TWI632721B - Battery connection module and battery device - Google Patents

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曾尚秀
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Abstract

一種電池裝置，包含一電池箱及一電池連接模組。電池連接模組包括一封蓋單元及一電路單元。封蓋單元包括一蓋板及多個密封件。蓋板具有一板體及多個塞體。密封件分別設於塞體的外周。電路單元包括一設置於板體的上表面的電路板、多個埋設於蓋板的匯流連接件，及多個分別對應將匯流連接件與電路板連接的導電連接片。每一匯流連接件具有一主體部及至少兩個電極連接部。匯流連接件呈相間隔的兩排埋設於板體。每一塞體的位置涵蓋兩排匯流連接件中位置相對應的兩個電極連接部。蓋板還具有多個形成於板體的上表面以露出各主體部的一部分的第一開口，及多個分別形成於塞體以露出各電極連接部的第二開口。

Description

電池連接模組及電池裝置
本發明是有關於一種電池連接模組，特別是指一種用以電連接並密封多個液態電池單元的電池連接模組及電池裝置。
目前常見的由多個電池單元(cell)組成的電池裝置(battery)，其中的電池單元大多是使用固態的電池塊，例如美國專利公開號第US 2014/0127551 A1號、美國專利公開號第US 2014/0356668 A1號所揭露者。
由於固態電池塊的結構與液態電池單元的結構有很大的差異，所以以多個固態電池塊組成的電池裝置，與以多個液態電池單元組成的電池裝置相較，兩者在整體組裝結構及電極連接結構的設計需求必然有所不同。然而如前述公開的專利大多是用於固態電池塊的組裝技術，而如何使液態電池單元的組裝更便利且密封效果更好，仍有發展的空間。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種用於密封多個液態電池單元且串接該等電池單元的電極的電池連接模組。
因此，本發明之其中另一目的，即在提供一種具有多個液態電池單元且密封良好的電池裝置。
於是，本發明電池連接模組在一些實施態樣中，是包含一封蓋單元及一電路單元。該封蓋單元包括一蓋板及多個密封件。該蓋板具有一沿一第一方向延伸的板體，及多個沿該第一方向排列的塞體，該板體具有一上表面及一相反於該上表面的下表面，該等塞體由該板體的下表面一體突出，且每一塞體沿一垂直該第一方向的第二方向延伸而呈長條形，該等密封件分別設於該等塞體的外周。該電路單元包括一設置於該板體的上表面的電路板、多個埋設於該蓋板的匯流連接件，及多個分別對應該等匯流連接件以將該等匯流連接件與該電路板連接的導電連接片。每一匯流連接件具有一主體部，及至少兩個電極連接部，該等匯流連接件呈相間隔的兩排埋設於該板體，且每排沿該第一方向排列，每排的該等電極連接部的位置分別對應該等塞體，而使每一塞體的位置涵蓋兩排匯流連接件中在該第二方向上位置相對應的兩個電極連接部。該蓋板還具有多個第一開口及多個第二開口，該等第一開口形成於該板體的上表面且位置分別對應該等匯流連接件的主體部以露出各該主體部的一部分，該等第二開口分別形成於該等塞體且位置分別對應該等匯流連接件的電極連接部以露出各該電極連接部，且該等第一開口與該等第二開口之間不相通。每一導電連接片通過對應的第一開口 連接於對應的主體部以將該電路板與對應的主體部連接。
在一些實施態樣中，每一密封件為墊圈形式並套設於對應的塞體的外周。
在一些實施態樣中，該電路板為柔性印刷電路板。
在一些實施態樣中，每一匯流連接件的各電極連接部由該主體部突伸於對應的第二開口處並呈凸塊狀。
