KR102017089B1 - 조 전지 - Google Patents

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KR102017089B1
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도시키 구스노키
요시히로 마스다
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

본 발명은, 단(單) 전지의 수량을 변경해도 간단하게 절연 부재를 준비하고, 단 전지와 함께 내장할 수 있는 조(組) 전지를 제공한다. 조 전지는, 스택(stack) 케이스(2), 스페이서(8), 및 절연 부재로서의 중간 커버 부재(11)를 구비한다. 스택 케이스(2)에는, 복수의 단 전지(7)가 병설되어 수용되어 있다. 스페이서(8)는 인접하는 단 전지(7) 사이에 설치되어 있다. 중간 커버 부재(11)는, 각각의 단 전지(7)마다 설치되고, 단 전지(7)의 단자가 설치된 면에 배치된다. 중간 커버 부재(11)는, 단 전지(7)의 단자(41, 42) 사이의 면과 대향하는 기부(基部)(56)와, 기부(56)의 양단에 설치되어 단 전지(7)의 단자(41, 42)를 덮는 단자 절연부(57)를 구비한다. 중간 커버 부재(11)는 스페이서(8)에 장착되어 있다.

Description

조 전지{ASSEMBLED BATTERY}
본 발명은, 복수의 단(單) 전지가 조합된 조(組) 전지, 상세하게는 인접하는 단 전지의 단자 사이의 절연 부재의 구조에 관한 것이다.
특허 문헌 1, 특허 문헌 2에 기재된 바와 같은 복수의 단 전지를 조합한 조 전지에서는, 단 전지와 조 전지를 수용하는 금속제의 케이스와의 사이의 단락(短絡), 또는 단 전지 사이의 단락을 방지하기 위해, 절연 부재를 설치할 필요가 있다.
조 전지는 다수의 단 전지로 구성되지만, 그 단 전지의 수량은 용도에 따라 변경된다. 이와 같은 조 전지에 있어서, 단 전지의 수량이 변경될 때마다 절연 부재를 새롭게 설계하여 제조하는 것은, 설계 작업의 복잡화, 새로운 금형의 필요성, 조립 작업의 변경의 필요성이 생기게 하는 데 더하여 다수 부품의 재고를 확보할 필요성이 생기게 한다.
일본공개특허 제2010-272251호 공보 일본공개특허 제2011-76967호 공보
본 발명은, 단 전지의 수량을 변경해도 간단하게 절연 부재를 준비하고, 단 전지와 함께 내장할 수 있는 조 전지를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 복수의 단 전지와, 상기 복수의 단 전지를 병설하여 수용한 케이스와, 각각의 상기 단 전지마다 설치되고, 상기 단 전지의 단자가 설치된 면에 설치된 절연 부재를 구비하는, 조 전지를 제공한다. 바람직하게는, 상기 절연 부재는 상기 단 전지의 단자를 덮는 단자 절연부를 구비한다. 또한, 서로 인접하는 상기 단 전지 사이에 설치된 스페이서를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연 부재는 상기 스페이서에 장착되어 있는 것이 바람직하다.
상기 스페이서는, 인접하는 상기 단 전지의 접속되지 않는 단자 사이에 배치되는 절연벽을 구비하고, 상기 절연 부재는 상기 절연벽에 장착되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 커버 부재와 스페이서의 절연벽에 의해 인접하는 단 전지의 단자 사이의 절연을 유효하게 확보할 수 있다.
본 발명의 일 태양(態樣; aspect)에서는, 상기 절연벽에 한 쌍의 걸어맞춤공을 형성하고, 상기 한 쌍의 걸어맞춤공의 한쪽의 걸어맞춤공에, 상기 절연벽을 사이에 두고 대향하는 상기 조 전지의 한쪽의 상기 절연 부재에 형성한 걸어맞춤 돌기를 걸어맞추고, 상기 한 쌍의 걸어맞춤공의 다른 쪽의 걸어맞춤공에, 상기 절연벽을 사이에 두고 대향하는 상기 조 전지의 다른 쪽의 상기 절연 부재에 형성한 걸어맞춤 돌기를 걸어맞춘다. 이와 같이 함으로써, 각각의 단 전지를 덮는 커버 부재를 스페이서의 절연벽에 대하여 간단하게 장착할 수 있다. 또한, 인접하는 커버 부재의 오(誤)조립을 방지할 수 있다.
상기 절연 부재의 단자 절연부에, 인접하는 상기 단 전지의 단자를 접속하는 버스 바(bus bar)를 노출시키는 절결부(切缺部)를 형성하는 것이 바람직하다. 이 절결부의 스페이스를 이용하여 단자 또는 버스 바에 접속한 배선을 인출할 수 있다.
상기 절연 부재는, 인접하는 상기 절연 부재끼리가 서로 걸어맞추어지는 걸어맞춤부를 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 절연 부재를 서로 이격(離隔)되지 않도록 순차적으로 조립하여 갈 수가 있다.
상기 절연 부재는, 단 전지와 케이스의 사이에 꽂아지는 돌출부를 구비해도 된다. 이 돌출부에 의해, 케이스 내의 단 전지의 위치를 더욱 확실하게 유지하게 할 수 있다.
상기 절연 부재를 덮는 외측 커버를 설치해도 된다.
