本發(fā)明涉及一種充電電池模塊。特別涉及一種具有固定結(jié)構(gòu)及散熱功能的充電電池模塊。

背景技術(shù)：

充電電池廣泛地應(yīng)用于許多產(chǎn)品中，諸如筆記本電腦、平板電腦、移動電話，甚至是大型電動車與機(jī)器人。由于前述裝置的內(nèi)部空間有限，如何安置充電電池組(或電池芯)，防止因為震蕩而有充電電池組(電池芯)脫落，并確保運(yùn)作時散熱能有效進(jìn)行，對于設(shè)計這些裝置的工程師來說，一直是需要按個別情況，隨時注意解決的問題。

回顧現(xiàn)有技術(shù)，有許多方式值得參考。請見圖1，美國專利第6,465,123號提出一種箱狀充電電池模塊1，其由一上蓋(未繪示)、一底版11及多個固定結(jié)構(gòu)12所構(gòu)成。固定結(jié)構(gòu)12具有多個相連半圓弧結(jié)構(gòu)，其半圓弧剛好可以容置半個充電電池芯20。底版11上也有相應(yīng)的半圓弧結(jié)構(gòu)，固定結(jié)構(gòu)12的半圓弧結(jié)構(gòu)與底版11相應(yīng)的半圓弧結(jié)構(gòu)結(jié)合，可以固定數(shù)個充電電池芯20。此外，兩個固定結(jié)構(gòu)12的半圓弧結(jié)構(gòu)相結(jié)合，也能另外固定數(shù)個充電電池芯20。如此，多層的充電電池芯20組成了電池模塊1的主要部分。最后將上蓋(未繪示)與底版11結(jié)合，電池模塊1就形成了。許多電池模塊采用了相似于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)來制造，但明顯的缺點就是這樣的結(jié)構(gòu)需要依照不同的應(yīng)用主體(設(shè)備)，開不同的模具。成本考量下，不甚經(jīng)濟(jì)。此外，其散熱效果也有限。

又如圖2所示，另一現(xiàn)有技術(shù)提供了一種電池模塊3，包含了：第一電池托架31、第二電池托架32以及液冷散熱模塊33，每一電池托架31、32具有復(fù)數(shù)個鏤空容置部34，以對應(yīng)容置復(fù)數(shù)個電池單元40；液冷散熱模塊33包含:入口流道331、出口流道332、具有流道的流道板333以及連接于流道板333兩相對側(cè)的第一連接構(gòu)件334、第二連接構(gòu)件335；其中，第一電池托架31與第二電池托架32可相互堆迭設(shè)置，且第一電池托架31與第二電池托架32之間設(shè)置流 道板333，其兩相對側(cè)則以第一連接構(gòu)件334與第二連接構(gòu)件335分別固定的，當(dāng)冷卻液體自入口流道331流入后，輸入流道板333的流道，將電池托架31與32中的電池單元40產(chǎn)生的熱能攜走，并輸送至另一側(cè)的第二連接構(gòu)件335，再由出口流道332流出。

前述的電池模塊3確實能因為液冷散熱模塊33的設(shè)計，使得電池單元40運(yùn)作時產(chǎn)生的熱量，能有效且快速地傳導(dǎo)至電池模塊3外。但因為結(jié)構(gòu)上多了液冷散熱模塊33，除了增加電池模塊3的建置成本外，組裝上也費(fèi)時耗工。

是故，一種充電電池模塊，具有較低成本與易組裝性，在運(yùn)作時能有效散熱，且又能固定其內(nèi)部電池芯，亟待業(yè)界努力研發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

已知的充電電池模塊，存在著散熱不易與價格偏高的問題。此外，為了便于固定其內(nèi)的充電電池芯及強(qiáng)化散熱，充電電池模塊的組裝非常不便，散熱效果也不好。

因此，需要研發(fā)具有較低成本與易組裝性，在運(yùn)作時能有效散熱，且又能固定其內(nèi)部電池芯的充電電池模塊。本發(fā)明的充電電池模塊即具上述特點。

