TWM487605U - 可攜式電子裝置熱管理系統 - Google Patents
可攜式電子裝置熱管理系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TWM487605U TWM487605U TW103204037U TW103204037U TWM487605U TW M487605 U TWM487605 U TW M487605U TW 103204037 U TW103204037 U TW 103204037U TW 103204037 U TW103204037 U TW 103204037U TW M487605 U TWM487605 U TW M487605U
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- battery
- electronic device
- management system
- thermal management
- thermal
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 24
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000011359 shock absorbing material Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 241000334993 Parma Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/623—Portable devices, e.g. mobile telephones, cameras or pacemakers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6554—Rods or plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Description
此申請案主張對2013年3月12日提出申請之發明名稱為可攜式電子裝置熱管理系統之美國臨時專利申請案第61/777,612號的權利。此申請案有權享有這類申請案的優先權，並藉此主張權利同時將其全文併入於此以供參照。
本案所揭示的實施例係關於一用於可攜式電子裝置，特別是用於包括當代電池或次世代電池之裝置的熱管理系統。
自從可攜式晶體管收音機的發明以來，對可攜式，現已知為「行動」，電子裝置已有所關注。此關注始於人們可隨身攜帶的AM收音機，持續延伸至照相機以及組合式卡匣型播放器-收音機(例如，Walkman®收音機)，而現在則包括例如照相機、行動電話、行動電腦、平板電腦、MP3播放器與其他裝置的各種裝置。
隨著可攜式/行動裝置在過去數十年間的發展，這類裝置的需求及能力亦隨之發展。隨著每一代裝
置的發展，裝置已能夠以甚至更高的頻寬及更易於使用的格式向使用者提供更多內容，同時賦予使用者自裝置創造、修改及傳送內容的能力。隨著這些裝置的方便性增加，針對裝置的功率要求以及與用於這類裝置之電池相關聯的技術亦隨之增加。這些近代裝置包含更多能量並產生更大功率，且因此產生更多的熱。除了電池之外，裝置的硬體項目(例如，無線電、顯示器及處理單元)亦變為更大功率，且同樣針對這類裝置產生額外的散熱問題。
另外，隨著這些裝置變為更大功率，這些裝置的趨勢偏向更小、更輕及更薄，且由於裝置內側或以其他方式配置之更大的組件密度，以致最小化裝置外殼內側可用的空間。由於裝置內側組件之增加的功率以及減少的內部空間之組合，系統的熱管理為行動裝置設計者必須列入考慮的因素，並成為高功率可攜式裝置設計之幾乎所有態樣的主要考量(在一些情況下，為限制因素)。
此處揭示的實施例包括一電子裝置，該電子裝置具有一熱源，其係配置為直接對準用於該裝置之一電池；及一熱管理系統，其係與該熱源熱接觸。該熱管理系統可從該電池之至少一第一表面延伸至該電池之一第二表面。該電池的該第二表面可選擇性鄰接一散熱元件，例如，散熱片、散熱管、冷卻板等。該熱管理系統可進一步與該散熱元件熱接觸。另外，該熱管理系統的
一部分可沿著該電池之該第一及第二表面延伸，並具有一足夠高的擴展係數以及與該電池中的複數個單元熱連通，以避免在該等單元的任何一個單元中形成一局部熱點。在一替代實施例中，該電子裝置不包括這類散熱裝置。
須了解前文的一般性敘述及下列的詳細敘述兩者均提供本揭示內容的實施例，並打算提供了解如申請專利範圍所主張之本創作的性質及特性的綜述或架構。
10‧‧‧電池
12‧‧‧熱源
