KR102398359B1 - 모바일 작동 기계용 커패시터 모듈 - Google Patents

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마티 이스카니우스
테로 자베라이넨
미코 피이스파넨
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단포스 에디트론 오와이
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Abstract

커패시터 모듈은 적어도 하나의 커패시터 요소(101)와 상기 커패시터 요소를 냉각하기 위한 냉각 구조체(103)를 포함한다. 상기 커패시터 요소의 전기 말단(102a, 20b)들은 상기 냉각 구조체와 열-전도 관계를 형성하도록 상기 냉각 구조체에 기계적으로 연결됨으로써 상기 커패시터 요소의 전기 말단들 중 적어도 하나가 전기적으로 전도성 있는 물질로 이루어진 가요성 연결 요소(104a, 104b)를 통해 상기 냉각 구조체에 기계적으로 연결되도록 한다. 상기 가요성 연결 요소는 부하 및/또는 온도 상의 변화 및/또는 노화로 인해 상기 전기 말단들 사이의 거리(D)가 변화할 때 상기 해당하는 전기 말단이 상기 냉각 구조체에 대해 움직이도록 허용한다.

Description

모바일 작동 기계용 커패시터 모듈{A CAPACITOR MODULE FOR A MOBILE WORKING MACHINE}
본 발명은 정전 용량 에너지-저장부의 기본 구성 유닛으로 적합한 커패시터 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기기계 송전망을 포함하는 모바일 작동 기계에 관한 것이다.
전기기계 송전망은 일반적으로 하나 이상의 전기기계 및 전자 전력 컨버터를 포함한다. 전기기계 송전망은 전기기계들 중에 하나는 발전기로서 작동하고 전자 전력 컨버터는 발전기에 의해 생성된 전기 전압들을 하나 이상의 다른 전기기계들에 적합한 진폭과 주파수를 갖는 전기 전압들로 변환하도록 배열된 일련의 송전망일 수 있다. 발전기는 가령 디젤 엔진, 오토-사이클 엔진(Otto-cycle) 또는 터빈 엔진일 수 있는 연소 엔진과 함께 구동될 수 있다. 다른 전기기계들은 가령 모바일 작동 기계의 휠(wheel)들에 있는 전기 모터들일 수 있다. 전자 전력 컨버터는 중간 회로, 발전기와 중간 회로 사이의 컨버터 스테이지(converter stage), 그리고 중간 회로와 다른 전기기계들 사이의 하나 이상의 다른 컨버터 스테이지들을 포함한다. 또한 전기기계 송전망은 특히 높은 출력 전력이 필요할 때, 발전기가 연소 엔진을 보조하는 모터로서 종종 사용되는 병렬(parallel) 송전망일 수 있다. 이러한 경우, 전자 전력 컨버터는 일반적으로 중간 회로, 발전기와 중간 회로 사이의 컨버터 스테이지, 그리고 중간 회로와 하나 이상의 에너지-저장부 사이의 하나 이상의 컨버터를 포함한다.
상술한 중간 회로는 일반적으로 하나 이상의 커패시터 모듈을 포함하는 커패시터 에너지-저장부로, 각각의 커패시터 모듈은 하나 이상의 커패시터 요소들과 상기 하나 이상의 커패시터 요소들을 냉각하기 위한 냉각 구조체를 포함한다. 이러한 냉각 구조체는 일반적으로 주위 공기(ambient air)에 열을 전도하기 위한 냉각 핀(cooling fins)들 및/또는 가령 물 등의 냉각 유체를 전도하기 위한 냉각 채널들이 제공된 하나 이상의 열-싱크(heat sink) 요소들을 포함한다. 각각의 커패시터 요소는 전극 구조의 전극들 사이에 전하 분극(electric charge polarization)의 형태로 전기 에너지를 저장하기 위한 전극 구조를 포함한다. 전극 구조는 커패시터 요소의 전기 말단들에 연결되고, 전극 구조는 가령 알루미늄으로 이루어질 수 있는 케이싱(casing) 안에 배치될 수 있다. 많은 경우, 케이싱은 열-싱크 요소의 개구부(aperture)에 장착될 수 있다.
