KR101477974B1 - 전력 저장 전지를 결합하고 보관하기 위한 장치 - Google Patents

전력 저장 전지를 결합하고 보관하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평면의 측면에 한 개의 창(window) 개구(opening)와 전력 저장 전지의 금속성 전도체(2)를 위한 두 개의 개구를 가진 강성 케이스(4)에 배열된, 유연성 있는 엔빌로프(envelope, 3)를 지닌 전력 저장 전지(1)를 결합하고 보관하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 전력 저장 전지(1)가 끼워 넣어져 있고 히트싱크(7)가 배열된 금속판 프레임을 포함한다.

Description

전력 저장 전지를 결합하고 보관하기 위한 장치 {DEVICE FOR COMBINING AND HOUSING POWER STORAGE CELLS}
본 발명은 전력 저장 전지(1)를 결합하고 보관하기 위한 장치에 관한 것이다.
하이브리드 자동차 및 전기 자동차는 전기 기계를 작동시키기 위해 다량의 전기 에너지를 필요로 한다. 이를 위해 무엇보다도 니켈 금속 수소 전지 또는 리튬 이온 전지를 전력 저장으로 사용한다. 리튬 이온 전지의 가능한 유형은 프리즘의 소프트팩이다. 이 유형에서 전지는 전형적으로 알루미늄 합성 포일로 된 유연성 있는 엔빌로프로 둘러싸여 있다. 이와 같은 전력 저장 전지는 역학적 안정성을 상승시키고자 엔빌로프 보다 더 강한 소재로 만들어진 케이스에 배열된다.
제출하는 발명의 과제는, 강성 케이스 안에 있는 많은 개별적 전력 저장 전지를 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 배열하는데 있으며, 이때 각각 안전성 있게 배치시키고 일정한 온도 조절을 배려해주는 것이다.
과제는 청구항 제1항의 특징을 가진 케이스로 해결된다. 또한, 개별 특징의 조합과 계속적인 발전으로 서로 가능할 수 있는 보조 청구항들로부터 발명에 유리한 발전을 계속 수반한다.
전력 저장 전지를 결합하고 보관하기 위한 장치는 유연성 있는 엔빌로프를 지닌 전력 저장 전지를 결합하고 보관하는데 쓰인다. 개별 전력 저장 전지의 역학적 안정성을 상승시키기 위해, 전력 저장 전지는 엔빌로프 보다 더 강한 소재로 만들어진 케이스에 각각 배열된다. 케이스는 전력 저장 전지의 금속성 전도체를 위한 두 개의 개구(opening)와 평면 측면에 하나의 창(window) 개구(opening)를 가진다. 창 개구는 전력 저장 전지가 작동할 경우 전력 저장 전지 내부의 용량 확대 및 축소에 근거하여 유연성 있는 엔빌로프의 필요한 움직임을 가능케 한다.
전력 저장 전지를 결합하고 보관하기 위한 장치는 전력 저장 전지가 끼워 넣어져 있는 금속판 프레임을 포함하고 있다. 전력 저장 전지를 냉각시키기 위한 히트싱크는 금속판 프레임 안에 완전히 또는 부분적으로 배열된다.
이 발명의 장점은 유연성 있는 엔빌로프를 지닌 전력 저장 전지에서 구성된 셀 블록의 조밀한 구조이다. 다른 장점으로는 셀 블록이 모듈 구조에 근거하여 생긴 셀 블록 길이의 다양성이다. 그러므로 전력 저장 전지에서 원하는 수를 사용할 수 있는 설치 공간의 여하에 따라 하나 또는 여러 개 셀 블록에 결합하고 설치할 수 있다. 히트싱크는 전력 저장 전지를 작동하기 원하는 온도로 가능하게 해주고 전력 저장 전지의 수명을 연장시켜 줌으로서 전력 저장의 안전성도 향상된다.
유리한 유형으로서, 전하재분배 회로를 가진 최소한의 한 회로기판이 금속판 프레임에 배열된다. 전하재분배 회로는 모든 전력 저장 전지 사이에서 또는 전력 저장 전지의 한 그룹 사이에서 전하를 재분배한다. 전하재분배 회로는 어쩌면 대칭 회로일 수 있다. 또는 개별 전력 저장 전지의 여러 가지의 노화를 고려해주고 그것을 강하게 충전 및 방전해주는 회로일 수 있다. 이 유형의 장점은 합당한 전자 공학으로 셀 블록이 아주 조밀한 구조를 갖춤으로써 전체 전력 저장 전지의 수명을 연장시켜 주는데 있다.
