KR102137587B1

KR102137587B1 - 축전 장치

Info

Publication number: KR102137587B1
Application number: KR1020130121165A
Authority: KR
Inventors: 도시키 구스노키
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2020-07-24
Also published as: US9349999B2; CN103824982A; JP6171314B2; DE102013223513A1; CN103824982B; JP2014102947A; KR20140064619A; US20140141306A1

Abstract

본 발명은 부속품을 고정하기 위한 고정 부재가 전지 셀 측으로 돌출되어, 이 전지 셀을 손상시키는 것을 방지하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 전지 셀(1); 부속품(3); 전지 셀(2) 및 부속품(3)을 서로 반대 측에 위치하도록 유지하는 유지 부재(6); 및 유지 부재(6)에 부속품(3)을 고정하는 고정 부재(18)를 포함한다. 고정 부재(18)와 지 셀(2)의 거리를, 유지 부재(6)와 전지 셀(2)의 거리 이상으로 한다.

Description

축전 장치 {ELECTRIC STORAGE DEVICE}

본 발명은 축전 장치에 관한 것이다.

종래, 축전 장치의 일례인 전지 모듈로서, 복수의 전지 셀을 병설하여 케이싱(casing)에 수용한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그러나, 상기 종래의 전지 모듈에서는, 병설하는 전지 셀을 따라 배치한 관통 볼트를 사용하여 양단부(兩端部)의 수지 프레임(유지 부재)으로 협지함으로써 일체화되어 있다. 그러므로, 내부 공간의 일부가 관통 볼트에 의해 점유되어, 대형화를 초래한다는 문제가 있다. 또한, 수지 프레임에 장착되는 측판(側板) 커버 내에는, 전장품(電裝品)(여기서는, 관리 장치로 기재)이 배치되어 있지만, 그 고정 구조에 대한 언급은 없다.

일본 공개특허공보 제2003-346749호

본 발명은 부속품을 고정하기 위한 고정 부재가 전지 셀 측으로 돌출되어 내부 공간을 점유하거나, 전지 셀을 손상시키거나 하지 않는 축전 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

전지 셀;

부속품;

상기 전지 셀 및 상기 부속품을 서로 반대 측에 위치하도록 유지하는 유지 부재; 및

상기 유지 부재에 상기 부속품을 고정하는 고정 부재

를 포함하고,

상기 고정 부재와 상기 전지 셀의 거리를, 상기 유지 부재와 상기 전지 셀의 거리 이상으로 한 것이다.

이 구성에 의해, 고정 부재가 유지 부재를 넘어 전지 셀 측으로 돌출되는 것을 방지한다. 이로써, 고정 부재가 전지 셀과 간섭하는 것을 저지하는 것이 가능해진다.

상기 유지 부재는, 상기 전지 셀 측으로 상기 고정 부재가 돌출되는 것을 방지하는 오목부를 포함하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 유지 부재의 두께를 얇게 하여도, 그 형상을 변화시켜 오목부를 형성하고, 이 오목부에 의해 고정 부재가 전지 셀 측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 유지 부재와 상기 전지 셀 사이에 보조 부재를 배치하고,

상기 보조 부재는, 상기 전지 셀 측으로 상기 고정 부재가 돌출되는 것을 방지하는 개구부를 포함하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 추가하는 보조 부재에 개구부를 형성한 것뿐인 간단한 구성에 의해, 고정 부재가 전지 셀 측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 유지 부재는, 전지 셀의 양측에 배치되는 단판(端板, end plate)을 포함하고, 상기 단판에 상기 오목부를 형성하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 원래 케이싱 내에 내장하는 부품에 의해 유지 부재를 구성할 수 있다. 또한, 단판에 형성한 오목부를 이용하여 고정 부재가 전지 셀 측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 고정 부재는, 단면적(斷面績)이 상이한 부위를 포함하고, 단면적이 넓은 쪽의 부위가 전지 셀에 대향하도록 배치하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의해, 설령 고정 부재에 충격력 등의 외력이 작용하여 전지 셀 측으로 돌출되었다고 해도, 그 부위는 고정 부재 중에서 단면적이 넓은 부위이며, 전지 셀에 작용하는 충격력이 경감된다.

