TWI420725B - 電池裝置及電池裝置模組 - Google Patents

Description

電池裝置及電池裝置模組

本發明關於一種電池裝置及電池裝置模組。更詳細而言，本發明關於一種具有一水冷散熱結構之電池裝置及電池裝置模組。

電子產品需藉由電池裝置供電使其得以運作，然而電池裝置在輸出電能時，也會同時產生熱能，如果這些熱能未能有效地排除而累積於電池裝置中，便可能導致電池裝置之效能降低。因此，一有效之散熱方式對於電池裝置的運作及使用壽命便顯得相當重要。

習知針對電池裝置的散熱問題所提出之解決方式，大多是在電池裝置上加裝多個散熱片，利用散熱片與空氣間的對流來排散電池裝置的熱能。然而，利用空氣與散熱片間之對流其散熱效率較低，既使進一步於散熱片附近增設多個風扇吹向散熱片，散熱效果之改善也有限，但電池裝置之成本及所佔據之空間卻會增加。

於是有人提出使用水冷之方式來解決電池裝置的散熱問題，例如美國專利公開號US2009/0258288所揭露者，其使用了一水冷卻板來帶走電池之熱能。該水冷卻板雖可較快速地排散熱能，但因為其幾何形狀，使得電池裝置的厚度大幅增加。

綜上所述，如何增進電池裝置之散熱效率，且不會使電池裝置的厚度大幅增加，便為此業界亟需努力之目標。

本發明之一目的在於提供一種電池裝置及一電池裝置模組，其可具有一散熱結構，供液體在其中流動而將熱能較快速地帶離電池裝置，且該散熱結構不會使電池裝置之厚度大幅增加。

為達上述目的，本發明的電池裝置包含：一固定框、一電池本體及一散熱結構。固定框具有一第一側面、一第二側面及一第三側面，第一側面與第二側面相分隔，第三側面連接第一側面與第二側面，第一側面與第二側面之間形成一容置空間；電池本體設置於固定框的容置空間中；以及散熱結構包含一板體及一塊體，其中板體與塊體相連接且板體較塊體薄，板體設置於固定框的第二側面上且接觸電池本體，塊體具有一第一輸入孔及一第一輸出孔，且設置於固定框的第三側面上。

為達上述目的，本發明的電池裝置模組包含：多個上述之電池裝置及一固定裝置。該些電池裝置相堆疊，該些電池裝置的第一輸入孔為相連通，該些電池裝置的第一輸出孔為相連通；該固定裝置提供一夾持力於該些電池裝置，使該些電池裝置維持堆疊。

為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

請參閱第1圖至第3圖，分別為本發明之第一實施例之電池裝置1的立體分解圖、立體組合圖及側視圖。電池裝置1包含一固定框11、至少一電池本體12、一散熱結構13及 二密封環14；以下將依序說明各元件的技術內容。

固定框11用以承載及固定電池本體12，且大致呈矩形板體狀，且可具有一第一側面111、一第二側面112、一第三側面113及一第四側面114；其中，第一側面111與第二側面112相分隔，第三側面113與第四側面114相分隔，第三側面113連接第一側面111與第二側面112，而第四側面114也連接第一側面111與第二側面112。

本實施例中，第一側面111為固定框11的後側面，第二側面112為固定框11的前側面，第三側面113為固定框11的右側面，而第四側面114為固定框11的左側面。

此外，第一側面111與第二側面112之間形成一容置空間115；或可說，容置空間115凹設於第一側面111上，並且延伸至第二側面112。

電池本體12可用以儲存及釋放電能，且大致呈矩形板體狀。電池本體12可設置於固定框11的容置空間115中，且電池本體12的至少一側面(例如後側面)暴露出固定框11。本實施例中，電池本體12的前側面及後側面皆暴露出固定框11，因此可從固定框11的第一側面111及第二側面112中分別觀察到電池本體12的後側面及前側面。

