KR101485621B1 - 평평한 연결 스트립을 가진 전기 에너지 저장 조립체용 모듈 - Google Patents

평평한 연결 스트립을 가진 전기 에너지 저장 조립체용 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도 두 개의 전기 에너지 저장 조립체(20)를 포함하는 모듈로서, 각 저장 조립체(20)가 이러한 에너지 저장 조립체(20)에 전기적으로 연결된 커버(30)로 씌워진 제 1 면과, 제 1 면 반대편의 제 2 면을 포함하고, 각 커버가, 두 개의 저장 조립체(20)를 전기적으로 연결하기 위해 스트립(40)의 각 단부와 접촉하며, 스트립(40) 및 스트립(40)과 접촉하는 커버(30)의 면은 평평하고, 스트립(40)이, 용접 비드(50, 50')를 따라 커버(30)의 면에 용접되는 모듈에 관한 것이다.

Description

평평한 연결 스트립을 가진 전기 에너지 저장 조립체용 모듈{MODULE FOR ELECTRICAL ENERGY STORAGE ASSEMBLIES HAVING A FLAT CONNECTING STRIP}
본 발명은 전기 에너지 저장 조립체의 일반 기술 분야에 관한 것이다.
더욱 상세하게, 본 발명은 적어도 두 개의 전기 에너지 저장 조립체를 포함하는 모듈 분야에 관한 것이다.
본 발명의 범위 내에서, "전기 에너지 저장 조립체"는 콘덴서(즉, 두 개의 전극과 절연체를 포함하는 수동 시스템)나, 수퍼콘덴서(즉, 적어도 두 개의 전극, 전해질 및 적어도 하나의 세퍼레이터를 포함하는 시스템)나, 리튬 배터리 타입의 배터리(즉, 애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이의 전해질 용액을 포함하는 시스템)를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
도 1에 예시한 바와 같이, 연결 수단에 의해 연결된 여러 전기 에너지 저장 조립체(120)가 배치된 케이싱(110)을 포함하는 모듈이 알려져 있다.
이러한 모듈이 두 개보다 많은 저장 조립체(120)를 포함할 때, 저장 조립체(120)는 대안적으로는 그 상단부와 하단부 레벨에서 쌍으로 연결된다.
도 1에 개략적으로 예시한 바와 같이, 두 개의 인접한 저장 조립체(120)를 전기적으로 연결할 수 있는 연결 수단은 두 개의 커버(130)와 스트립(140)을 포함한다.
각 커버(130)는 저장 조립체(120)에 전기적으로 연결되도록 각 저장 조립체(120)를 씌우기 위한 것이다.
각 커버(130)는 스트립(140)을 통과하는 보어(bore)와 접촉할 수 있는 연결 단자(131)를 더 포함하여 두 개의 인접한 저장 조립체(120)를 전기적으로 연결한다.
커버(130)는, 스트립(140)을 강제로 커버(130)의 연결 단자(131) 상에 자리 잡도록 하거나, 레이저 용접이나 다른 방식에 의해 스트립(140)과 단자(131) 사이를 맞붙이거나(edge to edge), 이들 두 가지 방식을 결합하여, 두 개의 인접한 저장 조립체(120)의 결합 스트립(140)에 연결된다.
이들 두 개의 전기 연결 수단은 한편으론 단자 및 스트립의 기밀한 공차를 필요로 하고, 다른 한편으론 이들 구성요소의 정밀한 상호 정렬을 필요로 하여, 결과적으로 양질의 모듈의 생산을 보장해야 하고, 결국 상당히 생산 비용이 들게 된다. 더 상세하게는, 커버(130)는 롤링(rolling)이나 크림핑(crimping)에 의해 요소를 에워싸는 관 상에 조립된다. 그러한 조립체를 얻기 위해, 스트립(140)과 접촉하는 면 둘레 상에서, 각 커버(130)는 커버의 외부로 축방향으로 연장하고 <<중첩(overlapping)>>으로도 알려진 원형 모서리(132)를 포함한다.
