TWI653775B - 電池包及製造電池包的方法 - Google Patents
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Abstract
一種電池包(10)，具有至少一電池單元(12)，其中該電池單元(12)在其電池極(14,16)上與連接元件(18)耦合且導電連接，為能以簡單的設計手段簡化製造，本發明按如下方式構建並改良該電池包，即，該電池單元(12)定位於扁平導體元件(20)上，並且該電池單元(12)透過該連接元件(18)與該導體元件(20)之間的分離過程及/或成形過程而導電連接該導體元件(20)並固定於該導體元件(20)上。
本發明提出一種製造電池包(10)的方法。
Description
本發明係有關一種電池包，其具有至少一電池單元，其中電池單元在其電池極上與連接元件耦合且導電連接。此外，本發明係有關一種具有至少一電池單元之電池包的製造方法，其中在電池單元的電池極上將電池單元與連接元件耦合並導電連接。
由先前技術已知電池包及其製造方法。電池包以不同的結構形式與結構尺寸以及不同的電池單元數被供應，係用於為連接於電池包上的用電設備離網供電。例如由DE 10 2012 007 958 U1已知一種電池包。
電池包的問題在於，由於存在大量待安裝組件且安裝步驟繁複，電池包的製造主要靠手工完成。此導致電池包製造成本高昂。另外，在以手工操作完成安裝之情況下，惟有嚴格加以品質控制，方能保持恆定品質。此亦會產生高昂成本。
有鑑於此，本發明之目的在於以簡單的設計手段使電池包的製造方便又可靠。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種具有方案1之特徵的電池包。據此，該電池包之特徵在於，電池單元定位於扁平導體元件上，並且電池單元透過連接元件與導體元件之間的分離過程及/或成形過程而導電連接導體元件並固定於導體元件上。
本發明的電池包能夠以構造上簡單且同時又穩定之手段在電池單元與扁平導體元件之間建立連接。為此需使用與扁平導體元件配合作用的連接元件。將連接元件定位或放置於導體元件上並壓抵導體元件。其間，在連接元件與導體元件之間發生分離過程及/或成形過程。藉此將連接元件與導體元件機械連接。導體元件與連接元件之間形成導電連接。有益的是，藉此可將電池單元耦合到扁平導體元件上，而不必採用材料接合連接，例如焊接。此有利於以機器為基礎的製造。電池單元的電接觸或者數個電池單元相互間的接觸可透過扁平導體元件而實現。
術語「電池單元」係作最大程度之廣義理解。因此，電池單元係可為電化學儲存器或其他蓄電器形式之類電池儲能器。
關於連接元件與電池單元之間的耦合，可以設想的是，連接元件間接或直接地與電池單元連接或耦合。
具體而言，連接元件可分別具有接觸部，藉由接觸部可將連接元件按壓、衝壓、壓接或夾持到導體元件中。實施過這樣一個過程後，連接元件以其接觸部被按壓、衝壓、壓接或夾持到扁平導體元件中。藉此方式，可一步建立機械固定與電接觸或電子接觸。接觸部例如可構建為銷栓、切削刃、刀片或插頭。以起倒鉤作用的絕緣穿刺線夾作為接觸部之實施方案亦可行。
在導體元件中可設有用於收納接觸部的凹槽或穿孔。這樣一個大致基於平移運動(直線運動)的連接過程有利於以機器為基礎的電池包自動化製造。
有益地，連接元件可分別透過接觸片與電池單元連接，特別是焊接。藉此形成簡單而穩定的連接。具體而言，接觸片可與電池單元及連接元件焊接。
為減少安裝步驟數目，連接元件(視情況連同接觸元件一起)可與接觸片一體成型。如此一來，僅需操作一個具有穩定結構之元件。可藉由焊接方式固定於電池單元的電池極上。
為實現盡可能符合要求的預裝配，連接元件(視情況連同接觸元件一起)及接觸片可與電池單元的電池極一體成型。藉此提高穩定性並進一步簡化安裝。如此一來，在製造電池單元時，連接元件及接觸片便已與電池單元的電池極一體成型。
電池單元可用電池單元保持件加以固定。藉此，一個或複數個電池單元能夠抗撞擊且受保護地被設於電池單元保持件中。電池單元可被插入且/或黏接入電池單元保持件。
電池單元保持件、電池單元、連接元件與接觸片之集合構成電池單元組且可作為電池單元組加以操作。