14‧‧‧裝置外殼
20‧‧‧電池
26‧‧‧頂表面
28‧‧‧側表面
30‧‧‧底表面
32‧‧‧熱管理系統
34‧‧‧外部聚合物層
36‧‧‧撓性石墨層
38‧‧‧內部聚合物層
40‧‧‧電池
50‧‧‧電池組合件
102‧‧‧外部表面
104‧‧‧熱源
106‧‧‧印刷電路板
108‧‧‧電池
110‧‧‧熱管理系統
第1圖為PCB及電池之習知配置的立面俯視圖。
第2圖為第1圖所示之習知配置的側視圖。
第3圖為根據本揭示內容之電池及熱管理系統的立體視圖。
第4圖為沿著第3圖的線A-A取得的剖面圖。
第5圖為熱管理系統之一替代例示性實施例的剖面圖。
第6圖為熱管理系統之一替代例示性實施例的剖面圖。
第7圖為熱管理系統之一替代例示性實施例的剖面圖。
第8圖為包括電池的裝置之內部配置的立面俯視圖，其具有熱管理系統及一或多個熱源。
第9圖為第8圖之裝置的側視圖。
第10圖為此處揭示之一實施例的側視圖。
此處揭示的實施例可應用至各種行動裝置，例如，但不限於通稱為「智慧型手機」的行動電話、筆記型電腦、輕省筆電、超輕薄筆電、膝上型電腦、平板電腦、MP3播放器及照相機。這些類型的裝置可統稱為行動裝置。
眾所周知的是，隨著這類行動裝置內含的組件，例如，但不限於電池、中央處理單元「CPU」、圖形處理單元「GPU」、驅動晶片、記憶體晶片、RF功率放大器及收發器、用於任何或所有的機載無線電或蜂巢型(CDMA、GSM、WCDMA/UMTS及LTE加上其資料等效物：Wi-Fi、BT、GPS、NFC、EV-DO；EDGE、GPRS、HSDPA、HSUPA VOIP)的DC/DC切換器、PMIC(功率管理積體電路)(例如，升壓及/或降壓電感器及功率轉換器)及/或無線充電元件、高速數位電子設備(例如，照相機影像處理及穩定化元件、靜態或視頻影像光源)、顯示元件(LED、OLED及其驅動器)、磁碟機(例如，CD/DVD/藍光磁碟機)及高速USB埠或其他用於高功率應用(例如，用於充電或操作周邊設備)的埠變為更大功率，裝置內側所產生的熱亦隨之增加。前文所提及的組件為熱源的範例。
額外產生的熱在裝置上可具有各種不利的效應。舉例來說，在電池的例子中，對電池施加不需要量的熱可導致電池中的各種故障機制，例如，改變所產生
的化學反應。藉由外部組件過量地加熱電池亦可導致電池在其可用壽命期間可完成的循環數減少，並可加速及增加電池的膨脹，進一步降低其性能及裝置的可接受性。在最壞的情況下，過量的電池加熱可增加對不需要的不可逆反應之偏好；其可導致電池損壞。
對電池之過量熱暴露的擔憂已導致在過去的3到5年間裝置設計及布局選項係較少的。同時期具有更強大功能的裝置不以重疊的垂直配置置放電池及PCB，重疊的垂直配置常稱為「PCB上載電池(battery-over-PCB)」定向，並可在引入3G行動通訊技術之前使用。
關於電子裝置內含的其他類型組件，施加不需要的熱可導致組件的運轉頻率降低，並因而導致總體裝置的響應度降低，從而劣化裝置的感知性能。有害的熱施加之另一範例可導致在裝置顯示器上之影像的總體品質降低。
先前嘗試應付從電子裝置之組件傳遞至另一組件之不需要量的熱的問題係垂直及水平地將所需組件彼此隔開或「偏置」，以致例如電池並非垂直地對準CPU或其他可產生不需要量的熱並將這類熱傳遞至電池的組件。一例示性先前技術之裝置安排可參照第1圖所示，其係俯視立面局部圖且第2圖係側視局部圖。如可見，電池10及熱源12係相對於裝置外殼14安排在電子裝置的內側。電池10可位於裝置的左側下部段，且熱源12(例
如，CPU)可位於裝置的右側上部段。因此，如第1及2圖所繪示，電池10既垂直又水平地自熱源12偏置。
在此處揭示的實施例之中，兩電子組件可以例如彼此水平或垂直的直接熱對準定位。經由範例，電池及CPU各自可位於裝置的上部右側、裝置的下部左側或裝置的任何其他所需區域的任一者之中。在另一實施例中，電池及CPU可水平地並排。此處揭示之一實施例包括一電子裝置，其具有一熱源，該熱源係配置為垂直對準一用於該裝置之電池。在前一句中所用的垂直對準意指電池及熱源在裝置內並未沿著垂直方向彼此偏置。
熱管理系統可自電池的至少一第一表面延伸，並選擇性地延伸至電池之一第二表面。參照第3及4圖，在一實施例中，第一表面可為通常為矩形之電池20的頂表面26，且第二表面可為通常為矩形之電池20的側表面28。在另一實施例中，第一表面可為通常為矩形之電池20的頂表面26，且第二表面可為通常為矩形之電池20的相對底表面30。在仍有另外的實施例中，第一及第二表面可為任兩個表面，兩者通常係位於電池(無論是矩形、袋形或圓柱形)的相對側。在仍有其他實施例中，第一表面及第二表面可為任何兩個毗鄰的表面，舉例來說，頂表面及側表面。或者，系統可完全圍繞電池，舉例來說，系統可圍繞通常為矩形之電池20的頂部26、側邊28及底部30。在其他實施例中，系統可圍繞圓柱形電池的整個圓周。另外，替代地，熱系統實
