CN101164179A - 具增进安全性的改良式中型或大型电池组 - Google Patents

Abstract

在此公开一种中型或大型、具有多个电池单元的电池组，可对其充电或是放电，以高密度的方式相互堆叠，且彼此电连接。当电池单元因为电池组的不正常操作或由于电池单元长期充放电造成电池组的劣化而膨胀时，应力会因膨胀电池单元厚度的改变而集中在电池组特定区域上，由此造成电池组物理性的改变，而由电池组物理性的改变机械性的实现电池组电连接元件断开。因此，依据本发明的电池组提供高安全性。

Description

具增进安全性的改良式中型或大型电池组

技术领域

本发明关于一种具有增进的安全性的改良中型或大型的电池组，特别是，关于一种中型或大型的电池组，具有整体的紧凑结构，并安排成当电池单元因为多种不同的原因膨胀而造成例如变形、破裂或分离等物理性的变化发生在电池组的特定区域上时，而机械性的实现电连接元件断开，由此保证电池组的安全性。

背景技术

当可移动装置有长足的进步时，并对这些可移动装置的需求大量增加，亦对于作为可移动装置电源的二次电池有强烈的需求。其中一种二次电池是具有高能量密度与放电电压的锂二次电池，对其已作了广泛的研究，现在市面上已经在大量商业使用。

在用作功率驱动装置，例如电动脚踏车(E-Bikes)、电动机车、电动车(EV)或混合电力车(HEV)中的驱动电源，以及例如移动电话、数码相机、个人行动助理(PDA)与笔记型电脑等无线电子通讯装置的电源，二次电池已经吸引了大量的注意。

只装有只电池的小型电池组用在小型的装置中，例如行动电话与数码相机。另一方面，具有电池模组的中型或大型电池组，其包含两个或多个彼此串联和/或并联连接的电池单元，用于中型或大型的装置，例如笔记型电脑与电动车。

如前所述，锂二次电池具有绝佳的电性质，然而，锂二次电池的安全性不佳。例如，当发生锂二次电池的不正常操作，例如过充、过放、暴露在高温下和断开时，会导致作为电池成分的活性材料与电解质的分解，因此产生热与气体，由所产生的热与气体所造成的高温与高热条件会加速上述的分解，由此可能引发火灾与爆炸。

由于这个原因，锂二次电池都有安全系统，例如在电池过充、过放或过电流时用于切断电流的保护电路，正温度系数元件(PTC)，其电阻在电池温度增加时明显增加以阻碍电流，或当压力因为产生气体而增大时阻碍电流或排出气体的安全流通口。例如，在小型的圆柱状二次电池中，PTC元件与安全流通口通常位于具有阴极/隔离部/阳极结构的电极组件(发电元件)的上部，其置于圆柱壳中。另一方面，在方形或是袋形小尺寸二次电池中，保护电路与PTC元件通常置于方形或是袋形壳的上端，其中发电元件置于密封状态。

锂二次电池的安全问题对于中型或大型具有多单元结构的电池组更加严重。由于在多单元结构的电池组中使用多个电池单元，部分电池单元的不正常操作会造成其他电池单元的不正常操作，因此引发火灾与爆炸，而引发大规模事故。对此，中型或大型的电池组都有安全系统，如保险丝、双金属、与电池管理系统(BMS)，以保护电池单元免于过充、过放与过电流。

然而，随着持续使用锂二次电池，随着持续对电池进行充放电，发电元件与电连接元件会慢慢退化。例如，发电元件的退化会导致电极材料与电解质的分解，从而产生气体。结果，电池单元(圆柱壳或袋形壳)会慢慢膨胀。在锂二次电池的一般状态下，安全系统，即BMS，会检测过放、过充或过电流并控制/保护电池组。然而，在锂二次电池的不正常状态下，当BMS没有工作时，发生危险的概率增加了，并且难以为电池组控制电池组的安全性。中型或大型的电池组具有固定安装于预定壳中的多个电池单元的结构。因此，各个膨胀的电池单元进一步在受限的壳中被加压，因此在电池组的不正常操作状态下，火灾与爆炸的机会大大地增加了。

