KR101094615B1 - 배터리 터미널 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리에서 전류의 흐르는 경로를 최단거리로 형성하여 불필요한 자체 전력소모를 없애고 제조원가를 줄이며 생산성을 높이는 배터리 터미널 시스템에 관한 것으로, 다수의 극판단자를 주물과 용접 중에서 선택된 어느 하나에 의하여 하면에서 접합하고 막대 형상을 한 중간극주, 중간극주의 상면 일부에서 일측단이 접합되고 타측단은 중간 부분을 구부려 상방향으로 연장한 극주, 커버에 이중 사출되어 배터리 내부의 전해액이 외부로 유출되는 누액을 차단하고 중앙에 형성된 관통홀에 극주를 삽입하여 물리적으로 접합하고 전기적으로 접속한 부싱 및 부싱과 극주의 상면에서 주물 금형을 통하여 주입되는 합금납 용액과 용융 접합하고 부싱이 상방향으로 연장된 외형으로 성형하여 냉각된 주물부를 포함하는 특징에 의하여 배터리에서의 전기 전송 경로를 최단거리로 줄이므로 불필요한 전력손실이 발생하지 않고, 외관상 깨끗하게 마감하기 위한 용접덮개부를 사용하지 않으므로 생산공정이 간단하고 제조비용을 낮추며, 합금납을 불필요하게 소요하지 않으므로 제조원가를 줄이고 생산시간을 단축하여 생산성을 높이는 효과가 있다.

Description

배터리 터미널 시스템{A battery terminal system}

본 발명은 차량용 배터리에서 전류를 입출력하는 터미널에 관한 것으로 보다 상세하게는 전류의 흐르는 경로를 최단거리로 형성하여 불필요한 자체 전력소모를 없애고 제조원가를 줄이며 생산성을 높이는 배터리 터미널 시스템에 관한 것이다.

배터리(battery)는 충전(charging)된 전류를 방전(discharge)에 의하여 공급하고 방전이 진행됨에 따라 내부에서 전압강하(voltage drop)가 발생하며 내부전압이 설정된 최저 전압이 될 때까지 방전하고, 허용된 최저 전압이 되기 전에 다시 충전하며 다시 방전에 의하여 전류를 공급하는 과정을 허용된 횟수 동안 반복하므로 반복 재사용이 가능한 이차전지(secondary battery) 또는 축전지(이하, ‘배터리’라 한다.)라고 한다.

배터리는 양극과 음극 및 전해질로 사용되는 재료에 의하여 다양한 종류로 분류되고 납과 황산을 사용하는 납 배터리가 가장 일반적이다.

납 배터리는 크게 양극판, 양극 극주, 음극판, 음극 극주, 격리판, 케이스, 커버, 양극과 음극 터미널 및 전해액을 포함하는 구성이고, 케이스와 커버는 전해액이 외부로 누액되는 것을 차단하기 위하여 접합되고 밀폐된 구조를 한다.

일반적으로 차량용 납 배터리의 터미널은 상면 커버의 일측단에 형성되어 있으나 배터리의 다양한 용도에 적합하게 터미널을 중심 위치에 형성할 필요가 있게 되었다.

도 1 은 종래 기술에 의한 배터리의 터미널 시스템 구조 설명을 위한 절단면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 배터리의 양극 및 음극을 각각 형성하는 다수의 극판(11)은 극판군(plate group)을 형성하고, 각 극판(11)은 동일한 극성을 전기적으로 접속한 중간극주(12)에 접합하는 상태로 전해액 및 격리판과 함께 케이스(13)에 수납되어 내장된다.

중간극주(12)는 극주(14)를 통하여 부싱터미널(15)에 접속하고 부싱터미널(15)은 커버(21)의 외부로 노출되어 충방전을 위한 단자(터미널) 기능을 한다.

케이스(13)와 커버(21)는 접착제 등으로 접합하여 밀폐된 상태를 유지하고 수납된 내용물이 이탈되지 못하도록 한다.

부싱터미널(15)은 극주(14)와 접속하는 부싱부(17), 부싱부(17)의 전기적 접속 상태를 커버(21)의 중심 위치로 연장하는 연결부(18), 연결부(18)에 접속하여 커버(21)의 외부로 노출되는 터미널부(19)를 포함하여 형성된다.

