車用電池模塊的安全裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種車用電池模塊的安全裝置。該裝置包括層疊成一排的電池單元的電池端子，由陽極端子和陰極端子構(gòu)成。此外，該裝置包括安全母線，配置成使對角布置的兩個不同電池單元上的兩個電池端子電連接，當(dāng)電池單元不膨脹時保持電連接，并且當(dāng)至少一個電池單元膨脹時斷開電路以防止電的流動。
【專利說明】車用電池模塊的安全裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]基于35U.S.C§ 119 (a)，本申請要求2012年12月27日提交的韓國專利申請第10-2012-0154747號的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用的方式合并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及車用電池模塊的安全裝置，更具體地，涉及與車用電池模塊的安全裝置相關(guān)的技術(shù)，其能夠在電池單元因異?，F(xiàn)象(例如，過充、過放、內(nèi)部短路、相當(dāng)高的溫度等)而膨脹時通過斷開電路來防止電的流動，進(jìn)而保持穩(wěn)定性。
【背景技術(shù)】
[0004]混合動力電動車、燃料電池車、和電動車都配置成通過利用電動機(jī)來驅(qū)動車輛，并且需要對電動機(jī)提供驅(qū)動功率的高壓電池組。
[0005]高壓電池組使用鋰離子可充電電池，該鋰離子可充電電池被認(rèn)為是下一代能源存儲體，車用鋰離子可充電電池的類型一般隨制造商而變化，但是通常使用罐型和袋型，并且包括基于由每個制造商確定的電池單元數(shù)量和形狀的模塊和包。
[0006]例如，八個電池單元串聯(lián)構(gòu)成一個電池組(例如，CMA，電池模塊組)，九個電池模塊(CMA)、一個電池管理系統(tǒng)(BMS)、和一個功率繼電器組件(PRA)組合構(gòu)成一個電池組(BMA，電池模塊組)。
[0007]將保持耐久性和安全性的技術(shù)應(yīng)用于鋰離子可充電電池，并且在出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時引發(fā)電短路的安全設(shè)備被用于保持車輛安全。換言之，在相關(guān)領(lǐng)域中用作安全元件的部件包括正溫度系數(shù)(PTC)、熱熔絲、具有PTC的雙金屬等，PTC是電阻隨溫度增加而增加的元件。PTC的電阻在工作溫度下也增加，從而降低充電/放電效率，并且當(dāng)傳導(dǎo)過高電流時，電壓降引起電池可用區(qū)域的減少，而且，當(dāng)PTC暴露在潮濕、高溫度等時，可靠性變差。因此，PTC可能對于使用10年以上的車輛不適用。
[0008]此外，熱熔絲是當(dāng)熱熔絲的溫度增加時內(nèi)部電路因熱而熔化的元件。熱熔絲具有低于PTC的電阻，并在因短路生成過高電流時具有增加的工作性能，但是當(dāng)用低電流進(jìn)行過充時，可能會被電池單元中生成的熱而熔化。然而，由于諸如安裝位置等的限制等，溫度不會增加到熔化溫度，并且當(dāng)使用在較低溫度下工作的元件時，由于在車輛加速時生成的過高電流，工作性能可能會降低，因此，熱熔絲可能不適用于車輛。
[0009]此外，具有PTC的雙金屬具有比普通PTC更高的電阻，但是由于震動和敲擊引起的雙金屬故障，具有PTC的雙金屬不適用于車輛。
[0010]以上提供的作為本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的描述僅僅是為幫助理解本發(fā)明的背景，不應(yīng)當(dāng)解釋為包括在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)領(lǐng)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]通過考慮電池單元中由于過充、過放、內(nèi)部短路、相當(dāng)高的溫度等而出現(xiàn)異常現(xiàn)象時的電池單元膨脹(expand)的現(xiàn)象，本發(fā)明提供車用電池模塊的安全裝置，其能夠在電池單元膨脹時，通過斷開電路來防止電流的流動，從而防止電池充電或放電，進(jìn)而保持穩(wěn)定性。
[0012]在一個實(shí)施方式中，車用電池模塊的安全裝置可以包括:層疊成一排的電池單元的電池端子，由陽極端子和陰極端子構(gòu)成；以及安全母線，可以配置成使對角布置在電池單元的兩個不同電池單元上的電池端子電連接，當(dāng)電池單元處于正常狀態(tài)時(例如，電池單元不膨脹)保持電連通狀態(tài)并且當(dāng)至少一個電池單元發(fā)生膨脹的異常情況時執(zhí)行斷開電路以防止電流的流動的操作。
[0013]安全母線可以包括:定子，通過被電池端子穿過而固定，并混合有導(dǎo)體與非導(dǎo)體；轉(zhuǎn)子，被電池端子穿過從而與定子接觸，繞電池端子可旋轉(zhuǎn)地安裝，并且通過混合有導(dǎo)體和非導(dǎo)體而布置；以及連接條，與轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體電連接。
