KR101532499B1 - 버스 바 케이스, 축전 장치, 차량 - Google Patents

버스 바 케이스, 축전 장치, 차량 Download PDF

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

배기 가스 유로의 유로 형상의 변경에도 유연하게 대응 할 수 있으며, 또한 견고하게 배기 가스 호스를 조전지에 고정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 소정 방향으로 배열되고 또한 각각이 가스 방출 밸브를 갖는 복수의 단전지(601)에 있어서의 인접하는 단전지 사이를 각각 전기적으로 접속하기 위한 복수의 버스 바(2)를 유닛화하여 보유 지지하는 버스 바 보유 지지부(101a, 101b)와, 버스 바 보유 지지부(101a, 101b)와 일체적으로 설치되어, 복수의 단전지(601) 각각에 설치된 가스 방출 밸브로부터 배출되는 가스를 소정 방향으로 유도하기 위한 배기 가스 호스(3)를 보유 지지하는 호스 보유 지지부(102)를 구비하는 버스 바 케이스.

Description

버스 바 케이스, 축전 장치, 차량{BUS BAR CASE, ELECTRIC STORAGE DEVICE, AND VEHICLE}
본 발명은 복수의 단전지를 배열한 축전 장치에 관한 것이다.
차량용 축전 장치로서, 복수의 단전지를 버스 바를 개재하여 직렬로 접속한 조전지가 알려져 있다. 단전지에는, 전해액이 수용되어 있으며, 전지 이상이 되면 이 전해액이 가스화하여 단전지의 내압이 높아진다. 따라서, 단전지에는 가스를 방출하기 위한 가스 방출 밸브가 설치된다.
상기 가스 방출 밸브로부터 배출되는 가스는, 배기 가스 호스에 의해 소정의 스페이스로 유도된다. 배기 가스 호스는 , 예를 들어 전지 모듈에 배기 가스 호스의 탈락을 방지하기 위한 결합부를 설치하고, 이 결합부와 배기 가스 호스측에 설치되는 피결합부를 결합시킴으로써, 전지 주울에 고정된다.
그 외에, 특허문헌 1 및 2는 버스 바 케이스와, 배기 가스 유로를 형성하는 배기 가스 덕트를 일체 성형하는 기술을 개시한다.
일본 특허 공개 제2002-134078 일본 특허 공개 제2010-205509
그러나, 상기 종래 기술에서는, 버스 바 케이스와 배기 가스 유로의 일부가 일체 불가분의 관계로 되기 때문에, 예를 들어 배기 가스 유로의 유로 형상을 변경하는 경우, 버스 바 케이스와 새로운 배기 가스 유로의 일부가 일체화된 부재를 다시 설계해서 고쳐야 하는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다.
따라서, 본원 발명은 배기 가스 유로의 유로 형상의 변경에도 유연하게 대응 할 수 있으며, 또한 배기 가스 호스를 조전지에 견고하게 고정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 버스 바 케이스는, (1) 소정 방향으로 배열되고 또한 각각이 가스 방출 밸브를 갖는 복수의 단전지에 있어서의 인접하는 단전지 사이를 각각 전기적으로 접속하기 위한 복수의 버스 바를 유닛화하여 보유 지지하는 버스 바 보유 지지부와, 상기 버스 바 보유 지지부와 일체적으로 설치되어, 상기 복수의 단전지 각각에 설치된 상기 가스 방출 밸브로부터 배출되는 가스를 소정 방향으로 유도하기 위한 배기 가스 호스를 보유 지지하는 호스 보유 지지부를 구비하고, 상기 호스 보유 지지부는, 상기 버스 바 보유 지지부가 보유 지지하는 복수의 버스 바가 상기 복수의 단전지에 고정되었을 때에, 상기 단전지 상면과의 사이에 상기 배기 가스 호스를 통과시키기 위한 공간을 형성하는 오목부를 가질 수 있다. (1)의 구성에 따르면, 오목부에 의해 배기 가스 호스 측면의 일부를 둘러싸도록 보유 지지하고, 호스 보유 지지부와 단전지 상면 사이에 끼워 넣을 뿐만 아니라, 배기 가스 호스가 단전지 상면에 대해서 옆으로 미끄러져서 이동해 버리는 것을 억제할 수 있다.
