TWI462375B - 具有電路板與電池裝置間之電連接結構的電池模組 - Google Patents

Description

具有電路板與電池裝置間之電連接結構的電池模組

本發明係關於一種電池模組，尤其關於一種具有電路板與電池裝置間之電連接結構的電池模組。

交通運輸載具隨著科技的進步，從以汽油作為汽、機車燃料，進步到以天然氣做為汽車燃料，作為汽、機車的動力供給來使汽、機車運作，而腳踏車傳統以來係以人力帶動機械作為動力來供腳踏車運作。當然，隨著燃料原料漸漸減少，價格漸漸高漲，以及環保意識的抬頭，已發展出了包括電動腳踏車、電動機車、油電汽車等等交通工具。

然而隨著交通運輸載具的發展，以及朝向綠能產業的電力交通運輸載具的重視，提供交通載具電力的電池模組成為一項重要的元件。

圖1顯示習知一電池模組。如圖1所示，電池模組100包含多個電池裝置110、一電路板120、及多條電壓線130及至少一連接器131。每一電池裝置110包含多個電池芯111及兩個電極片112。一電池裝置110中該些電池芯111透過 該些電極片112形成串聯或並聯後，再與其他電池裝置110進行串聯或並聯，而形成整個電池模組100。

如果一個電池裝置110內的電池芯111發生異常，將會導致電池裝置110電壓不平衡，進而影響到整個電池模組100的壽命。為了偵測電池模組100中，每一電池裝置110的電壓是否發生異常，如圖1所示，過去是以每一個電池裝置110的電極片112的一接腳113穿焊或搭焊在一電壓線130，每一電壓線的另一端連接至一連接器131，形成一排線。連接器131再插接至電路板120上的另一連接器。電路板120設有電壓偵測單元及晶片組(IC)。藉由上述設計，能夠將各個電池裝置110的電壓匯集到電路板120的電壓偵測單元，電壓偵測單元再透過電路板120的電路，將該些電壓的數值傳遞給晶片組(IC)，以監控該些電壓。

然而，將電極片112的接腳113穿焊或搭焊於電壓線130，藉以傳輸電池裝置110的電壓，必須使用多條電壓線130及連接器131，才能傳遞每一電池裝置110的電壓，如此一來，增加了製造的成本，並且在組裝上，必須整理該些電壓線130並進行連接器131與另一連接器間的插接，造成組裝上的不便，亦造成生產時間的增加。

更尤其再包含其他用以連接至外部的電線(未圖示)時，會使整個電池模組100內之電線及電壓線更加地雜亂， 更造成組裝的困難。

因此，如何節省電壓傳遞到晶片組的材料，同時能夠提供固定電路板120的簡化結構，並且能讓晶片組接收到該些電池裝置110的電壓，是目前值得探討的問題。

本發明一實施例之目的在於提供一種電池模組。本發明一實施例之目的在於提供一種具有電路板與電池裝置間之電連接結構的電池模組。於一實施例中，能夠簡化前述電連接結構的構成，並簡化組裝該電連接結構的程序。

依據本發明一實施例，提供一種電池模組包含多個電池裝置、一第一固定殼、一電路板及一第二固定殼。每一電池裝置包含多個電池芯及至少一電極片。電極片包含用以電連接該些電池芯的一本體部；及自電極片之本體部延伸而出的一接腳。第一固定殼用以固定該些電池裝置。電路板包含至少一連接墊，連接墊位於電路板的一表面上。第二固定殼容置該電路板並且包含多個側壁、一底板、至少一導引結構及至少一導引孔。該些側壁圍繞底板並自底板延伸而出，進而界定一容置空間。導引結構在容置空間內自底板延伸而出。導引孔位於底板且導引孔及導引結構的位置互相對應。並且電極片的接腳穿過導引孔，沿著導引結構延伸，並電連接至 電路板的連接墊。

於一實施例中，電路板更界定出至少一定位凹槽，定位凹槽的位置對應於連接墊的位置。導引結構被定位於定位凹槽，藉以定位電路板並使連接墊的位置對應導引結構的位置。

於一實施例中，導引結構具有一第一側及一第二側，第一側相對於第二側，且第二側朝向第二固定殼之內側，而第一側朝向第二固定殼之外側。而且接腳自導引孔沿導引結構的第一側向遠離底板的方向延伸後，接著自導引結構的一頂端沿導引結構的第二側向靠近底板的方向延伸，且接腳的一自由端位於連接墊上。

