CN102593498A

CN102593498A - 电池模块

Info

Publication number: CN102593498A
Application number: CN2011100099102A
Authority: CN
Inventors: 赖建璋; 陈克岳; 吴孟勋
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-07-18

Abstract

一种电池模块包括一壳体、多个导热板、多个平板电池以及一固定单元。导热板及平板电池均容置在壳体。二个平板电池间设置至少一个导热板，且至少一个平板电池接触导热板。各平板电池分别具有一电池本体及至少一电极，且电极连接并突出电池本体。固定单元容置在壳体，且电极固设在固定单元。应用本发明的电池模块具有将散热系统整合在固定结构的优点，且进一步利用特殊的固定设计，降低电极断裂的风险。

Description

电池模块

技术领域

本发明关于一种电池模块，特别关于一种平板电池模块。

背景技术

由于电池组在使用时会因为充、放电而产生大量废热，其不但会影响设备的运转效率，还可能导致设备的损坏，尤其当电池组堆栈成电池堆时，产生的废热甚至会造成危险。为此，电池组的散热系统一直是受到关注的题目。

在公知技术中，散热大多通过在电池组的结构内设计许多相通的风道，透过风道的对流携出电池组废热而达到散热效果。然而，此种散热系统常常因为风道繁多且复杂，无法使电池组维持在良好的均温状态，造成各电池间的温差明显，降低电池的寿命及效能。又，为了扩大散热效果，风道结构在电池组内部占有的空间比例往往相当大，且需要增设锁点与零件数目来架构，不仅降低体积利用率，也导致生产成本增加。

此外，公知技术的电池模块结构亦有安全性的疑虑。主要由于电极与电池本体间分别固定，当电池组受到外力的冲击或震动时，电极与电池本体会产生不同的震动频率，进而形成外力拉扯电极的两端，容易造成电极的断裂，甚至产生火花。

因此，如何提供一种电池模块，其能够提高散热效率并减少风道体积，以增加电池使用效能，且同时透过组件结构的设计，改善电池模块受力时的缓冲能力，避免电极发生断裂，已成为重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池模块，其能够提高散热效率并减少风道体积，以增加电池使用效能，且同时透过组件结构的设计，改善电池模块受力时的缓冲能力，避免电极发生断裂。

本发明可采用以下技术方案来实现的。

依据本发明的一种电池模块包括一壳体、多个导热板、多个平板电池以及一固定单元。导热板及平板电池均容置在壳体。二个平板电池间设置导热板至少其中之一，且至少其中之一接触导热板。各平板电池分别具有一电池本体及至少一电极，且电极连接并突出电池本体。固定单元容置在壳体，且电极固设在固定单元。其中，导热板沿一方向设置，二个导热板间具有一距离，且距离至少大于平板电池的一厚度。

在本发明的一实施例中，另一平板电池接触另一导热板。

在本发明的一实施例中，平板电池以一表面平贴接触导热板。

在本发明的一实施例中，电极介于固定单元与电池本体间的一长度大于固定单元与电池本体间的一距离。其中，长度大于距离的一部份形成一皱折或一弯曲结构。

在本发明的一实施例中，电极由固定单元邻近电池本体的一侧穿过固定单元，而固设在相对电池本体的另一侧。

在本发明的一实施例中，固定单元具有至少一导电材料，且电极透过固定在导电材料而固设在固定单元。

在本发明的一实施例中，壳体具有至少一入风口及至少一出风口，一气流经由入风口进入而由出风口离开电池模块。

在本发明的一实施例中，电池模块还包括至少一导热柱体。导热柱体容置在壳体，且接触与平板电池接触的导热板。其中，导热柱体通过套设在导热板的一通孔而接触导热板。

在本发明的一实施例中，电池模块还包括至少一热交换板。热交换板与导热板沿垂直导热板的一方向设置，且热交换板与导热柱体接触。较佳地，导热柱体锁附在热交换板的一表面。较佳地，电池模块包括二热交换板，分别设置在导热板沿方向的相对两侧。此外，壳体具有至少一入风口及至少一出风口，一气流经由入风口进入而由出风口离开电池模块，且气流接触热交换板。

