KR20080041691A - 전원팩구조 - Google Patents

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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 전원팩구조는 정극단자(24)와 부극단자(25)를 구비한 배터리팩(21), 상기 배터리팩(21)을 포함하는 배터리케이스(11), 양 단부가 정극단자(24)와 기기에 각각 연결되는 공통플러스케이블(31) 및 양 단부가 부극단자(25)와 기기에 각각 연결되는 공통마이너스케이블(33)을 포함하여 이루어진다. 상기 배터리케이스(11)는 상기 배터리팩(21) 옆에 형성되어 상기 배터리팩에 전기적으로 접속되는 기기에 액세스하는 데 사용되는 개구부(14h)를 구비한다. 여하한의 기기도 배터리케이스(11) 내에 배치되지 않은 경우, 상기 공통플러스케이블(31)의 길이(L1)가 정극단자(24)와 개구부(14h)간의 최단경로의 길이보다 짧은 조건과, 상기 공통마이너스케이블(33)의 길이(L2)가 부극단자(25)와 개구부(14h)간의 최단경로의 길이보다 짧은 조건 중 하나 이상이 충족된다. 이러한 구성에 의하면, 케이블과의 부주의한 접촉이 방지되도록 디자인되는 전원팩구조가 제공된다.

Description

전원팩구조{POWER SUPPLY PACK STRUCTURE}
본 발명은 일반적으로 전원팩구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축전부를 하우징하는 케이스가 상기 축전부의 충전전류와 방전전류를 차단하는 플러그를 삽입 및 제거하기 위해 그 내부에 형성된 개구부를 구비하는 전원팩구조에 관한 것이다.
종래의 전원팩구조에 있어서, 예컨대 일본특허공개공보 제2002-175791호에는 작업자의 안전성을 개선하고 작업자에 의한 재잠금(relock) 작업의 신뢰성을 보장하는 것을 목적으로 하는 2차전지용 인터록(interlock) 장치가 개시되어 있다. 상기 문헌에 개시된 인터록 장치는 2차전지와 상기 2차전지를 제어하는 기기를 하우징하는 케이스에 제공된다.
상기 인터록 장치는 2차전지용 케이스의 리드(lid)에 부착되는 안전플러그 및 제어용 기기의 케이스의 리드를 잠그는 잠금기구(lock mechanism)를 포함한다. 상기 2차전지용 케이스의 리드에 부착된 안전플러그는 상기 2차전지의 전력을 수용하도록 한다. 안전플러그가 제거되면, 2차전지의 전력 수용이 차단된다. 2차전지용 케이스의 리드로부터 제거되는 안전플러그는 잠금기구에 부착되어, 상기 잠금기구를 잠금해제시켜 잠금기구로부터의 플러그의 단속(disconnection)을 저지하게 된 다. 이러한 구성은 작업자로 하여금 2차전지의 전력 수용이 차단된 상태에서만 제어용 기기의 케이스의 리드를 개방할 수 있게 한다.
상술된 전원팩구조와 대조적으로, 2차전지의 전력 수용을 허용하고 차단하는 서비스플러그는 케이스 내에 하우징될 수도 있고, 상기 서비스플러그에 액세스하기 위한 개구부가 상기 케이스 내에 형성될 수도 있다. 이 경우, 2차전지가 유지보수 시 교체되어야 할 때, 2차전지만을 하우징하는 배터리팩이 옮겨지는 데, 그 이유는 현존하는 기기가 계속해서 사용될 수 있기 때문이다. 하지만, 이송 시에 케이스가 개방되지 않게 구성되어 있더라도, 충전전류와 방전전류가 통과하는 2차전지의 케이블이 개구부 밖으로 빠져나올 수도 있고, 상기 케이블 상의 단자에 뜻하지 않게 접촉될 가능성도 있다.
본 발명의 목적은 상술된 문제점들을 해결하고, 뜻하지 않게 케이블에 접촉되는 것을 방지하는 전원팩구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전원팩구조는, 정극단자와 부극단자를 구비한 축전부, 상기 축전부를 하우징하는 케이스, 상기 정극단자와 기기에 각각 연결된 양 단부를 구비하여, 상기 축전부로부터의 방전전류가 포지티브케이블을 통과하는 상기 포지티브케이블, 및 상기 부극단자와 상기 기기에 각각 연결된 양 단부를 구비하여, 충전전류가 상기 축전부를 향해 네거티브케이블을 통과하는 상기 네거티브케이블을 포함한다. 상기 케이스는 상기 축전부에 인접하게 배치되어 상기 축전부에 전기적으로 접속되는 기기에 액세스하기 위해 내부에 형성된 개구부를 구비한다. 상기 기기가 상기 케이스 내에 배치되지 않은 상태에서, 상기 포지티브케이블이 상기 정극단자와 상기 개구부간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건과, 상기 네거티브케이블이 상기 부극단자와 상기 개구부간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건 중 하나 이상이 충족되는 것을 특징으로 한다.
