充电电池模块的制作方法

本发明涉及一种充电电池模块。特别涉及一种具有固定结构及散热功能的充电电池模块。

背景技术：

充电电池广泛地应用于许多产品中，诸如笔记本电脑、平板电脑、移动电话，甚至是大型电动车与机器人。由于前述装置的内部空间有限，如何安置充电电池组(或电池芯)，防止因为震荡而有充电电池组(电池芯)脱落，并确保运作时散热能有效进行，对于设计这些装置的工程师来说，一直是需要按个别情况，随时注意解决的问题。

回顾现有技术，有许多方式值得参考。请见图1，美国专利第6,465,123号提出一种箱状充电电池模块1，其由一上盖(未绘示)、一底版11及多个固定结构12所构成。固定结构12具有多个相连半圆弧结构，其半圆弧刚好可以容置半个充电电池芯20。底版11上也有相应的半圆弧结构，固定结构12的半圆弧结构与底版11相应的半圆弧结构结合，可以固定数个充电电池芯20。此外，两个固定结构12的半圆弧结构相结合，也能另外固定数个充电电池芯20。如此，多层的充电电池芯20组成了电池模块1的主要部分。最后将上盖(未绘示)与底版11结合，电池模块1就形成了。许多电池模块采用了相似于本发明的结构来制造，但明显的缺点就是这样的结构需要依照不同的应用主体(设备)，开不同的模具。成本考量下，不甚经济。此外，其散热效果也有限。

又如图2所示，另一现有技术提供了一种电池模块3，包含了：第一电池托架31、第二电池托架32以及液冷散热模块33，每一电池托架31、32具有复数个镂空容置部34，以对应容置复数个电池单元40；液冷散热模块33包含:入口流道331、出口流道332、具有流道的流道板333以及连接于流道板333两相对侧的第一连接构件334、第二连接构件335；其中，第一电池托架31与第二电池托架32可相互堆迭设置，且第一电池托架31与第二电池托架32之间设置流 道板333，其两相对侧则以第一连接构件334与第二连接构件335分别固定的，当冷却液体自入口流道331流入后，输入流道板333的流道，将电池托架31与32中的电池单元40产生的热能携走，并输送至另一侧的第二连接构件335，再由出口流道332流出。

前述的电池模块3确实能因为液冷散热模块33的设计，使得电池单元40运作时产生的热量，能有效且快速地传导至电池模块3外。但因为结构上多了液冷散热模块33，除了增加电池模块3的建置成本外，组装上也费时耗工。

是故，一种充电电池模块，具有较低成本与易组装性，在运作时能有效散热，且又能固定其内部电池芯，亟待业界努力研发。

技术实现要素：

已知的充电电池模块，存在着散热不易与价格偏高的问题。此外，为了便于固定其内的充电电池芯及强化散热，充电电池模块的组装非常不便，散热效果也不好。

因此，需要研发具有较低成本与易组装性，在运作时能有效散热，且又能固定其内部电池芯的充电电池模块。本发明的充电电池模块即具上述特点。

依照本发明的一种态样，一种充电电池模块，包含：复数个充电电池芯，具有一致的外型且以相同方向排列，以至少一固定单元固定彼此相对位置，该复数个充电电池芯以串联及╱或并联方式连接以储存及提供电力；至少一正极端导电片，电连接二个以上充电电池芯的正极；至少一负极端导电片，电连接二个以上充电电池芯的负极；及复数个硅胶导热结构，每一硅胶导热结构设置于该正极端导电片上或该负极端导电片下，通过该正极端导电片触及充电电池芯的正极，或通过该负极端导电片触及充电电池芯的负极，用以将在正极或负极的热量向充电电池芯外部引导。

该充电电池模块可进一步包含至少一个外部导热结构，该外部导热结构与该硅胶导热结构接触，用以将硅胶导热结构的热量向外部环境散发。

依照本发明构想，该固定单元为胶，固结填充于充电电池芯之间。

该固定单元可进一步包含：二端部固定结构，每一包含：一端部容置部，该端部容置部包括至少一个限位结构，以容置该充电电池芯的一端并限制充电电池芯移动不能超出该限位结构；及复数个端部固定管，与该端部容置部连接；复数个螺栓；及复数个螺帽。其中，该二端部固定结构反向设置，每一螺栓穿 过一端部固定管而至另一端部固定结构的对应端部固定管，凭借结合一螺帽而沿该螺栓的轴向，固定放置于二端部固定结构间的充电电池芯；该端部容置部的末端开口，以让电极露出。

