TWI714052B

TWI714052B - 電池模組

Info

Publication number: TWI714052B
Application number: TW108113142A
Authority: TW
Inventors: 王昭凱; 傅世澤
Original assignee: 大陸商太普動力新能源（常熟）股份有限公司
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-12-21
Also published as: TW202040854A

Abstract

一種電池模組包含多個電池芯。該些電池芯排列成多數列及多數排，且被區分成一第一區塊、一第二區塊及一第三區塊。該些列包含一第一列及一第二列。該第二區塊位於該第一區塊及該第三區塊之間，而且在該第二列中，該第二區塊中的該些電池芯位於一水平線，且該第一區塊及該第三區塊中的至少一排的電池芯，凸出於該水平線。

Description

電池模組

本發明關於一種電池模組，尤其關於一種兼顧體積大小及散熱效果的電池模組。

圖1顯示習知技術之電池模組的分解圖。如圖1所示，電池模組120包含多個圓柱形電池芯121、至少一支架(cell holder)123及多數的導電片124。該些電池芯121呈現交錯方式的排列。該些支架123界定多個電池容置空間用以放置並固定電池芯121，該些電池芯121分別在該些支架123的長方向x及寬方向z以交錯方式進行堆疊。該些導電片124分別設於電池芯121的兩端，用以使該些電池芯121並聯或串聯而形成多個電池芯陣列。該些導電片124是用焊接方式焊接於每顆電池芯121上，達到串聯及並聯的功能。支架123上可有定位腳161穿過點焊導電片124的定位孔116，藉以將導電片310定位。

電池模組120還有包含一電路板126。電路板126可以為一BMS控制板。於電路板126上形成有各種功能的晶片127。該至少一支架123更界定出一容置空間，用以容置電路板126。位於電池模組120兩端的最終的正極或負極的該些導電片124被螺絲125鎖附於電路板126，電路板126亦被螺絲125鎖附於支架123。電路板126上設有多個電連接器。

隨著系統對高功率的需求日益增加，電池模組所乘載的電池芯數也日益增加，因此需要較好的散熱效果，而且對空間利用率的設計要求日益嚴苛。因此，如何提高空間利用率與配置螺絲鎖固，同時考慮熱累積問題，並且能簡化製程及降低成本，是目前值得探討的問題。

依據本發明一實施例之目的在於，提供一種讓該些電池芯形成二種不同種類的排列方式的電池模組。

依據本發明一實施例，一種電池模組包含多個電池芯。該些電池芯排列成多數列及多數排，且被區分成一第一區塊、一第二區塊及一第三區塊。該些列包含一第一列及一第二列。該第二區塊位於該第一區塊及該第三區塊之間，而且在該第二列中，該第二區塊中的該些電池芯位於一水平線，且該第一區塊及該第三區塊中的至少一排的電池芯，凸出於該水平線。

於一實施例中，該些排包含一第一排及一第二排分別位於該第一區塊中，且該第一排位於該些電池芯之一第一側的最外側。於該第一區塊中，該第二排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間，且於該第一區塊中，該第一排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。

於一實施例中，該些排包含一第三排及一第四排分別位於該第三區塊中。於該第三區塊中，該第三排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間，且於該第三區塊中，該第四排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。。

於一實施例中，該第一區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的一側凸出，而且該第三區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的該側凸出。

依據本發明一實施例，一種電池模組包含多個電池芯。該些電池芯排列成多數列及多數排，且被區分成一第一區塊、一第二區塊及一第三區塊。該些導電片電連接於該些電池芯，並使該些電池芯串聯或並聯。該些列包含一第一列及一第二列。該第二區塊位於該第一區塊及該第三區塊之間。在該第二列中，該第二區塊中的該些電池芯位於一水平線，且該第一區塊及該第三區塊中的至少一排的電池芯，凸出於該水平線，而且每一該導電片包含一第一段、一第二段及一第三段，該第二段連接於該第一段及該第三段之間。而且每一該導電片的該第一段及該第三段的延伸方向，凸出於該第二段。

於一實施例中，該第一區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的一第一側的方向凸出，該第三區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的該第一側的方向凸出，而且該第一段及該第三段的延伸方向，也朝該水平線的該第一側的方向凸出。