於一實施例中，電極片的接腳的自由端更界定出一貫穿孔，並且接腳的自由端是介由一焊料被焊接至連接墊。

於一實施例中，電極片的接腳更包含一緩衝部，位於接腳之自由端及本體部間。一實施例中，緩衝部自接腳的一側面凸設而出。較佳的情況是緩衝部形成一圓弧狀、一V字形狀或一ㄣ字形狀。

於一實施例中，於該些側壁的至少其一更界定有至少一視窗，並且視窗的位置對應導引結構的位置。

於一實施例中，第二固定殼更包含一外側壁，外側壁位於該些側壁中的一第一側壁的外側，並且第一側壁與外側壁 間形成一長條狀的凹槽。較佳的情況是，該些側壁中的一第二側壁更界定出一開口，且開口位於長條狀的凹槽之沿其長軸方向的一底端。

依據本發明一實施例，由於第二固定殼上設有至少一導引結構及至少一導引孔，因此能夠有效地導引該些電極片的接腳，使接腳的自由端能夠位於電路板的連接墊上。透過如此設計，除了能夠省略習知技術中的電壓線之外，還能夠使簡化電路板與多個電池裝置間的電連接結構及電連接程序，進而能夠減少製造成本，且減少組裝電池模組的工時。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、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。

於以下說明書的描述中，使用「甲耦接於乙」或「甲電連接於乙」是指甲直接耦接或電連接於乙；或甲與乙間隔著一物質或物體而間接地耦接或電連接於乙，藉以使甲與乙間能夠導電。此外，亦使用有例如「甲接觸於乙」等用語，其包含直接接觸或間接接觸等的實施方式。

圖2顯示依本發明一實施例之電池模組的爆炸圖。如圖 2所示，電池模組200包含多個電池裝置210、一電路板220、一第一固定殼231及一第二固定殼232。

每一電池裝置210包含多個電池芯211及兩個電極片212。一電池裝置210中該些電池芯211透過該些電極片212形成串聯或並聯後，再與其他電池裝置210進行串聯或並聯，而形成整個電池模組200。

圖3A顯示依本發明一實施例之電極片的示意圖。如圖3A所示，電極片212A包含一本體部221、一接腳222及一貫穿孔223。本體部221用以電連接電池芯211的一端，接腳222自本體部221延伸而出，而接腳222的自由端側更界定出貫穿孔223。

圖3B顯示依本發明另一實施例之電極片的示意圖。圖3B之電極片212B相似於圖3A之電極片212A，因此相同的元件使用相同的符號並省略其相關說明。如圖3B所示，電極片212B更包含一緩衝部224。本實施例的緩衝部224自接腳222的一側面凸設而出，較佳的情況是形成圓弧狀，緩衝部224位於本體部221與貫穿孔223之間。並且一實施例中，緩衝部224靠近本體部221側，或者緩衝部224與本體部221間的距離小於緩衝部224與貫穿孔223間的距離。於本實施例中，利用緩衝部224能夠有效地避免接腳222被折斷。於本發明中，緩衝部224不限定於圓弧狀，於另一實施例中， 如圖3C及圖3D所示，前述緩衝部224亦可以為V字形狀或ㄣ字形狀，同樣能夠有效地避免接腳222被折斷。應了解的是，本發明不限定設置緩衝部224的形狀，只要能有效地避免接腳222被折斷的緩衝部224形狀皆可。

再請參照圖2，該些電池裝置210設於第一固定殼231內部且被第一固定殼231加以固定，而電路板220設置於第二固定殼232內。第一固定殼231及第二固定殼232間可以透過例如縲絲等固定元件(未圖示)來加以組裝及固定。

圖4A至4B分別顯示固定電路板220之一步驟的部分放大示意圖。如圖4A及圖2所示，電路板220包含至少一定位凹槽241及一電路佈局，該電路佈局包含至少一連接墊242，連接墊242位於電路板220的表面，且較佳的情況是定位凹槽241的位置對應連接墊242的位置。第二固定殼232包含多個側壁321、一底板322、至少一導引結構311及至少一導引孔312。該些側壁321圍繞該底板322並自該底板322延伸而出，進而界定一容置空間323。導引結構311在容置空間323內自底板322延伸而出，而導引孔312位於底板322，導引孔312及導引結構311的位置互相對應，且導引孔312位於導引結構311與最靠近該導引結構311之側壁321之間。

如圖4A及圖2所示，將電路板220設置於第二固定殼 232的容置空間323內，電路板220的定位凹槽241的位置對應於第二固定殼232的導引結構311的位置。並且導引結構311定位於定位凹槽241，更具體而言使導引結構311的至少一部分位於定位凹槽241內。透過該些定位凹槽241及該些導引結構311能夠將電路板220定位於第二固定殼232內。如此，即可以使每一連接墊242的位置對應於導引結構311的位置。其中導引結構311還具有一第一側及一第二側，其第一側與其第二側分別位於相反側，且導引結構311的第二側朝向第二固定殼232內部。

