KR102447727B1 - 전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차 - Google Patents

전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차 Download PDF

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Abstract

전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차가 제공된다. 상기 플립핑 부재는 스코어 부재에 전기적 연결되며, 기압의 작용 하에 동작하여 상기 스코어 부재 상의 스코어를 파단 가능하다. 상기 플립핑 부재에는 상기 스코어 부재에 전기적 연결되는 제1 연결 영역 및 배터리의 외부 전극 단자에 전기적 연결되는 제2 연결 영역이 형성된다. 상기 플립핑 부재에는 변형 완충 영역이 추가로 형성된다. 상기 변형 완충 영역은 상기 제1 연결 영역과 상기 제2 연결 영역 사이에 배치되며, 상기 제1 연결 영역을 둘러싸게 배치된다.

Description

전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차
본 출원은 비와이디 컴퍼니 리미티드가 2017년 12월 13일 출원한 "전류 차단 장치 및 이의 플립핑 부재, 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차"라는 명칭의 중국 특허출원 번호 "201711330221.5"의 우선권을 주장하고, 상기 언급된 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 포함된다.
본 개시는 배터리 기술 분야, 특히 전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 전류 차단 장치를 사용하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 사용하는 셀, 셀을 이용한 배터리 모듈, 배터리 모듈을 사용하는 파워 배터리 및 파워 배터리를 사용하는 자동차에 관한 것이다.
에너지 저장 유닛으로서, 배터리는 다양한 산업에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 파워 배터리는 새로운 에너지 자동차 등과 같은 분야에서 널리 사용된다. 파워 배터리의 배터리 팩은 충전 및 방전을 달성하기 위해 직렬 또는 병렬 연결된 복수 개의 셀로 구성된 배터리 모듈을 가질 수 있다. 파워 배터리를 충전 및 방전하는 동안 배터리 관리 시스템(BMS)은 일반적으로 전압 및 전류의 변화를 모니터링하고 전하 상태를 계산한다. 전압 샘플링에 에러가 생기면 배터리 과충전이 발생할 수 있다. 이는 삼원 시스템의 경우 특히 그렇다. 일정 정도로 과충전하면 배터리 폭발의 위험이 있을 수 있다.
관련 기술에서 배터리의 전압 및 전류를 모니터링하고, 전류 적분 방법 및 개방 회로 전압 방법을 이용하여 배터리 레벨을 계산하여 배터리 충전 및 방전을 제어한다. 그러나 배터리 전압 샘플링 실효 또는 전류 샘플링 실효 또는 소프트웨어 실효와 같은 단점도 있다. 결과적으로, 장기간 배터리 충전을 제어할 수 없으며, 특히 충전 파일을 사용하여 충전하는 동안, 충전 파일과 배터리 관리자 간의 통신이 실효되면 과충전을 제어할 수 없다. 일정 정도로 과충전하면 배터리가 팽창되거나 심지어 폭발되어 화재가 발생할 수 있다.
따라서, 전류를 강제로 차단할 수 있는 전류 차단 기술을 제공하는 것은 긍정적인 의미를 갖는다.
본 개시는 전류 차단 장치 및 그 플립핑 부재, 전류 차단 장치를 사용하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 사용하는 셀, 셀을 이용한 배터리 모듈, 배터리 모듈을 사용하는 파워 배터리 및 파워 배터리를 사용하는 자동차를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시는 전류 차단 장치의 플립핑 부재를 제공한다. 상기 플립핑 부재는 스코어 부재에 전기적 연결되며, 기압의 작용 하에 동작하여 상기 스코어 부재 상의 스코어를 파단 가능하다. 상기 플립핑 부재에는 상기 스코어 부재에 전기적 연결되는 제1 연결 영역 및 배터리의 외부 전극 단자에 전기적 연결되는 제2 연결 영역이 형성된다. 상기 플립핑 부재에는 변형 완충 영역이 추가로 형성된다. 상기 변형 완충 영역은 상기 제1 연결 영역과 상기 제2 연결 영역 사이에 배치되며, 상기 제1 연결 영역을 둘러싸게 배치된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 플립핑 부재는 콘 형상으로 형성된 시트 구조이며, 상기 콘 형상의 소단부는 상기 제1 연결 영역을 형성하고, 상기 스코어 부재로부터 떨어진 상기 콘 형상의 대단부는 상기 제2 연결 영역을 형성한다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 변형 완충 영역은 상기 제1 연결 영역을 둘러싸는 링형 홈 구조로 형성된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 링형 홈 구조의 반경 방향 단면은 호형 또는 각진 형이다.
