KR102076476B1 - 조전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의해, 배열 방향 (Y) 으로 배열된 복수의 단전지와, 복수의 상기 단전지 사이를 전기적으로 접속시키는 버스 바 (20) 를 구비하는 조전지가 제공된다. 버스 바 (20) 는, 상기 단전지로부터 이반되는 방향으로 굴곡되는 제 1 굴곡부 (22a) 와, 제 1 굴곡부 (22a) 와는 역의 방향으로 굴곡되는 제 2 굴곡부 (22b) 를 갖는다. 제 1 굴곡부 (22a) 와 제 2 굴곡부 (22b) 는, 배열 방향 (Y) 으로 나란히 배치되고, 각각 배열 방향 (Y) 과 교차하도록 버스 바 (20) 의 일단부로부터 타단부를 향해 연장되어 있다. 제 1 굴곡부 (22a) 는, 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향해 점차 넓어지도록 구성되어 있다. 제 2 굴곡부 (22b) 는, 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향해 점차 좁아지도록 구성되어 있다.

Description

조전지{BATTERY PACK}
본 발명은, 조전지에 관한 것이다. 상세하게는, 복수의 단(單)전지를 구비한 조전지에 관한 것이다.
복수의 단전지를 전기적으로 접속시킨 조전지는, 차량 구동용의 고출력 전원 등으로서 널리 사용되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1, 2 에는, 복수의 단전지의 외부 단자 사이를 버스 바로 직렬 접속시킨 조전지가 개시되어 있다. 특허문헌 1 의 도 1 등에는, 1 쌍의 전극 접속부와, 당해 1 쌍의 전극 접속부 사이에 개재되고, U 자상으로 굴곡된 부분을 갖는 연결부를 구비한 버스 바가 개시되어 있다. 특허문헌 1 에는, 이러한 버스 바를 사용하여 단전지의 외부 단자 사이를 접속시킴으로써, 단전지 간의 위치 어긋남을 흡수할 수 있는 취지가 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2013-191337호 일본 공개특허공보 2010-212155호
그러나, 본 발명자들의 검토에 의해, 특허문헌 1 에 기재되는 바와 같은 구성의 조전지는, 회전 방향의 변위에 약한 것이 새롭게 판명되었다. 즉, 조전지는, 자동차 등의 이동체에 탑재되는 경우, 진동이나 충격 등의 응력에 노출된다. 그러나, 특허문헌 1 의 조전지에서는, 예를 들어 진동이나 충격 등에 의해 「비틀림 방향」의 응력이 가해진 경우에, 그 응력이 외부 단자와 버스 바의 접속 부분에 집중되어 버린다. 그 결과, 외부 단자로부터 버스 바가 빠져, 단전지 간의 전기적인 접속이 절단될 우려가 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 비틀림 방향의 응력이 가해진 경우에도, 외부 단자와 버스 바의 전기적인 접속이 잘 절단되지 않는 조전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 의해, 배열 방향으로 배열된 복수의 단전지와, 복수의 상기 단전지 사이를 전기적으로 접속시키는 버스 바를 구비하는 조전지가 제공된다. 상기 버스 바는, 상기 단전지로부터 이반되는 방향으로 굴곡되는 제 1 굴곡부와, 상기 제 1 굴곡부와는 역의 방향으로 굴곡되는 제 2 굴곡부를 갖는다. 상기 제 1 굴곡부와 상기 제 2 굴곡부는, 상기 배열 방향으로 나란히 배치되어 있다. 상기 제 1 굴곡부와 상기 제 2 굴곡부는, 각각 상기 배열 방향과 교차하도록 상기 버스 바의 일단부로부터 타단부를 향해 연장되어 있다. 상기 제 1 굴곡부는, 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향해 점차 폭이 넓어지도록 구성되어 있다. 상기 제 2 굴곡부는, 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향해 점차 폭이 좁아지도록 구성되어 있다.
