JP2024505848A - 電池パック、電池パックを製造する方法及び電気使用装置 - Google Patents
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Abstract
カバープレート、電池セルモジュール、第２樹脂層及び電池パックケースを備える電池パックであって、電池セルモジュールは、電池パックケース内に収納され、且つ第２樹脂層によって固定され、カバープレートは、電池パックケースに固定され、電池セルモジュールは、第２方向に沿って積み重ねる複数の電池セルを含み、電池セルは、第１方向に沿って対向して設けられた第１端部と第２端部とを含み、カバープレートに近い電池セルは、第１電池セルとなる。電池パックは、少なくとも２つの電池セルの第２端部に設けられる絶縁アセンブリをさらに備え、絶縁アセンブリと少なくとも２つの電池セルの第２端とは、第１空間を形成しており、第１空間は、少なくとも２つの電池セルの間の隙間と連通しており、絶縁アセンブリは、第１空間の一方側を閉塞し、第１空間の一方側は、第１方向と反対する方向に沿って電池セルから離間し、絶縁アセンブリと第１空間とは、電池パックの外部と連通する排気通路を形成している。また、本願発明は、電池パックを製造する方法及び電気使用装置に関与する。上記の電池パックを採用することにより、電気使用装置の安全性能を高めることができる。
Description
本願は、出願日が２０２１年０１月２１日であり、出願番号が２０２１１００８２２８７.７である中国特許出願の優先権を主張する。
本願は、電池製造の技術分野に関し、特に電池パック、電池パックを製造する方法及び電気使用装置に関するものである。
本願は、電池製造の技術分野に関し、特に電池パック、電池パックを製造する方法及び電気使用装置に関するものである。
従来の軟包リチウム電池が長時間の正常な使用または異常が発生する際に、内部の電池セルにガスが生成することで電池セルが膨張する現象が現れる。電池セルの膨張量が一定の程度に達すると、電池セルが爆発する状況を招く恐れがある。電池セルの膨張をタイムリーに制御できないと、電池の使用中に一連の安全上の危険性が発生する。
上記の問題に鑑みて、電池の膨張問題を改善し、電池使用の安全性を向上させることができる電池パック及び電気使用装置を提供する必要がある。
本願の実施形態に係る電池パックは、カバープレート、電池セルモジュール、第２樹脂層及び電池パックケースを備え、電池セルモジュールは電池パックケース内に収納され且つ第２樹脂層によって固定され、カバープレートは電池パックケースに固定され、電池セルモジュールは複数の電池セルを含み、複数の電池セルは第２方向に沿って積み重ねられ、電池セルは第１方向に沿って対向する第１端部と第２端部を含み、カバープレートに近い電池セルは第１電池セルであり、第１方向は第２方向に対して垂直である。電池パックは、少なくとも２つの電池セルの第２端部に設けられた絶縁アセンブリをさらに備え、絶縁アセンブリと少なくとも２つの電池セルの第２端部とが第１空間を形成し、第１空間は少なくとも２つの電池セルの間の隙間と連通し、絶縁アセンブリは第１空間の一方側を閉鎖し、第１空間の一方側は第１方向の反対方向に沿って電池セルから離れ、絶縁アセンブリと第１空間は電池パックの外部と連通する排気通路を形成している。
このような電池パックは、絶縁アセンブリを設けることにより、電池セルの第２端部が移動しやすくなり、電池セルモジュールの膨張度への検出精度が向上する一方で、第２樹脂層の使用量が減少し、電池パックのコストが低減される。
１つの実現可能な形態において、電池パックは、少なくとも２つの電池セルの第２端部に設けられた第１樹脂層を備え、第１樹脂層は、絶縁アセンブリ及び少なくとも２つの電池セルの第２端部に接着されている。
このような電池パックは、第１樹脂層を設けることにより、第２樹脂層の使用量を低減し、電池セルモジュールを固定するとともに、電池パックのコストを削減することができる。
１つの実現可能な形態において、絶縁アセンブリは、第２絶縁部材及び第３絶縁部材を含み、第２絶縁部材は、少なくとも２つの電池セルの第２端部に設けられ、第２絶縁部材には、第３貫通孔が設けられ、第３貫通孔は、少なくとも２つの前記電池セルの間の隙間と連通し、第３絶縁部材は、前記第３貫通孔の一方側を閉鎖し、第３貫通孔の一方側は、第１方向と反対する方向に沿って電池セルから遠ざかる。
このような電池パックは、第２樹脂層の使用量をさらに低減し、電池パックのコストを低減することができる。
１つの実現可能な形態において、第１方向に沿って見ると、第２絶縁部材は第１樹脂層を覆い、第２絶縁部材の第１樹脂層に近づく表面には接着構造が設けられており、第２絶縁部材は接着構造を介して電池セルに接着される。
このような電池パックにより、第２絶縁部材を接着構造により電池セルに接着することができる。
１つの実現可能な形態において、第２絶縁部材は電池セルの第２端部に接着され、第１樹脂層は第３貫通孔の縁部に設けられる。
この電池パックは、第１樹脂層の使用量を減らし、電池パックのコストを削減することができる。
１つの実現可能な形態において、電池パックは、少なくとも２つの電池セルの間に設けられた第１絶縁部材を備え、第１絶縁部材における電池セルの第２端部に近い位置には、開口が設けられ、開口は第１空間と連通する。
このような電池パックは、第１絶縁部材を設けることにより、電気セルに変形空間を提供して、隣接する２つの電気セルが直接相互に押圧されたり、電気セルがカバープレートや電池パックケースと押圧されたりすることに起因するカバープレートや電池パックケースの破裂現象を低減することができる。開口と連通する第１空間を設けることにより、排気の目的を達成することができる。
１つの実現可能な形態において、第２絶縁部材は第１本体を含み、第１本体には第３貫通孔が開設されている。
このような電池パックにおいて、第１本体には、複数の電池セルと第１絶縁部材との間に存在する隙間に連通可能な第３貫通孔が開口しており、排気の目的を達成している。
１つの実現可能な形態において、カバープレートは第１貫通孔を含み、第２絶縁部材は第１貫通孔に少なくとも部分的に位置する第１部をさらに含む。
このような電池パックは、第１貫通孔を設けることにより、電池セルモジュールの部分構造が第１貫通孔から突出して、さらにカバープレートに設けられた外部構造（例えば回路基板）に接続されることが可能になる。第１部は少なくとも部分的に第１貫通孔に位置し、第２絶縁部材が外部構造と接続するようにすることができる。
１つの実現可能な形態において、第１部は、第１貫通孔を介してカバープレートから延出している。
このような電池パックでは、第１部が第１貫通孔を介してカバープレートから延出しているので、第２絶縁部材と外部構造との接続は容易になる。
１つの実現可能な形態において、第３絶縁部材には、第３貫通孔に連通する排気溝が設けられている。
このような電池パックは、排気溝を設け、且つ排気溝を第２貫通孔に連通させることにより排気通路を形成するので、電池パック内部のガスが排気溝から排出することができる。
１つの実現可能な形態において、第３絶縁部材は第２本体と第２部とを含み、第２本体は第３貫通孔を閉じ、第２部は第１部に接続され、第２部の少なくとも一部は第１貫通孔に位置している。
このような電池パックでは、第２部は第１部に対して支持固定の役割を果たし、第２部は少なくとも部分的に第１貫通孔に位置するので、第３絶縁部材を外部構造に接続することができる。
１つの実現可能な形態において、第２部は、第１貫通孔を介してカバープレートから延出している。
この電池パックでは、第２部が第１貫通孔を介してカバープレートから延出しているので、第３絶縁部材と外部構造との接続は容易になる。
１つの実現可能な形態において、第３絶縁部材には第２接着領域が設けられ、第２接着領域には接着構造が設けられ、第３絶縁部材は接着構造を介して第２絶縁部材と接着接続されている。
この電池パックは、接着領域を設けることにより、第２絶縁部材と第３絶縁部材とが接着領域の接着構造を介して接続できるようになる。
１つの実現可能な形態において、第２絶縁部材と第３絶縁部材は一体成形構造であり、且つ第３貫通孔と連通する排気溝が設けられている。
この電池パックの第２絶縁部材と第３絶縁部材は一体成形され、型開きができ、加工の難易度を下げることができる。第２絶縁部材と第３絶縁部材は、一体成形構造とすることができ、排気溝を設け、且つ排気溝と第３貫通孔とを連通させて排気通路を形成し、電池パックの内部のガスが排気溝から排出することができる。
１つの実現可能な形態において、第１絶縁部材は発泡綿を含む。
このような電池パックでは、発泡綿は、電池セルに変形空間を提供して、隣接する２つの電気セルが直接相互に押し出されたり、電気セルがカバープレートや電池パックケースと押し出されたりすることに起因するカバープレートや電池パックケースの破裂を避けることができる。
