KR101933087B1 - 복수의 에너지 저장 요소 및 개선된 방열 수단을 구비하는 에너지 저장 모듈 및 그 에너지 저장 모듈 조립 방법 - Google Patents

복수의 에너지 저장 요소 및 개선된 방열 수단을 구비하는 에너지 저장 모듈 및 그 에너지 저장 모듈 조립 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복수의 전력 저장 요소(14)를 포함할 수 있는 전력 저장 모듈(10)로, 상기 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기의 2개의 단부벽(18A; 18B)과 복수의 측벽을 포함하는 엔빌로프(16), 적어도 일부분이 열 전도성 소재로 제조되고, 적어도 하나의 전력 저장 요소와 기준벽(20A)으로 불리는 모듈의 측벽 사이에 위치하며, 각각이 상기 기준벽(20A) 및 상기 전력 저장 요소(14)과 연관되는 제1 접촉면(24A) 및 제2 접촉면(30A)을 포함하며, 상기 제1 접촉면(24A) 및 제2 접촉면(30A) 중 적어도 하나는 상기 기준벽(20A) 또는 상기 요소들(14)과 인접하며, 상기 부재는 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리가 변동될 수 있도록 구성되는, 적어도 하나의 접촉 부재(22)를 포함하는 전력 저장 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전력 저장 모듈을 조립하는 방법에 관한 것이다.

Description

복수의 에너지 저장 요소 및 개선된 방열 수단을 구비하는 에너지 저장 모듈 및 그 에너지 저장 모듈 조립 방법 {ENERGY STORAGE MODULE CONTAINING A PLURALITY OF ENERGY STORAGE ELEMENTS AND IMPROVED MEANS OF THERMAL DISSIPATION AND METHOD OF ASSEMBLY}
본 발명의 주제는 복수의 전력 저장 요소를 포함하는 전력 저장 모듈에 관한 것이다.
복수의 전력 저장 요소를 포함하는 전력 저장 모듈은 콘덴서, 배터리, 슈퍼커패시터 등을 포함할 수 있다. 이들 요소 각각은 전기화학적 코어를 포함하는 것이 일반적이며, 상기 전기화학적 코어는 전력을 저장하고, 적어도 하나의 양극과 하나의 음극, 및 전기화학적 코어를 기구적으로 보호하는 강직한 외부 케이싱을 포함한다. 상기 전기화학적 코어는, 저장 요소의 양극 단자 및 음극 단자가 저장 요소의 외부로부터 접근할 수 있도록 케이싱에 연결되어 있다.
모듈은, 서로 나란하게 배치되어 있으며 통상 전기적으로 직렬 연결되어 있는 다수의 전력 저장 요소들 포함하는 어셈블리이다. 상기 모듈은 전력 저장 요소 어셈블리들의 고 전압을 지지하며 단일 요소에 비해 더 큰 저장 용량을 제공하는 하나의 블록 내에 제공한다. 상기 모듈은 저장 요소들을 구비하는 외에도, 모듈이 적정하게 작동될 수 있도록 하는 많은 기능 요소들(절연체, 전도체, 저장 요소 부하 균형체 등)을 포함하는 것이 일반적이다.
서로 나란하게 배치되는 다수의 전력 저장 요소들을 포함하는 전력 저장 모듈은 이미 종래 기술로 알려져 있다. 이러한 모듈은, 모듈을 조립하는 중에 서로에 대해 고정되어 있는 6개의 독립된 벽을 포함하는 평행육면체의 외부 엔빌로프(envelope)를 포함한다. 또한, 모듈은 그 위에 저장 요소들이 위치하는 열전도성 매트를 포함하며, 상기 열전도성 매트는 상기 저장 요소들로부터 모듈 외부로 열을 전도한다. 상기 벽들 중 하나의 벽, 특히 모듈의 하부 벽은 열을 모듈 외부로 잘 배출하기 위해 냉각 핀을 포함할 수도 있다.
그러한 모듈은 여러 분야에서 만족스럽게 사용되고 있다. 그러나, 일부 활용분야에서는 모듈의 부피 용량(volume capacity)을 신장시키는 목적을 지향하고 있다. 현재, 부피 용량을 증가시키면 발생되는 열이 증가되고, 열 방출이 불량해지거나, 이러한 단점을 바로잡기 위해, 열 방출을 목적으로 부피를 증가시켜도, 모듈의 부피 용량은 상당히 증가되지 않게 된다.
위와 같은 단점을 해소하기 위하여, 본 발명의 목적은 복수의 전력 저장 요소를 포함할 수 있는 전력 저장 모듈을 제공하는 것으로,
- 상기 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기로 폐쇄된 아웃라인을 구비하는 단일 부품으로 제조되는, 복수의 측벽과 2개의 단부벽을 포함하는 엔빌로프,
- 적어도 일부분이 열 전도성 소재로 제조되고, 적어도 하나의 전력 저장 요소와 기준벽으로 불리는 모듈의 측벽 사이에 위치하며, 각각이 상기 기준벽 및 상기 전력 저장 요소(들)와 연관되는 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 포함하며, 상기 제1 접촉면 및 제2 접촉면 중 적어도 하나는 상기 기준벽 또는 상기 요소들과 인접하며, 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리가 변동될 수 있도록 구성되는, 적어도 하나의 접촉 부재를 포함하는 전력 저장 모듈을 제공하는 것이다.
"인접한다(abuts against)"는 것은 저장 요소 또는 기준벽이 상기 부재를 제 위치에 유지시키며, 제1 및 제2 접촉면 사이의 전체 길이를 결정할 개연성이 있게 된다.
상기 부재는 예를 들어 상기 요소 및/또는 기준벽과 직접 접촉할 수 있다. 비-강직성 부품(매트 또는 절연성 포일)이 상기 접촉 부재와 상기 기준벽 또는 저장 요소 사이에 삽입될 수 있다. 비-강직성 부품이 하나 또는 다른 접촉면들의 위치 및/또는 상기 2개의 접촉면들 사이의 거리에 영향을 미치지 않을 것이기에, 어셈블리가 그러한 비-강직성 부품과 인접하는 것으로 여겨지지는 않는다.
"상기 제1 및 제2 접촉면의 적어도 하나는 기준벽 또는 상기 요소(들) 중 하나와 인접하고, 상기 부재는 제1 및 제2 접촉면 사이의 거리가 변동할 수 있도록 구성되는"에 따른 특징은, "상기 부재는 제1 접촉면, 제2 접촉면 및 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이에 탄성적으로 변형 가능한 적어도 하나의 부품을 포함하고, 상기 기준벽 및 상기 요소(들) 각각은, 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리가 상기 탄성적으로 변형 가능한 부품의 변형에 의해 변동되도록, 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면을 압박하기에 적합한 것으로 표현될 수도 있다".
이러한 방식으로, 본 발명에서는, 열이 통상적인 방식에 따라 (요소들을 압박하는 벽, 특히 모듈의 하부벽) 복수의 채널을 통해 엔빌로프를 향해 배출될 수 있을 뿐만 아니라, 엔빌로프의 기준벽 및 접촉 부재에 의해서도 배출될 수 있게 된다.
접촉 부재의 제1 및 제2 벽 간의 거리가 변동될 수 있음에 따라, 모듈의 다양한 부품들 특히 엔빌로프의 제조 공차와는 관계없이, 모든 모듈 내에서 요소들이 기준벽에 대해 압박될 수 있다.
엔빌로프 레벨에서 배출된 열은 접촉 부재에 핀을 부가하지 않고서도 접촉 부재에 의해 가속 배출되게 된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 전술한 바와 같이 모듈을 보호하는 것을 배제하는 것은 아니므로, 엔빌로프의 접촉 부재에 핀이 장착될 수도 있음은 자명하다. 엔빌로프의 구성으로 인해, 이들 핀이 단순히 필수적인 것은 아니다.
특히 바람직한 실시형태에서, 엔빌로프의 측벽은 전력 저장 요소들을 둘러싸는 크기로, 폐쇄된 아웃라인을 구비하는 단일 부품으로 제조된다.
단일 부품 형태로 복수의 벽을 포함하는 엔빌로프는 종래 기술에 비해 엔빌로프 내에서 열 순환이 더 잘 이루어지도록 한다. 이는 인접하는 2개의 벽들 사이에 소재의 불연속이 없기 때문이다. 엔빌로프의 다양한 부분들 사이에 열이 잘 분산되며, 엔빌로프와 공기의 열 교환면이 더 증대된다.
