KR102134398B1

KR102134398B1 - 축전 장치

Info

Publication number: KR102134398B1
Application number: KR1020130106710A
Authority: KR
Inventors: 도시키 구스노키
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2020-07-15
Also published as: US20140093763A1; JP5751634B2; CN103715375A; JP2014072088A; DE102013219339A1; CN103715375B; KR20140042667A; US9287537B2

Abstract

본 발명은 축전 소자를 수용하는 제1 외장체를 제2 외장체 내에 용이하게 삽입할 수 있고, 또한, 제1 외장체와 제2 외장체 사이의 흔들림을 억제하는 축전 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 축전 장치는, 하나 이상의 축전 소자의 외주를 포위하는 제1 세로 벽부를 가지고, 상기 하나 이상의 축전 소자를 유지하는 제1 외장체와; 제1 외장체의 상기 제1 세로 벽부를 포위하는 제2 세로 벽부를 가지고, 제2 세로 벽부의 상단 외주 에지에 형성된 개방부로부터 상기 제1 외장체를 삽입하여 수용하는 제2 외장체를 구비하고 있다. 제1 세로 벽부의 외면은, 상기 제1 외장체의 삽입 방향의 안쪽일수록 상기 제2 세로 벽부로부터 이격되도록 경사진 경사면으로 되어 있고, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면 및 상기 제2 세로 벽부의 내면 중 어느 한쪽은, 다른 한쪽을 향해 돌출되는 돌기부를 가진다.

Description

축전 장치 {ELECTRIC STORAGE DEVICE}

본 발명은 기기의 전원에 채용되는 축전 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 축전 소자와, 상기 축전 소자를 수용하는 외장체(外裝體)를 구비한 축전 장치에 관한 것이다.

하이브리드 전기 자동차(HEV), 전기 자동차(EV), 전동 오토바이, 항공기, 선박 등의 전동기기는, 모터나, 전등, 표시기 등의 각종 출력 장치를 구비한다. 이에 따라, 전동기기에는, 출력 장치에 전력을 공급하는 축전 장치가 탑재된다.

축전 장치는 하나 이상의 축전 소자와, 상기 하나 이상의 축전 소자를 수용하는 외장체를 구비한다. 이로써, 축전 장치는 외장체에 의해 전기 절연성을 확보하면서, 축전 소자의 수에 따른 전력을 출력 장치에 공급한다.

이 종류의 축전 장치에는 축전 소자를 수용하는 제1 외장체와, 제1 외장체를 수용하는 제2 외장체를 구비한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 제1 외장체는 제2 외장체에 수용되므로, 제2 외장체보다 작게 되어 있다. 또한, 제2 외장체는 제1 외장체를 삽입하기 위한 개구부를 가지고 있다.

제1 외장체 및 제2 외장체는 일정한 위치 관계로 유지되고, 축전 소자의 주위에 이중의 격벽을 구성한다. 따라서, 이 종류의 축전 장치는, 내구성(耐久性)(내진동성)이 우수하고, 진동 환경 하에서 축전 소자를 확실하게 보호할 수 있다.

그런데, 이 종류의 축전 장치는, 전술한 바와 같이, 제1 외장체가 제2 외장체보다 작게 되어 있으므로, 제1 외장체가 제2 외장체 내에 수용된 상태에 있어서, 제1 외장체와 제2 외장체 사이에 간극이 생긴다. 따라서, 제1 외장체는 제2 외장체 내에서 흔들리는 경우가 있다. 그러면, 축전 장치에 구비된 축전 소자 등에 불필요한 진동이 가해지게 되는 경우가 있다.

일본 공개특허공보 제2012-101663호

그래서, 본 발명은, 축전 소자를 수용하는 제1 외장체를 제2 외장체 내에 용이하게 삽입할 수 있고, 또한, 제1 외장체와 제2 외장체 사이의 흔들림을 억제하도록 한 축전 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 따른 축전 장치는, 하나 이상의 축전 소자; 상기 하나 이상의 축전 소자의 외주를 포위하는 제1 세로 벽부를 가지고, 상기 하나 이상의 축전 소자를 유지하는 제1 외장체; 및 상기 제1 외장체의 상기 제1 세로 벽부를 포위하는 제2 세로 벽부를 가지고, 상기 제2 세로 벽부의 상단 외주 에지에 형성된 개방부로부터 상기 제1 외장체를 삽입하여 수용하는 제2 외장체를 포함하고, 상기 제1 세로 벽부의 외면은, 상기 제1 외장체의 삽입 방향의 안쪽일수록 상기 제2 세로 벽부로부터 이격되도록 경사진 경사면으로 되어 있고, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면 및 상기 제2 세로 벽부의 내면 중 어느 한쪽은, 다른 한쪽을 향해 돌출되는 돌기부를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축전 장치(전지 모듈)의 전체 사시도이다.
도 2는 상기 실시예에 따른 축전 장치(전지 모듈)의 분해 사시도이다.
도 3은 상기 실시예에 따른 축전 장치(전지 모듈)의 제1 외장체의 분해 사시도이다.
도 4는 상기 실시예에 따른 축전 장치(전지 모듈)의 제2 외장체의 분해 사시도이다.
도 5는 상기 실시예에 따른 축전 장치(전지 모듈)의 부분 확대 단면도로서, 돌기부를 형성하고 있지 않은 위치에서의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 상기 실시예에 따른 축전 장치(전지 모듈)의 부분 확대 단면도로서, 돌기부를 형성한 위치에서의 부분 확대 단면도이다.