質上可包圍整個電池，且因此僅包括電氣連接所需及/或確保適當排氣的開口。
裝置進一步包括與熱源熱接觸的熱管理系統。當安排在裝置中時，電池的第二表面可鄰接選擇性的散熱元件，且第一表面可鄰接熱源。例示性散熱元件包括散熱片、散熱管、冷卻板等。以此方式，可環繞電池將熱自熱源引導至散熱元件。散熱元件可與裝置外殼隔開；這類外殼包括裝置的外部表面。此處將熱接觸定義為包括至少熱源傳熱至熱管理系統。另外，沿著電池之第一及第二表面延伸之熱管理系統的一部分可具有足夠高的擴展係數，並與電池的複數個電池單元熱連通，以避免至電池的熱轉移將在電池之一特定單元中產生一局部熱點。這類局部熱點將導致抑制電池的運轉。在局部熱點之一範例中，一單元不比其鄰接的一或多個單元高出10℃以上。在局部熱點之另一範例中，一單元不比其鄰接的一或多個單元高出5℃以上。禁止到達電池之不想要的熱的範例包括熱的量，其將：調整電池化學，以不需要的頻率招致不可逆反應；升高電池溫度至高於底限值，以致電池充電或放電之任一者的速率降低至不需要的位準；或電池達到過度減低電池週期生命的溫度。另外，較佳的是傳遞至電池之熱的量對電池技術、規格及在所有情況下的操作條件(包括故障條件下的安全耐受性)而言為可接受的。
在許多例子中，該等條件可發生在電池之一特定單元中，並導致該特定單元提早故障。此在電池中
的其他單元上具有多米諾(domino)效應，導致不需要的電池性能。形成在初期單元中的局部熱點可為這類初期單元提早故障的原因。熱管理系統可平衡跨組成電池之複數個單元的熱，從而除去初期單元中的熱點。
可應用至上述實施例之電池類型的範例包括鎳鎘電池、鋰離子電池或鋰聚合物電池。上述實施例同樣亦可應用至次世代電池。此外，上述實施例可應用至可拆卸電池或不可拆卸電池的任一者。可拆卸電池能夠自裝置拆除而不損壞電子裝置及/或裝置內含的的任何其他組件。
較佳地，電池或熱管理系統兩者均不接觸裝置的外部表面。較佳地，在電池及裝置的外部表面之間存在氣隙。同樣地，較佳的是熱管理系統不延伸至裝置的外部表面。進一步較佳的是熱管理系統不與裝置的外部表面熱連通。
散熱元件的例示性實施例可包括一或多個選自下列群組者：用於裝置的內部框架或機殼、冷卻板、散熱管或散熱片。可由適合的塑膠、金屬或其他適合的材料或其組合構成任何所提及的散熱元件。
在一特定實施例中，熱管理系統環繞電池延伸的部分包括撓性石墨薄片。有利地，熱管理系統中的撓性石墨薄片為相連薄片。在一實施例中，撓性石墨為層離石墨壓縮粒子薄片。較佳地，撓性石墨薄片的非等向性比例大於至少約40，適當的非等向性比例之其他範例包括至少約75、至少約100及至少約150。非等向性
比例在此處係用於意指平面內導熱率除以貫穿平面導熱率。GrafTech國際控股公司(GrafTech International Holdings Inc.)之eGraf®散熱件解決方案為前文提及的層離石墨壓縮粒子薄片之一範例。撓性石墨薄片的另一範例為eGraf® SS1500散熱件，其為石墨化聚醯亞胺。
美國專利第3404061號之全文係併入於此作為如何可製成這類層離石墨薄片之一範例。薄片的例示性厚度包括至少約40微米、至少約50微米、至少約100微米、至少約250微米。至於厚度，對薄片可在其中形成並圍繞電池之可接受的厚度並無限制。不過，考慮到電子裝置的趨勢，難以想像這一類裝置將設計為容納超過2mm厚的薄片。如何可製成石墨化聚醯亞胺薄片之一範例為美國專利第5091025號，其全文係併入於此以供參照。
在貫穿熱阻抗方面，有利的是若石墨薄片所具有之貫穿熱阻抗為至少0.25cm2
K/W，較佳的是至少0.30cm2
K/W，更佳的是至少0.40cm2
K/W，且甚至更佳的是至少0.50cm2
K/W。熱阻抗為材料對熱通過材料主體轉移之抗性的測量。此係藉由將貫穿平面導熱率與石墨薄片的厚度相乘來決定。
至於該部分的熱擴展係數，較佳的擴展係數為至少0.040W/K，更佳的是至少0.050W/K，且甚至更佳的是至少0.060W/K。擴展係數為材料如何良好地橫跨其表面平衡材料本身所暴露至的熱的測量。擴展係數可藉由將組成該部分之撓性石墨薄片的平面內導熱率乘
上其厚度來決定。包括該部分的撓性石墨薄片可延伸遍及大部分的熱管理系統；進一步地，實質上可延伸遍及整個熱管理系統。
在另一替代實施例中，撓性石墨為一石墨化聚醯亞胺樹脂薄片及一聚合物層，聚合物層具有小於約1W/mK的貫穿平面導熱率以及至少約10微米的厚度。雖然不需要，石墨化聚醯亞胺最可能具有小於約70微米的厚度。石墨化聚醯亞胺產品之一範例包括GrafTech國際控股公司之eGraf® SS1500解決方案。