본 개시는 또한 스코어 부재 및 플립핑 부재를 포함하는 전류 차단 장치를 제공한다. 상기 플립핑 부재는 본 개시에서 제공되는 플립핑 부재이고, 상기 플립핑 부재는 상기 제1 연결 영역에 의해 상기 스코어 부재에 전기적 연결된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 스코어 부재는 상기 스코어가 형성되는 스코어 영역, 상기 플립핑 부재에 전기적 연결되는 제1 용접 영역 및 내부 전극 단자에 전기적 연결되는 제2 용접 영역을 포함하고, 상기 제2 용접 영역, 상기 스코어 영역 및 상기 제1 용접 영역은 반경 방향으로 외부에서 내부로 순차적으로 배열되며, 외부에서 내부로 상기 플립핑 부재에 점차적으로 접근하는 단차 구조로 형성되고, 상기 스코어는 상기 제1 용접 영역을 둘러싸게 배치된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 스코어 부재에는 상기 스코어 영역으로부터 돌출되는 보스가 형성되고, 상기 제1 용접 영역은 상기 보스의 상면에 의해 형성되며 상기 스코어 영역에 평행되고, 상기 상면의 외주연에는 링형 용접 조인트가 배치된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 스코어 영역의 외주연에는 상기 보스가 돌출되는 방향과 반대되는 방향으로 돌출되는 링 벽이 형성되며, 상기 제2 용접 영역은 상기 링 벽의 외주연에 형성되며 상기 스코어 영역에 평행되고, 상기 제2 용접 영역의 외주연에는 링형 용접 조인트가 형성된다.
본 개시는 또한 커버 플레이트, 상기 커버 플레이트의 내측에 위치하는 내부 전극 단자 및 상기 커버 플레이트의 외측에 위치하는 외부 전극 단자를 포함하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 제공한다. 상기 내부 전극 단자와 상기 외부 전극 단자는 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결된다. 상기 전류 차단 장치는 본 개시에서 제공되는 전류 차단 장치이다. 상기 외부 전극 단자는 상기 플립핑 부재에 전기적 연결되고, 상기 스코어 부재는 상기 내부 전극 단자에 전기적 연결된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 플립핑 부재의 외주연의 하측과 상기 커버 플레이트 사이에는 지지 링이 밀봉 방식으로 연결되고, 상기 외부 전극 단자의 외주연은 상기 플립핑 부재의 외주연의 상측에 전기적 연결된다.
본 개시의 일부 실시예에서, 상기 지지 링의 내벽에는 지지 플랜지가 형성되고, 상기 플립핑 부재 및 상기 외부 전극 단자의 외주연은 상기 지지 플랜지의 상면에 지지된다.
본 개시는 또한 하우징, 상기 하우징에 수용되는 코어 및 상기 하우징을 캡슐화하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함하는 셀을 제공한다. 상기 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 본 개시에서 제공되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리이다. 상기 내부 전극 단자는 상기 코어에 전기적으로 연결되고, 상기 플립핑 부재는 상기 하우징의 내부와 가스 연통된다.
본 개시는 또한 배터리 모듈을 제공하고, 상기 배터리 모듈 내부에 본 개시에서 제공되는 셀이 배치된다.
본 개시는 또한 팩 바디 및 상기 팩 바디 내부에 배치되는 배터리 모듈을 포함하는 파워 배터리를 제공한다. 상기 배터리 모듈은 본 개시에서 제공되는 배터리 모듈이다.
본 개시는 또한 전기 자동차를 제공하고, 상기 전기 자동차에 본 개시에서 제공되는 파워 배터리가 배치된다.
상술한 기술방안에 따르면, 플립핑 부재에 변형 완충 영역이 구비되기 때문에, 외력의 충격을 받을 때 발생하는 제 1 연결 영역에 대한 충격을 완충시킬 수 있고, 이에 따라 제 1 연결 영역 및 스코어 부재 상의 스코어의 우연한 파단을 피할 수 있어 신뢰성이 높다.
본 개시의 다른 특징 및 장점은 이하 구체적 실시방식에서 상세하게 설명될 것이다.
첨부 도면은 본 개시의 추가 이해를 제공하기 위해 사용되며, 본 명세서의 일부를 구성하는데, 이는 이하의 구체적 실시방식과 조합하여 본 개시를 설명하는 데 사용되며, 본 개시를 제한하는 것은 아니다. 첨부 도면에서:
도 1은 본 개시의 예시적 실시방식에 따른 배터리 모듈의 개략 부분 분해 사시도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 제2 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 제2 실시방식에 따른 스코어 부재의 개략 사시도이다.
