JP2017174824A - 動力電池トップカバー構造及び動力電池 - Google Patents

動力電池トップカバー構造及び動力電池 Download PDF

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Abstract

【課題】過充電及び釘刺しの乱用に対する保護を同時に満たすことができる動力電池トップカバー構造の提供。【解決手段】第１の極柱１、第２の極柱２及びトップカバーモジュールを含み、第２の極柱はトップカバーモジュールと電気的に絶縁されており、第１の極柱とトップカバーモジュールを電気的に接続する抵抗８を更に含み、トップカバーモジュールはトップカバーシート３、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７を含み、第１の短絡部材と第２の短絡部材は、トップカバーシートにくっ付けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、第１の短絡部材と第２の短絡部材が動作し、第１の極柱と第２の極柱との間に１つ目の通路と２つ目の通路が形成され、１つ目の通路は第１の極柱、抵抗、第２の短絡部材及び第２の極柱を通り、２つ目の通路は第１の極柱、第１の短絡部材、第２の短絡部材及び第２の極柱を通る、動力電池トップカバー構造。【選択図】図１

Description

本発明は、動力電池の技術分野に関し、特に、動力電池トップカバー構造及び動力電池に関する。
電気自動車及びエネルギー貯蔵発電所などにおいては、一般的に大容量を有する動力電池を電源として用いることが必要である。使用の基準及び人々の要求を満たすために、これらの動力電池は、高容量を有すると共に、優れた安全性及び比較的長いサイクル寿命なども有することが必要である。
従来技術において、動力電池が過充電された場合、動力電池における電解液の分解は、動力電池の内部において生じた過剰の熱による電池の発火又は動力電池の内部圧力の増大による電池の爆発を招く。そのため、動力電池が暴走する前に、動力電池を継続的に充電するのを阻止するために、外部短絡構造により正極のタブと正極柱を切断する接続部材が必要である。通常、動力電池トップカバー構造においては、正極柱とトップカバーシートとの間に抵抗が設けられており、当該抵抗により、正極柱がトップカバーシートと電気的に接続され、負極柱の近傍において短絡部材が設けられており、動力電池の内部圧力が大きくなったとき、短絡部材は、上へ動作し、動力電池の正負極は、回路に形成され、回路において比較的大きな電流が生成するので、接続部材が溶断され、主回路が切断されてしまう。接続部材を溶断する電流を満たすために、動力電池の正極とトップカバーシートとの間における抵抗の抵抗値が比較的小さいことが求められている。しかしながら、動力電池に釘刺し乱用の場合、動力電池の正極とトップカバーシートとの間における抵抗の抵抗値が比較的小さいとき、外部短絡電流が大きすぎると、釘刺しの箇所が点火されることによって、電解液が点火され、電池が発火してしまう。そのため、釘刺し乱用の場合に、動力電池の正極とトップカバーシートとの間における抵抗の抵抗値が比較的大きいことが必要である。
上述した内容に基づき、従来技術において、動力電池が過充電された場合又は動力電池に釘刺し乱用の場合、動力電池の正極とトップカバーシートとの間における抵抗に対する要求が矛盾しているので、動力電池トップカバー構造における抵抗が大きい抵抗値であっても、小さい抵抗値であっても、いずれも動力電池における過充電及び釘刺しの乱用に対する保護を同時に満たすことができない。
本発明は、従来技術における動力電池トップカバー構造が動力電池における過充電及び釘刺しの乱用に対する保護を同時に満たすことができない問題を解決するための動力電池トップカバー構造及び動力電池を提供する。
本発明は、第１の極柱、第２の極柱及びトップカバーモジュールを含む動力電池トップカバー構造を提供し、前記第２の極柱は、前記トップカバーモジュールと電気的に絶縁されている動力電池トップカバー構造であって、
前記第１の極柱と前記トップカバーモジュールを電気的に接続する抵抗を更に含み、前記トップカバーモジュールは、トップカバーシート、第１の短絡部材及び第２の短絡部材を含み、
前記第１の短絡部材及び前記第２の短絡部材は、前記トップカバーシートにくっ付けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第１の短絡部材と前記第２の短絡部材が動作し、前記第１の極柱と前記第２の極柱との間には１つ目の通路と２つ目の通路が形成され、前記１つ目の通路は、前記第１の極柱、前記抵抗、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を通り、前記２つ目の通路は、前記第１の極柱、前記第１の短絡部材、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を通る。
好ましくは、前記抵抗の抵抗値は前記第１の短絡部材の抵抗値よりも大きい。
好ましくは、前記１つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含む。
好ましくは、前記１つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含む。
好ましくは、前記動力電池トップカバー構造は、第１の極柱の導電ブロックを更に含み、前記第１の極柱の導電ブロックは前記第１の極柱と電気的に接続され、前記抵抗は前記第１の極柱の導電ブロックと前記トップカバーシートとの間に設けられ、
前記１つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含む。