[0014]安全母線還可包括固定銷，該固定銷穿過定子的端面和電池端子而一體安裝，以將定子固定到電池端子。該安全母線還可包括可拆卸地結(jié)合至電池端子以防止轉(zhuǎn)子從電池端子脫落的轉(zhuǎn)子蓋。該安全母線還可包括安裝在轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子蓋之間的絕緣構(gòu)件。電池端子和轉(zhuǎn)子蓋可以利用螺栓和螺母系統(tǒng)中可拆卸地相互結(jié)合。
[0015]導(dǎo)體和非導(dǎo)體可以布置在定子的頂部，具體地，導(dǎo)體和非導(dǎo)體可以在圓周方向上交替地徑向布置在定子的頂部。可以與布置在定子頂部的導(dǎo)體電連接的內(nèi)部導(dǎo)體還可布置在定子的內(nèi)周面上。導(dǎo)體和非導(dǎo)體可以在圓周方向上交替地徑向布置在轉(zhuǎn)子的底部。用于與電池端子電斷路的內(nèi)部非導(dǎo)體還可布置在轉(zhuǎn)子的內(nèi)周面。
[0016]在電池單元不膨脹的正常狀態(tài)下，定子的導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體可以安裝成互相連接，在電池單元膨脹時的異常狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子可以配置成旋轉(zhuǎn)，結(jié)果，定子的導(dǎo)體與轉(zhuǎn)子的非導(dǎo)體可彼此接觸，而定子的非導(dǎo)體與轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體可彼此接觸，從而斷開電路以防止電流的流過。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]現(xiàn)在將參考在附圖中圖示的示例性實(shí)施方式對本發(fā)明的以上和其它特征進(jìn)行詳細(xì)說明，這些實(shí)施方式僅以示例說明的方式在下文給出，因此不是對本發(fā)明的限制，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的安裝有安全母線的車用電池模塊的示例圖；
[0019]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的安全母線的安裝結(jié)構(gòu)的示例性截面圖；
[0020]圖3到圖4是用于描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的定子和轉(zhuǎn)子的示例圖。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解，所附的附圖并非必然成比例，而是呈現(xiàn)出說明本發(fā)明的基本原理的各種示例性特征的一定程度的簡化表示。在本文中公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，包括，例如，具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環(huán)境。
[0022]在附圖中，附圖標(biāo)記在附圖的幾張圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同部件。
【具體實(shí)施方式】
[0023]應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語包括通常的機(jī)動車，例如，包括多功能運(yùn)動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。
[0024]本文使用的術(shù)語僅僅是為了說明【具體實(shí)施方式】，而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個、一種、該”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外清楚指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在說明書中使用的術(shù)語“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項(xiàng)的任何和所有組合。
[0025]在下文中將詳細(xì)參考本發(fā)明的多種示例性實(shí)施方式，其實(shí)施例在附圖中示例并在以下描述。盡管將結(jié)合示例性實(shí)施方式描述本發(fā)明，將要理解的是，本說明書并不意在將本發(fā)明限制到那些示例性實(shí)施方式。相反，本發(fā)明意在不僅涵蓋這些示例性實(shí)施方式，還要涵蓋由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代、修改、等效形式和其它實(shí)施方式。