接觸片與連接元件共同形成電池單元接觸元件。
合理地，電池單元保持件可具有下部與上部，二者可藉由夾持連接彼此固定在一起。在例如將上部與下部壓合以建立此連接後，上部與下部彼此固定在一起。可棄用單獨的接合手段。透過將上部與下部平移拼合可建立夾持連接，此進一步有利於以機器為基礎的製造。舉例而言，夾持連接係可為卡鉤連接。藉此可建立上部與下部之穩定連接。
有益地，上部與下部中之一者可具有導銷，且上部與下部中之另一者可具有用於收納導銷的空隙或穿孔。藉此方式，前述過程得以簡化，因為在上部與下部之間實施導引，且不受可能的夾持連接或卡鉤連接之影響。此亦進一步有利於以機器為基礎的電池包製造。
合理地，電池單元保持件可具有收納區，接觸片保持在收納區內。收納區可構建為用於接觸片的收納縫。可以設想的是，此收納區設於電池單元保持件的下部上。
電池單元保持件可具有收納部，在收納部中或收納部上各收納且/或固定一連接元件。藉此方式，接觸片及連接元件能夠互不干擾地被插入電池單元保持件，被電池單元保持件定位保持且可在電池單元保持件中相互連接，例如彼此焊接。收納部可構建為電池單元保持件的延長部，尤其是電池單元保持件的下部的延長部，並且具有可供連接元件插入的穿孔。
合理地，在電池單元保持件上，尤其在電池單元保持件的下部上，可形成有凸出的定位銷，並且在導體元件上可形成有對應定位銷的空隙。藉此確保電池單元及/或電池單元保持件與導體元件的對應關係。此有利於將電池單元保持件定位精確地自動放置於導體元件上。
有益地，電池單元保持件可具有用於對電池單元的厚度進行公差補償的補償元件。藉此可將一個或複數個存在厚度差異之電池單元收納並固定於電池單元保持件中。在此可以設想的是，補償元件以聚矽氧填充槽之形式形成。對接觸片加以靈活設計，可實現電池單元的長度補償。
舉例而言，扁平導體元件係可為用於電子器件的載體元件、電路板或印刷電路板。特別地，扁平導體元件可構建為裝配有電子器件的印刷電路板。扁平導體元件可以是平的或彎曲的，例如構建為柱面的區段。
合理地，在扁平導體元件的兩個相對側上可分別定位有至少一電池單元，尤其以用電池單元保持件加以保持的電池單元組之形式。除了使電池包具有緊湊尺寸外，亦實現有利於傳熱與散熱之佈局。
有益地，電池單元可相疊成數層、尤其成至少兩層地設於扁平導體元件的至少一側上。藉此，僅使用一個電路板亦能實現更高的電池單元數，且進而實現更大容量。其中，電池單元可藉由電池極上的接觸片相互連接。
以橫截面觀之，電池單元可居中相疊佈置(面心)，意即，一個電池單元可中心定向地貼靠於第二電池單元上。
電池單元之間的間隙可用於冷卻。同樣地，第二層的一個電池單元可設於第一層的兩個電池單元上之間隙中(體心)。藉此可實現較為緊密且節省空間的電池單元佈局。
設於一層中的數個電池單元不必強制性地位於一個平面內。因此，數個相對輕微偏移設置的電池單元亦可形成一層。在此情形下，該層可呈彎曲狀。
無論電池單元如何排布，其皆可串聯以獲得期望電壓。電池單元可透過其電池極上的接觸片相互連接。在此情形下，電池單元在扁平導體元件上的接觸可發生於串聯連接的相關端部。
合理地，可設有收納電池包的殼體，殼體可具有圓形橫截面或n角形橫截面，且n>3。藉此形成適用於電池包的外殼體。具有n角形橫截面的殼體可構建為三角形、四角形或方形殼體，或者構建為六角形殼體。六角形殼體呈蜂窩形，故具有良好的可堆疊性。
本發明用以達成前述目的之另一解決方案為一種具有並列實施形態之特徵的方法。據此，該方法之特徵在於，將電池單元定位於扁平導體元件上，並且與電池單元耦合的連接元件與導體元件配合作用，使得電池單元透過連接元件與導體元件之間的分離過程及/或成形過程而導電連
接導體元件並被固定於導體元件上。
關於可取得的優點及創造性，請參考以上有關方案1之內容。
合理地，連接元件可分別具有接觸部，在將電池單元定位或放置於導體元件上時，藉由接觸部將連接元件按壓、衝壓、壓接且/或夾持到導體元件中。接觸部可構建為銷栓、切削刃、刀片或插頭。亦可採用倒鉤樣式之絕緣穿刺線夾。在導體元件中可設有用於收納接觸部的穿孔或凹槽，其形成連接元件收納部。藉此方式，可一步建立機械固定與電接觸或電子接觸。此有利於自動製造。
有益地，可藉由接觸片將連接元件與電池單元耦合，特別是焊接，得以形成簡單而穩定的連接。具體而言，可將接觸片與電池單元及連接元件焊接。
