KR101674504B1 - 커패시터 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전도성 체결부재를 이용해 단순한 체결만으로 커패시터를 추가하거나 삭제할 수 있도록 함으로써 확장성을 개선시킬 수 있는 커패시터 모듈에 관한 것으로, 제1하부 체결부가 일측에 형성되며 타측에 제2하부 체결부가 형성되는 다수개의 제1도전성 블럭이 서로 밀착되어 배열되어 하부블럭판넬과; 제2하부 체결부의 상부에 위치되도록 일측에 제2상부 체결부가 형성되며 타측에 제1상부 체결부가 형성되는 다수개의 제2도전성 블럭이 서로 밀착되어 배열되는 상부블럭판넬과; 제1하부 체결부와 제2상부 체결부에 각각 제1외부전극이 연결되며 제2하부 체결부와 제1상부 체결부에 각각 제2외부전극이 연결되어 하부블럭판넬과 상부블럭판넬 사이에 위치되도록 배열되는 다수개의 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 커패시터 모듈에 관한 것으로, 특히 전기를 동력원으로 사용하는 전기자동차나 하이브리드 자동차 제조산업 및 풍력이나 태양광 발전산업 분야에 적용된 고출력 에너지 공급장치에 적합하며, 전도성 체결부재를 이용해 단순한 체결만으로 커패시터를 추가하거나 삭제 조립할 수 있는 구조를 갖도록 함으로써 확장성을 개선시킬 수 있는 커패시터 모듈에 관한 것이다.
슈퍼 커패시터나 전해 커패시터는 다양한 형상으로 조립된다. 원통형으로 조립되는 슈퍼 커패시터나 전해 커패시터는 사각형 케이스를 이용해 하나의 커패시터 모듈로 조립되어 사용된다.
한국등록특허 제1205331호(특허문헌 1)는 커패시터 모듈에 관한 것으로, 케이스 본체, 다수개의 커패시터, 상부 및 하부 커버로 구성된다. 케이스 본체는 상부와 하부가 각각 개방되며, 다수개의 커패시터는 케이스 본체에 수납되며 다수개의 버스바에 의해 직병렬로 연결된다. 상부 및 하부 커버는 각각 케이스 본체의 상부와 하부에 결합되어 커패시터가 외부 오염원으로 손상되는 것을 방지한다.
특허문헌 1과 같이 종래의 커패시터 모듈은 케이스 본체의 측면들이 하나의 판형으로 이루어짐에 의해 슈퍼 커패시터나 전해 커패시터(이하, 커패시터로 칭함)를 추가하거나 삭제하는 경우에 케이스 본체의 크기를 재설계해야 함으로 인해 확장성이 저하되는 문제점이 있으며, 케이스 본체의 내측에 위치한 커패시터는 케이스 본체와 이격됨에 의해 급속한 충전으로 열이 발생되는 경우에 열방출이 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기를 동력원으로 사용하는 전기자동차나 하이브리드 자동차 제조산업 및 풍력이나 태양광 발전산업 분야에 적용된 고출력 에너지 공급장치에 적합하며, 전도성 체결부재를 이용해 단순한 체결만으로 커패시터를 추가하거나 삭제 조립할 수 있는 구조를 갖도록 함으로써 확장성을 개선시킬 수 있는 커패시터 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다수개의 커패시터의 상부나 하부가 다수개의 전도성 체결부재로 커버되도록 전도성 체결부재를 서로 밀착시켜 커패시터에 체결함으로써 다수개의 커패시터가 서로 견고하게 체결되어 외부 충격에 강한 구조적인 안정성을 개선시킬 수 있는 커패시터 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수개의 커패시터의 상부나 하부가 다수개의 전도성 체결부재로 커버되도록 전도성 체결부재를 서로 밀착시켜 커패시터에 체결함으로써 다수개의 커패시터의 각각에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 배출시킬 수 있는 커패시터 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 커패시터 모듈은 제1하부 체결부가 일측에 형성되며 타측에 제2하부 체결부가 형성되는 다수개의 제1도전성 블럭이 서로 밀착되어 배열되어 하부블럭판넬과; 상기 제2하부 체결부의 상부에 위치되도록 일측에 제2상부 체결부가 형성되며 타측에 제1상부 체결부가 형성되는 다수개의 제2도전성 블럭이 서로 밀착되어 배열되는 상부블럭판넬과; 상기 제1하부 체결부와 상기 제2상부 체결부에 각각 제1외부전극이 연결되며 상기 제2하부 체결부와 상기 제1상부 체결부에 각각 제2외부전극이 연결되어 하부블럭판넬과 상부블럭판넬 사이에 위치되도록 배열되는 다수개의 