依照本發(fā)明的一種態(tài)樣，一種充電電池模塊，包含：復(fù)數(shù)個充電電池芯，具有一致的外型且以相同方向排列，以至少一固定單元固定彼此相對位置，該復(fù)數(shù)個充電電池芯以串聯(lián)及╱或并聯(lián)方式連接以儲存及提供電力；至少一正極端導(dǎo)電片，電連接二個以上充電電池芯的正極；至少一負(fù)極端導(dǎo)電片，電連接二個以上充電電池芯的負(fù)極；及復(fù)數(shù)個硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，每一硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)設(shè)置于該正極端導(dǎo)電片上或該負(fù)極端導(dǎo)電片下，通過該正極端導(dǎo)電片觸及充電電池芯的正極，或通過該負(fù)極端導(dǎo)電片觸及充電電池芯的負(fù)極，用以將在正極或負(fù)極的熱量向充電電池芯外部引導(dǎo)。

該充電電池模塊可進(jìn)一步包含至少一個外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，該外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)與該硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)接觸，用以將硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的熱量向外部環(huán)境散發(fā)。

依照本發(fā)明構(gòu)想，該固定單元為膠，固結(jié)填充于充電電池芯之間。

該固定單元可進(jìn)一步包含：二端部固定結(jié)構(gòu)，每一包含：一端部容置部，該端部容置部包括至少一個限位結(jié)構(gòu)，以容置該充電電池芯的一端并限制充電電池芯移動不能超出該限位結(jié)構(gòu)；及復(fù)數(shù)個端部固定管，與該端部容置部連接；復(fù)數(shù)個螺栓；及復(fù)數(shù)個螺帽。其中，該二端部固定結(jié)構(gòu)反向設(shè)置，每一螺栓穿 過一端部固定管而至另一端部固定結(jié)構(gòu)的對應(yīng)端部固定管，憑借結(jié)合一螺帽而沿該螺栓的軸向，固定放置于二端部固定結(jié)構(gòu)間的充電電池芯；該端部容置部的末端開口，以讓電極露出。

依照本發(fā)明構(gòu)想，該端部固定結(jié)構(gòu)由熱固性塑膠或金屬材料制成。

依照本發(fā)明構(gòu)想，該正極端導(dǎo)電片材料為石墨、鎳、鋁、黃銅或紅銅。

依照本發(fā)明構(gòu)想，該負(fù)極端導(dǎo)電片材料為石墨、鎳、鋁、黃銅或紅銅。

依照本發(fā)明構(gòu)想，該硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)為長條狀、梯狀或網(wǎng)格狀。

本發(fā)明所提供的充電電池模塊，可在正常運(yùn)作下，有效的進(jìn)行散熱，并固定充電電池芯，免于因晃動而造成充電電池芯散落的情形。其材料精簡，價格相對一般充電電池模塊便宜。該充電電池模塊易于組裝，且方便憑借硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)與外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，將來自充電電池芯的熱量向外部環(huán)境散發(fā)。

附圖說明

圖1為一種箱狀充電電池模塊前案的立體圖；

圖2為一電池模塊前案的分解圖；

圖3為依照本發(fā)明的充電電池模塊的實施例的分解圖；

圖4為該充電電池模塊的剖面圖；

圖5顯示該充電電池模塊的部分組合方式；

圖6為依照本發(fā)明的充電電池模塊的另一實施例的分解圖。

附圖標(biāo)記說明：1-充電電池模塊；11-底版；12-固定結(jié)構(gòu)；20-充電電池芯；3-電池模塊；31-第一電池托架；32-第二電池托架；33-液冷散熱模塊；331-入口流道；332-出口流道；333-流道板；334-第一連接構(gòu)件；335-第二連接構(gòu)件；34-容置部；40-電池單元；50-充電電池模塊；501-充電電池芯；501a-正極端；501b-負(fù)極端；5021-端部容置部；5021a-限位結(jié)構(gòu)；5022-端部固定管；502a-正極端部固定結(jié)構(gòu)；502b-負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)；503a-正極端導(dǎo)電片；503b-負(fù)極端導(dǎo)電片；504a-正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；504b-負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；505a-正極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；505b-負(fù)極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；506-螺栓；507-螺帽；513a-正極端導(dǎo)電片；513b-負(fù)極端導(dǎo)電片；514a-正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)；514b-負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

