電池系統

专利摘要:
本發明提供一種電池系統，前述電池系統包括：電池組件，包括框架、和設置在框架內並相互電性連接的複數電池；殼體，收容前述電池組件；蓋體，蓋合在前述殼體上；散熱器，固定於殼體與蓋體之間；以及電池平衡電路板，固定設置在前述散熱器上，前述電池平衡電路板上設置有用於將電池中多餘電能耗散成熱能之電池平衡控制組件。與現有技術相比，本發明之有益效果是：電池平衡電路板設置在散熱器上，可將被動式平衡電路所產生之熱能及時得到耗散，從而保證電池系統之正常工作。
公开号:TW201324912A
申请号:TW100144526
申请日:2011-12-02
公开日:2013-06-16
发明作者:Jen-Chin Huang；Hua-Bin Song
申请人:Suzhou Golden Crown New Energy；Golden Crown New Energy Hk Ltd；
IPC主号:

专利说明:
電池系統
本發明涉及一種電池系統，尤其涉及一種電池系統之散熱機構。
近年來，考慮到環境污染日益嚴重，蓄電池，其能被充電或放電，常被作為動力源來替代傳統石化燃料以解決石化燃料所引起之環境污染問題。在車輛動力領域，與傳統能源相比，電動力源在環保方面具有明顯優勢。採用電池作為動力源不消耗汽油、無廢氣、低噪音，輻射小，是一種較理想之動力源。目前常用動力源通常採用多個單電池放置入一個電池模組框架中，再通過串並聯模組將單電池進行電性組合，從而形成一個電池模組，進而滿足動力需求。
目前，電池系統中之電路工作時會產生相當大之熱量，尤其是被動式電池平衡電路，需要使電池中多餘之電能變成熱能消耗，從而在系統內部會產生大量之熱量。熱量積聚於電池系統殼體中，會對電池系統產生嚴重影響，如損壞電路板。因此，如何有效將電池系統殼體中之熱量耗散到外部是本領域技術人員急需解決之問題。
本發明所要解決之技術問題在於提供一種電池系統，其可有效地耗散電池平衡電路板所產生之熱能。
為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：一種電池系統，前述電池系統包括：電池組件，包括框架、和設置在框架內並相互電性連接之複數電池；殼體，收容前述電池組件；蓋體，蓋合在前述殼體上；散熱器，固定於殼體與蓋體之間；以及電池平衡電路板，固定設置在前述散熱器上，前述電池平衡電路板上設置有用於將電池中多餘電能耗散成熱能之電池平衡控制組件。
作為本發明之進一步改進，前述散熱器包括金屬片，前述金屬片上衝壓形成有凸出部，並在凸出部內定義收容區域，前述電池平衡電路板收容於前述收容區域內。
作為本發明之進一步改進，該系統還包括電池管理電路板，其上設置有電池管理控制元件，用於監控電池電壓、電流與溫度。
作為本發明之進一步改進，前述電池管理控制元件包括電子開關，電池管理控制元件還用於通過控制電子開關之通斷來實現對電池保護。
作為本發明之進一步改進，前述電子開關包括場效應管。
作為本發明之進一步改進，該系統還包括設置在電子開關與前述散熱器之間之絕緣片。
作為本發明之進一步改進，前述絕緣片在散熱器上投影面積比前述電子開關在散熱器上投影面積大，以防止電子開關與散熱器電性接觸。
作為本發明之進一步改進，前述電子開關與前述絕緣片之間設置有散熱油；前述散熱器與前述絕緣片之間設置有散熱油。
作為本發明之進一步改進，前述絕緣片包括矽膠或者雲母片；前述散熱油包括散熱矽脂。
作為本發明之進一步改進，前述蓋體上設置有用於收容前述散熱器之凸出部之開口；前述電池系統還包括覆蓋在前述開口上之散熱鰭片。
與現有技術相比，本發明之有益效果是：電池平衡電路板設置在散熱器上，可將被動式平衡電路所產生之熱能及時得到耗散，從而保證電池系統之正常工作。
以下將結合附圖所示之各實施例對本發明進行詳細描述。但這些實施例並不限制本發明，本領域之普通技術人員根據這些實施例所做出之結構、方法、或功能上之變換均包含在本發明之保護範圍內。
參第一圖與第二圖所示之實施方式中，電池系統100包括電池組件20。前述電池組件20包括有框架，框架內還設置有相互電性連接之複數電池23。前述電池23可以選擇地配置成複數規格。前述電池系統100還包括有殼體10，前述殼體10收容電池組件20。前述電池系統100還包括有蓋體30(如第五圖所示)，前述蓋體30蓋合於殼體10上，保證電池系統100內部電池組件20不會被外部所影響而導致電性故障。