好ましくは、前記１つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含む。
好ましくは、前記動力電池トップカバー構造は、第１の極柱の導電ブロックを更に含み、前記第１の極柱の導電ブロックは前記第１の極柱と電気的に接続され、前記抵抗は前記第１の極柱の導電ブロックと前記トップカバーシートとの間に設けられ、
前記動力電池トップカバー構造は、第２の極柱の導電ブロックを更に含み、前記第２の極柱の導電ブロックは前記第２の極柱と電気的に接続され、
前記第１の短絡部材は、前記トップカバーシートと電気的に接続され、且つ、正常の状態で、前記第１の短絡部材は、前記第１の極柱の導電ブロックと接せず、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第１の短絡部材は動作し、前記第１の極柱の導電ブロックと電気的に接続し、
前記第２の短絡部材は、前記トップカバーシートと電気的に接続され、且つ、正常の状態で、前記第２の短絡部材は、前記第２の極柱の導電ブロックと接せず、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第２の短絡部材は動作し、前記第２の極柱の導電ブロックと電気的に接続する。
好ましくは、前記トップカバーシートには、第２の貫通孔が設けられ、
前記第２の貫通孔は前記第２の極柱の導電ブロックの下に設けられ、前記第２の短絡部材は前記第２の貫通孔の下に設けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第２の短絡部材は、上へ動作し、前記第２の貫通孔を通して前記第２の極柱の導電ブロックと電気的に接続する。
好ましくは、前記トップカバーシートには、第１の貫通孔が設けられ、
前記第１の貫通孔は前記第１の極柱の導電ブロックの下に設けられ、前記第１の短絡部材は前記第１の貫通孔の下に設けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第１の短絡部材は、上へ動作し、前記第１の貫通孔を通して前記第１の極柱の導電ブロックと電気的に接続する。
好ましくは、前記第１の短絡部材及び前記第２の短絡部材は、可変形片であり、
前記可変形片は、溶接部、ボス及び前記溶接部と前記ボスとの間に位置する接続部を含み、
前記ボスは、前記可変形片の中央位置に設けられ、
前記溶接部は前記接続部の外縁に設けられ、前記溶接部は前記トップカバーシートと電気的に接続され、
前記動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記可変形片は動作し、前記第１の極柱を前記第２の極柱と電気的に接続させる。
好ましくは、前記接続部の厚みは、前記ボスから前記溶接部への方向において徐々に小さくなる。
好ましくは、前記ボスは円柱体である。
好ましくは、前記第１の短絡部材及び前記第２の短絡部材は、可変形片であり、前記可変形片は、前記トップカバーモジュールから遠く離れる方向へ突出するように曲げられて設置され、前記可変形片のエッジは前記トップカバーシートと電気的に接続され、前記動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記可変形片は動作し、前記第１の極柱を前記第２の極柱と電気的に接続させる。
本発明は、動力電池トップカバー構造が、上述したいずれかの動力電池トップカバー構造が用いられる動力電池を更に提供する。
好ましくは、前記動力電池は第１の極のタブ、及び前記第１の極のタブと前記第１の極柱とを電気的に接続する接続部材を含み、前記接続部材には開孔が設けられている。
本発明における動力電池トップカバー構造及び動力電池は、トップカバーシートの第１の極柱側と第２の極柱側においてそれぞれ第１の短絡部材と第２の短絡部材が設けられ、第１の極柱とトップカバーシートとの間に抵抗が設けられることにより、動力電池に対して釘刺し乱用の場合に、内部においてガスが生成しないため、第１の短絡部材及び第２の短絡部材は、機能せず、動力電池の第１の極柱及び第２の極柱は、抵抗により保護回路が形成され、且つ、本発明において、釘刺し乱用の場合、電流が比較的小さく、釘刺しの箇所が点火されないことを保障するために、当該抵抗の抵抗値を大きく設定することができる。動力電池が過充電されると、動力電池の内部気圧は、所定値を超え、第１の短絡部材及び第２の短絡部材は、上へ動作し、動力電池の第１の極柱及び第２の極柱は、第１の短絡部材、第２の短絡部材により保護回路が形成され、このときに、動力電池の第１の極柱及び第２の極柱は、第２の短絡部材及び抵抗により回路を形成することもできるが、二つの回路が並列接続されており、且つ、抵抗の抵抗値が第１の短絡部材よりも遥かに大きいため、このとき、抵抗値が比較的大きい抵抗のある回路を無視することができ、第１の短絡部材及び第２の短絡部材により形成された回路により、動力電池に対して過充電の保護をする。本発明における技術方案を用いることにより、動力電池は、過充電及び釘刺しの乱用の場合、それぞれ独立した保護回路が形成され、動力電池に対して効果的に保護し、動力電池の発火又は爆発を防止するので、動力電池の安全性を効果的に向上する。
本発明における実施例又は従来技術における技術方案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明において使用される図面について簡単に説明し、明らかに、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施例であり、当業者にとって、創造的労力をかけない前提で、これらの図面により、その他の図面を得ることもできる。