[0026]車用電池模塊的安全裝置可以包括:層疊成一排的電池單元10的電池端子11，由陽極端子和陰極端子構(gòu)成；安全母線20，配置成使對角布置在電池單元的兩個不同電池單元上的兩個電池端子11電連接，當(dāng)電池單元10處于正常狀態(tài)(例如，不膨脹)時保持電連接狀態(tài)，并當(dāng)至少一個電池單元10發(fā)生膨脹的異常情況時斷開電路以防止電流的流動，如圖1至圖4中所示。
[0027]此外，在圖1中，利用現(xiàn)有的母線30可以使非對角布置的電池單元10的陽極端子與陰極端子電連接。
[0028]安全母線20可以包括:定子21，通過被電池端子11穿過而固定并混合有導(dǎo)體21a與非導(dǎo)體21b ;轉(zhuǎn)子22，被電池端子11穿過從而與定子21接觸，并且繞電池端子11可旋轉(zhuǎn)地安裝，通過混合有導(dǎo)體22a和非導(dǎo)體22b而布置；以及連接條23，與轉(zhuǎn)子22的導(dǎo)體22a電連接。
[0029]此外，安全母線20還可包括:固定銷24，穿過定子21的端面和電池端子11而一體安裝，以將定子21固定到電池端子11 ;轉(zhuǎn)子蓋25，可拆卸地結(jié)合至電池端子11，以防止轉(zhuǎn)子22從電池端子11脫落；以及絕緣構(gòu)件26，安裝在轉(zhuǎn)子22與轉(zhuǎn)子蓋25之間。
[0030]電池端子11可以具有螺栓形，轉(zhuǎn)子蓋25可以具有螺母形，因此，電池端子11和轉(zhuǎn)子蓋25可以利用螺栓和螺母系統(tǒng)而可拆卸地彼此結(jié)合。絕緣構(gòu)件26可以配置成提供電絕緣并減少轉(zhuǎn)子22與轉(zhuǎn)子蓋25之間的摩擦力。
[0031]布置在定子21內(nèi)的導(dǎo)體21a和非導(dǎo)體21b可以布置在定子21的頂部。具體地，導(dǎo)體21a和非導(dǎo)體21b可以在圓周方向上交替布置并徑向形成在定子21的頂部。布置在轉(zhuǎn)子22內(nèi)的導(dǎo)體22a和非導(dǎo)體22b可以布置在轉(zhuǎn)子22的底部，并且導(dǎo)體22a和非導(dǎo)體22b可以在圓周方向上交替布置并徑向形成在轉(zhuǎn)子22的底部。
[0032]而且，內(nèi)部導(dǎo)體21c可以與布置在定子21頂部的導(dǎo)體21a電連接，并且可以布置在定子21的內(nèi)周面上。內(nèi)部導(dǎo)體21c可以配置成改善電池端子11與定子21的導(dǎo)體21a之間的電連通性。此外，用于與電池端子11斷路的內(nèi)部非導(dǎo)體22c可以布置在轉(zhuǎn)子22的內(nèi)周面上。
[0033]于此，將描述本發(fā)明實(shí)施方式的操作。
[0034]構(gòu)成車用高壓電池組的電池模塊可以包括通過安全母線20和普通母線30而電連接的多個電池單元10。換言之，在電池單元10不膨脹的正常狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子22不繞電池端子11旋轉(zhuǎn)，結(jié)果，定子21的導(dǎo)體21a與轉(zhuǎn)子22的導(dǎo)體22a可以電連接，從而使電池模塊執(zhí)行充電和放電操作。此外，當(dāng)在電池單元10中由于過充、過放、內(nèi)部短路、相當(dāng)高的溫度等引起異常現(xiàn)象的發(fā)生時，電池單元10可能膨脹，因此，電池單元10的外形可能鼓起。
[0035]當(dāng)電池單元10如上所述膨脹時，轉(zhuǎn)子22，包括安全母線20，可以配置成以電池端子11為中心而順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，因此，定子21的導(dǎo)體21a與轉(zhuǎn)子22的非導(dǎo)體22b可以彼此接觸，定子21的非導(dǎo)體21b與轉(zhuǎn)子22的導(dǎo)體22a可以彼此接觸，引起電路斷開，從而防止電流在定子21和轉(zhuǎn)子22中流動。
[0036]當(dāng)如上所述斷開電路以防止電流在定子21和轉(zhuǎn)子22中流動時，電池單元10可以不充電或放電，結(jié)果，可以保持穩(wěn)定性。
[0037]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，當(dāng)電池單元10由于異?，F(xiàn)象而膨脹時，可以通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子22，包括安全母線20，而斷開電路，通過切斷電池單元10之間的電連接來防止電流動，因此電池單元10可以不充電和放電，結(jié)果，可以保持電池的穩(wěn)定性。
[0038]此外，裝置的元件可以具有相當(dāng)?shù)偷碾娮?，可以不受外部因素例如溫度、濕度、振動等的影響，因此，故障的可能性降低，且可以通過轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)矩而引起電池單元10之間的電斷路，因此，可以保持大體精確的操作。
