KR20110008323A

KR20110008323A - 전극 구조

Info

Publication number: KR20110008323A
Application number: KR1020107027915A
Authority: KR
Inventors: 다께노리 쯔찌야; 히로끼 나가이; 마사히데 히꼬사까
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2011-01-26
Also published as: JP2009301874A; US20110092111A1; CN102057520B; KR101170268B1; JP4539763B2; WO2009150917A1; CN102057520A; US8038487B2

Abstract

본 발명은, 전지 모듈을 버스 바에 접속하기 위한 전극 구조에 관한 것이다. 버스 바와 접속되는 금속 단자에 미리 볼트를 관통시켜 가고정한 상태에서, 당해 금속 단자를 덮개로 고정하고, 또한 덮개를 전지 모듈 본체에 장착하는 작업을 행하는 경우, 금속 단자와 볼트의 마찰에 의해 발생한 금속 분말이, 전지 내부에 혼입된다고 하는 문제가 있었다. 본 발명은, 기부와 선단부를 갖고, 기부가 전지 모듈 본체에 고정되고, 상기 선단부가 상기 전지 모듈 본체로부터 소정 간격을 두고 이격되어, 버스 바(81)에 접속되는 금속 단자(41)와, 금속 단자의 선단부와 전지 모듈 본체 사이에 배치되는 너트(33)와, 너트에 접촉하여 버스 바 체결시에 너트의 공회전을 방지하는 회전 방지부와, 너트에 나사 결합되는 동시에 금속 단자의 선단부 및 버스 바를 관통하는 나사 축(31)을 포함하는 전극 구조로 함으로써, 상기 문제의 해결을 도모한 것이다.

Description

전극 구조 {ELECTRODE STRUCTURE}

본 발명은 전극 구조에 관한 것으로, 보다 특정적으로는 전지 모듈을 버스 바(bus bar)에 접속하기 위한 전극 구조에 관한 것이다.

하이브리드 차량이나 전기 자동차에 탑재되는 배터리 장치는, 직렬 또는 병렬로 접속된 복수의 전지 모듈을 갖고 있다. 복수의 전지 모듈 상호간은, 버스 바에 의해 접속된다. 전지 모듈에는, 버스 바에 접속하기 위한 전극이 설치되어 있다.

버스 바에 접속하기 위해 전극의 금속 단자에는 볼트 및 너트가 장착되어 있다. 금속 단자에 장착된 볼트는, 버스 바를 관통하여, 너트와 나사 결합됨으로써 버스 바를 강고하게 고정한다.

전극에 버스 바를 장착하는 공정을 생각하면, 금속 단자에, 금속 단자를 관통한 볼트를 미리 가고정해 두는 것을 생각할 수 있다. 이러한 볼트의 가고정으로서는, 금속 단자에 형성된 관통 구멍에 미리 볼트를 관통시켜, 볼트를 하방으로부터 가지지 부재로 가지지해 두는 것을 생각할 수 있다. 그 일례를 도 11에 도시한다. 또한 도 11은, 본원 발명의 과제를 설명하기 위해 작성한 도면이다.

전지 모듈의 구조를 개시한 것으로서 특허문헌 1(일본공개특허 제2006-48996호 공보) 및 특허문헌 2(일본공개특허 제2002-42753호 공보)가 있다.

특허문헌 1 : 일본공개특허 제2006-48996호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 제2002-42753호 공보

도 11에 도시하는 전극 구조에 있어서는, 금속 단자(41)와 전지 모듈 본체의 덮개(13b) 사이의 간격(H)이 좁은 경우에는, 볼트(31)를, 금속 단자(41)를 고정한 후에 장착할 수 없다. 즉, 볼트의 나사 축부 및 헤드부를 맞춘 볼트의 전체 길이(L)에 대략 상당하는 간극이 금속 단자(41)와 전지 모듈 본체의 덮개(13b) 사이에 없는 경우에는, 금속 단자(41)와 덮개(13b) 사이에 나중에 볼트(31)를 삽입할 수 없다.

그로 인해 다음과 같은 공정이 필요해진다. 금속 단자(41)에 미리 볼트(31)를 관통시킨다. 볼트(31)가 관통한 금속 단자(41)를 리벳(51)에 의해 덮개(13b)에 고정한다. 볼트(31)가 관통한 금속 단자(41)가 장착된 덮개(13b)를, 전지 모듈 본체에 장착한다.

이러한 공정에 의하면, 미리 볼트(31)가 금속 단자(41)를 관통하고 있으므로, 금속 단자(41)와 볼트(31)의 마찰에 의해 금속 분말이 발생하는 경우가 있다. 이 금속 분말이 전지 모듈 본체의 내부에 혼입되면 전지 모듈의 제품 불량으로 될 우려가 있다.