스트립(140)과 접촉하는 커버(130)의 면 각각 상에 이렇게 둘레에 걸쳐 중첩하는 모서리(132)가 존재하기 위해서는 이후에 명시한 해결책 중 하나나 다른 하나를 사용해야 한다: 연결된 커버(130)의 중첩부(132)를 확대하기 위한 복잡한 기하학적 모양을 가진 스트립(140)을 사용하는 것. 이 해결책은 케이싱(110)의 카울링(cowling)(111)과 결합 스트립(140) 사이의 접촉 면을 중간 소재를 통해 또는 중간 소재 없이 감소시킨다. 이로 인해 그러한 모듈을 냉각시키는 것을 관리하는데 어려움이 있다. (주 평면으로 연장하는) 평평한 결합 스트립(140)을 사용하면, (주 평면에 수직하게 연장하는) 파이온(pion)으로 인해 중첩부에 비해 올라오게 되어 커버와 접촉하게 된다.
평평하고, 커버의 중첩부에 비해 올라온 결합 스트립을 사용하여, 추가 파이온이 없을지라도, 중첩부 보다 더 높은 단자(131)에 연결하는 것은, 기구가 용접 동작 도중에 제자리에 유지되어야 한다는 점 또는 스트립이 용접 동작 도중에 제자리를 유지하도록 단자(131) 상으로 강제로 맞춰져야 한다는 점을 의미한다.
이들 두 가지 후자의 해결책은, 스트립의 두께 및/또는 파이온의 폭으로 접촉이 제한되므로, 결합 스트립(140)과 각 커버(130) 사이의 접촉 면을 감소시킨다. 이로 인해, 저장 조립체의 직렬 저항, 사전 마모를 제어할 때, 열 배출(thermal evacuation)이 어렵게 된다. 이들 세 가지 타입의 동작의 다른 단점은, 요소가 정확히 정렬되고, 스트립이 커버의 표면과 평행한 모듈을 생산하기 어렵다는 점이다.
본 발명의 목적은 앞선 단점 중 적어도 하나를 제거하는 모듈을 제안하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 적어도 두 개의 전기 에너지 저장 조립체를 포함하는 모듈이 제공되며, 각 저장 조립체는 이 에너지 저장 조립체에 전기적으로 연결된 커버로 씌워진 제 1 면과, 제 1 면 반대편의 제 2 면을 포함하며, 각 커버는 스트립의 각 단부와 접촉하여 두 개의 저장 조립체를 전기적으로 연결하며, 스트립 및 스트립과 접촉하는 커버의 면은 평면이고, 스트립은 스트립의 얇은 영역(용접 필요를 위해 구비된 스트립 배치)을 따라 커버의 면 상에 용접된다.
본 발명에 따른 모듈의 비제한적 구성에 걸쳐서 바람직하게는, 다음의 구성을 개별적으로 또는 조합하여 고려해야 한다:
- 이 모듈은 저장 조립체(20)가 배치된 케이싱(10)을 포함한다.
- 각 커버(30)는 그 외부면 상에, 스트립(40)을 통과하는 보어 레벨에서 스트립(40)의 단부와 전기 접촉하기 위해 연결 단자(31)를 포함한다.
- 두 개의 저장 조립체(20)와 용접 비드(50, 50')는 저장 조립체(20)의 회전 축에서 중간-거리에 배치된 중앙면(A-A')에 대해 대칭이다.
- 두 개의 저장 조립체(20)의 용접 비드(50, 50')는 서로 옆에 배치된다.
- 두 개의 저장 조립체(20)의 용접 비드(50, 50')는 서로 반대편에 배치된다.
- 스트립(40)이 적어도 하나의 용접 비드(50, 50')를 따라서 커버(30)의 각 면 상에 용접된다.
- 각 에너지 저장 조립체(20)가 적어도 하나의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')를 따라 스트립(40)에 전기적으로 연결된다.
- 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 에너지 저장 조립체(20)의 회전 축을 통과하는 평면(B-B')에 대해 대칭이다.
- 각 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 1/4원 형태이고, 제 1 용접 비드(50, 50')는 커버(30)의 둘레로 연장하고, 제 2 용접 비드(51, 51')는 커버(30)의 반경 중앙을 따라 연장한다.
- 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 직선 형태이고, 두 개의 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')에 평행하게 연장한다.
- 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 직선 형태이고, 저장 조립체의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')에 수직하게 연장한다.
- 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 직선 형태이고, 두 개의 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')과 각도를 이룬다.
- 각 저장 조립체(20)는 적어도 두 개의 용접 모선(60)을 따라 커버(30)에 용접된 코일 요소를 포함하고, 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 용접 모선(generatrices)(60)과 중첩하지 않도록 배치된다.
