TWI672890B - 電池單元與電池組 - Google Patents

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Abstract

一種電池單元包括二基座、二鎖附件、多個電池芯以及二電極片。前述二基座藉由前述二鎖附件固定彼此。這些電池芯與前述二電極片收容於前述二基座內。各個電池芯的相對兩端分別抵接前述二電極片。各個基座設有卡凸與卡槽。另提出一種電池組。電池組由多個電池單元組合而成，且這些電池單元由至少一電連接件電性連接彼此。任一個電池單元透過卡凸卡接另一個電池單元的卡槽。

Description

電池單元與電池組
本發明是有關於一種電池單元與電池組，且特別是有關於一種電池單元與應用此電池單元的電池組。
隨著環保意識的抬頭，改採電力驅動的交通工具已成為駕駛、騎士或乘客的首選，例如電動汽車、電動機車以及電動自行車等，而提供電動汽車、電動機車以及電動自行車動力的電池組已成為相關廠商積極投入開發的重點項目。
常見的電池組大多是將數個電池芯安裝於同一個電池座，基於電池芯的數量，需製造不同尺寸的電池座，以承載特定數量的電池芯，故製造成本極高，特別是模具的製造成本。除此之外，受限現有電池座的結構設計，數個電池組僅能沿著單一方向串接，且電池芯的數量較無法靈活調整，故擴充性不佳。
本發明提供一種電池單元與電池組，具有良好的擴充性。
本發明的電池單元包括二基座、二鎖附件、多個電池芯以及二電極片。各基座具有第一表面、相對於第一表面的第二表面、連接第一表面的卡凸、連接第一表面的卡槽、貫通第一表面與第二表面的貫孔、位於第二表面的第一鎖孔以及位於第二表面的凹槽。前述二基座以前述二第二表面相抵貼，且其中一個基座的貫孔對準另一個基座的第一鎖孔。前述二鎖附件分別穿設固定於各個貫孔與對應的第一鎖孔。前述多個電池芯設置於相對準的前述二凹槽內。前述二電極片分別設置於前述二凹槽內，且各個電池芯的相對兩端分別抵接前述二電極片。各個電極片包括導電延伸部。各個導電延伸部穿過對應的基座並延伸至第一表面。
本發明的電池組包括n個上述的電池單元與n-1個電連接件，其中n為正整數，且大於等於2。任一個電池單元透過卡凸卡接另一個電池單元的卡槽。各個卡槽內設有第二鎖孔，且各個卡凸設有第三鎖孔。各個卡凸的第三鎖孔與對應的卡槽的第二鎖孔相對準卡並由第一定位件穿設固定於其中。電連接件用以電性連接並鄰的這些電池單元。電連接件包括相對的第一端部與第二端部，分別設置於並鄰的二個第一表面上並用以接觸二個導電延伸部。
基於上述，本發明的電池組可視實際需求選定電池單元的數量，以由特定數量的電池單元串接或並接而成，故安裝靈活度高。進一步來說，任二個電池單元可透過對應的卡凸與卡槽卡接固定，不僅拆裝便利，且易於擴充。再者，用以承載電池芯的基座可由同一模具製造而得，故能大幅降低製作成本。
為讓本發明的上述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。
圖1A與圖1B是本發明一實施例的電池組於兩不同視角的示意圖。圖2A與圖2B是本發明一實施例的電池單元於兩不同視角的分解示意圖。請參考圖1A至圖2B，在本實施例中，電池組100係由多個電池單元200卡接固定而成，且每一個電池單元200包括第一基座210a、第二基座210b、二個鎖附件220、多個電池芯230、第一電極片240a以及第二電極片240b。其中，第一基座210a與第二基座210b的結構設計相同，且可由同一模具製造而得，故能大幅降低製作成本。
每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)可為立方體，其具有第一表面211、相對於第一表面211的第二表面212以及連接第一表面211與第二表面212的四個側壁。此外，每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)設有卡凸213、卡槽214、貫孔215、鎖孔212a以及凹槽212b，其中卡凸213與卡槽214皆連接第一表面211，貫孔215貫通第一表面211與第二表面212，而鎖孔212a與凹槽212b皆位於第二表面212。