이러한 제품 불량을 피하기 위해, 전지 모듈 본체의 조립시에 있어서, 전지모듈 본체의 내부에 위치하는 부품을 충분히 세정하여 금속 분말을 제거할 필요가 있어, 공정 증가의 문제가 발생한다.

따라서 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 전극의 금속 단자에 미리 장착해 두는 부품을 적게 함으로써, 금속 분말의 발생을 억제할 수 있는 전극 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 기초한 전극 구조에 따르면, 전지 모듈을 버스 바에 접속하기 위한 전극 구조이며, 기부와 선단부를 갖고, 상기 기부가 전지 모듈 본체에 고정되고, 상기 선단부가 상기 전지 모듈 본체로부터 소정 간격을 두고 이격되어, 버스 바에 접속되는 금속 단자와, 상기 금속 단자의 선단부와 상기 전지 모듈 본체 사이에 배치되는 너트와, 상기 너트에 접촉하여, 버스 바 체결시에 상기 너트의 공회전을 방지하는 회전 방지부와, 상기 너트에 나사 결합되는 동시에, 상기 금속 단자의 선단부 및 버스 바를 관통하는 나사 축을 구비하고 있다.

상기 전극 구조에 있어서, 상기 금속 단자의 기부와 전지 모듈 본체 사이에 배치되는 절연체와, 상기 너트의 주위에 결합된 결합 부재를 더 구비해도 좋다. 상기 결합 부재는, 상기 금속 단자의 선단부와 상기 절연체 사이에 너트를 삽입하는 방향으로 연장되는 키(key) 또는 홈 중 한쪽을 갖고, 상기 절연체는, 상기 결합 부재의 키 또는 홈과 결합되는 키 또는 홈 중 다른 쪽을 갖고, 상기 절연체와 상기 너트에 결합된 상기 결합 부재가 상기 키 및 홈에 의해 결합됨으로써 상기 회전 방지부를 구성하고 있다.

상기 전극 구조에 있어서, 상기 너트는 상기 금속 단자의 선단부와 상기 절연체 사이에 너트를 삽입하는 방향으로 연장되는 키 또는 홈 중 한쪽을 갖고, 상기 절연체는, 상기 너트의 키 또는 홈과 결합되는 키 또는 홈 중 다른 쪽을 갖고, 상기 절연체와 상기 너트가 상기 키 및 홈에 의해 결합됨으로써 상기 회전 방지부를 구성해도 좋다.

상기 전극 구조에 있어서, 상기 절연체는, 상기 너트의 측방을 덮도록 세워지는 벽부를 가져도 좋다.

상기 전극 구조에 있어서, 상기 나사 축을, 볼트 헤드와 나사 축부가 일체로 구성된 볼트로 구성해도 좋다.

상기 전극 구조에 있어서, 상기 나사 축을, 상기 금속 단자의 선단부 및 버스 바를 관통하여 상기 너트에 나사 결합된 무두 나사(headless screw)로 구성하고, 상기 무두 나사의 선단부에는 상기 금속 단자의 선단부 및 버스 바를 긴결(緊結)하는 고정 너트가 나사 결합되어도 좋다.

본 발명에 관한 전극 구조에 따르면, 전극의 금속 단자에 미리 장착해 두는 부품을 적게 함으로써, 금속 분말의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 배터리 장치의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 전지 모듈의 구조를 도시하는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 전지 모듈의 구조를 도시하는, 도 1에 있어서의 III-III 화살표 단면도이다.
도 4는 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는, 도 1에 있어서의 V-V 화살표 단면도이다.
도 6은 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 기초한 제1 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는 버스 바를 체결한 전극의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 기초한 제2 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명에 기초한 제2 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는 종단면도이다.
도 10은 본 발명에 기초한 제3 실시 형태에 있어서의 전극의 구조를 도시하는 종단면도이다.
도 11은 본원 발명의 과제를 설명하기 위한 전극의 구조를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명에 기초한 각 실시 형태에 있어서의 전극 구조에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서, 동일 또는 상당 개소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복되는 설명은 반복하지 않는 것으로 한다.

(제1 실시 형태)

도 1은 본 실시 형태에 있어서의 배터리 장치의 구조를 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 배터리 장치(1)는 복수의 전지 모듈(11)을 갖고 있다. 도 1에 도시하는 배터리 장치(1)에서는, 그 주표면이 서로 평행하게 되도록 2열로 배열하고 있다. 여기서는, 전지 모듈(11)을 2열로 배열한 예를 나타냈지만, 1열이라도 좋고, 3열 이상이라도 좋다.

각 전지 모듈(11)은, 정극(正極) 및 부극(負極)을 구성하는 전극(21)을 각각 갖고 있다. 인접하여 배치된 전지 모듈(11)의 전극(21)은, 서로 버스 바(81)에 의해 접속되어 있다. 버스 바(81)는, 판 형상의 금속으로 구성되어 있다.

