KR102480964B1 - 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슈퍼 캐패시터 모듈을 구성하는 배터리 셀의 일면에 부착되어 사용되며, 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로 마련되는 플레이트형 단자로서, 상기 배터리 셀의 단자와 연결되도록 배터리 셀의 일면에 부착되어 배터리 셀의 전류를 전달하는 단자부; 상기 단자부의 일측에 마련되어 열을 전도하는 열전도부 및 상기 열전도부의 측면에서 돌출 형성되며, 상기 배터리 셀을 정렬하기 위한 정렬부재가 삽입되는 정렬부를 포함하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈에 관한 것이다.

Description

배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈{Plate-type terminal of a super capacitor module with alignment function of battery cells and a super capacitor module including the same}

본 발명은 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈에 관한 것으로, 특히 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈에 관한 것이다.

배터리는 다양한 전자기기의 전력원으로 이용되고 있다. 전기 자동차나 기타 용도로 사용되는 배터리는 필요한 용량에 따라 수 십 개 또는 백 개 이상의 단위 배터리 셀(Battery cell)이 집합된 배터리 팩으로 구성된다.

배터리의 사용 효율을 높이기 위해서는 배터리 셀들의 전압 레벨을 동일하게 유지하는 것이 필요하고, 이를 위해서 배터리 관리 시스템(battery management system: BMS)이 구비되어 배터리 팩의 각 배터리 셀들을 충전 또는 방전하면서 각 셀의 전압을 적정한 레벨로 유지시킨다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV), 수소전기차(FCEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 슈퍼 캐패시터 모듈이 사용된다.

슈퍼 캐패시터 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 슈퍼 캐패시터 모듈의 배터리 셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.

이러한 슈퍼 캐패시터 모듈을 구성하는 배터리 셀들은 충방전이 가능한 이차전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 특히, 상기 전지모듈에 널리 사용되는 파우치형 전지의 라미네이트 시트는 열전도성이 낮은 고분자 물질로 표면이 코팅되어 있으므로, 배터리 셀 전체의 온도를 효과적으로 냉각시키기 어려운 실정이다.

충방전 과정에서 발생한 전지모듈의 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전지모듈의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다. 따라서, 고출력 대용량의 배터리팩에는 그것이 내장되어 있는 배터리 셀들을 냉각시키는 냉각시스템이 필요하다.

한편, 파우치형 슈퍼 캐패시터 모듈은 다수로 마련되는 배터리 셀이 정렬되어 구성되는데, 이때 배터리 셀을 프레임에 의해 고정되어 정렬된다. 그러나, 프레임은 다수의 배터리 셀을 뭉치는 역할만 할 뿐, 실질적으로 배터리 셀 간의 미세한 정렬은 하지 못하며, 특히 배터리 셀이 많아질수록 배터리 셀간의 압착력에 의해 위치가 조금씩 틀어지는 것을 방지하지 못한다.

배터리 셀간의 정렬이 일정치 않을 경우 전류 전달이 용이하지 않을 수 있고, 배터리 효율이 낮아질 수 있기 때문에, 이를 개선할 수단이나 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리 셀에 부착되어 배터리 셀간의 전류 전달과 냉각 기능을 구현할 수 있는 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자를 구성함에 있어, 배터리 셀의 정렬기능을 함께 갖추어 배열된 배터리 셀 간의 면 일치가 이루어지도록 정렬을 할 수 있는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈을 제공하는데 목적을 둔다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자는, 슈퍼 캐패시터 모듈을 구성하는 배터리 셀의 일면에 부착되어 사용되며, 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로 마련되는 플레이트형 단자로서, 상기 배터리 셀의 단자와 연결되도록 배터리 셀의 일면에 부착되어 배터리 셀의 전류를 전달하는 단자부; 상기 단자부의 일측에 마련되어 열을 전도하는 열전도부 및 상기 열전도부의 측면에서 돌출 형성되며, 상기 배터리 셀을 정렬하기 위한 정렬부재가 삽입되는 정렬부를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 정렬부는, 상기 열전도부의 측면 중심에서 돌출되는 하나의 정렬부를 포함하여 하나 이상으로 마련되거나, 상기 열전도부의 측면 중심을 기준으로 상측인 측면 상측부와 하측인 측면 하측부에서 각각 돌출되는 하나씩의 정렬부를 포함하여 복수로 마련될 수 있다.

또한, 상기 정렬부로 삽입되는 정렬부재는, 와이어(wire), 바(bar), 파이프(pipe)형 중 하나의 형태로 마련되며, 파이프형으로 마련될 경우, 냉각 유체의 유동로로 사용될 수 있다.

또한, 상기 정렬부재가 파이프형으로 마련되면서 복수로 구비될 경우, 서로 연결되어 히트싱크 형태를 이룰 수 있다.

또한, 상기 정렬부로 삽입되는 정렬부재는, 상기 배터리 셀의 정렬 후 탈거될 수 있으며, 상기 정렬부재가 삽입된 후 탈거되는 정렬부재 삽입홀은 공기유동로로 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼 캐패시터 모듈은, 소정의 길이를 가지며 길이 양단부 중 하나 이상의 단부에는 전극 리드가 마련되는 프레임; 상기 프레임을 따라 일렬로 배열 설치되는 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀의 일면에 각기 부착되어, 복수의 배터리 셀 사이 또는 배터리 셀과 프레임 전극 리드 사이에서 전류를 전달하는 플레이트형 단자; 상기 프레임의 각 단부와 배열 최 외측 배터리 셀 사이에 개재되는 탄성부재 및 상기 배터리 셀을 제어하는 제어기판을 포함하며, 상기 플레이트형 단자는, 상기 배터리 셀의 단자와 연결되도록 배터리 셀의 일면에 부착되어 배터리 셀의 전류를 전달하는 단자부; 상기 단자부의 일측에 마련되어 열을 전도하는 열전도부 및 상기 열전도부의 측면에서 돌출 형성되며, 상기 배터리 셀을 정렬하기 위한 정렬부재가 삽입되는 정렬부를 포함하며, 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈은, 전류 전달과 냉각 기능을 구현할 수 있는 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자를 구성함에 있어, 배터리 셀의 정렬기능을 함께 갖추어 배열된 배터리 셀 간의 면 일치가 이루어지도록 정렬을 할 수 있다.

