TWI411150B - 電池檢知系統及其電池模組 - Google Patents

Description

電池檢知系統及其電池模組

本發明是有關於一種檢知系統，且特別是有關於一種能夠即時通報異常狀況的電池檢知系統及其電池模組。

從環保和節能的角度看，發展清潔無污染的電動汽車已經成為各國汽車工業的一個突破口。電動汽車具有傳統燃油汽車無可比擬的優點，例如低雜訊、高效能及多樣化能源。除此之外，電動汽車與傳統燃油汽車相較之下，不但污染物排放可以減少97%，能量利用率也可從10.3%提升至17.8%，可節省大約40%的石油，因而使得電動汽車成為21世紀最有潛力的交通工具。

電動汽車應用上正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳氫電池、鋰離子電池、金屬(Zn或Al)空氣電池、燃料電池及飛輪電池等，這些新型電源的應用，為電動汽車的發展開闢了廣闊的前景。目前，已經在電動汽車上應用的新型電池主要分為鎳氫電池和鋰離子電池，其中鋰離子電池以其高電壓、高能量密度、無記憶效應而成為目前的市場主流。

然而，鋰離子電池有時會因短路或在異常條件下進行充、放電而在電池內產生大量的氣體。在此情況下，必須將電池內的氣體快速排出，以避免電池因內外壓差過大而爆炸。

為此，如圖1所示，習知提出一種電池模組100，其包括殼體110、洩壓閥120以及電池芯130，且殼體110內具有洩壓容納室112、洩氣孔114、排氣孔116以及容置空間118，其中洩氣孔114是連通洩壓容納室112與容置空間118，排氣孔116則是位於洩壓容納室112頂部而與外界相通。

洩壓閥120配置於洩壓容納室112內，且其係由閥體122、彈簧124及座圈126所構成。閥體122是利用彈簧124施壓於洩氣孔114上方的座圈126，以於平常維持在氣密狀態。彈簧124則是用以控制閥體122開啟的壓力值。當電池芯130發生異常而在容置空間118內生成氣體時，氣體會經由洩氣孔114向上流動而推開閥體122，進而經過洩壓容納室112以及排氣孔116而排至外界。

然而，雖然電池模組100可藉由洩壓閥120達到防爆的效果，但由於洩壓閥120的機構複雜，構件眾多，製作程序繁複，因此成本相對較高。

此外，由於大型動力機具需要使用多個電池模組100來供應運作所需之電源，為了避免這些電池模組100突然發生異常狀況而無法正常供電給機具，進而影響機具的運作，相關人員必須在機具因供應電源不足而突然停止運作之前，先主動暫停機具的運作，並針對異常的電池芯130進行更換。由此可知，如何在電池模組100發生異常狀況的第一時間內通知相關人員，實為本技術領域之相關人員目前所關注的議題之一。

本發明的目的就是在提供一種電池模組，其可於電池芯發生異常的第一時間提供訊號給相關人員。

本發明的再一目的是提供一種電池檢知系統，以大幅節省找出損壞之電池模組所需花費的時間。

本發明提出一種電池模組，包括殼體、隔板、多個檢知桿、滑塊以及絕緣彈性元件。隔板是配置於殼體內而在殼體內隔出第一容置空間與第二容置空間，且隔板具有連通第一容置空間與第二容置空間的氣孔。各檢知桿分別穿設殼體，並具有第一導電端面與第二導電端面，其中第一導電端面係位於第一容置空間內並對應至隔板的氣孔，第二導電端面則是位於殼體外。滑塊係配置於第一容置空間內，並位於氣孔上方而適於在隔板與上述這些檢知桿之間移動。而且，滑塊具有相對檢知桿之第一導電端面的導電表面。絕緣彈性元件則是配置於滑塊與殼體之間。