需說明的是，本實施例的電池本體12有兩個，且並排地設置於容置空間115中。然而，對於本領域的通常知識者而言，電池本體12的數量是可輕易地依供電需求而增減，而固定框11的容置空間115之尺寸及形狀可因應電池本體12的數量來調整。

散熱結構13用以將電池本體12的熱能排散，其可由熱傳導係數較高之材料所製成，例如鋁、銅或陶瓷等。散熱結構13可包含一板體131及二塊體132，而板體131與二塊體132相連接，且二塊體132分別設置於板體131的左右兩側。此外，板體131較塊體132薄，且板體131與塊體132為一體成形。每個塊體132各具有相間隔的一第一輸入孔1321及一第一輸出孔1322，可分別供液體流過其中。

與固定框11及電池本體12組裝時，板體131設置於固定框11的第一側面111上，意指板體131可靠合第一側面111、陷入第一側面111、或是與第一側面111維持一間隔；本實施例的狀態是，板體131靠合於第一側面111上。板體131更與電池本體12接觸，詳言之，由於電池本體12的後側面部分地暴露出固定框11，使得板體131可接觸電池本體12的後側面。

二塊體132則分別設置於固定框11的第三側面113及第四側面114上，意指塊體132可靠合第三側面113(第四側面114)、陷入第三側面113(第四側面114)、或是與第三側面113(第四側面114)維持一間隔；本實施例的狀態是，塊體132與第三側面113(第四側面114)維持一間隔。

此外，塊體132可位於固定框11的第一側面111及第二側面112之間，而不會突出第一側面111及第二側面112外；換言之，塊體132之厚度不會大於固定框11的厚度(意指第一側面111至第二側面112的最短距離)。因此，電 池裝置1的整體厚度不會因為塊體132的設置而大幅增加。

接著說明散熱結構13的散熱機制。電池本體12輸出電能的同時也會產生熱能。而散熱結構13的板體131由於與電池本體12接觸，因此電池本體12的熱能可透過熱傳導機制傳遞至板體131；傳遞至板體131的熱能會進一步傳遞至塊體132。由於塊體132的第一輸入孔1321及第一輸出孔1322有較低溫的液體持續地流過，因此塊體132的熱能可被液體帶走。如此，熱能即不易囤積於電池本體12及散熱結構13中，使得電池本體12的溫度不會上升過多。

需說明的是，本實施例的塊體132之數量為兩個，此舉是為增加散熱結構13的散熱效果。然，使用者也可依實際散熱需求，而將塊體132之數量減為一個(圖未示)。另，塊體132的第一輸入孔1321及第一輸出孔1322的數量不限定於一個，可有多個，以增加流過塊體132的液體的流量。

接著說明密封環14。每個密封環14可環設其中一個塊體132的第一輸入孔1321及第一輸出孔1322，或言之，第一輸入孔1321及第一輸出孔1322的開口位於密封環14中，被密封環14環繞；如此，塊體132與另一電池裝置1的塊體132堆疊時(請參閱第4圖)，堆疊的兩塊體132之間的間隙可被密封環14填滿，使得在第一輸入孔1321或第一輸出孔1322流動的液體不會從間隙中漏出。

需說明的是，密封環14之數目是對應塊體132之數目，因 此若塊體132之數目減為一個時，密封環14之數目也將減為一個。

以上為第一實施例之電池裝置1的說明。

請參閱第4圖至第6圖，分別為本發明之第二實施例之電池裝置模組2的立體分解圖、立體組合圖及立體剖視圖。該電池裝置模組2包含多個第一實施例所述的電池裝置1、一固定裝置21及多個接頭22；以下依序說明各元件。

請配合參閱第1圖及第2圖，該些電池裝置1沿著第一輸入孔1321或第一輸出孔1322的軸向，相堆疊。堆疊後，該些電池裝置1的散熱結構13的板體131除了與自身的電池本體12接觸外，也與相鄰的電池裝置1的電池本體12接觸；換言之，每個散熱結構13的板體131會被夾於兩個電池本體12之間。

