(57)【要約】  本開示は、電池カバープレートアセンブリ、単電池、電池モジュール、動力電池及び電気自動車に関する。電池カバープレートアセンブリは、カバープレート（１１０）と、電極内部端子（１０９）と、電極外部端子（１１２）とを含み、電極内部端子（１０９）と電極外部端子（１１２）とは、切り込み部材（１０１）と、切り込み部材（１０１）に互いに電気的に接続され、かつ気圧の作用下で動作して切り込み部材（１０１）上の切り込み（１０４）を引き裂くことができ、カバープレートに沿って延伸する長尺状構造に形成される反転部材（１０２）とを含む電流遮断装置によって電気的に接続される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバープレートと、
前記カバープレートの内側に位置する電極内部端子と、
前記カバープレートの外側に位置する電極外部端子と
を含み、
前記電極内部端子と前記電極外部端子とは、電流遮断装置によって電気的に接続され、
前記電流遮断装置は、切り込み部材と、反転部材とを備え、
前記反転部材は、前記切り込み部材に電気的に接続され、
前記反転部材は、気圧の作用下で動作して前記切り込み部材上の切り込みを引き裂くことができ、
前記反転部材は、前記カバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成される、
電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２】
前記長尺状構造は、長さ方向における端部が円弧状である、
請求項１に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項３】
前記長尺状構造は、腰形構造又は楕円形構造である、
請求項１に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項４】
前記反転部材には、前記切り込み部材に電気的に接続するための第１の接続領域と、電池の前記電極外部端子に電気的に接続するための第２の接続領域とが形成され、少なくとも前記第２の接続領域が長尺状構造に形成される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項５】
前記反転部材は、前記カバープレートの上表面と垂直な方向に沿って円錐台形状のシート状構造に形成され、前記円錐台形状の上底側端部は前記第１の接続領域として長尺状構造に形成され、前記円錐台形状の下底側端部は前記切り込み部材から離れて前記第２の接続領域として形成され、かつ前記第１の接続領域と平行であり、長尺状構造に形成される、
請求項４に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の接続領域と前記第２の接続領域の厚さは、それぞれ両者の間の動作領域の厚さより大きい、
請求項３に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項７】
前記第１の接続領域と第２の接続領域の厚さは、０．３〜３ｍｍであり、前記動作領域の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍである、
請求項６に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項８】
前記反転部材には、変形緩衝領域がさらに形成されており、
前記変形緩衝領域は、前記第１の接続領域と前記第２の接続領域との間で、前記第１の接続領域の周囲に配置されている、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項９】
前記変形緩衝領域は、前記第１の接続領域を囲む環状溝構造に形成される、
請求項８に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１０】
前記環状溝構造の径方向断面は、円弧状又は角型である、
請求項９に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１１】
前記切り込み部材は、前記カバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造を形成する、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１２】
前記切り込み部材は、
前記切り込みが形成された切り込み領域と、
前記反転部材に電気的に接続するための第１の溶接領域と、
前記電極内部端子に電気的に接続するための第２の溶接領域と
を含み、
前記切り込み領域は、前記第１の溶接領域の周囲に設けられ、
前記第１の溶接領域、第２の溶接領域のうちの少なくとも１つは、前記切り込みが配置された面と異なる面に配置される、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１３】
前記切り込みは、前記第１の溶接領域及び前記第２の溶接領域の配置される面と異なる面に配置される、
請求項１２に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１４】
前記切り込み部材は、該切り込み領域から突出するボスを含み、
前記第１の溶接領域は、前記ボスに形成され、
前記切り込みは、前記切り込み領域に形成され、かつ、前記ボスの周囲に配置される、
請求項１３に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１の溶接領域は、前記ボスの上表面で、かつ、前記切り込み領域と平行に形成され、
前記上表面の外周縁に、環状の溶接結合点が配置される、
請求項１４に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１６】
前記切り込み領域の外周縁に、前記ボスと同一方向に突出する環状壁が形成され、
前記第２の溶接領域は、前記環状壁の外周縁に形成され、かつ、前記ボスの上縁部とは高さ方向に同一である、
請求項１５に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１７】
前記第２の溶接領域、前記切り込み領域、前記第１の溶接領域は、径方向に沿って外から内へ順に配置されているとともに、外から内に前記反転部材に徐々に近づく段差構造を形成し、
前記切り込みは、前記第１の溶接領域の周囲に設けられ、
前記切り込み領域、第１の溶接領域及び第２の溶接領域は、互いに平行であり、かつそれぞれ長尺状構造に形成される、
