电池装置及用电设备的制作方法

1.本技术涉及电能存储领域，尤其涉及一种电池装置及用电设备。


背景技术：

2.电池包、背包电池等电池装置用于为用电设备供电，使用电设备免受外接电源线的限制而能够广泛应用于不同的场景，用电设备例如为电动工具、园林工具、清洁设备等。而随着对用电设备的功率和续航的要求越来越高，电池装置的容量也越来越大，这就导致电芯的数量大幅增加。随之而来的是电池装置的散热问题，更多的电芯意味着散热的需求更大，尤其位于中心位置的电芯，电芯排布及散热风道的设计显得尤为重要。


技术实现要素：

3.本技术提供一种改善散热性能的电池装置及用电设备。
4.具体而言，本技术提供一种电池装置，所述电池装置包括电池支架、设于电池支架外的电路板、设于电池支架内的第一电芯单元及第二电芯单元，所述第一电芯单元包括多排第一电芯，所述第二电芯单元包括多排第二电芯，相邻两排的第一电芯错位排列，相邻两排的第二电芯错位排列；所述电池支架设有间隔设置的第一空间和第二空间，第一电芯单元位于所述第一空间内，所述第二电芯单元位于所述第二空间内，多个第一电芯之间形成第一散热风道，多个第二电芯之间形成第二散热风道；所述电路板包括第一出风口及第二出风口，所述第一出风口与所述第一散热风道连通，所述第二出风口与第二散热风道连通。
5.进一步的，所述第一散热风道的横截面积与所述第一电芯的横截面积之和的比值为0.4～0.6，所述第二散热风道的横截面积与所述第二电芯的横截面积之和的比值为0.4～0.6。
6.进一步的，相邻的两个第一电芯的间距为1.4～1.6mm，相邻的两个第二电芯的间距为1.4～1.6mm。
7.进一步的，多个第一电芯串联连接，多个第二电芯串联连接，第一电芯单元与第二电芯单元并联连接；所述电池装置的输出电压不小于54v。
8.进一步的，所述电池装置包括位于第一电芯单元和第二电芯单元之间的隔热元件，所述隔热元件分隔所述第一空间和第二空间。
9.进一步的，所述电池装置包括外壳，所述电池支架、电路板、第一电芯单元及第二电芯单元设于外壳内，所述外壳包括多个进风孔、导引腔及多个出风孔，所述进风孔、第一散热通道和第二散热风道、第一出风口和第二出风口、导引腔、出风孔依次连通。
10.进一步的，多个出风孔的截面积之和与多个进风孔的截面积之和的比值为0.4～0.6。
11.进一步的，所述第一散热风道包括形成于沿横向相邻的第一电芯之间的第一子风道，在横向上，至少两个第一子风道正对所述第一出风口；所述第二散热风道包括形成于沿横向相邻的第二电芯之间的第二子风道，在横向上，至少两个第二子风道正对所述第二出
风口；所述横向与空气的流向垂直。
12.进一步的，所述电池装置包括与第一电芯单元电性连接的第一镍片及与第二电芯单元电性连接的第二镍片；所述第一镍片直接焊接于电路板，配置为将第一电芯单元电性连接至电路板；所述第二镍片直接焊接于电路板，配置为将第二电芯单元电性连接至电路板。
13.另一方面，本技术还提供一种用电设备，所述用电设备包括主机及如前所述的电池装置，所述电池装置可拆卸地组装于所述主机，所述电池装置为所述用电元件供电。
14.本技术中，通过相邻排的电芯错位设置，在电芯之间形成散热风道，使冷空气可以流动至每个电芯的周围，同时，设计两个独立的风道，避免热量汇聚而使得某一电芯单元过热，尤其是位于中心位置的电芯，从而改善电池装置的散热性能，延长使用寿命。
附图说明
15.图1是本技术电池装置的一个实施例的立体示意图。
16.图2是图1所示的电池装置的仰视示意图。
17.图3是图1所示的电池装置隐藏外壳后的结构示意图。
18.图4是图1所示的电池装置隐藏外壳和电路板后的结构示意图。
19.图5是图1所示的电池装置的第一电芯单元的侧视示意图。
20.图6是图1所示的电池装置的断面示意图。
具体实施方式
21.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本技术相一致的所有实施例。
22.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
23.本技术提供一种电池装置，所述电池装置包括电池支架、设于电池支架外的电路板、设于电池支架内的第一电芯单元及第二电芯单元，第一电芯单元包括多排第一电芯，所述第二电芯单元包括多排第二电芯，相邻两排的第一电芯错位排列，相邻两排的第二电芯
错位排列；所述电池支架设有间隔设置的第一空间和第二空间，第一电芯单元位于所述第一空间内，所述第二电芯单元位于所述第二空间内，多个第一电芯之间形成第一散热风道，多个第二电芯之间形成第二散热风道；所述电路板包括第一出风口及第二出风口，所述第一出风口与所述第一散热风道连通，所述第二出风口与第二散热风道连通。
24.请结合图1至图3，本实施例的电池装置为电池包，用于与电动工具、园林工具、清洁设备的主机进行配接，从而为主机供电，实现相应的工作。所述电池装置具有多个进风孔11和多个出风孔12，冷空气自进风孔11进入，经过电池装置内部，最后带着电池装置产生的热量从出风孔12导出。进风孔11和出风孔12设置于电池装置的不同外表面上，本实施中为两个相反的外表面。优选的，多个出风孔12的截面积之和与多个进风孔11的截面积之和的比值为0.4～0.6，从而使得出风口处产生较强的负压，加快空气流速，以带走更多的热量。
25.可选的，所述进风孔11形成于外壳1的下表面101，其形成有多组且沿周向排列，进风孔11远离外壳1的下表面101的几何中心；出风孔12形成于外壳1的上表面102，且靠近外壳1的上表面102的几何中心排布。进风孔11和出风孔12如此排布，使得冷空气自两个电芯单元的外周向中心流动，保证冷空气经过每一个电芯。