１つの実現可能な形態において、第１絶縁部材には第２貫通孔が開設され、第２貫通孔は電池セルに膨張空間を提供する。
この電池パックでは、第１絶縁部材に第２貫通孔を設けることにより、第１絶縁部材の使用量が減少し、ガスの発生も減少した
１つの実現可能な形態において、電池セルは、電極アセンブリ、電池セルシェル及び金属部を含み、電極アセンブリは、電池セルシェル内に収納され、金属部は、電極アセンブリと連接され且つ電池セルシェルから延出し、第２方向とは反対の方向に沿って見ると、第１絶縁部材の電池セルでの投影面積は、電極アセンブリの投影面積よりも大きいかまたはそれに等しい。
この電池パックは、このように第１絶縁部材の寸法を設定し、積層された電池セルに第２樹脂層を充填する際に、第２樹脂層が電池セルの側縁から隣接する２つの電池セルの間に入り込み、第１絶縁部材が圧縮できない現象を低減する。
１つの実現可能な形態において、第２方向とは反対の方向に沿って見ると、第１絶縁部材の電池セルでの投影面積は、電池セルシェルの投影面積以下である。
このような電池パックは、このように第１絶縁部材の寸法を設定することにより、電池パックケースの中に電池セルモジュールを組み付ける際により容易になり、組み付けが難い場合が少なくなる。
１つの実現可能な形態において、第２樹脂層は、封止ゴムを含み、第２樹脂層は、電池セルモジュールと電池パックケースとを一体に接着固定する。
この電池パックの第２樹脂層は封止ゴムであるため、封止ゴムは部品に対して接着、密封、注入及びコーティング保護などの役割を果たすことができる。
１つの実現可能な形態において、第１樹脂層は、液体樹脂を電池セルの第２端部に設けて固定することによって形成される。
この電池パックの第１樹脂層は液状であり、実際の状況に応じて設置しやすい。
１つの実現可能な形態において、第１絶縁部材と電池セルの第２端との間には隙間がある。
このような電池パックは、第１絶縁部材と電池セルとの間に存在する隙間からガスを通過させることができ、第１絶縁部材が電池セルを排気するのを容易にできる。
１つの実現可能な形態において、絶縁アセンブリの少なくとも一部は第２樹脂層に設けられている。
このような電池パックでは、絶縁アセンブリは、第２樹脂層を介して電池セルモジュールと接続することができる。
また、本発明に係る電池パックを製造する方法は、
複数の電気セルを電池パックケース内に設け、少なくとも２つの電気セルの間に第１絶縁部材を設けるとともに、少なくとも２つの電気セルの間に隙間を設けるステップと、
少なくとも２つの前記電池セルの第２端部に絶縁アセンブリを設け、絶縁アセンブリと少なくとも２つの前記電池セルの第２端部とで第１空間を形成し、且つ第１空間を少なくとも２つの前記電池セルの間の間隙と連通させるステップと、
前記絶縁アセンブリが前記第１空間の一方側を閉鎖し、前記第１空間の一方側が第１方向の反対方向に沿って前記電池セルから離れ、前記絶縁アセンブリと前記第１空間が排気通路を形成し、前記排気通路が前記電池パックの外部と連通するようにするステップと、
前記絶縁アセンブリを設置した後、電池パックケース内に第２樹脂層を成形するステップと、を備える。
複数の電気セルを電池パックケース内に設け、少なくとも２つの電気セルの間に第１絶縁部材を設けるとともに、少なくとも２つの電気セルの間に隙間を設けるステップと、
少なくとも２つの前記電池セルの第２端部に絶縁アセンブリを設け、絶縁アセンブリと少なくとも２つの前記電池セルの第２端部とで第１空間を形成し、且つ第１空間を少なくとも２つの前記電池セルの間の間隙と連通させるステップと、
前記絶縁アセンブリが前記第１空間の一方側を閉鎖し、前記第１空間の一方側が第１方向の反対方向に沿って前記電池セルから離れ、前記絶縁アセンブリと前記第１空間が排気通路を形成し、前記排気通路が前記電池パックの外部と連通するようにするステップと、
前記絶縁アセンブリを設置した後、電池パックケース内に第２樹脂層を成形するステップと、を備える。
このような電池パックの製造方法は、上記の電池パックを製造することができる。この電池パックは、電池セルの第２端部を移動しやすくし、電池セルモジュールの膨張度検出の正確性を向上させる一方で、第２樹脂層の使用量を減少させ、電池パックに必要なコストを削減することができる。
１つの実現可能な形態において、第２樹脂層の注入方法は、ゴム注入または射出成形であってもよい。
この電池パックを製造する方法は、ゴム注入または射出成形の方法で灌流し、操作が簡単である。
また、本発明に係る電気使用装置は、本体と、前記本体に設けられた上述した何れか一項に記載の電池パックとを備える。
このような電気使用装置は、上述した電池パックを採用することにより、それ自体の安全性能を高めることができる。
以下、本願の実施形態における技術的態様を、本願の実施形態における図面に合せて説明する。明らかなように、説明された実施形態は、本願の一部の実施形態にすぎず、すべての実施形態ではない。
説明する必要があるのは、１つのコンポーネントが別のコンポーネントに接続されると見なされる場合、それは直接に他のコンポーネントに接続されてもよいし、同時に中間媒体が存在してもよい。また、１つのコンポーネントが他のコンポーネントに「設けられる」と称される場合、それは直接に他のコンポーネントに設けられてもよいし、同時に中間媒体が存在してもよい。本文で使用される用語「頂部」、「底部」、「上」、「下」「左」、「右」、「前」、「後」及びこれらに類似する表現は、説明の目的だけに使用される。
特に定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本願の技術分野に属する技術者が一般に理解するものと同じ意味である。本願の明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本願を限定する意図ではない。
本願の実施形態に係る電池パックは、カバープレート、電池セルモジュール、第２樹脂層及び電池パックケースを備え、電池セルモジュールは電池パックケース内に収納され且つ第２樹脂層によって固定され、カバープレートは電池パックケースに固定され、電池セルモジュールは複数の電池セルを含み、複数の電池セルは第２方向に沿って積み重ねられ、電池セルは第１方向に沿って対向する第１端部と第２端部を含み、カバープレートに近い電池セルは第１電池セルであり、第１方向は第２方向に対して垂直である。電池パックは、少なくとも２つの電池セルの第２端部に設けられた絶縁アセンブリをさらに備え、絶縁アセンブリと少なくとも２つの電池セルの第２端部とが第１空間を形成し、第１空間は少なくとも２つの電池セルの間の隙間と連通し、絶縁アセンブリは第１空間の一方側を閉鎖し、第１空間の一方側は第１方向の反対方向に沿って電池セルから離れ、絶縁アセンブリと第１空間は電池パックの外部と連通する排気通路を形成している。
以下、幾つかの実施形態について図面を用いて詳細に説明する。衝突しない場合には、以下の実施例及び実施例における特徴を組み合わせてもよい。
図１及び図２に示すように、本願の実施形態に係る電池パック１００は、カバープレート１０、電池セルモジュール２０、第２樹脂層３０及び電池パックケース４０を備える。電池セルモジュール２０及び第２樹脂層３０は、電池パックケース４０内に設けられている。第２樹脂層３０は、電池セルモジュール２０を電池パックケース４０に固定する。カバープレート１０は、電池パックケース４０にネジ等の締結具により固定され、電池パックケース４０と共に電池セルモジュール２０を包んで、電池セルモジュール２０を保護している。一実施形態では、第２樹脂層３０は、電池パックケース４０に樹脂を注入して固定することにより形成される。別の実施形態では、第２樹脂層３０は、ポッティングゴムを含む。
電池パック１００の構成をより良く説明するために、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標軸を合わせて電池パック１００の構成について述べる。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標軸は、２つずつ直交している。
カバープレート１０は、図２及び図３に示すように、Z軸方向に沿って電池パックケース４０に設けられる。具体的には、電池パックケース４０及びカバープレート１０はZ軸方向に沿って順次に設けられている。カバープレート１０は、略矩形をなしている板体１１を含む。カバープレート１０が電池パックケース４０に設けられる場合には、板体１１は電池セルモジュール２０の上面に設けられる。
一実施形態では、カバープレート１０は、カバープレート１０が突起部１２を介して電池セルモジュール２０とより良好に接触できるように、板体１１の電池セルモジュール２０に近い側に設けられた突起部１２をさらに含む。
