KR200473642Y1 - 전지들의 극들용의 접합부 - Google Patents

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Abstract

특별히 전기 혹은 하이브리드 구동 유닛을 구비한 차량 내의 전원 시스템에서 이용되는 배터리 모듈용의 접합부가 개시되어 있다. 작성된 접합부에서, 두 인접한 전지(1)들의 극들(4, 5)은 접촉한 채로 유지되고 클램핑 요소에 의해서 클램핑되어 있으며, 이때, 상기 극들(4, 5)은 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3) 사이에서 클램핑되어 있다.

Description

전지들의 극들용의 접합부{JUNCTION FOR POLES OF ELECTRIC CELLS}
본 고안은, 전기 혹은 하이브리드 차량의 전원을 공급하기 위한 전지 모듈을 생성하여 작동시킬 때 특히 이용되는, 전기 셀들, 즉, 전지들(electric cells)의 극들(poles)용의 접합부(junction)에 관한 것이다. 모듈 내의 개별의 셀은, 요구되는 전압, 전류량 혹은 배터리 에너지 용량을 발생하기 위하여, 직렬 혹은 병렬 혹은 이들 양자의 조합, 즉, 직-병렬 방식으로 전기적으로 접속되어 있다.
양극과 음극은, 두 얇은 금속 판이 각각 알루미늄과 구리로 이루어져 있으므로, 서로 밀접하게 인출되어 있다. 이러한 극들의 구조는, 접속되어 있는 재료들이 상이한 전기화학적 특성을 지니기 때문에, 전기 기기에 의해서, 전지들을 배터리 모듈들 내에 효율적으로 접속하는 방법, 그리고 이들이 접촉될 때, 전지가 수분의 존재 하에 작성되어 실질적으로 그러한 접속에서 부식을 가속화시켜 전기 및 기계적 파라미터들을 열화시킨다고 하는 문제가 제기되어 있다. 접속된 극들 간의 보다 높은 저항은 접속이 일어나는 곳에 더 많은 열을 발생시키고, 이것은 이어서 그러한 접합부에서 알루미늄 요소의 산화를 가속시킨다. 그 때문에, 두 상이한 금속으로 이루어진 셀 단자들이 접속될 때 공지된 해결책에서 추가의 바이메탈성 분리기(bimetallic separator)들이 통상 이용되고 있다.
일본국 특허 출원 공개 공보 JP2007323952로부터는, 양극을 인접한 셀들의 음극과 접속하는 금속 판에 의해서 직렬 방식으로 접속된 한 세트의 셀들을 포함하는 배터리의 팩이 공지되어 있다. 신뢰성 있고 장수명이며 저 저항 접속을 제공하기 위하여, 셀 극들은 초음파 용접 수법에 의해서 상호 접속되어 있다.
유럽 특허 출원 공개 공보 EP939956으로부터는, 접속되어 있는 전극들의 선단들이 90°의 각도로 휘어 쌍으로 접속되어 공간의 보다 양호한 이용을 도모한 전지 팩도 공지되어 있다. 커다란 표면적 상에 적절하게 부착된 인접한 셀들의 극들을 지니기 위하여, 접속되어 있는 전극들의 선단들을 적절하게 위치시키는 것이 중요하다. 인접한 셀들의 접촉된 단자들은 나사 클램프에 의해서 접속되는 한편, 실질적인 평면 내의 단자 선단부의 적절한 부착성은 그들의 실질적인 두께로 인해 따라서 적절한 강성으로 인해 제공된다.
본 고안의 목적은 커다란 평면 상에 극 선단들의 적절한 부착성을 확보하고 그 결과 공간의 양호한 사용을 위해 작은 저항의 신뢰성 있는 장수명의 전기 접속을 확보하는 전지들의 극들용의 접합부의 이러한 구성을 제공하는 데 있다.
본 고안의 추가의 목적은 뜻하지 않은 단락의 위험성을 낮춘 상태로 셀(즉, 전지)들을 팩 내로 조립하여 그들의 동작을 가능하게 하는 접합부를 제공하는 데 있다.
