JP2022551295A

JP2022551295A - 防火部材、電池パック及び電池を電源として使用する装置

Info

Publication number: JP2022551295A
Application number: JP2022520922A
Authority: JP
Inventors: 楊爍; 林成金; 呉友▲シン▼; 季進清
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2020-09-12
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2040-09-12
Also published as: US20220231370A1; CN211024883U; EP3934011A4; EP3934011A1; KR20220062608A; JP7386338B2; WO2021068709A1

Abstract

本発明は、防火部材（１）、電池パック及び電池を電源として使用する装置を提供する。防火部材（１）は、本体（１１）と、囲み枠（１２）とを含む。囲み枠（１２）は、本体部（１２Ａ）と、延伸部（１２Ｂ）と、開口（１２Ｃ）とを有し、開口（１２Ｃ）が本体部（１２Ａ）により囲んでなり、延伸部（１２Ｂ）は、本体部（１２Ａ）の周方向外側に位置して本体部（１２Ａ）に接続され、延伸部（１２Ｂ）は、第３の方向に沿って延伸して本体部（１２Ａ）から突出する。本体（１１）は、囲み枠（１２）の開口（１２Ｃ）を覆って本体部（１２Ａ）に接続されている。防火部材（１）の本体（１１）と囲み枠（１２）は、それぞれ独立した部材であるため、両者は、異なる材料、異なる成形プロセスを選択することで、防火部材全体の成形時間を短縮し、生産効率を向上させることに寄与するだけでなく、防火部材（１）の囲み枠（１２）の構造強度を確保することができ、これにより、囲み枠（１２）と電池モジュール（２）が固定的に接続される時に、本体（１１）を電池モジュール（２）と固定する必要がなく、本体（１１）と電池モジュール（２）との固定時に本体に潰れや割れなどの問題が発生しやすいことを回避し、電池パックの安全信頼性を向上させる。【選択図】図２

Description

本願は、２０１９年１０月１０日に中国専利局へ提出した出願番号が２０１９２１６８９８７３．２、発明名称が「防火部材、電池パック及び電池を電源として使用する装置」の中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は、引用により本願に組み込まれている。

本願の実施例は、電池技術分野に関し、特に、防火部材、電池パック及び電池を電源として使用する装置に関する。

電気自動車は、主に電池パックから供給される高電圧を動力源として使用する。現在、新エネルギー電気自動車業界の発展に伴い、業界全体で電池パック内の電池に対する安全要求がますます高くなる。これは、電池パックの使用中に、電池パック内の電池が短絡、高温等の要因の影響を受けると、電池内部に高圧ガスが発生しやすくなり、さらに熱暴走を引き起こしやすくなることにより、燃焼や爆発等の事故を引き起こすためである。

電池の熱暴走の拡散速度を緩和して燃焼や爆発等の事故を回避するために、通常、従来の電池パックには、防火部材が設けられ、且つ防火部材は、一般的にマイカ板や防火布等であり、マイカ板や防火布等がボルトにより電池パックにロックされると、電池パックとの接続部分は、ボルトの締付作用により潰れや割れ等の問題を発生しやすくなる。

背景技術に存在する問題に鑑み、本願は、防火部材の構造が簡単で成形しやすいことで、生産効率を向上し、防火部材が電池パックに適用される場合に、防火部材の潰れや割れ等の問題を回避して、電池パックの安全信頼性を向上する防火部材、電池パック及び電池を電源として使用する装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願は、電池パックに用いられる防火部材を提供する。防火部材は、本体と、囲み枠とを含む。囲み枠は、本体部と、延伸部と、開口とを有し、開口が本体部の内周面により囲んでなり、延伸部は、本体部の周方向外側に位置して本体部の外周面に接続され、延伸部は、第３の方向に沿って延伸して本体部から突出する。本体は、囲み枠の開口を覆って本体部に接続されている。本体と囲み枠は、それぞれ独立した部材であり、且つ防火部材と電池モジュールとの接続は、囲み枠と電池モジュールとのねじ止めにより実現され、本体は、電池モジュールに固定される必要がないため、本体と電池モジュールとの固定時に本体に潰れや割れなどの問題が発生しやすいことを回避し、防火部材の安全性を向上させる。

