具有散热构造的电池模块的制作方法

1.本发明涉及一种电池模块，特别是涉及一种利用散热构造以将电池芯充放电产生的热量带走且散热的电池模块。


背景技术：

2.请参阅图1、图2及图3，是现有公知技术中电池模块的俯视剖面图、正视剖面图及侧视剖面图。如图1、图2及图3所示，电池模块100包括有壳体11、多个电池芯12、电池固定架13。电池固定架13包括有第一固定架131及第二固定架132。这些电池芯12将被容置并固定在第一固定架131及第二固定架132之间，且摆设这些电池芯12的第一固定架131及第二固定架132将摆放在壳体11中，通过壳体11来保护电池芯12及第一固定架131及第二固定架132。
3.电池模块100的电池芯12充放电时，会发热升温。为了让电池芯12充放电所产生的热可进行散热，通常会在壳体11的两侧分别设置吹风扇151及抽风扇153。容置有电池芯12的第一固定架131及第二固定架132放置在吹风扇151及抽风扇153之间。吹风扇151将外部的冷空气朝着壳体11内部电池芯12所在位置进行吹风，吹入的冷空气通过发热的电池芯12后成为热空气。接着，抽风扇153抽取热空气，以将热空气往外排放，则，通过吹风扇151的吹风以及抽风扇153对于热空气的抽取，以期充放电发热的电池芯12可以降温。
4.又，电池模块100的电池芯12充放电时，电池芯12的罐体中心是整个电池芯12最热点。再者，电池芯12通常以平行排列方式摆放在电池固定架13中。则，电池芯12的最热点将会位在电池固定架13的正中心。换言之，当电池芯12以平行排列方式摆放在电池固定架13中时，电池芯12的最热点将会正好对应到邻近电池芯12的最热点。则，当电池芯12与邻近的电池芯12温度一致时，电池芯12将会处于等效的绝热状态，电池芯12最热点上的热源将无法分散给邻近的电池芯12。另，电池固定架13通常以塑料所制作而成，由于塑料本身的导热性极差，因此，电池固定架13本身是无法将电池芯12的热导引出来。
5.再者，以往所述多个电池芯12等高地平行排列在长条型的电池固定架13中。因此，吹风扇151所吹的冷空气其绝大部分的风力都会被距离吹风扇151较近的前排电池芯12所挡住而造成高流阻的现象，仅有少数风力能通过前排的电池芯12之间的空隙而流动至后排的电池芯12。因此，距离吹风扇较远的后排电池芯12的热就不容易有效地被带出来。


技术实现要素：

6.本发明的目的，在于提供一种具有散热构造的电池模块，包括有多个电池芯、电池固定架及散热构造。电池固定架用于容置并固定电池芯。散热构造包括有至少一金属板及至少一导热体。金属板设置在多个电池芯的间隙中。导热体设置在金属板的左右两侧上并且是具弹性的构件。当金属板设置在多个电池芯的间隙中时，导热体将会接触那些电池芯罐体中心的外侧面，且导热体的部分结构将会被金属板与那些电池芯所挤压。被挤压的导热体的部分结构将会与电池芯形成有较大面积的接触面。于是，通过导热体的设置，金属板
与电池芯之间将会有较大面积的接触面。当电池芯充放电时，导热体利用较大面积的接触面吸收电池芯充放电所产生的热量且将所吸收的热量传导至金属板上，则，金属板即可快速地将热量从电池芯处带离，藉以避免电池芯运作在高温状态，进而降低电池芯损坏的风险。
7.为达到上述的目的，本发明公布一种具有散热构造的电池模块，其特征在于，包括有：金属壳体；多个电池芯；电池固定架，用于容置并固定那些电池芯，电池固定架设置在金属壳体中；及散热构造，包括有至少一金属板，设置在所述多个电池芯的间隙中或设置在所述多个电池芯与金属壳体的内壁的间隙中；及至少一导热体，其设置在金属板的左右两侧上，其中导热体是具弹性的构件，当金属板设置在那些电池芯的间隙中或设置在所述多个电池芯与金属壳体的内壁的间隙中时，部分的导热体将被金属板与那些电池芯所挤压而紧贴在那些电池芯之上。
8.优选地，金属壳体内部的一侧设有入风口而另一侧设有出风口，电池固定架设置在入风口及出风口之间。
