TWI695533B - 電池模組及包括彼之電池組 - Google Patents

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Abstract

揭示一種電池模組，其包括匣積層體，該匣積層體包括多個各具有電極導線之二次電池、及多個經配置以分別容納至少一個二次電池在該等二次電池之間且在多階段被堆疊的匣；積體電路板(ICB)殼，其具有在預定連接點與該電極導線連接且與該匣積層體之一表面偶合的匯流排；及感測單元，其具有經布置穿過該ICB殼且連接該匯流排以允許該二次電池電壓被感測的連接線，其中該ICB殼另外包括線固定單元(其具有藉由使該ICB殼外表面向該ICB殼內表面凹入所形成之線固定凹口，以與該連接點相比定位在該ICB殼內表面的附近)，且該連接線之至少一部分被插入且固定在該線固定凹口。
該電池模組可在二次電池之電極導線與匯流排被雷射熔接時，藉由防止連接線被損壞以確保二次電池電壓的穩定測量，因為該連接線與該二次電池之電極導線與匯流排被雷射熔接之連接點相比係定位在該電池模組之內側。

Description

電池模組及包括彼之電池組 【發明之技術領域】
本發明係關於一種電池模組和包括彼之電池組。
近來，已快速增加對可攜式電子產品(諸如筆記型電腦、攝影機、手機或類似者)之需求，且已積極地發展電動車、能量貯存電池、機器人、衛星。因這理由，正積極地研究允許重複充電和放電之高性能二次電池。
現今使用鎳-鎘電池、鎳-金屬氫化物電池、鎳-鋅電池、鋰二次電池、及類似者作為商用二次電池。其中，鋰二次電池與鎳基二次電池相比幾乎沒有記憶效果，且因此鋰二次電池由於其自由充電或放電、低的自動放電、和高的能量密度的優點而正獲得極多關注。
鋰二次電池通常分別使用氧化鋰和碳質材料作為正極活性材料和負極活性材料。該鋰二次電池包括電極組配件，其中分別以該正極活性材料和該負極活性材料塗覆的正極板和負極板係布置以隔板(其經插入該二板間)和外 部設置(亦即電池盒，其密封且容納該電極組配件與電解質在一起)。
通常，鋰二次電池可根據外部形狀，分類成罐型(can-type)二次電池(其中該電極組配件被包括在金屬罐中)及袋型(pouch-type)二次電池(其中該電池組配件被包括在鋁積層片之袋中)。
近來，二次電池廣泛地不僅用於小型裝置諸如手機，也可用於中型或大型裝置諸如載具和能量貯存。當二次電池用於此等中型或大型裝置時，很大數目之二次電池被電連接以增加容量和輸出。尤其，袋型二次電池常常用於此等中型或大型裝置，因為彼等可容易地被容納且堆疊。
該電池模組可被視為一種組態，其中將很多二次電池串聯或並聯連接以強化容量和輸出。該電池模組需要該二次電池電壓之測量以維持穩定性能。為測量該二次電池之電壓，該電池模組包括與該二次電池之電極導線連接之匯流排和具有用於連接該匯流排與外部測量迴路之ICB殼。
通常，電極導線和匯流排係利用雷射熔接來連接。在該電極導線和該匯流排藉由使用壓縮夾具來壓縮以互相緊密貼合之後，進行雷射熔接。然而，與該匯流排電連接之線不可避免地通過該匯流排附近，且因此該線同樣地插入該壓縮夾具與該ICB殼之間，而導致該電極導線與該匯流排之不完美的黏合。因此，在現存之電池模組中，在該電極導線與該匯流排之間可能有不良的熔接，且該線可能因該壓縮夾具而損壞。
本發明係經設計以解決該相關技藝之問題，且因此本發明係關於提供一種電池模組，其具有改良的結構，以致與匯流排電連接之線不造成差的熔接且該線不被損壞，當二次電池之電極導線與該匯流排雷射熔接時；以及提供包括該電池模組之電池組。
在本發明之一方面中，提供一種電池模組，其包含：匣積層體，其包括多個各具有電極導線之二次電池、及多個經配置以分別容納至少一個二次電池在該等二次電池之間且在多階段被堆疊的匣；積體電路板(ICB)殼，其具有在預定連接點與該電極導線連接且與該匣積層體之一表面偶合之匯流排；及感測單元，其具有經布置穿過該ICB殼且連接該匯流排以允許該二次電池電壓被感測的連接線，其中該ICB殼另外包括線固定單元(其具有藉由使該ICB殼外表面向該ICB殼內表面凹入所形成之線固定凹口，以與該連接點相比定位在該ICB殼內表面的附近)，且該連接線之至少一部分被插入且固定在該線固定凹口。