図１は、本発明における動力電池トップカバー構造の一つの実施例の構造模式図である。 図２は、本発明における動力電池トップカバー構造のもう一つの実施例の構造模式図である。 図３は、図２における領域Ａの拡大図である。 図４は、本発明における動力電池トップカバー構造のもう一つの実施例の構造模式図である。 図５は、本発明における動力電池トップカバー構造のさらにもう一つの実施例の構造模式図である。 図６は、本発明における動力電池トップカバー構造のさらにもう一つの実施例の構造模式図である。 図７は、図６における領域Ｂの拡大図である。 図８は、本発明の実施例における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７に用いられるもう一つのピストンの構造模式図である。 図９は、本発明の動力電池の実施例における構造模式図である。
本発明における実施例の目的、技術方案及びメリットをより明確にするために、以下、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術方案についてより明確に且つ完全に説明し、当然、説明する実施例は、本発明の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者は、創造的労力をかけずに得られたすべてのその他の実施例がいずれも本発明の保護範囲に含まれる。
図１は、本発明における動力電池トップカバー構造の一つの実施例の構造模式図である。図１に示すように、本実施例における動力電池トップカバー構造は、第１の極柱１、第２の極柱２及びトップカバーモジュールを含み、第１の極柱１及び第２の極柱２は、いずれもトップカバーモジュールに設けられ、且つ、第２の極柱は、トップカバーモジュールと電気的に絶縁されており、本実施例における動力電池トップカバー構造は、第１の極柱１にくっ付けられ、且つ、第１の極柱１とトップカバーモジュールを電気的に接続する抵抗８を更に含む。ここで、トップカバーモジュールは、トップカバーシート３、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７を含み、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、トップカバーシート３にくっ付けられ、動力電池の内部圧力が大きくなるとき、上へ動作し、第１の極柱１が第２の極柱２と電気的に接続されて保護回路が形成され、且つ、保護回路が形成されたとき、第１の短絡部材６が抵抗８と並列接続の関係になるように設置され、第１の極柱及び第２の極柱をそれぞれ正極極柱又は負極極柱とすることができ、具体的に、第１の極柱が正極極柱である場合、第２の極柱は、負極極柱であり、第１の極柱が負極極柱である場合、第２の極柱は、正極極柱であり、第１の極柱は、正極極柱であり、第２の極柱は、負極極柱であることが好ましい。
例えば、トップカバーシート３の両端には、第１の極柱１及び第２の極柱２を導入するための取付孔が設けられており、第１の極柱１及び第２の極柱２は、いずれもトップカバーシート３の両端における取付孔内に装着され、且つ、第２の極柱２がトップカバーシート３と電気的に接続することを防止するために、第２の極柱２とトップカバーシート３との間に絶縁ガスケットが設けられている。第１の極柱１及び第２の極柱２には、それぞれ第１の極柱の導電ブロック４及び第２の極柱の導電ブロック５が設けられ、具体的に、第１の極柱１及び第１の極柱の導電ブロック４は、溶接又はカシメなどにより接続され、第２の極柱２及び第２の極柱の導電ブロック５は、溶接又はカシメなどにより接続され、これにより、第１の極柱１は、第１の極柱の導電ブロック４と電気的に接続され、第２の極柱２は、第２の極柱の導電ブロック５と電気的に接続される。第２の極柱２は、トップカバーシート３と電気的に接続することができないため、第２の極柱の導電ブロック５は、トップカバーシート３と絶縁的に設置されるように、第２の極柱の導電ブロック５とトップカバーシート３との間に絶縁部材が装着されても良い。第１の極柱の導電ブロック４とトップカバーシート３とを電気的に接続するために、抵抗８は、第１の極柱の導電ブロック４とトップカバーシート３との間に設けられている。例えば、本実施例における抵抗８は、円環状又は円柱状であってもよい。第１の極柱の導電ブロック４が第１の極柱１と電気的に接続されているため、抵抗８が円環状である場合、抵抗８は、第１の極柱１に嵌合し、このときに、第１の極柱１は、抵抗８によりトップカバーシート３と電気的に接続する。抵抗８が円柱状である場合、抵抗８は、トップカバーシート３と第１の極柱の導電ブロック４との間に嵌合することができ、このときに、トップカバーシート３は、抵抗８により第１の極柱の導電ブロック４と電気的に接続する。
抵抗８は、第１の極柱の導電ブロック４とトップカバーシート３とを電気的に接続し、電池の金属筐体とトップカバーシート３は、電気的に導通されているため、第１の極柱の導電ブロック４および電池筐体は、いずれも電池の第１の極柱１と電気的に接続されている。動力電池に釘が刺された場合、動力電池の内部においてガスが生成しないが、金属釘は、電池筐体を貫通して電池の内部に入り、動力電池の内部において、釘は、さらに第２の極柱２と電気的に接続し、そこで、第１の極柱１と第２の極柱２との間に保護回路が形成され、釘刺しの箇所において発火しないことを保障するために、保護回路の電流は比較的小さいことが必要であり、抵抗８の抵抗値が比較的大きいことが必要である。説明しなければならないのは、必要とする抵抗値を満たす抵抗８を設置するために、抵抗８の個数が限定されず、１個であっても良く、複数を設置しても良い。具体的な数については、必要に応じて設置してもよい。