배열된 복수의 전지 모듈(11)의 단부에는 구속판(91)이 설치되어 있다. 구속판(91)은 배열된 복수의 전지 모듈(11)에, 양단부로부터 압축하는 방향의 힘을 가한다. 이에 의해, 배열된 전지 모듈(11)을 보유 지지하는 동시에, 각 전지 모듈에 적절한 압력을 가한다.

배열된 복수의 전지 모듈(11)의 반대측 단부에도, 도시하지 않은 동일한 구속판이 설치되어 있다. 양 구속판(91) 사이는, 도시하지 않은 연결 부재에 의해 연결되어 있다.

도 2는 본 실시 형태에 있어서의 전지 모듈의 측면도이고, 도 3은 도 1에 있어서의 III-III 화살표 단면도이고, 도 4는 전극의 종단면도, 도 5는 도 1에 있어서의 V-V 화살표 단면도이고, 도 6은 전극의 분해 사시도이고, 도 7은 버스 바를 체결한 전극의 사시도이다.

전지 모듈(11)은 내부에 전지 셀(12)을 갖고 있다. 전지 셀(12)은 전지 케이스(13)에 수용되어 있다. 전지 셀(12)은 충방전 가능한 2차 전지이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 니켈 수소 전지라도 좋고, 리튬 이온 전지라도 좋다.

또한, 도 2에서는 하나의 전지 케이스(13)에 하나의 전지 셀(12)을 수용한 경우를 도시하였지만, 복수의 전지 셀을 수용해도 좋다. 본 명세서에 있어서 전지 모듈에는, 전지 케이스의 내부에 복수의 전지 셀이 설치된 경우와, 전지 케이스의 내부에 하나의 전지 셀이 설치된 경우의 양쪽을 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서 전지 셀이라 함은, 충방전 가능한 2차 전지로서 기능할 수 있는 최소 단위를 의미한다.

전지 케이스(13)는 전지 케이스 본체(13a)와 덮개(13b)로 구성되어 있다. 강도를 확보하기 위해 전지 케이스(13)는, 예를 들어 아연 도금 처리된 강판으로 형성한다. 전지 케이스 본체(13a)는 내부에 공간을 갖고, 상면만이 개방된 상자 형상이다. 덮개(13b)는 판 형상이다. 덮개(13b)에는 정극과 부극을 각각 구성하는 한 쌍의 전극(21)이 장착되어 있다. 이들 전극(21)은, 전지 케이스(13)에 수용된 전지 셀(12)에 전기적으로 접속되어 있다.

도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 전극(21)은 기부와 선단부를 갖고, 기부가 전지 모듈 본체에 고정되고, 상기 선단부가 상기 전지 모듈 본체로부터 소정 간격을 두고 이격되어, 버스 바에 접속되는 금속 단자(41)와, 금속 단자(41)의 선단부와 전지 모듈 본체 사이에 배치되는 너트(33)와, 너트(33)에 접촉하여, 버스 바(81) 체결시에 너트(33)의 공회전을 방지하는 회전 방지부와, 너트(33)에 나사 결합되는 동시에, 금속 단자(41)의 선단부 및 버스 바(81)를 관통하는 나사 축을 포함한다.

금속 단자(41)는 측면에서 볼 때 대략 Z자형으로 구성되어 있다. 보다 상세하게는, 금속 단자(41)는 덮개(13b)에 고정되는 고정편(41a)과, 고정편(41a)으로부터 직각으로 절곡되어, 덮개(13b)로부터 이격되는 방향으로 연장되는 접속편(41b)과, 접속편(41b)에 연속되어 고정편(41a)과 평행한 단자편(41c)을 갖고 있다. 고정편(41a)이 금속 단자(41)의 기부를 구성하고, 단자편(41c)이 금속 단자(41)의 선단부를 구성한다.

고정편(41a) 및 단자편(41c)에는 관통 구멍이 형성되어 있다. 고정편(41a)의 관통 구멍을 리벳(51)이 관통하고, 단자편(41c)의 관통 구멍을 볼트(31)가 관통한다. 여기서는 접속편(41b)을 고정편(41a) 및 단자편(41c)에 대해 직각으로 절곡하고 있지만, 반드시 직각으로 할 필요는 없다.

