具有支架的電池模塊的製作方法

2023-04-24 23:54:07

本發明的實施方式涉及一種電池模塊，更具體地，涉及具有支架的電池模塊。

背景技術：

可再充電電池與一次電池的不同在於，其能夠被反覆地充電和放電，而後者不能被再充電。低容量的可再充電電池用於小型的可攜式電子裝置諸如行動電話、筆記本計算機和攝像放像機中，而大容量可再充電電池被廣泛地用作用於驅動電動汽車或混合動力汽車的電機的電源。

大容量的電池模塊由多個可再充電電池組成，可再充電電池經由匯流條被串聯或並聯地連接。可再充電電池通過端板固定，並與保護電路模塊一起被插入殼體中。當用於固定可再充電電池的結構複雜時，電池模塊的裝配效率降低。此外，保護電路模塊應當穩定地固定在殼體內部，並且保護電路模塊中產生的熱應當快速釋放。

在本背景部分中公開的以上信息僅用於增強對本發明的實施方式的背景的理解，因此，它可以包含不構成對於本領域普通技術人員而言在該國已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明的實施方式提供能夠穩定地支撐可再充電電池和保護電路模塊的電池模塊。

根據本發明的示範性實施方式的電池模塊包括：多個可再充電電池；支架，限定用於以層疊配置容納可再充電電池的多個儲存空間；殼體，用於圍繞支架，並包括彼此面對且擠壓支架的第一蓋和第二蓋；以及保護電路模塊，在殼體中並配置為控制可再充電電池的充電和放電操作。

電池模塊還可以包括保護壁和變流器，殼體可以限定在其中插入支架的電池區域以及在其中插入保護電路模塊和變流器的電路區域，電池區域和電路區域可以通過保護壁分隔。

保護壁的上端可以與第二蓋的頂表面分開。

支架可以為長方體形狀，並可以包括用於限定儲存空間的多個隔板。

電池模塊還可以包括固定在支架的一側並在可再充電電池的層疊方向上延伸的兩個支撐條，支撐條分別限定用於分別容納可再充電電池的端子的端子孔。

電池模塊還可以包括用於電聯接端子的匯流條，支撐條之一可以包括用於接觸匯流條的橫向側以支撐匯流條的支撐突起。

電池模塊還可以包括在第一蓋和保護電路模塊之間的具有彈性的第一緩衝板。

電池模塊還可以包括從第一蓋突出以接觸第一緩衝板的第一支撐件。

電池模塊還可以包括在第二蓋和變流器之間的具有彈性的第二緩衝板。

電池模塊還可以包括從第二蓋突出以接觸第二緩衝板的第二支撐件。

第一緩衝板和第二緩衝板可以包括導熱聚合物或導熱矽膠。

電池模塊還可以包括從第一蓋突出的第一支撐件以及在保護電路模塊和第一支撐件之間的第一導熱板。

電池模塊還可以包括在第一導熱板和第一支撐件之間的上導熱膏層。

電池模塊還可以包括從第二蓋突出以支撐變流器的底表面的第二支撐件以及在變流器和第二支撐件之間的第二導熱板。

電池模塊還可以包括在第二導熱板和第二支撐件之間的下導熱膏層。

第一導熱板和第二導熱板可以包括鍍覆有薄的金屬層的彈性聚合物。

根據本發明的實施方式，可再充電電池和保護電路模塊能夠利用支架和殼體被穩定地支撐。

附圖說明

圖1是根據本發明的第一示範性實施方式的電池模塊的透視圖。

圖2是圖1的電池模塊沿線II-II截取的截面圖。

圖3是根據本發明的第一示範性實施方式的支架和可再充電電池的局部分解透視圖。

圖4是根據本發明的第一示範性實施方式的支架的切除透視圖。

圖5是圖1的電池模塊沿線V-V截取的縱向截面圖。

圖6是根據本發明的第二示範性實施方式的電池模塊的縱向截面圖。

具體實施方式

通過參照以下對實施方式和附圖的詳細說明，本發明構思的特徵以及實現它們的方法可以被更容易地理解。然而，本發明構思可以以許多不同的形式實施，而不應被解釋為限於這裡闡述的實施方式。在下文，將參照附圖更詳細地描述示例實施方式，其中同樣的附圖標記始終指代同樣的元件。然而，本發明可以以各種不同的形式實施，而不應被解釋為僅限於這裡示出的實施方式。而是，這些實施方式被提供作為示例使得本公開將透徹和完整，並將本發明的方面和特徵充分傳達給本領域技術人員。因此，對於本領域普通技術人員完全理解本發明的方面和特徵不是必須的工藝、元件和技術可以不被描述。除非另作說明，同樣的附圖標記在附圖和書面描述中始終表示同樣的元件，因此，其描述將不重複。在附圖中，為了清晰，元件、層和區域的相對尺寸可以被誇大。