一実施形態では、カバープレート１０は、退避口１３をさらに含む。電池セルモジュール２０の一部の構造は、カバープレート１０と電池パックケース４０の外に露出するために、退避口１３から電池パックケース４０を延出ことができる。これにより、電池セルモジュール２０が外部環境と連通するようになり、電池セルモジュール２０で発生したガスの排出を容易にすることができる。
一実施形態では、カバープレート１０は、第１貫通孔１４をさらに含む。第１方向に沿って、第１貫通孔１４と退避口１３は、板体１１の対向する両端に設けられる。第１貫通孔１４を設けることによって、電池セルモジュール２０の部分構造は第１貫通孔１４からはみ出て、さらにカバープレート１０に設けられた外部構造（例えば回路基板）に接続される。本実施形態では、第１方向は、X軸に沿う方向である。
他の実施形態では、板体１１の形状はこれに限らず、異なる形状の電池パック１００では、板体１１の形状は異なる電池パック１００に応じて変換できる。
図４及び図５を参照すると、電池セルモジュール２０は、第２方向に沿って積み重ねられた複数の電池セル２１、ホルダ２２及び検出素子２３を含む。本実施例では、第２方向は、Z軸に沿う方向であり、電池セル２１の厚さ方向とも称される。ホルダ２２は、電池セル２１の上方位置に設けられる。本実施例では、ホルダ２２は、カバープレート１０に近い電池セル２１の上方に設けられる。さらに、カバープレート１０に近い電池セル２１は、第１電池セルＭと定義される。ホルダ２２は、カバープレート１０と第１電池セルＭとの間に位置する。検出素子２３は、ホルダ２２に設けられ、且つカバープレート１０とホルダ２２との間に位置して、電池セルモジュール２０の膨張度合いを検出するために用いられる。電池セルモジュール２０の膨張度合いが安全膨張度合いよりも大きい場合、検出素子２３によってその状況を検出することができる。これにより、電池パック１００の安全性は向上される。
図６、図７及び図８に示すように、具体的には、電池セル２１は、電極アセンブリ２１１と、電池セルシェル２１２及び金属部２１３を含む。電池セルシェル２１２には、収容部２１２１が設けられている。電極アセンブリ２１１は、電池セルシェル２１２の収容部２１２１に収納される。金属部２１３は、電極アセンブリ２１１に接続され、且つ電池セルシェル２１２から延出する。第２方向に沿って、第１電池セルＭは、対向して配置された第１面Oと第２面Pとを含む。
電池セルシェル２１２は、絶縁層、金属層及び接着層を有してもよい。電池セルシェル２１２は、接着層を介して電極アセンブリ２１１に接着されて、電極アセンブリ２１１との接続を実現する。金属層は、絶縁層と接着層の間に位置し、電池セルシェル２１２の強度を強化することができる。絶縁層は、電極アセンブリ２１１から離れており、外部の水気が電極アセンブリ２１１の内部に浸入するのを防止することができる。金属部２１３は、電池セル２１が外部構造と連通できるように、外部構造と接続するために用いられる。そして、隣接する２つの電池セル２１の金属部２１３は互いに接続して、複数の電池セル２１間の電気的導通を実現する。本実施例では、金属部２１３は電極タブである。電極タブは、正極タブと負極タブに分けられる。隣接する２つの電池セル２１の正負極タブが互いに接続されている。
電池セル２１は第１方向に沿って設けられ、金属部２１３は第１方向に沿って電池セルシェル２１２の中から延出している。第１方向に沿って、電池セル２１は、対向して設けられた第１端部Ａと第２端部Ｂとを含む。第１端部Ａは、金属部２１３が延出された端である。第２端部Ｂは、金属部２１３が設けられた一端から離れている端である。本実施形態では、金属部２１３は、２つがある。２つの金属部２１３は、電池セル２１の第１端部Ａから電池セルシェル２１２を突き出している。他の実施形態では、２つの金属部２１３のうちの１つは、電池セル２１の第１端部Ａから電池セルシェル２１２を延出し、もう１つの金属部２１３は電池セル２１の第２端部Ｂから電池セルシェル２１２を延出することができる。本実施形態では、第２端部Ｂにおいて、電池セル２１は、同一平面に位置していない第１表面２１４と第２表面２１５とを含む。第１方向に沿って、第１表面２１４は、第２表面２１５よりも第１端部Ａに近い。一実施形態では、第２表面２１５は、電池セルモジュール２０が他の部材を設置する際に、基準として、電池セルモジュール２０の全体的な構造をより平らにして、電池セルモジュール２０の電池パックケース４０への組み込みを容易にすることができる。
図４、図５及び図９に示すように、ホルダ２２は第１電池セルＭの上方に架設され、ホルダ２２は本体２２１を含み、本体２２１はほぼ矩形板状構造である。第３方向に沿って、本体２２１が延びる距離は、電池セル２１が延びる距離とほぼ同じである。本実施形態では、第３方向は、Ｙ軸方向である。ただし、「ほぼ」の意味は絶対的な同等ではなく、両者の間に+/-５ｍｍから+/-１０ｍｍまでの偏差が存在してもよい。一実施形態では、本体２２１と第１電池セルＭとの間に第１隙間（図示せず）が存在する。電池パックケース４０に対して溶融樹脂を注入する時に、第２樹脂層３０が前述の第１隙間内に流入し、本体２２１と第１電池セルＭとの間の固定強度を強化する。
一実施形態では、ホルダ２２は、複数の凸部２２２を含む。複数の凸部２２２は、本体２２１の第１電池セルＭに近い側に間隔を置いて設けられ、且つ本体２２１から突き出すように第１電池セルＭに向かって第１距離を延びている。凸部２２２と本体２２１とは、第１隙間に連通する凹溝２２３を形成する。凸部２２２を設けることで、本体２２１の強度を高めることができる。また、図１１に示すように、電池パックケース４０内に電池セルモジュール２０を設けるときに、本体２２１と電池セル２１との間に第２樹脂層３０を設けることができる。凹溝２２３に第２樹脂層３０を設けることによって、ホルダ２２と電池セル２１との間の安定性がさらに強くなる。
一実施形態では、ホルダ２２は、第３方向に沿って本体２２１の側辺に接続された固定部２２４をさらに含む。一実施形態では、固定部２２４は２つがある。２つの固定部２２４は、本体２２１の対向する両側縁に接続されている。本実施形態では、固定部２２４は本体２２１に垂直に設けられるが、他の実施例では、固定部２２４は本体２２１と他の角度で設けられてもよい。ホルダ２２が固定部２２４を介して電池パックケース４０内に固定されることにより、ホルダ２２に対する予め位置決めの役割を果たし、電池セルモジュール２０にゴム注入を行う過程で、第２樹脂層３０の流れによるホルダ２２の移動を減少する。一実施形態では、固定部２２４には、固定孔２２５が設けられている。固定部２２４は、固定孔２２５を介して電池パックケース４０の内壁に係止し、ホルダ２２に対する予め位置決めを実現する。
固定部２２４と電池パックケース４０とは、電池セル２１が膨張したときに、ホルダ２２をより容易に移動させることができるように、スナップ結合されている。第２樹脂層３０が電池セルモジュール２０を固定する場合、固定孔２２５における第２樹脂層３０は少なく、ホルダ２２の移動に影響を与えない程度に固定されている。
他の実施形態では、固定部２２４の数及び設置位置はこれに限定されないことは理解できる。例えば、固定部２２４は、６つ又は８つ等に設けられてもよい。本体２２１の形状もこれに限定されない。
一実施形態では、電池セルモジュール２０は、第２方向に沿って第１電池セルＭの上方に設けられるホルダ２２を含む。第１電池セルＭの第１面Oには、凹凸がある可能性がある。ホルダ２２を設置して、検出素子２３をホルダ２２に設置することによって、検出素子２３が平坦な表面に位置するようにして、検出素子２３の検出の精度を向上させる。
他の実施形態では、ホルダ２２は、第１電池セルＭの上方に限らず、隣接する２つの電池セル２１の間に設けられてもよい。
図１０を参照すると、別の実施形態では、本体２２１、凸部２２２及び固定部２２４を含むホルダ２２も提供される。凸部２２２は、本体２２１と第１電池セルＭとの間に第１隙間が存在するように、本体２２１の第１電池セルＭに近い表面に設けられる。第２樹脂層３０は、本体２２１と第１電池セルＭとの間に設けられてもよい。固定部２２４は、上記実施例における固定部２２４の構成と同様である。ここでは、これ以上述べない。
図４、図５及び図１２に示すように、検出素子２３は、電池セルモジュール２０の膨張程度を検出し、検出された情報を伝達するために使用される。検出素子２３は、ホルダ２２のカバープレート１０に近い表面に設けられた第１検出部２３１と、第１検出部２３１に設けられる第２検出部２３２と、第１検出部２３１に連接されるガイドワイヤ２３４とを含む。第１検出部２３１と第２検出部２３２とが連接されている時に、ガイドワイヤ２３４を介して情報を伝送する。
