TW201635615A - 改善排熱的電池 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種電池，包括多個電池單元(30)、殼體(31)，其中該等電池單元(30)佈置於該殼體(31)內，以及至少一導熱帶(6)，其佈置於該等電池單元(30)之間且藉由接觸區域(61)與該等電池單元(30)中的至少一個接觸，其中該導熱帶(6)包括散熱區域(60)，其安排用於與散熱元件(9)接觸。

Description

改善排熱的電池
本發明係有關於一種改善排熱的電池且亦有關於一種具有本發明之電池的可用肌力及/或馬達力驅動的車輛，特別是電動腳踏車。其中本發明之電池可為不可充電電池或可充電電池(蓄電池)。
與先前技術之不同設計方案中揭露有電池。例如在電動腳踏車上設有可充電電池，其中多個電池單元佈置於一塑膠殼體內。在工作期間，此等電池單元會產生熱量。其中藉由對流為此等電池單元排熱。由於先前技術在電池方面的研發工作不斷取得進步，電池的容量亦不斷增大，故需在使用此等電池與充電時更大程度地排熱。因此，有必要採取新型排熱方案。
而根據本發明之具有申請專利範圍第1項之特徵的電池具有以下優點：即使在電池具有較大容量時亦需對電池進行可靠排熱。如此便能提高工作時的功率，此外亦能顯著延長電池的使用壽命。根據本發明，該電池包括多個電池單元及一殼體，在該殼體內佈置有該等電池單元。此外設有導熱帶，其佈置於該等電池單元之間且與該等電池單元中的至少一個單元接觸。該導熱帶具有散熱區域，其安排用於與散熱元件接觸。從而 將於工作或充電時在電池單元內產生的熱量傳輸至該導熱帶上，且自該導熱帶的散熱區域排出。例如在電動腳踏車上使用該電池時，該散熱區域可直接或/間接與電動腳踏車的車架管連接。車架管的溫度遠低於電池單元，因此，藉由導熱帶可實現對該等電池單元良好的排熱。該導熱帶較佳地由金屬材料製成，且具有極佳的導熱性。如此便能藉由該導熱帶將熱量自電池內部散熱至外側。導熱針對電池單元的散熱性能遠優於對流或熱輻射。
附屬項揭露本發明之較佳的改良方案。
該散熱元件較佳地集成於殼體內。因此，而該殼體可由不同的材料製成且仍能藉由集成散熱元件實現可靠的散熱。該散熱元件尤佳地為第一板狀元件。使用板狀元件具有以下優點：設有較大的散熱面積，從而可實現可靠且快速的導熱。其中該導熱帶透過其散熱區域與該第一板狀元件接觸。
尤佳地，該殼體包括塑膠主體，其中在該塑膠主體與該散熱元件間佈置有一密封件。該密封件較佳地以環繞的方式設置且保證無水分或灰塵或其他類似物質進入電池內部。
根據本發明的另一較佳設計方案，該電池還包括一第二板狀元件，其固定於該第一板狀元件上。透過此項措施便能為具有殼體的標準化電池配設第一標準化散熱元件，並能針對相應用途而對該第二板狀元件進行調整。從而顯著降低電池的製造成本。該第二板狀元件較佳地藉由螺絲或此類元件固定於該第一板狀元件上。
根據本發明的另一較佳設計方案，該電池還包括至少一彈簧元件，其與該電池的散熱元件連接。從而可將熱量自電池的散熱元件傳輸 至彈簧元件。然後自該彈簧元件可將熱量散熱至電動腳踏車車架或其他類似元件。
該彈簧元件較佳地由金屬材料，特別是彈簧鋼製成，以便除彈性特性外亦具良好的導熱性。該彈簧元件較佳地為圓柱彈簧或板簧。此外需要注意的是，進一步較佳地亦可設有多個彈簧元件以改善導熱性。
為了實現電池的電池單元之儘可能可靠的導熱性，該導熱帶具有一接觸區域，其與電池單元之側面的至少20%接觸。如此便能實現自電池單元至導熱帶以及自導熱帶至散熱元件的可靠熱傳導性。該導熱帶的接觸區域尤佳地接觸電池單元之側面的25%。該電池單元尤佳呈圓柱形，該接觸區域與電池單元的圓柱形側面上的電池單元接觸。