상기 구성의 축전 장치에 의하면, 제1 외장체의 제1 세로 벽부의 외면이 제2 외장체의 제2 세로 벽부에 대하여 경사진 경사면으로 되고, 이 경사면이 제1 외장체의 삽입 방향의 안쪽일수록 제2 세로 벽부로부터 이격되도록 경사져 있는 것에 의해, 제1 외장체를 제2 외장체 내에 삽입하기 쉽게 되어 있다.

그리고, 제1 세로 벽부의 외면 및 제2 세로 벽부의 내면 중 어느 한쪽이 다른 한쪽을 향해 돌출되는 돌기부를 가지고 있는 것에 의하여, 제2 외장체 내에 삽입된 제1 외장체와 제2 외장체 사이의 흔들림을 억제한다. 즉, 제1 외장체와 제2 외장체 사이에 간극이 생겨 있어도, 돌기부가 흔들림을 억제한다.

또한, 본 발명의 일 태양(態樣)으로서, 상기 돌기부는, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면 및 상기 제2 세로 벽부의 내면 중 다른 한쪽과 맞닿도록 할 수 있다. 제1 외장체와 제2 외장체 사이에 간극이 생겨 있어도, 제1 세로 벽부의 외면이 가지고 있는 돌기부가 제2 세로 벽부의 내면과 맞닿음으로써, 또는 제2 세로 벽부의 내면이 가지고 있는 돌기부가 제1 세로 벽부와 맞닿음으로써, 제2 외장체 내의 제1 외장체는 돌기부에 규제되어 흔들림이 생기지 않게 된다.

그리고, 본 발명의 다른 태양으로서, 상기 돌기부는, 상기 제1 외장체의 삽입 방향의 안쪽일수록 높고 상기 삽입 방향을 따라 형성되는 가늘고 긴 돌기일 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 돌기부가 삽입 방향을 따라 형성되어 있는 가늘고 긴 돌기이므로, 즉 폭이 좁고 긴 돌기부가 형성되어 있으므로, 제1 외장체를 제2 외장체 내에 삽입할 때, 돌기부가 다른 쪽의 내면 또는 외면 위를 넓은 면으로 마찰하지 않아, 저항력이 적다. 따라서, 제1 외장체를 제2 외장체 내에 원활하게 삽입할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 태양으로서, 상기 돌기부는, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면에 형성되어 있을 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 외장체의 제1 세로 벽부의 강성을 돌기부에 의해 더욱 높일 수 있다, 즉 돌기부가 보강부처럼 작용한다.

이 경우, 상기 돌기부는, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면에 둘레 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성되어 있을 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 세로 벽부의 외면에 둘레 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성된 돌기부가, 제2 세로 벽부와 여러 곳에서 맞닿음으로써, 제2 외장체 내의 제1 외장체에 흔들림을 억제할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 세로 벽부는, 장변(長邊) 측인 한 쌍의 제1 주벽부와, 단변(短邊) 측인 한 쌍의 제1 측벽부를 포함하는 직사각 형상이며, 상기 제2 세로 벽부는, 장변 측인 한 쌍의 제2 주벽부와, 단변 측인 한 쌍의 제2 측벽부를 포함하는 직사각 형상이며, 상기 한 쌍의 제1 주벽부 각각의 외면이 상기 경사면으로 되어 있고, 상기 돌기부는, 상기 한 쌍의 제1 주벽부 각각의 외면에 폭 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성되어 있을 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 주벽부와 제2 주벽부가 대향하는 면이, 제1 측벽부와 제2 측벽부가 대향하는 면보다 크게 되어 있다. 제1 주벽부와 제2 주벽부 사이에 생긴 간극은, 적절히 간격으로 형성된 돌기부에 규제됨으로써, 제2 외장체 내에 수용된 제1 외장체의 흔들림을 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 제1 외장체를 제2 외장체 내에 삽입하기 쉽고, 또한, 제2 외장체 내에 수용된 제1 외장체는 흔들림이 억제된다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 축전 장치에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시예에 따른 축전 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 외장체(3)와, 외장체(3)를 덮는 제2 외장체(4)를 구비한다. 더욱 구체적으로는, 축전 장치(1)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 축전 소자(2)와, 축전 소자(2)를 수용하는 제1 외장체(3)와, 이 제1 외장체(3)를 수용하는 제2 외장체(4)를 구비한다.

또한, 본 실시예에 따른 축전 장치(1)는, 상기 구성에 더하여, 축전 소자(2)에 접속되는 신호 라인(5); 제1 외장체(3)에 수용된 축전 소자(2) 위에 배치되는 지지 부재(6); 신호 라인(5)을 통하여 축전 소자(2)에 전기적으로 접속되는 감시 장치(7)로서, 축전 소자(2)의 전기적인 감시를 행하는 감시 장치(7); 및 감시 장치(7)와 축전 소자(2) 사이에 배선되는 신호 라인(5)을 유지하는 프레임 부재(8)를 구비한다. 또한, 본 실시예에 따른 축전 장치(1)는 축전 소자(2)를 냉각시키는 히트싱크(heat sink)(9)를 구비한다.