作為替代方案，可以設想的是，連接元件(視情況連同接觸部一起)與接觸片一體成型。此能減少安裝步驟並提高穩定性。另外，連接元件(視情況連同接觸部一起)及接觸片可與電池單元的電池極一體成型。此在製造電池單元時便已可完成。藉此提高預裝程度，從而進一步簡化電池包的安裝。
可用電池單元保持件固定電池單元。藉此可將一個或複數個電池單元抗撞擊且受保護地設於電池單元保持件中。可將電池單元插入或黏接入電池單元保持件。
合理地，電池單元保持件可具有收納區，將接觸片插入收納區。收納區可構建為用於接觸片的收納縫。可以設想的是，此收納區設於電池單元保持件的下部上。
電池單元保持件可具有收納部，在收納部中或收納部上各插設一連接元件。其中，若此插設操作係在電池單元及/或電池單元保持件被定位於導體元件之前實施，是有益的。藉此方式，接觸片及連接元件能夠互不干擾地被插入電池單元保持件且例如被相互焊接。收納部可構建為電池單元保持件的延長部，尤其是電池單元保持件的下部的延長部，並且具有可供連接元件插入的穿孔。
有益地，在電池單元保持件上，尤其在電池單元保持件的下部上，可形成有凸出的定位銷，將定位銷引入形成於導體元件上的空隙，以將電池單元及/或電池單元保持件定位於導體元件上。藉此確保電池單元及/或電池單元保持件與導體元件的對應關係。此有利於自動化安裝。
合理地，可將電池單元定位於扁平導體元件的兩個相對側上，尤其以用電池單元保持件加以保持的電池單元組
之形式。除了使電池包具有緊湊尺寸外，亦實現有利於傳熱與散熱之佈局。
關於電池包製造方法的進一步技術方案，請參考前文聯繫電池包所提出的措施，該等措施亦適用於方法。
10‧‧‧電池包
12‧‧‧電池單元
14‧‧‧電池極
16‧‧‧電池極
18‧‧‧連接元件
20‧‧‧導體元件
22‧‧‧接觸部
24‧‧‧接觸片
26‧‧‧電池單元保持件
28‧‧‧電池單元組
30‧‧‧下部
32‧‧‧上部
34‧‧‧卡鉤連接
36‧‧‧導銷
38‧‧‧穿孔
40‧‧‧收納區
42‧‧‧收納部
44‧‧‧穿孔
46‧‧‧定位銷
48‧‧‧空隙
50‧‧‧補償元件
52‧‧‧連接元件收納部/插頭穿孔
54‧‧‧殼體
56‧‧‧第一側
58‧‧‧第二側
60‧‧‧自由空間
64‧‧‧殼體
66‧‧‧第一層
68‧‧‧第二層
70‧‧‧間隙
下面結合圖式詳細闡述本發明，其中相同元件或功能相同的元件部分地僅標注一次符號。
圖1為電池包實施例的爆炸示意圖及組裝示意圖。
圖2為圖1所示電池包的電池單元組的數個示意圖。
圖3為具有三個電池單元及三角形殼體之電池包實施例的前視示意圖、側面示意圖及剖面示意圖。
圖4為具有六個電池單元及六角形殼體之電池包實施例的透視示意圖、側面示意圖及剖面示意圖。
圖5中的(a)、圖5中的(b)為電池單元分佈成數層之電池包實施例示意圖。
圖1示出電池包的實施例，電池包整體以符號10標示。電池包10具有至少一電池單元12。電池單元12在其電池極14、16上與連接元件18耦合且導電連接(參見圖2)。
電池單元12定位於扁平導體元件20上。電池單元12透過連接元件18與導體元件20之間的分離過程及/或成形過程而導電連接導體元件20並固定於導體元件20上(參見圖1)。
連接元件18分別具有接觸部22，藉由接觸部可將連接元件18按壓、衝壓、壓接或衝壓到導體元件20中。在本實施例中，接觸部22實施為被夾持到導體元件20中的插頭。
連接元件18分別透過接觸片24與電池單元12連接，確切而言係焊接。電池單元12係用電池單元保持件26加以固定。電池單元保持件26、至少一電池單元12、接觸片24與連接元件18之集合構成電池單元組28(參見圖2)。電池單元組28可作為電池單元組加以單獨操作。
電池單元保持件26具有下部30與上部32。下部30與上部32藉由卡鉤連接34彼此固定在一起。
上部32與下部32中之一者具有數個(較佳為三個)導銷36，且上部32與下部32中之另一者具有數個(較佳為三個)用於收納導銷36的空隙或穿孔38。
電池單元保持件26在其下部30上具有至少一收納區
40，接觸片24保持在收納區內。在此，下部30具有四個用於四個接觸片24的收納區40。收納區40實施為收納縫。