상기 고정 부재는, 상기 개구부 또는 상기 오목부에 배치되는 헤드부, 및 상기 헤드부로부터 연장되는 수나사가 형성된 축부로 이루어지는 볼트와, 상기 축부의 수나사에 나사결합되는 너트로 구성하면 된다.

이 구성에 의해, 볼트를 개구부 또는 오목부에 배치하고, 그 축부를 부속품에 관통시켜 너트를 나사결합함으로써, 유지 부재에 대하여 부속품을 고정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 유지 부재에 부속품을 고정하고, 그 고정에 이용하는 고정 부재가 전지 셀 측으로 돌출되지 않도록, 고정 부재와 전지 셀의 거리를, 유지 부재와 전지 셀의 거리 이상으로 하였으므로, 고정 부재가 전지 셀과 간섭하는 것을 방지하고, 그 손상을 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 케이싱과 커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은, 도 2에서 전장품을 분리해 낸 상태를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는, 도 3에서 상판(上板, top plate)을 분리하고, 일부의 전지 셀을 삭제한 상태를 나타낸 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 5의 (a)는 일 실시예에 따른 단판, 전지 셀, 전장품의 일부를 나타낸 단면도이고, (b)는 다른 실시예에 따른 동일한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 특정한 방향이나 위치를 나타낸 용어[예를 들면, "상(上, 위)", "하(下, 아래)", "측(側, 옆)", "단(端, 끝)"을 포함하는 용어]를 사용하지만, 이들 용어의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 이들 용어의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않고, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.

도 1은, 본 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸다. 이 전지 모듈은, 대략, 케이싱(1) 내에, 도 2에 나타낸 전지 셀(2)이나, 부속품의 일례인 전장품(3)을 수용하고, 커버(4)로 폐쇄한 구성이다.

케이싱(1)은 합성 수지 재료를 상면이 개구되는 대략 직육면체 형상으로 형성한 것이다. 케이싱(1)의 바닥면에는 하판(下板, bottom plate)(5)이 배치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 하판(5)의 양단부에는, 단판(6)이 배치되어 있다. 하판(5) 및 단판(6)은, 케이싱(1)의 바닥면 측으로부터 함께 나사고정되어 있다.

전지 셀(2)은 리튬 이온 전지 등의 비수 전해질 2차 전지이며, 도시하지 않지만, 예를 들면, 전지 용기 내에 발전 요소(要素)를 수용하고, 커버체로 밀봉한 구성으로 되어 있다. 전지 셀(2)은, 판형의 스페이서(7)를 개재시켜 복수 개(여기서는 4개) 병설한 상태로, 하판(5) 위의 단판(6) 사이에 배치되어 있다. 또한, 이들 전지 셀(2)은, 단판(6) 사이에 고정한 2개의 측판(側板, side plate)(8)과 상판(9)에 의해 가이드되어 있다

도 4에 나타낸 바와 같이, 한쪽의 측판(8)은 대략 직사각형 판형으로, 주위가 직각 방향으로 절곡되어 측벽이 형성되어 있다. 또한, 측판(8)에는 2열로 세로로 긴 개구부(22)가 형성되어 있다. 다른 쪽의 측판(8)는, 상자체 형상으로, 내면 측에는 개구부가 형성되어 있다. 양(兩)측판(8)은, 단판(6)의 사이에 배치된 상태로, 볼트(8a) 및 너트(8b)에 의해 양(兩)단판(6)에 고정된다.

상판(9)은 폭이 좁은 판재를 양단부에서 직각 방향으로 절곡하고, 그 양단부에 절결(切缺, cutout)(9a)을 형성한 것이다. 또한, 상판(9)의 양(兩)측부는, 대략 직각으로 굴곡됨으로써 강도를 높일 수 있다. 상판(9)은, 양단부를 단판(6)의 외면 측에 위치시킨 상태로, 볼트(9b) 및 너트(9c)에 의해 양(兩)단판(6)에 의해 고정된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 전장품(3)은 하우징(10) 내에 CPU 등의 전자 기기를 실장한 기판(17)을 수용한 것이다. 하우징(10)은 본체부(12)와 커버부(13)로 구성되어 있다. 본체부(12)는 커버부(13)로 덮이는 수용부(12a)와, 수용부로부터 바깥쪽으로 튀어나온 3곳(위쪽 2곳과 아래쪽 1곳)의 고정부(12b)로 구성되어 있다. 수용부(12a)는 주위가 측벽으로 둘러싸여, 그 바닥면에는 기판(17)이 배치되어 나사고정되어 있다.