축전 소자(2)에는, 충방전 가능한 2차 전지(본 실시예에 있어서는, 리튬 이온 2차 전지)가 채용되어 있다. 그리고, 축전 소자(2)에 2차 전지가 채용됨에 따라, 이하의 설명에 있어서, 축전 장치(1)를 전지 모듈이라고 하고, 축전 소자(2)를 전지 셀이라고 한다.

전지 셀(2)은 양극판 및 음극판을 포함하는 전극체(도시하지 않음)를 수용한 전해조(20)와, 전해조(20)의 바깥쪽에 배치된 외부 단자(21, 21)를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 전해조(20)는 6면체 형상으로 형성되어 있다. 즉, 전지 셀(2)에는 각형(角形) 전지가 채용되고 있다. 전지 셀(2)은, 외부 단자(21, 21)로서, 양극용의 외부 단자(21)와 음극용의 외부 단자(21)를 구비한다. 양극용의 외부 단자(21) 및 음극용의 외부 단자(21)는, 전해조(20)의 외면을 구성하는 6면 중 한 면 위에 배치된다.

본 실시예에 따른 전지 모듈(1)은 전지 셀(2)을 복수 구비한다. 복수의 전지 셀(2)은 종횡으로 정렬하여 배치된다. 즉, 복수의 전지 셀(2)은, 다행 다열[도면에 나타낸 전지 모듈(1)에 있어서는 2행 10열]로 배치되어 있다. 이에 따라, 전지 모듈(1)은 전지 셀(2, 2)끼리를 전기적으로 접속하는 버스바(bus bar)(22)를 구비한다. 버스바(22)는 인접하는 전지 셀(2)의 양극용의 외부 단자(21)와 음극용의 외부 단자(21)를 접속한다. 버스바(22)에는, 외부 단자(21)에 대하여 나사고정에 의해 접속되는 것이나, 외부 단자(21)에 대하여 용접에 의해 접속되는 것이 채용될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 외부 단자(21)에 용접되는 버스바(22)가 채용되어 있다. 이로써, 복수의 전지 셀(2)은 전기적으로 직렬 접속되고, 대용량의 전지를 구성하고 있다.

제1 외장체(3)는 전지 셀(2)과 대향하는 격벽을 가진다. 본 실시예에 따른 제1 외장체(3)는 하나 이상의 전지 셀(2)을 수용하는 수지제 수용체이다. 즉, 제1 외장체(3)는 수지 성형품이며, 복수의 전지 셀(2)을 수용하는 공간을 획정(劃定)하고 있다.

더욱 구체적으로 설명한다. 제1 외장체(3)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 방향(도면에 나타낸 Z축 방향)으로 제1 단(端) 및 제2 단을 가지는 주벽부(周璧部)(300)로서, 제1 단에서 개구되고, 복수의 전지 셀(2)을 일괄하여 포위하는 주벽부(300)와, 주벽부(300)의 제2 단에 접속된 바닥부(301)를 가지는 수지제의 본체(30)와, 주벽부(300)의 개구를 닫는 폐색부(310)를 가지는 수지제의 커버체(31)를 구비한다.

복수의 전지 셀(2) 각각에, 각형 전지가 채용되고, 이들이 행렬형으로 배치됨에 따라, 본체(30)의 주벽부(300)는 프레임형으로 형성된다. 즉, 주벽부(主壁部)(300)는, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(도면에 나타낸 X축 방향)으로 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 제1 주벽부(302, 302)와, 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향(도면에 나타낸 Y축 방향)으로 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 제1 측벽부((側壁部)(303, 303)를 구비한다. 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)는 연속되어 있다. 이로써, 주벽부(300)은 사각 환형(環形)으로 형성된다.

제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)는, 사각 형상으로 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 방향에서의 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 치수는 동일하게 설정되어 있다. 이에 대하여, 제3 방향에서의 제1 주벽부(302, 302)의 치수는 제2 방향에서의 제1 측벽부(303, 303)의 치수보다 길게 설정된다. 이로써, 주벽부(300)는 제1 주벽부(302, 302)를 장변(長邊)으로 하는 동시에, 제1 측벽부(303, 303)를 단변으로 한 사각 형상의 개구를 형성하고 있다.

본 실시예에 따른 제1 외장체(3)의 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)는, 경사진 경사면으로 되어 있다. 더욱 구체적으로는, 제2 외장체(4)의 상단 외주 에지에 형성된 개방부[후술하는 제2 외장체(4)의 제1 개구]로부터 제1 외장체(3)를 삽입하여 수납하므로, 제1 외장체(3)의 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 외면은, 제1 외장체(3)의 삽입 방향의 안쪽[바닥부(301) 측]일수록, 제2 외장체(4)의 제2 주벽부(400, 400) 및 제2 측벽부(401, 401)(상세하게는 후술함)로부터 이격되도록 경사진 경사면으로 되어 있다. 단, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 제2 개구 측의 상단은, 제2 외장체(4)의 제1 개구 측의 상단 부근에 접촉하는 상태가 되어 있다.