극판(11), 중간극주(12), 극주(14)는 각각 해당하는 합금납으로 이루어지고, 각각을 개별로 주물 성형한 상태에서 용접(welding)하거나 성형된 극판(11)에 금형을 이용하여 중간극주(12) 및 극주(14)를 이중으로 동시에 주물 성형할 수 있다.

이중사출에 의하여 커버(21)와 결합한 부싱부(17)는 케이스(13)의 내부에 수납된 극주(14)와 용접에 의하여 용접부(20)를 형성하면서 물리적으로 접합되고 전기적으로 접속한다.

부싱부(17)는 연결부(18)를 통하여 터미널부(19)와 접속하고 터미널부(19)는 커버(21)의 외부로 노출되는 형상이다.

여기서 부싱부(17)와 극주(14)를 용접한 용접부(20)가 외부로 노출되지 않도록 용접덮개부(16)를 사용하여 마감한다.

부싱터미널(15)은 커버(21)와 이중사출 방식으로 성형 되어 결합한다.

종래 기술에서는 극판(11), 중간극주(12), 극주(14)가 성형된 하나의 상태를 그대로 이용하고, 커버(21)의 외부로 노출되는 터미널부(19)의 위치에 적합하게 연결부(18)의 길이를 각각 다르게 성형하였다.

도 2 는 종래 기술의 일 실시 예에 의한 것으로 극주와 부싱터미널의 용접상태를 설명하기 위한 절단면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 이중사출로 커버(21)와 결합한 부싱터미널(15)의 부싱부(17) 중앙에 형성된 공간에 극주(14)가 삽입되고, 삽입된 부분을 납으로 용접하여 결합하므로 용접부(20)가 형성된다.

용접덮개부(16)를 사용하여 용접부(20)가 외부로 노출되지 않도록 마감하며, 부싱부(17)는 연결부(18)를 통하여 터미널부(19)와 접속하고 터미널부(19)는 KS C 8504 규격에 의하여 커버(21)의 외부로 노출된다.

이러한 종래 기술은 극판(11)과 터미널부(19)의 접합된 길이가 길어지므로 전류의 전송경로가 길어지고 전력손실이 발생하는 문제가 있다.

또한, 합금납의 소요량이 크므로 제조원가를 높이고 생산시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

그리고 극주와 부싱부를 용접한 부분을 마감하기 위하여 용접덮개부를 사용하므로 생산공정이 복잡하고 원재료 비용이 추가되는 문제가 있다.

따라서 터미널이 배터리의 중심에 위치하는 경우 전기의 흐르는 경로를 줄이므로 전력 손실을 줄이고, 합금납의 소요량을 줄이어 원자를 줄이며, 생산공정 및 시간을 단축하여 생산성을 높이는 기술을 개발할 필요가 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점 및 필요성을 해소하기 위한 것으로 배터리에서 전기의 흐르는 경로를 최단거리로 형성하므로 불필요한 전력손실이 발생하지 않도록 하는 배터리 터미널 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

한편, 차량용 배터리 터미널 시스템의 구성을 간단하게 하여 생산공정과 시간을 줄이고 생산성을 높이는 배터리 터미널 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

또한, 본 발명은 차량용 배터리에서의 불필요한 합금납 소요량을 줄이므로 제조원가를 줄이는 배터리 터미널 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 배터리의 커버에 이중사출로 고정되고 케이스의 내부에 수납된 다수 극판단자와 접속하며 외부로 노출되는 배터리 터미널 시스템에 있어서, 다수의 극판단자를 주물과 용접 중에서 선택된 어느 하나에 의하여 하면에서 접합하고 막대 형상을 한 중간극주와, 중간극주의 상면 일부에서 일측단이 접합되고 타측단은 중간 부분을 구부려 상방향으로 연장한 극주와, 커버에 이중 사출되어 배터리 내부의 전해액이 외부로 유출되는 누액을 차단하고 중앙에 형성된 관통홀에 극주를 삽입하여 물리적으로 접합하고 전기적으로 접속한 부싱 및 부싱과 극주의 상면에서 주물 금형을 통하여 주입되는 합금납 용액과 용융 접합하고 부싱이 상방향으로 연장된 외형으로 성형하여 냉각된 주물부를 포함하여 이루어지는 배터리 터미널 시스템을 제시한다.