상기 절연 부재는, 상기 각각의 단 전지의 단자와 접속되는 하네스(harness)를 고정시키는 고정부를 구비해도 된다.
상기 절연 부재는, 상기 단 전지의 단자 사이의 면과 대향하고, 또한 상기 단자 절연부가 양단에 설치된 기부(基部)를 구비해도 된다.
본 발명에 의하면, 각각의 단 전지의 단자가 있는 면에 절연 부재를 설치하고, 상기 절연 부재를 각각의 단 전지마다 설치하였으므로, 조 전지에 사용되는 단 전지의 수량을 변경해도, 단 전지의 수에 맞추어 커버 부재의 수를 조정하는 것만으로 대응할 수 있어, 전용의 절연 부재를 새롭게 제조할 필요가 없어진다.
도 1은 본 발명에 관한 조 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 조 전지의 분해사시도이다.
도 3은 조 전지 어셈블리의 분해사시도이다.
도 4는 스택(stack) 케이스, 엔드 플레이트 및 스택 밖의 사시도이다.
도 5a는 스페이서의 사시도이다.
도 5b는 스페이서의 정면도이다.
도 6a는 2종류의 바닥 부재의 사시도
도 6b는 2종류의 바닥 부재의 단면도(斷面圖)이다.
도 7a는 2종류의 중간 커버 부재의 사시도이다.
도 7b는 중간 커버 부재의 단면도이다.
도 8은 스택 케이스에 바닥 부재, 단 전지 및 스페이서 세트를 수용하는 상황을 나타낸 사시도이다.
도 9는 스택 케이스에 수용된 단 전지 및 스페이서에 버스 바 및 중간 커버 부재를 장착하는 상황을 나타낸 사시도이다.
도 10은 조립된 조 전지의 단면도이다.
도 11은 하네스의 배선 상태를 나타낸 조 전지의 평면도이다.
도 12는 조 전지의 냉각 유로를 나타낸 단면도이다.
도 13은 단 전지의 단자 주위의 절연 구조를 나타낸 단면도이다.
도 14는 제1 및 제2 중간 커버 부재를 장착하는 상황을 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 명세서에서는, 설명의 편의 상, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수평면 내에서 서로 직교하는 X, Y축과 이들 X축, Y축과 직교하는 연직면(鉛直面) 내의 Z축을 설정한다. X축, Y축, Z축과 평행한 방향을 각각, X 방향, Y 방향, Z 방향이라고 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 조 전지(1)를 나타낸다. 이 조 전지(1)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 나누어, 스택 케이스(2), 엔드 플레이트(3a, 3b), 조립 샤프트(4), 스택 외측 커버(5), 및 조 전지 어셈블리(6)로 구성되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 스택 케이스(2)는 강판으로 제조되어 있다. 스택 케이스(2)는, X 방향 및 Y 방향으로 연장되는 직사각형의 바닥판(12)과, 바닥판(12)의 Y 방향의 양단에 Z 방향으로 상승하는 좌벽부(13a), 우벽부(13b)로 구성되어 있다. 스택 케이스(2)의 X 방향의 양단 및 Z 방향의 상단은 개방되어 있다.
바닥판(12)은, 중앙부가 Y 방향의 양 단부보다 약간 높게 형성된 볼록부(14)를 가지고 있다. 볼록부(14)는, 바닥판(12)을 보강하고, 또한 후술하는 바닥 부재(9)의 오목부(54)가 X 방향으로 이동 가능하게 걸어맞추어지도록 형성되어 있다.
좌벽부(13a) 및 우벽부(13b)는, 외벽(15)과 내벽(16)으로 이루어져 있다. 외벽(15)의 하단은, 바닥판(12)의 Y 방향의 양단과 연속되도록, 바닥판(12)과 일체로 형성되어 있다. 내벽(16)의 하단은 바닥판(12)에 접합되어 있다. 외벽(15)과 내벽(16)의 상단부(17)는 서로 접근하는 방향으로 L자형으로 굴곡되어 접합되어 있다.
좌벽부(13a)의 외벽(15)과 내벽(16) 사이에는, X 방향으로 연장되고, 또한 Y 방향의 양 측단이 외벽(15)과 내벽(16)에 접합된 2개의 리브(18a, 18b)가 형성되어 있다. 상부 리브(18a)보다 위쪽의 외벽(15)과 내벽(16) 사이의 공간은, 제1 냉매 통로(19)를 형성하고 있다. 하부 리브(18b)보다 아래쪽의 외벽(15)과 내벽(16) 사이의 공간은, 제2 냉매 통로(20)를 형성하고 있다. 제1 냉매 통로(19)의 X 방향과 직각인 단면은, 제2 냉매 통로(20)의 X 방향과 직각인 단면보다 작게 형성되어 있다. 제1 냉매 통로(19)와 제2 냉매 통로(20)의 대소는, 단 전지(7)의 표면 온도가 높은 부분에 많은 냉매가 흐르도록 결정하면 되고, 본 실시예의 형상에 한정되지는 않는다.
우벽부(13b)에도, 마찬가지로, 리브(18a, 18b)에 의해 제3 냉매 통로(21)와 제4 냉매 통로(22)가 형성되어 있다.