在本发明的一实施例中，电池模块还包括一底座，且热交换板固设在底座。其中，导热板、热交换板、固定单元及底座固定而成一整体。较佳地，底座固定在壳体的一侧。

承上所述，依据本发明的一种电池模块，利用平板电池设置在导热板上的结构，有效将平板电池产生的废热引导出来，且进一步透过导热柱体串连多个导热板，以透过对流方式收集废热并传导至最外侧的导热性板材，当空气通入电池模块并接触热交换板后，即可完成热交换，均衡电池模块整体温度。更重要的是，由于导热板本身即是固定平板电池使用的板体，因而整体是一种整合散热系统与固定结构的设计，故能有效缩小电池模块的体积。

另外，本发明的电池模块通过绝缘性固定单元的设置，使平板电池的电极能够与电池本体固定在壳体的同一基准面上，藉以协调两者的震动频率，以吸收受到冲击时的大部分外力。再者，又由于电极可在保留预设长度的情况下固定在固定单元，因此存有缓冲空间抵销拉扯力道，提高电池模块的使用寿命，且同时可避免冷却用的气流直接与电池接触，提高安全性。又，由于电极与电池本体固定结构的改良，让冲击外力能由整体电池模块吸收，避免受到震动时，电极遭受过度的拉扯而断裂，增加电池模块安全性。

附图说明

图1是依据本发明第一优选实施例的一种电池模块的侧视剖面图；

图2是本发明第一优选实施例另一实施态样的一种电池模块的侧视剖面图；

图3是图1所示的电池模块的一外观示意图；

图4A是图1所示的电池模块分离部分壳体时的一示意图；

图4B是图4A所示的电池模块的固定单元的一放大示意图；

图5A是依据本发明第二优选实施例的电池模块分离壳体时的示意图；以及

图5B是图5A所示的电池模块的一侧视剖面图。

主要元件符号说明：

1、5：电池模块

11、51：壳体

111、511：入风口

112、512：出风口

12、52：导热板

13、53：平板电池

131：电池本体

132、532：电极

14、54：固定单元

141：导电材料

142：锁孔

143、144：固定单元的一侧

15、55：底座

521：通孔

56：导热柱体

57：热交换板

544、551、571、573、574：螺孔

572：凸出部

A：气体流动方向

C：弯曲结构

D、D₁、D₃：方向

H：热传导路径

D₂、d：距离

t：厚度

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明优选实施例的一种电池模块，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

图1是依据本发明第一优选实施例的一种的侧视剖面图。请参考图1所示，在本实施例中，电池模块1包括一壳体11、多个导热板12、多个平板电池13以及一固定单元14。其中，导热板12、平板电池13以及固定单元14均容置在壳体11。电池模块1可以是车用电池模块，且应用时由多个电池模块1堆栈成电池堆以进行充、放电。适于本发明使用的平板电池13较佳是平板型锂电池，然而，其它原料制成的平板型电池亦可使用。其中，壳体11较佳是绝缘壳体。

导热板12沿一方向D而彼此平行设置。其中，所称的「平行」涵盖制程过程中因瑕疵或不可避免的因素所造成的误差。此外，导热板12可选择性地固定设置在一绝缘塑料底座15，以稳固彼此间相对位置。又或者，导热板12可直接固定设置在壳体11内表面的一侧，本发明在此不限。在本实施例中，导热板12是金属导热板，并由具高导热效果的金属制成。

各平板电池13分别具有一电池本体131及二个电极132，且电极132连接并突出电池本体131。平板电池13须与导热板12接触，以导出产生的废热。请参考图1所示，依据本发明的电池模块的结构，二个平板电池13间设置导热板12至少其中之一，且至少此二个平板电池13其中之一接触位在中间的导热板12。在本实施例中，二平板电池13间夹设一导热板12，并均接触此导热板12，且分别位在导热板12的相异两侧。然而，请参考图2所示，在本实施例的其它态样中，二个平板电池13间设置一导热板12，但由二个平板电池13中沿方向D位在右侧的平板电池13接触此导热板12，而另一平板电池13则接触另一导热板12(如图所示的次一个导热板12)，且平板电池13均位在导热板12的相同一侧(沿方向D上的右侧)。就两者的接触而言，平板电池13基于实质上平行导热板12的方式，以表面平贴接触导热板12。

需注意的是，导热板12与平板电池13设置时，二个导热板间具有一距离d，且距离d至少大于平板电池13的一厚度t。请参考图1所示，在本实施例中，二个导热板间的距离d大于两个平板电池13的厚度(各平板电池的厚度是t)。换言之，单一平板电池13不会同时接触两个相邻的导热板12，以预留平板电池13作用时的膨胀空间。