여기서 다수의 극판단자는 중간극주의 하면 일측단에서 주물과 용접 중 선택된 어느 하나에 의하여 중간극주의 길이방향으로 접합하고, 중간극주는 폭 방향의 타측단이 배터리의 중심 방향으로 연장 성형된 구성으로 이루어진다.

그리고 중간극주는, 폭의 타측단 상면 일부에서 극주의 일측단과 접합하는 구성으로 이루어진다.

한편, 극주는 직선형상의 봉으로 이루어진다.

또한, 부싱과 주물부는 터미널부를 구성하고, 합금납은 납과 안티몬이 혼합되어 이루어진다.

무엇보다 터미널부는, 테이퍼 형태와 나사 형태 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 이루어진다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 차량용 배터리에서의 전기 전송 경로를 최단거리로 줄이므로 불필요한 전력손실이 발생하지 않는 산업적 이용효과가 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 본 발명은 차량용 배터리에서 극주와 부싱이 용접된 상태를 외관상 깨끗하게 마감하기 위한 용접덮개부를 사용하지 않으므로 생산공정이 간단하고 제조비용을 낮추는 사용상 편리한 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 차량용 배터리에서 합금납을 불필요하게 소요하지 않으므로 제조원가를 줄이고 생산시간을 단축하며 대량생산이 가능하여 생산성을 높이는 사용상 편리한 효과가 있다.

도 1 은 종래 기술에 의한 배터리의 터미널 시스템 구조 설명을 위한 절단면 도시도,
도 2 는 종래 기술의 일 실시 예에 의한 것으로 극주와 부싱터미널의 용접상태를 설명하기 위한 절단면 도시도,
도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 배터리 터미널 시스템의 극판과 극주의 연결상태 사시도,
도 4 는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 배터리 터미널 시스템의 구조 설명을 위한 절단면 도시도,
도 5 는 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 배터리 터미널 시스템의 구조 설명을 위한 절단면 도시도,
도 6 은 본 발명의 다른 일 실시 예에 의한 것으로 도 5 에서의 터미널 A 부분을 확대한 도시도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의하여 터미널 시스템을 구비한 배터리의 시험 제작된 상태를 촬영한 사진 도시도 이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명과 도면 도시는 생략한다.

우리나라에서의 차량용 납 배터리는 대한민국의 표준인 KS C 8504 규격이 정하는 기준에 적합하게 생산되어야 하며, 양극판, 양극 극주, 음극판, 음극 극주, 격리판, 케이스, 양극과 음극 터미널 및 전해액을 포함하는 구성이다.

양극판은 이산화납을 묽은 황산으로 반죽하여 만든 페이스트를 납판에 도포하여 판 형태로 성형하고 건조시켜 제조된 것으로 결정성 미립자의 집합체이고 다공성이므로 전해액의 확산 침투가 양호하지만 결합력이 약하며, 오래 사용함에 따라 극판에서 조금씩 떨어져 나가므로 성능이 계속 저하된다.

양극 극주(pole strap)는 다수의 양극판과 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속하고 입출력 단자의 양극이 되며 최대 출력전류의 용량에 비례하여 굵기가 굵어진다.

음극판은 납 분말을 묽은 황산으로 반죽하여 만든 페이스트를 납판에 도포하여 판 형태로 성형하고 건조시켜 다공성이며 화학 반응이 잘 이루어지는 해면상 납으로 제조한 것으로 양극판보다 강한 결합력을 보이고, 오래 사용함에 따라 다공성이 점차 상실되어 용량이 계속 저하한다.

양극판이 음극판 보다 화학적 활성도가 높으므로 단위 전압을 출력하는 셀 단위로 음극판을 양극판보다 1 장 더 많게 구성하여 화학적 평형을 유지하는 것이 일반적이다.

납 배터리의 각 셀(cell) 단위로 양극판과 음극판을 이루는 각 극판(plate)은 극판단자를 구성하고 다수의 극판단자를 물리적으로 접합하는 동시에 전기적으로 접속하는 구성을 중간극주(middle strap)라 하며, 중간극주와 터미널 사이에 물리적으로 접합하면서 전기적으로 접속하는 구성을 극주(pole strap)라 한다.

다수의 셀로 이루어지는 배터리의 경우 각 셀의 중간극주를 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속하는 부분까지를 중간극주로 분류할 수 있으며, 이 경우에도 배터리 단위로 극주는 양극과 음극용으로 각 하나만 구성된다.