本發(fā)明將憑借參照下列的實施例而更具體地描述。

第一實施例

請參閱圖3至圖5。圖3為一充電電池模塊的分解圖，圖4為該充電電池模塊組裝完成后，沿該充電電池模塊圖3一側(cè)A-A’線，向另一側(cè)水平橫跨平面的剖面圖。由圖3可知，依照本發(fā)明的一充電電池模塊50可由以下裝置組成：24個充電電池芯501、1個正極端部固定結(jié)構(gòu)502a、1個負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b、1個正極端導(dǎo)電片503a、1個負(fù)極端導(dǎo)電片503b、1個正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504a、1個負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504b、1個正極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)505a與1個負(fù)極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)505b。應(yīng)當(dāng)注意的是，本實施例是依照一種電源需求所設(shè)計的。實作上，依照不同的需求，該充電電池模塊50可以設(shè)有二個以上的充電電池芯501，并不限定于24個。

該24個充電電池芯501，具有一致的外型且以相同方向排列，以至少一固定單元固定彼此相對位置，常用者如18650鋰充電電池。該復(fù)數(shù)個充電電池芯以串聯(lián)及╱或并聯(lián)方式連接，做為充電電池模塊50的核心，可儲存及提供電力。如圖4所示，充電電池芯501是以四列，每列6個的方式排列。排列的方式不限定于此，可隨著充電電池芯數(shù)量而變。舉例而言，如果充電電池芯數(shù)目是16個，排列方式可以是4列，每列4個，或者2列，每列8個。在設(shè)計上，最好充電電池芯排列于同一平面上，以減少組裝時的空間浪費(fèi)。充電電池芯51彼此可以串聯(lián)或并聯(lián)方式連接，提供一特定電力。由于本發(fā)明并不涉及充電電池芯的連接方式，凡能達(dá)成單位充電電池組能提供的電量的設(shè)計，都可做為充電電池芯51的連接方式。于本實施例中，24個充電電池芯501是憑借所有正極連接到正極端導(dǎo)電片503a，所有負(fù)極連接到負(fù)極端導(dǎo)電片503b而并聯(lián)相接。

簡單的固定做法，前述的固定單元可以是膠，固結(jié)填充于充電電池芯501之間。然而，膠的固定能力會在使用一段時間后劣化，導(dǎo)致充電電池芯501散落。本發(fā)明提供一種好的固定單元型式。請見圖5。該固定單元的組成包括前述的二端部固定結(jié)構(gòu)(正極端部固定結(jié)構(gòu)502a與負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b)、數(shù)個螺栓506與數(shù)個螺帽507。正極端部固定結(jié)構(gòu)502a和負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b的外觀型式相同，各具有1端部容置部5021與7個端部固定管5022。端部容置部5021是由至少一個限位結(jié)構(gòu)5021a所組成，用來容置該充電電池芯501的一端(即，正極端部固定結(jié)構(gòu)502a的限位結(jié)構(gòu)5021a用來容置充電電池芯501的正極端501a，負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b的限位結(jié)構(gòu)5021a用來容置充電電池芯501的負(fù)極端501b)，并限制充電電池芯501移動不能超出該限位結(jié)構(gòu)5021a。在 本實施例中，因為充電電池芯501有24個，故限位結(jié)構(gòu)5021a也有24個。限位結(jié)構(gòu)5021a的數(shù)量可以隨著充電電池芯501的數(shù)量而增減，可以多設(shè)。

端部固定管5022的一端與端部容置部5021連接，另一端突出于端部容置部5021外，兩端不封死。端部固定管5022的分布，對正極端部固定結(jié)構(gòu)502a或負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b來說最好是點對稱。如此一來，兩個同一種形式的固定結(jié)構(gòu)就能反向設(shè)置，利用端部固定管5022的一端定位。在本實施例中，端部固定管5022的分布對端部容置部5021的中心點成點對稱分布。其一端部固定管5022可讓一螺栓506穿過，而至另一端部固定結(jié)構(gòu)的對應(yīng)端部固定管5022，憑借結(jié)合一螺帽507而結(jié)合。因此，沿該螺栓506的軸向，24個充電電池芯501可固定放置于正極端部固定結(jié)構(gòu)502a與負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b間。要注意的是，端部容置部5022的末端開口，以讓電極露出。在本實施例中，雖然端部固定管5022有7個，不一定每一個都要上螺栓506固定。如圖5所示，僅用四組螺栓506與螺帽507，在以虛線圈選的端部固定管5022進(jìn)行固定。

材料方面，正極端部固定結(jié)構(gòu)502a與負(fù)極端部固定結(jié)構(gòu)502b可由熱固性塑膠或金屬材料制成。熱固性塑膠方面，ABS塑膠料是較佳；金屬方面，鋁或鋁合金較佳。

