JP7519454B2 - 電池筐体、電池および電気設備 - Google Patents

Description

本出願は、電池技術分野に属し、具体的に、電池筐体、電池および電気設備に関する。

省エネ・排出削減は、自動車産業の持続可能な発展の鍵である。電気自動車は、省エネ、エコロジーの特徴を有するので、自動車産業の持続可能な発展の重要な部分になる。そして、電池技術は、電気自動車の開発に関わる肝心な要素である。

電池の使用過程において熱が生じるので、それに伴い、電池の温度も上昇する。電池温度が高すぎると、電池が燃焼、爆発する恐れがあるので、電池に対して放熱処理を行う必要がある。本出願の発明者らの研究により、現在の放熱方法の放熱効果が悪く、放熱中に異音が発生するなどの問題があることが発見された。

本出願の実施形態は、従来技術に存在する放熱効果が悪く、放熱中に異音が発生するなどの問題を解決するために、電池筐体、電池および電気設備を提供する。

一局面では、本出願の実施形態は、電池筐体を提供する。電池筐体は、筐体フレームと、熱管理部材と、外板と、を備え、前記熱管理部材は、前記筐体フレームの一の側に設置され、電池の温度を調節するためのものであり、前記外板は、前記熱管理部材と隣接して設置され、前記熱管理部材を、前記筐体フレームを覆うように設置するためのものであり、前記外板には、前記外板と前記熱管理部材の間のチャンバと外気とを連通させるためのバランシング弁が設置される。

本出願の上記実施形態によって、チャンバ内の空気と外気とを連通させることができる。チャンバ内の圧力が大きくなった場合、チャンバ内の空気が前記バランシング弁を介して外側へ拡散されるので、チャンバ内の圧力を低減し、チャンバ内外の圧力を均衡させることができる。これによって、チャンバ内の圧力による外板の変形を防ぐことができるとともに、外板と熱管理部材との間のガタつきによる異音の発生も抑えることができる。

いくつかの実施形態において、バランシング弁が前記外板の両端に設置される。バランシング弁を外板の両端に設置することで、外板の両端が受ける圧力を速やかに均衡させることができ、チャンバ内の両端の圧力差による外板への影響を抑えることができる。

いくつかの実施形態において、バランシング弁が前記外板の中央部に設置される。チャンバ内の各領域の空気の圧力の変化を対応でき、各領域の気体を速やかに排出することができる。

いくつかの実施形態において、外板に固定孔が設けられ、前記バランシング弁は、バランシング弁本体を備え、前記バランシング弁本体には、固定用構造が設置され、前記固定用構造と前記固定孔との接合により、前記バランシング弁が前記外板の一の側に固定される。これによって、バランシング弁の装着、メンテナンスが容易になり、使用に便利である。

いくつかの実施形態において、前記バランシング弁本体に通気孔が設けられ、前記通気孔と前記固定孔とによって通気通路を形成する。通気孔と前記固定孔とで通気通路を形成し、チャンバ内の空気と外部とを連通させるので、チャンバ内外の気体の圧力を速やかに均衡させることに寄与できる。

いくつかの実施形態において、前記固定用構造が係合構造により構成され。前記係合構造は、前記通気孔の周りに沿って設置され、外板に向かって延在し、前記外板の固定孔と係合する。

前記固定用構造として係合構造を利用することで、前記バランシング弁と前記外板との係合が容易になる。固定する際に、前記バランシング弁を押圧し、前記係合構造を前記固定孔に通し、前記固定孔と係合させるようにすればよく、バランシング弁の装着に便利である。また、係合構造により構成されたので、取り外しが容易になり、その後のメンテナンスに寄与できる。

いくつかの実施形態において、係合構造の歪み値が１５％よりも大きい。当該歪み値に設定される場合、その後の使用過程において、前記係合構造が破断し難く、バランシング弁の使用寿命を保証することができる。

いくつかの実施形態において、前記固定孔の幅が前記係合構造の幅よりも大きい。これによって、前記固定孔で、バランシング弁の装着と、通気孔との通気通路の形成とを両立させることができ、別途、前記外板に通気孔を形成する必要がなく、構成を簡略化できるとともに、よりよい通気効果を奏することもできる。

いくつかの実施形態において、固定用構造がねじ構造により構成され、前記ねじ構造は、前記通気孔の周りに沿って設置され、外板に向かって延在し、前記外板の固定孔の内壁に、雌ねじ構造が対応して設置され、前記ねじ構造が、前記固定孔内で前記雌ねじ構造と螺合される。

以上により、バランシング弁を固定する際に、前記バランシング弁を回して、前記バランシング弁を前記固定孔と螺合すれば、バランシング弁の装着、固定を実現できる。

いくつかの実施形態において、電池筐体は、前記バランシング弁と前記外板との間に設置され、前記バランシング弁と前記外板とを密封接続するためのガスケットを、さらに備える。前記バランシング弁本体と前記外板とを接続する際に、前記ガスケットが前記バランシング弁本体と前記外板との間に押圧されて設置される。この場合、前記ガスケットが弾性変形し、前記固定用構造を押圧するので、前記バランシング弁と外板との間の密封効果を確実に実現することができる。

いくつかの実施形態において、前記ガスケットの圧縮量が４０％～６０％である。発明者らの研究により、最適な圧縮量が４０％～６０％であり、圧縮量が過大になると、ガスケットを押圧し過ぎ、ガスケットの使用寿命に影響する。圧縮量が過小になると、確実に密封できなくなる。

いくつかの実施形態において、前記バランシング弁本体の前記外板から離れる一の側において、前記通気孔の周りに通気溝が設けられ、前記通気溝、前記通気孔および前記固定孔で通気通路を形成する。

