电池模组的制作方法

本发明关于一种电池模组，尤指一种被动式散热的电池模组。

背景技术：

电池是一种利用化学反应以将化学能转为电能的装置。电池模组包含多个电池，故相较单一电池可提供更大的电流及更长的使用时间。然而，电池原则上于运作时会产生热，使得电池的温度升高，不利于放电效率。为使电池模组的体积减少，电池模组包装的电池通常紧密排列，但这种排列方式通常使得电池产生的热更难以消散，使得电池的温度居高不下。为使电池模组于运作时不致温度过高，目前通常于整个电池模组外侧壳体使用散热鳍片，但一般而言，散热效率有限。而且，当电池模组体积较大时，例如包含两组相邻设置的电池时，电池模组中心处的温度将仍难以有效降低，电池模组的放电效率改善有限。另外，亦可使用风扇(或再搭配散热鳍片)，以对电池模组产生强制对流，提升散热效率，进而有效降低电池模组整体温度。然而，风扇需额外的电力驱动，通常是直接由电池模组提供，增加电池模组负担。此外，由于为使风扇产生的强制气流能顺利流动而所需的空间及风扇(或再加上散热鳍片)的设置空间，采用此解决方案的电池模组整体(包含电池模组本体、风扇及散热鳍片)的体积将明显地增大，不利于电池模组的设置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电池模组，以解决上述问题。

为了达到上述目的，第一方面，本发明提供一种电池模组，包含外壳、第一电池组、第一热传导件、第二电池组及第二热传导件。该外壳包含第一壳体部、相对于该第一壳体部的第二壳体部、及连接该第一壳体部及该第二壳体部的两连接部，该第一壳体部具有第一通道侧壁及第一容置空间，该第二壳体部具有第二通道侧壁及第二容置空间，该第一通道侧壁与该第二通道侧壁相对设置且形成贯穿通道，且该第一壳体部、该第二壳体部、及该两连接部环绕该贯穿通道而构成环形结构，且该贯穿通道上下延伸于该环形结构中。该第一电池组设置于该第一容置空间内。该第一热传导件设置于该第一容置空间内且接触该第一电池组及该第一通道侧壁。该第二电池组设置于该第二容置空间内。该第二热传导件设置于该第二容置空间内且接触该第二电池组及该第二通道侧壁。藉此，该贯穿通道于该电池模组运作时，基于烟囱效应产生一气流，该气流流贯该贯穿通道，可降低该第一通道侧壁与该第二通道侧壁的温度，进而降低该电池模组整体的温度。

较佳的，另包含第三热传导件，该第三热传导件相对于该第一热传导件设置于该第一容置空间内，其中该第一壳体部具有相对于该第一通道侧壁的外侧壁，该第三热传导件接触该第一电池组及该外侧壁。

较佳的，该第一热传导件包含导热片及与该导热片接触的均温板，该导热片设置于该均温板与该第一电池组之间且接触该第一电池组，该均温板设置于该导热片与该第一通道侧壁之间且接触该第一通道侧壁。

较佳的，该第一电池组包含多个电池，每一个电池具有电池中轴、正极与负极，该电池中轴自该正极水平延伸至该负极。

较佳的，该第一电池组包含第一电极片及相对于该第一电极片的第二电极片，该多个电池至少区分为第一组电池及第二组电池，该第一组电池的正极与该第一电极片电性耦合，该第一组电池的负极与该第二电极片电性耦合。

较佳的，该外壳包含上壳体及下壳体，该下壳体与该上壳体衔接以形成该第一壳体部、该第二壳体部及该两连接部。

较佳的，该外壳另具有连结构件，该第一通道侧壁位于该上壳体，该上壳体具有连结构件座，该连结构件穿过该下壳体而结合于该连结构件座。

较佳的，该上壳体具有顶表面及连接该顶表面的贯穿槽，该下壳体具有底表面及连接该底表面的穿孔，该贯穿槽与该穿孔对齐并形成该贯穿通道，使得该贯穿通道贯穿该顶表面及该底表面。