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(3) (1)의 구성에 있어서, 상기 복수의 단전지 각각이, 상단부면의 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 중앙 위치에 상기 가스 방출 밸브를 구비하고, 상단부면의 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 가스 방출 밸브의 양 사이드에 전극을 구비하고, 상기 버스 바 보유 지지부는, 상기 복수의 단전지 각각의, 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 일단부측의 복수의 전극 사이를 접속하는 복수의 제1 버스 바를 보유 지지하는 제1 버스 바 보유 지지부와, 상기 복수의 단전지 각각의, 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 타단부측의 복수의 전극 사이를 접속하는 복수의 제2 버스 바를 보유 지지하는 제2 버스 바 보유 지지부를 구비하고, 상기 호스 보유 지지부는, 상기 가스 방출 밸브를 넘어서 상기 제1 버스 바 보유 지지부와 상기 제2 버스 바 보유 지지부 사이를 연결하는 아치부를 갖는 구성으로 해도 된다. (3)의 구성에 따르면, 제1 버스 바 보유 지지부와 제2 버스 바 보유 지지부의 위치 관계를 보유 지지하는 기능과, 배기 가스 호스를 단전지 상면에 고정하는 기능을, 제1 버스 바 보유 지지부와 제2 버스 바 보유 지지부를 연결하는 아치부에 의해 실현할 수 있다.
(4) (3)의 구성에 있어서, 상기 가스 호스는, 상기 소정 방향에 있어서의 일단부측에 배치되는 단전지측으로부터 타단부측에 배치되는 단전지측을 향하는 배출 방향으로 가스를 유도하도록 배치되는 것이며, 상기 호스 보유 지지부는, 상기 소정 방향으로 배열되는 복수의 상기 아치부를 구비하고, 상기 배출 방향에 있어서의 상기 복수의 단전지의 중앙 위치보다도 배출 방향 하류측에 배치되는 상기 아치부의 수가, 상기 배출 방향에 있어서의 상기 복수의 단전지의 중앙 위치보다도 배출 방향 상류측에 배치되는 상기 아치부의 수보다도 많은 것이 바람직하다.
(5) (1) 내지 (4)의 구성에 있어서, 상기 복수의 단전지는, 리튬 이온 전지 및 니켈 수소 전지 중 어느 하나의 구성으로 해도 된다.
(6) 본 발명의 축전 장치는, (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 버스 바 케이스와, 상기 버스 바 케이스에 있어서의 상기 버스 바 보유 지지부에 의해 보유 지지되는 복수의 버스 바와, 상기 호스 보유 지지부에 의해 상기 복수의 단전지 상단부면에 보유 지지되는 배기 가스 호스와, 상기 버스 바가 접속되는 복수의 단전지를 구비한다.
(7)본 발명의 차량은, (6)의 구성의 축전 장치를 탑재하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 배기 가스 유로의 유로 형상의 변경에도 유연하게 대응 할 수 있으며, 또한 배기 가스 호스를 조전지에 견고하게 고정할 수 있다.
도 1은 축전 장치의 분해 사시도.
도 2는 버스 바 모듈이 장착된 조전지를 상방으로부터 본 평면도.
도 3은 도 2에 있어서의 A-A 단면도.
도 4는 차량에 탑재하기 위해 복수의 축전 장치를 조합하여 배치한 상태를 나타내는 개관 사시도.
도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 버스 바 케이스를 구비하는 축전 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 축전 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 버스 바 모듈이 장착된 조전지를 상방에서 본 평면도이다. 도 3은 도 2에 있어서의 A-A 단면도이다. 도 4는 차량에 탑재하기 위해 복수의 축전 장치를 조합하여 배치한 상태를 나타내는 개관 사시도이다. X축, Y축 및 Z축은 서로 직교하는 3축이며, Y축 방향은 단전지의 적층 방향(소정 방향) 및 배기 가스 배출 방향에 대응하고 있다.
본 실시 형태에 따른 축전 장치는, 차량에 탑재할 수 있고, 이 차량으로서는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차가 있다. 하이브리드 자동차는 차량의 주행에너지(운동 에너지)를 발생시키는 동력원으로서, 축전 장치 외에, 내연 기관이나 연료 전지를 구비한 차량이다. 또한, 전기 자동차는 축전 장치의 출력만을 사용해서 차량을 주행시키는 것이다.
