TWI500204B - 電池模組 - Google Patents

Description

電池模組

本發明係關於一種電池模組，尤其關於一種能夠簡化內部結構的電池模組。

鋰電池具有高能量密度的性能，目前之應用已由小功率電子產品，而且已逐漸擴展向高功率之各種電機設備，例如已廣泛應用於工具機、輕型載具(E-Bike、E-Scott)乃至大型載具，該些電機設備其所需要之電性皆不相同，且各應用產品外型亦存在極大差異性，但所有電池模組的構成最小單元皆相同為電池芯(Cell)。

不同的電機電子設備，其電池模組的尺寸及電性亦不相同，依據習知技術，各別電池模組須專門設計的電池外殼，多個電池芯皆置於電池外殼，且再利用多條金屬導片或多個電線串接在一起。

此外，電池模組還包含有一控制主板。該些電池芯耦接於控制主板並通過該控制主板進行充放電。為了將該些電池芯耦接於控制主板，還需要再設置多條電線，於製造時更需要將該些電線連接或焊接於控制主板及該些電池芯之間，因而增加製程的複雜性及製造的工時。

本發明一實施例之目的在於提供一種電池模組。本發明一實施例之目的在於提供一種能夠簡化線路結構的電池模組。

依據本發明一實施例，提供一種電池模組包含多個電池裝置、一電路板、一控制主板及一排線。每一電池裝置包含多個電池芯；及用以電連接該些電池芯的至少一導電片。電路板包含一電路佈局，該些電池裝置的該些導電片電連接於該電路佈局。控制主板用以控制該些電池裝置之該些電池芯。排線電連接於電路板的電路佈局及控制主板之間，藉以使控制主板透過電路板的電路佈局及排線電連接該些電池裝置。

於一實施例中，每一電池裝置的該至少一導電片朝向電路板延伸，用以電連接於該電路板的該電路佈局。

於一實施例中，電路板更包含一印刷電路板及一第一連接器。印刷電路板電路佈局設置於印刷電路板，第一連接器設置於印刷電路板，且第一連接器電連接電路佈局。控制主板更包含一第二連接器。排線包含一第三連接器、一第四連接器及一連接電線。連接電線電連接於第三連接器及第四連接器之間。第三連接器的結構配合第一連接器的結構，用以組合第三連接器與第一連接器；第四連接器的結構配合第二連接器的結構，用以組合第四連接器與第二連接器。

於一實施例中，電池模組更包含至少一溫度感測元件，電連接於電路板的電路佈局，藉以透過電路板的電路佈局及排線電連接控制主板。

於一實施例中，電路佈局包含多條導電線路及多個導電墊片，該些導電線路電連接於該些導電墊片與第一連接器之間，而該些導電墊片外露於印刷電路板的表面。每一電池裝置更包含一殼體，該些電池芯及該至少一導電片設於殼體內，且該至少一導電片從殼體延伸而出。該些電池裝置的該些導電片的位置分別對應於電路佈局的該些導電墊片，且該些導電片分別電連接該些導電墊片。

於一實施例中，印刷電路板更界定多個開口，而該些電池裝置的該些導電片穿過該些開口。

於一實施例中，每一電池裝置的該些電池芯透過該至少一導電片相互並聯，並且該些電池裝置透過該些導電片相互串聯。

於一實施例中，該些電池裝置被堆疊在一起，且電池模組更包含至少一固定蓋，用以將被推疊的該些電池裝置加以固定。

於一實施例中，每一電池裝置的該至少一導電片沿一第一方向延伸，其中第一方向朝向該至少一固定蓋的內側面延伸，該些電池裝置沿一第二方向堆疊並且每一電池裝置的該些電池芯的長軸沿一第三方向延伸。

於一實施例中，電池模組更包含至少一螺絲。每一電池裝置更界定出一螺絲孔，螺絲孔的開口朝向該至少一固定蓋。該至少一固定蓋界定出多個貫穿孔，其中該至少一螺絲穿過對應的貫穿孔而鎖入對應的螺絲孔中。

於一實施例中，每一電池裝置更包含至少一定位凸柱，該至少一定位凸柱朝向該至少一固定蓋突出。電路板的印刷電路板界定出多個定位孔，用以使該些電池裝置的該些定位凸柱分別插入電路板的該些定位孔。

於一實施例中，電路板位於該至少一固定蓋及該些電池裝置之間，電路板的第一連接器朝向該至少一固定蓋的內側面，該至少一固定蓋的內側面更界定出一凹槽，電路板的第一連接器及排線位於該凹槽內。

於一實施例中，電路板位於該至少一固定蓋及該些電池裝置之間，電路板的第一連接器朝向該至少一固定蓋的內側面，該至少一固定蓋更界定出一貫穿槽，電路板的第一連接器位於貫穿槽內，並露出於至少一固定蓋的外側面。