在一些實施態樣中，每一導電連接片的一端焊接於該電路板且另一端通過對應的第一開口焊接於對應的匯流連接件的主體部。
在一些實施態樣中，該蓋板還具有多個分別貫穿該等塞體及該板體的注液孔。
於是，本發明電池裝置在一些實施態樣中，是包含一電池箱及一電池連接模組。該電池箱具有一箱體，及多個電池單元，該箱體具有多個沿一第一方向相間隔排列的隔間牆以界定出多個隔間，且該等電池單元分別設於該等隔間，每一電池單元包括電池液及電池電極。該電池連接模組包括一封蓋單元及一電路單元。該封蓋單元蓋設於該箱體的頂部，包括一蓋板及多個密封件。該蓋板具有一沿該第一方向延伸的板體，及多個沿該第一方向排列的塞體，該板體具有一上表面及一相反於該上表面的下表面，該等塞體由該板體的下表面一體突出以分別塞入該等隔間，且每一塞體沿一 垂直該第一方向的第二方向延伸而呈長條形，該等密封件分別設於該等塞體與該箱體之間以液密地封閉對應的塞體與該箱體之間的間隙。該電路單元包括一設置於該板體的上表面的電路板、多個埋設於該蓋板的匯流連接件，及多個分別對應該等匯流連接件以將該等匯流連接件與該電路板連接的導電連接片。每一匯流連接件具有一主體部，及至少兩個電極連接部，該等匯流連接件呈相間隔的兩排埋設於該板體，且每排沿該第一方向排列，每排的該等電極連接部的位置分別對應該等塞體，而使每一塞體的位置涵蓋兩排匯流連接件中在該第二方向上位置相對應的兩個電極連接部。該蓋板還具有多個第一開口及多個第二開口，該等第一開口形成於該板體的上表面且位置分別對應該等匯流連接件的主體部以露出各該主體部的一部分，該等第二開口分別形成於該等塞體且位置分別對應該等匯流連接件的電極連接部以露出各該電極連接部，使該等電極連接部分別連接不同隔間內的電池電極，以將該等隔間內的電池電極串接，且該等第一開口與該等第二開口之間不相通。每一導電連接片通過對應的第一開口連接於對應的主體部以將該電路板與對應的主體部連接。
在一些實施態樣中，每一密封件為墊圈形式並套設於對應的塞體的外周。
在一些實施態樣中，該電路板為柔性印刷電路板。
在一些實施態樣中，每一匯流連接件的各電極連接部由該主體部突伸於對應的第二開口處並呈凸塊狀。
在一些實施態樣中，每一導電連接片的一端焊接於該電路板且另一端通過對應的第一開口焊接於對應的匯流連接件的主體部。
在一些實施態樣中，該蓋板還具有多個分別貫穿該等塞體及該板體的注液孔以分別連通該等隔間。
在一些實施態樣中，該板體的下表面與該箱體的頂部表面密封接合。
在一些實施態樣中，該板體的下表面與該箱體的頂部表面通過熱熔接密封接合。
本發明至少具有以下功效：該電池連接模組能夠模組化地預先組裝完成，使得與電池箱的組裝程序更為簡便而容易操作，且能確實密封電池液，並能電連接電池箱內的多個電池電極。
1‧‧‧電池箱
11‧‧‧箱體
111‧‧‧隔間牆
112‧‧‧隔間
12‧‧‧電池單元
121‧‧‧電池電極
2‧‧‧電池連接模組
3‧‧‧封蓋單元
31‧‧‧蓋板
311‧‧‧板體
311a‧‧‧上表面
311b‧‧‧下表面
312‧‧‧塞體
313‧‧‧第一開口
314‧‧‧第二開口
315‧‧‧注液孔
32‧‧‧密封件
4‧‧‧電路單元
41‧‧‧電路板
411‧‧‧穿孔
42‧‧‧匯流連接件
42’‧‧‧匯流連接件
421‧‧‧主體部
422‧‧‧電極連接部
422a‧‧‧凹槽
423‧‧‧連外部
43‧‧‧導電連接片
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明電池裝置的一實施例的一立體圖；圖2是該實施例的一立體分解圖； 圖3是該實施例之一電池連接模組的一立體分解圖；圖4是將該實施例之電池連接模組的多個埋設於一蓋板的匯流連接件分離顯示的立體分解圖；圖5是該實施例之電池連接模組的一立體分解圖；圖6是類似圖5的視圖且其中該等匯流連接件與該蓋板分離顯示；圖7是該實施例之一俯視圖；圖8是沿圖7中的VIII-VIII直線所取的剖視圖；圖9是圖8中的局部區域的放大圖；及圖10是沿圖7中的X-X直線所取的剖視圖。