높이에 변동이 있는 접촉 부재는 부재의 높이를 최소로 함으로써 요소들이 엔빌로프 내로 용이하게 습동하도록 하고, (요소들이 모듈 내로 삽입되면 부재의 높이를 증가시켜) 이들 요소들을 엔빌로프 벽에 대해 압박하여 열이 상기 요소들로부터 모듈의 엔빌로프를 향해 잘 배출되도록 한다.
사실, 요소들을 엔빌로프 내로 삽입하는 중에, 접촉 부재는 그 높이가 상기 요소들과 측벽 사이의 높이보다 작게 되도록 구성되므로, 상기 요소들과 엔빌로프의 벽들은 서로 밀접하게 접촉하고 있지는 않다. 이에 따라, 요소들은 부품 내에 쉽게 삽입되어 자리잡을 수 있게 된다. 이어서, 상기 부재에 의해 요소들을 열을 방출할 수 있는 상기 엔빌로프의 벽과 기준벽에 대해 압박하여 열 방출이 최적으로 이루어지도록 하기 위해, 상기 부재의 접촉면들 사이의 높이가 변동된다.
본 발명의 바람직한 변형 실시예에 따르면, 상기 엔빌로프 내로 삽입하는 중에, 이 높이로 변동을 조절하는 요소가 엔빌로프의 벽과 접촉하게 될 때, 접촉 부재 높이의 변동은 자동적으로 이루어진다.
본 발명에 따른 모듈이 다음의 이점을 구비하는 것은 자명하다.
- 열 방출벽(선택적으로 써멀 매트에 의해 상기 벽에 요소들이 압박되어 있는)이 모듈의 하부벽이 아닐 수 있으며, 요소들이 중력에 의해 밀접 접촉하는 벽일 수 있다(요소들이 복잡한 모듈 조립 방법을 통하지 않고 임의의 모듈 벽에 대해 쉽게 압박될 수 있기 때문임). 이러한 방식으로, 열 방출벽을 선택하는 데에 유연성이 있게 되며, 상기 모듈을 둘러싸는 부재들에 따라 가장 적합한 벽이 선택될 수 있다(예를 들면, 냉각 부재에 가장 근접한 벽 또는 열을 방출하는 다른 부재로부터 가장 멀리 떨어져 있는 벽).
- 사전에 부분적으로 형성된 엔빌로프(복수의 벽들이 단일 부품으로 제조된)를 구비하면, 서로에 대해 벽의 위치 설정을 복잡하게 하지 않아도 되기 때문에, 모듈 조립 방법이 간소해진다. 또한, 상기 엔빌로프는 종래 기술에 비해 적은 부품을 사용하기 때문에, 엔빌로프 내의 다양한 부품들 간의 타이트과 같은 문제들을 예방할 수 있다.
본 발명에 의하면, 모듈 조립 방법이 단순해지고, 모듈 제조와 관련된 비용이 절감될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 저장 모듈의 분해도이다.
도 2는 도 1의 모듈에 속하는 접촉 부재의 사시도이다.
도 3은 도 1의 모듈의 모듈 코어의 사시도이다.
도 4는 도 1의 모듈 코어의 시밍 구조의 사시도이다
도 5는 예비 장착된 모듈 코어 및 접촉 부재에 대한 단면라인 A-A에 따른 절반부에 대한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 접촉 부재의 사시도이다.
도 7은 도 6의 접촉 부재의 어셈블리 구성(실선) 및 작동 구성(점선)을 보여주는 횡단면도이다.
도 8a 및 도 8b는, 모듈의 조립 방법 중 서로 다른 단계에 있는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 모듈의 측면도이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b의 모듈의 상세부를 나타내는 사시 단면도이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 도면들이 본 발명의 실시형태를 한정하는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 모듈(10; 100)은 다수의 전력 저장 요소(14; 114)를 구비할 수 있으며,
- 적어도 다수의 측벽들과 2개의 단부벽(18A; 18B)을 포함하며, 상기 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기의 엔빌로프(16; 116),
- 상기 적어도 하나의 전력 저장 요소와 기준벽(20A; 120A)으로 불리는 모듈의 측벽 사이에 삽입되며, 상기 기준벽(20A; 120A)과 인접해 있는 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)과 상기 전력 저장 요소(14; 114)와 인접해 있는 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)을 포함하며, 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리는 변할 수 있도록 구성된, 적어도 하나의 접촉 부재(22; 80; 122)를 포함한다.
본 발명에 따른 모듈은 아래에 나열한 하나 또는 그 이상의 특징을 포함할 수도 있다.
- 상기 엔빌로프의 측벽들은 폐쇄 아웃라인을 갖는 부품(20; 120)으로 제조될 수 있으며, 상기 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기이고,
- 측벽을 포함하는 상기 부품(piece)(20)은 양 단부가 개방되어 있고, 2개의 단부벽(18A-18B)을 포함하는 상기 모듈은 상기 부품과 별개로 되어 있고, 개방되어 있는 양 단부에서 단부벽을 밀폐할 수 있다. 상기 부품은 관 모양으로, 연속 방식으로 제조될 수 있다. 상기 부품은 압출로 제조될 수 있다. 이렇게 함으로써 모듈 제조 비용이 한정된다. 선택적으로, 상기 부품은 상기 엔빌로프의 단부벽 중 하나와 일체로 될 수 있으며, 전력 저장 요소의 일 단부에서만 상기 전력 저장 요소 내에서 슬라이드 되어 개방될 수 있다. 이 경우, 조립 단계는 줄어들지만 상기 부품의 형상이 좀 더 복잡해진다.
- 상기 엔빌로프(16; 116)는 평행육면체 형상이고, 상기 부품(20)은 4개의 측벽들을 포함한다. 이러한 구성은 모듈의 규모(bulk) 측면에서 가장 최적의 구성이 된다.
- 상기 접촉 부재(22; 80; 122) 또는 상기 접촉 부재(22; 80; 122) 중 적어도 하나는, 적어도 접촉면과 직교하는 방향을 따라 탄성적으로 변형될 수 있도록 구성된다. 이러한 탄성은 접촉 부재 디자인에 의해 부품에 고유하게 내재되거나, 스프링과 같은 연결 요소에 의해 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 접촉 부재에 의해, 상기 접촉면들 사이의 거리는 무한정한 수치를 가질 수 있기 때문에, 그 거리가 간단하면서도 효과적으로 조절될 수 있다. 따라서, 상기 모듈의 요소들의 제조 공차를 고려한다.
- 특정 실시형태에서, 상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재(22) 중 적어도 하나는 제1 접촉면(24A) 또는 제2 접촉면을 형성하는 주벽(24), 및 상기 주벽에 대해 경사져 있는 암(28)을 포함하는 적어도 하나의 탭(26), 및 상기 암의 단부에서 상기 제1 또는 제2 접촉면(30A)을 형성하는 부분(30)을 포함한다. 이러한 실시형태는, 단품으로 제조될 수 있는 부재 형태에 의해 탄성이 부여되기 때문에, 유리하게 된다.
- 상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재(22) 중 적어도 하나는 다수의 제2 접촉면(30A)을 포함하도록 구성된다. 상기 다수의 제2 접촉면(30A)은 별개의 저장 요소(14)와 인접하도록 구성되며, 상기 저장 요소(들)는, 상기 제1 접촉면(24A)과 상기 각각의 제2 접촉면(30A)과의 거리들이 서로 독립되도록, 적어도 상기 접촉면들과 직교하는 방향을 따라 변형될 수 있게 구성된다. 특정의 유리한 실시형태에서, 상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재(22) 중 적어도 하나는 다수의 탭(26)을 포함한다. 각 탭은 전력 저장 요소(14)의 옆에 놓이게 될 수 있다. 사실, 이 경우에 있어서, 개별적으로 그리고 서로에 대해 독립되어 각 저장 요소들의 엔빌로프에 대해 눌려지도록 관리되는 상기 접촉 부재는, 상기 요소들의 제조 공차로 인해 상기 요소들 간에 높이가 약간 다르다는 점을 고려한다. 이러한 효과는 본 명세서에 상세하게 기재되어 있는 것과 달리 다른 디자인에 의해서도 달성될 수 있다. 일례로, 접촉 부재가, 서로 직접적으로 연결되어 있지 않고 각각이 스프링에 의해 상기 제1 접촉면에 연결되는 제2 접촉면들을 구비하여 상기 효과가 달성될 수도 있다.