在本發明之一實施例中，上述之電池模組更包括電池芯，配置於第二容置空間內。

在本發明之一實施例中，上述之滑塊的材質包括導電材料。

在本發明之一實施例中，上述之滑塊包括本體及導電膜，其中導電膜係配置於本體上而構成上述之導電表面。

在本發明之一實施例中，上述之電池模組更包括支撐軸，固定於隔板與殼體之間，並位於上述之第一容置空間內。而且，支撐軸是穿設於滑塊，而使滑塊適於沿支撐軸移動。

在本發明之一實施例中，上述之絕緣彈性元件可以包括壓縮彈簧以及絕緣膜，其中絕緣膜係包覆壓縮彈簧。而且，上述這些檢知桿的第一導電端面可以位於壓縮彈簧內。

在本發明之一實施例中，上述之殼體更具有洩壓閥，連通至第一容置空間。

本發明提出一種電池檢知系統，包括多個電池模組、繼電模組、電源供應模組以及管理模組。電池模組包括殼體、隔板、多個檢知桿、滑塊以及絕緣彈性元件。隔板是配置於殼體內而在殼體內隔出第一容置空間與第二容置空間，且隔板具有連通第一容置空間與第二容置空間的氣孔。各檢知桿分別穿設殼體，並具有第一導電端面與第二導電端面，其中第一導電端面係位於第一容置空間內並對應至隔板的氣孔，第二導電端面則是位於殼體外。而且，這些檢知桿其中之一係電性連接至接地端，用以接收接地訊號。滑塊係配置於第一容置空間內，並位於氣孔上方而適於在隔板與上述這些檢知桿之間移動。而且，滑塊具有相對檢知桿之第一導電端面的導電表面。絕緣彈性元件則是配置於滑塊與殼體之間。

承上述，繼電模組包括多個繼電單元，且各繼電單元具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其中各第一輸入端分別與對應之電池模組的檢知桿其中之另一電性連接。電源供應模組是電性連接至這些繼電單元的第二輸入端。管理模組則是連接至繼電單元的輸出端，並且在上述這些繼電單元其中之一的第一輸入端接收到接地訊號時，與此繼電單元之輸出端電性導通。

在本發明之一實施例中，上述之管理模組包括警示單元以及斷電單元。

在本發明之電池模組中，可於電池芯發生異常狀況而生成氣體時，藉由此氣體推動具有導電表面的滑塊，以將多支檢知桿彼此導通。而本發明的電池檢知系統即是藉由繼電模組來辨別電池模組中的檢知桿是否彼此導通，並且在各電池模組中的檢知桿彼此導通時，電性導通電池模組與管理模組之間的電路，而將訊號傳送至管理模組，以通知相關人員處理問題。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2A為本發明之一實施例中的電池模組在正常狀態下的剖面示意圖。請參照圖2A，電池模組200包括殼體210、隔板220、多個檢知桿230、滑塊240以及絕緣彈性元件250。隔板220是配置於殼體210內而在殼體210內隔出第一容置空間212與第二容置空間214，且隔板220具有連通第一容置空間212與第二容置空間214的氣孔222。在本實施例中，第二容置空間214即是用以容納電池芯260。

本實施例之電池模組200例如是具有兩支檢知桿230，但本發明不以此為限。各個檢知桿230分別具有第一導電端面232與第二導電端面234，其中第二導電端面234是位於殼體210外，第一導電端面232則是穿過殼體210而位於第一容置空間212內，並對應至隔板220的氣孔222。滑塊240係配置於第一容置空間212內，並位於氣孔222上方而適於在隔板220與檢知桿230之間移動。具體來說，本實施例之電池模組200更包括有支撐軸270，其係固定於隔板220與殼體210之間，並位於第一容置空間212內，並穿設滑塊240，以使滑塊240可以沿著支撐軸270而在隔板220與檢知桿230之間移動。

特別的是，滑塊240具有相對檢知桿230之第一導電端面232的導電表面242。在本實施例中，滑塊240是由導電材料所製成，如金屬或其他導電材料，但本發明不以此為限。在其他實施例中，滑塊240也可以包括以非導電材料所製成的本體241以及配置在本體241上的有導電膜243，如圖3所示。此時導電膜243的表面即為滑塊240的導電表面242。

請再次參照圖2A，絕緣彈性元件250是配置於滑塊240與殼體210之間，且本實施例之絕緣彈性元件250例如是由壓縮彈簧252與絕緣膜254所構成。更進一步說，本實施例之壓縮彈簧252例如螺旋彈簧。由於壓縮彈簧252一般來說是由金屬材料所製成，因此為避免壓縮彈簧252造成滑塊240與檢知桿230之間的短路，本實施例係利用絕緣膜254包覆住壓縮彈簧252，如圖4所示。

承上述，檢知桿230的第一導電端面232則是穿設於絕緣彈性元件250內。當電池模組200處於正常運作的狀態時，滑塊240係藉由絕緣彈性元件250而抵靠於隔板220上並蓋住氣孔222。

請參照圖2B，當電池芯260因過度充、放電或發生短路而生成氣體時，氣體會從第二容置空間214經由氣孔222往第一容置空間212流動，並同時推動滑塊240沿支撐軸270朝向檢知桿230移動而擠壓絕緣彈性元件250，使得滑塊240的導電表面242同時接觸至兩支檢知桿230的第一導電端面232，進而使得兩支檢知桿230透過滑塊240的導電表面242而彼此電性導通。除此之外，本實施例之殼體210也可以具有洩壓閥290，連通至第一容置空間212，以便於在氣體透過氣孔222流至第一容置空間212後，令其透過洩壓閥290流至殼體外，進而避免殼體210因內部壓力過大而爆炸。熟習此技藝者可以瞭解洩壓閥290的詳細結構，此處不再贅述。

