TW201838240A - 圓柱形電池組的散熱結構 - Google Patents
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Abstract
本發明是有關於一種圓柱形電池組的散熱結構，且更具體而言，是有關於一種包括具有不同導電性的多個板以分配電流的圓柱形電池組的散熱結構，且在板下方設置散熱結構，以解決電池組以高電流放電時在電池組及板中產生的熱所受到的限制。
Description
本發明是有關於一種圓柱形電池組的散熱結構，且更具體而言，是有關於一種用於減少在電池組放電時產生的熱的圓柱形電池組的散熱結構。
鋰離子電池根據其形狀被分類成圓柱形形狀、方形形狀及多邊形形狀。此處，具有圓柱形形狀的圓柱形電池具有高容量及功率。因此，圓柱形電池通常用於消耗高電功率的產品及領域。舉例而言，圓柱形電池可應用至需要高瞬時力的電動工具、電動汽車及電動自行車。
一般而言，圓柱形電池包括多個圓柱形電池組。圓柱形電池是藉由將多個電池彼此電性連接的製程進行製造。以上所述的將多個電池組電性連接的製程通常是藉由一種用於將電池組的上部部分電阻焊接至鎳板的方法來執行。亦即，以具有條形形狀的鎳板的一個部分連接至電池組的上部部分、且所述鎳板的相對部分焊接連接至與另一電池組連接的鎳板的方式使得電池組彼此電性連接。
然而，在使用上述方法時，由於其中電池組的上部部分連接至鎳板的部分是局部部分，因此提供一種具有局部形成的接觸區域的結構，其中電流經由所述接觸區域自所述電池組流至所述鎳板。此處，鎳板因其材料特性而在導電性方面存在限制。
因此，當在上述結構中電池組以高電流放電時高電流會流至鎳板，由於電流流經區域及鎳板的導電性方面的限制，因而在鎳板及電池組中產生大量熱。
本揭露內容提供一種具有上述結構的圓柱形電池，以解決在電池組以高電流放電時在電池組及鎳板中的熱產生方面的限制。
根據示例性實施例，一種圓柱形電池組的散熱結構包括：第一板，被配置成接觸電池組的上部局部區域，且所述電池組的電流被釋放至所述第一板；第二板，設置在所述第一板與所述電池組之間但不接觸所述電池組；以及熱轉移部件，設置在所述第二板與所述電池組之間，且被配置成在與所述電池組接觸時將在所述電池組中產生的熱轉移至所述第二板。所述第二板接觸所述第一板的不接觸所述電池組的區域，且自所述第一板釋放的電流另外自所述第二板釋放。
在示例性實施例中，所述第二板可由具有高於所述第一板的導電性的材料製成。
在示例性實施例中，所述第一板可由鎳製成，且所述第二板可由銅製成。
在示例性實施例中，所述熱轉移部件可由熱介面材料（thermal interface material，TIM）製成。
根據另一示例性實施例，一種圓柱形電池組的散熱系統包括：電流量測部件，被配置成量測電池組的電流；控制部件，被配置成當所述電流量測部件量測到的所述電池組的所述電流等於或大於預定值時，控制所述電池組的所述電流進行釋放；第一板，被配置成接觸所述電池組的上部局部區域，且所述電池組的所述電流根據所述控制部件的控制被釋放至所述第一板；第二板，設置在所述電池組與所述第一板之間但不接觸所述電池組，且被配置成接觸所述第一板的不接觸所述電池組的區域，使得自所述第一板釋放的電流另外自所述第二板釋放；以及熱轉移部件，設置在所述第二板與所述電池組之間，且被配置成在與所述電池組接觸時將在所述電池組中產生的熱轉移至所述第二板。
在示例性實施例中，所述第二板可由具有高於所述第一板的導電性的材料製成。
在示例性實施例中，所述第一板可由鎳製成，且所述第二板可由銅製成。
在示例性實施例中，所述熱轉移部件可由熱介面材料（TIM）製成。
以下將參照附圖以使得本發明的技術理念可輕易地由本發明所屬技術中具有通常知識者實行的方式來詳細闡述本發明的較佳實施例。然而，本揭露內容可實施為不同形式而不應被解釋為僅限於本文中所述的實施例。在圖式中，為清晰起見，將省略對闡述本揭露內容非必要的任何內容，且同樣，圖式中相同的參考編號指示相同的元件。
應理解，儘管在本文中使用例如第一及第二等序數詞來闡述各種元件，但該些元件不應受該些數字的限制。所述用語僅用於區分各個組件。舉例而言，在一個實施例中被稱為第一元件的第一元件可在另一實施例中被稱為第二元件。在以下說明中，技術用語僅用於闡釋具體的示例性實施例，而不限制本揭露內容。除非指的是相反內容，否則單數形式的用語可包括複數形式。在以下本說明書中，當稱一個部件被「連接」至另一部件時，應理解前者可「直接連接」至後者，抑或經由中間部件「電性連接」至後者。此外，當闡述一者包括（或包含或具有）一些元件時，應理解其可僅包括（或包含或具有）該些元件，抑或若無具體限制則其可包括（或包含或具有）其他元件以及該些元件。
