TWI378763B - Heat dissipation device for lithium battery - Google Patents

Description

六、發明說明： f發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種散熱裝置，特 曰一鐘電池模組使用_電池散熱模纽。 用以配 【先前技術】 近年來’隨著環保意識的於 一 各種電動工具、電動機車 j及石油貧源逐漸枯蝎， 二;作為主要動力及』； 減以石化燃料剩一:==電;的!動， 尚能源轉換效率等優勢。 a 了木口乎環保及 ㈣€ 乡以複數組電池單元(c：ells>予以 位ϋ流—且成’ M供應車輛或電紐置所需求的電壓準 設有模組散熱結構，主要係於各該單電池之間夾 導作用i將if體(如金屬塾片）’利用該金屬熱導體之熱傳 電池運作所產生之熱量傳遞到電池封裝結 氣以自上’糊電池封魏構的外部表面與周圍的空 氣以自然對流方式來進行散熱。 然而’電池模财的各個電池單蚊間通常為相互堆疊 、以。乎電子產品輕、薄、短、小之使用需求，卻使得 該電池模組麟餘用的金屬鱗體，使散熱路徑十 分受限，且單位體積内大量的 (heat flux)大幅提高，而令内部鱗導魅的熱通量 不理想，使得熱量累積在電池模組内部散熱效率皆 電池單元的溫度急劇升高。 使-电池杈組内部各 器具 再者，使用在電動工具、電動機車 等應用中’電池模組需具備有可回充電力^^等_ 亦將 覆充電使㈣效果。舉絲說，_蝴組即^ =到反 可充電電賴組。然而，於㈣池模組回充之過书見的 造成鐘電池模組中各別鐘電池單元的快速昇溫。壬， 因此，若無有效的散熱方式，各電池 =之使用詩’嚴重時甚至可能發生電池爆裂，進^堂 電動機械或傷人等意外。 ^ ° 本發明提出一種㈣池散莫組，其利用鮮將鐘電池 模組產生的熱量快速帶離’並傳導至遠誠電池模組所在的 散熱轉片上，利用間隔設置的複數個散熱韓片與外部氣體 液體進行熱能的交換或對流，以解決上述問題。 ~ 【發明内容】 本發明之一範疇在於提供一種鋰電池散熱模組，該鋰電 池散熱模組適用於一鋰電池模組 根據一實施例，該鋰電池散熱模組包含一固定模組、一 熱管模組以及複數個散熱鰭片。該固定模組包含至少—第— 谷置孔以及至少一第二容置孔，該鐘電池模組固定於該等第 1378763 置=中。該熱官模組之一第一端設置於該固定模組之該 等第二容f孔中。該等散熱韓片分別包含至少-第三容置 該熱管模組之—第二端設置於鱗散熱則之該等第三 谷置孔中該荨散熱鰭片彼此平行並間隔一特定距離，該等 散熱韓片之間分卿成—流動空間。 電賴組產生之—熱能經由該固定模組傳導 至^熱管模組，該織藉由軸管模組該第-端傳遞至該第 =端，並傳導至該等複數個散熱韓片，一氣體或一液體流動 通過該等散熱鰭片間的該等流動空間以帶走該熱能。 屬導電池散熱裝置利用埋設電池單元之間的金 —、…、此傳導至電池殼體的表面進行散執， :==主要的熱傳導路徑，熱管為-高熱傳導的金屬 = 人工作流體’除了_金屬熱傳導與工作流體 的^進行散熱’當熱管的熱源端與冷凝端有溫差時，利用 = Γ，快速將熱量由熱源端帶至冷凝 ^理卿上熱官的熱傳導性能可達到銅管的數十至數百倍， 作㈣喊贿凝結时生在_之溫度，因此可 明的鐘電池散熱模組便可在有限的空間内，以較高=效= =電池於充電或放電秘巾產生的祕 ，禮 鐘電池模組的穩定性及工作效率。 歧進而確保 以下的發明詳述及 關於本發明之優點與精神可以藉由 所附圖式得到進一步的瞭解。 【實施方式】 恭、1月> 閱圖一，圖—緣示根據本發明之一具體實施例中趣 __政…、模組1的外觀示意圖。