如上所述，於本發明一實施例中，電池模組包含電路板及至少一排線。控制主板透過電路板及至少一排線電連接該些電池裝置或溫度感測元件。於一實施例中，由於設置有電路板，能夠簡化控制主板的設計，使控制主板能夠模組化，因此能夠針對不同的電機設備，僅需設計相異的電路板，而不需重新設計的控制主板。此外，由於可以將大部分的連接電路設於電路板內，能夠減化電池模組之內部各元件的連接關係。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。

於以下說明書的描述中，使用「甲耦接於乙」或「甲電連接於乙」是指甲直接耦接或電連接於乙；或甲與乙間隔著一物質或物體而間接地耦接或電連接於乙，藉以使甲與乙間能夠導電。此外，亦使用有例如「甲接觸於乙」等用語，其包含直接接觸或間接接觸等的實施方式。

圖1顯示依本發明一實施例之電池模組的示意圖。如圖1所示，電池模組100包含多個電池裝置200、一電路板300、至少一排線400及一控制主板500。控制主板500透過電路板300及至少一排線400控制該些電池裝置200的充放電功能。該些電池裝置200電連接至電路板300的一電路佈局(未圖示，請參見圖3)，至少一排線400連接於電路板300的電路佈局與控制主板500之間，藉此使該些電池裝置200電連接控制主板500。如此設計，能夠減少使用過多的電線，能夠減化電池模組100內部的結構，減少製造的工時。以下將更具體地說明本發明一實施例的詳細結構。

圖2顯示依本發明一實施例之電池裝置的示意圖。如圖2所示，每一電池裝置200皆包含至少一導電片220及多個電池芯230，該些電池芯230透過至少一導電片220電連接。於一實施例中，該些電池芯230透過至少一導電片220相互並聯。更具體而言，該些電池芯230的正極皆耦接於一第一導電片221，該些電池芯230的負極皆耦接於一第二導電片222。於一實施例中，每一電池裝置200皆更包含一殼體210。該些電池芯230及該些導電片221及222皆設於殼體210內，該些導電片221及222自殼體210內延伸而出(請參見圖1及3)。

如圖1所示，排線400包含一連接電線420、一連接器410及另一連接器410，連接電線420電連接於兩連接器410之間，並且排線400的一連接器410連接於電路板300的連接器320(請參見圖3)，而排線400的另一連接器410連接於控制主板500的連接器510。控制主板500的連接器510的結構配合排線400的另一連接器410的結構，使得排線400的另一連接器410能夠組裝在控制主板500的連接器510中。連接器510及排線400的結構為於本領域具有通常知識知所能清楚明白，可以使用目前現有或未來發展之技術製成，因此本說明書中將省略其詳細說明。

圖3顯示依本發明一實施例之電路板的示意圖。如圖3所示，電路板300包含一印刷電路板(PCB)310、至少一連接器320及一電路佈局330。至少一連接器320及電路佈局330設置於印刷電路板310，且至少一連接器320電連接於電路佈局330。電路板300的連接器320的結構配合排線400的連接器410的結構，使得排線400的連接器410能夠組裝在電路板300的連接器320中。連接器410及連接器320的結構為於本領域具有通常知識知所能清楚明白，可以使用目前現有或未來發展之技術製成，因此本說明書中將省略其詳細說明。

電路佈局330設於印刷電路板310內且包含多條導電線路331及多個導電墊片(Pad)332。該些導電墊片332外露於印刷電路板310表面且位於印刷電路板310的側邊或中間部分，每一導電墊片332的位置對應該些電池裝置200所延伸而出的導電片220其一。該些導電線路331耦接於該些導電墊片332及至少一連接器320之間。

於一實施例中，導電片220的延伸方向與印刷電路板310的表面呈一預定角度，例如為90度。於製造過程中，要將導電片220電連接於其所對應的導電墊片332時，可以彎折導電片220，使導電片220的端部平行印刷電路板310的表面，進而接觸導電墊片332即可。較佳的情況是更進一步將導電片220的端部焊接於導電墊片332上，使整個電池模組100內部的各元件的連接關係更為穩固。

此外，於一實施例中，印刷電路板310的側邊或中間部分更界定出多個開口390，該些開口390的位置對應該些導電墊片332及該些導電片220的端部。如圖3所示，導電片220的端部自電池裝置200延伸而出並且穿過對應的開口390，隨後可再彎折導電片220使導電片220的端部接觸導電墊片332。由於該些開口390能夠提供定位的功能，因而簡單化使用者將導電片220的端部連接於導電墊片332的步驟。於圖3實施例中，開口390可以為一凹槽(例如印刷電路板310的側邊)。於一實施例中開口390亦可以為一貫穿孔(例如位於印刷電路板310的中間部分)。

