CN103199315A - 锂电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池模组，包括：一外壳，具有一底壁及相对的两侧壁；一散热器，被安置在外壳内，具有一基部及从基部向上延伸的多个散热片，每两个相邻的散热片之间界定出一芯室；多个电池芯，每一电池芯被安置在散热器的一芯室内，且电池芯两侧分别与界定芯室的两个散热片接触；一自调装置，具有一支撑于外壳的一侧壁上的固定板、一面对固定板而支撑于散热器的一外侧散热片上的活动板及多个张紧的弹性件，多个弹性件被夹持在固定板与活动板之间，以通过活动板对每一个被夹持在两个散热片之间的电池芯施加压力，藉此来稳定并限制电池芯的膨胀变化率。且锂电池模组可配合冷却系统操作，以持续从散热器除去热量，提高散热效率。

Description

锂电池模组
技术领域
本发明涉及一种锂电池模组，尤指一种可使电池芯维持稳定的热膨胀变化率，同时提高热传导效率的锂电池模组。
背景技术
为了供应电动载具、电动手工具等瞬间需要较大启动电流的产品的电力，因此锂电池均以高性能、大容量为发展目标，但也因此产生两个问题：热胀冷缩以及散热。
关于热胀冷缩方面，锂电池的正极和负极如果长期不施加适度的夹持力，而让其自然热胀冷缩，经时耐久之后，会因内部结构膨胀变化率较大而影响其寿命。因此，一般会用泡棉包覆，但泡棉的夹持力不稳定，热胀冷缩幅度变异顺其自然，无法将膨胀变化率控制在一定的范围内。
至于散热方面，是通过散热器使锂电池所产生的热量散发到空气中。由于构成该散热器的散热片与底座为个别成型后再组合而成，因此很难使两者确实接触，结果热传导效率因为接触不良而变差。此外，为了提高散热效率，在底座的内部埋设有供冷却水循环的铜管，上、下方再以具备对应铜管弯曲形状的凹槽的铝合金座盖夹持固定。此设计虽然有助于持续从散热器除去热量，但制造成本较高，而且上、下座盖与铜管之间会产生间隙，使热传导效率因而降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备自调功能的锂电池模组，其可使电池芯的膨胀变化率保持稳定而延长使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种锂电池模组，其具备简单但有效的散热装置，可降低制造成本，同时提高热传导效率。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锂电池模组，其特征在于，它包括：一外壳，该外壳具有一底壁及相对的两侧壁；一散热器，该散热器被安置在该外壳内，该散热器具有一基部及从该基部向上延伸的多个散热片，每两个相邻的散热片之间界定出一芯室；多个电池芯，每一电池芯被安置在该散热器的一芯室内，且该电池芯两侧分别与界定该芯室的两个散热片接触；一自调装置，该自调装置具有一固定板、一活动板和多个弹性件，该固定板支撑于该外壳的其中一侧壁上，该活动板面对该固定板而支撑于该散热器的其中一外侧散热片上，该多个弹性件被夹持在该固定板与该活动板之间而呈张紧状态，以通过该活动板对每一个被夹持在两个散热片之间的电池芯施加压力，藉此来稳定并限制该电池芯的膨胀变化率。
所述锂电池模组还包括一冷却系统，该冷却系统包括一具有流道而被夹持在该外壳的底壁和该散热器的基部之间的底盖、一驱动冷却水在该流道中循环而吸热的水泵及一使该冷却水与外部环境进行热交换的装置。
在较佳的实施例中，所述散热片的下部形成一缓冲折角，用以缓和电池芯膨胀时的冲击。
所述自调装置的固定板包括多个导套，每一导套由两个同心的内导套和外导套构成，该内、外导套之间界定出一环状间隙；所述活动板具有多个套筒，每一该套筒套入该导套的一该间隙内，以压迫安置在该间隙内的所述弹性件，使所述弹性件呈张紧状态。
在另一实施例中，所述自调装置的固定板包括多个导套，所述活动板具有多个套筒，每一该套筒套在一该导套的外周，以压迫圈套在每一该导套周围的所述弹性件，使所述弹性件呈张紧状态。