本体は、第３の方向において、囲み枠の本体部側に位置している。又は、本体は、開口に収容されている。

本体は、第３の方向において、囲み枠の本体部側に位置している。本体部に第１の接続孔が設けられ、本体に第２の接続孔が設けられ、本体は第２の接続孔及び第１の接続孔を介して本体部に接続されることで、本体とフレームとの間の接続を実現する。

囲み枠の本体部に、さらに第１の接続孔に対し延伸部に近接して設けられた第３の接続孔が設けられている。本体に、さらに第３の接続孔を本体から露出させるための逃げ溝が設けられていることで、囲み枠の本体部が第３の接続孔を介して電池モジュールに固定的に接続される時、本体が電池モジュールに直接固定的に接続されないため、本体が接続過程において損傷を受けることを回避して、防火部材と電池モジュールとの間の接続信頼性を確保することができる。

本体は、マイカ板であり、ここで、マイカ板は、耐高温特性を有することにより、本体の耐高温性能を向上させる。

囲み枠は、順次にスプライス接続され、第１の板部と、第３の方向に沿って延伸して第１の板部から突出した第２の板部とを有る複数の接続部材を含む。全ての接続部材の第１の板部は、囲み枠の本体部を構成し、全ての接続部材の第２の板部は、囲み枠の延伸部を構成している。ここで、複数の接続部材により順次にスプライス接続して囲み枠を形成して、囲み枠内の１つの接続部材が破損した場合、該接続部材を交換し、囲み枠全体を交換する必要がなく、交換コストを低減することができる。

各接続部材は、板金部材である。ここで、板金部材はプレス方式で成形され、そのプロセスが成熟するため、囲み枠の生産効率を向上させることに寄与する。

周方向において、隣接する２つの接続部材のうちの一方の端部に、隣接する２つの接続部材のうちの他方の端部を収容する位置決め溝が設けられていて、位置決め溝は、取り付け時に隣接する２つの接続部の位置決めを容易にする。

複数の接続部材は、第１の方向において離間して設けられた２つの第１の接続部材と、第２の方向において離間して設けられ且つ２つの第１の接続部材を接続する２つの第２の接続部材とを含む。

本願は、さらに、電池モジュール及び上記防火部材を含み、防火部材の本体及び囲み枠の本体部は、電池モジュールの上方に位置し、延伸部は、電池モジュールの周方向外側に位置し、囲み枠の本体部は、電池モジュールに固定的に接続されている電池パックを提供する。ここで、電池モジュールは、囲み枠に固定されることで、電池モジュールと防火部材との固定を実現し、電池モジュールと本体の固定による潰れや割れなどの問題が発生しやすいことを回避する。

電池モジュールは、複数の電池を含み、且つ各電池に防爆弁が設けられている。防火部材の本体の、防爆弁に対応する部分の厚さは、本体の、防爆弁の外側に位置する部分の厚さよりも大きいことで、電池モジュールの熱暴走時に、電池の防爆弁から排出された高温高圧ガスが本体を押しつぶすことを回避する。

電池モジュールの数が複数であり、且つ複数の電池モジュールが少なくとも一列のモジュールユニットに配列されている。防火部材は、列ごとのモジュールユニットに設けられている。

本願は、さらに、駆動力を供給するための動力源と、動力源に電気エネルギーを供給するように配置された上記電池パックとを含む、電池を電源として使用する装置を提供する。

本願の有益な効果は、以下のとおりである。

防火部材の本体と囲み枠は、それぞれ独立した部材であるため、両者は、異なる材料を選択し、且つ異なる成形プロセスによりそれぞれ成形することができる。従って、本体と囲み枠は、いずれも自身の材料に基づいて適切な成形プロセスを選択することができ、防火部材全体の成形時間を短縮し、生産効率を向上させることに寄与するだけでなく、防火部材の囲み枠の構造強度を確保することができ、これにより、囲み枠と電池モジュールが固定的に接続される時に、本体が電池モジュールに固定される必要がなく、本体と電池モジュールが固定される時に本体に潰れや割れなどの問題が発生しやすいことを回避し、防火部材の安全を向上させ、さらに防火部材を取り付けた電池パックの安全信頼性を向上させる。