따라서, 제1 외장체(3)는, 제2 개구 측을 제1 개구 측보다 크게 한 것으로 되어 있다. 또한, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)는, 대략 균일한 판 두께로 되어 있다. 따라서, 제1 외장체(3)에 수용되는 전지 셀(2)의 전해조(20)와 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 간극은, 제2 개구 측일수록 넓어진다. 또한, 주벽부(300)의 제2 개구는 수용된 전지 셀(2)의 외부 단자(21)와 대략 같은 높이가 된다. 더욱 구체적으로는, 전지 셀(2)의 외부 단자(21)의 선단면(先端面)이 제1 외장체(3)의 제2 개구에서 약간 돌출되도록, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 제1 방향의 높이가 설정되어 있다.

그리고, 본 실시예에 있어서, 제1 외장체(3)의 제1 주벽부(302, 302)의 외면에는, 제2 외장체(4)의 제2 주벽부(402, 402)의 내면과 맞닿는 돌기부(307)가 형성되어 있다. 또한, 제1 외장체(3)의 제1 측벽부(303, 303)의 외면에는, 제2 외장체(4)의 제2 측벽부(402, 402)의 내면과 맞닿는 돌기부(307)가 형성되어 있다. 더욱 구체적으로는, 돌기부(307)는 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 둘레 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

그리고, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)가 경사진 경사면으로 되어 있으므로, 돌기부(307)는 제1 외장체(3)의 삽입 방향의 안쪽(제1 개구 측)일수록 높고, 삽입 방향(제1 방향)을 따라 제1 개구에서 제2 개구까지 전체 길이에 걸쳐 형성된 가늘고 긴 돌기로 되어 있다. 이로써, 돌기부(307)는 리브(rib)로서 기능한다. 상기한 바와 같이, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 제2 개구 측의 상단은, 제2 외장체(4)의 제1 개구 측의 상단 부근에 접촉되어 있는 경우에는, 이 접촉되어 있는 부위에 있어서 돌기부(307)는 돌출되어 있지 않고, 제1 개구 측을 향해 점차로 높게 돌출되도록 형성되어 있다.

바닥부(301)의 내면에는, 복수의 전지 셀(2)을 행렬형으로 배치한 상태로 위치결정하는 위치결정용 리브(306)가 설치되어 있다. 이로써, 복수의 전지 셀(2) 각각은, 외부 단자(21, 21)를 커버체(31) 측으로 한 상태로, 평면에서 볼 때 행렬형으로 배치된다.

커버체(31)는, 전술한 바와 같이, 폐색부(310)를 가지고, 본체(30)의 개구를 닫은 상태로 그 본체(30)에 대하여 연결할 수 있도록 구성된다. 폐색부(310)의 평면 형상은, 주벽부(300)의 제2 개구의 형상에 입각해서 설정된다. 본 실시예에 있어서, 주벽부(300)가 프레임형으로 형성되기(사각 형상의 개구를 형성하기) 때문에, 폐색부(310)는, 평면에서 볼 때 사각 형상으로 형성된다.

폐색부(310)는 관통 구멍(313)을 가진다. 관통 구멍(313)은 프레임 부재(8)의 후술하는 지주부(81)(도 2 참조)에 대응한 위치에 배치된다. 본 실시예에 있어서, 프레임 부재(8)에 복수의 지주부(81)가 설치되어 있다. 이에 따라, 폐색부(310)는 복수의 관통 구멍(313)을 가진다. 복수의 관통 구멍(313) 각각은, 대응하는 지주부(81)의 외경보다 직경이 크게 설정된다. 즉, 관통 구멍(313)은, 지주부(81)를 끼워 통과(관통)시킬 수 있게 형성된다.

본 실시예에 따른 제2 외장체(4)는 제1 외장체(3)를 수용하는 금속제 수용체이다. 즉, 제2 외장체(4)는 제1 외장체(3)를 수용하는 공간을 획정한다. 더욱 구체적으로 설명한다. 제2 외장체(4)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 방향(도면에 나타낸 Z축 방향)의 양단에 제1 개구 및 제2 개구를 형성하는 제2 세로 벽부로서의 프레임체(40)이고, 제1 외장체(3)를 포위하는 금속제의 프레임체(40)와, 프레임체(40)의 제1 개구를 닫는 금속제의 커버(41)를 구비한다.

프레임체(40)는, 제1 방향으로 제1 개구를 획정하는 제1 단(상단)과 제2 개구를 획정하는 제2 단(하단)을 가진다. 프레임체(40)는 금속 플레이트를 가공한 것이며, 제1 외장체(3)의 주벽부(300)의 외주 형상에 대응하도록 형성된다. 본 실시예에 있어서, 주벽부(300)가 사각 환형으로 형성됨에 따라, 프레임체(40)에 대해도 사각 환형으로 형성되어 있다. 즉, 프레임체(40)는, 제2 방향(도면에 나타낸 X축 방향)으로 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 제2 주벽부(400, 400)와 제3 방향(도면에 나타낸 Y축 방향)으로 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 제2 측벽부(401, 401)를 구비한다.

한 쌍의 제2 주벽부(400, 400), 및 한 쌍의 제2 측벽부(401, 401)는, 각각 판형으로 형성된다. 한 쌍의 제2 주벽부(400, 400)의 내면, 및 한 쌍의 제2 측벽부(401, 401)의 내면은, 제1 개구 및 제2 개구의 도시하지 않은 중심선(제1 방향으로 연장되는 중심선)과 평행 또는 대략 평행이다. 따라서, 한쪽의 제2 주벽부(400)의 내면과 다른 쪽의 제2 주벽부(400)의 내면은 평행 또는 대략 평행하며, 한쪽의 제2 측벽부(401)의 내면과 다른 쪽의 제2 측벽부(401)의 내면은 평행 또는 대략 평행이다. 따라서, 프레임체(40) 제1 개구와 제2 개구의 크기는 동일 또는 대략 동일하게 되어 있다.