由上述可知，當電池芯260發生異常狀況時，兩支檢知桿230藉由滑塊240的導電表面242而相互導通，因此只要在檢知桿230的第二導電端面234接上適當的電路例如導通偵測電路，本發明之實施例係連結至繼電模組(稍後詳述)，即可在電池芯260發生異常的第一時間通知相關人員。以下將舉實施例配合圖式說明如何在上述之電池模組發生異常時即時通報相關人員，其中標號與前述實施例相同者，其所代表之元件亦與前述實施例相同或相似。

圖5為本發明之一實施例中的電池檢知系統的電路方塊示意圖。請同時參照圖2A及參照圖5，電池檢知系統400包括多個電池模組200、繼電模組410、電源供應模組420以及管理模組430。繼電模組410包括多個繼電單元412，且各繼電單元412具有第一輸入端412a、第二輸入端412b以及輸出端412c，其中各個繼電單元412的第一輸入端412a是分別與對應之電池模組220的一支檢知桿230電性連接。而在各個電池模組220中，未與繼電單元412電性連接的另一支檢知桿230則是電性連接至接地端G，用以接收接地訊號。

請繼續參照圖5，電源供應模組420是電性連接至這些繼電單元412的第二輸入端412b，管理模組430則是連接至繼電單元412的輸出端412c。具體來說，管理模組430例如是具有多個接點P，而各繼電單元412即是分別連接至對應之接點P。

本實施例之繼電單元412例如是在第一輸入端412a與第二輸入端412b所接收到的訊號具有電壓差的情況下才會導通。也就是說，當繼電模組410之任一繼電單元412的第一輸入端412a接收到接地訊號時，此繼電單元412的輸出端412c會與其所連接之管理模組430電性導通。

請參照圖2B及圖5，當任一電池模組200中的電池芯260發生異常而生成氣體，且此氣體推動滑塊240朝檢知桿230移動，使得滑塊240的導電表面242導通兩支檢知桿230時，從接地端G所輸出的接地訊號會經由兩支檢知桿230傳送至其所對應之繼電單元412。此時，由於繼電單元412不但從第二輸入端412b接收到電源供應模組420所輸出的訊號，更同時從第一輸入端412a接收到接地訊號，因而導通其與管理模組430之間的電路，以傳送訊號至管理模組430。

承上述，本實施例之管理模組430可以包括警示單元432以及斷電單元434，因此當管理模組430接收到由繼電模組410所輸出的訊號後，可藉由警示單元432通報相關人員，並且透過斷電單元434切斷電池模組200與機具之間的電路(圖未示)，以暫停機具的運作。舉例來說，警示單元432可以是警示燈，也可以是能夠因被觸發而自動發送簡訊或電子郵件的程式。

綜上所述，在本發明之電池模組中，可於電池芯發生異常狀況而生成氣體時，藉由此氣體推動具有導電表面的滑塊，以將多支檢知桿彼此導通。如此一來，只要設計能夠判斷各電池模組中的多支檢知桿是否彼此導通的電路，即可得知電池模組是否發生異常狀況。據此，本發明的電池檢知系統即是在電池模組與管理模組之間配置繼電模組，以便於在各電池模組中的檢知桿彼此導通時，電性導通電池模組與管理模組之間的電路，而將訊號傳送至管理模組，以通知相關人員處理問題。

而且，在本發明的電池檢知系統中，由於每一個電池模組均相對應地連接至一個繼電單元，且各繼電單元是分別連接至管理模組內的不同接點，因此相關人員可依據管理模組所接收到的訊號輕易地辨別出發生異常狀況的電池模組，以對其進行適當的處理程序。換言之，本發明之電池檢知系統可以大幅節省找出損壞之電池模組所需花費的時間。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．電池模組

