(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する絶縁筐体と；
前記絶縁筐体から突出している第１の外端部及び前記キャビティ内の第１の内端部を有する、前記絶縁筐体によって固定されている第１の導体と；
前記絶縁筐体から突出している第２の外端部及び前記キャビティ内に設けられ、前記第１の導体の第１の内端部に対向する第２の内端部を有する、前記絶縁筐体によって固定されている第２の導体と；
キャビティ内部の第１の導体及び第２の導体のうちの少なくとも１つに設けられ、且つ第１の内端部及び第２の内端部と電気的接続を形成する少なくとも１つの弾性部材であって、
前記少なくとも一つの弾性部材が、第１の導電性バネ板及び第２の導電性バネ板に成形され、
前記第１の導電性バネ板の一方の端部が、第１の内端部に固定され且つ電気的に接続され、
前記第２の導電性バネ板の一方の端部が、第２の内端部に固定され且つ電気的に接続され、
前記第１の導電性バネ板及び前記第２の導電性バネ板の他方の端部が、溶接スポットを形成する予加圧（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）溶接によって互いに接続され、
前記第１の導電性バネ板及び前記第２の導電性バネ板のうちの少なくとも１つが、短絡中に溶接スポットから分離するための弾性ポテンシャルエネルギーを有し、
前記第１の導体の厚みが、前記第１の導電性バネ板よりも厚く、且つ前記第２の導体の厚みが、前記第２の導電性バネ板よりも厚いことを特徴とする電流ヒューズ装置。
【請求項２】
前記予加圧（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）溶接が、前記第１及び第２の導電性バネ板に対してその弾性力に打ち勝つ力を印加することによって実施する溶接である請求項１に記載の電流ヒューズ装置。
【請求項３】
前記第１の導体及び前記第１の導電性バネ板が、一体的に成形され、前記第２の導体及び前記第２の導電性バネ板が、一体的に成形される請求項１から２のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項４】
前記第１の導電性バネ板及び前記第２の導電性バネ板が、各々少なくとも２つの枝状バネ板を含む請求項１から３のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項５】
前記第１の導電性バネ板及び前記第２の導電性バネ板の前記第１の導体及び前記第２の導体に対する抵抗比が、１．５〜２．５である請求項１から４のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項６】
前記第１の導電性バネ板及び前記第２の導電性バネ板が、ベリリウム銅合金で作製される請求項１から５のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項７】
前記絶縁筐体が、
本体と；
上方カバーと；
前記上方カバーと嵌合する下方カバーと；
を含み、
前記上方カバー及び前記下方カバーが、前記本体に固定されてキャビティを形成し；前記第１の導体及び第２の導体が、前記上方カバーと前記本体との間に固定される請求項１から６のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項８】
前記第１の内端部と前記第２の内端部との間にギャップが形成され、前記弾性部材が、固定されている第１の端部と、前記第１の内端部及び第２の内端部と電気的接続を形成されるように前記ギャップに設けられる第２の端部とを有する請求項１から７のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項９】
前記弾性部材が、長辺及び短辺を含む「Ｌ」字形の断面を有する導電性バネ板であり、前記導電性バネ板の前記第２の端部が短辺である請求項８に記載の電流ヒューズ装置。
【請求項１０】
前記第１の内端部及び前記第２の内端部が台形を形成し、前記各々台形の短い方の平行辺が互いに対向している請求項８に記載の電流ヒューズ装置。
【請求項１１】
前記絶縁筐体が、
上方筐体と；
前記上方筐体と連結されて前記キャビティを形成する下方筐体と；
を含む請求項８に記載の電流ヒューズ装置。
【請求項１２】
電気的接続が、溶接によって形成される請求項１から１１のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項１３】