- 상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재(22) 중 적어도 하나는 상기 부재(22)가 눌려진 상태에서 유지되게 하는 수단(34, 35)을 포함한다. 이는, 외부 개재없이도 상기 부재(22)가 엔빌로프(16) 내로 잘 삽입되게 한다. 눌려져 있는 상태에 있는 부재의 높이는, 기준벽이 엔빌로프 내에 삽입되어 대응되는 저장 요소 또는 저장 요소들과 접촉할 때에, 상기 부재와 기준벽 사이에 공간이 있도록 선택될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 유지 수단은 적어도 하나의 저장 요소에 부착되어 있는 상보적 수단(70)과 연계 작동하는, 하나 또는 그 이상의 그루브 같은, 기계적 수단(34, 35)을 포함하며, 상기 상보적 수단은 상기 유지 수단(34, 35)을 작동시키거나 비작동(deactive)하게 한다. 상기 부재는 상기 요소에 삽입되고, 눌려진 상태에서 상기 부재는 상기 요소에 연결되어 있는 수단(70)과의 연계 동작에 의해 작동되거나 비작동될 수 있으며, 제1 높이를 구비하여 엔빌로프 내로 쉽게 삽입될 수 있는 어셈블리 위치에서, 상기 엔빌로프 및 요소들의 벽과 접촉하는 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 구비하는 작동 위치(operation position)로 시프트된다.
- 상기 모듈은, 상기 접촉 부재들 또는 상기 접촉부재들 중 적어도 하나 및 상기 저장 요소들(14) 또는 상기 저장 요소들 중 적어도 하나 사이 및/또는 상기 저장 요소 또는 상기 저장 요소 중 적어도 하나 및 상기 기준벽 맞은편의 엔빌로프(16)의 측벽 사이에 위치되는, 적어도 하나의 전기적으로 절연성인 요소(36; 38)를 포함한다. 그러한 요소는 모듈 코어의 위쪽 그리고 아래쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 전기적으로 절연성인 요소들 또는 상기 전기적으로 절연성인 요소들 중 적어도 하나는 압축성일 수 있으며, 상기 다른 저장 요소들 간의 높이 차를 회복하게 된다. 상기 요소는 상기 엔빌로프로의 열전달이 적당히 이루어질 수 있도록 열전도성인 것이 바람직함은 분명하다.
- 상기 기준벽(120A)의 맞은편에 있는 엔빌로프의 벽(120B)은 상기 기준벽과의 거리가 국부적으로 변화하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 벽(120B)은 파동부(121)를 포함할 수 있다. 상기 벽은 그 거리가 1㎝, 특히 5㎜를 넘지 않도록 구성된다. 이러한 구성은, 작은 높이에서도, 선택적으로 압축되는 요소들과 벽 사이에 위치하는 써멀 매트(136)에 손상을 주지 않으면서도 모든 저장 요소를 벽에 대해 압박되게 하여, 이들 간격의 관리가 더 양호하게 되도록 한다. 사실, 벽(120B)이 편평하지 않고, 상당한 높이의 요소(114)가 엔빌로프 내에 위치하면, 상기 써멀 매트는 상당히 압축되게 된다. 기준벽(120A)과 맞은편의 벽(120B) 간의 간격이 변하면, (기준벽으로부터 가장 멀리 떨어져서 상기 요소와 접촉하지 않는) 영역이 존재하며, 이는 써멀 매트(36)를 위한 공간을 남기고 변형한다. 선택적으로, 상기 부재는 리세스, 특히 이들 중공형 영역에서 변형되도록 하는 슬롯 구성을 구비할 수 있다. 이러한 유형의 구성은 접촉 부재가 상기 각 요소 상의 접촉 부재의 높이 조절이 안 되는 경우에 특히 적합하다.
- 상기 모듈은 상기 모든 요소들과 접촉하는 큰 배출 면을 구성하는 엔빌로프(16, 116)의 하부벽 또는 상부벽으로 구성되는 단일의 기준벽(20A, 120A)을 포함한다. 상기 모듈은 상기 모듈이 주위 환경에서 벗어나면 수직방향일 수 있는 다수의 기준벽 또는 하나의 기준벽을 또한 포함할 수 있다.
- 상기 모듈은 적어도 2개의 저장 요소(14; 114)의 시밍 구조물(50; 150)을 포함한다. 시밍 구조물은 전기 절연성 소재 특히 플라스틱으로 제조되며, 적어도 하나의 전력 저장 요소(14; 114)를 수용하는 복수의 하우징(52)을 포함한다. 상기 시밍 구조물(50; 150)은 상기 요소들을 서로에 대해 고정시키고, 서로에 대해 전기적으로 절연되게 한다. 본 발명에 따른 방법에서, 슬라이딩에 의해 저장 요소(14; 114)가 자리를 잡게 되고, 전력 저장 요소들을 엔빌로프 내로 삽입하기 전에 전력 저장 요소의 상대 위치를 결정하고 유지하기 때문에 작업자가 복잡한 조절 작업을 하지 않아도 되기 때문에, 그러한 구조물을 사용하는 것이 특히 유리하다. 또한, 그러한 구조물은 저장 요소들을 엔빌로프 내에 자동적으로 자리 잡도록 하는 프레임을 제공한다.
- 시밍 구조물(50)은 다음의 수단들 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 접촉 부재들 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나의 기계적 수단(34, 35; 130)을 구비하는 협업 수단(70, 151),
케이블(60)용 가이드 수단(58), 및/또는
저장 요소들에 연결되어 있는 상보적 커넥션 수단과 협동할 수 있는 전기 커넥션을 수용하기 위한 수단(56), 및/또는
전자 카드 상의 전기 커넥션을 수용하기 위한 수단(68), 및/또는
전자 카드의 기계적 고정 수단(66), 및/또는
적어도 하나의 센서를 고정하는 기계적 고정 수단.
시밍 구조물을 사용함으로서 모듈 상에 기능들을 통합하여 모듈의 제조 방법이 한층 더 단순해질 수 있다. 저장 요소들을 시밍 구조물 상에 위치시키기 전에, 모든 커넥션들이 특히 시밍 구조물 상에서 조립되며, 이는 시밍 구조물을 메인 장착 체인 밖에서 준비할 수 있도록 하며, 모듈 제조비용을 한층 더 절감시킨다.
본 발명의 다른 목적은 엔빌로프(16) 내에 복수의 전력 저장 요소(14; 114)를 수용하기 위한 전력 저장 모듈(10; 100)의 조립 방법을 제공하는 것으로, 상기 조립 방법은,
- 적어도 하나의 전력 저장 요소(14; 114)와, 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)과 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)을 포함하는 접촉 부재(22; 80; 122)를 슬라이딩시켜, 폐쇄된 아웃라인을 구비하며 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기로 되어 있는 엔빌로프(16; 116)의 부품(20; 120) 내에 제1 접촉면과 제2 접촉면 간의 거리가 변할 수 있도록 삽입하되, 상기 삽입은 상기 접촉 부재의 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)이 상기 저장 요소들 또는 상기 저장 요소들 중 적어도 하나와 인접하고, 접촉면들 간의 거리가 제1 거리와 동일하도록, 삽입하는 단계,
- 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리가 되고, 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)이 상기 엔빌로프의 부품의 벽 중 기준벽(20A; 120A)으로 불리는 벽과 인접하도록, 접촉 부재(22; 80; 122)의 구성을 조절하는 단계를 포함한다.
실시형태에 따라서는, 상기 부재와 저장 요소들이 엔빌로프 내로 동시에 또는 개별적으로 삽입될 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 방법은 다음의 특징들 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수도 있다.
- 요소들과 부재가 엔빌로프 내에 동시에 삽입하기 전에, 상기 방법은 상기 부재(22; 122)를 구비하는 상기 요소(들)(14; 114)를 커넥션하는 단계를 포함한다.
- 상기 커넥션 단계는 상기 요소에 부착되어 있는 상보적 수단(70, 151)과 구비하는 접촉 부재의 기계적 수단(34, 35, 130)의 협업에 의해 이루어지며, 구성의 조절 단계는 기계적 수단과 상보적 수단 사이의 협업(cooperation)을 해제함으로써 이루어진다.
