KR101700254B1 - 집합 전지 - Google Patents

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신스케 요시타케
가쓰히코 오카모토
준 나카무라
다케시 사사키
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

엔드 플레이트(end-plate)(5, 6)의 금속판(51, 61)의 내측에 수지판(52, 62)을 일체적으로 고착함으로써, 조립 부품수를 감소시켜 조립을 용이하게 행할 수 있는 집합 전지(組電池)를 제공한다. 복수의 전지(1)를, 각 전지(1) 사이에, 양쪽 전지(1)를 유지하고, 이들 전지(1) 사이에 냉각용 통로(4)를 형성하는 수지제의 전지 홀더(2)를 배치하여 배열하므로써 전지 적층체(3)로 만들고, 이 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1)의 외측에, 금속판(51, 61)과 이 금속판의 내측에 일체적으로 고착된 수지판(52, 62)을 구비하고, 이 수지판(52, 62)에 의해 상기 전지(1)를 유지하고, 이 전지(1)와 금속판(51, 61)과의 사이에 냉각용 통로(4)를 형성하는 엔드 플레이트(5, 6)를 각각 배치하고, 이들 엔드 플레이트(5, 6)를 협지 고정 수단에 의해 고정함으로써 전지 적층체(3)를 협지 고정한 구성으로 한다.

Description

집합 전지{BATTERY ASSEMBLY}
본 발명은, 전지 홀더를 통하여 배열된 복수의 전지를 양쪽으로부터 엔드 플레이트(end-plate)로 협지 고정한 집합 전지(組電池)에 관한 것이다.
전기 자동차 등에는, 대용량의 축전지가 필요하므로, 다수의 전지를 배열하여 고정한 집합 전지가 사용된다. 그리고, 이와 같은 집합 전지에는, 수지제의 전지 홀더를 개재하여 배열된 복수의 전지를 양쪽으로부터 수지제나 금속제의 엔드 플레이트로 협지 고정한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1 및 하기 특허 문헌 2 참조).
상기 집합 전지의 각 전지는, 사각 상자형의 금속제의 전지 케이스의 가장 면적이 넓은 측면끼리를 서로 마주보도록 하여 배열되는 동시에, 각 전지 사이에 수지제의 전지 홀더를 배치하여 전지 적층체로 만든다. 그리고, 이 전지 적층체의 양단의 전지의 외측에 각각 엔드 플레이트를 배치하고, 이들 엔드 플레이트에 의해 전지 적층체를 협지 고정함으로써 집합 전지로 만든다.
전지 홀더는, 양쪽의 전지 사이를 절연하고, 이들 전지의 가장 면적이 넓은 측면의 사이에 통기용의 냉각용 통로를 형성하여 각 전지를 냉각시키기 위한 것이다. 또한, 이 전지 홀더는, 전지의 가장 면적이 넓은 측면 부분을 끼워넣어 유지함으로써, 전지 적층체를 쉽게 조립할 수 있도록 하는 동시에, 엔드 플레이트에 의해 협지 고정된 전지 적층체로부터 전지가 위치가 어긋나거나 빠지지 않도록 하는 역할도 한다.
여기서, 엔드 플레이트는, 질량이 무거운 전지를 복수 협지 고정하여 집합 전지로 하는 동시에, 이 집합 전지를 설치 장소 등에 장착하기 위한 것이므로, 수지제와 같은 강도가 낮은 재질로는 판 두께를 충분히 두껍게 하지 않을 수 없어, 집합 전지의 용적 효율이 악화되므로, 강도가 높은 금속제를 사용함으로써 판 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하기 특허 문헌 2에서는, 도 1∼ 도 4에 나타낸 바와 같이, 수지제의 엔드 플레이트를 사용하고 있으므로, 판 두께가 극히 두껍게 되어 집합 전지가 과대한 설치 스페이스를 점유하게 된다.
일본 특허출원 공개번호 2008-166191호 공보 일본 특허출원 공개번호 2008-130374호 공보 일본 특허출원 공개번호 2002-245992호 공보
엔드 플레이트를 금속제의 판으로만 형성하면 강도가 높으므로 용적 효율을 양호하게 할 수 있지만, 절연을 위해 양단의 전지와 엔드 플레이트 사이에 수지제의 전지 홀더를 배치하지 않으면 안된다. 이렇게 하면, 엔드 플레이트와 수지제의 전지 홀더의 2종류의 부품을 이어 맞출 필요가 있으므로, 집합 전지를 조립할 때의 조립 부품수가 많아져서, 조립 작업의 작업 효율이 저하되는 문제가 생긴다.
또한, 집합 전지의 경우, 방열 설계에 따라 다르지만, 일반적으로는 양단에 근접한 전지일수록, 통기의 유로가 길어져 냉각풍이 흐르기 어렵게 되므로, 전지 온도가 쉽게 상승한다. 그리고, 이 전지 온도가 상승하면, 전지의 내압(內壓)도 높아져, 특히 가장 면적이 넓은 측면의 변형이 커지게 된다. 따라서, 집합 전지에 있어서는, 양단의 전지의 전지 온도나 측면의 변형을 측정하는 것이, 통전이나 냉각을 제어하는 면에서 중요하게 된다.