通気溝が通気孔の周りに設けられ、チャンバ内の気体が前記通気孔と直接に連通せず、通気溝を介して通気孔に進入するので、通気溝により通気通路が湾曲するものになり、ほこりまたは屑の通気孔の閉塞を防ぐことができる。

いくつかの実施形態において、前記通気孔の周りに間隔をあけて位置決め突起が設けられ、前記位置決め突起の間に通気溝が形成される。位置決め突起の間に通気溝が形成され、前記通気溝と通気孔とを連通させるので、前記バランシング弁の構成がよりコンパクトになり、体積がより小さくなる。

いくつかの実施形態において、電池筐体は、前記通気孔の上方を覆うように設置されるバランス膜をさらに備える。前記バランス膜は、前記通気孔上方を覆うように設置される。バランス膜の設置により、チャンバ外部の液体が固定孔と通気孔を介してチャンバ内に入ることが防止できるとともに、チャンバ内の気体と外気との連通を影響しないので、防水通気の効果を果たすことができる。

いくつかの実施形態において、前記バランス膜が防水通気性複合材料により構成される。バランス膜の設置により、チャンバ外部の液体が固定孔と通気孔を介してチャンバ内に入ることを防止できるとともに、チャンバ内の気体と外気との連通に影響しないので、防水通気の効果を果たすことができる。

いくつかの実施形態において、前記ガスケットがリング状に形成され、前記リング状の内周の長さが前記バランス膜の外周の長さよりも短く、前記リング状の外周の長さが前記バランス膜の外周の長さよりも長い。これによって、前記ガスケットとバランス膜との間の密封領域が重なり、よりよい密封効果を奏することができる。

いくつかの実施形態において、電池筐体は、前記バランシング弁の前記外板から離れる一端を覆うように設置される保護蓋をさらに備える。

保護蓋を設置することで、前記バランシング弁を装着、搬送および保存する過程においてバランス膜が壊されることを防止できるとともに、チャンバ内のほこりまたは屑が前記通気孔の上方に直接に落ち、通気通路を閉塞することを防止できる。

いくつかの実施形態において、保護蓋が、前記位置決め突起を覆うように設置される。これによって、前記保護蓋で、バランス膜、バランシング弁本体およびガスケットが、いずれも外板を覆うよう設置されているので、構成がコンパクトになり、占有スペースが小さくなる。

他の局面では、本出願の実施形態は、電池セルと、上記実施形態の電池筐体を備え、前記電池セルが前記電池筐体内に収容される電池を提供する。

他の局面では、本出願の実施形態は、上記実施形態の電池を備え、前記電池が給電するためのものである電気設備を提供する。

ここで、説明する図面は、本出願の一部として、本出願に対する理解のためのものであり、本出願の例示的な実施形態及びその説明は、本出願を解釈するためのものであり、いずれも本出願を限定するものではない。

図１は、本出願のいくつかの実施形態による車両の構成模式図である。 図２は、本出願のいくつかの実施形態による電池の分解模式図である。 図３は、本出願のいくつかの実施形態による電池筐体の分解模式図である。 図４は、本出願のいくつかの実施形態による外板の構成模式図である。 図５は、本出願のいくつかの実施形態によるバランシング弁と外板との固定状体の分解図である。 図６は、本出願のいくつかの実施形態によるバランシング弁の部分拡大図である。 図７は、本出願のいくつかの実施形態による他のバランシング弁の構成図である。 図８は、本出願のいくつかの実施形態によるバランシング弁の断面図である。 図９は、本出願のいくつかの実施形態によるバランシング弁の平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、例示的なものであり、本出願の技術案をより明瞭に説明するためのものにすぎず、本出願の範囲を限定するものではない。

本出願の実施形態の目的、技術案及び利点をより明瞭にするため、以下、本出願の実施形態の図面を参照しながら、本出願の実施形態の技術案を明瞭に説明する。説明する実施形態は、本出願の一部の実施形態にすぎず、全ての実施形態ではないことが無論である。本出願の実施形態をもとに、当業者が発明能力を用いることなく得た全ての他の実施形態も、本出願の保護範囲に属する。

特に断りがない限り、本出願で用いられるすべての技術用語及び科学用語は、本出願が属する分野の一般技術者の通常の理解と同様の意味を有する。本出願において、本願明細書に使用される用語は、具体的実施例を説明するためのものにすぎず、本出願を限定するものではない。また、本出願の明細書、特許請求の範囲および図面の説明に記載の用語「含む」、「有する」及びその類義語は、非排他的包含をカバーすることが意図される。本出願の明細書、特許請求の範囲及び図面に記載の「第１」、「第２」等の用語は、類似の対象を区別するためのものにすぎず、特定の順序又は順位を限定するものではない。

「実施形態」への本出願での言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が本出願の少なくとも一実施形態に含まれ得ることを意味する。明細書における様々な部分でのこのフレーズの出現は、全てが同じ実施形態を参照しているのではないし、他の実施形態を互いに除いた別個のまたは代替的な実施形態でもない。本明細書に記載された実施形態は、他の実施形態と組み合わせてもよいことが、当業者によって明示的または暗示的に理解される。

本出願の説明において、明確な定義や限定がない限り、「取付」、「連係」、「接続」、「固定」などの用語を、広義的に理解すべきである。例えば、固定接続でもよいし、取外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。また、直接接続してもよいし、中間物を介して間接的に接続してもよいし、２つの素子の内部が連通し又は２つの素子が相互に作用してもよい。当業者は、本出願における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することができる。

