KR100696670B1 - Secondary battery module - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이차 전지 모듈은 전극 단자 사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있도록, 외측으로 돌출된 전극 단자를 포함하는 복수 개의 단위전지와 상기 단위전지들을 전기적으로 연결하는 연결 부재와 상기 전극 단자에 체결되어 상기 연결 부재를 지지하는 너트, 및 상기 너트와 상기 연결 부재 사이에 개재되며, 적어도 하나 이상의 면에 돌기가 형성되는 와셔를 포함한다.The secondary battery module according to the present invention is fastened to a plurality of unit cells including an electrode terminal protruding outward and a connecting member electrically connecting the unit cells and the electrode terminal so as to reduce contact resistance between electrode terminals. And a nut supporting the connecting member, and a washer interposed between the nut and the connecting member and having protrusions formed on at least one surface thereof.
이차 전지 모듈, 연결 부재, 와셔, 돌기 Secondary battery module, connecting member, washer, protrusion
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a rechargeable battery module according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 단위 전지를 도시한 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view showing a unit cell according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 와셔를 도시한 절개 사시도이다.3 is a cutaway perspective view showing a washer according to a first embodiment of the present invention.
도 4본 발명의 제 2실시예에 따른 단위 전지를 도시한 부분 단면도이다. 4 is a partial cross-sectional view showing a unit cell according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 와셔를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a washer according to a third embodiment of the present invention.
본 발명은 이차 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이웃하는 단위 전지들의 전극 단자들을 전기적으로 연결하는 구조를 개선한 이차 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery module, and more particularly, to a secondary battery module having an improved structure for electrically connecting electrode terminals of neighboring unit cells.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.A secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable. Low-capacity secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and large-capacity batteries are widely used as power sources for driving motors in hybrid vehicles.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.Recently, a high output secondary battery using a high energy density nonaqueous electrolyte has been developed, and the high output secondary battery connects a plurality of batteries in series so as to be used for driving a motor such as an electric vehicle requiring a large power. It consists of a large capacity secondary battery.
또한, 하나의 대용량 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 전지모듈이라 칭한다)는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 단위 전지라 칭한다)로 이루어진다.In addition, one large-capacity secondary battery (hereinafter referred to as a battery module for convenience of description throughout) is composed of a plurality of secondary batteries (hereinafter referred to as unit cells for convenience of explanation throughout) in series.
상기 각각의 단위전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군과 상기 전극군이 내장되는 공간을 구비하는 케이스, 상기 케이스를 밀폐하며 전극 단자가 삽입되는 관통 홀이 형성된 캡 플레이트, 상기 전극군과 전기적으로 연결되며 상기 관통 홀에 삽입되어 케이스의 외측으로 돌출되는 양극 단자와 음극 단자를 포함하는 전극 단자, 및 상기 관통 홀에 끼워져 캡 플레이트와 전극 단자를 절연시키는 개스킷을 포함한다.Each of the unit cells has a case having an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are positioned with a separator interposed therebetween, and a case having a space in which the electrode group is built, and a cap having a through hole in which the case is sealed and an electrode terminal is inserted. A plate, an electrode terminal electrically connected to the electrode group and inserted into the through hole and including an anode terminal and a cathode terminal protruding out of the case, and a gasket inserted into the through hole to insulate the cap plate from the electrode terminal. do.
여기서 상기 케이스는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있다. 그리고 각형의 전지는 일측이 개구된 육면체 형태의 케이스와 상기 개구부를 막는 캡 플레이트와 캡 플레이트에 설치되는 전극 단자로 이루어진다. 또한, 양극 단자와 음극 단자는 수나사로 이루어지고, 각 전극 단자에 너트가 체결되어 상기 전극 단자는 캡 조립체 상에 고정된다.Here, the case is manufactured in various shapes, and typical shapes include cylindrical and rectangular shapes. And the rectangular battery is composed of a case of a hexahedral shape with one side opened, a cap plate blocking the opening and an electrode terminal provided on the cap plate. In addition, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are made of male threads, and nuts are fastened to the respective electrode terminals to fix the electrode terminals on the cap assembly.