고정편(41a)과 단자편(41c)은 대략 평행하게 구성되어 있다. 금속 단자(41)는 금속판을 절곡함으로써 구성되어 있다. 단자편(41c)과 고정편(41a) 사이를 접속편(41b)에 의해 접속함으로써, 단자편(41c)과 고정편(41a)은 오프셋되어 있다. 이에 의해, 단자편(41c)과 덮개(13b) 사이에 너트(33)를 배치하는 공간을 형성하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 고정편(41a)과 단자편(41c) 사이의 거리는, 너트(33) 및 너트(33)의 회전 방지부 등을 삽입할 수 있는 공간을 확보할 수 있는 거리로 하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 접속편(41b)의 폭과 고정편(41a)의 폭이 동일해지도록 구성하고 있다. 단자편(41c)의 폭은, 고정편(41a) 및 접속편(41b)의 폭보다도 커지도록 구성하고 있다. 이에 의해 볼트(31)를 관통하는 관통 구멍의 주위에 충분한 두께를 확보할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 볼트(31)와 너트(33)에 의해 버스 바(81) 및 금속 단자(41)의 단자편(41c)을 긴결하고 있다. 볼트(31)는 육각형의 볼트 헤드부(31a)와, 버스 바(81) 및 단자편(41c)의 관통 구멍을 관통하는 막대 형상의 나사 축부(31b)를 갖고 있다.

너트(33)는 본 실시 형태에서는 단자편(41c)에 접촉하는 면이 본체부보다도 넓게 된 플랜지가 형성된 너트를 사용하고 있다. 플랜지가 형성된 너트를 사용함으로써 단자편(41c)과의 접촉 면적이 증가하므로, 단자편(41c) 및 버스 바(81)를 안정적으로 고정할 수 있다. 단, 너트는 플랜지가 형성된 것에 한정되는 것은 아니다.

너트(33)에는, 너트(33)의 외주에 결합되는 결합 부재(35)가 설치되어 있다. 결합 부재(35)는 육각형의 너트(33)의 외주를 따르는 평면에서 볼 때 육각 형상인 형상을 갖고 있다. 결합 부재(35)는 바닥이 있는 육각형의 통 형상으로 형성된 통 형상부(35a)와, 통 형상부(35a)의 바닥에 설치된 키부(35b)를 갖고 있다. 키부(35b)는 통 형상부(35a)의 하면으로부터 돌출되는 일방향으로 연장되는 리브 형상의 돌기이다. 키부(35b)는 한 쌍 설치되어 있다. 한 쌍의 키부(35b, 35b)는, 서로 간격을 두고 또한 서로 평행하게 설치되어 있다.

통 형상부(35a)의 내면에 너트(33)의 외주면이 접촉함으로써, 너트(33)는 결합 부재(35)에 대해 회전이 저지되어 있다. 통 형상부(35a)의 저부에는 볼트(31)의 선단부가 삽입 가능한 관통 구멍이 형성되어 있다. 결합 부재(35)는, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 합성 수지를 성형함으로써 제조할 수 있다.

금속 단자(41)의 고정편(41a)과 덮개(13b) 사이에는 절연체(43)가 설치되어 있다. 절연체(43)는 금속 단자(41)와 덮개(13b) 사이를 절연하는 동시에, 덮개(13b)의 관통 구멍을 밀폐하는 가스킷으로서도 기능한다.

절연체(43)는 덮개(13b)의 상면을 따르는 기판부(44)와, 기판부(44)로부터 상방으로 돌출되고, 너트(33)의 측면 방향을 덮는 벽부(45)를 갖고 있다. 절연체(43)는 절연할 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 합성 수지에 의해 구성할 수 있다. 여기서는, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지 또는 나일론을 사용하고 있다.

절연체(43)의 기판부(44)의 하면에는, 덮개(13b)의 관통 구멍에 삽입되는 링 형상의 돌출부(44a)가 설치되어 있다. 기판부(44)의 상면에는, 금속 단자(41)의 고정편(41a)이 배치된다. 기판부(44)의 외주에는, 금속 단자(41)의 고정편(41a)의 외주를 덮는 주위벽(44b)이 설치되어 있다. 고정편(41a)을 주위벽(44b)으로 둘러쌈으로써, 금속 단자(41)와 덮개(13b)의 절연을 보다 확실하게 하고 있다.

절연체(43)의 기판부(44)는 단자편(41c)의 하방까지 연장되어 있다. 기판부(44)의 단자편(41c)의 하방에 대응하는 위치에는, 하향으로 돌출된 돌출부(46)가 설치되어 있다. 돌출부(46)는 덮개(13b)의 오목부(13c)의 내부에 위치하고 있다.

돌출부(46) 및 오목부(13c)는 절연체(43)가 연장되는 방향으로 연장되어 있다. 돌출부(46)가 덮개(13b)의 내부에 위치함으로써, 절연체(43)가 리벳(51)을 중심으로 하여 회전하는 것이 저지되어 있다.

벽부(45)는 결합 부재(35) 및 너트(33)를 횡방향으로부터 삽입하기 위해 일방향이 개방되어 있다. 벽부(45)의 내벽은, 결합 부재(35)의 외면을 따르도록 육각 기둥의 4면을 따르는 형상으로 되어 있다.

