特開 2024-167869 バスバーアセンブリ及び電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167869

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】バスバーアセンブリ及び電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/583 20210101AFI20241127BHJP

   H02G 3/16 20060101ALI20241127BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241127BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

H01M50/583

H02G3/16

H01M50/204 401F

H01M50/50 101

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023215092

(22)【出願日】2023-12-20

(31)【優先権主張番号】202321249449.2

(32)【優先日】2023-05-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】523454843

【氏名又は名称】遠景動力技術（湖北）有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＡＥＳＣ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｈｕｂｅｉ） Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】呉 昌軍

(72)【発明者】

【氏名】陳 卓烈

(72)【発明者】

【氏名】袁 朱晨

(72)【発明者】

【氏名】崔 ▲シン▼

(72)【発明者】

【氏名】何 亞飛

【テーマコード（参考）】

5G361

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5G361BA04

5G361BB01

5G361BC01

5H040AA37

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY08

5H040DD03

5H040NN01

5H040NN03

5H043AA04

5H043AA13

5H043AA15

5H043BA19

5H043FA04

5H043GA03

5H043HA11F

5H043JA03F

5H043JA04F

5H043LA02F

5H043LA21F

(57)【要約】      （修正有）

【課題】安全性を向上させることができるバスバーアセンブリ及び電池モジュールを提供する。
【解決手段】バスバーアセンブリは、バスバー支持体、出力端子バスバー、及び防火スリーブ２００を含む。出力端子バスバーは、バスバー支持体に取り付けられた。出力端子バスバーは、セル接続部１０２、出力接続部１０１、及びヒューズ部を含む。セル接続部は、ヒューズ部を介して出力接続部に接続される。防火スリーブは、出力端子バスバーに外嵌され、少なくともヒューズ部を包み、セルから離れたバスバー支持体の一方の側に配置される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バスバー支持体と、
前記バスバー支持体に取り付けられた出力端子バスバーであって、セル接続部と、出力接続部と、ヒューズ部と、を含み、前記セル接続部と前記出力接続部は前記ヒューズ部を介して接続される出力端子バスバーと、
前記出力端子バスバーに外嵌され、少なくとも前記ヒューズ部を包み、セルから離れた前記バスバー支持体の側に位置する防火スリーブと、
を備えるバスバーアセンブリ。

【請求項2】

ブラストガイド構造は、前記防火スリーブに配置される、
請求項１に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項3】

前記セル接続部と前記出力接続部との間に、前記防火スリーブに対応するブラスト回避領域が配置され、
ブラストガイド構造は、ブラスト回避領域に面する、
請求項２に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項4】

前記ヒューズ部の幅は、前記セル接続部の幅及び前記出力接続部の幅よりも小さく、前記ヒューズ部、前記セル接続部、及び前記出力接続部で囲まれた溝部が設けられ、前記溝部の開口部は前記バスバー支持体から離れ、前記溝部は前記ブラスト回避領域を形成する、
請求項３に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項5】

前記ブラストガイド構造は、前記防火スリーブの一部を薄くして形成される、
請求項２に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項6】

前記ブラストガイド構造は、切欠きである、
請求項５に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項7】

前記防火スリーブの一端は、前記セル接続部に向けて延伸し、少なくとも前記セル接続部の一部を包み、前記防火スリーブの他端は、前記出力接続部に向けて延伸し、少なくとも前記出力接続部の一部を包む、
請求項１に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項8】

前記防火スリーブは、前記出力端子バスバーにホットプレスにより固定される、
請求項１に記載のバスバーアッセンブリ。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか一項に記載のバスバーアセンブリを備える電池モジュール。

【請求項10】

さらにセルを含み、
前記セル及び前記防火スリーブは、それぞれ前記バスバー支持体の２つの対向する側に位置する、
請求項９に記載の電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワー電池の技術分野に属し、特にバスバーアセンブリ及び電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

