CN103022579A - 用于防止电池过充电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于防止电池过充电的装置。更具体而言，提供了一种电池模块，其中，电池被配置成层叠的，并且多个电池通过电极端子连接，固定杆设置在电池之间。压板安装在固定杆上。为了提供适当的反作用力，设置在压板的第二端的侧面上的弹性部件被安装成提供弹性力给压板。当电池膨胀至预定压力以上时，使压板作跷跷板式转动，以相应地在电池内的压力超过预定阈值时切断供给电池的电源。

Description

用于防止电池过充电的装置

技术领域

本发明涉及一种当电池过充电时供给电池的电源被阻断的用于防止电池过充电的装置。

背景技术

通常，电动车、混合动力车或者燃料电池车使用高电压电池来供供应用于向这些类型的车辆提供动力的电能。高电压电池由电池组(battery pack)组成，以通过连接多个单元电池或模块来生成高电压，并且由此使用高电压电池来产生大功率。

电池组通常被层叠以提供更高的密度，因此它们可以用于具有单个容量低的矩形式或袋式(pouch type)电池等。电池组的单元电池(电池单元)通常是用低容量提供大功率的锂离子电池。

然而，在车辆运行中锂离子电池通常是不安全的。即，特别是在袋式电池中，电池壳体的机械强度低，并且当密封部分/垫片被分开时，可能排放易燃材料例如电解液的渗漏物，因此增加火灾的危险。

具体而言，由于当电池被过充电时，电解液被注入到电池内部，因此，电压升高并且内部的电解液因过热而被更迅速分解，结果产生易燃气体。因此，因袋体自身的鼓胀现象而使电池发生火灾和爆炸的风险增加。

在这点上，已经提出了在因电池的过充电而发生鼓胀现象时用于通过力来阻断电池电源的技术。图1示出用于阻断电池电源的现有技术，其中，当因电池单元1的鼓胀而膨胀时，膨胀应力集中在电池单元1的连接部分或单元模块的电极端子2。在这种情况下，连接部份的一部分被配置成包括随体积膨胀的脆弱结构(weak structure)，从而当鼓胀力等于或大于预定值时，在电极端子2的连接部分的一部分破裂时可能发生短路。

然而，由于电极端子的连接部分被配置成包括脆弱结构，因此，电极端子的连接部分可能由于不能预料的自然力或振动等和因耐用性变弱而导致的电池单元的膨胀操作而破裂。

发明内容

本发明提供一种用于通过阻断供给电池的电源来防止电池过充电，以在电池被过充电时通过组成结构来提高电池的稳定性的装置。更具体地说，提供了一种被配置成层叠的并且多个电池通过电极端子连接的电池模块，并且固定杆设置在电池之间。压板安装在固定杆上，其中，一端定位成邻接于电极端子和电池的连接部分，另一端定位在电池的中心部分，以当电池膨胀时通过围绕固定杆的跷跷板式转动来使电极端子和电池的连接分开。弹性部件设置在压板的另一端侧面，以提供弹性力给压板，以便当电池膨胀至预定压力以上时使压板作跷跷板式转动。

在另一个实施方式中，该装置被配置成，多个电池被排列成彼此相对，电极端子的第一端和第二端分别连接至相邻电池的第二端和第一端，固定杆安装在电池之间，并且压板安装在固定杆的两侧以分别作跷跷板式转动，从而各个压板的一侧的一端分别邻接于电池与电极端子的第一端和第二端的连接部分。弹性部件可以相应地安装在两个压板之间。

在一些实施方式中，压板的第一端可以通过使该端朝着电池与电极端子的连接部分弯曲而形成。此外，压板的第二端可以通过使该端朝着被施加膨胀压力的电池弯曲而形成。

在另一个实施方式中，两个电池可以被排列成彼此相对，电极端子的第一和第二端分别连接到相邻的电池，电极端子的第一和第二端分别连接到相邻电池的第二和第一端。此外，固定杆、压板和弹性部件可以安装成各自在围绕电池的中心的两侧的任一侧上朝向外。

另外，两个电池可以被排列成彼此相对，电极端子的第一和第二端可以分别连接到相邻电池的其中一端，电极端子的端也可以分别连接到相邻电池的另一端。再有，固定杆、压板和弹性部件可以安装在围绕电池中心的两侧的任一侧上。

