KR101841780B1 - 마이크로-하이브리드 자동차 시스템을 위한 파워 저장 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 케이스(2)와, 케이스(2) 내에 수용되며 전해질(6)을 포함하는 적어도 하나의 파워 저장 셀(5)을 포함하는 파워 저장 모듈(1)에 관한 것으로서, 이 파워 저장 모듈은, 케이스 내에 배치되며, 셀에 의해 방출될 수도 있는 가스 및/또는 액체 형태의 전해질을 흡수하도록 배열된 전해질 흡수 장치(10)를 포함한다.
Description
본 발명은 특히 차량의 예컨대 마이크로-하이브리드 시스템과 같은 시스템을 위한 파워 저장 모듈에 관한 것이다.
파워 저장 모듈에 전기적으로 접속된 회전 전기 기계(rotary electrical machine)를 포함하는 운송수단이 공지되어 있다.
이러한 파워 저장 모듈은, 슈퍼 커패시터에 의해, 또는 변형예로서, 납, 리튬 또는 니켈 배터리와 같은 배터리에 의해 형성된 적어도 하나의 파워 저장 셀을 포함할 수 있다.
이들 파워 저장 셀은 파워 저장 모듈의 케이스 내에 수용된다.
이들 파워 저장 셀이 작동중일 때, 이들 셀은 그 셀에 유해한 사용상의 제약을 받을 수도 있다.
예컨대 이들 파워 저장 셀이 특히 회전 전기 기계에 의해 또는 운송수단의 다른 파워 저장 모듈에 의해 전기적으로 충전되는 경우, 이들 셀은 과전압을 받게 될 수도 있다.
과전압은 온도의 증가를 초래하고, 이러한 온도의 증가는 예컨대 100℃를 넘는 값에 도달할 수도 있다. 따라서, 끓는점이 아세토니트릴과 같은 대략 80℃ 부근인, 셀의 전해질 중 일부는 가스가 된다.
파워 저장 셀은 내부 과잉 압력으로 인해 셀 상에 배치된 과잉 압력 밸브(excess pressure valves)에 의해 개방될 수 있으며, 그에 따라 예컨대 아세토니트릴 및 아세토니트릴로 포화된 수소 중 적어도 하나로 구성된 가스를 방출시킨다.
가스가 케이스와 접촉하게 되는 경우, 가스는 응축하여 액체 아세토니트릴로 상변화하며, 이 액체 아세토니트릴은 케이스 내에서 발견된다.
따라서, 공지의 파워 저장 모듈은, 이 모듈이 개방되는 경우, 파워 저장 셀의 외부이면서 케이스의 내부에서 가스 및 액체 전해질의 혼합물이 발견될 위험이 존재한다는 단점을 갖는다.
따라서, 모듈의 케이스를 개방하고자 하는 사용자가 가스 및/또는 액체 전해질과 접촉하게 될 수 있으며, 그에 따라 이 전해질에 의해 화상을 입게 될 위험이 있다.
상술한 단점을 제거할 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 특히 차량을 위한 새로운 파워 저장 모듈을 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 파워 저장 모듈은,
- 케이스와,
- 케이스 내에 수용되며, 전해질을 포함하는 적어도 하나의 파워 저장 셀과,
- 케이스 내에 배치되는 전해질 흡수 장치를 포함하며,
전해질 흡수 장치는 셀에 의해 방출될 수도 있는 가스 및/또는 액체 형태의 전해질을 흡수하도록 구성된다.
본 발명에 의하면, 파워 저장 셀이 가스 및/또는 액체 형태의 전해질을 케이스 내부에 방출시킨 경우, 파워 저장 모듈의 케이스를 개방하고자 하는 모듈의 사용자를 보호할 수 있다.
예컨대, 사용자는 파워 저장 모듈의 유지 보수 작업의 맥락에서 파워 저장 셀을 교체하기 위해 파워 저장 모듈을 개방하고자 할 수도 있다.
셀에 의해 방출된 가스 전해질 중 적어도 일부가 케이스의 적어도 하나의 벽과 접촉하게 되며, 응축에 의해 액체 전해질로 상변화될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해질 흡수 장치는, 액체 전해질이 발견되기 쉬운 케이스의 부분에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
예컨대, 전해질 흡수 장치는 적어도 부분적으로 케이스의 베이스에 배치될 수도 있다.
