KR20220089648A - 축전 모듈 - Google Patents

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KR20220089648A
KR20220089648A KR1020210178630A KR20210178630A KR20220089648A KR 20220089648 A KR20220089648 A KR 20220089648A KR 1020210178630 A KR1020210178630 A KR 1020210178630A KR 20210178630 A KR20210178630 A KR 20210178630A KR 20220089648 A KR20220089648 A KR 20220089648A
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straight
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KR1020210178630A
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다카토시 가게야마
야스마사 고지마
다카시 이나무라
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프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

플렉시블 프린트 기판(500)은, 저면부 상에 적재되며, 복수의 축전 셀과 전기적으로 접속된 전기 회로를 갖는다. 접속 단자(530)는, 플렉시블 프린트 기판(500)에 마련되며, 전극 단자(110)와 전기적으로 접속된다. 플렉시블 프린트 기판(500)은, 본체부(510)와, 본체부(510)로부터 연장 돌출되면서 꺾여 구부러져, 접속 단자(530)와 접속된 접속편부(520)를 갖는다. 접속편부(520)는, 축전 셀의 적층 방향에 직선상으로 연장되는 제1 직선부(521)와, 제1 직선부(521)에 간극을 두고 평행하게 연장되는 제2 직선부(522)를 포함한다. 제2 직선부(522)는 제1 직선부(521)보다 길다.

Description

축전 모듈 {POWER STORAGE MODULE}
본 기술은 축전 모듈에 관한 것이다.
플렉시블 프린트 기판의 구성을 개시한 선행 문헌으로서, 일본 실용신안 공개 소58-153468호 공보가 있다. 특허문헌 1에 기재된 플렉시블 프린트 기판에는, 피접속 부품과 플렉시블 프린트 기판의 회로 패턴을 서로 접속하는 도체가 마련된, 동일한 길이의 직선상 연장부가 꾸불꾸불한 형상으로 형성된 접속편부가 형성되어 있다.
플렉시블 프린트 기판의 접속편부에는, 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 필요 피로 수명을 확보하면서, 점유 면적이 작고 효율적인 레이아웃이 가능한 것이 요구된다. 특허문헌 1에 기재된 플렉시블 프린트 기판의 접속편부는, 동일한 길이의 직선상 연장부로 구성되어 있고, 점유 면적을 작게 하여 효율적인 레이아웃으로 할 수 있는 여지가 있다.
본 기술의 목적은, 플렉시블 프린트 기판의 접속편부에 있어서, 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 필요 피로 수명을 확보하면서 점유 면적을 작게 하여 효율적인 레이아웃이 가능한, 축전 모듈을 제공하는 데 있다.
본 기술에 관한 축전 모듈은, 적층체와, 수지 플레이트와, 플렉시블 프린트 기판과, 접속 단자를 구비한다. 적층체에 있어서는, 전극 단자를 포함하는 복수의 축전 셀이 적층 방향으로 적층되어 있다. 수지 플레이트는, 상기 적층 방향, 및 상기 적층 방향에 직교하는 폭 방향의 각각으로 연장되는 저면부를 갖고, 적층체 상에 적재되어 있다. 플렉시블 프린트 기판은, 상기 저면부 상에 적재되며, 복수의 축전 셀과 전기적으로 접속된 전기 회로를 갖는다. 접속 단자는, 플렉시블 프린트 기판에 마련되며, 전극 단자와 전기적으로 접속된다. 플렉시블 프린트 기판은, 본체부와, 본체부로부터 연장 돌출되면서 꺾여 구부러져, 접속 단자와 접속된 접속편부를 갖는다. 접속편부는, 상기 적층 방향에 직선상으로 연장되는 제1 직선부와, 제1 직선부에 간극을 두고 평행하게 연장되는 제2 직선부를 포함한다. 제2 직선부는 제1 직선부보다 길다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은, 조전지의 기본적 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 조전지에 있어서의 전지 셀 및 엔드 플레이트를 도시하는 도면이다.
도 3은, 도 1에 도시하는 조전지에 있어서의 전지 셀을 도시하는 도면이다.
도 4는, 조전지 상에 배선 모듈을 마련한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 5는, 조전지 상에 적재되는 배선 모듈의 모식적인 상면도이다.
