KR101239456B1

KR101239456B1 - 전지 간 접속장치

Info

Publication number: KR101239456B1
Application number: KR1020077030519A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 가토; 다카히로 후쿠오카
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2013-03-06
Also published as: US20090123830A1; CN101218697A; US7776467B2; KR20080022129A; WO2007004335A1; CN101218697B

Abstract

축 방향이 서로 평행하게 되도록 배열된 2개의 전지(1a, 1b)의 전지 케이스의 밑면(2)과 실링 판(3)을 접속하는 전지 간 접속 판(11)으로 이루어지고, 그 전지 간 접속 판(11)의 기판부(6)의 양단에 케이스 밑면(2)과 실링 판(3)에 각각 용접되는 용접부(4)를 설치하며, 기판부(6)의 용접부(4, 4) 사이의 중간부에 중간 금속판(7)을 접합하는 등의 수단을 강구하여 용접부(4)보다 두께를 두껍게 형성한 중간부(5)를 설치함으로써, 2개의 전지의 단자 사이를 접속하는 전지 간 접속장치에서 전기저항을 낮추면서도 용접성에 우수한 전지 간 접속장치를 제공할 수 있다.

전지 간 접속 판, 용접부, 중간부, 두께

Description

전지 간 접속장치{INTER-BATTERY CONNECTION DEVICE}

본 발명은 평행하게 배열한 전지의 단자 사이를 접속하는 전지 간 접속장치에 관한 것이다.

최근에는 AV 기기 또는 컴퓨터나 휴대형 통신기기 등의 전자기기의 포터블화나 코드리스화가 급속하게 촉진되고 있어서, 이들 전자기기의 구동용 전원으로 신뢰성도 높고, 유지(maintenance)도 용이하다는 이유에서 니켈 카드뮴 축전지나 니켈 수소 축전지, 리튬 2차 전지 등이 대표적으로 이용되고 있다. 또, 이들 전지는 그 외의 각종 용도로도 폭 넓게 사용되고 있고, 특히 전동 어시스트 자전거, 잔디 깎는 기계, 나아가서는 전기 자동차 등의 큰 부하특성을 필요로 하는 구동용 전원으로서의 용도가 확대되고 있다. 이런 종류의 구동용 전원의 전지에는 한층 대전류의 충방전 특성이 요구되며, 그에 적합한 전지의 개발이 요망되고 있다.

상술한 구동용 전원으로서의 전지는 복수 개의 전지의 서로 다른 극성(異極性) 사이를 서로 접속하여 전지 팩이나 전지 모듈로 조립하는 것이 일반적이고, 그 전지 간 접속에는 종래에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 후프형상의 금속을 소정의 길이로 절단하여 얻어진 금속판으로 이루어지는 전지 간 접속 판(34)이 사용되고, 그 양단의 접속부를 전지(31a)의 케이스 밑면(32)과 전지(31b)의 실링 판(33)에 각 각 용접 개소(35)에서 용접하여 접속되어 있다.

또, 1매의 판 형상체로 이루어지고, 한쪽의 단전지(單電池)의 밑면 부분에 접촉하는 제 1 접속부와 다른 쪽의 단전지의 실링 판에 접촉하는 환 형상의 오목부 또는 단차부로 형성된 제 2 접속부를 설치한 전지용 접속부재도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특개 2002-246003호 공보

그런데, 대전류 방전에 이용되는 전지 팩이나 전지 모듈에서 더 큰 전류 방전에 적합한 구조로 하기 위해서는, 도 12의 구조에서는 전지 간 접속 판(34)의 두께를 두껍게 하거나 폭을 넓게 할 필요가 있다. 그러나 전지 간 접속 판(34)의 폭을 실링 판(33)의 직경 이상으로 크게 하기는 어려우므로, 전지 간 접속 판(34)의 판 두께를 두껍게 하는 것을 생각할 수 있으나, 판 두께를 두껍게 하면 전지 케이스 및 실링 판에 대한 용접성이 떨어진다. 또, 직선적으로 접속된 2개의 전지 모듈을 각각의 일단 사이에서 접속하는 경우에는 단면의 위치가 동일 평면이 되도록 조정하지만, 동일 평면에서 조금이라도 위치가 벗어나면, 전지 간 접속 판(34)의 판 두께가 두꺼워질수록 이와 같은 조정 등이 곤란해진다.