如圖4A、4B所示，請先參見圖4A，該些電極片212的接腳222穿過該些導引孔312，並沿導引結構311的第一側自導引孔312向上，亦即朝向遠離底板322的方向，延伸而出。再請參見圖4B，其中接腳222穿過該些導引孔312沿著該導引結構311延伸，並電連接至該電路板220的該連接墊242。

更具體而言，該接腳222位於該連接墊242上的一端可定義為接腳222的一自由端。接腳222順著導引結構311彎折，使接腳222的自由端朝向第二固定殼232內部，再使接腳222的自由端沿導引結構311的第二側自導引結構311的頂端向下彎折，亦即向靠近底板322的方向彎折。在接腳222的自由端靠近或接觸到底板322處後，再使接腳222的自由 端向沿底板322向第二固定殼232內延伸。

此時，透過導引結構311的導引，接腳222的自由端會位於電路板220的連接墊242上。之後即可透過焊接的方式，將接腳222的自由端焊接在連接墊242上。較佳的情況是接腳222的自由端還具有貫穿孔223，如此焊錫能夠自貫穿孔223的周圍及接腳222的自由端外側，流入於接腳222的自由端與連接墊242間的間隙，能夠更有效地、快速地將接腳222的自由端焊接在連接墊242上。

圖5A顯示依本發明一實施例之電池模組的第二固定殼的俯視圖。圖5B顯示安裝有圖5A實施例之第二固定殼的電池模組的側視圖。依據發明人實際進行組裝電池模組200的試驗中，發現在組裝過程中會發生無法觀測到接腳222穿過貫穿孔223的情況，造成組裝工時增加的問題。因此，如圖5A及圖5B所示，於第二固定殼232的側壁321更界定有至少一視窗331，視窗331的位置對應導引結構311的位置，藉以供操作者組裝電池模組200時，能夠清楚地觀察到電池裝置210之接腳222穿過導引孔312的過程，並在適當的時間調整接腳222的位置，使得接腳222能夠平順地穿過導引孔312並自底板322延伸而出。經發明人實際測試的結果，增加視窗331能夠有效減少組裝電池模組200的工時。於本說明書中，視窗是指能夠讓操作者觀察到電池裝置210之接 腳222的開口結構。應了解的是，本發明一實施例中，亦可以不設置視窗331，且於一實施例中，亦可以依據產品規格再調整視窗331的數量、形狀、個數、位置及其排列方式。

應了解的是，本發明不限定設置視窗331的數量。於一實施例中，可以使一視窗331對應一導引結構311。於另一實施例中，可以於第二固定殼232的一側壁321上設置視窗331，而相對於該側壁321的另一側壁321沒有設置任何視窗331。於另一實施例中，亦可以於兩相對側的側壁321選擇性地設置至少一視窗331。

於組裝過程中，如前所述，會持續地調整接腳222的位置，有時拉伸有時緊壓有時彎折，因此接腳222容易被折斷，在增設緩衝部224後，透過緩衝部224的緩衝，經過實際的驗證，能夠有效減少接腳222被折斷的情況。

此外，再請參照圖5A，於一實施例中，第二固定殼232更包含一外側壁324，位於第二固定殼232之一側壁321的外側，且外側壁324與該側壁321形成狹長的凹槽325。於一實施例，電池模組200還可以更包含一外罩及多條電線，該些電線連接於電路板220及設於該外罩上的連接器，用以使電池模組200與外部進行電連接。該些電線連接電路板220後，被延伸至凹槽325內，接著順著凹槽325的長軸方向延伸，穿過凹槽325的長軸方向的底端的一開口326後，再延 伸至該外罩上的連接器上。透過此凹槽325能夠整理或固定該些電線，使電池模組200的該些電線不會雜亂地散布在外罩內。其中，該開口326是由另一側壁321所界定出，且該另一側壁321垂直於對應外側壁324之該側壁321。

依據本發明一實施例，由於第二固定殼232上設有至少一導引結構311及至少一導引孔312，因此能夠有效地導引該些電極片212的接腳222，使接腳222的自由端能夠準確地位於電路板220的連接墊242上。透過如此設計，除了能夠省略習知技術中的電壓線130及連接器131之外，還能夠使簡化電路板220與多個電池裝置210間的電連接結構及電連接程序，簡化的電連接經構能夠刪除電壓線及連接器的成本，而簡化的電連接程序能夠減少組裝電池模組200的工時。此外，由於接腳222形成凹形狀而導引結構311形成凸形狀，亦即接腳222的形狀與導引結構311的形狀互相配合，具有定位接腳222的功能，因此接腳222與電路板220的連接墊242間的焊接結構能夠承受較大的震盪，不易脫離，電路板與電池裝置間之電連接結構的可靠性較高。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一 實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100‧‧‧電池模組