상기 조전지의 버스 바는, 2 개의 굴곡부를 갖는다. 2 개의 굴곡부는, 비틀림 방향으로부터 응력이 가해진 경우에, 폭이 좁은 측을 지지점으로 하여 폭이 넓은 측이 변형된다. 이로써, 비틀림 방향으로부터 가해진 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서, 외부 단자와 버스 바의 접속 부분에 있어서의 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 또, 대립하는 형상으로 굴곡되는 제 1 굴곡부와 제 2 굴곡부를 가짐으로써, 제 1 비틀림 방향으로의 변위뿐만 아니라, 제 1 비틀림 방향과 역방향의 제 2 비틀림 방향으로의 변위에 대해서도 바람직하게 대응할 수 있다. 그 결과, 외부 단자와 버스 바의 전기적인 접속이 잘 절단되지 않게 되어, 조전지의 내구성이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양태에서는, 상기 제 1 굴곡부와 상기 제 2 굴곡부는, 상기 버스 바의 중심을 기준으로 하는 점 대칭성, 및, 상기 버스 바의 상기 배열 방향에 있어서의 중심선을 기준으로 하는 선 대칭성 중 적어도 일방을 갖도록 배치되어 있다. 이로써, 제 1 비틀림 방향으로의 응력과, 제 1 비틀림 방향과 역방향의 제 2 비틀림 방향으로의 응력을, 균형있게 완화시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 양태에서는, 상기 단전지는, 발전 요소와, 상기 발전 요소를 수용하는 전지 케이스와, 상기 전지 케이스의 외부에 부설된 외부 단자를 가지고 있다. 상기 버스 바는, 상기 외부 단자와 전기적으로 접속되어 있다. 상기 외부 단자와 상기 버스 바가 접속되는 위치에 용접 접합부가 형성되어 있다. 외부 단자와 버스 바가 용접 접합되어 있는 경우, 당해 용접 접합부가 일단 파단되면, 수복이 어렵다. 따라서, 외부 단자와 버스 바가 용접 접합되어 있는 경우, 본 발명을 적용하는 효과가 보다 양호하게 발휘된다.
도 1 은, 일 실시형태에 관련된 조전지를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 도 1 의 버스 바를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 도 1 의 버스 바를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 도 1 의 버스 바를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 5 는, 다른 실시형태에 관련된 버스 바를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6 은, 다른 실시형태에 관련된 버스 바를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 적절히 도면을 참조하면서, 여기서 개시되는 조전지의 일 실시형태를 설명한다. 또한, 여기서 설명되는 실시형태는, 당연하게도 특별히 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태의 조전지 (1) 를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 조전지 (1) 는, 4 개의 단전지 (10) 와, 이들 단전지 (10) 를 서로 전기적으로 접속시키는 3 개의 버스 바 (20) 를 구비하고 있다. 또한, 이하의 도면에 있어서, 부호 U, D, F, Rr, L, R 은, 각각 상, 하, 전, 후, 좌, 우를 의미하는 것으로 한다. 또, 부호 Y 는 단전지 (10) 가 나열된 배열 방향, 부호 X 는 부호 Y 와 직교하고 단전지 (10) 의 장변을 따른 연신 방향, 부호 Z 는 단전지 (10) 의 높이 방향을 각각 의미하는 것으로 한다. 단, 이것들은 설명의 편의상의 방향으로, 조전지 (1) 의 설치 양태를 전혀 한정하는 것은 아니다.