더 유리한 유형에 따르면, 금속판 프레임에 끼워져 있는 강성 케이스 속에 배열된 전력 저장 전지가 전도체에서 서로 용접되어 있는 점이다. 이 연결 형태의 장점은 직렬로 접속되는 식으로 전력 저장 전지의 확실한 전자 접합에 있다. 또한 셀 블록의 역학적 안정성도 상승된다.
전기 절연의 목적을 위한 더 유리한 유형으로서는, 금속판 프레임에서 전기 절연 포일이 금속판 프레임의 내면에 전력 저장 전지의 전도체 높이까지 부착되어 있는 것이다. 포일은 대부분이 폴리이미드로 만들어지지만, 다른 절연적 고분자 포일로도 충분히 만들 수 있다. 이 유형의 장점은 좁은 공간을 요구하면서도 안전상의 이유로 매우 권장할 수 있는 전도체와 금속판 프레임의 전기 절연이다.
더욱 유리한 유형에 따르면 금속판 프레임은 각각 90도의 각도들로 U 형상 같이 구부러진 두 개의 금속판으로 만들어진다. 두 금속판은 직사각형 평면을 가지는 프레임이 되도록 서로 연결된다. 주로 두 개의 금속판은 서로를 나사로 조여줄 수 있다. 이 유형은 두 금속판에서만 안전성 있는 프레임 조립을 할 수 있음을 나타낸다.
유리한 유형으로서, U 형상의 금속판 플랩은 금속판 프레임의 금속판 측면에서 일정한 간격으로 절단되고 안쪽으로 굽어질 수 있는 것이다. 그로써 강성 케이스에 배열된 전력 저장 전지를 끼워 넣을 홈이 만들어진다. 그 홈을 통해 전력 저장 전지가 금속판 프레임 속에 정확히 배치된다.
더욱 유리한 유형인 경우로, 스프링이 강성 케이스에 배열된 전력 저장 전지를 배치하고자 금속판 프레임에 배열된다. 스프링은 케이스에서 주로 두 개의 전력 저장 전지 사이의 간격을 정의할 수 있다. 이 유형의 장점은 안정도를 높여주고 셀 배열의 배치를 최적화하는 것이다.
아래의 도면에 의거하여 본 발명의 유형들을 자세히 설명한다.
도 1은 삽입된 전력 저장 전지를 지닌 케이스를 도시한다.
도 2는 90도의 각도들로 U 형상 같이 구부러진 금속판을 도시한다.
도 3은 안쪽으로 구부러진 금속판 플랩을 가진 금속판 측면을 도시한다.
도 4는 히트싱크와 금속판 측면을 가진 전력 저장 전지에서의 블록을 도시한다.
도 5는 90도의 각도들로 U 형상 같이 구부러진 두 개 금속판을 포함하는 프레임의 셀 블록을 도시한다.
도 6은 금속판 프레임에서 전하재분배 회로를 가진 회로기판의 배열을 도시한다.
도 7은 금속판 프레임에 끼워 넣어져 있는 전력 저장 전지를 도시한다.
***** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
1 : 전력 저장 전지 2 : 전도체
3 : 유연성 있는 엔빌로프 4 : 케이스
5 : 금속판 6 : 금속판 플랩
7 : 히트싱크 8 : 절연 포일
9 : 전자 케이스 10 : 회로기판
11 : 전하재분배 회로
도 1 은 유연성 있는 엔빌로프(3)와 두 개 전도체(2)를 가진 전력 저장 전지(1)를 도시한다. 전력 저장 전지(1)는 전력 저장 전지(1)의 엔빌로프(3) 보다 더 강한 소재로 만들어진 케이스(4)로 둘러싸여 있다. 그 케이스는 전도체(2)를 위한 두 개의 개구와 평면의 측면에 한 개의 창 개구를 가지고 있다. 창 개구는 동적으로 작동하는 전력 저장 전지(1)가 "공기를 흡입"할 수 있도록 제공한다. "공기를 흡입"한다는 것은 전력 저장 전지(1) 내부의 용량 확대 및 축소와 그에 따라서 수반된 유연성 있는 엔빌로프(3)의 움직임을 뜻한다. 케이스(3)는 전기에 의해 전력 저장 전지(1)의 전도체(2)로부터 절연되어 있다.