图3是图1所示的电池模块的外观示意图。请同时参考图1及图2所示，在本实施例中，壳体11是绝缘材料制成，且较佳是塑料制成。壳体11底部沿方向D1的前后两侧分别具有一入风口111，而顶端则相对具有一出风口112，以在入风口111与出风口112间形成气体流道，供气体流通(如图3所示的气体流动方向A)。由于平板电池13可先与导热板12整体达成热平衡，导出产生的废热，其后，透过气体进入并离开电池模块1，以对流方式带出电池废热，完成散热。

图4A是图1所示的电池模块分离部分壳体时的示意图，而图4B是图4A所示的电池模块的固定单元的放大示意图。请同时参考图4A及图4B所示，在本实施例中，固定单元14是绝缘构件，且在一侧表面上具有多个导电材料141，较佳地是导电系数良好的导电材料141，以供平板电池13的电极132固定。导电材料141具有多个锁孔142，可进一步锁附在固定单元14，达到同时固定电极132与收集平板电池13电能统一输出的目的。进一步说明，电极132由固定单元14邻近电池本体131的一侧143穿过固定单元14，而固定设置在固定单元14上相对在电池本体131的另一侧144上的导电材料141。至于，电极132固定在导电材料141的方式可例如焊接。当然，在本实施例的其它态样中，导电材料141亦可整合成为单一一片或是其它数量，以适合电极132固定即可。

又请参考图1所示，在本实施例中，电极132介于固定单元14的一侧143与电池本体131间的长度大于固定单元14与电池本体131间的一距离D₂。换言之，电极132在固定单元与电池本体131间不会呈紧绷状态，而具有弹性空间。电极132的长度大于距离D₂的一部份可例如但不限于形成一皱折或一弯曲结构C(如图所示)。

据此，由于电极固定在导电材料且再进一步通过例如点焊、超音波焊接、雷射焊接与磨擦焊接等低温制程方法固定在固定单元，使得受到外力冲击或震动时，电极与电池本体间的相对运动幅度降低，减少电极受拉扯造成断裂的风险，再者，电极在固定单元及电池本体间预留的长度亦可缓冲部分的受力，保障电池模块的寿命。

图5A是依据本发明第二优选实施例的电池模块分离壳体时的示意图，而图5B是本发明第二优选实施例的电池模块的侧视剖面图。在本发明第二实施例中，电池模块的组件结构与技术特征大致与本发明第一优选实施例相同，但是还包括至少一导热柱体56及至少一热交换板57。请参考图5A所示，在本实施例中，电池模块5包括六个导热柱体56及两片热交换板57。导热柱体56例如由导热金属制成，且较佳由铜或铝制成。热交换板57的材质可与导热板52相同或不同，本发明在此并无特别限制，但厚度较导热板52为厚。较佳地，热交换板57由与导热板52相同材料的导热金属制成。另外，在本实施例中，两导热板52间的距离由导热柱体56的高度决定，亦预留固定空间供平板电池53膨胀使用。

请参考图5A所示，在本实施例中，导热柱体56容置在壳体，且通过套设在导热板52两侧的通孔521而接触导热板52接触，特别是接触与平板电池53接触的导热板52。热交换板57沿方向D₃设置在导热板52的相对两外侧，且同样至少部分与导热柱体56接触。热交换板57上可例如具有螺孔571，以利在使用螺锁方式将热交换板57与导热板52及导热柱体56共同固定，较佳地，导热柱体56锁附在热交换板57的一表面。至于其它能在热交换板57外侧施一压紧力，使平板电池53、导热板52、导热柱体56以及热交换板57间维持良好接触的固定方法亦可使用，以达到固定电池模块5与提高散热效率的目的。

请参考图5B所示，由于导热板52、导热柱体56以及热交换板57均具有导热功能且彼此接触，因此平板电池53所产生的废热会经由导热板52传至导热柱体56，再由导热柱体56汇集各导热板52的废热后，传导至热交换板57(如图中所示的热传导路径H)。由于壳体51具有入风口511及出风口512，且气流通道设计经过热交换板57。故当气流经由入风口511进入而由出风口512离开电池模块5后(如图所示的气体流动方向A)，气流可直接接触热交换板57，利用对流方式将热交换板57集中的热移出，维持电池模块5内的热平衡。