較佳地，該ICB殼可以另外包括有該電極導線之一端穿過之導線孔。
較佳地，該匯流排可與該ICB殼外表面偶合，且其中 該電極導線可以具有藉由彎曲該電極導線之一端所形成之連接部份，該電極導線以預定角度穿過該導線孔而突出該ICB殼外，且該連接部分在該連接點與該匯流排連接。
較佳地，該匯流排與該連接部份可以利用雷射熔接在該連接點連接。
較佳地，該線固定單元可以另外包括多個以預定間隔由該線固定凹口突出之插入突出體，以致該連接線被插入該線固定凹口。
較佳地，該感測單元可以包括：感測連接器組配件，其具有與該匯流排連接之感測線和與該感測線之一端偶合的感測連接器；及連接器組配件，其具有與該感測連接器偶合且連接之子連接器和與電路連接器偶合且連接之主連接器，該電路連接器被包括在外部測量電路中且利用該連接線與該子連接器電連接。
在本發明之另一方面中，也提供一種電池模組，其包含：匣積層體，其包括多個各具有電極導線之二次電池、及多個經配置以分別容納至少一個二次電池在該等二次電池之間且在多階段被堆疊的匣；ICB殼，其具有在預定連接點與該電極導線連接且與該匣積層體之一表面偶合之匯流排；及連接線，其經布置穿過該ICB殼且與該匯流排連接，其中該ICB殼另外包括線固定單元(其具有藉由使該ICB殼外表面向該ICB殼內表面凹入所形成之線固定凹口，以與該連接點相比定位在該ICB殼內表面的附近)、且該連接線之至少一部分被插入且固定在該線固定凹口。
在本發明之另一方面中，也提供一種電池組，其包含上述電池模組。
在本發明之另一方面中，也提供一種載具，其包含上述電池組。
根據本發明之電池模組和包括彼之電池組可以在二次電池之電極導線和匯流排被雷射熔接時，藉由防止連接線被損壞以確保二次電池電壓之穩定測量，因為該連接線與該二次電池之電極導線與匯流排被雷射熔接之連接點相比，係定位在該電池模組之內側。
1‧‧‧電池模組
10‧‧‧匣積層體
12‧‧‧二次電池
14‧‧‧匣
16‧‧‧電極導線
20‧‧‧ICB殼
21‧‧‧導線孔
22‧‧‧匯流排
23‧‧‧連接器固定單元
24‧‧‧連接片
25‧‧‧子連接器固定單元
26‧‧‧主連接器固定單元
27‧‧‧線固定單元
30‧‧‧冷卻板
40‧‧‧感測單元
50‧‧‧感測連接器組配件
52‧‧‧感測殼
54‧‧‧感測連接器
56‧‧‧感測線
60‧‧‧連接器組配件
61‧‧‧子連接器
62‧‧‧主連接器
63‧‧‧連接線
圖1是概略顯示根據本發明之具體例的電池模組的透視圖。
圖2是顯示沿著圖1之線I-I'所取得之該電池模組的橫切面視圖。
圖3是概略顯示二次電池之透視圖。
圖4是顯示在圖1中所描繪之ICB殼的透視圖。
圖5是顯示圖2之A部分的部分放大視圖。
圖6是顯示沿著圖1之線II-II'所取得之該電池模組的橫切面視圖。
圖7是顯示在圖2中所描繪之電池模組的側視圖。
圖8是顯示圖6之B部分的部分放大視圖。
圖9是顯示在圖7中所描繪之連接器組配件的後視圖。
應了解在該說明書和所附之申請專利範圍中所使用之術語不應理解為受非專業及字典的意義的限制，但在允許本發明人合適定義術語以供最佳說明的原則的基礎上，該等術語係基於與本發明之技術方面對應之意義和觀念來闡明。因此，在此所建議之描述僅是供說明目的的較佳實例，並無意限制本發明之範圍，以致應了解能夠作出其他等效型和改良型，卻不偏離本發明之範圍。
在該等圖中，每一組件或每一組件之特定部分係在誇大、排除或簡化狀態中被描繪以便了解和澄清。因此，每一組件之尺寸可以不完全反映真實尺寸。並且，已知與本發明相關之先前技藝的任何說明可被忽略，若認為彼使本發明之主題不明確。
圖1是概略顯示根據本發明之具體例的電池模組的透視圖。
引用圖1，根據本發明之具體例的電池模組1包括匣積層體10，其具有多個分別容納一個二次電池12的匣14；積體電路板(ICB)殼20，其具有與該電極導線16連接且與該匣積層體10之一表面偶合之匯流排22；及感測單元40，其具有經布置穿過該ICB殼20的連接線63以感測來自該匯流排22之該二次電池12的電壓。多個此 等電池模組1可以利用預定之電連接來連接以配置電池組。此外，該電池組可安裝在載具上且用於此。
