(57)【要約】      （修正有）【課題】熱暴走による延焼という安全上の問題を解決できるパウチリチウム電池パックの延焼防止構造を提供する。【解決手段】複数の単電池を含み、複数の前記単電池は電池ハウジング内に装着される。隣接する前記単電池の間には断熱材が貼り付けられ、最外層における前記単電池を保護するためのガラス繊維クロスが、最外層における２つの前記単電池の表面に貼り付けされる。前記単電池の正極用アルミタブはニッケル表面処理が行われ、ニッケル表面処理後の正極用アルミタブが前記単電池の窪みに折り返され、接着剤で固定される。前記単電池の窪みにＥＶＡフォームが貼り付けられ、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブが前記ＥＶＡフォームに貼り付けられる。複数の前記単電池の上方にはプリント配線板が設けられ、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブは前記配線板を通り抜ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パウチリチウム電池パックが複数の単電池を含み、複数の前記単電池が電池ハウジング内に装着される、パウチリチウム電池パックの延焼防止構造であって、
隣接する前記単電池の間に断熱材が貼り付けられ、
最外層における前記単電池を保護するためのガラス繊維クロスが、最外層における２つの前記単電池の表面に貼り付けされ、
前記単電池の正極用アルミタブはニッケル表面処理が行われ、ニッケル表面処理後の正極用アルミタブが前記単電池の窪みに折り返され、接着剤で固定され、
前記単電池の窪みにＥＶＡフォームが貼り付けられ、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブが前記ＥＶＡフォームに貼り付け、
複数の前記単電池の上方にはプリント配線板が設けられ、
前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブは前記プリント配線板を通り抜けることを特徴とするパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項２】
前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブがＬ形に整形され、
前記ＥＶＡフォームに貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項３】
前記プリント配線板に、ニッケルブロックが貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項４】
前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブが前記プリント配線板にスポット溶接で接続されることを特徴とする請求項３に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項５】
前記プリント配線板に放熱用通気孔が設けられ、前記プリント配線板の上面に絶縁シートが貼り付けられることを特徴とする請求項４に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項６】
前記パウチリチウム電池パックの電源の正及び負リード線がプリント配線板の端子によって接続され、
且つ電池プラスチックフレームにおける配線ダクト内に固定されることを特徴とする請求項１に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項７】
前記断熱材の寸法が前記単電池の寸法より大きく、前記断熱材の両面に防炎両面テープが貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項８】
前記パウチリチウム電池パックの頭部と尾部が前記電池ハウジングに接触する位置において、前記単電池と前記断熱材により形成された窪みに熱伝導性シリコーンゲルが充填され、且つ前記電池ハウジングに緊密に接着されることを特徴とする請求項１に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項９】
前記電池ハウジングが透かし彫りの電池プラスチックフレームであり、前記電池プラスチックフレームが左電池プラスチックフレームと右電池プラスチックフレームを含み、前記左電池プラスチックフレームと前記右電池プラスチックフレームがバックルによって接続されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【請求項１０】
前記電池ハウジングが密閉型プラスチックハウジングであり、
前記密閉型プラスチックハウジングが左密閉型プラスチックハウジングと右密閉型プラスチックハウジングを含み、
前記左密閉型プラスチックハウジングと右密閉型プラスチックハウジングがバックルによって接続され、接続部に密閉溝が設けられ、
前記パウチリチウム電池パックの周囲及び前記プリント配線板におけるニッケルブロックに熱伝導性シリコーンゲルが塗布され、前記プラスチックハウジングの内壁に熱伝導性シリコーンゲルが塗布され、