參閱圖1與圖2，本發明電池裝置之一實施例，包含一電池箱1及一電池連接模組2。該電池箱1具有一箱體11，及多個電池單元12。該箱體11具有多個沿一第一方向D1相間隔排列的隔間牆111以界定出多個隔間112，且該等電池單元12分別設於該等隔間112。每一電池單元12包括電池液(未示出，通常為電解液)及電池電極121(一般為正極及負極)。
參閱圖2至圖6，該電池連接模組2包括一封蓋單元3及一電路單元4。該封蓋單元3蓋設於該箱體11的頂部，並包括一蓋 板31及多個密封件32。該蓋板31具有一沿該第一方向D1延伸的板體311，及多個沿該第一方向D1排列的塞體312。該板體311具有一上表面311a及一相反於該上表面311a的下表面311b，該等塞體312由該板體311的下表面311b一體突出，且每一塞體312沿一垂直該第一方向D1的第二方向D2延伸而呈長條形。該等密封件32分別設於該等塞體312的外周。在本實施例中，每一密封件32為墊圈形式並套設於對應的塞體312的外周。密封件32以能夠壓縮彈性變形的材料製成，例如氟橡膠或類似的橡膠材料。
該電路單元4包括一設置於該板體311的上表面311a的電路板41、多個埋設於該蓋板31的匯流連接件42，及多個分別對應該等匯流連接件42以將該等匯流連接件42與該電路板41連接的導電連接片43。每一匯流連接件42具有一主體部421，及至少兩個電極連接部422。該等匯流連接件42呈相間隔的兩排埋設於該板體311，且每排沿該第一方向D1排列，每排的該等電極連接部422的位置分別對應該等塞體312，而使每一塞體312的位置涵蓋兩排匯流連接件42中在該第二方向D2上位置相對應的兩個電極連接部422。該蓋板31還具有多個第一開口313及多個第二開口314，該等第一開口313形成於該板體311的上表面311a且位置分別對應該等匯流連接件42的主體部421以露出各該主體部421的一部分，該等第二開口314分別形成於該等塞體312且位置分別對應該等匯流 連接件42的電極連接部422以露出各該電極連接部422。另配合參閱圖10，每一導電連接片43通過對應的第一開口313連接於對應的主體部421以將該電路板41與對應的主體部421連接。
在本實施例中，每一匯流連接件42具有兩個電極連接部422，且兩排匯流連接件42的位置在該第二方向D2上相錯位，而使每一匯流連接件42的兩個電極連接部422的位置分別在該第二方向D2上對應於另一排匯流連接件42中的兩個相鄰匯流連接件42的各一彼此相鄰的電極連接部422的位置，以將該等電池單元12串聯。在變化的實施態樣，每一匯流連接件42亦可具有兩個以上的電極連接部422，而使部分電池單元12為並聯，而部分電池單元12為串聯。在本實施例中，該等成排排列的匯流連接件42的兩端分別設有一僅有一個電極連接部422的匯流連接件42’，且各匯流連接件42’還具有一由主體部421延伸的連外部423，以外接導線(未圖示)。在本實施例中，每一匯流連接件42是由相同材質製成，例如銅基金屬、鋁基金屬。但是在變化的實施態樣，匯流連接件42的電極連接部422可以為不同材料製成，例如圖4所示之一匯流連接件42在假想線L的兩側可以分別為鋁基金屬及銅基金屬製成。此外，在本實施例中，每一匯流連接件42的各電極連接部422由該主體部421突伸於對應的第二開口314處並呈凸塊狀。每一電極連接部422具有一凹槽422a以容置對應的電池電極121。在其他實施例中，電 極連接部422的構造及形狀可以配合電池電極121的構造形狀而加以改變。該等匯流連接件42、42’以埋入式模造方式於成形該蓋板31時，一起埋設於該蓋板31內，因此該蓋板31的該等第一開口313與該等第二開口314之間不相通。