그러나, 이들 양단의 전지의 가장 면적이 넓은 측면의 온도를 측정한 내압의 상승에 의한 측면의 변형을 측정하기 위한 센서를 엔드 플레이트 측으로부터 장착하고자 할 때, 엔드 플레이트와 양단의 전지 사이에 전지 홀더가 배치되면, 이 전지 홀더가 변형되어 전지 상태 검지를 방해하는 문제점도 생긴다.
또한, 전지의 가장 면적이 넓은 측면에, 상기 수지제의 전지 홀더 대신, 이 측면보다 충분히 작은 수지판을 접착한 집합 전지도 제안되어 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 3 참조). 이와 같은 집합 전지는, 복수의 전지를 배열했을 때, 이들 전지 사이에 배치된 수지판의 주위에 냉각용 통로를 확보할 수 있고, 집합 전지를 조립할 때의 조립 부품수도 적어진다.
그러나, 이와 같은 집합 전지에서는, 수지판이 전지를 유지할 수 없기 때문에, 전지 적층체를 조립할 때 전지를 정렬시키기 위한 전용 지그가 필요하게 되거나 엔드 플레이트에 의해 협지 고정된 전지 적층체로부터 전지가 위치가 어긋나거나 빠지는 것을 방지할 수 없는 문제점이 생긴다.
본 발명은, 엔드 플레이트의 금속판의 내측에 수지판을 일체적으로 고착함으로써, 엔드 플레이트 얇게 하면서, 엔드 플레이트의 절연성 부분의 굴곡을 개선하는 동시에 조립 부품수를 감소시켜 조립을 용이하게 행할 수 있는 집합 전지를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 집합 전지는, 소정 방향으로 배열된 복수의 전지와, 상기 전지 사이에 구비된 전지 홀더와, 상기 복수의 전지 중 양단에 배치된 전지의 외측에 배치된 한쌍의 엔드 플레이트와, 상기 한쌍의 엔드 플레이트를 개재하여 상기 복수의 전지를 고정하는 협지 고정 수단을 구비하고, 또한 상기 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 하나는, 금속의 판과, 상기 금속의 판의 내측에 일체적으로 고착된 절연성의 판을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 절연성의 판의 표면에 돌기를 형성하고, 그 선단부를 단부의 전지에 접촉시킴으로써 냉각용 통로를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 1개에, 단부의 전지 상태를 검지하는 전지 상태 검지 수단이 장착되는 것이 바람직하다.
상기 전지 홀더의 재료는 절연성인 것이 바람직하고, 상기 전지는 금속제의 전지 케이스를 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 전지 홀더 및 상기 절연성의 판에 의해 상기 단부의 전지가 유지되는 것이 바람직하다.
상기 전지는 사각 상자형의 전지 케이스를 가지고, 상기 전지 케이스의 가장 면적이 넓은 측면끼리를 서로 마주보도록 하여 각 전지를 배열하는 것이 바람직하다. 상기 전지 케이스의 형상은, 전체적으로 사각 상자형으로 되는 사각기둥, 단면이 진원(眞圓), 타원, 장원(長圓) 중 어느 하나의 형상을 구비한 원기둥, 또는 이들과 유사한 형상을 채용할 수 있다.
상기 돌기에 상기 전지 상태 검지 수단이 끼워맞추어지는 것이 바람직하고, 상기 전지 상태 검지 수단을 상기 단부의 전지에 접촉시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연성의 판에 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍에 상기 전지 상태 검지 수단이 끼워맞추어지는 것이 바람직하다.
상기 금속의 판과 상기 절연성의 판이 접착에 의해 일체적으로 고착되는 것이 바람직하다.
본 발명의 집합 전지에서는, 엔드 플레이트의 금속판의 내측에, 예를 들면, 수지판과 같은 절연성의 판이 일체적으로 고착되므로, 전지 적층체의 양단의 전지를 절연하기 위해 엔드 플레이트 사이에 수지제의 전지 홀더를 배치할 필요가 없어져, 집합 전지를 조립할 때의 조립 부품수가 적어진다.
또한, 절연성의 판은, 강도가 높은 금속판에 일체적으로 고착되므로, 종래의 전지 홀더보다 더 판 두께가 얇아도 되며, 엔드 플레이트를 모두 수지제로 한 경우와 같이 판 두께가 지나치게 두껍게 되어 집합 전지의 용적 효율이 악화될 우려도 없다.