이러한 방식으로 구성된 전원팩구조에 따르면, 상기 기기가 상기 케이스 내에 배치되지 않고, 축전부만이 케이스 내에 하우징된 상태에서, 상기 포지티브케이블 및 네거티브케이블 양자 모두가 개구부를 통해 상기 케이스로부터 밖으로 빠져나오지 못하게 된다. 결과적으로, 포지티브케이블 및 네거티브케이블 모두가 케이스 외부로부터 뜻하지 않게 접촉되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전원팩구조는 정극단자와 부극단자를 구비한 축전부, 상기 축전부를 하우징하는 케이스, 상기 정극단자와 기기에 각각 연결된 일 단부와 타 단부를 구비하여, 상기 축전부로부터의 방전전류가 포지티브케이블을 통과하는 상기 포지티브케이블, 및 상기 부극단자와 상기 기기에 각각 연결된 일 단부와 타 단부를 구비하여, 충전전류가 상기 축전부를 향해 네거티브케이블을 통과하는 상기 네거티브케이블을 포함한다. 상기 케이스는 상기 축전부에 인접하게 배치되어 상기 축전부에 전기적으로 접속되는 기기에 액세스하기 위해 그 내부에 형성된 개구부를 구비한다. 상기 포지티브케이블 및 상기 네거티브케이블은, 상기 일 단부와 상기 타 단부 사이에, 상기 케이스 내의 소정 위치에 고정된 제1고정부 및 제2고정부를 각각 구비한다. 상기 기기가 상기 케이스 내에 배치되지 않은 상태에서, 상기 제1고정부로부터 상기 타 단부까지의 상기 포지티브케이블이 상기 소정 위치와 상기 개구부간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건과, 상기 제2고정부로부터 상기 타 단부까지의 상기 네거티브케이블이 상기 소정 위치와 상기 개구부간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건 중 하나 이상이 충족되는 것을 특징으로 한다.
이러한 방식으로 구성된 전원팩구조에 따르면, 상기 기기가 상기 케이스 내에 배치되지 않고, 축전부만이 케이스 내에 하우징된 상태에서, 상기 포지티브케이블 및 네거티브케이블 양자 모두가 개구부를 통해 밖으로 빠져나오지 못하게 된다. 결과적으로, 포지티브케이블 및 네거티브케이블 모두가 케이스 외부로부터 뜻하지 않게 접촉되는 것을 방지할 수 있게 된다. 나아가, 상기 포지티브케이블 및 네거티브케이블은 일 단부와 제1고정부 사이에서 그리고 일 단부와 제2고정부 사이에서 각각 새깅(sag)될 수 있어, 상기 포지티브케이블과 네거티브케이블이 각각 상기 정극단자와 부극단자로부터 상기 기기까지의 거리에 대해 충분한 거리를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 상기 기기가 케이스 내에 설치되어, 상기 포지티브 및 네거티브 케이블의 각각의 타 단부들이 상기 기기에 연결되는 경우에 작업능력이 개선될 수 있다.
또한, 상기 축전부는 적층된 전원셀을 함께 사이에 끼워 유지하는 판부재를 더 포함한다. 상기 제1 및 제2고정부는 상기 판부재에 고정되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 구성된 전원팩구조에 따르면, 상기 포지티브케이블과 네거티브케이블이 상기 축전부에만 고정된다. 그러므로, 축전부가 케이스 내에서 이동되는 경우에도, 과도한 힘이 포지티브케이블과 네거티브케이블 상에 부과되는 것을 방지할 수 있다.
상기 기기는 상기 축전부의 충전전류와 방전전류의 흐름을 차단하는 전류차단부를 구비한다. 상기 개구부는 상기 전류차단부가 상기 케이스 외부로부터 액세스될 수 있는 위치에서 개방되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 구성된 전원팩구조에 따르면, 전류차단부가 케이스 외부로부터 개구부를 통해 작동되는 전원팩이 상술된 여하한의 효과들을 제공할 수 있다.