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 커패시터 모듈은 전도성 체결부재를 이용해 단순한 체결만으로 커패시터를 추가하거나 삭제할 수 있도록 함으로써 확장성을 개선시킬 수 있는 이점이 있고, 다수개의 커패시터의 상부나 하부가 다수개의 전도성 체결부재로 커버되도록 전도성 체결부재를 서로 밀착시켜 커패시터에 체결함으로써 다수개의 커패시터가 서로 견고하게 체결되어 외부 충격에 강한 구조적인 안정성을 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 다수개의 커패시터의 상부나 하부가 다수개의 전도성 체결부재로 커버되도록 전도성 체결부재를 서로 밀착시켜 커패시터에 체결함으로써 다수개의 커패시터의 각각에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 배출시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 커패시터 모듈의 조립 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 커패시터 모듈의 A-A선 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 커패시터 모듈의 분해 조립 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 하부블럭판넬의 다른 실시예를 나타낸 평면도,
도 5는 도 3에 도시된 제1도전성 블럭을 나타낸 표,
도 6은 도 3에 도시된 제2도전성 블럭을 나타낸 표,
도 7은 도 3에 도시된 제1도전성 블럭, 제2도전성 블럭 및 커패시터의 다양한 실시예를 나타낸 표.
도 2는 도 1에 도시된 커패시터 모듈의 A-A선 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 커패시터 모듈의 분해 조립 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 하부블럭판넬의 다른 실시예를 나타낸 평면도,
도 5는 도 3에 도시된 제1도전성 블럭을 나타낸 표,
도 6은 도 3에 도시된 제2도전성 블럭을 나타낸 표,
도 7은 도 3에 도시된 제1도전성 블럭, 제2도전성 블럭 및 커패시터의 다양한 실시예를 나타낸 표.
이하, 본 발명의 커패시터 모듈의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 커패시터 모듈은 하부블럭판넬(110), 상부블럭판넬(120) 및 다수개의 커패시터(130)로 구성된다.
하부블럭판넬(110)은 제1하부 체결부(111a)가 일측에 형성되며 타측에 제2하부 체결부(111b)가 형성되는 다수개의 제1도전성 블럭(111)이 서로 밀착되어 배열되며, 상부블럭판넬(120)은 제2하부 체결부(111b)의 상부에 위치되도록 일측에 제2상부 체결부(121b)가 형성되며 타측에 제1상부 체결부(121a)가 형성되는 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)이 서로 밀착되어 배열된다. 다수개의 커패시터(130)는 각각 제1하부 체결부(111a)와 제2상부 체결부(121b)에 각각 제1외부전극(131)이 연결되며 제2하부 체결부(111b)와 제1상부 체결부(121a)에 각각 제2외부전극(132)이 연결되어 하부블럭판넬(110)과 상부블럭판넬(120) 사이에 위치되도록 배열된다.
상기 본 발명의 커패시터 모듈의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
하부블럭판넬(110)은 도 2, 도 3 및 도 5에서와 같이 상부가 개방되는 제1하부 체결부(111a)가 일측에 형성되며 타측에 상부가 개방되는 제1하부 체결부(111a)와 이격되도록 제2하부 체결부(111b)가 형성되는 다수개의 제1도전성 블럭(111)으로 이루어진다. 다수개의 제1도전성 블럭(111)은 각각 제1하부 체결부(111a)와 제2하부 체결부(111b)가 교대로 위치되도록 제1방향(X)이나 제1방향(X)과 직교하는 제2방향(Y)으로 서로 밀착되어 접하도록 하여 사각형 판넬 형상으로 배열되어 하나의 하부블럭판넬(110)을 형성한다. 서로 밀착되어 하나의 하부블럭판넬(110)을 형성하는 다수개의 제1도전성 블럭(111)은 각각 서로 밀착되어 접하는 면(111c) 즉, 측면(111c)에 각각 절연부재(110a)가 부착되어 서로 전기적으로 절연된 상태로 밀착되어 배열된다.
