JP7002678B2 - 電池カバープレートアセンブリ、単電池、電池モジュール、動力電池及び電気自動車 - Google Patents

Description

(関連出願の相互参照)
本開示は、２０１８年４月２３日に提出された中国特許出願第２０１８１０３６８４７３．５号に基づくものであり、かつその優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。

本開示は、電池の分野に関し、具体的には、電池カバープレートアセンブリ、該電池カバープレートアセンブリを含む単電池、該単電池を含む電池モジュール、該電池モジュールを含む動力電池及び該動力電池を含む電気自動車に関する。

電池は、エネルギー貯蔵ユニットとして、各業種にいずれも重要な作用を有しており、例えば、動力電池が新エネルギー自動車などの分野に広く用いられ、充放電の動作を実現するように、動力電池の電池パック内に、複数の単電池が互いに直列接続されるか又は並列接続される電池モジュールを有してよい。動力電池は、充放電過程において、一般的にＢＭＳ（電池管理システム）によって電圧及び電流の変化を監視し、かつ充電状態を計算する。電圧サンプリングに問題が生じると、電池が過充電となり、特に三元系にとって過充電がある程度になると、電池が燃焼して爆発するおそれがある。

従来の技術手段では、電池の電圧及び電流を監視し、電流積算法及び開放電圧法により電池残量を計算して、電池の充放電の管理を制御する。しかし、欠点があり、例えば、電池の電圧サンプリング又は電流サンプリングの故障又はソフトウェアの故障により、電池が長時間充電されて制御されていないようになり、特に充電スポットで充電する場合、充電スポットと電池マネージャとが通信不能になると、過充電が制御できなくなり、電池がある程度に充電されて電池膨れ、ひいては爆発、発火を引き起こす。

上記問題に対して、従来技術で用いられる遮断手段及び短絡保護手段は、それぞれ以下のとおりである。

遮断手段では、電池内部の気圧により反転部材を反転するようにプッシュし、接続される切り込み部材を引き裂くことにより、セルと極柱を切断してセルを保護することを実現する。しかし、このような手段に欠点が存在し、セルが切断された後に、回路全体が切断されるため、電池パック及びモジュールの作動が停止し、純電気自動車が瞬間的に動力出力を失ってしまう可能性があり、安全リスクがあるからであり、短絡手段では、電池内部の気圧によって反転部材を反転するようにプッシュすることにより正負極が短絡して、セル内部に設けられたヒューズが溶断することにより、回路を切断してセルを保護するが、該手段では、セル内部に設けられたヒューズが溶断する場合、大量の熱が生じるため、電解液などが気化したり、他の異常が発生したりしてセル内部の異常変化が急峻となる可能性がある。

本開示は、電池に異常が生じた場合に、セルと外部回路との電気的な接続を切断し、電池のさらなる熱暴走による膨れ、ひいては爆発、発火を防止できる電池カバープレートアセンブリ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、本開示に係る電池カバープレートアセンブリは、カバープレート、第１の極柱、第２の極柱、反転部材、切り込み部材及び第１の導電部材を含み、前記第１の極柱は、前記カバープレートに電気的に接続され、前記第２の極柱は、間隔をおいて設けられた上部極柱及び下部極柱を含み、前記上部極柱及び前記下部極柱は、いずれも前記カバープレートに絶縁固定され、かつ前記下部極柱は、セルに電気的に接続され、前記第１の導電部材は、前記上部極柱に電気的に接続され、前記切り込み部材は、その上の切り込みにより、前記第１の導電部材に電気的に接続される第１の切り込み部材と、前記下部極柱に電気的に接続される第２の切り込み部材に分けられ、前記カバープレートは、カバープレート本体を含み、前記反転部材は、前記カバープレート本体に設けられ、かつ電池の内部ガスと連通し、前記電池カバープレートアセンブリは、摺動可能に嵌設された絶縁柱及びスリーブを含む伸縮アセンブリをさらに含み、前記絶縁柱の一端が前記反転部材と前記第１の導電部材のうちの一方に接続され、前記スリーブの一端が前記反転部材と前記第１の導電部材のうちの他方に接続され、前記反転部材は、電池内部の気圧の作用で反転し、前記伸縮アセンブリにより前記第１の導電部材を移動させるようにプッシュして前記切り込みを引き裂くことにより、前記上部極柱と前記下部極柱との間の電気的な接続を切断することができる。

いくつかの実施例では、前記絶縁柱の一端が前記反転部材に接続され、前記スリーブの一端が前記第１の導電部材に接続される。

いくつかの実施例では、前記絶縁柱は、段付き軸状であり、かつ大径部及び小径部を含み、前記大径部と前記小径部との間には、段差面が形成され、前記小径部が前記スリーブ内に摺動可能に嵌合され、前記大径部が前記反転部材又は前記第１の導電部材に接続され、前記段差面が前記スリーブの端面と接触すると、前記第１の導電部材が運動し始める。