9.优选地，金属板是长条片状的板体，金属板的两端分别对向着入风口及出风口而设置。
10.优选地，金属板的其中一端从电池固定架穿出且连接散热鳍片。
11.优选地，散热鳍片设在入风口旁或吹风口旁。
12.优选地，导热体是导热填充物、导热垫或导热胶带。
13.优选地，电池固定架包括有第一固定架及第二固定架，第一固定架的下表面包括有至少一第一定位槽，第二固定架的上表面包括有至少一第二定位槽，金属板的上侧嵌固在第一固定架的第一定位槽中，而金属板的下侧嵌固在第二固定架的第二定位槽中。
14.进一步地，具有散热构造的电池模块还包括有多个固定件，金属板的上侧及下侧分别设有至少一固定孔，而第一固定架的板体设有至少一第一穿孔及第二固定架的板体设有至少一第二穿孔，每一固定件分别穿过第一固定架上所对应的第一穿孔或第二固定架上所对应的第二穿孔而分别固定在金属板的固定孔中。
15.优选地，金属板包括有第一金属板单元及两个第二金属板单元，第一金属板单元夹设在两个第二金属板单元之间，第一金属板单元包括有底座，所述多个电池芯通过导电连接件的连接器与第一金属板单元的底座接合而电性连接一起，第一金属板单元与第二金属板单元是不同金属材质的构件，第一金属板单元与导电连接件是相同金属材质的构件。
16.优选地，每一电池芯分别通过金属导电架串联另一电池芯，其中电池芯的负极通过第一导线连接系统装置，其中电池芯的正极通过导电连接件的连接器连接金属板的底座，金属板通过第二导线连接系统装置，放电电流从系统装置开始流向那些串联的电池芯且通过金属板回流至系统装置。
附图说明
17.图1是现有公知技术中电池模块的俯视剖面图。
18.图2是现有公知技术中电池模块的正视剖面图。
19.图3是现有公知技术中电池模块的侧视剖面图。
20.图4是本发明电池模块一实施例的俯视透视图。
21.图5是本发明电池模块一实施例的部分构造的立体分解图。
22.图6是本发明电池模块一实施例的部分构造的立体组合图。
23.图7a是本发明散热构造一实施例的立体示意图。
24.图7b是本发明散热构造一实施例的正面示意图。
25.图8是本发明金属板与电池芯挤压导热体的示意图。
26.图9是本发明电池模块又一实施例的俯视透视图。
27.图10是本发明电池模块又一实施例的部分构造的立体组合图。
28.图11是本发明电池模块又一实施例的俯视透视图。
29.图12是本发明电池模块又一实施例的俯视透视图。
30.图13是本发明电池模块又一实施例的部分构造的立体组合图。
31.图14是本发明电池模块的放电电流的电路路径示意图。
32.附图标记说明：100-电池模块；11-金属壳体；12-电池芯；13-电池固定架；131-第一固定架；132-第二固定架；151-吹风扇；153-抽风扇；200-电池模块；21-金属壳体；211-入风口；212-吹风扇；213-出风口；214-抽风扇；22-电池芯；221-第一导线；222-第二导线；223-导电架；224-导电连接件；2241-连接器；23-电池固定架；231-第一固定架；2310-套筒；2311-第一定位槽；2312-第一穿孔；232-第二固定架；2320-套筒；2321-第二定位槽；2322-第二穿孔；24-散热构造；241-金属板；2410-固定孔；2411-第一金属板单元；2412-第二金属板单元；2413-底座；242-导热体；2421-接触面；25-固定件；26-散热鳍片；300-系统装置。
具体实施方式
33.请参阅图4、图5、图6、图7a及图7b，分别是本发明电池模块一实施例的俯视透视图、本发明电池模块一实施例的部分构造的立体分解图、本发明电池模块一实施例的部分构造的立体组合图、本发明散热构造一实施例的立体示意图及正面示意图。如图4、图5及图6所示，本发明电池模块200包括有金属壳体21、多个电池芯22、电池固定架23及至少一散热构造24。