前記キャビティ内に消弧材が充填されている請求項１から１１のいずれかに記載の電流ヒューズ装置。
【請求項１４】
複数の単電池を含む電池アセンブリであって、前記単電池のうちの少なくとも２つが請求項１から１３のいずれかに記載の電流ヒューズ装置を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする電池アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、以下の出願の優先権の利益を主張する：
１）２００９年５月２１日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２００９２０１３２０４８．２号；及び
２）２００９年６月５日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２００９２０１３２４５７．２号。
上に挙げた特許出願は、参照することによりその全体を本願に援用する。
【０００２】
本開示は、低〜中電圧電力系統の安全性、より具体的には電流ヒューズ装置、更により具体的には前記電流ヒューズ装置を含む電池アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
エネルギーを貯蔵するための電池は、電気自動車の最も重要な部品のうちの１つである。しかし、電池の安全性に関して、緊急に解決すべき問題、特に短絡保護に関する問題が常に提起されている。
【０００４】
図１を参照すると、電池を短絡から保護するために、当技術分野におけるタブ突き合わせ溶接又はタブ重ね溶接によってヒューズｂ’を介して単電池ａ’が別の単電池に電気的に接続されている。前記単電池間で短絡が生じた場合、ヒューズｂ’が瞬間電流によって融解し、重力によって融解物が落下して、電池を短絡から保護することができる。
【０００５】
しかし、かかる解決策は、以下の問題点を有する場合がある：狭い溶接継目によって引き起こされるヒューズ構造の切断の信頼性が低い、また、電池のシェルが軟化して互いに向かって変形する場合、ヒューズ構造が再接続されて電池を再度互いに接続する場合があり、これは、電池の安全性性能を低下させる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題を鑑みて、本開示は、先行技術における既存の問題のうちの少なくとも１つを解決することを目的とする。したがって、溶断性能の高い新規電流ヒューズ装置を提供することが必要とされている場合がある。更に、電池アセンブリの電池の安全性能を高めることが必要とされている場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの態様によれば、電流ヒューズ装置を提供することができる。電流ヒューズ装置は、キャビティを有する絶縁筐体、第１の導体、第２の導体、及び少なくとも一つの弾性部材を含んでもよい。前記絶縁筐体から突出している第１の外端部及びキャビティ内の第１の内端部を有する前記第１の導体は、絶縁筐体によって固定することができる。絶縁筐体から突出している第２の外端部、及びキャビティ内に設けられ、第１の導体の第１の内端部に対向していてもよい第２の内端部を有する第２の導体は、絶縁筐体によって固定することができる。少なくとも一つの弾性部材は、キャビティ内部の第１の導体及び第２の導体のうちの少なくとも１つに設けられて、同時に第１の外端部及び第２の外端部と電気的接続を形成することができる。前記弾性部材は、短絡中に電気的接続を遮断するための弾性ポテンシャルエネルギーを有していてもよい。
【０００８】
幾つかの実施形態では、電気的接続は、溶接によって形成することができ、消弧材をキャビティに充填してもよい。
【０００９】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも一つの弾性部材が第１の導電性バネ板及び第２の導電性バネ板を形成することができる。前記第１の導電性バネ板の一つの端部を第１の内端部に固定し、電気的に接続することができる。前記第２の導電性バネ板の一つの端部を第２の内端部に固定し、電気的に接続することができる。第１及び第２の導電性バネ板のその他の端部は、溶接スポットを介して接続してもよい。第１の導電性バネ板及び第２の導電性バネ板のうちの少なくとも１つは、短絡中に溶接スポットから分離するための弾性ポテンシャルエネルギーを有していてもよい。