좌벽부(13a)의 내벽(16)에는 제1 냉매 통로(19)와 연통되는 복수의 제1 개구부(23)가 X 방향으로 후술하는 스페이서(8)의 배열 간격과 같은 일정 간격으로 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 냉매 통로(20)와 연통되는 복수의 제2 개구부(24)가 X 방향으로 제1 개구부(23)와 같은 일정 간격으로 형성되어 있다. 제1 개구부(23)와 제2 개구부(24)는, X 방향의 폭은 같지만, Z 방향의 길이가 상이하고, 제1 개구부(23)는 제2 개구부(24)보다 작다. 제1 냉매 통로(19)와 제2 냉매 통로(20)와 마찬가지로, 제1 개구부(23)와 제2 개구부(24)의 면적의 대소는, 단 전지(7)의 표면 온도가 높은 부분에 많은 냉매가 흐르도록 결정하면 되고, 본 실시예의 형상에 한정되지는 않는다.
우벽부(13b)의 내벽(16)에도, 좌벽부(13a)의 제1 개구부(23)와 제2 개구부(24)와 같은 제3 개구부(25)와 제4 개구부(26)가 형성되어 있다.
벽부(13a, 13b)의 상단부(17)에는, 스택 외측 커버(5)를 나사로 고정하기 위한 너트(27)가 고착되어 있다.
엔드 플레이트(3a, 3b)는, 스택 케이스(2)의 X 방향의 양단의 개구를 폐쇄하는 판형의 부재이다. 도 4에 있어서 좌측의 엔드 플레이트(3a)의 일단부에는, 스택 케이스(2)의 좌벽부(13a)의 제1 냉매 통로(19)와 연통되는 제1 냉매 입구(28)와, 제2 냉매 통로(20)와 연통되는 제2 냉매 입구(29)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 우측의 엔드 플레이트(3b)의 단부에는, 스택 케이스(2)의 우벽부(13b)의 제3 냉매 통로(21)와 연통되는 제1 냉매 출구(30)와, 제4 냉매 통로(22)와 연통되는 제2 냉매 출구(31)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 냉매 입구(28, 29), 제1 및 제2 냉매 출구(30, 31)는, 스택 케이스(2)에 면하는 둘레부에, 스택 케이스(2)를 향해 돌출하는 돌출부(32)를 가지고, 각각의 돌출부(32)는 제1 및 제2 냉매 통로(19, 20), 제3 및 제4 냉매 통로(21, 22)에 삽입되어 있고, 냉각 매체가 스택 케이스(2)와 엔드 플레이트(3a, 3b) 사이의 간극(間隙)으로부터 누출되지 않도록 되어 있다. 엔드 플레이트(3a, 3b)의 상단면에는, 후술하는 스택 외측 커버(5)의 삽입편(39)이 꽂아지는 슬릿(33)이 형성되어 있다. 또한, 엔드 플레이트(3a, 3b)의 상단면의 중앙에는, 하네스 인출용의 절결부(34)가 형성되어 있다.
조립 샤프트(4)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스택 케이스(2)의 2개의 리브(18a, 18b) 사이에 삽통(揷通)되는 환봉(丸棒)이다. 조립 샤프트(4)는 중앙의 대경부(大徑部)(35)와 양단의 소경부(小徑部)(36)로 되어 있다. 샤프트(4)의 양단의 소경부(36)에는 너트(37)를 장착하기 위한 나사가 형성되어 있다. 샤프트(4)의 중앙의 대경부(35)의 길이는, 스택 케이스(2)의 X 방향의 길이보다 길게 형성되고, 샤프트(4)의 양단의 소경부(36)에 엔드 플레이트(3a, 3b)를 통하여 너트(37)를 체결했다고 해도 스택 케이스(2)를 압쇄(壓碎)하지 않도록 형성되어 있다.
도 4로 돌아와 설명한다. 스택 외측 커버(5)는, 도전성을 가지는 재료인 금속판, 구체적으로는 강판으로부터 제조되어 있다. 스택 외측 커버(5)의 Y 방향의 양단에는, Z 방향으로 스택 케이스(2)를 향해 절곡함으로써, 스택 케이스(2)의 상단부(17)에 나사 고정되는 장착편(38)이 형성되어 있다. 스택 외측 커버(5)의 X 방향의 양단에는, Z 방향으로 엔드 플레이트(3a, 3b)를 향해 절곡함으로써, 엔드 플레이트(3a, 3b)의 슬릿(33)에 꽂아지는 삽입편(39)이 형성되어 있다. 스택 외측 커버(5)는, 내면 중앙부에 Y 방향의 양 단부보다 약간 낮게 형성된 볼록부(40)를 가지고 있다. 볼록부(40)는, 스택 외측 커버(5)를 보강하고, 또한 후술하는 중간 커버 부재(11)의 오목부(71)에 걸어맞추어져, 중간 커버 부재(11)를 누르도록 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 외측 커버(5)는 스택 케이스(2)에 장착되어 있다. 그러나, 예를 들면, 차량의 바닥, 시트 등으로 조 전지 어셈블리(6)의 상부를 폐쇄함으로써, 외측 커버(5)를 대체할 수 있다. 바꾸어 말하면, 스택 케이스(2) 내에 수용된 단 전지(7)를 후술하는 중간 커버 부재(11)로 보호할 수 있는 한, 본 실시예의 외측 커버(5)와 같은 부재는 반드시 필요한 것은 아니다.