此外，堆疊後，該些電池裝置1的第一輸入孔1321相連通，而該些電池裝置1的第一輸出孔1322也相連通，使得液體可連續流過該些電池裝置1的第一輸入孔1321或第一輸出孔1322。而每個密封環14被夾於兩個塊體132之間，使得在第一輸入孔1321或第一輸出孔1322流動的液體不會從塊體132間的間隙中漏出。

接著說明固定裝置21。固定裝置21用以提供一夾持力於該些電池裝置1，使該些電池裝置1可維持堆疊，而不會分離。固定裝置21包含多個螺桿211、二第一壓塊212及二第二壓塊213。

第一壓塊212與最前個之電池裝置1之塊體132靠合，而第 二壓塊213與最後個之電池裝置1之塊體132靠合，換言之，該些散熱結構13的塊體132被夾持於第一壓塊212及第二壓塊213之間。

第一壓塊212另包含一第三輸入孔2121及一第三輸出孔2122，而第三輸入孔2121與該些第一輸入孔1321相連通，第三輸出孔2122與該些第一輸出孔1322相連通。第二壓塊213另具有一靠合面2131，其與該些散熱結構13之塊體132靠合，且靠合面2131上形成一凹槽2132。

凹槽2132與該些第一輸入孔1321及該些第一輸出孔1322相連通。如此，液體可從第三輸入孔2121中流入至該些第一輸入孔1321中，然後通過凹槽2132而流至該些第一輸出孔1322中，再從第三輸出孔2122中流出。

該些螺桿211連接該第一壓塊212及第二壓塊213，且穿過該些電池裝置1的散熱結構13；詳言之，該些螺桿211的頭端可壓在第一壓塊212上，而該些螺桿211的螺紋端則可螺接至第二壓塊213的螺紋孔中。藉由增加螺桿211的進給量，第一壓塊212與第二壓塊213之間的距離會縮短，造成該些散熱結構13被第一壓塊212與第二壓塊213壓迫而緊密堆疊。

該些接頭22可分別連接第一壓塊的第三輸入孔2121及第三輸出孔2122，以便於水管(圖未示)連接。如此，液體可經由水管注入至第三輸入孔212中，然後從第三輸出孔2122流出至水管中。接頭22可為快速接頭等。

本實施例的電池裝置模組2也是利用液體之流動來快速帶 走電池本體12產生的熱能。詳言之，電池本體12產生的熱能先傳遞至散熱結構13中，然後在散熱結構13的第一輸入孔1321及第一輸出孔1322流動的液體會將熱能持續地帶走，使得熱能不易囤積於電池本體12及散熱結構13中，電池本體12的溫度因此不會上升過多。

以上為第二實施例之電池裝置2的說明。依據前述第一實施例及第二實施例，熟知本領域技術者亦可推及其他類似實施態樣，例如以下所述。

請參閱第7圖及第8圖，分別為本發明之第三實施例之電池裝置模組3的立體分解圖及立體組合圖。該電池裝置模組3包含多個電池裝置1’、一固定裝置31及多個接頭32；以下將說明電池裝置模組3與電池裝置模組2的差異之處，而相似之處將簡述或省略描述之。

電池裝置1’類似第一實施例的電池裝置1，而差異在於：電池裝置1’的固定框11’的第三側面113’係為固定框11’之底面，換言之，電池裝置1’的散熱結構13’的塊體132’設置於固定框11’的底面上，位在固定框11’的下方。該些電池裝置1’為相堆疊。

固定裝置31與第二實施例的固定裝置21的差異在於：固定裝置31除了包含多個螺桿311、第一壓塊312及第二壓塊313外，更包含一第一壓板314以及一第二壓板315。該些堆疊後的電池裝置1’被夾持於第一壓板314與第二壓板315之間。此外，該些螺桿311除了穿過該些散熱結構13’外，更進一步穿過該些固定框11’，並連接第一 壓板314及第二壓板315。