本發明亦有關於一種用肌力及/或馬達力驅動的車輛，特別是電動腳踏車，其包括本發明之電池。該電池尤佳地佈置於該車輛的車架上，從而透過車輛的車架來增強散熱效果。
進一步較佳地，在該電池內佈置有多個導熱帶，其中另外較佳地，至少兩個導熱帶與一電池單元接觸。從而進一步增大電池單元的接觸面積。
下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明。附圖中相同或功能相同的部件用同一元件符號表示。
1‧‧‧電動腳踏車
2‧‧‧曲柄連桿機構
3‧‧‧電池
4‧‧‧下管
5‧‧‧電驅動裝置
6‧‧‧導熱帶
7、8‧‧‧曲柄
9‧‧‧散熱元件
10‧‧‧第二板狀元件
11‧‧‧固定螺絲
12‧‧‧圓柱彈簧
13‧‧‧板簧
14‧‧‧螺栓
17‧‧‧變速器
18‧‧‧鏈環
19‧‧‧鏈條
30‧‧‧電池單元
31‧‧‧殼體
32‧‧‧塑膠主體
33‧‧‧密封件
34‧‧‧栓釘
60‧‧‧散熱區域
61‧‧‧接觸區域
圖1為根據本發明第一實施例之具有本發明之電池的電動腳踏車的示意圖； 圖2為圖1所示電池的放大剖面示意圖；圖3為根據本發明第二實施例之電池的剖面示意圖；圖4為根據本發明第三實施例之電池的剖面示意圖，及圖5為根據本發明第四實施例之電池的剖面示意圖。
下面以圖1與2為參照對具有辦發明之電池3的電動腳踏車1進行說明。應當指出的是，根據本發明中“電池”此概念既可為不可充電電池，亦可為可充電電池。
如圖1所示，該電動腳踏車1包括具有兩個曲柄7、8的曲柄連桿機構2，該等曲柄上佈置有腳蹬。電驅動裝置5集成於該曲柄連桿機構2內。在後輪上佈置有一變速器17，其中在該曲柄連桿機構上安裝有鏈環18，以便透過鏈條19將驅動力傳遞至後輪。
為了為該電動驅動裝置5提供能量，設有電池3。該電池3固定在該電動腳踏車1的車架上，具體而言是下管4上。
圖2詳細說明了電池3。該電池3包括多個電池單元30以及一殼體31。該等電池單元30以圓柱形佈置成兩排，其中下排與上排交錯佈置。
殼體31包括塑膠主體32以及一第一板狀散熱元件9。該散熱元件9完全鎖閉該塑膠主體32的一開口。在該塑膠主體32與該散熱元件9之間設有一環繞式的密封件33。
如圖2所示，該第一板狀元件9直接與腳踏車車架的下管4接觸。該第一板狀元件9之朝向下管4的一側較佳地同樣具有弓形剖面， 使得該第一板狀元件9的外側緊挨下管4。從而增大散熱元件9與下管4的接觸面。
電池3此外包括多個導熱帶6，其如圖2所示佈置於該等電池單元30之間。該等導熱帶6的接觸區域61與該等電池單元接觸。該接觸區域61較佳地覆蓋圓柱形電池單元之表面的約20%。該等導熱帶6此外包括散熱區域60，其與散熱元件9接觸。如此便能將在工作時在電池單元30內產生的熱量藉由該散熱區域61傳輸至該等導熱帶6，且自該等導熱帶6藉由散熱區域60傳輸至散熱元件9。然後自散熱元件9可將熱量傳輸至下管4。
如圖2所示，在該等電池單元30之間佈置有多個導熱帶6。其中兩個不同的導熱帶6分別與同一電池單元6接觸，從而將電池單元與導熱帶的接觸面積增大一倍。
因此，本發明可藉由導熱改善電池單元30的排熱。該等導熱帶6可有針對性地插入該等電池單元30之間，從而對電池單元30進行有效冷卻。在此情況下，透過散熱元件9將熱量輸入電動腳踏車的車架，以增強散熱效果。
需要說明的是，作為散熱元件9的替代方案，亦可將導熱帶6直接與電動腳踏車1的車架連接。
圖3為本發明第二實施例的電池3。與第一實施例不同，該第二實施例的電池3具有第一板狀散熱元件9與第二板狀散熱元件10。該二板狀元件9、10藉由固定螺絲11相連。從而藉由導熱帶6將電池單元30的熱量傳輸至該第一板狀元件9，並自該第一板狀元件9傳輸至該第二板狀 元件10。在此情況下，該第二板狀元件10與電動腳踏車車架的下管4直接接觸。