因此，十分需要在基本上能保证中型或大型的电池组安全性的技术。

此外，由于装置的重量与体积都在减少，也持续需要具紧凑结构的电池组。

发明内容

因此，提供本发明以解决上述问题，以及其他尚未解决的技术问题。

特别是，本发明的目的在于提供一种电池组，其中，当电池单元因为不正常操作，例如电池组的过充、过放、过电流，或电池组由于电池单元长期充放电的劣化而膨胀时，由电池组物理性的改变机械性的实现电池组电连接元件断开，由此保证电池组的高安全性。

本发明的另一目的在于提供一种中型或大型电池组，以紧凑的结构组成，同时保证电池组的高安全性。

依据本发明，可经由提供具有多个可充放电的，以高密度的方式相互堆叠并彼此电连接的电池单元的中型或大型电池组，而实现上述与其他的目的，其中，当电池单元因为电池组的不正常操作或电池组由于电池单元长期充放电的劣化而膨胀时，应力会因膨胀电池单元厚度的改变而集中在电池组特定区域上，由此造成电池组物理性的改变，而由电池组物理性的改变机械性实现电池组电连接元件的断开。

中型或大型电池组的优选实施例，其中电池单元在平板上以高密度的方式相互堆叠同时彼此电连接，公开于韩国专利申请案2004-112589，已经以本专利申请人的名义申请。上述韩国专利申请案的公开如同全然发表于此而并为参考。

在优选实施例中，此中型或大型电池组包含：具有上容纳部的下外壳，其中多个电池单元相互连续堆叠成为单元电池；具有下容纳部的上外壳，其覆盖堆叠在下外壳上的单元电池的上端；用于电连接相互堆叠的单元电池的第一电路单元，第一电路单元具有用于检测电池电压、电流和/或温度的感应板组件；电连接于第一电路单元的第二电路单元，第二电路单元具有用于控制电池组整体操作的主板组件；电连接于第二电路单元的第三电路单元，第三电路单元连接于外部输出端子同时避免过充、过放和/或过电流。

第一电路单元包含用于把单元电池相互并联或串联连接的连接端子，与用于检测来自各别单元电池的电压和/或电流信号的感应板组件。优选地，第一电路单元接收单元电池的电压信号。可以由感应板组件或主板组件测量单元电池的温度，作为电池的整体温度。优选地，在单元电池的电极端子的位移方向上，第一电路单元在电池组的前面。

第二电路单元可和第一电路单元一起位于单元电池的电极端子的位移距离上，或安置于下外壳的下容纳部。可选地，第二电路单元可位于电池组的后面，其与第一电路单元相对。优选地，第二电路单元安置于下外壳的下容纳部。此时，单元电池经由第一电路单元与安置于下外壳的下容纳部的第二电路单元电连接，而电池的操作是由第二电路单元的主板组件所控制。

第三电路单元，亦即，连接于外部装置并控制电池在充放电过程中过充、过放及过电流的电池组的最后元件，可和第一电路单元一起位于单元电池的电极端子的位移方向上，或安置于下外壳的下容纳部。可选地，第三电路单元可位于电池组的后端，其与第一电路单元相对。优选地，第三电路单元位于电池组的后面，其与第一电路单元相对。优选地，电池在充放电过程中过电流的控制由开关元件来执行，例如包含在第三电路单元中的场效应晶体(FET)。

上述的电路单元以印刷电路板(PCB)的方式形成，其可实现紧凑结构与电池组的稳定性。根据环境，某些电路单元可以集成地形成为单体。

由于电池组的上外壳与下外壳彼此分开，根据所期望的电容量与电池组的输出，在上外壳与下外壳之间增加或移除单元单元电池是可能的，因此，可以灵活地设计电池组。此外，上外壳和下外壳的整体尺寸对应于各个单元单元电池的尺寸。因此，可以以紧凑的结构来制造电池组。

在根据本发明具有电池单元相互堆叠的电池组中，当电池单元因为多种原因膨胀时，应力在电池单元厚度的方向上产生。应力在电池单元厚度的方向上作用在电池组上。尽管电池组内部有变化，在被构造为不会结构性地变形的电池组，应力直接集中在电池单元上。因此，增加了上述危险的可能性。另一方面，本发明的特征在于，应力集中在电池组的某个部分(预定区域)上，因此，在电池组的预定区域发生了物理变化。电池组的预定区域可能会因为电池组的物理变化而变形、分离或破裂。此外，本发明的特征在于，当电池组发生了物理变化时，机械地实现了电连接元件的断开。

