KR20200096287A - 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차 - Google Patents

배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차 Download PDF

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Abstract

배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차가 제공된다. 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 커버 플레이트, 내부 리드아웃 부재, 및 외부 전극 단자를 포함한다. 내부 리드아웃 부재 및 외부 전극 단자는 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결된다. 전류 차단 장치의 플립핑 부재는 외부 전극 단자에 전기적 연결된다. 스코어 부재는 내부 리드아웃 부재에 전기적 연결된다. 스코어 부재에는 스코어가 형성되며, 스코어 부재는 플립핑 부재에 전기적 연결된다. 내부 리드아웃 부재는 커버 플레이트 절연부재에 의해 커버 플레이트에 장착된다. 커버 플레이트 절연부재는 커버 플레이트에 걸림 결합되는 제1 걸림 결합부 및 내부 리드아웃 부재에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부를 포함한다.

Description

배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차
본 출원은 비와이디 컴퍼니 리미티드가 2018년 12월 22일 출원한 "배터리 커버 플레이트 어셈블리, 셀, 배터리 모듈, 파워 배터리 및 전기 자동차"라는 명칭의 중국 특허출원 번호 "201721829121.2"의 우선권을 주장하고, 상기 언급된 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 포함된다.
본 개시는 배터리 기술 분야, 특히 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 사용하는 셀, 셀을 사용하는 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 개 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 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 사용하는 셀, 셀을 사용하는 배터리 모듈, 배터리 모듈을 사용하는 파워 배터리 및 파워 배터리를 사용하는 자동차를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시는 커버 플레이트, 커버 플레이트의 내측에 위치하는 내부 리드아웃 부재, 및 커버 플레이트의 외측에 위치하는 외부 전극 단자를 포함하고, 내부 리드아웃 부재 및 외부 전극 단자는 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 제공한다. 전류 차단 장치는 스코어 부재 및 플립핑 부재를 포함하고, 플립핑 부재는 외부 전극 단자에 전기적 연결되고, 스코어 부재는 내부 리드아웃 부재에 전기적 연결된다. 스코어 부재에는 스코어가 형성되며, 스코어 부재는 플립핑 부재에 전기적 연결된다. 플립핑 부재는 기압의 작용 하에 동작하여 스코어를 파단 가능하다. 내부 리드아웃 부재는 커버 플레이트 절연부재에 의해 커버 플레이트에 장착된다. 커버 플레이트 절연부재는 커버 플레이트에 걸림 결합되는 제1 걸림 결합부 및 내부 리드아웃 부재에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부를 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 걸림 결합부 및/또는 제2 걸림 결합부는 링형 슬롯으로 형성되고, 내부 리드아웃 부재는 시트 구조로 형성되며, 제2 걸림 결합부가 형성한 링형 슬롯은 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 커버 플레이트 절연부재는 커버 플레이트의 하면에 부착되는 기판을 포함하고, 커버 플레이트에는 전류 차단 장치를 장착하도록 구성되는 장착 홀이 형성되고, 제1 걸림 결합부는 기판의 상면에 연결되는 제1 링형 돌출부를 포함하고 제1 링형 돌출부는 L 자형 단면을 가지므로, 제1 걸림 결합부는 장착 홀을 관통한 후 외측으로 접힘으로써 기판과 함께, 장착 홀의 홀 벽을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성한다.
일부 실시예에서, 내부 리드아웃 부재는 시트 구조로 형성되고, 제2 걸림 결합부는 기판의 하면에 연결되는 제2 링형 돌출부를 포함하고, 제2 링형 돌출부는 L 자형 단면을 가지므로, 제2 걸림 결합부는 기판과 함께, 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성한다.
일부 실시예에서, 내부 리드아웃 부재가 형성한 시트 구조는 스코어 부재에 전기적 연결되는 중간 용접 영역 및 코어에 전기적 연결되는 에지 용접 영역을 포함하고, 에지 용접 영역은 중간 용접 영역의 외측에 위치되어 제2 걸림 결합부가 형성한 링형 슬롯에 걸림 결합되도록 한다.
일부 실시예에서, 에지 용접 영역은 두께는 중간 용접 영역의 두께보다 크거나 같은 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 에지 용접 영역은 중간 용접 영역을 둘러싸는 링형 연결 영역 또는 중간 용접 영역의 양측에 위치되는 스트립형 용접 영역으로 형성된다.
일부 실시예에서, 스코어 부재는 스코어가 형성되는 스코어 영역, 플립핑 부재에 전기적 연결되는 제1 용접 영역 및 내부 리드아웃 부재에 전기적 연결되는 제2 용접 영역을 포함하고, 스코어 영역은 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형(長形) 구조로 형성되며; 스코어는 장형 구조의 길이 방향을 따라 연장되고, 제1 용접 영역 및 제2 용접 영역은 높이 방향으로의 스코어 영역의 양측에 배치되며, 각각 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성되고, 중간 용접 영역은 대응되게 장형 구조로 형성된다.
일부 실시예에서, 중간 용접 영역에는 제2 용접 영역을 수용하도록 구성되는 수용 용접 홈이 형성된다.
본 개시는 또한 셀을 제공한다. 셀은 하우징, 하우징에 수용되는 코어, 및 하우징을 캡슐화하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함한다. 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 본 개시에서 제공되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리이고, 내부 리드아웃 부재는 코어에 전기적 연결되고, 플립핑 부재는 하우징의 내부와 가스 연통된다.
본 개시는 또한 배터리 모듈을 제공하고, 배터리 모듈 내부에 본 개시에서 제공되는 셀이 배치된다.
본 개시는 또한 팩 바디 및 팩 바디 내부에 배치되는 배터리 모듈을 포함하는 파워 배터리를 제공한다. 배터리 모듈은 본 개시에서 제공되는 배터리 모듈이다.
본 개시는 또한 전기 자동차를 제공하고, 전기 자동차에는 본 개시에서 제공되는 파워 배터리가 배치된다.
상술한 기술방안에 따르면, 커버 플레이트 절연부재는 걸림 결합 구조를 사용하여 커버 플레이트에 안정적으로 장착될 수 있어, 배터리의 사용과정에서 코어로부터 내부 리드아웃 부재로 전달 받은 힘이 직접적으로 커버 플레이트로 전달될 수 있기에, 코어의 폴 코어 진동과정에서 내부 리드아웃 부재에 연결된 스코어 부재에 대한 충격을 피함으로써, 스코어의 예상치 못한 파단을 피하도록 한다.
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 개시에 따른 배터리 모듈의 개략 부분 분해 사시도이다.
도 2는 본 개시의 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 플립핑 부재의 개략 부분 사시 구조도이다.
도 3은 본 개시의 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 플립핑 부재의 평면도이다.
도 4는 본 개시의 실시방식에 따른 커버 플레이트 어셈블리의 셀의 개략 사시 구조도이다.