따라서 용접부의 박리가 발생하여 전지저항의 상승을 초래한다고 하는 문제가 있고, 또, 전지 케이스 및 실링 판의 변형을 발생시키며, 또, 과대한 에너지로 용접함으로써 전지 케이스에 구멍이 발생하는 등의 문제가 있다.

또, 전지 간 접속 판의 재질을 동 등의 고유 저항이 낮은 금속으로 변경하여 두께를 억제하는 방법이 알려져 있으나, 전지 간 접속 판의 고유저항이 낮아질수록 용접성이 떨어지거나 용접강도를 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또, 특허문헌 1에 개시되어 있는 전지용 접속 부재에서도 대전류 방전에 대응하기 위해서는 두께를 두껍게 할 필요가 있으며, 두께를 두껍게 하면 전지 케이스 밑면에 대한 용접성이 떨어져서 용접 강도가 저하하거나, 케이스 밑면의 용접부에 구멍이 뚫릴 우려가 있는 동시에, 서로 접속해야 할 단면의 위치 어긋남에 추종할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여, 전기저항을 낮추면서도 용접성에 뛰어난 전지 간 접속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지 간 접속장치는, 축 방향이 서로 평행하게 되도록 배열된 2개의 전지의 단자 사이를 접속하는 전지 간 접속장치로, 전지의 단자에 각각 용접되는 양단의 용접부와 양단의 용접부 사이를 접속하는 중간부로 이루어지고, 중간부는 용접부보다 그 두께가 두껍게 형성되어 있다.

이 구성에 의하면, 용접부 사이의 중간부의 두께가 두꺼우므로, 전지 간 접속저항을 낮출 수 있어서 대전류의 충방전 특성에 적합하고, 또한, 두께의 증가에 비례하여 표면적이 증가하므로 방열성이 좋아지며, 열 영향도 완화되므로, 종래에 비하여 전지저항을 현격하게 낮출 수 있어서, 고 출력의 전지 팩, 전지 모듈을 구성할 수 있다. 또한, 양 단의 용접부는 두께가 얇으므로 용접하는 전지의 단자 단면의 위치 어긋남에도 유연하게 추종할 수 있으며, 또한, 저항용접에서의 분류전류를 적게 할 수 있어서, 용접이 강고해져서, 용접성에 우수한 전지 간 접속장치를 실현할 수 있다.

또, 이 전지 간 접속장치는, 1매 이상의 동일 재질 또는 이종 재질의 금속판을 접합하여 이루어지고, 양 단에 용접부를 갖는 기판부와, 1매 이상의 동일 재질 또는 이종 재질의 금속판을 접합하여 이루어지는 중간부를 접합하여 이루어지는 구성으로 할 수가 있다. 그 경우, 중간부의 1매 이상의 금속판을 결속 띠 또는 기판부의 중간부 양측에서 연장된 손톱형상부에 의해 코킹하여 압착하거나 또는 저항용접, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 마찰 교반 접합에 의한 용착(溶着)에서 선택된 하나의 수단에 의해 접합하여 이루어지는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또, 이 전지 간 접속장치는 소정 두께의 금속판을 단조(鍛造)가공 또는 절삭가공하여 용접부를 중간부보다 얇게 형성하여 이루어지는 구성으로 할 수도 있다.

또, 이 전지 간 접속장치는 한쪽의 전지의 실링 판에 대한 용접부를 일단에 갖고, 중간부에서 타 단을 향해서 연장하는 접속 편부를 갖는 접속 판과, 다른 쪽의 전지의 전지 케이스의 밑면 부분에 대한 용접부를 구성하는 접속 링을 구비하며, 접속 편부를 접속 링 상에 접촉시키는 동시에 접속 링에 설치된 유지 편(翼片)에 의해 위에서 유지하고, 또한, 유지 편을 접속 편부에 접합한 구성으로 할 수 있다. 또, 유지편부와 접속 편부의 접합은 코킹하여도 되고, 용접하여도 되며, 그 외의 수단이어도 된다.