- 상기 방법은, 상기 저장 요소와 상기 접촉 부재를 커넥션하는 단계 이전에, 적어도 2개의 저장 요소(14; 114)를, 적어도 하나의 저장 요소를 각각 수용할 수 있는 복수의 하우징(52)을 포함하는 시밍 구조물(50) 내로 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 부재와 협업하는 상기 기계적 수단은 상기 시밍 구조물 상에 위치될 수 있다.
- 상기 방법은, 시밍 구조물을 위치설정 하기 전, 특히 요소(14)를 시밍 구조물(50) 내로 삽입하기 전에, 전기 커넥션 요소들 특히 적어도 하나의 케이블(60), 적어도 하나의 전자 카드, 적어도 하나의 커넥터, 적어도 하나의 센서를 상기 시밍 구조물(50) 상에 조립하는 단계를 포함한다.
도면들에 도시되어 있는 모듈(10)을 상세하게 설명한다.
도 1에 명확하게 도시되어 있듯이, 먼저 모듈(10)은 아래에서 상세하게 설명되는 6개의 전력 저장 요소(14)를 포함하는 모듈 코어(12)를 포함한다.
또한, 6개의 벽을 포함하며 본질적으로 평행육면체인 엔빌로프(16)를 포함한다. 상기 엔빌로프는, 제1 단부벽(18A), 제2 단부벽(18B) 및 모듈의 모든 측벽들을 포함하는 부품(20) 등 3개의 부분으로 이루어져 있다. 상기 부품은 관상이다. 상기 부품은 폐쇄된 아웃라인을 구비하고, 그 크기는 모듈 코어(12) 특히 저장 요소(14)를 수용하는 크기이며, 저장 요소를 둘러싸고 있다. 엔빌로프는 열 전도성 소재, 예컨대 금속으로 제조되는 것이 일반적이다.
상기 모듈은 기준벽으로도 불리는 상기 부품(20)의 상부벽(20A)과 상기 모듈 코어(12) 사이에 삽입되는 접촉 부재(22)를 또한 포함한다.
상기 접촉 부재의 사시도인 도 2로부터 명확하게 알 수 있듯이, 상기 접촉 부재는 전반적으로 편평한 주벽(main wall)(24)을 포함하며, 주벽의 상부면은 부품(20)의 상부벽(20A)과 인접하는 제1 접촉면(24A)을 형성한다. 부재(22)는 상기 주벽에서 돌출되어 있으며, 부재(22)가 모듈 내에 놓여질 때에 전력 저장 요소(14)와 각각 마주하도록 부재 상에 분포되는 6개의 탭(26)을 또한 포함한다. 좀 더 상세하게는, 상기 부재(22)는 각각이 3개의 탭으로 구성된 2개의 열을 포함한다.
좀 더 상세하게는, 각 탭(26)은 상기 주벽에 대해 경사진 경사암(28)과, 상기 경사암의 자유 단부에서 상기 주벽과 실질적으로 평행하며 그 하부면이 상기 요소들 중 하나와 인접하는 제2 접촉면(30A)을 형성하는 단부벽(30)을 포함한다.
상기 부재는 주벽의 중앙부 내에서 2열의 탭들 사이에 형성되어 있는 리세스(32)를 또한 포함한다. 소재 가교부(34)가, 상기 리세스 주위에서 상기 주벽에서 상기 탭과 동일한 측면 상에서 상기 주벽으로부터 돌출 연장한다. 이들 소재 가교부는 각 리세스(32)의 3개의 에지를 연결하는데, 상기 2개의 에지는 상기 탭 열과 경계를 이룬다. 이들은 상기 주벽(24)과 평행한 블레이드(35)를 지탱한다. 상기 구조물 및 상기 블레이드(35)의 기능에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
상기 부재(22)는 예컨대 강이나 황동과 같은 열 전도성 소재로 제조되어 열을 상기 요소(14)로부터 엔빌로프(16)로 전달한다. 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리는 변동되도록 구성된다. 사실, 각 탭에는 탄성이 내재되어 있기 때문에, 상기 주벽(24)에 대한 상기 단부벽(30)의 위치는 상기 탭(26) 상에서 외부에서 가해지는 응력에 따라 변화할 수 있다.
상기 모듈은 상기 모듈 코어(12)의 하단부와 상기 부품(20)의 하부벽(20B) 사이에 삽입되는 써멀 매트(36)를 또한 포함한다. 상기 써멀 매트는 EPDM(에틸렌-폴리프로필렌-디엔 모노머) 같은 전기 절연성 및 열 전도성 소재로 제조된다. 상기 소재는 탄성 변형될 수 있다. 이에 따라 열이 상기 요소들로부터 벽(20B)을 향해 배출될 수 있게 된다.
상기 모듈 코어(12)의 상부면과 접촉 부재(22) 사이에 삽입되는 전기 절연성 및 방열 시트(38)를 또한 포함한다. 상기 시트는 일반적으로 아래에서 상세하게 설명되는 그루브(70) 수단과, 상기 코어 상에 제공되는 핑거(78)와 협업하는 상기 모듈 코어에 대해 시트의 위치를 설정하는 리세스(71)에 의해 모듈 코어 및 부재(22)와 기구적으로 협동할 수 있는 리세스(69)를 포함한다. 이들 리세스들은 2개의 요소들(14, 114) 사이에서 단락(short-circuit)되는 것을 방지하기 위해 요소 바로 옆에 위치하지는 않는다.
모듈 코어로부터 엔빌로프까지 발생할 수 있는 전류의 누설이 최소로 된다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 모듈 코어(12)에 대해 상세하게 설명한다. 모듈 코어는 6개의 전력 저장 요소(14)를 포함하고, 각 요소는 통상적으로 실질적으로 원통형이며 베이스를 구비하는 관상 케이싱(14A)을 포함하고, 상기 베이스는 요소의 제1 전기 단자 (예컨대 양극 단자) 및 뚜껑(14B)을 형성하되, 상기 뚜껑은 예컨대 뚜껑과 케이싱 사이에 삽입되어 있는 전기 절연성 조인트에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 상기 뚜껑은 요소의 제2 전기 단자 예컨대 음극 단자를 형성한다. 뚜껑은 단부벽과 상기 케이싱(14A)의 측벽을 부분적으로 덮고 있는 원통형 림(15)을 포함하되, 상기 림(15)의 직경은 측벽(14A)의 직경보다 크다.
요소들(14)은 전기 전도성 및 열 전도성 소재 특히 금속으로 이루어진 커넥션 링크(40)에 의해 전기적으로 직렬 연결되어 있다. 이들 링크(40) 각각은 지정 요소(14)의 제1 단자를 인접 요소(14)의 제2 단자에 연결한다. 각 요소(14)는 각 단자들에서 다른 요소에 연결된다. 상기 모듈 코어(12)는 링크(42)를 포함하는데, 상기 링크(42)는 이들 링크가 고정되어 있는 요소들(이들은 상기 요소들의 일련의 배치 중 단부에 위치하는 요소임)을 다른 요소들에 연결하지는 않는다. 이들 링크는 커넥터(44)에 의해, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 엔빌로프의 벽(18B) 상에 배치되어 있는 모듈의 단자(46)에 연결되며, 이에 의해 상기 모듈은 외부 요소에 연결된다.
모듈 코어(12)는 도 4에 명확하게 도시되어 있는 시밍 구조물(50)을 또한 포함한다. 상기 시밍 구조물(50)은 전기 절연성 소재 특히 플라스틱을 몰딩하여 제조함으로써, 복잡한 형상을 구비할 수 있으며 상기 구조물 상에 많은 기능들을 포함할 수 있게 된다.
시밍 구조물(50)은 전력 저장 요소(14)를 수용하는 크기로 되어 있는 복수의 하우징(52)을 포함한다. 각 하우징은 케이싱(14A) 측벽 및 뚜껑(14B)의 림(15)의 자유 단부와 연동하여 요소의 축방향을 따르는 위치에 요소를 센터링하고 유지할 수 있는 림(54)으로 둘러싸여 있다.
상기 시밍 구조물(50)은 홈이 있는 돌출부(56)를 또한 포함한다. 상기 돌출부(56)는 하우징들(52) 사이에 위치한다. 이들 돌출부(56)는 암형(미도시) 전기 커넥터 예컨대 Faston® 타입의 러그를 제 위치에 유지하도록 구성된다. 그러한 커넥터는 전력 저장 요소의 전기 단자에 연결되어 있는 숫형의 상보적 단자와 연동한다. 여기 기재되어 있는 실시형태에서, 상기 상보적 커넥터는 링크 플레인과 실질적으로 직교하는 평면 내 전력 저장 요소(14)의 단부면에서 커넥션 링크(40) 상에 배치되어 있는 탭(57)이다. 그러한 탭은 본 발명에 통합되는 것이 아니므로, 도면들에 도시되어 있지는 않다.