在說明書中使用的用語「（進行…的）製程（process（doing））」或「…的製程（process of）」不代表用語「用於…的製程（process for）」。
同時，對於在本揭露內容中使用的用語，已盡可能地選擇目前廣泛使用的通用用語。在具體情形中，可使用申請者隨意選擇的用語。在此種情形中，由於其含義在對本說明書的詳細說明中進行了詳細闡述，因此本揭露內容應在此類用語的含義的態樣方面而非此類用語單純的名稱方面進行理解。
以下，將參照附圖詳細闡述本發明裝置。
圖1是說明在製造典型電池包（battery pack）時其中電池組相連接的結構的示意圖。
參照圖1，一種將多個電池組10電性連接用於製造典型圓柱形電池包的方法是藉由將電池組10的上部局部區域A電阻焊接至鎳板20而執行。
在具有上述連接結構的圓柱形電池包中，當電池組的電流等於或大於預定參考值時，電池組的電流被控制進行釋放。此處，電池組的電流是以電池組10的電流經由電池組的上部局部區域A流至鎳板20的方式進行釋放，其中電池組與鎳板彼此接觸。亦即，當電池組放電時，電池組的電流流至鎳板20，然後自鎳板20釋放。
然而，由於鎳板20因材料特性而在導電性方面存在限制，且當電池組以高電流放電時，電流流至鎳板20，因此鎳板20因自電池組10流動的電流而產生大量熱。此外，如圖1所示，由於電池組10的電流經由其流至鎳板20的區域A僅是電池組的局部區域，因此電流流動具有限制。因此，當電池組以高電流放電時，電池組也因未自電池組10經由區域A順利流至鎳板20的電流而產生大量熱。電池組及鎳板的熱產生可導致各種限制，例如對電池組的損害。
因此，根據示例性實施例，提供圓柱形電池組的散熱結構，以解決在典型圓柱形電池結構中產生的電池組及鎳板的熱產生方面的限制。
圖2是說明根據示例性實施例的電池組的散熱結構的正視圖。
參照圖2，圓柱形電池可包括電池組100、第一板200、第二板300以及熱轉移部件400，以設計圓柱形電池組的散熱結構。
如在圖式中所說明，第一板200的一個部分連接至電池組的上部局部區域F。因此，當電池組放電時，電池組的電流經由其中電池組100與第一板200彼此接觸的區域F而流至第一板200，且流動的電流自第一板200釋放。
亦即，其中電池組100與第一板200彼此接觸的區域‘F’是電池組的電流經由其流至第一板200的區域。因此，隨著電池組100的電流流至第一板200，電池組的電流自第一板釋放。
此處，第一板100可具有例如條形形狀。
如在圖式中所示，第二板300設置在電池組100與第一板200之間但不接觸電池組。亦即，第二板300設置在第一板的一部分與電池組之間，而非設置在電池組的電流經由其流至第一板200的流動區域F上。
自第一板200釋放的電池組的電流可另外自如上所述設置的第二板300被釋放。
在參照圖3闡述散熱結構的原理時，當電池組以高放電率放電時，電池組的電流經由流動區域F流至第一板200，且流至第一板200的電池組的電流流至第二板300。亦即，不同於其中電池組的電流流至一個板、且電池組的電流自所述一個板被釋放的典型方法，示例性實施例提供一種其中電池組的電流在被分配至兩個板的同時被釋放的結構。
因此，當電池組以高電流放電時，電池組的電流流至第一板200且自第一板200發生一次釋放，並進一步流至第二板300並自第二板300發生二次釋放。
由於電池組的電流如上所述是自兩個板被釋放，因此板的產熱量可減少且所減少的產熱量多達自一個板釋放的產熱量。
此處，第二板300可包含具有高於第二板300的導電性的材料。舉例而言，第一板200可由鎳（Ni）製成，且第二板300可由在導電性方面高於鎳的銅（Cu）製成。
同時，在第二板300與電池組100之間設置熱轉移部件400，熱轉移部件400接觸電池組以將自電池組產生的熱轉移至第二板300。
熱轉移部件400可藉由在電池組向第二板放電時對自電池組產生的熱進行轉移而降低電池組的溫度。由於第二板300是由具有高導熱性的材料（例如，銅（Cu））製成，因此在電池組中產生且經由熱轉移部件400轉移的熱可被進一步有效地散發。
因此，在以高電流進行放電的情形中，當因未自電池組100經由流動區域F順利流至第一板200的電流而在電池組中產生熱時，熱轉移部件400將對應的熱轉移至第二板300以進行釋放，藉此減小電池組的熱產生現象。
此處，熱轉移部件400可由例如熱介面材料製成且包括散熱脂、散熱片、散熱墊、導熱黏著劑及相變材料（phase change material，PCM）。
將闡述應用圖2中的上述散熱結構的圓柱形電池組的散熱系統。
藉由應用根據示例性實施例的散熱結構而設計的圓柱形電池包可包括電池組100、第一板200、第二板300、熱轉移部件400、電流量測部件500以及控制部件600。