도 3에 있어서, 조 전지 어셈블리(6)는, 복수의 단 전지(7)와, 조 전지(7)보다 1개 많은 스페이서(8)와, 조 전지(7)와 같은 수의 바닥 부재(9)와, 조 전지(7)보다 1개 적은 버스 바(10)와, 조 전지(7)와 같은 수의 중간 커버 부재(11)로 구성되어 있다. 중간 커버 부재(11)는, 본 발명의 절연 부재의 일례이다. 중간 커버 부재(11)는, 스택 케이스(2)의 위쪽의 개구부를 덮는 외측 커버(5)와, 단 전지(7)의 단자(41, 42)가 있는 면과의 사이에 위치한다.
본 실시예에서는, 단 전지(7)는, 리튬 이온 전지 등의 비수(非水) 2차 전지이다. 단 전지(7)는, 스택 케이스(2)의 좌벽부(13a)와 우벽부(13b) 사이에 수용 가능한 X 방향의 폭과 Y 방향의 안쪽과 Z 방향의 높이를 가지고 있다. 단 전지(7)는, 상면에 플러스와 마이너스의 전극(41, 42)을 가지고 있다. 단 전지(3)는, 문자 그대로 단일의 전지라도 되고, X 방향으로 줄지어 설치되어 복수의 소(小) 전지의 유닛으로 구성되어 있어도 된다.
도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 스페이서(8)는, 합성 수지로 성형되어 있다. 스페이서(8)는, Y 방향으로 연장되는 상측 바(bar)(43)와 하측 바(44)를 가지고, 이들 상측 바(43)와 하측 바(44) 사이에, 제1 요철부(凹凸部)(45)와, 제2 요철부(46)와, 스트레이트부(47)가 형성되어 있다.
제1 요철부(45)는, X 방향으로부터 본 제1 면에, 오목부와 볼록부가 Z 방향으로 교호적(交互的)으로 파형(波形)으로 형성되고, 제1 면의 배면측의 제2 면에도, 오목부와 볼록부가 Z 방향으로 교호적으로 파형으로 형성되어 있다. 제2 요철부(46)는, 상기 제1 요철부(45)와 마찬가지로, 오목부와 볼록부가 교호적으로 파형으로 형성되어 있지만, 제1 요철부(45)의 오목부와 볼록부가 반대로 형성되어 있다. 스트레이트부(47)는, 상측 바(43)와 하측 바(44)를 연결하고, Z 방향으로 똑바로 연장되어, 스페이서(8)가 Z 방향으로 신장되는 것을 방지하는 것이다.
스페이서(8)의 상측 바(43)의 상단의 일단측에는, 단 전지(7)의 단자(41, 4)보다 큰 Y 방향의 폭을 가지는 절연벽(48)이 위쪽으로 돌출되도록 일체로 형성되어 있다. 절연벽(48)을 스페이서(8)와 일체로 형성함으로써, 절연벽(48)을 별개로 별개의 부품으로서 설치할 필요가 없으므로, 부품수가 감소한다. 절연벽(48)에는 2개의 걸어맞춤공(49a, 49b)이 Y 방향으로 나란히 형성되어 있다. 걸어맞춤공(49a, 49b)에는, 후술하는 중간 커버 부재(11)의 걸어맞춤 돌기(65)가 걸어맞추어지도록 되어 있다.
스페이서(8)의 하측 바(43)의 하단의 양측분에는, 각각 한 쌍의 걸어맞춤 클로우(claw)(50a, 50b)가 형성되어 있다. 걸어맞춤 클로우(50a, 50b)는, 탄성 암(arm)의 선단에 클로우를 형성함으로써, 후술하는 바닥 부재(9)의 걸어맞춤공(53)에 걸어맞추어지도록 되어 있다.
도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 바닥 부재(9)는, 합성 수지로 성형되어 있다. 바닥 부재(9)는, 각각의 단 전지(7)에 대응하여 설치되어 있다. 바닥 부재(9)는, 상면에 1개의 단 전지(7)가 탑재되는 기부(基部)(51)와, 기부(51)의 Y 방향 양단으로부터 Z 방향으로 상승하는 돌출편(52)으로 되어 있다.
기부(51)에는, 일측단에 스페이서(8)의 한 쌍의 걸어맞춤 클로우(50a, 50b)가 걸어맞추어지는 걸어맞춤공(53)이 형성되어 있다. 기부(51)의 바닥면에는, 전술한 스택 케이스(2)의 볼록부(14)가 걸어맞추어지는 오목부(54)가 형성되어 있다. 기부(51)에는, 다수의 개소에 경량화, 및 성형 시의 싱크마크(sink mark)를 방지하기 위해, 긴 구멍(55)이 형성되어 있다. 돌출편(52)은, 스택 케이스(2)의 좌우 벽부(13a, 13b)와 단 전지(7) 사이의 간극에 개재(介在)되어, 단 전지(7)의 Y 방향의 이동을 방지하고 있다.
조 전지 어셈블리(6)의 X 방향의 양단에 위치하는 바닥 부재(9a)는, 2개의 스페이서(8)가 장착되도록, 기부(51)의 양 측단에 걸어맞춤공(53)이 형성되어 있으므로, 다른 바닥 부재(9)보다 광폭(廣幅)으로 형성되어 있다.
도 3으로 돌아와 설명한다. 버스 바(10)는, 도전성의 판형 재료로 이루어지고, 인접하는 단 전지(7)의 플러스극 단자(41)와 마이너스극 단자(42)를 전기적으로 접속한다.