이 구성에 의하면, 판 두께가 얇은 접속 링의 유지 편 측에서 판 두께가 두꺼운 접속 판의 접속 편부에 접합을 하므로, 용이하게 코킹하여 접합하거나, 안정되게 높은 신뢰성을 가지고 용접할 수 있어서, 적어도 전지 케이스에 구멍이 발생할 우려가 없고, 또한, 유지 편의 변형에 의해 용접하는 전지의 단면의 위치 어긋남에 유연하게 추종할 수 있는 동시에, 접속 링의 상면과 유지 편 사이로의 접속 편부의 삽입량 조정에 의해 전지의 축심 간 거리의 자유도도 높아진다.

또, 접속 링은 전지 케이스의 밑면 부분 외주에 삽입하는 동시에 외주 측면에 용접하도록 구성하는 것이 적합하다. 그렇게 하면 전지 케이스의 측면은 밑면에 비하여 변형이 잘 발생하지 않고, 용접 품질이 안정하여, 전지 케이스에 구멍이 뚫릴 우려가 없어서 신뢰성 높은 용접을 할 수가 있다.

또, 재질로는 니켈, 철, 동 또는 철 또는 동의 적어도 한쪽 면에 니켈을 표면 가공한 것 중에서 선택된 어느 1종 또는 복수 종으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또, 용접부에, 중앙부의 개구부와, 개구부의 주위의 복수의 절취 홈과, 절취 홈 사이에 배치된 전지 단자와의 저항용접을 위한 프로젝션이 형성되어 있으면, 절취 홈 사이가 가요성을 가지고 전지 단자에 용이하면서도 확실하게 피트하는 동시에, 절취 홈에서 용접시의 무효전류를 억제할 수 있고, 또한, 절취 홈 사이에 확실하게 접촉시켜서 용접하기 위한 프로젝션을 설치하고 있으므로, 신뢰성이 높은 용접을 실현할 수 있어서 바람직하다. 또, 이때 프로젝션이 형성된 용접 편의 일부를 남길 정도의 절취 깊이로 절취 홈을 형성하여도 되나, 용접 편을 완전하게 분리할 정도의 깊이까지의 절취 깊이의 절취 홈을 형성하면, 서로 인접하는 용접 편(프로젝션) 사이에 흐르는 무효분류를 억제할 수 있다.

또, 프로젝션은 평면에서 봤을 때 원형의 점 형상이어도 되나, 직선 형상 또는 원호 형상 등의 곡선 형상을 갖는 선 형상으로 형성되어 있으면 용접면적이 커져서 접속저항을 줄일 수 있는 동시에 큰 용접강도를 확보할 수 있어서 바람직하다.

도 1은 본 발명의 전지 간 접속장치의 제 1 실시 예에서의 접속공정을 나타내는 정면도이다.

도 2A~도 2C는 제 1 실시 예에서의 전지 간 접속 판의 각종 구체 구성 예를 나타내는 사시도이다.

도 3은 제 1 실시 예에서의 전지 간 접속 판의 또 다른 구성 예를 나타내는 사시도이다.

도 4는 제 1 실시 예에서의 전지 간 접속 판의 용접공정을 나타내는 정면도이다.

도 5는 제 1 실시 예에 의해 접속된 전지 모듈의 사시도이다.

도 6A~도 6C는 본 발명의 전지 간 접속장치의 제 2 실시 예를 나타내고, 도 6A는 접속상태를 나타내는 사시도이며, 도 6B는 동 요부의 평면도이고, 도 6C는 단면도이다.

도 7은 제 2 실시 예에서의 접속 판의 사시도이다.

도 8은 제 2 실시 예에서의 접속 판과 접속 링의 접속공정을 나타내는 사시도이다.

도 9는 제 2 실시 예에서의 변형 구성 예의 접속상태를 나타내는 사시도이 다.

도 10은 제 2 실시 예에서의 변형 구성 예에서의 접속 판과 접속 링의 접속공정을 나타내는 사시도이다.

도 11A~도 11B는 본 발명에서의 전지 간 접속 판의 용접부에 형성되는 절취홈의 형상을 나타내는 확대도이다.

도 12는 종래 예의 전지 간 접속장치에 의한 접속상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 전지 간 접속장치의 각 실시 예에 대하여, 도 1~도 11B를 참조하여 설명한다.