在一些实施方式中，弹性部件可以是弹簧。

本发明的其他方面和优选实施方式在下面讨论。

附图说明

现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：

图1是例示根据常规技术的用于在电池被过充电时关断电源的装置的构造的视图；

图2是例示根据本发明的示例性实施方式的用于防止电池的过充电的装置的构造的立体图；

图3是例示根据本发明的示例性实施方式的用于防止电池的过充电的装置的工作状态的示意图；以及

图4是例示根据本发明的示例性实施方式的在膨胀前后单个电池的状态的视图。

应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。

具体实施方式

下文将详细参照本发明的各个实施方式，在附图中示出并在下文中描述其实施例。尽管将结合示例性实施方式说明本发明，然而应该理解的是，本说明书不是要将本发明限制到这些典型的实施方式。相反地，本发明不仅要涵盖这些典型的实施方式，还涵盖包含在所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代、修改、等效物及其它实施方式。

应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

根据本发明，用于防止电池被过充电的装置被配置成包括电池模块10、固定杆20、压板30和弹性部件40。

参考图2至图4，该装置被配置成包括：电池模块10，其中，电池11被配置成层叠的，并且多个电池11通过电极端子12连接。固定杆20设置在电池11之间并且压板30安装在固定杆20上，其中，一端定位成邻接于电极端子12和电池11的连接部分，另一端定位在电池11的中心部分，以当电池11膨胀时通过围绕固定杆20作跷跷板式(see-saw)转动来使电极端子12和电池11的连接分开。此外，弹性部件40设置在压板30的另一端的侧面上，以提供弹性力给压板30，从而当电池11膨胀至预定压力以上时，压板30作跷跷板式转动。

即，当电池11因电池的过充电而膨胀时，压板30的另一端被电池11的膨胀压力压挤，从而压板30围绕固定杆20作跷跷板式转动。相应地，由于压板30的一端挤压电池11和电极端子12的连接部分，因此，连接部分被切断，从而可以相应地关断电池的电源。

这里，电池模块10的外侧设置有覆盖电池模块10的电池模块外壳(省略了符号)，并且多个电池模块10可以彼此连接以构成电池组。

同时，如图3所示，用于防止电池的过充电的装置可以配置有安装在两个电池11之间的多个压板30。优选地，多个电池11被设置成彼此相对，电极端子12的第一端和第二端分别连接到各个电池11的相对端，并且固定杆安装在两个电池11之间。此外，压板30安装在固定杆20的两侧上以分别作跷跷板式转动，从而各个压板30的第一端的侧面邻接于电池11和电极端子12的两端的各个连接部分。此外，弹性部件40安装在两个压板30之间，同时抵靠着压板30以提供均匀弹性力。

通过作跷跷板式转动，是指压板行动起来很像已经放置在支点上的杠杆。因此，当压板的一端在一个方向上施加力时，压板的相对端在相反方向上施加力。

即，固定杆20安装在两个电池11之间，压板30分别安装在围绕固定杆20的中心的两侧上，并且压板30作跷跷板式移动，以便这两端围绕固定杆20的中心与电池11的中心部分以及电池11与电极端子12的连接部分接触。此外，弹性部件40安装在两个压板30之间。

因此，当电池11膨胀时，位于两个电池11之间的压板30的其中一端被挤压成集中在与彼此相同的方向，并且使压板30围绕固定杆20的中心作跷跷板式转动。因此，邻接于电源端子的压板30的相对端在与相互移动相反的方向上伸展，并且压板30的相对端被挤压成分别与电池11与电极端子12的两端的连接部分产生接触。因此，由于至少电池11与电极端子12的两端的连接部分的任一个被切断，因此电池的电源可以被关断。

此外，压板30的一端(第一端)可以通过使端部朝着电池11与电极端子12的连接部分弯曲而形成。即，被挤压在电池11与电极端子12的连接部分上的压板30的端部，通过使端部弯曲得更靠近连接部分的纵向部而形成，因此，电池11与电极端子12的连接部分可以被更容易地挤压。

此外，压板30的另一端可以通过使另一端(第二端)朝着被施加了膨胀压力的电池11弯曲而形成。即，被来自电池11的膨胀压力压挤的压板30的另一端(第二端)，通过使第二端朝着电池11弯曲而形成。因此，压板30的另一端被稳固地保持着与电池11的表面接触，并且当电池11膨胀时，由于杠杆作用的力被更明显地传给压板30的一端侧面，以提高切断电池11与电极端子12的连接部份的可靠性。