請求項１６に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１８】
前記切り込み領域の外周縁に前記ボスと逆方向に突出する環状壁が形成され、
前記第２の溶接領域は、前記環状壁の外周縁に、前記切り込み領域と平行に形成され、
前記第２の溶接領域の外周縁に環状の溶接接合点が形成される、
請求項１７に記載の電流カバープレートアセンブリ。
【請求項１９】
前記ボスの側壁及び前記環状壁は、それぞれ前記切り込み領域と垂直である、
請求項１８に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２０】
前記電極外部端子は、前記反転部材に電気的に接続され、
前記切り込み部材は、前記電極内部端子に電気的に接続され、
前記反転部材の外周縁の下側と前記カバープレートとの間に支持環が密封接続され、
前記電極外部端子の外周縁が前記反転部材の外周縁の上側に電気的に接続され、
前記支持環と前記電極外部端子は、それぞれ長尺状構造に形成される、
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２１】
前記支持環は、前記カバープレートの縁部から伸び出さない、
請求項１９に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２２】
ケースと、
ケース内に収容されるセルと、
前記ケースを封止する電池カバープレートアセンブリと
を含む単電池であって、
前記電池カバープレートアセンブリは、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリであり、
前記電極内部端子が前記セルに電気的に接続され、
前記反転部材が前記ケースの内部ガスと連通する、
単電池。
【請求項２３】
内部に請求項２２に記載の単電池が設けられている、
電池モジュール。
【請求項２４】
パック本体と、前記パック本体内に配置されている電池モジュールとを含む動力電池であって、
前記電池モジュールは、請求項２３に記載の電池モジュールである
動力電池。
【請求項２５】
請求項２４に記載の動力電池が内部に配置されている、
電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
(関連出願の相互参照)
本開示は、２０１７年１２月１３日に提出された中国特許出願第２０１７１１３３０２２３．４号に基づくものであり、かつその優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本開示に組み込まれるものとする。
【０００２】
本開示は、電池の分野に関し、電池カバープレートアセンブリ、該電池カバープレートアセンブリを用いる単電池、該単電池を用いる電池モジュール、該電池モジュールを用いる動力電池及び該動力電池を用いる車両に関する。
【背景技術】
【０００３】
電池は、エネルギー貯蔵ユニットとして、各業種にいずれも重要な作用を有しており、例えば、動力電池が新エネルギー自動車などの分野に広く用いられ、充放電の動作を実現するように、動力電池の電池パック内に、複数の単電池が互いに直列接続されるか又は並列接続されてなる電池モジュールを有してよい。動力電池は、充放電過程において、一般的にＢＭＳ（電池管理システム）によって電圧及び電流の変化を監視し、かつ充電状態を計算する。電圧サンプリングに問題が生じると、電池が過充電となり、特に三元系にとって過充電がある程度になると、電池が燃焼して爆発するおそれがある。
【０００４】
関連技術では、電池の電圧及び電流を監視し、電流積算法及び開放電圧法により電池残量を計算して、電池の充放電を制御する。しかし、欠点があり、例えば、電池の電圧サンプリング又は電流サンプリングの故障又はソフトウェアの故障により、電池が長時間充電されて制御されていないようになり、特に充電スポットで充電する場合、充電スポットと電池マネージャとが通信不能になると、過充電が制御できなくなり、電池がある程度に充電されて電池膨れひいては爆発発火を引き起こす。
【０００５】
したがって、自体が強制的に遮断可能な電流遮断技術を提供することは、積極的な意義を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、電池カバープレートアセンブリ、該電池カバープレートアセンブリを用いる単電池、該単電池を用いる電池モジュール、該電池モジュールを用いる動力電池及び該動力電池を用いる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、上記電池カバープレートアセンブリを有する単電池をさらに提供する。
【０００８】
本開示は、上記単電池を有する電池モジュールをさらに提供する。
【０００９】
本開示は、上記電池モジュールを有する動力電池をさらに提供する。
【００１０】
本開示は、上記動力電池を有する電動自動車をさらに提供する。
【００１１】
本開示の第１の態様に係る電池カバープレートアセンブリは、カバープレートと、該カバープレートの内側に位置する電極内部端子と、該カバープレートの外側に位置する電極外部端子とを含み、前記電極内部端子と前記電極外部端子とは、切り込み部材と、切り込み部材に互いに電気的に接続され、かつ気圧の作用下で動作して前記切り込み部材上の切り込みを引き裂くことができ、前記カバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成される反転部材とを含む電流遮断装置によって電気的に接続される。
【００１２】
本開示に係る電池カバープレートアセンブリは、反転部材をカバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成することにより、内部ガスとの接触面積を保証する場合、該反転部材を含む電流遮断装置のカバープレートから露出した部分が幅方向に沿ってカバープレートを越える可能性を低減し、さらに、完全にカバープレートの範囲内に位置することにより、カバープレート以外の他の装置への影響を回避するとともに、反転感度を確保することができる。
【００１３】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記長尺状構造は、長さ方向における端部が円弧状である。
【００１４】
本開示のいくつかの実施例によれば、長尺状構造は、腰形構造又は楕円形構造である。
【００１５】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記反転部材には、前記切り込み部材に電気的に接続するための第１の接続領域と、電池の電極外部端子に電気的に接続するための第２の接続領域とが形成され、少なくとも前記第２の接続領域が長尺状構造に形成される。