복수의 단전지 (10) 는 모두 편평한 각형 (角型) 이며, 동일 형상을 가지고 있다. 복수의 단전지 (10) 는, 1 쌍의 평탄한 측면 (광폭면) 이 서로 대향하도록, 배열 방향 (Y) (도 1 의 전후 방향) 을 따라 일렬로 나열되어 있다. 복수의 단전지 (10) 는, 도시되지 않은 구속 밴드 등에 의해 일체적으로 유지되어 있다. 복수의 단전지 (10) 는, 복수의 버스 바 (20) 에 의해 직렬로 전기 접속되어 있다. 단, 조전지 (1) 를 구성하는 단전지 (10) 의 형상이나 사이즈, 개수, 배치, 접속 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 또, 복수의 단전지 (10) 사이에는, 예를 들어, 단전지 (10) 에서 발생하는 열을 효율적으로 방산시키기 위한 방열 부재나, 길이 조정 수단으로서의 스페이서 등이 배치되어 있어도 된다.
각 단전지 (10) 는, 도시되지 않은 발전 요소가 케이싱이 되는 전지 케이스에 수용되어 구성되어 있다. 단전지 (10) 의 구성에 대해서는 종래와 동일해도 되고, 특별히 한정되지 않는다. 단전지 (10) 는, 전형적으로는 충방전 가능한 이차 전지, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지이다. 발전 요소는, 전형적으로는 정극과 부극과 전해질을 가지고 있다. 정극과 부극은, 각각, 전하 담체를 가역적으로 흡장 및 방출 가능한 활물질을 함유하고 있다. 전해질은, 예를 들어, 비수용매와 리튬염 등의 지지염을 함유하고 있다. 전지 케이스는, 예를 들어, 알루미늄 등의 경량인 금속제이다.
각 단전지 (10) 의 상면 (10u) 에는, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 가 부설되어 있다. 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 연신 방향 (X) (도 1 의 좌우 방향) 에 있어서, 단전지 (10) 의 좌우의 단부에 배치되어 있다. 정극 단자 (12) 는, 예를 들어, 알루미늄, 니켈, 스테인리스 등의 금속제이다. 정극 단자 (12) 는, 전지 케이스의 내부에 배치된 정극 (도시 생략) 과 전기적으로 접속되어 있다. 부극 단자 (14) 는, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 등의 금속제이다. 부극 단자 (14) 는, 전지 케이스의 내부에 배치된 부극 (도시 생략) 과 전기적으로 접속되어 있다. 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 외부 단자의 일례이다. 단전지 (10) 는, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 를 통하여 충방전된다.
본 실시형태에서는, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 각각, 상단이 사각형인 평판 형상으로 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 각각, 단전지 (10) 의 상면 (10u) 과 평행한 평탄면을 가지고 있다. 또, 본 실시형태에서는, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 각각, 연신 방향 (X) 의 폭이 배열 방향 (Y) 의 폭보다 길다. 단, 정·부극 단자 (12, 14) 의 형상이나 사이즈, 배치 등은 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 각각, 볼트 형상의 나사 체결 부분을 가지고 있어도 된다.
배열 방향 (Y) 으로 이웃하는 단전지 (10) 의 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 는, 버스 바 (20) 에 의해 교대로 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 제 1 의 단전지 (10) 의 정극 단자 (12) 는, 버스 바 (20) 를 개재하여, 배열 방향 (Y) 으로 이웃하는 제 2 의 단전지 (10) 의 부극 단자 (14) 와 도통되어 있다. 본 실시형태에서는, 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 의 상기 평탄면을 덮도록 버스 바 (20) 가 배치되어 있다. 버스 바 (20) 는, 예를 들어 레이저 용접 등의 종래 공지된 접합 방법에 의해, 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 의 상기 평탄면과 접합되어 있다. 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 의 상기 평탄면과 버스 바 (20) 가 접속되는 위치에는, 도시되지 않은 용접 접합부가 형성되어 있다. 이로써, 버스 바 (20) 는 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 와 일체화되어 있다.
복수의 버스 바 (20) 는, 도전성의 연결 부재이다. 복수의 버스 바 (20) 는, 각각, 대체로 0.1 ∼ 10 mm, 예를 들어 0.5 ∼ 5 mm 정도의 두께를 갖는 판상의 부재이다. 복수의 버스 바 (20) 는, 각각, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 등의 금속제이다. 일반적으로, 조전지에 사용되는 버스 바의 개수는, (단전지의 개수 － 1) 개이다.