一実施形態では、第１検出部２３１と第２検出部２３２は、いずれも薄膜シートを含み、且つ薄膜シートに導電性銀ペーストを設ける。導電性銀ペーストは、第１検出部２３１及び第２検出部２３２の導電部として機能してもよい。
検出素子２３は、第１接着領域２３３をさらに含む。第１接着領域２３３は、第１検出部２３１の縁に近い位置に設けられ、且つ第１検出部２３１と第２検出部２３２とが第１接着領域２３３を介して接続可能になるように、当該位置に接着剤や両面テープなどが塗布されている。第１接着領域２３３には、第１検出部２３１と第２検出部２３２との間の第１接着領域２３３を除く他の領域の間に、例えば０.２ｍｍの隙間が形成されるように接着剤が塗布されている。
電池セルモジュール２０が膨張すると、第１電池セルＭが第２樹脂層３０を押し上げ、第２樹脂層３０がホルダ２２を押し上げ、ホルダ２２が第１検出部２３１を第２検出部２３２の方向に引き寄せ、両者が接続されるまで移動させる。接続された後の第１検出部２３１における導電性銀ペーストと第２検出部２３２における導電性銀ペーストとが接触して、導通する回路を形成し、且つガイドワイヤ２３４を介して外部構造と接続される。これにより、第１検出部２３１と第２検出部２３２とが連通する情報が伝達される。
一実施形態では、カバープレート１０には突起部１２が設けられており、検出素子２３の検出効果をより正確にするために、突起部１２の設置位置は検出素子２３に対応している。電池セル２１が膨張すると、突起部１２が第２検出部２３２に当接することができるので、第１検出部２３１と第２検出部２３２との接続がより容易になり、検出素子２３の精度が向上する。
本実施形態では、第１検出部２３１と第２検出部２３２とが接続されていない場合には、ガイドワイヤ２３４の電気抵抗は無限大と考えられる。電池セル２１に異常な膨張が発生した場合には、第１検出部２３１と第２検出部２３２とを接続させて完全な回路を形成することができる。この場合、ガイドワイヤ２３４の電気抵抗が急速に低下することで、タイムリーに応答して検出されることができ、電池パック１００の安全性を向上させることができる。
他の実施形態では、検出素子２３の検出形態は、電気抵抗の検出に限定されないことが理解される。例えば、第１検出部２３１と第２検出部２３２とが導通した後に直ちに応答できる検出方式であってもよく、あるいは同等の効果や作用を有する他の検出形態であってもよい。
一実施形態では、検出素子２３とホルダ２２は、隣接する２つの電池セル２１の間に設けられてもよい。
一実施形態では、電池セル２１の膨張の程度を設定することができる。例えば、電池セル２１の膨張の程度が１５%を超えることを臨界値とすることができる。電池パック１００が使用中に誤作動の確率を低減できるように、より大きな膨張臨界値を選択することもできることを理解されたい。具体的な実施形態では、電池セル２１の正常な膨張度は０～２０%である。第１検出部２３１と第２検出部２３２との間には隙間があるため、電池セル２１のさらなる膨張を許容することができる。一実施形態では、この隙間は電池セル２１の再膨張を５％許容することができる。電池セル２１が２０％に膨張すると、第１検出部２３１と第２検出部２３２とが接続導通する。
図６を参照すると、一実施形態では、検出素子は、支持部２３５をさらに含む。電池セルモジュール２０が膨張すると、第１検出部２３１と第２検出部２３２が第２方向に沿って移動し、移動中にガイドワイヤ２３４を引っ張る。第２樹脂層３０がガイドワイヤ２３４を固定しているため、第１検出部２３１と第２検出部２３２は移動中にガイドワイヤ２３４を引き抜く可能性がある。このような状況を低減するために、ガイドワイヤ２３４のホルダ２２に近い側辺には、ガイドワイヤ２３４とホルダ２２との間に位置する支持部２３５を設けることで、ガイドワイヤ２３４の第２方向での高さを増加させる。ガイドワイヤ２３４を少し持ち上げると、電池セルモジュール２０が膨張したときに、第１検出部２３１と第２検出部２３２が移動し、ガイドワイヤ２３４がそれとともに移動でき、ガイドワイヤ２３４を引き抜くことが低減される。
一実施形態では、第３方向に沿って、支持部２３５と、第１検出部２３１、第２検出部２３２との間には第１距離ｄが存在する。このように配置することで、第１検出部２３１と第２検出部２３２をより平坦にすることができる。電池セル２１の異常膨張が検出されると、電池セルモジュール２０は電池セル２１間の電気的導通を遮断し、電池セル２１の継続使用を低減する。また、検出素子２３を導通させた後、電池セルモジュール２０を溶断処理して、電池パック１００の開路を形成し、これ以上使用することができないようにしてもよい。
図６に示すように、一実施形態では、検出素子２３が電池セル２１の膨張状況をより容易に検出できるように、検出素子２３を電池セル２１の第２端部Ｂに近接して配置する。具体的な実施形態では、第１方向Xに沿って、第２端部Ｂから第１端部Ａまでの距離はＬである。検出素子２３を、第１方向Xに沿って第２端部Ｂからの距離が１/４～１/３Ｌである箇所に設けてもよい。ホルダ２２の第１電池セルＭに設けられる位置は、検出素子２３の設置位置に応じて調整することができる。電池セル２１の第１端部Ａには、電池セル２１の電気的導通を実現するために外部構造と接続する必要がある金属部２１３が設けられている。第２端部Ｂには、何れの外部構造も接続されていない。
第２樹脂層３０は電池パックケース４０内に電池セルモジュール２０を固定し、金属部２１３は外部構造に接続され、第１端部Ａは第２樹脂層３０により固定される。第２端部Ｂに設けた第２樹脂層３０は第１端部Ａに設けた第２樹脂層３０よりも少ないため、第２端部Ｂの接着強度は第１端部Ａより弱く、第１端部Ａの機械的強度は第２端部Ｂよりも大きい。そこで、第２端部Ｂは第１端部Ａよりも膨張しやすい。第２端部Ｂへの注入ゴムが少ない原因で、ガタつきやすいことを低減するために、第２端部Ｂに絶縁アセンブリ２６を設置して、第２端部Ｂのガタつきを軽減することができる。
電池セルモジュール２０の表面には第２樹脂層３０が設けられており、電池セルモジュール２０が膨張しているかどうかをより容易に検出できるように、第２端部Ｂの位置に不完全なゴム注入を行い、第２端部Ｂが移動しやすいようにしている。検出素子２３を第２端部Ｂに近接させるように設置すると、電池セルモジュール２０の膨張度合いを検出することはより容易になる。
一実施形態では、第２樹脂層３０が電池セルモジュール２０を固定する際に、第２樹脂層３０はホルダ２２と第１電池セルＭとの間に設けられる。さらに、第２樹脂層３０は、ホルダ２２の第１電池セルＭから離反する表面に設けられてもよい。第１電池セルＭの第１面Oにも、第２樹脂層３０が全面に設けられている。これにより、電池セル２１が膨張中に第２樹脂層３０を介してホルダ２２を押し上げるときに、ホルダ２２全体の受力がより均一になり、押し上げ力の伝導もより均一になり、検出素子２３の検出もより正確になる。
ホルダ２２は第２樹脂層３０により固定されているほか、第２樹脂層３０が検出素子２３を固定することに起因して、検出素子２３の第１検出部２３１と第２検出部２３２が移動できない状況を減らすために、検出素子２３は第２樹脂層３０の外に露出する必要がある。
図１３に示すように、本願の別の実施形態による検出素子２３は、第１検出部２３１、第２検出部２３２及び接続部２３６を含む。第１検出部２３１がホルダ２２に設けられているときに、第１検出部２３１がホルダ２２のカバープレート１０に近い表面に設けられ、第２検出部２３２がカバープレート１０の電池セル２１に近い表面に設けられている。電池セルモジュール２０にホルダ２２が設けられていない場合、第１検出部２３１を第１電池セルＭのカバープレート１０に近い表面に設け、第２検出部２３２をカバープレート１０の第１電池セルＭに近い表面に設ける。第２検出部２３２には、第２検出部２３２から第１検出部２３１に向かって延出する接続部２３６が設けられる。接続部２３６は、第２検出部２３２に対して移動可能であり、且つ第２検出部２３２との間に電気的に導通した状態を形成することができる。第２検出部２３２には、ガイドワイヤ２３４が設けられる。第２検出部２３２は、ガイドワイヤ２３４を介して情報を伝達する。
電池セル２１が通常時に膨張していないときに、第１検出部２３１と第２検出部２３２との間には隙間がある。電池セル２１が異常膨張する場合、電池セル２１が第１検出部２３１を押し上げるかまたはホルダ２２を介して第１検出部２３１を第２検出部２３２における接続部２３６と接続させるように押し上げる。第１検出部２３１が接続部２３６と接続された後、第１検出部２３１は接続部２３６を押し上げて移動させ、接続部２３６と第２検出部２３２とが導通するようにする。これにより、第２検出部２３２の内部は電気的に導通状態となり、ガイドワイヤ２３４を通じて情報を伝達して、検出の目的を達成する。