図１に示すように、第１の短絡部材６は、トップカバーシート３における第１の貫通孔Ａの下に設けられ、第１の貫通孔Ａは、第１の極柱の導電ブロック４の下に設けられ、第１の短絡部材６は、トップカバーシート３と電気的に接続され、且つ、第１の短絡部材６は、第１の極柱の導電ブロック４に接せず、動力電池の内部圧力が大きくなるとき、第１の短絡部材６は、動力電池の内部の圧力を受け、上へ動作し、第１の貫通孔Ａを通して第１の極柱の導電ブロック４と電気的に接続される。第２の短絡部材７は、トップカバーシート３における第２の貫通孔Ｂの下に設けられ、第２の貫通孔Ｂは、第２の極柱の導電ブロック５の下に設けられ、第２の短絡部材７は、トップカバーシート３と電気的に接続され、且つ、第２の短絡部材７は、第２の極柱の導電ブロック５に接せず、動力電池の内部の圧力が大きくなるとき、第２の短絡部材７は、動力電池の内部の圧力を受け、上へ動作し、第２の貫通孔Ｂを通して第２の極柱の導電ブロック５と電気的に接続される。図１に示すように、本実施例における第１の短絡部材６及び第１の極柱の導電ブロック４は、それぞれ第１の貫通孔Ａの上下両側に位置し、両者は、接せず、第２の短絡部材７及び第２の極柱の導電ブロック５は、それぞれ第２の貫通孔Ｂの上下両側に位置し、両者は、接しない。
動力電池が過充電された場合、動力電池内における電解液が分解され、ガスが生成され、気圧が大きくなり、予め設定された気圧値に達した後、第１の短絡部材６は、上へ動作し、第１の貫通孔Ａを通して第１の極柱の導電ブロック４に接し、第２の短絡部材７は、上へ動作し、第２の貫通孔Ｂを通して第２の極柱の導電ブロック５に接する。第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、それぞれトップカバーシート３と接続され、これにより、第１の極柱１、第１の短絡部材６、トップカバーシート３、第２の短絡部材７及び第２の極柱２は、保護回路に形成される。
具体的に、動力電池においては、過充電などの意外が発生したとき、過充電を停止させることができることを保障するために、通常、保護回路の電流が比較的大きいことが必要である。過充電された場合、二本の回路が形成され、一本目の回路は、第１の極柱１、抵抗８、トップカバーシート３、第２の短絡部材７及び第２の極柱２により形成され、二本目の回路は、第１の極柱１、第１の短絡部材６、トップカバーシート３、第２の短絡部材７及び第２の極柱２により形成され、二本の回路は、並列接続の関係となり、並列回路の抵抗は、抵抗８と第１の短絡部材６のうち抵抗が小さい抵抗値よりも小さいので、回路全体において、抵抗がより小さく、回路全体における電流がより大きい。抵抗８の抵抗値が比較的大きく、流れた電流が小さく、過充電がされた場合、電流が抵抗８のある一本目の回路を流れたことを無視することができるため、過充電時の保護回路は、第１の極柱１、第１の短絡部材６、トップカバーシート３、第２の短絡部材７及び第２の極柱２により形成された二本目の回路のみとすることができ、このときに、形成された保護回路は、抵抗８を通らず、そのため、過充電時の抵抗８の抵抗値は、保護回路の電流の大きさに影響を与えない。従って、本実施例における動力電池トップカバー構造は、釘刺し乱用の場合、動力電池の保護を満たすことができると同時に、過充電がされた場合、動力電池の保護を満すこともできる。
説明しなければならないのは、抵抗８の存在により、第１の極柱の導電ブロック４がトップカバーシート３と電気的に接続されているので、本実施例における上述した技術方案において、第１の極柱１の第１の極柱の導電ブロック４とトップカバーシート３との間に絶縁部材を装着しなくてもよい。又は、第２の極柱２側と構造的に対称させるように、第１の極柱の導電ブロック４とトップカバーシート３との間に絶縁部材を装着してもよいが、絶縁部材にビアを設置することが必要であり、これにより、抵抗８が当該ビアを通して第１の極柱の導電ブロック４とトップカバーシート３とを電気的に接続することができる。
本実施例における動力電池トップカバー構造は、第１の極柱１側に第１の短絡部材６が設けられ、第２の極柱２側に第２の短絡部材７が設けられ、第１の極柱１とトップカバーシート３との間に抵抗８が設けられることにより、動力電池は、釘刺し乱用の場合に、内部にガスが生成しないため、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、機能せず、動力電池の第１の極柱１及び第２の極柱２は、抵抗８により保護回路に形成され、また、釘刺し乱用の場合に、電流が小さく、釘刺しの箇所において発火しないことを保障するために、本実施例における抵抗８の抵抗値は、大きく設定することができる。動力電池が過充電された場合、動力電池の内部気圧は、所定値を超え、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は動作し、動力電池の第１の極柱１及び第２の極柱２は、第１の短絡部材６、第２の短絡部材７により保護回路に形成され、このときに、第２の短絡部材７及び抵抗８も回路に形成されることができるが、二つの回路は、並列接続の関係となり、抵抗８の抵抗値は、第１の短絡部材６よりも遥かに大きいため、このときに、回路における抵抗値が比較的大きい抵抗８を無視することができ、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７により形成された保護回路は、動力電池に対して、過充電の保護をする。本実施例を用いた技術方案は、動力電池が過充電及び釘刺し乱用の場合、それぞれ独立した保護回路が形成されることにより、動力電池に対して、効果的に保護し、動力電池の発火又は爆発を防止し、効果的に動力電池の安全性を向上する。