또한, 절연성의 판이 금속판에 일체적으로 고착되므로, 절연성의 판에 부하가 걸려서 별도로 휘어지는 경우가 적다. 그리고, 집합 전지에 내장되는 전지 홀더에는 부품 공차(公差)를 고려한 간극이 사전에 형성되어 있다. 이 간극의 영향으로, 한쌍의 엔드 플레이트 사이에서 전지를 압박 협지했을 때, 엔드 플레이트의 절연성 부분이 휘어져서, 일렬로 복수의 전지를 배열했을 때 이 휨이 현저하게 되지만, 본 발명에 의하면, 이와 같은 휨의 발생이 회피된다. 이와 같은 현상은, 본 발명의 창작 과정에 있어서 처음으로 발견된 것이다. 그리고, 전술한 부품 공차를 고려한 간극은, 전지 홀더에 전지를 끼워넣는 공정을 원활하게 행하기 위한 것이며, 후술하는 유지부끼리의 간격을 전지의 간격보다 약간 길게 함으로써 생기는 간극이다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 절연성의 판의 표면에 돌기를 형성하고, 그 선단부를 단부의 전지에 접촉시킴으로써 냉각용 통로를 형성하면, 돌기의 선단부를 전지에 접촉시킴으로써 형성되는 공간에 의해, 양호한 효율로 유체가 유통하는 냉각용 통로가 형성된다. 그리고, 전지 홀더도, 마찬가지의 방법으로 냉각용 통로를 형성할 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 협지 고정에 견딜 수 있는 강도를 유지하면서, 효율적인 냉각 구조를 실현할 수 있다. 그리고, 돌기의 형상은, 두둑 형상이나 섬(島) 형상을 사용할 수 있다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 1개에, 단부의 전지 상태를 검지하는 전지 상태 검지 수단이 장착되면, 엔드 플레이트의 금속판의 내측에, 예를 들면, 수지판과 같은 절연성의 판이 일체적으로 고착되어 있으므로, 압박 협지할 때 수지판 및 금속판이 거의 휘어지지 않고, 장기간에 걸쳐서 전지 상태를 고정밀도로 검지할 수 있다.
그리고, 전지 상태 검지 수단을 전지 케이스의 표면에 직접 접착제로 부착하면, 전지의 팽창이 상태 검지 수단의 내구성에 영향을 미치는 문제점이 있다. 이는, 전지 케이스의 표면의 변형에 접착제의 층이 추종할 수 없게 되어 생기는 현상이다. 이 현상은, 전지 케이스의 표면의 변형량이 커짐에 따라 현저하게 생긴다. 따라서, 사각 상자형의 금속제의 전지 케이스에서의 가장 면적이 넓은 측면에 전지 상태 검지 수단을 장착할 경우에, 이 부분은 다른 측면에 비교하여 변형량이 크기 때문에, 내구성의 저하가 현저해져, 고정밀도로 상태를 검지하기가 곤란했다.
또한, 종래 기술에 의하면, 엔드 플레이트에 전지 상태 검지 수단을 장착할 경우, 전지 상태 검지 수단을 전지 표면에 접촉시킨 상태를 유지하기가 어렵고, 엔드 플레이트의 절연성 부분의 휨이, 전지 상태 검지의 정밀도에 좋지못한 영향을 미치고 있었다. 특히 일렬로 복수의 전지를 배열했을 때 이 정밀도의 저하가 큰 문제로 된다. 이와 같은 현상은 본 발명의 창작 과정에 있어서 처음으로 발견된 것이며, 전술에 구성에 의해, 이와 같은 문제가 효과적으로 해소되었다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 전지 홀더 및 상기 절연성의 판에 의해 전지가 유지되므로, 특별한 지그 등을 준비하지 않아도, 전지의 위치가 어긋나거나 빠지지 않고, 집합 전지를 용이하게 조립할 수 있게 된다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 돌기부에 전지 상태 검지 수단이 끼워맞추어지는 것에 의해, 전지의 변형이 일어나더라도, 전지 검출 수단을 견고하게 고정할 수 있다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 전지 상태 검지 수단을 전지에 접촉시키도록 장착함으로써, 전지 상태 검지의 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 절연성의 판에 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍에 전지 상태 검지 수단이 끼워맞추어지는 것에 의해, 전지 검출 수단의 배선에 의해 냉각 구조로 형성된 냉각풍의 통류를 저해하지 않게 된다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 금속의 판과 상기 절연성의 판이 접착에 의해 일체적으로 고착되면, 금속의 판과 절연성의 판을 보다 간편하게 일체적으로 고착할 수 있다.
본 발명의 집합 전지에 있어서, 상기 금속의 판이 상기 절연성의 판에 의해 유지되는 것에 의해, 금속의 판이 위치가 어긋나지 않으므로 조립이 용이하게 되어, 위치 어긋남을 방지하기 위한 전용 지그가 필요하지 않게 된다. 외력이 절연성의 판과 금속의 판에 대하여, 일체적으로 힘이 쉽게 부가되기 때문에, 절연판이 별체로서 휘어지는 것이 보다 적어진다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 집합 전지의 구성을 나타낸 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 집합 전지의 구성을 나타낸 종단면 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 전지의 사이에 배치되는 전지 홀더의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 전지 적층체의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 전방의 엔드 플레이트의 구성을 나타낸 조립 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 후방의 엔드 플레이트의 구성을 나타낸 조립 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예를 나타낸 것이며, 전방과 후방의 엔드 플레이트의 구성을 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도 1∼도 7을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 집합 전지는, 각 형의 비수 전해질 2차 전지인 전지(1)를 8개 배열하고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전지(1)는, 상하의 높이나 좌우의 길이에 비해 전후의 폭이 좁은 사각 상자형의 금속제의 전지 케이스에 발전(發電) 요소나 비수 전해질을 수납한 것이다. 또한, 이 전지 케이스의 상면을 구성하는 커버 판의 좌우의 단부에는, 플러스극 단자(1a)와 마이너스극 단자(1b)가 장착되어 있다.