於一實施例中，電池模組100更包含至少一溫度感測元件512。溫度感測元件512分別透過兩條電線511電連接於電路佈局330的兩條導電線路331。如此設計，溫度感測元件512能夠透過電路板300及至少一排線400，提供一溫度訊號給控制主板500。控制主板500即可依據溫度感測元件512所提供的溫度訊號偵測整體電池模組100的溫度。本發明並不限定溫度感測元件512的設置位置，於一實施例中溫度感測元件512可以置於電池模組100的各角落，再設置兩條電線511使此兩條電線511耦接於電路佈局330及溫度感測元件512之間。如此設計，可以簡化控制主板500的電路佈局，使控制主板500容易模組化。

此外，本發明並不限定該些電池裝置200或該些電池芯230的連接方式。以下再更詳細地說明本發明一實施例之一串接方式的具體實施例。如圖2所示，於一實施例中，將電池裝置200視為一個組裝用單位，使該些電池芯230並聯，亦即使該些電池芯230的正極皆耦接於第一導電片221，該些電池芯230的負極皆耦接於第二導電片222。此結構中，電池裝置200的電壓大致上相同於一個電池芯230的電壓，因應不同電機設備其所需要之電性，而需要增加電池模組100的電壓時，可以利用該些導電片220將多個電池裝置200加以串聯。將多個電池裝置200加以串聯的結構為於本領域具有通常知識知所能清楚明白，可以使用目前現有或未來發展之技術製成，因此本說明書中將省略其詳細說明。

於一實施例中，每一電池裝置200的該些導電片220皆朝向電路板300延伸，用以電連接於電路板300的電路佈局330，如此設計能夠方便組裝電池裝置200的各元件。更具體而言，如圖1及圖2所示，於一實施例的每一電池裝置200中，當該些電池芯230及該些導電片220(221及222)置於殼體210內時，該些電池芯230的長軸(從負極至正極的方向；或從正極至負極的方向)沿方向D3延伸，該些導電片220沿方向D1延伸。如圖1所示，當將該些電池裝置200往側邊方向堆疊時，被堆疊後的該些電池裝置200是沿方向D2延伸。當將該些電池裝置200往垂直方向堆疊時，被堆疊後的該些電池裝置200是沿方向D3延伸。

於一實施例，電池模組100更包含至少一固定蓋550。以兩個固定蓋550為示例，可以將被堆疊後的該些電池裝置200夾於兩個固定蓋550之間，藉以將被堆疊後的該些電池裝置200的組合，加以固定，使其結構較為穩定。更具體而言，如圖1所示，電池模組100更包含至少一螺絲552。電池裝置200更界定出一螺絲孔251，其開口朝向固定蓋550。固定蓋550的法線方向大致平行方向D1，固定蓋550上界定出多個貫穿孔551。一螺絲552穿過對應的貫穿孔551而鎖入對應的螺絲孔251中。

於一實施例中，電池裝置200更包含至少一定位凸柱252，定位凸柱252沿方向D1自電池裝置200突出。於一實施例中，定位凸柱252亦可以界定螺絲孔251。電路板300界定出多個定位孔352。於製造過程中，可以將電池裝置200的定位凸柱252置於電路板300的定位孔352內，藉以使該些電池裝置200定位於電路板300。於一實施例中，電路板300設於該些電池裝置200及一固定蓋550之間，且電路板300的連接器320朝向固定蓋550的內側面。較佳的情況是，固定蓋550的內側面可以界定出一凹槽553，藉以於固定蓋550及電路板300之間界定出一容置空間，電路板300的連接器320及排線400位於容置空間(或凹槽553)內。

於一實施例中，凹槽553可以為一貫穿槽，貫穿固定蓋550的內側面及外側面，亦即固定蓋550更界定出一貫穿槽，電路板300的連接器320位於貫穿槽內，並露出於該至少一固定蓋550的外側面。如此設計，能夠避免凹槽553容置空間不足以放置連接器320及排線440的情況。

綜上所述，電池模組100包含電路板300及至少一排線400。控制主板500透過電路板300及至少一排線400電連接該些電池裝置200或溫度感測元件512。於本發明一實施例中，由於設置有電路板300，能夠簡化控制主板500的設計，使控制主板500能夠模組化，因此針對不同的電機設備，僅需設計相異的電路板300，而使用相同的控制主板500。此外，由於可以將大部分的電路設於電路板300內，能夠減化電池模組100之內部各元件的連接關係。

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。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100．．．電池模組