도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 중간 커버 부재(11)는, 합성 수지로 성형되어 있다. 중간 커버 부재(11)는, 각각의 단 전지(7)에 대응하여 설치되어 있다. 중간 커버 부재(11)는, 제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)의 2종류로 구성되어 있다. 중간 커버 부재(11)는, 단 전지(7)의 단자(41, 42)가 있는 면을 볼 때 단 전지(7)의 단변(短邊) 방향의 치수와 대략 같은 폭을 가지고, 단 전지(7)의 장변(長邊) 방향의 치수와 대략 같은 길이를 가진다. 구체적으로는, 중간 커버 부재(11)의 폭은 단 전지(7)의 단자가 있는 면을 볼 때 단변 방향의 치수에 스페이서(8)의 두께를 더한 치수이며, 단 전지의 단변 방향으로 단 전지와 같은 피치로 설치되어 있다. 중간 커버 부재(11)의 길이는, 단 전지(7)의 장변 방향의 치수보다 양단의 후술하는 돌출부(58)의 분만큼 크다.
제1 중간 커버 부재(11a)는, 중앙의 기부(56)와, 기부(56)의 양측에 기부(56)보다 높게 형성된 단자 절연부(57)와, 단자 절연부(57)의 끝보다 Z 방향을 따라 하방향으로 돌출하는 돌출부(58)로 되어 있다. 제1 중간 커버 부재(11a)의 기부(56)의 폭은, 단 전지(7)의 단자(41, 42)가 있는 면을 볼 때 단 전지(7)의 단변 방향의 치수와 같은 폭을 가진다. 또한, 제1 중간 커버 부재(11a)의 좌우의 단자 절연부(57, 57) 사이의 기부(56)의 길이는, 단 전지(7)의 장변 방향의 치수와 같은 길이를 가진다.
기부(56)의 상면 중앙에는, X 방향의 일측단에, 절결부(59)가 형성되고, 이 절결부(59)의 대향하는 둘레부에, 하네스를 고정하기 위한 한 쌍의 벤딩 암(bending arm)으로 이루어지는 고정부(60)가 형성되어 있다. 또한, 기부(56)의 상면의 일단부에는, 한쪽의 측단의 위치로부터 중앙을 향해 Y 방향으로 연장되는 제1 안내부(61a)와, 제1 안내부(61a)의 끝으로부터 다른 쪽의 측단을 향해 X 방향으로 연장되는 제2 안내부(61b)로 이루어지는 안내부(61)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 기부(56)의 상면의 타단부에는, 한쪽의 측단의 위치로부터 중앙을 향해 Y 방향으로 연장되는 제1 안내부(61a)와, 제1 안내부(61a)의 끝으로부터 다른 쪽의 측단을 향해 X 방향으로 연장되는 제2 안내부(61b)로 이루어지는 안내부(61)가 형성되어 있다. 또한, 기부(56)의 양 단부에는 경량화, 재료 삭감, 성형 불량 방지를 위한 개구(62)가 형성되어 있다.
단자 절연부(57)에는, 한쪽 에지에 절결부(63)가 형성되어 있다. 절결부(63)는, 제1 중간 커버 부재(11a)를 단 전지(7) 상에 장착했을 때, 단 전지(7)의 단자(41, 42)의 위쪽에 위치하고, 또한 단자(41, 42)의 대략 절반이 노출되도록 한 위치에 형성되어 있다. 이 절결부(63)를 형성함으로써, 후에 설명하는 바와 같이, 중간 커버 부재(11)를 단 전지(7)에 장착한 후에, 계측 기기와 접속하기 위한 배선을 단자(41, 42) 또는 버스 바(10)에 대하여 접속하고, 또한 중간 커버 부재(11)로부터 인출할 수 있다. 단자 절연부(57)의 다른 쪽 에지에 설치한 보강 리브(64)에는, 스페이서(8)의 절연벽(48)과 대향하고, 또한 절연벽(48)의 걸어맞춤공(49a, 49b)의 한쪽에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 돌기(65)가 형성되어 있다.
돌출부(58)에는, X 방향 양측 에지에 보강 리브(66)가 형성되고, 보강 리브(66)를 연결하여 상자형으로 하는 보강판(67)이 형성되어 있다. 보강 리브(66)의 상단에는, 걸어맞춤홈(68)이 형성되어 있다. 양 보강 리브(66)의 하단은 아래쪽을 향해 끝이 가늘게 된 테이퍼(69)가 형성되어 있다.