電池單元保持件26在其下部30上更具有收納部42，在收納部中或收納部上各收納且/或固定一連接元件18。在此，下部30上形成有四個用於四個連接元件18的收納部42。收納部42構建為具有穿孔44的延長部。
在電池單元保持件26上，尤其在電池單元保持件26的下部30上，形成有兩個凸出的定位銷46，並且在導體元件20上形成有兩個對應定位銷46的空隙48。
電池單元保持件26具有用於對電池單元12的厚度進行公差補償的補償元件50。補償元件50以聚矽氧填充槽之形式形成(參見圖2)。
在本實施例中，連接元件18的接觸部22實施為插頭。插頭插入連接元件收納部52，連接元件收納部在本實施例中實施為插頭穿孔。
扁平導體元件20實施為裝配好的印刷電路板。
具有至少一電池單元12之電池包10的製造方法可如下展開：
首先，提供具有下部30與上部32的電池單元保持件26。將連接元件18及接觸片24插入收納區40及收納部42的穿孔44。將每個連接元件18分別與對應的接觸片24焊接。
接著，在注意安裝方向之情況下，將電池單元12插入且/或黏接入電池單元保持件26的下部30。
將電池單元保持件26的上部32放置於電池單元保持件26的下部30上，其中導銷36伸入穿孔38。藉由卡鉤連接34將電池單元保持件26的上部32固定於電池單元保持件26的下部30上。
而後將接觸片24與電池單元12的電池極14、16焊接。由此製成電池單元組28。
在此之後，以裝配好的印刷電路板之形式提供並定位扁平導體元件20。藉由嵌入對應空隙48的定位銷46，將電池單元12及該或該等電池單元組28相對於扁平導體元件20進行定位。
接著，採用連接方法將電池單元12及電池單元組28與裝配好的印刷電路板形式之扁平導體元件20電性連
接。在本實施例中，將插頭形式之連接元件18按壓到構建為插頭穿孔52的連接元件收納部52中。
藉此，電池單元12及電池單元組28被機械固定於印刷電路板形式之扁平導體元件20上並導電連接印刷電路板。
將所有電池單元組28，亦即在本實施例中係四個各包含兩個電池單元12的電池單元組28，定位於扁平導體元件20兩側，並且以上述方式電性連接導體元件20並固定於導體元件20上。一個電池單元組28中電池單元12相互間的接觸以及數個電池單元組28的電池單元12相互間之接觸係透過導體元件20而實現。由此製成電池包10。
電池包10可進一步具有殼體及電接頭，電接頭係用於接觸用電設備及/或用於實現數個電池包相互間的接觸(未示出)。
圖3以數個示意圖示出具有三個電池單元12的電池包10。電池包10具有三角形殼體54。電池單元12各成一層地設於扁平導體元件20上。在扁平導體元件20的第一側56上設有一個電池單元12。在扁平導體元件20的第二側58上設有兩個電池單元12。電池單元12與殼體54之間的自由空間60可用於電池包10的冷卻或通風。
圖4以數個示意圖示出具有六個電池單元12的電池包10。電池包10具有六角形殼體64。電池單元12在扁平導體元件20的第一側56及第二側58上分別設於第一層66及第二層68中。其中，設於第二層68中的電池單元12位於設在第一層66中之電池單元12之間的間隙70中。電池單元12與殼體64之間的自由空間60可用於電池包10的冷卻或通風。
圖5中的(a)以前視圖示出具有十個電池單元12的電池包10。電池包10具有六角形殼體64。電池單元12在扁平導體元件20的第一側56及第二側58上分別設於第一層66及第二層68中。第一層66呈彎曲狀且第二層68呈平面狀。設於第二層68中的電池單元12位於設在第一層66中之電池單元12之間的間隙70中。電池單元12與殼體64之間的自由空間60可用於電池包10的冷卻或通風。
圖5中的(b)以前視圖示出具有六個電池單元12的電池包10。電池包10具有三角形殼體64。電池單元12在扁平導體元件20的第一側56上設於第一層66及第二層68中。設於第二層68中的電池單元12位於設在第一層66中之電池單元12之間的間隙70中且與設在第一層中的電池單元分開。電池單元12在扁平導體元件20的第二側58上設於第一層66中。電池單元12與殼體64之間的自由空
間60可用於電池包10的冷卻或通風。
Claims (15)