제2 주벽부(400, 400) 및 제2 측벽부(401, 401)는 사각 형상으로 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 방향에서의 제2 주벽부(400, 400) 및 제2 측벽부(401, 401)의 치수(최대 치수)는, 동일하게 설정되어 있다. 이에 대하여, 제3 방향에서의 제2 주벽부(400, 400)의 치수는, 제2 방향에서의 제2 측벽부(401, 401)의 치수보다 길게 설정되어 있다. 이로써, 프레임체(40)는, 제2 주벽부(400, 400)를 장변으로 하는 동시에, 제2 측벽부(401, 401)를 단변으로 한 사각 형상의 개구(제1 개구, 제2 개구)를 형성하고 있다.

따라서, 제2 주벽부(400, 400)는 제2 측벽부(401, 401)보다 큰 사이즈로 되어 있다. 그래서, 경량화를 도모하기 위하여, 제2 주벽부(400, 400)에는, 복수(도면에서는 각 3곳)의 창 구멍부(405, 405)가 개구되어 있다.

본 실시예에 있어서, 프레임체(40)는, 제1 외장체(3)의 주벽부(300)의 돌기부(307)와 맞닿도록 사이즈가 설정되어 있다. 즉, 한 쌍의 제2 주벽부(400, 400) 각각의 내면에 한 쌍의 제1 주벽부(302, 302)에 형성된 돌기부(307, 307)가 접촉하고, 한 쌍의 제2 측벽부(401, 401) 각각의 내면에 한 쌍의 제1 측벽부(303, 303)에 형성된 돌기부(307, 307)가 맞닿도록, 프레임체(40)의 사이즈가 결정되어 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 프레임체(40)는, 제1 방향에 있어서, 제1 외장체(3)의 주벽부(300)의 치수보다 길게 되어 있다.

커버(41)는, 금속 플레이트를 프레스 성형한 것이며, 프레임체(40)의 제1 개구를 닫은 상태로, 프레임체(40)에 연결될 수 있도록 구성된다. 더욱 구체적으로는, 커버(41)의 에지부가 프레임형으로 성형되어, 이 에지부가 프레임체(40)의 제1 개구를 바깥쪽에 끼운다.

도 2를 다시 참조하면, 지지 부재(6)는, 제1 외장체(3)[주벽부(300)] 내에서 복수의 전지 셀(2) 위에 배치 가능하게 형성된다. 더욱 구체적으로는, 지지 부재(6)는, 주벽부(300)의 제2 개구 내에 배치하기 위하여, 주벽부(300)의 내주 형상에 입각해서 형성된다. 또한, 지지 부재(6)는, 복수의 전지 셀(2)의 위쪽에 위치하도록, 주벽부(300)에 지지되록(연결되도록) 되어 있다.

지지 부재(6)에는, 전지 셀(2)의 외부 단자(21, 21) 및 버스바(22)를 드러내는 제1 노출부(60)가 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 버스바(22)가 여러 곳에 배치됨에 따라, 지지 부재(6)에는, 복수의 버스바(22) 각각에 대응한 위치에 제1 노출부(60)가 설치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 본 실시예에 따른 전지 모듈(1)은, 복수의 전지 셀(2)이 2행 10열에 배치됨에 따라, 복수의 버스바(22)는, 제3 방향으로 간격을 두고 복수 행(3행)으로 배치되어 있다. 이에 따라, 지지 부재(6)의 제3 방향의 양단부 및 중앙부에, 제2 방향으로 정렬된 복수의 제1 노출부(60)가 설치되어 있다.

감시 장치(7)는, 전자적인 제어를 행하는 제어 기판과, 제어 기판을 덮는 기판 케이스(70)를 구비한다. 제어 기판은 CPU나 메모리, 신호 라인(5)(하네스, harness)를 접속하기 위해, 커넥터(71)가 탑재되어 있다. 기판 케이스(70)는, 커넥터(71)를 노출시킨 상태로 제어 기판 전체를 포위한다.

프레임 부재(8)는 신호 라인(5)의 배선 경로를 획정한다. 더욱 구체적으로 설명한다. 프레임 부재(8)는 신호 라인(5)의 배선 경로를 획정하는 베이스(80)와, 베이스(80)에 대하여 제1 방향으로 교차하도록 설치된 지주부(81)를 구비한다.

베이스(80)는, 제1 외장체(3) 내에 배치된 지지 부재(6) 위에 배치 가능하게 형성된다. 베이스(80)에는, 지지 부재(6)의 제1 노출부(60)를 통하여 전지 셀(2)의 외부 단자(21, 21) 및 버스바(22)를 드러내는 제2 노출부(82)가 설치되어 있다.