【００１６】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記反転部材は、前記カバープレートの上表面と垂直な方向に沿って円錐台形状のシート状構造に形成され、円錐台形状の上底側端部は前記第１の接続領域として長尺状構造に形成され、下底側端部は前記切り込み部材から離れて前記第２の接続領域として形成され、かつ前記第１の接続領域と平行であり、長尺状構造に形成される。
【００１７】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記第１の接続領域と第２の接続領域の厚さは、それぞれ両者の間の動作領域の厚さより大きい。
【００１８】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記第１の接続領域と第２の接続領域の厚さは、０．３〜３ｍｍであり、前記動作領域の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍである。
【００１９】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記反転部材には、前記第１の接続領域と前記第２の接続領域との間に前記第１の接続領域の周囲に設けられた変形緩衝領域がさらに形成される。
【００２０】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記変形緩衝領域は、前記第１の接続領域を囲む環状溝構造に形成される。
【００２１】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記環状溝構造の径方向断面は、円弧状又は角型である。
【００２２】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記切り込み部材は、前記カバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成される。
【００２３】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記切り込み部材は、前記切り込みが形成された切り込み領域と、反転部材に互いに電気的に接続するための第１の溶接領域と、電極内部端子に電気的に接続するための第２の溶接領域とを含み、前記切り込みは、前記第１の溶接領域の周囲に設けられ、かつ第１の溶接領域、第２の溶接領域のうちの少なくとも１つが前記切り込みと異なる面に設けられる。
【００２４】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記切り込みは、第１の溶接領域及び第２の溶接領域と異なる面に設けられる。
【００２５】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記切り込み部材は、切り込み領域と、該切り込み領域から突出するボスとを含み、前記第１の溶接領域は、前記ボスに形成され、前記切り込みは、前記切り込み領域に形成され、かつ前記ボスの周囲に設けられる。
【００２６】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記第１の溶接領域は、前記ボスの上表面によって形成され、かつ前記切り込み領域と平行であり、該上表面の外周縁に環状の溶接接合点が設けられる。
【００２７】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記切り込み領域の外周縁に前記ボスと同一方向に突出する環状壁が形成され、前記第２の溶接領域が前記環状壁の外周縁に形成され、かつ前記ボスの上縁部とは高さ方向に面一である。
【００２８】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記第２の溶接領域、前記切り込み領域、前記第１の溶接領域は、径方向に沿って外から内へ順に配置されているとともに、外から内に前記反転部材に徐々に近づく段差構造に形成され、前記切り込みは、前記第１の溶接領域の周囲に設けられ、前記切り込み領域、第１の溶接領域及び第２の溶接領域は、互いに平行であり、かつそれぞれ長尺状構造に形成される。
【００２９】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記切り込み領域の外周縁に前記ボスと逆方向に突出する環状壁が形成され、前記第２の溶接領域は、前記環状壁の外周縁に形成され、かつ前記切り込み領域と平行であり、前記第２の溶接領域の外周縁に環状の溶接接合点が形成される。
【００３０】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記ボスの側壁及び前記環状壁は、それぞれ前記切り込み領域と垂直である。
【００３１】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記電極外部端子は、前記反転部材に電気的に接続され、前記切り込み部材は、前記電極内部端子に電気的に接続され、前記反転部材の外周縁の下側と前記カバープレートとの間に支持環が密封接続され、前記電極外部端子の外周縁が前記反転部材の外周縁の上側に電気的に接続され、前記支持環と前記電極外部端子は、それぞれ長尺状構造に形成される。
【００３２】
本開示のいくつかの実施例によれば、前記支持環は、前記カバープレートの縁部から伸び出さない。
【００３３】
本開示の第２の態様に係る単電池は、ケースと、ケース内に収容されるセルと、前記ケースを封止する電池カバープレートアセンブリとを含み、前記電池カバープレートアセンブリは、本開示に係る電池カバープレートアセンブリであり、前記電極内部端子が前記セルに電気的に接続され、前記反転部材が前記ケースの内部ガスと連通する。
【００３４】
本開示の第３の態様に係る電池モジュールは、内部に本開示に係る単電池が設けられている。
【００３５】
本開示の第４の態様に係る動力電池は、パック本体と、該パック本体内に設けられる電池モジュールとを含み、前記電池モジュールは、本開示に係る電池モジュールである。
【００３６】
本開示の第５の態様に係る電動自動車は、本開示に係る動力電池が設けられている。
【発明の効果】
【００３７】