도 2 는 금속판 프레임을 구성한 금속판(5)의 첫 번째 우선적인 유형을 나타낸다. 제시된 금속판(5)은 두 개의 90도 각도로 구부러진 U 형상이다. 90도 각도들로 U 형상 같이 구부러진 두 번째 금속판은 첫 번째의 금속판과 함께 직사각형의 내부 평면을 지닌 금속판 프레임을 형성하게 한다. 제시한 유형에서 U 형상의 금속판(5)은 둘의 평행 끝에서 외부 쪽으로 90도 각도들로 구부러져 있고 천공을 장치한다. 이 방식으로 두 금속판을 서로 나사로 조일 수 있고 이로써 프레임이 만들어진다. 제시된 도면에서는, 금속판(5)의 아랫부분에 히트싱크를 프레임에 부착시키는데 사용할 다른 구멍도 볼 수 있다. 제시된 유형에서 평행으로 뻗은 U 형상 금속판(5)의 두 측면은 윗 표면에서 90도 각도들로 외부 쪽으로 구부러져 있다. 이 평면은 최소한 한 개의 전자 케이스(9)를 부착할 수 있게 해주는 다른 구멍을 포함하고 있고, 그 전자 케이스에는 전하재분배 회로(11)를 가진 회로기판(10)이 배열되 어 있다.
계속해서 선호된 유형이 도 3 에 제시된다. U 형상인 금속판 플랩(6)은 금속판 프레임의 금속판 측면(5)에서 일정한 간격으로 절단되고 90도 각도로 안쪽으로 굽어진다. 이로써 강성 케이스(4)에 배열된 전력 저장 전지(1)를 끼워 넣을 홈이 만들어진다. 이 식으로 전력 저장 전지가 금속판 프레임에 정확히 배치된다. 금속판 측면(5)에서 전기 절연 포일(8)이 금속판 프레임의 내면에 전력 저장 전지(1)의 전도체(2) 높이까지 부착되어 있다. 절연 포일(8)은 전력 저장 전지(1)의 전도체(2)로부터 전기에 의해 금속판 프레임을 절연시킨다.
도 4 는 특허 초안에서 선호된 유형으로서, 강성 케이스(4)에 배열된 전력 저장 전지(1)가 끼워 넣어져 있고, 히트싱크(7)가 배열된 금속판 프레임의 부분인 두 금속판 측면(5)을 도시한다. 제시된 유형에서 히트싱크(7)는 냉수기이다. 이 제시는 이 특허 초안에 따라 조립된 전력 저장 전지(1)의 수가 변할 수 있다는 것을 명확하게 한다. 또한, 정의된 길이를 지닌 작은 단위에서 구성된 큰 셀 블록의 모듈 구조가 이 방식으로 실현 가능하다.
도 5 에서는 대안적인 유형으로서 조밀한 셀 블록이 제시된다. 이 셀 블록의 금속판 프레임은 90도의 각도들로 U 형상 같이 구부러진, 서로 나사로 조여진 두 개의 금속판(5)으로 구성되어 있다. 두 금속판(5) 중 하나는 도 2에서 제시된 금속판과 일치한다. 두 번째 금속판은 적합한 상대물이고 첫 번째 금속판과 함께 직사각형의 금속판 프레임을 생기게 한다. 강성 케이스(4)에 배열된 전력 저장 전지(1)가 금속형 프레임에 끼워 넣어져 있다(여기에 표시되어 있지 않음). 금속판 프레임은 아랫부분에서 히트싱크(7)와 연결되어 있다. 제시된 이 유형에서 히트싱크(7)는 공기 냉각기이다. 이 유형의 경우, 여섯 개 전자 케이스(9)가 금속판 프레임의 윗면에 부착되어 있다. 각 전자 케이스(9)에는 전하재분배 회로(11)를 가진 회로기판(10)이 병렬되어 있다. 회로(11)는 전력 저장 전지의 수명을 높여주고 과부하에 대한 안정성을 제공하기 위해 개별 전력 저장 전지(1) 사이에서 전하를 재분배한다.