도 2 는 버스 바 (20) 의 사시도이다. 도 3 은 버스 바 (20) 의 높이 방향 (Z) 의 단면도이다. 도 4 는 버스 바 (20) 의 평면도이다. 도 2 ∼ 4 에 나타내는 바와 같이, 버스 바 (20) 는, 2 개의 단자 접속부 (21a, 21b) 와, 2 개의 단자 접속부 (21a, 21b) 사이에 개재되는 연결부 (22) 를 가지고 있다. 배열 방향 (Y) 에 있어서, 단자 접속부 (21a, 21b) 는, 양단 부분에 배치되어 있다. 연결부 (22) 는, 단자 접속부 (21a, 21b) 의 중간 부분에 배치되어 있다. 연결부 (22) 는, 단자 접속부 (21a, 21b) 로부터 연장되어 있다. 이와 같은 형상의 버스 바 (20) 는, 예를 들어 1 장의 금속판을 프레스 가공으로 굴곡시킴으로써 형성되어 있다.
단자 접속부 (21a, 21b) 는, 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 와 접속되는 부분이다. 단자 접속부 (21a, 21b) 는, 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 의 상기 평탄면을 따른 평판 형상을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 단자 접속부 (21a, 21b) 의 연신 방향 (X) 의 폭이 배열 방향 (Y) 의 폭보다 길다. 단자 접속부 (21a, 21b) 는, 평면에서 보았을 때 단전지 (10) 의 정극 단자 (12) 또는 부극 단자 (14) 와 동일한 형상이다. 단자 접속부 (21a, 21b) 의 평면에서 보았을 때의 면적은, 정극 단자 (12) 또는 부극 단자 (14) 의 평면에서 보았을 때의 면적과 동일하거나, 그보다 작으면 된다. 단, 단자 접속부 (21a, 21b) 의 형상이나 사이즈는 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 정극 단자 (12) 와 부극 단자 (14) 가 볼트 형상의 나사 체결 부분을 갖는 경우에는, 단자 접속부 (21a, 21b) 에, 당해 나사 체결 부분을 삽입 가능한 외경이고 높이 방향 (Z) 으로 관통하는 관통공을 가지고 있어도 된다.
연결부 (22) 는, 2 개의 단자 접속부 (21a, 21b) 를 전기적으로 접속시키는 부분이다. 본 실시형태에서는, 연결부 (22) 의 연신 방향 (X) 의 폭이 배열 방향 (Y) 의 폭보다 길다. 연결부 (22) 의 연신 방향 (X) 의 폭은 특별히 한정되지 않지만, 대체로 10 mm 이상, 예를 들어 20 mm 이상이고, 대체로 100 mm 이하, 예를 들어 50 mm 이하이면 된다. 연결부 (22) 의 배열 방향 (Y) 의 폭은 특별히 한정되지 않지만, 대체로 10 mm 이상, 예를 들어 20 mm 이상이고, 대체로 100 mm 이하, 예를 들어 50 mm 이하이면 된다. 이로써, 비틀림 방향의 응력을 보다 양호하게 완화시킬 수 있다.