전장품(3)으로부터는 복수 개의 하네스(harness)가 인출되어 있다. 하네스 중, 전력 공급용의 2개의 하네스(3a)의 선단 부분[환형(丸型) 단자(3b)]은, 제1 버스바(bus bar)(14)와 함께 하우징(10)의 본체부(12)에 나사고정되어 있다. 제1 버스바(14)는 도전성 판상체(板狀體)로, 일단부(一端部)는 제2 버스바(15)와 함께, 타단부(他端部)는 제3 버스바(16)와 함께, 각각 하우징(10)의 본체부(12)에 나사고정되어 있다. 제2 버스바(15)는 도전성 판상체를 직각으로 절곡한 것이며, 전술한 바와 같이 수직부가 제1 버스바(14)와 함께 나사고정되는 외에, 또한, 수평부가 상기 본체부(12)의 다른 부분에 나사고정되어 있다. 제3 버스바(16)는 도전성 판상체를 직각으로 절곡한 것이며, 전술한 바와 같이 일단부가 제1 버스바(14)와 함께 나사고정되는 외에, 또한, 타단부가 전지 셀(2)의 전극부에 연결되어 있다.

이와 같이, 하우징(10)의 본체부(12)에는, 제1∼제3 버스바(14∼16)가 나사고정되는 외에, 제3 버스바(16)에 의해, 단판(6)을 사이에 두고 전지 셀(2) 측에도 고정되어 있다. 따라서, 단판(6)에 대한 하우징(10)의 본체부(12)의 위치결정 상태를 양호한 것으로 할 수 있다.

고정부(12b)는, 측벽보다 돌출량이 적은 보조벽에 의해 둘러싸여 있고, 그 바닥면의 중앙 부분에는 단판(6)으로부터 볼트(18)의 축부(20)가 돌출되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 볼트(18)는, 헤드부(19)와 그 중앙부로부터 연장되는 축부(20)로 구성되어 있다.

헤드부(19)는 원반형으로 형성되고, 단판(6)에 형성된 오목부(22) 내에 위치하고 있다. 헤드부(19)의 두께는 오목부(22)의 깊이 치수 이하로 되어 있다. 그러므로, 볼트(18)의 헤드부(19)가 단판(6)으로부터 안쪽으로 돌출되지 않는다. 즉, 전지 셀(2) 측으로 돌출되어 스페이서 등과 간섭하지 않도록 구성되어 있다. 또한, 외력이 작용하여 볼트(18)가 전지 셀(2)에 밀어 붙여진 경우라도, 볼트(18)의 넓은 쪽의 면[즉 헤드부(19)]가 전지 셀(2)에 접촉하므로, 전지 셀(2)에 가해지는 손상이 적어진다.

축부(20)에는 수나사(20a)가 형성되고, 고정부(12b)를 관통한 상태로, 너트(21)가 나사결합된다.

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 단판(6)은 금속제의 판재로, 전장품(3)이 고정되는 수직부(6a)와, 그 하단 양측으로부터 직각으로 돌출되는 고정부(6b)로 구성되어 있다. 또한, 단판(6)에는, 내면 측으로부터 바깥쪽을 향해 오목부(22)가 형성되어 있다. 오목부(22)는 평면에서 볼 때 원형상으로, 내주면이 서서히 중심 쪽으로 나오는 원뿔형으로 형성되어 있다. 오목부(22)의 깊이 치수는, 볼트(18)의 헤드부(19)의 높이 치수보다 큰 값으로 설정되어 있다. 오목부(22)의 바닥면 중심부에는 관통 구멍(22a)이 형성되고, 볼트(18)의 축부(20)가 삽입이 되어 관통할 수 있도록 되어 있다.

커버(4)는 합성 수지제의 판재와, 배기부 등을 구비한다.

다음에, 상기 구성으로 이루어지는 전지 모듈의 조립 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 하판(5)의 양단부에 단판(6)을 각각 가고정(假固定)한다. 그리고, 단판(6)끼리를, 측판(8)에 의해 연결한다.