【００１０】
別の実施形態では、前記第１の内端部と第２の内端部との間にギャップが形成され、弾性部材が、固定されている第１の端部と、前記第１の内端部及び第２の内端部と電気的接続を形成されるように前記ギャップに設けられる第２の端部とを有してもよい。
【００１１】
本開示の別の態様に従って、複数の単電池を含んでいてもよい電池アセンブリを提供することができる。上記電流ヒューズ装置を介して前記単電池のうちの少なくとも２個を互いに電気的に接続させることができる。
【００１２】
本開示によれば、短絡中、瞬間電流が非常に大きいので、発生した熱が溶接部で速やかには放散されず、前記溶接部を瞬時に又は短時間で溶解させることができる。弾性部材は、内部の弾性ポテンシャルエネルギーを介して形状を復元して、表面張力及び外部抵抗力に打ち勝ち、その結果、高信頼性の溶断を保証することができる。
【００１３】
本開示の他の変形例、実施形態、及び特徴は、以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示のこれら及び他の態様及び利点は、以下の記載と図面とから明らかになり、且つより容易に理解されるであろう。
【図１】図１は、先行技術における単電池と単電池との間のヒューズ構造の部分概略図を示す。
【図２】図２は、本開示の実施形態に係る単電池と単電池との間のヒューズ構造の部分概略図を示す。
【図３】図３は、本開示の第１の実施形態に係る電流ヒューズ装置の分解斜視図を示す。
【図４】図４は、図３に示される第２の導体及び導電性バネ板の概略図を示す。
【図５】図５は、本開示の第１の実施形態に係る電流ヒューズ装置の上面図を示す。
【図６】図６は、正常状態下における図５に示される線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。
【図７】図７は、短絡中の図５に示される線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。
【図８】図８は、本開示の第２の実施形態に係る電流ヒューズ装置の斜視図を示す。
【図９】図９は、図８に示される電流ヒューズ装置の分解斜視図を示す。
【図１０】図１０は、図８に示される電流ヒューズ装置の上面図を示す。
【図１１】図１１は、図１０に示される線Ｂ−Ｂに沿った電流ヒューズ装置の断面図を示す。
【図１２】図１２は、図１１に示される第１及び第２の導体並びに導電性バネ板が溶接されている概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示の実施形態について詳細に言及する。図面を参照して本明細書に記載される実施形態は、説明的、例示的であって、本開示の概要を理解するために用いられる。実施形態は、本開示を限定すると解釈されるものではない。同一又は類似の要素、及び同一又は類似の機能を有する要素は、本明細書全体を通して類似の参照番号によって表される。
【００１６】
本開示によれば、電流ヒューズ装置を提供することができる。電流ヒューズ装置は、キャビティを有する絶縁筐体、第１の導体、第２の導体、及び少なくとも一つの弾性部材を含んでいてもよい。絶縁筐体から突出している第１の外端部及びキャビティ内の第１の内端部を有する第１の導体は、絶縁筐体によって固定することができる。絶縁筐体から突出している第２の外端部及びキャビティ内に設けられ、第１の導体の第１の内端部に対向していてもよい第２の内端部を有する第２の導体は、絶縁筐体によって固定することができる。前記少なくとも一つの弾性部材は、キャビティ内部の第１の導体及び第２の導体のうちの少なくとも１つに設けられて、同時に第１の内端部及び第２の内端部との電気的接続を形成することができる。弾性部材は、短絡中に電気的接続を遮断するための弾性ポテンシャルエネルギーを有していてもよい。
【００１７】
電流ヒューズ装置の第１又は第２の導体を各々電池に接続してもよく、第１又は第２の導体のいずれか一方を電池に接続し、電池に接続されていない方の導体を電気伝導のために他の装置に接続してもよいことに留意すべきである。これらの状態は全て、本開示に包含されると解釈すべきである。
【００１８】
更に、「短絡」という用語は、電力系統に生じる瞬間的超大電流、又は重大な損傷を引き起こし得る一定時間持続する大電流を意味することに留意すべきである。上述の意味及びその等価物は、本開示の範囲内であり得る。
【００１９】