연결부 (22) 는, 변곡선 (22M) 을 경계로 하여 배열 방향 (Y) 으로 2 개로 구분되어 있다. 변곡선 (22M) 은, 단자 접속부 (21a, 21b) 와 높이 방향 (Z) 의 위치가 동일한 점의 집합이다. 연결부 (22) 는, 1 개의 볼록부 (22a) 와, 1 개의 오목부 (22b) 를 가지고 있다. 볼록부 (22a) 는, 단전지 (10) 의 광폭면 을 따르도록, 높이 방향 (Z) 의 상방으로 굴곡되어 있다. 볼록부 (22a) 는, 단전지 (10) 로부터 이반되는 방향으로 굴곡되어 있다. 오목부 (22b) 는, 볼록부 (22a) 와는 역의 방향, 즉, 높이 방향 (Z) 의 하방으로 굴곡되어 있다. 오목부 (22b) 는, 단전지 (10) 에 근접하는 방향으로 굴곡되어 있다. 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 배열 방향 (Y) 을 따라 나란히 배치되어 있다. 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 각각 배열 방향 (Y) 과 교차하도록 연신되어 있다. 여기서는, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 가, 각각 연신 방향 (X) 을 따라 연장되어 있다. 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 버스 바 (20) 의 연신 방향 (X) 의 일단부로부터 타단부를 향해 연장되어 있다. 또한, 볼록부 (22a) 는 제 1 굴곡부의 일례이고, 오목부 (22b) 는 제 2 굴곡부의 일례이다.
볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 본 실시형태와 같이 각각 1 개씩이어도 되고, 볼록부 (22a) 및/또는 오목부 (22b) 가 2 개 이상의 복수여도 된다. 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 동일한 수여도 되고, 상이해도 된다. 볼록부 (22a) 의 수는, 예를 들어, (오목부 (22b) 의 수 ± 1) 이다. 볼록부 (22a) 및/또는 오목부 (22b) 가 복수인 경우, 1 개 또는 복수의 볼록부 (22a) 와, 1 개 또는 복수의 오목부 (22b) 는, 배열 방향 (Y) 으로 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 단면에서 보았을 때, 각각 사원추 (斜圓錐) 가 비스듬하게 절단된 듯한 곡면 형상을 이루고 있다. 높이 방향 (Z) 에 있어서, 볼록부 (22a) 의 굴곡 최대 높이 (Ha) 와 오목부 (22b) 의 굴곡 최대 높이 (Hb) 는, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 굴곡 최대 높이 (Ha, Hb) 는 특별히 한정되지 않지만, 비틀림 방향의 응력을 보다 양호하게 완화시키는 관점에서, 각각, 전형적으로는 1 ∼ 10 mm, 바람직하게는 1.5 mm 이상, 예를 들어 2 ∼ 5 mm 정도이면 된다. 굴곡 최대 높이 (Ha, Hb) 는, 예를 들어, 정극 단자 (12) 및 부극 단자 (14) 의 높이 방향 (Z) 의 길이 (두께) 보다 작아도 된다.
볼록부 (22a) 는, 연신 방향 (X) (볼록부 (22a) 가 연장되는 방향) 을 따라, 우단으로부터 좌단을 향해 점차 폭이 넓어지도록 구성되어 있다. 바꿔 말하면, 볼록부 (22a) 는, 배열 방향 (Y) 의 폭이, 연신 방향 (X) 의 우단으로부터 좌단을 향해 점차 넓어지도록 구성되어 있다. 오목부 (22b) 는, 연신 방향 (X) (오목부 (22b) 가 연장되는 방향) 을 따라, 우단으로부터 좌단을 향해 점차 폭이 좁아지도록 구성되어 있다. 바꿔 말하면, 오목부 (22b) 는, 볼록부 (22a) 와는 반대로, 배열 방향 (Y) 의 폭이, 연신 방향 (X) 의 우단으로부터 좌단을 향해 점차 좁아지도록 구성되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「점차」란, 전형적으로는 직선적으로 변화되는 것을 의미하고 있지만, 예를 들어 제조 공정 등에서 기인하여 도중에 변화율이 다소 변화되는 것도 허용할 수 있는 용어이다.
볼록부 (22a) 의 경사 각도 (θa) (즉, 변곡선 (22M) 과, 단자 접속부 (21b) 와 연결부 (22) 의 경계선이 이루는 각도) 는, 오목부 (22b) 의 경사 각도 (θb) (즉, 변곡선 (22M) 과, 단자 접속부 (21a) 와 연결부 (22) 의 경계선이 이루는 각도) 와 동일해도 되고, 상이해도 된다. 경사 각도 (θa, θb) 는 특별히 한정되지 않지만, 비틀림 방향의 응력을 보다 양호하게 완화시키는 관점에서, 각각, 전형적으로는 3 ∼ 60°, 예를 들어 5 ∼ 45°정도이면 된다.
볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 는, 단전지 (10) 에 대향하는 XY 면의 중심을 대칭 중심점 (기준) 으로 한 점 대칭성을 가지고 있다. 연결부 (22) 는, 변곡선 (22M) 의 연신 방향 (X) 의 중심을 대칭 중심점 (기준) 으로 한 점 대칭성을 가지고 있다. 버스 바 (20) 는, XY 면의 중심을 기준으로 한 점 대칭성을 가지고 있다. 이로써, 제 1 비틀림 방향으로의 응력과, 제 1 비틀림 방향과는 반대의 제 2 비틀림 방향으로의 응력을, 균형있게 (균등하게) 완화시킬 수 있다. 단, 예를 들어 조전지 (1) 의 설치 양태 등에 따라서는, 제 1 비틀림 방향 또는 제 2 비틀림 방향의 어느 쪽으로 변위되기 쉬운 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 연결부 (22) 혹은 버스 바 (20) 는, 선 대칭성이나 점 대칭성을 가지지 않아도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 조전지 (1) 에서는, 버스 바 (20) 에 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 를 가지고 있다. 이로써, 조전지 (1) 에 비틀림 방향으로부터 응력이 가해진 경우에는, 볼록부 (22a) 의 우측의 단부 혹은 오목부 (22b) 의 좌측의 단부가 지지점이 되어 변형되어, 그 응력을 바람직하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 정·부극 단자 (12, 14) 와 버스 바 (20) 의 접속 부분에 있어서의 응력 집중을 완화시킬 수 있다. 또, 버스 바 (20) 가 대립하는 형상의 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 를 가짐으로써, 제 1 비틀림 방향으로의 변위뿐만 아니라, 제 1 비틀림 방향과는 역방향의 제 2 비틀림 방향으로의 변위에 대해서도 바람직하게 대응할 수 있다. 그 결과, 정·부극 단자 (12, 14) 와 버스 바 (20) 의 전기적인 접속이 잘 절단되지 않게 되어, 조전지 (1) 의 내구성이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실제로, 본 발명자들이 시판되는 응력 해석 소프트웨어를 사용하여 하기 조건에서 시뮬레이션을 실시한 결과, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 를 갖는 버스 바 (20) 를 사용한 본 실시형태의 조전지 (1) 는, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 를 가지지 않는 평판 형상의 버스 바를 사용한 종래예의 조전지에 비해, 정·부극 단자 (12, 14) 와 버스 바 (20) 의 접속 부분에 집중되는 응력을 완화시키는 효과가 있는 것이 나타났다.
＜응력 해석 조건＞
·응력 해석 소프트웨어：Abaqus/CAE (DASSAULT SYSTEMES 사 제조)
·해석 조건：버스 바의 일방의 단자 접속부를 지지점으로 하여 조전지를 2 mm 변위시켰을 때, 타방의 단자 접속부에 가해지는 응력을 해석하였다.
·입력 파라미터：
Figure 112018027190844-pat00001
＜응력 해석 결과＞
Figure 112018027190844-pat00002
조전지 (1) 는 각종 용도에 이용 가능하지만, 비틀림 방향으로부터의 응력에 대해 높은 내구성을 갖는 점에서, 예를 들어, 차량 등의 이동체에 탑재되는 모터용의 동력원 (구동용 전원) 으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 차량의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 전형적으로는 자동차, 예를 들어 플러그인 하이브리드 자동차 (PHV), 하이브리드 자동차 (HV), 전기 자동차 (EV), 전기 트럭, 전동 스쿠터, 전동 어시스트 자전거, 전동 휠체어, 전기 철도 등을 들 수 있다.