다수개의 제1도전성 블럭(111)은 또한, 도 2, 도 3 및 도 5에서와 같이 각각 제1하부 체결부(111a)와 제2하부 체결부(111b) 사이에 나사(11)가 체결되는 나사 체결홈(111d)이 형성되며, 나사(11)는 리드선(13)의 일단에 연결되는 금속 스냅링(14)이 삽입되며, 나사 체결홈(12)에 체결됨에 의해 금속 스냅링(14)이 제1도전성 블럭(111)과 전기적으로 도통되도록 연결시킨다.
하부블럭판넬(110)은 도 4에서와 같이 다수개의 제1도전성 블럭(111)의 각각의 상부면에 돌출부재(112)가 형성되며, 돌출부재(112)는 제1방향(X)으로 서로 인접하는 두 개의 커패시터(130) 사이에 돌출되도록 형성되어 두 개의 커패시터(130)의 표면과 접한다. 즉, 돌출부재(112)는 다수개의 제1도전성 블럭(111)의 각각의 상부면에서 두 개의 커패시터(130)의 표면에 접하도록 연장되어 제2도전성 블럭(121,122,123)과 이격되도록 일체로 형성됨에 의해 금속재질로 형성된 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)을 통해 열을 외부로 용이하게 배출되도록 한다. 예를 들어, 하부블럭판넬(110)과 상부블럭판넬(120) 사이에 위치된 다수개의 커패시터(130) 중 하부블럭판넬(110)과 상부블럭판넬(120)의 중앙에 위치된 커패시터(130)에 표면에서 발생되는 열이 돌출부재(112)를 통해 제1도전성 블럭(111)으로 용이하게 전달되도록 한다.
상부블럭판넬(120)은 도 2, 도 3 및 도 6에서와 같이 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)으로 이루어지고, 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123) 중 두 개는 제1단축 블럭(122)과 제2단축 블럭(123)으로 형성되며, 나머지는 장축블럭(121)으로 형성된다. 이러한 상부블럭판넬(120)은 일측의 끝단과 타측의 끝단에 서로 대각선으로 마주대하도록 제1단축 블럭(122)과 제2단축 블럭(123)이 배치된 상태에서 나머지는 장축블럭(121)이 제1단축 블럭(122)과 제2단축 블럭(123)에 제1방향(X)과 직교하는 제2방향(Y)으로 서로 밀착되어 접하도록 하여 사각형 판넬 형상으로 배열되도록 조립된다. 상부블럭판넬(120)을 형성하는 두 개는 제1단축 블럭(122)과 제2단축 블럭(123) 및 장축블럭(121)은 각각 서로 밀착되어 접하는 면(121c) 즉, 측면(121c)에 각각 절연부재(120a)가 부착되어 서로 전기적으로 절연된 상태로 밀착되어 배열된다.
하나의 상부블럭판넬(120)을 형성하는 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123) 중 제1단축 블럭(122)은 하부가 개방되도록 형성되는 제1상부 체결부(121a)가 형성되고, 제2단축 블럭(123)은 하부가 개방되도록 형성되는 제2상부 체결부(121b)가 형성된다. 나머지 장축블럭(121)은 각각 하부가 개방되도록 일측에 제2상부 체결부(121b)가 형성되며 타측에 제2상부 체결부(121b)와 이격되도록 제1상부 체결부(121a)가 형성된다. 이러한 나머지 장축블럭(121)은 각각은 제1방향(X)과 제2방향(Y)으로 제1상부 체결부(121a)와 제2상부 체결부(121b)가 교대로 위치되도록 배열되고, 제1방향(X)으로 제1단축 블럭의 제1상부 체결부(121a)이 위치되면 장축블럭의 제2상부 체결부(121b)가 위치되며, 제2단축 블럭의 제2상부 체결부(121b)이 위치되면 장축 블럭의 제1상부 체결부(121a)가 위치되도록 배열된다.