過電流から保護するために、全ての電流ヒューズ装置は、応答時間を有してもよく、前記応答時間は、電流の増加と共に短縮される。短絡電流が比較的小さいとき、遮断時間は数十秒間であってもよく、この遮断時間中、熱の蓄積と共に温度が上昇して、放散される熱が減少し、温度が融点に達したとき、ヒューズ装置が切断される。定格電流の１０倍等の瞬間的超大電流に関しては、溶接スポットからの熱を適時に放散することができず、電流ヒューズ装置を速やかに溶断させるので、融解時間はミリ秒の単位である。
【００２０】
幾つかの実施形態では、電気的接続は、溶接によって形成することができ、消弧材をキャビティに充填してもよい。
【００２１】
本開示の実施形態を、添付図面と組み合わせて詳細に説明する。
【００２２】
第１の実施形態
導電性バネ板は、第１の導電性バネ板３１及び第２の導電性バネ板３２を含む。第１の導電性バネ板３１及び第２の導電性バネ板３２は、キャビティ１０内に配置することができる。第１の導電性バネ板３１の一つの端部は、第１の内端部２１１に固定され、電気的に接続されてもよい。第２の導電性バネ板３２の一つの端部は、第２の内端部２２１に固定され、電気的に接続されてもよい。第１及び第２の導電性バネ板３１、３２のその他の端部は、溶接スポットを形成する予加圧（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）溶接によって互いに接続されてもよい。第１の導電性バネ板３１及び第２の導電性バネ板３２のうちの少なくとも１つは、短絡中に溶接スポットから分離するための弾性ポテンシャルエネルギーを有してもよい。
【００２３】
本明細書において、予加圧溶接という用語は、第１及び第２の導電性バネ板を互いに溶接することができるように、各々第１及び第２の導電性バネ板３１、３２に対してその弾性力に打ち勝つ力を印加することによって実施できる溶接を意味する。特に、本開示の実施形態によれば、溶接ははんだ付けであってもよい。
【００２４】
図３に示されるように、電流ヒューズ装置１００は、キャビティ１０を有する絶縁筐体１、第１の導体２１、第２の導体２２、第１の導電性バネ板３１、及び第２の導電性バネ板３２を含んでいてもよい。第１の導体２１及び第２の導体２２は、絶縁筐体１に固定されてもよい。第１の導体２１は、絶縁筐体１から突出している第１の外端部２１２及びキャビティ１０内の第１の内端部２１１を有していてもよい。第２の導体２２は、絶縁筐体１から突出している第２の外端部２２２及びキャビティ１０内の第２の内端部２２１を有していてもよい。第１及び第２の導電性バネ板３１、３２は、キャビティ１０内に配置することができる。第１の導電性バネ板３１の一つの端部は、第１の内端部２１１に固定され、電気的に接続されてもよい。第２の導電性バネ板３２の一つの端部は、第２の内端部２２１に固定され、電気的に接続されてもよい。第１及び第２の導電性バネ板３１、３２のその他の端部は、溶接スポットを形成することによって予加圧溶接で互いに接続されてもよい。第１の導電性バネ板３１及び第２の導電性バネ板３２のうちの少なくとも１つは、短絡中に溶接スポットから分離するための弾性ポテンシャルエネルギーを有していてもよい。
【００２５】
図３を参照すると、絶縁筐体１は、本体１２、上方カバー１１、下方カバー１３を含んでいてもよい。上方カバー１１及び下方カバー１３は、本体１２に固定され、本体１２と共に取り囲んでキャビティ１０を形成してもよい。第１及び第２の導体２１、２２は、上方カバー１１及び本体１２から突出していてもよく、上方カバー１１及び本体１２によって固定されてもよい。
【００２６】
上方カバー１１は、上面１１１と上面１１１の縁部から下向きに延在する２つの側面１１２、１１３とを含む半囲形（ｈａｌｆ−ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）に成形してもよい。本体１２は、上面１１１によって被覆されてもよく、第１の導体２１及び第２の導体２２は、両側面１１２、１１３、及び本体１２によって固定されてもよい。本体１２は、第１及び第２の導体２１、２２を固定するためにその両側面に２つの溝部を有する中空構造であってもよい。本体１２、上方カバー１１、及び下方カバー１３のねじ穴は、これらを相互に接続して、本体１２に第１及び第２の導体２１、２２を固定するために用いることができる。
【００２７】