さらに、本発明の実施例における動力電池トップカバー構造において、第１の短絡部材６は、第２の短絡部材７と同じであってもよいし、異なってもよい。また、本発明の実施例における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、可変形片又はピストン構造を用いて実現することができる。
図２は、本発明における動力電池トップカバー構造のもう一つの実施例の構造模式図である。図２に示すように、本実施例における動力電池トップカバー構造は、図１に示された実施例の構造において、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７についていずれも可変形片の構造を用いて実現することができる。
図３は、図２における領域Ａの拡大図であり、図３に示すように、図３においては、図２における第１の極柱１側を例とし、第１の短絡部材６について可変形片の構造が用いられることを説明する。
図３に示すように、本実施例における動力電池トップカバー構造の可変形片は、溶接部６１、ボス６２及び溶接部６１とボス６２との間に位置する接続部６３を含み、ボス６２は、可変形片の中央位置に設けられ、溶接部６１は、接続部６３の外縁に設けられ、溶接部６１は、トップカバーシート３と電気的に接続され、ボス６２は、対応する第１の極柱の導電ブロック４に接しない。図２及び図３に示すように、ボス６２は、中実構造に設置されてもよく、図４に示すように、中空構造であってもよい。具体的に、図４は、本発明における動力電池トップカバー構造のさらにもう一つの実施例の構造模式図である。図４に示すように、動力電池の内部圧力が大きくなるとき、可変形片は、上へ動作し、第１の極柱１が第２の極柱２と電気的に接続され、その動作原理は、上述した実施例と同じであり、ここで繰り返し述べない。
同様に、図２に示された第２の極柱２側において、第２の短絡部材７に用いられた可変形片は、第１の極柱１側における第１の短絡部材６に用いられた可変形片の構造と同じであり、ここで繰り返し述べない。
図２及び図３に示すように、本実施例における動力電池トップカバー構造のボス６２は、円柱体、又は断面が多角形（例えば、正方形、五角形又は六角形など）である柱体であってもよいが、内径が同じであるとき、円の周長は、最も長く、ボス６２が同等の厚みである場合、円柱体の過電流の面積は、最も大きく、そのため、本実施例におけるボス６２は、円柱体であることが好ましい。好ましくは、本実施例の動力電池トップカバー構造における接続部６３の厚みは、ボス６２から溶接部６１への方向において、徐々に減少してもよく、それにより、接続部６３の内周の過電流の面積が効果的に大きくなるので、接続部６３全体の断面積は、内から外へ電流の過電流の要求が満たされ、可変形片は、溶断される確率が低減される。
説明しなければならないのは、図３において、ボス６２が第１の極柱の導電ブロック４に向いた方向を例として説明を行うが、実際の応用において、ボス６２は、第１の極柱の導電ブロック４に遠く離れる一方の側に向いてもよく、又は、ボスにおいて一枚の平板が溶接されてもよく、その原理及び効果は、上述した関連する記載を参照してもよく、ここで繰り返し述べない。
本実施例における動力電池トップカバー構造の第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、上述した可変形片の構造を用い、更に抵抗８と組み合わせることにより、動力電池は、過充電及び釘刺し乱用の場合、それぞれ独立した保護回路が形成されるので、動力電池に対して、効果的に保護し、動力電池の発火又は爆発を防止し、効果的に動力電池の安全性を向上する。
図５は、本発明における動力電池トップカバー構造のさらにもう一つの実施例の構造模式図である。図５に示すように、本実施例における動力電池トップカバー構造は、図１に示された実施例において、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７がいずれも可変形片の構造を用いて実現し、本実施例における動力電池トップカバー構造が図４に示された実施例における動力電池トップカバー構造との相違点は、以下の通りである：本実施例における動力電池トップカバー構造において、可変形片は、トップカバーモジュールから遠く離れる方向へ突出するように曲げられて設置され、すなわち、断面が円弧状であり、且つ、可変形片のエッジがトップカバーシート３と電気的に接続されている。動力電池の内部圧力が大きくなると、可変形片は、上へ動作し、即ち、上へ反転し、このときに、可変形片は、トップカバーモジュールに近づく方向へ突出するように曲げられ、最終的に、可変形片の弧底が対応する導電ブロックに接するので、第１の極柱１は、第２の極柱２と電気的に接続されて保護回路が形成される。本実施例の動力電池トップカバー構造における可変形片の実現原理及び效果は、図２に示された実施例と同じであるため、ここで繰り返し述べない。
説明しなければならないのは、可変形片と対応する導電ブロックとの接触面積を大きくするために、各導電ブロックと可変形片との接触位置を円弧状に、又は可変形片の弧底を平底形状に設置することができる。
説明しなければならないのは、上述した各実施例における可変形片を例示の構造のみとして、本発明における動力電池トップカバー構造について説明を行うが、本発明の請求項に限定された可変形片の構造は限定されない。例えば、図３に示された可変形片における接続部６３の厚みは、均一であってもよく、又は図４及び図５に示された可変形片のエッジは、円形、正方形又は多角形などであってもよく、ここで、繰り返し述べない。