음극 극주는 다수의 음극판과 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속하고 입출력 단자의 음극이 되며 최대 출력전류의 용량에 비례하여 굵기가 굵어진다.

격리판은 두께가 2 mm 정도의 부도체로 양극판과 음극판 사이에 설치되어 극판이 단락하는 것을 방지하는 정도의 기계적 강도가 있어야 한다.

격리판은 과산화납의 부식 등에 의한 탈락을 방지하고 전해액의 확산이 잘 이루어지도록 하기 위하여 홈이 있는 면을 양극판 쪽이 되도록 설치하며 비전도성이고, 전해액의 확산이 잘 되며 극판에 좋지 않은 물질을 내뿜지 않고 전해액의 확산을 위하여 다공성이며 부식되지 않는 재질이고 일례로, 강화 섬유, 다공성 고무, 합성 섬유, 합성수지, 유리섬유 매트 등을 사용할 수 있다.

케이스는 합성수지류 또는 에보나이트로 이루어지고, 충격과 내산성이 크며 음극판, 양극판, 격리판을 각각 다수 구비하고 전해액을 포함하여 하나의 셀 단위로 구분하며 다수의 셀로 구성된다.

터미널은 단자 또는 포스트(이하, ‘터미널’이라고 한다.)라고 하며 음극 극주에 성형되는 음극(-) 터미널과 양극 극주에 성형되는 양극(+) 터미널이 있고, 황동, 스테인리스 등이 사용될 수 있으나 합금납으로 이루어지는 것이 일반적이다.

합금납은 납(Pb)에 안티몬(Sb) 등이 포함되는 것으로 이하의 설명에서 동일하다.

차량용 배터리의 대한민국 표준인 KS C 8504 규격에서는 터미널의 위치를 상면 일측단으로 도면 제시하고 있으나, 미국을 포함하는 북미 지역에서는 중심위치에 터미널을 형성하여야 한다.

테이퍼 형태는 원통 형상의 외주연이 지정된 기울기로 형성되어 일단의 직경은 크고 타단의 직경은 상대적으로 작게 성형된 절두원뿔 형상이다.

나사 형태는 원통 형상의 외주연이 지정된 주기의 나사산을 형성하여 나사 체결할 수 있는 형상이다.

본 발명의 설명에서 양극 극판과 양극판 및 음극 극판과 음극판은 동일한 의미이고 문맥에 따라 선택적으로 사용하기로 한다.

또한, 배터리에서의 양극 터미널 시스템과 음극 터미널 시스템은 동일한 구조 및 작용을 하므로 이하의 설명에서 어느 하나의 극성을 지정하지 않고 설명하기로 한다.

양극과 음극의 극주(pole strap)는 COS(cast-on-strap) 극주로 호칭되고 중간극주(middle strap)는 COS 중간극주로 호칭되고 있으나 본 발명에서는 각각 극주 및 중간극주로 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 배터리 터미널 시스템의 극판과 극주의 접합상태 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 극판(plate)(101)은 양극(+) 극판과 음극(-) 극판이 포함되고 각각 다수로 이루어져 극판군(plate group)을 형성하며, 각 극판(101)은 각각 극판단자(102)를 성형한다.

일반적으로 셀 단위의 극판군은 6 내지 7 장의 극판(101)으로 이루어진다.

양극 극판과 음극 극판은 인접한 상태로 배치되면서 도면에서 도시하지 않은 격리판에 의하여 물리적으로 분리되며 전해액과 함께 케이스에 셀 단위로 수납 및 격리된다.

각 극판단자(102)의 양극은 양극끼리 음극은 음극끼리 주물 또는 용접에 의하여 중간극주(middle strap)(104)에 물리적으로 접합하고 전기적으로 접속한다.

중간극주(104)는 다수의 극판(101)에 각각 형성된 극판단자(102)를 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속하는 구성이고, 양극과 음극에 각각 성형되며 합금납으로 이루어진다.

중간극주(104)의 일측단에 극주(105)가 주물에 의하여 한 번에 성형되거나 또는 각각 성형되어 용접에 의하여 물리적으로 접합하고 전기적으로 접속하며, 이하의 설명에서도 동일하다.