於一實施例中，電池模組更包含一電路板。該電路板設置成面向該水平線的該第一側，該些導電片包含一基板導電片，該基板導電片相較於其他導電片更靠近該電路板，而且該基板導電片更包含一第四段，該第四段朝向該基板導電片延伸並連接至該電路板。

於一實施例中，電池模組更包含一外殼，用以容置該些電池芯、該些導電片及該電路板。

於一實施例中，於該第一區塊中，該些排包含一第一排及一第二排。於該第一區塊中，該第二排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間。而且，於該第一區塊中，該第一排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。

綜上所述，依據本發明一實施例，讓該些電池芯形成二種不同種類的排列方式，於一實施例中，使該些電池芯形成行列式排列及交錯式排列，因此能夠平衝空間利用率、螺絲鎖固的配置及熱累積問題，相較於其他種類的設置方式並且能簡化製程及降低成本。

116‧‧‧定位孔

120:電池模組

121:電池芯

123:支架

124:導電片

125:螺絲

126:電路板

127:晶片

161:定位腳

200:電池模組

211:第一區塊

212:第二區塊

213:第三區塊

221:電池芯

222:凹陷空間

310:導電片

310a:基板導電片

311:第一段

312:第二段

313:第三段

314:第四段

316:定位孔

350:電路板

360:外殼

361:定位腳

1C:第一排

2C:第二排

3C:第三排

4C:第四排

1R:第一列

2R:第二列

H:水平線

圖1顯示習知技術之電池模組的分解圖。

圖2顯示本發明一實施例之電池模組的示意圖。

圖3顯示本發明另一實施例之電池模組的示意圖。

圖2顯示本發明一實施例之電池模組的示意圖。如圖2所示，依據本發明一實施例，電池模組200包含多個電池芯221。較佳地該些電池芯221為圓形、環形或近似圓形。該些電池芯221電池芯排列成多數列及多數排，而且被區分成一第一區塊211、一第二區塊212及一第三區塊213。第二區塊212位於第一區塊211及第三區塊213之間。該些列包含一第一列1R(Raw)及一第二列2R。在第二列2R中，第二區塊212中的該些電池芯221位於一水平線H，且第一區塊211及第三區塊213中的至少一排的電池芯221，凸出於水平線H。

該些排包含一第一排1C(Column)及一第二排2C分別位於第一區塊211中，且第一排1C位於該些電池芯221之一第一側的最外側。於圖2實施例中，第一排1C的電池芯221凸出於水平線H。此外，於一實施例中，於第一區塊211中，第二排2C中的第一列1R的電池芯221及第二列2R的電池芯221 的該些外周面，界定一凹陷空間222，且於第一區塊211中，第一排1C中的第二列2R的電池芯221的至少一部分，埋入於凹陷空間222內。

於一實施例中，較佳的情況是，該些排包含一第三排3C及一第四排4C分別位於第3區塊213中，而且相較於第三排3C，第四排4C位於該些電池芯221之一第二側的最外側。於第三區塊213中，第三排3C中的第一列1R的電池芯221及第二列2R的電池芯221的該些外周面，界定另一凹陷空間222，且於第三區塊213中，第四排4C中的第二列2R的電池芯的至少一部分，埋入於該另一凹陷空間222內。

於一實施例中，第一區塊211中的該至少一排的電池芯221，朝水平線H的一側凸出，而且第三區塊213中的該至少一排的電池芯221，朝水平線H的該側凸出。於圖2實施例中，第一區塊211及第三區塊213中的該至少一排的電池芯221，皆朝向水平線H的上方向凸出。