较佳的，该下壳体具有突出于该底表面的多个支撑脚。

较佳的，该外壳是密封的。

较佳的，该第一容置空间与该第二容置空间经由该两连接部连通。

第二方面，本发明提供一种电池模组，包含上壳体、下壳体、第一电池组、第一热传导件、第二电池组及第二热传导件。该上壳体具有第一容置空间、第二容置空间及位于该第一容置空间及该第二容置空间之间的一贯穿槽，该贯穿槽具有第一槽侧壁与第二槽侧壁，该第一槽侧壁位于该第一容置空间与该第二槽侧壁之间，该第二槽侧壁位于该第二容置空间与该第一槽侧壁之间，该贯穿槽上下贯穿该上壳体。该下壳体与该上壳体结合，该下壳体具有穿孔，该贯穿槽与该穿孔对齐并形成贯穿通道。该第一电池组设置于该第一容置空间内。该第一热传导件设置于该第一容置空间内，该第一热传导件具有第一平面与第二平面，该第一平面接触该第一电池组，该第二平面接触该第一槽侧壁。该第二电池组设置于该第二容置空间内。该第二热传导件设置于该第二容置空间内，该第二热传导件具有第三平面与第四平面，该第三平面接触该第二电池组，该第四平面接触该第二槽侧壁。其中，该贯穿通道上下贯穿该电池模组以于该电池模组运作时产生烟囱效应气流，该烟囱效应气流由下往上流过该贯穿通道，进而降低该第一槽侧壁与该第二槽侧壁的温度。该电池模组整体的温度也因而降低。

较佳的，该第一热传导件包含导热片及与该导热片接触的均温板，该导热片设置于该均温板与该第一电池组之间且接触该第一电池组，该均温板设置于该导热片与该第一槽侧壁之间且接触该第一槽侧壁。

较佳的，该第一电池组包含第一电极片及多个电池，每一个电池具有电池中轴、正极与负极，该电池中轴自该正极水平延伸至该负极，该多个电池的该正极及该负极其中之一电性耦合于该第一电极片，该第一热传导件的该第一平面接触该第一电极片。

较佳的，该电池模组另具有连结构件，该第一槽侧壁底面具有连结构件座，该连结构件穿过该下壳体而结合于该连结构件座，使该第一槽侧壁连结于该下壳体。

较佳的，该连结构件座的厚度大于该第一槽侧壁的厚度，该连结构件座至少部分突出于该贯穿通道中。

相较于现有技术，根据本发明的电池模组利用结构外壳于其中间部位形成贯穿通道，于运作时使得该贯穿通道产生气流(即该烟囱效应气流)流贯该贯穿通道，故能在不使用额外电能且无需额外空间供风扇设置的情形下，提升对流散热效率。

附图说明

图1为根据本发明的一实施例的电池模组的示意图。

图2为图1中电池模组的爆炸图。

图3为图1中电池模组沿线X-X的剖面图。

图4为图2中电池模组的上壳体于另一视角的示意图。

图5为图2中电池模组的下壳体于另一视角的示意图。

图6为图2中电池模组的第一电池组的爆炸图。

图7为图6中第一电池组的电池与电极片组合的示意图。

图8为图2中电池模组的第二电池组的爆炸图。

图9为图8中第二电池组的电池与电极片组合的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1至图5，其中图3于横向比例放大，以清楚显示结构横向相对位置。根据本发明的一实施例的电池模组1包含外壳10、第一电池组12、第二电池组14、第一热传导件16、第二热传导件18及控制模组20。于本实施例中，外壳10包含上壳体102及下壳体104，上壳体102及下壳体104结合形成容置空间以容置第一电池组12、第二电池组14、第一热传导件16、第二热传导件18及控制模组20。以外壳10整体而言，外壳10包含第一壳体部106、相对于第一壳体部106的第二壳体部108、及连接第一壳体部106及第二壳体部108的两连接部110；于图1及图3中，第一壳体部106、第二壳体部108及连接部110均以虚线框示其范围。第一壳体部106、第二壳体部108、及该两连接部110环绕连接形成环形结构(如图1所示)。第一壳体部106具有第一通道侧壁1062及第一容置空间1064，第二壳体部108具有第二通道侧壁1082及第二容置空间1084，第一通道侧壁1062与第二通道侧壁1082相对设置且形成一贯穿通道112，故贯穿通道112形成于第一容置空间1064与第二容置空间1084之间。第一壳体部106、第二壳体部108、及该两连接部110环绕贯穿通道112，贯穿通道112上下延伸于该环形结构中(如图3所示)，故于本实施例中，贯穿通道112的通道侧壁包含通道侧壁1062、1082及连接部110相邻贯穿通道112的侧壁。