상술한 유형의 냉각 배열은 그러나 문제점이 없지않다. 그 중 하나는 케이싱과 열-싱크 요소 사이에 충분히 좋은 열 접촉 배열을 해야 한다는 것이다. 또 다른 문제점은 열 발생의 상당 부분이 전기 전류를 운반하는 전극 구조에서 발생하기 때문에, 전극 구조에서 케이싱으로의 열 전달 경로의 열 전도성은 매우 중요할 수 있다. 또한,전기 말단들 사이의 거리가 부하의 변화 및/또는 온도 및/또는 커패시터 요소의 노화 때문에 달라질 수 있기 때문에 커패시터 요소의 전기 말단들을 냉각 구조체에 연결함으로써 전극 구조와 냉각 구조체 사이에 좀 더 직접적인 열 전도성 관계를 제공하는 것 또한 어려울 수 있다. 전기 말단들 사이의 거리에 있어서의 변화들 때문에, 전기 말단들 중 하나에 연결된 냉각 구조체의 일부는 다른 전기 말단들에 연결된 냉각 구조체의 또 다른 부분에 대해 유연하게 지지되어야 한다. 이는, 가령 모바일 작동 기계의 경우 등의 흔들리는 환경에서는 문제가 될 수 있다.
이하, 다양한 발명의 실시예들의 몇몇 특징들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 간략한 요약을 제공한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개관은 아니다. 이는 발명의 주요한 또는 중대한 요소들을 식별하고자 한 것이 아니며, 발명의 범위를 한정하기 위한 것도 아니다. 이하 요약은 본 발명의 몇몇 개념들을 본 발명의 예시적 실시 예들에 대한 더 상세한 설명에 대한 서론으로서 단순화된 형태로 제공한다.
본 발명에 따라, 정전 용량 에너지-저장부의 기본 구성 유닛으로 적합한 새로운 커패시터 모듈을 제공하고자 한다.
커패시터 모듈은,
- 각각 전기 말들을 포함하는 커패시터 요소들,
- 상기 커패시터 요소들을 냉각하기 위한 냉각 구조체로서, 상기 커패시터 요소들의 전기 말단들은 상기 냉각 구조체와 열-전도 관계에 있도록 상기 냉각 구조체에 기계적으로 연결되어 있는, 냉각 구조체,
- 전기적으로 전도성 있는 물질로 이루어진 가요성 연결 요소들로서, 상기 커패시터 요소들 각각의 전기 말단들 중 적어도 하나는 상기 가요성 연결 요소들 중 하나를 통해 상기 냉각 구조체와 기계적으로 연결됨으로써 고려 대상인 상기 전기 말단이 상기 냉각 구조체에 대해 움직이도록 하는 가요성 연결 요소들,
- 상기 냉각 구조체와 하나 이상의 상기 가요성 연결 요소들 사이의 전기 절연 멤브레인, 및
- 전기적으로 전도성 있는 물질로 이루어지고 상기 커패시터 요소들 사이에 갈바니(galvanic) 연결을 제공하도록 배치됨으로써 상기 가요성 연결 요소들의 일 단부들이 연결판과 전기 절연 멤브레인 사이에 가압되도록 하는, 하나 이상의 연결판들을 포함한다.
상술한 바와 같이, 각각의 커패시터 요소의 전기 말단들 중 적어도 하나는 상기 가요성 연결 요소들 중 하나를 통해 상기 냉각 구조체에 기계적으로 연결된다. 따라서, 고려중인 커패시터 요소의 전기 말단들 사이의 거리가 변화할 때 상기 냉각 구조체에 대하여 고려중인 전기 말단이 움직일 수 있다. 따라서, 요구되는 유연성은 상기 전기 말단과 냉각 구조체 사이의 기계적 연결에 달려 있기 때문에 상기 냉각 구조체의 가요성 지지 부분들이 필요하지 않다.
본 발명에 따르면, 새로운 모바일 작동 기계 또한 제공된다. 본 발명에 따른 모바일 작동 기계는,
- 연소 엔진, 및
- 상기 연소 엔진과 하나 이상의 휠들 사이의 전기기계 송전망, 체인 트랙들 및/또는 상기 모바일 작동 기계의 다른 작동기(actuator)들을 포함한다.
상기 전기기계 송전망은 본 발명에 따른 하나 이상의 커패시터 모듈들을 포함하는 정전 용량 에너지-저장부를 포함한다.