本發明的鐘電池散熱模組1 =乂對驗電池模組2的散熱需求，於此實施例中，鐘電 '且2包含多個鋰電池單元20 ,於此實施例中以四個鋰電 L單元20作示意說明，但本發明並不以此為限。這些經電池 20、可分別為—轉子電池。舉例來說，實際顧中的鐘 雨子電池可為舰電池、錄電池、錄鎳電池、魏鐘鐵 %池或其他相等性的儲電元件，本發明並不以此為限。 & #如圖一所示，該鋰電池散熱模組1包含固定模組1〇、熱 ΐ模、、且12以及政熱模組14。如圖一所示，鐘電池散熱模組1 除上述模組外，於此實施例憎電池散熱模組1可進-步包 含一電池固定片！6。電池固定片16侧以對應組裝上的需 求’協助固定上述鋰電池單元2〇。 於此實施例中，固定模組10可包含多個固定鯖片1〇〇， 該等固⑻彼此平行並間隔—特定距離，請—併參閱 圖-三圖二繪不圖-中峡模組1G的固找片觸之示意 圖。每-固定鰭片1〇〇之相對應位置上分別開設多個第—ς 置孔1000以及多個第二容置孔聰。上述的鐘電池單元加 可分別穿過每-SI定n片ΚΚ)的其中-個第—容置孔1〇⑻。 藉此’固定模、组10可將鐘電池模組2的該等鐘電池單元如 分別固;t於第-容置孔10()()中。JU定模組1Q中的該等固〜 鑛片1GG可分別以金屬材料製成，於此實施例巾，固定 100除了用以固定該等鐘電池單元2〇之外，其本身亦為執 良導體，為鋰電池單元20的散熱路徑之一部份。 、、 —需特別說明的是於此實施例中，gj定模組1G係由許多個 f定鳍片1()()並顺裝而成，但本發明並不以此為限，於另 二固定模、组10亦可一體成型或以其它方式組裝的電池封裝結 ，其電池封裝結構可由金屬或其他導熱材料製成。 一於此實施例中，熱管模組12包含多個熱管120，每一埶 =120之第一端(或可對應為熱管之熱源端)設置於上述固^ 模組10中的其中一個第二容置孔1002中。 如圖一所示，於此實施例中，該固定模組1〇中的該等第 ^谷置孔1麵與該轉二容置孔職彼此間隔設置，於此 實域中’每-個第—容置孔刪的周圍(於此實施例中為 上方、下方或左侧、右側）皆設置有第二容置孔1002，如此— 來i鐘電池單兀20的周圍即有相對應的熱管120，作為链電 池單元20的散熱路徑。但本發明的該等第一容置孔1〇〇〇與 該等第二容置孔膽賴财式及方向，並不以此為限。於 另一實施例中，亦可設計為每一個第一容置孔1〇〇〇的四周 (例如上下左右）皆設有第二容置孔麵，献亦可以三角形 或其他多邊形方式為之’視實際應用需求而定。 如圖一所示，於此實施例中，散熱模組14包含複數個散 熱縛片14GU參閱圖三，圖三繪示圖—中散熱模組14 的散熱則140之示f圖。該等散熱則⑽亦分別包含多 個第三容置孔14GG，該熱管模組12中的每―熱管12〇之一 第二端(或可對應為鮮之冷凝端)設置於該等散熱鰭片14〇 之該等第二容置孔1彻巾’該等散⑽彼此平行並間 隔-特定距離，並在該等散熱鳍片14G之間分別形成可供氣 體或液體自由流通的流動空間。於此實施例中， 片H0可分別以金屬材料或其他高熱傳導係數的材料製成了 田該兹包池权組2進行充電或放 的多個鐘電池單元開始發熱2產=: 此熱能可經由固定模組1G的固定制卿傳導至鄰近的： ’熱能便由_池單元2G轉移至熱管120的1 、(即熱源端）。 請一併參閱圖四及圖五，圖四矣會示圖一中的執管12〇之 夕卜硯^。圖五緣示圖四中的熱管12Q沿Μ方向的剖面視 Ϊ導，熱管120可為一中空金屬導管，該中空金 該工侧可視實際應用中的散 二‘輿1悲、氣態相轉換溫度貼近該散熱操作溫 又的机體^舉例來說’散熱操作溫度為攝氏⑽細近，即 y選擇水作為該工作流體，此外並可調整十空金屬中的 [力周整工作流體的蒸發、冷凝點。