承接上述，卡凸213的數量為二個，且分別自每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)的二個側壁延伸而出。另一方面，卡槽214的數量為二個，且內凹於第一基座210的另二個側壁。也就是說，各個卡凸213與各個卡槽214分別位在第一基座210a的不同側壁上。卡凸213所在的二個側壁相連接，且概呈L型。卡槽214所在的另二個側壁相連接，且概呈L型。
圖3A與圖3B是本發明一實施例的電池組於兩不同剖面上的剖面示意圖。圖3C是圖3A中的區域A至C的放大示意圖。請參考圖1A至圖3C，在安裝第一基座210a與第二基座210b的過程中，係先將第一電極片240a置入第一基座210a的凹槽212b，並將第二電極片240b置入第二基座210b的凹槽212b。接著，將各個電池芯230的其中一端置入第一基座210a或第二基座210b的凹槽212b，以抵接第一電極片240a或第二電極片240b。然後，使第一基座210a的第二表面212面對第二基座210b的第二表面212。為便於安裝人員對位，任一基座的第二表面212皆設有導引部212c與導引孔212d，且導引部212c、導引孔212d、鎖孔212a以及貫孔215環繞凹槽212b的周圍。
導引部212c可為導引柱，其數量與卡凸213的數量相同，且鄰近卡凸213所在的側壁。另一方面，導引孔212d數量與卡槽214的數量相同，且鄰近卡槽214所在的側壁。因此，基於導引部212c與導引孔212d的輔助，安裝人員可快速地對準第一基座210a與第二基座210b，在使第一基座210a的導引部212c穿入第二基座210b的導引孔212d，並使第二基座210b的導引部212c穿入第一基座210a的導引孔212d後，第一基座210a與第二基座210b的二個第二表面212相抵貼，且第一基座210a與第二基座210b的二個凹槽212b相對準並連通。在初步安裝到定位後，各個電池芯230收容於二個凹槽212b所組成的收容空間內，其中各個電池芯230的正極抵接同一電極片，且各個電池芯230的負極抵接同一電極片。
在第一基座210a與第二基座210b初步安裝到定位後，第一基座210a的貫孔215對準第二基座210b的鎖孔212a，且第二基座210b的貫孔215對準第一基座210a的鎖孔212a。接著，使各個鎖附件220(例如螺絲)自對應貫孔215穿入，並進一步鎖入對應的鎖孔212a。藉由鎖附件220穿設固定於貫孔215與鎖孔212a，第一基座210a與第二基座210b得以被鎖附固定。
另一方面，第一基座210a的卡凸213的對側為第二基座210b的卡槽214，也就是說，電池單元200的任一側皆設有一個卡凸213與一個卡槽214。在組合任二個電池單元200時，其中一個電池單元200的卡凸213與卡槽214分別卡接於另一個電池單元200的卡槽214與卡凸213，據此所產生的結構干涉能防止相卡接的任二個電池單元200輕易地脫離開來。另一方面，卡凸213設有鎖孔213a，而卡槽214內設有鎖孔214a，在卡凸213卡入卡槽214後，鎖孔213a對準於鎖孔214a，並將定位件110(例如螺絲)鎖入二個鎖孔213a、214a。藉由定位件110穿設固定於二個鎖孔213a、214a中，卡接的任二個電池單元200得以被以鎖附固定。
簡言之，安裝人員可視實際需求選定電池單元200的數量，以由特定數量的電池單元200組裝成電池組100，故安裝靈活度高。進一步來說，任二個電池單元200可透過對應的卡凸213與卡槽214卡接固定，不僅拆裝便利，且易於擴充。
在本實施例中，每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)設有限位部216，實質上位於對應的凹槽212b內的中心點。在第一基座210a與第二基座210b初步安裝到定位後，第一基座210a與第二基座210b的二個限位部216相對準並抵接收容於二個凹槽212b內的這些電池芯230，以決定這些電池芯230的相對位置，避免這些電池芯230在第一基座210a與第二基座210b內任意移動。