상부블럭판넬(120)의 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123) 중 제1단축 블럭(122)은 타측에 제1보드 체결홈(121d)이 형성되고, 제2단축 블럭(123)은 일측에 제2보드 체결홈(121e)이 형성되며, 나머지는 장축블럭(121)은 각각 일측에 제1보드 체결홈(121d)이 형성되고 타측에 제2보드 체결홈(121e)이 형성된다. 이러한 제1단축 블럭(122), 제2단축 블럭(123) 및 나머지는 장축블럭(123)은 상부블럭판넬(120)을 형성하기 위해 서로 밀착되어 접합 시 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)이 서로 접하도록 배열된다. 여기서, 제1단축 블럭(122)과 제2단축 블럭(123)은 각각 상부에 본 발명의 커패시터 모듈을 외부 회로(도시 않음)와 연결하기 위한 외부 터미널(122a,123a)이 형성된다.
제1단축 블럭(122), 제2단축 블럭(123) 및 나머지는 장축블럭(123)을 서로 밀착시켜 접합 시 서로 접하도록 배치되는 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)은 하나의 밸런싱 보드(balancing board)(140)가 배치되며, 각각의 일측이나 타측에 반원형 관통홀(121f)이 형성된다.
반원형 관통홀(121f)은 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)의 일측이나 타측에 위치되며 제1단축 블럭(122), 제2단축 블럭(123) 및 장축블럭(123)을 제2방향(Y)과 직교하는 제3방향(Z)으로 관통되도록 형성되어 제1도전성 블럭(111)에 연결되는 금속 스냅링(14)이 일단에 연결된 리드선(13)이 삽입되어 밸런싱 보드(14)에 연결된다. 즉, 반원형 관통홀(121f)은 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)의 일측이나 타측에 위치되도록 형성되어 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)이 서로 마주대하도록 제1단축 블럭(122), 제2단축 블럭(123) 및 장축블럭(123)을 서로 밀착시켜 배열 시 하나의 원통형 관통홀을 형성함에 의해 제1도전성 블럭(111)에 연결된 리드선(13)을 밸런싱 보드(14)에 용이하게 전기적으로 연결시킬 수 있다.
밸런싱 보드(140)는 도 2에서와 같이 절연부재(141), 인쇄회로기판(142), 한 쌍의 밸런싱 회로부(143) 및 절연 밀봉부재(144)로 이루어진다.
절연부재(141)는 플라스틱과 같은 절연재질로 형성되는 판형으로 형성되어 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)의 내측에 삽입되며 밸런싱 보드(140)와 각각 금속재질로 형성되는 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123) 사이를 절연시킨다.
인쇄회로기판(142)은 절연부재(141)를 개재하여 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)에 삽입되어 도전성 나사(11)로 제1단축 블럭(122), 제2단축 블럭(123)이나 장축블럭(121)과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 도전성 패드(142a)가 형성된다. 예를 들어, 한 쌍의 도전성 패드(142a)는 서로 이격되어 형성되며, 한 쌍의 도전성 패드(142a) 중 하나가 제1단축 블럭(122), 제2단축 블럭(123)이나 장축블럭(121) 중 어느 하나에 형성된 제1보드 체결홈(121d)과 전기적으로 연결되면 나머지 도전성 패드(142a)는 제2보드 체결홈(121e)과 전기적으로 연결된다. 도전성 나사(11)로 인쇄회로기판(142)을 고정시키기 위해 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)의 일측이나 타측에 위치되도록 제2도전성 블럭(121,122,123)에 나사 체결홈(121g)이 형성된다.