中空金屬導管⑽之 内側管壁上設置耗細結構12⑻(如圖五所示）。 該熱能傳導至熱管模組12中個別熱管12〇 一端(熱 源端)時’錢管的熱源端溫度提高時，第—端的工作流體便 y吸收熱能而氣化成為蒸氣，同時因熱源端的蒸氣塵力大於 第二端+(冷凝端）’故蒸氣將在中空金屬導管中往冷凝端移 動’當蒸氣來到鮮12〇上溫度相對較低的第：端(冷凝端 時）’工作流體便可凝結並p放熱能，冷凝後的工作流體<沿 毛細結構1200再回到熱管12〇的第一端，形方式的散 熱路牺〇 衣 1378763 利用工作流體的連續相變循環，熱管可在無 的情況下持續地將熱源端的熱能傳遞至冷凝端。也:〜、 於此實施财，固賴组晴此實施例中的固定片疋: 處的熱能便可經由熱管模組12快速導引至遠離鐘電^ ) 所在的散熱模組14(即此實施例巾的散熱鰭片⑽)上。、'’ 熱效果 *如此-來，熱能便可由熱管12〇的第—端傳 一 如’並進而傳導至該等複數個散熱縛片M0。由外界二 氣體(如氣冷式)或液體(如水冷式)即可以流動方式通過、 ，韓=H0間的流動空間’藉此使熱能發散至外界，^到散 賴爾熱模組1可進一步包含一電絕緣椹 電絕緣構件可為以電絕緣材料製成的絕緣板材，電二 緣構件上亦可開蝴應模組12的多個第四容 2 許熱管模組丨2 _等熱管12〇通過。電絕緣構件 ！〇與散熱模組Μ之間，以隔離固定韓片1(^散 熱，片140。於固定轉片1〇〇與散熱鰭片14〇皆以 · 絕緣構件可作為兩者之間良好的電絕緣 手义免固疋韓片100直接接觸散熱鳍片14〇，而 電池模組2漏電的情形發生。 ^玍、里 此外，本發明的鋰電池散熱模組中，鋰電池單元2〇產生 的熱此HX觸熱料对她魏單元2 縛片100 ’經過熱管模組u之後，再以接觸 = 至散鱗片⑽上。為了提高上^兩次接^傳 導的傳導效率，固定籍片觸與散熱鰭片140除了可選擇較 加娜徑中咖 P 6月參閱圖六以及圖七。圖六繪示根據本發明另一具體實 施例中加大導熱面積的固找片蕭之示意圖。圖七繪示根 據士發明另-具體實施例巾加大導熱面義散麟片爾之 不忍圖:如圖六所示，與先前具體實施例最大不同之處在 於’固m片1()()’上的每—個第—容置孔丽與第二容置孔 1002’處皆可進—步具有突出設置的金屬環狀結構，藉此可加 大熱源至固疋_片、固錢片至熱管的導熱面積。另一方 ，如圖七所示’散熱韓# 14〇,上的每-個第三容置孔1衡 1進步具有突出設置的金屬環狀結構，藉此可加大熱管 至散熱則的導熱面積。如此一來，固賴片應，與散熱韓 片140’的接觸熱傳|效率可獲得進一步的提升。 脸2外本發明以模組化的組裝方式，實際應用時，僅需 將固鰭片與散_片分別組裝至熱管的兩側，並將多個鐘 電池單元叹設置於岐模組中個別的容置孔中，並可完成 S組裝流程，可提高鐘電池模組與_池散熱模組的 相知的電池封裝結構，其仰賴電池殼體表面與周 ^氣交錄能，但因電池雌結構的表面财限，且内部 表面之間缺植好的散熱路徑，經常可能發生熱 月b累積的情形。 /一综上所述，本發明採用熱管模組作為主要的熱傳導路 徑’熱㈣—高熱料的金屬密聽II喊人作流體，除 :利用金料私作流_流祕行散熱，料 =與冷凝端有溫斜，工作流體的氣態、液態: =i=:;r:由理論上熱管的熱她 賴十錄百倍，並由於卫作細的蒸發虚凝&士 ==同:=，因此可在極小的溫度差異下吸收及； Γ來’本發明的鐘紋散熱模組便可在有 ^6^内、’以較高的效率將㈣池於充電或放電過程中產 、^快速散去，進而確餘電频組的穩定性及工作效 以上較佳具體實施例之詳述，鱗望能更加清楚 ==徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具 希望^^發明之範嘴加以限制。相反地，其目的是 之專二及具相等性的安排於本發明所欲申請