상기 전지(1)는, 전지 케이스 중 전후 방향을 향하는 면이 가장 면적이 넓은 측면(1c)이 되므로, 이 측면(1c)끼리를 서로 마주보도록 하고, 각 전지(1) 사이에 각각 수지제의 전지 홀더(2)를 배치하여 전후로 배열되는 것에 의해 도 4에 나타내는 전지 적층체(3)를 구성한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 전지 홀더(2)는, 전지(1)의 측면(1c)보다 조금 큰 사각형의 수지제의 판재의 양면에, 좌우 방향을 따른 두둑 형상의 돌기(2a)를 다수 형성하고, 이 판재의 4개의 코너의 코너부로부터 전후 방향을 향하여, 단면 L자형의 유지부(2b)를 각각 돌기(2a)의 돌출 길이보다 충분히 길게 돌출한 것이다.
또한, 이들 유지부(2b)는, 전방의 돌출 단면으로부터 더욱 전방을 향하여 핀(2c)이 돌출되고, 후방의 돌출 단면에는, 이 핀(2c)이 끼워넣어질 구멍(2d)이 천설(穿設)되어 있다. 그리고, 도 3에서는, 전지 홀더(2)의 상단부의 좌우 2개소의 유지부(2b)만 파선으로 나타내고 있지만, 하단부의 좌우 2개소의 유지부(2b)에도 마찬가지로 천설되어 있다.
따라서, 전후에 인접하는 양쪽 전지(1, 1) 사이에 각각 상기 전지 홀더(2)를 배치하여, 이들 전지(1, 1)를 전후 측으로부터 근접시키면, 양쪽 전지(1, 1)가 서로 마주 보는 측면(1c, 1c)의 부분이 전지 홀더(2)의 4개의 코너의 L자형의 유지부(2b)에 끼워져서 들어가, 이들 전지(1, 1)가 상하 방향이나 좌우 방향으로 이동하는 것을 제한되는 것에 의해 유지된다.
또한, 이들 전지(1, 1)가 서로 마주 보는 측면(1c, 1c)은, 전지 홀더(2)의 돌기(2a)의 선단부에 맞닿으므로, 이 전지 홀더(2)의 판재의 표면에서의 돌기(2a)를 형성하고 있지 않은 부분과의 사이에 간극이 형성되어 도 1 및 도 2에 나타내는 냉각용 통로(4)가 형성된다.
또한, 전지 적층체(3)의 8개의 각 전지(1) 사이에 각각 전지 홀더(2)가 배치되므로, 이들 7개의 전지 홀더(2)는, 각각 전후에 인접하는 한쪽 전지 홀더(2)의 각 유지부(2b)의 후방 단면의 구멍(2d)에, 다른 쪽 전지 홀더(2)의 각 유지부(2b)의 전방 단면의 핀(2c)을 끼워넣어서 서로 걸어맞추어진다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 전지 적층체(3)를 구성하는 8개의 전지(1) 중 전후의 양단에 배치된 전지(1, 1)의 외측에는, 엔드 플레이트(5, 6)가 배치된다. 즉, 전방단(前方端)에 배치된 전지(1)의 더욱 전방에는 엔드 플레이트(5)가 배치되고, 후방단에 배치된 전지(1)의 더욱 후방에는 엔드 플레이트(6)가 배치된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(5)는, 금속판(51)과 수지판(52)으로 이루어진다. 금속판(51)은, 사각형의 금속제의 판재의 사방의 둘레부를 각각 전방으로 절곡시켜, 전지(1)의 측면(1c)과 거의 같은 크기로 한 것이다. 수지판(52)은, 전지(1)의 측면(1c)보다 조금 큰 사각형의 수지제의 판재의 후방을 향하는 면에 좌우 방향을 따른 두둑 형상의 돌기(52a)를 다수 형성하고, 이 판재의 4개의 코너의 코너부로부터 전후 방향을 향하여 단면 L자형의 유지부(52b)를 각각 돌기(52a)의 돌출 길이보다 충분히 길게 돌출한 것이다.
또한, 이들 유지부(52b)는, 후방의 돌출단면에 전지 홀더(2)의 유지부(2b)의 핀(2c)을 끼워넣는 구멍(52c)이 천설되어 있다. 따라서, 수지판(52)의 전지 홀더(2)와 다른 점은, 수지제의 판재의 전방을 향하는 면에는 돌기(52a)가 형성되지 않은 것과 각 유지부(52b)의 전방의 돌출단면에 핀이 돌출되어 있지 않은 것이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(6)는, 금속판(61)과 수지판(62)으로 이루어진다. 금속판(61)은, 사각형의 금속제의 판재의 사방의 둘레부를 각각 후방으로 절곡시켜, 전지(1)의 측면(1c)과 거의 같은 크기로 한 것이다.