한 쌍의 밸런싱 회로부(143)는 각각 커패시터(130)의 밸런싱을 제어하는 공지된 능동형이나 수동형 밸런싱 회로기술이 적용되어 상세한 설명을 생략한다. 이러한 한 쌍의 밸런싱 회로부(143)는 각각 인쇄회로기판(142)의 일측과 타측에 서로 이격되도록 배치되며, 한 쌍의 도전성 패드(142a)에 각각 연결되어 제1도전성 블럭(111)과 제2도전성 블럭(121,122,123)에 연결된 커패시터(130)의 밸런싱을 제어한다. 예를 들어, 한 쌍의 밸런싱 회로부(143)는 각각 도전성 패드(142a)와 전기적으로 도통되도록 연결됨에 의해 제1하부 체결부(111a)나 제1상부 체결부(121a)에 제1외부전극(131)이 연결되고 제2하부 체결부(111b)나 제2상부 체결부(121b)에 제2외부전극(132)이 연결된 커패시터(130)의 밸런싱을 제어하게 된다. 여기서, 제1하부 체결부(111a)나 제2하부 체결부(111b)는 인쇄회로기판(142)에 연결된 리드선(13)을 통해 제1도전성 블럭(111)과 전기적으로 연결되며, 리드선(13)은 인쇄회로기판(142)에 커넥터(도시 않음)나 솔더링을 이용해 연결되어 다수개의 커패시터(130)가 각각 다수개의 제1도전성 블럭(110)과 다수개의 제2도전성 블럭(120)에 의해 용이하게 확장 가능하면서 구조적으로 안전하도록 서로 직렬로 연결된다.
절연 밀봉부재(144)는 한 쌍의 밸런싱 회로부(143)의 상부에 위치되며 제1보드 체결홈(121d)과 제2보드 체결홈(121e)이 채워지되도록 형성되어 한 쌍의 밸런싱 회로부(143)를 외부에 존재하는 습기나 충격으로부터 보호하게 된다. 이러한 절연 밀봉부재(144)는 하부블럭판넬(110)이나 상부블럭판넬(120)의 조립과 해체를 용이하게 하기 위해 절연성 커버(도시 않음)가 사용되며, 절연성 커버는 절연성 나사(도시 않음)를 이용해 제1도전성 블럭(110)이나 제2도전성 블럭(120)에 연결되어 제1보드 체결홈(121d)이나 제2보드 체결홈(121e)을 커버함에 의해 한 쌍의 밸런싱 회로부(143)를 외부에 존재하는 습기나 충격으로부터 보호하게 된다. 절연성 나사를 이용해 절연성 커버를 제1도전성 블럭(110)이나 제2도전성 블럭(120)에 연결 시 제1도전성 블럭(110)이나 제2도전성 블럭(120)의 상부에 절연성 나사가 체결되는 위치에 나사홈(도시 않음)을 형성한다.
제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)에 각각 형성되는 제1하부 체결부(111a), 제2하부 체결부(111b), 제1상부 체결부(121a) 및 제2상부 체결부(121b)는 각각 도 5 및 도 6에서와 같이 전극 삽입홈(21)과 몸통 삽입홈(22)으로 이루어진다.
전극 삽입홈(21)은 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)의 중앙, 일측이나 타측에 각각 형성되어 커패시터(130)의 제1외부전극(131)이나 제1외부전극(131)이 압입되며, 몸통 삽입홈(22)은 전극 삽입홈(21)과 연통되며 커패시터(130)의 외주면의 일부가 삽입되도록 형성되어 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)에 다수개의 커패시터(130)을 조립 시 커패시터(130)이 전극 삽입홈(21)이나 몸통 삽입홈(22)에 지지되어 다수개의 커패시터(130)가 각각 다수개의 제1도전성 블럭(110)과 다수개의 제2도전성 블럭(120)에 의해 구조적으로 안전하도록 서로 직렬로 연결된다.
다수개의 커패시터(130)는 각각 도 1 내지 도 3에서와 같이 일측의 끝단에 제1외부전극(131)이 구비되고, 타측의 끝단에 제2외부전극(132)이 구비된다. 즉, 다수개의 커패시터(130)는 각각 원통형 몸통(133)의 일측의 끝단에 제1외부전극(131)이 구비되고, 타측의 끝단에 제2외부전극(132)이 구비되며, 제1외부전극(131)이 양극전극으로 사용되면 제2외부전극(132)은 음극전극으로 사용되며, 제1외부전극(131)이 음극전극으로 사용되면 제2외부전극(132)은 양극전극으로 사용되어 하부블럭판넬(110)과 상부블럭판넬(120)에 의해 서로 직렬로 연결된다. 이러한 제1외부전극(131)과 제2외부전극(132)은 각각 도 7에 도시된 제1외부전극(131)과 같이 단면이 원형, 사각형 및 다각형 중 하나로 형성된다. 여기서, 다수개의 커패시터(130)는 전해 커패시터나 슈퍼 커패시터가 사용되고, 각각의 원통형 몸통(133)은 커패시터(130)의 정전용량을 결정하며, 몸통 삽입홈(22)에 일부가 삽입되어 안전한 구조를 갖도록 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)에 지지된다. 몸통 삽입홈(22)에 원통형 몸통(133)의 삽입 시 원통형 몸통(133)의 외주면에 비닐이나 플라스틱 계열의 절연부재(도시 않음)을 감싼 상태에서 삽입하여 원통형 몸통(133)과 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123) 사이가 절연되도록 한다.