圖4為本發明第三實施例的電池3。該第三實施與第一實施例類似，其中額外地在該板狀散熱元件9與下管4之間還設有彈簧元件12。該彈簧元件12在該實施例中為圓柱形螺簧。如圖4所示，在該板狀散熱元件9之朝向下管4的一側設有栓釘34，用於將該圓柱彈簧定心。如此便能對電池3進行減振，因為該等彈簧元件不直接將車架的振動傳遞至電池3。
圖5為本發明第四實施例的電池3。本實施例中，在電池3與下管4之間同樣設有若干彈簧元件，其中在第四實施例中，該等彈簧元件被構建為板簧13。該等板簧13藉由螺栓14連接在電池3的板狀散熱元件9上。
因而在本發明中，如各實施例所述，透過內嵌的導熱帶6來改善電池3的散熱效果，其中仍可設置較厚的電池殼體。在此情況下，可直接藉由該板狀導熱元件9或第二板狀元件10或若干彈簧元件將熱量傳輸至腳踏車車架。
3‧‧‧電池
4‧‧‧下管
6‧‧‧導熱帶
9‧‧‧散熱元件
30‧‧‧電池單元
31‧‧‧殼體
32‧‧‧塑膠主體
33‧‧‧密封件
60‧‧‧散熱區域
61‧‧‧接觸區域

Claims (12)

  1. 一種電池，包括：多個電池單元(30)、殼體(31)，其中該等電池單元(30)佈置於該殼體(31)內，以及至少一導熱帶(6)，其佈置於該等電池單元(30)之間且藉由接觸區域(61)與該等電池單元(30)中的至少一個接觸，其中該導熱帶(6)包括散熱區域(60)，其安排用於與散熱元件(9)接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池，其特徵在於：該散熱元件(9)集成於該殼體(31)內。
  3. 如申請專利範圍第2項之電池，其特徵在於：該散熱元件(9)為一第一板狀元件。
  4. 如申請專利範圍第2或3項中任一項之電池，其特徵在於：該殼體(31)包括一塑膠主體(32)，其中在該塑膠主體與該散熱元件(9)間佈置密封件(33)，以及，該散熱元件(9)閉鎖該塑膠主體(32)的一開口。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之電池，還包括一第二板狀元件(10)，其固定於該第一板狀元件上。
  6. 如申請專利範圍第2至5項中任一項之電池，還包括至少一彈簧單元，其與該散熱元件(9)固定在一起。
  7. 如申請專利範圍第6項之電池，其特徵在於：該彈簧元件由金屬材料，特別是彈簧鋼製成。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之電池，其特徵在於：該彈簧元件為圓柱 彈簧(12)或板簧(13)。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項之電池，其特徵在於：該導熱帶(6)的接觸區域(61)與該電池單元(30)之表面的至少20%接觸，特別是與該電池單元(30)之表面的25%接觸。
  10. 如前述申請專利範圍中任一項之電池，其特徵在於多個導熱帶(6)，其中至少兩個導熱帶(6)與同一電池單元(30)接觸。
  11. 一種可用肌力及/或馬達力驅動的車輛，特別是電動腳踏車，包括電驅動裝置(5)與前述申請專利範圍中任一項之電池(3)。
  12. 如申請專利範圍第11項之車輛，其特徵在於：該電池(3)與該車輛之車架，特別是與下管(4)接觸。
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