제2 중간 커버 부재(11b)는, 고정부(60)와, 걸어맞춤 돌기(65), 걸어맞춤홈(68)을 제외하고, XY 평면을 볼 때, 제1 중간 커버 부재(11a)와 거울 대칭으로 형성되어 있다. 제2 중간 커버 부재(11b)의 기부(56)의 고정부(60)는, 제1 중간 커버 부재(11a)의 고정부(60)와 같은 사이드 에지에 형성되어 있지만, X 방향의 중심선 C에 대하여 반대측에 형성되어 있다. 제2 중간 커버 부재(11b)의 단자 절연부(57)의 걸어맞춤 돌기(65)는, 제1 중간 커버 부재(11a)의 단자 절연부(57)의 걸어맞춤 돌기(65)와 반대의 사이드 에지에 형성되고, 또한 X 방향의 중심선 C로부터 이격되어 형성되어 있다. 제2 중간 커버 부재(11b)의 돌출부(58)에는, 제1 중간 커버 부재(11a)의 걸어맞춤홈(68)과 걸어맞추어지는 걸어맞춤 돌기(70)가 형성되어 있다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 조 전지(1)의 조립 수순에 대하여 설명한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 스택 케이스(2)의 리브(18a, 18b) 사이에 샤프트(4)를 삽통하고, 상기 샤프트(4)의 일단에 엔드 플레이트(3a)를 통하여 너트(32)를 장착하고, 엔드 플레이트(3a)를 스택 케이스(2)의 일단에 닿게 하고, 스택 케이스(2)의 타단은 개방하여 둔다. 이 엔드 플레이트(3a)는 조 전지 어셈블리(6)를 수용한 후에 장착해도 된다.
다음에, 스페이서(8)의 하단의 걸어맞춤 클로우(50a, 50b)를 바닥 부재(9)의 걸어맞춤공(53)에 걸어맞추어 스페이서(8)와 바닥 부재(9)를 일체로 하고, 바닥 부재(9)에 단 전지(7)를 탑재한다. 이 스페이서(8), 바닥 부재(9), 및 단 전지(7)의 1조를 스택 케이스(2)의 개방된 단부로부터 삽입하고, 바닥 부재(9)의 오목부(54)를 스택 케이스(2)의 볼록부(14)에 걸어맞추고, 스택 케이스(2)의 안쪽을 향해 X 방향으로 슬라이드시켜 스택 케이스(2) 내에 수용한다. 동일하게 하여 다른 모든 스페이서(8), 바닥 부재(9), 및 단 전지(7)의 1조를 스택 케이스(2)에 수용한다. 그리고, 최후의 바닥 부재(9a)에는 양단에 스페이서(8)를 장착하고, 단 전지(7)가 2개의 스페이서(8, 8)에 끼워지도록 한 상태에서, 스택 케이스(2)에 수용한다. 스페이서(8)는, 절연부(48)가 X 방향으로부터 볼 때 좌우 교호적으로 되도록 배치한다. 이와 같이 하면, 스페이서(8)의 절연벽(48)은, 조 전지(1)의 단자측, 즉 Z 방향에서 볼 때, 조 전지의 일단의 단 전지로부터 타단의 단 전지를 향하는 방향, 즉 X 방향으로 지그재그형으로 배치된다.
여기서, 오조립에 의해, 스페이서(8)의 절연벽(48)이 지그재그 배치로 되어 있지 않은 경우에는, 잘못하여 배치된 스페이서(8)의 절연벽(48)을 위쪽으로 당기면, 스페이서(8)의 걸어맞춤 클로우(50a, 50b)가 바닥 부재(9)의 걸어맞춤공(53)으로부터 빠지므로, 스페이서(8)만을 인출할 수 있어, 정확한 방향으로 배치할 수 있다. 스페이서(8)에는 절연벽(48)이 일체로 형성되어 있으므로, 절연벽(48)을 별개로 장착할 필요가 없어, 단자(41, 42) 주위의 구조가 간단해지는 데 더하여 스페이서(8)만을 장착하면 되므로, 조립이 용이하게 된다.
모든 스페이서(8), 바닥 부재(9, 9a), 및 단 전지(7)를 스택 케이스(2)에 수용한 후, 스택 케이스(2)의 개방단에 엔드 플레이트(3b)를 닿게 하여 엔드 플레이트(3b)로부터 돌출되는 샤프트(4)에 너트(32)를 장착하여 체결한다. 이 때, 샤프트(4)의 대경부(35)는 스택 케이스(2)의 길이보다 길므로, 너트(32)를 체결해도 엔드 플레이트(2)의 X 방향의 길이는 샤프트(4)의 대경부(35)의 길이보다 줄어들지 않으므로, 스택 케이스(2)가 압쇄되지은 않는다.
이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 인접하는 단 전지(7)의 전극(41, 42)에 버스 바(10)를 장착하고, 모든 단 전지(7)를 직렬로 접속한다.
다음에, 중간 커버 부재(11a, 11b)를 각각의 단 전지(7) 상에 장착한다. 이 때, 제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)를 교호적으로 장착한다. 즉, 인접하는 2개의 단 전지(7, 7)의 버스 바(10)와 접속되는 일단측에서는 절결부(63)와 절결부(63)가 대향하여 버스 바(10)를 향하도록 하고, 버스 바(10)와 접속되지 않는 타단측에서는 걸어맞춤 돌기(65)와 걸어맞춤 돌기(65)가 대향하도록 한다. 또한, 제1 중간 커버 부재(11a)의 걸어맞춤홈(68)에 제2 중간 커버 부재(11b)의 걸어맞춤 돌기(70)를 서로 이격되지 않도록 걸어맞춘다.