第一電極片240a以及第二電極片240b的結構設計相同，每一個電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)可在中心點設有讓位孔241以及鄰接讓位孔241的導電延伸部242。每一個電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)的讓位孔241用以供對應的基座(包括第一基座210a與第二基座210b)的限位部216穿過，基於讓位孔241與限位部216的配合，可防止每一個電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)在對應的基座(包括第一基座210a與第二基座210b)內任意移動。另一方面，每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)還具有位於第一表面211並與凹槽212b相連通的穿槽211a，其中穿槽211a鄰近限位部216，且每一個電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)的導電延伸部242經由對應的穿槽211a穿過對應的基座(包括第一基座210a與第二基座210b)並延伸至第一表面211，以作為相卡接的任二個電池單元200的電性串接點或電性並接點。
請繼續參考圖1A至圖3C，在本實施例中，這些電池單元200係透過電連接件101彼此電性連接。進一步來說，每一個電連接件101包括相對的第一端部102與第二端部103，分別設置於並鄰的二個第一基座210a或二個第二基座210b的二個第一表面211上，並用以接觸二個導電延伸部242，以電性連接並鄰的二個電池單元200。特別說明的是，每一個電池單元200的其中一端部為正極部，而此正極部所鄰接的其他電池單元200的端部為負極部。反之，每一個電池單元200的另一端部為負極部，而此負極部所鄰接的其他電池單元200的端部為正極部。每一個電連接件101的第一端部102與第二端部103分別用以電性連接並鄰的二個電池單元200的正極部與負極部。
在本實施例中，若電池單元200的數量為n個，則電連接件101的數量為n-1個，其中n為正整數，且大於等於2。進一步來說，若電池單元的數量大於等於3個，則由第一基座210a的第一表面211拼接而成的一側以及由第二基座210b的第一表面211拼接而成的另一側，分別設有至少一個電連接件101。如圖1A與圖1B所示，電池單元的數量為4個，由第一基座210a的第一表面211拼接而成的一側設有二個電連接件101，分別串接位於上排的二個電池單元200與串接位於下排的二個電池單元200。此外，由第二基座210b的第一表面211拼接而成的另一側設有一個電連接件101用以串接位於上排的一個電池單元與位於下排的一個電池單元200。
請繼續參考圖1A至圖3C，每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)還具有位於第一表面211的中心點的鎖孔211b，且每一個電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)的導電延伸部242設有限位孔243。在每一個電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)置入到對應的基座(包括第一基座210a與第二基座210b)的凹槽212內並安裝到定位後，每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)的鎖孔211b對準對應的電極片(包括第一電極片240a與第二電極片240b)的導電延伸部242的限位孔243。