제1외부전극(131)과 제2외부전극(132)의 형상에 따라 전술한 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)의 중앙, 일측이나 타측에 각각 형성되는 전극 삽입홈(21)은 도 7에서와 같이 제1외부전극(131)과 제2외부전극(132)의 형상에 대응되도록 단면이 원형, 사각형 및 다각형 중 하나로 형성되어 제1외부전극(131)이나 제2외부전극(132)이 압입되어 결합시킴에 의해 제1외부전극(131)이나 제2외부전극(132)이 각각 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)과 전기적으로 연결된 상태에서 지지되도록 한다. 이러한 본 발명의 커패시터 모듈은 다수개의 커패시터(130)가 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)에 결합되면 다수개의 커패시터(130)는 비닐이나 플라스틱 계열의 절연부재(150: 도 3에 도시됨)로 감싸져 포장됨에 의해 제1도전성 블럭(111)이나 제2도전성 블럭(121,122,123)에 의해 열을 용이하게 방출함과 아울러 보다 견고하고 안정된 구조를 유지하게 된다.
다수개의 커패시터(130)는 각각 제2외부전극(132)이 양극으로 사용되고 제1외부전극(131)이 음극으로 사용되는 경우에 제2외부전극(132)은 제1하부 체결부(111a)와 제2상부 체결부(121b)에 압입되어 연결되며, 제1외부전극(131)은 제2하부 체결부(111b)와 제1상부 체결부(121a)에 압입되어 연결됨에 의해 다수개의 제1도전성 블럭(111)과 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)에 의해 서로 직렬로 연결되어 본 발명의 하나의 커패시터 모듈을 구성한다. 예를 들어, 다수개의 커패시터(130)는 각각 제2외부전극(132)이 양극으로 사용되고 제1외부전극(131)이 음극으로 사용되는 경우에 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)이 제1방향(X)으로 서로 접하는 면(121c)을 기준으로 제1도전성 블럭(111)의 중심 즉, 제1하부 체결부(111a)와 제2하부 체결부(111b) 사이에 위치됨에 따라 다수개의 제1도전성 블럭(111)과 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)에 의해 서로 직렬로 연결된다. 이러한 다수개의 커패시터(130)는 각각 원통형 슈퍼 커패시터나 전해 커패시터가 사용된다.
다수개의 제1도전성 블럭(111)과 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)에 의해 서로 직렬로 연결되는 다수개의 커패시터(130)는 각각 한 쌍의 밸런싱 회로부(143)에 각각 연결되어 밸런싱 회로부(143)에 의해 밸런싱이 제어되며, 각각의 동작 중 발생되는 열이 금속재질로 형성된 다수개의 제1도전성 블럭(111)과 다수개의 제2도전성 블럭(121,122,123)에 의해 용이하게 상부나 하부로 배출되어 보다 전기적인 특성을 개선시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 커패시터 모듈은 전기를 동력원으로 사용하는 전기자동차나 하이브리드 자동차 제조산업 및 풍력이나 태양광 발전산업 분야에 적용된 고출력 에너지 공급장치에 적합하며, 전도성 체결부재를 이용해 단순한 체결만으로 커패시터를 추가하거나 삭제 조립할 수 있는 구조를 갖도록 함으로써 확장성을 개선시킬 수 있고, 다수개의 커패시터의 상부나 하부가 다수개의 전도성 체결부재로 커버되도록 전도성 체결부재를 서로 밀착시켜 커패시터에 체결함으로써 다수개의 커패시터가 서로 견고하게 체결되어 외부 충격에 강한 구조적인 안정성을 개선시킬 수 있으며, 다수개의 커패시터의 상부나 하부가 다수개의 전도성 체결부재로 커버되도록 전도성 체결부재를 서로 밀착시켜 커패시터에 체결함으로써 다수개의 커패시터의 각각에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 배출시킬 수 있다.
