TWI523301B - 電池箱及電池組 - Google Patents

Description

電池箱及電池組

本發明係關於一種電池組及電池箱，特別是一種具有能分散單一電池應力之應力承載件的電池組及電池箱。

電池組一般是將數個至數十個電池單元放置在一箱體內，為了確保電池組運作效能的穩定，於組裝電池組時，會把各個電池單元利用隔熱板或/及緩衝墊隔開，以避免各個電池單元直接接觸，同時利用隔熱板排出電池單元運作時產生的熱，達到緩衝與散熱的效果。

而電池組常見的一種組裝方法如美國專利第862924號及美國專利第8039141號揭露，此方法是把隔熱板或/及緩衝墊放入各個電池單元之間，再使用螺桿與兩固定板，將各個電池單元夾於兩固定板之間，讓各個電池單元與相鄰的隔熱板或緩衝墊緊密接觸以達到防止電池單元變形與散熱的效果。當單一電池組沒有重力承載問題，然而如多顆電池所構成電池組堆疊模組，上述前案設計並未考慮到電池組承載應力及擺放的方向性。因前案此類電池組只能在水平擺放狀況下使用，若是此種電池組於直立擺放狀況下使用，位於最下方的電池單元因承受上方全部元件的重 量及應力，故容易出現損壞或失效的情況發生。再者，若此類電池組運作於車輛實施並且處於不平穩環境中(如：車子行駛於不平的表面)時，因車子的振動而使得各個電池單元容易晃動，造成電池組的運作效能受到影響。

綜上所述，先前技術之電池組於設計時，從未考量到電池組應力承載及擺放方向性的問題，而造成單一電池單元承受過大應力。同時先前技術也未考量電池組於不平穩環境中(如：車子行駛於不平的表面)運作時，來自於環境的外力(如：車子的振動)對於電池組安全性的影響，因此有必要提供一種新的電池組以及電池箱來解決先前技術存在的問題。

本發明之一目的係在提供一種具有能分散單一電池應力之應力承載件的電池箱。

本發明之一目的係在提供一種具有能分散單一電池應力之應力承載件的電池組。

為達成上述之目的，本發明之電池箱包括箱體、至少一第一應力承載件、以及至少一第二應力承載件。箱體包括相對設置的兩第一側壁以及承載面，至少一第一應力承載件設於承載面。至少一第二應力承載件之兩端分別連接兩第一側壁，且位於至少一第一應力承載件上方並實質上對齊至少一第一應力承載件，使得至少一應力承載空間形成於至少一第一應力承載件、至少一第二應力承載件與箱體之間，以供該應力承載空間容置至少 一電池單元。

根據本發明之一實施例，箱體進一步包括相對設置的兩第二側壁，其中兩第二側壁之兩端分別連接兩第一側壁，且至少一第二應力承載件與至少一第一應力承載件之間形成一平面，平面實質上平行第二側壁，且應力承載空間係形成於平面與第二側壁之間。

上所述之電池箱，其中該兩第一側壁分別設有用以卡合該第二應力承載件之一嵌槽。

上述之電池箱，其中該嵌槽在對應該第二應力承載件處設有一缺口，以供該第二應力承載件之兩端由該缺口進入該嵌槽，其中該第二應力承載件包括一主體，且該主體之兩端各包括一彎折部以及一嵌合部，當該主體之兩端由該缺口進入該嵌槽後，該彎折部抵觸該缺口，部分之該嵌合部嵌入該嵌槽。

上述之電池箱，其中該至少一第一應力承載件為複數第一應力承載件，該至少一第二應力承載件為複數第二應力承載件，該至少一電池單元為複數電池單元，其中各該第二應力承載件位於對應之該第一應力承載件上方並對齊各該至少一第一應力承載件，藉此在各該第一應力承載件、各該第二應力承載件與該箱體之間形成複數應力承載空間，各該電池單元容置於對應之各該應力承載空間內。

上述之電池箱，其中該箱體包括相對設置的兩第二側壁，該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且各該第一 應力承載件與對應之各該第二應力承載件之間分別形成一平面，其中各該應力承載空間係形成於任兩相鄰該平面之間，或該平面與相鄰之該第二側壁之間。

上述之電池箱，其中該兩第一側壁各包括一凹陷部，用以由兩側該凹陷部壓迫該電池主體。

上述之電池箱，其中該凹陷部的凹陷深度與該嵌槽的寬度相當。

本發明另提供一種電池組，其係包括箱體、至少一第一應力承載件、至少一第二應力承載件、以及至少一電池單元。箱體包括相對設置的兩第一側壁以及一承載面，至少一第一應力承載件設於承載面。至少一第二應力承載件之兩端分別連接兩第一側壁，且至少一第二應力承載件位於至少一第一應力承載件上方且實質上對齊至少一第一應力承載件，使得至少一應力承載空間得形成於至少一第一應力承載件、至少一第二應力承載件與箱體之間，至少一電池單元容置於應力承載空間。