より高い出力とエネルギー密度を実現するために、現在の車両及びエネルギー貯蔵用のリチウムイオン電池は、通常、モジュールと電池パックの電圧を高めることによって設計されている。この状況では、モジュールの電流も増加するため、通常、電池回路の安全な動作を確保するためにヒューズが配置される。外部短絡など回路の故障や異常が発生し、電流が上昇し続けると、自動的にヒューズが溶融して電流を遮断し、回路を保護する。モジュール（特に、一般的に採用されるソフトパッケージモジュール）では、正出力端子／負出力端子バスバー（銅バー）とヒューズを一体化するために、ヒューズは、正出力端子／負出力端子バスバーの一部となるように設計される。バスバーの一部を薄化すると、薄化した部分の抵抗が増加する。外部短絡が発生すると電流が増加し、薄化した領域の温度が急激に上昇し、薄化した領域が先に溶融して回路が遮断される。しかしながら、火花や劇的なアーク放電が発生して周囲の部材が発火する可能性があり、これによりモジュールが容易に発火し、電池モジュールの安全性に影響を与える可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従来技術の上記欠点に鑑み、ヒューズの溶融過程で花火やアークが発生しやすく、火災を引き起こす可能性があるという課題を解決するために、本発明は、バスバーアセンブリ及び電池モジュールの安全性を向上させることができるバスバーアセンブリ及び電池モジュールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記の目的及び他の関連目的を達成するために、本発明は、バスバー支持体と、出力端子バスバーと、防火スリーブと、を含むバスバーアセンブリを提供する。出力端子バスバーは、バスバー支持体に取り付けられた。出力端子バスバーは、セル接続部と、出力接続部と、ヒューズ部と、を含み、セル接続部と出力接続部はヒューズ部を介して接続される。防火スリーブは、出力端子バスバーに外嵌され、少なくともヒューズ部を包み、セルから離れたバスバー支持体の一方の側に位置する。

【0005】

任意に、ブラストガイド構造は、防火スリーブに配置される。

【0006】

任意に、防火スリーブに対応するブラスト回避領域は、セル接続部と出力接続部との間に配置され、ブラストガイド構造は、ブラスト回避領域に面する。

【0007】

任意に、ヒューズ部の幅は、セル接続部の幅及び前記出力接続部の幅よりも小さく、ヒューズ部、セル接続部、及び出力接続部で囲まれた溝部が設けられ、溝部の開口部はバスバー支持体から離れ、溝部はブラスト回避領域を形成する。

【0008】

任意に、ブラストガイド構造は、防火スリーブの一部を薄くして形成される。

【0009】

任意に、ブラストガイド構造は、切欠きである。

【0010】

任意に、防火スリーブの一端は、セル接続部に向けて延伸し、セル接続部の少なくとも一部を包むい。防火スリーブの他端は、出力接続部に向けて延伸し、出力接続部の少なくとも一部を包む。

【0011】

任意に、防火スリーブは、出力端子バスバーにホットプレスにより固定される。

【0012】

上記目的及びこれに付随する目的を達成するため、本発明はさらに、上述のバスバーアセンブリを含む電池モジュールを提供する。

【0013】

任意に、セルも含み、セルと防火スリーブは、バスバー支持体のそれぞれの２つの対向する側に位置する。

【発明の効果】

【0014】

上述のように、本発明のバスバーアセンブリ及び電池モジュールは、少なくとも以下の有利な効果を有する。ヒューズ部を包む防火スリーブが出力端子バスバー上に配置され、防火スリーブは、ヒューズ部を保護し、ヒューズ部溶融時の周囲の部材への火花の影響を緩和し、これによりアーク放電による火災を防止する。上記に基づいて、防火スリーブは、火花が電池モジュールの内部に広がり、電池モジュールの火災を引き起こすのを防ぐために、セルから離れたバスバー支持体の一方の側に配置される。このようにして、バスバーアセンブリ及び電池モジュールの安全性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のバスバーアセンブリの一実施形態の概略構成図である。