前記電池ハウジングの外側に放熱リブが均一に分布するように設けられ、前記電池ハウジングの頂部に通気孔が穿設され、前記通気孔上に防水通気膜が設けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のパウチリチウム電池パックの延焼防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパウチリチウム電池パックの技術分野に関し、特にはパウチリチウム電池パックの延焼防止構造に関する。    
【背景技術】
【０００２】
パウチリチウム電池が電動アシスト自転車、電動スクーターに応用され、現在の市場における電池モジュールは一般的に単電池を一つずつ積み重ねることによって構成され、電池モジュールの単電池の間に熱暴走による延焼を防止する構造が設計されていないため、パウチリチウム電池パックの熱暴走による爆発、発火が引き起こされるという安全上の問題が現れ、パウチリチウム電池の電動自転車市場における大量使用が阻害されたことは、このような背景から、完成車メーカーや電池企業が緊急に解決する必要のある重要な問題となった。
したがって、従来の技術における上記問題を解決するために、新しいパウチリチウム電池パックの延焼防止構造を提供することが急務である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はパウチリチウムポリマー電池パックモジュールの熱暴走による延焼という安全上の問題を解決するために、パウチリチウム電池パックの延焼防止構造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】
【０００４】
上記目的を実現するために、本発明は以下の解決手段を提供する。本発明はパウチリチウム電池パックの延焼防止構造を提供し、パウチリチウム電池パックは複数の単電池を含み、複数の前記単電池は電池ハウジング内に装着される。隣接する前記単電池の間には断熱材が貼り付けられ、最外層における前記単電池を保護するためのガラス繊維クロスが、最外層における２つの前記単電池の表面に貼り付けされる。前記単電池の正極用アルミタブはニッケル表面処理が行われ、ニッケル表面処理後の正極用アルミタブが前記単電池の窪みに折り返され、接着剤で固定される。前記単電池の窪みにＥＶＡフォームが貼り付けられ、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブが前記ＥＶＡフォームに貼り付ける。複数の前記単電池の上方にはプリント配線板が設けられ、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブは前記プリント配線板を通り抜ける。
好ましくは、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブはＬ形に整形され、前記ＥＶＡフォームに貼り付けられる。
好ましくは、前記配線板はプリント配線板であり、前記プリント配線板にニッケルブロックが貼り付けられる。
好ましくは、前記単電池の正極用アルミタブ、負極用タブは前記プリント配線板にスポット溶接で接続される。
好ましくは、前記プリント配線板に放熱用通気孔が設けられ、前記プリント配線板上面に絶縁シートが貼り付けられる。
【０００５】
好ましくは、前記パウチリチウム電池パックの電源の正及び負リード線は配線板の端子によって接続され、且つ前記電池プラスチックフレームにおける配線ダクト内に固定される。
好ましくは、前記断熱材の寸法は前記単電池の寸法より大きく、前記断熱材の両面に防炎両面テープが貼り付けられる。
【０００６】
好ましくは、前記パウチリチウム電池パックの頭部と尾部が前記電池ハウジングに接触する位置において、前記単電池と前記断熱材により形成された窪みに熱伝導性シリコーンゲルが充填され、且つ前記電池ハウジングに緊密に接着される。
【０００７】
好ましくは、前記電池ハウジングは透かし彫りの電池プラスチックフレームであり、前記電池プラスチックフレームは左電池プラスチックフレームと右電池プラスチックフレームを含み、前記左電池プラスチックフレームと前記右電池プラスチックフレームはバックルによって接続される。
【０００８】
好ましくは、前記電池ハウジングは密閉型プラスチックハウジングであり、前記密閉型プラスチックハウジングは左密閉型プラスチックハウジングと右密閉型プラスチックハウジングを含み、前記左密閉型プラスチックハウジングと右密閉型プラスチックハウジングはバックルによって接続され、接続部に密閉溝が設けられる。
【０００９】
前記パウチリチウム電池パックの周囲及び前記プリント配線板におけるニッケルブロックに熱伝導性シリコーンゲルが塗布され、前記プラスチックハウジングの内壁に熱伝導性シリコーンゲルが塗布される。
【発明の効果】
【００１０】
従来技術と比較して、本発明は以下の技術的効果が得られる。
【００１１】