본 발명의 커패시터 모듈은 커패시터 모듈 제조 산업 분야, 전기를 동력원으로 사용하는 전기자동차나 하이브리드 자동차 제조산업 및 풍력이나 태양광 발전산업 분야에 적용할 수 있다.
110: 하부블럭판넬 111: 제1도전성 블럭
111a: 제1하부 체결부 111b: 제2하부 체결부
120: 상부블럭판넬 121,122,123: 제2도전성 블럭
121a: 제1상부 체결부 121b: 제2상부 체결부
130: 커패시터 131: 제1외부전극
132: 제2외부전극 140: 밸런싱 보드
111a: 제1하부 체결부 111b: 제2하부 체결부
120: 상부블럭판넬 121,122,123: 제2도전성 블럭
121a: 제1상부 체결부 121b: 제2상부 체결부
130: 커패시터 131: 제1외부전극
132: 제2외부전극 140: 밸런싱 보드
Claims (12)
- 제1하부 체결부가 일측에 형성되며 타측에 제2하부 체결부가 형성되는 다수개의 제1도전성 블럭이 서로 밀착되어 배열되는 하부블럭판넬과;
상기 제2하부 체결부의 상부에 위치되도록 일측에 제2상부 체결부가 형성되며 타측에 제1상부 체결부가 형성되는 다수개의 제2도전성 블럭이 서로 밀착되어 배열되는 상부블럭판넬과;
상기 제1하부 체결부와 상기 제2상부 체결부에 각각 제1외부전극이 연결되며 상기 제2하부 체결부와 상기 제1상부 체결부에 각각 제2외부전극이 연결되어 하부블럭판넬과 상부블럭판넬 사이에 위치되도록 배열되는 다수개의 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 하부블럭판넬은 제1하부 체결부가 일측에 형성되며 타측에 제1하부 체결부와 이격되도록 제2하부 체결부가 형성되는 다수개의 제1도전성 블럭으로 이루어지며,
상기 다수개의 제1도전성 블럭은 각각 제1하부 체결부와 제2하부 체결부가 교대로 위치되도록 제1방향이나 제1방향과 직교하는 제2방향으로 서로 밀착되어 접하도록 하여 사각형 판넬 형상으로 배열되며, 각각은 서로 밀착되어 접하는 면에 절연부재가 부착되어 서로 전기적으로 절연된 상태로 밀착되어 배열되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 다수개의 제1도전성 블럭은 각각 제1하부 체결부와 제2하부 체결부 사이에 나사가 체결되는 나사 체결홈이 형성되며, 상기 나사는 리드선의 일단에 연결되는 금속 스냅링이 삽입되며 상기 나사 체결홈에 체결됨에 의해 금속 스냅링이 제1도전성 블럭과 전기적으로 도통되도록 연결시키는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 하부블럭판넬은 다수개의 제1도전성 블럭의 각각의 상부면에 돌출부재가 형성되며,
상기 돌출부재는 제1방향으로 서로 인접하는 두 개의 커패시터 사이에 돌출되도록 형성되어 상기 두 개의 커패시터의 표면과 접하는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 상부블럭판넬은 다수개의 제2도전성 블럭으로 이루어지고,
상기 다수개의 제2도전성 블럭 중 두 개는 제1단축 블럭과 제2단축 블럭으로 형성되며, 나머지는 장축블럭으로 형성되어 상부블럭판넬의 일측의 끝단과 타측의 끝단에 서로 대각선으로 마주대하도록 제1단축 블럭과 제2단축 블럭이 배치된 상태에서 나머지는 장축블럭이 제1단축 블럭과 제2단축 블럭에 제1방향과 직교하는 제2방향으로 서로 밀착되어 접하도록 하여 사각형 판넬 형상으로 배열되며, 각각은 서로 밀착되어 접하는 면에 절연부재가 부착되어 서로 전기적으로 절연된 상태로 밀착되어 배열되며,
상기 제1단축 블럭은 제1상부 체결부가 형성되고, 상기 제2단축 블럭은 제2상부 체결부가 형성되며, 상기 나머지 장축블럭은 각각 일측에 제2상부 체결부가 형성되며 타측에 제2상부 체결부와 이격되도록 제1상부 체결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제5항에 있어서,