另一方面，電連接件101的第一端部102設有第一組裝孔102a，且第二端部103設有第二組裝孔103a。第一端部102與第二端部103分別壓抵並鄰的二個導電延伸部242，第一組裝孔102a對準其中一個導電延伸部242的限位孔243與對應於此限位孔243的鎖孔211b，後續，將定位件120(例如螺絲)鎖入相對準的第一組裝孔102a、限位孔243以及鎖孔211b，藉由定位件120穿設固定於相對準的第一組裝孔102a、限位孔243以及鎖孔211b中，能夠確保第一端部102與導電延伸部242相接觸，並防止電連接件101滑落，如圖3C的區域A所示。相似地，第二組裝孔103a對準另一個導電延伸部242的限位孔243與對應於此限位孔243的鎖孔211b，後續，將定位件130(例如螺絲)鎖入相對準的第二組裝孔103a、限位孔243以及鎖孔211b，藉由定位件130穿設固定於相對準的第二組裝孔103a、限位孔243以及鎖孔211b中，能夠確保第二端部103與導電延伸部242相接觸，並防止電連接件101滑落，如圖3C的區域C所示。
每一個基座(包括第一基座210a與第二基座210b)還包括多個定位柱211c，設置於第一表面211上。這些定位柱211c環繞鎖孔211b的周圍，其中部分定位柱211c位於鎖孔211b與卡凸213之間，且另一部分定位柱211c位於鎖孔211b與卡槽214之間。為便於安裝人員對位，電連接件101的第一端部102與第二端部103分別設有與這些定位柱211c配合的第一定位孔102b與第二定位孔103b，在使第一定位孔102b與第二定位孔103b分別套設於並鄰的二個定位柱211c的同時，第一組裝孔102a與第二組裝孔103也分別對準並鄰的二個導電延伸部242的二個限位孔243。另一方面，電連接件101的第一端部102還設有第三組裝孔102c，在使第一定位孔102b與第二定位孔103b分別套設於並鄰的二個定位柱211c的同時，第三組裝孔102c對準相卡接的卡凸213與卡槽214的二個鎖孔213a、214a，而穿設固定於二個鎖孔213a、214a中的定位件110也穿過第三組裝孔102c，以提高電連接件101安裝於並鄰的二個第一基座210a或二個第二基座210b上的可靠度，如圖3C的區域B所示。因電連接件101係由螺絲鎖附固定於並鄰的二個第一基座210a或二個第二基座210b上，相當便於安裝人員進行拆裝、維修或替換。
在本實施例中，電連接件101還包括用以連接第一端部102與第二端部103的熔斷部104，且熔斷部104的寬度小於第一端部102的寬度與第二端部103的寬度，如圖1A所示。基於上述設計，當電池組100的電流負載過大時，熔斷部104會因過熱而燒斷，此安全防護措施能避免造成電池組100損壞或燒毀，並且確保人員安全。
此外，每一個基座還具有位於第一表面211的多個開孔211d，每一個開孔211d與對應的凹槽212d相連通，以暴露出對應的電極片(例如第一電極片240a或第二電極片240b)的局部，如圖1A至圖2B所示。基於上述設計，電池組100運作時產生的熱可經由開孔211d逸散到外界。
綜上所述，本發明的電池組可視實際需求選定電池單元的數量，以由特定數量的電池單元串接或並接而成，故安裝靈活度高。進一步來說，任二個電池單元可透過對應的卡凸與卡槽卡接固定，不僅拆裝便利，且易於擴充。在任二個電池單元卡接固定後，可在任二個電池單元的卡接處鎖入定位件(例如螺絲)，藉以防止相卡接的任二個電池單元輕易地脫離開來。再者，用以承載電池芯的基座可由同一模具製造而得，故能大幅降低製作成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電池組
101‧‧‧電連接件
102‧‧‧第一端部
102a‧‧‧第一組裝孔
102b‧‧‧第一定位孔
102c‧‧‧第三組裝孔
103‧‧‧第二端部
103a‧‧‧第二組裝孔
103b‧‧‧第二定位孔
104‧‧‧熔斷部
110~130‧‧‧定位件
200‧‧‧電池單元
210a‧‧‧第一基座
210b‧‧‧第二基座
211‧‧‧第一表面
211a‧‧‧穿槽
211b、212a、213a、214a‧‧‧鎖孔
211c‧‧‧定位柱
211d‧‧‧開孔
212‧‧‧第二表面
212b‧‧‧凹槽
212c‧‧‧導引部
212d‧‧‧導引孔
213‧‧‧卡凸
214‧‧‧卡槽
215‧‧‧貫孔
216‧‧‧限位部
220‧‧‧鎖附件
230‧‧‧電池芯