絶縁筐体１は、例えば、セラミック、アスベスト、又はポリテトラフルオロエチレン等の、高温耐性又は腐蝕耐性である材料から作製することができる。絶縁筐体１によって、第１及び第２の導体２１、２２を固定し、遮蔽することができる。電流ヒューズ装置１００の接続及び断線を、より高信頼度にすることができる。
【００２８】
電流ヒューズ装置の独立式設計により、絶縁筐体の剛性が単電池間に存在する設置応力（ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ  ｓｔｒｅｓｓ）に打ち勝つので、高温軟化等によるタブの変位等の偶発的事象によって引き起こされる無効な溶断を防ぐことができる。
【００２９】
本開示の実施形態によれば、第１の導体２１及び第１の導電性バネ板３１は、一体的に成形されてもよい。第２の導体２２及び第２の導電性バネ板３２は、一体的に成形されてもよい。一体的に成形される構造の材料は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３０】
図７を参照すると、外力が印加されていない自然状態下で、第１の導電性バネ板３１は、下向きに折れ曲がっていてもよく、第２の導電性バネ板３２は、上向きに折れ曲がっていて、第１の導電性バネ板３１と平行であってもよい。溶接中、第１及び第２の導電性バネ板３１、３２の各々は、図６に示されるように、それぞれ第１及び第２の導体２１、２２の平面上で押圧し合っていてもよい。
【００３１】
より具体的には、導電性バネ板３１、３２の両方が折れ曲がっていてもよい。しかし、本開示の実施形態によれば、導電性バネ板３１又は導電性バネ板３２は、短絡中に電気的接続を遮断することができる弾性ポテンシャルエネルギーを有するように折れ曲がっていてもよい。本開示の別の実施形態によれば、同一平面には位置していない平坦な形状の導電性バネ板３１、３２は、導電性バネ板３１、３２が短絡中に電気的接続を確実に遮断できる弾性ポテンシャルエネルギーを有するように、押圧し合い、溶接されてもよい。
【００３２】
導電性バネ板３１、３２は、積層構造であってもよい。具体的には、第１及び第２の導電性バネ板３１、３２の各々が、少なくとも２つの枝状バネ板を含んでいてもよく、図４に示すように櫛状構造を有していてもよい。
【００３３】
導電性バネ板は、ベリリウム青銅及びリン青銅等の弾性導電性材料、又は弾性銅材料と純銅／アルミニウムとの複合材料板等の複合材料から作製することができる。特に、導電性バネ板３１、３２は、熱伝導性、導電性、弾性、及び耐クリープ性が優れているので、ベリリウム銅合金から作製することができる。
【００３４】
導電性バネ板３１、３２の間の接続が遮断されたとき、これらの間の瞬間電圧が非常に高くなる場合があり、強電弧放電を引き起こす可能性がある強電弧事故を引き起こす場合がある。短絡中に発生する可燃性ガスの量が通常条件下で発生する量よりも多いので、電弧放電によって生じる高温は、可燃性ガスを発火させて、隠れた安全上の問題を引き起こすのに十分な程度である場合がある。より具体的には、電弧が発生する事故を避け、電池を保護することができる消弧材（図示せず）をキャビティ１０に充填してもよい。
【００３５】
特に、消弧材は、電気的陰性であってもよく、且つ良好な熱伝導性及び絶縁性能を有するケイ砂であってもよい。導電性バネ板３１、３２の枝状構造は、一方では、バネ板の導電性領域を低下してバネ板間の抵抗を増加させることができ、また、大電流下では、局所温度が急速に上昇して、瞬間的に融解し、溶接スポットを分離し、開回路を保護する応答時間を短縮することができる。他方では、バネ板の抵抗領域を減少してバネ板とケイ砂との間の抵抗を低下させることができる。導電性バネ板３１、３２間の接続が遮断される可能性があるとき、枝状バネ板からの圧力に供されたケイ砂は、隣接する枝状バネ板間のギャップを容易に通過し、対向する導電性バネ板３１、３２間を充填することができ、これは、バネ板とケイ砂との間に速やかに分散するのに好ましく、また、適時の消弧に役立ち得る。
【００３６】