도 5는 본 개시의 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 스코어 부재의 제1 구조의 개략 사시도이다.
도 6은 본 개시의 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 스코어 부재의 제2 구조의 개략 사시도이다.
도 7은 본 개시의 실시방식에 따른 전류 차단 장치의 스코어 부재의 제3 구조의 개략 사시도이다.
도 8은 본 개시의 실시방식에 따른 도 5의 스코어 부재에 따른 배터리 커버 플레이트 어셈블리의 단면도이다.
도 9는 본 개시의 실시방식에 따른 도 7의 스코어 부재에 따른 배터리 커버 플레이트 어셈블리의 단면도이다.
도 10은 본 개시의 실시방식에 따른 일 내부 리드아웃 부재의 개략 부분 구조도이다.
도 11은 본 개시의 실시방식에 따른 다른 일 내부 리드아웃 부재의 개략 부분 구조도이다.
도 12는 본 개시의 실시방식에 따른 제1의 커버 플레이트 절연부재의 개략 사시 구조도이다.
도 13은 다른 시각에서의 도 12의 커버 플레이트 절연부재의 개략 사시 구조도이다.
도 14는 본 개시의 실시방식에 따른 제2의 커버 플레이트 절연부재의 개략 사시 구조도이다.
도 15는 도 14의 A-A'를 따른 개략 단면 구조도이다.
도 16은 도 8에서 커버 플레이트 절연부재를 본 실시방식의 제3의 커버 플레이트 절연부재로 대체한 배터리 커버 플레이트 어셈블리의 개략 사시 구조도이다.
도 17은 본 개시의 실시방식에 따른 제4의 커버 플레이트 절연부재를 커버 플레이트에 장착한 개략 사시도이다.
도 18은 도 17의 커버 플레이트 절연부재를 커버 플레이트에 장착한 개략 단면 구조도이다.
도 19는 커버 플레이트의 개략 부분 구조도이다.
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 11에 도시된 바와 같이, 본 개시는 배터리 커버 플레이트 어셈블리, 배터리 커버 플레이트 어셈블리 내의 전류 차단 장치, 전류 차단 장치 내의 플립핑 부재 및 스코어 부재, 및 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 사용하는 셀, 셀을 사용하는 배터리 모듈, 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 코어 사이에 배치된다. 셀에서, 복수 개 개의 셀은 직렬 또는 병렬 연결되어 배터리 모듈을 구성하고, 배터리 팩에 배치되어 파워 배터리를 형성할 수 있다. 파워 배터리의 분야 외에, 본 개시에서 제공되는 다양한 기술방안은 또한 다른 배터리 분야에 널리 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 개시에서, 3 개의 실시방식을 사용하여 전류 차단 장치를 설명한다. 실시방식들은 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
먼저, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시방식들은 복수 개의 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제공한다. 셀은 하우징(111), 하우징(111)에 수용되는 코어, 및 하우징(111)을 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. 도 8에 도시된 바와 같이, 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 또한 코어에 전기적 연결되는 내부 리드아웃 부재(109)를 구비한다. 전류 차단 장치는 외부 전극 단자(112)와 내부 리드아웃 부재(109) 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 8의 실시방식에서, 전류 차단 장치는 스코어 부재(101) 및 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 플립핑 부재(102)를 구비하며, 플립핑 부재(102)와 스코어 부재(101) 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, 내부 리드아웃 부재(109)와 외부 전극 단자(112) 사이의 전기적 연결이 끊어짐으로써 전류 전송이 중단될 수 있다.
이 방법을 채택하는 이유는, 예로 파워 배터리(400) 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.
본 개시의 실시방식에서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 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 제1 연결 영역(115) 및 제2 연결 영역(116)을 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 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 개시의 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 플립핑 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, 도 4에 도시된 바와 같이 외부 전극 단자(112)는 캡 구조로 형성되고, 플립핑 부재(102)의 동작 시 가스를 배출하기 위한 관통 홀(118)이 구비될 수 있어, 기압의 작용 하에 플립핑 부재의 동작이 방해되는 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.
도 2및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시방식에서 제공되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 플립핑 부재(102)를 포함한다. 플립핑 부재는 상기 실시방식에 기초하여 커버 플레이트(110)를 따라 연장된 장형(長形) 구조로 형성된다. 여기서 장형 구조는 커버 플레이트에 평행되는 장형 구조의 단면에서 커버 플레이트를 따른 크기가 기타 방향을 따른 크기보다 더 크다는 것을 의미한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 플립핑 부재(102)는 커버 플레이트를 따라 연장된 장형 구조로 형성되기 때문에, 내부 가스와의 접촉 면적이 보장될 수 있을 뿐만 아니라, 예로 도 1에서 플립핑 부재(102)를 포함하는 전류 차단 장치의 커버 플레이트(110)에서 노출하는 일부가 높이 방향을 따라 커버 플레이트(110) 밖으로 연장될 가능성을 줄이고, 도 9에 도시된 바와 같이 커버 플레이트의 범위 내에 완전히 속할 수 있으며, 이에 따라 커버 플레이트(110) 이외의 다른 장치에 대한 간섭을 피하고, 동시에 플립핑 감도를 보장한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시방식에서, 장형 구조의 길이 방향에서의 단부는 호형, 즉 커버 플레이트에 평행되는 장형 구조의 단면은 중간에 사각형이고 양단에 호형 구조를 가지므로, 커버 플레이트(110)의 구조에 적응할 뿐만 아니라, 링형의 플립핑 부재(102) 및 플립핑 부재와 결합하는 스코어 부재(101), 지지 링(113) 및 외부 전극 단자(112)와 같은 다른 대응하는 구조를 형성하는 것에 유리하다. 다른 실시예에서, 장형 구조는 또한 웨이스트형(waist-shape) 구조 또는 타원형 구조일 수 있고, 웨이스트형 구조 또는 타원형 구조의 타원형 단면의 장축은 커버 플레이트의 방향을 따른다. 일부 실시예에서, 커버 플레이트에 평행되는 장형 구조의 단면은 또한 사각형 단면과 같은 기타 형상일 수 있다.
본 개시의 실시방식에서, 외부 전극 단자(112)와 지지 링(113)은 커버 플레이트(110)의 외부에서 플립핑 부재(102)에 연결되기 때문에, 외부 전극 단자와 지지 링은 서로 결합되는 장형 구조로 설계될 수 있다. 이 경우, 구성 요소들을 연결하기 위해, 외부 전극 단자(112) 및 지지 링(113)에 연결된 플립핑 부재(102)의 적어도 제2 연결 영역(116)은 장형 구조로 형성된다. 지지 링(113)이 커버 플레이트(110)에 연결되기 때문에, 지지 링이 형성한 장형 구조는 커버 플레이트(110)의 가장자리, 구체적으로 커버 플레이트(110)의 폭 가장자리 내에 위치하도록 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 링(113)의 폭 가장자리는 커버 플레이트(110)의 가장자리와 얼라인한다. 따라서, 플립핑 부재(102)에 대해 비교적 큰 설계 공간 및 응력 공간을 획득한다.