나아가, 상기 케이스는, 상기 축전부와 상기 기기가 서로 인접하는 방향을 따르는 보다 긴 치수의 방향과, 상기 보다 긴 치수의 방향에 직교하는 보다 짧은 치수의 방향을 가진다. 상기 개구부는 상기 케이스의 보다 짧은 치수의 방향으로 일 단부 상에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 기기는, 상기 포지티브케이블과 상기 네거티브케이블이 연결되어, 상기 케이스의 보다 짧은 치수의 방향으로 타 단부 상에 제공되는 단자부를 구비한다. 상기 정극단자와 상기 부극단자 중 하나 이상은 상기 케이스의 보다 짧은 치수의 방향으로 상기 타 단부 상에 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 "일 단부 상에 형성된"이란 타 단부보다 일 단부에 더 근접한 위치에 형성되어 있다는 의미이고, "타 단부 상에 제공된"이란 일 단부보다 타 단부에 더 근접한 위치에 제공되어 있다는 것을 의미한다는 점에 유의한다.
이러한 방식으로 구성된 전원팩구조에 따르면, 상기 단자부 및 상기 정극단자와 부극단자 중 하나 이상이 상기 케이스의 보다 짧은 치수의 방향으로 같은 쪽에 제공되고, 개구부는 그 반대쪽에 형성된다. 따라서, 포지티브케이블과 네거티브케이블의 길이 중 하나 이상은 상기 기기의 단자부에는 도달하지만 개구부에는 도달하지 않도록 용이하게 설정될 수 있다.
나아가, 상기 축전부는 리튬-이온전지인 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로 구성된 전원팩구조에 따르면, 리튬-이온전지를 하우징하는 전원팩이 상술된 여하한의 효과들을 제공할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 케이블에 뜻하지 않게 접촉되는 것을 방지하는 전원팩구조가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 배터리팩구조의 분해조립도;
도 2는 도 1에 도시된 완성된 배터리팩의 도면;
도 3은 도 2의 배터리팩의 이송 시의 상태를 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 제2실시예의 배터리팩구조를 도시한 사시도; 및
도 5는 도 4의 배터리팩에 하우징된 배터리세트를 상세히 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 하며, 동일하거나 대응하는 구성요소들은 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명의 제1실시예의 배터리팩구조의 분해조립도이다. 도 2는 도 1에 도시된 완성된 배터리팩의 도면이다. 도면들에 도시된 배터리팩은, 전원으로서 가솔린엔진과 디젤엔진과 같은 내연기관 및 충방전가능한 2차전지를 이용하는 하이브리드자동차에 설치된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 배터리팩(10)은 리튬-이온 전지를 포함하는 배터리세트(21) 및 상기 배터리세트(21)에 전기 접속된 기기(41)를 하우징한다. 배터리세트(21)는 외형으로 볼 때 실질적으로 직사각형의 평행 육면체이다. 배터리세트(21)는 복수의 배터리셀들이 서로 직렬로 전기 접속되는 구성을 가진다. 각각의 배터리셀은 세퍼레이터가 그 사이에 개재되어 적층되는 포지티브시트와 네거티브시트 및 롤 모양으로 감긴 상기 포지티브시트와 네거티브시트를 하우징하는 적층형 외측 시스 바디(laminated outer sheath body)로 이루어진다.
상기 포지티브시트와 네거티브시트는, 포지티브활성재와 네거티브활성재를 포함하는 페이스트가 각각 적용되는 표면을 가진다. 포지티브활성재로는, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO3와 같은 리튬-이온전지에 사용되는 한 가지 타입 또는 2이상의 타입의 포지티브활성재가 사용될 수 있는데, 이것이 특별한 것(들)로 제한되지는 않는다. 네거티브활성재로는, 아모포스 카본과 그래파이트 카본과 같은 리튬-이온전지에 사용되는 한 가지 타입 또는 2이상의 타입의 네거티브활성재가 사용될 수 있는 데, 이것이 특별한 것(들)로 제한되지는 않는다. 리튬염을 유기용매에서 용해하여 생성되는 유기전해질이 포지티브시트와 네거티브시트에 함침된다.
배터리팩(10)의 검사와 유지보수 시에 고전압회로를 차단하는 서비스플러그(45) 및 배터리세트(21)의 충전전류와 방전전류가 유입 및 유출되는 단자부(43) 이외에도, 기기(41)는 배터리컴퓨터와 같은 복수의 기기, 배터리세트(21)의 고전압회로를 제어하는 릴레이 및 배터리세트(21)의 전체 전압과 충전전류 및 방전전류를 검출하는 각종 센서들을 포함한다.