(제 1 실시 예)

먼저, 제 1 실시 예에 대해서 도 1~도 5를 참조하여 설명한다. 도 1은 전지 팩의 접속공정을 나타내는 정면도이다. 전지 팩(10)은 2개의 전지(1a, 1b)와 이들 전지(1a, 1b)의 서로 다른 극성의 단자 간, 구체적으로는 전지 케이스의 밑면(2)과 전지의 실링 판(3) 사이를 접속하는 전지 간 접속장치로서의 전지 간 접속 판(11)에 의해 구성되어 있다. 전지 간 접속 판(11)은 양단의 용접부(4, 4)와 양단의 용접부(4, 4) 사이를 접속하는 중간부(5)로 구성되어 있고, 중간부(5)는 용접부(4)보다 판 두께가 두껍게 형성되어 있다. 도 1의 예에서는 전지 간 접속 판(11)은 양단의 용접부(4, 4) 사이에 걸쳐 있는 기판부(6)와 그 중간부(5)에 접합된 중간 금속 판(7)으로 구성되어 있다.

양단의 용접부(4)에는 프로젝션(8)이 돌출되고, 양단의 용접부(4)는 프로젝션(8)을 통해서 전지 케이스의 밑면(2)과 전지의 실링 판(3)에 각각 저항용접이 되어 있다.

이와 같이 전지 간 접속 판(11)의 중간부(5)의 판 두께를 두껍게 함으로써 용접부(4)를 두껍게 하지 않고도 전지 간 접속 판(11)의 전기저항을 낮출 수 있다. 그 결과, 용접부(4)는 저항용접시의 분류의 영향이 적고, 또한, 용접에 따른 열이나 압력에 의한 변형에도 유연하게 추종할 수 있으므로 용접성에 뛰어나다.

도 2A~도 2C에 기판부(6)에 중간 금속판(7)을 접합하여 중간부(5)를 구성한 전지 간 접속 판(11)의 몇 가지의 구체 예를 나타내고 있다. 도 2A에 도시한 전지 간 접속 판(11a)은 기판부(6)의 중간부에 단일의 중간 금속 판(7a)을 접합하여 중간부(5)를 구성하고 있다. 도 2B에 도시한 전지 간 접속 판(11b)은 기판부(6)의 중간부에 복수 매의 얇은 금속판을 적층 접합하여 구성된 중간 금속판(7b)을 접합하여 구성되어 있다. 이들 전지 간 접속 판(11a, 11b)에서 그 중간부(5)에서의 기판부(6)와 중간 금속 판(7a, 7b), 또는 중간 금속 판(7b)을 형성하는 얇은 금속판끼리를 접합하는 방법은 저항용접, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 마찰 교반 접합 중 어느 하나라도 좋다.

이들 전지 간 접속 판(11a, 11b)에서는 각각 기판부(6)의 중간부에 금속 판(7a, 7b)을 접합함으로써 기판부(6)의 양단의 용접부(4)에서의 용접성을 손상하지 않고도 전기저항을 줄일 수 있다. 또한, 전지 간 접속 판(11b)에서는 그 중간 금속판(7b)이 얇은 금속 판이 적층되어 형성되어 있으므로 전체로서 표면적이 증대 하고, 방열이 용이하며, 전기저항을 감소시키는 효과가 크다. 또, 가요성(可撓性)을 가지므로 접속하는 2개의 전지(1a, 1b)의 단면 위치 어긋남에 대하여 추종하기 쉽다.

도 2C에 도시한 전지 간 접속 판(11c)은 기판부(6)의 중간부에 중간 금속 판(7c)을 배치하고, 이 중간 금속 판(7c)을 손톱 형상부(9)에 의해 코킹하여 고정해서 구성되어 있다. 손톱 형상부(9)는 전지 간 접속 판(11c)의 기판부(6)의 측면 테두리에서 연장되어서 형성되어 있다. 손톱 형상부(9)에 의한 코킹 고정에 대신하여, 결속 띠에 의해 중간 금속판(7c)을 고정하여 전지 간 접속 판(도시생략)을 형성하여도 된다.

도 2A~도 2C에 도시한 각 전지 간 접속 판(11)의 기판부(6)와 중간 금속 판(7)(7a, 7b, 7c)의 재질은 동일 재질이라도 좋고, 이종 재질이라도 좋다. 또, 이들 재질은 니켈, 철, 동, 또는 철이나 동의 표면을 니켈로 피복한 것이 바람직하다. 철, 동에 대한 표면 피복은 클래드 가공 또는 도금 등에 의해 형성할 수 있다.