圖2是顯示沿著圖1之線I-I'所取得之該電池模組的橫切面視圖，且圖3是概略顯示二次電池之透視圖。
首先，該匣積層體10是用於容納多個二次電池12之組件。
如圖2中顯示的，該匣積層體10包括多個二次電池12和多個匣14，其每一者容納該等二次電池12中之至少一個電池12。
該二次電池12可以是鋰聚合物電池。然而，該等二次電池12也可以是鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池或類似者，但不限於以上。
如圖3中顯示的，該二次電池12可以是袋型電池。然而，該二次電池12也可具有圓柱形狀、長方形狀或類似者，卻不限於以上。
如圖3中顯示的，該二次電池12包括一對電極導線16。該電極導線16之一係在該二次電池12之一端被提供且具有正和負極性之一。該電極導線16之另一者係在該二次電池12之另一端被提供且具有正和負極性之一。
如圖2中顯示的，該匣14分別容納且固定該二次電池12，以致該電極導線16突出該匣14外。因此，該二次電池12不利用該匣14來搖盪。
該匣14可互相堆疊以致促進該二次電池12之堆疊和組配。因此，該匣14係在多個階段被堆疊以形成該匣積 層體10。
圖4是顯示在圖1中所描繪之ICB殼的透視圖，且圖5是顯示圖2之A部分的部分放大視圖。
其次，該ICB殼20是用於電連接該二次電池12之組件。
如圖4中顯示的，該ICB殼20包括經形成以允許該二次電池12之電極導線16穿過的導線孔21，與穿過該導線孔21之二次電池12的電極導線16電連接的匯流排22，及在以下說明之用於固定該感測單元40之連接器組配件60的連接器固定單元23。如圖5中顯示的，該ICB殼20與該匣積層體10之一側偶合，以致該二次電池12之電極導線16可分別穿過該等導線孔21。
如圖4中顯示的，多個導線孔21以預定間隔被形成，以致該等二次電池12可穿過彼等。
如圖4中顯示的，該匯流排22與該ICB殼20之外表面偶合以圍繞該等導線孔22之至少一部分。經安裝之匯流排22的個數不特別限定，且如圖4中顯示的，至少一個匯流排22可根據該等二次電池12與該匯流排22的電連接方法來安裝。
如圖4中顯示的，該匯流排22之至少一者包括安設於其下端之連接片(connection tab)24。該連接片24包括突出於該匣積層體10之向下方向的連接銷24a，亦即朝向以下說明之冷卻板30。
如圖5中顯示的，該匯流排22在預定連接點P與該 電極導線16電連接。為此，如圖5中顯示的，該電極導線16包括連接部分16a，其係藉由彎曲其端以穿過該導線孔21而突出該ICB殼20外所形成，以致該端在上述連接點P與該匯流排22接觸。該匯流排22與該連接部分16a，係在該連接點P，利用雷射熔接連接。
如圖4中顯示的，該連接器固定單元23包括固定該連接器組配件60之子連接器61的子連接器固定單元25，固定該連接器組配件60之主連接器62的主連接器固定單元26，和固定該連接器組配件60之連接線63的線固定單元27。
如圖4中顯示的，該子連接器固定單元25具有環形狀且突出在該ICB殼20之外表面上以被定位在該匯流排22之下側。該子連接器固定單元25包括可具有該子連接器61插入且適合於其中之連接器插入孔25a。
如圖4中顯示的，該主連接器固定單元26被形成以被定位於該匯流排22之上側。換言之，該主連接器固定單元26被形成，以致以預定間隔，與該子連接器固定單元25隔開，而該匯流排22被布置於其間。如圖4中顯示的，該主連接器固定單元26包括連接器容納凹口26a(其係在該ICB殼20之外表面所凹形成以容納該主連接器62)，及鉤孔26b(其係在該連接器容納凹口26a中所形成以致稍後說明之該主連接器62之彈性鉤64可被插入其中)。
如圖4中顯示的，該線固定單元27被提供在該ICB 殼20之外表面以被定位在該子連接器固定單元25與該主連接器固定單元26之間。如圖4中顯示的，該線固定單元27包括線固定凹口27a(其係在該ICB殼20之外表面所凹形成以致其中可插入並固定該連接線63)，及插入突出體27b(其係突出於該線固定凹口27a之內表面上)。