本出願に使用される用語「及び／又は」は、関連対象の関連関係を説明するためのものに過ぎず、３つの関係が存在できることを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在すること、ＡとＢが同時に存在すること、Ｂが単独で存在することの３つの状況を示すことができる。また、本明細書の文字「／」は一般的に前後関連対象が「又は」の関係であることを示す。

本出願において、「複数」は、２つ以上（２つを含む）のことを意味し、同様に、「複数群」は、２群以上（２群を含む）のことを意味し、「複数枚」は、２枚以上（２枚を含む）のことを意味する。

現在、技術の進歩に伴い、動力電池の用途が、ますます広まっている。動力電池は、水力発電所、火力発電所、風力発電所、太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電力システムだけでなく、電気自転車、電気オートバイ、電気自動車などの電動交通手段、軍事機器、航空宇宙などの分野でも使用されている。動力電池の応用の継続的な拡大に伴い、市場の需要も絶えず拡大している。

動力電池がますます広く使用されているので、電池の安全性問題もより顕著になる。電池安全性について、現在、主な問題は、電池が作動する際に温度が上昇し、温度に対する制御が適切ではないと、電池が燃焼し、ひいては爆発してしまうことである。したがって、電池の温度を制御して、電池の温度が上昇するとき、速やかに放熱することが、ますます重要になる。現在、主に使われている放熱方法は、空冷、水冷およびその他の放熱方法である。通常、水冷板と放熱フィンなどを含む熱管理部材は、電池筐体の内部に設置され、電池筐体の一部として電池の放熱に用いられる。

１つの設計は、熱管理部材を、電池の頂部以外の箇所、例えば底部または側面に設置するものである。また、これらの箇所に熱管理部材を設置することは、電池の頂部の高圧電気室を避けて、熱管理部材の管路の破損や凝縮で生成された液体の高圧電気室への進入を防ぐためである。また、電池の密封の要求を満たすために、熱管理部材とその外側の電池の外板との間にシーリング手段を講じる必要がある。

しかしながら、使用される際に、熱管理部材の熱膨張収縮が空気に作用し、内部の気体の圧力の変化が比較的に大きいので、密封された外板が変形してしまう。したがって、使用される際に異音が発生し、顧客の体験に影響を与え、放熱効果にも影響を与えてしまう。

なお、従来のバランシング弁が、ねじにより密封された筐体に固定される。この場合、筐体にボルトを取り付ける貫通孔を開設する必要があり、ボルトの装着効率が低く、加工プロセスも複雑である。また、従来のバランシング弁の高さが比較的に大きいので、熱管理部材と電池の外板とで形成され密封された狭い空間内に装着されることが難しい。バランシング弁を外板の外側に設置すると、電池の外観の統一性に影響するとともに、電池の体積が大きくなり、電池のエネルギー密度を低減してしまう。

本出願の実施形態は、上記の事情を考慮してなされたものであり、電池筐体内に、電池筐体の外板と密封するように設けられるバランシング弁が設置することで、電池筐体の密封性能を保証する。また、前記バランシング弁により、電池筐体内の密封された放熱空間と外部空間とを連通させるので、内部の熱気をバランシング弁から放出することが可能である。これによって、電池筐体内部の熱を放出することができるとともに、内外の圧力のバランスを取ることができる。したがって、内外の圧力差による外板の変形を防ぐことができ、電池の使用過程において内外の圧力差より生じた異音も防止できる。

本出願の実施形態の電池筐体と電池は、車両、船または航空機などの電気設備に適用できるが、これらに限定されない。また、本出願の電池筐体と電池を使って電気設備の電源システムの一部を構成してもよい。そうすると、電池筐体の放熱性能に寄与でき、電気設備の安全性をさらに向上させることができる。

本出願の実施形態は、電源として電池を使用する電気設備を提供する。電気設備とは、タブレット、ノートパソコン、電動玩具、電動工具、電動車、電気自動車、船、航空機などが挙げられるが、これらに限定されない。そのうち、電動玩具には、固定式または移動式のものが含まれ、例えば、ゲーム機、電動車玩具、電動船玩具および電動飛行機玩具などが挙げられる。航空機には、飛行機、ロケット、スペースシャトルおよび宇宙船などが含まれる。

以下の実施形態では、説明の便宜のため、車両２０００を例として本出願の一実施形態の電気設備を説明する。

図１は、本出願の実施形態による車両２０００の構成模式図を示す。図１に示すように、車両２０００は、ガソリン自動車、天然ガス自動車または新エネルギー自動車が含まれ、新エネルギー自動車には、電気自動車、ハイブリッド車またはレンジエクステンダー式電気自動車などが含まれる。車両２０００の内部には、電池２１００が配置され、電池２１００は、車両２０００の底部、前部または後部に設置されることが可能である。電池２１００は、車両２０００に給電するためのものであり、例えば、電池２１００は、車両２０００の動作電源として使用することができる。車両２０００は、さらに制御器２２００とモータ２３００を備え、制御器２２００が、電池２１００のモータ２３００へ給電を制御するためのものである。例えば、電池２１００は、車両２０００の始動、ナビゲートおよび走行時の動作の電源として使用することができる。

本出願のいくつかの実施形態において、電池２１００は、車両２０００の動作電源として使用可能なだけでなく、ガソリンや天然ガスの代わりに車両２０００に駆動電力を供給するための車両２０００の駆動電源としても使用することができる。

図２は、本出願の実施形態提供の電池２１００の分解図を示す。図２に示すように、電池２１００は、電池筐体１１００と、電池筐体１１００内に収容される電池セル１０００と、を備える。