當在熱管理系統中使用時，前文提及之石墨薄片的任一者較佳的是在薄片中無彈性體。可或可不以保護層塗佈薄片之主要表面的一或兩者，保護層典型為熱塑性聚合物層，例如，PET薄膜。同樣地，不直接以保護層塗佈在這類表面上之石墨薄片的主要表面可在這類主要表面上具有黏著層。
選擇性地，熱管理系統可進一步包括與電池熱連通之一第二部分。第二部分可位於電池上的所需位置，以自電池散熱。舉例來說，第二部分可位於電池外部上之已知或已察覺的熱點。這一類第二部分可為熱介面材料、散熱件或其他類型的散熱裝置。第二部分亦可接觸散熱元件或第二散熱元件。
另一選擇性實施例可包括熱絕緣材料、介電材料或吸震材料，其係配置在至少電池的第二表面及熱管理系統沿著電池之第二表面延伸的部分之間。在一特定有利的實施例中，熱絕緣材料、介電材料或吸震材料
係沿著電池的第一及第二兩個表面配置。在一額外有利的實施例中，熱絕緣材料、介電材料或吸震材料係沿著實質上全部的電池配置，其係熱管理系統沿著配置的部分。這類材料的範例包括各種非導電的聚合物薄膜及發泡體。
現參照第4圖，進一步敘述上文的實施例。如可見，電池組合件50包括熱管理系統32，其包圍電池40。在第4圖揭示的實施例中，系統32包括外部聚合物層34；包括撓性石墨薄片的層36，其係自外部聚合物層34向內放置之層離石墨壓縮粒子或石墨化聚醯亞胺之任一者的撓性石墨薄片層；及內部聚合物層38，其係放置為最接近電池單元40。因此，如可見，根據此實施例，撓性石墨層36係放置在外部聚合物層34及內部聚合物層38之間。須了解聚合物層34及38可交替或另外地為介電材料或吸震材料。另外，內部聚合物層38亦可作用如電池單元40的外部包護層，在其中含有電化學組件。此外，外部聚合物層34可作用如用於產品標籤之附接點或印刷表面。
如上文於此處揭示者，聚合物/絕緣/介電層為選擇性的，且同樣地，電池的完全圍繞亦是選擇性的。因此，現參照第5至7圖，其揭示的是各種進一步的例示性實施例。如可見於第5圖，熱管理系統32包括外部聚合物層34及撓性石墨層36。另外，聚合物層34及撓性石墨層36僅接合電池單元40的第一及第二側。如可見於第6圖，熱管理系統32包括撓性石墨層36及內部
聚合物層38。熱管理系統包圍兩側以上，但並非全部的電池單元40。另一例示性實施例示於第7圖，其中熱管理系統32包括撓性石墨層36，其包圍整個電池單元40。
現參照第8至9圖，鑒於上文的敘述，熱源可在位置A、B或C的任一處定位為直接對準包括熱管理系統32之電池組合件50。位置A、B及C僅為用於熱源的例示性位置，且不應用來限制此處所包含的申請專利範圍。在這些位置之任一者中的熱源可與熱管理系統熱接觸。因此，舉例來說，若裝置包括熱源A，根據上述揭示內容，表面A’為與熱源熱接觸的第一表面，且表面X可為鄰接散熱元件(裝置的外部表面14)之電池的第二表面。以另一方式陳述，與熱源A熱接觸之熱管理系統32的第一表面可稱為熱管理系統32的第一部分或部分，此相同的命名法亦可與此處所述之其他實施例的任一者或全部併用。同樣地，若裝置包括熱源B，根據上述的揭示內容，表面B’為與熱源熱接觸的第一表面，且表面X可為第二表面。另外，若裝置包括熱源C，則表面C’將為熱接觸的第一表面，且表面X可為第二表面。
在第10圖中描述另一實施例，特指為100。如所示，裝置100包括外部表面102。裝置內側為熱源104及印刷電路板106。同樣顯示電池108，其係鄰接源104並與源104熱連通。熱管理系統110係與熱源104以及電池108的第一側和第二側熱連通。額外顯示電池108與外部表面102之間以及系統110與外部表面102之間的氣隙。系統110之一例示性實施例為散熱件，其
包括eGraf SS400散熱件(可購自GrafTech，Parma，Ohio)。系統110的其他實施例可包括一個GrafTech的eGraf®散熱件以及GrafTech之HiTherm熱介面材料的組合。
在另一特定實施例中，熱管理系統可與熱源及電池兩者實體接觸。
在一特定實施例中，該部分可包括至少一部分之用於電池的標籤。在一特定實施例中，熱管理系統的部分可結合至用於電池的標籤之中。電池的標籤可作用於提供資訊或標示的目的、電絕緣的好處以及至少一些結構支撐量。
此處所揭示的實施例可用於使電池溫度維持在所需範圍內，以防止對電池造成負作用，較佳的是使電池維持在低於95℃的溫度，更佳的是低於約80℃，甚至更佳的是的是低於約70℃，且甚至進一步更佳的是低於約60℃。