- 각 저장 조립체(20)는 방사상으로 연장하는 적어도 네 개의 용접 모선(60)을 포함하며, 각 모선(60)은 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 대칭면에 대해 각도를 이룬다.
- 용접 모선(60)은 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')에 대해 쌍으로(in pairs) 대칭이다.
- 용접 모선(60)은 커버(30)의 직경을 따라 연장한다.
- 용접 모선(60)은 사분면(61, 62, 63, 64)의 경계를 정하도록 서로에 대해 수직이다.
- 각 저장 조립체(20)에 대해, 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 사분면(61)에 배치된다.
- 다른 사분면(62, 63, 64)은 각각 적어도 다른 용접 비드(52, 53, 54)를 포함한다.
- 다른 용접 비드(52, 53, 54)는 1/4원 형태이다.
- 다른 용접 비드(52, 53, 54)는 직선 형태이다.
- 적어도 두 개의 다른 비드가 저장 조립체의 회전축을 통과하는 평면에 수직하게 연장한다.
- 다른 용접 비드 중 하나가 저장 조립체의 회전축을 통과하는 평면에서 연장한다.
- 적어도 세 개의 다른 비드가 저장 조립체의 회전축을 통과하는 평면에 수직하게 연장한다.
- 각 스트립은 겹쳐진 금속 후프를 포함한다.
- 후프는 저항에 의해 용접 가능(weldable by resistance)하다.
- 각 후프는 알루미늄으로 제조한다.
- 각 스트립은 알루미늄으로 제조한다.
- 스트립은 커버 상에서 투과에 의해 레이저-용접(laser-welded by transparency)된다.
- 스트립의 용접은 카운터보어(counterbore)를 통해 수행된다.
- 스트립은, 스트립과 커버 사이의 접촉면 모두 또는 일부 상에 확산 납땜(diffusion brazing)하여 커버에 용접된다.
- 모듈은, 케이싱과 에너지 저장 조립체를 전기적으로 절연하면서, 열적으로 연결하기 위해 케이싱의 카울링과 스트립 및 커버 사이에 발열 요소를 포함한다.
요소와 모듈 벽 사이의 발열 요소는 탄성중합체(elastomer) 층을 포함한다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은, 순전히 예시적이고 비제한적이며 수반한 도면을 통해 검토해야 하는 다음의 상세한 설명으로부터 드러나게 될 것이다.
따라서 평면 바인딩 스트립을 사용함과 함께 커버의 면의 둘레 상에 원형의 중첩 모서리가 존재하지 않고 용접 비드(welding bead)가 존재하여 모듈의 생산 비용을 감소시킨다. 이러한 조합은 또한 스트립과 커버 사이의 접촉면을 최대가 되게 하여, 한편으론 직렬 저항(Rs)을 최소화시키고, 스트립과 카울링 사이의 접촉면을 (중간 소재를 사용하거나 사용하지 않고) 최대가 되게 하여, 다른 한편으론 모듈의 내부와 외부 사이에서 더 쉽게 열을 교환하게 한다.
도 1은 종래기술의 모듈 실시예를 예시한다.
도 2, 도 2a, 도 2b는 본 발명에 따른 모듈을 예시한다.
도 3은 용접 비드 실시예를 예시한다.
도 4a 내지 도 4h 및 도 5는 용접 비드의 다른 실시예를 예시한다.
도 6은 본 발명에 따른 모듈 스트립의 용접 지점 및 비드의 다른 실시예를 예시한다.
본 발명에 따른 모듈의 상이한 실시예를 이제 도면을 참조하여 기재할 것이다. 이들 상이한 도면에서, 모듈의 등가의 요소는 동일한 참조번호를 갖는다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 모듈(1)은, 적어도 두 개의 전기 에너지 저장 조립체(20)가 배치된 케이싱(10)을 포함한다.
저장 조립체(20)는 대체로 원통 형상이다. 저장 조립체(20)는 케이싱(10)에서 나란히 배치된다. 달리 말하면, 저장 조립체(20)의 회전축은 평행하다. 도 2a 및 도 2b에 예시한 실시예에서, 저장 조립체(20)는, 그 회전축이 케이싱(10)의 하부벽에 수직하도록 배치한다. 여기서 도시하지 않은 다른 변형에서, 저장 조립체는 평행육면체, 정사각형, 타원형, 육각형 형상일 수 있고, 이러한 형상은 본 발명의 일반적인 원리를 변화시키지 않는다.