因此，当根据本发明的电池组被构造为当电池单元膨胀时，电池组的预定区域可以轻易的变形、分离或破裂，且因此使得电池单元的厚度超过临界值，以及当当电池组发生物理性的改变，根据本发明的电池组被构造为会轻易机械地实现电连接元件的断开，从而保证了电池组的安全性。

优选地，因单元电池的膨胀而发生物理性改变的电池组的预定区域可以是电池单元相互堆叠的电池组的前面、后面和/或侧面。因此可以将电池组构成为，在电池组的前面、后面和/或侧面的预定区域的机械强度相对减小，因此当电池单元膨胀时，应力集中在低机械强度的预定区域，由此电池组被物理性地改变。优选地，此预定区域可以是组成电池组或元件本身的元件耦合区域。

根据此优选实施例的上述电池组中，当第三电路单元的印刷电路板(PCB)(第三电路单元PCB)位于电池组的两侧或是后面时，因电池单元的膨胀而发生物理性改变的部分可以是上外壳和/或下外壳与第三电路单元PCB彼此耦合的区域。

组成电池组的各个元件间的耦合可以多种方式实现。例如，耦合可以在对应元件上形成耦合槽，并将螺栓穿过耦合槽来实现。因此，将耦合区域构造为当电池单元膨胀时，应力集中在具有低机械强度的预定区域上，由此电池组发生物理性的改变，例如，使得耦合区域的机械强度低于其他的耦合区域的机械强度。因此，电池组的预定区域由于集中的应力而发生变形、分离或破裂。在优选实施例中，其中在耦合区域的其中一个元件的耦合槽可设计为开口槽的形状。

电池组包含多个元件(电连接元件)，诸如汇流条、电线、缆线用于将多个元件彼此电连接。依据本发明，将电池组构造为，电连接元件的断开是当上述电池组发生物理性的改变时而机械性地实现的。特别是，当电池单元膨胀时，电连接元件的连接区域在应力集中的预定区域分离或破裂，由此断开电连接。

分离或是破裂的电连接元件的连接区域可以以多种方式构成。例如，电连接元件的连接区域可以是电极端子与汇流条或电线之间的连接区域，缆线与缆线所连接的抽头端子之间的连接区域，或缆线中段的连接区域。

具体来说，电极端子与汇流条间的连接由熔接、焊接或螺钉啮合来实现。因此，连接元件的长度可以被限制成预定的程度，使得当单元电池膨胀时，应力集中于电极端子与汇流条间的连接元件，因此实现连接元件的断开，或是将耦合区域构造为耦合区域被在一个方向切断。

优选地，将缆线与抽头端子构造为，缆线与抽头端子可分离地彼此耦合。在缆线沿着至少一个单元电池厚度延伸的方向上，缆线可以连接至耦合型的抽头端子，使得缆线可以直接对应于单元电池的厚度变化。

一般而言，将缆线制成具有高张力，因此当相当大的外力施加在缆线上时，缆线不会被切断或断裂。因此，为了要让缆线断掉，可分离或耦合的耦合元件设置于缆线的中段，并将缆线安排成可以沿着至少一个单元单元电池的厚度延伸。

优选地，当会造成断开的电连接元件位于电池单元(单元电池)其中相对端(a，b)的其中一端时，即，单元电池的一端(a)，单元电池的另一端(b)被固定，由此单元电池的厚度在单元电池(a)端增加，因此轻易实现了电连接元件的断开。

根据此优选实施例的上述电池组中，当电池单元膨胀时，上外壳或下外壳与第三电路单元PCB之间的耦合区域发生物理性的改变，至少用作电连接元件的一根缆线经由上外壳或下外壳而连接至第三电路单元PCB，由此使得由于耦合区域的物理性改变而机械性地实现至少一根电缆的断开。例如，当上外壳与第三电路单元PCB彼此耦合的区域是由于电池单元膨胀而发生物理性改变的区域时，因为缆线经由上外壳连接至第三电路单元PCB，因此当电池单元膨胀时，上外壳与第三电路单元PCB分离。此时，向上的张力会施加在缆线上，因而机械性地使缆线与第三电路单元PCB断开。