在本實施例中，正極端導(dǎo)電片503a與負(fù)極端導(dǎo)電片503b的數(shù)量都只有一個，而實作上不限定(多導(dǎo)電片結(jié)構(gòu)請參見第二實施例)。正極端導(dǎo)電片503a用來電連接二個以上充電電池芯501的正極，負(fù)極端導(dǎo)電片503b用來電連接二個以上充電電池芯501的負(fù)極。由端部容置部5022末端開口露出的正極端501a與負(fù)極端501b，各直接接觸正極端導(dǎo)電片503a與負(fù)極端導(dǎo)電片503b上的”|”型細(xì)切槽(其中之一為圖3的方形虛線框所標(biāo)注)。該細(xì)切槽與各導(dǎo)電片其余的鏤空部分是為了減少熱膨脹變形所設(shè)計，實作上也可以不用存在。前述的二導(dǎo)電片材質(zhì)最好為黃銅，這是因為黃銅的價格便宜、彈性佳以及導(dǎo)電系數(shù)高。實作上，它們也可以使用石墨、鎳、鋁或紅銅為材料。

正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504a設(shè)置于該正極端導(dǎo)電片503a上，通過正極端導(dǎo)電片503a觸及充電電池芯501的正極，用以將在正極的熱量向充電電池芯501外部引導(dǎo)。同樣地，負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504b設(shè)置于負(fù)極端導(dǎo)電片503b下，通過負(fù)極端導(dǎo)電片503b觸及充電電池芯501的負(fù)極，用以將在負(fù)極的熱量向充電電池芯501外部引導(dǎo)。在本實施例中，正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504a與負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504b是呈粗網(wǎng)格狀。在網(wǎng)格中縱向帶與橫向帶的交會處，即是與電極通過導(dǎo)電 片觸及之處。正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504a與負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504b可以是將硅膠片沖壓成型。鏤空網(wǎng)格除了節(jié)省材料，可容置固定單元中螺栓506與螺帽507突出導(dǎo)電片外的部分外，對某些接于有通風(fēng)系統(tǒng)的電池模塊，充電電池芯側(cè)向發(fā)散的熱量，可以通過鏤空網(wǎng)格，由循環(huán)空氣帶走。

在本實施例中，正極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)505a與負(fù)極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)505b為兩塊金屬片，設(shè)立于充電電池模塊50的外側(cè)。二外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)各與二硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)接觸，用以將硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的熱量向外部環(huán)境散發(fā)。然而，為了組裝方便，正極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)505a與負(fù)極外部導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)505b也可以是充電電池模塊50的外殼，僅坐落位置不同。

第二實施例

依照本發(fā)明的精神，充電電池模塊50的組成可有以下的變化。請參見圖6，圖6為第二實施例的分解圖。圖6與圖3中相同號碼的元件，具有相同的功能與坐落位置。由該圖可以很清楚的看到，原正極端導(dǎo)電片503a、負(fù)極端導(dǎo)電片503b、正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504a與負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)504b，各由2個正極端導(dǎo)電片513a、2個負(fù)極端導(dǎo)電片513b、4個正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)514a與4個負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)514b所取代。以下說明各個取代元件的新功能。

在此實施例中，正極端導(dǎo)電片513a與負(fù)極端導(dǎo)電片513b的材料同正極端導(dǎo)電片503a，但外觀方面，該二導(dǎo)電片呈梯狀。靠左側(cè)的12個充電電池芯501憑借一組正極端導(dǎo)電片513a與負(fù)極端導(dǎo)電片513b并聯(lián)，靠右側(cè)的12個充電電池芯501憑借另一組正極端導(dǎo)電片513a與負(fù)極端導(dǎo)電片513b并聯(lián)，兩組充電電池芯501可再串聯(lián)。也就是使用與第一實施例相同的充電電池芯501與固定單元，可以達(dá)到不同的電壓輸出規(guī)格。此外，正極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)514a與負(fù)極硅膠導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)514b是呈長條狀，當(dāng)然也可以像正極端導(dǎo)電片513a般呈梯狀。長條狀的好處是成形更容易，但缺點是定位于正極端導(dǎo)電片513a或負(fù)極端導(dǎo)電片513b上較不易。

以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。