本出願の実施形態の電池２１００は、より高い電圧および容量を提供するために１つまたは複数の電池セルを含む単一の物理モジュールである。例えば、本出願の電池２１００は、電池モジュールまたは電池バックなどを含み得る。電池セル１０００は、直列、並列または直並列される複数の電池セル１０００であってもよい。直並列とは、複数の電池セル１０００において直列されるものがあるし、並列されるものがあることを指す。複数の電池セル１０００を直列、並列または直並列して、複数の電池セル１０００で構成されたもの全体を電池筐体１１００内に収容することが可能である。無論、複数の電池セル１０００を先に直列、並列または直並列して電池モジュールの形式の電池２１００を組み立て、さらに、複数の電池モジュールを直列、並列または直並列して、一体として電池筐体１１００内に収容することも可能である。電池２１００は、例えば、複数の電池セル１０００の間の電気接続を実現するための集電部材のような他の構成を含んでも良い。

電池筐体１１００は、電池セル１０００の収容空間を提供し、各種の構成を使用し得る。いくつかの実施形態において、電池筐体１１００は、上筐体１１０と下筐体１２０を備え、上筐体１１０と下筐体１２０とが合体して、電池セル１０００を収容する収容空間を形成する。下筐体１２０は、一端が開口された中空構造からなり、上筐体１１０は、板状構造からなる。上筐体１１０を下筐体１２０の開口側に被着することで、上筐体１１０と下筐体１２０とによって収容空間が形成される。上筐体１１０と下筐体１２０は、いずれも一端が開口された中空構造からなってもよい。上筐体１１０の開口側と下筐体１２０の開口側とが合体する。無論、上筐体１１０と下筐体１２０により形成された電池筐体１１００は、例えば、円柱体、長方体などのいろんな形状に形成されてもよい。

図３は、本出願の実施形態による電池筐体１１００の構成図を示す。電池筐体１１００は、筐体フレーム１００と、熱管理部材２００と、外板３００とを備える。前記熱管理部材２００は、前記筐体フレーム１００の一方の側に設置され、電池の温度を調節するためのものである。前記外板３００は、前記熱管理部材２００と隣接して設置され、前記熱管理部材２００を前記筐体フレーム１００を覆うように設置するためのものである。前記外板３００には、前記外板３００と前記熱管理部材２００の間のチャンバと外気とを連通させるためのバランシング弁４００が設置される。

図３に示すように、前記筐体フレーム１００は、電池セルを収容ためのものであり、通常、ステンレス鋼またはその他の硬質材料により作製される。電池セルを筐体フレーム１００に固定設置して、筐体フレーム１００により電池を自動車の車体に設置することで、車両に給電する。

前記筐体フレーム１００の一方の側には、筐体フレーム１００内に設置された電池セルからの熱を放熱する熱管理部材２００が設置されている。通常、前記熱管理部材２００は、筐体フレーム１００の下側に設置され、筐体フレーム１００に被着するように構成される。これによって、より高い放熱効果を奏することができる。前記熱管理部材２００は、水冷板、放熱板またはその他の放熱部材を含む。前記水冷板は、液体の水で放熱するものである。前記水冷板は、液体の水の入口と出口を備え、水冷板に水路が設けられ、液体の水の熱吸収性を利用し、冷却水を水路に流して、水の流れ過程において、熱を吸収するように構成される。なお、水の代わりに、他の液体を利用して放熱することも可能である。前記放熱板は、通常、熱を吸収しやすい材料で作製され、熱源と接触することで、速やかに熱を吸収するように構成される。本出願の実施形態において、具体的な熱管理方式について、限定されず、各種の熱管理方式を利用することができる。

前記外板３００は、熱管理部材２００の他方の側に設置され、熱管理部材２００と密封固定されてから、ともに前記筐体フレーム１００に密封固定される。電池の密封保護性を保証し、防水性の要求を満たすために、前記外板３００と熱管理部材２００と、および外板３００と筐体フレーム１００とは、密封するように接続されている。前記外板３００、熱管理部材２００および筐体フレーム１００は、ねじで密封するように固定されてもよいし、溶接で接続されてもよい。

前記外板３００には、前記外板３００と前記熱管理部材２００との間のチャンバと外気とを連通させるためのバランシング弁４００が設置されている。外板３００と熱管理部材２００とが密封するように接続されているので、前記熱管理部材２００で放熱する際に、外板３００と熱管理部材２００で形成された密封チャンバ内の気体の熱膨張収縮で、外板３００が変形する恐れがある。また、気体の圧力により、外板３００と熱管理部材２００と間にガタつきまたは異音が発生してしまうことがある。前記バランシング弁４００を外板３００に設置することで、外部の水の、外板３００と熱管理部材２００で形成されたチャンバ内への進入を抑えることができるとともに、チャンバ内の空気と外気とを連通させることもできる。チャンバ内の圧力が大きくなった場合、チャンバ内の空気が前記バランシング弁４００を介して外側へ拡散されるので、チャンバ内の圧力を低減し、チャンバ内外の圧力を均衡させることができる。これによって、チャンバ内の圧力による外板３００の変形を防ぐことができるとともに、外板３００と熱管理部材２００との間のガタつきによる異音の発生も抑えることができる。

いくつかの実施形態において、図４に示すように、外板３００と熱管理部材２００の間のチャンバ内の圧力と外部圧力とを均衡させる前記バランシング弁４００として良好に機能させるために、前記外板３００に複数のバランシング弁４００を設置し、前記バランシング弁４００をそれぞれ前記外板３００の両端に設置するようにする。