在优选实施例中，第三电路单元PCB上的抽头端子，其与端缆线相连，依所施加张力的方向突出，由此抽头端子轻易地与抽头端子分离，因此实现断开。

根据本发明的电池组中，只要电池单元是能够充电或是放电的二次电池，并不特别限制作为单元电池的电池单元。优选地，电池单元是方形的二次电池或是袋形的二次电池。更优选地，袋形的二次电池可用作电池单元，因为袋形的二次电池的制造成本低，而且袋形的二次电池提供了小体积、重量对容积与输出比，由此袋形的二次电池可以高密度的方式相互堆叠。因此降低了电池组的总体积与重量，且这些电池组比其他相同规格的电池组来说提供了更高的输出与容量。

组成了各个的电池单元的阳极、阴极、分隔件与电解质在本发明相关的领域中已经是公知的，并用在本发明的电池组中。例如，锂过渡金属氧化物，诸如锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物，和氧化物的成分可用作阳极活性材料。

电池单元依据电池组所希望的输出与容量以并联及或串联的方式彼此电连接。此外，电池单元电连接至用于控制电池组的整体运作的主板组件，并电连接至用于控制过充与过放的场效应晶体元件。

当袋形的二次电池用作单元电池时，单元电池的厚度增加高达通常情况下单元电池原厚度的10％。然而，当异常状况持续时，单元电池会膨胀超过最高程度。因此，电极开始劣化，因此加速了爆炸的概率。由于这个缘故，将临界值设为低于使爆炸概率大增的厚度，由此实现电连接元件的断开，且因此保证了电池组的安全性。当使用方形的二次电池为单元电池时，由于其方形壳的机械性质，方形二次电池的体积变化会小于袋形的二次电池。因此，方形二次电池厚度变化的临界值设定时应考虑上述的细节。

根据本发明的电池组不仅可用作电动脚踏车(E-Bikes)、电动机车、电动车或混合电力车中的电源，也可用为其他多种领域及产品的电源。优选地，根据本发明的电池组是用为电动脚踏车的电源，原因是电池组有紧凑的结构。

附图说明

本发明的上述与其他目的，特征与其他优点自下的详细叙述与所伴随的图式合在起考虑会更清楚了解。

图1示出了电池模组的典型视图，其依据本发明优选实施例而组成电池组，此电池模组具有可以将汇流条从单元电池的电极端子分离的结构；

图2示出了图1中电池模组的所有单元电池都膨胀的典型视图；

图3和图4为部分典型视图，示出了电极端子与对应的汇流条间联结关系的所处状态，所述分别状态是，单元电池通常彼此相连的状态，以及由于图1中电池模组中的单元电池膨胀而使单元电池彼此断开的状态；

图5示出了电池模组的典型视图，其依据本发明另一优选实施例而组成电池组，此电池模组具有可以将缆线从端子抽头分离的结构；

图6示出了图5中电池模组的某些单元电池膨胀的典型视图；

图7示出了电池模组的部分典型视图，其依据本发明又一优选实施例而组成电池组，此电池模组具有缆线的两相对端可以彼此分离的结构；

图8示出了图7中电池模组的单元电池膨胀的部分典型视图；

图9至图13分别为侧视图、后视图、平视图、底视图与底部透视图，示出了依据本发明优选实施例的紧凑电池组；

图14示出了图9中当电池组的单元电池膨胀时，电池组结构改变的示图；

图15至图18示出了具有在图10中A部分处配置的多种开口结构的耦合槽以及耦合槽的耦合状态的典型视图。

具体实施方式

本发明将藉由以下的优选实施例与所伴的附图来更详细例示。然而要了解到的是，本发明范畴不限于所例示的实例。

图1示出了电池模组的典型视图，其依据本发明优选实施例而组成电池组，此电池模组具有可以将其中汇流条自单元电池的电极端子分离的结构。

参考图1，电池模组10，其组成中型或大型电池组，包含多个电池单元11，所述电池单元是相互堆叠的单元电池，从而使电池单元11的端子11c与11a朝着相同方向。根据这种情况，电池单元11可以相互堆叠而使电池单元11的端子11c与11a被安排呈90°或180°朝向，此细节公开于韩国专利申请案号2004-92887，已经以本专利申请人的名义申请。上述韩国专利申请案的公开如同全然发表于此而并为参考。