상기 나머지 장축블럭은 각각은 제1방향과 제2방향으로 제1상부 체결부와 제2상부 체결부가 교대로 위치되도록 배열되고, 제1방향으로 제1단축 블럭의 제1상부 체결부가 위치되면 장축블럭의 제2상부 체결부가 위치되며 제2단축 블럭의 제2상부 체결부가 위치되면 장축 블럭의 제1상부 체결부가 위치되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 상부블럭판넬은 다수개의 제2도전성 블럭으로 이루어지고,
상기 다수개의 제2도전성 블럭 중 두 개는 제1단축 블럭과 제2단축 블럭으로 형성되며, 나머지는 장축블럭으로 형성되며,
상기 제1단축 블럭은 타측에 제1보드 체결홈이 형성되며, 상기 제2단축 블럭은 일측에 제2보드 체결홈이 형성되며, 상기 나머지는 장축블럭은 각각 일측에 제1보드 체결홈이 형성되고 타측에 제2보드 체결홈이 형성되어 제1단축 블럭, 제2단축 블럭 및 나머지는 장축블럭을 상부블럭판넬으로 형성하기 위해 서로 밀착되어 접합 시 제1보드 체결홈과 제2보드 체결홈이 서로 접하도록 배열되며,
상기 제1보드 체결홈과 상기 제2보드 체결홈은 하나의 밸런싱 보드(balancing board)가 배치되며, 각각의 일측이나 타측에 반원형 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 반원형 관통홀은 제1보드 체결홈과 제2보드 체결홈의 일측이나 타측에 위치되며 상기 제1단축 블럭, 제2단축 블럭 및 장축블럭을 제2방향과 직교하는 제3방향으로 관통되도록 형성되어 제1도전성 블럭에 연결되는 금속 스냅링이 일단에 연결된 리드선이 삽입되어 밸런싱 보드에 연결되고,
상기 밸런싱 보드는 절연부재를 개재하여 제1보드 체결홈과 제2보드 체결홈에 삽입되어 도전성 나사로 제1단축 블럭, 제2단축 블럭이나 장축블럭과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 도전성 패드가 형성되는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 일측과 타측에 서로 이격되도록 배치되며 한 쌍의 도전성 패드에 각각 연결되어 제1도전성 블럭과 제2도전성 블럭에 연결된 커패시터의 밸런싱을 각각 제어하는 한 쌍의 밸런싱 회로부로 이루어지며, 상기 한 쌍의 밸런싱 회로부는 각각 제1도전성 블럭에 연결된 상기 리드선에 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1하부 체결부, 제2하부 체결부, 제1상부 체결부 및 제2상부 체결부는 각각 제1도전성 블럭이나 제2도전성 블럭에 형성되어 커패시터의 제1외부전극이나 제1외부전극이 압입되는 전극 삽입홈과;
상기 전극 삽입홈과 연통되며 상기 커패시터의 외주면의 일부가 삽입되는 커패시터가 지지되는 몸통 삽입홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 전극 삽입홈은 단면이 원형이나 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 다수개의 커패시터는 각각 일측의 끝단에 제1외부전극이 구비되고, 타측의 끝단에 제2외부전극이 구비되며,
상기 제1외부전극이 양극전극으로 사용되면 상기 제2외부전극은 음극전극으로 사용되며, 상기 제1외부전극이 음극전극으로 사용되면 상기 제2외부전극은 양극전극으로 사용되어 하부블럭판넬과 상부블럭판넬에 의해 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈. - 제11항에 있어서,
상기 제1외부전극과 상기 제2외부전극은 각각 단면이 원형이나 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
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