이어서, 각각의 단판(6)의 외면에 전장품(3)을 배치한다. 여기서, 단판(6)의 내면 측으로부터, 볼트(18)의 축부(20)를 오목부(22)의 관통 구멍에 삽입하여 관통시킨다. 볼트(18)의 축부(20)는 전장품(3)의 하우징(10)에 형성한 고정부(12b)의 관통 구멍으로 삽입관통된다. 축부(20)의 수나사에 너트(21)를 나사결합하여, 단판(6)과 하우징(10)의 본체부(12)를 연결한다. 이때, 볼트(18)의 헤드부(19)는, 단판(6)에 형성한 오목부(22) 내에 위치하고, 내측으로는 돌출되지 않는다.

또한, 하판(5), 단판(6) 및 측판(8)에 의해 형성된 영역 내에 전지 셀(2)을 병설하여 배치한다. 그리고, 단판(6)의 상단 중앙부끼리를 볼트(9b) 및 너트(9c)에 의해 상판(9)으로 연결한다. 또한, 전지 셀(2)의 전극부끼리를 버스바로 연결하고, 양단의 전지 셀(2)의 한쪽의 전극부에는 제3 버스바(16)를 연결한다.

그 후, 전장품(3)으로부터 연장되는 하네스(3a)의 환형 단자(3b)를 제1 버스바(14)와 함께 하우징(10)의 본체부(12)에 나사고정한다. 또한, 제1 버스바(14)의 일단부를 제2 버스바(15)와 함께, 타단부를 제3 버스바(16)와 함께, 동일하게 하우징(10)의 본체부(12)에 나사고정한다. 제2 버스바(15)는, 또한, 수평부를 하우징(10)의 본체부(12)에 나사고정한다.

마지막으로, 전술한 바와 같이 하여 조립한 부재를 케이싱(1) 내에 수용하고, 바닥면 측으로부터 나사고정한다. 또한, 케이싱(1)의 위쪽 개구부를 커버(4)로 폐쇄함으로써 전지 모듈이 완성된다.

이와 같이 하여 완성한 전지 모듈에서는, 볼트(18)의 헤드부(19)가 단판(6)에 형성한 오목부(22) 내에 위치하고 있으므로, 전지 셀(2) 측으로 돌출되어 간섭하고, 손상시키는 등의 문제점을 발생시키지 않는다. 또한, 외력에 의해 볼트(18)가 전지 셀(2)에 밀어 붙여진 경우라도, 볼트(18)의 넓은 쪽의 면[즉 헤드부(19)]가 전지 셀(2)에 접촉하므로, 전지 셀(2)에 가해지는 손상이 적어진다.

그리고, 본 발명은, 상기 실시예에 기재된 구성에 한정되지 않고, 각종 변경이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시예에서는, 단판(6)에 형성한 오목부(22) 내에, 볼트(18)의 헤드부(19)를 배치하도록 했지만, 도 5의 (b)에 나타낸 구성으로 해도 된다. 즉, 단판(6)과 전지 셀(2) 사이에 받침판(backing plate)(23)을 배치한다. 받침판에는 개구부(24)를 형성하고, 그 개구부(24) 내에 볼트(18)의 헤드부(19)를 위치시킨다. 이 구성에 따르면, 받침판(23)을 추가하는 것만으로, 볼트(18)의 헤드부(19)가 전지 셀(2) 측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 부속품이 전장품(예를 들면, 센서류, 기판 등)인 경우에 대하여 설명하였으나, 단판(6)끼리를 서로 연결하는 상판의 일부, 별도 설치한 단판(6)끼리를 서로 끌어당기는 구속 벨트의 일부 등의 다른 부위를 부속품으로 파악하여 동일한 구성을 채용하도록 해도 된다. 이 경우, 상판(6)이나 구속 벨트 등 중에서, 단판(6)을 사이에 두고 전지 셀(2)과는 반대 측에 위치하는 부위가 부속품이 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 전지 셀(2)로서 리튬 이온 전지에 대하여 설명하였으나, 납축전지 등, 각종 전지라도 된다. 또한, 복수의 전지 셀(2)을 구비한 전지 모듈에 대하여 설명하였으나, 전지 셀(2) 단체(單體)라도, 전지 모듈을 복수 구비한 전지 팩이라도, 상기 구성을 채용할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 고정 부재로서 볼트(18)를 사용하도록 했지만, 볼트(18) 이외의 것(리벳 등)을 사용해도 된다. 이 경우, 전지 셀(2)에 대향하는 면의 면적이 넓어지도록 고정 부재를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 너트는 사용하지 않아도 된다.