いくつかの実施例では、前記反転部材に溝構造が設けられ、前記絶縁柱の下端部が前記溝構造内に嵌合されている。

いくつかの実施例では、前記カバープレートは、第２の導電部材をさらに含み、前記上部極柱は、前記第２の導電部材に絶縁固定され、前記第２の導電部材は、前記カバープレート本体に電気的に接続され、前記下部極柱は、前記カバープレート本体に絶縁固定され、前記第１の導電部材は、前記反転部材の駆動により移動して前記第２の導電部材と接触して電気的な接続を形成することができる。

いくつかの実施例では、前記第２の導電部材は、前記下部極柱、前記反転部材、前記切り込み部材、前記第１の導電部材及び前記伸縮アセンブリにカバーして設けられた保護カバーとして形成されている。

いくつかの実施例では、前記第２の導電部材は、トッププレートと、前記トッププレートの縁部から下向きに延びる側壁プレートとを含み、前記上部極柱が前記トッププレートに絶縁嵌設され、前記側壁プレートの下端が前記カバープレート本体に電気的に接続されている。

いくつかの実施例では、前記第１の導電部材は、前記反転部材の駆動により移動して前記トッププレートと接触することができる。

いくつかの実施例では、前記第１の導電部材には、前記第２の導電部材と接触するための第１の突起が形成されている。

いくつかの実施例では、前記第１の突起の頂面は、前記第１の突起と前記第２の導電部材とが面接触可能となるように傾斜面として形成されている。

いくつかの実施例では、前記頂面の傾斜角度の範囲が５°～２０°である。

いくつかの実施例では、前記第１の突起は、前記絶縁柱と同軸に設けられる。

いくつかの実施例では、第１の導電部材は、長尺状構造として形成される本体部と、前記上部極柱に電気的に接続される取付部とを含み、前記本体部の一端が前記スリーブ又は前記絶縁柱に接続され、前記本体部の他端が前記取付部に可撓接続され、前記本体部の中部が前記第１の切り込み部材に電気的に接続される。

いくつかの実施例では、前記第１の導電部材は、一体型導電シートであり、厚さが前記本体部と前記取付部の厚さよりも小さく、前記本体部と前記取付部との間に形成された中間部をさらに含む。

いくつかの実施例では、前記本体部は、前記取付部に平行であり、前記中間部は、前記本体部及び前記取付部に垂直であり、前記本体部及び前記取付部は、前記中間部の同じ側に位置し、前記本体部の長さは、前記取付部の長さより大きい。

いくつかの実施例では、前記カバープレート本体には、電池内部のガスと連通する貫通孔が形成され、前記反転部材は、前記貫通孔を覆っている。

いくつかの実施例では、前記第１の切り込み部材には、前記第１の導電部材に電気的に接続される第２の突起が形成されている。

いくつかの実施例では、前記切り込みは、前記第２の突起を囲んで設けられている。

いくつかの実施例では、前記切り込みは、楕円形として形成されている。

いくつかの実施例では、前記切り込み部材は、前記下部極柱の上端に支持され、前記上部極柱と前記下部極柱とが同軸でない。

いくつかの実施例では、前記下部極柱の上端は、前記切り込み部材を支持する環状の窪みを形成し、前記切り込み部材の外周縁は、前記環状の窪みの内周縁に嵌合固定されている。

上記技術手段により、電池に、例えば過充電などの異常状況が発生した場合、電池の温度が上昇し、内部の気圧が増大するため、反転部材が電池内部の気圧作用で反転して切り込みを引き裂くことにより、セルと外部回路との電気的な接続を切断し、電池の更なる熱暴走による爆発、発火を防止することができる。

また、スリーブと絶縁柱との間が互いに嵌着され、相対移動可能であるため、電池内部の気圧が低い場合、反転部材が絶縁柱とスリーブとを接近移動させるように駆動し、この移動過程において、第１の導電部材と切り込み部材とがいずれも自然状態にあり、力を受けず、電池内部の気圧が一定の値まで上昇した場合にのみ、伸縮アセンブリが最小限に押圧されてこそ、第１の導電部材が力を受け始め、気圧が上昇し続けると、第１の導電部材が変形して、切り込み部材上の切り込みが引き裂かれる。即ち、本開示では、伸縮アセンブリを設けることにより、反転部材が一定距離のアイドルストロークを有し、電池内部の気圧が低い場合、反転部材の移動距離が該アイドルストローク内に制限され、該過程において、切り込み部材が力を受けず、気圧が所定の値まで上昇した後にのみ、切り込み部材が力を受け始める。したがって、切り込み部材が長期に亘って受力状態にあることにより実際の引き裂き力が設計値よりも低くなり、ひいては早期に故障してしまう状況を回避し、切り込み部材の耐用年数を延長し、電池の安全性を保証することができる。

本開示の別の態様に係る、電池ケースと、該電池ケース内に収容されたセルとを含む単電池は、上記電池カバープレートアセンブリをさらに含み、前記カバープレートは、前記電池ケースを封止し、前記下部極柱と前記セルとは、インナーリードにより電気的に接続される。