參閱圖7至圖10，該封蓋單元3蓋設於該箱體11的頂部，且該等塞體312分別塞入該等隔間112，該等密封件32分別設於該等塞體312與該箱體11之間以液密地封閉對應的塞體312與該箱體11之間的間隙。該等電極連接部422分別連接不同隔間112內的電池電極121，以將該等隔間112內的電池電極121串接。藉由該等匯流連接件42埋設在該蓋板31內，使得該等第一開口313與該等第二開口314之間不相通，且該等密封件32能液密地封閉對應的塞體312與該箱體11之間的間隙，所以使每個隔間112都能良好地密封，以防止電池液洩漏。
在本實施例中，每一導電連接片43的一端焊接於該電路板41且另一端通過對應的第一開口313焊接於對應的匯流連接件42的主體部421。導電連接片43可以例如是鎳基金屬片，並可經由熱回焊的表面焊接(Reflow SMT)方式先將一端焊接在電路板41上，然後另一端採用例如雷射焊接的方式焊接在對應的匯流連接件42的主體部421。此外，在本實施例中，該電路板41為柔性印刷電路板，可使電路板41的厚度較薄，且該電路板41亦可另外設置 電子元件、感測器、保險絲、連接器等各種元件。然而，在變化實施態樣，電路板41為硬式印刷電路板(Rigid PCB)亦可實施，不以本實施例為限。
在本實施例中，該蓋板31及該箱體11為絕緣材料製成，例如塑膠材料，較佳如聚酯材料。該板體311的下表面311b與該箱體11的頂部表面通過熱熔接密封接合，熱熔接方式可例如超音波焊接(ultrasonic welding)、摩擦焊接(friction welding)、熱板焊接(heat board welding)及雷射焊接(laser welding)等，藉由該板體311與該箱體11密封接合，可更增進對於隔間112內的電池液的密封效果。在變化的實施態樣，該蓋板31亦可例如用螺絲與該箱體11鎖接固定，其固定方式不以本實施例為限。
再參閱圖1、圖2、圖5與圖10，該蓋板31還具有多個分別貫穿該等塞體312及該板體311的注液孔315以分別連通該等隔間112，且該電路板41具有多個分別對應該等注液孔315的穿孔411，以露出該等注液孔315。藉由連通各隔間112的注液孔315及穿孔411注入電池液，待電池液注入後再將注液孔315以塞子(未圖示)或其他方式封孔。
該電池連接模組2可預先組裝完成，再與電池箱1組裝。將電池連接模組2與電池箱1組裝時，只要將電池連接模組2對應電池箱1蓋合，再利用熱熔接方式將蓋板31與箱體11結合固定。 將電池連接模組2與電池箱1組合後，再利用注液孔315注入電池液，最後將注液孔315封孔。藉此可使電池連接模組2與電池箱1組裝程序簡單、容易操作。
綜上所述，該電池連接模組2能夠模組化地預先組裝完成，使得與電池箱1的組裝程序更為簡便而容易操作，且能確實密封電池液，並能電連接電池箱1內的多個電池電極121。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (14)

  1. 一種電池連接模組，包含：一封蓋單元，包括一蓋板及多個密封件，該蓋板具有一沿一第一方向延伸的板體，及多個沿該第一方向排列的塞體，該板體具有一上表面及一相反於該上表面的下表面，該等塞體由該板體的下表面一體突出，且每一塞體沿一垂直該第一方向的第二方向延伸而呈長條形，該等密封件分別設於該等塞體的外周；及一電路單元，包括一設置於該板體的上表面的電路板、多個埋設於該蓋板的匯流連接件，及多個分別對應該等匯流連接件以將該等匯流連接件與該電路板連接的導電連接片，每一匯流連接件具有一主體部，及至少兩個電極連接部，該等匯流連接件呈相間隔的兩排埋設於該板體，且每排沿該第一方向排列，每排的該等電極連接部的位置分別對應該等塞體，而使每一塞體的位置涵蓋兩排匯流連接件中在該第二方向上位置相對應的兩個電極連接部；該蓋板還具有多個第一開口及多個第二開口，該等第一開口形成於該板體的上表面且位置分別對應該等匯流連接件的主體部以露出各該主體部的一部分，該等第二開口分別形成於該等塞體且位置分別對應該等匯流連接件的電極連接部以露出各該電極連接部，且該等第一開口與該等第二開口之間不相通；每一導電連接片通過對應的第一開口連接於對應的 