此處揭示的實施例可用於致能PCB上載電池所需的裝置設計。此處揭示之實施例的另一優點包括減少熱組件在電池上可具有的效應，特別是若熱組件鄰接電池的情況。此將幫助防止電池上之來自外部源的局部熱積聚(「熱點」)，從而更佳地致能電池的任何熱管理需求僅針對電池所產生的熱。同樣地，減少外部加熱所導致之任何不需要反應的可能性。另外，抑制電池的局部外部加熱可導致的電池膨脹。此外，針對電池操作，此處揭示的實施例可提供優越的安全邊際，避免因故障
組件之加熱(例如，當組件短路或發生閂鎖效應時)所導致的熱失控。結合此處揭示之一實施例的裝置可具有更便宜、更薄及/或更有效率的設計。結合此處揭示之實施例的其中一個的裝置之電池將更不易受到局部熱點之形成的影響。此外，電池必須呈現更均勻的溫度剖面。另外，朝電池加熱將跨與熱管理系統熱連通的電池部分更均勻地散佈。
電子裝置可不具有環繞熱源或電池之任一者或兩者的電磁干擾(EMI)遮蔽。在一特定實施例中，裝置內含的任何電磁干擾遮蔽並非熱管理系統的一部分。
較佳卻非必需的的是，此處揭示的一或多個實施例致能裝置滿足相關的電磁相容性標準(例如，IEC標準60601-1-2)。
上文的敘述係打算致能熟悉此項技術者實行本創作。並未打算詳述熟悉此項技術之工作者一旦閱讀敘述當可明白之可行的變化及修改。不過，打算在由下列申請專利範圍所定義之本創作的範圍內涵括所有這類修改及變化。
因此，雖然已敘述此處揭示的特定實施例，除了在下列的申請專利範圍中提出之外，並未打算將這類參照理解為對此發明範圍之限制。可以任何組合實行上文討論的各種實施例。
20‧‧‧電池
26‧‧‧頂表面
28‧‧‧側表面
30‧‧‧底表面
Claims (16)
- 一種電子裝置，其包括：a.一熱源，其係配置為直接對準用於該裝置之一電池；b.一熱管理系統，其係與該熱源熱接觸；i.該熱管理系統延伸至該電池之至少一第一表面；c.該熱管理系統的一部分沿著該電池之該第一表面與一第二表面延伸，該部分與該電池的複數個單元熱連通，且該部分具有一足夠高的擴展係數，以避免在該等單元的其中一個單元產生一達抑制該電池功能的量值之局部熱點；及d.該電池及該系統係與該裝置的該外部表面隔開。
- 如請求項1之電子裝置，其中該電池包括選自鎳鎘電池、鋰離子電池或鋰聚合物電池的至少一者，且該熱源包括一電子組件。
- 如請求項2之電子裝置，其中該電池的該第二表面鄰接一散熱元件。
- 如請求項3之電子裝置，其中該散熱元件包括該裝置之一框架或一機殼的至少一者。
- 如請求項1之電子裝置，其中該部分包括一層離石墨壓縮粒子薄片。
- 如請求項1之電子裝置，其中該電池是能夠在不損害該裝置的情況下被移除。
- 如請求項1之電子裝置，其中該熱管理系統進一步包括一第二部分，該第二部分與該電池熱連通，並位於該電池上之一所需位置，以使來自該電池的熱散熱。
- 如請求項7之電子裝置，其中該第二部分與一散熱元件熱接觸。
- 如請求項1之電子裝置，其進一步包括一熱絕緣或介電材料，其係配置在該電池及該部分之間。
- 如請求項1之電子裝置，在該電池及該熱源之間無隔板。
- 如請求項1之電子裝置，其中該熱管理系統與該熱源係實體接觸。
- 如請求項1之電子裝置，其中該部分包括一石墨化聚醯亞胺樹脂的薄片及一聚合物層，該聚合物層具有小於約1W/mK的貫穿平面導熱率以及至少約10微米的厚度。
- 如請求項1之電子裝置，其中該部分包括一層離石墨壓縮粒子薄片及一聚合物層，該聚合物層具有小於約1W/mK的貫穿平面導熱率。
- 如請求項1之電子裝置，其中該部分包括用於該電池之一標籤的至少一部分。
- 如請求項1之電子裝置，其中該部分結合一用於該電池的標籤。
- 一種電子裝置，其包括：a.一熱源，其係配置為直接對準用於該裝置之一電池； b.一熱管理系統，其係與該熱源熱接觸；i.該熱管理系統延伸至該電池之至少一第一表面；c.該熱管理系統的一部分沿著該電池的該第一表面及一第二表面延伸，該部分與該電池的複數個單元熱連通，並具有至少0.04W/K之擴展係數；及d.該電池及該系統係與該裝置的該外部表面隔開。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201361777612P | 2013-03-12 | 2013-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM487605U true TWM487605U (zh) | 2014-10-01 |
Family
ID=51658798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103204037U TWM487605U (zh) | 2013-03-12 | 2014-03-10 | 可攜式電子裝置熱管理系統 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9673494B2 (zh) |