將理解，雖然這裡可以使用術語「第一」、「第二」、「第三」等來描述各種元件、部件、區域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區域、層和/或部分不應這些術語限制。這些術語用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一元件、部件、區域、層或部分區別開。因此，以下討論的第一元件、部件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分，而沒有背離本發明的精神和範圍。

為便於描述，這裡可以使用空間關係術語諸如「在…之下」、「在...下面」、「下」、「在…之上」、「上」等來描述如附圖所示的一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。將理解，空間關係術語旨在涵蓋除了附圖所示取向之外裝置在使用或操作中的其它不同取向。例如，如果附圖中的裝置翻轉，則被描述為「在」其它元件或特徵「之下」或「下面」的元件將會取向「在」其它元件或特徵「上方」。因此，示例術語「在…下面」和「在…之下」能夠涵蓋之上和之下兩種取向。該裝置可以另外地取向(例如旋轉90度或在其它取向)，這裡所用的空間關係描述符應當被相應地解釋。

將理解，當稱一個元件或層「在」另一元件或層「上」、「連接到」或「聯接到」另一元件或層時，它可以直接在所述另一元件或層上、直接連接到或直接聯接到所述另一元件或層，或者還可以存在一個或更多個居間的元件或層。此外，還將理解，當一元件或層被稱為「在」兩個元件或層「之間」時，它可以是這兩個元件或層之間的唯一的元件或層，或者還可以存在一個或更多個居間的元件或層。

這裡所用的術語僅是為了描述特定實施方式的目的，而不旨在限制本發明。如這裡所用的，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式也旨在包括複數形式。還將理解，術語「包括」、「包括……的」、「包含」和「包含……的」，當在本說明書中使用時，表明所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是並不排除一個或更多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或增加。如這裡所用的，術語「和/或」包括一個或更多個相關列舉項目的任意和所有組合。表述諸如「……中的至少一個」，當在一列元件之後時，修飾整列元件，而不修飾該列中的單個元件。

如這裡使用的，術語「基本上」、「大約」和類似術語用作近似的術語而不用作程度的術語，旨在說明將被本領域普通技術人員辨識的測量或計算值的固有偏差。此外，當描述本發明的實施方式時「可以」的使用指的是「本發明的一個或更多個實施方式」。如這裡使用的，術語「使用」、「使用……的」、「被使用」可以被認為分別與術語「利用」、「利用……的」、「被利用」是同義的。此外，術語「示範性」旨在表示示例或例示。

根據這裡描述的本發明的實施方式的電子或電力裝置和/或任何其他相關的裝置或部件可以利用任何適合的硬體、固件(例如專用集成電路)、軟體或軟體、固件和硬體的組合實現。例如，這些裝置中的各種部件可以形成在一個集成電路(IC)晶片上或形成在分開的IC晶片上。此外，這些裝置中的各種部件可以實現在柔性印刷電路膜、載帶式封裝(TCP)、印刷電路板(PCB)上，或形成在一個基板上。此外，這些裝置中的各種部件可以是在一個或多個計算裝置中在一個或多個處理器上運行、執行電腦程式指令並與用於執行這裡描述的各種功能的其它系統部件相互作用的進程或線程。電腦程式指令被儲存在存儲器中，其可以實現在使用標準存儲器件諸如例如隨機存取存儲器(RAM)的計算裝置中。電腦程式指令也可以儲存在其它非暫時計算機可讀介質諸如例如CD-ROM、閃速驅動器等中。此外，本領域技術人員應當認識到，各種計算裝置的功能可以結合或集成到單個計算裝置中，或特定計算裝置的功能可以分配到一個或更多個其它計算裝置而沒有脫離本發明的示範性實施方式的精神和範圍。

除非另行定義，這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)都具有本發明所屬領域內的普通技術人員通常理解的相同含義。將進一步理解，諸如通用詞典中所定義的術語，應當被解釋為具有與它們在相關領域和/或本說明書的語境中的含義一致的含義，而不應被解釋為理想化的或過度形式化的意義，除非此處加以明確定義。

圖1是根據本發明的第一示範性實施方式的電池模塊的透視圖，圖2是圖1的電池模塊沿線II-II截取的截面圖。

參照圖1和圖2，根據當前的第一示範性實施方式的電池模塊101包括多個可再充電電池30、支架20、殼體10、保護電路模塊42(見圖5)以及變流器(converter)41(見圖5)。

