TWI450433B - 電池裝置及供電系統 - Google Patents

Description

電池裝置及供電系統

本發明係關於一種由導熱效率高的方向導出電池裝置內電池單元產生的熱之電池裝置熱管理設計。

電池裝置通常由數十至數百個電池單元組成，而為了節省空間，各個電池單元往往會很緊密的排列，使電池裝置不易散熱。此外電池裝置大功率運作時，電池裝置內溫度不均勻也會讓電池裝置內各電池單元的老化程度不同，進而影響電池裝置整體壽命與效能。

而為解決電池裝置散熱問題的方式有很多種，例如：使用液冷式或氣冷式散熱裝置，但考量成本以及大型系統安裝可行性，前述之解決方式並非十分理想，此外，在電池系統上附加耗能的主動式散熱裝置也違背儲能與環保的本意。

因此有必要提供一種新的電池裝置，在不須額外加裝散熱裝置的情況下，讓電池裝置內各個電池單元的熱能均勻地散出，以解決先前技術所存在的問題。

本發明之一主要目的係在提供一種電池裝置，此電池裝置由導熱效率高的方向導出電池單元產生的熱。

本發明之另一主要目的係在提供一種使用上述電池裝置之電池裝置，藉此將位於供電系統中央的該電池裝置的熱導出。

為達成上述之目的，本發明提供一種電池裝置，包括：一框體，其包括一上表面、一下表面、一第一側面以及與該第一側面相對之一第二側面；複數電池單元，容置於該框體內，且各該電池單元的一第一電極外露於該上表面，各該電池單元的一第二電極外露於該下表面；一第一導電片，該第一導電片與該上表面接觸，且與各該電池單元中外露於該上表面的該第一電極連接，藉此導出各該電池單元的電流；一第一絕緣導熱板，設於該第一導電片之上；一第一導熱板，設於該第一絕緣導熱板之上，且該第一導熱板與該第一側面接觸；一第二導電片，該第二導電片與該下表面接觸，且與各該電池單元中外露於該下表面的該第二電極連接，藉此導出各該電池單元的電流；一第二絕緣導熱板，設於該第二導電片上；一第二導熱板，設於該第二絕緣導熱板之上，且該第二導熱板與該第二側面接觸。

本發明另提供一種供電系統，包括複數上述之電池裝置，其中各電池裝置之第一導熱板或第二導熱板與鄰近之電池裝置之該第一導熱板或第二導熱板接觸，以便於供電系統內建立一導熱路徑，藉此將位於該供電系統的該些電池裝置產生的熱藉由該導熱路徑導出。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下請一併參考圖1至圖4關於本發明之電池裝置1之第一實施例。圖1係本發明之電池裝置之第一實施例之結構爆炸圖；圖2係本發明之電池裝置之第一實施例之剖面示意圖；圖3係本發明之第一實施例電池裝置之示意圖；圖4係複數本發明之電池裝置結合之示意圖。

如圖1所示，在第一實施例中，本發明之電池裝置1包括一框體10、複數電池單元20、一第一導電片31、一第二導電片32、一第一絕緣導熱板41、一第二絕緣導熱板42、一第一導熱板51以及一第二導熱板52。

如圖1所示，在第一實施例中，該框體10包括一上表面11、一下表面12、一第一側面13、一第二側面14、一第三側面15、一第四側面16以及複數凸點17，其中該上表面11與該下表面12相對；該第一側面13與該第二側面14相對；該第三側面15與該第四側面16相對；而如圖2所示，該上表面11以及該下表面12上分別設有該複數凸點17。

如圖1與圖2所示，本實施例之該第一導電片31與第二導電片32皆為鎳片，且厚度皆小於0.5mm；各個電池單元20皆包括一第一電極21以及一第二電極22；該第一絕緣導熱板41與該第二絕緣導熱板42皆由絕緣導熱材質製成；該第一導熱板51與該第二導熱板52皆為L型，且該第一導熱板51與該第二導熱板52皆為鋁板。