上記技術手段によって、反転部材をカバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成し、即ち、カバープレートに沿う寸法が他の方向の寸法より大きい必要があるため、内部ガスとの接触面積を保証する場合、該反転部材を含む電流遮断装置のカバープレートから露出した部分が幅方向に沿ってカバープレートを越える可能性を低減し、さらに、完全にカバープレートの範囲内に位置することにより、カバープレート以外の他の装置への影響を回避するとともに、反転感度を確保することができる。
【００３８】
本開示の他の特徴及び利点については、発明を実施するための形態において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
図面は、本開示のさらなる理解を提供し、かつ本明細書の一部を構成するものであり、以下の発明を実施するための形態とともに本開示を説明するものであり、本開示を限定するものではない。図面において、
【００４０】
【図１】本開示の例示的な実施形態における電池モジュールの部分分解概略斜視図である。
【図２】本開示の第１の例示的な実施形態における電流遮断装置の断面図である。
【図３】本開示の第２の例示的な実施形態における電流遮断装置の断面図である。
【図４】本開示の第２の例示的な実施形態に係る切り込み部材の立体構造概略図である。
【図５】本開示の第１の例示的な実施形態に係る反転部材の立体構造概略図である。
【図６】本開示の第１の実施形態に係る電流遮断装置の電池カバープレートアセンブリの概略断面図である。
【図７】本開示の第３の実施形態に係る電流遮断装置の反転部材の部分立体構造概略図である。
【図８】本開示の第３の実施形態に係る電流遮断装置の反転部材の上面図である。
【図９】本開示の第３の実施形態に係る電池カバープレートアセンブリの単電池の立体構造概略図である。
【図１０】本開示の電気自動車の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここで記述した発明を実施するための形態が本開示を説明し解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【００４２】
本開示では、逆に説明しない場合に、使用される「上、下、左、右」のような方位詞は、一般的には対応する図面の図面方向を基準として定義され、「内、外」とは、対応する部材輪郭の内と外を意味する。
【００４３】
図１〜図１０に示すように、本開示は、電池カバープレートアセンブリ１００、該電池カバープレートアセンブリ１００を用いる単電池２００、該単電池２００を用いる電池モジュール３００、該電池モジュール３００を用いる動力電池４００及び該動力電池４００を用いる車両の技術手段を提供する。図１に示すように、電流遮断装置は、電極外部端子１１２と、対応する電極内部端子１０９との間に設けられて、電池の内部及び外部の回路を遮断する。単電池２００において、複数の単電池２００を直列接続又は並列接続することにより電池モジュール３００を構成し、電池パック内に入れて動力電池４００を形成することができる。また、動力電池４００の分野の他、本開示に係る様々な技術手段は、他の電池の分野においても広く適用することができる。具体的には、本開示は、２つの実施形態により、係る電流遮断装置を説明する。以下、図面を参照しながら各実施形態を詳細に説明する。
【００４４】
まず、図１に示すように、本開示の各実施形態は、いずれも複数の単電池２００を含む電池モジュール３００を提供し、単電池２００は、ケース１１１と、ケース内に収容されるセルと、該セルに電気的に接続される電極内部端子１０９と、ケースを封止するカバープレート１１０とを含んでよく、電極外部端子１１２は、カバープレートに設けられて、様々な電極リード１１９により電流の入出力を完了する。電流遮断装置は、電極外部端子と電極内部端子１０９との間に設けられて電極端子の電流の入出力を制御することができる。即ち、電流遮断装置は、単電池２００において通常状態で、セルが導通の状態にあり、この場合、電極端子は、電流の入出力を正常に行って、単電池２００の充放電動作を完了することができるが、危険状態で、例えば、電池が過充電されると、電流遮断装置は、電極端子の電流入力を遮断することにより電池の過充電等の問題を回避することができる。したがって、重要な安全対策として、電流遮断装置の信頼性が非常に重要となり、即ち、電流遮断装置は、速やかに応答する必要がある。
【００４５】
本開示において、各実施形態における電流遮断装置は、いずれも気圧を感知する機械的構造であり、具体的には、電流遮断装置は、単電池２００のケース内部ガスと連通し、かつ気圧の作用下で流れる電流を遮断することができる。具体的には、内部の部材接続を切断して電流の伝達を遮断することにより、電池の充放電をタイムリーに遮断することができる。利用される気圧は、電池が過充電等の危険状態にある場合、電池の内部にガスが発生してケース内部の気圧が上昇するか、又は電池が使用中に異常が発生して電池の温度が上昇して電池の内部の気圧が上昇することにより、電流遮断装置を駆動する気圧動力が発生することに由来する。
【００４６】
図２〜図３に示すような実施形態を例として、該電流遮断装置は、切り込み部材１０１と、該切り込み部材１０１に互いに電気的に接続される反転部材１０２とを有し、かつ気圧の作用下で反転部材１０２が切り込み部材１０１から電気的に切り離すことができる。本開示の実施形態では、両者のうち少なくとも一方の自体を切断し、例えば、対応する部材に脆弱な切り込みを加工して自体構造の切断を実現することにより、電気的な接続の切断を実現することができ、具体的には、切り込み部材１０１に切り込み１０４が形成されている。即ち、内部の気圧の作用下で、反転部材１０２の反転動作によって切り込み１０４を引き裂き両者の電気的な接続の切断を実現することにより、電流の伝達を切断するという目的を達成することができる。
【００４７】
このような方式を用いる原因として、例えば、動力電池４００の分野では、通過する電流が大きいことが考えられるため、切り込み部材１０１と反転部材１０２との溶接構造の安定性を保証し、大電流による溶接構造の溶断を回避する必要がある。このように、切り込み部材１０１に切り込み１０４を設け、即ち、対応する部分に他の領域よりも強度が小さい脆弱部を加工することにより、切り込み部材１０１と反転部材１０２の完全な切断を完了することができ、切り込みが一般的には切り込み部材と反転部材との溶接領域の周囲に設けられて、両者の完全な切断を保証する。
【００４８】
以下、図２及び図３を参照しながら本開示の２種の実施形態における切り込み部材１０１及び反転部材１０２を説明する。
【００４９】