각 저장 조립체(20)는, 용접 모선을 따라 에너지 저장 조립체(20)에 전기적으로 연결된 커버(30)로 씌워진 제 1 면을 포함한다.
각 커버는, 결합 스트립과 접촉하게 되도록 그 면의 중앙에 연결 단자를 포함할 수 도 있고 그렇지 않을 수 도 있다.
본 발명에 따른 모듈의 특정한 특성은 i) 결합 스트립(40)과 이 스트립(40)과 접촉하게 하기 위한 각 커버(30)의 면이 평면이라는 점과, ii) 스트립(40)과 커버(30)가 스트립 두께의 얇은 영역을 따라 용접 비드를 형성할 때 투과에 의한 용접에 의해 연결된다는 점이다. 본 발명의 범주 내에서, "평면인 면"은 연결 단자를 포함하거나 그렇지 않은 커버, 일반적으로는 평평한 면을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 달리 말해, "면 평면"은 커버, 즉 저항 조립체의 회전축에 평행하게 외부로 연장하는 모서리를 포함하지 않는 둘레를 가진 커버 면을 의미하는 것으로 이해해야 한다.
투과에 의한 용접은 상부 구성요소가 두껍다면 이 구성요소의 얇은 부분을 통해 용접하거나, 상부 구성요소가 얇다면 이 구성요소의 전체 두께를 통해 용접하도록 상부 구성요소를 통과하는 에너지 빔에 의해 두 개의 겹쳐진 구성요소를 용접하는 작업을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 투과에 의한 용접은 나란한 용접(edge to edge welding)과는 반대되며, 이러한 나란한 용접은 나란히 위치한 두 개의 구성요소를 통과하기보다는, 용접할 모서리의 형상에 맞춰지고 용접할 모서리의 경계면에 정밀하게 위치한 에너지의 빔으로 용접하는 단계로 구성된다.
이들 특징의 조합은 다음의 장점이 있다:
- 이러한 조합은 그러한 모듈의 생산 비용을 낮추고,
- 이러한 조합은 한편으론 스트립과 커버 사이의 접촉면을 최대화하고(모듈의 직렬 저항을 낮춘다), 다른 한편으론 케이싱의 카울링과 스트립 사이의 접촉면을 최대화하고(스트립과 케이싱 사이의 열 전달을 최대화한다),
- 이러한 조합은 저장 조립체, 커버 및 스트립으로 구성된 조립체의 강성을 개선하고,
- 이러한 조합은 또한 저장 조립체, 커버 및 스트립으로 구성된 조립체의 진동 성능을 개선하고,
- 이러한 조합은 또한 요소/바 조립체의 높이를 낮추고, 따라서 모듈의 전체 볼륨을 최소화하고, 따라서 모듈의 에너지 및 전체 볼륨 용량을 증가시킨다.
게다가, 평평한 스트립(40)과 평평한 커버(30)를 사용하면 또한 스트립(40)과 커버(30) 사이의 접촉면을 최대로 사용하여, 바람직한 모듈의 애플리케이션 및 파라미터의 함수로서 선택되는 길이와 위치를 갖는 용접 비드를 생산한다.
도 3을 참조하여, 용접 비드의 배치 및 형태의 예를 예시한다.
결합 스트립의 각 단부는 용접 비드(50, 50')를 따라서 각 커버(30)의 면 상에 용접된다.
각 용접 비드(50, 50')는 커버(30)의 둘레를 따라 1/4원의 형태이다.
용접 비드(50, 50')는 서로 반대편에 배치되어, 커버/바/커버 연결의 직렬 저항을 최소화시킨다.
사실, 이후에 재언급할 바와 같이, 스트립(40)을 상이한 단위 커버(30)에 각각 연결하는 두 개의 최근접 용접 비드(50, 50') 사이에 위치한 중앙 구역에서 결합 스트립(40)의 옴 저항(R)은
Figure 112010023174057-pct00001
으로 주어지며, 여기서:
- d는 서로 반대편에 있는 두 개의 용접 비드 사이의 거리이고,
- S는 두 개의 용접 비드 사이에 위치한 스트립의 단면적이고(S=L x e, 여기서 e는 스트립의 두께이고, L은 바의 폭임),
- P는 바 소재의 전기 저항이다.