隨著系統對高功率的需求日益增加，電池模組200所乘載的電池芯221數也日益增加，因此對空間利用率的設計要求日益嚴苛。依據本發明一實施例，讓該些電池芯221形成二種的排列方式，更具體而言，形成行列式排列及交錯式排列。所謂行列式排列，是指該些電池芯221的每一列在一水平線上延伸，而每一行在一垂直線上延伸。於圖2實施例中，第二區塊212中的該些電池芯221以行列式排列進行堆疊，而且每一電池芯221的圓心分別位於一水平線及一垂直線上。所謂交錯式排列，是指一排中的兩相鄰列的電池芯221的該些外周面，界定一凹陷空間，並且另一排中的電池芯221的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。於圖2實施例中，第一區塊211及第三區塊213中的該些電池芯221以交錯式排列進行堆疊。於本實施例中，第二排2C及第3排3C的兩相對邊分別是以行列式排列及交錯式排列，因此是屬於跨區塊的排。

行列式排列：為行列規則排列，因此四個電池芯221的中間形成一空間，而有利於配置螺絲鎖固於支架(End Cap)或匯流排(Bus)，但整體所需空間較大，空間利用率較差。另一方向，交錯式排列：是最密排列，能夠有效地利用空間，所需空間較小，有利於配合載具外型或可用空間限制設計，但是內部不利於配置螺絲鎖固，而且電池芯221間距過近，容易造成熱累積。

於本發明一實施例中，同時以行列式排列及交錯式排列，來堆疊該些電池芯221，並且在行列式排列的區塊配置螺絲鎖固位置，因此可以利用交錯式排列提高空間利用率，並且利用行列式排列增加配置螺絲鎖固的空間。此外，考慮熱累積問題時，將行列式排列的區塊設在中間部，而交錯式排列的區塊設在外側部，讓較密排列的區塊設於電池模組200的外側有利於散熱。這樣的設計，相較於其他增加散熱元件的設計，還具有能簡化製程及降低成本的優點。

圖3顯示本發明另一實施例之電池模組的示意圖。圖3實施例相似於圖 2實施例，因此相同的元件使用相同的符號並省略其相關說明，以下說明至少一相異處。如圖3所示，電池模組200包含多個電池芯221、至少一導電片310。於一實施例中，電池模組200可以更包含一電路板350及一外殼360。該些電池芯221的排列方式相同於圖2實施例，因此省略其相關說明。導電片310電連接於該些電池芯221，並使該些電池芯221串聯或並聯。

於本實施例中，導電片310包含包含一第一段311、一第二段312及一第三段313，第二段312連接於第一段311及第三段313之間，而且導電片310的第一段311及第三段313的延伸方向凸出於第二段312。於一實施例中，第一區塊211中的第一排1C的電池芯221，朝水平線H的第一側的方向凸出，第三區塊213中的第四排4C的電池芯221，朝水平線H的第一側的方向凸出，而且導電片310的第一段311及第三段313的延伸方向，也朝水平線H的第一側的方向延伸而凸出。於圖2實施例中，水平線H的第一側為上方。

於本實施例中，電池模組200更包含一電路板350。電路板350的下表面設置成面向水平線H的第一側(亦即上側)，該些導電片310包含一基板導電片310a，基板導電片310a相較於其他導電片310更靠近電路板350，而且基板導電片310a更包含一第四段314，第四段314朝向基板導電片310a延伸並連接至電路板350。於一實施例中，電池模組200可以更包含一支架(End cap)，其界定出多個容置空間用以容置該些電池芯221。較佳的情況是，電池模組200更包含一外殼360，用以容置該些電池芯221、該些導電片310及電路板350，較佳地也容置一支架。

為達上述目的，於本發明之一實施例中，外殼360受支架(End cap)的槽型結構固定，生產時導電片310可放置於支架上，支架上可有定位腳361穿過點焊導電片310的定位孔316，藉以將導電片310定位，而後進行點焊製程。於本實施例中，該些定位腳361及定位孔316皆位於行列式排列的區塊，亦即位於第二區塊212。於一實施例中，將支架區分行列式排列部(第二區塊212)與交錯式排列部(第一區塊211及一第三區塊213)，行列排列部可位於電池模組200中間部位，其中的四個電池芯221中間的空間用於配置螺絲鎖固支架，而且行列式排列部(第二區塊212)具有較大的電池芯間距，易於熱消散。交錯排列部(第一區塊211及一第三區塊213)可位於電池模組200外區部位，進行最密排列以節省空間，利於配合載具外型或可用空間限制設計。導電片310則跟隨支架排列變化而進行彎曲縮減，不損失其導電功能但又能提高空間利用率。