도 6은, 플렉시블 프린트 기판의 접속편부 및 접속 단자의 주위를 확대하여 도시하는 부분 상면도이다.
도 7은, 접속 단자가 Y축 방향의 한쪽으로 변위되었을 때의 접속편부의 변형 상태를 도시하는 부분 상면도이다.
도 8은, 접속 단자가 Y축 방향의 다른 쪽으로 변위되었을 때의 접속편부의 변형 상태를 도시하는 부분 상면도이다.
도 9는, 변형예에 관한 플렉시블 프린트 기판의 접속편부 및 접속 단자의 주위를 확대하여 도시하는 부분 상면도이다.
이하에, 본 기술의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 동일 또는 상당하는 부분에 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 반복하지 않는 경우가 있다.
또한, 이하에 설명하는 실시 형태에 있어서, 개수, 양 등을 언급하는 경우, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 기술의 범위는 반드시 그 개수, 양 등에 한정되지는 않는다. 또한, 이하의 실시 형태에 있어서, 각각의 구성 요소는, 특별히 기재가 있는 경우를 제외하고, 본 기술에 있어서 반드시 필수적인 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「구비한다(comprise)」 및 「포함한다(include)」, 「갖는다(have)」라는 기재는, 오픈 엔드 형식이다. 즉, 어떤 구성을 포함하는 경우에, 당해 구성 이외의 다른 구성을 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다. 또한, 본 기술은, 본 실시 형태에 있어서 언급하는 작용 효과를 반드시 모두 발휘하는 것에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 있어서, 「전지」는 리튬 이온 전지에 한정되지는 않고, 니켈 수소 전지 등 다른 전지를 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 「전극」은 정극 및 부극을 총칭할 수 있다. 또한, 「전극판」은 정극판 및 부극판을 총칭할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「축전 셀」 내지 「축전 모듈」은, 전지 셀 내지 전지 모듈에 한정되지는 않고, 커패시터 셀 내지 커패시터 모듈을 포함할 수 있다.
도 1은, 조전지(1)의 기본적 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는, 조전지(1)에 포함되는 전지 셀(100)과 엔드 플레이트(200)를 도시하는 도면이다.
도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 「축전 모듈」의 일례로서의 조전지(1)는, 전지 셀(100)과, 엔드 플레이트(200)와, 구속 부재(300)를 구비한다.
복수의 전지 셀(100)은, Y축 방향(배열 방향)으로 나열되도록 마련된다. 이에 의해, 전지 셀(100)의 적층체가 형성된다. 복수의 전지 셀(100)의 사이에는, 도시하지 않은 세퍼레이터가 개재 장착되어 있다. 2개의 엔드 플레이트(200)에 끼움 지지된 복수의 전지 셀(100)은, 엔드 플레이트(200)에 의해 압박되고, 2개의 엔드 플레이트(200) 사이에서 구속되어 있다.
엔드 플레이트(200)는, Y축 방향에 있어서 조전지(1)의 양단에 배치되어 있다. 엔드 플레이트(200)는, 조전지(1)를 수납하는 케이스 등의 기대에 고정된다. 엔드 플레이트(200)의 X축 방향(폭방향)의 양단에는, 단차부(210)가 형성된다.
구속 부재(300)는, 2개의 엔드 플레이트(200)를 서로 접속한다. 구속 부재(300)는, 2개의 엔드 플레이트(200)에 각각 형성된 단차부(210)에 설치된다.
복수의 전지 셀(100) 및 엔드 플레이트(200)의 적층체에 대하여 Y축 방향의 압축력을 작용시킨 상태로 구속 부재(300)를 엔드 플레이트(200)에 걸림 결합시키고, 그 후에 압축력을 해방함으로써, 2개의 엔드 플레이트(200)를 접속하는 구속 부재(300)에 인장력이 작용한다. 그 반작용으로서, 구속 부재(300)는, 2개의 엔드 플레이트(200)를 서로 접근하는 방향으로 압박한다.
구속 부재(300)는, 제1 부재(310)와, 제2 부재(320)를 포함한다. 제1 부재(310)와 제2 부재(320)는, 예를 들어 맞대기 용접에 의해 서로 결합된다. 제2 부재(320)가 접어져서 형성된 선단면이, Y축 방향으로부터 엔드 플레이트(200)의 단차부(210)에 맞닿는다.