배터리팩(10)은 하부케이스(12)를 구비한 배터리케이스(11)와, 하부케이스(12)에 부착되는 상부케이스(15) 및 기기커버(16)를 포함한다. 배터리케이스(11)는 예컨대 아연도금 강판과 같은 금속으로 형성되고, 실질적으로 직사각형의 평행육면체 하우징의 형상으로 되어 있다. 상기에서 알 수 있는 바와 같이, 배터리케이스(11)는 보다 긴 치수의 방향(도 2의 화살표 101로 도시된 방향)과 보다 짧은 치수의 방향(도 2의 화살표 102로 도시된 방향)을 가진다.
하부케이스(12)는 실질적으로 직사각형으로 연장되어 그 외측에지에서 구부러지는 저부(13)와 저부(13) 상에 수직방향으로 제공되는 기기케이스부(14)를 포함한다. 기기케이스부(14)는 예컨대 용접에 의해 저부(13)에 고정된다. 기기케이스부(14)는 배터리케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 저부(13)의 한 쪽을 따르는 범위에서 저부(13)의 주변을 따라 그리고 상기 한 쪽의 양 단부 상에 위치하여 상기 배터리케이스(11)의 보다 긴 치수의 방향으로 연장되는 저부(13)의 두 면 중 부분들을 따라 연장된다. 이러한 구성에 있어서, 기기케이스부(14)는 배터리케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 서로 이격되어 대향하는 측면(14p, 14q)을 가진다.
배터리세트(21) 및 기기(41)는 배터리케이스(11)의 보다 긴 치수의 방향으로 서로 인접한 하부케이스(12) 상에 배치된다. 기기케이스부(14)에 의해 세 면 상에 둘러싸여 있는 위치에 기기(41)가 배치된다. 배터리세트(21)는 기기케이스부(14)에 의해 둘러싸인 위치와 중첩되지 않는 위치에 배치된다.
상부케이스(15)는 배터리세트(21)를 커버하도록 저부(13)에 부착된다. 상부케이스(15)는 예컨대 스패너와 맞물리는 부분을 갖는 볼트를 이용하여 저부(13)에 고정되되, 상기 부분은 소정량 이상의 토크로 죄어질 때 분리된다. 상기 볼트는 저부(13)에 일단 고정된 상부케이스(15)가 하부케이스(12)로부터 제거되는 것을 방지하는 구조를 제공하도록 사용된다.
기기커버(16)는 기기(41)를 커버하도록 기기케이스부(14)에 부착된다. 기기커버(16)는 예컨대 특별한 서비스툴에 의해서만 회전될 수 있는 볼트를 이용하여 기기케이스부(14)에 고정된다. 이러한 서비스툴은 배터리팩(10)의 검사와 유지보수를 수행하는 작업자에 의해 구비되고, 기기커버(16)가 통상적인 사용자에 의해 제거되는 것을 방지하도록 구성되어 있다.
배터리케이스(11) 내에 하우징되는 배터리세트(21)는 하부케이스(12)의 저부(13), 상부케이스(15) 및 기기(41)에 의해 둘러싸여 있다. 기기(41)는 하부케이스(12)의 저부(13)와 기기케이스부(14), 기기커버(16) 및 배터리세트(21)에 의해 둘러싸여 있다.
기기(41)의 구성요소들인 서비스플러그(45) 및 단자부(43)는 각각 기기케이스부(14)의 측면(14p, 14q)들을 향하는 각각의 위치들에 배치된다. 다시 말해, 서비스플러그(45) 및 단자부(43)는 배터리케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 대향하는 쪽에 배치된다. 측면(14p)은 서비스플러그(45)에 액세스하기 위해 그 내 부에 형성된 개구부(14h)를 구비한다. 배터리팩(10)의 검사와 유지보수 시, 작업자는 배터리케이스(11) 외부로부터 개구(14h)를 통해 서비스플러그(45) 내에 제공된 그립(grip)을 제거 및 삽입시켜, 배터리세트(21)의 고전압회로를 차단 및 복원하게 된다.
배터리세트(21)에는 방전전류가 유출되는 정극단자(24) 및 충전전류가 유입되는 부극단자(25)가 제공된다. 정극단자(24) 및 부극단자(25)는 배터리케이스(11)의 보다 긴 치수의 방향으로 배터리세트(21)의 양 단부에 배치된다. 정극단자(24) 및 부극단자(25)는, 저부(13)에 대향하는 쪽에서, 상부케이스(15)를 향하는 배터리세트(21)의 최상면(21a)에 배치된다.
정극단자(24)와 부극단자(25)는, 개구부(14h)에 대향하고 단자부(43)가 기기(41)에 배치되는 면 상에 배터리케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 배치된다. 다시 말해, 단자부(43), 정극단자(24) 및 부극단자(25)는 개구부(14h)가 형성되는 측면(14p)보다 배터리케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 개구부(14h)로부터 떨어져 있는 측면(14q)에 더 근접한 위치들에 배치된다.