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두 인접한 전지의 극들이 서로 접촉한 재로 유지되고 클램핑 요소에 의해 클램핑되어 있는 전지들의 극들의 접합부는, 해당 인접한 전지들의 극들이 지지·정형화 요소와 커버·정형화 요소 사이에서 클램핑되어 있는 것을 특징으로 한다.
유리한 해결책에 있어서, 상기 커버·정형화 요소뿐만 아니라 지지·정형화 요소는 아치형 또는 사다리꼴-아치형 정형화 면을 지닌다.
유리한 실시형태에서, 상기 지지·정형화 요소 및/또는 상기 커버·정형화 요소는 플라스틱으로 제조되어 있다.
다른 유리한 해결책에서, 상기 지지·정형화 요소와 상기 커버·정형화 요소 사이에는 전류 인출부(current lead-out)가 클램핑되어 있다.
또 다른 유리한 해결책에서, 전지들의 전방부와 상기 지지·정형화 요소 사이에는 절연성 전면 판(insulating front plate)이 배치되어 있고, 해당 판은 상기 전지들의 극들을 수용하는 타원형 개구부를 포함한다. 또한, 특정 전지들의 극들이 전자 기판(electronic plate)과 접속되어 있다.
상기 지지·정형화 요소와 상기 커버·정형화 요소 사이에 인접한 전지들의 평탄하고 가요성의 극들의 클램핑을 통해서, 두 전지의 극들이 윤곽을 이루어(profiled), 성공적으로 서로에 대항하여 가압되어 보다 적은 공간을 취하게 한다.
정형화 요소는, 본 고안에 따르면, 3-D 형상의 비평탄화 윤곽 면을 지니는 각 요소인 것으로 이해되며, 이것은 전지들의 평탄한 극들을 클램핑함으로써 접속시키면서 휘는 윤곽을 부여한다.
본 고안에 따른 해결책은 이하의 도면에 있어서 예시적인 실시예들에서 제시된다.
도 1은 전지들의 극들용의 접합부의 클램핑하기 전의 사시도;
도 2는 유사한 접합부의 클램핑하기 전의 사시도;
도 3은 지지·정형화 요소와 커버·정형화 요소 사이에 전류 단자가 배치된 상태에서 전지들의 극들용의 접합부의 클램핑하기 전의 사시도;
도 4는 지지·정형화 요소의 사시도;
도 5는 커버·정형화 요소의 사시도;
도 6은 절연성 전면 판을 도시한 도면;
도 7은 배터리 모듈의 전류 인출부의 평면도;
도 8은 지지·정형화 요소와 커버·정형화 요소를 클램핑하는 나사를 통한 배터리 모듈의 단면도;
도 9는 조립된 배터리 모듈을 통한 단면도;
도 10은 단일의 배터리 모듈의 구성요소들의 사시도.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전지(1)들의 극용의 접합부는 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3)를 구비하고, 이들 요소 사이에 두 인접한 전지(1)들의 극들(4, 5)이 위치되어 있으며, 상기 극들(4, 5)은 서로 접촉하여 상기 지지·정형화 요소(2)를 둘러싸고, 클램핑 요소인 나사(6)들에 의해서 상기 커버·정형화 요소(3)를 통해 가압되어 있다. 도 1에 예시된 커버·정형화 요소(3)뿐만 아니라 지지·정형화 요소(2)는 아치 형상으로 만들어진 그들의 정형화 면을 지닌다. 도 2에서, 전지(1)들의 극들용의 상이한 접합부가 도시되어 있는 바, 여기서, 커버·정형화 요소(3)뿐만 아니라 지지·정형화 요소(2)는 사다리꼴-아치형 정형화 면을 지니고 있다. 이들 요소의 상기 사다리꼴-아치형 형상은 실질적으로 그들의 정형화 면을 통한 단면이 등변 사다리꼴로서 작성되는 반면, 상기 사다리꼴의 팔들은 아치형 선으로 결정된다.