図６は、本発明における動力電池トップカバー構造のさらにもう一つの実施例の構造模式図である。図６に示すように、本実施例における動力電池トップカバー構造は、図１に示された実施例において、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７がいずれもピストン構造を用いて実現する。
図７は、図６における領域Ｂの拡大図である。図７に示すように、図７は、図６における第１の極柱１側を例とし、第１の短絡部材６に用いられたピストン構造について説明を行う。図７に示すように、本実施例の動力電池トップカバー構造におけるピストン構造は、導電シート６４、ピストン６５及び二つのバネ６６を含み、ピストン６５が対応する第１の極柱の導電ブロック４に接せず、二つのバネ６６がそれぞれピストン６５の両側に設けられている。例えば、ピストン６５は、「几」字形をなし、バネ６６は、「几」字形であるピストン６５の突起部の両側に設けられ、バネ６６の先端は、トップカバーシート３に接し、動力電池は、通常使用時に、バネ６６の弾性力のため、ピストン６５が対応する第１の極柱の導電ブロック４に接することを防止することができる。導電シート６４の一端は、トップカバーシート３と電気的に接続され、他端は、ピストン６５と電気的に接続され、これにより、ピストン６５がトップカバーシート３と電気的に接続され、動力電池の内部圧力がバネ６６の弾性力より大きくなるまで大きくなると、ピストン６５は、上へ動作し、第１の極柱の導電ブロック４に接するので、第１の極柱１が第２の極柱２と電気的に接続されて保護回路が形成される。
同様に、図６に示された第２の極柱２側において、第２の短絡部材７に用いられたピストン構造は、第１の極柱１側における第１の短絡部材６に用いられたピストン構造と同じであり、ここで繰り返し述べない。
また、上述した実施例における動力電池トップカバー構造において、ピストン構造は、シールリング６７を更に含み、ピストン６５とトップカバーシート３との間における隙間を密封するために、シールリング６７は、ピストン６５とトップカバーシート３との間に設けられている。ピストン６５は、バネ６６と接続され、第１の貫通孔Ａと第２の貫通孔Ｂとの密封性を保障することができないため、シールリング６７を用いて、動力電池の電解液が第１の貫通孔Ａ及び第２の貫通孔Ｂから漏れないようにする。
本実施例の動力電池トップカバー構造における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、上述したピストン構造を用い、更に抵抗８と組み合わせることにより、動力電池が過充電及び釘刺し乱用の場合、それぞれ保護回路が形成されるので、動力電池に対して、効果的に保護し、動力電池の発火又は爆発を防止し、効果的に動力電池の安全性を向上する。
さらに、上述した実施例の動力電池トップカバー構造に用いられたピストン構造は、ピストン構造のうちの一つにすぎず、本発明の技術方案を実現するために、その他の類似の機能を有するピストン構造を用いても良い。
例えば、図８は、本発明の実施例における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７に用いられたもう一つのピストン構造の模式図である。図８に示すように、当該ピストン構造は、動力電池において内から外へ順に、延伸シート１１、変位板１２、バネ１３、外導電シート１４及び仕切板１５を含み、延伸シート１１は、それぞれトップカバーシート３及び変位板１２と電気的に接続され、バネ１３は、変位板１２の上端に設けられ、且つ、外導電シート１４を通して仕切板１５に接続され、変位板１２が第１の極柱１又は第２の極柱２に設けられた外導電シート１４と電気的に接続されることを防止し、外導電シート１４は、第１の極柱１又は第２の極柱２と電気的に接続され、且つ、仕切板１５によりトップカバーシート３と絶縁接続され、仕切板１５の断面は、切り欠きのある方形枠形状であってもよく、バネ１３の一端は、切り欠きを通して変位板１２と接続され、他端は、切り欠きに対向する仕切板１５と接続される。動力電池トップカバー構造における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、いずれも上述したピストン構造が用いられる場合、動力電池の内部圧力がバネ１３の弾性力より大きくなるまで大きくなると、変位板１２は、上へ動作し、外導電シート１４と電気的に接続されるので、対応する極柱と電気的に接続され、それにより、第１の極柱１は、第２の極柱２と電気的に接続されて保護回路が形成される。
本実施例におけるピストン構造は、図２〜図６のいずれか１つの実施例の動力電池トップカバー構造における第１の短絡部材６又は第２の短絡部材７に用いられることができ、本発明における動力電池トップカバー構造の選択可能な実施例が形成され、その実現原理は、上述した図６に示された実施例の実現原理と類似し、その詳細については、上述した実施例における記載を参照してもよく、ここで繰り返し述べない。
又は、本発明の実施例における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、トップカバーシート３において、直接的に、導電する伸縮可能な部材（例えば、コルゲート管）が設けられることができ、各極柱において導電レールが設けられ、導電する伸縮可能な部材は、導電レールに接しない。動力電池の内部圧力が大きくなると、導電する伸縮可能な部材は、上へ動作し、導電レールと電気的に接続され、これにより、第１の極柱１が第２の極柱２と電気的に接続される。
説明しなければならないのは、上述した各実施例における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７に用いられたピストン構造を例示の構造のみとして本発明における動力電池トップカバー構造について説明を行うが、本発明の請求項に限定されたピストン構造は限定されない。