上述之電池組，其中該箱體進一步包括相對設置的兩第二側壁，其中該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且該至少一第二應力承載件與該至少一第一應力承載件之間形成一平面，該平面實質上平行該第二側壁，且該應力承載空間係形成於該平面與該第二側壁之間。

上述之電池組，其中該兩第一側壁分別設有一嵌槽，以卡合該第二應力承載件。

上述之電池組，其中該嵌槽在對應該第二應力承載件處設有一缺口，供該第二應力承載件之兩端由該缺口進入該嵌槽，且該第二應力承載件包括一主體，且該主體之兩端各包括一彎折部以及一嵌合部，其中該主體之兩端由該缺口進入該嵌槽後，該彎折部抵觸該缺口，部分之該嵌合部嵌入該嵌槽。

上述之電池組，其中該至少一電池單元進一步包括一電池主體、一上蓋、以及一下蓋，該電池主體包括一電極連接面以及與該電極連接面相對之一底面，其中該上蓋連接該電極連接面，該下蓋連接該底面。

上述之電池組，其中該至少一電池單元置於該至少一應力承載空間時，該至少一第一應力承載件接觸該下蓋之一側，該至少一第二應力承載件接觸該上蓋之一側。

上述之電池組，其中該至少一第二應力承載件進一步包括一延伸部，其係設於該主體之上，且該上蓋包括一頂面，當該至少一電池單元位於該至少一應力承載空間內時，該延伸部接觸該頂面。

上述之電池組，其中該至少一電池單元進一步包括一第一緩衝墊以及一第二緩衝墊，其中該第一緩衝墊分別接觸該上蓋及該電極連接面，該第二緩衝墊分別接觸該下蓋及該底面。

上述之電池組，其中該至少一第一應力承載件為複數第一應力承載件，該至少一第二應力承載件為複數第二應力承載件，該至少一電池單元為複數電池單元，其中各該第二應力承 載件位於對應之該第一應力承載件上方並對齊各該至少一第一應力承載件，使得複數應力承載空間形成於各該第一應力承載件、各該第二應力承載件與該箱體之間，且各該電池單元容置於對應之各該應力承載空間內。

上述之電池組，其中該箱體包括相對設置的兩第二側壁，該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且各該第一應力承載件與對應之各該第二應力承載件之間分別形成一平面，該平面實質上平行該第二側壁，其中各該應力承載空間係形成於任兩相鄰該平面、或該平面與相鄰之該兩第二側壁之間。

上述之電池組，其中各該複數電池單元分別包括一電池主體，當各該電池單元容置於對應之各該應力承載空間內時，任兩相鄰之該電池主體之間保持一間隙距離。

上述之電池組，其中該兩第一側壁各包括一凹陷部，用以由該凹陷部壓迫該電池主體。

藉此，本發明在結構設計上為各個電池單元分別提供一獨立之應力承載空間，使得各電池單元承受的應力可分別藉由對應之應力承載件分散到箱體，故可避免單一電池單元承受過大應力的情況。

1‧‧‧電池箱

100‧‧‧電池組

10‧‧‧電池單元

11‧‧‧電池主體

111‧‧‧電極連接面

112‧‧‧底面

12‧‧‧上蓋

13‧‧‧下蓋

14‧‧‧第一緩衝墊

15‧‧‧第二緩衝墊

20‧‧‧箱體

21‧‧‧第一側壁

211‧‧‧嵌槽

2111‧‧‧缺口

212‧‧‧凹陷部

22‧‧‧承載面

23‧‧‧第二側壁

30‧‧‧第一應力承載件

40‧‧‧第二應力承載件

41‧‧‧主體

411‧‧‧彎折部

412‧‧‧嵌合部

42‧‧‧延伸部

d‧‧‧間隙距離

P1‧‧‧平面

S1‧‧‧應力承載空間內

圖1a係本發明之電池箱之一實施例之立體示意圖。

圖1b係第二應力承載件之一實施例之立體示意圖。

圖2係本發明之電池箱之一實施例之上視圖。

圖3係電池單元之一實施例之結構爆炸圖。

圖4係組裝本發明之電池組之一實施例之示意圖。

圖5係本發明之電池組之一實施例之立體示意圖。

圖6係本發明之電池組之剖面示意圖之一。

圖7係本發明之電池組之剖面示意圖之二。

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

以下請參考圖1a、圖1b及圖2，以了解本發明之電池箱之一實施例之詳細結構，其中圖1a係本發明之電池箱之一實施例之立體示意圖；圖1b係第二應力承載件之一實施例之立體示意圖；圖2係本發明之電池箱之一實施例之上視圖。