図４に示すように、第１バランシング弁５００と第３バランシング弁７００は、それぞれ前記外板３００の両端に位置するように構成される。バランシング弁４００を外板３００の両端に設置することで、バランス外板３００の両端が受けた圧力を逃がすことができる。特に、電池筐体の面積が比較的大きい場合、電池セルの発熱量が異なり、電池筐体の一部の温度が高くなることがある。この場合、内部気体の圧力が一致しておらず、熱管理部材２００と外板３００の間のチャンバ内の圧力のバランスが崩れてしまう恐れがある。バランシング弁４００を外板３００の両端に設置することで、外板３００の両端が受ける圧力を速やかに均衡させることができ、チャンバ内の両端の圧力差による外板３００への影響を抑えることができる。

いくつかの実施形態において、図４に示すように、バランシング弁４００を外板３００の中央部に設置してもよい。図４に示すように、第２バランシング弁６００が前記外板３００の中央部に設置されている。外板３００の中央部は、外板３００のエッジ部以外の部分を指す。前記外板３００と熱管理部材２００との間のチャンバ内の空気の流動のため、バランシング弁４００を外板３００の中央部に設置する。これによって、チャンバ内の各領域の空気の圧力の変化を対応でき、各領域の気体を速やかに排出することができる。また、バランシング弁４００を前記外板３００の両端と中央部のそれぞれに設置してもよい。これによって、チャンバ内の気体が速く流れることができ、内外の圧力を速やかに均衡させることができる。

いくつかの実施形態において、図５に示すように、前記外板３００には、固定孔３１０が設けられている。前記バランシング弁４００は、バランシング弁本体４３０を備える。前記バランシング弁本体４３０には、固定用構造が設置され、前記固定用構造と前記固定孔３１０との接合により、前記バランシング弁４００が前記外板３００の一方の側に固定される。

前記バランシング弁４００を外板３００に設置する方法は、複数あり、例えば、直接にバランシング弁４００を外板３００に溶接することが可能である。なお、溶接でバランシング弁４００を外板３００に固定する場合、バランシング弁４００が故障したとき、容易にメンテナンスできない問題がある。本出願の実施形態は、以下の構成を提供する。図５に示すように、本出願の実施形態において、外板３００に固定孔３１０が設けられ、バランシング弁本体４３０に固定用構造が設置され、前記固定用構造と固定孔３１０との接合により、前記バランシング弁４００が外板３００の一方の側に固定される。前記固定孔３１０は、例えば、１つの貫通孔や、複数の異形の貫通孔のような複数の形状に形成されてよく、前記固定用構造と接合して、前記バランシング弁本体４３０を固定できればよい。このようにして、バランシング弁４００の装着や、メンテナンスに寄与でき、より便利である。

いくつかの実施形態において、前記バランシング弁本体４３０に通気孔４３２が形成され、前記通気孔４３２と前記固定孔３１０とで通気通路を形成する。バランシング弁４００の通気性を上げるために、図５に示すように、バランシング弁本体４３０に通気孔４３２を形成し、前記通気孔４３２と前記固定孔３１０とによって通気通路を形成し、チャンバ内の空気と外部とを連通させる。これによって、チャンバ内外の圧力を速やかに均衡させることができる。前記バランシング弁本体４３０の通気孔４３２は、前記バランシング弁本体４３０の中央部に設けられ、その軸線と外板３００の固定孔３１０の軸線が同軸になってもよく、ずれるように配置されてもよい。前記通気孔４３２と前記固定孔３１０とがずれるように配置される場合、前記通気通路が前記バランシング弁本体４３０内である程度湾曲するので、チャンバ内の気体がバランシング弁４００に直接に衝突し、バランシング弁４００を壊してしまうことを防止でき、バランシング弁４００の使用寿命を延ばすことができる。

いくつかの実施形態において、図５に示すように、前記固定用構造は、係合構造４３６により構成され、前記係合構造４３６が、前記通気孔４３２の周りに沿って設置され、外板３００に向かって延在し、前記外板３００の固定孔３１０と係合する。

前記バランシング弁４００を速やかに装着できるように、係合構造４３６で前記バランシング弁本体４３０の固定用構造を構成する。図５に示すように、前記係合構造４３６は、前記通気孔４３２の周りに沿って設置され、外板３００に向かって延在し、前記係合構造４３６の一端に外側へ突出する突起が設けられ、前記突起が前記固定孔３１０内で前記固定孔３１０と接合するように構成される。

図６は、前記係合構造４３６の模式図を示す。前記係合構造４３６が、片持ち梁型係合爪により構成される。前記係合構造４３６は、分散して配置される複数の片持ち梁型係合爪を含む。前記係合構造４３６の係合爪の長さＬが、前記外板３００の厚さ以上である。Ｈが係合爪の厚さであり、変形量Ｙが突起の高さである。変形量Ｙの設定は、前記バランシング弁４００の係合に対する係合力の要求により決められる。本出願の実施形態において、以下の式で変形量Ｙを算出する。

前記固定用構造として係合構造４３６を利用することで、前記バランシング弁４００と前記外板３００との係合が容易になる。固定する際に、前記バランシング弁４００を押圧し、前記係合構造４３６を前記固定孔３１０に通し、前記固定孔３１０と係合させるようにすればよく、バランシング弁４００の装着に便利である。また、係合構造４３６により構成されたので、取り外しが容易になり、その後のメンテナンスに寄与できる。

いくつかの実施形態において、前記係合構造４３６の歪み値は１５％以上である。本出願の実施形態において、発明者らの研究により、前記係合構造４３６の歪み値を１５％よりも大きく設定すると、よりよい固定効果を奏することができる。上記歪み値に設定される場合、その後の使用過程において、前記係合構造４３６が破断し難く、バランシング弁４００の使用寿命を保証することができる。前記係合構造４３６は、ＰＣＡＢＳ合金、ＰＰＥ、ＰＰまたはＰＡなどの材料で作製されたものであってもよい。