34.电池固定架23包括有第一固定架231及第二固定架232。第一固定架231包括有多个套筒2310，而第二固定架232分别多个套筒2320。各电池芯22的上端套设在第一固定架231的套筒2310中，而下端套设在第二固定架232的套筒2320中，以便各电池芯22能够被固定在第一固定架231及第二固定架232之间，且彼此之间保持间隔。再者，容置及固定有电池芯22的电池固定架23将摆设在金属壳体21的内部，以通过金属壳体21保护电池固定架23及其电池芯22。
35.金属壳体21的两侧分别设置入风口211及出风口213。在一实施例中，入风口211也可以设置有吹风扇212，而出风口213也可以设置有抽风扇214。电池固定架23设置在入风口211及出风口213之间，通过吹风扇212在入风口211的吹风以及抽风扇214在出风口213的抽风，以使金属壳体21内部可以流通空气。
36.每一散热构造24分别包括有金属板241及至少一导热体242。金属板241是长条片状的金属板体，如铝板或铜板，且设置在对应的所述多个电池芯22的间隙中，例如金属板241设置在其中一排电池芯22与另一排电池芯22的间隙中。本发明一较佳实施例中，金属板241的两端分别对着入风口211及出风口213的位置进行设置，如金属板241的其中一端(前
端)对向着入风口211，而另一端(后端)对向着出风口213。导热体242是具弹性的构件，例如导热填充物(gap filter)、导热垫或导热胶带，其以黏合或压合方式设置在金属板241的左右两侧(如两长边的侧面)，如图7a及图7b所示。
37.第一固定架231的下表面包括有至少一第一定位槽2311，而第二固定架232的上表面包括有至少一第二定位槽2321。在进行金属板241与第一固定架231及第二固定架232的组装时，金属板241的上侧嵌固在第一固定架231的第一定位槽2311中，而金属板241的下侧嵌固在第二固定架232的第二定位槽2321中。金属板241通过固定架231、232的定位槽2311、2321以定位在电池固定架23中。
38.进一步地，电池模块200还包括有多个固定件25，如螺丝，金属板241的上侧及下侧分别设有至少一固定孔2410，如螺孔。第一固定架231的板体设有至少一第一穿孔2312，而第二固定架232的板体设有至少一第二穿孔2322。每一固定件25分别穿过第一固定架231上所对应的所述第一穿孔2312或第二固定架232上所对应的第二穿孔2322而分别锁固在金属板241的固定孔2410中。则，金属板241通过固定件25与固定孔2410之间的锁合以稳固地被定位在电池固定架23中。
39.当金属板241设置在对应的所述多个电池芯22的间隙中时，导热体242的部分结构将会接触电池芯22的罐体中心的外侧面，且被金属板241与电池芯22所挤压而紧贴在电池芯22之上。以图8进一步解说，导热体242的厚度也可以设定成2mm，电池芯22与金属板241的间距是1mm。当金属板241设置在对应的所述多个电池芯22的间隙中时，导热体242将会接触电池芯22的罐体中心的外侧面，且导热体242的部分结构将会被金属板241与电池芯22挤压成1mm的厚度，而被挤压的导热体242的部分结构将与电池芯22形成有较大面积的接触面2421。此较大面积的接触面2421将会贴在电池芯22不易散热的区域(如电池芯22罐体中心的外侧面区域)之上。
40.于是，通过导热体242的设置，金属板241与电池芯22之间将会有较大面积的接触面2421。当电池芯22充放电时，导热体242利用较大面积的接触面2421吸收电池芯22充放电所产生的热量且将所吸收的热量传导至金属板241上。金属板241接收电池芯22充放电所产生的热量后，将热量传往靠近入风口211的较低温的一端，以使热量能够被入风口211处的吹风扇212所吹的风进行散热。于是，位在入风口211后排的电池芯22其充放电产生的热量即可通过散热构造24快速地带离，以避免位在入风口211后排的电池芯22运作在高温状态，进而降低电池芯22损坏的风险。
