CN108155429B - 过充安全保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过充安全保护装置，包括：开关，将单电池的极耳与母线电连接；和引导部件，与开关连接，并且在单电池的袋膨胀时可移动，其中当单电池的袋膨胀时，引导部件朝向母线移动，使得开关从极耳断开。

Description

过充安全保护装置
技术领域
本发明涉及一种过充安全保护装置，更具体涉及一种能够切断电流的过充安全保护装置。
背景技术
用于提供电能的单电池(battery cell)，为本领域普通技术人员所公知，其存储电能或者在单电池的充电或放电期间从其中放出电能。
当单电池过度放电时，由于能量消耗特性，单电池的寿命和耐久性会降低。当单电池过度充电时，由于能量累积特性，会对安全造成风险。
当单电池过度充电时，在单电池中会产生气体并且温度会升高。因此，单电池会膨胀并爆炸，这称为膨胀现象。
因此，防止过度充电的安全电路设置在单电池中，使得单电池被充电直到蓄电池组被点燃或爆炸的点。因此，为了客户的安全要确保故障安全操作。
同时，袋式单电池可以包括电极组件、用于封装电极组件的薄板袋以及与电极组件连接的极耳(lead tab)。
另外，多个单电池可以与母线连接，以形成电池模块。
这种电池模块可以包括电流中断装置(CID,current interrupt device)、各种安装电路。当单电池过度充电且当袋膨胀时，CID将电极组件从极耳切断，以中断电流的流动。
发明内容
提出本发明以便在保持现有技术所具有的优点完整的同时，解决在现有技术中出现的上面提到的问题。
本发明的方面提供一种过充安全保护装置，其能够通过利用在单电池中产生的气体的膨胀压力切断电流，从而防止单电池在被过度充电时被点燃或爆炸。所公开的过充安全保护装置能够通过利用在单电池中产生的气体的膨胀压力使极耳从母线断开以切断电流，从而在单电池过度充电时停止对单电池进行充电。
要由本发明解决的技术问题不限于前面提到的问题，并且本文未提到的任何其他技术问题将由与本发明有关的本领域的普通技术人员从以下描述清楚地理解。
根据本发明的一个方面，一种过充安全保护装置，可包括：开关，将单电池的极耳与母线电连接；和引导部件，与开关连接，并且在单电池的袋膨胀时可移动，当单电池的袋膨胀时，引导部件可朝向母线移动，使得开关从极耳断开。
引导部件可包括：靠近单电池的袋或与其接触的第一端部；和固定到开关的第二端部。
开关可包括：包含导电材料的开关本体；和从开关本体延伸的第一结合部和第二结合部。
第一结合部和第二结合部在与开关本体垂直的方向上延伸。
第一结合部和第二结合部在开关本体的长度方向上彼此间隔开。
过充安全保护装置，还可包括：容纳开关和引导部件的一部分的壳体。
壳体可包括：供极耳插入的第一开口；以及供母线的连接部件插入的第二开口。
引导部件的一部分在穿过壳体的同时插入到壳体中。
在引导部件的第一端部处安装接触部件。
接触部件可以是倾斜的。
附图说明
本发明的上面及其他目的、特征和优点将从与附图结合的下列详细描述更显而易见：
图1是示出根据本发明实施例的过充安全保护装置安装在电池模块中的结构的平面图；
图2是图1中的A元件的放大图，其中极耳通过过充安全保护装置与母线连接；
图3是示出通过图2的过充安全保护装置从母线断开的极耳的视图；
图4是示出根据本发明的另一个实施例，其中过充安全保护装置安装在电池模块中的结构的平面图；
图5是根据本发明的实施例的过充安全保护装置的视图；
图6是示出通过图5的过充安全保护装置与母线连接的单电池的极耳的视图；以及
图7是示出由图5的过充安全保护装置从母线断开的单电池的极耳的视图。
附图标记说明：
10：单电池
11：袋
12：极耳
20：电池模块
21：母线
30：过充安全保护装置
31：开关
31a：第一结合部
32a：第二结合部
32：开关本体
34：壳体
35：引导部件
41：接触部件
具体实施方式
在下文中，本发明的实施例参照附图描述。在附图中示出的每个元件的尺寸和线的厚度可以为了方便或清除的目的夸大，并且不反映实际尺寸。另外，为本发明的描述采用的术语基于本发明中的相关元件的功能限定。因此，术语可以随使用者和操作者的意图和习俗改变。术语基于通过本说明书公开的概念限定。