본 고안에 따르면, 두 인접한 전지들의 평탄한 극들이 그들의 측면의 실질적인 부분에 걸쳐서 서로 접촉한 채로 유지되고, 상기 정형화 요소들 사이에 이들을 동시에 구부린(즉, 휘게 한) 상태로 함께 클램핑되어 있다. 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3)는 상기 정형화 요소로서 이용되고, 상기 클램핑은 나사(6)에 의해서 달성된다.
클램핑하기 전에, 극들(4, 5)은 평탄한 직사각형 형상을 지니고, 클램핑 후에 이들은 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3)의 가압면의 형상을 취한다. 지지·정형화 요소(2)와 접촉된 극(4)은 상기 정형화 요소의 바깥쪽 볼록한 가압면 상에 클램핑하는 동안 휘는 한편, 커버·정형화 요소와 접촉된 극(5)은 그 아래에 위치된 극(4) 상에서 동시에 휜다. 따라서, 본 고안에 따른 접합부의 구조는, 극들(4, 5)의 접촉면을 이들이 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3)에 의해 클램핑되어 동시에 정형화될 때 서로에 대해서 강제로 변위되도록 한다. 극들(4, 5)의 접촉면들 간의 이 상대적인 변위는 내부 극(4)의 외부면이 휘는 동안 연신되는 한편, 외부 극(5)의 내부면이 휘는 동안 압착된다고 하는 사실에 의해 일어난다. 접촉되고 있는 극들의 면들이 서로에 대항해서 마찰하고 있는 이러한 접속은 보다 낮은 저항을 특징으로 하며, 이것은 전기 접속의 보다 큰 효율 및 보다 장수명과 관련된다. 극들이 동시에 정형화되어 있는 상태에서 서로에 대항하여 전지 극들의 이러한 상대적인 변위는 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3)의 각 형태에 있어서 달성된다. 그러나, 공지되어 있는 해결책에서는, 평탄한 지지 및 커버용 클램핑 요소들에 의해서 평탄한 전지 극들을 가압할 때 이러한 효과는 없다.
도 3에는 본 고안에 따른 접합부가 도시되어 있다. 이러한 접합부는 전류 인출부(7)와 접속되어 두 개의 가장 먼 전지(1)를 접속한다.
도 4는 외부 정형화 면을 지니는 지지·정형화 요소(2)의 일 실시형태의 사시도를 나타내고 있다. 이 지지·정형화 요소(2)는 나사(6)들을 수용하는 개구부(8)들을 지니는 반면, 이 정형화 요소의 길이는 극들(4, 5)의 폭과 거의 동일하게 되도록 선택된다. 상기 접합부의 조립 동안 및 작동 시 뜻하지 않은 단락의 가능성을 최소화하기 위하여, 지지·정형화 요소(2)는 플라스틱, 예를 들어, 폴리프로필렌으로 제조되어 있다.
도 5는 내부 정형화 면을 지니는 커버·정형화 요소(3)의 사시도를 나타내고 있다. 이 커버·정형화 요소(3)는 나사(6)들을 수용하는 개구부(9)들을 지니고 있다. 상기 커버·정형화 요소(3)의 길이는 협동하는 지지·정형화 요소(2)의 길이에 상응한다. 이 커버·정형화 요소(3)는, 지지·정형화 요소(2)와 마찬가지 이유로, 플라스틱, 예를 들어, 폴리프로필렌으로 제조되어 있다.
본 고안에 따른 접합부의 작동 시의 단락의 추가의 위험은 도 6에 도시된 절연성 전면 판(10)에 의해 제한된다. 플라스틱제의 이 절연성 전면 판은 클램핑용 나사(6)들용의 개구부(11)들과, 전지(1)들의 극들(4, 5)용의 2열의 타원형 개구부(12)를 지닌다. 상기 타원형 개구부(12)들은 배터리 모듈에 있어서의 전지(1)들의 극들(4, 5)의 접합부들 간에 등거리를 확보하도록 각 열에서 등거리에 있다. 인접한 배터리 모듈을 한 세트의 모듈 내로 접속하기 위하여, 해당 배터리 모듈 내의 최상부의 전지의 양극에 접속될 본 고안에 따른 첫번째 접합부뿐만 아니라 해당 배터리 모듈 내의 최하부의 전지의 음극에 접속될 마지막 접합부에는 전류 인출부(7)가 추가로 설치되어 있다. 해당 전류 인출부의 형상은 도 7에 도시되어 있다.