시밍 구조물(50)은 한 쌍의 가변형 탭(58)을 포함하는 케이블 가이드 수단을 또한 포함한다. 상기 탭들 사이에 케이블(60)이 클리핑으로 삽입될 수 있다. 이들 케이블(60)은 일반적으로 요소들(14)을 모듈의 다양한 요소들(14)의 부하를 밸런싱할 수 있는 전자 카드(도 1에 도시됨)에 연결하기 위해 전력 저장 모듈 내에 사용된다. 케이블은 특히 돌출부(56) 내에 위치하는 커넥터에 연결되고, 타 단부에서는 아래에서 자세하게 설명하는 바와 같이 전자 카드 상에 연결된다.
전자 카드는, 시밍 구조물의 일 단부에서 시밍 구조물의 지지면(64)과 평행하게, 수직 방향으로 위치된다. 시밍 구조물(50)은 전자 카드의 고정 수단(66)을 또한 포함한다. 상기 고정 수단은 2개의 생크(66A) 및 2개의 센터링 핀(66B)을 포함한다. 상기 생크에 의해 전자 카드가 시밍 구조물(50) 상에 나사 고정될 수 있고, 상기 센터링 핀은 전자 카드의 위치를 설정할 수 있다. 시밍 구조물(50)은 상기 전자 카드와 연동하는 전기 커넥터를 고정하기 위한 부착물(placement)(68)을 또한 포함한다. 상기 부착물은 전자 카드 상에 연결하기 위해 제공된 상기 부착물과 마주하는 지지면(64) 내에 만들어진 리세스이다. 리세스(68) 내에 위치하는 커넥터는 케이블(60)에 연결되며, 전자 카드 내에 꽂힌다.
시밍 구조물은 중앙부 내에서 상향 연장하며 부재(22)의 소재 가교부(34)에 연결되어 있는 블레이드(35)와 연동하여, 도 5에 도시한 바와 같이 모듈 코어를 예비-장착할 수 있도록 하기 위한 후크 형태의 그루브(70)를 또한 포함한다. 이들 그루브 각각은 요소들이 시밍 구조물(50) 내로 삽입되는 요소들 보다 높게 연장하는 실질적으로 수직인 암(72)과, 그 자유단부에서 실질적으로 수평방향인 림(74)을 포함한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 림(74)은 소재 가교부의 대응 수평면을 형성하는 블레이드(35)와 연동한다. 그러므로, 소재 가교부(34)의 분포(거리, 센터링)는 그루브(70)의 분포에 대응한다.
그루브(70)와 블레이드(35)가 협동하여 기구적으로 결합될 때, 부재(22)의 높이, 특히 제1 접촉면(24A)과 제2 접촉면(30A) 사이의 거리는 상기 부재가 그루브(70)의 작용을 받아 시밍 구조물(50)을 향해 밀어 넣어지도록 사전에 결정된다. 그루브(70) 및 블레이드(35)의 높이는 탭(26)이 스트레스 받는 위치에 있도록 정해진다.
전자 카드를 지지하기 위한 지지면(64) 외에, 시밍 구조물(50)은 요소들이 시밍 구조물 내에 삽입될 때 상기 요소들의 높이 전장에 걸쳐 연장하는 측벽(76)을 포함한다. 측벽은 시밍 구조물을 둘러싸는 3개의 다른 측면들 상에서 구조물의 경계를 이루며, 결과적으로 저장 요소들과 엔빌로프(16)를 절연시키게 된다.
시밍 구조물(50)은 써멀 매트(36)의 위치설정 수단을 또한 포함한다. 상기 위치설정 수단은 각각이 시밍 구조물(50)의 각 코너에 위치하는 4개의 플롯(78B)을 포함하며, 각각이 써멀 매트(36) 내에 제조되는 대응 리세스(79)와 연동한다. 이들 플롯(78B)은 써멀 매트(36)와 결합하여 시밍 구조물(50)과 함께 움직인다. 이들은 또한 필요한 경우에는 선택적으로 시밍 구조물(50)을 절연 시트와 결합시킨다.
전술한 바와 같은 모듈의 조립 방법을 설명한다.
제1 단계에서, 모든 커넥션들(케이블(60), 커넥터들, 전자 카드 등)을 시밍 구조물(50) 상에 장착한다. 시밍 구조물에 의해, 이 작업은 사실 요소들이 시밍 구조물 상에 장착되기 전에, 메인 조립 체인 밖에서 이루어질 수 있어서, 결과적으로 조립 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
그런 다음, 요소들(14)을 시밍 구조물의 하우징(52) 내로 삽입한다. 요소들(14)은 링크에 의해 직렬로 연결되기 때문에, 요소들은 지정 요소의 제2 단자(뚜껑(14B))가 인접 요소의 제1 단자(케이싱(14A)의 베이스)와 동일 평면 내에 놓이도록 위치된다. 도 5로부터 알 수 있듯이, 요소들인 시밍 구조물(50) 내에 헤드 투 테일 방식으로 위치하게 된다.
이어서, 요소들(14)이 림(54)에 의해 올바른 위치에 놓여지면, 링크들(40, 42)이 요소들(14)의 단부면 상에 놓여지며, 이들 링크들은 상기 요소들(14)의 대응 단부면에 용접된다. 그런 다음, 모듈 코어(12)를 뒤집고, 다른 측면 상에서 동일한 작업을 반복한다. 그런 다음, 탭이 시밍 구조물의 Faston® 러그(58) 내에 단부가 삽입되도록 각 링크에 부착된다. 이는 요소들을 시밍 구조물의 커넥션들에 연결시킨다. Faston® 러그(58) 내에 삽입되는 탭은 상기 링크들(40, 42)과 단일 부품으로 제조될 수 있음은 자명하다.
이러한 방식으로 조립된 모듈 코어가 매트(36) 위에 놓여지고, 절연성 소재의 시트(38)가 모듈 코어(12)의 상부면 상에 놓여진다. 이들 두 개의 부품(36, 38)은 시밍 구조물(50)의 스터드(78, 78B)에 의해 위치가 설정된다. 그런 다음, 부재(22)가 시트(38) 상에 놓여진다. 상기 부재(22)는 시밍 구조물의 그루브(70)가 상기 부재의 블레이드(35)와 연동하도록 놓여진다. 그루브(70)의 높이는 조립된 어셈블리의 높이가 엔빌로프(16, 116) 내부에서의 가용 높이, 특히 부품(20)의 기용 높이 보다 작게 되도록 정해지며, 이에 따라 어셈블 리가 엔빌로프 내에 용이하게 삽입되게 된다. 탭(26) 각각은 전력 저장 요소(14)의 바로 옆에 위치하며, 스트레스 받는 상태 특히 상기 구성을 형성할 수 있도록 밀어 넣어진다.
상기 구성에서, 종방향으로의 부재(22)의 위치는 시밍 구조물에 대해 오프셋 되어 있으며, 상기 부재는 지지면(64)과 마주하는 면의 레벨에서 시밍 구조물을 초과한다는 점은 자명하다.
단부면(18B)이, 커넥터(44)가 상기 벽(18B)에 의해 형성되는 모듈의 단자(46)에 대해 정확하게 위치되도록, 모듈 코어 상에 장착된다.
단부면(18A)은 엔빌로프(16)의 부품(20) 상에 평행하게 조립된다.
일단 이들 서브-어셈블리가 형성되면, 상기 모듈 코어를 포함하는 서브-어셈블리가 지지면(64)과 마주하는 시밍 구조물의 면을 삽입함으로써, 엔빌로프의 부품(20) 내로 슬라이딩된다. 이러한 방식으로, 먼저 부재(22)가 시밍 구조물(50)과 접촉하기 전에 단부면(18A)과 접촉하게 되는데, 이는 상기 시밍 구조물(50)과 오프셋되어 있기 때문이다. 부재(22)가 시밍 구조물(50)의 그루브(70)에 의해 스트레스된 상태로 유지되어 있기 때문에, 부재의 상부면과 엔빌로프(16)의 상단벽(20A)의 하부면 사이에는 클리어런스가 존재하여 상기 부재(22)가 부품(20) 내로 슬라이딩되는 것이 어렵지 않게 된다.