여기에서의 축전 장치는, 복수의 단전지(601)를 전기적으로 직렬로 접속하여 이루어지는 조전지(6)를 갖고 있다. 여기서, 복수의 단전지(601)는, 도 1에 도시하는 Y축 방향으로 배열(스택)되어 있다. 이들 복수의 단전지 각각의 인접하는 2개의 단전지(601) 사이에는, 스페이서(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 스페이서는 인접하여 배치된 2개의 단전지(601) 사이에, 단전지(601)의 온도 조절에 사용되는 공기 등을 이동시키기 위한 스페이스를 형성한다.
또한, 여기에서의 단전지(601)로서는, 리튬 이온 전지나 니켈 수소 전지와 같은 이차 전지를 사용할 수 있다. 또한, 이차 전지 대신에 전기 이중층 캐패시터를 사용할 수 있다. 한편, 조전지(6)를 구성하는 단전지(601)의 수는, 조전지(6)에 보존하는 출력 성능에 기초하여 적절히 설정할 수 있다.
조전지(6)의 Y축 방향의 양단부에는, 도시하지 않은 엔드 플레이트가 위치한다. 이들 엔드 플레이트는, 도시하지 않은 구속 밴드에 의해 연결되어 있고, 구속 밴드에 의해 서로 접근하는 방향으로 가압되어 있다. 이에 의해, 조전지(6)의 전지 성능을 유지할 수 있다.
단전지(601)는, 예를 들어 각형의 전지 케이스의 내부에 도시하지 않은 발전 요소를 수용한 리튬 이온 전지이다. 발전 요소는, 전지 케이스의 내부에 감긴 상태에서 수납되어 있다. 발전 요소는, 정극체와, 부극체와, 정극체와 부극체 사이에 배치된 세퍼레이터로 구성된다. 정극체는 집전체와, 집전체의 표면에 형성된 정극층으로 구성된다. 정극층은 정극에 따른 활물질이나 도전제 등을 포함하는 층이다. 정극층의 활물질로서, 리튬-전이 금속 복합 산화물을 사용할 수 있다. 부극체는 집전체와, 집전체의 표면에 형성된 부극층으로 구성된다. 부극층은 부극에 따른 활물질이나 도전제 등을 포함하는 층이다. 부극층의 활물질로서, 카본을 사용할 수 있다. 또한, 도전제로서, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 그래파이트, 탄소 섬유, 카본 나노튜브를 사용할 수 있다.
단전지(601)의 케이스 상단부면에는, 돌출형 정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m)가 설치된다. 이들 정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m)는 X축 방향으로 배열되어 있다. Y축 방향으로 인접하는 단전지(601)는 서로 정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m)의 위치가 반대이다. 즉, 한쪽 단전지(601)의 정극 단자(601p) 및 다른 쪽 단전지(601)의 부극 단자(601m)는 Y축 방향에 있어서 마주 향해 있고, 버스 바(2)에 의해 전기적 및 기계적으로 접속되어 있다.
정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m) 사이(상단부면의 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 대략 중앙 위치)에는, 가스 방출 밸브가 형성되어 있다. 가스 방출 밸브는, 파괴식 밸브이다. 가스 방출 밸브는 과충전 등일 때에 발생한 가스에 의해 전지 케이스의 내압이 높아지면 파괴된다. 이에 의해, 단전지(601)의 내압 상승을 억제할 수 있다.
Y축 방향으로 복수개 스택된 단전지(601)의 상단부면측에는, 상기 가스 방출 밸브로부터 가스가 배출될 때에, 가스를 소정 스페이스로 유도하기 위한 배기 가스 호스(3)가 배치된다. 배기 가스 호스(3)는 Y축 방향으로 연장되는 부재이며, Z축 방향에 있어서의 하부 중 적어도 상기 가스 방출 밸브에 대응하는 위치에 개구가 설치되어 있고, 또한 Y축 방향에 있어서의 가스를 배출하기 위한 소정 스페이스측(가스 배출 방향 하류측)의 단부가 끝으로 갈수록 넓어지는 노즐 형상으로 형성된 배기 노즐(3n)로 되어 있다.