- 一種電池包(10)，具有至少一電池單元(12)，其中前述電池單元(12)在其電池極(14,16)上與連接元件(18)耦合且導電連接；前述電池單元(12)定位於扁平導體元件(20)上，前述連接元件(18)分別具有接觸部(22)，藉由前述接觸部可將前述連接元件(18)按壓、衝壓、壓接及/或夾持到前述導體元件(20)中，使得前述電池單元(12)導電連接前述導體元件(20)並固定於前述導體元件(20)上。
- 如請求項1所記載之電池包(10)，其中前述連接元件(18)分別透過接觸片(24)與前述電池單元(12)連接，且/或，前述電池單元(12)係用電池單元保持件(26)加以固定。
- 如請求項2所記載之電池包(10)，其中前述連接元件(18)與前述接觸片(24)一體成型，且/或，前述連接元件(18)及前述接觸片(24)與前述電池單元(12)的電池極(14,16)一體成型。
- 如請求項2或3所記載之電池包(10)，其中前述電池單元保持件(26)具有下部(30)與上部(32)，二者可藉由夾持連接彼此固定在一起。
- 如請求項4所記載之電池包(10)，其中前述上部(32)與前述下部(30)中之一者具有導銷(36)，且前述上部(32)與前述下部(30)中之另一者具有用於收納前述導銷(36)的空隙或穿孔(38)。
- 如請求項2所記載之電池包(10)，其中前述電池單元保持件(26)具有收納區(40)，前述接觸片(24)保持在前述收納區內，且/或，前述電池單元保持件(26)具有收納部(42)，在前述收納部中或前述收納部上各收納且/或固定前述連接元件(18)中之一者。
- 如請求項2所記載之電池包(10)，其中在前述電池單元保持件(26)上形成有凸出的定位銷(46)，並且在前述導體元件(20)上形成有對應前述定位銷(46)的空隙(48)。
- 如請求項2所記載之電池包(10)，其中前述電池單元保持件(26)具有用於對前述電池單元(12)的厚度進行公差補償的補償元件(50)。
- 如請求項1所記載之電池包(10)，其中前述扁平導體元件(20)構建為裝配好的印刷電路板，且/或，在前述扁平導體元件(20)的兩個相對側(56,58)上分別定位有至少一電池單元(12)。
- 如請求項1所記載之電池包(10)，其中前述電池單元(12)分佈成數層(66,68)地設於前述扁平導體元件(20)的至少一側(56,58)上，且/或，設有收納前述電池包(10)的殼體(54,64)，前述殼體具有圓形橫截面或n角形橫截面，且n>3。
- 一種具有至少一電池單元(12)之電池包(10)的製造方法，其中在前述電池單元的電池極(14,16)上將前述電池單元(12)與連接元件(18)耦合並導電連接；將前述電池單元(12)定位於扁平導體元件(20)上，前述連接元件(18)分別具有接觸部(22)，藉由前述接觸部將前述連接元件(18)按壓、衝壓、壓接且/或夾持到前述導體元件(20)中，使得前述電池單元(12)導電連接前述導體元件(20)並被固定於前述導體元件(20)上。
- 如請求項11所記載之具有至少一電池單元(12)之電池包(10)的製造方法，其中藉由接觸片(24)將前述連接元件(18)與前述電池單元(12)耦合，且/或，用電池單元保持件(26)固定前述電池單元(12)。
- 如請求項12所記載之具有至少一電池單元(12)之電池包(10)的製造方法，其中前述電池單元保持件(26)具有收納區(40)，將前述接觸片(24)插入前述收納區，且/或，前述電池單元保持件(26)具有收納部(42)，在前述收納部中或前述收納部上各插設前述連接元件(18)中之一者。
- 如請求項12或13所記載之具有至少一電池單元(12)之電池包(10)的製造方法，其中在前述電池單元保持件(26)上形成有凸出的定位銷(46)，將前述定位銷引入形成於前述導體元件(20)上的空隙(48)，以將前述電池單元(12)定位於前述導體元件(20)上。
- 如請求項11記載之具有至少一電池單元(12)之電池包(10)的製造方法，其中將前述電池單元(12)定位於前述扁平導體元件(20)的兩個相對側上。
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