도 5는 본 개시의 제1 실시방식에 따른 플립핑 부재의 개략 사시도이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 배터리 커버 플레이트 어셈블리의 개략 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 구체적 실시방식을 상세히 설명한다. 여기에 이해해야 할 것은 서술된 구체적 실시방식들은 단지 본 개시를 설명 및 해석하기 위해 사용된 것이며, 본 개시를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
본 개시에서, 반대의 설명이 없이, "상, 하, 좌, 우"와 같은 방향성 용어는 일반적으로 해당 첨부 도면의 도면 방향을 기준으로 정의되며, "내, 외"는 해당 구성 요소의 윤곽의 내, 외를 의미한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 개시는 전류 차단 장치, 스코어 부재 및 그 플립핑 부재, 상기 전류 차단 장치를 사용하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 상기 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 사용하는 셀, 상기 셀을 이용한 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈을 사용하는 파워 배터리 및 파워 배터리를 사용하는 자동차의 기술방안을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전류 차단 장치는 배터리 내부 및 외부의 회로를 차단하기 위해 외부 전극 단자(112) 및 대응하는 내부 전극 단자 사이에 배치된다. 셀에서, 복수 개의 셀은 직렬 또는 병렬 연결되어 배터리 모듈을 구성하고, 배터리 팩에 배치되어 파워 배터리를 형성할 수 있다. 파워 배터리 분야 외에, 본 개시에서 제공되는 다양한 기술방안은 기타 배터리 분야에 널리 적용될 수 있다. 본 개시에서, 2 개의 실시방식을 사용하여 전류 차단 장치를 설명한다. 실시방식들은 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
먼저, 도 1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시방식들은 각각 복수 개의 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제공한다. 셀은 하우징(111), 하우징에 수용되는 코어, 코어에 전기적 연결되는 내부 전극 단자(109) 및 하우징을 캡슐화하는 커버 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 외부 전극 단자(112)는 커버 플레이트 상에 배치되어 다양한 전극 리드아웃 부재(119)에 의해 전류 입력 및 출력을 완성하도록 한다. 전류 차단 장치는 외부 전극 단자와 내부 전극 단자 사이에 배치되어, 전극 단자들의 전류 입력 및 출력을 제어한다. 다시 말해서, 전류 차단 장치가 통상 상태일 때, 코어는 도통 상태이다. 이 경우, 전극 단자들은 정상적으로 전류 입력 및 출력할 수 있어, 셀의 충전 및 방전을 완성하도록 한다. 그러나, 배터리 과충전과 같은 위험한 상태에서, 전류 차단 장치는 전극 단자들의 전류 입력을 차단할 수 있음으로, 배터리 과충전 등을 피할 수 있다. 따라서, 중요한 안전 수단으로서 전류 차단 장치의 신뢰성은 매우 중요하며, 즉, 전류 차단 장치가 신속하게 응답할 수 있어야 한다.
본 개시에서, 다양한 실시방식에서 모든 전류 차단 장치는 기압을 감지하는 기계적 구조이다. 일부 실시예에서, 전류 차단 장치는 셀의 하우징 내부와 가스 연통되며 기압의 작용 하에 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 구성 요소들의 연결을 끊음으로써 전류 전송이 중단될 수 있고, 따라서 배터리 충전 및 방전을 제때에 차단하도록 한다. 사용되는 기압의 소스는 다음과 같다: 배터리가 과충전 등 위험한 상태일 때 배터리 내부에 가스가 발생하여 하우징 내부의 기압이 증가되거나, 배터리 사용과정에서 비정상으로 인해 배터리 온도가 상승하여 배터리 내부의 기압이 증가됨으로써, 전류 차단 장치를 구동하는 기압 동력이 발생하게 된다.
예를 들어, 도 2 내지 도 3의 실시방식에서, 전류 차단 장치는 스코어 부재(101) 및 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 플립핑 부재(102)를 구비하며, 플립핑 부재(102)와 내부 전극 단자(109) 사이의 전기적 연결은 기압의 작용 하에 차단될 수 있다. 본 개시의 실시방식에서, 플립핑 부재 및 스코어 부재 중 적어도 하나가 파단될 수 있다. 예를 들어, 해당 구성 요소에 대해 미약한 스코어를 만듦으로써 구조를 파단시킬 수 있으므로, 전기적 연결을 차단할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코어 부재(101) 상에 스코어(104)를 형성한다. 즉, 내부 기압의 작용 하에서, 스코어(104)는 플립핑 부재(102)의 플립핑 동작에 의해 파단되어, 플립핑 부재와 스코어 부재 사이의 전기적 연결이 끊어짐으로써 전류 전송이 중단될 수 있다.
이 방법을 채택하는 이유는, 파워 배터리 분야에서 비교적 큰 흐름의 전류가 요구되기 때문이다. 따라서, 스코어 부재(101)와 플립핑 부재(102) 사이의 용접 구조는 큰 전류가 용접 구조를 융단시키는 것을 방지하기 위해 안정적이어야 한다. 따라서, 스코어 부재(101) 상에 스코어(104)를 배치, 즉 해당 부분에 다른 영역보다 강도가 약한 위크 부분을 만듦으로써, 스코어 부재(101)와 플립핑 부재(102)를 완전히 분리시킬 수 있다. 스코어는 일반적으로 스코어 부재와 플립핑 부재 사이의 용접 영역을 둘러싸게 배치되어, 스코어 부재와 플립핑 부재 사이의 완전한 분리를 보장한다.