藉由增加螺桿311的進給，第一壓板314及第二壓板315之間的距離會縮短，造成該些電池裝置1’被第一壓板314及第二壓板315壓迫而維持堆疊。

請參閱第9圖至第11圖，分別為本發明之第四實施例之電池裝置4的二立體分解圖及立體組合圖。電池裝置4與第一實施例的電池裝置1類似，但電池裝置4的散熱結構43與電池裝置1的散熱結構13不同。

詳言之，散熱結構43包含一板體431及一塊體432，但兩者非一體成形，塊體432為可分離地堆疊至板體431上。塊體432具有一第一輸入孔4321及一第一輸出孔4322，而板體431具有一第二輸入孔4313及一第二輸出孔4314，第二輸入孔4313與第一輸入孔4321相連通，第二輸出孔4314與第一輸出孔4322相連通。

此外，板體431是由一第一子板4311及一第二子板4312所構成；第一子板4311及第二子板4312可透過焊接或膠合之方式，緊密地相固定。板體431內另形成有一液體流道4311b，該液體流道4311b形成於第一子板4311的一內側面4311a。

請配合參閱第12圖及第13圖，分別為本發明之第四實施例之電池裝置4的立體組合圖及局部放大詳圖。液體流道4311b具有一輸入開口4311d及一輸出開口4311e，以供液體流入或流出液體流道4311b。輸入開口4311d設置於第二輸入孔4313中，輸出開口4311e設置於第二輸出孔 4314中，使得第一輸入孔4321可與輸入開口4311d相連通，第一輸出孔4322可與輸出開口4311e相連通。

藉此，液體可從第一輸入孔4321流至第二輸入孔4313，然後從輸入開口4311d流入液體流道4311b內；液體會沿著液體流道4311b流動，然後從輸出開口4311e流出至第二輸出孔4314及第一輸出孔4322中。

值得一提的是，本實施例中，液體流道4311b為一U型流道，換言之，液體流道4311b只具有一轉折處；如此，液體在液體流道4311b流動的阻力可較小。然而，於其他實施例中(圖未示)，液體流道4311b亦可具有多個轉折處。

請復參閱第9圖及第10圖，板體431還可具有多個凸起結構4311c，該些凸起結構4311c凸設於第一子板4311的內側面4311a上，並分散地設置於液體流道4311b中。凸起結構4311c可用來支撐第一子板4311及第二子板4312，使得第一子板4311及第二子板4312較不易因受到擠壓而變形。

於本實施中，凸起結構4311c為一圓形凸起結構。於其他實施例中(圖未示)，凸起結構4311c可為一流線型凸起結構：如此，液體在流過凸起結構4311c時，較不會產生紊流，以減少氣泡的產生。

與第一實施例的散熱結構13相比，本實施例的散熱結構43的散熱效果可較好，因為液體可進一步在散熱結構43的板體431內流動而帶走熱能。

請參閱第14圖及第15圖，分別為本發明之第五實施例之 電池裝置模組5的立體分解圖及立體組合圖。該電池裝置模組5包含多個第四實施例的電池裝置4、一固定裝置51及二接頭52。

該些電池裝置4為相堆疊，且該些電池裝置4的第一輸入孔4321相連通，該些電池裝置4的第一輸出孔4322也為相連通。二接頭52分別連接至最前個之電池裝置4的第一輸入孔4321及第一輸出孔4322。

固定裝置51可提供一夾持力，使該些電池裝置4保持堆疊。固定裝置51包含多個螺桿511及一第一壓塊512；該些螺桿511可穿過該些電池裝置4的散熱結構43，且該些螺桿511的頭端壓在最前個的電池裝置4的散熱結構43上；第一壓塊512靠合於最後個之電池裝置4的散熱結構43，並且與該些螺桿511相螺接。

另，第一壓塊512的靠合面5121並沒有凹槽，而是為一平面，因此在第一輸入孔4321流動的液體無法通過第一壓塊512而流到第一輸出孔4322，迫使液體進入到液體流道4311b中。