この実施形態では、第１検出部２３１が絶縁シートであり、第２検出部２３２がストロークスイッチである一方、接続部２３６がこのストロークスイッチにおけるコンタクトである。
検出素子２３の形態は、上述したフィルムシート検出やストロークスイッチ検出に限らない。他の実施形態では、検出素子２３は、例えば金属片の検出形態に置き換えてもよい。
図４及び図５に示すように、一実施形態において、電池モジュール２０は、隣り合う２つの電池セル２１の金属部２１３の接続位置に設けられた支持部材２４をさらに備える。具体的には、隣接する２つの電池セル２１の金属部２１３が接続された後に、金属部２１３の間に収容溝（図示せず）が形成され、支持部材２４が収容溝内に設けられる。支持部材２４を収容溝に設けることにより、金属部２１３を支持して固定する役割を果たすとともに、支持部材２４は隣接する２つの電池セル２１の間での接続していない金属部２１３を離間させ、その接触後に電池セル２１同士が短絡することを低減する。
一実施形態では、支持部材２４は発泡綿である。しかし、他の実施形態では、支持部材２４が同等の効能又は作用を有する他の部材に置き換えられてもよいことは言うまでもない。
図４及び図５に示すように、一実施形態では、電池セルモジュール２０は、中継ユニット２５をさらに備える。中継ユニット２５は、電池セル２１の第１端部Ａに設けられて、金属部２１３とガイドワイヤ２３４とを接続して、金属部２１３とガイドワイヤ２３４とが外部構造と接続できるようにし、電池セル２１の内部電圧などのデータの監視と、ガイドワイヤ２３４から伝達された情報を受信した後に、電池セル２１に対する保護メカニズムの起動とを実現する。
中継ユニット２５は、中継板２５１、アダプタ２５２及びストッパ２５３を含む。中継板２５１は、電池セル２１の第１端部Ａに設けられ、第３方向に沿って観察すると、ガイドワイヤ２３４が第１検出部２３１から延出した後、電池セル２１の側辺に沿って中継板２５１の方向に延伸し、且つ中継板２５１と電気的に接続されている。ここで、電池セル２１の「側辺」とは、電池セル２１の第１端部Ａと第２端部Ｂとの間の縁に近い位置を指す。アダプタ２５２は、中継板２５１に設けられ、且つ中継板２５１と電気的に接続される。ストッパ２５３は、中継板２５１に設けられたアダプタ２５２をストッパし、アダプタ２５２の移動を減少させるために用いられる。
一実施形態では、中継板２５１は、回路基板である。一実施形態では、アダプタ部材２５２は、銅列である。さらに、この銅列は、カバープレート１０から遠い方の電池セル２１における正極タブに接続される総プラス銅列と、カバープレート１０に近い方の電池セル２１における負極タブに接続される総マイナス銅列とに分けられる。ストッパ２５３は、総プラス銅列に対してストッパを行う。一実施形態では、ストッパ２５３はリミットフォームである。
他の実施形態では、総プラス銅線と総マイナス銅線との電池セル２１に対する正極タブ、負極タブの接続を入れ替えてもよい。ストッパ２５３は、同等の効能または作用を有する他の構造に置き換えられてもよい。
図４及び図５に示すように、一実施形態において、電池パックケース４０内に注入される第２樹脂層３０を減少させるために、電池セル２１の第２端Ｂに絶縁アセンブリ２６を設けてもよい。これにより、電池セル２１の第２端Ｂが移動し易くし、電池モジュール２０の膨張度合いへの検出の正確性を向上させる一方で、電池パック１００に要するコストを低減することができる。絶縁アセンブリ２６と電池セル２１の第２端Ｂとは、第１空間２６５を形成している。第１空間２６５は、少なくとも２つの電池セル２１の間の隙間と連通する。絶縁アセンブリ２６は、第１空間２６５の一方側を閉塞する。第１空間２６５の一方側は、電池セル２１から第１方向の反対方向に沿って離れている。絶縁アセンブリ２６と第１空間２６５は、電池パック１００の外気と連通している排気通路を形成する。
電池パック１００は、第１樹脂層２６２を含む。第１樹脂層２６２は、電池セル２１の第２端部Ｂに設けられ、中空の矩形状をなしている。第１樹脂層２６２が電池セル２１に設けられたときに、第２樹脂層３０がその中空部に入り込むのを減らすことができる。絶縁アセンブリ２６は、第１樹脂層２６２の表面に設けられ、第１樹脂層２６２の中空部分を封止する。このようにして、第１樹脂層２６２の使用量を減少させるとともに、第２樹脂層３０の使用量を減少させ、電池セルモジュール２０を固定することができると同時に、電池パック１００のコストを削減した。
一実施形態では、電池パック１００が高温環境などの劣悪な環境下にある場合、電池パック１００の内外の気圧が異なることにより安全性の問題が発生し、この場合、電池セルモジュール２０は絶縁アセンブリ２６を介して排気することができる。例えば、電池セル２１から発生したガスや電池パック１００内部の他の構造から発生したガスを絶縁アセンブリ２６を用いて排出することができる。
第１樹脂層２６２と絶縁アセンブリ２６とは、共同で排気通路を形成される。排気通路は、電池パック１００の外部と連通して、電池パック１００の内部構造の排気を実現する。
図４及び図１４を参照すると、電池パック１００は、隣接する２つの電池セル２１の間に設けられた第１絶縁部材２６１を含む。第１絶縁部材２６１は、その対向する２つの面に、例えば両面ゴムを設けることにより、第１絶縁部材２６１が電池セル２１の表面に接着できるようにし、隣接する電池セル２１の間を２つずつに固定することができ、安定した電池セルモジュール２０を形成することができる。第１空間２６５は、少なくとも隣接する２つの電池セル２１と絶縁アセンブリ２６との間に形成されている。一実施形態では、第１絶縁部材２６１は発泡綿である。隣接する２つの電気セル２１の間に発泡綿を設置することにより、電気セル２１が膨張すると、発泡綿は電気セル２１に変形空間を提供して、隣接する２つの電気セル２１が直接相互に押し出されるか、または電気セル２１がカバープレート１０または電池パックケース４０を押圧することに起因して、カバープレート１０または電池パックケース４０の破裂を招くことを減らす。
他の実施形態では、第１絶縁部材２６１は、同等の効果または作用を有する他の部材に置き換えられてもよい。両面テープは、液状接着剤などの他の形態の接着剤に置き換えられてもよい。
第１絶縁部材２６１には、第２貫通孔２６１１が設けられている。一実施形態では、第２貫通孔２６１１の形状が電池セル２１の形状とほぼ同じになるように、第２貫通孔２６１１は略矩形であり、電池セル２１により好適に適用することができる。第１絶縁部材２６１に第２貫通孔２６１１を設けることにより、電池セル２１は第２貫通孔２６１１の位置において膨張を許容するより多くの空間を有することができる。例えば、第２貫通孔２６１１から供給される空間を介して電池セル２１に膨張範囲を設けることができる。これと同時に、第１絶縁部材２６１の使用量を低減し、電池パック１００のコストを低減することもできる。
一実施形態では、電池セル２１の弱い点は、第１面Oまたは第２面Pにある。ここで「弱い点」とは、電池セル２１のうち、より破断されやすい位置を意味する。
図８及び図１５に示すように、一実施形態では、第２方向の反対方向から見ると、第１絶縁部材２６１の電池セル２１への投影面積は、最小として電極アセンブリ２１１の面積であり、最大として電池セルシェル２１２の面積である。一実施形態では、第１絶縁部材２６１の電池セル２１における投影面積は、最大投影面積と最小投影面積との間に設けられる。このように第１絶縁部材２６１の寸法を設けることは、積層された電池セル２１に第２樹脂層３０を充填する際に、第２樹脂層３０が電池セル２１の側辺から隣接する２つの電池セル２１の間に入り込み、第１絶縁部材２６１が圧縮されることができない状況を減らす一方で、電池パックケース４０に電池セルモジュール２０を組み付ける際にもより容易になり、組み付けが困難である状況を減らす。
一実施形態では、第１絶縁部材２６１による電池セル２１の排気を容易にするために、電池セル２１の第２端部Ｂに近い位置にある部分の第１絶縁部材２６１には両面テープが設けられておらず、この部分の第１絶縁部材２６１と電池セル２１との間に接着が行われないため、第１絶縁部材２６１と電池セル２１との間に存在する隙間からガスを通過させることができる。具体的には、第１絶縁部材２６１の両面テープが設けられていない部分は、図１５に破線で示す通りである。
図１６に示すように、積層された電池セル２１の間には、第１絶縁部材２６１が設けられている。第１方向とは反対方向に沿って見ると、第１絶縁部材２６１の端部は、電池セル２１の第２端部Ｂの箇所における第１表面２１４と面一である。第１絶縁部材２６１の端部を第２表面２１５と面一にすることで、第２樹脂層３０が電池セル２１の間に入り込み、電池セル２１の正常な膨張に影響を与えることを効果的に減らすとともに、電池セル２１と電池パックケース４０との組み立てを容易にすることができる。