이하 도 2 및 도 3을 참조하여 본 개시의 2 개의 실시방식에서의 스코어 부재(101) 및 플립핑 부재(102)를 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시는 전류 차단 장치의 스코어 부재를 제공한다. 스코어 부재(101)는 스코어(104)가 형성되는 스코어 영역(105), 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되는 제1 용접 영역(103) 및 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결되는 제2 용접 영역(107)을 포함한다. 플립핑 부재(102)는 기압의 작용 하에 동작하여 스코어(104)를 파단시킬 수 있으므로 스코어 부재(101)와의 전기적 연결을 차단할 수 있다. 플립핑 부재(102)는 스코어(104)를 파단한 후, 플립핑 부재(102)와 제2 용접 영역(107) 사이의 전기적 연결이 차단됨으로써, 내부 전극 단자(109)와의 전기적 연결이 차단된다. 본 개시에서, 스코어(104)는 제1 용접 영역(103)을 둘러싸게 배치되며, 스코어(104)는 제1 용접 영역(103)을 둘러싸는 링 형일 수 있다. 또한, 제1 용접 영역(103) 및 제2 용접 영역(107) 중 적어도 하나는 스코어(104)가 배치된 평면과 상이한 평면에 배치된다. 다시 말해서, 스코어(104)가 위치한 평면은 제1 용접 영역(103) 및 제2 용접 영역(107) 중 적어도 하나가 위치한 평면과 상이하므로, 플립핑 부재(102)로부터 전달 받은 외력이 스코어 부재(101)상의 스코어(104)에 대한 기계적 충격을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 용접 영역에서의 용접 응력이 스코어(104)가 위치된 영역에 대한 열 영향을 해소할 수 있다. 따라서, 본 개시에서 제공되는 전류 차단 장치의 신뢰성을 향상시킨다. 제1 용접 영역(103)을 둘러싸는 스코어(104)는 배터리 내부의 기압의 작용 하에 파단될 수 있다. 이 경우, 플립핑 부재(102)와 스코어 부재(101) 사이의 전기적 연결이 완전히 차단되어 전류를 차단시킨다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시방식에서, 스코어(104)는 제1 용접 영역(103) 및 제2 용접 영역(107)이 배치한 평면과 상이한 평면에 배치된다. 일 실시예에서, 제2 용접 영역(107), 스코어 영역(105) 및 제1 용접 영역(103)은 반경 방향으로 외부에서 내부로 순차적으로 배열되며, 외부에서 내부로 플립핑 부재(102)에 점차적으로 접근하는 단차 구조로 형성된다. 제2 용접 영역(107)과 스코어 영역(105)은 또한 상이한 평면에 위치한다. 상기 형성된 단차 구조는 완충 효과를 가지므로, 스코어(104)에 대한 2 개의 용접 영역의 용접 응력의 열 영향을 피할 수 있고, 내부 전극 단자로부터 전달 받은 외력도 완충시킬 수 있어, 전류 차단 장치를 보다 신뢰할 수 있도록 한다.
일부 실시예에서, 본 개시의 2 개의 실시방식에서, 도 2 또는 도3에 도시된 바와 같이, 스코어 부재(101)는 스코어 영역(105)으로부터 돌출된 보스(106)를 포함한다. 제1 용접 영역(103)은 보스(106) 상에 형성되고, 스코어(104)는 스코어 영역(105)에 형성되며 보스(106)를 둘러싸게 배치된다. 따라서, 스코어 및 제1 용접 영역은 상이한 평면에 위치된다. 일부 실시예에서, 제1 용접 영역(103)은 보스(106)의 상면에 의해 형성되며 스코어 영역(105)에 평행되고, 상기 상면의 외주연에는 링형 용접 조인트가 배치된다. 대응되게, 플립핑 부재(102) 상의 제1 연결 영역(115)은 보스(106)를 수용하기 위한 연결 홀로 형성될 수 있다. 따라서, 보스의 외주연과 연결 홀의 내벽은 링형 용접 조인트를 이용하여 견고하게 용접된다. 보스는 원통형 구조 일 수 있고, 또는 원통형 구조의 축 방향으로 관통 홀 구조를 가질 수 있다. 또는, 관통 홀이 원통형 구조의 축 방향으로 배치될 수도 있다. 다른 실시방식에서, 스코어 및 제1 용접 영역은 다양한 돌출 구조 또는 오목 구조를 사용함으로써 상이한 평면에 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 실시방식에서, 배터리의 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결을 하기 위해, 일반적으로 내부 전극 단자(109)의 상단부에는 수용 홈이 배치된다. 따라서, 스코어 영역(105)의 외주연에는 보스가 돌출되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되는 링 벽(108)이 형성되며, 링 벽(108)의 상부 가장자리는 높이 방향으로 보스(106)의 상부 가장자리와 동일 높이에 위치한다. 