いくつかの実施形態において、前記固定孔３１０の幅は、前記係合構造４３６の幅よりも大きい。前記外板３００と前記熱管理部材２００の間のチャンバ内の気体の流動をより順調にし、またバランシング弁４００の構成を簡略化するため、本出願の実施形態において、前記固定孔３１０の幅が前記係合構造４３６の幅よりも大きく設定される。したがって、前記バランシング弁４００は、係合構造４３６が前記固定孔３１０と係合したあと、前記固定孔３１０内に気体が通る空間が存在するようになる。これによって、前記固定孔３１０で、バランシング弁４００の装着と、通気孔４３２との通気通路の形成とを両立させることができ、別途、前記外板３００に通気孔４３２を形成する必要がなく、構成を簡略化できるとともに、よりよい通気効果を奏することもできる。

いくつかの実施形態において、前記固定用構造がねじ構造４３７により構成され、前記ねじ構造４３７が、前記通気孔４３２の周りに沿って設置され、外板３００に向かって延在し、前記外板３００の固定孔３１０の内壁に、雌ねじ構造４３７が対応して設置され、前記ねじ構造４３７が、前記固定孔３１０内で前記雌ねじ構造４３７と螺合される。

図７に示すように、前記バランシング弁４００は、ねじ構造４３７を備え、前記ねじ構造４３７が、係合構造４３６と同様に、前記通気孔４３２の周りに沿って設置され、外板３００に向かって延在し、前記延在する部分の外壁に、雄ねじを設けるように構成される。前記雄ねじに対応して、前記固定孔３１０の内壁に、前記バランシング弁４００を前記固定孔３１０内と螺合するように、前記ねじ構造４３７に対応する雌ねじ構造４３７が形成される。前記係合構造と同様に、ねじ構造４３７は、螺合によりバランシング弁４００を固定する。バランシング弁４００を固定する際に、前記バランシング弁４００を回して、前記バランシング弁４００を前記固定孔３１０と螺合すれば、バランシング弁４００の装着、固定を実現できる。また、前記固定孔３１０に前記バランシング弁４００が設置されたあと、通気通路を残すため、前記固定孔３１０の内部が中空構造からなり、前記中空構造が前記バランシング弁本体４３０の通気孔４３２と連通し、通気通路を形成するように構成される。

いくつかの実施形態において、電池筐体は、前記バランシング弁４００と前記外板３００との間に設置され、前記バランシング弁４００と前記外板３００とを密封接続するためのガスケット４４０をさらに備える。

引き続き図５を参照する。図５に示すように、前記バランシング弁本体４３０と外板３００との間に、ガスケット４４０が設置され、前記ガスケット４４０がリング状構造からなり、前記固定用構造の外周に環装される。前記バランシング弁本体４３０と前記外板３００とを接続する際に、前記ガスケット４４０が前記バランシング弁本体４３０と前記外板３００との間に押圧されて設置される。この場合、前記ガスケット４４０が弾性変形し、前記固定用構造を押圧するので、前記バランシング弁４００と外板３００との間の密封効果を確実に実現することができる。

前記ガスケット４４０は、弾性材料により作製され、バランシング弁本体４３０と外板３００との間の密封性能がＩＰＸ８に達することを確保できる。よりよい密封効果を奏するため、接続する前に、前記ガスケット４４０とバランシング弁本体４３０との間に、および前記ガスケット４４０と外板３００との間に、接着剤を塗布する。これによって、よりよい密封効果を奏することができる。

いくつかの実施形態において、前記ガスケット４４０の圧縮量を４０％～６０％に設定する。前記ガスケット４４０の密封効果を保つために、前記固定用構造と外板３００とを装着したあとの前記ガスケット４４０の圧縮量を一定範囲内に収める必要がある。圧縮量が過小または過大になると、密封に不利である。本出願の実施形態において、発明者らの研究により、最適な圧縮量が４０％～６０％であり、圧縮量が過大になると、ガスケット４４０を押圧しすぎ、ガスケット４４０の使用寿命に影響する。圧縮量が過小になると、確実に密封できなくなる。

いくつかの実施形態において、前記バランシング弁本体４３０の前記外板３００から離れる側において、前記通気孔４３２の周りに通気溝４３４が設けられ、前記通気溝４３４、前記通気孔４３２および前記固定孔３１０で通気通路が形成される。

前記外板３００と熱管理部材２００とで形成されたチャンバ内に、ほこりまたは屑などの異物が進入する場合があり、チャンバ内のほこりまたは屑の前記通気通路の閉塞を防ぐために、本出願の実施形態は、前記通気孔４３２の周りに通気溝４３４が設けられている。これによって、通気溝４３４、前記通気孔４３２および固定孔３１０を連通して、通気通路を形成するようになる。通気溝４３４が通気孔４３２の周りに設けられ、チャンバ内の気体が前記通気孔４３２と直接に連通せず、通気溝４３４を介して通気孔４３２に進入するので、通気溝４３４により通気通路が湾曲するものになり、ほこりまたは屑の通気孔４３２の閉塞を防ぐことができる。

いくつかの実施形態において、前記通気孔４３２の周りに間隔をあけて位置決め突起４３８が設けられ、前記位置決め突起４３８の間の部分で通気溝４３４を形成するように構成される。

図５に示すように、通気溝４３４を形成するために、前記通気孔４３２の周りに間隔をあけて位置決め突起４３８を設ける。間隔をあけて設けられた前記位置決め突起４３８の間の部分で通気溝４３４を形成する。前記通気溝４３４と通気孔４３２とが連通するので、前記バランシング弁４００の構成がよりコンパクトになり、体積がより小さくなる。