12 1378763 . » . 【圖式簡單說明】 圖一繪示根據本發明之一具體實施例中鋰電池散熱模組 的爆炸視圖。 圖二繪示圖一中固定模組的固定鰭片之示意圖。 ' 圖三繪示圖一中散熱模組的散熱鰭片之示意圖。 圖四繪示圖一中熱管模組的熱管之外觀視圖。 圖五繪示圖四中之熱管的剖面視圖。 一 圖六繪示根據本發明另一具體實施例中加大導熱面積的 - 固定鰭片之示意圖。 圖七繪示根據本發明另一具體實施例中加大導熱面積的 散熱籍片之示意圖。 【主要元件符號說明】 2:鋰電池模組 10 :固定模組 1000、1000':第一容置孔 12 :熱管模組 14 :散熱模組 1 :鋰電池散熱模組 20 :鋰電池單元 100、100':固定鰭片 1002、10(^ :第二容置孔 120 :熱管 140、140':散熱鰭片 1400、1400’ ：第三容置孔 13 1378763 16 :電池固定片

Claims (1)

101年8月10日修正替換頁 鋰電池模組，該鋰電池散熱 七、申請專利範圍： 1. 一種鐘電池散熱模組，適用於一 模組包含： -固定模組，該ID定模組包含至少—第—容置孔以及至少一 第一容置孔，而該等第一容置不丨盘兮楚# ^ “ #二容置孔彼此間隔 权置’且母—個第—容置孔之周圍皆設置有該等第二容置 孔，該鋰電池模組固定於該等第一容置孔中. 一熱管模組，該熱管模組之―第—端設置於額定模組之該 等第二容置孔中；以及 複數個散熱鰭片，該等散熱鰭片分別包含至少一第三容置 =’該熱管模組之一第二端設置於該等散_片之該等=三 谷置孔中’料散熱則彼此平行並間隔—特定距離，該等 散熱縛片之間分別形成-流動空間；其中，該裡電池模組產 生之一熱能經由該固定模組傳導至該熱管模組，該熱能藉由 該熱管模_第-祕遞至該H並料至該等複數個 散熱鰭片，一氣體或一液體流動通過該等散熱鰭片間的該等 流動空間以帶走該熱能。 2. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池散熱模組，其中該鋰電池 模組包含至少一链電池單元，每一鋰電池單元分別固定於其 中一個該等第—容置孔中。 3. 如申請專利範圍第2項所述之鋰電池散熱模組，其中該等鐘電 池單元分別為一鋰離子電池。 4. 如申請專利範圍第1項所述之鐘電池散熱模組，其中該固定模 組包含複數個固定鰭片’該等固定鰭片彼此平行並間隔一特 15 1378763 101年8月10日修正替換頁 定距離’每H㈣上分綱設該等第 第二容置孔。 Μ 5. 如申請專利範圍第4項所述之鋰電池散熱模組，其中該等固定 鰭片分別以一金屬材料製成。 6. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池散熱模組，其中該熱管模 組包含至少一熱管，每一熱管之一第一端設置於該固定模組的 其中一個第二容置孔中’且每一熱管之一第二端設置於該等散 熱鰭片之其中一個第三容置孔中。 7. 如申睛專利範圍第6項所述之鐘電池散熱模組，其中每一熱管 包含一中空金屬導管以及一工作流體，該工作流體於該中空金 屬導管内流動，該中空金屬導管之一内側管壁上設置有一毛細 結構。 8. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池散熱模組，其中該等散熱 鰭片分別以一金屬材料製成。