在另一实施例中，所述自调装置的固定板包括多个导套，所述活动板具有多个套筒，每一该套筒套入一该导套内，以压迫安置在每一该导套内的所述弹性件，使所述弹性件呈张紧状态。
所述弹性件可为压缩弹簧，也可采用优力胶制成管状。
本发明的优点是：本发明对照习用技术的功效在于，电池芯的膨胀变化率一方面受一弹性件所产生的夹持力所控制而得以保持稳定，防止其过度膨胀而影响寿命，同时电池芯两侧也能与散热片形成紧密接触，而将其所产生的热传递至散热片散发，避免电池芯过热。并且，具备有冷却水流道的底盖被夹持在外壳的底壁和一体式散热器的基部之间，使底盖和散热器能保持可靠的接触，一方面降低制造成本，同时提高热传导效率。
附图说明
图1是本发明的外观图。
图2是本发明的元件分解图。
图3是本发明的纵剖面图。
图4是本发明的自调装置的局部放大剖面图。
图5是本发明的自调装置的另一实施例局部放大剖面图。
图6是本发明的自调装置的又一实施例局部放大剖面图。
具体实施方式
图1为本发明锂电池模组10的外观，图2为其元件分解状态，图3为其剖面，图4为自调装置的局部放大剖面，可供说明本发明的技术内容，其中有关上、下、左、右的方向以图1为参考基准。该锂电池模组10主要由一外壳20、一散热器30、多个电池芯40及一自调装置50组成。其中：
外壳20，具有一底壁21、一从底壁21的左侧向上垂直延伸的左侧壁22以及一从底壁21的右侧向上垂直延伸的右侧壁23。在室内安全区域使用的场合，也可采用开放式而省略前、后侧壁，以利散热。
散热器30，采用导热度高的材料，例如铜或铝等一体成型。所述散热器30被安置在外壳20的内部，其包括一基部31以及从基部31的多个等分位置上分别向上垂直延伸的散热片32，其中，每两个相邻的散热片32之间界定出一芯室33，用来接纳电池芯40。在较佳的实施例中，每一个散热片32的下部均有一缓冲折角34，用以缓和电池芯40膨胀时的冲击。
电池芯40，与散热器30的芯室33数目相同，每一个电池芯40被安置在一芯室33内，并与其两侧的散热片32保持紧密接触，以利热传导，使电池芯40产生的热量得以传递至散热片32，在此通过与大量空气互相接触而散发到空气中，避免热量积存而损坏。所述电池芯40主要由正极、负极、分隔该正负极的隔离膜及电解液所构成。由于电池芯40属于习用技术，故不再进一步说明。
自调装置50，被夹持在外壳20的左侧壁22和散热器30的左侧散热片32之间，其可对电池芯40施加预定的夹持力，使其膨胀变化率保持稳定，以延长使用寿命。事实上，自调装置50也可安置在外壳20的右侧，不受左侧的限制。所述自调装置50包括一固定板51、一活动板52和多个弹性件53。固定板51的内侧形成有多个导套54，每一导套54由两个同心的内导套55和外导套56构成，内、外导套55、56之间界定出一环状间隙57。活动板52具备相应的多个套筒58，每一套筒58套入一导套54的环状间隙57内，使活动板52可支撑于固定板51上而左右移动自如。弹性件53的数目和导套54暨套筒58的数目一致，每一弹性件53被安置在一导套54的环状间隙57内，并被套入每一间隙57内的套筒58所压迫而呈张紧状态，以通过活动板52对每一个被夹持在两个散热片32之间的电池芯40施加预定的压力(该压力即为弹性件53的弹性回复力)，藉此来稳定并限制电池芯40的膨胀变化率，避免其过度膨胀而影响使用寿命。
在附图的实施例中，弹性件53使用压缩弹簧，但也可采用优力胶(Urethane)制成管状，不受弹簧的限制。优力胶为epoxy塑胶类硬化的树脂，因其具有天然橡胶的压缩弹性，不易弯曲且制造容易，故可当作橡胶而代替弹簧。优力胶的安装方法可循压缩弹簧所使用。其它与压缩弹簧和管状优力胶等效的弹性件，包括弹片及管状以外的优力胶等也可采用，但需对应修改导套54及套筒58的构造，以接纳该等效的弹性件。