그리고 각각의 단위전지는 직렬로 연결될 수 있도록 양극 단자 및 음극 단자가 이웃하는 단위전지의 양극 단자 및 음극 단자와 엇갈리도록 교차 배열된다. 그 리고 일측 단위전지의 양극 단자와 이웃하는 단위전지의 음극 단자에 연결 부재가 끼워지고 상기 연결 부재 위에 다시 너트가 체결되어 연결구는 전극 단자에 안정적으로 고정된다.Each of the unit cells is arranged so that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are crossed with the positive terminal and the negative terminal of the neighboring unit cell so as to be connected in series. In addition, the connecting member is fitted to the positive terminal of the unit cell and the negative terminal of the neighboring unit cell, and the nut is fastened again on the connecting member so that the connector is stably fixed to the electrode terminal.
또한, 상기 연결 부재와 너트 사이에는 너트의 체결력을 향상시키기 위한 와셔가 설치된다.In addition, a washer is installed between the connecting member and the nut to improve the fastening force of the nut.
이처럼 이웃하는 단위전지의 전극 단자는 너트와 와셔, 그리고 연결구를 통해서 이웃하는 단위 전지와 전기적으로 연결된다. 그러나 이러한 구조는 와셔와 연결구가 접하는 면에서 양부재가 불균일하게 접촉함으로써, 접촉 저항이 발생하는 문제점이 있다. 비록 외관상으로는 매끄럽게 가공된 표면이라 할지라도 미시적으로 보면 표면에 울퉁불퉁한 부분이 존재하고, 이러한 부분 때문에 양측 부재는 점접촉 하게된다. 이와 같이 와셔와 연결 부재가 점접촉을 하게되면, 접촉하는 면적이 작아서 접촉저항이 증가하게되며, 이러한 저항으로 인하여 이차 전지 모듈의 출력이 저하되는 문제점이 있다. The electrode terminals of neighboring unit cells are electrically connected to neighboring unit cells through nuts, washers, and connectors. However, this structure has a problem in that the contact resistance is generated by non-uniform contact between the two members in contact with the washer and connector. Although the surface is smoothly machined in appearance, microscopically there is a rugged portion on the surface, which causes both members to be in point contact. As such, when the washer and the connection member make point contact, the contact area is small to increase the contact resistance, and there is a problem in that the output of the secondary battery module is reduced due to such resistance.
특히, 전지 모듈이 기기에 장착되어 오랜 시간 사용될 경우에는 외부의 진동으로 너트가 느슨해져 접촉면에서의 접촉저항은 더욱 증가하게된다.In particular, when the battery module is mounted on the device and used for a long time, the nut is loosened due to external vibration, and the contact resistance at the contact surface is further increased.
또한, 상기 너트와 와셔가 접촉하는 면에서도 상기한 바와 같이 접촉 저항이 발생하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the contact resistance occurs as described above also in the contact with the nut and the washer.
특히, HEV(하이브리드 전기 자동차)용 이차 전지 모듈의 경우, 자동차의 주행으로 전지 모듈에 지속적인 진동이 가해져 너트가 풀어짐으로써, 단위 전지 사이의 접촉 저항은 증가하게 된다. 또한, HEV용 이차 전지 모듈은 수십 개의 단위전 지가 직렬로 연결되므로, 이들 단위전지들을 연결하는 부분에 접촉저항이 발생할 경우, 전지 모듈의 출력이 현저히 저하되는 문제점이 있다.In particular, in the case of a secondary battery module for a HEV (hybrid electric vehicle), the vibration of the battery module is continuously applied to the battery module as the vehicle travels, so that the nut is released, thereby increasing the contact resistance between the unit cells. In addition, in the HEV secondary battery module, since several tens of unit cells are connected in series, when a contact resistance occurs in a portion connecting the unit cells, there is a problem in that the output of the battery module is significantly reduced.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전극 단자에 설치되는 와셔의 구조를 개선하여 접촉저항을 감소시킬 수 있는 이차 전지 모듈을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a secondary battery module that can reduce the contact resistance by improving the structure of the washer installed in the electrode terminal.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전지 모듈은 적어도 일측 표면에 돌기가 형성된 와셔를 포함한다. In order to achieve the above object, the battery module according to the present invention includes a washer having protrusions formed on at least one surface thereof.