説明しなければならないのは、上述したいずれか１つの実施例において、いずれも第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７に同じ構造が用いられることを例として、本発明の技術方案について説明を行ったが、実際の応用における第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７の構造は、異なってもよく、例えば、第１の短絡部材６は、可変形片が用いられ、第２の短絡部材７は、ピストン構造などが用いられ、又は第１の短絡部材６は、ピストン構造が用いられ、第２の短絡部材７は、可変形片などの構造が用いられ、ここで繰り返し述べない。但し、動力電池が乱用され場合、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７は、同時に動作することを保障するために、第１の短絡部材６及び第２の短絡部材７が動作する圧力閾値は、同じである必要がある。
図９は、本発明における動力電池の実施例の構造模式図である。本実施例における動力電池には、動力電池トップカバー構造２１、電池筐体２２及び絶縁片２３などが含まれ、ここで、各モジュール間の接続関係については、関連する従来技術を参照してもよく、ここで繰り返し述べない。ここで、動力電池トップカバー構造２１は、図１〜図８に示された実施例における動力電池トップカバー構造を用いることができ、その詳細は、上述した実施例の記載を参照してもよく、ここで繰り返し述べない。
さらに、本実施例における動力電池は、第１の極のタブ及び第１の極のタブと第１の極柱１とを電気的に接続する接続部材２４をさらに含み、接続部材２４には、開孔２５が設けられている。ここで、接続部材２４は、溶断器であり、溶断器は、大きい電流が通過したときに、瞬時に溶断して回路を切断することができ、接続部材２４には、開孔２５が設けられており、その設置目的は、以下の通りである：電流が接続部材２４及び第１の極柱を流れる面積を小さくし、電流が大きいとき、接続部材２４がさらに溶断しやすい。
動力電池トップカバー構造２１を設置するのは、動力電池に釘が刺され、又は過充電された場合、第１の極柱１及び第２の極柱２を短絡させ、外部電流が生成され、保護回路が形成され、釘刺し又は過充電のリスクを低減することができるが、当該保護回路の電流は、無限に拡大してはならず、電流が大きいとき、動力電池トップカバー構造２１が焼損されてしまうので、この状況の発生を防止するために、第１の極柱１と第１の極のタブとを電気的に接続する接続部材２４には、開孔２５を設けることができる。過充電がされた場合、大きい外部電流は、接続部材２４を溶断させ、設けられた当該開孔２５により、外部電流が動力電池トップカバー構造２１を焼損する前に、接続部材２４を溶断させることを保障することができ、これにより、充電回路が切断され、入力電源による動力電池に対する充電が停止されるので、動力電池トップカバー構造２１が焼損されないように保護することができる。説明しなければならないのは、本実施例における動力電池は、さらにその他の部材を含むことができ、その詳細については、従来技術を参照してもよく、ここで繰り返し述べない。
本実施例における動力電池は、上述した動力電池トップカバー構造を用いることにより、過充電及び釘刺し乱用の場合、それぞれ独立した保護回路が形成され、動力電池に対して、効果的に保護し、動力電池の発火又は爆発を防止し、効果的に動力電池の安全性を向上する。
最後に説明しなければならないのは、上記の各実施例は本発明の技術方案を説明するためのものであり、それを限定するものではなく、上述した各実施例を参照し、本発明について詳細な説明を行ったが、当業者は、依然として上述した各実施例に記載の技術方案に対して変更し、又は、その一部又はすべての技術的特徴に対して、同等の置換を行うことができ、これらの変更又は置き換えは相応する技術方案の主旨が本発明における各実施例の技術方案の範囲を逸脱しないようにする。

Claims (15)

  1. 第１の極柱、第２の極柱及びトップカバーモジュールを含み、前記第２の極柱は、前記トップカバーモジュールと電気的に絶縁されている動力電池トップカバー構造であって、
    前記第１の極柱と前記トップカバーモジュールを電気的に接続する抵抗を更に含み、前記トップカバーモジュールは、トップカバーシート、第１の短絡部材及び第２の短絡部材を含み、
    前記第１の短絡部材及び前記第２の短絡部材は、前記トップカバーシートにくっ付けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第１の短絡部材と前記第２の短絡部材が動作し、前記第１の極柱と前記第２の極柱との間には１つ目の通路と２つ目の通路が形成され、前記１つ目の通路は、前記第１の極柱、前記抵抗、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を通り、前記２つ目の通路は、前記第１の極柱、前記第１の短絡部材、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を通ることを特徴とする動力電池トップカバー構造。
  2. 前記抵抗の抵抗値は前記第１の短絡部材の抵抗値よりも大きいこと特徴とする請求項１に記載の動力電池トップカバー構造。
  3. 前記１つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含むこと特徴とする請求項１に記載の動力電池トップカバー構造。