いくつかの実施形態において、さらに、前記通気孔４３２の上方を覆うように設置されるバランス膜４２０を備える。図５に示すように、バランス膜４２０は、防水通気の役割を果たし、通常、ｅ－ＰＴＦＥフィルムにより作製され、その防水性能がＩＰＸ８に達する。バランス膜４２０は、熱圧着でバランシング弁本体４３０の通気孔４３２の上方に被着され、通気孔４３２を覆うように設置される。バランス膜４２０の設置により、チャンバ外部の液体が固定孔３１０と通気孔４３２を介してチャンバ内に入ることを防止できるとともに、チャンバ内の気体と外気との連通を影響しないので、防水通気の役割を果たすことができる。前記バランス膜４２０は、通気孔４３２の上方に設置され、通気孔４３２および通気溝４３４とを隔離するように構成される。これによって、チャンバ内の気体が通気溝４３４および通気孔４３２を介して排出することができるとともに、固定孔３１０と通気孔４３２に進入する液体がバランス膜４２０を介してチャンバ内に入ることを防止できるので、防水通気の役割をよりよく果たすことができる。

いくつかの実施形態において、前記バランス膜４２０は、防水通気性複合材料により構成される。バランス膜４２０は、防水通気の役割を果たし、通常、ｅ－ＰＴＦＥフィルムにより作製され、その防水性能がＩＰＸ８に達する。バランス膜４２０は、熱圧着でバランシング弁本体４３０の通気孔４３２の上方に被着され、通気孔４３２を覆うように設置される。バランス膜４２０の設置により、チャンバ外部の液体が固定孔３１０と通気孔４３２を介してチャンバ内に入ることを防止できるとともに、チャンバ内の気体と外気との連通を影響しないので、防水通気の役割を果たすことができる。

いくつかの実施形態において、前記ガスケット４４０は、リング状に形成され、前記リング状の内周の長さが前記バランス膜４２０の外周の長さよりも短く、前記リング状の外周の長さが前記バランス膜４２０の外周の長さよりも長い。

図５に示すように、前記ガスケット４４０は、前記バランシング弁本体４３０と外板３００との間を密封するためのものであり、前記バランス膜４２０は、前記通気孔４３２を密封するためのものである。よりよい密封効果を奏するために、本出願の実施形態は、前記ガスケット４４０の内周の長さを前記バランス膜４２０の外周の長さよりも短くし、前記リング状の外周の長さを前記バランス膜４２０の外周の長さよりも長くする。これによって、前記ガスケット４４０とバランス膜４２０との間の密封領域が重なり、よりよい密封効果を奏することができる。

いくつかの実施形態において、前記電池筐体は、前記バランシング弁４００の前記外板３００から離れる一端を覆うように設置される保護蓋４１０をさらに備える。前記バランシング弁４００を装着、搬送および保存する過程においてバランス膜４２０が壊されることを防ぐために、本出願の実施形態は、バランシング弁４００の外板３００から離れる一端に、前記バランス膜４２０を保護する保護蓋４１０が設置される。また、保護蓋４１０を設置することで、チャンバ内のほこりまたは屑が前記通気孔４３２の上方に直接に落ち、通気通路を閉塞することを防止できる。

いくつかの実施形態において、前記保護蓋４１０は、前記位置決め突起４３８を覆うように設置される。図５に示すように、前記バランシング弁４００の構成をよりコンパクトにするため、前記保護蓋４１０は、前記位置決め突起４３８を覆うように設定される。これによって、前記保護蓋４１０で、バランス膜４２０、バランシング弁本体４３０およびガスケット４４０が、いずれも外板３００を覆うように設置されているので、構成がコンパクトになり、占有スペースが小さくなる。また、保護蓋４１０を、位置決め突起４３８を覆うように設置し、前記保護蓋４１０と通気溝４３４とで通気通路を構成するので、チャンバ内のほこりまたは屑が前記通気孔４３２の上方に直接に落ち、通気通路を閉塞することを防止できる。

図８は、本出願の実施形態のバランシング弁４００の組立後の断面図を示す。前記外板３００に固定孔３１０を設け、前記バランシング弁４００と外板３００との間にガスケット４４０を設置し、固定用構造を前記固定孔３１０内に設置し、前記通気孔４３２の上方を覆うようにバランス膜４２０と保護蓋４１０を設置し、前記バランス膜４２０で前記通気孔４３２と外部の液体を隔離することで、防水通気の役割を果たす。図９は、通気通路の模式図を示す。前記固定孔３１０と前記通気孔４３２とを連通させ、前記蓋板と前記位置決め突起４３８との間に通気溝４３４を形成し、前記通気溝４３４、通気孔４３２および固定孔３１０で通気通路を形成することによって、外板３００と熱管理部材２００との間のチャンバと外気との連通を実現する。前記バランシング弁４００が前記外板３００に固定され、構成がコンパクトになり、扁平状を呈し、占有スペースが小さいので、外板３００と熱管理部材２００との狭い空間内に設置できるとともに、防水通気の役割を果たすことができる。また、バランスチャンバ内の圧力と外気の圧力とを均衡させることができるので、外板３００の変形および異音の発生を防止できる。

本出願のいくつかの実施形態は、電池を提供する。前記電池は、上記実施形態の任意１つの電池筐体を備える。前記電池筐体は、筐体フレーム１００、熱管理部材２００および外板３００を備える。前記熱管理部材２００は、前記筐体フレーム１００の一の側に設置され、電池の温度を調節するためのものである。前記外板３００は、前記熱管理部材２００と隣接して設置され、前記熱管理部材２００を、前記筐体フレーム１００を覆うように設置するためのものである。前記外板３００には、前記外板３００と前記熱管理部材２００の間のチャンバと外気とを連通させるためのバランシング弁４００が設置される。本出願の実施形態による電池筐体によって、電池筐体の放熱性能を向上させるとともに、電池筐体の使用過程における変形の発生の可能性を下げ、異音を低減し、利用者の体験を上げることができる。