參第一圖、第二圖與第三圖所示，前述電池系統100可以在保證殼體10形狀、尺寸不變之基礎上，對其內部電池23進行規格之配置。其中前述規格包括電池23配置後之電壓和容量。由於前述電池23規格之配置需要多個電池23進行電性連接，所以要求同一規格配置中各個電池23具有相同之額定電壓以及額定容量，由此才能保證配置之準確性。
電池23固定於框架之內，本實施例中，前述框架包括有頂部支架21與底部支架22。頂部支架21與底部支架22夾持前述電池23而構成電池組件。其中框架與電池之間還設置有玻璃膠或者雙面膠等粘合劑以使得框架與電池之間固定更為緊密。前述電池23具有正、負電極，前述頂部支架21上設置有通孔以供電池之電極穿過。前述電池之電極延伸出頂部支架21之部分將會被選擇性串聯或並聯，以滿足電池規格配置之需求。
本實施例中，採用金屬板一體衝壓成型之導電件24來作為電池23之間串、並聯結構。只需要在導電件上針對電極之位置設置通孔，在導電件24覆蓋住相應電極之後，再由螺母將導電件24固定於頂部支架21上，從而保證了電池23、頂部支架21與導電件24三者之間之緊密結合。配置本電池系統100中之電池規格，包括對電池23數量之調整以及對電池23之間串、並聯結構之調整，在實現對上述二者進行調整之後，適應性設計固定電池23用之框架。本實施例中，只需要對頂部支架21與底部支架22上之電池收容區以及電極收容孔進行適應性調整即可滿足在相同殼體10之基礎上，電池23之規格可做相應配置。
規格配置對於電池之額定電壓以及額定容量並無特別要求，只需要各個電池之間相應之參數保持一致即可滿足模組化需求。在一種實施方式中，採用額定電壓為3伏，額定容量為12.5安時之電池，且電池數量為24顆。將24顆電池串聯以獲得72伏、12.5安時之規格；也可如第一圖所示，將24顆電池每兩顆並聯後再串聯以獲得36伏、25安時之規格。
在另一實施方式中，採用額定電壓為3伏，額定容量為25安時之電池16顆。將16顆電池串聯則可以獲得48伏、25安時之規格；也可以將16顆電池每兩顆並聯後再串聯以獲得24伏、50安時之規格；或者如第二圖所示，將16顆電池每四顆並聯後再串聯以獲得12伏、100安時之規格。通常規格會以標籤形式標示於電池組殼體10側面，以註明規格方便模組化應用。
參第三圖所示，本實施例中，採用金屬板一體衝壓成型形成之導電件來串、並聯電池23。對於同一排中電池之電極進行串接，可以設置為長直條狀第一導電件241。對於不同排電池之電極進行並接，可設置多排之第二導電件242。前述第二導電件242用於將兩排電池進行串聯。本實施例中，第二導電件242為一體衝壓成型。
參第四圖與第五圖所示，電池系統100之殼體10包括有底壁以及自底壁周側向上延伸之側壁11，從而形成一個收容腔以收容電池組件20。殼體10之形狀可以根據電池組件20之框架來設計，其材質採用絕緣材料。本實施例中，殼體10設置為立方形，並且採用ABS塑膠材料製成。電池系統100之蓋體30覆蓋於盒體10上方，二者採用螺絲固定結合。前述蓋體30為絕緣材料製成，以保證電池系統之絕緣性。前述蓋體30設置有方便開啟之手扶部32。
參第六圖與第一圖所示，電池系統100還包括有電池管理電路板41，前述電池管理電路板41固定於前述框架上並與前述電池23電性連接。其中前述電池管理電路板41距離框架頂部間隔設置。本實施例中，框架包括有頂部支架21與底部支架22，前述電池管理電路板41固定於前述頂部支架21上方並與頂部支架21間隔設置。
前述電池管理電路板41與前述框架之間設置有直立之支撐柱211，支撐柱211由長直銅柱製成。電池管理電路板41為支撐住211支撐從而與框架頂部間隔設置。前述框架頂部21具有立柱212，前述支撐柱211與立柱212通過螺紋連接。前述支撐柱211擰入前述立柱212，從而使得前述支撐柱211固定於前述框架頂部。前述電池管理電路板41還包括電池管理控制元件，用於監控電池電壓、電流與溫度。前述電池管理控制元件包括電子開關411，前述電池管理控制元件還用於通過控制電子開關411之通斷來實現對電池之保護。
本實施例中，採用場效應管作為電子開關411。前述電池系統100還包括設置在電池管理電路板41和蓋體30之間之散熱器42，前述散熱器42為鋁製成或銅製成。前述散熱器42通過固定柱213與電池管理電路板41連接，且前述支撐柱211長於前述固定柱213。前述固定柱213與前述支撐住211通過螺紋固定，從而使電池管理電路板41固定於支撐柱211與固定柱213之間保持穩定。