도 3에 도시한 전지 간 접속 판(11d)은 소정 두께의 금속판을 단조가공 또는 절삭가공에 의해 용접부(4)를 중간부(5)보다 얇게 형성한 것이다. 이 전지 간 접속 판(11d)은 도 2A~도 2C에 도시한 각 구성 예에 비하여 그 작용효과는 거의 손색이 없으며, 간편하게 제작할 수 있으므로 비용을 저렴하게 할 수 있다.

도 3에 도시한 전지 간 접속 판(11d)의 재질은 니켈, 철, 동이 바람직하다. 동 또는 철을 이용하는 경우는 가공 후에 니켈 도금을 함으로써 내 부식성 및 용접성을 개선할 수 있다.

도 4는 병렬하는 2개의 전지(1a, 1b)를 본 실시 예에서의 전지 간 접속 판(11a)으로 저항용접에 의해 접속하는 공정을 나타내는 정면도이다. 전지(1b)의 양극단자에는 가상 선으로 표시한 것과 같이 미리 절연 링(20)이 삽입되어, 전지 간 접속 판(11a)에 의해 실링 판(3)과 전지 케이스가 단락되는 것을 방지하고 있다. 또, 용접부(4)의 용접 면에 프로젝션(8)을 형성함으로써 용접의 강도와 신뢰성의 향상이 도모된다. 저항용접은 용접 무효전류를 억제하기 위해서 형성되어 있는 절취 홈(13)(도 2A~도 2C, 도 3 참조)의 양측에 있는 프로젝션(8) 상에 한 쌍의 용접 전극(12)을 접촉시켜서 시리즈 용접하는 것이 바람직하다. 또, 전지(1a)의 전지 케이스의 밑면(2)과 용접부(4)를 용접하는 경우에는 용접 전극(12)의 일 측을 용접부(4)의 중앙부에 형성된 개구부(14)(도 2A~도 2C, 도 3 참조)를 통해서 전지 케이스 밑면(2)에 접촉시키고, 다른 쪽을 프로젝션(8) 상에 접촉시키는 인다이렉트 용접에 의해 용접을 해도 좋다.

도 5에는 도 4에 도시한 전지 간 접속 판(11a)에 의한 접속을 2개의 전지 모듈(15a, 15b) 사이의 접속에 적용한 예를 나타내고 있다.

(제 2 실시 예)

이어서, 본 발명의 제 2 실시 예에 대해서 도 6~도 10을 참조하여 설명한다. 상기 제 1 실시 예에서는 전지 간 접속장치를 단일 부재의 전지 간 접속 판(11)으로 구성한 예를 설명하였으나, 본 실시 예에서는 접속 판(16)과 접속 링(18)의 2개의 부재를 접합하여 구성하고 있다. 또, 본 실시 예의 설명에서는 상기 제 1 실시 예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 설명을 생략한다.

본 실시 예의 전지 간 접속장치는, 도 6A~도 6C에 도시한 바와 같이, 전지(1b)의 실링 판(3)에 대하여 판 두께가 얇은 용접부(4)를 일단에 갖는 동시에 판 두께가 두꺼운 중간부(5)를 가지며, 또한, 중간부(5)에서 타 단을 향해서 동일한 두께로 연장하는 접속 편부(17)를 갖고 있는 접속 판(16)과, 전지(1a)의 전지 케이스 밑면 부분(2a)에 대하여 용접부(4)를 구성하는 판 두께가 얇은 접속 링(18)으로 구성되어 있다. 접속 링(18)은 전지(1a)의 전지 케이스 밑면 부분(2a)의 외주에 삽입하는 대략 원형 접시형상의 부재로 이루어지고, 그 외주 벽에 배치된 복수의 용접 개소(19)에서 전지 케이스 밑면 부분(2a)의 외주 면에 저항용접이 되어서 고착된다. 또, 23은 용접 개소(19, 19) 사이에 형성된 용접 무효전류를 억제하는 절취 홈이다. 접속 링(18)의 단벽(段壁)에는 접속 편부(17)를 유지하는 한 쌍의 유지 편(21)이 단면이 L자형으로 절단하여 돌출 형성되어 있고, 접속 편부(17)를 접속 링(18)의 단벽과 유지 편(21) 사이에 삽입함으로써 유지되도록 구성되어 있다. 또, 유지 편(21) 측에서 유지 편(21)과 접속 편부(17)가 용접 개소(22)에서 용접되어서 일체로 접속되어 있다.