【図2】図１のバスバーアセンブリからエンドプレートを取り外した概略構成図である。

【図3】図２のバスバーアセンブリの部分正面図である。

【図4】図３の出力端子バスバー及び防火スリーブの第１の実施形態を示す概略構成図である。

【図5】図４の出力端子バスバーから防火スリーブを取り外した概略構成図である。

【図6】図４の出力端子バスバーと防火スリーブの正面図である。

【図7】図４の防火スリーブの概略構成図である。

【図8】図７の防火スリーブの正面図である。

【図9】図３の出力端子バスバー及び防火スリーブの第２の実施形態を示す概略構成図である。

【図10】図９の出力端子バスバーと防火スリーブの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、具体例を挙げて本発明の実施について説明する。当業者であれば、本明細書に開示される内容から、本発明の他の利点及び効果を容易に理解することができる。

【0017】

なお、本明細書に添付された図面に示される構造、比率、寸法などは、専ら本明細書に開示される内容と一致させるために使用され、当業者の理解及び理解のために使用される。それらは、本発明の実施を限定するために提供されるものではない。したがって、図面の内容は技術的に実質的な意味を有さない。いかなる構造的変更、比率の変更、又はサイズの調整も、本発明が生み出すことができる効果及び達成できる目的に影響を与えることなく、本発明で開示される技術内容によって包含され得る範囲内に含まれるものとする。なお、本明細書で引用される「上」、「下」、「左」、「右」、「中」、「一」などの用語は、説明の便宜のためだけのものであり、本発明の範囲を限定するために使用されるものではない。本発明の実施可能な範囲については、技術内容に実質的な変更がない限り、相対関係の変更や調整も本発明の実施可能な範囲に含まれるものとする。

【0018】

図１〜図５及び図９を参照すると、いくつかの任意の実施形態において、本発明は、バスバーアセンブリを含む電池モジュールを提供する。バスバーアセンブリに加えて、電池モジュールは、セル及び／又はエンドプレート４００をさらに含んでも良い。

【0019】

図１〜図５及び図９を参照すると、いくつかの任意の実施形態において、バスバーアセンブリは、バスバー支持体３００と、出力端子バスバー１００と、防火スリーブ２００と、を含む。出力端子バスバー１００は、バスバー支持体３００上に配置され、バスバー支持体３００は、出力端子バスバー１００の構成に対する支持を提供することができる。出力端子バスバー１００は、セル接続部１０２と、出力接続部１０１と、ヒューズ部１０３と、を含む。セル接続部１０２と出力接続部１０１は、ヒューズ部１０３を介して接続される。防火スリーブ２００は、出力端子バスバー１００に外嵌され、防火スリーブ２００は、少なくともヒューズ部１０３を包み、セルから離れたバスバー支持体３００の一方の側に配置される。

【0020】

任意に、セル接続部１０２は、セル及びセル間に接続されるバスバーと電気的に接続されるように配置され、出力接続部１０１を介してセルと外部との電気的接続を実現し、セルの電気エネルギーをセルの外部に導く。

【0021】

任意に、セル及び防火スリーブ２００は、バスバー支持体３００の２つの対向する側にそれぞれ配置される。エンドプレート４００は、セルから離れたバスバー支持体３００の一方の側に配置される。すなわち、エンドプレート４００は、バスバー支持体３００の外側に位置する。出力端子バスバー１００の少なくとも一部及び防火スリーブ２００は、エンドプレート４００とバスバー支持体３００との間に位置する。このレイアウト構造により、ヒューズ部１０３が溶融する瞬間に、バスバー支持体３００の内部に位置するセル及び他の部材に対するヒューズ部１０３の影響を緩和することができるだけでなくだけでなく、エンドプレート４００の外側にある部材への影響も回避することができる。このようにして、溶融の瞬間に発生する火花は、エンドプレート４００とバスバー支持体３００との間の隙間領域に落下し、防火スリーブ２００によって保護される。これにより、周囲の部材への影響を軽減し、安全性と信頼性を確保する。エンドプレート４００の外側とは、バスバー支持体３００から離れたエンドプレート４００の一面を指す。

【0022】

任意に、防火スリーブ２００は、出力端子バスバー１００上にホットプレスして固定することができる。固定及び成形方法は簡単であり、製造が便利である。防火スリーブ２００は、出力端子バスバー１００上にホットプレスにより配置され、これにより、生産ラインにおける他の部材との組み立ての利便性も向上する。このような設計により、組み立てが容易になり、工数が削減され、生産効率が向上する。