수지판(62)은, 전지(1)의 측면(1c)보다 조금 큰 사각형의 수지제의 판재의 전방을 향하는 면에 좌우 방향을 따른 두둑 형상의 돌기(62a)를 다수 형성하고, 이 판재의 4개의 코너의 코너부로부터 전후 방향을 향하여 단면 L자형의 유지부(62b)를 각각 돌기(62a)의 돌출 길이보다 충분히 길게 돌출한 것이다. 또한, 이들 유지부(62b)는, 전방의 돌출단면으로부터 더욱 전방을 향하여, 전지 홀더(2)의 유지부(2b)의 구멍(2d)에 끼워넣는 핀(62c)이 돌출되어 있다.
따라서, 금속판(61)은, 엔드 플레이트(5)의 금속판(51)의 방향을 전후로 바꾼 것과 같은 구성이다. 또한, 수지판(62)은, 엔드 플레이트(5)의 수지판(52)의 방향을 전후로 바꾼 것과 거의 같은 구성이지만, 각 유지부(62b)의 후방의 돌출단면에는 구멍이 천설되어 있지 않다.
상기 엔드 플레이트(5)의 수지판(52)과 엔드 플레이트(6)의 수지판(62)에는, 각각 판면의 중앙부에 온도 센서(7)가 매립되어 있다.
즉, 수지판(52)은, 전방을 향하는 면의 중앙부에 온도 센서(7)의 본체가 배치되고, 이 본체로부터 후방을 향해 돌출하는 온도를 감지하기 위한 선단부가 이 수지판(52)을 관통하여 돌기(52a)의 선단부에서 후방으로 노출되도록 되어 있으므로, 수지판(62)은, 후방을 향하는 면의 중앙부에 온도 센서(7)의 본체가 배치되고, 이 본체로부터 전방을 향하여 돌출하는 온도를 감지하기 위한 선단부가 이 수지판(62)을 관통하여 돌기(62a)의 선단부에서 전방으로 노출되도록 되어 있다.
또한, 엔드 플레이트(5)의 금속판(51)과 엔드 플레이트(6)의 금속판(61)에는, 판면의 중앙부에는 이들 온도 센서(7)의 본체가 끼워넣어 질 수 있도록 관통 구멍(51a)과 관통 구멍(61a)이 형성되어 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(5)는, 금속판(51)이 수지판(52)의 4개의 코너의 L자형의 유지부(52b)에 전방으로부터 끼워넣어진 상태에서, 이 금속판(51)의 후방을 향하는 면(내측의 면)과 수지판(52)의 전방을 향하는 면이 접착에 의해 일체적으로 고착되어 있다. 또한, 엔드 플레이트(6)는, 금속판(61)이 수지판(62)의 4개의 코너의 L자형의 유지부(62b)에 후방으로부터 끼워넣어진 상태에서, 이 금속판(61)의 전방을 향하는 면(내측의 면)과 수지판(62)의 후방을 향하는 면이 접착에 의해 일체적으로 고착되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(5)는, 전지 적층체(3)의 전방단에 배치된 전지(1)의 전방을 향하는 측면(1c)의 부분을, 수지판(52)의 4개의 코너의 L자형의 유지부(52b)에 후방으로부터 끼워넣어 유지한다. 그리고, 이 유지부(52b)의 구멍(52c)에는, 전지 적층체(3)의 전방단에 배치된 전지 홀더(2)의 유지부(2b)의 핀(2c)을 끼워넣어 걸어맞춘다.
또한, 엔드 플레이트(6)는, 전지 적층체(3)의 후방단에 배치된 전지(1)의 후방을 향하는 측면(1c)의 부분을, 수지판(62)의 4개의 코너의 L자형의 유지부(62b)에 전방으로부터 끼워넣어 유지한다. 그리고, 이 유지부(62b)의 핀(62c)은, 전지 적층체(3)의 후방단에 배치된 전지 홀더(2)의 유지부(2b)의 구멍(2d)에 끼워넣어 걸어맞추어진다.
이렇게 하면, 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1, 1)의 외측의 측면(1c, 1c)에는, 수지판(52)의 돌기(52a)의 선단부나 수지판(62)의 돌기(62a)의 선단부가 맞닿으므로, 이들 수지판(52, 62)의 판재의 표면에서의 돌기(52a, 62a)를 형성하고 있지 않은 부분 사이에 간극이 형성되고, 전지 적층체(3)의 전지(1)와 전지 홀더(2)와의 사이와 마찬가지로, 냉각용 통로(4)가 형성된다.