如上述，依據本發明一實施例，讓該些電池芯221形成二種的排列方式，更具體而言，形成行列式排列及交錯式排列。因此，能夠平衝空間利用率、螺絲鎖固的配置及熱累積問題，相較於其他種類的設置方式並且能簡化製程及降低成本。

200‧‧‧電池模組

211‧‧‧第一區塊

212‧‧‧第二區塊

213‧‧‧第三區塊

221‧‧‧電池芯

222‧‧‧凹陷空間

1C‧‧‧第一排

2C‧‧‧第二排

3C‧‧‧第三排

4C‧‧‧第四排

1R‧‧‧第一列

2R‧‧‧第二列

H‧‧‧水平線

Claims

一種電池模組，包含：多個電池芯，而且該些電池芯排列成多數列及多數排，且被區分成一第一區塊、一第二區塊及一第三區塊，其中每一該列的該些電池芯的數量相同，且每一該排的該些電池芯的數量相同，其中，該些列包含一第一列及一第二列，該第二區塊位於該第一區塊及該第三區塊之間，而且在每一該列中，該第二區塊中的該些電池芯位於一水平線，且該第一區塊及該第三區塊中的至少一排中的每一列電池芯，凸出於該水平線，其中，該些排包含一第一排及一第二排分別位於該第一區塊中，且該第一排位於該些電池芯之一第一側的最外側，其中，該些排包含一第三排及一第四排分別位於該第三區塊中，且該第四排位於該些電池芯之一第二側的最外側，其中，該第一區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的一第一側的方向凸出，該第三區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的該第一側的方向凸出。
如請求項1所述之電池模組，其中，於該第一區塊中，該第二排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間，且於該第一區塊中，該第一排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。
如請求項2所述之電池模組，其中，於該第三區塊中，該第三排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間，且於該第三區塊中，該第四排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。
一種電池模組，包含：多個電池芯，而且該些電池芯排列成多數列及多數排，且被區分成一第一區塊、一第二區塊及一第三區塊，其中每一該列的該些電池芯的數量相同，且每一該排的該些電池芯的數量相同，多個導電片，電連接於該些電池芯，並使該些電池芯串聯或並聯，其中，該些列包含一第一列及一第二列，該第二區塊位於該第一區塊及該第三區塊之間，在每一該列中，該第二區塊中的該些電池芯位於一水平線，且該第一區塊及該第三區塊中的至少一排中的每一列電池芯，凸出於該水平線，而且每一該導電片，包含一第一段、一第二段及一第三段，該第二段連接於該第一段及該第三段之間，而且每一該導電片的該第一段及該第三段的延伸方向，凸出於該第二段，其中，該些排包含一第一排及一第二排分別位於該第一區塊中，且該第一排位於該些電池芯之一第一側的最外側，其中，該些排包含一第三排及一第四排分別位於該第三區塊中，且該第四排位於該些電池芯之一第二側的最外側，其中，該第一區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的一第一側的方向凸出，該第三區塊中的該至少一排的電池芯，朝該水平線的該第一側的方向凸出，而且每一該導電片的該第一段及該第三段的延伸方向，也朝該水平線的該第一側的方向凸出，藉以使每一該導電片隨該些電池芯的排列變化而進行彎曲。
如請求項4所述之電池模組，更包含一電路板，其中，該電路板設置成面向該水平線的該第一側，該些導電片包含一基板導電片，該基板導電片相較於其他導電片更靠近該電路板，而且該基板導電片更包含一第四段，該第四段朝向該基板導電片延伸並連接至該電路板。
如請求項4或5所述之電池模組，更包含一外殼，用以容置該些電池芯、該些導電片及該電路板。
如請求項4或5所述之電池模組，其中，於該第一區塊中，該第二排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間，且於該第一區塊中，該第一排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。
如請求項7所述之電池模組，其中，於該第三區塊中，該第三排中的該第一列的電池芯及該第二列的電池芯的該些外周面，界定一凹陷空間，且於該第三區塊中，該第四排中的該第二列的電池芯的至少一部分，埋入於該凹陷空間內。