JP2013038079A - 接地部材を含む高電圧二次電池 - Google Patents

接地部材を含む高電圧二次電池 Download PDF

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Abstract

【課題】容易に組み立てることができる接地部材を含む高電圧二次電池を提供する。
【解決手段】ハイブリッドトラックに用いられる高電圧二次電池に関するものであって、複数個の電池パック１１０が積層及び連結されて高電圧を発生させる電池モジュール１２０が収容される下部カバー１００と、下部カバーの上側に結合される上部カバー３００と、下部カバーと上部カバーとの間に介在し、下部カバーの上側または電池モジュールの上側に結合される中間カバー２００と、を含んでなる二次電池であって、カバーらが接地部材４００によって電気的に連結されるように構成して、高電圧の電池モジュールによってカバーらに誘導される電流が接地部材に沿って車体のシャシーに流れるように接地することにより、それぞれのカバー間の電位差を０（等電位）にして、ノイズによる二次電池の故障発生及びメンテナンス時の感電を防止することができる接地部材を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＨＥＶ(Hybrid Electric Vehicle)のうちハイブリッドトラックに用いられる接地部材を含む高電圧二次電池に関し、より詳細には、複数個の電池パックが積層及び連結されて高電圧を発生させる電池モジュールが収容される下部カバーと、前記下部カバーの上側に結合される上部カバーと、前記下部カバーと上部カバーとの間に介在し、前記下部カバーの上側または前記電池モジュールの上側に結合される中間カバーと、を含んでなる二次電池であって、前記カバーらが接地部材によって電気的に連結されるように構成して、前記高電圧の電池モジュールによって前記カバーらに誘導される電流が接地部材に沿って車体のシャシーに流れるように接地することにより、前記それぞれのカバー間の電位差を０（等電位）にして、ノイズによる二次電池の故障発生及びメンテナンス時の感電を防止することができる接地部材を含む高電圧二次電池に関する。
通常、ガソリンや重油を主燃料として用いる内燃機関を利用する自動車は、大気汚染などの公害発生に深刻な影響を与えている。従って、公害発生を減らすために、近年、電気自動車またはハイブリッド(Hybrid)自動車の開発が活発に行われている傾向にある。もちろん、このような電気自動車またはハイブリッド自動車の動力源としては電池が用いられる。最近、高エネルギー密度の非水電解液を用いた高出力二次電池が開発されており、電気自動車のモータ駆動などのように大きい電力を要する機器には、複数個の高出力電池パックを直列に連結して電池モジュールに構成する高電圧二次電池が用いられることが一般的である。
上述したように、高電圧二次電池は、通常、直列に連結される複数個の電池パックを含んでなる。特に、ＨＥＶのうちハイブリッドトラック用二次電池の場合、数個から数十個までの電池パックが直列に連結されて電池モジュールに形成され、６８０Ｖ〜７３０Ｖの高電圧を発生させるように構成される。
図１を参照すると、従来の高電圧二次電池は、複数個の電池パック１０が連結されて構成される電池モジュール２０が下部カバー３０内に収容され、前記下部カバー３０の上側に上部カバー４０が結合される構造をなす。
この際、前記下部カバー３０と上部カバー４０との間には中間カバーが介在することができ、前記中間カバーは電池モジュール２０または下部カバー３０に結合される。
また、前記カバー３０、４０は前記電池モジュール２０を支持するための十分な剛性を有するように金属材で形成され、前記カバー３０、４０それぞれは、締結手段であるボルト５０により外側が結合される。
また、上記のように構成される高電圧二次電池は、ハイブリッドトラックの車体のシャシー部分に前記下部カバー３０が固定されるように装着され、前記下部カバー３０が車体のシャシーに接地されるように構成される。
ところが、前記カバー３０、４０は、前記電池モジュール２０及びカバーの内側に収容される電気部品との電気的な絶縁のために、絶縁性物質が表面に塗布されて塗装面が形成される。