第一电池组12及第二电池组14大致以矩形方块表现于图中，以简化图面。第一电池组12设置于第一容置空间1064内，第二电池组14其设置于第二容置空间1084内。第一热传导件16其设置于第一容置空间1064内且接触第一电池组12及第一通道侧壁1062的内侧表面1062a，第二热传导件18设置于第二容置空间1084内且接触第二电池组14及第二通道侧壁1082的内侧表面1082a。藉此，第一电池组12于运作时产生的热可经由第一热传导件16传导至第一通道侧壁1062，再经由贯穿通道112以对流的方式散热(以箭头表示)；同理，第二电池组14于运作时产生的热可经由第二热传导件18传导至第二通道侧壁1082，再经由贯穿通道112以对流的方式散热(以箭头表示)。

于本实施例中，贯穿通道112垂直延伸且贯穿外壳10的上表面(即上壳体102的顶表面102a)及下表面(即下壳体104的底表面104a)，故自第一通道侧壁1062的外侧表面1062b及第二通道侧壁1082的外侧表面1082b散出的热可加热贯穿通道112内的空气，使得贯穿通道112内的空气温度高于贯穿通道112外的空气温度，故而贯穿通道112内的空气受到向上移动的驱动力。换言之，贯穿通道112于电池模组1运作时产生一烟囱效应气流(以空心箭头表示于图3中)，此气流由下往上流过贯穿通道112，进而降低第一通道侧壁1062与第二通道侧壁1082的温度；其中，贯穿通道112内的空气自顶表面102a流出贯穿通道112，外部空气自底表面104a补充进入贯穿通道112。此基于烟囱效应产生的气流，其流速、流量、热传量可基于流体力学知识自该贯穿通道112的几何尺寸(包含第一通道侧壁1062与第二通道侧壁1082间的间距)、流体性质等因素而可计算出，故于实作上，贯穿通道112的实际几何尺寸可根据产品需求而设计，不另赘述。另外，于本实施例中，贯穿通道112垂直延伸，但本发明不此为限；例如斜向延伸亦能产生烟囱效应，进而增加对流流速，增加散热效率。又，贯穿通道112亦不以单一流道为限；于实作上，贯穿通道112的流道设计可配合产品的使用环境而设计，原则上贯穿通道112具有垂直方向延伸的连续流道，即可产生烟囱效应。

于本实施例中，第一容置空间1064与第二容置空间1084经由该两连接部110连通，亦即该两连接部110本身亦形成容置空间，使得外壳10形成的容置空间(包含容置空间1064、1082及该两连接部110形成的容置空间)亦环绕贯穿通道112。控制模组20分别与第一电池组12与第二电池组14电连接。于本实施例中，第一电池组12与第二电池组14串联，例如经由电线或金属片电连接电极连接端12a、14a，控制模组20分别与第一电池组12的电极连接端12b(以隐藏线绘示于图2中)及第二电池组14的电极连接端14b电连接。此外，于本实施例中，外壳10是密封的，具有防水效果，外部湿气不会进入外壳10内部(即容置空间1064、1082及连接部110形成的容置空间)。其中，控制模组20经由设置于上壳体102的电连接器22提供外部负载电连接接口，电连接器22本身具防水效果且与上壳体102以密封结构(例如使用防水垫圈或以硅胶、树脂填充间隙)结合，故仍能保持外壳10的密封性。此外，于本实施例中，控制模组20包含一电路板及设置其上所需的电子元件及用于与其他元件(例如第一电池组12、第二电池组14及电连接器22)连接的电连接器，其具体结构可以是一般电池模组的控制模组，不另赘述。

另外，于本实施例中，上壳体102及下壳体104衔接形成外壳10，亦即形成第一壳体部106、第二壳体部108及该两连接部110。其中下壳体104大致呈一板状，故外壳10形成的容置空间1064、1084及连接部110形成的容置空间均位于上壳体102，而形成贯穿通道112的结构亦大部分位于上壳体102；换言之，上壳体102实质上具有第一容置空间1064及第二容置空间1084。上壳体102还具有位于第一容置空间1064及第二容置空间1084之间的贯穿槽1022，贯穿槽1022具有第一槽侧壁1022a与第二槽侧壁1022b，第一槽侧壁1022a位于第一容置空间1064与第二槽侧壁1022b之间，第二槽侧壁1022b位于第二容置空间1084与第一槽侧壁1022a之间，贯穿槽1022上下贯穿上壳体102，即贯穿槽1022连接顶表面102a(请并参图4)；下壳体104具有穿孔1042，穿孔1042贯穿下壳体104，即穿孔1042连接底表面104a(请并参图5)。贯穿槽1022与穿孔1042对齐并形成贯穿通道112，使得贯穿通道112贯穿顶表面102a及底表面104a。