本發明的實施方式的可再充電電池30可以基本上具有稜柱形形狀，根據當前的示範性實施方式的可再充電電池30均具有四邊形的柱形狀。可再充電電池30進行充電和放電操作，並可以是鋰離子電池或鋰聚合物電池。正電極端子31和負電極端子32(見圖3)形成為突出在每個可再充電電池30的外面。

殼體10圍繞支架20，並包括上部的第一蓋12和下部的第二蓋13。第一蓋12包括被凹入地壓下以限定內部空間的接收單元121和從接收單元121的下端向外延伸的凸緣部分123。接收單元121形成為具有矩形的橫截面，並在其中容納可再充電電池30、保護電路模塊42和變流器41。

配置為在預定壓力破裂的排氣孔構件15提供在接收單元121中，槽口15a形成在通風孔構件15中(例如排氣孔構件15被劃線以配置為破裂)。第一蓋12的凸緣部分123在接觸第二蓋13的同時通過螺栓16和螺母17固定到第二蓋13。

圖3是根據本發明的第一示範性實施方式的支架和可再充電電池的局部分解透視圖，圖4是根據本發明的第一示範性實施方式的支架的切除透視圖。

參照圖3和圖4，其中插入可再充電電池30的多個儲存空間23形成在支架20中，儲存空間23通過隔板21(例如支架20的隔板21)分隔。隔板21插設在可再充電電池30之間，隔板21接觸並支撐可再充電電池30。

每個儲存空間23具有敞開的相反端部的結構，並具有矩形的橫截面。儲存空間23平行地布置。支架20具有長方體形狀，並且可再充電電池30通過支架20被層疊和布置。

兩個支撐條25提供在支架20的一側，支撐條25形成在可再充電電池30沿其層疊的方向(例如，電池30的層疊方向或圖3中的z軸方向)上。支撐條25被固定到一個或更多個隔板21。用於容納對應電池30的端子31和32的端子孔251形成在支撐條25中或通過支撐條25限定，該對應電池30的正電極端子31或負電極端子32可以插入端子孔251中。

每個可再充電電池30的正電極端子31和負電極端子32被插入相應的端子孔251中，並經由相應的匯流條28電聯接到相鄰的可再充電電池30。匯流條28形成為板形狀，其在一個方向(例如圖3中的z軸方向)上延伸。匯流條28可以焊接到可再充電電池30的正電極端子31並焊接到相鄰的可再充電電池30的負電極端子32，以串聯地連接這兩個可再充電電池30。然而，本發明不限於此，匯流條28可以並聯地連接可再充電電池30。

用於接觸對應的匯流條28的橫向側(例如四個橫向側)以支撐匯流條28的多個支撐突起253形成在支撐條25中。支撐突起253引導用於定位匯流條28的位置，並保護匯流條28免受衝擊或振動。匯流條28具有四邊形的板形狀，一個匯流條28形成為在匯流條28的四個相應側接觸四個支撐突起253。

圖5是圖1的電池模塊沿線V-V截取的截面圖。

參照圖2和圖5，朝向第一蓋12突出的支撐肋131形成在第二蓋13中，支撐肋131接觸接收單元121的內表面。支撐肋131形成為在第二蓋13的周邊方向上延伸(例如在第二蓋13或其一部分的周邊周圍)，並具有四邊形的環形橫截面。密封構件14提供在接收單元121的內表面和支撐肋131之間以在兩者之間形成密封。密封構件14以四邊形的環形狀延伸。

因此，可以防止異物進入第一蓋12和第二蓋13之間。另一方面，電池區域10a和電路區域10b形成在殼體10中，支架20配置為被插入電池區域10a中，保護電路模塊42和變流器41配置為被插入電路區域10b中。

保護壁132形成在第一蓋12中或內，電池區域10a和電路區域10b通過保護壁132劃分。保護壁132朝向接收單元121的頂表面突出，並與第一蓋12的接收單元121的頂表面分離，同時在兩者之間具有間隔。因而，當保護壁132與第一蓋12的頂表面分離時，第一蓋12和第二蓋13可以擠壓支架20，而沒有被保護壁132妨礙。

然而，在其它實施方式中，當保護壁132由彈性材料製成時，保護壁132的上端可以接觸第一蓋12的接收單元121的頂表面。保護壁132阻擋異物從電池區域10a移到電路區域10b，並減少或防止過大壓力通過殼體10施加到保護電路模塊42。

支架20的底表面接觸第二蓋13，而支架20的頂表面接觸第一蓋12。第一蓋12和第二蓋13被提供為擠壓支架20，同時在朝向可再充電電池30層疊的方向(例如向內的方向)上彼此面對，因而，可再充電電池30被支架20和殼體10擠壓，並被穩定地固定。