本發明之電池箱1係用以容置至少一單元或複數電池單元。根據本發明之一實施例，如圖1a所示，本發明之電池箱1包括一箱體20、複數第一應力承載件30、以及複數第二應力承載件40，其中複數第二應力承載件40位於對應之第一應力承載件30上方，並對齊各個第一應力承載件30，使得複數應力承載空間形成於複數第一應力承載件30、複數第二應力承載件40與箱體20之間，以供容置複數電池單元或至少一電池單元。

如圖1a所示，箱體20包括相對設置的兩第一側壁21、一承載面22、以及相對設置的兩第二側壁23，其中兩第一側壁21之兩端分別連接兩第二側壁23，且承載面22之四個側邊分別連接兩第一側壁21及兩第二側壁23。在本實施例中，如圖1a所示，兩第一側壁21各包括嵌槽211以及一凹陷部212，其中嵌槽211的設置位置對應第二應力承載件40，以便卡合第二應力承載件40。此外，嵌槽211在對應第二應力承載件40處設有一缺口2111，以供第二應力承載件40之兩端由缺口2111進入槽211。

如圖1a所示，各個第一應力承載件30係設於承載面22，藉由第一應力承載件30的設置可預先將複數電池單元在箱體20內的位置區劃分出來，以輔助定位電池單元，以避免因製造公差造成無法將複數電池單元順利放入箱體20的情況發生。

此外，如圖1a所示，各個第一應力承載件30的位置與對應第二應力承載件40卡合之缺口2111對齊，故當各個第二應力承載件40之兩端由缺口2111進入嵌槽211後，各第一應力承載件30與對應之各第二應力承載件40之間分別形成一平面P1，並於任兩相鄰平面P1之間，或平面P1與相鄰之第二側壁23之間形成可容納電池單元之應力承載空間。需注意的是，在本實施例中，各個第一應力承載件30實質上垂直於承載面22，各平面P1實質上互相平行，且平面P1平行第二側壁23，但本發明不以此為限。

如圖1b所示，第二應力承載件40包括主體41以及延伸部42，其中本實施例之主體41呈矩形，延伸部42垂直連接於主 體41之長軸側邊。主體41之短軸側邊之兩端皆包括一彎折部411以及一嵌合部412，其中如圖2以及圖1a之局部放大圖所示，當主體41之兩端由缺口2111進入嵌槽211後，彎折部411抵觸缺口2111，部分之嵌合部412嵌入嵌槽211，使各個電池單元得容置於由各第一應力承載件30、各第二應力承載件40與箱體20之間形成之應力承載空間內S1。

以下請繼續參考圖1a，並一起參考圖3至圖5，以了解本發明之電池組之一實施例，其中圖3係電池單元之一實施例之結構爆炸圖；圖4係組裝本發明之電池組之一實施例之示意圖；圖5係本發明之電池組之一實施例之立體示意圖。

如圖3所示，本實施例之電池單元10包括電池主體11、上蓋12、下蓋13、第一緩衝墊14、以及第二緩衝墊15。本實施例之電池主體11是方型蓄電池，電池主體11包括一電極連接面111以及與電極連接面111相對之一底面112，其中電極連接面111設有複數極頭。如圖3所示，上蓋12連接電極連接面111，下蓋13連接底面112，藉由上蓋12與下蓋13的設置提高電池主體11的結構強度，此外，本實施例之上蓋12與下蓋13皆由金屬製成，但本發明不以此為限，上蓋12與下蓋13也可以是塑件。

第一緩衝墊14位於上蓋12與電極連接面111之間，第二緩衝墊15位於下蓋13與底面112之間，為電池主體11提供防震緩衝的效果。第一緩衝墊14與第二緩衝墊15一般為橡膠墊，而若電池單元10運作於散熱條件較嚴苛的環境，可將第一緩衝墊14與第 二緩衝墊15替換為散熱墊，來提高電池單元10的散熱效率，以維持電池單元10電性的穩定。

如圖4所示，本發明之電池組100係包括電池箱1以及複數電池單元10，且如圖1a與圖4所示，將電池單元10組裝於本發明之電池箱1時，複數電池單元10係逐個放入箱體20，而複數第二應力承載件40逐個插入對應之嵌槽211之缺口2111，使各個電池單元10得容置於由各第一應力承載件30、各第二應力承載件40與箱體20之間形成之應力承載空間內，而形成如圖5所示之狀態，根據本發明之一實施例，組裝完成之電池組100可供一般車輛或工業用機具使用。

