。 本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟悉本項技

=者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解 限制本發日狀。應注意的是，舉凡與該實施例等 本私^化與置換’均應設為涵蓋於本發明之範•内。因此 準:之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為 如上述所揭露，根據本發明用於製 式隔間具有可穩固地裝設圓柱形電池單2池模組之矣 f%同時防止内畜 1323952 .路的發生、製造一結構性穩定之電池模組以及當對該些圓 ， 柱形電池單元充電時有效地散除所產生之廢熱的效果。更 進一步，依據所欲製造電池模組之電池單元的數量，該些 隔間可易於彼此互相組合。 【圖式簡單說明】 上述及本發明的其他對象、特徵與其餘優勢將會從以 Φ 下結合附屬圖式之詳細描述獲得清楚認知，其中： • 第一圖為根據本發明之一較佳具體實施例用於製備電 池模組之一組合式隔間的立體圖； - 第二圖為示於第一圖之組合式隔間以相對方向觀視之 . 立體圖； 第三圖及第四圖分別為示於第一圖中之組合式隔間的 垂直剖面圖及透視圖； 第五圖為根據本發明之另一較佳具體實施例，用於製 # 備電池模組之一組合式隔間之平面圖；以及 第六圖為圓柱形電池裝設於複數組合式隔間中，該些 組合式隔間其中之一係示於第一圖中。 【主要元件符號說明】 100、100a、101、102、103 隔間 110、112電池容置部 120、121 ' 122、123 鉤體 130、131、132、133 槽體 v 5 17 1323952 140、142 凹部 150、151、152、153 槽體 160、161、162、163 擋板 170中間部 180穿孔 190水平通道 200 ' 201、202 ' 203 ' 204 ' 205 電池 300電池模組

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1. 一種隔間，其用於製備一電池模組，該電池模組係使用 複數圓柱形電池作為複數電池單元，其中該隔間包含： 複數電池容置部，其分別於一框體之相對較大表面 形成，該些電池容置部具有對應於該些圓柱形電池外表 面之半圓柱形内部結構；以及 複數組合式耦合部，其分別於該些電池容置部之相 對側形成，該些組合式耦合部可與對應之組合式耦合部 耦合或分離。 2. 如申請專利範圍第1項之隔間，其中各組合式耦合部包 含： 一嚙合及分離鉤體，其於各電池容置部之一側形 成；以及 一嚙合及分離槽體，其於各電池容置部之另一側形 成，該嚙合及分離槽體具有對應於該嚙合及分離鉤體之 結構。 3. 如申請專利範圍第1項之隔間，其中各組合式耦合部包 含： 一滑動耦合式突出部，其於各電池容置部之一側形 成；以及 一滑動耦合式凹部，其於各電池容置部之另一側形 成，該滑動耦合式凹部具有對應於該滑動耦合式突出部 之結構。 4. 如申請專利範圍第1項之隔間，其中 1323952 當構成該電池模組的時候，使用該隔間作為一最外 層構件時，沒有形成於該隔間側部之組合式耦合部會構 成該電池模組的外表面，或是沒有形成於該隔間側部之 母組合式麵合不會構成該電池模組的外表面。 5. 如申請專利範圍第4項之隔間，其中 該組合式耦合部為該嚙合及分離鉤體或該滑動耦合 式突出部，或 該組合式耦合部為對應於該嚙合及分離鉤體之該嚙 合及分離槽體，或為對應於該滑動耦合式突出部之該滑 動耦合式凹部。 6. 如申請專利範圍第1項之隔間，更包含： 複數擋板，其從該些電池容置部之相對端突出，以 穩固地固定該些電池單元。 7. 如申請專利範圍第6項之隔間，其中各擋板形成為一 U 狀板，以部份環繞該些電池單元之相對端的外緣表面， 同時露出該些圓柱形電池單元的電極端。 8. 如申請專利範圍第1項之隔間，更包含： 一穿孔，其穿過該些電池容置部的中間部形成，使 得裝設於該框體之相對較大表面之電池單元，經由該穿 孔彼此互相相通。 9. 如申請專利範圍第1項之隔間，其中，除了上及下電池 容置部的接觸區域外，位於該框體上表面之該電池容置 部（A)與位於該框體下表面之該電池容置部（B )係彼此互 相分隔，該接觸區域係為結合上及下電池容置部之環狀 20 1323952 外緣表面處，藉此複數槽體以縱向形成於該隔間的相對 側。 10. 如申請專利範圍第1項之隔間，其中該些組合式耦合部 在該隔間之各側部，以成對的方式，形成於該隔間的相 對側至該隔間的相對端，且該隔間更包含：複數凹部， 其係分別在該隔間的相對侧上，形成於該隔間的中間 部，而此處並沒有形成該些組合式耦合部。 11. 一種中或大型電池模組，其具有複數圓柱形電池，該些 圓柱形電池裝設至根據申請專利範圍第1項至第10項 任一項之複數隔間所組合形成之結構。 12. 如申請專利範圍第11項之電池模組，其中該電池模組 具有複數電熱調節器，該些電熱調節器裝設至由該些隔 間的凹部所形成的空間中。 13. 如申請專利範圍第11項之電池模組，其中該電池模組 具有複數水平通道，該些水平通道係由該些隔間的槽體 所形成，利用該些水平通道作為冷卻劑流通通道。

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