접속 판(16)에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 실링 판(3)에 접촉하도록 두께가 얇은 상태로 돌출하는 용접부(4)가 형성되고, 또한, 이 용접부(4)에는 실링 판(3)과의 용접의 강도와 신뢰성의 향상을 도모하기 위해서 복수의 원호형상의 프로젝션(24)이 개구부(14)의 주위에 절취 홈(13)을 사이에 두고 형성되어 있다. 이와 같은 원호형상의 프로젝션(24)을 통해서 선 형상으로 용접함으로써 원형의 프로젝션(8)을 통해서 점 형상으로 용접하는 경우보다도 용접면적이 커지므로, 접속저 항을 낮출 수 있는 동시에 큰 용접강도를 확보할 수 있다. 또, 반드시 원호형상의 프로젝션(24)을 이용할 필요는 없으며, 원형의 프로젝션(8)을 통해서 용접해도 상관없음은 말할 필요도 없다.

또, 접속 판(16)의 접속 편부(17)는 중간부(5)의 양 측부에서 서로 간격을 두고 한 쌍이 연장되어 있고, 그에 대응하여 접속 링(18)의 유지 편(21)은 이들 접속 편부(17)를 그 내측에서 유지하도록, 바깥쪽을 향해서 단면 L자 형상으로 절단하여 돌출 형성되어 있다.

이상의 구성의 전지 간 접속장치에서의 접속공정에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상호 접속하는 전지(1a, 1b) 중 전지 1b의 전지 케이스의 밑면 부분(2a)에 미리 접속 링(18)을 용접에 의해 고착해 두고, 접속시에 전지 1a의 실링 판(3)에 접속 판(16)의 용접부(4)를 용접하여 접속 판(16)을 전지 1a에 고착하며, 이어서, 접속 링(18)의 유지 편(21)에 대하여 접속 판(16)의 접속 편부(17)를 삽입함으로써 접속 편부(17)가 접속 링(18) 상에 접촉되는 동시에 유지 편(21)에 의해 상부로부터 유지된 상태로 하여, 전지(1a와 1b)의 간격 및 축 심 방향의 위치 맞춤을 행하고, 그 상태에서, 도 6에 도시한 바와 같이, 용접 개소(22)를 저항용접함으로써 전지(1a, 1b)가 상호 연결 고정되는 동시에, 실링 판(3)과 전지 케이스 밑면 부분(2a)이 작은 전기저항으로 전기적으로 접속된다.

본 실시 예에 의하면, 접속 링(18)을 전지 1b의 전지 케이스의 밑면 부분(2a)의 외주에 삽입하여 외주 측면에 용접하고 있고, 그 전지 케이스의 밑면 부분(2a)의 측면은 밑면에 비하여 변형이 잘 발생하지 않으므로, 용접품질이 안정되 고, 전지 케이스에 구멍을 뚫릴 우려가 없이, 신뢰성이 높은 용접을 할 수 있다. 또, 판 두께가 얇은 접속 링(18)의 유지 편(21) 측에서 판 두께가 두꺼운 접속 판(16)의 접속 편부(17)로 용접하고 있으므로, 안정되게 높은 신뢰성을 가지고 용접할 수 있어서, 적어도 전지 케이스에 구멍이 생길 우려가 없고, 또한, 유지 편(21)의 변형에 의해서 상호 접속하는 전지(1a, 1b)의 단면이 위치 어긋남에 유연하게 추종할 수 있는 동시에, 접속 링(18) 상면과 유지 편(21) 사이로의 접속 편부(17)의 삽입량 조정에 의해 전지(1a, 1b) 사이의 축 심 간의 거리의 자유도도 높아진다.