以下請再參考圖2，並一起參考圖6及圖7，以了解本發明之電池組之一實施例之細部結構，其中圖6係本發明之電池組之剖面示意圖之一；圖7係本發明之電池組之剖面示意圖之二。

如圖6所示，當電池單元10置於箱體20內之應力承載空間時，第一應力承載件30接觸電池主體11側面中靠近底面112處，第二應力承載件40接觸電池主體11側面中靠近電極連接面111處，且延伸部42接觸上蓋12之頂面121。電池主體11運作時，電極連接面111與極頭是電池主體11溫度最高的位置，同時也是散熱效率最好的方向，所以利用延伸部42接觸頂面121可將電極連接面111的熱引導至電池主體11側面散逸，以提高散熱效率。

同時，本發明之電池組100內各電池單元10受對應之第一應力承載件30與第二應力承載件40的壓迫，讓電池單元10內 之第一緩衝墊14以及第二緩衝墊15呈被緊迫狀態，故就算本發明之電池組100係運作於不平穩的環境(如：車用電池)，就算外界有震動，仍可確保電池單元10之極頭不會晃動，以保持電性穩定與電池安全性。

此外，如圖2與圖6所示，再藉由第二應力承載件40中彎折部411與嵌合部412設計，使得第二應力承載件40能與箱體20緊密嵌合，當各個電池單元10受力時，第二應力承載件40與第一應力承載件30可及時把應力傳送至箱體20，以避免單一電池單元10受力過大而產生電池劣化的現象。

同時若考慮到本發明之電池組100使用空間的利用性，本發明之電池組100亦可直立擺放，當電池組100直立擺放時，各個第二應力承載件40與第一應力承載件30能承擔對應之電池單元10的重量，並將各個電池單元10重量傳送至箱體20，也避免位於最下方電池單元10承受過大應力而發生劣化爆炸的現象，以解決先前技術存在的問題。

再者，當各電池單元10容置於對應之各應力承載空間內時，如圖7所示，任兩相鄰之電池主體11間保持一間隙距離d，以避免電池主體11於運作時因膨脹而接觸到鄰近的電池主體11，而考量各電池主體11之間散熱的問題，任兩相鄰之電池主體11間的間隙距離d最小值0.8mm。

如圖7所示，電池單元10容置於箱體20時，兩第一側壁21的凹陷部212會由兩側壓迫電池主體11，所以當本發明之電池 組100作為車用電池使用時，藉由凹陷部212壓迫電池主體11，可避免電池主體11晃動，藉此提高本發明之電池組100運作於不平穩環境中的穩定性。此外，由圖7亦可看出，第二應力承載件40之嵌合部412抵觸嵌槽211，且嵌槽211的寬度實質上與凹陷部212的深度相當，藉此讓兩第一側壁21緊迫電池單元10，以避免電池單元10受外力而晃動。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，為一大突破，懇請 貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

1‧‧‧電池箱

P1‧‧‧平面

20‧‧‧箱體

21‧‧‧第一側壁

211‧‧‧嵌槽

2111‧‧‧缺口

212‧‧‧凹陷部

22‧‧‧承載面

23‧‧‧第二側壁

30‧‧‧第一應力承載件

40‧‧‧第二應力承載件

412‧‧‧嵌合部

Claims (20)