그리고 본 발명에 따른 전지 모듈은 외측으로 돌출된 전극 단자를 포함하는 복수 개의 단위 전지와, 상기 단위 전지들을 전기적으로 연결할 수 있도록 상기 전극 단자에 결합되는 연결구와, 상기 전극 단자에 체결되어 상기 연결구를 지지하는 너트, 및 상기 너트와 상기 연결구 사이에 개재되며 적어도 하나 이상의 면에 돌기가 형성되는 와셔를 포함할 수 있다.The battery module according to the present invention includes a plurality of unit cells including an electrode terminal protruding outward, a connector coupled to the electrode terminal to electrically connect the unit cells, and the connector connected to the electrode terminal. It may include a supporting nut, and a washer interposed between the nut and the connector and a protrusion formed on at least one surface.
여기서 상기 돌기는 상기 연결구와 접하는 상기 와셔의 일 면에 형성될 수 있으며, 상기 와셔의 양면에 형성될 수도 있다.The protrusion may be formed on one surface of the washer in contact with the connector, or may be formed on both sides of the washer.
상기 돌기는 쐐기 형태로 끝단이 뾰족하게 형성될 수 있으며, 또한, 상기 돌기는 상기 와셔의 원주방향을 따라 연속적으로 이어져 형성될 수 있다. The protrusion may have a sharp end in the form of a wedge, and the protrusion may be continuously formed along the circumferential direction of the washer.
또한, 상기 돌기는 뿔 형태로 형성될 수 있다.In addition, the protrusion may be formed in the shape of a horn.
그리고 상기 연결구는 판 형태로 이루어질 수 있다.And the connector may be made in the form of a plate.
그리고 상기 돌기는 상기 너트에 의하여 가압되어 상기 연결 부재에 밀착될 수 있으며, 너트에 의하여 더 가압되어 연결 부재의 표면을 파고드는 구조로 설치될 수 있다.The protrusion may be pressed by the nut to be in close contact with the connecting member, and the protrusion may be further pressed by the nut to be installed to penetrate the surface of the connecting member.
또한, 상기 돌기는 와셔의 양면에 형성되고 상기 너트에 의하여 가압되어 연결 부재 및 너트의 표면에 밀착될 수 있으며, 너트에 의하여 더욱 가압되어 연결 부재 및 너트의 표면을 파고드는 구조로 설치될 수 있다.In addition, the protrusion may be formed on both sides of the washer and pressed by the nut to be in close contact with the surface of the connecting member and the nut, it may be installed in a structure that is further pressed by the nut to dig the surface of the connecting member and the nut. .
또한, 상기 이차 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로 사용될 수 있다.In addition, the secondary battery module is an energy source for driving a motor of the device in a device that operates by using a motor such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like. Can be used as
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 이차 전지 모듈을 도시한 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view illustrating a rechargeable battery module according to a first embodiment of the present invention.