일단 상기 부재(22)가 단부벽(18A)과 접촉하면, 상기 모듈 코어는 단부벽(18B)이 부품(20)의 대응 단부와 인접할 때까지 상기 벽(18A)을 향해 계속해서 밀어 넣어진다. 이 단계에서, 부재(22)가 상기 벽(18A)에 대해 정지 상태로 있는 중에도, 시밍 구조물(50)은 벽(18A)까지 계속 슬라이딩하게 된다. 상기 부재(22)는 그루브(70)에 의해 시밍 구조물(50)과 결합되어 있지만 그루브(70)는 시밍 구조물(50)의 이동 방향으로는 부재(22)를 고정하고 있지 않기 때문에, 시밍 구조물(50)은 부재(22)에 대해 자유롭게 이동할 수 있다.
이러한 방식으로, 상기 블레이드(35)로부터 완전히 해방될 때까지, 그루브(70)는 부재의 블레이드(35)에 대해 이동을 한다. 이에 따라, 모듈이 최종 구성 위치에 도달하게 되면, 부재 및 특히 탭(26)은 그루브(70)에 의해 스트레스되지 않게 된다. 탭(26)은 스트레스가 없는 초기 위치로 되며, 접촉면(24A)과 접촉면(30A) 간의 거리는 부재(22)의 주벽(24)이 엔빌로프의 상부벽(20A)과 접촉할 때까지 증가한다.
부재(22)가 서로에 대해 독립되어 있는 복수의 탭(26)을 포함하는 것이 특히 유리하다는 것은 자명하다. 사실, 탭은 탭들이 마주하는 요소(14)의 함수로 어느 정도 스트레스 받을 수 있으며, 요소들의 레벨에서 높이의 변화가 있을 수 있다(제조 공차).
일단 모듈 코어가 엔빌로프 내로 삽입되면, 최종 모듈을 얻기 위해 단부벽(18B)이 부품(20)에 고정된 상태로 유지된다. 이들 서로 다른 요소들 간의 빡빡함은 부품(20)과 단부벽(18A, 18B) 또는 하나 또는 다른 요소들 상에 오버몰딩된 벽 사이에 위치하는 탄성 조인트에 의해 보장될 수 있다.
최종 모듈에서는 열이 2개의 별개의 경로, 즉 한편으로는 써멀 매트(36) 및 하부벽(20B)에 의해, 다른 한편으로는 부재(22) 및 상부벽(20A)을 통해 확산되기 때문에, 종래 기술에 의해 알려진 것에 비해 열 확산이 잘 이루어지게 된다. 이에 따라 열이 모듈의 엔빌로프(16)를 향해 보다 신속하게 배출된다. 또한, 엔빌로프(16)가 부품(20)으로 폐쇄된 아웃라인을 구비하기 때문에, 열이 모듈의 상부벽 및/또는 하부벽으로부터 수직 측벽으로 (계면없이) 용이하게 확산된다. 열은 모듈 내에 최적으로 분산되며 모듈 주변의 공기 또는 다른 구성요소들(여기서는 예컨대 모듈의 하부벽과 접촉하도록 위치하는 차량 샤시)과 열교환하는 면적이 커지게 된다. 이 또한 열 배출을 개선시킨다.
이하에서, 도 6 및 도 7을 참조하여 전술한 실시형태의 변형 실시예를 설명한다. 본 실시형태에서, (접촉 부재로 작용하는) 종방향 부재(80)가 탭(26)을 포함하는 부재(22) 대신에 부품(20) 내로 삽입된다. 이들 종방향 부재들은 실질적으로 엔빌로프의 종방향 전장을 따라 연장하고 있으며, 금속으로 제조된다. 종방향 부재(80) 각각은 3개의 저장 요소(14)의 열에 인접하여 배치된다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 종방향 부재(80)는, 기준벽(20A) 상에서 복수의 요소들 상의 (본 경우에서 하부벽인) 지지벽(84)과 (본 경우에서 상부벽인) 지지벽(86)을 구비하는 Z-형 프로파일(82)을 포함한다. 이들 2개의 벽(84, 86)은 대각벽(88)에 의해 연결되어 있다. 도 7에서 실선과 점선으로 도시된 위치 사이로부터도 알 수 있듯이, 대각벽의 경사도에 따라 프로파일의 높이가 조절될 수 있기 때문에, 대각벽은 벽(84, 86)과 직교하는 방향(종방향 부재(80)가 부품(20) 내에 위치할 때, 벽(20A, 20B)과 직교하는 방향)으로 프로파일이 어느 정도의 탄성을 갖도록 한다. 지지벽(84, 86) 각각은 제1 접촉면(84A)과 제2 접촉면(86A)을 획정한다. 종방향 부재에 의해, 이들 벽들과 접촉면들 사이의 거리가 변동될 수 있다.
프로파일(82)은 대각벽(88) 내에 프로파일의 전장에 걸쳐 대칭 및 균일하게 분포되어 있는 복수의 개구부(89)를 포함할 수도 있다.
각 개구부(89) 내에는 스프링(90)이 자리잡고 있다. 상기 스프링의 제1 단부는 프로파일의 상부벽(86)에 연결(안착)되어 있고, 제2 단부는 프로파일의 하부벽(84)에 연결(안착)되어 있다.
스프링(90)은 압축된 상태에서 스트레스된 위치로 유지된다. 즉, 도 7에 도시되어 있듯이, 스프링의 양 단부에 부착되어 있는 2개의 브랜치(94, 96)를 포함하는 플라이어(92)에 의한 스프링의 길이는 스프링의 자유길이보다 짧고, (스트레스된 상태에서 스프링(90)의 길이에 대응함에 따라 자유길이보다 작은) 사전에 미리 결정된 길이로 되어 있다. 선택적으로, 상기 유지 수단은 상기 종방향 부재(80)의 벽들(84, 86)을 연결하는 하나 또는 그 이상의 수직 탭을 포함할 수 있으며, 그러한 탭은 파쇄가능하다.
종방향 부재(80)가 부품(20) 내에, 동시에 또는 순차로 모듈 코어(12) 상에 삽입될 때, 도 7에서 실선으로 도시한 바와 같이, 스프링(90)은 플라이어(92)에 의해 스트레스 상태에서 에셈블리 위치를 구성하게 된다. 지지벽(86)의 상부면(86A)과 엔빌로프의 기준벽(20A)의 하부면 사이에 클리어런스가 존재하도록 벽들(84, 86) 사이의 거리가 선택되기 때문에, 종방향 부재가 부품 내로 용이하게 삽입된다. 이어서, 플라이어(92)가 제거되어 스프링(90)이 자유 길이로 되돌아가게 되어, 종방향 부재가 엔빌러프의 상부벽(20A)과 인접하도록 각 종방향 부재(80)의 높이가 효과적으로 증가하게 된다. 종방향 부재(80)의 대응 구성이 도 7에서 점선으로 도시되어 있다.
다른 요소들(부품(20), 요소들(14))의 제조 공차와 관계없이, 그러한 종방향 부재는 요소들(14)을 모듈의 열 방출벽(20B)에 대해 압박한다. 그러나, 이 경우, 단일 종방향 부재가 3개의 별개의 요소 위에 안착되어 있기 때문에, 종방향 부재 레벨에서 요소들의 치수 산포는 고려되지 않는다.
자유 상태의 스프링(90)의 길이는, 주어진 제조 클리어런스에서, 요소들(14)이 최소 크기이며 부품(20)이 최대 크기인 경우일지라도, 스트레스된 종방향 부재(80)가 스프링(90)에 의해 신장되어 요소(14)를 열 방출벽(20B)에 대해 압박하도록 선택된다는 것은 명확하다. 자유 상태의 스프링(90)의 길이는 종방향 부재(80)가 작동 상태에 있을 때의 길이보다 특히 크다.