더욱 구체적으로 설명한다. 베이스(80)는, 평면에서 볼 때 사각 형상으로 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 베이스(80)의 제2 방향의 치수는, 지지 부재(6)의 제2 방향의 치수와 대응하고 있다. 이에 대하여, 베이스(80)에서의 제3 방향의 치수는, 지지 부재(6)의 제3 방향의 치수보다 짧게 설정되어 있다. 즉, 베이스(80)는 지지 부재(6)의 제3 방향의 양단부에 설치된 복수의 제1 노출부(60)를 피한 상태로, 지지 부재(6) 위에 배치 가능하게 되어 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 베이스(80)는, 지지 부재(6)의 제3 방향의 중앙부에서 정렬하는 복수의 제1 노출부(60) 각각과 대응하는 위치에 복수의 제2 노출부(82)가 설치되어 있다.

베이스(80)는 제1 방향으로 제1 면과는 반대 측의 제2 면을 가진다. 베이스(80)에는, 신호 라인(5)을 배선하는 배선 경로가 설정되어 있다. 그리고, 베이스(80)의 제2 면 위에 감시 장치(7)를 배치하는 제어 장치 배치 영역(83)이 설정되어 있다. 배선 경로는 제어 장치 배치 영역(83)[제어 장치 배치 영역(83)에 배치된 감시 장치(7)의 커넥터(71)]을 시점(始点)으로 하여 설정된다.

본 실시예에 있어서, 신호 라인(5)(하네스)은, 복수의 리드선(50)의 집합체이며 복수의 리드선(50)의 시단(始端)이 접속된 커넥터(51)로서, 감시 장치(7)의 커넥터(71)에 접속되는 커넥터(51)를 구비한다. 신호 라인(5)[복수의 리드선(50)] 각각은, 대응하는 버스바(22)[제1 노출부(60)로부터 노출되는 버스바(22), 또는 제1 노출부(60)를 통하여 제2 노출부(82)로부터 노출되는 버스바(22)]의 배치에 따라 경로를 벗어나 해당 버스바(22)에 접속된다. 본 실시예에 있어서, 제어 장치 배치 영역(83)이 제3 방향으로 간격을 두고 2곳에 설정되어 있다. 이에 따라, 베이스(80)에는, 2개의 제어 장치 배치 영역(83, 83) 각각에 대응하는 배선 경로가 설정되어 있다.

지주부(81)는 베이스(80)와 교차한 상태로 제1 방향으로 연장되어 있다. 본 실시예에 있어서, 관통 구멍(313)은 여러 곳에 설치된다. 이에 따라, 지주부(81)는, 관통 구멍(313)의 배치에 대응하도록, 복수 설치되어 있다. 지주부(81)는, 베이스(80)의 제1 면 측에서 지지 부재(6)와 맞닿고, 베이스(80)의 제2 면 측에서 커버체(31)의 관통 구멍(313)에 삽입 관통되어 바깥쪽으로 돌출되도록 형성된다. 이로써, 커버(41)가 프레임체(40)의 제1 개구를 닫은 상태로, 지주부(81)가 커버(41)와 지지 부재(6)에 끼워진 상태가 되도록 구성된다.

히트싱크(9)는 제1 외장체(3)와 대향하도록 배치된다. 히트싱크(9)는, 표면적을 넓게 하기 위해 방열 핀을 구비한 공냉(空冷) 타입인 것이나, 내부에 냉각수를 유통시키는 수냉 타입인 것을 채용할 수 있고, 본 실시예에 있어서는, 수냉 타입인 것이 채용된다.

본 실시예에 있어서, 프레임체(40)에는 제2 개구가 있고, 히트싱크(9)는, 프레임체(40)의 제2 개구를 폐색하도록 배치된다. 즉, 히트싱크(9)는, 프레임체(40)의 제2 개구를 폐색 가능한 플레이트형으로 형성된다. 이로써, 히트싱크(9)는 프레임체(40)의 제2 개구를 폐색한 상태로, 제1 외장체(3)[바닥부(301)]와 대향하고, 제1 외장체(3) 내에 있는 전지 셀(2)로부터의 열을 흡수한다. 그리고, 히트싱크(9)는, 전지 셀(2)의 방열성(냉각성)을 높이기 위해, 제1 외장체(3)[본체(30)의 바닥부(301)]와 접촉하고 있다.

본 실시예에 따른 전지 모듈(1)은 이상과 같다. 이러한 전지 모듈(1)에 의하면, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 외장체(4)에 제1 외장체(3)가 수용된다. 제1 외장체(3)의 주벽부(300)[제1 주벽부(302), 제1 측벽부(303)]가 경사면으로 되고, 제1 외장체(3)의 삽입 방향의 안쪽[바닥부(301)]가 제2 외장체(4)의 제1 개구보다 약간 작게 되어 있으므로, 제1 외장체(3)는 제2 외장체(4) 내에 삽입되기 쉽게 되어 있다. 단, 제2 외장체(4)의 프레임체(40)[제2 주벽부(400), 제2 측벽부(401)]와의 사이에 있어서, 삽입 방향의 안쪽[제1 외장체(3)의 바닥부(301) 측]일수록 큰 간극이 생긴다.

그러나, 제1 외장체(3)의 외면에 형성된 돌기부(307)가 제2 외장체(4)의 프레임체(40)의 내면과 맞닿음으로써, 제1 외장체(3)가 제2 외장체(4) 내에서 규제된 상태가 된다. 따라서, 제2 외장체(4)는 제1 외장체(3) 내에서 흔들림을 억제하게 되어 있다.