如圖1與圖2所示，各個電池單元20皆容置於該框體10內，該第一電極21外露於該上表面11且該第二電極22外露於該下表面12，而本實施例之該第一電極21為電正極；該第二電極22為電負極。

如圖1與圖2所示，在本實施例中，該第一導電片31包括三個電力連接端311以及複數開孔312，該第一導電片31分別與該框體10的該上表面11以及該第三側面15接觸，且該第一導電片31分別與各該電池單元20中外露於該上表面11的各該第一電極21連接，藉此將各該第一電極21的電流引導至該外露於該第三側面15之該三個電力連接端311(如圖3所示)，以供電性連接至另一電池裝置1(如圖4所示)或與一外部裝置電性連接。如圖1與圖2所示，各該開孔312則分別與該上表面11上之該凸點17對應嵌合。

藉由複數電力連接端311的設計，可降低本發明之電池裝置1運作時，流經個別電力連接端311的電流，藉以降低電力連接端311的溫度，以避免電流過度集中於單一電力連接端311，而使該電力連接端311過熱。並且使用複數電力連接端311也可以提高讓本發明之電池裝置1運作的穩定性，因為當複數電力連接端311中的某一電力連接端311失效，各個該電池單元20的電流將被引導至其他仍正常運作的電力連接端311。

並且，為將強該複數電力連接端311散熱效率，如圖1所示，本發明之電池裝置1之該導熱銅片71乃與該複數電力連接端311接觸，藉由銅片的高熱傳導性來協助複數電 力連接端311散熱。而本實施例之該導熱銅片71設於該複數電力連接端311與該第三側面15之間，但本發明不以此為限，並且該第二導電片32的複數電力連接端321也可以設置導熱銅片71。

如圖1與圖2所示，在本實施例中，該第二導電片32包括三個電力連接端321以及複數開孔322，該第二導電片32分別與該框體10的該下表面12以及該第四側面16接觸，且該第二導電片32與各個該電池單元20中外露於該下表面12的該第二電極22連接，以將各該第二電極22的電流引導至外露於該第四側面16的該複數電力連接端321，以供電性連接至另一電池裝置(圖未示，請參考圖4)或與一外部裝置電性連接。如圖1與圖2所示，各該開孔322則分別與該下表面12上之該凸點17對應嵌合。

如圖1所示，本實施例之該第一絕緣導熱板41乃設於該第一導電片31之上，且如與圖2所示，該第一絕緣導熱板41除了會與該第一導電片31接觸外，該第一絕緣導熱板41也會與該上表面11上之該凸點17接觸。此外，為提高本發明之電池裝置1的絕緣等級，如圖3所示，該第一絕緣導熱板41外露於該第一導熱板51。

如圖1所示，本實施例之該第二絕緣導熱板42乃設於該第二導電片32上，且如與圖2所示，該第二絕緣導熱板42除了會與該第二導電片32接觸外，該第二絕緣導熱板42也會與該下表面12上之該凸點17接觸。此外，該第二絕緣導熱板42亦會外露於該第二導熱板52，以提高本發明之電池裝置1的絕緣等級。

如圖1所示，該第一導熱板51設於該第一絕緣導熱板41之上，並與該第一絕緣導熱板41緊密結合，藉以導出該框體10內各個該電池單元20的熱，且該第一導熱板51與該第一側面13接觸。在此需注意的是，若是與該第一導熱板51直接接觸的該第一絕緣導熱板41出現破損，該第一導熱板51會先觸碰到該上表面11上的該凸點17，而不直接與該第一導電片31接觸。藉由該凸點17間隔，可避免在該第一絕緣導熱板41破損的情況下，該第一導熱板51直接與該第一導電片31接觸而漏電。

如圖1所示，該第二導熱板52設於該第二絕緣導熱板42之上，並與該第二絕緣導熱板42緊密結合，以導出該框體10內各個該電池單元20的熱，且該第二導熱板52與該第二側面14接觸。在此需注意的是，若是與該第二導熱板52接觸的該第二絕緣導熱板42出現破損，該第二導熱板52會先觸碰到該下表面12上的該凸點17，而不與該第二導電片32接觸，以避免漏電的情況發生。在此需注意的是，如圖2所示，為避免本發明之電池裝置1在漏電時有短路風險，該第一導熱板51不與該第二導熱板52接觸。