特に、第１及び第２の導体２１、２２は、積層構造であってもよく、導電性バネ板３１、３２よりも厚くてもよい。導電性バネ板３１、３２の導電性領域が低下されることに起因して、より薄い導電性バネ板は、より厚い導体よりも大きな抵抗を有することができる。電流ヒューズ装置の導電性領域が増加されることに起因して、電流ヒューズ装置１００は、より低い抵抗を有する場合がある。電流が少ないと、加熱力も低くなる。バネ板の優れた熱伝導性によってバネ板の抵抗は大きくなるが、キャビティ内の空間又はケイ砂において熱伝動及び熱放射を行うのに十分な時間があるので、速やかに熱を分散させる。したがって、一般的な電流条件下で電流ヒューズ装置１００が適切に機能し、高効率で電気的に接続できることを保証することができるように、バネ板の温度は、電流ヒューズ装置１００と実質的に同一であってもよい。短絡中、電流及びバネ板の抵抗が非常に大きくなるので、速やかに放散させることができない大量の熱が瞬間的に発生する場合があり、バネ板の熱容量は非常に低いので、非常に短時間で溶接スポットの融点に達し、溶接スポットが融解し、バネ板が弾性応力下における融解物の表面液体張力及び外部抵抗力に打ち勝ち、高い信頼性及び短い応答時間で遮断することができる。特に、導電性バネ板３１、３２と導体２１、２２との間の抵抗比は、約１．５〜約２．５であってもよい。
【００３７】
電流ヒューズ装置１００は、製造及びメンテナンスの操作性を上げることができる独立構造であってもよい。
【００３８】
本開示の実施形態に係る電流ヒューズ装置１００及びその試作品は、以下の通り提供されてもよい：
各導体２１、２２は、約４０ｍｍ×２ｍｍの導電性断面サイズを有するベリリウム銅合金から作製することができ、各導電性バネ板３１、３２は、約４ｍｍ×０．５ｍｍの導電性断面サイズを有する４つの枝状バネ板を含んでいてもよい。前記枝状バネ板間の距離は、約２ｍｍであってもよい。
【００３９】
電流ヒューズ装置１００の全抵抗は、約０．１ミリオーム〜約０．２ミリオームであってもよい。導電性バネ板の抵抗（一部）は、約０．０５ミリオーム〜約０．１ミリオームであってもよい。抵抗は、導体２１、２２又は導電性バネ板３１、３２のサイズ及び厚みを変化させることによって調整することができる。３５０Ａの過負荷電流条件下において、電流ヒューズ装置１００は、約１５分間の安全時間を少なくとも提供することができる。１，０００Ａの過負荷電流条件下では、電流ヒューズ装置の遮断時間は、僅か約１６秒間である可能性がある。２つの単電池を試験のために用いることができる場合、平均電流は、短絡の初期２０秒間で約１，０２３Ａであり得、その結果、電流ヒューズ装置１００の応答時間は、以下に記載するように電池アセンブリの短絡保護要件を満たすことができる。
【００４０】
上記のように、短絡時の遮断信頼性は高いと共に、消弧機能を有する。そして、短絡から保護するための応答時間は、短い。更に、メンテナンスの容易性が改善され速やかに組み立てることができるので製造コストが低い。
【００４１】
電流ヒューズ装置１００は、以下の工程によって製造することができる：
１）図３に示される通り、ねじを用いて本体１２に導電性バネ板３１、３２を固定し；
２）本体１２に嵌合するアルミニウム溶接支持材に本体１２を固定し、図６に示される平坦な形状になるように導電性バネ板３１、３２を押圧し、アルミニウムは、スズと溶接されなくてもよく；
３）導電性バネ板３１、３２の間のギャップにはんだペーストを均一にコーティングし；
４）導電性バネ板３１、３２を押圧し、溶接し；
５）前記アルミニウム支持材を除去し、上方カバー１１、下方カバー１３を設置し、キャビティ１０にケイ砂を充填する。
【００４２】
第２の実施形態
図８〜１２を参照して、第２の実施形態である電流ヒューズ装置２００を以下に記載する。前記第１の導体Ｑ２の第１の内端部と前記第２の導体Ｑ３の第２の内端部との間にギャップが存在し；導電性バネ板の第１の端部を固定してもよく；導電性バネ板の第２の端部を予加圧してギャップに延在させ、前記第１の導体Ｑ２の第１の内端部及び前記第２の導体Ｑ３の第２の内端部と溶接してもよい。
【００４３】
図８及び９に示されるように、電流ヒューズ装置２００は、キャビティを有する絶縁筐体Ｑ１、第１の導体Ｑ２、第２の導体Ｑ３、及び導電性バネ板Ｑ５を含んでいてもよい。第１の導体Ｑ２は、絶縁筐体Ｑ１から突出している第１の外端部Ｑ２０１及びキャビティ内の第１の内端部Ｑ２０２を有していてもよく、第２の導体Ｑ３は、絶縁筐体Ｑ１から突出している第２の外端部Ｑ３０１及びキャビティ内の第２の内端部Ｑ３０２を有していてもよい。第１の導体Ｑ２と第２の導体Ｑ３との間にギャップＱ４が存在していてもよい。導電性バネ板Ｑ５の第１の端部を固定してもよく、導電性バネ板Ｑ５の第２の端部を予加圧してギャップＱ４に延在させ、前記第１の導体Ｑ２の第１の内端部及び前記第２の導体Ｑ３の第２の内端部に溶接してもよい。導電性バネ板Ｑ５は、短絡中に溶接スポットから分離するための弾性ポテンシャルエネルギーを有していてもよい。短絡中、電流が非常に大きいので、溶接スポットが短時間で融解し、瞬間的に発生する熱を速やかに分散させることができないことに加えて、溶接スポットにおける熱容量が非常に小さいので、溶接スポットが短時間で融解することができる。導電性バネ板Ｑ５は、内部の弾性ポテンシャルエネルギーを介して形状を復元して、表面張力及び外部抵抗力に打ち勝ち、その結果、高信頼性の溶断を保証することができる。