이상, 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 상기 실시형태 및 실시예는 예시에 지나지 않고, 여기서 개시되는 발명에는 상기 서술한 구체예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다.
예를 들어 상기한 실시형태에서는, 버스 바 (20) 가, 1 장의 금속판을 프레스 가공함으로써 형성되고, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 가, 단면에서 보았을 때 각각 곡면 형상을 이루고 있었지만, 이것에는 한정되지 않는다.
도 5 는, 다른 실시형태에 관련된 버스 바 (30) 의 평면도이다. 버스 바 (30) 는, 2 개의 단자 접속부 (31a, 31b) 와, 2 개의 단자 접속부 (31a, 31b) 사이에 개재되는 연결부 (32) 를 가지고 있다. 또한, 버스 바 (30) 는, 이하의 특징을 제외하고, 상기한 버스 바 (20) 와 동일하다. 예를 들어, 2 개의 단자 접속부 (31a, 31b) 는, 상기 서술한 단자 접속부 (21a, 21b) 와 동일하다.
연결부 (32) 는, 변곡선 (32M) 을 경계로 하여 배열 방향 (Y) 으로 2 개로 구분되어 있다. 연결부 (32) 는, 1 개의 볼록부 (32a) 와, 1 개의 오목부 (32b) 를 가지고 있다. 버스 바 (30) 는, 1 장의 금속판을 절곡하여 가공함으로써 형성되어 있다. 상세하게는, 3 개의 산접기선 (m1 ∼ m3) 을 볼록 형상으로 구부림으로써, 볼록부 (32a) 가 형성되어 있다. 또, 3 개의 골접기선 (v1 ∼ v3) 을 오목 형상으로 구부림으로써, 오목부 (32b) 가 형성되어 있다. 볼록부 (32a) 와 오목부 (32b) 는, 단면에서 보았을 때, 각각 사각추 (斜角錐) 가 비스듬하게 절단된 듯한 사절 (斜切) 각추 형상을 이루고 있다. 볼록부 (32a) 와 오목부 (32b) 는, XY 면의 중심을 대칭 중심점 (기준) 으로 한 점 대칭성을 가지고 있다. 버스 바 (30) 는, XY 면의 중심을 기준으로 한 점 대칭성을 가지고 있다. 이상과 같은 버스 바 (30) 도 또한, 버스 바 (20) 와 마찬가지로 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 예를 들어 상기한 실시형태에서는, 버스 바 (20) 의 연결부 (22) 가, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 를 각각 1 개씩 가지고 있었지만, 이것에는 한정되지 않는다.
도 6 은, 다른 실시형태에 관련된 버스 바 (40) 의 평면도이다. 버스 바 (40) 는, 2 개의 단자 접속부 (41a, 41b) 와, 2 개의 단자 접속부 (41a, 41b) 사이에 개재되는 연결부 (42) 를 가지고 있다. 또한, 버스 바 (40) 는, 이하의 특징을 제외하고, 상기한 버스 바 (20) 와 동일하다. 예를 들어, 2 개의 단자 접속부 (41a, 41b) 는, 상기 서술한 단자 접속부 (21a, 21b) 와 동일하다.
연결부 (42) 는, 2 개의 변곡선 (42M) 을 경계로 하여 배열 방향 (Y) 으로 3 개로 구분되어 있다. 연결부 (42) 는, 2 개의 볼록부 (42a, 42c) 와, 1 개의 오목부 (42b) 를 가지고 있다. 2 개의 볼록부 (42a, 42c) 와 1 개의 오목부 (42b) 는, 배열 방향 (Y) 을 따라 교대로 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 배열 방향 (Y) 에 있어서, 2 개의 볼록부 (42a, 42c) 는, 각각 2 개의 단자 접속부 (41a, 41b) 근처에 배치되어 있고, 1 개의 오목부 (42b) 는, 2 개의 볼록부 (42a, 42c) 사이에 배치되어 있다.
