TWM668228U - 電池模組化的端板結構 - Google Patents

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Abstract

本創作提供一種電池模組化的端板結構，其係由一底板以及一頂板互相組合而成，該底板的一側緣向上設置一第一固定支架，該底板的下表面設置一第一束帶限位部，該頂板的一側緣向下設置一第二固定支架對應於該第一固定支架，該頂板的上表面設置一第二束帶限位部，該第二固定支架的一第二固定部與該第一固定支架的一第一固定部互相固定，其中該底板以及該頂板個別設置一束帶限位部，並束帶限位部的高度由其中間處往其兩側降低，一束帶套設於該底板的一第一束帶限位部及該頂板的一第二束帶限位部。

Description

電池模組化的端板結構
本創作是關於一種電池模組化的相關構件，尤其係能使電芯表面受力均勻的電池模組化的端板結構。
在當前環境污染加劇和能源短缺的雙重壓力下，全球各國政府和主要汽車製造商都在加大對電動汽車研發的投入。動力電池作為電動汽車的三大核心組成部件的一(電池、電機以及電控)，自然成為了汽車製造商廣泛關注的焦點。在電池與整車系統集成的趨勢下，方形和圓柱電池的CTP(Cell to Pack)技術更容易實現。
而軟包電池由於本身的結構強度不足，且其會於充放電時膨脹收縮，為了抑制電芯的膨脹及增加軟包電池模組強度，通常需設置側板及端板加以固定，這使得軟包電池難以脫離模組設計。
習知的軟包電池模組一般採用堆疊的方式構成，而模組內的電芯通常以豎放的形式排列。為了抑制電芯的膨脹並增加軟包電池模組的強度，通常會在模組中設置側板和端板及上、下蓋。這些側板和端板的存在有助於保持模組的結構穩定性，於模組中對堆疊的電芯施加一定的壓力進行緊壓，如果壓力過小，電池模組在隨車體振動時容易受損；如果壓力過大，則會對電池模組的壽命產生負面影響。
但是當電芯膨脹時，側板容易發生變形，這是因為電池模組在寬度方向上的尺寸通常較小，為了提高成組效率，側板的厚度往往不會太厚，大多集中在1mm~3mm之間，但習知設計於實際使用中於電芯膨脹時，會導致電池模組尺寸超出設計目標以及電芯受力不均勻影響壽命的問題。當電池模組尺寸超出設計目標時，電池模組的實際尺寸可能會超出原本的設計範圍，這會影響電動汽車的整體設計和裝配，甚至可能導致電池模組無法正確安裝。而側板變形所導致電芯在模組內受力不均勻的情況，可能加速電芯的老化，甚至導致電池性能的下降。
因此，有鑑於上述習知技術的問題，產業界需要一種能有效控制對電芯的施加壓力於一定範圍內，以有效限制電池模組在固定尺寸內的端板結構。
本創作的一目的在於提供一種電池模組化的端板結構，其係將電池模組固定於底板以及頂板之間，底板以及頂板設置高度由其中間處往其兩側降低的束帶限位部，並設置束帶藉由束帶限位部的凸起結構使電池模組表面受力均勻，以提高模組的能量密度及空間利用率，進一步提升電池模組的充放電性能以及壽命。
為達到上述所指稱的各目的與功效，本創作提供一種電池模組化的端板結構，其包含一底板、一頂板以及一束帶，該底板的一側緣向上設置一第一固定支架，該底板的下表面設置一第一束帶限位部，該第一束帶限位部凹設於該底板的下表面，該第一束帶限位部的高度由其中間處往其兩側降低，該第一固定支架的上方設置一第一固定部，該頂板的一側緣向下設置一第二固定支架對應該第一固定支架，該頂板的上表面設置一第二束帶限位部，該第二固定支架的下方設置一第二固定部，該第二固定部對應該第一固定部並互相固定，該束帶套設於該底板的該第一束帶限位部及該頂板的該第二束帶限位部。
本創作的一實施例中，其中該底板設置複數個第一固定支架，該頂板設置複數個第二固定支架，該底板設置複數個第一束帶限位部，該頂板相對應該底板的該些第一束帶限位部設置複數個第二束帶限位部，其中該些第一束帶限位部以及該些第一固定支架及/或該些第二束帶限位部以及該些第二固定支架係間隔地設置。
本創作的一實施例中，其中該底板在該第一束帶限位部以外設置複數個第一凹槽。
本創作的一實施例中，其中該頂板在該第二束帶限位部以外設置複數個第二凹槽。
本創作的一實施例中，其中該第一束帶限位部以及該第二束帶限位部分別具有一橫向寬度以及一凸起高度，該寬度高度比為2.5:1至400:1。