一実施形態では、第１絶縁部材２６１のショア硬度Cは３８°+/-５°の範囲である。第１絶縁部材２６１の硬度をこの範囲内に設定すると、第１絶縁部材２６１を圧縮するのに便利であり、第１絶縁部材２６１が硬度が大きいため、電池セル２１が第１絶縁部材２６１を押し出す際に、第１絶縁部材２６１が圧縮できないことを低減する一方で、積層された電池セル２１と第１絶縁部材２６１の寸法をより管理しやすくし、第１絶縁部材２６１の硬度が小さいため、変形しやすいことを低減する。
一実施形態では、第１絶縁部材２６１は弾性閉孔材料を用いて作られ、この材料を用いることによって、第１絶縁部材２６１が変形でき、電池セル２１の膨張に変形空間を提供できるとともに、接着剤を浸透させず、第２樹脂層３０が隣接する２つの電池セル２１の間に入らないことを効果的に保証する。
図１７に示すように、積層された電池セル２１は、第２端部Ｂの箇所に第１樹脂層２６２が設けられている。本実施形態では、第１樹脂層２６２は、第１方向に沿って見ると、略中空矩形状をなしており、第１樹脂層２６２は、液体樹脂を電池セル２１の第２端部Ｂに設けて固定することにより形成されている。図１６を併せて参照すると、電池セル２１の第２端部Ｂでは、第１表面２１４と第２表面２１５のそれぞれは、第１端部Ａとの距離が異なり、第１樹脂層２６２を設けることにより、第１表面２１４と第２表面２１５との間の溝（図示せず）を埋め込むことで、後続のゴム注入時に、第２樹脂層３０が第１表面２１４と第２表面２１５に流れて、電池セルモジュール２０のガス排出に影響を与える状況を減らす。
なお、理解できるように、第１樹脂層２６２を中空の矩形状に配置することは、積層された電池セル２１に基づいて設計されている。他の実施形態では、電池セル２１が他の積層された形状に置き換わると、第１樹脂層２６２の形状も変化する。
図５及び図１８に示すように、第２樹脂層３０の注入をさらに低減するために、絶縁アセンブリ２６は第２絶縁部材２６３と第３絶縁部材２６４とを含む。第２絶縁部材２６３は、第１樹脂層２６２の表面に設けられ、第１方向に沿って見ると、第２絶縁部材２６３が第１樹脂層２６２を覆っている。第２絶縁部材２６３は、第１樹脂層２６２に近い表面に、例えば両面テープの接着構造（図示せず）が設けられており、第２絶縁部材２６３が電池セル２１に両面テープで接着できるようになっている。
第２絶縁部材２６３は、第１本体２６３１を含む。第１本体２６３１も略矩形である。第１本体２６３１には、長方形をなし且つ長手方向が第２方向に沿っている第３貫通孔２６３２が開設されている。第３貫通孔２６３２は、複数の電池セル２１と第１絶縁部材２６１との間に存在する隙間に連通し、排気を実現することができるようになっている。
一実施形態では、第２絶縁部材２６３は、第１本体２６３１から第２方向に沿って延出する第１部２６３３をさらに含む。電池セルモジュール２０がカバープレート１０と組み立てられるときに、第１部２６３３はカバープレート１０の第１貫通孔１４に少なくとも部分的に位置する。
一実施形態では、第２絶縁部材２６３は発泡綿である。他の実施形態では、第２絶縁部材２６３は、同等の効果または作用を有する他の構造に置き換えることもできることが理解されるだろう。第２絶縁部材２６３の形状はこれに限らず、電池セル２１が積層されている場合によっては、第２絶縁部材２６３の形状はそれに応じて置き換えられてもよい。
図５及び図１９に示すように、第３絶縁部材２６４は、第２絶縁部材２６３の第１樹脂層２６２から離れる表面に設けられ、且つ第２絶縁部材２６３の構造とほぼ同じである。
図２０に併せて参照すると、第３絶縁部材２６４は、第２本体２６４１から第２方向に沿って延出する第２本体２６４１と、第２部２６４２とを含む。第２本体２６４１と第２部２６４２は、それぞれ第１本体２６３１と第１部２６３３に対応している。第１部２６３３は、第２部２６４２を支持して固定する役割を果たすことができる。第２本体２６４１と第２部２６４２には、排気溝２６４３が設けられている。第３絶縁部材２６４が第２絶縁部材２６３に接続されると、排気溝２６４３は第２貫通孔２６１１と連通して排気通路を形成し、排気溝２６４３から電池パックの外部にガスが排出される。
一実施形態では、カバープレート１０が電池セルモジュール２０に組み立てられた際に、第１部２６３３と第２部２６４２は、第２樹脂層３０が排気通路の中に進入し、排気と圧力漏れができない状況を減らすために、第２方向に沿ってカバープレート１０から超えた距離は２ｍｍ以上である。排気溝２６４３は、第１方向と反対の方向に凹む深さが０.２ｍｍより小さいかまたは０.２ｍｍに等しい。排気溝２６４３の第３方向に沿った距離は１ｍｍから３ｍｍの間である。このように排気溝２６４３のサイズを設定することで、排気溝２６４３が防塵の役割を果たし、塵埃などの不純物が排気通路を塞ぐのを減らすようにすることができる。
第２本体２６４１には、第２接着領域２６４４が設けられる。第２接着領域２６４４は、第２本体２６４１の縁位置に設けられている。第２接着領域２６４４に両面テープなどの接着構造（図示せず）を設けることにより、第３絶縁部材２６４と第２絶縁部材２６３とが接続されるようになる。
一実施形態では、第３絶縁部材２６４は、ポリカーボネート（ＰＣ）材料から作製されてもよい。第３絶縁部材２６４の製造材料は、これに限定されない。他の実施形態では、同等の効果または作用を有する他の構造を採用してもよいことが理解される。
なお、他の実施形態では、第２絶縁部材２６３と第３絶縁部材２６４とを一体成形構造とし、両者の間に排気溝２６４３を共通に設け、且つ排気溝２６４３と第３貫通孔２６３２とを連通させることができる。
絶縁アセンブリ２６を積層されている電池セル２１に設ける場合、まず、電池セル２１と第１絶縁部材２６１とを間隔を置いて積層し、その後、第１樹脂層２６２を積層された電池セル２１の第２端部Ｂに設けて、第１樹脂層２６２が硬化して電池セル２１の第２端部Ｂに固定するまで、第２絶縁部材２６３を第１樹脂層２６２の上に設ける。最後に、第３絶縁部材２６４を第２絶縁部材２６３の上に設けて、絶縁アセンブリ２６と電池セル２１との組み立てを完了する。
図２１及び図２２に示すように、別の実施形態では、電池セル２１の第２端部Ｂに近い位置に、第１絶縁部材２６１に開口２６１２を設けた後、第１絶縁部材２６１を電池セル２１の表面に接着する。
次いで、第２絶縁部材２６３を電池セル２１の第２端部Ｂに接着し、開口２６１２が第３貫通孔２６３２に連通するようにし、即ち、開口２６１２が第１空間２６５に連通するようにする。次に、第３貫通孔２６３２の縁に沿って第１樹脂層２６２を設ける。本実施例では、第１樹脂層２６２は、ほぼ枠状構造に形成される。ここで、「類似」とは、見た目が似ていることを意味する。実際には、第３貫通孔２６３２の縁に厚さを有する第１樹脂層２６２を設け、第２樹脂層３０が第３貫通孔２６３２内に流入して、排気に影響を与えることを低減することができる。最後に、第３絶縁部材２６４を第２絶縁部材２６３上に設置し、排気溝２６４３を第３貫通孔２６３２と連通させて、完全な排気通路を形成して、電池セルモジュール２０の排気を容易にする。
さらに、第１絶縁部材２６１が発泡体である場合、発泡体及び発泡体に設けられた両面テープは高温環境下で分解してガスを発生する。第１絶縁部材２６１に第２貫通孔２６１１を設けることで、第１絶縁部材２６１の使用量が減少し、ガスの発生も減少する。発泡体及び発泡体上の両面テープから発生したガスも排気通路を通って排出される。
図４及び図５に示すように、一実施形態では、電池パック１００は、第３方向に沿って電池セルモジュール２０の側縁に設けられた緩衝材２７をさらに含む。一実施形態では、緩衝材２７は、ガイドワイヤ２３４に設けられ、且つ電池セルモジュール２０の側縁に位置する。緩衝材２７をガイドワイヤ２３４に設けることで、ガイドワイヤ２３４に対して固定する役割を果たすことができ、電池セル２１が膨張することで、ガイドワイヤ２３４が連動して移動して、ガイドワイヤ２３４の情報伝達の正確性に影響を与える状況を減らす。これと同時に、電池パック１００に振動が発生した場合、緩衝材２７は、電池セルモジュール２０が電池パックケース４０に直接衝突することに起因する電池セル２１の損傷を低減することができるなど、電池セルモジュール２０に緩衝作用を与えることもできる。
一実施形態では、緩衝材２７は発泡綿である。他の実施形態では、緩衝材２７は、同等の効果または作用を有する他の構造に置き換えられてもよい。
図４に示すように、一実施形態では、電池パック１００は、ゴムパッド２８をさらに含む。ゴムパッド２８は、第２方向に沿って電池セルモジュール２０と電池パックケース４０との間に設けられて、電池セル２１を保護して、電池セルモジュール２０を電池パックケース４０内に組み付ける際に、電池セル２１が電池パックケース４０に衝突して変形することを減らすために用いられる。