도 3은, 조전지(1)에 있어서의 전지 셀(100)을 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 전지 셀(100)은, 전극 단자(110)와, 하우징(120)과, 가스 배출 밸브(130)를 포함한다.
전극 단자(110)는, 정극 단자(111)와, 부극 단자(112)를 포함한다. 전극 단자(110)는, 하우징(120) 상에 형성되어 있다. 하우징(120)은, 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있다. 하우징(120)에는, 도시하지 않은 전극체 및 전해액이 수용되어 있다. 가스 배출 밸브(130)는, 하우징(120) 내의 압력이 소정값 이상으로 되었을 때 파단된다. 이에 의해, 하우징(120) 내의 가스가 하우징(120) 밖으로 배출된다.
도 4는, 조전지(1) 상에 배선 모듈을 마련한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 조전지(1) 상에 플레이트 부재(400)가 적재되고, 플레이트 부재(400) 상에 플렉시블 프린트 기판(500)이 마련된다. 플렉시블 프린트 기판(500)은 커넥터(600)를 통하여 외부 기기와 전기적으로 접속 가능하다. 플레이트 부재(400) 상에는, 플렉시블 프린트 기판(500)을 덮도록 커버 부재(700)가 마련된다.
도 5는, 조전지(1) 상에 적재되는 배선 모듈의 모식적인 상면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 배선 모듈은, 플레이트 부재(400), 플렉시블 프린트 기판(500) 및 커넥터(600)를 포함한다.
플레이트 부재(400)(버스 바 플레이트)는, 절연성 및 내열성을 갖는 수지 플레이트이다. 플레이트 부재(400)는, X축 방향 및 Y축 방향의 각각으로 연장되는 저면부(400A)와, 저면부(400A)로부터 Z축 방향으로 상승하도록 형성된 측면부(400B)를 갖는다. 플레이트 부재(400)는, 벽부(410)와, 개구(420, 430)를 포함한다.
벽부(410)는, 플레이트 부재(400)의 저면부(400A)로부터 Z축 방향으로 상승하도록 형성된다. 벽부(410)는, X축 방향의 중심측에 형성된 제1 벽부(411)와, X축 방향의 외측에 제1 벽부(411)와 평행하게 마련된 제2 벽부(412)를 포함한다. 제1 벽부(411) 및 제2 벽부(412)는, 각각 Y축 방향으로 단속적으로 연장되도록 형성된다.
제1 벽부(411) 및 제2 벽부(412)는, 전지 셀(100)의 하우징(120)으로부터 배출된 가스를 전지 팩 밖으로 배출하는 통로를 확보하면서, 플레이트 부재(400) 내에서 발생한 불꽃을 직접 외부로 내보내지 않는 방호벽의 역할을 할 수 있다.
개구(420)는, 전지 셀(100)의 가스 배출 밸브(130)의 상방에 위치한다. 개구(430)는, 전지 셀(100)의 전극 단자(110)의 상방에 위치한다.
플렉시블 프린트 기판(500)은, 플레이트 부재(400)의 저면부(400A) 상에 적재되어 있다. 플렉시블 프린트 기판(500)은, 절연성을 갖는 베이스 필름과, 도전성 금속박으로 이루어지는 기재 상에 전기 회로가 형성된 기판이다. 베이스 필름은, 예를 들어 폴리이미드 등에 의해 구성된다. 도전성 금속박은, 예를 들어 구리박 등에 의해 구성된다. 플렉시블 프린트 기판(500)은, 유연성을 갖고, 변형된 경우에도 그 전기적 특성을 유지하는 특성을 갖는다.
플렉시블 프린트 기판(500)에는, 전극 단자(110)와 전기적으로 접속되는 접속 단자(530)가 마련되어 있다. 접속 단자(530)는, 복수의 전지 셀(100)의 전극 단자(110)를 연결하는 버스 바(100A)에 접합된다. 이에 의해, 플렉시블 프린트 기판(500)에 마련된 전기 회로와 조전지(1)가 전기적으로 접속된다.
커넥터(600)는, 플렉시블 프린트 기판(500)에 고정된다. 커넥터(600)를 통하여, 플렉시블 프린트 기판(500) 내의 전기 회로용과 외부의 전기 기기를 전기적으로 접속할 수 있다.