이전 실시형태에 도시되어 있는 바와 같이, 스프링(90)을 스트레스된 상태로 유지하는 플라이어(92)가 조립 중에 자동적으로 기능을 상실하도록 하나 또는 그 이상의 요소들(14) 특히 플라스틱 구조물(50)에 연결되어 있는 요소와 협동할 수 있다는 것도 또한 명확하다. (예컨대 그루브(70) 같은 그루브의 단부에서) 상기 플라스틱 구조물(50)에 부착된 지점은, 플라스틱 구조물(50)이 엔빌로프(16)의 벽(18A)과 인접하여 각 플라이어(92)를 파쇄하거나 언클램프할 때, 플라이어 중 가장 약간 영역을 칠 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시형태가 도 8a 및 도 8b에 도시되어 있다. 이들 도면은 모듈 코어(112)를 부품(120) 내에 조립하는 중에 있는 모듈(100)의 단면과, 이어서 모듈 코어를 부품(120) 내에 삽입한 후의 모듈의 단면을 도시하고 있다.
도 8a는 부품(120) 내에 접촉 부재(122)가 삽입되어 있는 부품의 단면을 나타내고 있다. 현 시점에서 모듈 코어 아래에 위치하고 있는 상기 부재(122)는 실질적으로 편평하며 기준벽(여기서는 부품의 하부벽)과 평행한 주벽(124)을 포함하며, 부품(120)의 하부벽에 해당하는 모듈의 기준벽(120A)과 부재의 주벽(124) 사이에 위치하는 복수의 스프링(126)이 플라이어(127)에 의해 미리 스트레스되어 압축 상태로 단품으로 되어 있다. 주벽(124)의 상부면(124A)은 요소들(114)과 접촉하는 접촉면(124A)을 형성하고, 반면 다른 스프링(126)의 하단부는 엔빌로프의 기준벽(120A)과 접촉하는 또 다른 접촉면(126A)을 형성한다. 스프링(126)으로 인해, 접촉면들(124A, 126A) 사이의 거리는 가변으로 된다.
전술한 바와 같이, 플라이어(127)의 양 브랜치(132, 134) 사이에 스프링(126)이 압축된 상태로 스프링의 자유 길이보다 작은 길이로 유지되어 있다. 각 스프링(126)을 좀 더 잘 고정하기 위해, 플라이어(127)의 브랜치들(132, 134)는 포크 형태를 취할 수 있으며, 스프링은 포크의 2개의 가지 사이에 위치되어 있다. 그 전체의 형상은, 프리-스트레스 상태 및 모듈 코어에 의해 얹혀져 있는 부재(122)의 높이는 부품(120) 내부에서 가용할 수 있는 높이보다 작다.
커넥팅 링크(140)에 의해 연결되고, 써멀 매트(136)로 덮여 있으며, 시밍 구조물(150) 내에 수용되어 있는 요소들(114)을 포함하는 모듈 코어가 주벽(124) 위에 위치한다. 도면으로부터 자명한 바와 같이, 상기 시밍 구조물이 유지벽 특히 접촉 부재(122)의 주벽(124)의 오리피스(130) 내에 삽입되어 있는 위치설정 생크(151)를 포함한다. 플라이어(127)의 유지벽(124)과 오리피스(130, 133)의 레벨에 있는 스프링 장치의 상세 사시도에 대한 단면을 나타내는 도 9에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 이들 생크는 플라이어(127) 상부 브랜치 내에서 플라이어(127)의 엑스트라 암(135) 상에 안착되어 있는 플라이어(127)의 오리피스(133) 내로 진입하지만, 스프링을 고정하는 기능을 하지는 않는다.
이어서, 도 8b로부터 알 수 있듯이, 상기 구조물은 (도면 상에서) 모듈의 바로 위로 밀어진다(이 경우에 있어, 접촉 부재(122)는 이미 모듈 내의 원래 위치에서 벗어나 있다. 이에 따라, 생크(151)가 오리피스(130) 바로 단부를 향해 밀어지며, (생크가 오리피스(133) 내에 삽입되어 있기 때문에) 플라이어(127)를 동시에 잡아당기게 된다. 이에 의해 스프링(126)은 사전에 스트레스되어 있기 때문에 스프링이 신장되려는 경향에 의해 스프링이 해제되어, (도 8a에서) D1이던 기준벽(120A)과 주벽(124) 사이의 거리가 거리(D1)보다 큰 D2 거리로 된다(도 8b). 도 8b로부터 알 수 있듯이, 거리(D2)는 요소들(114)이 열 접촉 좀 더 상세하게는 써멀 매트(136)가 열 방출벽(120B)과 접촉하고 있는 상태에서의 거리이다.
사실, 부품(120) 및 요소들(114)의 제조 공차에 따라서는 특히 벽(120B)과 열 접촉하고 있는 요소들(114)이 언제나 동일한 것은 아니므로, 써멀 매트(136)가 항상 동일한 방식으로 압축되는 것은 아니다. 여기서, 다양한 요소들의 제조 공차와는 관계없이, 매트(136)는 벽(120A)과 가장 근접하는 벽(120B)의 사이트(160) 레벨에서 상부벽과 밀접하게 접촉하고 있다. 그러나, 매트(136)가 최대로 압축될 때, 매트의 압축 한계를 초과하게 되면 매트가 손상될 수도 있다. 이러한 현상은 접촉 사이트들(160) 사이에, 써멀 매트(136)가 압축되지 않고 접촉 사이트 레벨에서 이루어지는 압축을 감쇠할 수 있는 영역(162)을 배치함으로써 방지될 수 있다.
상기 실시형태들이 본 발명의 한정하는 방식으로 기재되어 있는 것이 아니라는 점은 자명하다. 본 발명은 전술한 실시형태에 대해 많은 변형이 이루어질 수 있으며, 이러한 변형 실시예들도 모두 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들면:
- 기준벽은 부품(20)의 임의의 벽이 될 수 있다. 상기 부품은 복수의 기준벽을 포함할 수 있고; 상기 부품은 예컨대 전반적으로 직교하는 2개의 기준벽을 포함하여 엔빌로프와 마주하는 코너에서 모듈을 압박할 수 있다.
- 모듈은 평행육면체가 아닐 수도 있다.
- 열 방출벽의 형상은 전술한 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 파동형부에 의해 얻어지는 기능과 동일한 기능을 얻기 위해, 써멀 매트는 영역에 따라 중공형으로 형성될 수 있다. 각 요소 바로 옆에 있는 접촉 부재가 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리를 조절하는 독립적인 탄성 수단을 포함할 때에는, 열 방출벽의 높이를 반드시 국부적으로 변동되도록 구성할 필요는 없을 것으로 보인다.
- 측벽들이 단일 부품으로 구성되어야 하는 것은 아니다.
- 엔빌로프의 부품은 단부벽들 중 하나를 포함할 수 있다.
- 접촉 부재는 엔빌로프의 측벽 또는 시밍 구조물과 단일 부품으로 되어 있다.
- 접촉 부재의 수량은 전술한 수량과 다를 수 있다. 상기 모듈은 예컨대 각 요소에 특정되는 접촉 부재를 포함할 수 있다.
- 접촉 부재의 일부는 열 절연성 소재로 제조될 수 있다.
- 접촉 부재의 형상(단면 등)은 전술한 형상에 한정되는 것은 아니다.
- 절연 시트(38)를 대신하거나 절연 시트를 보충하여, 써멀 매트가 유지벽(24)과 요소(14) 사이에 도입될 수 있다. 상기 모듈은, (접촉 부재가 전기 전도성 소재로 제조되지 않는 경우) 써멀 매트 및/또는 절연 시트를 포함하지 않을 수 있고 및/또는 엔빌로프는 금속이 아닌 전기 절연성 소재로 제조된다.
- 시밍 구조물은 선택적인 구성요소이다. 시밍 구조물의 형상과 통합하는 기능이 전술한 바대로 한정되는 것은 아니다.