【００４４】
以下に、電流ヒューズ装置２００の部品について添付図面と組み合わせて詳細に記載する。
【００４５】
図９〜１２を参照すると、絶縁筐体Ｑ１は、上方筐体Ｑ１１及び下方筐体Ｑ１２を含んでいてもよい。上方筐体Ｑ１１及び下方筐体Ｑ１２で取り囲んでキャビティが形成され、当該キャビティは、溶接された導体Ｑ２、Ｑ３および導電性バネ板Ｑ５によって離間され、２つの密閉キャビティである上方キャビティＱ１３及び下方キャビティＱ１４を形成することができる。導体Ｑ２、Ｑ３は、各々溝部Ｑ１１１、Ｑ１２１を有して、各々キャビティＱ１３、Ｑ１４の内部空間を提供する。上方キャビティＱ１３及び下方キャビティＱ１４を密閉するように、溶接された導体Ｑ２、Ｑ３及び導電性バネ板Ｑ５を、溝部Ｑ１１１、Ｑ１２１間に配置してもよい。導電性バネ板Ｑ５は、第２の溝部Ｑ１２１の片側に存在していてもよく、第２の溝部Ｑ１２１よりも幅が狭くてもよい。導電性バネ板Ｑ５は、短絡時に効率的に跳ね返り、下方キャビティＱ１４に干渉しないように、下方キャビティＱ１４の高さを上方キャビティＱ１３の高さよりも高くしてもよい。位置合わせのために導電性バネ板Ｑ５の第１の端部を第１の導体Ｑ２と下方筐体Ｑ１２との間に固定することができる場合、図９に示すように、上方カバーＱ１１、導体Ｑ２、Ｑ３、導電性バネ板Ｑ５、及び下方キャビティＱ１４は、複数のねじ穴を有し、ねじＱ６によって固く締めることができる。
【００４６】
絶縁筐体Ｑ１は、高温耐性又は腐蝕耐性材料から作製することができる。特に、前記材料は、セラミック、アスベスト、又はポリテトラフルオロエチレンであってもよい。絶縁筐体によって、導体を固定し、遮蔽することができる。電流ヒューズ装置２００の接続及び取り外しを、より高信頼度にすることができる。
【００４７】
特に、消弧するために、消弧材であるケイ砂（図示せず）を上方キャビティＱ１３に充填してもよく、その結果、溶接スポットが融解し、導電性バネ板Ｑ５によって接続が遮断され得るとき、重力によってケイ砂が上方キャビティＱ１３からギャップＱ４を介して下方キャビティＱ１４に流れ、切断の安定性を高めながら、電弧から生じる作用を効率的に排除し、高温電弧の恐れを排除することができる。無論、消弧材は、同様の機能を有する任意の他の材料であってもよい。本実施形態によれば、上方キャビティＱ１３を貫通するねじ穴Ｑ１１２が上方筐体Ｑ１１の側壁上に位置してもよく、ねじ穴Ｑ１１２を介してケイ砂を上方キャビティＱ１３に充填してもよく、ケイ砂を充填した後、ねじ穴Ｑ１１２を密閉し、ねじで固定してもよい（図示せず）。
【００４８】
特に、導電性バネ板Ｑ５は、銅めっきされたスチールバネ板から作製され、優れた弾性とやや低い導電性を有することができる。この例では、導電性バネ板Ｑ５の断面は、長辺Ｑ５２と短辺Ｑ５１とを含み、「Ｌ」字形であってもよい。導電性バネ板Ｑ５の第２の端部は、短辺Ｑ５１であってもよく、これは、予加圧されてギャップＱ４に延在し、導体Ｑ２及びＱ３の第１の内端部及び第２の内端部と溶接されてもよい。自然状態下では、長辺Ｑ５２は、導電性バネ板Ｑ５の外側に向かって折れ曲がっていて、その結果、短辺Ｑ５１がギャップＱ４に溶接され得るとき、導電性バネ板Ｑ５を下方キャビティＱ１４に向かって移動させる弾性ポテンシャルエネルギーを長辺Ｑ５２に貯蔵することができる。短絡中、溶接スポットが融解し、弾性ポテンシャルエネルギーが放出され、短辺Ｑ５１はギャップＱ４から完全に遮断されて、信頼度の高い接続が得られる。
【００４９】
特に、導体Ｑ２、Ｑ３は、銅板から作製することができ、ねじＱ６を固定するために導体Ｑ２、Ｑ３に各々ねじ穴Ｑ２１、Ｑ３１を形成してもよく、電流ヒューズ装置全体を単電池に接続するために導体Ｑ２、Ｑ３の外端部に各々実装穴Ｑ２２、Ｑ３２を形成してもよく、導体Ｑ２、Ｑ３の第１の内端部及び第２の内端部は台形を形成してもよく、前記各々台形の短い方の平行辺が互いに対向している。台形形状は、第１の導体Ｑ２と第２の導体Ｑ３との間の抵抗を適切に増加させることができ、更に、短絡中に溶接スポットの温度を上昇させて、溶接スポットの融解を加速させることができる。