请参考图5A所示，在本实施例中，导热板52、热交换板57、固定单元54及底座55固定而成一整体。进一步说明，导热板52、固定单元54及底座55共同固定在两侧的热交换板57而形成一整体。其中，热交换板57在邻近固定单元54的一端具有凸出部572，其上具有螺孔573，可与固定单元54上的螺孔544配合，而以螺锁的方式固定热交换板57与固定单元54。同样地，热交换板57在邻近底座55的一端亦具有螺孔574，以与底座55的螺孔551配合，而固设在底座55。其后，底座55再进一步地固定在壳体51内表面的一侧，以使电池模块5内各主要组件间的相对位置维持固定。据此，在受到外力或震动时，平板电池53与固定单元54间的位移得以减少，避免连结两者的电极532受到拉扯而断裂。

综上所述，依据本发明的一种电池模块，利用平板电池设置在导热板上的结构，有效将平板电池产生的废热引导出来，且进一步透过导热柱体串连多个导热板，以透过对流方式收集废热并传导至最外侧的导热性板材，当空气通入电池模块并接触热交换板后，即可完成热交换，均衡电池模块整体温度。更重要的是，由于导热板本身即是固定平板电池使用的板体，因而整体是一种整合散热系统与固定结构的设计，故能有效缩小电池模块的体积。

另外，本发明的电池模块通过绝缘性固定单元的设置，使平板电池的电极能够与电池本体固定在壳体的同一基准面上，藉以协调两者的震动频率，以吸收受到冲击时的大部分外力。再者，又由于电极可在保留预设长度的情况下固定在固定单元，因此存有缓冲空间抵销拉扯力道，提高电池模块的使用寿命。

与公知技术相较，利用本发明的电池模块，不需额外设计空气流道，不仅增加空间利用率，提高车中有限容量能设置的电池模块数量，亦有效减少锁点及零件数目，且同时可避免冷却用的气流直接与电池接触，提高安全性。又，由于电极与电池本体固定结构的改良，让冲击外力能由整体电池模块吸收，避免受到震动时，电极遭受过度的拉扯而断裂，增加电池模块安全性。

以上所述仅是举例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

一壳体；

多个导热板，容置在所述壳体；

多个平板电池，容置在所述壳体，二个所述平板电池间设置所述导热板至少其中之一，且至少所述平板电池其中之一接触所述导热板，各所述平板电池分别具有一电池本体及至少一电极，所述电极连接并突出所述电池本体；以及

一固定单元，容置在所述壳体，所述电极固设在所述固定单元。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，另一所述平板电池接触另一所述导热板。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，二个所述平板电池位在所述导热板的相同或相异侧。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述平板电池以一表面平贴接触所述导热板。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述些导热板沿一方向设置，二个所述导热板间具有一距离，且所述距离至少大于所述平板电池的一厚度。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电极介于所述固定单元与所述电池本体间的一长度大于所述固定单元与所述电池本体间的一距离。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其特征在于，所述长度大于所述距离的一部份形成一皱折或一弯曲结构。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电极从所述固定单元邻近所述电池本体的一侧穿过所述固定单元，而固设在相对所述电池本体的另一侧。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述固定单元具有至少一导电材料，且所述电极透过固定在所述导电材料而固设在所述固定单元。

10.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述壳体具有至少一入风口及至少一出风口，一气流经由所述入风口进入而由所述出风口离开所述电池模块。

11.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括：

至少一导热柱体，容置在所述壳体，且所述导热柱体接触与所述平板电池接触的所述导热板。

12.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于，所述导热柱体通过套设在所述导热板的一通孔而接触所述导热板。

13.根据权利要求12所述的电池模块，其特征在于，还包括：

至少一热交换板，与所述导热板沿垂直于所述导热板的一方向设置，且所述热交换板与所述导热柱体接触。

14.根据权利要求13所述的电池模块，其特征在于，所述导热柱体锁附在所述热交换板的一表面。

15.根据权利要求13所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块包括二个所述热交换板，分别设置在所述导热板沿所述方向的相对两侧。

16.根据权利要求15所述的电池模块，其特征在于，所述壳体具有至少一入风口及至少一出风口，一气流经由所述入风口进入而由所述出风口离开所述电池模块，且所述气流接触所述热交换板。

17.根据权利要求13所述的电池模块，其特征在于，还包括：

一底座，所述热交换板固设在所述底座。

18.根据权利要求17所述的电池模块，其特征在于，所述导热板、所述热交换板、所述固定单元及所述底座固定而成一整体。

19.根据权利要求18所述的电池模块，其特征在于，所述底座固定在所述壳体的一侧。