상기 모바일 작동 기계는 상기 모바일 작동 기계의 유압 시스템과 상기 전기기계 송전망을 모두 냉각하도록 구성된 액체 냉각 시스템을 포함할 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다. 상기 모바일 작동 기계는 가령 트랙터, 버킷 충전기(bucket charger), 로드 드래그(road drag), 불도저(bulldozer), 또는 휠 및/또는 체인 트랙 또는 그 외 이동 수단을 구비한 작동 기계일 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예들이 첨부된 종속항들에 기재되어 있다.
구성 및 작동 방법에 있어서의 본 발명의 다양한 예시적 및 비제한적 실시 예들은 추가적인 목적과 그 이점들과 함께, 첨부된 도면들과 함께 읽었을 때 이하 구체적인 예시적 및 비제한적 실시 예들로부터 더 잘 이해되어질 것이다.
본 명세서에 사용된 "포함하다"라는 동사는 열린 제한 표현으로서 기재되지 않은 특징들의 존재를 배제하지도 요구하지도 않는다. 종속항들에 기재된 특징들은 명시적으로 달리 기재되어 있지 않은 한 상호 자유롭게 결합 가능하다. 또한, "하나의" 라는 단일 형태의 사용은 복수형의 가능성을 배제하지 않는다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예들 및 그 이점들은, 첨부한 도면을 참고하여, 예시적인 관점에서 더 상세히 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 커패시터 모듈을 도시한 도면이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예에 따른 커패시터 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예에 따른 모바일 작동 기계를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 예시적 실시 예들의 설명에 대한 서론으로서, 도 1a는 종래의 커패시터 모듈을 측면도이다. 도 1b는 커패시터 모듈의 상면도이다. 도 1a 및 도 1b를 보는 방향은 좌표계(190)의 도움으로 도시되었다. 커패시터 모듈은 전기 에너지 저장용 커패시터 요소(101)를 포함한다. 커패시터 요소는 전기 에너지를 전극 구조의 전극들 사이의 전하 분극 형태로 저장하기 위한 전극 구조를 포함한다. 전극 구조는 가령 제1 포일, 제2 포일, 및 상기 제1 포일과 제2 포일 사이에 건식(dry) 유전체 물질을 포함할 수 있다. 전극 구조는 애노드 포일, 캐소드 포일, 그리고 애노드 포일과 캐소드 포일 사이에 다공성 충진 물질을 포함함으로써 충진 물질에 액체 전해질이 침투되도록 할 수 있다. 이 경우, 커패시터 요소(101)는 전해질 커패시터이다. 또한, 전극 구조는 종종 "슈퍼 커패시터"라고 불리는 전기 이중층 커패시터 "EDLC"를 구성할 수 있다. 또한, 커패시터 요소(101)는 전극 구조의 전극들에 연결된 전기 말단(102a, 102b) 및 가령 알루미늄으로 이루어진 케이싱을 포함한다. 많은 경우, 케이싱은 전기 말단들 중 하나를 구성한다.