벽부(45)로 둘러싸인 부분의 기판부(44)에는, 한 쌍의 홈부(44c)가 형성되어 있다. 홈부(44c)에는 결합 부재(35)의 키부(35b)가 삽입되어 있다. 홈부(44c)의 단부는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 키부(35b)가 횡방향으로부터 삽입 가능하도록 개방되어 있다.

리벳(51)의 하단부에는, 직사각형 금속판으로 이루어지는 받침대부(52)가 설치되어 있다. 받침대부(52)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하향으로 연장되는 단자(71)가 접속되어 있고, 단자(71)는 전지 셀(12)에 전기적으로 접속되어 있다.

받침대부(52)의 상면과 덮개(13b) 사이에는 절연 부재(58)가 배치되어 있다. 절연 부재(58)의 외주부는 수직 하강되어 있어, 받침대부(52)의 외주를 둘러싼다. 절연 부재(58)는 전지 케이스(13)의 내부의 환경에 있어서 열화되기 어려운 수지 재료 등을 사용할 필요가 있다. 여기서는, PPS 수지를 사용하고 있다.

리벳(51)의 축부 외주에 밀착하도록 링 형상의 가스킷(59)이 설치되어 있다. 가스킷(59)은, 절연 부재(58)의 관통 구멍의 내부에 위치하고, 가스킷(59)의 상면은 덮개(13b)의 관통 구멍의 주위에 접촉한다. 이에 의해, 전지 케이스(13)의 밀폐를 보다 확실하게 한다. 가스킷으로서는, 수지나 고무 등의 재료를 사용할 수 있다.

다음에 전극(21)을 갖는 전지 모듈(11)의 제조 공정에 대해 설명한다. 우선, 금속 단자(41), 절연체(43) 및 덮개(13b)를 겹치고, 이들에 가스킷(59) 및 절연 부재(58)를 관통한 리벳(51)의 선단을 관통시킨다. 이 상태에서 리벳(51)의 선단을 코킹하여 확대시키고, 절연체(43) 및 금속 단자(41)를 덮개(13b)에 고정한다. 리벳(51)을 코킹하는 공정을 고려하면, 덮개(13b)를 전지 케이스 본체(13a)에 고정하기 전에 금속 단자(41)를 덮개(13b)에 장착해 둘 필요가 있다.

계속해서, 리벳(51)에 전기적으로 접속된 단자(71)를 전지 셀(12)에 접속한다. 이 상태에서 전지 셀(12)을 전지 케이스 본체(13a)의 내부에 삽입하고, 전지 케이스 본체(13a)와 덮개(13b)를 고정하여 전지 케이스(13)를 밀폐한다.

너트(33)에 결합 부재(35)를 장착하고, 횡방향으로부터 너트(33) 및 결합 부재(35)를 단자편(41c)과 기판부(44) 사이에 삽입한다. 금속 단자(41)의 단자편(41c)은 덮개(13b)로부터 오프셋되어 있으므로, 단자편(41c)과 덮개(13b) 사이에 너트(33) 및 결합 부재(35)를 삽입하는 공간이 확보되어 있다.

이때 결합 부재(35)의 키부(35b)와 기판부(44)의 홈부(44c)가 결합된다. 홈부(44c)의 단부가 개방되어 있으므로, 키부(35b)를 횡방향으로부터 삽입하는 것이 가능하다. 결합 부재(35)의 키부(35b)와 기판부(44)의 홈부(44c)가 결합되고, 결합 부재(35)가 벽부(45)에 둘러싸임으로써 결합 부재(35) 및 너트(33)의 탈락이 방지된다. 다음 공정까지의 운반을 용이하게 행할 수 있다.

버스 바(81)를 체결할 때에는, 버스 바(81)를 단자편(41c)의 소정 위치에 배치하고, 상부로부터 이들에 볼트(31)를 관통시킨다. 볼트(31)를 너트(33)에 나사 결합시켜 긴결함으로써, 버스 바(81)와 단자편(41c)을 고정할 수 있다. 볼트(31)를 너트(33)와 긴결시키는 공정에 있어서는, 너트(33)와 결합 부재(35)의 결합 및 결합 부재(35)의 키부(35b)와 기판부(44)의 홈부(44c)의 결합에 의해 너트(33)의 공회전이 방지된다. 너트(33)를 공구 등으로 보유 지지하지 않아도, 볼트(31)와 너트(33)를 긴결할 수 있다.

또한, 너트(33)의 공회전을 보다 효과적으로 방지하기 위해, 금속 단자(41)와 너트(33) 사이의 마찰 계수를 증대시키는 마찰 안정제를 도포해 두도록 해도 좋다.