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 모듈(100)은 외부로 돌출된 양극 단자(21)와 음극 단자(22)를 포함하는 전극 단자(21, 22)가 설치된 복수개의 단위 전지(10)와, 상기 단위 전지들(10) 사이에 설치되어 열전달 매체의 유통로를 형성하는 전지 격벽(11), 이웃하는 단위 전지(10)의 전극 단자(21, 22)들을 전기적으로 연결하는 연결 부재(30), 상기 연결 부재(30)를 고정하는 너트(25, 26), 및 상기 연결 부재(30)와 너트(25, 26) 사이에 개재되는 와셔(32, 33)를 포함한다.Referring to the drawings described above, the
본 실시예에 따른 단위 전지(10)는 각형으로 이루어지고, 전극군을 수납하는 케이스(15)와 상기 케이스(15)를 밀폐하는 캡 플레이트(17)를 포함한다. 다만, 본 실시예에서는 각형 전지를 예로서 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 단위 전지(10)는 원통형 또는 그 이외의 형상으로 형성될 수도 있다.The
그리고 상기 캡 플레이트(17)에는 외측으로 돌출되는 전극 단자(21, 22)가 설치되고, 상기 전극 단자(21, 22)는 너트(25, 26)가 체결될 수 있도록 외주면에 나사산이 형성된다.The
또한, 상기 캡 플레이트(17)와 전극 단자(21, 22) 사이에는 캡 플레이트(17)와 전극 단자(21, 22)를 절연시키는 개스킷(23)이 설치된다. 그리고 상기 개스킷(23)의 상부에는 전극 단자(21, 22)를 지지할 수 있도록 와셔(31)를 매개로 너트(25)가 설치된다.In addition, a
전지 모듈을 이루는 각각의 단위 전지(10)는 직렬로 연결될 수 있도록 이웃하는 단위 전지(10)의 양극 단자(21)와 음극 단자(22)가 서로 엇갈리도록 배치되어, 일측 단위 전지(10)의 양극 단자(21)와 이에 이웃하는 단위 전지(10)의 음극 단자(22) 사이에 연결 부재(30)가 설치된다.Each of the
그리고 상기 연결 부재(30)의 상부에는 상기 연결 부재(30)가 고정될 수 있도록 너트(26)가 설치된다. 또한, 상기 너트(25, 26)와 연결 부재(30) 사이에는 상기 너트(25, 26)의 체결력을 향상시키기 위하여 원판 형태로 이루어진 와셔(32, 33)가 설치된다.The
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 부분 단면 도이다. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a part of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
상기 기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(10)는 케이스(15)와 상기 케이스(15)를 밀폐하는 캡 플레이트(17), 그리고 외측으로 돌출되는 전극 단자(21)를 포함한다. 또한, 상기 전극 단자(21)와 캡 플레이트(17) 사이에는 개스킷(23)이 설치되고 상기 개스킷(23)의 위에는 와셔(31)가 설치된다.Referring to the time limit drawings, the
그리고 상기 전극 단자(21)에는 이웃하는 단위전지(10)들을 전기적으로 연결하는 연결 부재(30)가 설치되고, 상기 연결 부재(30)의 상면과 하면에는 와셔(32, 33)를 매개로 너트(25, 26)가 설치된다.In addition, the
또한, 상기 와셔(32, 33)가 연결단자(30)와 접하는 면에는 적어도 하나 이상의 돌기(32a, 33a)가 형성된다. 본 실시예에 따른 상기 돌기(32a, 33a)는 너트(25, 26)가 조여질 때, 너트(25, 26)에 의해 가압되어 연결 부재(30)의 표면을 파고들 수 있도록 쇄기 형상으로 형성된다. 다만, 상기 돌기(32a, 33a)의 형상은 본 실시예의 일 예에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, at least one
도 3에 도시된 바와 같이 상기 와셔(32)는 전극 단자(21)가 끼워질 수 있도록 중앙에 형성된 관통구(32b)를 포함한다. 그리고 상기 돌기(32a)는 와셔(32)의 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되어 둥근 띠 형태를 이룬다.As shown in FIG. 3, the
따라서, 와셔(32, 33)가 너트(25, 26)에 의해 가압되어 연결 부재(30)에 밀착될 때, 상기 와셔(32, 33)의 돌기(32a, 33a)가 연결 부재(30)의 표면을 파고들어, 상기 와셔(32, 33)와 연결 부재(30)가 면접촉을 하게된다. 따라서 면접촉을 하는 부분을 통해서 전류가 자유롭게 흐를 수 있으며, 접촉 저항은 최소화된다.Therefore, when the
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 단위 전지(10)의 일부를 나타낸는 단면도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 단위 전지는 제 1실시예의 단위 전지와 동일하게 케이스(44)와 케이스(44)를 밀폐하는 캡 플레이트(47), 상기 캡 플레이트(47)의 외측으로 돌출된 전극 단자(21)를 포함한다.4 is a cross-sectional view showing a part of the