本開示の別の態様に係る電池モジュールは、複数の上記単電池と、一端が１つの前記単電池の第１の極柱に電気的に接続され、他端が別の前記単電池の第２の極柱の上部極柱に電気的に接続される複数の接続シートとを含む。

本開示の別の態様に係る動力電池は、パック本体と、該パック本体内に設けられる電池モジュールとを含み、前記電池モジュールが上記電池モジュールである。

本開示の別の態様に係る電気自動車は、上記動力電池を含む。

本開示の他の特徴及び利点については、具体的な実施形態において詳細に説明する。

本開示の一実施形態に係る動力電池の一部の分解立体概略図である。 本開示の一実施形態に係る電池カバープレートアセンブリの概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る電池カバープレートアセンブリの概略断面図であり、第１の極柱が図示されていない。 図３におけるＡ部の拡大概略図である。 図３におけるＢ部の拡大概略図である。 本開示の一実施形態における単電池の概略断面図である。 本開示の一実施形態における電気自動車の概略図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の具体的な実施形態を詳細に説明する。ここで記述した具体的な実施形態は、本開示を説明し解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

本開示では、逆に説明しない場合に、使用される「上、下、左、右」のような方位詞は、一般的には、対応する図面の図面方向を基準として定義され、「内、外」とは、対応する部材輪郭の内と外を意味する。

図１～図５に示すように、本開示に係る電池カバープレートアセンブリ１０３は、カバープレート１、第１の極柱２、第２の極柱１０３ａ、反転部材５、切り込み部材６及び第１の導電部材７を含む。第１の極柱２は、カバープレート１に電気的に接続される。第２の極柱１０３ａは、間隔をおいて設けられた上部極柱３及び下部極柱４を含む。上部極柱３及び下部極柱４は、いずれもカバープレート１に絶縁固定され、かつ下部極柱４は、セル１０２に電気的に接続される。第１の導電部材７は、上部極柱３に電気的に接続される。切り込み部材６は、その上の切り込み６２により、第１の導電部材７に電気的に接続される第１の切り込み部材６１と、下部極柱４に電気的に接続される第２の切り込み部材６３に分けられる。カバープレート１は、カバープレート本体１１を含む。反転部材５は、カバープレート本体１１に設けられ、かつ電池内部のガスと連通する。該電池カバープレートアセンブリ１０３は、摺動可能に嵌設された絶縁柱８及びスリーブ２００を含む伸縮アセンブリ１０３ｂをさらに含む。絶縁柱８の一端が反転部材５と第１の導電部材７のうちの一方に接続され、スリーブ２００の一端が反転部材５と第１の導電部材７のうちの他方に接続される。反転部材５は、電池内部の気圧の作用で反転し、伸縮アセンブリ１０３ｂにより第１の導電部材７を移動させるようにプッシュして切り込み６２を引き裂くことにより、上部極柱３と下部極柱４との間の電気的な接続を切断することができる。

第１の極柱２と第２の極柱１０３ａのうちの一方は、正極柱であり、他方は、負極柱であり、好ましくは、第１の極柱２は、正極柱であり、第２の極柱１０３ａは、負極柱であり、カバープレート１は、第１の極柱２と直接電気的に導通している。正常な状況では、第１の極柱２及び第２の極柱１０３ａは、単電池１００の充放電動作を完了するように電流の入出力を行い、異常状態では、例えば、電池に過充電が発生する場合、反転部材５などの関連部材は、速やかに応答して、第２の極柱１０３ａを構成する上部極柱３と下部極柱４との間の電気的な接続を切断することにより、電池の電流入力及び電流出力を遮断し、遮断保護作用を果たす。

上記技術手段により、電池に、例えば過充電などの異常状況が発生した場合、電池の温度が上昇し、内部の気圧が増大するため、反転部材５が電池内部の気圧作用で反転して切り込み６２を引き裂くことにより、セル１０２と外部回路との電気的な接続を切断し、電池の更なる熱暴走による爆発、発火を防止することができる。また、スリーブ２００と絶縁柱８との間が互いに嵌着され、相対移動可能であるため、電池内部の気圧が低い場合、切り込み部材６が力を受けず、切り込み部材６の疲労破壊を防止する。

以下、図３を参照しながら、本開示における切り込み部材６に対する保護原理を詳細に説明する。

図３に示す実施形態では、絶縁柱８の一端が反転部材５に接続され、スリーブ２００の一端が第１の導電部材７に接続される。電池内部の気圧が低い場合、絶縁柱８が反転部材５に伴って上向きに移動し、スリーブ２００が動かず、この移動過程において、第１の導電部材７と切り込み部材６とがいずれも自然状態にあり、力を受けず、電池内部の気圧が所定の値まで上昇した場合にのみ、伸縮アセンブリ１０３ｂが最小の長さまで圧縮され、第１の導電部材７が力を受け始め、気圧が上昇し続け、絶縁柱８が反転部材５に伴って上向きに移動するとともにスリーブ２００を上向きに移動させるようにプッシュすることにより、第１の導電部材７が変形し、切り込み部材６上の切り込み６２が引き裂かれる。