図２及び図３に示すように、本開示は、電流遮断装置の切り込み部材を提供し、該切り込み部材１０１は、切り込み１０４が形成された切り込み領域１０５と、反転部材１０２に電気的に接続するための第１の溶接領域１０３と、電極内部端子１０９に電気的に接続するための第２の溶接領域１０７とを含み、反転部材１０２は、気圧作用下で動作して切り込み１０４を引き裂くことにより切り込み部材１０１から電気的に切り離すことができ、反転部材１０２が切り込み１０４を引き裂いた後、反転部材１０２が第２の溶接領域１０７から電気的に切り離され、さらに電極内部端子１０９から電気的に切り離され、本開示では、切り込み１０４は、第１の溶接領域１０３の周囲に設けられ、第１の溶接領域１０３を囲む環状であってよく、かつ該第１の溶接領域１０３、第２の溶接領域１０７のうちの少なくとも１つと異なる面に設けられる。即ち、切り込み１０４の所在する平面と第１の溶接領域１０３及び／又は第２の溶接領域１０７のうちの少なくとも１つとは一平面上に位置せず、このように、反転部材１０２からの外力による切り込み部材１０１上の切り込み１０４への機械的な衝撃を効果的に解消し、かつ第１の溶接領域１０３及び第２の溶接領域１０７の溶接応力による切り込み１０４の所在する領域への熱影響を解消することができる。これにより、本開示に係る電流遮断装置の信頼性を向上させる。第１の溶接領域１０３を囲む切り込み１０４は、電池の内部の気圧の作用下で切断されてよく、この場合、反転部材１０２と切り込み部材１０１との電気的な接続を全体的に切断することにより電流遮断の作用を果たす。
【００５０】
図２〜図３に示すように、切り込み１０４は、第１の溶接領域１０３及び第２の溶接領域１０７と異なる面に設けられ、即ち、切り込み１０４が所在する平面と第１の溶接領域１０３とが同一平面に位置せず、かつ切り込み１０４が所在する平面と第２の溶接領域１０７とも同一平面に位置せず、いくつかの実施例では、切り込み部材１０１は、切り込み領域１０５と、該切り込み領域１０５から突出するボス１０６とを含み、第１の溶接領域１０３は、前記ボス１０６に形成され、切り込み１０４は、前記切り込み領域１０５に形成され、かつ前記ボス１０６の周囲に設けられることにより、切り込みが所在する平面と、第１の溶接領域が所在する平面と、切り込み及び第２の溶接領域が所在する平面とが異なる面に設けられることを実現し、いくつかの実施例では、前記第１の溶接領域１０３は、前記ボス１０６の上表面によって形成され、かつ前記切り込み領域と平行であり、該上表面の外周縁に環状の溶接接合点が設けられている。
【００５１】
図３及び図４に示すように、第２の実施形態では、第２の溶接領域１０７、切り込み領域１０５、第１の溶接領域１０３は、径方向に沿って外から内へ順に配置されているとともに、外から内に反転部材１０２に徐々に近づく段差構造に形成され、第２の溶接領域１０７も切り込み領域１０５と異なる面に設けられ、かつ三者で構成された段差構造は、緩衝作用を有し、２つの溶接領域の溶接応力による切り込み１０４への熱影響を回避し、また、電極内部端子１０９の方向からの外力を緩衝することができることにより、電流遮断装置の信頼性をさらに向上させる。
【００５２】
本開示の２つの実施形態では、図２に示すように、切り込み部材１０１は、切り込み領域１０５と、該切り込み領域１０５から突出するボス１０６とを含み、第１の溶接領域１０３は、ボス１０６に形成され、切り込み１０４は、切り込み領域１０５に形成され、かつボス１０６の周囲に設けられる。これにより、両者の所在する領域が異なる面に設けられることを実現し、いくつかの実施例では、第１の溶接領域１０３は、ボス１０６の上表面によって形成され、かつ切り込み領域１０５と平行であり、該上表面の外周縁に環状の溶接接合点が設けられる。これに対応して、反転部材１０２の第１の接続領域１１５は、該ボス１０６を収容する接続孔として形成されてよい。これにより、環状の溶接接合点によりボスの外周縁と接続孔の内壁とを強固に溶接する。ボスは、円柱状構造であってもよく、円柱状構造の軸方向に貫通孔構造を有してもよく、図４に示すように、円柱状構造の軸方向に貫通孔が設けられてもよく、他の実施形態では、様々な突起構造又は窪み構造により、両者の領域が異なる面設けられることを実現してもよい。
【００５３】
図２に示すように、第１の実施形態では、電池の電極内部端子１０９に電気的に接続するために、一般的には電極内部端子１０９の先端に収容溝を設け、そのため、切り込み領域１０５の外周縁にボス１０６と同一方向に突出する環状壁１０８が形成され、環状壁１０８の上縁部とボス１０６の上縁部とは高さ方向に面一であり、該環状壁の外壁は、電池の電極内部端子１０９に電気的に接続されて第２の溶接領域を形成し、電極内部端子１０９の収容溝の溝壁形状に合わせて環状の溶接接合点で溶接され、また、このような実施形態では、切り込み部材１０１は、電極内部端子１０９の収容溝に完全に収容されてよく、構造が安定する。
【００５４】
図３に示すように、第２の実施形態では、電極内部端子１０９に依然として収容溝が設けられるが、切り込み部材１０１のボス１０６は、該収容溝から突出し、切り込み領域１０５の外周縁にボス１０６とは逆方向に突出する環状壁１０８が形成され、第２の溶接領域１０７は、環状壁１０８の外周縁に形成され、かつ切り込み領域１０５と平行であることにより、切り込み部材１０１は上記段差構造に形成され、第２の溶接領域１０７の外周縁に電池の電極内部端子１０９に電気的に接続するための環状の溶接接合点が形成され、第２の溶接領域１０７の下表面が収容溝の底壁に配置され、外周縁と収容溝の側壁とが環状の溶接接合点により溶接されてもよく、構造が同様に安定する。
【００５５】
第２の実施形態では、図３に示すように、ボスの側壁と環状壁１０８は、それぞれ切り込み領域１０５と垂直であり、他の実施形態では、一定の角度を有し、例えばＺ字形の段差を形成してよい。また、第１の溶接領域１０３、切り込み領域１０５及び第２の溶接領域１０７は、それぞれ環状構造であってもよく、即ち、第１の溶接領域１０３は、中心孔を有し、他の実施形態では、第１の溶接領域１０３は、中心孔を有しなくてもよい。
【００５６】
以上、２つの実施形態における切り込み部材１０１について説明しており、以下、２つの実施形態における反転部材１０２について説明する。
【００５７】
図２〜図５に示すように、反転部材１０２には、切り込み部材１０１に電気的に接続するための第１の接続領域１１５と、電池の電極外部端子１１２に電気的に接続するための第２の接続領域１１６とが形成され、図２及び図５に示すように、反転部材１０２には、第１の接続領域１１５と第２の接続領域１１６との間に第１の接続領域１１５の周囲に設けられた変形緩衝領域１１７がさらに形成されている。変形緩衝領域とは、外力作用下で該領域が反転部材１０２自体、第１の接続領域１１５、第２の接続領域１１６及び切り込み部材１０１自体よりも先に変形することにより該外力を緩衝する領域を指す。さらに、外力による第１の接続領域１１５及び切り込み部材１０１上の切り込み１０４への衝撃を緩和して、電流遮断装置の信頼性を向上させる。