제2 용접 영역(107)은 링 벽의 외주연에 형성되며 높이 방향으로 보스(106)의 상부 가장자리와 동일 높이에 위치하고, 즉, 링 벽의 외벽은 배터리의 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결되어 제2 용접 영역을 형성한다. 상기 상부 가장자리는 내부 전극 단자(109)의 수용 홈의 홈 벽의 형상과 맞물리며 링형 용접 조인트에 의해 용접된다. 일부 실시방식에서, 스코어 부재(101)는 내부 전극 단자(109)의 수용 홈에 완전히 수용될 수 있으며, 구조는 안정적이다. 다시 말해, 제1 실시방식에서, 제 1 용접 영역(103) 및 제 2 용접 영역(107)은 동일 평면에 위치하고, 스코어 영역(105)이 위치한 평면과 상이한 평면에 위치한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 실시방식에서, 내부 전극 단자(109) 상에 여전히 수용 홈이 배치되고, 스코어 부재(101)의 보스(106)는 수용 홈 밖으로 연장된다. 일부 실시예에서, 스코어 부재(101)가 상기 단차 구조로 형성되도록, 스코어 영역(105)의 외주연에는 보스(106)가 돌출되는 방향과 반대되는 방향으로 돌출된 링 벽(108)이 형성되고, 제2 용접 영역(107)이 링 벽(108)의 외주연에 형성되며 스코어 영역(105)에 평행된다. 제2 용접 영역(107)의 외주연에는 배터리의 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결되는 링형 용접 조인트가 형성된다. 일부 실시예에서, 제2 용접 영역(107)은 하면이 수용 홈의 하부 벽에 배치될 수 있고, 외주연은 링형 용접 조인트에 의해 수용 홈의 측벽에 용접되고, 마찬가지로 구조 또한 안정적이다. 다시 말해, 제2 실시방식에서, 제 1 용접 영역(103), 스코어 영역(105) 및 제 2 용접 영역(107)은 모두 상이한 평면에 배치한다.
제2 실시방식에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 보스의 측벽 및 링 벽(108)은 각각 스코어 영역(105)에 수직되고, 다른 실시예에서, 일정 각도를 가질 수 있으며, 예를 들어 Z 자형 단차로 형성된다. 또한, 제1 용접 영역(103), 스코어 영역(105) 및 제2 용접 영역(107)은 각각 링 구조 일 수 있으며, 즉 제1 용접 영역(103)은 중심 홀을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 용접 영역(103)은 중심 홀을 갖지 않을 수 있다.
이상에서 2 개의 실시방식의 스코어 부재(101)를 설명하였으며, 이하에서 2 개의 실시방식의 플립핑 부재(102)를 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 플립핑 부재(102)에는 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 제1 연결 영역(115) 및 배터리의 외부 전극 단자(112)에 전기적 연결되는 제2 연결 영역(116)이 형성된다. 또한, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 플립핑 부재(102)에는 변형 완충 영역(117)이 추가로 형성되며, 변형 완충 영역(117)은 제1 연결 영역(115)과 제2 연결 영역(116) 사이에 배치되며 제1 연결 영역(115)을 둘러싸게 배치된다. 변형 완충 영역은 외력의 작용 하에 플립핑 부재(102), 제1 연결 영역(115), 제2 연결 영역(116) 및 스코어 부재(101)보다 먼저 변형되어 상기 외력을 완충시키는 영역을 의미한다. 따라서, 제1 연결 영역(115) 및 스코어 부재(101) 상의 스코어(104)에 대한 외력의 충격을 감소시켜, 전류 차단 장치의 신뢰성을 향상시킨다.
본 개시의 2 개의 실시방식에서, 플립핑 부재(102)는 콘 형상으로 형성된 시트 구조이며, 상기 콘 형상의 소단부(small end)는 제1 연결 영역(115)을 형성하고, 스코어 부재(101)로부터 떨어진 콘 형상의 대단부(large end)는 제2 연결 영역(116)을 형성한다. 콘 형상 구조는 2 개의 연결 영역을 상이한 평면에 배치하도록 구성될 수 있고, 스코어(104)를 파단시키도록, 플립핑 부재(102)가 힘을 받아 상향으로 플립핑하는 공간을 제공할 수 있다. 기타 가능한 실시방식에서, 플립핑 부재는 탄성 평탄 부재 등일 수도 있다.
도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 개시의 변형 완충 영역(117)은 제1 연결 영역(115)을 둘러싸는 링형 홈 구조로 형성된다. 따라서, 외력 작용 하에 링형 홈의 홈 벽 사이의 상대 이동을 통해 변형 완충 효과에 달할 수 있다. 기타 가능한 실시방식에서, 변형 완충 영역(117)은 또한 변형 챔버 등 구조 또는 탄성 재료에 의해 구현될 수도 있다.