电池单元11可以相互堆叠，同时电池单元11又彼此直接接触，或如图1所示，电池单元11可相互堆叠而使得电池单元11彼此以预定的距离相互分开。电池单元11在充放电的过程中，电池单元11，即二次电池，会生热。如果电池单元11产生的热累积起来，则会加速电池单元11的不正常操作或劣化。由于这个原因，优选地，电池单元11彼此相互分开以实现有效的散热。例如，通过在电池单元11间插入特定媒介物，或将各个电池单元11或将部分组合的单元电池11部分安装到额外的匣中再将匣相互堆叠，可以提供这种散热型堆叠结构。

端子11c与11a由汇流条12相互串联。端子11c与11a和汇流条12以激光焊、点焊、烙焊或螺丝啮合相互耦合。

电池单元11会因电池单元11的劣化而膨胀，所述劣化是由某些或全部电池单元11的不正常操作或电池单元11的连续充放电所造成的。

图2示出了组成电池模组的所有单元电池都膨胀的典型视图。为了清楚了解之故，单元电池的膨胀多少会加以夸大。

当电池单元11因为各种原因膨胀时，如图2所示，具体来说，电池体膨胀，一个电池单元11的电极端子11c与11a间与另一邻近电池单元11的电极端子11c与11a间的距离增加。根据本发明，当电池单元11的体积因为如前所述电池单元11物理性的改变而膨胀时，作为电连接元件的汇流条12会毫不困难地从对应的电池单元11发生物理的断开。

图3和图4为典型视图，示出了电极端子与所对应的汇流条间在如下状态中的联结关系，所述状态分别是单元电池通常地彼此相连的状态，以及由于电池模组中单元电池膨胀而使单元电池彼此断开的状态。

参考这些图，汇流条12是板状的导电元件，其以点焊固定于电池单元11与11’的电极端子11c与11c’。电极端子11c比起电极端子11c’具有更多的焊点，因此相对于电极端子11c，汇流条12比起电极端子11c’来说具有更大的耦合力。

此外，在汇流条12的下端形成锁扣凸出14，使得锁扣凸出14沿着电极端子11c的纵向方向延伸。锁扣凸出14用作辅助将汇流条12正确地定位在电极端子11c上。此外，锁扣凸出14用作维持电极端子11c与汇流条12间的耦合，与当电池单元11与11’膨胀时，辅助电极端子11c’与汇流条12能彼此轻易分离。根据这种情况，可以在汇流条12的预定位置上形成另一锁扣凸出15，使得锁扣凸出15沿着电极端子11c’的纵向方向延伸，同时又与电极端子11c’的下面相接触。

回头参考图1，由于汇流条12作为电池组的电连接元件，当电池单元11膨胀时，其与电池单元11分离，当与电极端子11c与11a相对的电池单元11的下端被固定时，电池单元11的体积变化会集中在电极端子11c与11a侧处的电池单元11上。因此，汇流条12会轻易地与电极端子11c与11a分离。

图5示出了电池模组的典型视图，其依据本发明另一优选实施例而组成电池组，此电池模组具有可以将缆线从端子抽头分离的结构。

参考图5，电池模组20的多个电池单元21以高密度相互堆叠，使得电池单元21的电极端子21c与连接板22相连接。例如，连接板22为印刷电路板(PCB)。连接板22用于将电池单元21电且物理地相互连接。此外，连接板22用来检测各个电池单元21的电压与温度。从连接板22来的电流经由缆线23传输至另一个印刷电路板24，印刷电路板24位于电池单元21的后面。后PCB 27可以为控制电池组整体操作的主板，或者可以是其上安装有场效应晶体管(FET)元件的安全板。根据情况，后PCB 27可以包括外接输入和输出端。

连接板22与后PCB 27固定于下外壳25，并安排缆线23使缆线23沿着堆叠的电池单元21的外表面延伸。因此，如图6所示，当电池单元21膨胀时张力向上施加。虽然图6典型地示出了某些电池单元21的膨胀，但是即使当所有电池单元21都膨胀时，向上张力也施加在缆线23上。由于电池单元21的电极端子21c机械地连接于连接板22，因此电池单元21的膨胀集中在电池单元21上。