이와 유사하게, 조립 방법에 있어서도, 조립 단계는 모듈 내에 요소들의 기능이 존재하는지 여부에 따라 변동될 수 있다. 조립 단계의 순서도 전술한 바로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 1에 도시되어 있는 모듈에 있어서, 단부벽(18b)은 단부벽이 부품(20)에 고정되기 바로 직전이나 전자 카드가 시밍 구조물에 조립되기 전에, 조립이 완료될 때에 모듈 코어에 고정될 수 있다. 플라이어나 유지 수단을 제거하는 방식도 전술한 방식과 다르게 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 전력 저장 요소(14; 114)를 포함하는 전력 저장 모듈(10; 100)로,
    - 상기 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기의 2개의 단부벽(18A; 18B)과 복수의 측벽을 갖는 폐쇄된 아웃라인을 구비하는 부품(20; 120)을 포함하는 엔빌로프(16; 116),
    - 적어도 하나의 전력 저장 요소와 기준벽(20A; 120A)으로 불리는 모듈의 측벽 사이에 위치하도록 의도되는 적어도 하나의 접촉 부재(22; 80; 122)로, 상기 부재는 기준벽(20A; 120A)과 인접한 제1 접촉면(24A; 86A; 126A) 및 상기 전력 저장 요소(들)(14; 114)과 인접한 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)을 포함하며, 상기 부재는 상기 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이의 거리가 변동될 수 있도록 구성되는, 적어도 하나의 접촉 부재(22; 80; 122)를 포함하는 전력 저장 모듈에 있어서,
    상기 전력 저장 모듈은 상기 거리의 변동을 제어하는 요소(22, 151)를 포함하고, 상기 요소(22, 151)는, 상기 접촉 부재(22; 80; 122)를 엔빌로프(16; 116) 내로 삽입하는 중에, 상기 거리의 변동을 제어하는 요소(22; 151)가 엔빌로프(16; 116)의 벽과 접촉할 때에, 상기 접촉 부재(22, 80, 122)의 제1 접촉면 및 제2 접촉면 사이의 거리의 변동이 자동으로 동작되도록 구성되며, 상기 접촉 부재(22, 80, 122)는 적어도 일부분이 열 전도성 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는, 전력 저장 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부재(22; 80; 122)는 제1 접촉면(24A; 86A; 126A), 제2 접촉면(30A; 84A; 124A) 및 상기 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)과 제2 접촉면(30A; 84A; 124A) 사이에 적어도 하나의 탄성 변형 가능한 부품(28; 88, 90; 126)을 포함하고, 상기 기준벽(20A; 120A) 및 상기 요소(들)(14; 114) 각각은 상기 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)과 제2 접촉면(30A; 84A; 124A) 사이의 거리가 상기 탄성 변형 가능 부품(28; 88, 90; 126)에 의해 변동될 수 있도록 상기 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)과 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)을 압박하기에 적합한 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엔빌로프의 측벽은 상기 전력 저장 요소들을 둘러싸는 크기로 폐쇄된 아웃라인을 구비하는 단일 부품(20; 120)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부품(20; 120)은 상기 측벽과 단일 부품으로 되는 단부벽을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    측벽을 포함하는 상기 부품(20)의 양 단부는 개방되어 있고, 상기 모듈은 각각이 독립된 부품으로 되어 있으며, 개방된 단부를 밀폐할 수 있는 2개의 단부벽(18A-18B)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 부재들(22) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 각각이 별개의 전력 저장 요소(14)와 인접하는 복수의 제2 접촉면(30A)을 포함하도록 구성되고, 상기 부재(들)는 제1 접촉면(24A)과 각각의 제2 접촉면(30A) 사이의 거리가 서로 독립되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 부재들(22; 80; 122) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 적어도 접촉면들(24A, 30A; 84A, 86A; 124A, 126A)과 직교하는 방향으로 탄형 변형될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 제1 또는 제2 접촉면, 및 적어도 하나의 탭(26)을 포함하며, 상기 탭(26)은 상기 주벽에 대해 경사진 암(28)을 포함하되, 상기 암의 단부에서 부분(30)이 제2 또는 제1 접촉면(30A)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 각각이 별개의 저장 요소(14)에 인접하도록 의도되는 복수의 제2 접촉면(30A)을 포함하도록 구성되고, 상기 부재(들)은 제1 접촉면(24A)과 각각의 제2 접촉면(30A) 사이의 거리가 서로 독립되도록 구성되며, 상기 접촉 부재(22) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 복수의 탭(26)을 포함하고, 상기 탭 각각은 전력 저장 요소(14)의 바로 옆에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 부재들(22; 122) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 상기 부재를 스트레스된 상태로 유지하는 수단(34; 92; 127)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유지 수단은, 적어도 하나의 전력 저장 요소(14; 114)에 부착되어 있는 상보적 수단(70; 151)과 연동하여 상기 유지 수단을 작동 또는 비작동시키는 하나 또는 그 이상의 블레이드 또는 플라이어 같은 기구적 수단(34; 127)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 부재들(22; 80; 122) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나와 상기 저장 요소들(14; 114) 또는 상기 저장 요소들 중 적어도 하나의 사이에 및/또는 상기 저장 요소들(14; 114) 또는 상기 저장 요소들 중 적어도 하나와 상기 기준벽과 마주하는 엔빌로프(16; 116)의 측벽(20B; 120B) 사이에 위치되며 전기 절연성인 적어도 하나의 요소(36; 38; 136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    엔빌로프의 하부벽 또는 상부벽으로 구성되는 하나의 기준벽(20A; 120A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 전력 저장 요소 각각을 수용하는 복수의 하우징을 포함하며, 전기 절연성 소재로 제조된, 적어도 2개의 저장 요소(14; 114)의 시밍 구조물(50; 150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 시밍 구조물(50)은,
    - 케이블(60)용 가이드 수단(58), 및/또는
    - 상기 요소들(14)에 연결되어 있는 상보적 수단과 연동할 수 있는 전기 커넥터를 수용하기 위한 수단(56), 및/또는
    - 전자 카드 상의 커넥터를 수용하기 위한 수단(68), 및/또는
    - 상기 전자 카드 및/또는 적어도 하나의 센서를 고정하기 위한 수단(64), 및/또는
    - 적어도 하나의 센서의 고정 수단 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 접촉 부재(22; 122) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나는 상기 부재를 스트레스된 상태로 유지하기 위한 유지 수단(34; 92; 127)을 포함하고, 상기 유지 수단은, 적어도 하나의 전력 저장 요소(14; 114)에 부착되어 있는 상보적 수단(70; 151)과 연동하여 상기 유지 수단을 작동 또는 비작동 시키는 하나 또는 그 이상의 블레이드 또는 플라이어 같은 기구적 수단(34; 127)을 포함하며, 상기 시밍 구조물(50)은 상기 접촉 부재들(22; 122) 또는 상기 접촉 부재들 중 적어도 하나의 기구적 수단(34; 127)과 연동하는 연동 수단(70; 151)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 저장 모듈.
  17. 엔빌로프(16; 116) 내에 복수의 전력 저장 요소(14; 114)를 수용하기 위한 전력 저장 모듈(10; 100)을 조립하는 방법으로,
    - 적어도 하나의 전력 저장 요소(14; 114) 및 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)과 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)을 포함하는 적어도 하나의 접촉 부재(22; 80; 122)를 상기 제1 및 제2 접촉면들 사이의 거리가 변동되도록, 상기 전력 저장 요소를 둘러싸는 크기로 폐쇄된 아웃라인을 구비하는 엔빌로프(16; 116)의 부품(20; 120) 내로 삽입하되, 상기 삽입은 상기 접촉 부재의 제2 접촉면(30A; 84A; 124A)이 상기 전력 저장 요소들 또는 상기 전력 저장 요소들 중 적어도 하나와 인접하며, 접촉면들 사이의 거리가 제1 거리와 동일하게 되도록 이루어지는, 삽입 단계,
    - 상기 제1 및 제2 접촉면 사이의 거리가 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리와 동일하게 되며, 상기 제1 접촉면(24A; 86A; 126A)은 엔빌로프 부품의 벽 중 기준벽(20A; 120A)으로 불리는 벽과 인접하도록, 상기 접촉 부재(22; 80; 122)의 구성을 조절하는 단계를 포함하는, 전력 저장 모듈 조립 방법에 있어서,
    상기 방법은 상기 삽입 단계 전에, 상기 접촉 부재(22; 122)와 상기 전력 저장 요소(들)(14; 114)를 연결하는 단계를 포함하고, 상기 연결 단계는 상기 접촉 부재의 기구적 수단(34; 35; 130)과 상기 저장 요소에 부착되어 있는 상보적 수단(70; 151)의 연동으로 종료되며, 엔빌로프 내로의 전력 저장 요소들과 접촉 부재들의 삽입은 동시에 수행되고, 상기 구성 조절 단계는 상기 기구적 수단과 상기 상보적 수단 간의 연동이 해제됨으로써 영향을 받는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈 조립 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 저장 요소 및 접촉 부재(22; 122)의 삽입 및/또는 연결 단계 전에, 적어도 2개의 저장 요소(14; 114)를 적어도 하나의 저장 요소를 각각 수용하기에 적합한 복수의 하우징(52)을 포함하는 시밍 구조물(50; 150) 내로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 모듈 조립 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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