본 실시방식에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 연결 영역(115) 또한 대응하게 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성된다. 장형 구조의 길이 방향에서의 단부는 호형(arc-shape)이고, 장형 구조는 또한 타원형 구조 또는 웨이스트형(waist-shape) 구조일 수 있다. 도 5 내지 도 7에 도신된 바와 같이 대응되는 스코어 부재(101)는 장형 구조로 형성될 수 있다.
본 실시방식에서 플립핑 부재(102)를 이어서 설명하면, 플립핑 부재(102)는 커버 플레이트(110)의 상면에 수직되는 방향을 따라 콘 형상으로 형성된 시트 구조이고, 콘 형상의 소단부(small end)는 장형 구조를 가지는 제1 연결 영역(115)을 형성하고, 스코어 부재(101)로부터 떨어진 대단부(large end)는 제1 연결 영역(115)에 평행되며 장형 구조로 형성되는 제2 연결 영역(116)을 형성한다. 일부 실시예에서, 제2 연결 영역(116)은 지지 링(113) 및 외부 전극 단자(112) 모두를 용이하게 연결하기 위해 레이즈드 에지(raised edge) 구조이다.
본 실시방식에서, 연결 강도를 보장하기 위해, 제1 연결 영역(115) 및 제2 연결 영역(116)의 두께는 모두 제1 연결 영역과 제2 연결 영역 사이의 동작 영역(123)의 두께보다 크다. 일부 실시예에서, 제1 연결 영역 및 제2 연결 영역의 두께는 모두 0.3 ~3 mm일 수 있고, 동작 영역(123)의 두께는 0.05 ~0.3 mm일 수 있다. 상기 설계는 또한 다른 실시예에서의 플립핑 부재(102)에도 적용 가능하다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시방식에서 제공되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리에 기초하여, 본 개시에서 제공되는 3 개의 스코어 부재를 이어서 설명한다. 본 실시방식에서 제공되는 스코어 부재(101)에서, 스코어가 링 구조로 형성된 기존의 스코어 부재와는 달리, 스코어(104)는 비 폐쇄 루프인 장형 스코어이다. 일부 실시예에서, 커버 플레이트(110)의 길이 방향에 수직되는 스코어 부재(101)의 수직 단면에서, 제1 용접 영역(103), 스코어 영역(105) 및 제2 용접 영역(107)은 스트립 형상으로 순차적으로 배치되고. 스코어(104)는 스코어 영역(105)에서 커버 플레이트(110)의 길이 방향을 따라 연장된다. 따라서, 제1 용접 영역(103)과 제2 용접 영역(107) 사이의 전기적 연결은 또한 스코어(104)를 파단시킴으로써 차단될 수 있으므로 전류를 차단할 수 있도록 한다. 또한, 수직 방향으로 스트립형 배치방식이 사용되는데, 즉 높이 방향에서의 스코어 부재의 크기는 폭 방향에서의 스코어 부재의 크기보다 크다. 따라서, 폭 방향에서의 스코어 부재(101)의 크기는 효과적으로 감소될 수 있고, 전체 전류 차단 장치가 폭 방향으로 커버 플레이트(110)의 범위를 벗어나는 것을 방지하는 데 유리하다.
또한, 본 실시방식에서, 스코어 영역(105)은 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장되는 장형 구조, 즉 길이 방향에서의 스코어 부재의 크기가 폭 방향 및 높이 방향에서의 스코어 부재의 크기보다 크다. 스코어(104)는 장형 구조의 길이 방향을 따라 연장되어 비 폐쇄 루프인 스코어로 형성된다. 일부 실시예에서, 스코어(104)는 선형 스코어이다. 기타 가능한 실시방식들에서, 스코어는 곡선 또는 지그재그 스코어와 같은 장형 스코어일 수도 있다. 또한, 스코어(104)를 파단시키기 위해, 제1 용접 영역(103) 및 제2 용접 영역(107)은 높이 방향으로의 스코어 영역(105)의 양측에 배치된다. 즉, 도면에 도시된 방향에서, 제1 용접 영역(103), 스코어 영역(105) 및 제2 용접 영역(107)은 높이 방향을 따라 위에서 아래로 순차적으로 배치되어, 커버 플레이트(110)에 수직되는 스코어 부재(101)의 수직 단면에서 선형으로 분포된다. 따라서, 스코어 부재는 반경 방향으로의 분포를 갖는 기존의 링형 스코어 부재와 상이하다. 이 경우에, 플립핑 부재(102)가 힘을 받아 플립된 후, 스코어(104)를 또한 파단시킬 수 있으므로 전류를 차단한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 제1 용접 영역(103), 스코어 영역 및 제2 용접 영역은 높이 방향을 따라 순차적으로 I 자형 구조를 형성, 즉, 2 개의 용접 영역의 양측은 모두 스코어 영역(105)으로부터 돌출되며 기타 구성 요소의 용접 조인트를 각각 형성할 수 있다. 따라서, 플립핑 부재 및 내부 전극 단자와의 용접이 더욱 안정적이고, 외력의 작용 하에 용접 조인트의 예상치 못한 분리를 피한다. 스코어 부재(101)의 높이 방향은 스코어 부재의 길이 방향에 대한 것이다. 스코어 부재가 커버 플레이트에 조립된 후, 스코어 부재의 높이 방향은 커버 플레이트의 수직 방향에 대한 것이다. 다른 실시예에서, 제1 용접 영역(103), 스코어 영역(105) 및 제2 용접 영역(107)은 높이 방향을 따라 순차적으로 Z 자형 구조를 형성한다. 다시 말해, 2 개의 용접 영역 각각의 일 측만이 스코어 영역(105)으로부터 돌출되어 단일 측 용접 조인트를 형성할 수 있다. 따라서, 외력을 받을 때, Z 자형 구조의 코너는 완충 효과를 가질 수 있어, 2 개의 용접 영역 사이의 스코어 영역(105)상의 스코어(104)를 보호함으로써, 스코어(104)가 예상치 못하게 파단될 가능성을 감소시킨다.
또한, 본 실시예에서, I 자형 또는 Z 자형에 관계없이, 스코어(104) 및 2 개의 용접 영역은 높이 방향 또는 기타 방향으로 상이한 평면에 배치되어 스코어에 대한 레이저 용접과 같은 열 영향을 감소시킨다.
장형 스코어 부재(101)에 적응하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 플립핑 부재(102)는 커버 플레이트를 따라 연장되는 장형 구조를 형성하고, 장형 구조를 갖는 스코어 부재(101)에 평행되게 배치된다. 플립핑 부재(102)의 제1 연결 영역(115)은 제1 용접 영역(103)으로 연장되며 제1 용접 영역(103)에 용접된다. 제1 연결 영역은 장형 구조로 형성되고 하면에 제1 용접 영역(103)을 수용하도록 구성된 용접 홈이 형성된다. 용접 홈은 n 자형 단면을 갖는 n 자형 홈 또는 L 자형 단면을 갖는 L 자형 홈일 수 있다.