또한, 버스 바 케이스(1)에 있어서의 버스 바(2)가 보유 지지되어 있는 부분은, 커버(401) 및 커버(402)에 의해 덮여서, 보호된다(도 1을 참조).
이어서, 버스 바 케이스(1)에 대해서 상세하게 설명한다.
버스 바 케이스(1)는, 예를 들어 절연성의 수지로 형성할 수 있고, 제1 버스 바 보유 지지부(101a), 제2 버스 바 보유 지지부(101b), 복수의 호스 보유 지지부(102)를 구비하고 있다. 제1 버스 바 보유 지지부(101a)와 제2 버스 바 보유 지지부(101b)는, 버스 바 보유 지지부를 구성하고 있다.
버스 바 보유 지지부는, 소정 방향(Y 방향)으로 배열되고 또한 각각이 가스 방출 밸브를 갖는 복수의 단전지(601)에 있어서의 인접하는 단전지 사이를 각각 전기적으로 접속하기 위한 복수의 버스 바(2)를 유닛화하여 보유 지지한다.
호스 보유 지지부(102)는, 제1 버스 바 보유 지지부(101a) 및 제2 버스 바 보유 지지부(101b)와 일체적으로 설치되어, 배기 가스 호스(3)가 단전지(601)의 상단부면으로부터 떨어지지 않도록, 배기 가스 호스(3)를 보유 지지한다.
구체적으로, 호스 보유 지지부(102)는, 버스 바 보유 지지부가 보유 지지하는 복수의 버스 바(2)가 복수의 단전지(601)에 고정되었을 때에, 단전지(601)의 상면과의 사이에 배기 가스 호스(3)를 통과시키기 위한 공간을 형성하는 오목부를 갖는다(도 3을 참조).
제1 버스 바 보유 지지부(101a)는 복수의 단전지(601) 각각의, 소정 방향(Y축 방향)과 직교하는 방향(X축 방향)에 있어서의 일단부측의 복수의 전극 사이를 접속하는 복수의 버스 바(2)(제1 버스 바)를 보유 지지한다.
제2 버스 바 보유 지지부(101b)는 복수의 단전지(601) 각각의, 소정 방향(Y축 방향)과 직교하는 방향(X축 방향)에 있어서의 타단부측의 복수의 전극 사이를 접속하는 복수의 버스 바(2)(제2 버스 바)를 보유 지지한다.
호스 보유 지지부(102)는 가스 방출 밸브를 넘어서 제1 버스 바 보유 지지부(101a)와 제2 버스 바 보유 지지부(101b) 사이를 연결하는 복수의 아치부(102a)를 갖는다.
또한, 여기에서의 아치부(102a)는 제1 버스 바 보유 지지부(101a)와 제2 버스 바 보유 지지부(101b) 사이를 연속적으로 연결하는 형상으로 되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 아치부(102a)가 제1 버스 바 보유 지지부(101a)로부터 제2 버스 바 보유 지지부(101b)까지 연속적으로 연결된 구성이 아닌, 도중에 끊어져 있는 구성으로 할 수도 있다. 즉, 결과적으로 조전지(6)로의 호스 보유 지지를 실현할 수 있으면, 그 형상은 묻지 않는다.
또한, 가스 호스(3)는 소정 방향(Y축 방향)에 있어서의 일단부측에 배치되는 단전지(601)측으로부터 타단부측에 배치되는 단전지(601) 측을 향하는 배출 방향으로 가스를 유도하도록 배치된다.
호스 보유 지지부(102)는 소정 방향(Y축 방향)으로 배열되는 복수의 아치부(102a)를 구비하고, 배출 방향에 있어서의 복수의 단전지(601)의 중앙 위치보다도 배출 방향 하류측에 배치되는 아치부(102a)의 수가, 배출 방향에 있어서의 복수의 단전지(601)[조전지(6)]의 중앙 위치보다도 배출 방향 상류측에 배치되는 아치부(102a)의 수보다도 많아지도록 구성되어 있다(도 1 및 도 4를 참조).
정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m)의 외면에는, 나사 홈이 형성되어 있다. 정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m)에는 너트 부재(7)가 체결된다. 이에 의해, 버스 바 케이스(1)가 조전지(6)에 고정된다.