여기서 극주(105)는 에스(S)자와 같이 2 번 구부러져 이루어지는 형상이고, 일측 끝단은 극판단자(102)에 접속하며 타측 끝단은 배터리의 지정된 중심 또는 중심 부근으로 1 차 구부러져 연장되면서 다시 2 차로 구부러져 상면 방향으로 연장되는 원통형에 의한 봉 형상을 한다.

여기서 주물 또는 용접을 이용하여 접합하는 것은 연결부분에서 틈새가 성형되지 않도록 하기 위한 것이고, 틈새가 성형되는 경우는 전기저항이 발생하며, 전기저항은 전류의 흐름을 방해하는 동시에 열이 발생하므로, 전류의 량이 많은 경우 열에 의하여 해당부분이 녹게 된다.

첨부된 도면에서 일측 중간극주(104)에는 극주(105)가 접합되어 있으나 타측 중간극주(104)에는 극주(105)가 접합되지 않았다.

이것은 배터리는 다수의 셀로 이루어지고, 도면에서는 일례로 셀 단위의 구성을 도시하였으며, 하나의 단위 배터리에는 하나의 양극 극주(105)와 하나의 음극 극주(105)가 각각 구비되어야 한다.

그러므로 극주(105)에 직접 접합하지 않는 중간극주(104)는 인접한 셀의 중간극주(104)와 연결하므로 해당 극주(105)와 접합하여야 한다.

따라서 배터리에서의 모든 중간극주(104)는 인접한 셀의 동일한 극성을 하는 중간극주(104)와 접합하는 구조를 구비하여야 하고, 첨부된 도면에서는 간단하고 명확하게 하기 위하여 인접한 셀의 중간극주(104)와 접합하는 상태를 도시하지 않기로 한다.

도 4 는 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 배터리 터미널 시스템의 구조 설명을 위한 절단면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 배터리의 터미널 시스템(1000)은 중간극주(104), 극주(105), 케이스(106), 부싱(107), 주물부(109), 커버(111)를 포함하는 구성이다.

중간극주(middle strap)(104)는 다수의 극판(plate)(101)에 각각 형성된 극판단자(102)를 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속하는 구성이고, 합금납으로 이루어진다.

극판(101)은 양극판과 음극판으로 구분되고 각각 다수로 이루어지며, 각 양극판과 음극판은 인접한 상태로 배치되면서 격리판에 의하여 물리적으로 분리되며 전해액과 함께 케이스(106)에 셀(cell) 단위로 수납 및 격리된다.

납 배터리의 단위 셀은 약 2 볼트(V)를 출력하며, 전류 용량에 의하여 구성하는 양극판과 음극판의 숫자가 가감되는 것이 일반적이다.

양극판 또는 음극판은 전기를 입력과 출력하기 위한 접속용 단자를 구비하여야 하며, 이러한 구성이 극판단자(102)이고, 그 숫자가 다수로 증가하면 동일한 극성의 극판단자(102)끼리 물리적으로 접합 및 전기적으로 접속하여야 하며, 이러한 접합 및 접속에 중간극주(104)를 이용한다.

일례로, 셀 단위로 6 내지 7 개의 극판(101)이 모여 극판군 단위를 형성하고, 중간극주(104)는 극판군 단위의 각 극판단자(102)를 물리적으로 접합 및 전기적으로 접속한다.

이때, 양극판(101)의 중간극주(104)와 음극판(101)의 중간극주(104)는 물리적 및 전기적으로 분리되어야 한다.

따라서 일례로, 양극 극판(101)은 중심(103)으로부터 왼쪽으로 치우친 위치에 극판단자(102)를 성형하고, 음극 극판(101)은 중심(103)으로부터 오른쪽으로 치우친 위치에 극판단자(102)를 성형한다.

또한, 그 치우친 크기와 위치는 조정되거나 상호 변경될 수 있으며, 선택된 어느 하나의 극성에 의한 극판단자(102)를 중심에 배치하고 나머지 하나의 극성에 의한 극판단자(102)는 인접한 상태로 배치할 수도 있다.

양극판(101)의 각 극판단자(102)는 양극의 중간극주(104)에 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속하고, 음극판(101)의 극판단자(102)는 음극의 중간극주(104)에 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속한다.