電流量測部件500量測電池組的電流。
當電池組的由電流量測部件500量測的電流等於或大於預定值時，控制部件600控制電池組100的電流進行釋放。
控制部件600用以防止電池組過度充電或過度放電。亦即，控制部件600可被闡述為保護電路。
當控制部件600控制電池組進行放電時，電池組100的電流經由其中電池組接觸第一板200的區域F流至第一板200。此外，流至第一板200然後被釋放的電池組的電流流至第二板300。因此，自第一板200釋放的電流另外自第二板300釋放。
亦即，當電池組放電時，電池組的電流在自第一板200流至第二板300的同時被分配至兩個板200及300並隨後自兩個板200及300釋放。
此處，第二板300可由具有高於第一板200的導電性的材料製成。舉例而言，第一板200是由鎳（Ni）製成，且第二板是由銅（Cu）製成。
設置在電池組100與第二板300之間的熱轉移部件400將自電池組產生的熱轉移至第二板。
由於電池組的電流流經其中電池組接觸第一板200的局部區域F，因此在電池組以高電流放電期間，當電流未自電池組100經由流動區域F順利地流至第一板200時，可因所述相應的電流而在電池組中產生熱。因此，由於在上述情形中，熱轉移部件400設置在電池組100與第二板300之間以將自電池組產生的熱轉移至第二板，因此電池組的溫度可降低。
此處，由於第二板300是由具有高導電性的材料（例如，如上所述的銅（Cu））製成，因此自熱轉移部件400轉移的電池組的熱可被散發。
此處，熱轉移部件400可由例如熱介面材料製成且包括散熱脂、散熱片、散熱墊、導熱黏著劑及相變材料（PCM）。
根據示例性實施例，在圓柱形電池結構中，構成具有不同導電性的多個板以在電池組放電時分配電流，藉此藉由提高的導電性的效應而減小在板中產生的熱量。
此外，由於在電池組與板之間設置熱轉移材料以將在電池組中產生的熱轉移至板，因此提供了用於降低電池組的溫度的散熱效果。
如上所述，已參照上述實施例具體闡述了本發明的技術理念，但應注意，提供上述實施例僅用於說明而不限制本發明。可提供各種實施例以使熟習此項技術者能夠理解本發明的範圍，但本發明並非僅限於此。
10‧‧‧電池組
20‧‧‧鎳板
100‧‧‧電池組
200‧‧‧板
300‧‧‧板
400‧‧‧熱轉移部件
A‧‧‧上部局部區域
F‧‧‧區域
結合附圖閱讀以下說明可更詳細地理解示例性實施例，其中： 圖1是說明典型電池組的電性連接結構的正視圖。 圖2是說明根據示例性實施例的電池組的散熱結構的正視圖。 圖3是說明圖2中所示的一部分的放大圖。
Claims (10)
- 一種圓柱形電池組的散熱結構，包括： 第一板，被配置成接觸電池組的上部局部區域，且所述電池組的電流被釋放至所述第一板； 第二板，設置在所述第一板與所述電池組之間但不接觸所述電池組；以及 熱轉移部件，設置在所述第二板與所述電池組之間，且被配置成在與所述電池組接觸時將在所述電池組中產生的熱轉移至所述第二板， 其中所述第二板接觸所述第一板的不接觸所述電池組的區域，且自所述第一板釋放的電流另外自所述第二板釋放。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其中所述第二板是由具有高於所述第一板的導電性的材料製成。
- 如申請專利範圍第2項所述的散熱結構，其中所述第一板是由鎳製成。
- 如申請專利範圍第2項所述的散熱結構，其中所述第二板是由銅製成。
- 如申請專利範圍第1項所述的散熱結構，其中所述熱轉移部件是由熱介面材料（TIM）製成。
- 一種圓柱形電池組的散熱系統，包括： 電流量測部件，被配置成量測電池組的電流； 控制部件，被配置成當所述電流量測部件量測到的所述電池組的所述電流等於或大於預定值時，控制所述電池組的所述電流進行釋放； 第一板，被配置成接觸所述電池組的上部局部區域，且所述電池組的所述電流根據所述控制部件的控制被釋放至所述第一板； 第二板，設置在所述電池組與所述第一板之間但不接觸所述電池組，且被配置成接觸所述第一板的不接觸所述電池組的區域，使得自所述第一板釋放的電流另外自所述第二板釋放；以及 熱轉移部件，設置在所述第二板與所述電池組之間，且被配置成在與所述電池組接觸時將在所述電池組中產生的熱轉移至所述第二板。
- 如申請專利範圍第6項所述的散熱系統，其中所述第二板是由具有高於所述第一板的導電性的材料製成。
- 如申請專利範圍第7項所述的散熱系統，其中所述第一板是由鎳製成。
- 如申請專利範圍第7項所述的散熱系統，其中所述第二板是由銅製成。
- 如申請專利範圍第6項所述的散熱系統，其中所述熱轉移部件是由熱介面材料（TIM）製成。
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