本創作的一實施例中，其中該頂板與該底板夾設該電池模組，一電池模組包含複數個堆疊組件，該些堆疊組件包含一第一電芯；一液冷板；以及一第二電芯，其與該第一電芯夾設該液冷板。
本創作的一實施例中，其中該電池模組更包含至少一緩衝件，該至少一緩衝件設置於該底板與該些堆疊組件之間或於該頂板與該些堆疊組件之間或於該相鄰的堆疊組件之間。
本創作的一實施例中，其中該底板的側緣還設置有一第一延伸部以及一第二延伸部，該第一延伸部對應於該第一束帶限位部的一側外緣，並且由該底板的側緣向上延伸，該第二延伸部對應於該第二束帶限位部的一側外緣，並且由該頂板的側緣向下延伸，該束帶套設於該底板的該第一束帶限位部及該第一延伸部與該頂板的該第二束帶限位部及該第二延伸部。
本創作的一實施例中，其中該頂板與該底板之間隔距離小於150mm，該頂板的下表面或該底板的上表面的面積大於30000mm 2。
本創作的一實施例中，其中該第二束帶限位部凹設於該頂板的上表面，其中以該頂板的下表面為基準，該第二束帶限位部的高度由其中間處往其兩側降低。
本創作的一實施例中，其中該第一固定支架向上延伸的長度大於該第二固定支架向下延伸的長度。
本創作的一實施例中，其中該電池模組更包含至少一固定件，該至少一固定件穿設並固定該底板的該第一固定部以及該頂板的該第二固定部。
本創作有鑑於上述習知技術的問題，本創作係提供一種電池模組化的端板結構，其係於一底板以及一頂板個別設置第一與第二束帶限位部，且該底板以及該頂板以固定支架互相固定，以夾設一電池模組，其中，該底板以及該頂板至少一的束帶限位部的高度由其中間處往其兩側降低，以供一束帶套設時，束帶藉由束帶限位部的結構使該電池模組表面受力均勻，以提高模組的能量密度及空間利用率，解決習知電池模組化的端板結構受力不均勻的問題。
請參閱第1A圖至第1B圖，其為本創作的一實施例的結構分解示意圖，如圖所示，其中第1A圖係本創作的電池模組化的端板結構由上方往下方俯視的立體分解圖，第1B圖係本創作的電池模組化的端板結構由下方往上方仰視的立體分解圖。本實施例係第一實施例，本實施例係一種電池模組化的端板結構1，其包含一底板10、一頂板20以及一束帶30，其中該頂板20以及該底板10之間設置一電池模組40。
再次參閱第1A圖至第1B圖以及參閱第2圖，第2圖為本創作的一實施例的結構組合示意圖，如圖所示，於本實施例中，該底板10的一側緣向上延伸設置有至少一第一固定支架12，其係以垂直於該底板10的上表面的方向向上延伸，以形成沿著該電池模組40側壁方向向上延伸，該底板10的下表面(即相對於乘載該電池模組40上表面的面)設置有一第一束帶限位部14，第一束帶限位部14係凹設於該底板的下表面，該第一束帶限位部14的高度(如第3A圖所示)由其中間處往其兩側降低，該第一固定支架12的上方設置一第一固定部122，該頂板20的一側緣向下延伸設置有一第二固定支架22，第二固定支架22對應於該第一固定支架12，且其係於該頂板20的邊緣向下延伸，該頂板20的上表面設置有一第二束帶限位部24，該第二束帶限位部24係凹設於該頂板的上表面，該第二固定支架22的下方設置一第二固定部222，該第二固定部222對應該第一固定部122且兩者互相固定，該束帶30套設於該底板10的該第一束帶限位部14及該頂板20的該第二束帶限位部24。
於一實施例中，該第一束帶限位部14係設置於該底板10的一下方，即係該底板10抵接乘載該電池模組40的另一面；該頂板20的外緣向下延伸設置該第二固定支架22，該第二束帶限位部24係設置於該頂板20的一上方，即係該頂板20抵接該電池模組40的另一面，但不在此限制。
於一實施例中，該底板10以及該頂板20的材料係金屬或塑膠的板件，其中較佳為金屬，以金屬板件進行折彎加工，能快速形成該第一固定支架12以及該第二固定支架22，但不在此限制。該束帶30可以是玻璃纖維膠帶、塑鋼帶或軟性金屬帶，但不在此限制。
於一實施例中，該頂板20與該底板10之間隔距離小於150mm，該頂板20與該底板10個別的乘載該電池模組40的面積，即該頂板20下表面的面積或該底板10上表面的面積大於30000mm 2，但不在此限制，此目的為當頂板20與底板10的面積夠大時，單一電芯的面積(電容量)也夠大，能使所需電芯數量降低而讓電池模組40的高度降低，避免電池芯數量過多導致膨脹量太大。