일부 실시예에서, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스코어 부재(101)가 I 자형 구조일 경우, 용접 홈은 n 자형 홈이고, 용접 홈에 수용되는 제1 용접 영역(103)의 양측 가장자리에 용접된다. 예를 들어, 용접 홈은 브레이징 또는 심 용접을 통해 양측에 용접됨으로써, 양자 사이의 전기적 연결이 안정적이다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 스코어 부재(101)가 Z 자형 구조일 경우, 용접 홈은 L 자형 구조일 수 있어, 용접 홈 내에 수용된 제1 용접 영역의 제2 용접 영역으로부터 떨어진 측의 가장자리에 용접될 수 있다. 예를 들어, 용접 홈은 브레이징 또는 심 용접을 통해 양측에 용접된다. 따라서, 외력을 받을 때, Z 자형 구조의 코너는 스코어 영역(105)에 대해 완충을 수행한다.
본 실시방식에서, I 자형 또는 Z 자형 구조 또는 반 I 자형 및 반 Z 자형 구조에 관계없이, 스코어(104)는 제1 용접 영역(103) 및 제2 용접 영역(107)에 각각 평행되게 배치될 수 있으므로, 플립핑 부재(102)가 플립핑 될 때, 스코어(104)의 각 부분에 기타 방향으로의 힘이 발생 없이 최대 수직 인열력이 적용될 수 있고, 이에 의해 전류 차단 장치의 감도를 제공한다.
본 실시방식에서, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 스코어(104)의 단부는 스코어 영역(105)을 가장자리까지 관통할 수 있거나 스코어 영역(105)의 가장자리와 이격될 수 있다. 스코어 영역(105)을 관통하는 것은 전류 차단 장치의 감도를 향상시킬 수 있고, 이격되는 것은 배터리의 내부 기압이 낮은 범위 내에서 변동할 때 스코어 부재(101)의 스코어(104)가 영향을 받지 않도록 보장하고, 내부 압력이 미리 결정된 값을 초과할 때만 파단될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스코어(104)의 단부와 스코어 영역(105)의 가장자리 사이에 간격이 있을 때, 특히 2 개의 단부와 가장자리 사이에 간격이 있을 때, 스코어(104)의 단부와 스코어 영역(105)의 가장자리 사이의 간격은 0.01 ~1 mm로 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코어(104)의 단부와 스코어 영역(105)의 가장자리 사이의 간격은 0.05 ~0.5 mm이다. 따라서, 전류 차단 장치의 감도를 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 외력 또는 내부 기압의 파동 작용 하에 스코어가 파단되지 않도록 보장한다.
본 실시예에서 I 자형 및 Z 자형의 2 개의 실시예에서, 제1 용접 영역(103)의 두께 및 제2 용접 영역(107)의 두께는 각각 스코어 영역(105)의 두께보다 크거나 같다. 여기서 설명해야 할 것은, 스코어 영역(105)이 플레이트 구조를 형성하기 때문에, 스코어 영역의 두께 방향은 2 개의 용접 영역의 두께 방향과 일치하지 않다. 2 개의 용접 영역은 두께 방향이 도면에서 상하 방향이며, 즉 용접 홈의 측 가장자리에 용접되며, 이는 커버 플레이트(110)에 수직되는 방향으로 이해될 수 있다. 스코어 영역(102)의 두께 방향은 커버 플레이트(110)에 평행되며, 즉 스코어 부재 전체의 폭 방향이다. 이 경우, 스코어(104)는 상하로 연장된 스코어 영역(105)의 측면에 형성된다.
일부 실시예에서, 제1 용접 영역(103)의 두께 및 제2 용접 영역(107)의 두께는 0.4 ~5mm이고, 스코어 영역(105)의 두께는 0.05 ~1mm이다. 일부 실시예에서, 제1 용접 영역(103)의 두께 및 제2 용접 영역(107)의 두께는 0.8 ~3mm이고, 스코어 영역(105)의 두께는 0.1 ~0.8mm이다. 따라서, 스코어 영역(105)의 두께를 2 개의 용접 영역의 두께보다 작거나 같게 설정하는 것은 용접 영역의 용접 강도를 보장할 뿐만 아니라 고품질 스코어 처리를 위한 기초를 제공할 수 있다.
또한, 제1 용접 영역(103)의 두께는 제2 용접 영역(107)의 두께와 같거나 작도록 설계될 수도 있다. 따라서, 용접 강도를 보장할 뿐만 아니라 플립핑 부재(102)를 조립하기 위한 공간의 과다한 점유를 피할 수 있으므로, 플립핑 부재(102)는 스코어(104)를 파단시킬 수 있도록 비교적 큰 범위에서 플립핑 하도록 높이 방향으로 가능한 두껍게 설계될 수 있다.
본 실시방식에서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 스코어(104)는 스코어 영역(105)의 일측에 형성되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 2 개의 스코어가 스코어 영역(105)의 양측에 형성될 수 있다. 2 개의 스코어(104)일 경우, 2 개의 스코어는 스코어 영역(105)의 양측에 얼라인되어 전류 차단 장치의 감도를 향상시킨다.
본 실시방식에서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 플립핑 부재는 장형 구조로 형성되는 제2 연결 영역(116)을 구비한다. 지지 링(113)은 제2 연결 영역(116)의 하면과 커버 플레이트(110) 사이에 밀봉 방식으로 연결되고, 외부 전극 단자(112)의 외주연은 제2 연결 영역(116)의 상측에 전기적 연결된다. 따라서, 지지 링은 커버 플레이트를 따라 연장된 장형 구조로 형성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 지지 링은 배터리 이외의 기타 장치에 영향을 주지 않도록 커버 플레이트의 폭 가장자리 내에 위치하도록 설계될 수 있다.