배터리팩(10)은 정극단자(24)와 단자부(43) 사이에서 연장되는 전체 포지티브케이블(31) 및 부극단자(25)와 단자부(43) 사이에서 연장되는 전체 네거티브케이블(33)을 추가로 하우징한다. 전체 포지티브케이블(31)은 정극단자(24)에 연결되는 일 단부(31m) 및 단자부(43)에 연결되는 타 단부(31n)를 구비한다. 전체 네거티브케이블(33)은 부극단자(25)에 연결되는 일 단부(33m) 및 단자부(43)에 연결되는 타 단부(33n)를 구비한다. 배터리세트(21)와 기기(41)가 배터리케이스(11) 내에 하우 징되는 상태에서, 전체 포지티브케이블(31)은 정극단자(24)와 단자부(43) 사이의 최단 거리보다 긴 거리를 가지고, 전체 네거티브케이블(33)은 부극단자(25)와 단자부(43) 사이의 최단 거리보다 긴 거리를 가진다.
도 3은 도 2의 배터리팩의 이송 시의 상태를 도시한 사시도이다. 도 3을 참조하면, 차량 내에 설치된 배터리세트(21)는 때때로 소진, 고장 등으로 인해 새로운 것으로 교체된다. 이 경우, 기기(41)는 교체없이 계속해서 사용될 수 있기 때문에, 배터리세트(21)만을 하우징한 배터리팩(10)이 교체될 부품으로서 수리점 등으로 이송되어야 한다. 이 때, 전체 포지티브케이블(31) 및 전체 네거티브케이블(33)은 각각 정극단자(24)와 부극단자(25)에 연결된 일 단부(31m, 33m)를 구비하고, 배터리케이스(11) 내에 하우징된 타 단부(31n, 33n)를 구비한다.
본 실시예에 있어서, 배터리세트(21)만이 배터리케이스(11) 내에 하우징된 상태에서, 전체 포지티브케이블(31)의 길이(L1)는 정극단자(24)와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧고, 전체 네거티브케이블(33)의 길이(L2)는 부극단자(25)와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧다. 이러한 구성은 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)이 배터리팩(10)의 이송 시에 개구부(14h) 밖으로 빠져 나오는 것을 방지한다.
나아가, 본 실시예에서는, 정극단자(24)와 부극단자(25)가, 개구부(14h)에 대향하고 단자부(43)가 기기(41) 내에 배치되는 면 상에 배터리케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 배치된다. 따라서, 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)의 길이가 각각 길이(L1, L2)로 용이하게 설정될 수 있어, 단자부(43) 에는 도달하지만 개구부(14h)에는 도달하지 않게 된다.
본 발명의 제1실시예의 배터리팩구조는 정극단자(24)와 부극단자(25)를 구비한 축전부로서 배터리세트(21), 배터리세트(21)를 하우징하는 케이스로서 배터리케이스(11), 정극단자(24)와 기기(41)에 각각 연결되는 양 단부를 구비하여, 배터리세트(21)로부터의 방전전류가 통과하는 전체 포지티브케이블(31), 및 부극단자(25)와 기기(41)에 각각 연결되는 양 단부를 구비하여, 충전전류가 배터리세트(21)를 향해 통과하는 전체 네거티브케이블(33)을 포함한다. 배터리케이스(11)는 배터리세트(21)에 인접하여 배치되고 배터리세트(21)에 전기 접속되는 기기(41)에 액세스하기 위해 그 내부에 형성된 개구부(14h)를 구비한다. 기기(41)가 배터리케이스(11) 내에 배치되지 않은 상태에서, 전체 포지티브케이블(31)의 길이(L1)가 정극단자(24)와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 조건과, 전체 네거티브케이블(33)의 길이(L2)가 부극단자(25)와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 조건 중 하나 이상이 충족된다.
이러한 방식으로 구성된 본 발명의 제1실시예의 배터리팩구조에 따르면, 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)이 배터리팩(10)의 이송 시에 배터리케이스(11) 외부로부터 개구부(14h)를 통해 뜻하지 않게 접촉되는 것이 방지될 수 있다. 이는 이송 시 배터리팩(10)의 취급 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33) 양자 모두가 개구부(14h) 밖으로 빠져나오지 않도록 구성되어 있지만, 본 발명이 이것으로 국한되는 것은 아니며, 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33) 중 여하한의 것이 개구부(14h) 밖으로 빠져나오지 않도록 구성될 수도 있다. 배터리세트(21) 또한 리튬-이온 전지로 국한되는 것은 아니며, 예컨대 니켈-하이드라이드 전지일 수도 있다.