240a‧‧‧第一電極片
240b‧‧‧第二電極片
241‧‧‧讓位孔
242‧‧‧導電延伸部
243‧‧‧限位孔
A~C‧‧‧區域
圖1A與圖1B是本發明一實施例的電池組於兩不同視角的示意圖。 圖2A與圖2B是本發明一實施例的電池單元於兩不同視角的分解示意圖。 圖3A與圖3B是本發明一實施例的電池組於兩不同剖面上的剖面示意圖。 圖3C是圖3A中的區域A至C的放大示意圖。

Claims (9)

  1. 一種電池單元，包括：二基座，各該基座具有第一表面、相對於該第一表面的第二表面、連接該第一表面的卡凸、連接該第一表面的卡槽、貫通該第一表面與該第二表面的貫孔、位於該第二表面的第一鎖孔、位於該第二表面的凹槽以及位於該第一表面並與該凹槽相連通的穿槽，其中該二基座以該二第二表面相抵貼，且該二基座的其一的該貫孔對準該二基座的另一的該第一鎖孔；二鎖附件，分別穿設固定於各該貫孔與對應的該第一鎖孔；多個電池芯，設置於相對準的該二凹槽內；以及二電極片，分別設置於該二凹槽內，且各該電池芯的相對兩端分別抵接該二電極片，各該電極片包括導電延伸部，各該導電延伸部穿過對應的該基座並延伸至該第一表面，其中各該電極片的該導電延伸部經由該穿槽穿過對應的該基座並延伸至該第一表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池單元，其中各該基座還包括定位柱，設置於該第一表面上，且位於該導電延伸部與該卡凸或該卡槽之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電池單元，其中各該基座在對應的該凹槽內設有限位部，該二限位部彼此對準並與該些電池芯相抵接，以決定該些電池芯之間的相對位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電池單元，其中各該基座還具有位於該第二表面的導引部與導引孔，位於該凹槽的周圍，該二基座的其一的該導引部穿入該二基座的另一的該導引孔。
  5. 一種電池組，包括：n個如申請專利範圍第1項所述的電池單元，該些電池單元的其一透過該卡凸卡接該些電池單元的另一的該卡槽，各該卡槽內設有第二鎖孔，且各該卡凸設有第三鎖孔，各該卡凸的該第三鎖孔與對應的該卡槽的該第二鎖孔相對準卡並由第一定位件穿設固定於其中；n-1個電連接件，用以電性連接並鄰的該些電池單元，該電連接件包括相對的第一端部與第二端部，分別設置於並鄰的二該第一表面上並用以接觸二該導電延伸部，其中n為正整數，且大於等於2。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電池組，其中各該基座還具有位於該第一表面的第四鎖孔，各該導電延伸部設有限位孔，並對準對應的該基座的該第四鎖孔，該電連接件的該第一端部設有第一組裝孔，且該第二端部設有第二組裝孔，該第一組裝孔與一該導電延伸部的該限位孔以及一該基座的該第四鎖孔相對準並由第二定位件穿設固定於其中，該第二組裝孔與另一該導電延伸部的該限位孔以及另一該基座的該第四鎖孔相對準並由第三定位件穿設固定於其中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電池組，其中各該基座還包括定位柱，設置於該第一表面上，且位於該第四鎖孔與該卡凸或該卡槽之間，該電連接件的該第一端部與該第二端部分別設有第一定位孔與第二定位孔，該第一定位孔與該第二定位孔分別套設於二該定位柱。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的電池組，其中該電連接件的該第一端部還設有第三組裝孔，該第三組裝孔與一該第三鎖孔及一該第二鎖孔相對準並由該第一定位件穿設固定於其中。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的電池組，其中該電連接件還包括用以連接該第一端部與該第二端部的熔斷部，且該熔斷部的寬度小於該第一端部的寬度與該第二端部的寬度。
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