依照本发明构想，该端部固定结构由热固性塑胶或金属材料制成。

依照本发明构想，该正极端导电片材料为石墨、镍、铝、黄铜或红铜。

依照本发明构想，该负极端导电片材料为石墨、镍、铝、黄铜或红铜。

依照本发明构想，该硅胶导热结构为长条状、梯状或网格状。

本发明所提供的充电电池模块，可在正常运作下，有效的进行散热，并固定充电电池芯，免于因晃动而造成充电电池芯散落的情形。其材料精简，价格相对一般充电电池模块便宜。该充电电池模块易于组装，且方便凭借硅胶导热结构与外部导热结构，将来自充电电池芯的热量向外部环境散发。

附图说明

图1为一种箱状充电电池模块前案的立体图；

图2为一电池模块前案的分解图；

图3为依照本发明的充电电池模块的实施例的分解图；

图4为该充电电池模块的剖面图；

图5显示该充电电池模块的部分组合方式；

图6为依照本发明的充电电池模块的另一实施例的分解图。

附图标记说明：1-充电电池模块；11-底版；12-固定结构；20-充电电池芯；3-电池模块；31-第一电池托架；32-第二电池托架；33-液冷散热模块；331-入口流道；332-出口流道；333-流道板；334-第一连接构件；335-第二连接构件；34-容置部；40-电池单元；50-充电电池模块；501-充电电池芯；501a-正极端；501b-负极端；5021-端部容置部；5021a-限位结构；5022-端部固定管；502a-正极端部固定结构；502b-负极端部固定结构；503a-正极端导电片；503b-负极端导电片；504a-正极硅胶导热结构；504b-负极硅胶导热结构；505a-正极外部导热结构；505b-负极外部导热结构；506-螺栓；507-螺帽；513a-正极端导电片；513b-负极端导电片；514a-正极硅胶导热结构；514b-负极硅胶导热结构。

具体实施方式

本发明将凭借参照下列的实施例而更具体地描述。

第一实施例

请参阅图3至图5。图3为一充电电池模块的分解图，图4为该充电电池模块组装完成后，沿该充电电池模块图3一侧A-A’线，向另一侧水平横跨平面的剖面图。由图3可知，依照本发明的一充电电池模块50可由以下装置组成：24个充电电池芯501、1个正极端部固定结构502a、1个负极端部固定结构502b、1个正极端导电片503a、1个负极端导电片503b、1个正极硅胶导热结构504a、1个负极硅胶导热结构504b、1个正极外部导热结构505a与1个负极外部导热结构505b。应当注意的是，本实施例是依照一种电源需求所设计的。实作上，依照不同的需求，该充电电池模块50可以设有二个以上的充电电池芯501，并不限定于24个。

该24个充电电池芯501，具有一致的外型且以相同方向排列，以至少一固定单元固定彼此相对位置，常用者如18650锂充电电池。该复数个充电电池芯以串联及╱或并联方式连接，做为充电电池模块50的核心，可储存及提供电力。如图4所示，充电电池芯501是以四列，每列6个的方式排列。排列的方式不限定于此，可随着充电电池芯数量而变。举例而言，如果充电电池芯数目是16个，排列方式可以是4列，每列4个，或者2列，每列8个。在设计上，最好充电电池芯排列于同一平面上，以减少组装时的空间浪费。充电电池芯51彼此可以串联或并联方式连接，提供一特定电力。由于本发明并不涉及充电电池芯的连接方式，凡能达成单位充电电池组能提供的电量的设计，都可做为充电电池芯51的连接方式。于本实施例中，24个充电电池芯501是凭借所有正极连接到正极端导电片503a，所有负极连接到负极端导电片503b而并联相接。

简单的固定做法，前述的固定单元可以是胶，固结填充于充电电池芯501之间。然而，胶的固定能力会在使用一段时间后劣化，导致充电电池芯501散落。本发明提供一种好的固定单元型式。请见图5。该固定单元的组成包括前述的二端部固定结构(正极端部固定结构502a与负极端部固定结构502b)、数个螺栓506与数个螺帽507。正极端部固定结构502a和负极端部固定结构502b的外观型式相同，各具有1端部容置部5021与7个端部固定管5022。端部容置部5021是由至少一个限位结构5021a所组成，用来容置该充电电池芯501的一端(即，正极端部固定结构502a的限位结构5021a用来容置充电电池芯501的正极端501a，负极端部固定结构502b的限位结构5021a用来容置充电电池芯501的负极端501b)，并限制充电电池芯501移动不能超出该限位结构5021a。在 本实施例中，因为充电电池芯501有24个，故限位结构5021a也有24个。限位结构5021a的数量可以随着充电电池芯501的数量而增减，可以多设。