これにより、前記カバー３０、４０は、ボルト５０によって締結されても、絶縁性の塗装面によって電気的に連結されにくく、前記高電圧の電池モジュール２０からカバー３０、４０に誘導される電流が車体のシャシーに接地されないため電位差が発生する。
即ち、前記カバー３０、４０が等電位にならず、それぞれのカバー間に電位差が発生して不安定な状態となる。
従って、前記カバー３０、４０に誘導される電流によりノイズが発生して、高電圧二次電池に構成される電気部品及び二次電池の性能に影響を与えるため、多くの問題点が発生する。
また、高電圧二次電池の点検及び故障によるメンテナンス過程で感電事故が発生する危険性があるため、これに対する解決方案が必要である。
また、従来技術として、携帯用端末機の電池カバー接地装置(韓国登録特許10-0842531)がある。これは、金属性材質の電池カバー及び前記端末機の接地面上に装着される接地部材を備えており、前記電池カバーは絶縁性物質で塗布されてその一部が開放された接続面を含み、前記接地部材は前記接続面に接触され、前記電池カバーを前記接地面に電気的に接続させる携帯用端末機の電池カバー接地装置を開示している。
上記のように構成された携帯用端末機の電池カバー接地装置は、接地面に電池カバーを接続させることにより、端末機の回路装置から発生する高周波またはアンテナ装置の送出信号によって金属性材質の電池カバーが電気的性質を有することを防止して、端末機の安定した動作を実現し、アンテナ装置などの性能を確保するようにしたものであるが、構造が複雑であるため組立性が劣るという問題点がある。
KR10-0842531 B1(2008.06.24.)図３、図４
本発明は、上記のような問題点を解決するために導き出されたものであって、高電圧を発生させる電池モジュールが収容される下部カバーと、その上側に結合される上部カバーと、下部カバーと上部カバーとの間に介在し、前記下部カバーの上側または前記電池モジュールの上側に結合される中間カバーと、を含んでなる二次電池であって、前記カバーが接地部材によって電気的に連結されるように構成して、前記高電圧の電池モジュールによって前記カバーに誘導される電流が接地部材に沿って車体のシャシーに流れるように接地することにより、前記それぞれのカバー間の電位差を０（等電位）にして、ノイズによる二次電池の故障発生及びメンテナンス時の感電を防止することができ、構造が簡単であるため容易に組み立てることができる接地部材を含む高電圧二次電池を提供することをその目的とする。
上記の目的を果たすための本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、電気を発生させる複数個の電池パック１１０が積層及び連結されて構成される電池モジュール１２０が収容される下部カバー１００と、前記下部カバー１００の上側に結合される上部カバー３００と、を含んでなる高電圧二次電池であって、前記下部カバー１００及び上部カバー３００は導電性材質からなり、前記下部カバー１００と上部カバー３００は接地部材４００によって電気的に連結されることを特徴とする。
また、本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、前記下部カバー１００と上部カバー３００との間に介在し、前記下部カバー１００の上側または前記電池モジュール１２０の上側に結合される中間カバー２００をさらに含んでなっており、前記中間カバー２００は導電性材質からなり、前記接地部材４００は、前記下部カバー１００と中間カバー２００とを連結する第１接地部材４１０と、前記中間カバー２００と上部カバー３００とを連結する第２接地部材４２０と、を含むことを特徴とする。
この際、前記接地部材４００は前記下部カバー１００、中間カバー２００、上部カバー３００に連結される部分がそれぞれ締結手段４４０によって結合され、前記接地部材４００とそれぞれのカバー１００、２００、３００との間の接触面に歯付きワッシャー４５０が介在して結合されることを特徴とする。
また、前記歯付きワッシャー４５０は、内側が中空となった円板状の本体４５１の外側に複数個の外歯４５２が放射状に形成され、前記外歯４５２は本体４５１の平面に対してテーパ状または捩れた形状に形成されることを特徴とする。