본 고안에 따른 다수의 접합부를 포함하는 배터리 모듈(13)의 일부가 도 8에 도시되어 있다. 전지(1)들의 극들(4, 5)은 절연성 전면 판(10)을 통해 인출되어, 지지·정형화 요소(2)들을 둘러싸고 커버·정형화 요소(3)들에 의해 가압된다. 예시된 실시형태에서, 나사들은 클램핑 요소로서 작용한다. 또한, 배터리 모듈(13)은 모든 전지(1)들로부터 전압을 모으는 전자 기판(14)을 포함하고, 상기 전자 기판(14)은 전지 제어 시스템에 접속되어 있다. 완전히 조립된 배터리 모듈(13)은 도 9에 제시되어 있다. 이 모듈은 본 고안에 따른 접합부들에 의해서 직렬로 접속된 9개의 전지(1)들을 포함하는 적층체를 보호하는 하우징(15)을 구비한다.
하나의 배터리 모듈(13)의 구성요소들의 조립 전의 사시도가 도 10에 예시되어 있다. 이 도면은 하우징(15)으로부터 부분적으로 나온 9개의 전지(1)들을 도시하고 있다.
절연성 전면 판(10)은 배터리 모듈(13)의 전지(1)들을 접속하기 위하여 일직선의 극들(4, 5) 상에 놓여 있으므로, 이들 극은 타원형 개구부(12)들을 통과한 후, 적절한 극들(4, 5)이 지지·정형화 요소(2)를 쌍으로 둘러싸고, 해당 극들은 나사(6)들에 의해서 커버·정형화 요소(3)로 가압되고 나서, 모든 전지(1)들로부터의 전압을 모으는 전자 기판(14)이 설치되어 배터리 제어 시스템과 접속된다. 또한, 전지 극들의 최외 접합부, 즉, 상부의 왼쪽 접합부와 하부의 오른쪽 접합부에는 전류 인출부(7)가 추가로 설치되어 있다.

Claims (10)

  1. 두 인접한 전지들(electric cells)의 극들(poles)이 접촉한 채로 유지되어 클램핑 요소(clamping element)에 의해 클램핑되어 있는 전지들의 극들의 접합부(junction)로서, 상기 인접한 전지(1)들의 극들(4, 5)이 지지·정형화 요소(supporting and shaping element)(2)와 커버·정형화 요소(covering and shaping element)(3) 사이에서 클램핑되어 있고
    상기 지지·정형화 요소(2)와 커버·정형화 요소(3) 사이에는 전류 인출부(current lead-out)(7)가 클램핑되어 있으며,
    상기 지지·정형화 요소(2), 상기 커버·정형화 요소(3) 및 상기 전류 인출부(7)는 아치형상 또는 사다리꼴-아치형상으로 정형화된 면을 지니는 것을 특징으로 하는 전지들의 극들의 접합부.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 지지·정형화 요소(2)는 플라스틱으로 제조된 것을 특징으로 하는 전지들의 극들의 접합부.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커버·정형화 요소(3)는 플라스틱으로 제조된 것을 특징으로 하는 전지들의 극들의 접합부.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 전지(1)들의 전방부와 상기 지지·정형화 요소(2) 사이에는, 타원형 개구부를 지니는 절연성 전면 판(10)이 위치되어 있고, 상기 전지(1)들의 극들이 상기 개구부를 통과하는 것을 특징으로 하는 전지들의 극들의 접합부.
  8. 제1항에 있어서, 특정 전지(1)들의 극들은 전자 기판(electronic plate)(14)에 추가로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전지들의 극들의 접합부.
  9. 삭제
  10. 삭제
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