따라서, 쉘에 의해 방출되며, 응축에 의해 액체 전해질로 상변화되는 가스 전해질은 특히 케이스의 베이스에 있는 전해질 흡수 장치에 의해 흡수될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전해질 흡수 장치는, 셀이 개방될 때 가스 전해질이 발견되기 쉬운 케이스의 부분에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
예컨대, 전해질 흡수 장치는 적어도 부분적으로 케이스 내의 개구부 근처에 배치될 수 있다.
따라서, 케이스가 개방될 때, 전해질 흡수 장치는 케이스로부터 빠져나가는 가스 전해질의 통로에 배치될 수 있으며, 그에 따라 가스를 흡수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해질 흡수 장치는 건조제에 의해 형성될 수 있다.
예컨대, 건조제는 실리카겔, 분자 필터, 몬모릴로나이트(Montmorillonite) 타입의 점토 또는 활성 알루미나를 포함할 수 있다. 이들 건조제는 구멍의 직경이 매우 작을 수 있는 다공성 고체 재료이다. 사실상, 구멍의 전개면은 건조제 일 그램당 수백 제곱미터일 수 있다. 따라서, 물 분자가 이들 구멍 내로 침투하여 이들 구멍 내부의 우선적인 지점에 정착될 수 있으며, 그에 따라 분자가 건조제의 고체 본체의 표면에 정착되기 때문에 흡수에 대한 기준이 이루어진다.
건조제는 흡수를 허용하는 물질이 존재하는 한 모든 가스 및/또는 액체에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파워 저장 모듈은 셀의 외측에 그리고 케이스의 내부에 가스 및/또는 액체 전해질의 존재를 경고하도록 구성된 적어도 하나의 전해질 표시기 유닛을 포함할 수 있다.
따라서, 파워 저장 모듈의 케이스를 개방하기 전에, 사용자는 셀의 외측 및 케이스의 내부에 가스 및/또는 액체 형태의 전해질의 존재에 관한 경고를 받을 수 있어서, 파워 저장 모듈을 취급하기 전에 주의를 기울일 수 있다.
필요한 경우, 전해질 흡수 장치 및 표시기 유닛은 흡수 장치에 의한 가스 및/또는 액체 전해질의 흡수에 대해 경고하도록 결합될 수 있다.
바람직하게는, 전해질 표시기 유닛은 케이스를 개방할 필요 없이 케이스의 외부로부터 시인 가능하도록 케이스 내에 배치될 수 있다.
전해질 표시기 유닛은 셀의 전해질에 반응하는 화학 물질에 의해 형성될 수 있다.
필요한 경우, 이 화학 물질은 전해질과 접촉하게 되면 적어도 부분적으로 변색될 수 있다.
예컨대, 이 화학 물질은 로젠지(lozenge)의 형태를 취할 수 있다.
적용 가능한 경우, 로젠지는 예컨대 경고 사인을 나타내는 형태를 보이도록 완전히 변색되거나 또는 표면이 부분적으로 변색될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해질 흡수 장치 및/또는 전해질 표시기 유닛은 파워 저장 셀의 과잉 압력 밸브 상에 배치될 수 있다.
이러한 경우에, 각 셀은 흡수 장치 및/또는 표시기 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파워 저장 모듈은 케이스 내의 복수의 파워 저장 셀이 공유하는 적어도 하나의 전해질 흡수 장치를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 저장 모듈을 개략적으로 및 부분적으로 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 저장 모듈을 개략적으로 및 부분적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 저장 모듈을 개략적으로 및 부분적으로 도시하는 도면.
본 발명은 본 발명의 비제한적인 실시예에 대한 하기의 상세한 설명을 숙독함으로써 그리고 첨부 도면을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 각각 슈퍼-커패시터(5)로 형성된 복수의 파워 저장 셀을 수용하는 케이스(2)를 포함하는 운송수단용 파워 저장 모듈(1)을 도시한다.
각각의 슈퍼-커패시터는 아세토니트릴 또는 프로필렌카보네이트(propylene carbonate)와 같은 전해질(6)을 포함한다.