장형의 스코어 부재(101)의 조립에 적응하기 위해, 도 8, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시방식에서 제공되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리에서, 내부 리드아웃 부재(109)는 시트 구조로 형성되며, 시트 구조는 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 중간 용접 영역(131) 및 코어에 전기적 연결되는 에지 용접 영역(132)을 구비하고, 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 외측에 위치한다. 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 두께보다 크거나 같은 두께를 갖는다. 중간 용접 영역(131)이 비교적 작을 경우, 중간 용접 영역은 에지 용접 영역(132)과 단차 구조를 형성할 수 있고, 높이 차이를 가질 수 있으며, 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 양자는 수직 방향으로 동일한 평면에 위치하지 않는다. 따라서, 에지 용접 영역을 코어의 러그 또는 에지 용접 영역과 코어 사이의 기타 어댑터에 용접하는 과정에서, 중간 용접 영역에 연결된 스코어 부재(101)에 대해 완충 효과가 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 구조 강도 및 완충 효과를 보장하기 위해, 중간 용접 영역(131)의 두께는 0.1 ~1mm이고, 에지 용접 영역(132)의 두께는 1 ~5mm이다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이 구조적으로는, 에지 용접 영역(132)이 중간 용접 영역(131)을 둘러싸는 링형 연결 영역으로 형성된다. 이 도면은 부분도이다. 링형의 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)을 둘러쌀 수 있다. 또한 도 11에 도시된 바와 같이, 에지 용접 영역은 또한 중간 용접 영역(131)의 양측에 위치되는 스트립형 용접 영역 일 수도 있다. 즉, 중간 용접 영역(131)은 폐쇄되지 않고, 중간 용접 영역의 양단부는 개구를 갖는다. 이러한 변형은 본 개시의 보호 범위 내에 속한다. 또한, 중간 용접 영역(131)과 에지 용접 영역(132)은 일체로 형성되어 용접이 필요한 구성 요소의 수를 줄이고 조립이 더 간단하다. 일부 실시방식들에서, 양자는 또한 서로 연결되는 독립적인 바디일 수 있고, 예를 들어 용접을 통해 연결되어, 중간 용접 영역에 대한 완충 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부 리드아웃 부재(109)의 중간 용접 영역에는 스코어 부재(101)의 제2 용접 영역(107)을 수용하도록 구성된 수용 용접 홈(133)이 형성될 수 있다. 수용 용접 홈은 장형 구조로 형성된 제2 용접 영역(107)을 따라 연장되어 장형 구조를 형성하도록 하고, 중간 용접 영역을 상하 방향으로 관통할 수 있거나, 관통 홀 구조일 수 있거나, 중간 용접 영역을 관통하지 않을 수 있고, 심 용접(브레이징 등)을 통해 제2 용접 영역(107)에 용접된다.
본 실시방식에서, 스코어 부재(101)의 스코어 영역(105)은 커버 플레이트(110)의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성되고, 스코어(104)는 장형 구조의 길이 방향을 따라 연장되고, 제1 용접 영역(103) 및 제2 용접 영역(107)은 높이 방향으로의 스코어 영역(105)의 양측에 배치되며 각각 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성된다. 중간 용접 영역(131)은 대응되게 장형 구조로 형성된다. 또한, 중간 용접 영역(131)에는 제2 용접 영역(107)을 수용하는 수용 용접 홈(133)이 형성된다.
또한, 도 12 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 본 개시의 다양한 커버 플레이트 절연부재(122)를 이어서 상세하게 설명한다. 내부 리드아웃 부재(109)는 커버 플레이트 절연부재(122)에 의해 커버 플레이트(110)에 장착된다. 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)에 걸림 결합되는 제1 걸림 결합부(125)와 내부 리드아웃 부재(109)에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부(126)를 구비한다. 다시 말해, 커버 플레이트 절연부재(122)는 걸림 결합 구조를 사용하여 커버 플레이트(110)에 안정적으로 장착될 수 있어, 배터리의 사용과정에서 코어로부터 내부 리드아웃 부재(109)로 전달 받은 힘이 직접적으로 커버 플레이트(110)로 전달될 수 있기에, 코어의 폴 코어 진동과정에서 내부 리드아웃 부재(109)에 연결된 스코어 부재(101)에 대한 충격을 피함으로써, 스코어(104)의 예상치 못한 파단을 피하도록 한다.
도 8, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1의 커버 플레이트 절연부재(122)에서, 제1 걸림 결합부(125) 및 제2 걸림 결합부(126)는 각각 링형 슬롯으로 형성된다. 다른 실시방식들에서, 제1 걸림 결합부(125) 또는 제2 걸림 결합부(126)만이 링형 슬롯으로 형성된다. 본 실시방식에서, 2 개의 걸림 결합부은 모두 링형 슬롯으로 형성된다. 링형 슬롯들은 반대 방향으로 개구를 갖는다.
일부 실시예에서, 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)의 하면에 부착되는 기판(128)을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(110)에는 전류 차단 장치(스코어 부재 또는 플립핑 부재)를 장착하기 위한 장착 홀(127)이 형성된다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 걸림 결합부(125)는 기판(128)의 상면에 연결되는 제1 링형 돌출부(129)를 포함하고, 제1 링형 돌출부는 L 자형 단면을 가지므로, 제1 걸림 결합부는 장착 홀을 관통한 후 외측으로 접힘을 통해 기판(128)과 함께, 장착 홀(127)의 홀 벽을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성할 수 있다. 다시 말해, 링형 슬롯의 개구는 반경 방향으로 외측에 위치되어, 장착 홀(127)의 홀 벽이 삽입된 후 이를 랩핑하여, 커버 플레이트(110)와 커버 플레이트 절연부재(122)의 안정적인 결합을 구현한다.
전술한 바와 같이, 제1 걸림 결합부(125)와는 달리, 내부 리드아웃 부재(109)는 시트 구조로 형성될 수 있기 때문에, 제2 걸림 결합부(126)가 형성한 링형 슬롯은 내측 리드아웃 부재(109)의 외주연을 수용하도록 구성되고, 즉 링형 슬롯의 개구는 반경 방향으로 내측에 위치되어, 내측 리드아웃 부재(109)의 외주연이 삽입되어 이를 랩핑할 수 있어, 내부 리드아웃 부재(109)가 보다 안정적으로 장착된다. 일부 실시예에서, 제2 걸림 결합부(126)는 기판(128)의 하면에 연결되는 제2 링형 돌출부(130)를 포함한다. 제2 링형 돌출부는 반경 방향으로 내측에 위치되는 개구를 갖는 L 자형 단면을 가지므로 기판(128)과 함께, 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성하도록 한다. 일부 실시예에서, 시트 구조로 형성된 내부 리드아웃 부재(109)의 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 외측에 위치되어 제2 걸림 결합부(126)가 형성한 링형 슬롯에 걸림 결합되도록 한다. 따라서 커버 플레이트 절연부재(122)와 내부 리드아웃 부재(109)는 안정적으로 걸림 결합된다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 제2의 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)에 결합되는 제1 걸림 결합부(125)를 구비한다. 제1의 커버 플레이트 절연부재와는 달리, 본 실시예에서 제1 걸림 결합부(125)는 제1 역테이퍼형 돌출부 및/또는 제1 역테이퍼형 홈을 포함한다. 커버 플레이트(110)에는, 제1 역테이퍼형 돌출부와 형상이 매칭되며 제1 역테이퍼형 돌출부를 수용하는 제2 역테이퍼형 홈, 및/또는 제1 역테이퍼형 홈과 형상이 매칭되며 제1 역테이퍼형 홈에 감입되는 제2 역테이퍼형 돌출부가 대응되게 형성됨으로써, 커버 플레이트 절연부재(122)와 커버 플레이트(110)는 역테이퍼형 돌출부와 역테이퍼형 홈의 형상 매칭을 통해 걸림 결합된다. 이러한 걸림 결합방식에서, 커버 플레이트 절연부재(122)와 커버 플레이트(110)는 다른 구조의 돌출 없이 면과 면이 연결되어, 더 많은 공간을 절약하고, 특히 전류 차단 장치의 배치를 용이하게 한다.