本願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下は、本願の実施例に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明された図面は、本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要することなく、さらに図面に基づいて他の図面を取得することができる。

本願の電池パックの分解図である。図１における防火部材と電池モジュールとの位置関係の概略図である。図２における防火部材の斜視図である。一実施例における防火部材の分解図である。別の実施例における防火部材の分解図である。図５における囲み枠の組立図である。

ただし、符号の説明は以下のとおりである。
１防火部材Ｔ１第１の接続孔
１１本体Ｔ２第２の接続孔
１２囲み枠Ｔ３第３の接続孔
１２Ａ本体部Ｔ４逃げ溝
１２Ｂ延出部２電池モジュール
１２Ｃ開口３上部箱体
１２１接続部材４下部箱体
１２１１第１の板部Ｍモジュールユニット
１２１２第２の板部Ｘ第１の方向
１２１３位置決め溝Ｙ第２の方向
１２１Ａ第１の接続部材Ｚ第３の方向
１２１Ｂ第２の接続部材

本願の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下に図面及び実施例を参照して、本願をさらに詳細に説明する。なお、ここで説明された具体的な実施例は、単に本願を解釈するために用いられ、本願を限定するものではない。

本願の説明において、明確な規定及び限定がない限り、「第１」、「第２」、「第３」という用語は、説明の目的のみに用いられ、相対的な重要性を指示するか又は暗示することを理解することができない。「複数」という用語は、２つ以上（２つを含む）を指す。特に規定又は説明がない限り、「接続」という用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、「接続」は、固定的に接続であってもよく、取り外し可能に接続されてもよく、一体的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよく、信号を利用する接続であってもよい。「接続」は、直接的に接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよい。当業者にとって、具体的な状況に基づいて本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

本明細書の説明において、本願の実施例に記載された「上」、「下」等の方位用語は、図面に示された角度で説明され、本願の実施例を限定するものであると理解すべきではない。以下は、具体的な実施例により図面を参照して本願をさらに詳細に説明する。

本願の電池を電源として使用する装置は、電池パック及び動力源を含み、動力源は、装置に駆動力を提供するために用いられ、電池パックは、前記動力源に電気エネルギーを提供するように配置される。ここで、前記装置は、車両、船舶、小型航空機等の移動装置であってもよい。前記動力源は、電池パック及びエンジンであってもよく、且つ前記動力源が提供する駆動力は、全てが電気エネルギーであってもよく、電気エネルギー及び他のエネルギー（例えば機械的エネルギー）を含んでもよい。したがって、電池を電源として使用する装置は、いずれも本願の保護範囲内にある。

車両を例とすると、本願の実施例における車両は、新エネルギー自動車であってもよく、前記新エネルギー自動車は、純電気自動車であってもよく、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンデッド型自動車（Ｅｘｔｅｎｄｅｄｒａｎｇｅｖｅｈｉｃｌｅ）等であってもよい。具体的には、車両は、車両本体、駆動モータ、電池パック、伝動機構及び車輪を含み、電池パック及び駆動モータは、車両本体に設けられ、且つ電池パックは、駆動モータに電気的に接続されて駆動モータに電気エネルギーを供給するために用いられ、駆動モータは、伝動機構により車両本体における車輪に接続されることで、車両の走行を駆動する。具体的には、電池パックは、車両本体の底部に水平に設けられてもよい。

図１及び図２を参照すると、電池パックは、防火部材１、電池モジュール２、上部箱体３及び下部箱体４を含む。このうち、防火部材１は、ボルトにより電池モジュール２に固定的に接続され、下部箱体４は、上部箱体３に取り付けられ且つ上部箱体３と共に電池モジュール２及び防火部材１を収容する。電池モジュール２は、複数の電池を含み、電池モジュール２内の電池が熱暴走が発生した場合、防火部材１は、電池の熱暴走の拡散速度を効果的に緩和するので、燃焼や爆発などの事故の発生を回避し、電池パックの安全信頼性を向上させることができる。