即ち、本開示では、伸縮アセンブリ１０３ｂを設けることにより、反転部材５が一定距離のアイドルストロークを有し、電池内部の気圧が低い場合、反転部材５の移動距離が該アイドルストローク内に制限されるため、該過程において、切り込み部材６が力を受けず、気圧が所定の値まで上昇した場合にのみ、切り込み部材６が力を受け始める。したがって、切り込み部材６が長期に亘って受力状態にあることにより実際の切り込みの引き裂き力が設計値よりも低くなり、ひいては早期に故障してしまう状況を回避し、切り込み部材６の耐用年数を延長し、電池の安全性を保証することができる。

本開示では、スリーブ２００を第１の導電部材７に接続し、絶縁柱８を反転部材５に接続してもよく、スリーブ２００を反転部材５に接続し、絶縁柱８を第１の導電部材７に接続してもよい。一実施形態では、図３に示すように、絶縁柱８の一端（下端）が反転部材５に接続され、スリーブ２００の一端（上端）が第１の導電部材７に接続されている。絶縁柱８の上端は、自由端として形成され、スリーブ２００の軸線に沿って上下に摺動することができる。

絶縁柱８は、任意の適切な構造及び形状に形成されてよい。一実施形態では、図３及び図４に示すように、絶縁柱８は、段付き軸状であり、かつ大径部８１及び小径部８３を含み、大径部８１と小径部８３との間には、段差面８２が形成され、小径部８３がスリーブ２００内に摺動可能に嵌合され、大径部８１が反転部材５又は第１の導電部材７に接続される。

このように、段差面８２がスリーブ２００の端面（図４に示すスリーブ２００の下端面）と接触する場合、伸縮アセンブリ１０３ｂが最小の長さであり、第１の導電部材７が力を受け始め、この場合、絶縁柱８が上向きに移動すれば、スリーブ２００を上向きに移動させるようにプッシュして切り込み６２を引き裂く。スリーブ２００が金属材質である場合で、絶縁柱８に段差面８２を設定することにより、スリーブ２００と反転部材５との接触による第１の導電部材７と反転部材５との電気的な導通を回避することができる。また、大径部８１を反転部材５に接続することは、絶縁柱８を反転部材５に安定して取り付けることに役立つ。

さらに、図４に示すように、反転部材５には溝構造５２が設けられており、絶縁柱８の下端部は、溝構造５２に嵌合されて、絶縁柱８と反転部材５との接続の信頼性を向上させる。他の実施形態では、絶縁柱８と反転部材５とが一体成形されてよく、同様に、スリーブ２００が第１の導電部材７に一体成形されてよい。

本開示では、図２及び図３に示すように、カバープレート１は、第２の導電部材１２をさらに含み、上部極柱３は、第２の導電部材１２に絶縁固定され、第２の導電部材１２は、カバープレート本体１１に電気的に接続され、下部極柱４は、カバープレート本体１１に絶縁固定され、第１の導電部材７は、反転部材５の駆動により移動して第２の導電部材１２と接触して電気的な接続を形成することができる。

電池内部に異常が発生すると、反転部材５は、絶縁柱８又はスリーブ２００により第１の導電部材７をプッシュし、反転部材５が電池内部の気圧の作用で切り込み６２を引き裂くと、上部極柱３と下部極柱４との電気的な接続が切断され、反転部材５がさらに反転すると、第１の導電部材７を移動させるように駆動して第１の導電部材７と第２の導電部材１２とを接触させることにより、上部極柱３とカバープレート１とを導通させる。このように、上部極柱３は、カバープレート１を介して第１の極柱２と直接導通して、単電池１００の正負極を短絡接続させることにより、回路全体において一部の導線として、動力電池全体の回路が急に切断されてしまうことを回避し、自動車の安全性を向上させる。

電池の動作の信頼性を保証し、意図しない衝突又は外界環境の腐食により、切り込み部材６、反転部材５などが破損して故障してしまうことを回避するするために、一実施形態では、図３に示すように、第２の導電部材１２は、下部極柱４、反転部材５、切り込み部材６、第１の導電部材７及び伸縮アセンブリ１０３ｂにカバーして設けられた保護カバーとして形成されてよく、上記部材に対する確実な保護作用を果たし、特に、切り込み部材６に対する効果的な保護を果たす。

第２の導電部材１２は、任意の適切な構造及び形状を有してよい。一実施形態では、図３に示すように、第２の導電部材１２は、トッププレート１２１と、トッププレート１２１の縁部から下向きに延びる側壁プレート１２２とを含んでよく、上部極柱３がトッププレート１２１に絶縁嵌設され、側壁プレート１２２の下端がカバープレート本体１１に電気的に接続されている。好ましくは、第２の導電部材１２は、円筒状に形成されてよく、加工を容易にし単電池１００の構造の美しさを向上させる。