각각의 슈퍼-커패시터(5)는 슈퍼-커패시터(5) 내에 과잉 압력이 나타나는 경우에 슈퍼-커패시터(5)로부터 전해질(6)을 방출하는 과잉 압력 밸브(8)를 추가로 포함한다.
이러한 과잉 압력은 슈퍼-커패시터(5)의 지나치게 높은 온도를 나타내며, 이는 예컨대 대략 100℃의 온도값보다 높다.
이와 같이 높은 온도값은 예컨대 슈퍼-커패시터(5)의 단자에서의 과전압으로 인해 생성될 수 있다.
끓는점이 대략 80℃의 값에 가까운 전해질(6)은 가스가 되고, 전해질(6) 중 일부는 과잉 압력 밸브(8)에 의해 슈퍼-커패시터(5)로부터 방출된다.
이 가스는 아세토니트릴 및/또는 아세토니트릴에 의해 포화된 수소로 이루어질 수 있다.
과잉 압력 밸브(8)에서, 각 슈퍼-커패시터(5)는 표시기 로젠지(9)를 포함하며, 표시기 로젠지(9)는 슈퍼-커패시터(5)의 전해질(6)에 반응하는 화학 물질을 포함한다.
적용 가능한 경우, 로젠지(9)는 예컨대 경고 사인을 나타내는 형태를 보이도록 완전히 변색되거나 또는 표면이 부분적으로 변색될 수 있다.
로젠지(9)는 슈퍼-커패시터(5)에 의해 방출되는 가스 전해질의 통로 상에 배치됨으로써 가스 전해질의 일부를 흡수하여 변색된다.
또한, 이 로젠지(9)는, 슈퍼-커패시터(5)의 외측에 그리고 케이스(2) 내에 전해질(6)이 존재함을 표시하기 위해, 케이스의 개방 없이 케이스(2)의 외부로부터 시인 가능하도록 배치된다.
이를 위해, 케이스(2)는 케이스(2)의 외부로부터 로젠지(9)를 볼 수 있게 하는 투명부(15)를 포함한다.
따라서, 파워 저장 모듈(1)의 케이스(2)를 개방하고자 하는 사용자는 셀(5)의 외측에 그리고 케이스(2) 내부에 전해질(6)이 존재함을 경고받게 되어, 파워 저장 모듈(1)을 취급하기 전에 주의를 기울일 수 있다.
또한, 슈퍼-커패시터(5)에 의해 방출된 가스 전해질은 케이스(2)의 적어도 하나의 내부 벽(3)과 접촉하게 되고 응축에 의해 액체 전해질(7)로 상변화된다.
파워 저장 모듈(1)은 작은 봉지(sachet)(11) 내에 포장된 건조제(10)에 의해 형성된 흡수 장치를 포함하는데, 흡수 장치는 액체 전해질이 벽(3)을 따라 흐른 후에 발견되기 쉬운 케이스(2)의 베이스(4)에 배치된다.
예컨대, 건조제(10)는 실리카겔, 분자 필터, 몬모릴로나이트 타입의 점토 또는 활성 알루미나를 포함할 수 있다. 이들 건조제는 구멍의 직경이 매우 작을 수 있는 다공성 고체 재료이다. 사실상, 구멍의 전개면은 건조제 일 그램당 수백 제곱미터일 수 있다. 따라서, 물 분자가 이들 구멍 내로 침투하여 이들 구멍 내부의 우선적인 지점에 정착될 수 있으며, 그에 따라 분자가 건조제의 고체 본체의 표면에 정착되기 때문에 흡수에 대한 기준이 이루어진다.
따라서, 셀(5)에 의해 방출되며, 응축에 의해 액체 전해질(7)로 상변화되는 가스 전해질은 건조제(10)에 의해 흡수될 수 있다.
상술한 예에서는, 하나의 작은 봉지(11)의 건조제(10)가 케이스의 내부에 배치되는데, 변형예로서, 복수의 건조제 관련 작은 봉지를 각각 예컨대 파워 저장 셀 근처에 배치할 수 있다.
운송수단 내의 케이스의 구성에 따르면, 작은 봉지의 건조제는 케이스의 베이스 외에 다른 곳, 바람직하게는 액체 전해질이 케이스 내에서 발견되기 쉬운 곳에 배치될 수 있다.