如上所述，根據當前的示範性實施方式，可再充電電池30可以被穩定地固定而不用端板，因為它們通過支架20和殼體10固定。

另一方面，變流器41和保護電路模塊42提供在電路區域10b中，電壓和電流可以被變流器41控制。保護電路模塊42，其是用於控制可再充電電池30的充電和放電操作的器件，包括基板421和安裝在基板421上的多個電路元件423。

變流器41在第二蓋13上，並且保護電路模塊42在變流器41上。第一支撐件125從第一蓋12突出，並可以從接收單元121的內部頂表面向下突出，並具有四邊形的橫截面。第一緩衝板45提供在第一支撐件125下面，在第一支撐件125和保護電路模塊42之間，並防止或降低電路元件423被第一蓋12的壓力損傷的可能性。

第二支撐件135從第二蓋13向上突出，並具有四邊形的橫截面。具有彈性的第二緩衝板43在第二支撐件135上，並且變流器41在第二緩衝板43上。第二緩衝板43防止或降低變流器41被第二蓋13的壓力損傷的可能性。

第一緩衝板45和第二緩衝板43可以由導熱聚合物(TCP)或導熱矽膠製成。阻隔板46提供在變流器41和保護電路模塊42之間以防止變流器41和保護電路模塊42短路，並防止從變流器41產生的熱被傳遞到保護電路模塊42。阻隔板46由絕熱材料製成，並可以由絕熱聚合物製成，其可以由發泡樹脂形成。

圖6是根據本發明的第二示範性實施方式的電池模塊的縱向截面圖。

參照圖6，根據當前的示範性實施方式的電池模塊102包括多個可再充電電池30、支架20、殼體10、保護電路模塊52和變流器51。

由於根據當前的示範性實施方式的電池模塊102具有與根據上面描述的第一示範性實施方式的電池模塊101相同的結構，除了保護電路模塊52和變流器51的結構之外，所以將省略相同元件的重複描述。

可再充電電池30容納在殼體10的電池區域10a中，同時被支架20支撐，保護電路模塊52和變流器51容納在殼體10的電路區域10b中。

變流器51在第二蓋13上，並且保護電路模塊52在變流器51上。保護電路模塊52配置為控制可再充電電池30的充電和放電操作，並包括基板521和安裝在基板521上的電路元件523。

支撐保護電路模塊52的第一支撐件125從第一蓋12突出，並從接收單元121向下突出，並且具有四邊形的橫截面。具有優良的熱導率的第一導熱板55設置在第一支撐件125下面，在第一支撐件125和保護電路模塊52之間。上導熱膏層57形成在第一導熱板55和第一支撐件125之間。第一導熱板55將從保護電路模塊52產生的熱傳遞到第一蓋12。

第一導熱板55可以由金屬諸如鋁、不鏽鋼等製成。備選地，第一導熱板55可以具有其中彈性聚合物的表面用薄的金屬層鍍覆的結構。在這種情況下，薄的金屬層可以由鋁、金、銀等製成。

支撐變流器51的第二支撐件135從第二蓋13向上突出，並具有四邊形的橫截面。具有優良的熱導率的第二導熱板53在第二支撐件135上，變流器51在第二導熱板53上。

下導熱膏層56形成在第二導熱板53和第二支撐件135之間。第二導熱板53將從變流器51產生的熱傳遞到第二蓋13。

第二導熱板53可以由金屬諸如鋁、不鏽鋼等製成。備選地，第二導熱板53可以具有其中彈性聚合物的表面用薄的金屬層鍍覆的結構。在這種情況下，薄的金屬層可以由鋁、金、銀等製成。

當提供第一導熱板55和第二導熱板53時，從保護電路模塊52和變流器51產生的熱能夠快速地釋放。

儘管已經結合目前認為可行的示範性實施方式描述了本發明的實施方式，但是將理解，本發明不限於所公開的實施方式，而是相反地，旨在涵蓋被包括在權利要求書的精神和範圍內的各種變型和等效布置。

一些附圖標記的描述

101,102：電池模塊 10：殼體

10a：電池區域 10b：電路區域

12：第一蓋 121：接收單元

123：凸緣部分 125：第一支撐件

13：第二蓋 32：保護壁

135：第二支撐件 20：支架

21：隔板 23：儲存空間

25：支撐條 251：端子孔

253：支撐突起 28：匯流條

30：可再充電電池 41,51：變流器

42,52：保護電路模塊 421,521：基板

423,523：電路元件 43：第二緩衝板

45：第一緩衝板 46：阻隔板

53：第二導熱板 55：第一導熱板

56：下導熱膏層 57：上導熱膏層