具体的には、電池モジュール２の数は、１つ又は複数であってもよい。電池モジュール２の数が複数である場合、図２に示すように、前記複数の電池モジュール２は、少なくとも一列のモジュールユニットＭに配列され、防火部材１は、各列のモジュールユニットＭに設けられてもよい。

図２～図６を参照すると、防火部材１は、本体１１（難燃材からなる）及び囲み枠１２を含むことができる。囲み枠１２は、本体部１２Ａと、延出部１２Ｂと、開口１２Ｃとを有する。本体部１２Ａは、折り返し構造であり、前記開口１２Ｃが本体部１２Ａの内周面により囲んでなり、延伸部１２Ｂは、本体部１２Ａの周方向外側に位置して本体部１２Ａの外周面に接続され、且つ第３の方向Ｚに沿って延伸して本体部１２Ａから突出する。本体１１は、囲み枠１２の前記開口１２Ｃを覆って本体部１２Ａに接続されている。具体的には、本体１１は、カシメ、溶接又はボルト接続により囲み枠１２の本体部１２Ａに接続される。

防火部材１が電池パックに適用される場合、防火部材１の本体１１及び囲み枠１２の本体部１２Ａは、電池モジュール２の上方に位置し、延伸部１２Ｂは、電池モジュール２の周方向外側に位置し、また、囲み枠１２の本体部１２Ａは、ボルトにより電池モジュール２に固定的に接続可能となっている。電池モジュール２内の電池に熱暴走が発生した場合、防火部材１の本体１１が難燃作用を有するため、防火部材１は、電池の熱暴走の拡散速度を効果的に緩和することができる。また、囲み枠１２の本体部１２Ａが延伸部１２Ｂと共にＬ型構造に形成されるため、囲み枠１２は、火炎を下方に向けて噴射させるようにガイドすることで、電池パックの上部箱体３（複合材料からなる）が火炎により焼損されることを回避し、電池パックの安全信頼性を向上させることができる。

防火部材１の本体１１と囲み枠１２は、それぞれ独立した部材であるため、両者は、異なる材料を選択し、且つ異なる成形プロセスによりそれぞれ成形することができる（換言すれば、囲み枠１２の成形プロセスは、本体１１の成形プロセスの制限を受けない）。これにより本体１１と囲み枠１２は、いずれも自身の材料に基づいて適切な成形プロセスを選択することができるので、防火部材１全体の成形時間を短縮し、生産効率を向上させることに寄与するだけでなく、防火部材１の囲み枠１２の構造強度を確保することができる。従って、囲み枠１２と電池モジュール２が固定的に接続される時に、ボルトの締付力による囲み枠１２の潰れや割れなどの問題を回避し、電池パックの安全信頼性を向上させることができる。

マイカ板が耐高温特性を有するため、いくつかの実施例では、本体１１は、マイカ板であってもよい。前記マイカ板は、複数層のマイカシート（マイカ材料からなる）及び隣接する二層のマイカシートの間ごとに設けられた接着剤を含み、且つ前記複数層のマイカシート及び接着剤は、プレス方式により全体として平板状構造に形成することができる。プレス成形方式が金型を開発する必要がないため、防火部材１の本体１１を迅速に量産することができる。

具体的には、本体１１は、厚さが均一なマイカ板であってもよい。本体１１のアブレーション能力を向上させるために、本体１１は、本体１１の電池の防爆弁に対応する部分の厚さが本体１１の防爆弁の外側に位置する部分の厚さよりも大きくなるように部分的に厚くしたマイカ板であってもよい。

囲み枠１２は、金属材料からなる板金部品であり、プレス方式で成形されてもよい。プレス方式の成形プロセスが成熟したことにより、囲み枠１２の生産効率を向上させる。また、板金部品の強度が高いため、囲み枠１２が電池モジュール２に固定的に接続される時、囲み枠１２は、ボルトの締付力で潰れや割れなどの問題が発生しないので、電池パックの安全信頼性を向上させる。

一実施例では、図３～図５を参照すると、本体１１は、第３の方向Ｚにおいて囲み枠１２の本体部１２Ａ側に位置し且つ本体部１２Ａに固定的に接続され、即ち本体１１の部分が本体部１２Ａと重なってもよい。具体的には、囲み枠１２の本体部１２Ａに第１の接続孔Ｔ１が設けられてもよく、本体１１に第２の接続孔Ｔ２が設けられてもよい。ここで、本体１１は、第２の接続孔Ｔ２及び第１の接続孔Ｔ１とを介してカシメ又はボルトにより本体部１２Ａに接続される。