예컨대, 파워 저장 모듈의 케이스가 경사진 방식으로 운송수단 내에 장착될 때, 건조제는 케이스의 가장 낮은 레벨에 놓이는 케이스의 부분에 배치될 수 있다.
변형예로서, 건조제는 특히 링을 형성함으로써 파워 저장 셀의 둘레에 배열될 수 있다.
또한, 변형예로서, 건조제는 케이스의 내벽에, 구체적으로는 케이스의 내벽 전체를 따라 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 흡수 장치 및 표시기 로젠지의 변형 실시예를 도시한다.
상술한 예에서, 흡수 장치는 고형 건조제의 용기(carton)(20)의 형태이다.
이러한 용기(20)는, 케이스(2)의 베이스(4) 근처에 배치되는 하부 부분(21)과, 이 하부 부분(21)의 반대측에 있는 상부 부분(22)을 포함하는 고체 실린더 형태이며, 케이스(2)의 외부로부터 시인 가능하게 하기 위해 케이스(2)의 개구부(25) 내에 배치되어 있다.
고체 실린더의 상부 부분(22)은 케이스(2)의 개구부(25) 내에 고정된 지지체(27) 내에 삽입된다.
이 지지체(27)는 케이스(2)의 개구부(25) 내로 끼워지는(snapped) 탄성 변형 가능한 러그(29)를 포함한다.
이 지지체(27)는 또한 지지체(27)와 케이스(2) 사이에 배치된 O-링 시일(28)에 의해 케이스(2)에 밀봉 방식으로 고정된다.
건조제의 용기(20)는 적어도 케이스(2)의 외부로부터 시인 가능한 용기의 상부 부분(22)에, 변색에 의해 슈퍼-커패시터(5)의 전해질(6)과 반응하는 화학 물질을 구비한다.
따라서, 용기(20)는 먼저 슈퍼-커패시터(5)에 의해 방출되는 전해질(6)을 흡수하고, 그 다음에 케이스(2)의 내부에서의 전해질의 존재를 모듈(1)의 사용자에게 경고한다.
Claims (10)
- 파워 저장 모듈(1)로서,
- 케이스(2)와,
- 상기 케이스(2) 내에 수용되며, 전해질(6)을 포함하는 적어도 하나의 파워 저장 셀(5)과,
- 적어도 하나의 전해질 흡수 장치를 포함하며,
상기 전해질 흡수 장치는 상기 케이스 내에 배치되고, 상기 셀(5)에 의해 방출될 수도 있는 가스 및/또는 액체 형태의 전해질을 흡수하도록 구성된, 파워 저장 모듈(1)에 있어서,
상기 전해질 흡수 장치는 고형 건조제(desiccant)의 용기(carton)(20) 형태이며, 상기 용기는, 상기 케이스(2)의 베이스(4)의 근처에 배치된 하부 부분(21)과 상기 하부 부분의 반대측에 있는 상부 부분(22)을 포함하는 고체 실린더이며, 상기 케이스(2)의 외부로부터 시인가능하도록 상기 케이스(2)의 개구부(25) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 셀(5)에 의해 방출되는 가스 전해질 중 적어도 일부는 상기 케이스(2)의 적어도 하나의 벽과 접촉하게 되어, 응축에 의해 액체 전해질로 상변화되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 흡수 장치는, 상기 셀(5)이 개방되었을 때에 가스 전해질이 발견되기 쉬운 케이스의 부분에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 3 항에 있어서,
상기 흡수 장치는 상기 개구부 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 파워 저장 모듈은 상기 셀(5)의 외측에 그리고 상기 케이스(2) 내에 가스 및/또는 액체 전해질이 존재함을 경고하도록 구성된 적어도 하나의 전해질 표시기 유닛(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 흡수 장치 및 상기 표시기 유닛(9)은 상기 흡수 장치에 의한 가스 및/또는 액체 전해질의 흡수를 경고하도록 결합되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 표시기 유닛(9)은 상기 케이스를 개방할 필요 없이 상기 케이스의 외부로부터 시인 가능하도록 상기 케이스(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 표시기 유닛은 상기 셀(5)의 전해질(6)과 반응하는 화학 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 제 8 항에 있어서,
상기 화학 물질은 상기 전해질(6)과 접촉하고 있을 때에 적어도 부분적으로 변색되는 것을 특징으로 하는
파워 저장 모듈. - 삭제
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