一実施形態では、ゴムパッド２８は、シリカゴムパッド２８である。他の実施形態では、ゴムパッド２８は、他の同等の効果または作用を有する構造に置き換えられてもよい。例えば、発泡綿を配置することで、電池セル２１を保護する役割を果たすこともできる。
図２に示すように、電池パック１００は、カバープレート１０の電池セルモジュール２０から離反する表面に設けられる回路基板２９をさらに含む。中継ユニット２５のアダプタ２５２は回路基板２９に接続され、中継板２５１は回路基板２９にワイヤ接続または他の接続方法で接続されている。一実施形態では、回路基板２９はBattery Management Systemボード（BMSボード）であり、電池セル２１の電圧などのデータの制御し、及びガイドワイヤ２３４から伝達された情報を受信した後に電池セル２１の回路にタイムリーに応答して、電池セル２１の安全を保証する。
図２に示すように、第２樹脂層３０は、複数の電池セル２１を固定するために、電池セル２１の側辺にポッティングによって設けられた後に固定して形成される。電池セル２１は、電池セルシェル２１２を介して電極アセンブリ２１１を封止した後、電池セルシェル２１２のサイドシール位置に、第２樹脂層３０により複数の電池セル２１を固定する。即ち、隣接する２つの電池セル２１の側縁に隙間がある位置には、隣接する２つの電池セル２１間が第２樹脂層３０により接着固定されるように、第２樹脂層３０が充填されている。一実施形態では、電池セル２１の側辺は、電池セル２１の外郭の周辺位置であってもよい。これにより、第２樹脂層３０は、電池セル２１を固定する際に、より強固になる。さらに、ホルダ２２を電池セルモジュール２０に組み付ける際に、第２樹脂層３０が完全に固定されていない場合にそれを取り付ける。
第２樹脂層３０の注入方法は、ゴム注入または射出成形、例えば低圧射出成形であってもよい。本実施例では、第２樹脂層３０は封止ゴムである。この封止ゴムは、部品の接着、密封、注入及びコーティング保護などの役割を果たすことができる。一実施形態では、第２樹脂層３０はエポキシ樹脂封入ゴムである。他の実施形態では、第２樹脂層３０は、他のタイプの封止ゴムに置き換えられてもよい。
図２に示すように、電池パックケース４０は、電池セルモジュール２０を収容する。第２樹脂層３０は、電池セルモジュール２０と電池パックケース４０との間に設けられる。例えば、第２樹脂層３０は、ポッティングゴムであり、ポッティングゴムを注入により電池セルモジュール２０と電池パックケース４０との間に流し込み、ポッティングゴムを固定して固体の第２樹脂層３０を形成する。第２樹脂層３０は、電池セルモジュール２０と電池パックケース４０とを一体に接着固定し、電池パック１００の構造強度を強化する。カバープレート１０と電池パックケース４０とは、固定接続されている。例えば、電池パックケース４０内に設けられた電池セルモジュール２０を保護するために、ネジなどのファスナを用いてカバープレート１０を電池パックケース４０に取り付ける。
電池パックケース４０は、ほぼ上蓋のない中空直方体構造をなし、４つの側壁４１と底壁４２とを備える。４つの側壁４１と底壁４２とは、収容空間４３を囲むように形成する。収容空間４３内には、電池セルモジュール２０が設けられている。さらに、カバープレート１０と電池パックケース４０は、共同で電池セルモジュール２０を包んでいる。電池パックケース４０の形状は、第２方向に積み重ねられた複数の電池セル２１に応じて設けられている。一実施形態では、絶縁アセンブリ２６は、電池セル２１の第２端部Ｂと金属部２１３から離れた側壁４１との間に設けられている。
なお、他の実施形態では、電池パックケース４０の形状は、これに限定されない。例えば、電池セルモジュール２０が円形である場合、電池パックケース４０の形状は、電池セルモジュール２０の形状に応じて置き換えられてもよい。
なお、他の実施形態では、カバープレート１０と電池パックケース４０との固定方法は、これに限定されない。例えば、スナップ固定の接続方法に置き換えたり、カバープレート１０と電池パックケース４０との対応するエッジ位置に接着剤を塗布して、接着剤によって両者を固定したりすることができる。
本願の実施形態はまた、本体と、上述したいずれかの実施形態における電池パック１００とを備え、電池パック１００が本体に設けられた電気使用装置（図示せず）を提供している。例えば、電気使用装置は、電気車、電気バス、電気自動車、エネルギー貯蔵装置、電気自転車、飛行装置などであってもよい。それ相応に、電気使用装置が電気自動車である場合、本体は車体構造であり、電池パック１００はこの車体構造内に設けられ、電力供給を行うために用いられる。
なお、他の実施形態では、電気使用装置は、掃除機、除草機などの手持ち電動装置であってもよい。
以上より、本願の実施形態において提供する電池パック１００及び電気使用装置は、電池セル２１に検出素子２３を設けることにより、電池セルモジュール２０の膨張度合いが安全膨張範囲を超えているか否かを検出する。電池セルモジュール２０の膨張度が安全膨張範囲を超えた後、検出素子２３は直ちに応答して電池パック１００を保護して、安全性の問題の発生を減少させる。これと同時に、電池セルモジュール２０には絶縁モジュール２６が設置される。絶縁モジュール２６によって形成された排気通路が外部大気と連通するため、電池パック１００の内部で発生したガスを外部に排出することができ、電池パック１００の内外圧力を均衡させ、気圧の不均衡によるリスクを避ける。
また、本技術分野の一般の技術者は、上記の実施形態は、本願を説明するためのものであって、本願を限定するためのものではなく、本願の実質的な精神範囲内であれば、上記の実施形態に対する適切な変更及び改善は、いずれも本願の保護範囲内に属することを認識すべきである。
１００ 電池パック
１０ カバープレート
１１ 板体
１２ 突起部
１３ 退避口
１４ 第１貫通孔
２０ 電池モジュール
２１ 電池セル
Ｍ 第１電池セル
Ｏ 第１面
Ｐ 第２面
２１１ 電極アセンブリ
２１２ 電池セルシェル
２１２１ 収容部
２１３ 金属部
Ａ 第１端部
Ｂ 第２端部
２１４ 第１表面
２１５ 第２表面
２２ ホルダ
２２１ 本体
２２２ 凸部
２２３ 凹溝
２２４ 固定部
２２５ 固定孔
２３ 検出素子
２３１ 第１検出部
２３２ 第２検出部
２３３ 第１接着領域
２３４ ガイドワイヤ
２３５ 支持部
２３６ 接続部
２４ 支持部材
２５ 中継ユニット
２５１ 中継板
２５２ アダプタ
２５３ ストッパ
２６ 絶縁アセンブリ
２６１ 第１絶縁部材
２６１１ 第２貫通孔
２６１２ 開口
２６２ 第１樹脂層
２６３ 第２絶縁部材
２６３１ 第１本体
２６３２ 第３貫通孔
２６３３ 第１部
２６４ 第３絶縁部材
２６４１ 第２本体
２６４２ 第２部
２６４３ 排気溝
２６４４ 第２接着領域
２７ 緩衝材
２８ ゴムパッド
２９ 回路基板
３０ 第２樹脂層
４０ 電池パックケース
４１ 側壁
４２ 底壁
４３ 収容空間
２６５ 第１空間
１０ カバープレート
１１ 板体
１２ 突起部
１３ 退避口
１４ 第１貫通孔
２０ 電池モジュール
２１ 電池セル
Ｍ 第１電池セル
Ｏ 第１面
Ｐ 第２面
２１１ 電極アセンブリ
２１２ 電池セルシェル
２１２１ 収容部
２１３ 金属部
Ａ 第１端部
Ｂ 第２端部
２１４ 第１表面
２１５ 第２表面
２２ ホルダ
２２１ 本体
２２２ 凸部
２２３ 凹溝
２２４ 固定部
２２５ 固定孔
２３ 検出素子
２３１ 第１検出部
２３２ 第２検出部
２３３ 第１接着領域
２３４ ガイドワイヤ
２３５ 支持部
２３６ 接続部
２４ 支持部材
２５ 中継ユニット
２５１ 中継板
２５２ アダプタ
２５３ ストッパ
２６ 絶縁アセンブリ
２６１ 第１絶縁部材
２６１１ 第２貫通孔
２６１２ 開口
２６２ 第１樹脂層
２６３ 第２絶縁部材
２６３１ 第１本体
２６３２ 第３貫通孔
２６３３ 第１部
２６４ 第３絶縁部材
２６４１ 第２本体
２６４２ 第２部
２６４３ 排気溝
２６４４ 第２接着領域
２７ 緩衝材
２８ ゴムパッド
２９ 回路基板
３０ 第２樹脂層
４０ 電池パックケース
４１ 側壁
４２ 底壁
４３ 収容空間
２６５ 第１空間
図２０に併せて参照すると、第３絶縁部材２６４は、第２本体２６４１から第２方向に沿って延出する第２本体２６４１と、第２部２６４２とを含む。第２本体２６４１は、第１本体２６３１に対応している。第２部２６４２は、第１部２６３３に対応している。第１部２６３３は、第２部２６４２を支持して固定する役割を果たすことができる。第２本体２６４１と第２部２６４２には、排気溝２６４３が設けられている。第３絶縁部材２６４が第２絶縁部材２６３に接続されると、排気溝２６４３は第２貫通孔２６１１と連通して排気通路を形成し、排気溝２６４３から電池パックの外部にガスが排出される。