본 실시 형태에 있어서는, 덮개(13b)와 전지 케이스 본체(13a)를 고정하기 전의 공정, 환언하면 전지 케이스(13)가 밀폐되기 전의 공정에 있어서, 덮개(13b)에 장착되어 있는 것은 금속 단자(41) 뿐이다. 도 11에 도시한 전극 구조와는 달리, 볼트는 금속 단자(41)에 사전에 장착되어 있지 않다. 덮개(13b)와 전지 케이스 본체(13a)로 전지 케이스(13)를 밀폐하기 전에 덮개(13b)에 장착되는 금속 부품을 최소한으로 함으로써, 금속 부재끼리의 마찰에 의해 발생하는 금속 분말이 전지 케이스(13)의 내부에 혼입될 가능성을 최소한으로 할 수 있다. 그 결과, 덮개(13b)를 장착하기 전의, 덮개(13b) 및 전극(21)의 세정 공정을 생략 또는 축소하는 것이 가능해진다.

이러한 공정을 실현할 수 있었던 것은, 덮개(13b)를 밀폐한 후에 너트(33)를 장착할 수 있는 전극(21)의 구조를 채용하였기 때문이다. 본 실시 형태의 전극(21)에 있어서는, 금속 단자(41)를 덮개(13b)에 리벳(51)으로 고정한 상태에 있어서, 결합 부재(35)가 장착된 너트(33)를 금속 단자(41) 및 덮개(13b)가 간섭하지 않는 횡방향으로부터 삽입할 수 있다.

너트(33)가 결합 부재(35) 및 절연체(43)에 의해 보유 지지되어 있으므로, 전지 모듈(11)이 완성된 상태로부터 다음 공정까지의 동안, 너트(33)가 보유 지지된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 너트(33)의 공회전이 결합 부재(35) 및 절연체(43)의 기판부(44)에 의해 저지되므로, 볼트(31)와 너트(33)의 긴결을 용이하게 행할 수 있다.

한편, 본 실시 형태에 있어서는, 금속 단자(41)를, 덮개(13b)에 고정되는 고정편(41a)과, 고정편(41a)으로부터 직각으로 절곡되어, 덮개(13b)로부터 이격되는 방향으로 연장되는 접속편(41b)과, 접속편(41b)에 연속되어 고정편(41a)과 평행한 단자편(41c)으로 구성하고 있다. 단자편(41c)에는 볼트(31)가 관통되고, 이 볼트(31)에 너트(39)를 긴결하여 버스 바(81)를 고정하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 이와 같이 고정편(41a)과 단자편(41c)이 오프셋되어 있고, 그 사이를 접속편(41b)으로 접속하고 있으므로, 이 너트(39)를 긴결하는 공정에 있어서 단자편(41c)에 가해진 모멘트를 접속편(41b)이 변형됨으로써 흡수하여, 고정편(41a)에 전달하기 어렵게 할 수 있다. 고정편(41a)은 리벳(51)에 의해 덮개(13b)에 고정되어 있지만, 그 고정 구조에 미치는 악영향을 최소한으로 할 수 있다.

이 금속 단자(41)의 형상을 채용한 것에 의한 효과를 더욱 상세하게 설명한다. 우선, 전지 모듈에 있어서, 전극(21)의 전지 모듈 본체에의 고정부는, 다음과 같은 기능을 확보하는 데 있어서 매우 중요한 부위이다. 첫 번째로, 고정에 사용되는 리벳(51)은, 금속 단자(41)와 전지 셀(12) 사이의 통전 부재로서 기능한다. 두 번째로, 리벳(51)에 의해 동시에 코킹되어 고정된 절연체(43)는, 전극(21) 및 리벳(51)과 전지 케이스(13)의 절연을 확보하는 것이다. 세 번째로, 리벳(51)에 의해 고정된 절연체(43)는 고정부에 있어서의 기밀성을 확보하는 기능도 갖는다. 이들 기능을 확보하기 위해서는, 금속 단자(41)를 통해 그 고정부에 위치하는 리벳(51)이나 절연체(43)에 전달되는 응력은 보다 작은 것이 바람직하다.

이러한 전제하에, 전극이 예를 들어 평판 형상인 금속판에 의해 구성되어 있었던 경우에는, 너트를 긴결하는 응력이 이 전극을 통해 고정부에 그대로 전달되어 버린다. 이 경우, 큰 응력이 리벳 등에 가해지면, 리벳이 느슨해지거나 절연체가 변형될 우려가 있다. 그 결과, 리벳에 의한 통전에 있어서 통전 불량이 발생하거나, 절연체에 의한 절연성이나 기밀성이 충분히 확보되지 않게 될 가능성이 있다.