本発明はパウチリチウムポリマー電池パックモジュールの熱暴走による延焼という安全上の問題を解決した。電池モジュール設計で採用されている積み重ね方式に対して革新的な設計を行い、単電池−断熱材−単電池のように、順に配置する構成を使用し、単電池タブはプリント配線板を介して、スポット溶接で直列又は並列に接続され、最後に電池ハウジングに接着剤を塗布することで電池パック全体が固定される。単電池に熱暴走が発生し、爆発や発火が引き起こされた時、熱が遮断され、蔓延が阻止され、隣接する単電池の熱暴走が防止され、発火、火災の危険が回避される。正常動作時に、電池パックの単電池は互いに熱を伝導しないため、温度を均一にすることができ、電池パック全体の性能が向上し、耐用年数が延長される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の実施例又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するため、次に実施例に使用される図面を簡単に紹介する。当然ながら、以下に記載される図面は本発明の実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づき他の図面に想到しうる。
【００１３】
【図１】実施例１によるパウチリチウム電池パックの延焼防止構造の概略図。
【図２】実施例１による単電池の正極及び負極用タブをＬ形に折り曲げる場合の概略図。
【図３】実施例１による単電池正極用アルミタブのニッケル表面処理を行い、接着剤で固定する場合の概略図。
【図４】実施例１によるパウチリチウム電池パックに熱伝導性シリコーンゲルを塗布する場合の概略図。
【図５】実施例１によるパウチリチウム電池パックに左及び右プラスチックフレーム構造を装着する場合の概略図。
【図６】実施例１によるパウチリチウム電池パックに左及び右プラスチックフレームを装着し、且つ左及び右プラスチックフレームのバックルを留める場合の構造概略図。
【図７】実施例１によるパウチリチウム電池パックに左及び右プラスチックフレームを装着する場合の底部構造概略図。
【図８】実施例１によるプリント配線板の構造概略図。
【図９】実施例１による電池プラスチックフレームを装着する場合の外部構造概略図。
【図１０】実施例１による電池パック正及び負リード線をプラスチックフレームにおける配線ダクト内に固定し、且つプリント配線板に接続する場合の電源リード線端子の概略図。
【図１１】実施例１によるプリント配線板上面に絶縁シートを貼り付ける場合の概略図。
【図１２】本発明による延焼試験を経た後のパウチリチウム電池パックの第一概略図。
【図１３】本発明による延焼試験後のパウチリチウム電池パックの第二概略図。
【図１４】本発明による延焼試験後のパウチリチウム電池パックの第三概略図。
【図１５】図１４のＡ−Ａ断面図。
【図１６】実施例２によるパウチリチウム電池パックの延焼防止構造の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明実施例の図面を組み合わせて本発明実施例の技術的解決手段を明確かつ完全に記述し、当然ながら、記述された実施例は、単に本発明の一例であって、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要さずに想到し得るすべての他の実施例は、いずれも本発明の技術的範囲に属する。
【００１５】
本発明の上記目的、特徴及び利点を明確に、わかりやすくするために、次に図面及び発明を実施する形態と組み合わせて、本発明についてさらに詳しく説明する。
実施例１
【００１６】
図１に示すとおり、本実施例はパウチリチウム電池パックの延焼防止構造を提供する。ここで、パウチリチウム電池パックモジュールは複数の直列又は並列に接続される単電池で構成される。ただし、本発明の実施例において直列に接続される単電池の数量に制限されるものではない。パウチリチウム電池パックは電池ハウジング内に装着される。
【００１７】
本実施例において、前記電池ハウジングは透かし彫りの電池プラスチックフレームであり、前記電池プラスチックフレームは左電池プラスチックフレームと右電池プラスチックフレームを含み、前記左電池プラスチックフレームと前記右電池プラスチックフレームはバックルによって接続される。各単電池の間に断熱材を貼り付ける。断熱材（熱伝導率０．０２Ｗ／ｍ．ｋ）は超高断熱性、難燃性、耐衝撃性などを発揮する。断熱材の寸法を単電池寸法よりわずか大きく（Ｌ１＞Ｌ２、Ｄ１＝Ｄ２）設計し、この方式で電池モジュールのすべての単電池の間に断熱材を貼り付ける。図１３、１５に参照。
【００１８】
本実施例において、断熱材の両面に防炎両面テープが貼り付けられ、それによって断熱材と単電池の間を接着して固定し、最外層における最初と最後の単電池の表面にガラス繊維クロスを貼り付けて最外層における単電池を保護する。図１参照。
【００１９】
本実施例において、各単電池の正極用アルミタブはニッケル表面処理が行われ、且つニッケル表面処理を経たタブが密閉窪み部に折り返され、且つ接着剤で固定される。各単電池の窪み部に、緩衝、隔離、絶縁のためのＥＶＡフォームが貼り付けられる。正極及び負極用タブをＬ形に整形してＥＶＡフォームに貼り付け、電池パックの使用における振動、落下を防止し、緩衝、防振、タブ断裂防止の役割を果たす。図２−３に参照。