200．．．電池裝置

210．．．殼體

220．．．導電片

221．．．第一導電片

222．．．第二導電片

230．．．電池芯

251．．．螺絲孔

252．．．定位凸柱

300．．．電路板

310．．．印刷電路板

320．．．連接器

330．．．電路佈局

331．．．導電線路

332．．．導電墊片

352．．．定位孔

390．．．開口

400．．．排線

410．．．連接器

420．．．連接電線

500．．．控制主板

510．．．連接器

511．．．電線

512．．．溫度感測元件

550．．．固定蓋

551．．．貫穿孔

552．．．螺絲

553．．．凹槽

圖1顯示依本發明一實施例之電池模組的示意圖。

圖2顯示依本發明一實施例之電池裝置的示意圖。

圖3顯示依本發明一實施例之電路板的示意圖。

220．．．導電片

300．．．電路板

310．．．印刷電路板

320．．．連接器

330．．．電路佈局

331．．．導電線路

332．．．導電墊片

352．．．定位孔

390．．．開口

511．．．電線

512．．．溫度感測元件

Claims (12)

1. 一種電池模組，包含：多個電池裝置，每一電池裝置包含：至少一定位凸柱；多個電池芯；及至少一導電片，用以電連接該些電池芯；一電路板包含一電路佈局及一印刷電路板，其中該電路佈局設置於該印刷電路板，該些電池裝置的該些導電片電連接於該電路佈局，該電路板的該印刷電路板界定出多個定位孔，用以使該些電池裝置的該些定位凸柱分別插入該電路板的該些定位孔，藉以使該些電池裝置的該些導電片的位置分別對應於該電路佈局的該些導電墊片，並且使該些導電片分別電連接該些導電墊片；一控制主板，用以控制該些電池裝置之該些電池芯；以及一排線，電連接於該電路板的該電路佈局及該控制主板之間，藉以使該控制主板透過該電路板的該電路佈局及該排線電連接該些電池裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中，每一電池裝置的該至少一導電片朝向該電路板延伸，用 以電連接於該電路板的該電路佈局。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中，該電路板更包含：一第一連接器，設置於該印刷電路板，且該第一連接器電連接該電路佈局，該控制主板更包含一第二連接器，且該排線包含：一第三連接器，該第三連接器的結構配合該第一連接器的結構，用以組合該第三連接器與該第一連接器；一第四連接器，該第四連接器的結構配合該第二連接器的結構，用以組合該第四連接器與該第二連接器；及一連接電線，電連接於該第三連接器及該第四連接器之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電池模組，更包含至少一溫度感測元件，電連接於該電路板的該電路佈局，藉以透過該電路板的該電路佈局及該排線電連接該控制主板。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電池模組，其中，該電路佈局包含多條導電線路及多個導電墊片，其中該些導電線路電連接於該些導電墊片與該第一連接器 之間，而該些導電墊片外露於該印刷電路板的表面，每一電池裝置更包含一殼體，該些電池芯及該至少一導電片設於該殼體內，且該至少一導電片從該殼體延伸而出，且該些電池裝置的該些導電片的位置分別對應於該電路佈局的該些導電墊片，且該些導電片分別電連接該些導電墊片。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電池模組，其中，該印刷電路板更界定多個開口，而該些電池裝置的該些導電片穿過該些開口。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電池模組，其中，每一電池裝置的該些電池芯透過該至少一導電片相互並聯，且該些電池裝置透過該些導電片相互串聯。
8. 如申請專利範圍第5項所述之電池模組，其中，該些電池裝置被堆疊在一起，且該電池模組更包含至少一固定蓋，用以將被推疊的該些電池裝置加以固定。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，其中，每一電池裝置的該至少一導電片沿一第一方向延伸，其中該第一方向朝向該至少一固定蓋的內側面延伸， 該些電池裝置沿一第二方向堆疊，並且每一電池裝置的該些電池芯的長軸沿一第三方向延伸。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，其中，該電池模組更包含至少一螺絲，每一電池裝置更界定出一螺絲孔，該螺絲孔的開口朝向該至少一固定蓋，該至少一固定蓋界定出多個貫穿孔，其中該至少一螺絲穿過對應的貫穿孔而鎖入對應的螺絲孔中。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，其中，該電路板位於該至少一固定蓋及該些電池裝置之間，該電路板的該第一連接器朝向該至少一固定蓋的內側面，該至少一固定蓋的內側面更界定出一凹槽，該電路板的該第一連接器及該排線位於該凹槽內。
12. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，其中，該電路板位於該至少一固定蓋及該些電池裝置之間，該電路板的該第一連接器朝向該至少一固定蓋的內側面，該至少一固定蓋更界定出一貫穿槽，該電路板的該第一連接器位於該貫穿槽內，並露出於該至少一固定蓋的外側面。