이에 대해, 본 실시 형태에 있어서는, 접속편(41b)에 의해 고정편(41a)과 단자편(41c)을 접속함으로써, 고정편(41a)과 단자편(41c)이 오프셋되어 있으므로, 단자편(41c)에 큰 응력이 가해진 경우라도, 접속편(41b)이 변형됨으로써 고정부에 가해지는 응력을 완화할 수 있다. 그 결과, 상기한 바와 같은 문제의 발생을 억제하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 있어서는, 결합 부재(35)에 키부(35b)를 설치하고, 기판부(44)에 홈부(44c)를 형성하였다. 반대로, 결합 부재(35)에 홈부를 형성하고, 그 홈부에 결합되는 키부(35b)를 기판부(44)에 설치해도 좋다. 또한, 키부를 그 연장 방향으로 분할된 복수의 돌기에 의해 구성해도 좋다. 또한, 결합 부재(35) 및 기판부(44)의 양쪽에 홈부를 형성하고, 양 홈부에 걸치도록 키를 삽입해도 좋다.

(제2 실시 형태)

다음에 제2 실시 형태에 대해, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 도 8은 본 실시 형태의 전극의 구조를 도시하는 분해 사시도이고, 도 9는 동 전극의 구조를 도시하는 종단면도이다.

상기 실시 형태에 있어서는, 나사 축부(31b)를 헤드가 달린 볼트의 축부에 의해 구성하였지만, 본 실시 형태에 있어서는 나사 축부(31b)를, 무두 나사(37)에 의해 구성하고 있다. 무두 나사라 함은, 상기 실시 형태에서 사용한 헤드가 달린 볼트와는 달리, 나사 헤드를 갖지 않는, 나사 축 자체가 양단부를 구성하는 나사이다. 무두 나사를 체결하기 위해, 본 실시 형태의 무두 나사(37)에 있어서는 육각 구멍이 단부면에 형성되어 있다.

본 실시 형태에서 사용하는 무두 나사는, 단부에 고정 너트(36)의 나사 구멍을 관통시킬 수 없는 볼트 헤드가 설치되어 있지 않은 것이면 된다. 도 8 및 도 9에 도시한 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 무두 나사(37)의 선단부에만 나사 홈이 형성되어 있지 않은 무두 나사도 사용할 수 있다. 무두 나사(37)의 선단부에, 고정 너트(36)의 나사 구멍보다 소직경인 육각 기둥부가 설치되어 있는 것도 사용할 수 있다. 이 무두 나사에 있어서는, 육각 기둥부를 공구로 보유 지지하여 무두 나사(37)를 체결할 수 있다.

무두 나사(37)는 하단부가 너트(33)에 나사 결합되고, 금속 단자(41)의 단자편(41c) 및 버스 바(81)를 관통하여 고정 너트(36)에 나사 결합된다. 그 밖의 구조에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일하다.

본 실시 형태에 있어서는, 덮개(13b)와 전지 케이스 본체(13a)를 밀폐한 후, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 결합 부재(35)가 장착된 너트(33)를 장착한다. 계속해서 무두 나사(37)를 너트(33)에 나사 결합시킨다. 무두 나사(37)의 상단부는 단자편(41c)으로부터 상향으로 돌출된 상태로 된다.

이 상태에서 버스 바(81)를 무두 나사(37)의 상단부에 관통시키고, 무두 나사(37)와 고정 너트(36)를 나사 결합시켜 긴결한다. 본 실시 형태에 있어서는, 무두 나사(37)를 사용하였으므로, 무두 나사(37)의 상단부를 도 8에 도시하는 바와 같이 돌출된 상태로 할 수 있다. 이에 의해 버스 바(81)를 장착할 때, 무두 나사(37)가 돌출된 상단부에 의해 버스 바(81)를 안내할 수 있으므로, 버스 바(81)의 장착을 용이하게 행할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음에 제3 실시 형태에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 본 실시 형태의 전극의 구조를 도시하는 종단면도이다.

본 실시 형태의 전극(21)의 구조는, 너트의 회전 방지부의 구조가 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태의 너트(39)에 있어서는, 그 저면에 너트(39)의 삽입 방향으로 연장되는 홈부(38)를 형성하고 있다. 아울러 절연체(43)의 기판부(44)에는 상향으로 돌출되는 키부(47)를 설치하고 있다.

너트(39)의 홈부(38)에, 기판부(44)의 키부(47)가 결합되어 있다. 너트(39)의 홈부(38)는 그 단부가 횡방향으로 개방되어 있다. 이에 의해, 제1 실시 형태의 너트(33) 및 결합 부재(35)와 마찬가지로, 덮개(13b)에 금속 단자(41)를 고정한 후의 공정에 있어서, 너트(39)를 횡방향으로부터 삽입할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 너트(39)에 홈부(38)를 형성하고, 기판부(44)에 키부(47)를 설치하였다. 반대로, 너트(39)에 하향으로 돌출되는 키부를 설치하고, 기판부(44)에 홈부를 형성하도록 해도 좋다.