| EP (1) | EP2973840B1 (zh) |
| JP (1) | JP3204114U (zh) |
| KR (1) | KR200486521Y1 (zh) |
| CN (1) | CN205564920U (zh) |
| ES (1) | ES2686676T3 (zh) |
| TW (1) | TWM487605U (zh) |
| WO (1) | WO2014163926A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6311111B2 (ja) * | 2014-01-29 | 2018-04-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 放熱構造 |
| US9781819B2 (en) * | 2015-07-31 | 2017-10-03 | Laird Technologies, Inc. | Multifunctional components for electronic devices and related methods of providing thermal management and board level shielding |
| JP2017118015A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社トーキン | 電子装置及び電磁干渉抑制体の配置方法 |
| EP3232491A1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-18 | SK Innovation Co., Ltd. | Lithium secondary battery |
| US20180352623A1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-12-06 | Lunera Lighting, Inc. | Utilizing computing resources embedded in led lamps |
| US11923264B2 (en) | 2019-09-20 | 2024-03-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor apparatus for discharging heat |
| KR20210144298A (ko) * | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 엘지전자 주식회사 | 원통형 배터리를 갖는 전자기기 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8211260B2 (en) * | 2003-10-14 | 2012-07-03 | Graftech International Holdings Inc. | Heat spreader for plasma display panel |
| US6982874B2 (en) * | 2003-11-25 | 2006-01-03 | Advanced Energy Technology Inc. | Thermal solution for electronic devices |
| US7292441B2 (en) | 2003-11-25 | 2007-11-06 | Advanced Energy Technology Inc. | Thermal solution for portable electronic devices |
| KR100624950B1 (ko) * | 2004-10-18 | 2006-09-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 방열층이 형성된 전지 외장재 및 이를 이용한 리튬 폴리머전지 |
| BRPI0608134A2 (pt) * | 2005-04-25 | 2016-10-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | aparelho de bateria, e, sistema e método de conexão de bateria |