补充说明的是，请并参阅图3及图5，于本实施例中，因下壳体104大致呈板状，故第一通道侧壁1062与第二通道侧壁1082均位于上壳体102，其中第一通道侧壁1062实质相当于第一槽侧壁1022a，第二通道侧壁1082实质相当于第二槽侧壁1022b。贯穿通道112于电池模组1运作时产生的烟囱效应气流，由下往上流过贯穿通道112，进而降低第一槽侧壁1022a与第二槽侧壁1022b的温度。虽然于本实施例中，形成的容置空间1064、1082及贯穿通道112的结构大部分位于上壳体102，但本发明不以此为限；例如外壳10改以所占空间大致相同的上、下壳体组合，使得容置空间1064、1082及贯穿通道112的结构亦大致平均形成于上、下壳体。此时，第一通道侧壁即为上壳体的第一槽侧壁及下壳体对应的穿孔侧壁组合形成，第二通道侧壁即为上壳体的第二槽侧壁及下壳体对应的穿孔侧壁组合形成。

此外，于本实施例中，外壳10另具有多个连结构件114，上壳体102具有多个连结构件座1024，位于第一槽侧壁1022a及第二槽侧壁1022b的底面，下壳体104对应具有多个连结构件孔1044，连结构件座1024的厚度1024a大于第一槽侧壁1022a及第二槽侧壁1022b的厚度1022c，连结构件座1024至少部分突出于贯穿通道112(或贯穿槽1022)中。于本实施例中，第一槽侧壁1022a及第二槽侧壁1022b具有相同厚度，但本发明不以此为限。于上壳体102与下壳体104衔接时，连结构件孔1044对齐对应的连结构件座1024，连结构件114自其中一个连结构件孔1044穿过下壳体104而结合于对应的连结构件座1024中，使第一槽侧壁1022a及第二槽侧壁1022b连结于下壳体104。其中，连结构件114可为螺丝，连结构件座1024为配合的螺孔；但本发明不以此为限，例如连结构件114可为卡柱(例如其末端弹性膨胀)，连结构件座1024为卡孔(例如简单地为通孔，可容许该卡柱末端弹性变形通过并能卡持住该末端)。此外，于实际应用中，可于上壳体102与下壳体104结合面间设置密封环，以利于外壳10的密封性。又，本发明不以前述上壳体102与下壳体104的衔接结构为限，例如上壳体102与下壳体104得以胶粘、卡勾与勾槽、额外的扣紧物(例如夹子)或其他固定件结合。另外，于本实施例中，下壳体104具有突出于底表面104a的多个支撑脚1046，支撑脚1046除了具有平稳支撑电池模组1的功能外，还具有抬高底表面104a的效果(亦即于底表面104a与支撑、固定外壳10的支架的平面(以粗链线表示于图3中)之间形成相当的空隙，可供空气平顺流动)，使得空气能顺利地自底表面104a补充进入贯穿通道112，亦即使该烟囱效应气流能平顺流动。

此外，于本实施例中，第一热传导件16具有第一平面16a与第二平面16b，其中第一平面16a接触第一电池组12，藉以提升第一电池组12与第一热传导件16间的热传导效率；第二平面16b接触第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062的内侧表面1062a)，藉以提升第一热传导件16与第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062)间的热传导效率。藉由前述平面接触，自第一电池组12至第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062)的热传导效率得以提升，进而增进该烟囱效应气流对第一电池组12的散热效率。同理，第二热传导件18具有第三平面18a与第四平面18b，第三平面18a接触第二电池组14，第四平面18b接触第二槽侧壁1022b(或第二通道侧壁1082的内侧表面1082a)。藉由前述平面接触，自第二电池组14至第二槽侧壁1022b(或第二通道侧壁1082)的热传导效率得以提升，进而增进该烟囱效应气流对第二电池组14的散热效率。补充说明的是，第一热传导件16与第一电池组12及第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062)的接触不以平面接触为限，原则上，第一热传导件16与第一电池组12及第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062)以紧密的方式贴合，即可产生面接触的效果；关于第二热传导件18，亦同。