如圖4中顯示的，當多個匯流排22被安裝時，該線固定凹口27a可被形成以經過該等匯流排22之間，卻不限於此。如圖5中顯示的，該線固定凹口27a被形成以與該匯流排22和該電極導線16之連接點P相比，朝向該ICB殼20之內表面凹入。
圖6是顯示沿著圖1之線II-II'所取得之該電池模組的橫切面視圖。
其次，該冷卻板30是用於接收來自該二次電池12之熱且向外散熱之組件。
如圖6中顯示的，該冷卻板與該匣積層體10之下表面偶合以與該匣14接觸。用於該冷卻板30與該匣積層體10之偶合方法不特別受限，且該冷卻板30與該匣積層體10以多種方式被偶合，例如利用旋擰、鉤住或類似者。該冷卻板30可透過該匣14接收在該二次電池12所產生之熱且向外散熱，藉此冷卻該二次電池12。
圖7是顯示在圖2中所描繪之電池模組的側視圖，圖8是顯示圖6之B部分的部分放大視圖，且圖9是顯示在圖7中所描繪之連接器組配件的後視圖。
其次，該感測單元40是用於感測該二次電池12之電壓的組件。
如圖7中顯示的，該感測單元40包括感測連接器組配件50(其係與該二次電池12之電極導線16連接)，和連接器組配件60(其係用於電連接該感測連接器組配件50與外部測量電路)。
如圖7中顯示的，該感測連接器組配件50包括與該匯流排22連接之感測殼52，與該連接器組配件60連接之感測連接器54，及用於電連接該感測殼52與該感測連接器54之感測線56。
該感測殼52具有連接孔52a(其中插入該匯流排22之連接銷24a)，和安設在該連接孔52a中的插座52b。
如圖8中顯示的，該連接孔52a被形成以在垂直方向上穿過該感測殼52。該連接孔52a具有預定形狀以允許該連接銷24a和該插座52b能分別插入且固定於其中。
如圖8中顯示的，該插座52b被安裝在該連接孔52a中以與該匯流排22之連接銷24a偶合且連接，該連接銷插入該連接孔52a。該插座52b可以具有夾具結構以夾持該連接銷24a，卻不限於此。該插座52b可利用該匯流排22與該二次電池12之電極導線16電連接，以感測該二次電池12之電壓。
如圖7中顯示的，該感測連接器54被安裝且固定在該感測殼52之一側上，以與稍後說明之該連接器組配件60的子連接器61連接且偶合。
如圖7和8中顯示的，該感測線56之一端可與該插座52b連接且偶合，且該感測線56之另一端可與該感測連接器54連接且偶合，藉此電連接該插座52b和該感測連接器54。
如圖7中顯示的，該連接器組配件60包括與該感測連接器54連接且偶合之子連接器61，與外部測量電路之電路連接器連接且偶合之主連接器62，用於電連接該子連接器61與該主連接器62的連接線63。
如圖7中顯示的，該子連接器61與該連接器插入孔25a配合，以被安裝且固定至該ICB殼20之外表面。如圖7中顯示的，該子連接器61可與該感測連接器54連接且偶合，以經由該感測連接器54接收藉由該插座52b感測之該二次電池12的電壓。
如圖9中顯示的，該主連接器62包括彈性掛鉤64，其係由其後表面突出以插入該掛鉤孔26。因此，如圖7中顯示的，因為該彈性掛鉤64被插入該掛鉤孔26b且後續與該ICB殼20偶合，該主連接器62可在被容納於該連接器容納凹口26a中的狀態下被安裝並固定至該ICB殼20之外表面。如圖7中顯示的，該主連接器62係利用該連接線63，與該子連接器61電連接，且與在該測量電路上所提供之電路連接器(未顯示)連接並偶合。若如此，該測量電路可藉由接收該插座52b所感測且經由該主連接器62的電壓而測量該二次電池12之電壓。
如圖7中顯示的，該連接線63之一端係與該子連接 器61連接且偶合，且該連接線63之另一端係與該主連接器62連接且偶合，藉此電連接該子連接器61與該主連接器62。若製備多個連接線63，如圖9中顯示的，該連接線63可利用線繩(wire tie)65綑成束。
如圖7中顯示的，該連接線63是至少部分插入該線固定凹口27a，以致被該插入突出體27b覆蓋且因此不分開。若如此，該連接線63被安裝且固定至該ICB殼20之外表面以穿過該等匯流排22之間的區域。
如上述，該匯流排22係利用雷射熔接，在上述連接點P，與該電極導線16之連接部分16a電連接。該雷射熔接係藉由下述進行：利用壓縮夾具壓縮加壓該匯流排22和該電極導線16之連接點16a，後續雷射照射(LV)至該連接點P。然而，因為該連接線63被安裝以通過該等匯流排22之間，當該匯流排22和該電極導線16係使用該壓縮夾具來壓縮加壓，該連接線63被插入該壓縮夾具與該ICB殼20之間，而可能損壞該連接線63或引起該匯流排22與該電極導線16之間差的熔接。