| CN103193222B (zh) * | 2007-05-17 | 2015-08-12 | 株式会社钟化 | 石墨膜及石墨复合膜 |
| US8501307B2 (en) | 2007-09-04 | 2013-08-06 | Nanotek Instruments, Inc. | Recompressed exfoliated graphite articles |
| US20100108291A1 (en) * | 2008-09-12 | 2010-05-06 | Boston-Power, Inc. | Method and apparatus for embedded battery cells and thermal management |
| US8477499B2 (en) | 2009-06-05 | 2013-07-02 | Laird Technologies, Inc. | Assemblies and methods for dissipating heat from handheld electronic devices |
| US7965514B2 (en) | 2009-06-05 | 2011-06-21 | Laird Technologies, Inc. | Assemblies and methods for dissipating heat from handheld electronic devices |
| US8993153B2 (en) * | 2009-08-14 | 2015-03-31 | Symbol Technologies, Inc. | Ramped battery contact systems and methods |
| DE102010013012A1 (de) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug |
| CN203351708U (zh) | 2010-05-21 | 2013-12-18 | 格拉弗技术国际控股有限公司 | 电池组 |
| US20120034502A1 (en) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | Front Edge Technology | Rechargeable battery with current limiter |
| US8432696B2 (en) * | 2010-12-01 | 2013-04-30 | Apple Inc. | Using a battery pack to facilitate thermal transfer in a portable electronic device |
| KR20120126630A (ko) * | 2011-05-12 | 2012-11-21 | 삼성전기주식회사 | 에너지 저장 장치 및 이의 제조방법 |
| JP2012252888A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Sharp Corp | 二次電池および組電池 |
| EP2667076B1 (en) | 2011-10-31 | 2017-04-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Secondary battery unit |
| US9095077B2 (en) | 2011-11-30 | 2015-07-28 | Apple Inc. | Graphene heat dissipators in portable electronic devices |
-
2014
- 2014-02-27 KR KR2020157000033U patent/KR200486521Y1/ko not_active Expired - Lifetime
- 2014-02-27 ES ES14778515.8T patent/ES2686676T3/es active Active
- 2014-02-27 US US14/771,299 patent/US9673494B2/en active Active
- 2014-02-27 JP JP2016600004U patent/JP3204114U/ja not_active Expired - Lifetime
- 2014-02-27 EP EP14778515.8A patent/EP2973840B1/en active Active