커패시터 모듈은 커패시터 요소(101)를 냉각시키기 위한 냉각 구조체(103)를 포함한다. 냉각 구조체는 가령 주위 공기에 열을 전도하기 위한 냉각 핀들 및/또는 액체나 기체 냉각 유체를 전도하기 위한 냉각 채널들을 포함할 수 있다. 액체 냉각 유체는 가령 물일 수 있고, 기체 냉각 유체는 가령 공기일 수 있다. 도 1a에 도시된 예시적 경우, 냉각 구조체(103)는 냉각 채널(106)들과 냉각 핀(107)들을 둘 다 포함한다. 커패시터 모듈은 전기 전도성 있는 물질로 이루어진 가요성 연결 요소(104a, 104b)들을 포함한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 커패시터 요소(101)의 전기 말단(102a, 102b)들은 가요성 연결 요소(104a, 104b)들을 통해 냉각 구조체(130)에 기계적으로 연결된다. 따라서, 전기 말단(102a, 102b)들은 부하 및/또는 온도의 변화 및/또는 커패시터 요소(101)의 노화 때문에 전기 말단들 사이의 거리(D)가 변화할 때 냉각 구조체(103)에 대해 움직일 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 예시적 커패시터 모듈에서, 각각의 가요성 연결 요소(104a, 104b)는 가령 구리나 알루미늄 등의 전기 전도성 물질로 된 구부러진 시트이다. 각각의 가요성 연결 요소의 제1 단부는 해당하는 전기 말단과 갈바니 접촉을 갖고, 가요성 연결 요소의 제2 단부는 냉각 구조체에 기계적으로 연결되고, 가요성 연결 요소의 중간 부분은 해당하는 전기 말단이 냉각 구조체에 대해 움직이는 상황에서 구부러지도록 배치된다. 이러한 예시적 경우에서, 가요성 연결 요소(104a, 104b)들은 전기 말단(102a, 102b)들로부터 냉각 구조체(103)로 열 전도성 경로들을 제공할 뿐만 아니라, 커패시터 요소(101)를 위한 기계적인 지지를 제공한다. 그러나, 각각의 가요성 연결 요소는 또한 얇은 구리 필라멘트들의 플렉서스(plexus)일 수 있고, 커패시터 요소의 기계적 지지를 제공하기 위한 다른 수단들이 있을 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 예시적 커패시터 모듈에서, 냉각 구조체(103)와 가요성 연결 요소(104a, 104b)들 사이에는 전기 절연 멤브레인(105)이 배치되어 냉각 구조체와 가요성 연결 요소들 사이에 갈바니 분리를 제공한다. 가요성 연결 요소(104a, 104b)들은 가요성 연결 요소(104a, 104b)들로부터 절연된 볼트(112)들의 도움과 전기 절연 워셔(washers, 113)들 및 부시(bush)들의 도움으로 멤브레인(105)에 대해 가압된다. 도 1a 및 도 1b에는 전기 절연 부시들이 도시되어 있지 않다. 전기 절연 멤브레인(105)은 가령 베르그퀴이스트사(Bergquist Company)에 의해 생산된 Sil-Pad® 400, Sil-Pad® K-10, 또는 Gap Pad® 1450일 수 있고, 또는 충분히 훌륭한 열 전도성 및 절연 파괴(dielectric breakthrough)에 대해 충분히 좋은 장벽을 제공하는 그 외 적합한 물질 또는 복합물일 수 있다. 또한, 냉각 구조체는 두 개의 별도의 열-싱크 요소들을 포함할 수 있고, 상기 열-싱크 요소들 중 하나 또는 모두는 각각의 가요성 연결 요소를 통해 커패시터 요소의 각각의 전기 말단에 대해 갈바니 연결을 가질 수 있기 때문에, 고려 중인 열-싱크 요소는 커패시터 요소의 각각의 전기 말단과 동일한 전기 잠재력을 가질 수 있다.
도 2a에서는 본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예에 따른 커패시터 모듈의 등척도이다. 도 2b에서는 어떻게 도 2a에 도시된 유형의 커패시터 모듈들이 상호 연결되어 큰 실체를 구성하는지를 도시하고 있다. 도 2c에서는 도 2a에 도시된 커패시터 모듈의 확대도이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 커패시터 모듈은 12개의 커패시터 요소들을 포함한다. 이중 6개는 도 2a에서, 201a, 201b, 201c, 201d, 201e 및 201f의 참조 부호로 표시된다. 커패시터 모듈들은 제1 열-싱크 요소(203a)와 제2 열-싱크 요소(203b)를 포함하는 냉각 구조체(203)에 기계적으로 연결된다. 제1 및 제2 열-싱크 요소들은 가령 물 등의 전도성 냉각 유체를 위한 냉각 채널(206)들을 포함한다. 커패시터 모듈은 가요성 연결 요소들을 포함하는데, 이 중 4개는 도 2c에서 참조 부호 204a, 204b, 204c 및 204d로 표시된다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 커패시터 요소들의 전기 말단들은 가요성 연결 요소들을 통해 냉각 구조체에 기계적으로 연결되어 가요성 연결 요소들의 제1 단부는 가령 용접이나 땜질(soldering)로 전기 말단들에 부착되고, 가요성 연결 요소들의 제2 단부들은 도 2c에 도시된 확대도를 통해 이해되어지는 바와 같이 제1 및 제2 열-싱크 요소(203a, 203b)들의 표면 상의 전기 절연 멤브레인(205a, 205b)들에 대해 가압된다. 전기 절연 멤브레인(205a, 205b)들은 가령 베르그퀴이스트사(Bergquist Company)에 의해 생산된 Sil-Pad® 400, Sil-Pad® K-10, 또는 Gap Pad® 1450일 수 있고, 또는 충분히 훌륭한 열 전도성 및 절연 파괴(dielectric breakthrough)에 대해 충분히 좋은 장벽을 제공하는 그 외 적합한 물질 또는 복합물일 수 있다.