如圖2所示，本發明之該第一導熱板51以及該第二導熱板52是分別設在各個電池單元20的該第一電極21與該第二電極22上方，而此方向(順電流方向)是電池裝置1內導熱效率高的方向，可有效地導出各個電池單元20運作時產生的熱，以提高散熱效率。並且該框體10內各個電池單元20皆會被本發明之該第一導熱板51以及該第二導熱板52覆蓋，使得位於電池裝置1中間的電池單元20的熱 也可被導出，藉以解決先前技術的電池裝置中間部分不易散熱，而造成電池裝置內部溫度分布不均的問題。

如圖4所示，當複數個電池裝置1電性連接時，各個該電池裝置1的該第一導熱板51或該第二導熱板52，會與鄰近電池裝置1的該第一導熱板51或該第二導熱板52接觸，藉此將各個該電池裝置1產生的熱引導到機殼外箱，藉以散熱。此外，該第一導熱板51與該第二導熱板52除了可導出電池裝置1內部的熱之外，當複數個電池裝置1彼此連接而形成一供電系統時(如圖4所示)，各個該電池裝置1的該第一導熱板51與該第二導熱板52可在該供電系統內建立導熱路徑，藉由該導熱路徑讓位於該供電系統中央的電池裝置1的熱也可被導出。

如圖4所示，本發明之電池裝置1與複數個電池裝置1電性連接後，可形成一電池供電系統，而電性連接複數電池裝置1的一可行實施例是：將銅排80分別與兩電池裝置1的第一導電片31的該複數電力連接端311接觸並透過螺絲90固定，讓本實施例之與複數個電池裝置1以並聯方式電性連接，最後再透過電纜線100與一外部裝置電性連接，讓複數個電池裝置1對該外部裝置供應電源，但本發明不以此為限，複數個電池裝置1串聯亦可，此一連接方式可依系統需求不斷延伸，而電性連接複數電池裝置1的實施方式也不限上述實施例。

以下請參考圖5與圖6，以了解本發明之電池裝置1a之第二實施例。圖5係本發明之電池裝置之第二實施例之結構爆炸圖；圖6係本發明之電池裝置之第二實施例之剖 面示意圖。

如圖5所示，第二實施例之電池裝置1a與第一實施例最大的不同在於，電池裝置1a之該第一導熱板51a與該第二導熱板52a皆為U型。該第一導熱板51a分別與該框體10之該上表面11、該第一側面13以及該第二側面14接觸；並且該第二導熱板52a分別與該框體10之該下表面12、該第一側面13以及該第二側面14接觸。但須注意的是，如圖6所示，為避免本發明之電池裝置1a短路，該第一導熱板51a不與該第二導熱板52a接觸。此外，如圖5所示，為輔助電力連接端311散熱，該導熱銅片71只與該複數電力連接端311的外露面接觸。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，為一大突破，懇請貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