- 2014-02-27 WO PCT/US2014/018945 patent/WO2014163926A1/en not_active Ceased
- 2014-02-27 CN CN201490000432.6U patent/CN205564920U/zh not_active Expired - Lifetime
- 2014-03-10 TW TW103204037U patent/TWM487605U/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150004118U (ko) | 2015-11-13 |
| US9673494B2 (en) | 2017-06-06 |
| EP2973840B1 (en) | 2018-08-01 |
| ES2686676T3 (es) | 2018-10-19 |
| EP2973840A1 (en) | 2016-01-20 |
| JP3204114U (ja) | 2016-05-19 |
| EP2973840A4 (en) | 2016-11-09 |
| CN205564920U (zh) | 2016-09-07 |
| US20160013527A1 (en) | 2016-01-14 |
| WO2014163926A1 (en) | 2014-10-09 |
| KR200486521Y1 (ko) | 2018-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWM487605U (zh) | 可攜式電子裝置熱管理系統 | |
| CN217217226U (zh) | 均热板及电子设备 | |
| TWI489597B (zh) | 服貼性多層熱傳導介面組件和包含其的記憶體模組 | |
| US9095077B2 (en) | Graphene heat dissipators in portable electronic devices | |
| CN213401173U (zh) | 热界面材料件和包括热界面材料件的电子装置 | |
| WO2016058535A1 (en) | Support frame with integrated phase change material for thermal management | |
| US20160266622A1 (en) | Mobile Terminal Heat Dissipation Apparatus and Shielding Cover Frame | |
| CN102150101A (zh) | 嵌入式电池单元和热管理的方法和设备 | |
| US20120140419A1 (en) | Using a battery pack to facilitate thermal transfer in a portable electronic device | |
| WO2015173999A1 (ja) | 電池パックおよび電子機器 | |
| CN206932550U (zh) | 电子终端的散热装置与电子终端 | |
| CN106877629A (zh) | 一种插脚散热的电源适配器 | |
| KR20170080096A (ko) | 방열판 | |
| CN205692938U (zh) | 电子设备 | |
| CN206235991U (zh) | 一种计算机散热器 | |
| CN101290997A (zh) | 散热型电池模块 | |
| JP2016071269A (ja) | 電子機器、及びシステム | |
| KR20080011392A (ko) | 써멀 라미네이션 모듈 | |
| CN104427090A (zh) | 一种移动终端设备及其液态金属散热方法 | |
| CN209843434U (zh) | 电感器系统、片上系统和电子装置 | |
| CN107172872A (zh) | 电子终端的散热装置与电子终端 | |
| CN202998641U (zh) | 散热电路结构及采用上述散热电路结构的终端 | |
| CN219997420U (zh) | 智能眼镜 | |
| KR100498276B1 (ko) | 냉각 장치 | |
| CN206620403U (zh) | 散热结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4K | Annulment or lapse of a utility model due to non-payment of fees |