【0023】

任意に、防火スリーブ２００は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＩ（ポリイミド）又はマイカなどの他の絶縁性、耐高温性及び防火性の材料からなる。防火スリーブ２００は、優れた防火性、断熱性、耐高温性及び断熱性を有する。ヒューズ部１０３が溶融する際に発生する火花が周囲の部材に及ぼす影響を効果的に緩和し、アーキング現象による火災を防止することができる。エンドプレート４００はさらに、優れた防火性、断熱性、耐高温性及び絶縁性を有し、これにより、ヒューズ部１０３の溶融過程で火花が外部に飛び散って周囲の部材に影響を与えることをさらに防止し、安全性能を向上させることができる。

【0024】

上記実施形態のバスバーアセンブリでは、ヒューズ部１０３が防火スリーブ２００で包まれ、緩衝機能と断熱機能を同時に果たす。このようにして、ヒューズ部１０３の溶融時に発生する火花による他の部材への損傷を軽減することができ、アークによる周囲の部材への火災を防止し、安全性能を向上させることができる。

【0025】

図１、図４及び図１０を参照すると、いくつかの任意の実施形態において、ブラストガイド構造２０１は、防火スリーブ２００上に配置され、ヒューズ部１０３が溶融して火花を発生するときに、防火スリーブ２００を指向性を持って爆破することができるようにする。これにより、ヒューズ部１０３が溶融する瞬間のアーク放電による損傷を、危険性の少ない領域、すなわちエアギャップの大きい領域に移しながら軽減することができる。

【0026】

任意に、セル接続部１０２と出力接続部１０１との間には、防火スリーブ２００に対応するブラスト回避領域１０４が配置される。ブラストガイド構造２０１は、ヒューズ部１０３の溶融時に発生する火花がセル接続部１０２及び出力接続部１０１に影響を与えることを回避するために、ブラスト回避領域１０４に面する。

【0027】

任意に、ヒューズ部１０３の幅は、セル接続部１０２の幅及び出力接続部１０１の幅よりも小さく、ヒューズ部１０３、セル接続部１０２、及び出力接続部１０１で囲まれた溝部が設けられ、溝部の開口部はバスバー支持体３００から離れ、すなわち、溝部の開口部はエンドプレート４００に面し、溝部はブラスト回避領域 １０４を形成する。さらに、ヒューズ部１０３に接続される出力接続部１０１の一端の幅はＤ１であり、ヒューズ部１０３の幅はＤ３であり、Ｄ１とＤ２はともにＤ３より大きい。出力接続部１０１、ヒューズ部１０３及びセル接続部１０２は、Ｕ字状の溝部を囲むように接続されても良い。溝部はＣ字形又は他の構造であっても良く、本明細書に示される構造に限定されないことが理解される。溝部は、ヒューズ部１０３及びブラストガイド構造２０１に対応しており、ヒューズ部１０３が溶融したときにブラストガイド構造２０１が危険をより大きな隙間を有する領域に移すことができ、それにより他の部材に生じる損傷を軽減することができる。

【0028】

図４〜図１０を参照すると、いくつかの任意の実施形態において、ブラストガイド構造２０１の強度は、防火スリーブ２００の他の部分の構造強度よりも低い。

【0029】

任意に、ブラストガイド構造２０１は、防火スリーブ２００の一部を薄くすることによって形成されても良い。つまり、ブラストガイド構造２０１の厚さは、防火スリーブ２００の他の部分の厚さよりも薄く、そのため、防火スリーブ２００が衝撃を受けると、ブラストガイド構造２０１が最初に損傷するため、衝撃又は火花がブラスト回避領域１０４に向けられる。さらに、ブラストガイド構造２０１は切欠きであっても良い。具体的には、切欠きは「−」形状、「＋」形状、又はその他の形状であっても良く、切欠きの数は１つであって良く、２つ以上であっても良い。切欠きの数は必要に応じて設定することができる。切欠きの数が２つ以上の場合、各切欠きは、防火スリーブ２００の長さ方向に沿って間隔をあけて分布する。このような構造設計により、防火スリーブ２００の構造強度を保証することができるだけでなく、溶融過程で発生する火花や煙を適時にブラスト回避領域１０４に完全に移すのにも寄与し、これにより、他の部材が損傷するリスクが軽減される。防火スリーブ２００の長さ方向は、ヒューズ部１０３の長さ方向と同じである。