도 6A~도 8에 도시한 예의 접속 판(16)에서는 중간부(5)의 양 측부에서 타 단을 향해서 한 쌍의 접속 편부(17)를 연장하고, 접속 링(18) 측에 한 쌍의 유지 편부(21)를 바깥쪽을 향해서 형성한 예를 설명하였으나, 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이, 접속 판(16)의 중간부(5)에서 타 단을 향해서 대략 동일한 폭으로 단일 접속 편부(17a)를 연장하고, 접속 링(18) 측에는 한 쌍의 유지 편(21)을 안쪽을 향해서 형성하여, 접속 편부(17a)의 양 측부를 이들 한 쌍의 유지 편(21a)에 의해 외측에서 유지하도록 구성해도 된다. 또, 이 예에서는 용접부(4)에 제 1 실시 예와 마찬가지로 원형의 프로젝션(8)을 형성하고 있으나, 원호형상의 프로젝션(24)을 형성하여도 좋음은 당연하다.

(실시 예)

본 발명의 실시 예로, 도 2A에 도시한 전지 간 접속 판(11a)을 이용하여 전지(1a, 1b)를 접속하여 전지 팩을 제작하였다. 전지 간 접속 판(11a)은 두께 0.4㎜ 의 니켈 판으로 이루어지는 기판부(6)의 중간부에 두께 2.6㎜의 니켈 도금을 한 철제의 중간 금속판(7a)을 접합(저항용접, 초음파 용접, 마찰 교반 접합, 레이저 용접 중 어느 하나라도 좋다)하여 중간부(5)의 전체 두께를 3.0㎜로 형성하였다.

이 전지 간 접속 판(11a)에 의한 접속공정에서는, 전지 간 접속 판(11a)의 용접부(4)의 프로젝션(8)에, 도 4에 도시한 바와 같이, 2개의 용접 전극(8)을 접촉시켜서 일 측의 전지(1a)의 직경 32㎜의 전지 케이스 밑면(2)에 접합하며, 타 단의 용접부(4)를 다른 쪽의 전지(1b)의 전지 실링 판(3)에 동일하게 용접을 행하여, 전지 간 접속 판(11a)을 사용한 전지 팩(종래 예 B)을 제작하였다.

(종래 예)

상기 실시 예와 비교하기 위해, 중간 금속판을 접합하지 않는 두께 0.4㎜의 니켈 판제의 전지 간 접속 판을 용접한 전지 팩(종래 예 A)과, 두께 0.6㎜의 니켈 도금을 행한 철판제의 전지 간 접속 판을 용접한 전지 팩(종래 예 B)을 제작하였다.

이들 실시 예와 종래 예 A, B의 3종의 전지 팩에 대하여 접속 판의 전기 저항값과 전지 케이스 및 실링 판에 전지 간 접속 판을 용접했을 때의 용접전류 값을 측정하여 비교하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 2.6㎜의 니켈 도금을 행한 철을 중간부(5)에 접합한 전지 간 접속 판(11a)을 이용한 전지 팩인 실시 예의 접속 판의 전기 저항값이 가장 낮은 것을 알 수 있다. 이것은 중간 금속 판(7a)의 고유저항이 낮고, 전지 간 접속 판의 판 두께가 두꺼울수록 2개의 전지 사이의 경로저항이 낮아지는 것에 의한 것이며, 그 결과, 접속 판의 전기저항이 낮아져서 고율방전이 가능해진다.

또, 종래 예 A, B의 전지 팩의 전지 간 접속 판(34)에 대하여 실시 예의 전지 팩의 전지 간 접속 판(11a)에서는 총 두께가 두꺼워져도 전지 케이스 밑면(2) 및 실링 판(3)에 용접할 때에 필요한 용접 전류 값은 종래와 동일하거나 그보다 작다.

또한, 실시 예의 전지 팩은 전지 간 접속 판(11a)의 표면적이 증가함에 따른 방열성의 향상에 의해서 전지 간 접속 판(11a)의 발열이 적고, 용접성에 우수하며, 안정된 용접을 행함으로써 용접부(4)의 박리에 의한 접속저항의 상승, 전지 케이스의 밑면(2)이나 실링 판(3)의 변형에 의한 전지(1a, 1b)의 높이의 차이의 발생에 의한 불량, 과대한 에너지로 용접을 함에 따라서 케이스에 구멍이 뚫린다고 하는 불량의 발생을 억제할 수 있게 된다.