藉此，電池裝置模組5也可供液體在其中流動，以將電池裝置模組5的熱量帶走，使得電池裝置模組5的溫度不會上升過多。

綜上所述，本發明的電池裝置及電池裝置模組至少可具有下列特點：1.散熱結構可供液體流過其中，而將電池裝置或電池裝置模組的熱量帶走，藉以降低溫度； 2.散熱結構的塊體之厚度不會大於固定框的厚度，因此電池裝置不會因為設有塊體而變厚；3.散熱結構安裝至固定框的方式簡易；4.散熱結構的板體具有凸起結構，以改善板體因為形成有液體流道而降低的結構強度；以及5.板體的液體流道可為一U型流道，以減少液體流道的阻力。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1‧‧‧電池裝置

11‧‧‧固定框

111‧‧‧第一側面

112‧‧‧第二側面

113‧‧‧第三側面

114‧‧‧第四側面

115‧‧‧容置空間

12‧‧‧電池本體

13‧‧‧散熱結構

131‧‧‧板體

132‧‧‧塊體

1321‧‧‧第一輸入孔

1322‧‧‧第一輸出孔

14‧‧‧密封環

1’‧‧‧電池裝置

11’‧‧‧固定框

111’‧‧‧第一側面

113’‧‧‧第三側面

12’‧‧‧電池本體

13’‧‧‧散熱結構

131’‧‧‧板體

132’‧‧‧塊體

1321’‧‧‧第一輸入孔

1322’‧‧‧第一輸出孔

14’‧‧‧密封環

2‧‧‧電池裝置模組

21‧‧‧固定裝置

211‧‧‧螺桿

212‧‧‧第一壓塊

2121‧‧‧第三輸入孔

2122‧‧‧第三輸出孔

213‧‧‧第二壓塊

2131‧‧‧靠合面

2132‧‧‧凹槽

22‧‧‧接頭

3‧‧‧電池裝置模組

31‧‧‧固定裝置

311‧‧‧螺桿

312‧‧‧第一壓塊

313‧‧‧第二壓塊

314‧‧‧第一壓板

315‧‧‧第二壓板

32‧‧‧接頭

4‧‧‧電池裝置

41‧‧‧固定框

411‧‧‧第一側面

412‧‧‧第二側面

413‧‧‧第三側面

414‧‧‧第四側面

415‧‧‧容置空間

42‧‧‧電池本體

43‧‧‧散熱結構

431‧‧‧板體

4311‧‧‧第一子板

4311a‧‧‧內側面

4311b‧‧‧液體流道

4311c‧‧‧凸起結構

4311d‧‧‧輸入開口

4311e‧‧‧輸出開口

4312‧‧‧第二子板

4313‧‧‧第二輸入孔

4314‧‧‧第二輸出孔

432‧‧‧塊體

4321‧‧‧第一輸入孔

4322‧‧‧第一輸出孔

44‧‧‧密封環

5‧‧‧電池裝置模組

51‧‧‧固定裝置

511‧‧‧螺桿

512‧‧‧第一壓塊

5121‧‧‧靠合面

52‧‧‧接頭

第1圖係本發明之第一實施例之電池裝置之立體分解圖；第2圖係本發明之第一實施例之電池裝置之立體組合圖；第3圖係本發明之第一實施例之電池裝置之側視圖；第4圖係本發明之第二實施例之電池裝置之立體分解圖；第5圖係本發明之第二實施例之電池裝置之立體組合圖；第6圖係本發明之第二實施例之電池裝置之立體剖視圖；第7圖係本發明之第三實施例之電池裝置之立體分解圖；第8圖係本發明之第三實施例之電池裝置之立體組合圖；第9圖係本發明之第四實施例之電池裝置之立體分解圖； 第10圖係本發明之第四實施例之電池裝置之另一立體分解圖；第11圖係本發明之第四實施例之電池裝置之立體組合圖；第12圖係本發明之第四實施例之電池裝置之另一立體組合圖；第13圖係本發明之第四實施例之電池裝置之局部放大詳圖；第14圖係本發明之第五實施例之電池裝置之立體分解圖；及第15圖係本發明之第五實施例之電池裝置之立體組合圖。