본 실시예에서, 제1 걸림 결합부(125)는 복수 개의 제1 역테이퍼형 홈을 포함하고, 예를 들어 2 개의 제1 역테이퍼형 홈을 포함한다. 커버 플레이트(110)에는 제1 역테이퍼형 홈과 매칭되는 복수 개의 제2 역테이퍼형 돌출부가 형성된다.
다른 실시방식에서, 제1 걸림 결합부(125)는 복수 개의 제1 역테이퍼형 돌출부를 포함한다. 대응되게, 커버 플레이트(110)에는 제1 역테이퍼형 돌출부와 매칭되는 복수 개의 제2 역테이퍼형 홈이 형성된다.
다른 실시방식에서, 제1 걸림 결합부(125)는 복수 개의 제1 역테이퍼형 홈을 포함하고, 예를 들어 2 개의 제1 역테이퍼형 홈을 포함한다. 복수 개의 제1 역테이퍼형 홈은 서로 평행되게 연장되고 인접한 제1 역테이퍼형 홈 사이에 하나의 제1 역테이퍼형 돌출부가 형성된다. 이에 대응되게, 커버 플레이트에는 복수 개의 제2 역테이퍼형 돌출부가 형성된다. 예를 들어, 2 개의 인접한 제2 역테이퍼형 돌출부 사이에 하나의 제2 역테이퍼형 홈이 형성되고, 즉, 커버 플레이트 절연부재(122)의 하나의 제1 역테이퍼형 돌출부가 커버 플레이트(110)의 하나의 제2 역테이퍼형 홈에 감입되고, 커버 플레이트(110)의 2 개의 제2 역테이퍼형 돌출부가 커버 플레이트 절연부재(122)의 2 개의 제1 역테이퍼형 홈에 감입됨으로써, 커버 플레이트(110)와 커버 플레이트 절연부재(122)는 홈과 돌출부 간의 엇갈린 걸림 결합을 통해 안정적으로 연결된다.
본 실시예에서, 제1의 커버 플레이트 절연부재의 제2 걸림 결합부와 같이, 커버 플레이트 절연부재(126)가 내부 리드아웃 부재(109)에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부(126)는 반경 방향으로 내측에 위치되는 개구를 갖는 링형 슬롯으로 형성되어, 시트 구조로 형성된 내부 리드아웃 부재(109)의 외주연을 수용하도록 한다. 일부 실시예에서, 커버 플레이트 절연부재(122)의 기판(128)은 커버 플레이트(110)의 하면에 부착되고, 기판(128)의 하면에 연결된 제2 걸림 결합부(126)의 제2 링형 돌출부(130)는 L 자형 단면을 가지므로, 기판(128)과 함께, 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성하도록 한다. 내부 리드아웃 부재(109)의 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 외측에 위치되어 제2 걸림 결합부(126)가 형성한 링형 슬롯에 걸림 결합되도록 한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제3의 커버 플레이트 절연부재(122)는 내부 리드아웃 부재(109)에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부(126)를 구비한다. 제2 걸림 결합부(126)는 제1 역테이퍼형 돌출부 및/또는 제1 역테이퍼형 홈을 포함한다. 내부 리드아웃 부재(109)에는, 제1 역테이퍼형 돌출부와 형상이 매칭되며 제1 역테이퍼형 돌출부를 수용하는 제2 역테이퍼형 홈 및/또는 제1 역테이퍼형 홈과 형상이 매칭되며 제1 역테이퍼형 홈에 감입되는 제2 역테이퍼형 돌출부가 대응되게 형성된다. 다시 말해, 본 실시예에서, 커버 플레이트 절연부재(122)와 내부 리드아웃 부재(109)는 역테이퍼형 돌출부와 역테이퍼형 홈의 형상 매칭을 통해 걸림 결합된다. 이러한 걸림 결합방식에서, 커버 플레이트 절연부재(122)와 내부 리드아웃 부재(109)는 다른 구조의 돌출 없이 면과 면이 연결되어, 더 많은 공간을 절약하고, 특히 전류 차단 장치의 배치를 용이하게 한다.
제2 걸림 결합부(126)는 복수 개의 제1 역테이퍼형 돌출부를 포함하고, 예를 들어 2 개의 제1 역테이퍼형 돌출부를 포함한다. 대응되게, 내부 리드아웃 부재(109)에는 제1 역테이퍼형 돌출부와 매칭되는 복수 개의 제2 역테이퍼형 홈이 형성된다.
또는, 제2 걸림 결합부(126)는 복수 개의 제1 역테이퍼형 홈을 포함한다. 대응되게, 내부 리드아웃 부재(109)에는 제1 역테이퍼형 홈과 매칭되는 복수 개의 제2 역테이퍼형 돌출부가 형성된다.
또는, 제2 걸림 결합부(126)는 복수 개의 제1 역테이퍼형 돌출부를 포함하고, 예를 들어 2 개의 제1 역테이퍼형 돌출부를 포함한다. 복수 개의 제1 역테이퍼형 돌출부는 서로 평행하게 연장되고, 하나의 제1 역테이퍼형 홈은 인접한 제1 역테이퍼형 돌출부 사이에 형성된다. 대응되게, 내부 리드아웃 부재(109)에는 복수 개의 제2 역테이퍼형 홈, 예를 들어 2 개의 제2 역테이퍼형 홈이 배치되고, 2 개의 인접한 제2 역테이퍼형 홈 사이에 하나의 제2 역테이퍼형 돌출부가 형성된다. 다시 말해, 도 16에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트 절연부재(122)의 2 개의 제1 역테이퍼형 돌출부는 내부 리드아웃 부재(109)의 2 개의 제2 역테이퍼형 홈에 감입되고, 내부 리드아웃 부재(109)의 1 개의 제2 역테이퍼형 돌출부는 커버 플레이트 절연부재(122)의 하나의 제1 역테이퍼형 홈에 감입됨으로써, 내부 리드아웃 부재(109)와 커버 플레이트 절연부재(122)는 홈과 돌출부 간의 엇갈린 걸림 결합을 통해 안정적으로 연결된다.
시트 구조로 형성된 내부 리드아웃 부재(109)의 에지 용접 영역(132)에는 제2 걸림 결합부(126)에 걸림 결합되는 제2 역테이퍼형 돌출부 및/또는 제2 역테이퍼형 홈이 형성된다. 다시 말해, 본 실시예에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 2 개의 제2 역테이퍼형 홈은 중간 용접 영역(131)의 양측에 위치한 에지 용접 영역(132)에 형성된다.