41.如图9及图10所示，在本发明又一实施例中，金属板241的其中一端(如前端)从电池固定架23穿出且连接散热鳍片26，散热鳍片26也可以选择锁固方式固定在金属板241的其中一端上且设在入风口211旁。当然，本发明又一实施例中，金属板241的另一端(如后端)也可以从电池固定架23穿出且连接另散热鳍片26，并将散热鳍片26锁固在金属板241的另一端上且设在出风口213旁。经由散热鳍片26的设置，金属板241上所传导的热量将可以集中在散热鳍片26上而快速地被入风口211的吹风扇212吹风散热或出风口213的抽风扇214抽风散热。
42.请参阅图11，是本发明电池模块又一实施例的俯视透视图。如图11所示，本实施例金属板241除了设置在所述多个电池芯22的间隙外，另可以设置在所述多个电池芯241与金属壳体21的间隙中。则，接触金属壳体21的金属板241其上所传导的热量能够热容在金属壳
体21上或通过金属壳体21散热。
43.请参阅图12、图13及图14，分别是本发明电池模块又一实施例的俯视透视图、本发明电池模块又一实施例的部分构造立体组合图及本发明电池模块的放电电流的电路路径示意图。如图12、图13及图14所示，每一电池芯22分别通过金属导电架223与另一电池芯22串联一起。电池模块200的其中电池芯22的负极通过第一导线221连接系统装置300，而第一金属板单元2412通过第二导线222连接系统装置300。电池模块200的其中电池芯22的正极通过导电连接件224连接金属板241。
44.一般而言，铜远远高于铝的单价，为了降低散热构造的成本，本发明金属板241是以铝板作为优先选择。此外，铜的导电性优于铝的导电性，因此，连接端子(如导电连接件224、金属导电架223)通常以铜做为主体。铝的化学性质要比铜的化学性质活泼，若将铜材质的导电连接件224直接与铝材质的金属板241的连接件对接的话，导电连接件224与金属板241的连接件之间的接合处将产生电化学反应，进而产生金属板241的连接件的腐蚀。金属板241的连接件被腐蚀后，导电连接件224与金属板241的连接件之间的接合处的接触电阻(contact resistance)将会增加，电阻增加就会发热。久而久之，导电连接件224与金属板241的连接件之间的接合处就容易产生危险的情况，甚至导致断线。
45.为了避免铜连接件与铝连接件直接对接，本发明金属板241是设计成三层板构造，其包括有第一金属板单元2411及两个第二金属板单元2412。第一金属板单元2411夹设在两个第二金属板单元2412之间。第一金属板单元2411与第二金属板单元2412是不同金属材质的构件。例如：第一金属板单元2411是铜制的板体，而第二金属板单元2412是铝制的板体。再者，导电连接件224及第一金属板单元2411是相同金属材质的构件，如铜。进一步地，导电连接件224包括有连接器2241，而第一金属板单元2411包括有底座2413。导电连接件224与第一金属板单元2411通过连接器2241及底座2413之间的锁合以接合一起。如此，铜材质的导电连接件224的连接器2241与铜材质的第一金属板单元2411的底座2413接合一起，将可避免连接器2241与底座2413之间的接合处产生腐蚀。
46.本发明第一金属板单元2411用于作为电源导体。当系统装置300提供放电电流id时，放电电流id经由第一导线221流向电池模块200的电池芯22。放电电流id经由金属导电架223于串联连接的电池芯22上进行流动。在流过串联连接的电池芯22后，放电电流id经由导电连接件224流向第二金属板单元2412。流经第二金属板单元2412后，放电电流id从第二导线222回流至系统装置300。则，通过大面积的第二金属板单元2412作为电源导体，将可以增加电池模块200供电回路上的稳定性。
47.以上所述者，仅是本发明的实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书所述的形状、构造、特征及精神所做的等同变化与修饰，均应包含于本发明的权利要求内。