端部固定管5022的一端与端部容置部5021连接，另一端突出于端部容置部5021外，两端不封死。端部固定管5022的分布，对正极端部固定结构502a或负极端部固定结构502b来说最好是点对称。如此一来，两个同一种形式的固定结构就能反向设置，利用端部固定管5022的一端定位。在本实施例中，端部固定管5022的分布对端部容置部5021的中心点成点对称分布。其一端部固定管5022可让一螺栓506穿过，而至另一端部固定结构的对应端部固定管5022，凭借结合一螺帽507而结合。因此，沿该螺栓506的轴向，24个充电电池芯501可固定放置于正极端部固定结构502a与负极端部固定结构502b间。要注意的是，端部容置部5022的末端开口，以让电极露出。在本实施例中，虽然端部固定管5022有7个，不一定每一个都要上螺栓506固定。如图5所示，仅用四组螺栓506与螺帽507，在以虚线圈选的端部固定管5022进行固定。

材料方面，正极端部固定结构502a与负极端部固定结构502b可由热固性塑胶或金属材料制成。热固性塑胶方面，ABS塑胶料是较佳；金属方面，铝或铝合金较佳。

在本实施例中，正极端导电片503a与负极端导电片503b的数量都只有一个，而实作上不限定(多导电片结构请参见第二实施例)。正极端导电片503a用来电连接二个以上充电电池芯501的正极，负极端导电片503b用来电连接二个以上充电电池芯501的负极。由端部容置部5022末端开口露出的正极端501a与负极端501b，各直接接触正极端导电片503a与负极端导电片503b上的”|”型细切槽(其中之一为图3的方形虚线框所标注)。该细切槽与各导电片其余的镂空部分是为了减少热膨胀变形所设计，实作上也可以不用存在。前述的二导电片材质最好为黄铜，这是因为黄铜的价格便宜、弹性佳以及导电系数高。实作上，它们也可以使用石墨、镍、铝或红铜为材料。

正极硅胶导热结构504a设置于该正极端导电片503a上，通过正极端导电片503a触及充电电池芯501的正极，用以将在正极的热量向充电电池芯501外部引导。同样地，负极硅胶导热结构504b设置于负极端导电片503b下，通过负极端导电片503b触及充电电池芯501的负极，用以将在负极的热量向充电电池芯501外部引导。在本实施例中，正极硅胶导热结构504a与负极硅胶导热结构504b是呈粗网格状。在网格中纵向带与横向带的交会处，即是与电极通过导电 片触及之处。正极硅胶导热结构504a与负极硅胶导热结构504b可以是将硅胶片冲压成型。镂空网格除了节省材料，可容置固定单元中螺栓506与螺帽507突出导电片外的部分外，对某些接于有通风系统的电池模块，充电电池芯侧向发散的热量，可以通过镂空网格，由循环空气带走。

在本实施例中，正极外部导热结构505a与负极外部导热结构505b为两块金属片，设立于充电电池模块50的外侧。二外部导热结构各与二硅胶导热结构接触，用以将硅胶导热结构的热量向外部环境散发。然而，为了组装方便，正极外部导热结构505a与负极外部导热结构505b也可以是充电电池模块50的外壳，仅坐落位置不同。

第二实施例

依照本发明的精神，充电电池模块50的组成可有以下的变化。请参见图6，图6为第二实施例的分解图。图6与图3中相同号码的元件，具有相同的功能与坐落位置。由该图可以很清楚的看到，原正极端导电片503a、负极端导电片503b、正极硅胶导热结构504a与负极硅胶导热结构504b，各由2个正极端导电片513a、2个负极端导电片513b、4个正极硅胶导热结构514a与4个负极硅胶导热结构514b所取代。以下说明各个取代元件的新功能。

在此实施例中，正极端导电片513a与负极端导电片513b的材料同正极端导电片503a，但外观方面，该二导电片呈梯状。靠左侧的12个充电电池芯501凭借一组正极端导电片513a与负极端导电片513b并联，靠右侧的12个充电电池芯501凭借另一组正极端导电片513a与负极端导电片513b并联，两组充电电池芯501可再串联。也就是使用与第一实施例相同的充电电池芯501与固定单元，可以达到不同的电压输出规格。此外，正极硅胶导热结构514a与负极硅胶导热结构514b是呈长条状，当然也可以像正极端导电片513a般呈梯状。长条状的好处是成形更容易，但缺点是定位于正极端导电片513a或负极端导电片513b上较不易。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。