112．．．洩壓容納室

114．．．洩氣孔

116．．．排氣孔

118．．．容置空間

120、290．．．洩壓閥

122．．．閥體

124．．．彈簧

126．．．座圈

130、260．．．電池芯

212．．．第一容置空間

214．．．第二容置空間

220．．．隔板

222．．．氣孔

230．．．檢知桿

232．．．第一導電端面

234．．．第二導電端面

240．．．滑塊

242．．．導電表面

241．．．本體

243．．．導電膜

250．．．絕緣彈性元件

252．．．壓縮彈簧

254．．．絕緣膜

270．．．支撐軸

400．．．電池檢知系統

410．．．繼電模組

412．．．繼電單元

412a．．．第一輸入端

412b．．．第二輸入端

412c．．．輸出端

420．．．電源供應模組

430．．．管理模組

432．．．警示單元

434．．．斷電單元

G．．．接地端

P．．．接點

圖1繪示為習知電池模組的剖面示意圖。

圖2A為本發明之一實施例中的電池模組在正常狀態下的剖面示意圖。

圖2B為本發明之一實施例中的電池模組發生異常情況時的剖面示意圖。

圖3為本發明之另一實施例中的電池模組在正常狀態下的剖面示意圖。

圖4為圖2A之彈性元件沿I-I’線的剖面示意圖。

圖5為本發明之一實施例中的電池檢知系統的電路方塊示意圖。

200．．．電池模組

210．．．殼體

212．．．第一容置空間

214．．．第二容置空間

220．．．隔板

222．．．氣孔

230．．．檢知桿

232．．．第一導電端面

234．．．第二導電端面

240．．．滑塊

242．．．導電表面

250．．．絕緣彈性元件

260．．．電池芯

270．．．支撐軸

290．．．洩壓閥

Claims (15)

1. 一種電池模組，包括：一殼體；一隔板，於該殼體內隔出一第一容置空間與一第二容置空間，且該隔板具有一氣孔，連通該第一容置空間與該第二容置空間；多個檢知桿，分別具有一第一導電端面與一第二導電端面，其中每一該些檢知桿係穿設該殼體，而使該些第一導電端面位於該第一容置空間內並對應至該氣孔，該些第二導電端面位於該殼體外；一滑塊，配置於該第一容置空間內，並位於該氣孔上方而適於在該隔板與該些檢知桿之間移動，且該滑塊具有一導電表面，相對該些第一導電端面；一絕緣彈性元件，配置於該滑塊與該殼體之間；以及一電池芯，配置於該第二容置空間內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中該滑塊的材質包括導電材料。
3. 如申請專利範圍1項所述之電池模組，其中該滑塊包括一本體以及一導電膜，該導電膜配置於該本體上而構成該導電表面。
4. 如申請專利範圍1項所述之電池模組，更包括一支撐軸，固定於該隔板與該殼體之間，並位於該第一容置空間內，且該支撐軸是穿設於該滑塊，而使該滑塊適於沿該支撐軸移動。
5. 如申請專利範圍1項所述之電池模組，其中該絕緣彈性元件包括一壓縮彈簧以及一絕緣膜，該絕緣膜包覆該壓縮彈 簧。
6. 如申請專利範圍5項所述之電池模組，其中該些檢知桿之第一導電端面係位於該壓縮彈簧內。
7. 如申請專利範圍1項所述之電池模組，其中該殼體更具有一洩壓閥，連通至該第一容置空間。
8. 一種電池檢知系統，包括：多個電池模組，每一該些電池模組包括：一殼體；一隔板，於該殼體內隔出一第一容置空間與一第二容置空間，且該隔板具有一氣孔，連通該第一容置空間與該第二容置空間；多個檢知桿，分別具有一第一導電端面與一第二導電端面，其中每一該些檢知桿係穿設該殼體，而使該些第一導電端面位於該第一容置空間內並對應至該氣孔，該些第二導電端面位於該殼體外，且該些檢知桿其中之一係電性連接至一接地端，適於接收一接地訊號；一滑塊，配置於該第一容置空間內，並位於該氣孔上方而適於在該隔板與該些檢知桿之間移動，且該滑塊具有一導電表面，相對該些第一導電端面；一絕緣彈性元件，配置於該滑塊與該殼體之間；以及一電池芯，配置於該第二容置空間內；一繼電模組，包括多個繼電單元，每一該些繼電單元具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，其中每一該些第一輸入端分別與對應之該電池模組的該些檢知桿其中之另一電性連接； 一電源供應模組，電性連接至該些繼電單元之該些第二輸入端；以及一管理模組，連接至該些繼電單元之該輸出端，其中當該些繼電單元其中之一的該第一輸入端接收到該接地訊號時，該繼電單元之該輸出端與該管理模組電性導通。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電池檢知系統，其中該滑塊的材質包括導電材料。
10. 如申請專利範圍8項所述之電池檢知系統，其中該其中該滑塊包括一本體以及一導電膜，且該導電膜配置於該本體上而構成該導電表面。
11. 如申請專利範圍8項所述之電池檢知系統，其中每一該些電池模組更包括一支撐軸，固定於該隔板與該殼體之間，並位於該第一容置空間內，且該支撐軸是穿設於該滑塊，而使該滑塊適於沿該支撐軸移動。
12. 如申請專利範圍8項所述之電池檢知系統，其中該絕緣彈性元件包括一壓縮彈簧以及一絕緣膜，該絕緣膜係包覆該壓縮彈簧。
13. 如申請專利範圍12項所述之電池檢知系統，其中該些檢知桿之第一導電端面係位於該壓縮彈簧內。
14. 如申請專利範圍8項所述之電池檢知系統，其中該殼體更具有一洩壓閥，連通至該第一容置空間。
15. 如申請專利範圍8項所述之電池檢知系統，其中該管理模組包括一警示單元以及一斷電單元。