【００５８】
本開示の２つの実施形態では、反転部材１０２は、円錐台形状に形成されたシート状構造であり、該円錐台形状の上底側端部は第１の接続領域１１５として形成され、下底側端部は切り込み部材１０１から離れて第２の接続領域１１６として形成される。該円錐台形状により、２つの接続領域を異なる面に設けることができ、かつ反転部材１０２が力を受けて上向きに反転するスペースを提供して、切り込み１０４を引き裂くことができる。他の可能な実施形態では、反転部材は、さらに弾性を有する平面部材等であってもよい。
【００５９】
図２及び図５に示すように、本開示における変形緩衝領域１１７は、第１の接続領域１１５を囲む環状溝構造に形成される。このように、外力作用下で、環状溝の溝壁の間の相対運動により変形緩衝の作用を実現することができる。他の可能な実施形態では、変形緩衝領域１１７は、さらに変形チャンバなどの構造又は弾性材料により実現されてもよい。
【００６０】
図２及び図５に示すように、第１の実施形態では、環状溝構造の径方向断面は、円弧状であり、例えば、電極外部端子１１２に向かって突出した半円形状である。このように、第２の接続領域１１６からの外力は、円弧状の溝壁の変形によって吸収されて、第１の接続領域１１５及び切り込み部材１０１への衝撃を低減することができる。他の可能な実施形態では、環状溝の断面は、角型であってもよく、即ち、断面が角度をなす２つの辺を有し、同様に緩衝作用を果たすことができる。
【００６１】
図３に示すように、第２の実施形態では、第２の実施形態における切り込み部材１０１のボス１０６は、電極内部端子１０９の収容溝に突出する。
【００６２】
図２及び図３に示すように、本開示の２つの実施形態では、電池内部のガスにより作用できることを保証するために、反転部材１０２の外周縁の下側とカバープレート１１０との間に支持環１１３が密封接続され、電極外部端子１１２の外周縁が反転部材１０２の外周縁の上側に電気的に接続され、このように電池内部から発生したガスは、反転部材１０２に作用して外部に漏れないようにすることができる。反転部材１０２を正常に動作させることができるために、電極外部端子１１２は、キャップ構造に形成され、かつ反転部材１０２の動作時にガスを排出するための貫通孔１１８が形成されることにより、気圧の作用下で反転部材の動作に影響を与えることを回避する。また、カバープレート１１０の帯電と絶縁との２つの実施形態では、支持環１１３は、絶縁材料又は導電性材料を用いて支持されてよい。一般的には、支持環１１３は、カバープレート１１０が絶縁されて帯電しないように、セラミック環であってよい。具体的には、支持環１１３の内壁に支持フランジ１１４が形成され、反転部材１０２及び電極外部端子１１２の外周縁が支持フランジ１１４の上表面に支持されることにより、電流遮断装置の安定動作を保証する。
【００６３】
本開示に係る電流遮断装置は、上記切り込み部材１０１及び上記反転部材１０２を含み、切り込み部材１０１は、第１の溶接領域１０３を介して反転部材１０２に互いに電気的に接続される。
【００６４】
本開示に係る電池カバープレートアセンブリ１００は、図６に示すように、カバープレート１１０と、該カバープレート１１０の内側に位置する電極内部端子１０９と、該カバープレート１１０の外側に位置する電極外部端子１１２とを含み、電極内部端子１０９と電極外部端子１１２とは、切り込み部材１０１と、切り込み部材１０１に互いに電気的に接続され、かつ気圧の作用下で動作して前記切り込み部材１０１の切り込み１０４を引き裂くことができ、切り込み１０４を引き裂いた後に電極内部端子１０９から電気的に切り離して前記切り込み部材１０１から電気的に切り離すことができる反転部材１０２とを含む上記電流遮断装置によって電気的に接続される。いくつかの実施形態では、電極外部端子１１２は、反転部材１０２に電気的に接続され、切り込み部材１０１は、電極内部端子１０９に電気的に接続される。
【００６５】
電極内部端子１０９と、セルに電気的に接続されたインナーリード１２０とが溶接され、具体的には、インナーリード１２０に溶接孔を形成することができ、電極内部端子１０９は、柱状構造に形成され、かつ該溶接孔に嵌め込まれてインナーリード１２０と溶接される。カバープレート１１０が帯電することを回避するために、カバープレート１１０とインナーリード１２０との間にカバープレート絶縁部材１２２が設けられ、電極内部端子１０９は、隙間を有して該カバープレート絶縁部材を貫通して切り込み部材１０１と溶接することができ、また、密封性を保証するために、支持環１１３の下端がカバープレートに溶接され、セラミックを材料として選択して、電流遮断装置とカバープレート１１０との絶縁を保証することができ、カバープレート１１０に孔路が形成されて、電流遮断装置の取り付けに役立つ。また、電池内部のガスが反転部材１０２に作用できることを保証するために、インナーリード１２０に気孔１２１が形成されることにより、ガスは該気孔１２１により反転部材１０２に作用することができる。
【００６６】
図７及び図８に示すように、本開示の第３の実施形態に係る電池カバープレートアセンブリ１００は、上記実施形態に基づき、カバープレート１１０に沿って延伸する長尺状構造に形成される反転部材１０２を含む。本明細書における長尺状構造は、該長尺状構造のカバープレート１１０と平行な断面において、カバープレートに沿う方向の寸法が他の方向の寸法より大きい構造を指す。したがって、図９に示すように、反転部材１０２をカバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成するため、内部ガスとの接触面積を保証する場合、例えば、図１における該反転部材１０２を含む電流遮断装置のカバープレート１１０から露出した部分が幅方向に沿ってカバープレート１１０を越える可能性を低減し、さらに図９に示すように、完全にカバープレートの範囲内に位置することにより、カバープレート１１０以外の他の装置への影響を回避するとともに、反転感度を確保することができる。
【００６７】
図７〜図９に示すように、本開示の第３の実施形態では、該長尺状構造の長さ方向に沿う端部は円弧状であり、即ち、カバープレートと平行な断面は、中間部が矩形で両端部が円弧状の構造を有し、即ち、構造は曲がり角がないことにより、カバープレート１１０の構造に適応するとともに、環状の反転部材１０２及び他の対応する構造、例えば、それに嵌合する切り込み部材１０１、支持環１１３及び電極外部端子１１２を容易に形成する。他の実施形態では、長尺状構造は、腰形構造又は楕円形構造であってもよく、その腰形構造又は楕円形断面の長軸は、カバープレートに沿う方向である。いくつかの実施形態では、長尺状構造のカバープレートと平行な断面は、矩形断面などの他の形状に形成されてもよい。