請參閱第3A圖至第3C圖，如圖所示，其中，第3A圖為底板10的第一束帶限位部14沿Y-Z平面的剖面圖，第3B圖為頂板20的第二束帶限位部24沿Y-Z平面的剖面圖，第3C圖為頂板20的第二束帶限位部24的部分結構圖。於本實施例中，以底板10的上表面為計算基準，該第一束帶限位部14的兩側具有一第一高度H1，該第一束帶限位部14的中間處具有一第二高度H2(如第3A圖所示)，其中該第二高度H2大於該第一高度H1，使該第一束帶限位部14的高度由其中間處往其兩側漸減，形成弧形結構，於該束帶30套設於該第一束帶限位部14時，該束帶30也對應形成弧形，以平均該電池模組40、該底板10表面的受力，避免單點受力或應力集中等受力不均現象；而在高度尺寸方面例如該第一高度H1為3mm~5mm，對應的該第二高度H2為4mm~25mm。
於一實施例中，以頂板20的下表面為計算基準，該第二束帶限位部24的兩側具有一第三高度H3(如第3B圖所示)，該第二束帶限位部24的中間處具有一第四高度H4，其中該第四高度H4大於該第三高度H3，使該第二束帶限位部24的高度由其中間處往其兩側漸減，形成弧形結構，於該束帶30套設於該第二束帶限位部24時，該束帶30也對應形成弧形，以平均該電池模組40、該頂板20表面的受力，避免單點受力或應力集中等受力不均現象；而在高度尺寸方面例如該第三高度H3為3mm~5mm，對應的該第四高度H4為4mm~25mm。
如第3C圖所示，該第一束帶限位部14以及該第二束帶限位部24個別具有一橫向寬度L1以及一凸起高度H5(圖式以第二束帶限位部24舉例，故H5=H4-H3)，其中該第一束帶限位部14以及該第二束帶限位部24的一相對寬度高度比為2.5:1至400:1，即係該第一束帶限位部14的該橫向寬度L1與該凸起高度H5的比為2.5:1至400:1，該第二束帶限位部24的該橫向寬度L1與該凸起高度H5的比同樣為2.5:1至400:1；例如該凸起高度H5為1mm~20mm，該橫向寬度L1為50mm~400mm。
請參閱第4圖，其為本創作的另一實施例的束帶限位部結構示意圖，如圖所示，於一實施例中，該第二束帶限位部24凹設於該頂板20，且該第二束帶限位部24的高度由其中間處往其兩側降低，形成階梯狀結構，於該束帶30套設於該第二束帶限位部24時，該束帶30也對應階梯狀平均該電池模組40、該頂板20表面的受力，同樣可避免單點受力或應力集中等受力不均現象，且階梯狀的該第二束帶限位部24也更易於加工製造。
接續上述，同理，該第一束帶限位部14的高度由其中間處往其兩側降低，形成階梯狀結構，於該束帶30套設於該第一束帶限位部14時，該束帶30也對應階梯狀平均該電池模組40、該底板10表面的受力，同樣可避免單點受力或應力集中等受力不均現象，且階梯狀的該第一束帶限位部14也更易於加工製造。
再次參閱第1A圖至第1B圖以及第2圖，如圖所示，本實施例係第二實施例，其係基於上述第一實施例，於本實施例中，該底板10係設置複數個第一固定支架12，該頂板20設置複數個第二固定支架22，該底板10設置複數個第一束帶限位部14，該頂板20相對應該底板10的該些第一束帶限位部14設置複數個第二束帶限位部24，其中該些第一束帶限位部14以及該些第一固定支架12及/或該些第二束帶限位部24以及該些第二固定支架22係間隔地設置；例如該些第一束帶限位部14之間設置該些第一固定支架12的其中之一，以平均分布該些第一束帶限位部14、該些第二束帶限位部24、該些第一固定支架12以及該些第二固定支架22，但不在此限制。
此外，該底板10在該第一束帶限位部14以外可設置複數個第一凹槽16，以輕量化該底板10(如第1B圖所示)。該頂板20在該第二束帶限位部24以外可設置複數個第二凹槽26，以輕量化該頂板20(如第1A圖所示)。
接續上述，於上述各實施例中，更包含至少一固定件F1，該至少一固定件F1用於穿過該底板10的該第一固定部122以及該頂板20的該第二固定部222，使該第二固定部222與該第一固定部122互相固定，該至少一固定件F1可為螺絲螺帽組合，但不在此限制。