缆线23的一端24固定地耦合至连接板22；然而，缆线23的另一端25以可分离地方式耦合至后PCB 27的端子抽头26。特别是，与缆线端25耦合的端子抽头26具有向上凸出的耦合结构。因此，当向上张力施加在缆线上时，端子抽头26从缆线端25分离。使缆线端25与端子抽头26分离的电池单元21的膨胀临界条件主要是由缆线23与各个电池单元21的长度比以及缆线端25与端子抽头26间的耦合力所决定的。因此，作为电连接元件的缆线23断开的临界条件可通过建立适当的临界条件来决定。

图7示出了电池模组的部分典型视图，其依据本发明又一优选实施例而组成电池组，此电池模组具有其中断裂缆线的两相对端可以彼此分离的结构。

参考图7，电池模组30被构造为这样的结构，其中耦合元件33位于缆线32的中段，安排缆线32使缆线32沿着堆叠的电池单元31的外表面延伸。

安排缆线32，使缆线32同时沿着堆叠的电池单元32的上、下表面延伸。因此，当电池单元的体积变化时，张力施加在缆线32上。由于当电池单元31膨胀时电池31的横向长度(厚度)大大增加，因此向上的张力主要会施加在缆线23上。

位于缆线32中段的耦合元件33被构造为缆线32的相对端可以很容易通过耦合元件33来耦合以及彼此断开。耦合元件33的外表面被应用有层绝缘元件。因此，当电池单元31膨胀时，如图8所示，缆线32的相对端彼此分开。由于位于耦合元件33中的缆线32的相对端具有预定的接触长度，因此只有在电池单元31膨胀到超过预定程度时，缆线32的相对端才彼此断开。因此，使得缆线32的相对端彼此分开的电池单元31的膨胀程度是由耦合元件33的结构所决定。

如图7和图8所示，耦合元件33形成在位于堆叠电池单元31上表面处的缆线32上。根据情况，耦合元件33可以位于堆叠的电池单元31的下表面上。在后者的情况下，当电池单元31的电极端子的置放方向被固定为如图6所示时，电池单元31的膨胀集中在堆叠电池单元31的下表面，因此，位于耦合元件33的缆线32相对端很容易便彼此分开。

图9至图13分别为侧视图、后视图、平视图、底视图与底部示意图，示出了依据本发明优选实施例的紧凑电池组。参考这些图，电池组100包含：上外壳200、下外壳300、多个单元电池400、第一电路单元PCB 500、第二电路单元PCB 600与第三电路单元PCB 700。单元电池400在上外壳200与下外壳300间相互堆叠，其彼此分开。第一电路单元PCB 500位于电池组100的前面，第二电路单元PCB 600位于电池组的下面，第三电路单元PCB 700位于电池组100的后面。

由于上外壳200与下外壳300彼此分开，可相互堆叠的单元电池400的数目不被上外壳200与下外壳300所限制。因此可以很容易根据堆叠单元电池400的数目，通过改变第一电路单元PCB 500与第三电路单元PCB 700来设计电池模组100，使其具有理想的电量与输出。此外，单元电池400被暴露，因此在单元电池400充或放电时有效地实现了散热。

下外壳300的结构几乎对应于单元电池400的外观。下外壳300包含上容纳部(未示)，其容纳单元电池400。下外壳300是具有高强度与电绝缘的部件。优选地，下外壳300由塑料树脂制成，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯或聚丁烯对苯二甲酸酯(PBT)。

堆叠在下外壳300上的袋形二次电池400的电极端子连接至第一电路单元PCB 500。具体来说，第一电路单元PCB 500用来将二次电池400彼此机械性与电性连接。

二次电池400经由两条缆线510与520电连接至第一电路单元PCB 500与第三电路单元PCB 700，最后的输入和输出端位于第三电路单元PCB 700处。缆线510与520其中之一为阳极缆线，另一条为阴极缆线。缆线510其中之一经由下外壳300的下端面连接至第三电路单元PCB 700，另一条缆线520经由上外壳200的上底面连接至第三电路单元PCB 700。

除了缆线510外，用来将第二电路单元PCB 600电连接至第一电路单元PCB 500与第三电路单元PCB 700以控制电池组100的电线610与612，被安排在具有安置于其下容纳部310中的第二电路单元PCB600的下外壳300的下端面。