【００６８】
第３の実施形態では、反転部材１０２とカバープレート１１０の外部で接続された部材が電極外部端子１１２及び支持環１１３であるため、両者は、同様に互いに嵌合する長尺状構造として設計されてよく、このように、部材同士の接続のために、電極外部端子１１２及び支持環１１３に接続される反転部材１０２のうちの第２の接続領域１１６が少なくとも長尺状構造に形成される。支持環１１３は、カバープレート１１０に接続されるため、形成された長尺状構造をカバープレート１１０の縁部、具体的には、カバープレート１１０の幅方向の縁部から伸び出さないように設計されてよく、好ましくは、該支持環１１３の幅方向の縁部をカバープレート１１０の縁部と面一である。これにより、反転部材１０２が大きな設計及び受力のスペースを得ることができる。
【００６９】
第１の接続領域１１５及びそれに接続された切り込み部材１０１は、形状で限定されなくてもよい。本実施形態では、図７に示すように、第１の接続領域１１５及び切り込み部材１０１も対応してカバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成される。切り込み部材１０１は、第２の実施形態における段差構造に形成された切り込み部材を用いてよく、前記長尺状構造は、長さ方向に沿う端部が円弧状であり、前記長尺状構造は、楕円形又は腰形構造であってよい。
【００７０】
引き続き、本実施形態における反転部材１０２について説明し、第１及び第２の実施形態と同様に、反転部材１０２は、カバープレート１１０の上表面と垂直な方向に沿って円錐台形状のシート状構造に形成され、円錐台形状の上底側端部が形成した第１の接続領域１１５は、長尺状構造に形成され、下底側端部が切り込み部材１０１から離れて形成した前記第２の接続領域１１６は、第１の接続領域１１５と平行であり、長尺状構造に形成される。いくつかの実施例では、第２の接続領域１１６は、フランジング構造であることにより、支持環１１３と電極外部端子１１２と同時に容易に接続される。
【００７１】
本実施形態では、接続強度を保証するために、第１の接続領域１１５と第２の接続領域１１６の厚さは、それぞれ両者の間の動作領域１２３の厚さより大きい。具体的には、第１の接続領域と第２の接続領域の厚さは、０．３〜３ｍｍであってよく、動作領域１２３の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍであってよい。該設計は、他の実施形態における反転部材１０２と同様に適用される。
【００７２】
本実施形態では、切り込み部材１０１は、カバープレート１１０に沿って延伸する長尺状構造に形成され、図４に示すように、その構造は、第２の実施形態における切り込み部材１０１であり、切り込み領域１０５、第１の溶接領域１０３及び第２の溶接領域１０７は、互いに平行であり、それぞれ長尺状構造、例えば、楕円形に形成される。
【００７３】
図１０に示すように、本開示に係る単電池２００は、ケース１１１と、ケース内に収容されたセルと、ケース１１１を封止する上記電池カバープレートアセンブリ１００とを含み、電極内部端子１０９がセルに電気的に接続され、かつ反転部材１０２がケースの内部ガスと連通する。
【００７４】
図１０に示すように、本開示に係る電池モジュール３００は、内部に上記単電池２００が設けられている。
【００７５】
図１０に示すように、本開示に係る動力電池４００は、パック本体と、該パック本体内に設けられる上記電池モジュール３００とを含む。
【００７６】
図１０に示すように、本開示に係る電動自動車５００は、上記動力電池４００が設けられている。
【００７７】
以上、図面を参照しながら本開示の５つの実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記実施形態の具体的な内容に限定されるものではなく、本開示の技術的思想の範囲内に、本開示の技術手段に対して複数の簡単な変更を行うことができ、これらの簡単な変更がいずれも本開示の保護範囲に属する。
【００７８】
なお、上記具体的な実施形態に説明された各具体的な技術的特徴は、矛盾しない場合に、いずれの適当な方式によって組み合わせることができ、不要な重複を回避するために、本開示は、可能なあらゆる組み合わせ方式を別途に説明しない。
【００７９】
また、本開示の様々な実施形態は、任意に組み合わせることができ、本開示の思想から逸脱しない限り、同様に本開示に開示されている内容と見なすべきである。
【図１】
2021507457.tif 000003
【図２】
2021507457.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月12日(2020.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバープレートと、
前記カバープレートの内側に位置する電極内部端子と、
前記カバープレートの外側に位置する電極外部端子と
を含み、
前記電極内部端子と前記電極外部端子とは、電流遮断装置によって電気的に接続され、
前記電流遮断装置は、切り込み部材と、反転部材とを備え、
前記反転部材は、前記切り込み部材に電気的に接続され、
前記反転部材は、気圧の作用下で動作して前記切り込み部材上の切り込みを引き裂くことができ、
前記反転部材は、前記カバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造に形成される、
電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２】
前記長尺状構造は、長さ方向における端部が円弧状である、
請求項１に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項３】
前記長尺状構造は、腰形構造又は楕円形構造である、
請求項１に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項４】
前記反転部材には、前記切り込み部材に電気的に接続するための第１の接続領域と、電池の前記電極外部端子に電気的に接続するための第２の接続領域とが形成され、少なくとも前記第２の接続領域が長尺状構造に形成される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項５】