또한, 고정 부재는, 전지 셀(2)에 대향하는 부위의 투영 면적(또는 단면적)이 부속품에 연결되는 부위의 투영 면적(또는 단면적)에 비해 넓으면 된다. 따라서, 전지 셀(2)에 대향하는 부위의 표면이 평탄하지 않고, 볼록형, 오목형, 요철형 등, 각종 형태로 형성되어 있다고 해도, 전지 셀(2)에 충돌했을 때 직접 작용하는 부위의 투영 면적(또는 단면적)이 넓기 때문에, 전지 셀(2)이 받는 손상을 경감시킬 수 있다. 그리고, 여기서 말하는 투영 면적(단면적)이란, 고정 부재와 대향하는 셀의 케이스와 평행한 평면에서의 투영 면적(단면적)이다.

1: 케이싱
2: 전지 셀
3: 전장품
4: 커버
5: 하판
6: 단판
7: 스페이서
8: 측판
9: 상판
10: 하우징
11: 기판
12: 본체부
13: 커버부
14: 제1 버스바
15: 제2 버스바
16: 제3 버스바
17: 기판
18: 볼트
19: 헤드부
20: 축부
21: 너트
22: 오목부
23: 받침판
24: 개구부

Claims

병설된 복수의 전지 셀;
전장품;
상기 복수의 전지 셀의 병설 방향의 단부에 배치되어, 연결 부재에 의해 서로 연결되고, 상기 전지 셀 및 상기 전장품을 서로 반대 측에 위치하도록 유지하는 한 쌍의 유지 부재; 및
상기 유지 부재 중 한 쪽에 상기 전장품을 고정하는 고정 부재
를 포함하고,
상기 고정 부재와 상기 전지 셀의 거리를, 상기 유지 부재 중 한 쪽과 상기 전지 셀의 거리 이상으로 하고,
상기 고정 부재는, 상기 전지 셀과 대향하는 면에 평탄면을 가지고 있는, 축전 장치.
제1항에 있어서,
상기 유지 부재 중 한 쪽은, 상기 전지 셀 측으로 상기 고정 부재가 돌출되는 것을 방지하는 오목부를 포함하는, 축전 장치.
제1항에 있어서,
상기 유지 부재 중 한 쪽은, 상기 전지 셀 측으로 상기 고정 부재가 돌출되는 것을 방지하는 개구부를 포함하는, 축전 장치.
제2항에 있어서,
상기 유지 부재 중 한 쪽은, 단판(端板, end plate)을 포함하고,
상기 단판에, 상기 오목부를 형성한, 축전 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유지 부재 중 한 쪽은 판상(板狀)이고, 상기 유지 부재 중 한 쪽의 면에 상기 전지 셀이 위치하며, 상기 유지 부재 중 다른 쪽의 면에 상기 전장품이 위치하며, 상기 한 쪽의 면으로부터 상기 다른 쪽의 면 측을 향해 움푹 패인 오목부가 형성되고,
상기 고정 부재는, 상기 오목부 내에 배치되고, 상기 오목부의 깊이 이하의 두께를 가지는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 상기 유지 부재 중 한 쪽 및 상기 전장품을 관통하여 연장되는 수나사가 형성된 축부로 이루어지는 볼트와, 상기 유지 부재 중 한 쪽의 다른 쪽의 면 측에서 상기 축부의 수나사에 나사결합되고 상기 유지 부재에 대향하여 상기 전장품을 고정하는 너트로 이루어지는, 축전 장치.
제5항에 있어서,
상기 유지 부재에 의해 상기 전지 셀을 복수개 병설하여 유지함과 동시에, 상기 고정 부재에 의해 상기 전지 셀의 상기 병설 방향의 일단부 중 한 쪽에서 상기 전장품을 고정한 상태로 수용되는 케이싱을 포함하는, 축전 장치.