再次參閱第1A圖至第1B圖以及第2圖，如圖所示，本實施例係第三實施例，其係基於上述第一實施例或第二實施例，於本實施例中，該底板10的側緣還設置有一第一延伸部142，第一延伸部142對應於該第一束帶限位部14的一側外緣，並且由該底板10的側緣向上延伸(即朝向頂板20的方向延伸)，該頂板20的側緣還設置有一第二延伸部242，該第二延伸部242對應於該第二束帶限位部24的一側外緣，並且由該頂板20的側緣向下延伸(即朝向底板10的方向延伸)，該束帶30套設於該底板10的該第一束帶限位部14及該第一延伸部142與該頂板20的該第二束帶限位部24及該第二延伸部242，該第一延伸部142以及該第二延伸部242用於去除該底板10以及該頂板20於該第一束帶限位部14以及該第二束帶限位部24的尖銳邊緣，其可進一步避免該束帶30於邊緣受力時，應力集中導致斷裂，本實施例的其他元件關係皆與上述第一實施例或第二實施例相同，故不再贅述。
再次參閱第2圖以及請參閱第5圖，第5圖為本創作的一實施例的堆疊組件示意圖，如圖所示，於本實施例中，該頂板20與該底板10夾設該電池模組40，該電池模組40包含複數個堆疊組件42，該些堆疊組件包含一第一電芯422、一液冷板424以及一第二電芯426，該第一電芯422與該第二電芯426夾設該液冷板424形成該些堆疊組件42，本實施例的其他元件關係皆與上述第一實施例相同，故不再贅述。
此外，該第一固定支架12向上延伸的長度大於第二固定支架22向下延伸的長度，可使前述複數個堆疊組件42於依序堆疊組裝時，更加安全容易，第一固定支架12可先限制靠近底板10的堆疊組件42的位移，待複數個堆疊組件42全部置放完全後，再蓋上頂板20即可，而使本創作的電池模組化端板結構1具有極佳的組裝性，不會於組裝時，損壞第一電芯422、液冷板424以及第二電芯426等重要精密組件。
再次參閱第1A圖至第1B圖、第2圖以及參閱第6圖，第6圖為本創作的一實施例的電池模組及緩衝件示意圖，如圖所示，該電池模組40更包含至少一緩衝件50，該至少一緩衝件50可設置於該底板10與該些堆疊組件42之間，或設置於該頂板20與該些堆疊組件42之間，或設置於該相鄰的堆疊組件42之間；如第2圖所示，該至少一緩衝件50’可設置於該底板10與該些堆疊組件42之間，或該至少一緩衝件50設置於該頂板20與該些堆疊組件42之間，或如第6圖所示，該至少一緩衝件50’’設置於相鄰的堆疊組件42、42’之間，本實施例的其他元件關係皆與上述實施例相同，故不再贅述。
綜上所述，本創作提供一種電池模組化的端板結構，其係於底板以及頂板設置高度由其中間處往其兩側降低的束帶限位部，並設置束帶藉由束帶限位部的凸起結構使電池模組表面受力均勻，以提高模組的能量密度及空間利用率，進一步提升電池模組的充放電性能以及壽命，解決習知充放電時，電池模組膨脹使模組尺寸超出設計目標，導致模組無法正確安裝的問題，以及解決習知電芯受力不均勻影響壽命，加速電芯的老化導致電池性能的下降的問題。
故本創作實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出專利申請，祈  鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本創作一實施例而已，並非用來限定本創作實施的範圍，故舉凡依本創作申請專利範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包含於本創作的申請專利範圍內。
1:電池模組化的端板結構 10:底板 12:第一固定支架 122:第一固定部 14:第一束帶限位部 142:第一延伸部 16:第一凹槽 20:頂板 22:第二固定支架 222:第二固定部 24:第二束帶限位部 242:第二延伸部 26:第二凹槽 30:束帶 40:電池模組 42:堆疊組件 42’:堆疊組件 422:第一電芯 424:液冷板 426:第二電芯 50:緩衝件 50’:緩衝件 50’’:緩衝件 L1:橫向寬度 H1:第一高度 H2:第二高度 H3:第三高度 H4:第四高度 H5:凸起高度 F1:固定件
第1A圖至第1B圖：其為本創作的一實施例的結構分解示意圖； 第2圖：其為本創作的一實施例的結構組合示意圖； 第3A圖：其為本創作的底板的第一束帶限位部沿Y-Z平面的剖面圖； 第3B圖：其為本創作的頂板的第二束帶限位部沿Y-Z平面的剖面圖； 第3C圖：其為本創作的頂板的第二束帶限位部的部分結構圖； 第4圖：其為本創作的另一實施例的束帶限位部結構示意圖； 第5圖：其為本創作的一實施例的堆疊組件示意圖；以及 第6圖：其為本創作的一實施例的電池模組及緩衝件示意圖。