本実施形態では、第１の導電部材７は、反転部材５の駆動により上向きに移動してトッププレート１２１と接触して、上部極柱３と第１の極柱２とを短絡導通させることができる。

本開示では、図３に示すように、第１の導電部材７には、第２の導電部材１２と接触するための第１の突起７１が形成されている。さらに、第１の突起７１の頂面７１１は、第１の突起７１が持ち上げられた後に第２の導電部材１２と面接触可能となるように傾斜面として形成されてよい。具体的には、図３に示すように、第１の導電部材７が第２の導電部材１２に向かって移動すると、頂面７１１とトッププレート１２１の底部とが面接触可能となる。このような方式によれば、第１の導電部材７と第２の導電部材１２との間の電気的な接続の信頼性を向上させることができる一方、線接触又は点接触に比べて、面接触が電気抵抗の低減に役立つ。

電池カバープレートアセンブリ１０３の各部材のサイズ、配置位置などの要因を総合的に考慮すると、好ましくは、頂面７１１の傾斜角度の範囲は、５°～２０°であってよい。

さらに、図３に示すように、第１の突起７１は、絶縁柱８と同軸に設けられてよく、第１の導電部材７と第２の導電部材１２とがタイムリーに接触することをさらに保証する。

本開示では、第１の導電部材７は、任意の適切な構造及び形状を有してよい。一実施形態では、図３に示すように、第１の導電部材７は、第１の導電部材７と第２の導電部材１２との接触を容易にするために長尺状構造として形成されてよい本体部７２と、上部極柱３に電気的に接続される取付部７３とを含み、本体部７２の一端がスリーブ２００又は絶縁柱８に接続され、本体部７２の他端が取付部７３に可撓接続され、本体部７２の中部が第１の切り込み部材６１に電気的に接続される。

本体部７２の一端が取付部７３に可撓接続されているため、反転部材５が電池内部の気圧の作用で反転すると、本体部７２は、取付部７３との接続点を支点として回転する（即ち、本体部７２がテコ運動をする）。本体部７２の中間部が第１の切り込み部材６１に電気的に接続され、即ち、本体部７２と第１の切り込み部材６１との接続点が、本体部７２とスリーブ２００又は絶縁柱８との接続点と、本体部７２と取付部７３との接続点（即ち、テコの支点）との間に位置するため、本体部７２と第１の切り込み部材６１との接続点と、本体部７２と取付部７３との接続点との間の距離Ｌ１は、本体部７２とスリーブ２００又は絶縁柱８との接続点と、本体部７２と取付部７３との接続点との間の距離Ｌ２より小さく、即ち、Ｌ１＜Ｌ２であることにより、反転部材５が第１の導電部材７を移動させるように駆動するときに長いモーメントアームを有し、テコの原理を利用して、切り込み６２を引き裂くことに必要な力を大幅に低減することにより、サイズがより小さい電池に適合するように反転部材５のサイズを減少させ、該電池カバープレートアセンブリ１０３の汎用性を向上させる一方、電池カバープレートアセンブリ１０３が電流を遮断する動作の感度を向上させることができる。

また、本体部７２と取付部７３との間が可撓接続されることにより、本体部７２を上向きに回転するように駆動することに必要な力を減少させ、遮断保護及び短絡保護の感度及び信頼性を向上させる一方で、第１の導電部材７が上部極柱３に印加する力を減少させ、上部極柱３と第２の導電部材１２との接続箇所における構造の安定性に影響を及ぼすことを回避することができる。

本開示では、本体部７２と取付部７３とは、任意の適切な形態で、可撓接続されてよい。一実施形態では、図３に示すように、第１の導電部材７は、一体型導電シートであり、厚さが本体部７２と取付部７３の厚さよりも小さく、本体部７２と取付部７３との間に形成された中間部７４をさらに含む。このように、中間部７４の強度を弱めることにより、本体部７２を上向きに回転するように駆動することに必要な駆動力をさらに減少させる。また、中間部７４を設けることにより、本体部７２と上部極柱３とが一定の距離で離間して、本体部７２が上向きに回転して第２の導電部材１２と接触するときに上部極柱３を避けることができ、電池カバープレートアセンブリ１０３の構造の安定性をさらに保証する。

加工の便宜上、一実施形態では、図３に示すように、本体部７２は、取付部７３に平行であり、中間部７４は、本体部７２及び取付部７３に垂直であり、本体部７２及び取付部７３は、中間部７４の同じ側に位置し、本体部７２の長さは、取付部７３の長さより大きい。

別の代替的な実施形態では、本体部７２の一端が取付部７３とヒンジ接続されてよく、本体部７２を上向きに回転するように駆動することに必要な力を大幅に低減する。

本開示では、図３に示すように、カバープレート本体１１には、電池内部のガスと連通する貫通孔１１１が形成され、反転部材５は、貫通孔１１１を覆っている。図２及び図３に示すように、一実施形態では、反転部材５は、底部プレートと、底部プレートの縁部から上向きに傾斜して延びる側壁と、側壁の上端から水平方向に沿って外向きに延びるフランジ５１とを含み、フランジ５１は、カバープレート本体１１に当接する。溶接方式でフランジ５１をカバープレート本体１１に接続して、反転部材５が反転過程においてカバープレート本体１１から外れることを防止することにより、電池の遮断保護の信頼性を保証することができる。