커버/바/커버 연결의 옴 저항(R)을 최소화하기 위해, 용접 비드(50, 50') 사이의 거리("d")는 최소한으로 감소할 수 있고/거나 용접 비드의 길이는 최대가 될 수 있다. 사실, 용접에 의한 본딩인 경우, 전류의 95%가 용접 비드(50, 50')를 통해 통과하고, 단 5%만이 구성요소 사이의 접촉에 의해 비드 외부로 통과한다고 추정된다. 수행할 용접 작업의 횟수뿐만 아니라 용접 비드(50, 50')의 길이와 개수 사이에 이뤄야 할 타협점도 그에 따라 찾아야 한다.
각 용접 비드의 1/4원의 형태와 커버의 둘레에 대한 그 위치는 용접 비드의 길이를 최대화한다. 이것은 전류가 저장 조립체 사이를 (필드 라인(60)을 따라) 용이하게 통과하게 하며, 그에 따라 바의 옴 저항을 감소시킨다.
커버 당 용접 비드(50, 50')의 개수를 최소화하면, 생산 비용 및 시간을 감소시킨다.
물론, 용접 비드의 다른 실시예가 애플리케이션에 따라 실현 가능하다.
도 4a 내지 도 4h 및 도 5를 참조하면, 이들은 연결 비드의 상이한 변형을 예시한다.
두 개의 저장 조립체는, 두 개의 저장 조립체(20)의 회전축 사이의 중간 거리에 위치한 중앙면(A-A')에 대해 대칭적으로 배치된다.
각 커버(30)는 적어도 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')의 레벨에서 스트립(미도시)의 각 단부에 전기적으로 연결된다.
이들 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는, 두 개의 저장 조립체 사이의 전류 통과가 주로 이들이 경계를 이루는 구역에서 일어난다는 점에서, 이후에 "주 용접 비드"라 부를 것이다. 이것은, 커버 상에서 이들 주 용접 비드의 서로에 대한 위치나 이들 주 용접 비드의 형태와 같은 상이한 파라미터와 관련된다.
주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')의 형태는 가변적이다. (도 4a 및 도 5에 예시한) 변형에 따라, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 1/4원 형태이다. 이것이 용접 비드의 길이를 최대화한다.
(도 4h에 예시한) 다른 변형에 따라, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 원의 일부인 형태이다.
(도 4b 내지 도 4g에 예시한) 다른 변형에 따라, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 직선 형태이다. 이것은 커버 상에서 스트립의 용접 동작을 용이하게 하며, 직선 용접은 곡선 용접보다 수행하기가 더 간단하다. 커버의 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 중앙면(A-A')에 대해 대칭이다. 달리 말해, 커버 중 하나의 주 용접 비드(50, 51)는 중앙면(A-A')에 대해 다른 커버의 주 용접 비드(50', 51')와 대칭이다. 게다가, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 평면(B-B')에 대해 대칭이다.
이로 인해 두 개의 저장 조립체(20) 사이에 전류가 순조롭게 통과하게 된다.
도 5에서 예시한 실시예에서, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 그 각자의 커버(30) 상에서 서로 반대편에 배치된다.
이것은 결합 스트립의 전체 표면에 걸쳐 통과 전류를 더 잘 분포시켜서, 전체 감긴 저장 요소(20)에서 전류 분포를 균일하게 하며, 이점은, 그러한 감김이 비대칭적으로 과부하가 걸리는 것을 막고 그리고 어느 경우에는 결합 스트립(40)의 마모를 감소시키는 것을 막아 모듈의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4h에 예시한 실시예에서, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 서로 반대편에 배치된다. 이점은, 주 용접 비드(50과 50', 그리고 51과 51') 사이의 거리를 최소화하면서, 스트립(40)의 옴 저항을 감소시킨다.
각 커버(30)는 그 외부 면 상에서, 스트립(40)을 통과한 보어 레벨에서 스트립(40)의 한 단부와 전기 접촉하기 위한 연결 단자(31)를 포함하거나 그렇지 않을 수 있다. 연결 단자(31)의 존재로 인해, 스트립(40)은 커버(30) 상에 위치시키기 더 쉽다. 커버(30) 상에서 연결 단자(31)가 없다면, 모듈의 총 볼륨은 감소하며, 그에 따라, 모듈의 볼륨 파워(volumic power)는 증가한다. 커버(30) 상에서 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')의 위치는 변할 수 있다.