[0039]此外，在本發(fā)明中，可以通過調(diào)節(jié)定子21的導(dǎo)體和非導(dǎo)體與轉(zhuǎn)子22的導(dǎo)體和非導(dǎo)體之間的比率來調(diào)節(jié)操作時機(jī)，特別地，諸如溫度傳感器、電壓傳感器等的傳感器可以安裝在定子21與絕緣構(gòu)件26之間，結(jié)果，可以消除用于安裝傳感器的額外空間排布和機(jī)構(gòu)安排。
[0040]已經(jīng)參考示例性實(shí)施方式詳細(xì)地描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在這些實(shí)施方式中做出改變而不偏離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求及其等同物中限定。
【權(quán)利要求】
1.一種車用電池模塊的安全裝置，包括: 層疊成一排的電池單元的電池端子；以及 安全母線，配置成使對角布置在所述電池單元的兩個不同電池單元上的兩個電池端子電連接，當(dāng)所述電池單元不膨脹時保持所述電連接，并當(dāng)至少一個所述電池單元膨脹時斷開電路以防止電流的流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池模塊的安全裝置，其中所述安全母線包括: 定子，通過被所述電池端子穿過而固定，并混合有導(dǎo)體與非導(dǎo)體； 轉(zhuǎn)子，被所述電池端子穿過從而與所述定子接觸，繞著所述電池端子可旋轉(zhuǎn)地安裝，其中所述轉(zhuǎn)子通過混合有導(dǎo)體和非導(dǎo)體而布置；以及連接條，與所述轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用電池模塊的安全裝置，其中所述安全母線還包括: 固定銷，穿過所述定子的端面和所述電池端子而一體安裝，以將所述定子固定到所述電池端子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用電池模塊的安全裝置，其中所述安全母線還包括: 轉(zhuǎn)子蓋，可拆卸地結(jié)合于所述電池端子，以防止所述轉(zhuǎn)子從所述電池端子脫落。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車用電池模塊的安全裝置，其中所述安全母線還包括: 絕緣構(gòu)件，安裝在所述轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)子蓋之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車用電池模塊的安全裝置，其中， 所述電池端子和所述轉(zhuǎn)子蓋利用螺栓和螺母系統(tǒng)彼此可拆卸地結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用電池模塊的安全裝置，其中， 導(dǎo)體和非導(dǎo)體在圓周方向上交替地徑向布置在所述定子的頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用電池模塊的安全裝置，還包含: 內(nèi)部導(dǎo)體，與所述導(dǎo)體電連接，并布置在所述定子的內(nèi)周面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用電池模塊的安全裝置，其中， 導(dǎo)體和非導(dǎo)體在圓周方向上交替地徑向布置在所述轉(zhuǎn)子的底部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車用電池模塊的安全裝置，還包含: 內(nèi)部非導(dǎo)體，布置在所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)周面上，以用于與所述電池端子的電斷路。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用電池模塊的安全裝置，其中， 當(dāng)所述電池單元不膨脹時，所述定子的導(dǎo)體和所述轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體安置成彼此連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用電池模塊的安全裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)子配置成，當(dāng)所述電池單元膨脹時旋轉(zhuǎn)，使所述定子的導(dǎo)體與所述轉(zhuǎn)子的非導(dǎo)體彼此接觸并且所述定子的非導(dǎo)體與所述轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體接觸，從而斷開電路來防止電流在所述定子和所述轉(zhuǎn)子中流動。
【文檔編號】H01M2/30GK103904285SQ201310147966
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】樸相睦 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社