図３～図６を参照すると、囲み枠１２の本体部１２Ａに、さらに第１の接続孔Ｔ１に対し延伸部１２Ｂに近接して設けられた第３の接続孔Ｔ３が設けられてもよい。本体１１に、さらに第３の接続孔Ｔ３を本体１１から露出させるための逃げ溝Ｔ４が設けられてもよい。このとき、囲み枠１２の本体部１２Ａは、第３の接続孔Ｔ３を介して電池モジュール２に固定的に接続される。本体１１が電池モジュール２に直接固定的に接続されないため、本体１１が接続過程において損傷を受けることを回避し、これにより防火部材１と電池モジュール２との間の接続信頼性が確保される。

別の図示しない実施例において、本体１１は、全体が前記開口１２Ｃ内に収容され本体部１２Ａの内周面に固定的に接続されてもよい。

一実施例では、図４を参照すると、囲み枠１２の本体部１２Ａと延伸部１２Ｂは一体成形されてもよい。

別の実施例では、図５及び図６を参照すると、囲み枠１２は、中空の囲み枠１２を形成するように周方向に順次にスプライス接続された複数の接続部材１２１を含くてもよい。具体的には、前記スプライス接続方式は、溶接（例えば、スポット溶接）、カシメ又はボルト接続であってもよい。各接続部材１２１は、板金部品であって、プレス方式で形成されてもよい。単一の接続部材１２１の構造が簡単であり、迅速に成形しやすく、これにより囲み枠１２全体の成形効率を向上させる。

各接続部材１２１は、第１の板部１２１１と第２の板部１２１２を有し、第２の板部１２１２は、第３の方向Ｚに沿って延伸して第１の板部１２１１から突出し、且つ全ての接続部材１２１の第１の板部１２１１は、囲み枠１２の本体部１２Ａを構成し、全ての接続部材１２１の第２の板部１２１２が囲み枠１２の延伸部１２Ｂを構成する。

前記複数の接続部材１２１の間の位置決め及び取付を容易にするために、周方向において、隣接する２つの接続部材１２１のうちの一方の端部に、隣接する２つの接続部材１２１のうちの他方の端部を収容する位置決め溝１２１３が設けられてもよい。

図示しない実施例では、全ての接続部材１２１の構造及び寸法は、いずれも同じであってもよく、即ち、前記複数の接続部材１２１は、いずれも同じタイプの部品である。この時、接続部材１２１は、量産を行うことができ、これにより生産効率を向上させる。

別の実施例では、図５及び図６を参照すると、囲み枠１２の前記複数の接続部材１２１は、第１の方向Ｘにおいて離間して設けられた２つの第１の接続部材１２１Ａと、第２の方向Ｙにおいて離間して設けられ、２つの第１の接続部材１２１Ａを接続する２つの第２の接続部材１２２Ｂとを含んでもよい。このとき、囲み枠１２は、二種類の部品（即ち、第１の接続部材１２１Ａ及び第２の接続部材１２２Ｂ）のみを含み、第１の接続部材１２１Ａと第２の接続部材１２２Ｂは、いずれも量産することができ、これにより生産効率を向上させる。