1/4원의 용접 비드인 경우, 이들 비드는 하나가 커버의 둘레 상에 있고 다른 하나는 중앙 구역에 있도록 배치할 수 있다(도 4a 및 도 5).
직선 형태의 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')인 경우, 이들은 두 개의 저장 조립체의 회전축을 통과하는 평면(B-B')에 평행하게 연장할 수 있다(도 4b, 도 4g).
이점은 스트립(40)의 옴 저항( 그리고 그에 따라 스트립의 줄 효과(effect Joule)에 의한 열 생성)을 감소시킨다. 그러나 이 경우, 전류는 주로 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')를 따라 순환하여, 아마도 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')를 따라서 스트립(40)을 국지적으로 가열할 것이다.
직선 형태의 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 또한 저장 조립체(20)의 회전축 사이에서 연장하는 평면(B-B')에 수직하게 연장할 수 있다(도 4c).
이점은, 통과 전류를 스트립(40)의 전체 폭에 걸쳐서 저장 조립체(20) 사이에서 할당할 때 앞서 언급한 국지적인 가열과 관련한 열화 위험을 회피하게 한다. 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 또한, 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 평면(B-B')과 각도를 이룰 수 있다(도 4d 내지 도 4f).
이들 비드는 방사상으로, 즉 커버(30)의 중심 레벨에서 서로 가까이에서 배치될 수 있고, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51') 사이의 거리는, 커버(30)의 둘레에 접근함에 따라 증가한다(도 4d 및 도 4e).
이점은 스트립(40)의 둘레로의 통과 전류에 유리하다.
이들 비드는 또한 커버(30)의 중심 레벨에서 서로 거리를 두고 위치할 수 있으며, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51') 사이의 거리는, 커버(30)의 둘레에 접근함에 따라 감소한다(도 4f).
이점은 스트립(40)의 중심을 통한 통과 전류에 유리하다.
도 4a 내지 도 4h 및 도 5에 예시한 바와 같이, 커버(30)는 또한 용접 모선(60)을 따라 저장 조립체(20)에 용접한다.
실시예에 따라, 각 저장 조립체는 두 개의 용접 모선(60)을 따라서, 또는 두 개보다 많은 용접 모선(60)을 따라서 각각의 커버에 용접할 수 있다.
도 4h에 예시한 바와 같은 일부 실시예에서, 각 커버(30)는 방사상으로 연장하는 네 개의 용접 모선(60)을 따라 각각의 저장 조립체(20)에 용접하며, 각 용접 모선(60)은 저장 조립체(20)의 회전축 사이에서 연장하는 평면(B-B')과 각도를 이룬다. 더 상세하게, 전기적으로 연결될 인접한 저장 조립체(20) 반대편에 있기 위해 용접 모선(60)은 평면(B-B')과 각도(α)를 이루며, 각도(α)는 이 동일 평면(B-B')과 연결될 인접한 저장 조립체(2)에서 가장 멀리 떨어진 모선 사이의 각도(β)보다 작다.
이로 인해, 전류는 저장 조립체(20) 사이를 쉽게 통과하고, 이 전류 통과 구역에서 저장 조립체(20)와 그 할당한 커버(30) 사이의 본드 견고성이 쉽게 증가한다.
도 4a 내지 도 4g 및 도 5에 예시한 다른 실시예에서, 각 커버는, 커버 둘레의 일부분의 경계를 정하는 커버(30)의 직경을 따라 연장하는 두 개의 용접 모선(60)을 따라 각자의 저장 조립체에 용접한다.
이점은 저장 조립체(20) 상에서 커버(30)의 용접 작업을 단순화한다.
커버(30)의 전체 표면 아래에서 커버/저장 조립체 고정 품질의 특정한 균질성(homogeneity)을 보장하기 위해, 용접 모선(60)은 사분면의 경계를 정하도록 서로 수직할 수 있다(도 4a, 4b, 4d 내지 4g 및 도 5와 비교).
유리하게, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 용접 모선(60)과 중첩하지 않도록 배치할 수 있다.