도 2a 및 2c에 도시된 커패시터 모듈은 전기 전도성 물질로 이루어지고 커패시터 요소들 사이에 갈바니 연결들을 제공하도록 배치되어, 가요성 연결 요소들의 제2 단부들이 연결판들과 전기 절연 물질의 멤브레인들 사이에 가압되도록 하는 연결판들을 더 포함한다. 도 2c에서, 연결판들 중 하나는 참조 부호 208로 표시된다. 도 2c에서 볼 수 있는 바와 같이, 가요성 연결 요소(204b, 204c)들의 제2 단부들은 전기 절연 멤브레인(205b)과 연결판(208) 사이에서 가압된다. 이에 따라, 가요성 연결 요소(204b, 204c)들에 부착된 전기 말단들 사이에는 갈바니 연결이 있다. 도 2c를 보면 이해할 수 있듯이, 연결판들은 도 2a에서 참조 부호 201a-201f로 표시된 커패시터 요소들을 직렬로 연결하도록 배치되어, 가요성 연결 요소(204a, 204d)들은 직렬 연결의 출력 극들을 구성한다. 외부 시스템에 전기 연결들을 가능케 하기 위해, 커패시터 모듈은 말단 요소(214)들을 포함하는데, 그 중 하나는 가요성 연결 요소(204a)와 갈바니 접촉을 하도록 배치되고, 다른 하나는 가요성 연결 요소(204d)와 갈바니 접촉을 하도록 배치된다.
주지할 사실은, 커패시터 요소의 전기 연결에 따라, 커패시터 모듈들의 두 개 이상의 전기 말단들이 동일한 가요성 연결 요소의 도움으로 냉각 구조체에 기계적으로 연결될 수 있다는 것이다. 가령, 도 2a 및 도 2c에 도시된 예시적인 경우에서, 가요성 연결 요소(204a, 204c)들은, 커패시터 모듈(201a, 201b)들의 전기 말단들에 연결된 제1 단이 두 갈래로 갈라져서 전기 말단들이 서로 독립적으로 열-싱크 요소에 대해 움직이도록 구성된 단일 연결 요소로 대체될 수 있다. 따라서, 연결판(208)과 같은 연결판들의 필요성은 적합한 가요성 연결 요소들을 사용함으로써 피할 수 있다. 또 다른 한편으로, 가령 제조 및 생산 관리와 관련된 요소들이 있을 수 있고, 이러한 요소들을 비추어 볼때 커패시터 요소들의 전기 말단들 각각은 자신의 가요성 연결 요소에 부착되고 모든 가요성 연결 요소들은 상호 유사한 것이 유리할 수 있다.
도 2a 및 도 2c에 도시된 커패시터 모듈은 각각 전기 절연 물질을 포함하는 절연판(209a, 209b)들을 더 포함한다. 커패시터 모듈은 냉각 구조체를 향해 절연판들을 가압하기 위한 가압 장치(210)들을 포함한다. 도 2c로부터 이해되어지는 바와 같이, 가령 연결판(208)은 절연판(209b)과 가요성 연결 요소(204b, 204c)들의 제2 단부들 사이에 가압된다. 가압 장치(210)는 가압판(211a, 211b)들 및 가압판들을 가압하기 위한 볼트들을 포함하여, 절연판(209a, 209b)들, 연결판들, 말단 요소들(214), 가요성 연결 요소들의 제2 단부들, 및 전기 절연 멤브레인(205a, 205b)들에 의해 구성된 구조들이 가압판(211a, 211b)들과 열-싱크 요소들(203a, 203b) 사이에 가압되도록 한다. 도 2c에서, 볼트들 중 하나는 참조 부호 212로 표시된다. 원치 않는 갈바니 접촉들을 피하기 위해, 연결판들, 말단 요소(214)들, 및 가요성 연결 요소들의 제2 단부들은 볼트들과 접촉하지 않도록 형성된다.