【００２０】
本実施例において、図８に示すとおり、単電池の上方にプリント配線板が設けられ、各単電池タブはプリント配線板を通り抜け、プリント配線板にニッケルブロックが貼り付けられ、且つスポット溶接方式で電池が直列又は並列に接続されることによって電池モジュールが構成され、プリント配線板に、熱暴走が発生した電池の燃焼による熱を外部に伝導し、熱の蓄積を低減するための放熱用通気孔が設けられる。ここで、各単電池の正極及び負極に２つのニッケルブロックが設けられ、ニッケルブロックを設ける数量は、直列又は並列に接続される電池の数量によって決められる。ニッケルブロックを設けることにより、単電池の正極及び負極用タブのスポット溶接による電気的接続が容易になり、また単電池内部の熱をニッケルブロック及びプリント配線板に伝導することができ、一定の放熱、及びモジュール構造を固定する役割を果たしている。
【００２１】
本実施例において、図１１に示すとおり、さらに絶縁シートを含み、それはプリント配線板上面に貼り付けられ、電池パックの絶縁、短絡防止のために用いられる。
【００２２】
本実施例において、電池パック電源の正及び負リード線は配線板の端子によって接続され、且つ電池プラスチックフレーム配線ダクト内に固定され、振動、落下が引き起こすリード線の脱落又は接続端子の割れを防止する。電池パックの頭部と尾部において、ハウジングに接触する部位に、単電池と断熱材の幅の差による窪み部に、熱伝導性シリコーンゲル（図４参照）が充填され、且つ嵌められた、熱伝導率Ｋ＝１．８〜１０Ｗ／ｍ．ｋ、難燃性ＵＬ９４−Ｖ０の熱伝導性電池プラスチックフレームに緊密接着される。電池プラスチックフレームは２つの部分があり、それらはバックルによって留められ、電池モジュールを補強し、放熱する役割を果たす。
実施例２
【００２３】
本実施例は実施例１を基礎として改善したものであり、その改善点は以下のとおりである。前記電池ハウジングは密閉型プラスチックハウジングであり、全密閉構造が使用され、前記密閉型プラスチックハウジングは左密閉型プラスチックハウジングと右密閉型プラスチックハウジングを含み、前記左密閉型プラスチックハウジングと右密閉型プラスチックハウジングはバックルの方式によって接続される。さらに密閉溝が設けられ、接着剤で固定される。
【００２４】
前記電池ハウジングの外側には放熱リブが均一に分布するように設けられ、前記電池ハウジングの頂部（プリント配線板の上方）に、Φ１０ｍｍの通気孔が穿設され、且つΦ２０ｍｍの防水通気膜が貼り付けられる。電池パックが正常に動作して放熱している場合、熱膨張した空気は防水通気膜から排出でき、湿った空気はハウジング内に入ることができない。防水レベルはＩＰ６７に達している。電池に異常な熱暴走が発生した場合は、安全リリーフバルブの役割を果たすこともできる。
【００２５】
前記パウチリチウム電池パックの周囲及び前記プリント配線板におけるニッケルブロックには、熱伝導性シリコーンゲルが均一に塗布され、前記密閉型プラスチックハウジングの内壁に熱伝導性シリコーンゲルが塗布され、接着し、固定し、且つ熱をハウジングに伝導し、熱を外部に放出させるという役割を果たすことができる。
【００２６】
本発明は満充電の電池パックモジュールをケース又はハウジングに配置し、且つそのうちの１つを過充電の単電池として針で刺し、電池熱暴走による燃焼又は煙噴出をシミュレートしたところ、隣接する単電池の延焼が引き起こされず、図１２−１５に示すように、隣接する単電池は外観が整っており、電池の電圧は４．１５Ｖであり、隣接する単電池の最高温度は、単電池が許容できる熱暴走の温度よりはるかに低い。
ハウジングの材料は改質された熱伝導性エンジニアリングプラスチックＰＡ６又はＰＣなどを選ぶことができ、熱伝導率Ｋ＝１．８〜１０Ｗ／ｍ．ｋ、難燃性ＵＬ９４−Ｖ０。
放熱リブ材料は上記材料であり、プラスチックハウジング構造において放熱リブとして設計され、射出成形によって構成されるものであり、プラスチックハウジングの強度及び放熱器の機能を高めることができる。
【００２７】
製品の実際の応用において、電池モジュールにおけるいずれかの単電池に熱暴走が発生して燃焼した場合、隣接するより多くの電池が延焼し、爆発し、発火し、火災を引き起こす危険を回避することができ、単電池の間の熱伝導の問題が解決され、熱の蓄積が低減され、したがって電池パックの安全性が大幅に向上し、安全リスクが低減され、人身及び財産の損害が回避される。試験は良好な結果が得られ、実用性及び創造性がある。
【００２８】
本発明では、具体例を用いて本発明の原理及び実施形態について説明したが、以上の実施例の説明は単に本発明の方法及びその核心思想を理解するために用いられるものに過ぎない。同時に、当業者にとっては、本発明の思想に基づき、発明を実施する形態及び応用範囲においていずれも変更可能な部分がある。以上をまとめると、本明細書の内容は本発明に対する限定として解釈すべきものではない。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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