이점은 스트립(40)의 국지적인 가열을 감소시킨다. 실시예에서, 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는, 용접 모선(60)에 의해 경계가 정해진 네 개의 커버 부분(61, 62, 63, 64)이 동일한 표면을 갖거나 그렇지 않은지에 관계없이, 이들 부분 중 하나(61)에 배치한다.
유리하게, 다른 커버 부분(62, 63, 64) 각각은 각각의 하나 이상의 추가 용접 비드(52, 53, 54)를 포함할 수 있다. 이 용접 비드는 이후에 2차 용접 비드로 분류할 것이다.
이것은 커버(30)와 스트립(40) 사이의 본드 품질을 개선한다.
도 4a, 도 4e 내지 도 4g, 및 도 5에 예시한 바와 같이, 사분면(61, 62, 63, 64) 각각은 커버(30) 둘레 상에 배치한 1/4원 형태로 2차 용접 비드(52, 53, 54)를 포함할 수 있다.
이것은 2차 비드(52, 53, 54)의 길이를 최대화한다.
도 4b 내지 도 4d 및 도 4h에 도시한 바와 같은 이들 2차 용접 비드(52, 53, 54)는 또한, 직선, 평행, 수직 또는 주 용접 비드(50, 51 및 50', 51')에 관해 이전에 언급한 것과 같은 이유로 평면(B-B')과 각도를 이룰 수 있다.
도 6에 예시한 실시예에서, 각 스트립(40)은 예컨대 알루미늄으로 제조된, 저항에 의해 용접 가능한 중첩된 금속 후프로 구성된다. 중첩된 후프는 용접 지점(41, 42, 43, 44) 레벨에서 점 단위로 저항에 의해 용접된다. 이들 용접 지점(41, 42, 43, 44)은 바람직하게는 용접 비드 및 용접 모선과 정렬되지 않는다.
커버 상의 스트립 용접은 예컨대 스트립(40) 상에 배치된 카운터보어를 따라 투과에 의한 레이저 용접에 의해 수행될 수 있다.
투과에 의한 레이저 용접의 대안은, 스트립과 커버 사이의 모든 또는 일부 접촉 표면을 예컨대 갈륨에 의해 확산 납땜하는 것일 수 있다.
전술한 본 발명에 따라 취한 바와 같이, 요소의 커버 상에서의 그러한 스트립 용접은, 요소의 전해질 주입 작업 이전에 또는 이들 작업 이후에, 커버와 스트립이 주입구를 갖기 위한 설비가 제공된다면, 완벽한 모듈을 생산한다는 점은 장점임이 분명하다.
독자는 또한, 여기 기재한 새로운 사상과 장점으로부터 소재 면에서 벗어나지 않고도 앞서 기재한 방법 및 장치를 수없이 변형할 수 있다는 점도 이해하게 될 것이다.
상부 커버뿐만 아니라 각 요소의 두 개의 커버 상에서 본 발명에 따른 스트립으로 연결할 수 있다는 점이 특히 분명하다.
결국, 이러한 타입의 모든 변형은 수반한 청구범위에서 한정한 바와 같은 본 발명에 따른 모듈의 범위 내에 있다.