본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태에서 사용한 것과 같은 결합 부재가 불필요해지므로, 부품 개수를 적게 할 수 있다. 본 실시 형태의 구조에, 제2 실시 형태에서 설명한 무두 나사를 사용한 구조를 채용해도 좋다.

또한, 금회 개시한 상기 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 한정적인 해석의 근거가 되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는, 상기한 실시 형태에 의해서만 해석되는 것은 아니며, 청구의 범위의 기재에 기초하여 획정된다. 또한, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

본 발명에 따르면, 전극의 금속 단자에 미리 장착해 두는 부품을 적게 함으로써, 금속 분말의 발생을 억제하는 것이 가능한 전극 구조를 제공할 수 있다.

1 : 배터리 장치
11 : 전지 모듈
12 : 전지 셀
13 : 전지 케이스
13a : 전지 케이스 본체
13b : 덮개
13c : 오목부
21 : 전극
31 : 볼트
31a : 볼트 헤드부
31b : 나사 축부
33 : 너트
35 : 결합 부재
35a : 통 형상부
35b : 키부
36 : 고정 너트
37 : 무두 나사
38 : 홈부
39 : 너트
41 : 금속 단자
41a : 고정편
41b : 접속편
41c : 단자편
43 : 절연체
44 : 기판부
44a : 돌출부
44b : 주위벽
44c : 홈부
45 : 벽부
46 : 돌출부
47 : 키부
51 : 리벳
52 : 받침대부
58 : 절연 부재
59 : 가스킷
71 : 단자
81 : 버스 바
91 : 구속판

Claims

전지 모듈(11)을 버스 바(81)에 접속하기 위한 전극 구조이며,
기부와 선단부를 갖고, 상기 기부가 전지 모듈 본체에 고정되고, 상기 선단부가 상기 전지 모듈 본체로부터 소정 간격을 두고 이격되어, 버스 바(81)에 접속되는 금속 단자(41)와,
상기 금속 단자(41)의 선단부와 상기 전지 모듈 본체 사이에 배치되는 너트(33)와,
상기 너트(33)에 접촉하여, 버스 바 체결시에 상기 너트(33)의 공회전을 방지하는 회전 방지부와,
상기 너트(33)에 나사 결합되는 동시에, 상기 금속 단자(41)의 선단부 및 버스 바(81)를 관통하는 나사 축(31, 37)을 구비하는, 전극 구조.
제1항에 있어서, 상기 금속 단자(41)의 기부와 전지 모듈 본체 사이에 배치되는 절연체(43)와,
상기 너트(33)의 주위에 결합된 결합 부재(35)를 더 구비하고,
상기 결합 부재(35)는, 상기 금속 단자(41)의 선단부와 상기 절연체(43) 사이에 너트(33)를 삽입하는 방향으로 연장되는 키(35b) 또는 홈 중 한쪽을 갖고,
상기 절연체(43)는, 상기 결합 부재(35)의 키(35b) 또는 홈과 결합되는 키 또는 홈(44c) 중 다른 쪽을 갖고,
상기 절연체(43)와 상기 너트(33)에 결합된 상기 결합 부재(35)가 상기 키 및 홈에 의해 결합됨으로써 상기 회전 방지부를 구성하는, 전극 구조.
제1항에 있어서, 상기 너트(33)는, 상기 금속 단자(41)의 선단부와 상기 절연체 사이에 너트(33)를 삽입하는 방향으로 연장되는 키 또는 홈(38) 중 한쪽을 갖고,
상기 절연체(43)는, 상기 너트(33)의 키 또는 홈(38)과 결합되는 키(47) 또는 홈 중 다른 쪽을 갖고,
상기 절연체(43)와 상기 너트(33)가 상기 키 및 홈에 의해 결합됨으로써, 상기 회전 방지부를 구성하는, 전극 구조.
제1항에 있어서, 상기 절연체(43)는 상기 너트(33)의 측방을 덮도록 세워지는 벽부(45)를 갖는, 전극 구조.
제1항에 있어서, 상기 나사 축은, 볼트 헤드와 나사 축부가 일체로 구성된 볼트(31)로 구성되어 있는, 전극 구조.
제1항에 있어서, 상기 나사 축은, 상기 금속 단자(41)의 선단부 및 버스 바(81)를 관통하여 상기 너트(33)에 나사 결합된 무두 나사(37)로 구성되고,
상기 무두 나사(37)의 선단부에는, 상기 금속 단자(41)의 선단부 및 버스 바(81)를 긴결하는 고정 너트(36)가 나사 결합되어 있는, 전극 구조.