本発明は上記のような問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、高電圧の電池モジュールを囲むカバーを接地部材で連結して車体のシャシーに接地されるようにすることにより、それぞれのカバーを等電位（電位差０）に維持して、ノイズによる二次電池及びその内部に構成される電気部品の故障発生を防止することができ、高電圧二次電池の点検及びメンテナンス時の感電を防止することができる長所がある。
従来の高電圧二次電池を示した斜視図である。 本発明の接地部材を含む高電圧二次電池を示した分解斜視図である。 図２の組立斜視図である。 本発明の接地部材を含む高電圧二次電池の他の例を示した分解斜視図である。 本発明による接地部材の結合構造を示した概略図である。 本発明による歯付きワッシャーを示した斜視図である。 本発明による歯付きワッシャーを示した正面図である。
以下、上記のような本発明の接地部材を含む高電圧二次電池を添付図面を参照して詳細に説明する。
図２のように、本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、電気を発生させる複数個の電池パック１１０が積層及び連結されて構成される電池モジュール１２０が収容される下部カバー１００と、前記下部カバー１００の上側に結合される上部カバー３００と、を含んでなる。
即ち、前記複数個の電池パック１１０が直列に連結され、高電圧を発生させるように形成される前記電池モジュール１２０が前記下部カバー１００の内部に収容されて固定されており、前記下部カバー１００の上側に前記上部カバー３００が結合され、前記下部カバー１００と上部カバー３００が前記電池モジュール１２０を囲む構造に形成される。
また、前記下部カバー１００及び上部カバー３００は導電性材質からなり、前記下部カバー１００と上部カバー３００は接地部材４００により電気的に連結される。
この際、前記接地部材４００は通常の電線であることができ、前記下部カバー１００と上部カバー３００とを電気的に連結することができる様々な方法が用いられることができる。
ここで、前記下部カバー１００及び上部カバー３００は、前記電池モジュール１２０を支持するための十分な剛性を有するように金属材質で形成される。前記それぞれのカバー１００、３００は、締結手段であるボルトなどによって外側が結合される。
また、前記カバー１００、３００は、内側に構成される前記電池モジュール１２０及び電気部品との電気的な絶縁のために、絶縁性物質が表面に塗布されて塗装面が形成されることができる。これにより、前記カバー１００、３００は、締結手段によって締結されても、絶縁性の塗装面によって電気的に連結されにくい。そのため、前記下部カバー１００と上部カバー３００の内側面に接地部材４００の両端を結合して電気的に連結されるように構成する。
上記のように構成される接地部材を含む高電圧二次電池は、ハイブリッドトラックの車体に前記下部カバー１００が固定されるように装着されて車体のシャシーと接地され、前記下部カバー１００と車体を連結するための別の接地線を構成することもできる。
これにより、本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、下部カバー１００及び上部カバー３００が前記接地部材４００によって電気的に連結されて車両の車体に接地されるため、前記下部カバー１００と上部カバー３００の電位差を０にすることができる。
即ち、高電圧を発生させる前記電池モジュール１２０によって前記下部カバー１００と上部カバー３００に誘導される電流が前記接地部材４００に沿って車体に流れるように接地することにより、前記カバー１００、３００に発生する誘導電流によるノイズを防止することができるため、高電圧二次電池及びその内部に構成される電気部品の故障発生を防止することができ、また、高電圧二次電池の点検及びメンテナンス時の感電を防止することができる長所がある。
また、本発明の他の例による接地部材を含む高電圧二次電池は、図４のように、前記下部カバー１００と上部カバー３００との間に介在し、前記下部カバー１００の上側または前記電池モジュール１２０の上側に結合される中間カバー２００をさらに含んでなっており、前記中間カバー２００は導電性材質からなり、前記接地部材４００は、前記下部カバー１００と中間カバー２００とを連結する第１接地部材４１０と、前記中間カバー２００と上部カバー３００とを連結する第２接地部材４２０と、を含むことができる。