參第七圖、第八圖與第九圖所示，前述電池系統100還包括電池平衡電路板43，其為一方形印刷電路板，利用電阻將電池中多餘之電能轉換為熱能，為被動式平衡。前述電池平衡電路板43設置在電池管理電路板41和散熱器42之間並固定於前述散熱器42上。前述電池平衡電路板43上設置有用於將電池23中多餘電能耗散成熱能之電池平衡控制組件。前述散熱器42包括金屬片，前述金屬片上衝壓形成有凸出部421，並在凸出部421內定義收容區域422，前述電池平衡電路板43收容於前述收容區域422內。
參第五圖、第八圖、第十圖與第十一圖所示，前述蓋體30設置有開口31，前述開口31用於收容前述散熱器42之凸出部421，前述凸出部421延伸出蓋體30，前述電池系統還包括散熱鰭片50，前述散熱鰭片50底部與前述凸出部421延伸出蓋體30之部分相結合。
綜上前述，前述電池系統100可以具有如下之組裝步驟：step 1:　將框架之底部支架22置入電池組殼體10內；step 2:　將電池23置入底部支架22內；step 3:　將頂部支架21置於電池23上方；step 4:　將支撐柱211鎖在頂部支架21之立柱212上方；step 5:　將電池管理電路板41在支撐柱211上方，再用固定柱213鎖起來；step 6:　將電池平衡電路板43鎖在散熱器42之收容區域422內；step 7:　將散熱器42用螺絲鎖在短銅柱213上方；step 8:　將各種電池、電池管理模組、電池平衡模組相互連接之線路接上；step 9:　將蓋體30蓋到殼體10上，並用螺絲鎖住；step 10:　將散熱器42與蓋體30鎖合起來；step 11:　將散熱鰭片50鎖固於蓋體30上方。
參第七圖所示，電池系統100在工作過程中，電池平衡電路板43是為被動式平衡方式來將電池中多餘之電能轉換為熱能。在工作過程中，會產生相當大之熱量，所以可將電池平衡電路板43直接與散熱器42相連接。本實施例中，採用螺絲將電池平衡電路板43與散熱器42鎖定。本實施例中，優選採用場效應管來作為電子開關411。惟，由於前述對電池23之保護功能由電子開關411即場效應管通過高頻地通斷來控制，所以不可避免地會產生大量之熱量，因此對場效應管411之散熱非常重要。
前述電池系統100中作電子開關411之場效應管設置於電池管理電路板41上，前述電子開關411與散熱器42之間還設置有絕緣片。前述絕緣片材料包括矽膠、雲母片。前述絕緣片可以避免漏電時電子開關411被擊穿而失效。前述絕緣片在散熱器42上投影面積比前述電子開關411在散熱器上投影面積大，即絕緣片面積比電子開關411面積更大，從而防止電子開關411與散熱器電性接觸。此外，前述電子開關411與前述絕緣片之間設置有散熱油；且前述散熱器42與前述絕緣片之間設置有散熱油。前述散熱油可採用散熱矽脂。由此，前述電子開關411之熱量通過散熱油傳遞至絕緣片，再通過散熱油傳遞至散熱器42，最後由散熱器42傳遞至散熱鰭片50，並傳遞到電池系統100外部，從而保證電池系統100之內部熱量可以及時得到耗散。
由上述實施方式可看出，在相同之殼體內可實現不同規格電池系統之配置，從而提高殼體之共用率。此外，電池管理電路板安裝在電池組件之框架上並間隔設置，從而有助於線路之良好排布，並便於蓋體打開維修。另外，電池平衡電路板設置在散熱器42上，可及時將被動式平衡所產生之熱能及時得到耗散。
應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立之技術方案，說明書之這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中之技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解之其他實施方式。
上文所列出之一系列詳細說明僅僅是針對本發明之可行性實施方式之具體說明，它們並非用以限制本發明之保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作之等效實施方式或變更均應包含在本發明之保護範圍之內。
100．．．電池系統
10．．．殼體
20．．．電池組件
21．．．頂部支架