【0030】

任意に、ブラストガイド構造２０１の材料強度は、防火スリーブ２００の他の部分の材料強度よりも低い、すなわち、指向性爆破の目的を達成するために、ブラストガイド構造２０１が防火スリーブ２００の他の部分よりも損傷しやすいくするために、ブラストガイド構造２０１及び防火スリーブ２００の他の部分は、異なる強度を有する材料で作製されても良い。

【0031】

任意に、防火スリーブ２００の形状は、出力端子バスバー１００で包まれる部分の形状と一致する。さらに、防火スリーブ２００の全体又は一部は、角筒状構造であって良い。具体的には、防火スリーブ２００のヒューズ部１０３に対応する部分は、角筒状の構造であって良い。

【0032】

上記実施形態のバスバーアセンブリでは、ヒューズ部１０３の溶融時に指向性爆破を実現できるように、ブラストガイド構造２０１が防火スリーブ２００上に配置され、これにより溶融の瞬間に火花やアーク放電によって引き起こされる損傷を軽減するだけでなく、危険をブラスト回避領域１０４に移して他の部材を回避することもでき、これにより、他の部材への損傷の拡大を防ぎ、火災の可能性をさらに低減することができる。

【0033】

図９及び図１０を参照すると、任意の実施形態において、防火スリーブ２００の一端はセル接続部分１０２に向けて延伸し、セル接続部分１０２の少なくとも一部を包む。防火スリーブ２００の他端は、出力接続部１０１に向けて延伸し、少なくとも出力接続部１０１の一部を包む。具体的には、防火スリーブ２００は、溝部の側壁、セル接続部１０２のヒューズ部１０３に近い一端の表面、及び出力接続部１０１のヒューズ部１０３に近い一端の表面を包むことができる。このような構造設計により、出力端子バスバー１００のヒューズ部１０３の周囲に近い領域を完全に包み、火花の影響を緩和することができるだけでなく、防火スリーブ２００と出力端子バスバー１００との間の接触面積を増加させることもできる。このようにして、防火スリーブ２００を出力端子バスバー１００により確実に固定することができ、構造の安定性及び信頼性を向上させることができる。

【0034】

本発明のバスバーアセンブリ及び電池モジュールにおいて、出力端子バスバー１００は、ヒューズ部１０３を包む防火スリーブ２００と一体化されるため、ヒューズ部１０３が溶融した際に他の部材への影響が緩和される。さらに、ブラストガイド構造２０１は、防火スリーブ２００上に配置され、指向性爆破を実現し、ヒューズ部１０３の周囲の部材を保護し、火花の拡散やアーク放電による火災を防止し、バスバーアセンブリと電池モジュールの安全性を向上させる。

【0035】

本明細書の説明において、「本実施形態」、「実施例」、「具体例」などの記載は、実施形態又は例に関連して説明される特定の特徴、構造、材料又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記の用語の概略図は、必ずしも同じ実施形態又は例を指すものではない。さらに、記載された特定の特徴、構造、材料又は特性は、任意の１つ又は複数の実施形態又は例において任意の適切な方法で組み合わせることができる。

【0036】

上記実施形態は、本発明の原理と効果を例示するものに過ぎず、本発明を限定するものではない。
当業者なら誰でも、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記の実施形態を修正又は変更することができる。したがって、本発明に開示される精神及び技術的思想から逸脱することなく、技術分野の通常の知識を有する者によって行われるすべての同等の修正又は変更は、なおも本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明のバスバーアセンブリ及び電池モジュールは、電池の技術分野に適用することができる。

【符号の説明】

【0038】

１００： 出力端子バスバー
１０１： 出力接続部
１０２： セル接続部
１０３： ヒューズ部
１０４： ブラスト回避領域
２００： 防火スリーブ
２０１： ブラストガイド構造
３００： バスバー支持体
４００： ｅｎｄ ｐｌａｔｅ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３： 幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【外国語明細書】