主體部以將該電路板與對應的主體部連接。
  2. 如請求項1所述電池連接模組，其中，每一密封件為墊圈形式並套設於對應的塞體的外周。
  3. 如請求項1所述電池連接模組，其中，該電路板為柔性印刷電路板。
  4. 如請求項1所述電池連接模組，其中，每一匯流連接件的各電極連接部由該主體部突伸於對應的第二開口處並呈凸塊狀。
  5. 如請求項1所述電池連接模組，其中，每一導電連接片的一端焊接於該電路板且另一端通過對應的第一開口焊接於對應的匯流連接件的主體部。
  6. 如請求項1所述電池連接模組，其中，該蓋板還具有多個分別貫穿該等塞體及該板體的注液孔。
  7. 一種電池裝置，包含：一電池箱，具有一箱體，及多個電池單元，該箱體具有多個沿一第一方向相間隔排列的隔間牆以界定出多個隔間，且該等電池單元分別設於該等隔間，每一電池單元包括電池液及電池電極；及一電池連接模組，包括一封蓋單元，蓋設於該箱體的頂部，包括一蓋板及多個密封件，該蓋板具有一沿該第一方向延伸的板體，及多個沿該第一方向排列的塞體，該板體具有一上表面及一相反於該上表面的下表面，該等塞體由該板體的下表面一體突出以分別塞入該等隔 間，且每一塞體沿一垂直該第一方向的第二方向延伸而呈長條形，該等密封件分別設於該等塞體與該箱體之間以液密地封閉對應的塞體與該箱體之間的間隙，及一電路單元，包括一設置於該板體的上表面的電路板、多個埋設於該蓋板的匯流連接件，及多個分別對應該等匯流連接件以將該等匯流連接件與該電路板連接的導電連接片，每一匯流連接件具有一主體部，及至少兩個電極連接部，該等匯流連接件呈相間隔的兩排埋設於該板體，且每排沿該第一方向排列，每排的該等電極連接部的位置分別對應該等塞體，而使每一塞體的位置涵蓋兩排匯流連接件中在該第二方向上位置相對應的兩個電極連接部，該蓋板還具有多個第一開口及多個第二開口，該等第一開口形成於該板體的上表面且位置分別對應該等匯流連接件的主體部以露出各該主體部的一部分，該等第二開口分別形成於該等塞體且位置分別對應該等匯流連接件的電極連接部以露出各該電極連接部，使該等電極連接部分別連接不同隔間內的電池電極，以將該等隔間內的電池電極串接，且該等第一開口與該等第二開口之間不相通，每一導電連接片通過對應的第一開口連接於對應的主體部以將該電路板與對應的主體部連接。
  8. 如請求項7所述電池裝置，其中，每一密封件為墊圈形式 並套設於對應的塞體的外周。
  9. 如請求項7所述電池裝置，其中，該電路板為柔性印刷電路板。
  10. 如請求項7所述電池裝置，其中，每一匯流連接件的各電極連接部由該主體部突伸於對應的第二開口處並呈凸塊狀。
  11. 如請求項7所述電池裝置，其中，每一導電連接片的一端焊接於該電路板且另一端通過對應的第一開口焊接於對應的匯流連接件的主體部。
  12. 如請求項7所述電池裝置，其中，該蓋板還具有多個分別貫穿該等塞體及該板體的注液孔以分別連通該等隔間。
  13. 如請求項7所述電池裝置，其中，該板體的下表面與該箱體的頂部表面密封接合。
  14. 如請求項13所述電池裝置，其中，該板體的下表面與該箱體的頂部表面通過熱熔接密封接合。
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