前記反転部材は、前記カバープレートの上表面と垂直な方向に沿って円錐台形状のシート状構造に形成され、前記円錐台形状の上底側端部は前記第１の接続領域として長尺状構造に形成され、前記円錐台形状の下底側端部は前記切り込み部材から離れて前記第２の接続領域として形成され、かつ前記第１の接続領域と平行であり、長尺状構造に形成される、
請求項４に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の接続領域と前記第２の接続領域の厚さは、それぞれ両者の間の動作領域の厚さより大きい、
請求項４に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項７】
前記第１の接続領域と第２の接続領域の厚さは、０．３〜３ｍｍであり、前記動作領域の厚さは、０．０５〜０．３ｍｍである、
請求項６に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項８】
前記反転部材には、変形緩衝領域がさらに形成されており、
前記変形緩衝領域は、前記第１の接続領域と前記第２の接続領域との間で、前記第１の接続領域の周囲に配置されている、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項９】
前記変形緩衝領域は、前記第１の接続領域を囲む環状溝構造に形成される、
請求項８に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１０】
前記環状溝構造の径方向断面は、円弧状又は角型である、
請求項９に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１１】
前記切り込み部材は、前記カバープレートの長さ方向に沿って延伸する長尺状構造を形成する、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１２】
前記切り込み部材は、
前記切り込みが形成された切り込み領域と、
前記反転部材に電気的に接続するための第１の溶接領域と、
前記電極内部端子に電気的に接続するための第２の溶接領域と
を含み、
前記切り込み領域は、前記第１の溶接領域の周囲に設けられ、
前記第１の溶接領域、第２の溶接領域のうちの少なくとも１つは、前記切り込みが配置された面と異なる面に配置される、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１３】
前記切り込みは、前記第１の溶接領域及び前記第２の溶接領域の配置される面と異なる面に配置される、
請求項１２に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１４】
前記切り込み部材は、該切り込み領域から突出するボスを含み、
前記第１の溶接領域は、前記ボスに形成され、
前記切り込みは、前記切り込み領域に形成され、かつ、前記ボスの周囲に配置される、
請求項１３に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１の溶接領域は、前記ボスの上表面で、かつ、前記切り込み領域と平行に形成され、
前記上表面の外周縁に、環状の溶接結合点が配置される、
請求項１４に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１６】
前記切り込み領域の外周縁に、前記ボスと同一方向に突出する環状壁が形成され、
前記第２の溶接領域は、前記環状壁の外周縁に形成され、かつ、前記ボスの上縁部とは高さ方向に同一である、
請求項１５に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１７】
前記第２の溶接領域、前記切り込み領域、前記第１の溶接領域は、径方向に沿って外から内へ順に配置されているとともに、外から内に前記反転部材に徐々に近づく段差構造を形成し、
前記切り込みは、前記第１の溶接領域の周囲に設けられ、
前記切り込み領域、第１の溶接領域及び第２の溶接領域は、互いに平行であり、かつそれぞれ長尺状構造に形成される、
請求項１６に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項１８】
前記切り込み領域の外周縁に前記ボスと逆方向に突出する環状壁が形成され、
前記第２の溶接領域は、前記環状壁の外周縁に、前記切り込み領域と平行に形成され、
前記第２の溶接領域の外周縁に環状の溶接接合点が形成される、
請求項１７に記載の電流カバープレートアセンブリ。
【請求項１９】
前記ボスの側壁及び前記環状壁は、それぞれ前記切り込み領域と垂直である、
請求項１８に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２０】
前記電極外部端子は、前記反転部材に電気的に接続され、
前記切り込み部材は、前記電極内部端子に電気的に接続され、
前記反転部材の外周縁の下側と前記カバープレートとの間に支持環が密封接続され、
前記電極外部端子の外周縁が前記反転部材の外周縁の上側に電気的に接続され、
前記支持環と前記電極外部端子は、それぞれ長尺状構造に形成される、
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２１】
前記支持環は、前記カバープレートの縁部から伸び出さない、
請求項１９に記載の電池カバープレートアセンブリ。
【請求項２２】
ケースと、
ケース内に収容されるセルと、
前記ケースを封止する電池カバープレートアセンブリと
を含む単電池であって、
前記電池カバープレートアセンブリは、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリであり、
前記電極内部端子が前記セルに電気的に接続され、
前記反転部材が前記ケースの内部ガスと連通する、
単電池。
【請求項２３】
内部に請求項２２に記載の単電池が設けられている、
電池モジュール。
【請求項２４】
パック本体と、前記パック本体内に配置されている電池モジュールとを含む動力電池であって、
前記電池モジュールは、請求項２３に記載の電池モジュールである
動力電池。
【請求項２５】
請求項２４に記載の動力電池が内部に配置されている、
電気自動車。
【国際調査報告】
2021507457.tif 000013
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2021507457.tif 000017
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