또한, 중간 커버 부재(11a, 11b)의 각각의 단 전지(7)로의 장착 시에, 제1 중간 커버 부재(11a)의 걸어맞춤 돌기(65)를 스페이서(8)의 인접하는 한쪽의 걸어맞춤공(49a)에 걸어맞추고, 제2 중간 커버 부재(11b)의 걸어맞춤 돌기(65)를 스페이서(8)의 인접하는 다른 쪽의 걸어맞춤공(49b)에 걸어맞춘다. 이와 같이, 걸어맞춤 돌기(65)를 걸어맞춤공(49a, 49b)에 걸어맞춤으로써, 제1 및 제2 중간 커버 부재(11a, 11b)가 스페이서(8)에 대하여 착탈(着脫) 가능하게 장착된다. 여기서, 도 14에 나타낸 바와 같이, 제2 중간 커버 부재(11b)를 좌우 반대로 장착하도록 해도, 제2 중간 커버 부재(11b)의 걸어맞춤 돌기(65)가 걸어맞추어지는 걸어맞춤공(49a)에는 이미 제1 중간 커버 부재(11a)의 걸어맞춤 돌기(65)가 걸어맞추어져 있으므로, 제2 중간 커버 부재(11b)를 장착할 수 없다. 또한, 이미 장착한 제1 중간 커버 부재(11a)의 옆으로 또한 같은 제1 중간 커버 부재(1a)를 장착했다고 해도, 절연벽(48)의 걸어맞춤공(49a, 49b)에 걸어맞추어야 할 걸어맞춤 돌기(65)는 반대측에 있으므로, 장착할 수 없다. 이로써, 중간 커버 부재(11a, 11b)의 오조립을 방지할 수 있다.
도 13은 인접하는 단 전지(7, 7)의 단자(41, 42) 주위의 절연 구조를 나타낸다. 단자(41, 42) 사이에는 스페이서(8)의 절연벽(48)이 위치하고 있다. 또한, 절연벽(48)에는, 걸어맞춤공(49a, 49b)에 걸어맞춤 돌기(65)가 걸어맞추어짐으로써, 제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)의 각각의 단자 절연부(57)가 장착되어 있다. 그러므로, 절연벽(48)과 단자 절연부(57)에 의해, 도 13에 있어서 좌측의 단 전지(7)의 단자(41)로부터 우측의 단 전지(7)의 단자(42)에 이르는 긴 연면(沿面) 거리가 확보되고, 인접하는 단 전지(7, 7)의 단자(41, 42)는 전기적으로 충분히 절연되어 있다. 또한, 스페이서(8)에 제1 및 제2 중간 커버 부재(11a, 11b)를 장착하였으므로, 예를 들면, 조 전지가 차량 탑재된 경우의 진동에 대하여, 중간 커버 부재(11a, 11b) 및 스페이서(8)의 단 전지에 대한 위치가 확실하게 유지된다. 그 결과, 단 전지(7)에 대한 변위에 기인하여 제1 및 제2 중간 커버 부재(11a, 11b)의 단자 절연부(57)에 의한 절연성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)의 돌출부(58)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 스택 케이스(2)의 벽부(13a, 13b)와 단 전지(7) 사이에 삽입되므로, 단 전지(7)의 Y 방향의 어긋남이 방지된다. 그리고, 단 전지(7)의 X 방향의 어긋남을 방지하기 위해, 엔드 플레이트(3a, 3b)와 이에 대향하는 스페이서(8)와의 사이에 판스프링 등의 탄성 부재를 개재하도록 해도 된다.
다음에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 단자 절연부(57)의 절결부(63)를 통하여 각각의 단자(41, 42)에 전압 검출용의 하네스를 접속한다[절결부(63)를 통하여 버스 바(10)에 전압 검출용의 하네스를 접속해도 된다]. 인접하는 제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)의 제1 안내 부재(61a)가 형성하는 가이드홈을 따라 중앙을 향해 배선하고, 중앙에서 90°로 굴곡시켜, 인접하는 제2 안내 부재(61b)가 형성하는 가이드홈을 따라 배선하고, 고정부(60)에 적절하게 고정하면서 엔드 플레이트(3a, 3b)의 절결부(34)를 거쳐 스택 케이스(2)의 외부로 도출한다.
배선을 종료하면, 스택 케이스(2)의 상부 개구에 스택 외측 커버(5)를 탑재하고, 스택 외측 커버(5)의 장착편(38)을 스택 케이스(2)의 양단의 상단부(17)에 중첩시키고, 스택 외측 커버(5)의 삽입편(39)을 엔드 플레이트(3a, 3b)의 슬릿(33)에 꽂고, 볼트 체결하여 장착한다. 이 때, 스택 외측 커버(5)의 볼록부(40)가, 제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)의 기부(56)와 그 양측의 단자 절연부(57) 사이의 단차(段差)에 의해 형성되는 오목부(71)에 끼워맞추어져, 제1 중간 커버 부재(11a)와 제2 중간 커버 부재(11b)가 단 전지(7)를 향해 가압된다. 각각의 단 전지(7)와 커버(5)는, 중간 커버 부재(11a, 11b)[특히 기부(56) 및 단자 절연부(57)]가 개재됨으로써 절연된다.
이상과 같이 하여 조 전지(1)의 조립이 완료되지만, 조립 수순은 이에 한정되지 않고, 모든 단 전지(7), 스페이서(8), 및 바닥 부재(9)를 스택 케이스(2)의 외측에서 조립하여 두고, 그 어셈블리(6)를 한번에 스택 케이스(2)에 수용해도 된다.