本実施形態では、反転部材５は、貫通孔１１１を封止して覆い、電池内部のガスが貫通孔１１１から溢れることを防止して、ガスの反転部材５に対する作用効果を保証することができる一方で、切り込み部材６は、反転部材５により電池内部と仕切られ、電池内部の電解液と切り込み部材６との接触を阻止し、電解液の腐食による切り込み部材６の故障のリスクを解消するだけでなく、電解液の汚染による部材間の沿面のリスクを低減することにより、関連部材の使用中の信頼性を向上させることができる。

また、図３及び図５に示すように、第１の切り込み部材６１には、第２の突起６１１が形成されていてもよい。第２の突起６１１は、第１の導電部材７に電気的に接続されて、第１の導電部材７と第２の切り込み部材６３との間に隙間を持たせて、遮断保護の信頼性を保証する。即ち、電池の遮断保護及び短絡連通過程において、第２の切り込み部材６３と第１の導電部材７とが常に非接触状態にあることを保証することにより、該過程における上部極柱３と下部極柱４との電気的な導通を回避する。

本開示では、下部極柱４と切り込み部材６とは、任意の適切な接続構造を用いることができる。一実施形態では、図３及び図５に示すように、切り込み部材６は、下部極柱４の上端に支持され、上部極柱３と下部極柱４とが同軸でない。具体的には、下部極柱４の上端は、切り込み部材６を支持する環状の窪み４１を形成し、切り込み部材６は、円形状に形成され、切り込み部材６の外周縁は、溶接などの方式により環状の窪み４１の内周縁に固定することができる。別の可能な実施形態では、上部極柱３と下部極柱４とが同軸であってよい。

本開示では、切り込み６２を容易に引き裂くために、切り込み６２は、第２の突起６１１の周りに設けられてよく、さらに、楕円状に形成されてよい。このように、気圧の作用を受けると、輪郭の曲率が異なるため、切り込み６２における曲率が大きい領域が集中応力によって大きな力を受けることになり、最初に引き裂かれて、切り込み６２が引き裂かれる感度を高めることができる。

本開示では、図３に示すように、電池カバープレートアセンブリ１０３は、第１の絶縁リング９及び第２の絶縁リング１０をさらに含み、上部極柱３は、第１の絶縁リング９を介して第２の導電部材１２に固定支持されてよく、下部極柱４は、第２の絶縁リング１０を介してカバープレート本体１１に固定支持されてよい。

以下、図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る電池カバープレートアセンブリ１０３による遮断保護及び短絡保護の動作原理及び過程を簡単に説明する。

まず、電池内部の気圧により反転部材５を反転するようにプッシュし、反転部材５は、絶縁柱８をスリーブ２００において上向きに摺動するように駆動し、絶縁柱８の段差面８２がスリーブ２００の下端面と接触すると、第１の導電部材７は、力を受け始め、上向きに運動して切り込み６２を引き裂く。これにより、上部極柱３とセル１０２との電気的な接続を遮断する。

次に、反転部材５は、さらに反転して、第１の導電部材７を上向きに移動させるように駆動して、第１の突起７１の頂面７１１と第２の導電部材１２とを接触導通させ、さらに、上部極柱３と第１の極柱２との短絡導通を実現する。

図１に示すように、本開示の別の態様に係る、電池ケース１０１と、該電池ケース１０１内に収容されたセル１０２とを含む単電池１００は、上記電池カバープレートアセンブリ１０３をさらに含み、カバープレート１は、電池ケース１０１を封止し、下部極柱４とセル１０２とは、インナーリード１０４により電気的に接続される。

本開示の別の態様に係る電池モジュール３００は、複数の単電池１００と、一端が１つの単電池１００の第１の極柱２に電気的に接続され、他端が別の単電池１００の第２の極柱１０３ａの上部極柱３に電気的に接続される複数のコネクタ３０１とを含む。

本開示の別の態様に係る動力電池４００は、パック本体４０１と、該パック本体４０１内に設けられる電池モジュール３００とを含み、電池モジュール３００が上記電池モジュール３００である。

本開示の別の態様に係る電気自動車５００は、上記動力電池４００を含む。

以上、図面を参照しながら本開示の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記実施形態の具体的な内容に限定されるものではなく、本開示の技術的思想の範囲内に、本開示の技術手段に対して複数の簡単な変更を行うことができ、これらの簡単な変更がいずれも本開示の保護範囲に属する。

なお、上記具体的な実施形態に説明された各具体的な技術的特徴は、矛盾しない場合に、いずれの適当な方式によって組み合わせることができ、不要な重複を回避するために、本開示は、可能なあらゆる組み合わせ方式を別途に説明しない。