2 개의 볼록부 (42a, 42c) 는, 단면에서 보았을 때, 각각 사원추가 비스듬하게 절단된 듯한 곡면 형상을 이루고 있다. 1 개의 오목부 (42b) 는, 직원추가 비스듬하게 절단된 듯한 곡면 형상 (테이퍼 형상) 을 이루고 있다. 2 개의 볼록부 (42a, 42c) 의 굴곡 최대 높이는, 1 개의 오목부 (42b) 의 굴곡 최대 높이보다 작다. 연결부 (42) 는, XY 면의 배열 방향 (Y) 의 중앙선 (M) 을 대칭 중심선 (기준) 으로 한 선 대칭성을 가지고 있다. 2 개의 볼록부 (42a, 42c) 와 1개의 오목부 (42b) 는, XY 면의 배열 방향 (Y) 의 중앙선 (M) 을 기준으로 한 선 대칭성을 가지고 있다. 버스 바 (40) 는, XY 면의 배열 방향 (Y) 의 중앙선 (M) 을 기준으로 한 선 대칭성을 가지고 있다. 이상과 같은 버스 바 (40) 도 또한, 버스 바 (20) 와 마찬가지로 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 예를 들어 상기한 실시형태에서는, 버스 바 (20) 의 연결부 (22) 가, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 로 구성되어 있었지만, 이것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 볼록부 (22a) 와 오목부 (22b) 에 더하여, 평탄 부분이나 다른 굴곡 부분을 가지고 있어도 된다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재되는 바와 같은 U 자상의 굴곡 부분, 즉, 배열 방향 (Y) 의 폭이 연신 방향 (X) 의 우단부로부터 좌단부까지 균일한 굴곡 부분을, 단자 접속부 (21a, 21b) 와의 경계 부분에 가지고 있어도 된다.
1 : 조전지
10 : 단전지
12 : 정극 단자 (외부 단자)
14 : 부극 단자 (외부 단자)
20, 30, 40 : 버스 바
21a, 21b, 31a, 31b, 41a, 41b : 단자 접속부
22, 32, 42 : 연결부
22a, 32a, 42a, 42c : 볼록부 (제 1 굴곡부)
22b, 32b, 42b : 오목부 (제 2 굴곡부)

Claims (3)

  1. 배열 방향으로 배열된 복수의 단전지와,
    복수의 상기 단전지 사이를 전기적으로 접속시키는 버스 바를 구비하고,
    상기 버스 바는, 상기 단전지로부터 이반되는 방향으로 굴곡되는 제 1 굴곡부와, 상기 제 1 굴곡부와는 역의 방향으로 굴곡되는 제 2 굴곡부를 갖고,
    상기 제 1 굴곡부와 상기 제 2 굴곡부는, 상기 배열 방향으로 나란히 배치되고, 각각 상기 배열 방향과 교차하도록 상기 버스 바의 일단부로부터 타단부를 향해 연장되어 있고,
    상기 제 1 굴곡부는, 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향해 점차 폭이 넓어지도록 구성되어 있고,
    상기 제 2 굴곡부는, 상기 일단부로부터 상기 타단부를 향해 점차 폭이 좁아지도록 구성되어 있는, 조전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 굴곡부와 상기 제 2 굴곡부는, 상기 버스 바의 중심을 기준으로 하는 점 대칭성, 및, 상기 버스 바의 상기 배열 방향에 있어서의 중심선을 기준으로 하는 선 대칭성 중 적어도 일방을 갖도록 배치되어 있는, 조전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단전지는, 발전 요소와, 상기 발전 요소를 수용하는 전지 케이스와, 상기 전지 케이스의 외부에 부설된 외부 단자를 갖고,
    상기 버스 바는, 상기 외부 단자와 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 외부 단자와 상기 버스 바가 접속되는 위치에 용접 접합부가 형성되어 있는, 조전지.
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