나아가, 배터리팩(10)을 구비한 차량이 전원으로서 2차전지와 내연기관을 이용하는 하이브리드자동차로 국한되는 것은 아니며, 예컨대 전원으로서 2차전지와 연료전지를 이용하는 연료전지하이브리드자동차(FCHV) 및 전기자동차(EV)일 수도 있다. 본 실시예의 하이브리드자동차에 있어서, 내연기관은 최적의 연료 효율의 동작점에서 구동되는 반면, 연료전지하이브리드자동차에서는, 연료전지가 최적의 발전 효율의 동작점에서 구동된다. 2차전지는 기본적으로 하이브리드자동차 양자 모두에서 동일한 방식으로 사용된다.
본 실시예에서도, 본 발명의 전원팩구조가 화학 변화 등에 의해 자체로 발전하는 전지를 하우징하는 배터리팩에 적용되지만, 본 발명이 이것으로 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 전원팩구조는 외부적으로 공급되는 전기를 저장하는 캐패시터와 같은 축전장치에 적용될 수도 있다.
캐패시터는 운전기구로서 활성 카본과 전해질 용액간의 계면에 발생되는 전기이중층을 이용하는 전기이중층 캐패시터이다. 고체로서 활성 카본과 액체로서 전해질 용액(희석황산용액)이 서로 접촉하게 되면, 정극과 부극이 상대적으로 그 사이의 계면에 서로 매우 짧은 거리로 분포된다. 한 쌍의 전극이 이온용액 내에 침지되어 전기분해가 발생하지 않을 정도로 전압을 인가하게 되면, 이온들이 각각의 전극의 표면 상에 흡착되어 양전기와 음전기를 축전하게 된다(충전). 전기가 외부로 방전되면, 양이온과 음이온들이 상기 전극들로부터 분리되어, 자연 상태로 되돌아간다(방전).
[제2실시예]
도 4는 본 발명의 제2실시예의 배터리팩구조를 도시한 사시도로서, 제1실시예의 도 3에 대응한다. 본 실시예의 배터리팩구조는 기본적으로 제1실시예의 배터리팩구조와 유사한 구조를 가진다. 이하, 동일한 구성요소들의 설명은 반복하지 않기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 있어서, 일 단부(31m)와 타 단부(31n) 사이의 전체 포지티브케이블(31)의 고정부(31r) 및 일 단부(33m)와 타 단부(33n) 사이의 전체 네거티브케이블(33)의 고정부(33r)가 와이어링홀더(51)에 의해 배터리세트(21)에 고정된다.
고정부(31r)에서 타 단부(31n)까지의 전체 포지티브케이블(31)의 길이(L3)는, 와이어링홀더(51)가 배치되는 위치와 개구부(14h) 사이의 최단 거리보다 짧다. 고정부(33r)에서 타 단부(33n)까지의 전체 네거티브케이블(33)의 길이(L4)는, 와이어링홀더(51)가 배치되는 위치와 개구부(14h) 사이의 최단 거리보다 짧다. 전체 포지티브케이블(31)의 총 길이는 정극단자(24)와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 길 수도 있다. 전체 네거티브케이블(33)의 총 길이는 부극단자(25)와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 길 수도 있다.
도 5는 도 4의 배터리팩에 하우징된 배터리세트를 상세히 도시한 사시도이다. 도 5를 참조하면, 배터리세트(21)는 복수의 배터리셀(61)을 포함하고, 본 실시 예에서는, 병렬로 배치된 배터리셀(61x, 61y)의 세트들이 한 방향으로 적층되는 구조를 가진다.
상기 배터리셀(61x, 61y)의 세트들은 예컨대 폴리프로필렌과 같은 수지 재료로 형성된 수지 프레임(58)에 의해 유지된다. 수지 프레임(58)은 배터리셀(61)들이 적층되는 방향으로 배치된 배터리셀(61)들 사이를 냉각 공기가 통과하는 그 내부에 형성된 냉각공기통로(59)를 구비한다. 배터리셀(61x, 61y)을 유지하는 복수의 수지 프레임(58)은 배터리셀(61)들이 적층되는 방향으로 배치된다. 복수의 배치된 수지 프레임(58)의 양 단부 상에는 판부재로서 단판(56, 57)이 배치된다. 복수의 수지 프레임(58)을 그 사이에 유지하는 단판(56, 57)은 리스트레이닝 밴드(restraining band; 54)에 의해 서로 결합된다.