また、本開示の様々な実施形態は、任意に組み合わせることができ、本開示の構想を逸脱しない限り、本開示に開示されている内容に属すべきである。

１：カバープレート、１１：カバープレート本体、１１１：貫通孔、１２：第２の導電部材、１２１：トッププレート、１２２：側壁プレート、２：第１の極柱、３：上部極柱、４：下部極柱、４１：環状の窪み、５：反転部材、５１：フランジ、５２：溝構造、６：切り込み部材、６１：第１の切り込み部材、６１１：第２の突起、６２：切り込み、６３：第２の切り込み部材、７：第１の導電部材、７１：第１の突起、７１１：頂面、７２：本体部、７３：取付部、７４：中間部、８：絶縁柱、８１：大径部、８２：段差面、８３：小径部、９：第１の絶縁リング、１０：第２の絶縁リング、１００：単電池、１０１：電池ケース、１０２：セル、１０３：電池カバープレートアセンブリ、１０３ａ：第２の極柱、１０３ｂ：伸縮アセンブリ、１０４：インナーリード、２００：スリーブ、３００：電池モジュール、３０１：コネクタ、４００：動力電池、４０１：パック本体、５００：電気自動車、Ｌ１：本体部と第１の切り込み部材との接続点と、本体部と取付部との接続点との間の距離、Ｌ２：本体部とスリーブ又は絶縁柱との接続点と、本体部と取付部との接続点との間の距離

Claims (19)