또한, 이들 수지판(52, 62)에 매립된 온도 센서(7, 7)의 선단부가 돌기(52a, 62a)의 선단부에 노출되므로, 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1, 1)의 외측의 측면(1c, 1c)에 맞닿는 것에 의해, 이들 전지(1, 1)의 전지 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이 하여 전지 적층체(3)의 전후에 엔드 플레이트(5, 6)를 배치하면, 예를 들면, 도시하지 않은 가늘고 긴 금속 밴드를 이들 엔드 플레이트(5, 6)의 사이에 복수개 걸쳐서 판속판(51)이나 금속판(61)과 용접에 의해 고착함으로써 전지 적층체(3)를 협지 고정한다. 그리고, 각 전지(1)의 단자(1a, 1b) 사이를 적절하게 접속하면 집합 전지가 완성된다.
전술한 바와 같이 구성된 집합 전지에 의하면, 엔드 플레이트(5, 6)의 금속판(51, 61)의 내측에 수지판(52, 62)이 일체적으로 고착되어 있으므로, 엔드 플레이트를 모두 금속제로 한 경우와 같이 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1, 1)를 절연하기 위해 이들 엔드 플레이트 사이에 전지 홀더를 더 배치할 필요가 없어져, 집합 전지를 조립할 때의 조립 부품수를 적게 할 수 있다. 그리고, 엔드 플레이트의 수지판은, 수지판(52, 62)과 같이 전체적으로 일체화된 하나의 부품일 수도 있고, 2개 이상의 부분으로 나누어진 상태일 수도 있다. 2개 이상의 부분으로 나누어진 상태의 경우에는, 각 부분이 각각 금속판(51, 61)에 일체적으로 고착되어 있는 것이 바람직하다. 2개 이상의 부분으로 나누어진 상태의 경우의 구체예로서는, 금속판 상태에 두둑 형상 또는 섬 형상으로 수지를 사출 성형하는 방법이 있다. 이 경우, 복수의 두둑 형상의 수지 또는 복수의 섬 형상의 수지가, 수지판의 2개 이상의 부분으로 나누어진 부분이다.
또한, 엔드 플레이트(5, 6)의 수지판(52, 62)은, 강도가 높은 금속판(51, 61)에 일체적으로 고착되므로, 전지 홀더(2)보다 판 두께가 더욱 얇아도 되며, 엔드 플레이트를 모두 수지제로 한 경우와 같이 판 두께가 지나치게 두껍게 되어 집합 전지의 용적 효율이 악화될 우려도 없다.
또한, 엔드 플레이트(5, 6)의 수지판(52, 62)은, 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1, 1) 사이에 냉각용 통로(4)를 형성하므로, 이들 전지(1, 1)를 양호한 효율로 냉각시킬 수 있다. 또한, 수지판(52, 62)의 돌기(52a, 62a)는, 좌우 방향을 따라 두둑 형상으로 형성되므로, 냉각용 통로(4)도 좌우 방향으로 직선형으로 형성되고, 냉각풍을 양호한 효율로 유통시킬 수 있어, 냉각 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 이들 수지판(52, 62)은, 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1, 1)를 유지하므로, 집합 전지의 조립이 용이하게 되고, 전지 적층체(3)로부터 이들 전지(1, 1)가 상하나 좌우 방향으로 위치가 어긋나거나 빠지지 않도록 할 수도 있다.
또한, 온도 센서(7, 7)가 엔드 플레이트(5, 6)의 수지판(52, 62)에 매립되어 있으므로, 엔드 플레이트를 모두 금속제로 한 경우와 같이 전지 적층체(3)의 양단의 전지(1, 1)를 절연하기 위해 이들 엔드 플레이트 사이에 배치한 전지 홀더가 이들 온도 센서(7, 7)의 장착 시에 방해되지 않게 된다.
그리고, 상기 실시예에서는, 엔드 플레이트(5, 6)에서의 수지판(52, 62)의 돌기(52a, 62a)가 좌우 방향을 따른 다수의 두둑 형상의 부분인 경우를 나타냈으나, 이 두둑 형상의 방향은 냉각풍이 흐르는 방향을 따라 임의로 될 수 있으며, 예를 들면, 상하 방향을 따를 수도 있다.
또한, 이들 돌기(52a, 62a)는, 냉각풍의 유체 저항을 작게 하여 냉각용 통로(4)의 흐름을 양호하게 하기 위해 직선형인 것이 바람직하지만, 사정에 따라서는 반드시 직선형일 필요는 없다.
또한, 이들 돌기(52a, 62a)는, 전지(1)와 금속판(51, 61) 사이에 냉각풍이 유통하는 냉각용 통로(4)를 형성할 수 있으면 되므로, 반드시 두둑 형상으로 한정되지는 않으며, 예를 들면, 다수의 섬 형상으로 형성된 돌기(52a, 62a)라도 된다.