1:電池模組化的端板結構
10:底板
12:第一固定支架
122:第一固定部
14:第一束帶限位部
142:第一延伸部
20:頂板
22:第二固定支架
222:第二固定部
24:第二束帶限位部
242:第二延伸部
26:第二凹槽
30:束帶
40:電池模組
50:緩衝件

Claims (12)

  1. 一種電池模組化的端板結構，其包含： 一底板，其一側緣向上設置一第一固定支架，該底板的下表面設置一第一束帶限位部，該第一束帶限位部凹設於該底板的下表面，其中以該底板的上表面為基準，該第一束帶限位部的高度由其中間處往其兩側降低，該第一固定支架的上方設置一第一固定部； 一頂板，其一側緣向下設置一第二固定支架對應於該第一固定支架，該頂板的上表面設置一第二束帶限位部，該第二固定支架的下方設置一第二固定部，該第二固定部對應於該第一固定部並互相固定；以及 一束帶，套設於該底板的該第一束帶限位部及該頂板的該第二束帶限位部。
  2. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該底板設置複數個該第一固定支架，該頂板設置複數個該第二固定支架，該底板設置複數個該第一束帶限位部，該頂板相對應該底板的該些第一束帶限位部設置複數個該第二束帶限位部，其中該些第一束帶限位部以及該些第一固定支架及/或該些第二束帶限位部以及該些第二固定支架係間隔地設置。
  3. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該底板在該第一束帶限位部以外設置有複數個第一凹槽。
  4. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該頂板在該第二束帶限位部以外設置有複數個第二凹槽。
  5. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該第一束帶限位部以及該第二束帶限位部分別具有一橫向寬度以及一凸起高度，該寬度高度比為2.5:1至400:1。
  6. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該頂板與該底板夾設一電池模組，該電池模組包含複數個堆疊組件，該些堆疊組件包含： 一第一電芯； 一液冷板；以及 一第二電芯，其與該第一電芯夾設該液冷板。
  7. 如請求項6所述的電池模組化的端板結構，其中該電池模組更包含至少一緩衝件，該至少一緩衝件設置於該底板與該些堆疊組件之間或於該頂板與該些堆疊組件之間或於該相鄰的堆疊組件之間。
  8. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該底板的側緣還設置有一第一延伸部以及一第二延伸部，該第一延伸部對應於該第一束帶限位部的一側外緣，並且由該底板的側緣向上延伸，該第二延伸部對應於該第二束帶限位部的一側外緣，並且由該頂板的側緣向下延伸，該束帶套設於該底板的該第一束帶限位部及該第一延伸部與該頂板的該第二束帶限位部及該第二延伸部。
  9. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該頂板與該底板之間隔距離小於150mm，該頂板的下表面的面積或該底板的該上表面的面積大於30000mm 2。
  10. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該第二束帶限位部凹設於該頂板的上表面，其中以該頂板的下表面為基準，該第二束帶限位部的高度由其中間處往其兩側降低。
  11. 如請求項1所述的電池模組化的端板結構，其中該第一固定支架向上延伸的長度大於該第二固定支架向下延伸的長度。
  12. 如請求項6所述的電池模組化的端板結構，其中該電池模組更包含至少一固定件，該至少一固定件穿設並固定該底板的該第一固定部以及該頂板的該第二固定部。
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