Claims (33)

  1. 적어도 두 개의 전기 에너지 저장 조립체(20)를 포함하는 모듈로서, 각 저장 조립체(20)는 상기 에너지 저장 조립체(20)에 전기적으로 연결된 커버(30)로 씌워진 제 1 면과, 상기 제 1 면 반대편의 제 2 면을 포함하며, 각 커버는, 상기 두 개의 저장 조립체(20)를 전기적으로 연결하기 위해 스트립(40)의 각 단부와 접촉하는, 모듈에 있어서,
    상기 스트립(40) 및 상기 스트립(40)과 접촉하는 상기 커버(30)의 면들은 평평하고, 상기 스트립(40)은, 용접 비드들(50, 50')을 따라 상기 스트립과 접촉하는 상기 커버(30)의 면들 상에 용접되고,
    각 저장 조립체(20)는 적어도 두 개의 용접 모선(welding generatrices)(60)을 따라 상기 커버(30)에 용접된 코일 요소를 포함하고, 용접 비드들(50, 51 및 50', 51')은 상기 용접 모선(60)과 중첩하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 저장 조립체들(20)이 배치된 케이싱(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 각 커버(30)는 그 외부면 상에, 상기 스트립(40)을 통과하는 보어 레벨에서 상기 스트립(40)의 단부와 전기 접촉하기 위한 연결 단자(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 두 개의 저장 조립체(20)와 용접 비드들(50, 50')은 상기 저장 조립체들(20)의 회전 축에서 중간 거리에 배치된 중앙면(A-A')에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는, 모듈.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 두 개의 저장 조립체들(20)의 용접 비드들(50, 50')은 서로 옆에 배치되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 두 개의 저장 조립체들(20)의 용접 비드들(50, 50')은 서로 반대편에 배치되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스트립(40)은 적어도 하나의 용접 비드(50, 50')를 따라서 상기 스트립과 접촉하는 커버(30)의 면 상에 용접되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 각 에너지 저장 조립체(20)는 적어도 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')를 따라 상기 스트립(40)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 용접 비드들(50, 51 및 50', 51')은 상기 에너지 저장 조립체들(20)의 회전축을 통과하는 평면(B-B')에 대해 대칭인 것을 특징으로 하는, 모듈.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 각 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 1/4원 형태이고, 제 1 용접 비드(50, 50')는 상기 커버(30)의 둘레로 연장하고, 제 2 용접 비드(51, 51')는 상기 커버(30)의 중앙 반경을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 두 개의 용접 비드들(50, 51 및 50', 51')은 직선 형태이고, 상기 두 개의 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')에 평행하게 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 직선 형태이고, 상기 저장 조립체들의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')에 수직하게 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 두 개의 용접 비드(50, 51 및 50', 51')는 직선 형태이고, 상기 두 개의 저장 조립체(20)의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')과 각도를 이루는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 각 저장 조립체(20)는 방사상으로 연장하는 적어도 네 개의 용접 모선(60)을 포함하며, 각 모선(60)은 상기 저장 조립체들(20)의 회전축을 통과하는 대칭면에 대해 각도를 이루는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 방사상으로 연장하는 용접 모선(60)은 상기 저장 조립체들(20)의 회전축을 통과하는 대칭면(B-B')에 대해 쌍으로(in pairs) 대칭인 것을 특징으로 하는, 모듈.
  16. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 용접 모선들(60)은 상기 커버(30)의 직경을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 용접 모선들(60)은 사분면(61, 62, 63, 64)의 경계를 정하도록 서로에 대해 수직인 것을 특징으로 하는, 모듈.
  18. 청구항 17에 있어서, 각 저장 조립체(20)에 대해, 상기 용접 비드들(50, 51 및 50', 51')은 사분면(61)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  19. 청구항 18에 있어서, 다른 사분면들(62, 63, 64)은 각각 다른 용접 비드(52, 53, 54)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 다른 용접 비드들(52, 53, 54)은 1/4원 형태인 것을 특징으로 하는, 모듈.
  21. 청구항 19에 있어서, 상기 다른 용접 비드들(52, 53, 54)은 직선 형태인 것을 특징으로 하는, 모듈.
  22. 청구항 21에 있어서, 적어도 두 개의 다른 비드가 상기 저장 조립체들의 회전축을 통과하는 평면에 수직하게 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 다른 용접 비드들 중 하나는 상기 저장 조립체들의 회전축을 통과하는 평면에서 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  24. 청구항 22에 있어서, 적어도 세 개의 다른 비드가 상기 저장 조립체들의 회전축을 통과하는 평면에 수직하게 연장하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  25. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 각 스트립은 겹쳐진 금속 후프(superposition of metal hoops)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 후프는 저항에 의해 용접되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  27. 청구항 26에 있어서, 각 스트립은 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  28. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스트립은 상기 커버 상에서 투과에 의해 레이저-용접(laser welded by transparency)되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  29. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스트립의 용접은 카운터보어들(counterbores)을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  30. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 스트립은, 상기 스트립과 상기 커버 사이의 접촉면들 모두 상에 확산 납땜(brazing diffusion)하여 상기 커버에 용접되는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  31. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 케이싱과 상기 에너지 저장 조립체들을 전기적으로 절연하면서 열적으로 연결하기 위해 상기 케이싱의 카울링(cowling)과 상기 스트립과 상기 커버 사이에 발열 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 모듈의 벽과 상기 요소들 사이의 상기 발열 요소들은 탄성중합체(elastomer) 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈.
  33. 삭제
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