110‧‧‧電池裝置

111‧‧‧電池芯

112‧‧‧電極片

113‧‧‧接腳

120‧‧‧電路板

130‧‧‧電壓線

131‧‧‧連接器

200‧‧‧電池模組

210‧‧‧電池裝置

211‧‧‧電池芯

212‧‧‧電極片

212A‧‧‧電極片

212B‧‧‧電極片

220‧‧‧電路板

221‧‧‧本體部

222‧‧‧接腳

223‧‧‧貫穿孔

224、224a、224b‧‧‧緩衝部

231‧‧‧第一固定殼

232‧‧‧第二固定殼

241‧‧‧定位凹槽

242‧‧‧連接墊

311‧‧‧導引結構

312‧‧‧導引孔

321‧‧‧側壁

322‧‧‧底板

323‧‧‧容置空間

324‧‧‧外側壁

325‧‧‧凹槽

326‧‧‧開口

331‧‧‧視窗

圖1顯示習知一電池模組的立體圖。

圖2顯示依本發明一實施例之電池模組的爆炸圖。

圖3A顯示依本發明一實施例之電極片的示意圖。

圖3B顯示依本發明另一實施例之電極片的示意圖。

圖3C顯示依本發明一實施例之電極片之緩衝部的示意圖。

圖3D顯示依本發明另一實施例之電極片之緩衝部的示意圖。

圖4A至4B分別顯示固定電路板之一步驟的部分放大示意圖。

圖5A顯示依本發明一實施例之電池模組的第二固定殼的俯視圖。

圖5B顯示安裝有圖5A實施例之第二固定殼的電池模組的側視圖。

220‧‧‧電路板

222‧‧‧接腳

223‧‧‧貫穿孔

241‧‧‧定位凹槽

242‧‧‧連接墊

311‧‧‧導引結構

312‧‧‧導引孔

321‧‧‧側壁

331‧‧‧視窗

Claims (10)

1. 一種電池模組，包括：多個電池裝置，每一電池裝置包含：多個電池芯；及至少一電極片，其包含一本體部及一接腳，該本體部用以電連接該些電池芯，而該接腳自該本體部延伸而出；一第一固定殼，用以固定該些電池裝置；一電路板，包含至少一連接墊，位於該電路板的一表面上；以及一第二固定殼，且該電路板設置於該第二固定殼內，其中該第二固定殼包含：多個側壁；一底板，該些側壁圍繞該底板並自該底板延伸而出，進而界定一容置空間；至少一導引結構，在該容置空間內自該底板延伸而出；及至少一導引孔，位於該底板，且該導引孔及該導引結構的位置互相對應，並且該至少一電極片的該接腳穿過該至少一導引孔，沿著該至少一導引結構延伸，並電連接至該電路板的 該至少一連接墊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中，該電路板更界定出至少一定位凹槽，該至少一定位凹槽的位置對應於該至少一連接墊的位置，且該導引結構被定位於該至少一定位凹槽，藉以定位該電路板並使該至少一連接墊的位置對應該導引結構的位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中，該導引結構具有一第一側及一第二側，該第一側相對於該第二側，且該第二側朝向該第二固定殼之內側，而該第一側朝向該第二固定殼之外側，而且該接腳自該至少一導引孔沿該導引結構的該第一側向遠離該底板的方向延伸後，接著自該導引結構的一頂端沿該導引結構的該第二側向靠近該底板的方向延伸，且該接腳的一自由端位於該至少一連接墊上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電池模組，其中該至少一電極片的該接腳的該自由端更界定出一貫穿孔，並且該接腳的該自由端是藉由一焊料被焊接至該至少一連接墊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中該至少一電極片的該接腳更包含一緩衝部，位於該接腳之一自由端及該本體部間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電池模組，其中該緩衝部自該接腳的至少一側面凸設而出。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電池模組，其中該緩衝部形成一圓弧狀、一V字形狀或一ㄣ字形狀。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中於該些側壁的至少其一更界定有至少一視窗，並且該至少一視窗的位置對應該導引結構的位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電池模組，其中，該第二固定殼更包含一外側壁，該外側壁位於該些側壁中的一第一側壁的外側，並且該第一側壁與該外側壁間形成一長條狀的凹槽。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電池模組，其中該些側壁中的一第二側壁更界定出一開口，該開口位於該長條狀的凹槽之沿其長軸方向的一底端。