도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시방식에서, 링형 홈 구조의 반경 방향 단면은 호형, 예를 들어 외부 전극 단자(112)를 향해 돌출된 반원형이다. 따라서, 제2 연결 영역(116)으로부터 전달 받은 외력이 호형의 홈 벽의 변형에 의해 흡수될 수 있으므로, 제1 연결 영역(115) 및 스코어 부재(101)에 대한 충격을 감소시킨다. 기타 가능한 실시방식에서, 링형 홈의 단면은 또한 각진 형일 수 있고. 즉, 단면은 2 개의 각진 측면을 가지며, 이는 또한 완충 효과를 제공할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 실시방식에서, 스코어 부재(101)의 보스(106)는 내부 전극 단자의 수용 홈으로부터 돌출된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시의 2 개의 실시방식에서, 플립핑 부재가 배터리 내부의 가스에 의해 작동될 수 있도록 하기 위해, 플립핑 부재(102)의 외주연의 하측과 커버 플레이트(110) 사이에 지지 링(113)이 밀봉방식으로 연결되고, 외부 전극 단자(112)의 외주연이 프립핑 부재(102)의 외주연의 상측에 전기적 연결된다. 따라서, 배터리 내부에서 발생된 가스가 누출되지 않고 플립핑 부재(102)에 작용할 수 있다. 플립핑 부재(102)가 정상적으로 동작할 수 있도록, 외부 전극 단자(112)는 캡 구조로 형성되고, 플립핑 부재(102)의 동작 시 가스를 배출하기 위한 관통 홀(118)이 형성될 수 있어, 기압의 작용 하에 플립핑 부재의 플립핑 동작이 회복되는 것을 방지한다. 또한, 커버 플레이트(110)가 대전 및 절연한 2 개의 실시방식에서, 지지를 위한 지지 링(113)으로서 절연 재료 또는 도전 재료가 선택될 수 있다. 일반적으로, 지지 링(113)은 커버 플레이트(110)가 절연되도록 세라믹 링일 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 링(113)의 내벽에는 지지 플랜지(114)가 형성되고, 플립핑 부재(102) 및 외부 전극 단자(112)의 외주연은 지지 플랜지(114)의 상면에 지지되어 전류 차단 장치의 안정적인 작업을 보장하도록 한다.
본 개시에서 제공되는 전류 차단 장치는 상기 스코어 부재(101) 및 전술한 플립핑 부재(102)를 포함하고, 스코어 부재(101)는 제1 용접 영역(103)에 의해 플립핑 부재(102)에 전기적 연결된다.
본 개시는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 제공한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 커버 플레이트(110), 커버 플레이트(110)의 내측에 위치하는 내부 전극 단자(109) 및 커버 플레이트(110)의 외측에 위치하는 외부 전극 단자(112)를 포함한다. 내부 전극 단자(109)와 외부 전극 단자(112)는 전술한 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결된다. 외부 전극 단자(112)는 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되고, 스코어 부재(101)는 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결된다.
내부 전극 단자는 코어에 전기적 연결된 내부 리드아웃 부재(120)에 용접된다. 일부 실시예에서, 내부 리드아웃 부재(120)에는 용접 홀이 형성될 수 있다. 내부 전극 단자(109)는 주상 구조를 형성하고 용접 홀 내에 매립되어 내부 리드아웃 부재(120)에 용접된다. 커버 플레이트(110)가 대전되는 것을 방지하기 위해, 커버 플레이트(110)와 내부 리드아웃 부재(120) 사이에는 커버 플레이트 절연 부재(122)가 배치되고, 내부 전극 단자는 플레이트 절연 부재를 틈새 있게 통과하여 스코어 부재에 용접될 수 있다. 밀봉성을 보장하기 위해, 지지 링(113)은 하단이 커버 플레이트에 용접되고, 전류 차단 장치와 커버 플레이트(110)의 절연을 보장하기 위해 세라믹 재료가 사용될 수 있다. 전류 차단 장치의 장착을 용이하도록 하기 위해 커버 플레이트(110) 에는 덕트가 형성된다. 또한, 배터리 내부의 가스가 플립핑 부재(102)에 작용할 수 있도록 하기 위해, 내부 리드아웃 부재(120)에 에어 홀(121)이 형성되어, 가스가 에어 홀(121)을 통해 플립핑 부재(102)에 작용할 수 있도록 한다.
본 개시는 하우징(111), 하우징에 수용되는 코어 및 하우징을 캡슐화하는 상기 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함하는 셀을 제공한다. 내부 전극 단자(109)는 코어에 전기적으로 연결되고, 플립핑 부재(102)는 하우징의 내부와 가스 연통된다. 전류 차단 장치의 플립핑 부재를 제공한다. 플립핑 부재(102)는 스코어 부재(101)에 전기적 연결되며, 기압의 작용 하에 동작하여 스코어 부재(101) 상의 스코어(104)를 파단 가능하다. 스코어(104)를 파단 한 후, 내부 전극 단자(109)와의 전기적 연결이 차단될 수 있다. 플립핑 부재(102)에는 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 제1 연결 영역(115) 및 배터리의 외부 전극 단자(112)에 전기적 연결되는 제2 연결 영역(116)이 형성되고, 플립핑 부재(102)에는 변형 완충 영역(117)이 추가로 형성되며, 변형 완충 영역(117)은 제1 연결 영역(115)과 제2 연결 영역(116) 사이에 배치되며, 제1 연결 영역(115)을 둘러싸게 배치된다.