これは、前記下部カバー１００と上部カバー３００との間に中間カバー２００が介在し、前記カバー１００、２００、３００がそれぞれ接地部材４１０、４２０によって電気的に連結される構成である。前記中間カバー２００も、前記下部カバー１００及び上部カバー３００と同様に、前記電池モジュール１２０を支持するように金属材質で形成される。また、前記中間カバー２００は、前記下部カバー１００及び電池モジュール１２０に結合され、それぞれ締結手段であるボルトなどによって外側が結合される。
この際、前記第１接地部材４１０は、一端が前記下部カバー１００の内側に連結され、他端が前記中間カバー２００の下面に結合される。また、前記第２接地部材４２０は、一端が前記中間カバー２００の上面に連結され、他端が前記上部カバー３００の下面に結合されることができる。
また、前記中間カバー２００も、その下側に構成される前記電池モジュール１２０及び周辺の電気部品との電気的な絶縁のために、絶縁性物質が表面に塗布されて塗装面が形成されることができる。これにより、前記下部カバー１００に締結手段により締結されても、絶縁性の塗装面によって電気的に連結されにくい。
そのため、前記第１接地部材４１０によって前記下部カバー１００と中間カバー２００とを電気的に連結し、前記第２接地部材４２０によって前記中間カバー２００と上部カバー３００とを電気的に連結する。
この際、前記接地部材４１０、４２０も通常の電線であることができ、前記カバー１００、２００、３００を電気的に連結することができる様々な方法が用いられることができる。
これにより、上記のような本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、下部カバー１００、中間カバー２００及び上部カバー３００が前記第１接地部材４１０及び第２接地部材４２０によって電気的に連結されて車両の車体に接地されることにより、前記それぞれのカバー１００、２００、３００間の電位差を０にすることができる。
ここで、本発明の接地部材を含む高電圧二次電池は、前記下部カバー１００に収容される前記電池モジュール１２０の冷却のために、電池モジュール１２０と下部カバー１００に両端が連結されるインレットダクト及びアウトレットダクトが構成されることができ、前記中間カバー２００の下面の一側には前記アウトレットダクトと連結される送風ファンが構成されることができる。また、前記上部カバー３００には、冷却空気が流動されるように、前記インレットダクト及び送風ファンと連結される流入口及び流出口がそれぞれ形成されることができる。
また、前記電池モジュール１２０を構成する電池パック１１０に連結される電圧センシングライン及び電極端子が前記下部カバー１００の内側に収容されるように構成されることができる。
従って、組み立てられた状態で前記第１接地部材４１０及び第２接地部材４２０は、上記の電池モジュール１２０の冷却及び電気的な連結のために形成される構成要素と干渉が発生しないように結合位置及び構造を選定することが好ましく、また、前記接地部材４１０、４２０が他の電気部品とは連結されないようにしなければならない。
また、前記接地部材４１０、４２０が前記カバー１００、２００、３００に結合される部分は、電気的に円滑に接触されるように、前記カバー１００、２００、３００の絶縁性塗装面を除去して結合されるようにしたり、絶縁性塗装面が一部形成されないように前記カバーを形成することが好ましい。
また、図５のように、接地部材４００は、前記下部カバー１００、中間カバー２００、上部カバー３００と連結される部分がそれぞれ締結手段４４０によって結合されるが、前記接地部材４００とそれぞれのカバー１００、２００、３００との間の接触面に歯付きワッシャー４５０が介在して結合されることができる。
即ち、前記接地部材４００が電線からなる場合、端部にターミナル４３０を連結し、カバー１００、２００、３００とターミナル４３０との間の接触面に前記歯付きワッシャー４５０を挿入して、これを締結手段４４０であるボルトによって締結する。