음극 또는 양극에 의한 다수의 극판단자(102)와 하나의 중간극주(104)를 연결하는 방식은, 일례로 육면체에 의한 막대 형상을 하는 중간극주(104)를 사출할 수 있는 주물 금형에 합금납 용액을 주입하고 각 극판(101)의 극판단자(102)를 합금납 용액에 일정한 간격으로 꽂아 고정한 후에 냉각하여 성형을 완성하는 방식이 있다.

그리고 다수의 극판단자(102)와 하나의 중간극주(104)를 용접에 의하여 연결하는 방식도 있으나 본 발명에서는 주물을 이용하는 방식이 균일한 품질로 생산성을 높이는데 바람직하다.

배터리가 다수의 셀로 이루어지는 경우, 각 셀의 중간극주(104)를 연결하는 부분까지 중간극주(104)로 구분하는 것이 바람직하다.

중간극주(104)는 6 내지 7 개의 극판(101)이 소정의 간격으로 일렬 배치된 상태에서 해당 각 극판단자(102)와 접합할 수 있는 길이를 형성한다.

하면에 극판단자(102)가 연결된 중간극주(104)의 상면 일측에는 에스(S)자 형상을 하는 극주(105)의 일측단이 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속한다.

극주(105)는 원통의 봉 형상을 하는 동시에 에스(S)자 형상으로 2 번 꺾이고구부리고), 일측 끝단 또는 일측단은 중간극주(104)와 직각방향으로 접합하며 에스자 형상으로 2 번 구부린 다른측 끝단 또는 타측단은 중심(103)을 따라 상면 방향으로 직선 연장되어 부싱(107)의 중앙에 성형된 관통홀(108)에 삽입되어 접속한다.

여기서 중간극주(104)와 극주(105)는 하나의 주물 금형으로 동시에 성형하거나 또는 주물로 각각 성형한 후에 용접에 의하여 접합할 수 있으며, 하나의 주물 금형으로 동시에 성형하는 것이 바람직하다.

부싱(107)은 테이퍼에 의한 원통형상을 하며 커버(111)에 이중 사출되어 견고하게 고정되는 것으로 배터리의 길이방향의 중심(103) 위치에 성형되고 중앙에 양쪽이 개방된 관통홀(108)을 성형한다.

케이스(106)와 커버(111)는 합성수지류 또는 에보나이트 등으로 이루어지고, 물리적 충격과 내산성이 비교적 크며 음극판, 양극판, 격리판, 황산을 포함하는 전해액 등을 셀 단위로 구분하고 다수의 셀로 이루어지는 형상을 하는 것이 일반적이다.

이중사출에 의하여 커버(111)와 결합한 부싱(107)은 케이스에 수납되고 내장된 전해액이 외부로 누액되지 못하도록 하는 동시에 외력에 의하여 커버(111)로부터 분리되거나 회전되거나 유격이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

극주(105)의 타측단은 부싱(107)의 관통홀(108)에 삽입되어 관통홀(108)의 상면으로 돌출되거나 돌출되지 않을 수 있고, 약간 돌출되도록 성형하는 것이 바람직하다.

대한민국의 KS C 8504 규격에 의하면 납 배터리의 양극 터미널은 17 mm의 높이를 유지하여야 되고, 양극 터미널의 하단부 외주연은 19.5 mm, 음극 터미널의 하단부 외주연은 17.9 mm를 유지하도록 규격화되어 있다.

극주(105)의 타측단을 관통홀(108)에 삽입한 부싱(107)의 상면에 주물 금형을 고정하고 용융된 합금납 용액을 주입한 후 냉각하여 KS C 8504 규격에서 정한 높이의 터미널부(110)가 이루어지도록 주물부(109)를 추가 성형한다.

여기서 주물 금형을 이용하여 주물부(109)를 추가 성형하므로 터미널부(110)를 완성하는 경우, 가스 토치를 이용하여 가열할 수도 있다.

일례로 양극 부싱(107)의 경우, 외주연의 길이가 19.5 mm 가 되지 않는 경우 주물부(109)는 부싱(107)의 외주연을 따라 추가 성형 될 수 있고, 부싱(107)의 외주연이 규격에 적합하면 부싱(107)의 상면에만 주물부(109)가 추가 성형 된다.

여기서 용융된 합금납 용액은 부싱(107) 및 극주(105)와 용융 상태로 결합하여 접합하면서 주물부(109)를 성형한다. 즉, 극주(105), 부싱(107) 및 주물부(109)는 용융 접합한다.