参照图1至图3，电池模块20可以具有与至少一根母线21电连接的两个或多个单电池(battery cell)10。
母线21可以具有条状棒体21a，并且该条状棒体21a可以包括分别朝向两个单电池10延伸的两个连接部件21b和21c。由于母线21的两个连接部件21b和21c分别与彼此相邻的两个单电池10独立连接，因此两个单电池10可以彼此电连接。
每个单电池10可以具有袋11，并且袋11可以密封地封装电极组件和电解质。
每个单电池10的电极组件可以与极耳12连接，并且极耳12可以从袋11向外伸出。
每个单电池10的一个表面上可以设置有散热板15。单电池10的热量可以通过散热板15有效地散热。
袋11可以具有多层结构，以确保优良的热融合性质、刚度(用于维持袋11的形状并保护电极组件)和绝缘性质。例如，袋11可以具有多层结构，其包括位于最内位置处并面向电极组件的第一层、位于最外位置处并直接暴露于外部环境的第二层以及介入第一层和第二层之间的第三层。第一层可以由表现为耐腐蚀、绝缘性质以及相对于电解质的热融合性质的诸如聚丙烯(PP)等材料形成。第二层可以由表现为用于保持形状的刚度和绝缘特性的诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等材料形成。第三层可以由诸如铝(Al)等金属材料形成。
参照图2，根据本发明的各种实施例，过充安全保护装置30可以位于单电池10的极耳12与母线21之间。过充安全保护装置30可被配置成，当袋11通过由电解质的侧反应产生的气体的膨胀压力膨胀或凸起时，由于凸起的或膨胀的袋，将极耳12从母线21切断。
过充安全保护装置30可以包括开关31，其将至少一个单电池10的极耳12与母线21电连接或者将极耳12从母线21切断，还可以包括与开关31连接并且当袋11凸起时可移动的引导部件35。
开关31可以包括由诸如金属等导电材料形成的开关本体32，并且可以包括从开关本体32延伸的第一结合部31a和第二结合部31b。
开关本体32可以包括具有预定长度的薄板结构。极耳12可以通过开关本体32的长度与母线21的连接部件21b间隔开。
第一结合部31a和第二结合部31b可以沿着与开关本体32垂直的方向延伸。第一结合部31a和第二结合部31b可以沿着开关本体32的长度方向彼此间隔开。
第一结合部31a和第二结合部31b可以由导电材料形成。第一结合部31a可以通过焊接方法或其他适宜的方式结合到极耳12。第二结合部31b可以通过焊接方法或其他适宜的方式结合到母线21的连接部件21b。因此，开关31可以通过第一结合部31a和第二结合部31b将极耳12与母线21电连接。
第一结合部31a和第二结合部31b可以具有比开关本体32的厚度更小的厚度。因此，当发生过度充电时，第一结合部31a和第二结合部31b可以容易因膨胀压力而断开。
引导部件35可以以在单电池10和母线21之间的长度方向上延伸的条状形成。引导部件35可被配置成，当单电池10过度充电时，随着袋11在单电池10中产生的气体的膨胀压力作用下膨胀时，朝向母线21移动。
引导部件35可具有靠近袋11的一个表面或与之接触的第一端部36，以及固定到开关31的开关本体32的第二端部37。
如图3所示，当单电池10过度充电时，袋11在袋11中所产生的气体的膨胀压力作用下膨胀或凸起。在此情况下，引导部件35可以通过在袋11中产生的气体的膨胀压力作用下朝向母线21移动。因此，固定于引导部件35的第二端部37的开关31朝向母线21移动，使得开关31和极耳12彼此断开。因此，电流可被切断，从而停止充电。
根据实施例，引导部件35的第一端部36以轻微的距离，从袋11的侧表面间隔开。
根据另一个实施例，引导部件35的第一端部36可以与袋11的侧表面接触。因此，当袋11凸起时，引导部件35可以迅速且稳定地朝向母线21移动，因而极耳12可以稳定地从开关31的第一结合部31a断开。
上面已参照图1至图3对本发明进行描述。过充安全保护装置30介于构成电池模块20的母线21与单电池10中的任何一个电池之间。根据本发明，过充安全保护装置30也可以单独地介于构成电池模块20的母线21与单电池10中的每一个的极耳12之间，如图4所示。
图5至图7是示出根据本发明的实施例的过充安全保护装置30的视图。
参照图5，根据本发明的实施例，过充安全保护装置30还可以包括容纳开关31和引导部件35的一部分的壳体34。