돌기부(37)는, 제1 주벽부(302), 제1 측벽부(303)의 전체 면이 아니라, 둘레 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 따라서, 제1 외장체(3)를 제2 외장체(4) 내에 삽입하는데 있어서, 돌기부(37)는, 제2 외장체(4)의 프레임체(40)의 내면과 넓은 범위에서 마찰하지 않기 때문에, 돌기부(37)가 큰 저항력이 되는 일은 없다. 또한, 돌기부(37)는, 제1 방향의 길이 전체에 형성되어 있으므로, 제2 주벽부(400)에 창 구멍부(405)가 개구되어 있어도, 창 구멍부(405) 근처 제1 개구 측 및 제2 개구 측의 제2 주벽부(400)에 돌기부(37)가 맞닿는다. 창 구멍부(405)가 개구되어 있지 않은 부위의 제2 주벽부(400)에는, 돌기부(37)가 길이 전체에 걸쳐 맞닿는다.

따라서, 이 제1 외장체(3) 내에 수용된 축전 소자(2)나 축전 소자(2) 위에 지지 부재(6)를 통하여 축전 소자(2)에 전기적으로 접속된 감시 장치(7) 등에 불필요한 진동이 가해지지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 제1 외장체(3)가 수지제이고, 제2 외장체(4)가 금속제이므로, 제1 외장체(3)가 전지 셀(2)을 보호하면서 그 전지 셀(2)의 전기 절연성을 확보한다. 또한, 제2 외장체(4)가 제1 외장체(3)와 그 내부에 있는 전지 셀(2)을 보호하면서 전체의 강도(강성)를 높인다. 따라서, 본 실시예에 따른 전지 모듈(1)은 안전면에서나 강도면에서 우수한 것이 된다.

특히, 본 실시예에 있어서, 제2 외장체(4)는 제1 외장체(3)의 주위를 포위하는 프레임체(40)를 구비하므로, 제1 외장체(3)와 그 주위를 포위하는 제2 외장체(4)의 프레임체(40)에 의해 이중의 격벽을 구성한다. 이로써, 제1 외장체(3)의 주위의 강성을 확실하게 높일 수 있다. 그리고, 제2 외장체(4)의 프레임체(40)는 제1 외장체(3)의 주벽부(300)보다 돌출되어 있다. 따라서, 제2 외장체(4)의 프레임체(40)의 제1 개구 측의 단부가, 제1 외장체(3)의 커버체(31)의 주위를 둘러싸는 상태가 된다.

또한, 수지제의 제1 외장체(3)는 금형에 넣어 성형되지만, 주벽부(300)가 경사면으로 되어 있기 때문에, 발출 경사(draft)를 가지는 것으로 되어 있다. 제1 외장체(3)에 형성된 돌기부(37)는 간격을 둔 가늘고 긴 돌기이므로, 수지 성형 할 때 발출 경사의 기능을 저해하지 않는다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 제1 외장체(3)와 대향하는 위치에 히트싱크(9)가 배치되어 있으므로, 제1 외장체(3)에 수용된 전지 셀(2)이 충방전에 따라 발열해도, 히트싱크(9)에 의해 그 열이 흡수 또는 방열(放熱)된다. 따라서, 전지 셀(2)에 대한 충방전이 반복하여 이루어져도[전지 셀(2)이 발열해도], 그 열의 영향에 의해 전지 셀(2)이 손상을 받는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.

상기 실시예에 있어서, 제1 외장체(3)[본체(30) 및 커버체(31)]가 수지제로 되어 있고, 제2 외장체(4)[프레임체(40) 및 커버(41)]가 금속제로 되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 외장체(3)[본체(30) 및 커버체(31)]의 전부 또는 일부가 금속제로 되어 있어도 된다. 이 경우, 내부의 전지 셀(2)과의 전기 절연성을 확보하기 위하여, 제1 외장체(3)의 내면에 전기 절연성을 가지는 시트를 접착하거나, 제1 외장체(3)의 내면에 전기 절연성을 가지는 절연층(예를 들면, 코팅)을 설치하거나 하는 것은 물론이다. 또한, 이와는 반대로, 제2 외장체(4)(프레임체(40) 및 커버(41)가 수지제로 되어 있어도 된다.

상기 실시예에 있어서, 돌기부(37)는 제1 외장체(3)의 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)에 형성하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 돌기부(37)는 제2 외장체(4)의 제1 주벽부(400, 400) 및 제2 측벽부(401, 401)에 형성해도 된다. 특히, 제2 외장체(4)가 수지제로 되어 있는 경우에는, 제2 외장체(4)에 돌기부(37)를 용이하게 형성할 수 있다. 단, 제2 외장체(4)가 금속제이더라도, 돌기부(37)를 형성할 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 제2 개구 측의 상단이 제2 외장체(4)의 제1 개구 측의 상단 부근에 접촉하는 상태로 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 제2 개구 측의 상단과 제2 외장체(4)의 제1 개구 측의 상단 부근과의 사이에 간극이 형성되는 경우에 있어서는, 이 간극과 같은 높이의 돌기부(37)가 설치된다.

상기 실시예에 있어서, 돌기부(37)는, 삽입 방향을 따라 제1 개구에서 제2 개구까지 길이 전체에 걸쳐 형성된 리브와 같은 가늘고 긴 돌기로 되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 돌기부(37)는 곧은 것이 아니라, 사행(蛇行)하거나, 파형이거나 해도 되며, 요점은 돌기부(37)가 제1 외장체(3)의 삽입 방향에 일치하여 형성되어 있으면 된다.