절연판(209a, 209b)들은 연결판들과 갈바니 접촉을 형성하고 커패시터 요소들의 전압들을 나타내는 전기 신호들을 운반하도록 배치된 전기 전도체들을 포함하는 것이 바람직하다. 절연판(209a, 209b)들은 적합한 연결판들과 원하는 갈바니 접촉을 하기 위한 연결 패드들이 제공된 가령 인쇄회로기판 "PCB"들일 수 있다. 커패시터 요소들의 전압들을 나타내는 전기 신호들은 도 2a에 도시된 전자 시스템(215)에 적합한 배선들로 연결될 수 있다. 전자 시스템(215)은 커패시터 모듈의 총 전압이 직렬로 연결된 커패시터 요소들 사이에 균등하게 충분하게 배치되고 각각의 커패시터 요소의 전압이 안전 한계 미만이 되도록 모니터링하고 제어하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 전자 시스템(215)에는 커패시터 요소들의 전압들을 나타내는 데이터를 외부 제어 시스템에 전송하기 위한 수단이 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예에 따른 모바일 작동 기계(320)를 개략적으로 도시한 도면이다. 이 예시적 경우에서, 모바일 작동 기계는 버킷 충전기이나, 모바일 작동 기계는 트랙터, 로드 드래그, 불도저 또는 그 외 이동 수단을 갖는 휠 및/또는 체인 트랙들을 갖는 작동 기계가 될 수 있다. 모바일 작동 기계는 연소 엔진(321)을 포함하는데, 이는 가령 디젤 엔진, 오토-사이클 엔진 또는 터빈 엔진일 수 있다. 모바일 작동 기계는 연소 엔진(321) 사이에 전자기계 송전망(322) 및 모바일 작동 기계의 휠들을 포함한다. 도 3에서, 두 개의 휠들은 참조 부호 328 및 329들로 표시된다. 전기기계 송전망은 라우터(rotor)가 연소 엔진의 샤프트에 기계적으로 연결된 발전기(326)를 포함한다. 전기기계 송전망은 모바일 작동 기계의 휠들의 허브들에서 전자 전력 컨버터(327)와 전기 모터들을 포함한다. 도 3에서, 두 개의 전기 모터들은 참조 부호 330 및 331로 표시된다. 전자 전력 컨버터(327)는 발전기(326)에 의해 생성된 전기 전압을, 전기 모터들에 적합한 진폭들과 주파수들을 갖는 전기 전압들로 변환하도록 마련된다. 전기기계 송전망은 하나 이상의 커패시터 모듈들을 포함하는 정전 용량 에너지-저장부(323)를 더 포함한다. 각각의 커패시터 모듈들은 하나 이상의 커패시터 요소들과 하나 이상의 커패시터 요소들을 냉각하기 위한 냉각 구조체를 포함한다. 각각의 커패시터 요소의 전기 말단들은 냉각 구조체에 기계적으로 연결되어 각각의 커패시터 요소의 전기 말단들 중 적어도 하나가 가요성 연결 요소를 통해 냉각 구조체에 기계적으로 연결됨으로써 고려중인 커패시터 요소의 부하 및/또는 온도의 변화로 인해 및/또는 노화로 인해 전기 말단들 사이의 거리가 달라질 때 냉각 구조체에 대해 해당하는 전기 말단이 이동할 수 있도록 한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예에 따른 모바일 작동 기계는 액체 냉각 시스템(324)을 포함하고, 각각의 커패시터 모듈의 냉각 구조체는 액체 냉각 시스템(324)에 연결된 냉각 덕트(duct)들을 포함한다. 액체 냉각 구조체(324)는 전기기계 송전망(322)의 다른 부분들 및/또는 모바일 작동 기계의 유압 시스템(325) 및/또는 연소 엔진(321)을 냉각하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 실시 예에 따른 모바일 작동 기계는 정전용량 에너지-저장부(323)와 함께 연소 엔진(321)의 최대 전력을 초과하는 피크 전력 요구량에 대응하기 위해 사용될 수 있는 배터리 요소(332)를 포함한다.
상술한 설명에 제공된 특정 예들은 첨부한 청구항들의 적용 가능성 및/또는 해석을 제한하도록 해석되어서는 안된다.