此外，于实际应用中，第一热传导件16可为单一结构件或一组合件，此可视产品对散热的需求(包含热传量、电池组12、14的温度分布等)而定。于本实施例中，第一热传导件16包含导热片162及与导热片162接触的均温板164，导热片162设置于均温板164与第一电池组12之间且接触第一电池组12，均温板164设置于导热片162与第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062)之间且接触第一槽侧壁1022a(或第一通道侧壁1062)；同样的，第二热传导件18包含导热片182及与导热片182接触的均温板184，导热片182设置于均温板184与第二电池组14之间且接触第二电池组14，均温板184设置于导热片182与第二槽侧壁1022b(或第二通道侧壁1082)之间且接触第二槽侧壁1022b(或第二通道侧壁1082)。其中，导热片162、182可由导热硅垫(thermally conductive silicon pad)、石墨烯(例如导热石墨片材，thermal flexible graphite sheet)或其他具有导热效果的片状或板状物质制作，均温板164、184可由一金属板件制作，例如铜板、铝板、氮化铝陶瓷涂层铝板等。于实际应用上，第一热传导件16以单一结构件制作时，其可由一金属板件(例如铜板、铝板、氮化铝陶瓷涂层铝板)、导热硅垫、石墨烯或其他具有导热效果的片状或板状物质制作。另外，于本实施例中，上壳体102及下壳体104为塑胶射出件，但本发明不以此为限。

另外，于本实施例中，电池模组1除利用贯穿通道112散热外，亦利用外壳10的其他结构散热。如图2及图3所示，电池模组1还包含第三热传导件17及第四热传导件19，第一壳体部106具有相对于第一通道侧壁1062的外侧壁1066，第二壳体部108具有相对于第二通道侧壁1082的外侧壁1086。第三热传导件17相对于第一热传导件16设置于第一容置空间1064内且接触第一电池组12及外侧壁1066，使得第一电池组12于运作时产生的热亦经由第三热传导件17传导至外侧壁1066，以对流的方式散热(以箭头表示)。第四热传导件19相对于第二热传导件18设置于第二容置空间1084内且接触第二电池组14及外侧壁1086，使得第二电池组14于运作时产生的热亦经由第四热传导件19传导至外侧壁1086，以对流的方式散热(以箭头表示)。另外，前述关于第一热传导件16的变化例说明亦适用于第三热传导件17及第四热传导件19，不另赘述。

请参阅图6及图7。于本实施例中，第一电池组12包含多个电池120、电池固定架122a、122b、第一电极片124、相对于第一电极片124的第二电极片126及其他多个第三电极片128。电池固定架122a、122b结合以固定、支撑该多个电池120。每一个电池120具有电池中轴120a、正极120b与负极120c，电池中轴120a为一虚拟轴线(以链线表示于图中)且自正极120b水平延伸至负极120c。第一电池组12利用第一电极片124、第二电极片126、第三电极片128以串联方式电连接该多个电池120，故该多个电池120可区分为多组电池，其包含第一组电池120d及第二组电池120e，第一组电池120d的正极120b与第一电极片124电性耦合，第一组电池120d的负极120c与第二电极片126电性耦合，第二组电池120e的负极120c亦与第一电极片124电性耦合。从另一方面而言，第一组电池120d及第二组电池120e中的每一个电池120的正极120b及负极120c其中之一电性耦合于第一电极片124。第一热传导件16的第一平面16a接触第一电极片124，故第一组电池120d及第二组电池120e于运作时产生的热可经由第一电极片124传递至第一热传导件16。于本实施例中，第一电极片124、第二电极片126、第三电极片128均有与第一热传导件16或第三热传导件17接触，故第一电池组12的电池120于运作时产生的热均可迅速地经由第一热传导件16及第三热传导件17传递至外壳10。另外，于实际应用中，若第一热传导件16及第三热传导件17可能造成第一电极片124、第二电极片126、第三电极片128短路，可于第一热传导件16及第三热传导件17与第一电极片124、第二电极片126、第三电极片128之间形成一个或多个绝缘层，此绝缘层可并于第一电极片124、第二电极片126、第三电极片128或热传导件16、17形成，而于结构逻辑上属于第一电极片124、第二电极片126、第三电极片128或热传导件16、17的一部分结构。

请参阅图8及图9。同样的，第二电池组14包含多个电池140、电池固定架142a、142b及多个电极片144。电池固定架142a、142b结合以固定、支撑该多个电池140。每一个电池140具有电池中轴140a、正极140b与负极140c，电池中轴140a为虚拟轴线(以链线表示于图中)且自正极140b水平延伸至负极140c。第二电池组14利用电极片144以串联方式电连接该多个电池140。每一个电池140的正极140b及负极140c均电性耦合于该多个电极片144其中之一。电极片144均有与第二热传导件18或第四热传导件19接触，故第二电池组14的电池140于运作时产生的热均可迅速地经由第二热传导件18及第四热传导件19传递至外壳10。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。