一実施形態では、カバープレート１０が電池セルモジュール２０に組み立てられた際に、第１部２６３３と第２部２６４２は、第２樹脂層３０が排気通路の中に進入し、排気と圧力漏れができない状況を減らすために、第２方向に沿ってカバープレート１０から超えた距離は２ｍｍ以上である。排気溝２６４３は、第１方向と反対の方向に凹む深さが０.２ｍｍより小さいかまたは０.２ｍｍに等しい。排気溝２６４３の第３方向に沿った長さは１ｍｍから３ｍｍの間である。このように排気溝２６４３のサイズを設定することで、排気溝２６４３が防塵の役割を果たし、塵埃などの不純物が排気通路を塞ぐのを減らすようにすることができる。
Claims (25)
- カバープレート、電池セルモジュール、第２樹脂層及び電池パックケースを備え、
前記電池セルモジュールは、前記電池パックケース内に収納され、且つ前記第２樹脂層によって固定され、前記カバープレートは、前記電池パックケースに固定され、
前記電池セルモジュールは、複数の電池セルを含み、前記電池セルは、第１方向に沿って対向して設けられた第１端部と第２端部とを含み、また、前記電池セルは、前記第１端部に設けられた金属部を含み、
複数の前記電池セルは、第２方向に沿って積み重ねられ、前記第１方向は、前記第２方向に対して垂直である電池パックであって、
前記電池パックは、少なくとも２つの前記電池セルの第２端部に設けられる絶縁アセンブリをさらに備え、
前記絶縁アセンブリと少なくとも２つの前記電池セルの第２端とは、第１空間を形成しており、前記第１空間は、少なくとも２つの前記電池セルの間の隙間と連通しており、
前記絶縁アセンブリは、前記第１空間の一方側を閉塞し、前記第１空間の一方側は、前記第１方向と反対する方向に沿って前記電池セルから離間し、前記絶縁アセンブリと前記第１空間とは、前記電池パックの外部と連通する排気通路を形成していることを特徴とする電池パック。 - 前記電池パックは、少なくとも２つの前記電池セルの第２端部に設けられる第１樹脂層を備え、前記第１樹脂層は、前記絶縁アセンブリと少なくとも２つの前記電池セルの第２端とに接着されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
- 前記絶縁アセンブリは、第２絶縁部材及び第３絶縁部材を含み、
前記第２絶縁部材は、少なくとも２つの前記電池セルの第２端部に設けられ、
前記第２絶縁部材には、第３貫通孔が設けられ、前記第３貫通孔は、少なくとも２つの前記電池セルの間の隙間と連通し、
前記第３絶縁部材は、前記第３貫通孔の一方側を閉鎖し、
前記第３貫通孔の一方側は、前記第１方向と反対する方向に沿って前記電池セルから遠ざかることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。 - 前記第１方向に沿って見ると、前記第２絶縁部材は、前記第１樹脂層を覆い、前記第２絶縁部材の前記第１樹脂層に近づく表面には接着構造が設けられており、前記第２絶縁部材は、前記接着構造を介して前記電池セルに接着されることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
- 前記第２絶縁部材は、前記電池セルの前記第２端部に接着され、前記第１樹脂層は、前記第３貫通孔の縁部に設けられることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
- 前記電池パックは、少なくとも２つの前記電池セルの間に設けられた第１絶縁部材を備え、
第１絶縁部材における電池セルの第２端部に近い位置には、開口が設けられ、前記開口は、前記第１空間と連通することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。 - 前記第２絶縁部材は、前記第３貫通孔が開口している第１本体を含むことを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
- 前記カバープレートは、第１貫通孔を含み、第２絶縁部材は、第１貫通孔に少なくとも部分的に位置する第１部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
- 前記第１部は、前記第１貫通孔を通じて前記カバープレートから延出していることを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
- 前記第３絶縁部材には、前記第３貫通孔と連通する排気溝が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
- 前記第３絶縁部材は、第２本体と第２部とを含み、
前記第２本体は、前記第３貫通孔を閉塞し、
前記第２部は、前記第１部に接続され、
前記第２部の少なくとも一部は、前記第１貫通孔に位置していることを特徴とする請求項８に記載の電池パック。 - 前記第２部は、前記第１貫通孔を介して前記カバープレートを延出していることを特徴とする請求項１１に記載の電池パック。
- 前記第３絶縁部材には、第２接着領域が設けられており、
前記第２接着領域には、接着構造が設けられ、
前記第３絶縁部材は、前記接着構造を介して前記第２絶縁部材と接着接続されていることを特徴とする請求項８に記載の電池パック。 - 前記第２絶縁部材と前記第３絶縁部材とは、一体成形構造であり、且つ排気溝が設けられ、
前記排気溝は、前記第３貫通孔と連通していることを特徴とする請求項８に記載の電池パック。 - 第１絶縁部材は、発泡綿を含むことを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
- 前記第１絶縁部材には、第２貫通孔が開設され、前記第２貫通孔は、前記電池セルに膨張空間を提供することを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
- 前記電池セルは、電極アセンブリと、電池セルシェルと、金属部とを含み、
前記電極アセンブリは、前記電池セルシェル内に収納され、前記金属部は、前記電極アセンブリに接続され且つ前記電池セルシェルから延出し、
前記第２方向とは反対の方向に沿って見ると、前記第１絶縁部材の前記電池セルでの投影面積は、前記電極アセンブリの投影面積よりも大きいかまたはそれに等しいことを特徴とする請求項６に記載の電池パック。 - 前記第２方向とは反対の方向に沿って見ると、前記第１絶縁部材の前記電池セルでの投影面積は、前記電池セルシェルの投影面積よりも小さいかまたはそれに等しいことを特徴とする請求項１７に記載の電池パック。
- 前記第２樹脂層は、封止ゴムを含み、
前記第２樹脂層は、前記電池セルモジュールと前記電池パックケースとを一体に接着固定することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。 - 前記第１樹脂層は、液体樹脂を前記電池セルの前記第２端部に設けて固定することにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
- 前記第１絶縁部材と前記電池セルの第２端部との間には、隙間があることを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
- 前記絶縁アセンブリの少なくとも一部は、前記第２樹脂層の外部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
- 電池パックを製造する方法であって、
複数の電気セルを前記電池パックケース内に設け、少なくとも２つの前記電気セルの間に第１絶縁部材を設け、少なくとも２つの前記電気セルの間に隙間を設けるステップと、
少なくとも２つの前記電池セルの第２端部に絶縁アセンブリを設け、前記絶縁アセンブリと少なくとも２つの前記電池セルの第２端部とで第１空間を形成し、且つ前記第１空間を少なくとも２つの前記電池セルの間の間隙と連通させるステップと、
前記絶縁アセンブリが前記第１空間の一方側を閉鎖し、前記第１空間の一方側が第１方向の反対方向に沿って前記電池セルから離れ、前記絶縁アセンブリと前記第１空間が排気通路を形成し、前記排気通路が前記電池パックの外部と連通するようにするステップと、
前記絶縁アセンブリを設置した後、電池パックケース内に第２樹脂層を成形するステップと、を備えることを特徴とする電池パックを製造する方法。 - 前記第２樹脂層の成形方式は、溶融樹脂を注入するかまたは射出成形であることを特徴とする請求項２３に記載の電池パックを製造する方法。
- 前記電気使用装置は、本体と、前記本体に設けられた請求項１から２２のいずれか１項に記載の前記電池パックとを備えることを特徴とする電気使用装置。
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