또한, 수지판(52, 62)이 전지(1)와 금속판(51, 61)과의 사이에 냉각풍이 유통하는 냉각용 통로(4)를 형성할 수 있으면 되므로, 이와 같은 돌기(52a, 62a)가 아니라, 수지판(52, 62) 자체가 프레임체에 의해 구성되어, 프레임의 간극을 통해 냉각용 통로(4)가 형성된 것이라도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 냉각용 통로(4)에 냉각풍이 흐르는 공냉식 집합 전지에 대하여 설명하였으나, 예를 들면, 냉각유와 같은 유체가 흘러서 전지(1)를 냉각시키는 집합 전지라도 된다. 또한, 이들 유체는, 바람의 흐름이나 열 대류에 의해 자연스럽게 흐르는 것이라도 되고, 냉각 팬이나 펌프 등에 의해 강제적으로 흐르는 것이라도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 수지판(52, 62)의 유지부(52b, 62b)가 4개의 코너의 코너부로부터 전후 방향을 향하여 단면 L자형으로 돌설시킨 것인 경우를 나타냈으나, 전지(1)를 유지하는 것이면, 그 구성은 임의로 할 수 있으며, 예를 들면, 수지판(52, 62)의 판재의 상하나 좌우의 둘레부로부터 각각 전후 방향을 향하여 돌출한 차양 형상으로 된 부분이라도 된다. 여기서, 전지(1)를 유지하는 것은, 이 전지(1)의 일부를 고정시켜 상하 방향이나 좌우 방향[전지(1)의 배열 방향에 대하여 직교하는 방향]으로의 이동을 규제하는 것을 의미하고, 반드시 이러한 방법으로 전지(1)를 고정시킬 필요는 없다.
또한, 상기 실시예에서는, 수지판(52, 62)의 유지부(52b, 62b)가 금속판(51, 61)도 유지하도록 되어 있지만, 이는 단지 수지판(52, 62)과 금속판(51, 61)과의 고착 작업을 용이하게 하기 위한 것이므로, 이 유지부(52b, 62b)에 의한 금속판(51, 61)의 유지는 반드시 필요한 것은 아니다.
또한, 상기 실시예에서는, 수지판(52, 62)의 돌기(52a, 62a)에 구멍(52c)과 핀(62c)이 형성되는 경우를 나타냈으나, 이것도 단지 전지 적층체(3)에 엔드 플레이트(5, 6)를 조립할 때의 작업을 용이하게 하기 위한 것이므로, 이들 구멍(52c)과 핀(62c)은 반드시 있어야 하는 것은 아니다.
또한, 상기 실시예에서는, 금속판(51, 61)이 사각형의 금속제의 판재의 사방의 둘레부를 각각 전방으로 절곡시킨 경우를 나타냈으나, 이들 금속판(51, 61)은, 전지 적층체(3)를 협지 고정하기 위한 강도를 가지고, 필요에 따라 집합 전지를 설치 위치에 고정하기 위한 것이면 구성은 임의로 할 수 있으며, 예를 들면, 보강용 구조를 가지고 있거나, 집합 전지의 설치 위치에 고정하기 위한 장착부 등이 설치되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 엔드 플레이트(5, 6)의 금속판(51, 61)과 수지판(52, 62)을 접착에 의해 일체적으로 고착하는 경우를 나타냈으나, 이 일체적으로 고착하는 수단은 임의이며, 예를 들면, 금속판(51, 61)에 수지판(52, 62)을 열 용착하거나, 금속판(51, 61) 상에서 수지판(52, 62)을 일체적으로 성형해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 협지 고정 수단의 일례로서, 엔드 플레이트(5, 6)에 금속 밴드를 걸쳐서 용접에 의해 고착하는 경우를 나타냈으나, 이들 엔드 플레이트(5, 6)를 고정함으로써 전지 적층체(3)를 협지 고정하는 것이면, 어떠한 협지 고정 수단을 사용해도 된다.
또한, 상기 실시예에서 나타낸 전지 홀더(2)도, 전지(1)를 유지하고, 이들 전지(1) 사이에 냉각용 통로(4)를 형성하는 것이면, 그 구성은 임의로 할 수 있다. 즉, 엔드 플레이트(5, 6)의 수지판(52, 62)과 마찬가지로, 돌기(2a)나 유지부(2b)의 구성은 임의로 할 수 있으며, 특히 돌기(2a)는 냉각용 통로(4)가 형성된다면 다른 구조를 사용해도 되고, 유지부(2b)의 핀(2c)이나 구멍(2d)도 반드시 있어야 하는 것은 아니다.
또한, 상기 실시예에서는, 전지 상태 검지 수단의 일례로서, 전지(1)의 전지 온도를 검출하기 위해 온도 센서(7)를 사용하는 경우를 나타냈으나, 전지 온도의 검출이 불필요하거나 다른 수단에 의해 검출을 행하는 경우에는, 엔드 플레이트(5, 6)에 온도 센서(7)를 장착할 필요는 없다.