본 실시예에서, 제1의 커버 플레이트 절연부재의 제1 걸림 결합부(125)와 같이, 커버 플레이트 절연부재(122)를 커버 플레이트(110)에 걸림 결합시키는 제1 걸림 결합부(125)는 반경 방향으로 외측에 위치되는 개구를 갖는 링형 슬롯으로 형성된다. 일부 실시예에서, 본 실시예의 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)의 하면에 부착되는 기판(128)을 포함하고, 커버 플레이트(110)에는 전류 차단 장치를 장착하도록 구성되는 장착 홀(127)이 형성되며, 제1 걸림 결합부(125)는 기판(128)의 상면에 연결되는 제1 링형 돌출부(129)를 포함하고, 제1 링형 돌출부는 L 자형 단면을 가지므로, 제1 걸림 결합부은 장착 홀을 관통한 후 외측으로 접힘을 통해 기판(128)과 함께, 장착 홀(127)의 홀 벽을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성한다.
도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 제4의 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)에 걸림 결합되는 제1 걸림 결합부(125)를 구비하며, 커버 플레이트(110)에는 전류 차단 장치를 장착하도록 구성되는 장착 홀(127) 및 장착 홀(127)을 둘러싸는 복수 개의 결합 홀(134)이 형성된다. 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)의 하면에 부착되는 기판(128)을 포함한다. 제1 걸림 결합부(125)는 기판(128)의 상면으로부터 상향으로 연장되어 장착 홀(127)을 관통한 후 외측으로 접히며 하향으로 결합 홀 및 기판(128)을 관통하는 페룰 구조(ferrule structure)를 포함한다. 따라서 폐쇄된 페룰 구조를 통해 커버 플레이트 절연부재(122)와 커버 플레이트(110)를 안정적으로 걸림 결합시킨다.
일부 실시예에서, 폐쇄된 페룰 구조는 링형 돌출부(135) 및 링형 돌출부의 둘레를 따라 이격되는 복수 개의 연결 포스트(136)를 포함한다. 링형 돌출부(135)는 L 자형 단면을 가지므로, 장착 홀을 관통한 후, 연결 포스트가 외측으로 접히게 된다. 연결 포스트(136)는 걸림 결합홀(134)을 관통하며 링형 돌출부(135)와 기판(128) 사이에 연결되어, 링형 돌출부(135), 연결 포스트(136) 및 기판(128)이 각각의 페룰 구조를 구성한다. 복수 개의 연결 포스트(136)는 도 17에 도시된 바와 같이 페룰 구조의 강도를 보장하기 위해 균일하게 분포될 수 있다. 일부 실시예에서, 장착 홀(127) 및 링형 돌출부(135)는 각각 커버 플레이트(110)의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성된다. 폭 방향으로의 장착 홀(127)의 양측에 동일 개수의 연결 포스트(136)가 위치되며, 동일 간격으로 배치된다. 일부 실시예에서, 양측의 연결 포스트 사이의 간격은 동일하며, 즉 양측의 연결 포스트(136)는 폭 방향으로 일대일로 얼라인되어, 페룰 구조의 강도가 안정적이며 코어로부터 내부 리드아웃 부재(109)로 전달 받은 진동이 에지 용접 영역(132)을 통해 커버 플레이트(110)로 효과적으로 전달될 수 있으므로, 중간 용접 영역(131)에 연결된 스코어 부재(101)가 영향을 받을 가능성을 감소시킨다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 제1의 커버 플레이트 절연부재의 제2 걸림 결합부와 같이, 커버 플레이트 절연부재(126)를 내부 리드아웃 부재(109)에 걸림 결합시키는 제2 걸림 결합부(126)는 반경 방향으로 내측에 위치되는 개구를 갖는 링형 슬롯으로 형성된다. 내부 리드아웃 부재(109)는 시트 구조로 형성되고, 링형 슬롯은 내부 리드아웃 부재(109)의 외주연을 수용하도록 구성된다. 커버 플레이트 절연부재(122)상의 커버 플레이트(110)의 하면에 부착되는 기판(128)의 하면에 위치한 제2 링형 돌출부(130)는 L 자형 단면을 가지므로, 기판(128)과 함께, 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하기 위한 링형 홈을 형성한다. 시트 구조로 형성된 내부 리드아웃 부재(109)의 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 외측에 위치되어, 제2 걸림 결합부가 형성한 링형 슬롯에 걸림 결합되도록 한다.
커버 플레이트(110), 커버 플레이트(110)의 내측에 위치하는 내부 리드아웃 부재(109), 및 커버 플레이트(110)의 외측에 위치하는 외부 전극 단자(112)를 포함하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리가 제공되고, 내부 리드아웃 부재(109) 및 외부 전극 단자(112)는 전류 차단 장치에 의해 연결되고, 전류 차단 장치는 스코어 부재(101) 및 플립핑 부재(102)를 포함하고, 플립핑 부재는 외부 전극 단자에 전기적 연결되고, 스코어 부재는 내부 리드아웃 부재에 전기적 연결되고, 스코어 부재에는 스코어(104)가 형성되고, 스코어 부재는 플립핑 부재(102)에 전기적 연결되고, 플립핑 부재(102)는 기압의 작용 하에 동작하여 스코어(104)를 파단 가능시킬 수 있다. 플립핑 부재(102)가 스코어(104)를 파단한 후, 내부 리드아웃 부재(109)와 외부 전극 단자(112) 사이의 전기적 연결은 차단된다. 내부 리드아웃 부재(109)는 커버 플레이트 절연부재(122)에 의해 커버 플레이트(110)에 장착되고, 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)에 걸림 결합되는 제1 걸림 결합부(125) 및 내부 리드아웃 부재(109)에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부(126)를 구비한다.
일부 실시예에서, 커버 플레이트 절연부재(122)는 커버 플레이트(110)의 하면에 부착되는 기판(128)을 포함하고, 커버 플레이트(110)에는 전류 차단 장치를 장착하도록 구성되는 장착 홀(127)이 형성되고, 제1 걸림 결합부(125)는 기판(128)의 상면에 연결되는 제1 링형 돌출부(129)를 포함하고, 제1 링형 돌출부(129)가 L 자형 단면을 가지므로 제1 걸림 결합부는 상기 장착 홀(127)을 관통한 후 외측으로 접힘으로써 상기 기판(128)과 함께, 상기 장착 홀의 홀 벽을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성한다.
일부 실시예에서, 내부 리드아웃 부재(109)는 시트 구조로 형성되고, 제2 걸림 결합부(126)는 기판(128)의 하면에 연결되는 제2 링형 돌출부(130)를 포함하고, 제2 링형 돌출부는 L 자형 단면을 가지므로 제2 걸림 결합부는 기판(128)과 함께, 내측 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성한다.