26.所述外壳1包括与用电设备主机配接的安装部10，所述出风孔12形成于安装部10，所述安装部包括沿其两侧边延伸的滑轨14，用于与主机的安装结构配合，以将电池装置组装至主机；安装部10的前端保持有端子13，包括正极端子、负极端子、侦测端子、预留端子等，用于与主机的端子电性接触。
27.请结合图3，所述电池装置包括外壳1、设置于外壳1内的电池支架2、电路板5、第一电芯单元3及第二电芯单元4，第一电芯单元3及第二电芯单元4由电池支架2保持且设于电池支架2内，电路板5设置于电池支架2外。支架主要包围电芯的两端区域，使中间区域裸露出来。
28.所述电池支架2设有间隔设置的第一空间21和第二空间22，第一电芯单元3位于所述第一空间21内，所述第二电芯单元4位于所述第二空间22内。本实施例中，为进一步提升隔热效果，在第一空间21和第二空间22之间还设置有隔热元件7，隔离元件7可选择玻璃纤维、石棉等隔热材料制成。由于第一空间21和第二空间22能够实现热绝缘，可避免两个电芯单元产生的热量集中于某一电芯单元中，使该电芯单元过热而影响正常工作和使用寿命。
29.具体的，所述第一电芯单元3包括多个第一电芯31，所述第二电芯单元4包括多个第二电芯41，相邻的第一电芯31之间形成第一子风道32，多个第一子风道32形成第一散热风道30；相邻的第二电芯41之间形成第二子风道42，多个第二子风道42形成第二散热风道40。
30.所述电路板5上载有电源管理系统，电路板5包括贯穿的第一出风口51及第二出风口52，所述第一出风口51与所述第一散热风道30连通，所述第二出风口50与第二散热风道40连通。而第一散热风道30及第二散热风道40与进风孔11连通，第一出风口51及第二出风口52通过外壳设有的导引腔15与出风孔12连通，也就是说，在空气的流通通路上，进风孔11、第一进风风道30和第二进风风道40、第一出风口51和第二出风口52、导引腔15、出风孔12依次连通。
31.若电芯分布的过于密集，则不利于各电芯的散热，尤其是位于中心位置的电芯；但如果电芯分布过于疏离，则导致电池装置的能量密度较低。为满足散热性好和高能量密度
的需求，本实施例中，第一散热风道的横截面积与所述第一电芯的横截面积之和的比值为0.4～0.6，优选0.5；所述第二散热风道的横截面积与所述第二电芯的横截面积之和的比值为0.4～0.6，优选0.5。
32.具体的，相邻两排的第一电芯31错位排列，第一排的第一电芯与第三排的第一电芯则对齐排列；相邻两排的第二电芯41错位排列，第一排的第一电芯与第三排的第一电芯则对齐排列。相邻的两个第一电芯的间距为1.4～1.6mm，优选1.5mm；相邻的两个第二电芯的间距为1.4～1.6mm，优选1.5mm。对应的，第一散热风道30的横截面积约1860mm2，第一电芯31的横截面积之和为3820mm2；第二散热风道30的横截面积约1860mm2，第二电芯41的横截面积之和为3820mm2。本实施例中，第一电芯单元3与第二电芯单元4的电芯数量、结构排布均相同。
33.所述第一散热风道30包括形成于横向相邻的第一电芯31之间的第一子风道32，在垂直于空气流向的横向上，至少两个第一子风道310正对所述第一出风口51；所述第二散热风道40包括形成于横向相邻第二电芯41之间的第二子风道42，在横向上，至少两个第二子风道正对所述第二出风口52。也就是说，多个第一子风道32与第一出风口51直通(沿直线排布且直接连通)，多个第二子风道42可与第二出风口52直通，避免弯道形成风阻，有利于提高通风效率，进而改善散热性能。
34.本实施例中，第一电芯单元3包括三排第一电芯31，每排五个第一电芯31；第二电芯单元4包括三排第二电芯41，每排五个第二电芯41。多个第一电芯31串联连接，多个第二电芯31串联连接，第一电芯单元3与第二电芯单元4并联连接。本实施例中，第一电芯31和第二电芯41均为18650电芯，电压为3.6v或3.7v，因此电池装置的电压为54v或55.5v，电池装置的电压优选不小于54v，以免足大功率用电设备的功率和使用时长的要求。
35.所述电池装置还包括与第一电芯单元3电性连接的第一镍片61及与第二电芯单元4电性连接的第二镍片62；所述第一镍片61直接焊接于电路板5，配置为将第一电芯单元3电性连接至电路板；所述第二镍片62直接焊接于电路板5，配置为将第二电芯单元4电性连接至电路板。采用直接焊接的工艺，可省去金属引线，有利于简化结构，节省工艺。
36.另一方面，本技术还提供一种用电设备，所述用电设备例如为电动工具(例如电钻、电锤、角磨机等)、园林工具(例如电链锯、修枝剪等)、清洁设备(例如吸尘器、洗地机等)。所述用电设备包括主机及如前所述的电池装置，所述电池装置可拆卸地组装于所述主机，所述电池装置为所述用电元件供电。
37.本技术中，通过相邻排的电芯错位设置，在电芯之间形成散热风道，使冷空气可以流动至每个电芯的周围，同时，设计两个独立的风道，避免热量汇聚而使得某一电芯单元过热，尤其是位于中心位置的电芯，从而改善电池装置的散热性能，延长使用寿命。
38.以上所述仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术做任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。