然而，因為該連接線63被安裝且固定至該線固定凹口27a，該凹口與該連接點P相比係向該ICB殼20之內表面凹入，要防止該連接線63被插入該壓縮夾具與該ICB殼20之間。因此，該電池模組1可防止由於該匯流排22與該電極導線16之間不良的黏合所引起之差的熔接，且也可防止該連接線63被損壞而切斷該二次電池10與該測量電路之間的電連接。
同時，如圖9中顯示的，該連接器組配件60可另外包括溫度感測器66(其係經配置以與該匣積層體10之預定溫度測量點接觸而感測該二次電池12之溫度)，及用於電連接該溫度感測器66與該主連接器之導電線67。
本發明已詳細被描述。然而，應了解：該詳細描述及特定實例雖然指明本發明之較佳具體例，但僅是通過說明來給予，因為在本發明之範圍內多種改變和改良，對精於此技藝者，由此詳細描述變為明顯。
1‧‧‧電池模組
10‧‧‧匣積層體
14‧‧‧匣
16a‧‧‧連接部分
20‧‧‧ICB殼
21‧‧‧導線孔
22‧‧‧匯流排
24‧‧‧連接片
30‧‧‧冷卻板
40‧‧‧感測單元
52‧‧‧感測殼
54‧‧‧感測連接器
60‧‧‧連接器組配件
61‧‧‧子連接器
62‧‧‧主連接器
65‧‧‧線繩

Claims (8)

  1. 一種電池模組，其包含：匣積層體，其包括多個各具有電極導線之二次電池、及多個經配置以分別容納至少一個二次電池在該等二次電池之間且在多階段被堆疊的匣；積體電路板(ICB)殼，其具有在預定連接點與該電極導線連接且與該匣積層體之一表面偶合之匯流排；及感測單元，其具有經布置穿過該ICB殼且連接該匯流排以允許該二次電池電壓被感測的連接線，其中該ICB殼另外包括線固定單元(其具有藉由使該ICB殼外表面向該ICB殼內表面凹入所形成之線固定凹口，以與該連接點相比定位在該ICB殼內表面的附近)，且該連接線之至少一部分被插入且固定在該線固定凹口；且其中該線固定單元另外包括多個以預定間隔由該線固定凹口突出之插入突出體，以致該連接線被插入該線固定凹口。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池模組，其中該ICB殼另外包括有該電極導線之一端穿過之導線孔。
  3. 如申請專利範圍第2項之電池模組，其中該匯流排與該ICB殼外表面偶合，且其中該電極導線具有藉由彎曲該電極導線之一端所形成之連接部份，該電極導線以預定角度穿過該導線孔而突 出該ICB殼外，且該連接部分在該連接點與該匯流排連接。
  4. 如申請專利範圍第3項之電池模組，其中該匯流排與該連接部份利用雷射熔接在該連接點連接。
  5. 如申請專利範圍第1項之電池模組，其中該感測單元包括：感測連接器組配件，其具有與該匯流排連接之感測線和與該感測線之一端偶合的感測連接器；及連接器組配件，其具有與該感測連接器偶合且連接之子連接器和與電路連接器偶合且連接之主連接器，該電路連接器被包括在外部測量電路中且利用該連接線與該子連接器電連接。
  6. 一種電池模組，其包含：匣積層體，其包括多個各具有電極導線之二次電池、及多個經配置以分別容納至少一個二次電池在該等二次電池之間且在多階段被堆疊的匣；ICB殼，其具有在預定連接點與該電極導線連接且與該匣積層體之一表面偶合之匯流排；及連接線，其經布置穿過該ICB殼且與該匯流排連接，其中該ICB殼另外包括線固定單元(其具有藉由使該ICB殼外表面向該ICB殼內表面凹入所形成之線固定凹口，以與該連接點相比定位在該ICB殼內表面的附近)、且該連接線之至少一部分被插入且固定在該線固定凹口； 且其中該線固定單元另外包括多個以預定間隔由該線固定凹口突出之插入突出體，以致該連接線被插入該線固定凹口。
  7. 一種電池組，其包含申請專利範圍第1至6項中任一項所定義之電池模組。
  8. 一種包含電池組之載具，其包含申請專利範圍第7項所定義之電池組。
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