并且，自调装置50不受上述实施例限制，其可为其它不同的型态。例如，图5所示的自调装置50a，在固定板51a的内侧设置多个导套54a，在活动板52a的外侧对应设置多个套筒58a，每一弹性件53a围绕一导套54a的周围，并被套在每一导套54a外面的套筒58a所压迫而呈张紧状态。
此外，还可如图6所示的自调装置50b，在固定板51b的内侧设置多个导套54b，在活动板52b的外侧对应设置多个套筒58b，每一弹性件53b被安置在一导套54b内，并被套入每一导套54b内的套筒58b所压迫而呈张紧状态。
在较佳的实施例中，锂电池模组10还包括一冷却系统60，以持续从散热器30除去热量，提高散热效率。如图1至图3所示，冷却系统60包括一底盖61，该底盖61被夹持在外壳20的底壁21与散热器30的基部31之间，其上表面则形成一具有流入口63和流出口64的流道62，且与基部31的接触面之间通过衬垫(Packing)65产生可靠的气密。所述冷却系统60还包括一驱动冷却水(图中未示出)在流道62中循环而吸热的水泵(图中未示出)，及一使冷却水与外部环境进行热交换的装置，例如热交换器等(图中未示出)。如此，电池芯40产生的热一部分会通过散热器30自然散发到空气中，一部分则经由散热器30传递至冷却系统60的底盖61，被在流道62中循环的冷却水所吸收，并通过热交换装置促使冷却水中的热量散发到空气中，确保电池芯40不至于过热。
上述锂电池模组10在附加电池管理系统(BMS)和必要的电路并以壳盖固定和保护后，即为可供商业使用的锂电池，包括作为电动汽车、油电混合车、电动机车、电动自行车、电动船舶、飞机、不断电系统(UPS)、电动手工具等产品的储能和驱动用电源(瞬间需要较大电流)使用。上述电池管理系统、电路和壳盖因不在本发明保护范围内，故未给出图示。
上述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂电池模组，其特征在于，它包括：
一外壳，该外壳具有一底壁及相对的两侧壁；
一散热器，该散热器被安置在该外壳内，该散热器具有一基部及从该基部向上延伸的多个散热片，每两个相邻的散热片之间界定出一芯室；
多个电池芯，每一电池芯被安置在该散热器的一芯室内，且该电池芯两侧分别与界定该芯室的两个散热片接触；
一自调装置，该自调装置具有一固定板、一活动板和多个弹性件，该固定板支撑于该外壳的其中一侧壁上，该活动板面对该固定板而支撑于该散热器的其中一外侧散热片上，该多个弹性件被夹持在该固定板与该活动板之间而呈张紧状态，以通过该活动板对每一个被夹持在两个散热片之间的电池芯施加压力，藉此来稳定并限制该电池芯的膨胀变化率。
2.如权利要求1所述的锂电池模组，其特征在于：还包括一冷却系统，该冷却系统包括一具有流道而被夹持在该外壳的底壁和该散热器的基部之间的底盖、一驱动冷却水在该流道中循环而吸热的水泵及一使该冷却水与外部环境进行热交换的装置。
3.如权利要求1所述的锂电池模组，其特征在于：所述散热片的下部形成一缓冲折角。
4.如权利要求1所述的锂电池模组，其特征在于：所述自调装置的固定板包括多个导套，每一导套由两个同心的内导套和外导套构成，该内、外导套之间界定出一环状间隙；所述活动板具有多个套筒，每一该套筒套入该导套的一该间隙内，以压迫安置在该间隙内的所述弹性件，使所述弹性件呈张紧状态。
5.如权利要求1所述的锂电池模组，其特征在于：所述自调装置的固定板包括多个导套，所述活动板具有多个套筒，每一该套筒套在一该导套的外周，以压迫圈套在每一该导套周围的所述弹性件，使所述弹性件呈张紧状态。
6.如权利要求1所述的锂电池模组，其特征在于：所述自调装置的固定板包括多个导套，所述活动板具有多个套筒，每一该套筒套入一该导套内，以压迫安置在每一该导套内的所述弹性件，使所述弹性件呈张紧状态。
7.如权利要求4至6中任一项所述的锂电池模组，其特征在于：所述弹性件为压缩弹簧或采用优力胶制成管状。
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