22．．．底部支架
23．．．電池
24．．．導電件
241．．．第一導電件
242．．．第二導電件
211．．．支撐柱
11．．．側壁
30．．．蓋體
31．．．開口
32．．．手扶部
41．．．電池管理電路板
42．．．散熱器
212．．．立柱
213．．．固定柱
411．．．電子開關
421．．．凸出部
422．．．收容區域
50．．．散熱鰭片
第一圖係本發明電池系統於第一實施方式中局部示意圖；
第二圖係本發明電池系統於第二實施方式中局部示意圖；
第三圖係第二圖所示之電池系統中電池組件之立體圖；
第四圖係第二圖所示之電池系統中殼體之立體圖；
第五圖係本發明電池系統一具體實施方式中蓋體之立體圖；
第六圖係本發明電池系統一具體實施方式中，電池管理電路板與部分框架組合後立體圖；
第七圖係第六圖所示之電池管理電路板及相關聯元件之爆炸圖；
第八圖係圖第六圖所示之散熱器之立體圖；
第九圖係圖第六圖所示之散熱器另一角度之立體圖；
第十圖係本發明電池系統一具體實施方式中，散熱鰭片之立體圖；
第十一圖係本發明一具體實施方式中，電池系統整體組裝後之立體圖。
21．．．頂部支架
41．．．電池管理電路板
42．．．散熱器
211．．．支撐柱
212．．．立柱
213．．．固定柱

权利要求:
Claims (10)
[1] 一種電池系統，其中前述電池系統包括：電池組件，包括框架、和設置在框架內並相互電性連接之複數電池；殼體，收容前述電池組件；蓋體，蓋合在前述殼體上；散熱器，固定於殼體與蓋體之間；以及電池平衡電路板，固定設置在前述散熱器上，前述電池平衡電路板上設置有用於將電池中多餘電能耗散成熱能之電池平衡控制組件。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之電池系統，其中前述散熱器包括金屬片，前述金屬片上衝壓形成有凸出部，並在凸出部內定義收容區域，前述電池平衡電路板收容於前述收容區域內。
[3] 如申請專利範圍第1項所述之電池系統，其中該系統還包括電池管理電路板，其上設置有電池管理控制元件，用於監控電池電壓、電流與溫度。
[4] 如申請專利範圍第3項所述之電池系統，其中前述電池管理控制元件包括電子開關，電池管理控制元件還用於通過控制電子開關之通斷來實現對電池保護。
[5] 如申請專利範圍第4項所述之電池系統，其中前述電子開關包括場效應管。
[6] 如申請專利範圍第4項所述之電池系統，其中該系統還包括設置在電子開關與前述散熱器之間之絕緣片。
[7] 如申請專利範圍第6項所述之電池系統，其中前述絕緣片在散熱器上投影面積比前述電子開關在散熱器上投影面積大，以防止電子開關與散熱器電性接觸。
[8] 如申請專利範圍第6項所述之電池系統，其中前述電子開關與前述絕緣片之間設置有散熱油；前述散熱器與前述絕緣片之間設置有散熱油。
[9] 如申請專利範圍第8項所述之電池系統，其中前述絕緣片包括矽膠或者雲母片；前述散熱油包括散熱矽脂。
[10] 如申請專利範圍第2項所述之電池系統，其中前述蓋體上設置有用於收容前述散熱器之凸出部之開口；前述電池系統還包括覆蓋在前述開口上之散熱鰭片。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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TWI440244B|2014-06-01|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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TWI509862B|2014-09-12|2015-11-21|Polytronics Technology Corp|二次電池|

法律状态:
2020-03-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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TW100144526A|TWI440244B|2011-12-02|2011-12-02|電池系統|TW100144526A| TWI440244B|2011-12-02|2011-12-02|電池系統|