1、1a‧‧‧電池裝置

10‧‧‧框體

11‧‧‧上表面

12‧‧‧下表面

13‧‧‧第一側面

14‧‧‧第二側面

15‧‧‧第三側面

16‧‧‧第四側面

17‧‧‧凸點

20‧‧‧電池單元

21‧‧‧第一電極

22‧‧‧第二電極

31‧‧‧第一導電片

32‧‧‧第二導電片

311、321‧‧‧電力連接端

312、322‧‧‧開孔

41‧‧‧第一絕緣導熱板

42‧‧‧第二絕緣導熱板

51、51a‧‧‧第一導熱板

52、52a‧‧‧第二導熱板

71‧‧‧導熱銅片

80‧‧‧銅排

90‧‧‧螺絲

100‧‧‧電纜線

圖1係本發明之電池裝置之第一實施例之結構爆炸圖。

圖2係本發明之電池裝置之第一實施例之剖面示意圖。

圖3係本發明之第一實施例電池裝置之示意圖。

圖4係複數本發明之電池裝置結合之示意圖。

圖5係本發明之電池裝置之第二實施例之結構爆炸圖。

圖6係本發明之電池裝置之第二實施例之剖面示意圖。

1‧‧‧電池裝置

10‧‧‧框體

11‧‧‧上表面

12‧‧‧下表面

13‧‧‧第一側面

14‧‧‧第二側面

15‧‧‧第三側面

16‧‧‧第四側面

17‧‧‧凸點

20‧‧‧電池單元

21‧‧‧第一電極

71‧‧‧導熱銅片

31‧‧‧第一導電片

32‧‧‧第二導電片

311、321‧‧‧電力連接端

312、322‧‧‧開孔

41‧‧‧第一絕緣導熱板

42‧‧‧第二絕緣導熱板

51‧‧‧第一導熱板

52‧‧‧第二導熱板

Claims (13)

1. 一種電池裝置，包括：一框體，包括一上表面、一下表面、一第一側面以及與該第一側面相對之一第二側面；複數電池單元，容置於該框體內，且各該電池單元的一第一電極外露於該上表面，各該電池單元的一第二電極外露於該下表面；一第一導電片，該第一導電片與該上表面接觸，且與各該電池單元中外露於該上表面的該第一電極連接，藉此導出各該電池單元的電流；一第一絕緣導熱板，設於該第一導電片之上；一第一導熱板，設於該第一絕緣導熱板之上，且該第一導熱板與該第一側面接觸；一第二導電片，該第二導電片與該下表面接觸，且與各該電池單元中外露於該下表面的該第二電極連接，藉此導出各該電池單元的電流；一第二絕緣導熱板，該第二絕緣導熱板設於該第二導電片上；以及一第二導熱板，其中該第二導熱板設於該第二絕緣導熱板之上，且該第二導熱板與該第二側面接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，該第一導電片及該第二導電片分別包括複數電力連接端，該框體更包括一第三側面及與該第三側面相對之一第四側面，其中該第一導電片延伸至該第三側面，且該第一導電片之該 複數電力連接端外露於該第三側面，該第二導電片延伸至該第四側面，且該第二導電片之該複數電力連接端外露於該第四側面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池裝置，其中該電池裝置更包括兩導熱銅片，其係分別與該第一導電片及該第二導電片之該複數電力連接端接觸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，其中該框體更包括複數凸點，其係位於該上表面和該下表面，且該第一導電片和該第二導電片皆包括複數開孔，各該開孔分別與對應之該凸點嵌合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，其中部分之該第一絕緣導熱板外露於該第一導熱板，部分之該第二絕緣導熱板外露於該第二導熱板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，其中該第二導熱板不與該第一導熱板接觸。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，其中該第一導熱板更可同時與部分該第二側面接觸。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電池裝置，其中該第二導熱板更可同時與部分該第一側面接觸。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電池裝置，其中該第一導電片及該第二導電片分別包括複數電力連接端，該框體更包括一第三側面及與該第三側面相對之一第四側面，其中該第一導電片延伸至該第三側面，且該複數電力連接 端外露於該第三側面，該第二導電片延伸至該第四側面，且該複數電力連接端外露於該第四側面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電池裝置，其中該框體更包括複數凸點，其係位於該上表面和該下表面，且該第一導電片和該第二導電片皆包括複數開孔，各該開孔分別與對應之該凸點嵌合。
11. 如申請專利範圍第9項所述之電池裝置，其中該電池裝置更包括兩導熱銅片，其係分別與該第一導電片之該複數電力連接端及該第二導電片之該複數電力連接端接觸。
12. 如申請專利範圍第9項所述之電池裝置，其中部分之該第一絕緣導熱板外露於該第一導熱板，部分之該第二絕緣導熱板外露於該第二導熱板。
13. 一種供電系統，包括：複數如申請專利範圍第1項所述之電池裝置，其中各該電池裝置之該第一導熱板或該第二導熱板與鄰近之該電池裝置之該第一導熱板或該第二導熱板接觸，以便於該供電系統內建立一導熱路徑，藉此將位於該供電系統的該些電池裝置產生的熱藉由該導熱路徑導出。