도 6은, 플렉시블 프린트 기판의 접속편부 및 접속 단자의 주위를 확대하여 도시하는 부분 상면도이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 플렉시블 프린트 기판(500)은, 본체부(510)와, 접속편부(520)를 포함한다.
접속편부(520)는, 본체부(510)로부터 연장 돌출되면서 꺾여 구부러져 대략 U자상의 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 접속편부(520)는, 본체부(510)의 X축 방향에 있어서의 단부 에지로부터 연장 돌출되어 있다. 단, 접속편부(520)는, 본체부(510)의 Y축 방향에 있어서의 단부 에지로부터 연장 돌출되어 있어도 된다. 접속편부(520)는, Y축 방향에 직선상으로 연장되는 제1 직선부(521)와, 제1 직선부(521)에 간극을 두고 평행하게 연장되는 제2 직선부(522)를 포함한다. 제1 직선부(521) 및 제2 직선부(522)의 각각은, 일정한 폭을 가지면서 직선상으로 연장되어 있다. 제1 직선부(521)와 제2 직선부(522)는, 반원호부(523)에 의해 서로 접속되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 직선부(521)는, 제2 직선부(522)보다 본체부측에 위치하고 있다. 제1 직선부(521)는, 본체부(510)에 간극을 두고 평행하게 연장되어 있다.
접속편부(520)의 근원부의 외측의 에지(524)는, 본체부(510)의 단부 에지의 일부와 둔각의 내각을 갖도록 연장되면서 당해 단부 에지의 일부와 접속되어 있다. 접속편부(520)의 근원부의 내측의 에지(525)는, 반원호 형상이며, 본체부(510)의 단부 에지의 다른 일부와 접속되어 있다. 접속편부(520)의 선단에, 접속 단자(530)가 접속되어 있다. 접속편부(520)에 있어서 접속 단자(530)와 접속되어 있는 선단부는, 직선부에 포함되지 않는다. 제2 직선부(522)의 길이 L2는, 제1 직선부(521)의 길이 L1보다 길다. 제1 직선부(521)가 제2 직선부(522)보다 짧음으로써, 스페이스(550)가 형성되어 있다. 스페이스(550)에, 접속 단자(530)의 일부가 위치하고 있다. 이와 같이, 제1 직선부(521)가 제2 직선부(522)보다 짧음으로써, 접속편부(520)의 점유 면적을 작게 하여 효율적인 레이아웃이 가능하게 된다. 또한, 스페이스(550)에 다른 부재를 배치함으로써, 레이아웃의 효율화를 도모해도 된다.
가령, 제1 직선부(521)가 제2 직선부(522)와 동일한 길이인 경우, 스페이스(550)는 형성되지 않는다. 이 경우, 접속 단자(530)의 일부를 배치하기 위한 스페이스가 별도로 필요해지기 때문에, 레이아웃을 효율화할 수 없다.
접속편부(520)에 의해, 접속 단자(530)의 변위(X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향)를 흡수할 수 있다. 도 7은, 접속 단자가 Y축 방향의 한쪽으로 변위되었을 때의 접속편부의 변형 상태를 도시하는 부분 상면도이다. 도 8은, 접속 단자가 Y축 방향의 다른 쪽으로 변위되었을 때의 접속편부의 변형 상태를 도시하는 부분 상면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 접속 단자(530)가 Y축 방향의 한쪽으로 변위되었을 때에는, 제2 직선부(522)가 제1 직선부(521)보다 크게 만곡된다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 접속 단자(530)가 Y축 방향의 다른 쪽으로 변위되었을 때에는, 제1 직선부(521)가 제2 직선부(522)보다 크게 만곡된다. 또한, 접속 단자(530)가 Y축 방향의 한쪽으로 변위되었을 때와 다른 쪽으로 변위되었을 때에는, 제1 직선부(521) 및 제2 직선부(522)의 각각의 만곡 개소의 위치가 다르다. 이에 의해, 접속편부(520)가 진동하였을 때 응력이 생기는 위치를 분산시킬 수 있기 때문에, 접속편부(520)가 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 피로 수명을 길게 할 수 있다.