또한, 온도 센서(7)를 장착하는 경우도, 반드시 수지판(52, 62)에 매립하는 경우로 한정되지 않는다. 또한, 온도 센서(7) 대신 다른 전지 상태 검지 수단을 장착할 수도 있다. 다른 전지 상태 검지 수단으로서는, 예를 들면, 전지(1)의 측면(1c)의 팽창을 검출하는 왜곡 센서나 압력 센서 등이 있다. 전지 상태 검지 수단은, 온도 센서(7) 및 왜곡 센서 등의 복수 종류의 센서로 구성해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 비수 전해질 2차 전지로 이루어지는 전지(1)에 대하여 설명하였으나, 이 전지의 종류는 임의이며, 다른 2차 전지나 1차 전지라도 된다. 또한, 집합 전지에 사용하는 전지(1)의 개수도 8개로 한정되지 않고 임의이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 집합 전지는, 소정 방향으로 배열된 복수의 전지와, 전지 사이에 구비된 전지 홀더와, 복수의 전지 중 양단에 배치된 전지의 외측에 배치된 한쌍의 엔드 플레이트와, 한쌍의 엔드 플레이트를 개재하여 복수의 전지를 고정하는 협지 고정 수단을 구비하고, 또한 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 하나는, 금속의 판과, 금속의 판의 내측에 일체적으로 고착된 절연성의 판을 구비하고 있다.
또한, 절연성의 판의 표면에 돌기를 형성하고, 그 선단부를 단부의 전지에 접촉시킴으로써 냉각용 통로를 형성하고, 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 1개에, 단부의 전지 상태를 검지하는 전지 상태 검지 수단이 장착되어 있다.
또한, 전지 상태 검지 수단은 상기 돌기에 끼워맞추어지고, 단부의 전지 표면에 접촉하도록 배치되어 있다.
1: 전지 1a: 플러스극 단자
1b: 마이너스극 단자 1c: 측면
2: 전지 홀더 2a: 돌기
2b: 유지부 2c: 핀
2d: 구멍 3: 전지 적층체
4: 냉각용 통로 5: 엔드 플레이트
51: 금속판 51a: 관통 구멍
52: 수지판 52a: 돌기
52b: 유지부 52c: 구멍
6: 엔드 플레이트 61: 금속판
61a: 관통 구멍 62: 수지판
62a: 돌기 62b: 유지부
62c: 핀 7: 전지 상태 검지 수단(온도 센서)

Claims (20)

  1. 소정 방향으로 배열된 복수의 전지;
    상기 전지 사이에 구비된 전지 홀더;
    상기 복수의 전지 중 양단(兩端)에 배치된 전지의 외측에 배치된 한쌍의 엔드 플레이트(end-plate); 및
    상기 한쌍의 엔드 플레이트를 개재하여 상기 복수의 전지를 고정하는 협지 고정 수단
    을 구비하고,
    또한 상기 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 하나는,
    금속의 판; 및
    상기 금속의 판의 내측에 배치된 절연성의 판
    을 포함하며,
    상기 절연성의 판은 적어도 하나의 유지부를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 유지부는, 상기 절연성의 판의 일측 상에서, 상기 전지의 배열 방향 중 단부에 위치하고 상기 유지부 내로 끼워맞춰지는 전지의 측변 또는 코너부를 유지하며,
    상기 적어도 하나의 유지부는, 상기 절연성의 판의 타측 상에서, 상기 유지부 내로 끼워맞춰지는 금속의 판을 유지하고,
    상기 적어도 하나의 유지부는, 위쪽으로 돌출하여, 상기 전지의 배열 방향에 직교하는 제1 방향에서 상기 절연성의 판의 상면의 코너를 덮으며,
    상기 적어도 하나의 유지부는, 상기 전지의 배열 방향과 상기 제1 방향에 직교하는 방향에서 상기 상면에 인접하여 위치하는 상기 절연성의 판의 측면의 코너로부터 돌출하는, 집합 전지(組電池).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연성의 판의 표면에 돌기를 형성하고, 그 선단부(先端部)를 단부(端部)의 전지에 접촉시킴으로써 냉각용 통로를 형성한, 집합 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한쌍의 엔드 플레이트 중 적어도 하나에, 단부의 전지 상태를 검지하는 전지 상태 검지 수단이 장착된, 집합 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전지 홀더의 재료는 절연성인, 집합 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전지는 금속제의 전지 케이스를 포함하는, 집합 전지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전지 홀더 및 상기 절연성의 판에 의해 상기 단부의 전지가 유지된, 집합 전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 전지는 사각 상자형의 전지 케이스를 포함하고, 상기 전지 케이스의 가장 면적이 넓은 측면끼리를 서로 마주보도록 하여 각각의 상기 전지가 배열된, 집합 전지.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 절연성의 판의 표면에 형성된 돌기에 상기 전지 상태 검지 수단이 끼워맞추어진, 집합 전지.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 전지 상태 검지 수단을 상기 단부의 전지에 접촉시킨, 집합 전지.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 절연성의 판에 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍에 상기 전지 상태 검지 수단이 끼워맞추어진, 집합 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속의 판과 상기 절연성의 판이 접착에 의해 일체적으로 고착된, 집합 전지.
  12. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 금속의 판이 상기 절연성의 판에 의해 유지된, 집합 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전지 홀더의 재료는 절연성인, 집합 전지.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전지는 금속제의 전지 케이스를 포함하는, 집합 전지.
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