【００５０】
この実施形態に係る電流ヒューズ装置は、短絡中速やかに溶断され得る。電流ヒューズ装置は、短絡が電池に与える損傷を最小化することができる。更に、上記設計のためにその生産及びメンテナンスを容易にすることができるが、正常状態における過電流の要件を満たし、特定の過負荷容量を有する。電流ヒューズ装置の溶接スポットによって発生する熱は、導体Ｑ２、Ｑ３を通して単電池及び熱制御システムに伝達されるのに十分な時間を有しているので、熱の一部は、ケイ砂等の消弧材によって吸収され、溶接スポットの温度は、導体Ｑ２、Ｑ３と実質的に同じであり、その結果、溶接スポット及び導体Ｑ２、Ｑ３は、抵抗の低い一体型部品としてみなすことができるので、高い過負荷容量を有する。短絡中に電流が非常に大きくなるので、溶接スポットから発生する熱の量は、約１０倍に増加する場合がある。大量の熱を瞬間的に放散させることができず、溶接スポットの質量は導体Ｑ２、Ｑ３及びケイ砂よりも遥かに少なく、バネ板の熱容量は非常に低いので、溶接スポットの温度が急激に上昇して溶接スポットの融点に達し、溶接スポットが融解し、バネ板Ｑ５が上方キャビティＱ１３に跳ね返ることができる。
【００５１】
電流ヒューズ装置は、生産及びメンテナンスにおける操作性を高めることができる独立構造であってもよい。
【００５２】
本開示の実施形態に係る電流ヒューズ装置２００及びその試作品は、以下の通り提供することができる：
導体Ｑ２、Ｑ３は、各々約１．７ｍｍ×約４０ｍｍ及び約２ｍｍ×約４０ｍｍの導電性断面サイズを有するＴ２銅板から作製することができ、その間の溶接接合の距離（即ち、ギャップＱ４）は、約１．５ｍｍであってもよく、導電性バネ板Ｑ５は、導電性断面サイズ約１５ｍｍ×約１．７ｍｍ、厚み約０．４ｍｍであってもよい。
【００５３】
電流ヒューズ装置２００の抵抗は、約０．１ミリオーム〜約０．１３ミリオームであってもよい。溶接接合の抵抗は、約０．０４ミリオーム〜約０．０５ミリオームであってもよく、抵抗は、導体Ｑ２、Ｑ３又は導電性バネ板Ｑ５のサイズ及び厚みを変化させることによって調整することができる。
【００５４】
３５０Ａの過負荷電流の条件下において、電流ヒューズ装置２００は、約１５分間の安全時間を少なくとも提供することができる。１，０００Ａの過負荷電流条件下では、電流ヒューズ装置２００の遮断時間は、僅か約１８秒間〜約２０秒間である可能性がある。２つの単電池を試験のために用いられるとき、平均電流は、短絡の初期２０秒間で約１，０２３Ａであり、従って、電流ヒューズ装置の応答時間は、短絡保護の要件を満たす。
【００５５】
図９〜図１２を参照すると、電流ヒューズ装置２００は、以下の工程によって製造することができる：
１）導体Ｑ２、Ｑ３を固定し、導電性バネ板Ｑ５を予加圧し、図１２に係る固定具Ｑ８上で弾性的に変形させ、短辺Ｑ５１が導体Ｑ２、Ｑ３間のギャップＱ４に延在するように長辺Ｑ５２を平坦になるまで加圧し；
２）はんだペーストをギャップＱ４に均一にコーティングし、短辺Ｑ５１をはんだペーストで被覆し、次いで、溶接機器によって溶接を完了させて、導体Ｑ２、Ｑ３と導電性バネ板Ｑ５とを一体化させ；
３）上方筐体Ｑ１１と下方筐体Ｑ１２との間を溶接することによって一体的に形成される導体Ｑ２、Ｑ３及び導電性バネ板Ｑ５を提供し、ねじＱ６を介してそれらを固く締め、上方筐体Ｑ１１側のねじ穴Ｑ１１２を介して上方キャビティＱ１３にケイ砂を充填し、最後に電流ヒューズ装置をねじで密閉する。
【００５６】
本開示は、独立した設計を採用し、電流ヒューズ装置を別々に形成し、独立したバッチで製造するので、生産効率が高まる一方、一貫した製品品質を保ちながらコストを下げることができる。更に、電流ヒューズ装置の製造及びメンテナンスの操作性を改善することができる。
【００５７】
図２に示すように、複数の単電池を含んでいてもよく、前記単電池のうちの少なくとも２つが上記電流ヒューズ装置を介して互いに電気的に接続され得る電池アセンブリを提供することができる。
【００５８】
例示的な実施形態を図示及び説明したが、本開示の趣旨及び原理から逸脱することなしに、特許請求の範囲及びその等価物の範囲内で実施形態を変更、置換、及び修正を行い得ることが当業者には理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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