일부 실시예에서, 플립핑 부재(102)는 콘 형상으로 형성된 시트 구조이며, 콘 형상의 소단부는 제1 연결 영역(115)을 형성하고, 스코어 부재로부터 떨어진 콘 형상의 대단부는 제2 연결 영역(116)을 형성한다.
일부 실시예에서, 변형 완충 영역(117)은 제1 연결 영역(115)을 둘러싸는 링형 홈 구조로 형성된다.
일부 실시예에서, 링형 홈 구조의 반경 방향 단면은 호형 또는 각진 형이다.
스코어 부재(101) 및 플립핑 부재(102)를 포함하는 전류 차단 장치를 포함한다. 플립핑 부재(102)는 상기의 어느 한 플립핑 부재(102)이고, 플립핑 부재(102)는 제1 연결 영역(115)에 의해 스코어 부재(101)에 전기적 연결된다.
일부 실시예에서, 스코어 부재(101)는 스코어(104)가 형성되는 스코어 영역(105), 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되는 제1 용접 영역(103) 및 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결되는 제2 용접 영역(107)을 포함하고, 제2 용접 영역(107), 스코어 영역(105) 및 제1 용접 영역(103)은 반경 방향으로 외부에서 내부로 순차적으로 배열되며, 외부에서 내부로 플립핑 부재(102)에 점차적으로 접근하는 단차 구조로 형성되고, 스코어(104)는 제1 용접 영역(103)을 둘러싸게 배치된다.
일부 실시예에서, 스코어 부재(101)에는 스코어 영역(105)으로부터 돌출되는 보스(106)가 형성되고, 제1 용접 영역(103)은 보스(106)의 상면에 의해 형성되며 스코어 영역에 평행되고, 상면의 외주연에는 링형 용접 조인트가 배치된다.
일부 실시예에서, 스코어 영역(105)의 외주연에는 보스가 돌출되는 방향과 반대되는 방향으로 돌출되는 링 벽(108)이 형성되며, 제2 용접 영역(107)은 링 벽(108)의 외주연에 형성되며 스코어 영역(105)에 평행되고, 제2 용접 영역(107)의 외주연에는 링형 용접 조인트가 형성된다.
커버 플레이트(110), 커버 플레이트(110)의 내측에 위치하는 내부 전극 단자(109) 및 커버 플레이트(110)의 외측에 위치하는 외부 전극 단자(112)를 포함하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 제공한다. 내부 전극 단자(109)와 외부 전극 단자(112)는 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결된다. 이 전류 차단 장치는 상기의 어느 한 전류 차단 장치이다. 외부 전극 단자(112)는 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되고, 스코어 부재(101)는 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결된다.
일부 실시예에서, 플립핑 부재(102)의 외주연의 하측과 커버 플레이트(110) 사이에는 지지 링(113)이 밀봉 방식으로 연결되고, 외부 전극 단자(112)의 외주연은 플립핑 부재(102)의 외주연의 상측에 전기적 연결된다.
일부 실시예에서, 지지 링(113)의 내벽에는 지지 플랜지(114)가 형성되고, 플립핑 부재(102) 및 외부 전극 단자(112)의 외주연은 지지 플랜지(114)의 상면에 지지된다.
하우징(111), 하우징에 수용되는 코어 및 하우징을 캡슐화하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함하는 셀을 제공한다. 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 전술의 어느 한 배터리 커버 플레이트 어셈블리이다. 내부 전극 단자(109)는 코어에 전기적으로 연결되고, 플립핑 부재(102)는 하우징의 내부와 가스 연통된다.
본 개시는 배터리 모듈을 제공하고, 배터리 모듈의 내부에 상기 셀이 배치된다.
본 개시는 팩 바디 및 팩 바디 내부에 배치되는 전술한 배터리 모듈을 포함하는 파워 배터리를 제공한다.
본 개시는 전술한 파워 배터리가 배치되는 전기 자동차를 제공한다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 2 개의 실시방식에 대해 상세하게 설명했지만, 본 개시는 상기 실시방식의 구체적인 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 기술적 사상의 범위 내에서 본 개시의 기술방안에 대해 다양한 단순 변형이 이루어질 수 있으며, 이러한 단순 변형은 모두 본 개시의 보호 범위 내에 속한다.
설명해야 할 것은, 상기 구체적 실시예에서 설명된 구체적 기술 특징은 모순되지 않는 한 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 불필요한 반복을 피하기 위해, 다양한 가능한 조합은 본 개시에서 더 이상 설명하지 않는다.
또한, 본 개시의 사상을 벗어나지 않는 한 본 개시의 다양한 실시예들은 조합될 수 있고, 이러한 조합들은 또한 본 개시의 범위 내에 속할 것이다.