Claims (9)

  1. 커패시터 모듈로서,
    - 각각 전기 말단(102a, 102b)들을 포함하는 커패시터 요소(101, 201a-201f)들,
    - 상기 커패시터 요소들을 냉각하기 위한 냉각 구조체(103, 203)로서, 상기 커패시터 요소들의 전기 말단들은 상기 냉각 구조체와 열-전도 관계에 있도록 상기 냉각 구조체에 기계적으로 연결되는, 냉각 구조체(103, 203),
    - 전기적으로 전도성 있는 물질로 이루어진 가요성 연결 요소(104a, 104b, 204a-204d)들로서, 상기 커패시터 요소들 각각의 전기 말단들 중 적어도 하나는 상기 가요성 연결 요소들 중 하나를 통해 상기 냉각 구조체와 기계적으로 연결됨으로써 고려 대상인 상기 전기 말단이 상기 냉각 구조체에 대해 움직이도록 하는, 가요성 연결 요소(104a, 104b, 204a-204d)들,
    - 상기 냉각 구조체와 하나 이상의 상기 가요성 연결 요소들 사이의 전기 절연 멤브레인(104, 205a, 205b), 및
    - 전기적으로 전도성 있는 물질로 이루어지고 상기 커패시터 요소들 사이에 갈바니 연결을 제공하도록 배치됨으로써 상기 가요성 연결 요소(204b, 204c)들의 일 단부들이 연결판(208)과 전기 절연 멤브레인(205b) 사이에 가압되도록 하는, 하나 이상의 연결판(208)들을 포함하고,
    상기 커패시터 모듈은 전기 절연 물질을 포함하는 하나 이상의 절연판(209a, 209b), 및 상기 냉각 구조체를 향해 상기 절연판들을 가압함으로써 상기 절연판들과 상기 가요성 연결 요소들의 단부들 사이에 상기 연결판들이 가압되도록 하는 가압 장치(210)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 연결 요소(104a, 104b)들 각각은 전기적으로 전도성 있는 물질 시트이며, 상기 가요성 연결 요소들 각각의 제1 단부는 대응하는 전기 말단과 갈바니 접촉을 하고, 상기 가요성 연결 요소들 각각의 제2 단부는 상기 냉각 구조체에 기계적으로 연결되고, 상기 가요성 연결 요소들 각각의 중간 부분은 대응하는 전기 말단이 상기 냉각 구조체에 대해 움직이는 상황이 발생하면 구부러지도록 마련되는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 절연판(209a, 209b)들은 상기 연결판들과 갈바니 접촉을 형성하고 상기 커패시터 요소들의 전압을 표시하는 전기 신호를 전송하도록 배치된 전기 전도체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 구조체(203)는,
    - 상기 가요성 연결 요소들의 제1 요소들에 의해 상기 커패시터 요소들의 전기 말단들 중 제1 말단들에 기계적으로 연결되는 제1 열-싱크 요소(203a), 및
    - 상기 가요성 연결 요소들의 제2 요소들에 의해 상기 커패시터 요소들의 전기 말단들 중 제2 말단들에 기계적으로 연결되는 제2 열-싱크 요소(203b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 구조체(103)는 냉각 유체를 전달하기 위한 냉각 채널(106, 206) 및 주위 공기에 열을 전도하기 위한 냉각 핀(107)들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 요소들은 각각 전기적인 이중층 커패시터인 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
  7. 모바일 작동 기계(320)로서,
    - 연소 엔진(321), 및
    - 상기 연소 엔진과 상기 모바일 작동 기계의 하나 이상의 작동기(actuator)들 사이의 전기기계 송전망(322)을 포함하고,
    상기 전기기계 송전망은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 커패시터 모듈을 적어도 하나 포함하는 정전용량 에너지-저장부(323)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 작동 기계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커패시터 모듈의 냉각 구조체는 냉각 유체를 전달하기 위한 냉각 채널들을 포함하고, 상기 모바일 작동 기계는 상기 커패시터 모듈의 냉각 채널들에 연결된 액체 냉각 시스템(324)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 작동 기계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액체 냉각 시스템은 상기 모바일 작동 기계의 유압 시스템(325)을 냉각하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모바일 작동 기계.
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