도 6 과 도 7 은 도 5 유형의 평면도를 보여주는데, 일부 개별 요소가 제거되어 있다. 세 개 전자 케이스(9)가 도 6의 오른쪽 반에 제시되어 있다. 그 옆의 오른쪽에서 전도체(2)를 지닌 전력 저장 전지(1)를 볼 수 있다. 전력 저장 전지(1)의 양극 전도체(2)는 셀 블록에서 모선을 통해 흐른다. 도 6의 왼쪽 반에는 세 개 전자 케이스(9)의 뚜껑이 제거되어 있다. 전하재분배 회로를 가진 회로기판(10)을 볼 수 있다. 전자 케이스(9)는 금속판 프레임에 나사로 죄어 있다.
도 7의 표현에서 전자 케이스(9)가 완전히 제거되어 있다. 90도의 각도들로 U 형상 같이 구부러진 두 개의 금속판(5)으로 형성된 금속판 프레임이 직사각형 형태임을 볼 수 있다. 유연성 있는 엔빌로프(3)를 지닌 전력 저장 전지(1)가 금속판 프레임에 끼워 넣어져 있다. 제시된 유형에서 전력 저장 전지(1)의 전도체(2)는 서 로 용접되어 있다. 용접을 통해 모든 전력 저장 전지가 직렬로 접속되고, 따라서 셀 블록의 총 전압이 셀 전압의 총계에서 산출되게 한다. 가장 왼쪽에 표시된 전력 저장 전지(1)의 음극은 셀 블록에서 모선을 통해 흐른다. 셀 블록에서 흐르는 양쪽의 모선에서 전력 저장의 총 전압을 포착할 수 있다.

Claims (8)

  1. 전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치로서,
    각각의 전력 저장 전지 조립체가 전력 저장 전지(1), 가요성 엔빌로프(envelope, 3), 금속성 전도체(2), 및 강성 케이스(4)를 포함하며,
    상기 강성 케이스 내에 상기 전력 저장 전지가 배치되고,
    상기 강성 케이스가 평면 측부 상에 창 개구(window opening)를 가지고 상기 전력 저장 전지의 금속성 전도체에 대한 두 개의 개구들을 가지는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는:
    전력 저장 전지들이 삽입될 수 있는 금속판 프레임; 및
    상기 금속판 프레임 내에 배치되는 히트 싱크;를 포함하며,
    상기 금속판 프레임은, 베이스 부 및 상기 베이스 부로부터 연장하는 한 쌍의 대향 아암 부들을 가지도록 U자 형으로 구부러지는 단일 제1 금속판을 포함하고,
    상기 단일 제1 금속판은 상기 단일 제1 금속판의 각각의 대향 아암 부 내에 형성되는 평행한 복수의 홈(groove)들을 포함하며,
    각각의 홈의 크기는 각각의 전력 저장 전지의 강성 케이스의 일부를 수용하고 지지하도록 정해지는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    모든 전력 저장 전지(1) 사이에서 또는 전력 저장 전지의 하나의 그룹 사이에서 전하를 재분배하는 전하 재분배 회로(charge redistribution circuit, 11)를 갖는 하나 이상의 회로기판(10)이, 전자 케이스(9) 내에서 상기 금속판 프레임 내부 또는 상기 금속판 프레임 상에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속판 프레임 내에 삽입되는 복수의 전력 저장 전지 조립체들을 더 포함하며,
    각각의 전력 저장 전지 조립체의 강성 케이스의 대향 측부들 상의 일 부분들 각각은, 상기 단일 제1 금속판 내의 복수의 홈들 중 각각의 대향 홈들 내에 삽입되며,
    상기 전력 저장 전지들의 금속성 전도체들이 서로 용접되는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속판 프레임의 내부 표면에 전기 절연 포일(8)이 상기 전력 저장 전지들(1)의 전도체들(2)의 높이와 동일한 높이에 부착(affix)되어 있는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속판 프레임은 U자 형으로 구부러지는 제2 금속판을 포함하며,
    직사각형 영역을 둘러싸는 프레임이 획득되도록 상기 제1 금속판과 제2 금속판이 서로에게 연결되는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홈들이 복수의 플랩들에 의해 형성되며,
    상기 복수의 플랩들은 상기 제1 금속판의 대향 아암 부들로부터 일정한 간격에서 절단되어 안쪽으로 구부러지는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강성 케이스(4) 내에 배치된 상기 전력 저장 전지(1)들을 위치결정하기 위해, 상기 금속판 프레임 내에 스프링들이 배치되는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홈들은, 상기 베이스 부로부터 한 쌍의 대향 아암 부가 연장하는 방향에 대해 수직한 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는,
    전력 저장 전지 조립체를 결합하고 보관하기 위한 장치.
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