단판(57)은 기기(41)에 인접한 위치에 배치되고, 기기(41)를 향하는 측면(57b)을 구비한다. 와이어링홀더(51)는 측면(57b)에 고정된다. 이러한 구성은 배터리팩의 이송 시에 전체 포지티브케이블(31) 및 전체 네거티브케이블(33)이 배터리세트(21)에만 고정되도록 한다. 결과적으로는, 예컨대 이송 시의 흔들림으로 인해 배터리케이스(11) 내에서 배터리세트(21)가 이동할 수 있더라도, 과도한 인장력 등이 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)에 인가되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 제2실시예의 배터리팩구조는 정극단자(24)와 부극단자(25)를 구비한 배터리세트(21), 배터리세트(21)를 하우징하는 배터리케이스(11), 정극단자(24)와 기기(41)에 각각 연결되는 일 단부(31m)와 타 단부(31n)를 구비하여, 배터리세 트(21)로부터의 방전전류가 통과하는 전체 포지티브케이블(31), 및 부극단자(25)와 기기(41)에 각각 연결되는 일 단부(33m)와 타 단부(33n)를 구비하여, 충전전류가 배터리세트(21)를 향해 통과하는 전체 네거티브케이블(33)을 포함한다.
배터리케이스(11)는 배터리세트(21)에 인접하여 배치되고 배터리세트(21)에 전기 접속되는 기기(41)에 액세스하기 위해 그 내부에 형성된 개구부(14h)를 구비한다. 전체 포지티브케이블(31) 및 전체 네거티브케이블(33)은 각각 일 단부(31m)와 타 단부(33n) 사이 그리고 일 단부(33m)와 타 단부(33n) 사이에, 배터리케이스(11) 내의 소정 위치에 고정된 제1고정부로서 고정부(31r)와 제2고정부로서 고정부(33r)를 구비한다. 기기(41)가 배터리케이스(11) 내에 배치되지 않은 상태에서, 고정부(31r)로부터 타 단부(31n)까지의 전체 포지티브케이블(31)의 길이(L3)가 소정 위치와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 조건과, 고정부(33r)로부터 타 단부(33n)까지의 전체 네거티브케이블(33)의 길이(L4)가 소정 위치와 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 조건 중 하나 이상이 충족된다.
이러한 방식으로 구성된 본 발명의 제2실시예의 배터리팩구조에 따르면, 제1실시예에 기술된 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 고정부(31r, 33r)의 위치들이 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)의 총 길이에 관계 없이 적절하게 설정되는 데, 이는 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)이 개구부(14h)로부터 빠져나오는 것을 방지하는 구조를 용이하게 제공할 수 있다. 이는 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)로 하여금 각각 정극단자(24)와 부극단자(25)로부터 단자부(43)까지의 거리들에 대해 충분한 거리를 갖도록 한다. 그러므로, 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33)을 단자부(43)에 연결하는 작업능력이 향상될 수 있다.
고정부(31r, 33r)가 고정되는 위치들이 배터리세트(21)로 국한되는 것은 아니며, 예컨대 상부케이스(15) 및 기기커버(16)일 수도 있으며, 또한 기기(41)로서 각종 센서와 릴레이를 구비한 접합박스일 수도 있다는 점에 유의한다. 나아가, 고정부(31r) 및 고정부(33r)는 상이한 위치들에 고정될 수도 있다.
본 실시예는 제1실시예에서와 같이, 전체 포지티브케이블(31)과 전체 네거티브케이블(33) 중 여하한의 것이 개구부(14h) 밖으로 빠져나오는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 모든 실시형태들에 있어서 예시적인 것으로 제한적인 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 범위는 상술된 상세한 설명보다는 청구범위의 항목들로 한정되며, 청구범위의 항목들에 등가인 범위와 균등론 내에서 여하한의 수정예들도 포함하고자 한다.
본 발명은 주로 전원으로서 하이브리드자동차 내에 설치되고 리튬-이온 전지를 포함하는 전원팩구조에 적용된다.