另一方面，上外壳200具有下容纳部(未示)，其对应于单元电池400的尺寸，使得堆叠的单元电池400的上部容纳在下容纳部中。单元电池400通过紧固器210被机械地连接至上外壳200与下外壳300，紧固器插入穿过电极端子的通孔，细节已详述于先前所提的韩国专利申请案2004-112589。

上外壳200可由与下外壳300相同或不同的绝缘部件所组成。优选地，上外壳200由与下外壳300相同的塑料树脂制成。

第三电路单元PCB 700具有矩形散热结构，作为开关元件的场效应晶体元件720与730与其连接。

形成电池组100前部、上外壳200与下外壳300的第一电路单元PCB 500经由长紧固器210而彼此耦合，长紧固器插入穿过单元电池400的电极端子。因此，第一电路单元PCB 500、上外壳200与下外壳300彼此耦合区域的机械强度较高。另一方面，形成电池组100后部、上外壳200与下外壳300的第三电路单元PCB 700经由螺栓800而彼此耦合，螺栓800插入穿过分别形成在第三电路单元PCB 700、上外壳200与下外壳300上的耦合槽740(第三电路单元PCB的耦合槽)。因此，第三电路单元PCB 700、上外壳200与下外壳300彼此耦合的区域的机械强度较低。由于这个缘故，当单元电池400的膨胀时所产生的应力集中在第三电路单元PCB 700、上外壳200和/或下外壳300彼此耦合的区域。结果是，上外壳200和/或下外壳300与第三电路单元PCB700彼此耦合的区域会破裂。

图14示出了图9中当电池组的单元电池400膨胀时，电池组100结构改变的典型示图。

参考图14，随着因为多种原因的单元电池400的膨胀，单元电池400的厚度会增加。在这个时候，产生了应力，垂直张力经由应力施加在上外壳200及下外壳300上。应力会集中在最弱的区域。例如，图6所示，与第三电路单元PCB 700与上外壳200彼此耦合的区域相比，当第三电路单元PCB 700与下外壳300相互耦合的区域在机械性上要更加稳定时，单元电池400所产生的应力会对耦合区域760造成伤害。一般而言，以玻璃纤维强化的环氧合成树脂来制成PCB。因此，PCB具有高机械强度。所以，如图6所示，上外壳200的部分受剪切，因此，耦合区域760破裂。

另一方面，由于连接至第一电路单元PCB 500的缆线520也经由上外壳200的上端面连接至第三电路单元PCB 700，缆线520受到了上外壳200与第三电路单元PCB 700间改变的很大影响。特别是，如图6所示，上外壳200与第三电路单元PCB 700分离时，强大的张力施加在缆线500上。因此，实现了缆线520与第三电路单元PCB 700间的电断开。

特别是，第三电路单元PCB 700的端子抽头770向上突出，缆线520的一端522可分离地与端子抽头770耦合。因此，当上外壳200与第三电路单元PCB 700分离时，轻易实现了电断开。

图15至图18示出了具有多种开口结构的耦合槽，其配置在图10中的A部分，以及示出了耦合槽的耦合状态的典型视图。

参考这些图，将上外壳200的耦合槽230构造为封闭型的结构，而且另一方面，将第三电路单元PCB 700的耦合槽740构造为向上开口的结构。通过将上外壳200的耦合槽230与第三电路单元PCB 700的耦合槽740对准并将螺栓800插入穿过对准的耦合槽230与740，从而实现了上外壳200与第三电路单元PCB 700间的耦合。因此当上外壳200因单元电池的膨胀而向上移动时，螺栓800沿着第三电路单元PCB 700的耦合槽740的开口742向上移动，同时螺栓800又与上外壳200的耦合槽230耦合。因此，耦合被解开。可选地，开口可以形成在上外壳200的耦合槽230上。此时，开口形成在耦合槽230上，使得开口朝下。

虽然已公开本发明的优选实施例示出了用途，本领域技术人员应知晓多种修正、添加、取代都是可行的，并不悖离所附申请专利范围中本发明的范围与精神。

产业利用性

从上述说明清楚了解，当电池单元因为依据本发明的中型或大型电池组的不正常操作，例如过充、过放、过电流，或由于中型或大型电池组的连续使用而使得电池元件劣化而膨胀时，应力会集中在电池组的特定区域上，因此，电连接会脱开。因此，依据本发明的中型或大型的电池组提供了高安全性。此外，依据将本发明的电池组被构造为紧凑且机械上稳定的结构，因此小体积或轻的电池组可依据本发明而制造。