이어서, 조 전지(1)의 작용에 대하여 설명한다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 스택 케이스(2)의 좌벽부(13a)의 제1 냉매 통로(19)와 제2 냉매 통로(20)에 도입된 냉매는, 각각 내벽(16)의 제1 개구부(23)와 제2 개구부(24)로부터 스페이서(8)의 제1, 제2 요철부(45, 46)에 유입된다. 제1, 제2 요철부(45, 46)를 순차적으로 통과하는 동안에, 냉매는 인접하는 단 전지(7)를 냉각시킨다. 스페이서(4)의 제1, 제2 요철부(45, 46)를 모두 통과한 냉매는, 스택 케이스(2)의 우벽부(13b)의 제3 개구(25)와 제4 개구(26)를 통하여, 제3 냉매 통로(21)와 제4 냉매 통로(22)로 유출된다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 각종 변형이 가능하다. 예를 들면, 실시예에서는 스페이서(8)가 구비하는 절연벽(48)에 형성된 걸어맞춤공(49a, 49b)에 중간 커버 부재(11a, 11b)의 걸어맞춤 돌기(65)가 걸어맞추어짐으로써, 중간 커버 부재(11a, 11b)가 스페이서(8)에 장착되어 있다. 그러나, 중간 커버 부재(11a, 11b)에 걸어맞춤공을 형성하거나, 스페이서(8)에 걸어맞춤 돌기를 형성해도 된다. 또한, 중간 커버 부재(11a, 11b)는 스페이서(8)의 절연벽(48) 이외의 부분에 대하여 장착되어도 된다. 또한, 절연벽(48)은 스페이서(8)와 반드시 일체로 형성되어 있을 필요는 없다. 절연벽을 스페이서(8)와는 별개로 하고, 이와 같은 별개의 절연벽을 스페이서(8)에 장착해도 된다. 또한, 중간 커버 부재(11a, 11b)의 단자 절연부(57)에 절결부(63)를 형성하지 않는 구성도 가능하다. 또한, 전술한 바와 같이 외측 커버(5)를 설치하지 않는 구성도 가능하다.
1: 조 전지
2: 스택 케이스
5: 스택 외측 커버
7: 단 전지
8: 스페이서
10: 버스 바
11a, 11b: 중간 커버 부재(절연 부재)
41: 플러스극 단자
42: 마이너스극 단자
48: 절연벽
49a, 49b: 걸어맞춤공
56: 기부
57: 단자 절연부
58: 돌출부
63: 절결부
65: 걸어맞춤 돌기
68: 걸어맞춤홈
70: 걸어맞춤 돌기

Claims (12)

  1. 복수의 단(單) 전지;
    상기 복수의 단 전지를 병설하여 수용한 케이스;
    각각의 상기 단 전지마다 설치되고, 상기 단 전지의 단자가 설치된 면에 설치된 절연 부재;
    서로 인접하는 상기 단 전지 사이에 설치된 스페이서
    를 포함하고,
    상기 절연 부재는 상기 단 전지의 단자를 덮는 단자 절연부를 구비하며,
    상기 스페이서는, 인접하는 상기 단 전지의 접속되지 않는 단자 사이에 배치되는 절연벽을 구비하고,
    상기 절연 부재는 상기 스페이서의 상기 절연벽에 장착되어 있는, 조(組) 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연벽에 한 쌍의 걸어맞춤공을 형성하고,
    상기 한 쌍의 걸어맞춤공의 한쪽의 걸어맞춤공에, 상기 절연벽을 사이에 두고 대향하는 상기 조 전지의 한쪽의 상기 절연 부재에 형성한 걸어맞춤 돌기를 걸어맞추고,
    상기 한 쌍의 걸어맞춤공의 다른 쪽의 걸어맞춤공에, 상기 절연벽을 사이에 두고 대향하는 상기 조 전지의 다른 쪽의 상기 절연 부재에 형성한 걸어맞춤 돌기를 걸어맞춘, 조 전지.
  3. 복수의 단(單) 전지;
    상기 복수의 단 전지를 병설하여 수용한 케이스;
    각각의 상기 단 전지마다 설치되고, 상기 단 전지의 단자가 설치된 면에 설치된 절연 부재
    를 포함하고,
    상기 절연 부재는 상기 단자의 상면의 적어도 일부를 덮는 단자 절연부를 구비하며,
    상기 절연 부재의 단자 절연부에, 인접하는 상기 단 전지의 단자를 접속하는 버스 바(bus bar)를 노출시키는 절결부(切缺部)를 형성한, 조 전지.
  4. 복수의 단(單) 전지;
    상기 복수의 단 전지를 병설하여 수용한 케이스;
    각각의 상기 단 전지마다 설치되고, 상기 단 전지의 단자가 설치된 면에 설치된 절연 부재
    를 포함하고,
    상기 절연 부재는, 상기 각각의 단 전지의 단자와 접속되는 하네스(harness)를, 상기 각각의 단 전지의 플러스극 단자와 마이너스극 단자 사이에서 고정시키는 고정부를 구비하는, 조 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 인접하는 상기 절연 부재끼리가 서로 걸어맞추어지는 걸어맞춤부를 가지는, 조 전지.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 단 전지와 상기 케이스의 사이에 꽂아지는 돌출부를 구비하는, 조 전지.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재를 덮는 외측 커버를 더 구비하는, 조 전지.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 단 전지의 단자 사이의 면과 대향하고, 또한 상기 단자 절연부가 양단에 설치된 기부(基部)를 구비하는, 조 전지.
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