Claims (9)

  1. 전원팩구조에 있어서,
    정극단자(24)와 부극단자(25)를 구비한 축전부(21);
    상기 축전부(21)에 인접하게 배치되어 상기 축전부(21)에 전기적으로 접속되는 기기(41)에 액세스하기 위해 개구부(14h)가 내부에 형성되고, 상기 축전부(21)를 하우징하는 케이스(11);
    상기 정극단자(24)와 상기 기기(41)에 각각 연결된 양 단부를 구비하여, 상기 축전부(21)로부터의 방전전류가 포지티브케이블(31)을 통과하는 상기 포지티브케이블(31); 및
    상기 부극단자(25)와 상기 기기(41)에 각각 연결된 양 단부를 구비하여, 충전전류가 상기 축전부(21)를 향해 네거티브케이블(33)을 통과하는 상기 네거티브케이블(33)을 포함하여 이루어지고,
    상기 기기(41)가 상기 케이스(11) 내에 배치되지 않은 상태에서, 상기 포지티브케이블(31)이 상기 정극단자(24)와 상기 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건과, 상기 네거티브케이블(33)이 상기 부극단자(25)와 상기 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건 중 하나 이상이 충족되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기기(41)는 상기 축전부(21)의 충전전류와 방전전류의 흐름을 차단하는 전류차단부(45)를 구비하고,
    상기 개구부(14h)는 상기 전류차단부(45)가 상기 케이스(11) 외부로부터 액세스될 수 있는 위치에서 개방되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스(11)는, 상기 축전부(21)와 상기 기기(41)가 서로 인접하는 방향을 따르는 보다 긴 치수의 방향과, 상기 보다 긴 치수의 방향에 직교하는 보다 짧은 치수의 방향을 갖고,
    상기 개구부(14h)는 상기 케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 일 단부 상에 형성되며,
    상기 기기(41)는, 상기 포지티브케이블(31)과 상기 네거티브케이블(33)이 연결되어, 상기 케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 타 단부 상에 제공되는 단자부(43)를 구비하고,
    상기 정극단자(24)와 상기 부극단자(25) 중 하나 이상은 상기 케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 상기 타 단부 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축전부(21)는 리튬-이온전지인 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  5. 전원팩구조에 있어서,
    정극단자(24)와 부극단자(25)를 구비한 축전부(21);
    상기 축전부(21)에 인접하게 배치되어 상기 축전부(21)에 전기적으로 접속되는 기기(41)에 액세스하기 위해 개구부(14h)가 내부에 형성되고, 상기 축전부(21)를 하우징하는 케이스(11);
    상기 정극단자(24)와 상기 기기(41)에 각각 연결된 일 단부(31m)와 타 단부(31n)를 구비하여, 상기 축전부(21)로부터의 방전전류가 포지티브케이블(31)을 통과하는 상기 포지티브케이블(31); 및
    상기 부극단자(25)와 상기 기기(41)에 각각 연결된 일 단부(33m)와 타 단부(33n)를 구비하여, 충전전류가 상기 축전부(21)를 향해 네거티브케이블(33)을 통과하는 상기 네거티브케이블(33)을 포함하여 이루어지고,
    상기 포지티브케이블(31) 및 상기 네거티브케이블(33)은, 상기 일 단부(31m, 33m)와 상기 타 단부(31n, 33n) 사이에, 상기 케이스(11) 내의 소정 위치에 고정된 제1고정부(31r) 및 제2고정부(33r)를 각각 구비하며,
    상기 기기(41)가 상기 케이스(11) 내에 배치되지 않은 상태에서, 상기 제1고정부(31r)로부터 상기 타 단부(31n)까지의 상기 포지티브케이블(31)이 상기 소정 위치와 상기 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건과, 상기 제2고정부(33r)로부터 상기 타 단부(33n)까지의 상기 네거티브케이블(33)이 상기 소정 위치와 상기 개구부(14h)간의 최단 거리보다 짧은 길이를 갖는 조건 중 하나 이상 이 충족되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축전부(21)는 적층된 전원셀(61)을 함께 사이에 끼워 유지하는 판부재(57)를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2고정부(31r, 33r)는 상기 판부재(57)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기기(41)는 상기 축전부(21)의 충전전류와 방전전류의 흐름을 차단하는 전류차단부(45)를 구비하고,
    상기 개구부(14h)는 상기 전류차단부(45)가 상기 케이스(11) 외부로부터 액세스될 수 있는 위치에서 개방되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 케이스(11)는, 상기 축전부(21)와 상기 기기(41)가 서로 인접하는 방향을 따르는 보다 긴 치수의 방향과, 상기 보다 긴 치수의 방향에 직교하는 보다 짧은 치수의 방향을 갖고,
    상기 개구부(14h)는 상기 케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 일 단부 상에 형성되며,
    상기 기기(41)는, 상기 포지티브케이블(31)과 상기 네거티브케이블(33)이 연결되어, 상기 케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 타 단부 상에 제공되는 단자부(43)를 구비하고,
    상기 정극단자(24)와 상기 부극단자(25) 중 하나 이상은 상기 케이스(11)의 보다 짧은 치수의 방향으로 상기 타 단부 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 축전부(21)는 리튬-이온전지인 것을 특징으로 하는 전원팩구조.
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