壳体34可以具有容纳空间34a，其可容纳开关31和引导部件35上与第二端部37相邻的一部分。壳体34可以保护开关31和引导部件35的一部分免受外部冲击。
壳体34在插入极耳12的一侧可形成有第一开口38，壳体34在插入母线21的连接部件21b的壳体34的另一侧还可形成有第二开口39。
如图6所示，当极耳12插入壳体34的第一开口38中时，极耳12可被结合到开关31的第一结合部31a。当母线21的连接部件21b插入到壳体34的第二开口39中时，母线21的连接部件21b可被结合到开关31的第二结合部31b。
引导部件35可以在穿过壳体34的同时插入到壳体34中，并且可被联接到壳体34。引导部件35的第二端部37可以在壳体34的容纳空间34a中固定到开关31的开关本体32上。因此，当引导部件35移动时，壳体34与引导部件35一起移动。
接触部件41可以安装在引导部件35的第一端部36处，并且可以与单电池10的侧表面相接触。在袋11中产生的气体的膨胀压力，通过接触部件41而迅速地传递到引导部件35。因此，引导部件35可以迅速并稳定地朝向母线21移动。
接触部件41可以以接触部件41与袋11的形状相对应倾斜的方式布置，这在袋凸起之前形成。由于接触部件41的倾斜结构，在袋11中产生的气体的膨胀压力可以迅速有效地传递到引导部件35。因此，引导部件35可以迅速地并稳定地朝向母线21移动。
如图7所示，当单电池10被过度充电时，袋11由于在袋11中产生的气体的膨胀压力而膨胀或凸起。在这种情况下，在袋11中产生的气体的膨胀压力，通过接触部件41稳定地传递到引导部件35。因此，当引导部件35朝向母线21移动时，壳体34和开关31一起朝向母线21移动。开关31的第一结合部31a从极耳12断开，以切断电流，从而停止向单电池充电。
如上所述，根据本发明，当单电池被过度充电时，极耳通过利用在单电池中产生的气体的膨胀压力而从母线断开，使得电流被切断，从而停止向单电池充电。因此，可以保护单电池不被点燃或爆炸。
在上文中，尽管已经参照实施例和附图对本发明进行描述，然而本发明不限于此，在不背离随附权利要求所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，本发明还可以由与本发明相关的本领域的普通技术人员不同地修改和改变。

Claims (9)

1.一种过充安全保护装置，包括：
开关，将单电池的极耳与母线电连接；和
引导部件，与所述开关连接，并且在所述单电池的袋膨胀时可移动，
其中当所述单电池的袋膨胀时，所述引导部件朝向所述母线移动，使得所述开关从所述极耳断开，
其中所述引导部件包括：靠近所述单电池的袋或者与所述单电池的袋相接触的第一端部；和固定到所述开关的第二端部，
其中所述开关包括：包含导电材料的开关本体；和从所述开关本体延伸的第一结合部和第二结合部，并且
其中所述第一结合部与所述极耳焊接在一起，所述第二结合部与所述母线焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的过充安全保护装置，其中所述第一结合部和所述第二结合部在与所述开关本体垂直的方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的过充安全保护装置，其中所述第一结合部和所述第二结合部在所述开关本体的长度方向上彼此间隔开。
4.根据权利要求1所述的过充安全保护装置，还包括：
容纳所述开关和所述引导部件的一部分的壳体。
5. 根据权利要求4所述的过充安全保护装置，其中所述壳体包括：
供所述极耳插入的第一开口；以及
供所述母线的连接部件插入的第二开口。
6.根据权利要求5所述的过充安全保护装置，其中所述引导部件的一部分在穿过所述壳体的同时插入到所述壳体中。
7.根据权利要求1所述的过充安全保护装置，其中在所述引导部件的第一端部处安装接触部件。
8. 根据权利要求7所述的过充安全保护装置，其中所述接触部件是倾斜的。
9.根据权利要求1所述的过充安全保护装置，其中所述第一结合部和所述第二结合部比所述开关本体更薄，并且
其中当所述单电池的袋膨胀时，所述第一结合部或所述第二结合部断开。
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