この際、前記歯付きワッシャー４５０は車両の振動によって前記接地部材４００が外れないようにする役割をする。通常、前記歯付きワッシャー４５０はばね鋼で製造されるが、通電が円滑になされる他の材質からなってもよい。
また、図６及び図７のように、前記内側が中空となった円板状の本体４５１の外周面に複数個の外歯４５２が放射状に形成され、前記外歯４５２は本体４５１の平面に対してテーパ状または捩れた形状に形成される歯付きワッシャー４５０を用いることもできる。
これにより、締結手段を用いて前記接地部材４００を結合する際に、前記歯付きワッシャー４５０が押されながら前記外歯４５２によって前記接地部材４００が外れにくくなり、また、カバーに塗装面が形成されている場合にも、前記外歯４５２によって塗装面が引っかかれたり前記外歯４５２が塗装面に食い込まれることにより、カバーの金属面と前記接地部材４００が電気的に円滑に接触されることができる。
即ち、前記カバーの塗装面に前記歯付きワッシャー４５０の外歯４５２が食い込まれて、カバーの金属面と容易に接触されることができるため、前記カバーに絶縁性塗装面が形成されている状態で前記接地部材４００を連結しても、通電が円滑になされることができる。
この際、前記歯付きワッシャー４５０の外歯４５２は、前記本体４５１の外周面に放射状に形成され、一定の間隔を置いて形成される形態を図示したが、円周面の内側に形成されてもよく、前記外歯４５２がテーパ状態で重なるように形成される形態、または円板状の本体４５１の両面またはカバーとの接触面に歯車状の突出部が形成される形態に形成されてもよい。
本発明は上記の実施例に限定されず、適用範囲が多様であることは勿論であり、請求範囲にて請求する本発明の旨を外れることなく、本発明に属する分野において通常の知識を有するものであれば、様々な変形実施が可能であるということは勿論である。
１０００ （本発明の）接地部材を含む高電圧二次電池
１００ 下部カバー
１１０ 電池パック
１２０ 電池モジュール
２００ 中間カバー
３００ 上部カバー
４００ 接地部材
４１０ 第１接地部材
４２０ 第２接地部材
４３０ ターミナル
４４０ 締結手段
４５０ 歯付きワッシャー
４５１ 本体
４５２ 外歯

Claims (5)

  1. 電気を発生させる複数個の電池パックが積層及び連結されて構成される電池モジュールが収容される下部カバーと、前記下部カバーの上側に結合される上部カバーと、を含んでなる高電圧二次電池であって、
    前記下部カバー及び上部カバーは導電性材質からなり、前記下部カバーと上部カバーは接地部材によって電気的に連結されることを特徴とする、接地部材を含む高電圧二次電池。
  2. 前記下部カバーと前記上部カバーとの間に介在し、前記下部カバーの上側または前記電池モジュールの上側に結合される中間カバーをさらに含んでなっており、
    前記中間カバーは導電性材質からなり、
    前記接地部材は、前記下部カバーと中間カバーとを連結する第１接地部材と、前記中間カバーと上部カバーとを連結する第２接地部材と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の接地部材を含む高電圧二次電池。
  3. 前記接地部材は、前記下部カバー、前記上部カバーに連結される部分がそれぞれ締結手段によって結合され、
    前記接地部材とそれぞれのカバーとの間の接触面に歯付きワッシャーが介在して結合されることを特徴とする、請求項１に記載の接地部材を含む高電圧二次電池。
  4. 前記接地部材は、前記下部カバー、前記中間カバー、前記上部カバーに連結される部分がそれぞれ締結手段によって結合され、
    前記接地部材とそれぞれのカバーとの間の接触面に歯付きワッシャーが介在して結合されることを特徴とする、請求項２に記載の接地部材を含む高電圧二次電池。
  5. 前記歯付きワッシャーは、内側が中空となった円板状の本体の外側に複数個の外歯が放射状に形成され、
    前記外歯は前記本体の平面に対してテーパ状または捩れた形状に形成されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の接地部材を含む高電圧二次電池。
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