도 9는, 변형예에 관한 플렉시블 프린트 기판의 접속편부 및 접속 단자의 주위를 확대하여 도시하는 부분 상면도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 변형예에 있어서는, 제2 직선부(522)는 제1 직선부(521)보다 본체부측에 위치하고 있다. 이 경우에도, 제1 직선부(521)가 제2 직선부(522)보다 짧음으로써, 접속편부(520)가 진동하였을 때 응력이 생기는 위치를 분산시킬 수 있기 때문에, 접속편부(520)가 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 피로 수명을 길게 할 수 있다. 또한, Y축 방향에 있어서, 도 6에 도시한 실시 형태와 비교하여, 반원호부(523)의 선단이 전극 단자(110)의 선단보다 내측의 위치에 있으므로, 이 위치 관계에 의해 생긴 스페이스(551)에 축전 모듈에 관한 부재 등을 배치할 수도 있다.
본 실시 형태에 관한 축전 모듈에 있어서는, 플렉시블 프린트 기판(500)은, 본체부(510)와, 본체부(510)로부터 연장 돌출되면서 꺾여 구부러져, 접속 단자(530)와 접속된 접속편부(520)를 갖는다. 접속편부(520)는, 전지 셀(100)의 적층 방향에 직선상으로 연장되는 제1 직선부(521)와, 제1 직선부(521)에 간극을 두고 평행하게 연장되는 제2 직선부(522)를 포함한다. 제2 직선부(522)는 제1 직선부(521)보다 길다. 이에 의해, 접속편부(520)에 있어서, 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 필요 피로 수명을 확보하면서 접속편부(520)의 점유 면적을 작게 하여 효율적인 레이아웃이 가능하게 된다.
본 실시 형태에 관한 축전 모듈에 있어서는, 제1 직선부(521)와 제2 직선부(522)는, 반원호부(523)에 의해 서로 접속되어 있다. 이에 의해, 접속편부(520)가 만곡되었을 때 반원호부(523)에 생기는 응력을 분산시킬 수 있다. 그 결과, 접속편부(520)가 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 피로 수명을 길게 할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 축전 모듈에 있어서는, 접속편부(520)의 근원부의 외측의 에지(524)는, 본체부(510)의 에지와 둔각의 내각을 갖도록 연장되어 있고, 접속편부(520)의 근원부의 내측의 에지(525)는, 반원호 형상이다. 이에 의해, 접속편부(520)가 만곡되었을 때 접속편부(520)의 근원부에 생기는 응력을 분산시킬 수 있다. 그 결과, 접속편부(520)가 진동하였을 때 생기는 응력에 대한 피로 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내어지며, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (5)

  1. 전극 단자를 포함하는 복수의 축전 셀을 적층 방향으로 적층한 적층체와,
    상기 적층 방향, 및 상기 적층 방향에 직교하는 폭 방향의 각각으로 연장되는 저면부를 갖고, 상기 적층체 상에 적재된 수지 플레이트와,
    상기 저면부 상에 적재되며, 상기 복수의 축전 셀과 전기적으로 접속된 전기 회로를 갖는 플렉시블 프린트 기판과,
    상기 플렉시블 프린트 기판에 마련되며, 상기 전극 단자와 전기적으로 접속되는 접속 단자를 구비하고,
    상기 플렉시블 프린트 기판은, 본체부와, 해당 본체부로부터 연장 돌출되면서 꺾여 구부러져, 상기 접속 단자와 접속된 접속편부를 갖고,
    상기 접속편부는, 상기 적층 방향에 직선상으로 연장되는 제1 직선부와, 해당 제1 직선부에 간극을 두고 평행하게 연장되는 제2 직선부를 포함하고,
    상기 제2 직선부는 상기 제1 직선부보다 긴, 축전 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 직선부와 상기 제2 직선부는 반원호부에 의해 서로 접속되어 있는, 축전 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 직선부는, 상기 제2 직선부보다 본체부측에 위치하고 있는, 축전 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 직선부는, 상기 제1 직선부보다 본체부측에 위치하고 있는, 축전 모듈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 직선부가 상기 제2 직선부보다 짧음으로써 형성된 스페이스에, 상기 접속 단자의 일부가 위치하고 있는, 축전 모듈.
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