또한, 버스 바 케이스(1)의 일부가 배기 가스 호스(3)를 조전지(6)에 고정하고 있기 때문에, 배기 가스 호스(3)를 보유 지지하기 위한 결합부를 배기 가스 호스(3) 및 조전지(6)측에 설치할 필요가 없다. 이에 의해, 부품 개수 및 비용이 삭감된다.
또한, 버스 바 케이스(1)가 수지로 구성됨으로써, 버스 바 케이스(1)의 형상의 자유도를 높일 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 복수의 버스 바(2)의 유닛화라고 하는 버스 바 케이스(1) 본래의 기능을 손상시키지 않고, 배기 가스 호스(3)를 보유 지지할 수 있다.
버스 바 케이스(1)는, 단전지(601)의 정극 단자(601p) 및 부극 단자(601m)와, 가스 방출 밸브가 위치하는 조전지(6)의 상단부면측으로부터 장착되기 때문에, 장착 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 소위 상자형 단전지(601)에 대해 버스 바 모듈을 장착하는 경우에 대해서 예시했지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 원기둥형 단전지를 전기적으로 접속한 상태에서 패키지화하고, 당해 패키지화한 단전지를, 단전지(601)와 같이 배치해도 된다.
1 : 버스 바 케이스
101a : 버스 바 보유 지지부(제1 버스 바 보유 지지부)
101b : 버스 바 보유 지지부(제2 버스 바 보유 지지부)
2 : 버스 바
3 : 배기 가스 호스
6 : 조전지
601 : 단전지

Claims (7)

  1. 소정 방향으로 배열되고 또한 각각이 가스 방출 밸브를 갖는 복수의 단전지에 고정되는 버스 바 케이스이며,
    상기 각 단전지의 상단부면에는, 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 중앙 위치에 상기 가스 방출 밸브가 설치됨과 함께, 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 가스 방출 밸브의 양측에 전극이 설치되어 있고,
    상기 버스 바 케이스는,
    상기 복수의 단전지에 있어서, 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 일단부측에 배치된 복수의 상기 전극을 접속하는 복수의 제1 버스 바를 보유 지지하는 제1 버스 바 보유 지지부와,
    상기 복수의 단전지에 있어서, 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 있어서의 타단부측에 배치된 복수의 상기 전극을 접속하는 복수의 제2 버스 바를 보유 지지하는 제2 버스 바 보유 지지부와,
    상기 제1 버스 바 보유 지지부 및 상기 제2 버스 바 보유 지지부를 연결하는 아치부를 구비하고,
    상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바가 상기 복수의 단전지에 고정된 때에, 상기 단전지의 상기 상단부면과 상기 아치부와의 사이에, 상기 각 단전지의 상기 가스 방출 밸브로부터 배출되는 가스를 소정 방향으로 유도하기 위한 가스 호스를 통과시키기 위한 공간이 형성되는, 버스 바 케이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스 호스는, 상기 소정 방향에 있어서의 일단부측에 배치되는 단전지측으로부터 타단부측에 배치되는 단전지측을 향하는 배출 방향으로 상기 가스를 유도하도록 배치되는 것이며,
    상기 버스 바 케이스는, 상기 소정 방향으로 배열되는 복수의 상기 아치부를 구비하고, 상기 배출 방향에 있어서의 상기 복수의 단전지의 중앙 위치보다도 배출 방향 하류측에 배치되는 상기 아치부의 수가, 상기 배출 방향에 있어서의 상기 복수의 단전지의 중앙 위치보다도 배출 방향 상류측에 배치되는 상기 아치부의 수보다도 많은 것을 특징으로 하는, 버스 바 케이스.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 복수의 단전지는, 리튬 이온 전지 및 니켈 수소 전지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 버스 바 케이스.
  6. 제1항 또는 제4항에 기재된 버스 바 케이스와,
    상기 버스 바 케이스에 있어서의 상기 제1 버스 바 보유 지지부에 의해 보유 지지되는 상기 복수의 제1 버스 바와,
    상기 버스 바 케이스에 있어서의 상기 제2 버스 바 보유 지지부에 의해 보유 지지되는 상기 복수의 제2 버스 바와,
    상기 가스 호스와,
    상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바가 접속되는 상기 복수의 단전지
    를 구비하는, 축전 장치.
  7. 제6항에 기재된 축전 장치를 탑재한, 차량.
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