또, 프로젝션(8) 상에 한 쌍의 용접 전극(12)을 접촉시켜서 시리즈 용접을 하는(도 4 참조) 경우에는 이미 용접이 이루어진 프로젝션(8) 사이에 무효분류가 발생하는 경우가 있다. 도 11A는 도 2A~도 2C에 도시한 전지 간 접속 판(11a, 11b, 11c)의 용접부(4)의 일단 측의 예를 나타내는 확대도이다. 도 11A에 도시한 바와 같이, 용접부(4)는 프로젝션(8)이 형성된 용접 편(26)의 일부를 남기고 절취 홈(13)에 의해 제거되어 있으나, 인접하는 용접 편(26)이 제거되어 있지 않은 일부에 의해 접속되어 있으므로, 이 접속부분에 무효전류가 흐르는 경우가 있다. 무효분류가 발생하면 다음에 용접되어야 할 프로젝션(8)에 흐르는 용접 전류가 약해져서 적절한 용접을 할 수 없을 뿐만 아니라, 용접에 따른 각 프로젝션(8)의 변형의 추종성이 떨어져서 스파크 등의 불량이 발생한다. 그래서 무효분류를 억제하기 위해서, 도 11B에 일례로 나타낸 것과 같은 절취부분의 깊이가 깊은 절취 홈(25)에 의해 용접 편(26)을 완전히 분할한 구성으로 함으로써, 무효분류를 억제하여 용접에 따른 각 프로젝션(8)의 변형의 추종성을 향상시켜서, 용접시의 불량을 감소시켜서 적절한 용접을 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전지 간 접속장치에 의하면, 접속 판의 중간부의 두께를 두껍게 하여 전지 간 접속저항을 낮출 수 있어서, 전동보조 부 자전거, 잔디 깎는 기계, 나아가서는 전기 자동차 등의 구동 전원으로서 대전류에 의한 충방전이 가능해지므로, 큰 부하특성을 필요로 하는 전지 팩 및 전지 모듈에서의 전지 케이스와 전지 실링 판의 접속에 적합하다. 또, 접속 판의 양단의 용접부의 두께가 얇고, 용접하는 전지의 단자 단면의 위치 어긋남에 유연하게 추종할 수 있으며, 또한, 저항용접에서의 분류전류도 적으므로, 용접성에 우수한 동시에 강고한 용접을 얻을 수 있어서, 고출력의 전지 팩, 전지 모듈에 적용함으로써 큰 효과를 발휘할 수 있다.

Claims

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한쪽의 전지의 실링 판에 대한 용접부를 일 단에 가지며, 중간부에서 타 단을 향해서 연장하는 접속 편부를 갖는 접속 판과,

다른 쪽의 전지의 전지 케이스 밑면 부분에 대한 용접부를 구성하는 접속 링을 구비하며,

상기 접속 편부를 상기 접속 링 상에 접촉시키는 동시에 상기 접속 링에 설치된 상기 접속 편부보다 판 두께가 얇은 유지 편에 의해 상부에서 유지하며, 또한, 상기 유지 편을 상기 접속 편부에 접합한 전지 간 접속장치.
제 5 항에 있어서,

접속 링이 전지 케이스의 밑면 부분의 외주에 삽입되는 동시에 외주 측면에 용접된 전지 간 접속장치.
제 5 항에 있어서,

상기 전지 간 접속장치는 니켈, 철, 동, 혹은 철 또는 동의 적어도 한쪽 면에 니켈을 표면 가공한 것 중에서 선택된 어느 1종 또는 복수 종의 재질로 이루어지는 전지 간 접속장치.
제 5 항이 있어서,

용접부에는, 중앙부의 개구부와, 상기 개구부의 주위의 복수의 절취 홈과, 상기 절취 홈 사이에 배치된 전지 단자와의 저항용접을 위한 프로젝션이 형성되어 있는 전지 간 접속장치.
제 8 항에 있어서,

프로젝션이 선 형상으로 형성되어 있는 전지 간 접속장치.
제 8 항에 있어서,

용접부의 절취 홈이 프로젝션이 형성된 용접 편의 일부를 남기고 절취하는 정도의 절취 깊이로 형성되어 있는 전지 간 접속장치.
제 8 항에 있어서,

용접부 절취 홈이 프로젝션이 형성된 용접 편을 분할하는 깊이까지의 절취 깊이로 형성되어 있는 전지 간 접속장치.