Claims (15)

  1. 전류 차단 장치의 플립핑 부재로서, 상기 플립핑 부재(102)는 스코어 부재(101)에 전기적 연결되며, 기압의 작용 하에 외력이 가해져 상기 스코어 부재(101) 상의 스코어(104)를 당겨서 파단하며, 상기 플립핑 부재(102)에는 상기 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 제1 연결 영역(115) 및 배터리의 외부 전극 단자(112)에 전기적 연결되는 제2 연결 영역(116)이 형성되고, 상기 플립핑 부재(102)에는 변형 완충 영역(117)이 추가로 형성되며, 상기 변형 완충 영역(117)은 상기 제1 연결 영역(115)과 상기 제2 연결 영역(116) 사이에 배치되며, 상기 제1 연결 영역(115)을 둘러싸게 배치되며,
    상기 변형 완충 영역(117)은 상기 제1 연결 영역(115)을 둘러싸는 링형 홈 구조로 형성되며, 외력 작용 하에 상기 링형 홈 구조의 홈 벽 사이가 상대 이동하는 전류 차단 장치의 플립핑 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플립핑 부재(102)는 콘 형상으로 형성된 시트 구조이며, 상기 콘 형상의 소단부(small end)는 상기 제1 연결 영역(115)을 형성하고, 상기 스코어 부재로부터 떨어진 상기 콘 형상의 대단부(large end)는 상기 제2 연결 영역(116)을 형성하는 플립핑 부재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 링형 홈 구조의 반경 방향 단면은 호형 또는 각진 형인 플립핑 부재.
  4. 스코어 부재(101) 및 플립핑 부재(102)를 포함하는 전류 차단 장치로서, 상기 플립핑 부재(102)는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 플립핑 부재(102)이고, 상기 플립핑 부재(102)는 상기 제1 연결 영역(115)에 의해 상기 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 전류 차단 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스코어 부재(101)는 상기 스코어(104)가 형성되는 스코어 영역(105), 상기 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되는 제1 용접 영역(103) 및 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결되는 제2 용접 영역(107)을 포함하고, 상기 제2 용접 영역(107), 상기 스코어 영역(105) 및 상기 제1 용접 영역(103)은 반경 방향으로 외부에서 내부로 순차적으로 배열되며, 외부에서 내부로 상기 플립핑 부재(102)에 점차적으로 접근하는 단차 구조로 형성되고, 상기 스코어(104)는 상기 제1 용접 영역(103)을 둘러싸게 배치되는 전류 차단 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스코어 부재(101)에는 상기 스코어 영역(105)으로부터 돌출되는 보스(106)가 형성되고, 상기 제1 용접 영역(103)은 상기 보스(106)의 상면에 의해 형성되며 상기 스코어 영역에 평행되고, 상기 상면의 외주연에는 링형 용접 조인트가 배치되는 전류 차단 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스코어 영역(105)의 외주연에는 상기 보스가 돌출되는 방향과 반대되는 방향으로 돌출되는 링 벽(108)이 형성되며, 상기 제2 용접 영역(107)은 상기 링 벽(108)의 외주연에 형성되며 상기 스코어 영역(105)에 평행되고, 상기 제2 용접 영역(107)의 외주연에는 링형 용접 조인트가 형성되는 전류 차단 장치.
  8. 커버 플레이트(110), 상기 커버 플레이트(110)의 내측에 위치하는 내부 전극 단자(109) 및 상기 커버 플레이트(110)의 외측에 위치하는 외부 전극 단자(112)를 포함하고, 상기 내부 전극 단자(109)와 상기 외부 전극 단자(112)는 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리로서, 상기 전류 차단 장치는 제4항에 따른 전류 차단 장치이고, 상기 외부 전극 단자(112)는 상기 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되고, 상기 스코어 부재(101)는 상기 내부 전극 단자(109)에 전기적 연결되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서, 상기 플립핑 부재(102)의 외주연의 하측과 상기 커버 플레이트(110) 사이에는 지지 링(113)이 밀봉 방식으로 연결되고, 상기 외부 전극 단자(112)의 외주연은 상기 플립핑 부재(102)의 외주연의 상측에 전기적 연결되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 지지 링(113)의 내벽에는 지지 플랜지(114)가 형성되고, 상기 플립핑 부재(102) 및 상기 외부 전극 단자(112)의 외주연은 상기 지지 플랜지(114)의 상면에 지지되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  11. 하우징(111), 상기 하우징에 수용되는 코어 및 상기 하우징을 캡슐화하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함하는 셀로서, 상기 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 제8항에 따른 배터리 커버 플레이트 어셈블리이고, 상기 내부 전극 단자(109)는 상기 코어에 전기적으로 연결되고, 상기 플립핑 부재(102)는 상기 하우징의 내부와 가스 연통되는 셀.
  12. 배터리 모듈로서, 내부에 제11항에 따른 셀이 배치되는 배터리 모듈.
  13. 팩 바디 및 상기 팩 바디 내부에 배치되는 배터리 모듈을 포함하는 파워 배터리로서, 상기 배터리 모듈은 제12항에 따른 배터리 모듈인 파워 배터리.
  14. 제13항에 따른 파워 배터리가 배치되는 전기 자동차.
  15. 삭제
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