1‧‧‧電池裝置

11‧‧‧固定框

111‧‧‧第一側面

112‧‧‧第二側面

113‧‧‧第三側面

114‧‧‧第四側面

12‧‧‧電池本體

132‧‧‧塊體

1321‧‧‧第一輸入孔

1322‧‧‧第一輸出孔

14‧‧‧密封環

Claims (17)

1. 一種電池裝置，包含：一固定框，具有一第一側面、一第二側面及一第三側面，該第一側面與該第二側面相分隔，該第三側面連接該第一側面與該第二側面，該第一側面與該第二側面之間形成一容置空間；一電池本體，設置於該固定框的該容置空間中；以及一散熱結構，包含一板體及一塊體，該板體與該塊體相連接，該板體較該塊體薄，該板體設置於該固定框的該第二側面上，該塊體具有一第一輸入孔及一第一輸出孔，且該塊體設置於該固定框的該第三側面上。
2. 如請求項1所述之電池裝置，其中該塊體之一厚度不大於該固定框之一厚度。
3. 如請求項1所述之電池裝置，其中該板體及該塊體為一體成形。
4. 如請求項1所述之電池裝置，更包含一密封環，環設該第一輸入孔或該第一輸出孔。
5. 如請求項1所述之電池裝置，其中該塊體可分離地堆疊於該板體上。
6. 如請求項5所述之電池裝置，其中該板體具有一第二輸入孔及一第二輸出孔，該塊體的該第一輸入孔與該第二輸入孔相連通，該第一輸出孔與該第二輸出孔相連通。
7. 如請求項6所述之電池裝置，其中該板體內形成一液體流道，該液體流道具有一輸入開口及一輸出開口，該輸入開口設置於該第二輸入孔中，而該輸出開口設置於該第二輸 出孔中，使得該第一輸入孔與該輸入開口相連通，該第一輸出孔與該輸出開口相連通。
8. 如請求項7所述之電池裝置，其中該板體具有多個凸起結構，該些凸起結構設置於該液體流道中。
9. 如請求項8所述之電池裝置，其中該些凸起結構各為一圓形凸起結構或一流線型凸起結構。
10. 如請求項7所述之電池裝置，其中該板體由一第一子板及一第二子板所構成，該第一子板的一內側面上形成該液體流道。
11. 如請求項1所述之電池裝置，其中該散熱結構係由一鋁所製成。
12. 一種電池裝置模組，包含：多個如請求項1所述之電池裝置，該些電池裝置相堆疊，該些電池裝置的第一輸入孔為相連通，該些電池裝置的第一輸出孔為相連通；以及一固定裝置，提供一夾持力於該些電池裝置，使該些電池裝置維持堆疊。
13. 如請求項12所述之電池裝置模組，其中該固定裝置包含多個螺桿、一第一壓塊及一第二壓塊，該些散熱結構被夾持於該第一壓塊及該第二壓塊之間，該些螺桿連接該第一壓塊及該第二壓塊，且穿過該些散熱結構。
14. 如請求項13所述之電池裝置模組，其中該第一壓塊包含一第三輸入孔及一第三輸出孔，該第三輸入孔與該些第一輸入孔相連通，且該第三輸出孔與該些第一輸出孔相連通。
15. 如請求項14所述之電池裝置模組，更包含多個接頭，分別連接該第一壓塊的該第三輸入孔及該第三輸出孔。
16. 如請求項13所述之電池裝置模組，其中該第二壓塊具有一與該散熱結構靠合之一靠合面，該靠合面上形成一凹槽，該凹槽與該些第一輸入孔及該些第一輸出孔相連通。
17. 如請求項12所述之電池裝置模組，其中該固定裝置包含多個螺桿，該些螺桿穿過該些固定框及該些散熱結構。