여기서 부싱(107)과 주물부(109)는 터미널부(110)를 형성하면서 배터리의 길이 방향의 중심(103) 위치 또는 인근에 성형한다.

그리고 터미널부(110)를 선 및 후 가공 또는 금형을 이용한 주물성형 등에 의하여 나사 형태로 성형할 수 있다.

본 발명의 구성은 극판(101)과 터미널부(110)와의 거리를 최단거리로 성형하므로 불필요한 저항성분이 발생하지 않아 전력의 자체 전송 손실이 불필요하게 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 합금납의 소요량을 줄이므로 제조원가를 낮추고, 생산시간을 줄이므로 생산성을 높이는 장점이 있다.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 배터리 터미널 시스템의 구조 설명을 위한 절단면 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 제 2 실시 예에 의한 배터리의 터미널 시스템(1000)은 중간극주(104’), 극주(105’), 케이스(106), 부싱(107), 주물부(109), 커버(111)를 포함하는 구성이다.

극판단자(102)와 중간극주(104’)가 접합하는 구성, 극주(105’)의 타측 끝단이 관통홀(108)에 삽입하고 주물에 의하여 성형된 주물부(109)와 접합하는 구성, 부싱(107)이 커버(111)에 이중 사출하는 구성, 케이스(106)에 다수의 극판(101)과 중간극주(104’)와 극주(105’)가 수납되는 구성, 케이스(106)와 커버(111)가 접합하여 밀폐하므로 수납된 내용물이 이탈되지 않도록 하는 구성은 제 1 실시 예와 동일하므로 중복 설명을 하지 않기로 하고 제 1 실시 예와 차이 나는 부분을 설명하기로 한다.

제 2 실시 예에 의한 중간극주(104’)는 제 1 실시 예에 의한 중간극주(104) 보다 폭이 넓은 육면체에 의한 막대 형상을 한다.

중간극주(104’)의 길이는 6 내지 7 개의 극판(101)이 소정의 간격으로 일렬 배치된 상태에서 해당 각 극판단자(102)와 접합할 수 있는 길이이다.

중각극주(104’)는 주물 금형에 합금납 용액을 주입하고 각 극판(101)의 극판단자(102)가 일측단에 일렬로 접합하도록 일정한 간격으로 꽂아 고정시킨 후에 냉각하여 성형을 완성한다.

다수의 극판단자(102)와 하나의 중간극주(104’)를 용접에 의하여 연결하는 방식도 있으나 주물에 의하여 고정하는 방식을 선택하는 것이 바람직하다.

여기서 중간극주(104’)는 일측단을 극판단자(102)와 접합한 상태에서 폭에 의한 타측단은 배터리의 길이방향의 중심(103) 또는 중심 부근 방향으로 연장되도록 성형한다.

즉, 중간극주(104’)의 폭은 극판단자(102)로부터 중심(103)까지의 길이 이상으로 성형하는 것이 바람직하다.

중간극주(104’)의 타측단 일부에는 원통의 봉 형상을 하는 극주(105’)가 물리적으로 접합하여 전기적으로 접속한다.

극주(105’)는 직선형상의 봉으로 이루어지고, 일측단은 중간극주(104’)와 직각방향으로 접합하며 그 타측단은 상면 방향으로 연장되어 부싱(107)의 중앙에 성형된 관통홀(108)에 삽입되고 접속한다.

여기서 중간극주와 극주는 하나의 주물 금형을 이용하여 동시에 성형하거나 또는 각각 성형하여 용접 등으로 접합할 수 있고, 하나의 주물 금형을 이용하여 동시에 성형하는 것이 바람직하다.

그리고 터미널부(110)를 가공 또는 금형을 이용한 주물성형 등에 의하여 나사 형태로 성형할 수 있다.

제 2 실시 예에 의한 본 발명의 구성은 극판(101)과 터미널부(110)와의 거리를 최단거리로 성형하므로 불필요한 저항성분이 발생하지 않아 전력의 자체 전송 손실이 발생하지 않는 장점이 있다.

또한, 합금납의 소요량을 줄이므로 제조원가를 낮추고, 생산시간을 줄이므로 생산성을 높이는 장점이 있다.