此外，两个电池11可以被排列成彼此相对，电极端子12的第一和第二端可以分别连接到各个电池11的第一端，电极端子12的第一和第二端分别连接到各个电池11的另一端，并且固定杆20、压板30和弹性部件40安装在电池11相对于其中心部分的任一侧或两侧上。

即，电极端子12可以分别连接到两个电池11的两侧，并且压板30可以安装在电池11的两侧上或者两侧的至少一侧上，从而当电池11因过充电膨胀时，压板30起到作为杠杆的作用，并且至少电池11与两个电极端子12的连接部分的任一个由此被断开。因此，通过切断电池的电源来防止火灾和爆炸的风险。

此外，弹性部件40可以实施为弹簧，但是也可以使用任何其他具有与弹簧相同或相似的弹性的弹性部件。

优选地，由于弹性部件40安装在两个压板30之间，因此当电池11膨胀至小于预定压力的压力时，在因弹簧的弹性而引起的阻力大于电池11的膨胀压力时不进行压板30的跷跷板式转动。

然而，当电池11膨胀至预定压力以上时，由于电池11的膨胀压力大于弹簧的阻力，因此，压板30的跷跷板式转动被触发。这里，预定压力可以是要求电池因电池11的膨胀而被切断的压力。

因此，当电池11以相对小的膨胀压力膨胀时，不执行电极端子12的关断，但是当电池11以相对大的膨胀压力膨胀至需要电池电源切断的程度时，切断电极端子12，从而可以更有效地提高用于防止电池的过充电的组成结构的可靠性。

此外，当电池因电池的过充电膨胀时，使压板围绕固定杆的中心作跷跷板式转动。在这种情况下，由于压板的一端压在电池与电极端子的连接部分上，因此连接部分被切断，从而可以关断电池的电源。因此，由于防止因电池的过充电而引起的爆炸和火灾，因而可以增强电池的安全性能。

此外，由于压板可以分别安装在电池的两侧上，因此，至少电池与两侧的电极端子的连接部分的任一个被切断，从而可以有效实现电池的关断操作。

此外，由于提供弹性力给压板，以便使压板仅仅在电池膨胀至预定压力以上时通过弹性部件作跷跷板转动，因此，提高了用于防止电池的过充电的组成结构的可靠性。

已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以在这些实施例中做出变更而不脱离本发明的原理和精神，其中本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (7)

1.一种用于防止电池过充电的装置，包含：

电池模块，其中电池被层叠，并且多个电池通过多个电极端子连接；

固定杆，设置在所述电池之间；

压板，安装在所述固定杆上，其中，第一端定位成邻接于所述多个电极端子的电极端子与所述电池的连接部分，并且第二端定位在所述电池的中心部分上，以当所述电池膨胀时通过围绕所述固定杆作跷跷板式转动来使所述电极端子与所述电池的连接分开；以及

弹性部件，设置在所述压板的第二端的侧面上，以提供弹性力给所述压板，当所述电池膨胀至预定压力以上时，使所述压板作跷跷板式转动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个电池被排列成彼此相对，所述电极端子的第一端和第二端分别连接到各个电池的端，所述固定杆安装在所述电池之间，并且所述压板安装在所述固定杆的两侧上以分别作跷跷板式转动，其中，所述压板的第一端的侧面分别邻接于所述电池与所述电极端子的第一端和第二端的连接部分，并且所述弹性部件安装在所述两个压板之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压板的第一端通过使所述第一端朝着所述电池与所述电极端子的连接部分弯曲而形成。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述压板的第二端通过使所述第二端朝着被施加了膨胀压力的电池弯曲而形成。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，两个电池被排列成彼此相对，电极端子的第一和第二端分别连接到各个电池的第一端，电极端子的第一和第二端分别连接到各个电池的第二端，并且所述固定杆、所述压板和所述弹性部件被安装成在所述电池的中心部分的两侧上彼此相对。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，两个电池被排列成彼此相对，电极端子的第一和第二端分别连接到各个电池的第一端，电极端子的第一和第二端分别连接到各个电池的第二端，并且所述固定杆、所述压板和所述弹性部件安装在位于或者围绕所述电池的中心的所述电池的两侧的任一侧上。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述弹性部件是弹簧。

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