1. 電池カバープレートアセンブリ（１０３）であって、カバープレート（１）、第１の極柱（２）、第２の極柱（１０３ａ）、反転部材（５）、切り込み部材（６）及び第１の導電部材（７）を含み、
   前記第１の極柱（２）は、前記カバープレート（１）に電気的に接続され、
   前記第２の極柱は、上部極柱（３）及び下部極柱（４）を含み、前記上部極柱（３）及び前記下部極柱（４）は、互いに離れて配置され、いずれも前記カバープレート（１）に絶縁された状態で固定され、かつ、前記下部極柱（４）は、セル（１０２）に電気的に接続され、
   前記第１の導電部材（７）は、前記上部極柱（３）に電気的に接続され、
   前記切り込み部材（６）は、その上の切り込み（６２）により、第１の切り込み部材（６１）と第２の切り込み部材（６３）に分けられ、前記第１の切り込み部材（６１）は、前記第１の導電部材（７）に電気的に接続され、前記第２の切り込み部材（６３）は前記下部極柱（４）に電気的に接続され、
   前記カバープレート（１）は、カバープレート本体（１１）を含み、
   前記反転部材（５）は、前記カバープレート本体（１１）に設けられ、かつ電池の内部のガスと連通し、
   電池カバープレートアセンブリ（１０３）は、伸縮アセンブリ（１０３ｂ）をさらに含み、前記伸縮アセンブリ（１０３ｂ）は、絶縁柱（８）とスリーブ（２００）とを含み、前記絶縁柱（８）は、前記スリーブ（２００）の中で移動可能な状態で嵌めあわされており、前記絶縁柱（８）の一端が前記反転部材（５）と前記第１の導電部材（７）のうちの一方に接続され、前記スリーブ（２００）の一端が前記反転部材（５）と前記第１の導電部材（７）のうちの他方に接続され、
   前記反転部材（５）は、電池内部のガス圧の作用で反転し、前記伸縮アセンブリにより前記第１の導電部材（７）を移動させるようにプッシュして前記切り込み（６２）を引き裂くことにより、前記上部極柱（３）と前記下部極柱（４）との間の電気的な接続を切断するように配置されている、
   電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
2. 前記絶縁柱（８）の一端が前記反転部材（５）に接続され、前記スリーブ（２００）の一端が前記第１の導電部材（７）に接続される、
   請求項１に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
3. 前記絶縁柱（８）は、段付き軸状であり、かつ大径部（８１）及び小径部（８３）を含み、前記大径部（８１）と前記小径部（８３）との間には、段差面（８２）が形成され、前記小径部（８３）が前記スリーブ（２００）内に摺動可能に嵌合され、前記大径部（８１）が前記反転部材（５）又は前記第１の導電部材（７）に接続され、前記段差面（８２）が前記スリーブ（２００）の端面と接触すると、前記第１の導電部材（７）が動き始める、
   請求項１又は２に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
4. 前記反転部材（５）に溝構造（５２）が設けられ、前記絶縁柱（８）の下端部が前記溝構造（５２）内に嵌合されている、
   請求項２に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
5. 前記カバープレート（１）は、第２の導電部材（１２）をさらに含み、
   前記上部極柱（３）は、前記第２の導電部材（１２）に絶縁固定され、前記第２の導電部材（１２）は、前記カバープレート本体（１１）に電気的に接続され、前記下部極柱（４）は、前記カバープレート本体（１１）に絶縁固定され、前記第１の導電部材（７）は、前記反転部材（５）の駆動により移動して前記第２の導電部材（１２）と接触して電気的な接続を形成することができる、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
6. 前記第２の導電部材（１２）は、前記下部極柱（４）、前記反転部材（５）、前記切り込み部材（６）、前記第１の導電部材（７）及び前記伸縮アセンブリにカバーして設けられた保護カバーとして形成されている、
   請求項５に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
7. 前記第２の導電部材（１２）は、トッププレート（１２１）と、前記トッププレート（１２１）の縁部から下向きに延びる側壁プレート（１２２）とを含み、前記上部極柱（３）が前記トッププレート（１２１）に絶縁された状態で埋め込まれ、前記側壁プレート（１２２）の下端が前記カバープレート本体（１１）に電気的に接続されており、
   前記第１の導電部材（７）は、前記反転部材（５）の駆動により移動して前記トッププレート（１２１）と接触するように配置されている、
   請求項６に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
8. 前記第１の導電部材（７）には、前記第２の導電部材（１２）と接触するための第１の突起（７１）が形成されており、
   前記第１の突起（７１）の頂面（７１１）は、前記第１の突起（７１）と前記第２の導電部材（１２）とが面接触可能となるように傾斜面として形成されている、
   請求項５～７のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
9. 前記頂面（７１１）の傾斜角度の範囲が５°～２０°である、
   請求項８に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
10. 前記第１の突起（７１）は、前記絶縁柱（８）と同軸に配置されている、
    請求項８または９に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
11. 前記第１の導電部材（７）は、本体部（７２）と、取付部（７３）とを含み、
    前記取付部（７３）は、前記上部極柱（３）に電気的に接続され、前記本体部（７２）は、長尺状構造として形成され、前記本体部（７２）の一端が前記スリーブ（２００）又は前記絶縁柱（８）に接続され、前記本体部（７２）の他端が前記取付部（７３）に可撓接続され、前記本体部（７２）の中部が前記第１の切り込み部材（６１）に電気的に接続される、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
12. 前記第１の導電部材（７）は、一体型導電シートであり、
    前記第１の導電部材（７）は、さらに、中間部（７４）を含み、前記中間部（７４）は、前記本体部（７２）と前記取付部（７３）との間に形成され、前記中間部（７４）の厚さが前記本体部（７２）と前記取付部（７３）の厚さよりも小さい、
    請求項１１に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
13. 前記本体部（７２）は、前記取付部（７３）に平行であり、前記中間部（７４）は、前記本体部（７２）及び前記取付部（７３）に垂直であり、前記本体部（７２）及び前記取付部（７３）は、前記中間部（７４）の同じ側に位置し、前記本体部（７２）の長さは、前記取付部（７３）の長さより大きい、
    請求項１２に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
14. 前記カバープレート本体（１１）には、電池内部のガスと連通する貫通孔（１１１）が配置され、前記反転部材（５）は、前記貫通孔（１１１）を覆っている、
    請求項１～１３のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
15. 前記第１の切り込み部材（６１）には、前記第１の導電部材（７）に電気的に接続される第２の突起（６１１）が形成されており、
    前記切り込み（６２）は、前記第２の突起（６１１）を囲んで設けられている、
    請求項１～１４に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
16. 前記切り込み（６２）は、楕円形に形成されている、
    請求項１５に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
17. 前記切り込み部材（６）は、前記下部極柱（４）の上端に支持され、
    前記上部極柱（３）と前記下部極柱（４）とが同軸でなく、
    前記下部極柱（４）の上端は、前記切り込み部材（６）を支持する環状の窪み（４１）を形成し、前記切り込み部材（６）の外周縁は、前記環状の窪み（４１）の内周縁に嵌めあわされて固定されている、
    請求項１～１６のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）。
18. 電池ケース（１０１）と、該電池ケース（１０１）内に収容されたセル（１０２）とを含む単電池（１００）であって、
    請求項１～１７のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）をさらに含み、
    前記カバープレート（１）は、前記電池ケース（１０１）を封止し、前記下部極柱（４）と前記セル（１０２）とは、インナーリード（１０４）により電気的に接続される、
    単電池（１００）。
19. パック本体（４０１）と、該パック本体（４０１）内に設けられる電池モジュール（３００）とを含む動力電池であって、電池モジュール（３００）は、複数の単電池（１００）と、複数のコネクタ（３０１）とを含み、前記コネクタの一端は、１の前記単電池（１００）の第１の極柱（２）に電気的に接続され、前記コネクタの他端は、別の前記単電池（１００）の第２の極柱の上部極柱（３）に電気的に接続され、
    前記単電池（１００）は、電池ケース（１０１）と、該電池ケース（１０１）内に収容されたセル（１０２）とを含み、
    前記単電池（１００）は、さらに、請求項１～１７のいずれか１項に記載の電池カバープレートアセンブリ（１０３）を含み、
    前記カバープレート（１）は、前記電池ケース（１０１）を封止するように配置され、前記下部極柱（４）と前記セル（１０２）とは、インナーリード（１０４）により電気的に接続されている、
    動力電池（４００）。

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