도 6 은 본 발명의 다른 일 실시 예에 의한 것으로 도 5 에서의 터미널 A 부분을 확대한 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 터미널부(110)의 외주연이 나사 형상으로 성형되어 있다.

성형하는 방식은 부싱(107)을 사전에 나사 형상으로 성형하고 금형을 이용하여 주물부(109)를 나사 형상으로 주물하거나 또는 터미널부(110)의 성형이 완성된 후에 후가공에 의하여 나사 형상으로 성형할 수도 있다.

터미널부(110)를 나사 형상으로 후가공하는 기술은 절삭, 부분 용융에 의한 재성형, 레이저 가공을 포함하는 여러 가지 알려진 기술을 사용할 수 있다.

여기서 터미널(110)이 나사 형상을 하는 경우 테이퍼 형상 대신에 전체 길이 방향으로 직경이 동일한 원통 형상을 하는 것이 바람직하다.

터미널(110)을 나사 형상으로 성형하는 것은 전기를 입출력하는 케이블을 견고하게 고정 및 접속할 수 있으므로 충격 등의 외력이 인가되는 경우에도 케이블의 접속 상태가 안전하게 유지되며 또한, 밀착력을 높여 접속저항이 줄어들고 전력손실이 발생하지 않는 장점이 있다.

도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의하여 터미널 시스템을 구비한 배터리의 시험 제작된 상태를 촬영한 사진 도시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 테이퍼 형태를 하는 터미널 시스템이 배터리의 케이스 상면에서 길이 방향의 중심 위치에 성형되어 있다.

본 발명의 구성은 극판과 터미널부 사이의 전류가 흐르는 경로를 최단 거리로 성형하므로 합금납의 소모를 줄이고 제조원가를 낮추는 장점이 있다.

한편, 배터리의 전류가 흐르는 경로를 최단 거리로 성형하므로 경로 상에 존재하는 저항에 의한 불필요한 자체 전력소모를 없애고 충전된 전류를 효율적으로 운용하는 장점이 있다.

그리고 종래 기술과 같이 부싱과 극주를 용접한 부위의 미적 마감을 위하여 용접덮개부를 별도로 준비하고 조립하는 등의 생산공정이 필요하지 않아 제조비용을 줄이며 생산성을 높이는 장점이 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

101 : 극판 102 : 극판단자
103 : 중심 104, 104’ : 중간극주
105, 105’ : 극주 106 : 케이스
107 : 부싱 108 : 관통홀
109 : 주물부 110 : 터미널부
111 : 커버 1000 : 터미널 시스템

Claims (6)

1. 배터리의 커버에 이중사출로 고정되고 케이스의 내부에 수납된 다수 극판단자와 접속하며 외부로 노출되는 배터리 터미널 시스템에 있어서,
   상기 다수의 극판단자를 주물과 용접 중에서 선택된 어느 하나에 의하여 하면에서 접합하고 막대 형상을 한 중간극주;
   상기 중간극주의 상면 일부에서 일측단이 접합되고 타측단은 중간 부분을 구부려 상방향으로 연장한 극주;
   상기 커버에 이중 사출되어 배터리 내부의 전해액이 외부로 유출되는 누액을 차단하고 중앙에 형성된 관통홀에 상기 극주를 삽입하여 물리적으로 접합하고 전기적으로 접속한 부싱; 및
   상기 부싱과 극주의 상면에서 주물 금형을 통하여 주입되는 합금납 용액과 용융 접합하고 상기 부싱이 상방향으로 연장된 외형으로 성형하여 냉각된 주물부; 를 포함하여 이루어지는 배터리 터미널 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 극판단자는 상기 중간극주의 하면 일측단에서 주물과 용접 중 선택된 어느 하나에 의하여 상기 중간극주의 길이방향으로 접합하고,
   상기 중간극주는 폭 방향의 타측단이 배터리의 중심 방향으로 연장 성형된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 터미널 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 중간극주는,
   상기 폭의 타측단 상면 일부에서 극주의 일측단과 접합하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 터미널 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 극주는,
   직선형상의 봉으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 배터리 터미널 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 부싱과 주물부는 터미널부를 구성하고,
   상기 합금납은 납과 안티몬이 혼합되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 배터리 터미널 시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 터미널부는,
   테이퍼 형태와 나사 형태 중에서 선택된 어느 하나의 형태로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 배터리 터미널 시스템.
   
   

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