Claims

電池パックに用いられる防火部材（１）であって、
本体（１１）と、囲み枠（１２）とを含み、
前記囲み枠（１２）は、本体部（１２Ａ）と、延伸部（１２Ｂ）と、開口（１２Ｃ）とを有し、
前記開口（１２Ｃ）が、前記本体部（１２Ａ）の内周面により囲んでなり、前記延伸部（１２Ｂ）は、前記本体部（１２Ａ）の周方向外側に位置して前記本体部（１２Ａ）の外周面に接続され、前記延伸部（１２Ｂ）は、第３の方向（Ｚ）に沿って延伸して前記本体部（１２Ａ）から突出し、
前記本体（１１）は、前記囲み枠（１２）の前記開口（１２Ｃ）を覆って前記本体部（１２Ａ）に接続されている防火部材（１）。
前記本体（１１）は、前記第３の方向（Ｚ）において前記囲み枠（１２）の前記本体部（１２Ａ）側に位置し、又は
前記本体（１１）は、前記開口（１２Ｃ）に収容されている請求項１に記載の防火部材（１）。
前記本体（１１）は、前記第３の方向（Ｚ）において前記囲み枠（１２）の前記本体部（１２Ａ）側に位置し、
前記本体部（１２Ａ）に第１の接続孔（Ｔ１）が設けられ、前記本体（１１）に第２の接続孔（Ｔ２）が設けられ、前記本体（１１）は、前記第２の接続孔（Ｔ２）及び前記第１の接続孔（Ｔ１）を介して前記本体部（１２Ａ）に接続されている請求項１に記載の防火部材（１）。
前記囲み枠（１２）の前記本体部（１２Ａ）に、さらに前記第１の接続孔（Ｔ１）に対し前記延伸部（１２Ｂ）に近接して設けられた第３の接続孔（Ｔ３）が設けられ、
前記本体（１１）に、さらに前記第３の接続孔（Ｔ３）を前記本体（１１）から露出させるための逃げ溝（Ｔ４）が設けられた請求項３に記載の防火部材（１）。
前記本体（１１）は、マイカ板である請求項１～４のいずれか一項に記載の防火部材（１）。
前記囲み枠（１２）は、順次にスプライス接続され、且つそれぞれ第１の板部（１２１１）と、前記第３の方向（Ｚ）に沿って延伸して前記第１の板部（１２１１）から突出した第２の板部（１２１２）とを有する複数の接続部材（１２１）を含み、
全ての前記接続部材（１２１）の前記第１の板部（１２１１）は、前記囲み枠（１２）の前記本体部（１２Ａ）を構成し、全ての前記接続部材（１２１）の前記第２の板部（１２１２）は、前記囲み枠（１２）の前記延伸部（１２Ｂ）を構成している請求項１～５のいずれか一項に記載の防火部材（１）。
各々の前記接続部材（１２１）は、板金部材である請求項６に記載の防火部材（１）。
周方向において、隣接する２つの前記接続部材（１２１）のうちの一方の端部に、隣接する２つの前記接続部材（１２１）のうちの他方の端部を収容する位置決め溝（１２１３）が設けられている請求項６又は７に記載の防火部材（１）。
前記複数の接続部材（１２１）は、第１の方向（Ｘ）において離間して設けられている２つの第１の接続部材（１２１Ａ）と、第２の方向（Ｙ）において離間して設けられ、前記２つの第１の接続部材（１２１Ａ）を接続する２つの第２の接続部材（１２２Ｂ）とを含む請求項６～８のいずれか一項に記載の防火部材（１）。
電池モジュール（２）と、請求項１～９のいずれか一項に記載の防火部材（１）とを含み、前記防火部材（１）の前記本体（１１）及び前記囲み枠（１２）の前記本体部（１２Ａ）は、前記電池モジュール（２）の上方に位置し、前記延伸部（１２Ｂ）は、前記電池モジュール（２）の周方向外側に位置し、前記囲み枠（１２）の前記本体部（１２Ａ）は、前記電池モジュール（２）に固定的に接続されている電池パック。
前記電池モジュール（２）は、複数の電池を含み、且つ各々の前記電池に防爆弁が設けられ、
前記防火部材（１）の前記本体（１１）の、前記防爆弁に対応する部分の厚さは、前記本体（１１）の、前記防爆弁の外側に位置する部分の厚さよりも大きい請求項１０に記載の電池パック。
前記電池モジュール（２）の数が複数であり、且つ前記複数の電池モジュール（２）は、少なくとも一列のモジュールユニット（Ｍ）に配列され、
前記防火部材（１）は、各列の前記モジュールユニット（Ｍ）に設けられている請求項１０又は１１に記載の電池パック。
装置に駆動力を供給するための動力源と、
前記動力源に電気エネルギーを供給するように配置された請求項１０～１２のいずれか一項に記載の電池パックとを含む、電池を電源として使用する前記装置。