그리고 상기 전극 단자(21)에는 이웃하는 단위전지의 전극 단자(21)들을 전기적으로 연결하는 연결 부재(40)가 설치된다. 그리고 상기 연결 부재(40)의 상부와 하부에는 상기 연결 부재(40)를 지지하기 위한 너트(45, 46)가 설치된다. 그리고 상기 연결 부재(40)와 너트(45, 46) 사이에는 너트(45, 46)의 체결력을 향상시키기 위한 와셔(42, 43)가 설치된다.The
여기서 상기 와셔(42, 43)는 중앙에 관통 구가 형성된 원판 형태로 이루어지고, 원판의 양면에는 돌기(42a, 43a)가 형성된다.Here, the
따라서 상기 와셔(42, 43)가 상기 너트(45, 46)에 의하여 가압되면, 상기 돌기(42a, 43a)가 연결 부재(40) 및 너트(45, 46)의 표면에 밀착된다. 그리고 상기 와셔(42, 43)가 너트(45, 46)에 의하여 더욱 가압되면, 상기 돌기(42a, 43a)가 너트(45, 46) 및 연결 부재(40)의 표면을 파고들게 된다.Therefore, when the
따라서 돌기(42a, 43a)가 형성된 부분에서는 상기 와셔(42, 43)가 너트(45, 46) 및 연결 부재(40)와 면접촉을 하게되고, 이들 부재가 접하는 면에서 발생하는 접촉 저항을 최소화할 수 있다.Therefore, at the portions where the
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 와셔를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a washer according to a third embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 와셔(50a)는 본 발명의 도 1에서 도시한 연결 부재(30)와 너트(25, 26) 사이에 설치되는 부재이며, 본 실시예에 따른 이차 전지 모듈은 상기 와셔(50a)를 제외한 모든 구조는 제1 실시예의 전지 모듈과 동일한 구조로 이루어진다.The
그리고 상기 와셔(50)의 중앙에는 전극 단자(21)가 끼워지는 관통구(50b)가 형성되고, 상기 와셔(50)의 표면에는 뿔 형태의 미세한 돌기(50)가 형성된다.A through
도 5에서는 상기 돌기(50a)가 원뿔 형태인 것으로 도시하고 있지만, 이는 본 실시예의 일 예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 돌기(50a)는 원뿔, 사각뿔, 삼각뿔 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.Although the
또한, 상기 돌기(50a)는 연결 부재(30)와 접하는 와셔(50)의 일면에만 형성될 수 있으며, 연결 부재(30)와 접하는 면과 너트(25, 26)와 접하는 면 모두에 형성될 수도 있다.In addition, the
이와 같이 상기 와셔(50)에 미세한 돌기(50a)가 형성됨으로써, 상기 와셔(50)가 너트(25, 26)에 의하여 가압될 때, 상기 돌기(50a)들이 이웃하는 부재에 밀착되고, 밀착된 부분은 이웃하는 부재와 면접촉을 하게 된다. 또한, 상기 와셔(50)가 너트(25, 26)에 의하여 더욱 가압되면, 상기 돌기(50a)가 열결 부재(30) 또는 너트(25, 26)의 표면을 파고들어 이들 부재들은 더욱 안정적으로 면접촉을 할 수 있다.As such, the
본 발명의 이차 전지 모듈은 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다.The secondary battery module of the present invention is an energy source for driving a motor of the device in a device that operates using a motor, such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like. Can be used as.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 연결 부재와 너트 사이에 설치되는 와셔에 돌기가 형성되고, 이 돌기가 연결 부재 또는 너트의 면에 밀착되어 상기 부재들의 표면을 파고들어 이들 부재들이 안정적으로 면접촉을 할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, a protrusion is formed on the washer installed between the connecting member and the nut, and the protrusion is in close contact with the surface of the connecting member or the nut to penetrate the surface of the members so that these members are stably. Surface contact is possible.
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