  4. 前記１つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含むこと特徴とする請求項３に記載の動力電池トップカバー構造。
  5. 第１の極柱の導電ブロックを更に含み、前記第１の極柱の導電ブロックは前記第１の極柱と電気的に接続され、前記抵抗は前記第１の極柱の導電ブロックと前記トップカバーシートとの間に設けられ、
    前記１つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、互いに直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含むこと特徴とする請求項１に記載の動力電池トップカバー構造。
  6. 前記１つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記抵抗、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含み、前記２つ目の通路は、順次に直列に接続された前記第１の極柱、前記第１の極柱の導電ブロック、前記第１の短絡部材、前記トップカバーシート、前記第２の短絡部材及び前記第２の極柱を含むこと特徴とする請求項５に記載の動力電池トップカバー構造。
  7. 第１の極柱の導電ブロックを更に含み、前記第１の極柱の導電ブロックは前記第１の極柱と電気的に接続され、前記抵抗は前記第１の極柱の導電ブロックと前記トップカバーシートとの間に設けられ、
    第２の極柱の導電ブロックを更に含み、前記第２の極柱の導電ブロックは前記第２の極柱と電気的に接続され、
    前記第１の短絡部材は、前記トップカバーシートと電気的に接続され、且つ、正常の状態で、前記第１の短絡部材は、前記第１の極柱の導電ブロックと接せず、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第１の短絡部材は動作し、前記第１の極柱の導電ブロックと電気的に接続し、
    前記第２の短絡部材は、前記トップカバーシートと電気的に接続され、且つ、正常の状態で、前記第２の短絡部材は、前記第２の極柱の導電ブロックと接せず、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第２の短絡部材は動作し、前記第２の極柱の導電ブロックと電気的に接続すること特徴とする請求項１に記載の動力電池トップカバー構造。
  8. 前記トップカバーシートには、第２の貫通孔が設けられ、
    前記第２の貫通孔は前記第２の極柱の導電ブロックの下に設けられ、前記第２の短絡部材は前記第２の貫通孔の下に設けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第２の短絡部材は、上へ動作し、前記第２の貫通孔を通して前記第２の極柱の導電ブロックと電気的に接続すること特徴とする請求項７に記載の動力電池トップカバー構造。
  9. 前記トップカバーシートには、第１の貫通孔が設けられ、
    前記第１の貫通孔は前記第１の極柱の導電ブロックの下に設けられ、前記第１の短絡部材は前記第１の貫通孔の下に設けられ、動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記第１の短絡部材は、上へ動作し、前記第１の貫通孔を通して前記第１の極柱の導電ブロックと電気的に接続すること特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の動力電池トップカバー構造。
  10. 前記第１の短絡部材及び前記第２の短絡部材は、可変形片であり、
    前記可変形片は、溶接部、ボス及び前記溶接部と前記ボスとの間に位置する接続部を含み、
    前記ボスは、前記可変形片の中央位置に設けられ、
    前記溶接部は前記接続部の外縁に設けられ、前記溶接部は前記トップカバーシートと電気的に接続され、
    前記動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記可変形片は動作し、前記第１の極柱を前記第２の極柱と電気的に接続させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の動力電池トップカバー構造。
  11. 前記接続部の厚みは、前記ボスから前記溶接部への方向において徐々に小さくなることを特徴とする請求項１０に記載の動力電池トップカバー構造。
  12. 前記ボスは円柱体であることを特徴とする請求項１０に記載の動力電池トップカバー構造。
  13. 前記第１の短絡部材及び前記第２の短絡部材は、可変形片であり、前記可変形片は、前記トップカバーモジュールから遠く離れる方向へ突出するように曲げられて設置され、前記可変形片のエッジは前記トップカバーシートと電気的に接続され、前記動力電池の内部気圧が所定値を超えると、前記可変形片は動作し、前記第１の極柱を前記第２の極柱と電気的に接続させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の動力電池トップカバー構造。
  14. 動力電池トップカバー構造は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の動力電池トップカバー構造が用いられることを特徴とする動力電池。
  15. 第１の極のタブ、及び前記第１の極のタブと前記第１の極柱とを電気的に接続する接続部材を含み、前記接続部材には開孔が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の動力電池。
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