特别是，电池单元因为电池单元的劣化而膨胀时，不能以传统的安全系统来控制。这些电池单元的膨胀只能由具有依据本发明上述结构的电池组来控制。

Claims (15)

1.一种具有多个电池单元的中型或大型电池组，其可被充电或放电，所述电池单元高密度地相互堆叠且彼此电连接，其中，

当因为电池组的不正常操作或由于电池单元长期充放电而导致电池组的劣化而使得电池单元膨胀时，由于膨胀电池单元厚度的改变，应力会集中在电池组的预定区域上，由此导致电池组物理性的改变，而由电池组物理性的改变而机械性地实现电池组的电连接元件的断开。

2.如权利要求1所述的电池组，其中电池组包含：

具有上容纳部的下外壳，其中多个电池单元相互连续一个堆叠在另一个上成为单元电池；

具有下容纳部的上外壳，其覆盖堆叠在下外壳上的单元电池的上端；

第一电路单元，用于将堆叠的单元电池相互电连接，第一电路单元具有用于检测电池电压、电流和/或温度的感应板组件；

第二电路单元，电连接于第一电路单元，第二电路单元具有用于控制电池组整体操作的主板组件；以及

第三电路单元，电连接于第二电路单元，第三电路单元连接于外部输出端子，同时避免过充、过放和/或过电流。

3.如权利要求2所述的电池组，其中

在单元电池的电极端子的位移方向上，第一电路单元位于电池组的前面，

第二电路单元位于下外壳的下容纳部中，以及

第三电路单元位于电池组的后面。

4.如权利要求1所述的电池组，其中电池组的预定区域因为电池组的物理性变化而变形、分离或破裂。

5.如权利要求4所述的电池组，其中预定区域是位于电池组或元件本身的前面、后面或侧面的元件耦合区域。

6.如权利要求1所述的电池组，其中电连接元件是汇流条、电线、或缆线。

7.如权利要求6所述的电池组，其中当电池单元膨胀时，机械性地实现电连接元件断开的电连接元件的区域是电极端子与汇流条或电线间的连接区域、缆线与抽头端子间的连接区域，所述抽头端子为缆线所连接，或位于缆线中段的连接区域。

8.如权利要求7所述的电池组，其中安排缆线使得缆线沿着至少其中一个单元电池的厚度延伸，由此当电池单元(单元电池)的厚度改变时，张力直接施加在缆线上。

9.如权利要求1所述的电池组，其中

当造成断开的电连接元件位于电池单元(单元电池)的相对端(a，b)的其中之一时，即，单元电池的一端(a)，单元电池的另一端(b)被固定，由此单元电池的厚度在单元电池的(a)端增加，因此轻易实现了电连接元件的断开。

10.如权利要求2所述的电池组，其中

当第三电路单元的印刷电路板(第三电路单元PCB)位于电池组的侧面或后面时，因电池单元的膨胀而物理性改变的区域是上外壳和/或下外壳与第三电路单元PCB彼此耦合的耦合区域。

11.如权利要求10所述的电池组，其中通过在相应的元件处形成耦合槽并将螺栓插入穿过耦合槽来实现耦合区域的耦合。

12.如权利要求11所述的电池组，其中在耦合区域处的其中一个元件的耦合槽被形成为开口槽的形状。

13.如权利要求2所述的电池组，其中

当电池单元膨胀时，上外壳或下外壳与第三电路单元PCB间的耦合区域发生物理性的改变，以及

至少一条用作电连接元件的缆线经由上外壳或下外壳而连接至第三电路单元PCB，从而由于耦合区域的物理性改变而机械性地实现至少一条缆线的断开。

14.如权利要求13所述的电池组，其中第三电路单元PCB具有抽头端子，其与至少一条缆线的一端相连，抽头端子在施加张力的方向突出。

15.如权利要求1所述的电池组，其中电池组用作电动脚踏车(E-Bikes)、电动机车、电动车或混合电力车中的电源。

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