本出願のいくつかの実施形態は、電気設備を提供する。前記電気設備は、上記実施形態の電池を備え、前記電池が前記電気設備に給電するためのものである。前記電気設備とは、携帯電話、タブレット、ノートパソコン、電動玩具、電動工具、電動車、電気自動車、船、航空機などが挙げられるが、これらに限定されない。そのうち、電動玩具には、固定式または移動式のものが含まれ、例えば、ゲーム機、電動車玩具、電動船玩具および電動飛行機玩具などが挙げられる。航空機には、飛行機、ロケット、スペースシャトルおよび宇宙船などが含まれる。

最後に要注意なのは、上記各実施形態は、本出願の技術案を説明するためのものにすぎず、それを限定するものではない。上記各実施形態を用いて本出願を詳細に説明したが、当業者であれば、上記各実施形態に記載された技術案を変更し、又はその内の一部或いは全部の技術的特徴に対して均等置換を行うこともできる。これらの変更又は置換は、該当技術案の本質を本出願の各実施形態による技術案の範囲から逸脱させない。

１０００…電池セル
２０００…車両
２１００…電池
２２００…制御器
２３００…モータ
１１００…電池筐体
１１０…上筐体
１２０…下筐体
１００…筐体フレーム
２００…熱管理部材
３００…外板
３１０…固定孔
４００…バランシング弁
４１０…保護蓋
４２０…バランス膜
４３０…バランシング弁本体
４３２…通気孔
４３４…通気溝
４３６…係合構造
４３７…ねじ構造
４３８…位置決め突起
４４０…ガスケット
５００…第１バランシング弁
６００…第２バランシング弁
７００…第３バランシング弁

Claims (20)

1. 筐体フレームと、熱管理部材と、外板と、を備え、
   前記熱管理部材は、前記筐体フレームの一の側に設置され、電池の温度を調節するためのものであり、
   前記外板は、前記熱管理部材と隣接して設置され、前記熱管理部材を、前記筐体フレームを覆うように設置するためのものであり、前記外板には、バランシング弁が設置され、前記外板と前記熱管理部材の間のチャンバと外気を前記バランシング弁のみで連通させる
   ことを特徴とする電池筐体。
2. 前記バランシング弁が前記外板の両端に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電池筐体。
3. 前記バランシング弁が前記外板の中央部に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池筐体。
4. 前記外板には固定孔が設けられ、
   前記バランシング弁は、バランシング弁本体を備え、前記バランシング弁本体には、固定用構造が設置され、前記固定用構造と前記固定孔との接合により、前記バランシング弁は前記外板の一の側に固定されている
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電池筐体。
5. 前記バランシング弁本体に通気孔が設けられ、前記通気孔と前記固定孔とによって通気通路を形成する
   ことを特徴とする請求項４の電池筐体。
6. 前記固定用構造が係合構造により構成され、
   前記係合構造は、前記通気孔の周りに沿って設置され、外板に向かって延在し、前記外板の固定孔と係合する
   ことを特徴とする請求項５に記載の電池筐体。
7. 前記係合構造の歪み値が１５％よりも大きい
   ことを特徴とする請求項６に記載の電池筐体。
8. 前記固定孔の幅が前記係合構造の幅よりも大きい
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の電池筐体。
9. 前記固定用構造がねじ構造により構成され、
   前記ねじ構造は、前記通気孔の周りに沿って設置され、外板に向かって延在し、前記外板の固定孔の内壁に、雌ねじ構造が対応して設置され、前記ねじ構造が、前記固定孔内で前記雌ねじ構造と螺合される
   ことを特徴とする請求項５に記載の電池筐体。
10. 前記バランシング弁と前記外板との間に設置され、前記バランシング弁と前記外板とを密封接続するためのガスケットを、さらに備える
    ことを特徴とする請求項５～９のいずれか１項に記載の電池筐体。
11. 前記ガスケットの圧縮量が４０％～６０％であることを特徴とする請求項１０に記載の電池筐体。
12. 前記バランシング弁本体の前記外板から離れる一の側において、前記通気孔の周りに通気溝が設けられ、
    前記通気溝、前記通気孔および前記固定孔で通気通路を形成する
    ことを特徴とする請求項５～１１のいずれか１項に記載の電池筐体。
13. 前記通気孔の周りに間隔をあけて位置決め突起が設けられ、前記位置決め突起の間に通気溝が形成されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の電池筐体。
14. 前記通気孔の上方を覆うように設置されたバランス膜をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の電池筐体。
15. 前記バランス膜が防水通気性複合材料により構成される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の電池筐体。
16. 前記ガスケットがリング状に形成され、前記リング状の内周の長さが前記バランス膜の外周の長さよりも短く、前記リング状の外周の長さが前記バランス膜の外周の長さよりも長い
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の電池筐体。
17. 前記バランシング弁の前記外板から離れる一端を覆うように設置される保護蓋をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１～１６のいずれか１項に記載の電池筐体。
18. 前記位置決め突起を覆うように設置された保護蓋をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１３に記載の電池筐体。
19. 電池セルと、請求項１～１８のいずれか１項に記載の電池筐体と、を備え、前記電池セルが前記電池筐体内に収容される
    ことを特徴とする電池。
20. 請求項１９に記載の電池を備え、前記電池が給電するためのものである
    ことを特徴とする電気設備。

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