상기 실시예에 있어서, 돌기부(37)는 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)에 형성되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 돌기부(37)는 제1 주벽부(302, 302) 또는 제1 측벽부(303, 303)에 형성되어도 된다. 또한, 돌기부(37)는 삽입 방향을 따라 예를 들면 2개의 가늘고 긴 돌기가 직렬로 배열된다, 다시말해, 제1 주벽부(302, 302) 및 제1 측벽부(303, 303)의 제1 개구 측과 제2 개구 측으로 분리한 상태로 형성해도 된다.

상기 실시예에 있어서, 히트싱크(9)가 설치되었지만, 히트싱크(9)는 필요에 따라 설치되면 된다. 히트싱크(9)를 설치하지 않는 경우에는, 제1 외장체(3)를 탑재하기 위한 바닥판을 별도 설치해도 된다.

상기 실시예에 있어서, 전지 셀(2)이 복수 설치되지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전지 셀(2)은 하나라도 된다. 즉, 전지 셀(2)은 요구되는 전력에 따른 전력을 공급할 수 있는 수로 설치되면 된다.

상기 실시예에 있어서, 축전 소자(2)로서 충방전 가능한 2차 전지(리튬 이온 2차 전지)가 채용되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 축전 소자(2)에는, 1차 전지가 채용되어도 된다. 또한, 축전 소자(2)는 전지로 한정되는 것이 아니고, 커패시터이어도 된다.

상기 실시예에 있어서, 축전 소자(2)로서, 6면체 형상(외관 직육면체 형상)의 전해조(20)를 가지는 것(각형 전지)이 채용되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 축전 소자(2)로서, 외관 원기둥 형상의 전해조(20)를 가지는 것이 채용되어도 된다.

1: 전지 모듈(축전 장치, 2): 전지 셀(축전 소자), 3: 제1 외장체, 4: 제2 외장체, 5: 신호 라인, 6: 지지 부재, 7: 감시 장치, 8: 프레임 부재, 9: 히트싱크, 20: 전해조, 21: 외부 단자, 22: 버스바, 30: 본체, 31: 커버체, 37: 돌기부, 40: 프레임체, 41: 커버, 42: 케이스, 50: 리드선, 51: 커넥터, 60: 제1 노출부, 70: 기판 케이스, 71: 커넥터, 80: 베이스, 81: 지주부, 82: 제2 노출부, 83: 제어 장치 배치 영역, 300: 주벽부, 301: 바닥부, 302: 제1 주벽부, 303: 제1 측벽부, 304: 제1 맞물림부(맞물림부: 볼록부), 305: 개구부, 306: 위치결정용 리브, 307: 홈부, 310: 폐색부, 313: 관통 구멍, 400: 제(2) 주벽부, 401: 제(2) 측벽부, 402: 개구부, 402a: 제1 에지, 402b: 제2 에지, 403: 제2 맞물림부(맞물림부), 404: 홈부, 420: 프레임부, 421: 바닥부

Claims

하나 이상의 축전 소자;
상기 하나 이상의 축전 소자의 외주를 포위하는 제1 세로 벽부를 가지고, 상기 하나 이상의 축전 소자를 유지하는 제1 외장체;
상기 제1 외장체의 상기 제1 세로 벽부를 포위하는 제2 세로 벽부를 가지고, 상기 제2 세로 벽부의 상단 외주 에지에 형성된 개방부로부터 상기 제1 외장체를 삽입하여 수용하는 제2 외장체; 및
상기 제1 세로 벽부의 외면으로부터 돌출하여 상기 제2 세로 벽부의 내면에 맞닿는 돌기부와, 상기 제2 세로 벽부의 상기 내면으로부터 돌출하여 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면에 맞닿는 돌기부 중 적어도 어느 하나의 돌기부
를 포함하고,
상기 제1 세로 벽부의 상기 외면은, 상기 제1 외장체의 삽입 방향의 안쪽일수록 상기 제2 세로 벽부의 상기 내면으로부터 이격되도록 경사진 경사면으로 되어 있는,
축전 장치.
제1항에 있어서,
상기 돌기부는, 상기 제1 외장체의 삽입 방향의 안쪽일수록 높고 상기 삽입 방향을 따라 형성되는 가늘고 긴 돌기인, 축전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 돌기부는, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면에 형성되어 있는, 축전 장치.
제3항에 있어서,
상기 돌기부는, 상기 제1 세로 벽부의 상기 외면에 둘레 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성되어 있는, 축전 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 세로 벽부는, 장변 측인 한 쌍의 제1 주벽부와, 단변 측인 한 쌍의 제1 측벽부를 포함하는 직사각 형상이고,
상기 제2 세로 벽부는, 장변 측인 한 쌍의 제2 주벽부와, 단변 측인 한 쌍의 제2 측벽부를 포함하는 직사각 형상이며,
상기 한 쌍의 제1 주벽부 각각의 외면이 상기 경사면으로 되어 있고,
상기 돌기부는, 상기 한 쌍의 제1 주벽부 각각의 외면에 폭 방향으로 적절히 간격을 두고 복수 형성되어 있는, 축전 장치.
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