일부 실시예에서, 제2 걸림 결합부(126)는 링형 슬롯으로 형성되고, 내부 리드아웃 부재(109)는 시트 구조로 형성되며, 제2 걸림 결합부가 형성한 링형 슬롯은 내부 리드아웃 부재(109)의 외주연을 수용하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 내부 리드아웃 부재(109)가 형성한 시트 구조는 스코어 부재(101)에 전기적 연결되는 중간 용접 영역(131) 및 코어에 전기적 연결되는 에지 용접 영역(132)을 구비하며, 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 외측에 위치되어 제2 걸림 결합부가 형성한 링형 슬롯에 걸림 결합되도록 한다.
일부 실시예에서, 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)의 두께보다 크거나 같은 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 에지 용접 영역(132)은 중간 용접 영역(131)을 둘러싸는 링형 연결 영역 또는 중간 용접 영역(131)의 양측에 위치되는 스트립형 용접 영역으로 형성된다.
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 리드아웃 부재(109)에 전기적 연결되는 제2 용접 영역(107)을 포함하고, 스코어 영역(105)은 커버 플레이트(110)의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성되며, 스코어(104)는 장형 구조의 길이 방향을 따라 연장되고, 제1 용접 영역 및 제2 용접 영역은 높이 방향으로의 스코어 영역(105)의 양측에 배치되며, 각각 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형 구조로 형성되고, 중간 용접 영역(131)은 대응되게 장형 구조로 형성된다.
일부 실시예에서, 중간 용접 영역(131)에는 제2 용접 영역(107)을 수용하도록 구성되는 수용 용접 홈(133)이 형성된다. 본 개시는 하우징(111), 하우징에 수용되는 코어, 및 하우징을 캡슐화하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함하는 셀을 제공한다. 내부 리드아웃 부재(109)는 코어에 전기적 연결되고, 플립핑 부재(102)는 하우징의 내부와 가스 연통된다.
본 개시는, 상기 셀이 내부에 배치되는 배터리 모듈을 제공한다.
본 개시는 팩 바디 및 팩 바디 내부에 배치되는 상기 배터리 모듈을 포함하는 파워 배터리를 제공한다.
본 개시는 상기 파워 배터리가 배치되는 전기 자동차를 제공한다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 4 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 (13)

  1. 커버 플레이트;
    상기 커버 플레이트의 내측에 위치하는 내부 리드아웃 부재;
    상기 커버 플레이트의 외측에 위치하는 외부 전극 단자; 및
    전류 차단 장치를 포함하고,
    상기 내부 리드아웃 부재 및 상기 외부 전극 단자는 상기 전류 차단 장치에 의해 전기적 연결되고, 상기 전류 차단 장치는 스코어 부재 및 플립핑 부재를 포함하고, 상기 플립핑 부재는 상기 외부 전극 단자에 전기적 연결되고, 상기 스코어 부재는 상기 내부 리드아웃 부재에 전기적 연결되고, 상기 스코어 부재에는 스코어가 형성되며, 상기 스코어 부재는 상기 플립핑 부재에 전기적 연결되며, 상기 플립핑 부재는 기압의 작용 하에 동작하여 상기 스코어를 파단 가능하고, 상기 내부 리드아웃 부재는 커버 플레이트 절연부재에 의해 상기 커버 플레이트에 장착되고, 상기 커버 플레이트 절연부재는 상기 커버 플레이트에 걸림 결합되는 제1 걸림 결합부 및 상기 내부 리드아웃 부재에 걸림 결합되는 제2 걸림 결합부를 포함하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커버 플레이트 절연부재는 상기 커버 플레이트의 하면에 부착되는 기판을 포함하고, 상기 커버 플레이트에는 상기 전류 차단 장치를 장착하도록 구성되는 장착 홀이 형성되고, 상기 제1 걸림 결합부는 상기 기판의 상면에 연결되며 L 자형 단면을 갖는 제1 링형 돌출부를 포함하고, 상기 제1 걸림 결합부는 상기 장착 홀을 관통한 후 외측으로 접힘으로써 상기 기판과 함께, 상기 장착 홀의 홀 벽을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내부 리드아웃 부재는 시트 구조로 형성되고, 상기 제2 걸림 결합부는 상기 기판의 하면에 연결되며 L 자형 단면을 갖는 제2 링형 돌출부를 포함하고, 상기 제2 걸림 결합부는 상기 기판과 함께, 상기 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성되는 링형 슬롯을 형성하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 걸림 결합부는 링형 슬롯으로 형성되고, 상기 내부 리드아웃 부재는 시트 구조로 형성되며, 상기 제2 걸림 결합부가 형성한 상기 링형 슬롯은 상기 내부 리드아웃 부재의 외주연을 수용하도록 구성되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 내부 리드아웃 부재가 형성한 상기 시트 구조는 상기 스코어 부재에 전기적 연결되는 중간 용접 영역 및 코어에 전기적 연결되는 에지 용접 영역을 포함하고, 상기 에지 용접 영역은 상기 중간 용접 영역의 외측에 위치되어 상기 제2 걸림 결합부가 형성한 상기 링형 슬롯에 걸림 결합되도록 하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 에지 용접 영역의 두께는 상기 중간 용접 영역의 두께보다 크거나 같은 것인 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서, 상기 에지 용접 영역은 상기 중간 용접 영역을 둘러싸는 링형 연결 영역 또는 상기 중간 용접 영역의 양측에 위치되는 스트립형 용접 영역으로 형성되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스코어 부재는 상기 스코어가 형성되는 스코어 영역, 상기 플립핑 부재에 전기적 연결되는 제1 용접 영역 및 상기 내부 리드아웃 부재에 전기적 연결되는 제2 용접 영역을 포함하고, 상기 스코어 영역은 상기 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형(長形) 구조로 형성되며; 상기 스코어는 상기 장형 구조의 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 제1 용접 영역 및 상기 제2 용접 영역은 상기 스코어 영역의 높이 방향으로의 상기 스코어 영역의 양측에 배치되며, 각각 상기 커버 플레이트의 길이 방향을 따라 연장된 장형구조로 형성되고, 상기 중간 용접 영역은 대응되게 장형 구조로 형성되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중간 용접 영역에는 상기 제2 용접 영역을 수용하도록 구성되는 수용 용접 홈이 형성되는 배터리 커버 플레이트 어셈블리.
  10. 하우징, 상기 하우징에 수용되는 코어, 및 상기 하우징을 캡슐화하는 배터리 커버 플레이트 어셈블리를 포함하고, 상기 배터리 커버 플레이트 어셈블리는 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 커버 플레이트 어셈블리이고, 상기 내부 리드아웃 부재는 상기 코어에 전기적 연결되고, 상기 플립핑 부재는 상기 하우징의 내부와 가스 연통되는 셀.
  11. 제10항에 따른 셀이 내부에 배치되는 배터리 모듈.
  12. 팩 바디 및 상기 팩 바디 내부에 배치되는 배터리 모듈을 포함하고, 상기 배터리 모듈은 제11항에 따른 배터리 모듈인 파워 배터리.
  13. 제12항에 따른 파워 배터리가 배치되는 전기 자동차.
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