1. 一種電池箱，用以容置至少一電池單元，該電池箱包括：一箱體，包括相對設置的兩第一側壁以及一承載面；至少一第一應力承載件，其係設於該承載面；以及至少一第二應力承載件，該至少一第二應力承載件之兩端分別連接該兩第一側壁，且位於該至少一第一應力承載件上方並實質上對齊該至少一第一應力承載件，使得至少一應力承載空間形成於該至少一第一應力承載件、該至少一第二應力承載件與該箱體之間，以供該應力承載空間容置該至少一電池單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池箱，其中該箱體進一步包括相對設置的兩第二側壁，其中該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且該至少一第二應力承載件與該至少一第一應力承載件之間形成一平面，該平面實質上平行該第二側壁，且該應力承載空間係形成於該平面與該第二側壁之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電池箱，其中該兩第一側壁分別設有用以卡合該第二應力承載件之一嵌槽。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電池箱，其中該嵌槽在對應該第二應力承載件處設有一缺口，以供該第二應力承載件之兩端由該缺口進入該嵌槽，其中該第二應力承載件包括一主體，且該主體之兩端各包括一彎折部以及一嵌合部，當該主體之兩端由該缺口進入該嵌槽後，該彎折部抵觸該缺口，部分之該嵌合部嵌入該嵌槽。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池箱，其中該至少一第一應力承載件為複 數第一應力承載件，該至少一第二應力承載件為複數第二應力承載件，該至少一電池單元為複數電池單元，其中各該第二應力承載件位於對應之該第一應力承載件上方並對齊各該至少一第一應力承載件，藉此在各該第一應力承載件、各該第二應力承載件與該箱體之間形成複數應力承載空間，各該電池單元容置於對應之各該應力承載空間內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電池箱，其中該箱體包括相對設置的兩第二側壁，該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且各該第一應力承載件與對應之各該第二應力承載件之間分別形成一平面，其中各該應力承載空間係形成於任兩相鄰該平面之間，或該平面與相鄰之該第二側壁之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電池箱，其中該兩第一側壁各包括一凹陷部，用以由兩側該凹陷部壓迫該電池主體。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電池箱，其中該凹陷部的凹陷深度與該嵌槽的寬度相當。
9. 一種電池組，包括：一箱體，包括相對設置的兩第一側壁以及一承載面；至少一第一應力承載件，其係設於該承載面；至少一第二應力承載件，其中該至少一第二應力承載件之兩端分別連接該兩第一側壁，且該至少一第二應力承載件位於該至少一第一應力承載件上方且實質上對齊該至少一第一應力承載件，使得至少一應力承載空間得形成於該至少一第一應力承載件、該至少一第二應力承載件與該箱體之間；以及至少一電池單元，係容置於該應力承載空間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電池組，其中該箱體進一步包括相對設置的兩第二側壁，其中該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且該至少一第二應力承載件與該至少一第一應力承載件之間形成一平面，該平面實質上平行該第二側壁，且該應力承載空間係形成於該平面與該第二側壁之間。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電池組，其中該兩第一側壁分別設有一嵌槽，以卡合該第二應力承載件。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電池組，其中該嵌槽在對應該第二應力承載件處設有一缺口，供該第二應力承載件之兩端由該缺口進入該嵌槽，且該第二應力承載件包括一主體，且該主體之兩端各包括一彎折部以及一嵌合部，其中該主體之兩端由該缺口進入該嵌槽後，該彎折部抵觸該缺口，部分之該嵌合部嵌入該嵌槽。
13. 如申請專利範圍第9項或第11項所述之電池組，其中該至少一電池單元進一步包括一電池主體、一上蓋、以及一下蓋，該電池主體包括一電極連接面以及與該電極連接面相對之一底面，其中該上蓋連接該電極連接面，該下蓋連接該底面。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電池組，其中該至少一電池單元置於該至少一應力承載空間時，該至少一第一應力承載件接觸該下蓋之一側，該至少一第二應力承載件接觸該上蓋之一側。
15. 如申請專利範圍第13項所述之電池組，其中該至少一第二應力承載件進一步包括一延伸部，其係設於該主體之上，且該上蓋包括一頂面，當該至少一電池單元位於該至少一應力承載空間內時，該延伸部接觸該頂面。
16. 如申請專利範圍第13項所述之電池組，其中該至少一電池單元進一步包括一第一緩衝墊以及一第二緩衝墊，其中該第一緩衝墊分別接觸該上蓋及該電極連接面，該第二緩衝墊分別接觸該下蓋及該底面。
17. 如申請專利範圍第9項所述之電池組，其中該至少一第一應力承載件為複數第一應力承載件，該至少一第二應力承載件為複數第二應力承載件，該至少一電池單元為複數電池單元，其中各該第二應力承載件位於對應之該第一應力承載件上方並對齊各該至少一第一應力承載件，使得複數應力承載空間形成於各該第一應力承載件、各該第二應力承載件與該箱體之間，且各該電池單元容置於對應之各該應力承載空間內。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電池組，其中該箱體包括相對設置的兩第二側壁，該兩第二側壁之兩端分別連接該兩第一側壁，且各該第一應力承載件與對應之各該第二應力承載件之間分別形成一平面，該平面實質上平行該第二側壁，其中各該應力承載空間係形成於任兩相鄰該平面、或該平面與相鄰之該兩第二側壁之間。
19. 如申請專利範圍第18項所述之電池組，其中各該複數電池單元分別包括一電池主體，當各該電池單元容置於對應之各該應力承載空間內時，任兩相鄰之該電池主體之間保持一間隙距離。
20. 如申請專利範圍第11項所述之電池組，其中該兩第一側壁各包括一凹陷部，用以由該凹陷部壓迫該電池主體。