이로 인해, 배터리 셀간의 전류 전달이 용이하게 하여, 배터리 효율을 높일 수 있다.

또한, 위에서 언급된 본 발명의 실시 예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 슈퍼 캐피시터 모듈의 일부 구성을 분해한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자를 보여주는 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 열 변화 수단에 의해 열이 전달되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플레이트형 단자를 평면 방향에서 바라보아 열전도부에 형성되는 절연층을 보여주는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 정렬부재를 정렬부에 삽입하여 배터리 셀을 정렬하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 슈퍼 캐피시터 모듈을 측면에서 바라보아 도 6의 정렬에 따른 배터리 셀의 상면과 하면 일치를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 슈퍼 캐패시터 모듈을 평면에서 바라보아 도 6의 정렬에 따른 배터리 셀의 양측면 일치를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 연결파이프를 통해 정렬부재를 히트싱크로 사용하는 방식을 예시하는 도면이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자 및 이를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자를 포함하는 슈퍼 캐패시터 모듈의 사시도이며, 도 2는 도 1의 슈퍼 캐피시터 모듈의 일부 구성을 분해한 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈(1)은, 프레임(10), 배터리 셀(20), 플레이트형 단자(30), 탄성부재(40) 및 제어기판(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 프레임(10)은 소정의 길이를 갖도록 구성될 수 있으며, 단일 프레임으로 형성되거나 복수의 프레임이 조합을 이루어 형성될 수 있다. 바람직하게는 배터리 셀(20)의 장착이 용이하도록 보수의 프레임이 조합을 이룰 수 있으며, 복수의 프레임은 도면에 도시된 바와 같이 정면 프레임(11), 후면 프레임(12), 바닥 프레임(13), 상면 프레임(14)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 바닥 프레임(13)과 상면 프레임(14)은 각각 정면 프레임(11)과 후면 프레임(12)에 조립되는 형태이거나 일체로 형성되는 것이 모두 가능할 수 있다.

그러나, 상술한 복수의 프레임의 형태는 일례에 불과한 것으로, 상기에 한정되지는 않으며, 프레임(10)의 구성은 다양하게 조성될 수 있다.

프레임(10)의 양단부 중 하나 이상의 단부에는 전극 리드(11a)가 마련될 수 있다. 즉, 프레임(10)의 양단부를 정면 프레임(11)과 후면 프레임(12)이 구성할 경우, 전극 리드(11a)는 정면 프레임(11)과 후면 프레임(12) 중 하나 이상에 마련될 수 있다.

전극 리드(11a)는 배터리 셀(20)이 일렬로 배열을 이룰 때 최 외측에 위치한 배터리 셀(20)과 연결될 수 있으며, 이로 인해 배터리 셀(20)로부터 전류를 공급받아 전극 리드(11a)에 접속하는 장치로 전달할 수 있다.

여기서, 전극 리드(11a)는 배터리 셀(20)과 직접적으로 연결될 수도 있으나, 바람직하게는 플레이트형 단자(30)를 매개로 하여 연결될 수 있다. 본 발명은 상기의 플레이트형 단자(30)를 포함하는 데 일 특징이 있는 것으로, 플레이트형 단자(30)에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

배터리 셀(20)은 복수로 마련되어 프레임(10)을 따라 일렬로 배열 설치될 수 있다. 여기서, 배터리 셀(20)은 전류의 공급을 위해 단자(미도시)를 갖도록 형성되는데, 배터리 셀의 단자는 위치는 한정되지 않으나 바람직하게는 배터리 셀(20)에 내재되는 내면 단자일 수 있다.

배터리 셀(20)이 내면 단자를 가짐으로써 단자의 노출을 최소화할 수 있고, 후술하는 플레이트형 단자(30)가 일면에 부착될 수가 있다.

한편, 플레이트형 단자(30)가 부착되는 배터리 셀(20)은 일렬로 배열 시에 플레이트형 단자(30)간 마주하지 않도록 배열될 수 있다. 즉 인접한 배터리 셀(20) 사이에는 1개의 플레이트형 단자(30)만 위치되도록 배터리 셀(20)이 배열될 수 있는 것이다.

플레이트형 단자(30)는 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로서, 각 배터리 셀(20) 일면에 부착되어 배터리 셀(20)의 단자(미도시)와 연결될 수 있다. 이는, 플레이트형 단자(30)가 배터리 셀(20)의 전류를 공급받을 수 있음을 의미한다.

여기서, 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 티타늄 등의 다른 금속이나 탄소복합소재 등 설정되는 열전도성과 전기전도성에 맞춰진다면 다른 소재의 사용도 가능할 수 있다.

플레이트형 단자(30)는 부착된 배터리 셀(20)로부터 전류를 공급 받아 타 배터리 셀(20)로 전류를 전달할 수 있으며, 최 외측에 배치된 배터리 셀(20)의 플레이트형 단자(30)일 경우 부착된 배터리 셀(20)로부터 전류를 공급 받아 프레임(10)의 전극 리드(11a)로 전류를 전달할 수 있다.

한편, 플레이트형 단자(30)는 상기와 같이 전류를 공급하는 것 외에 방열 또는 흡열이 용이하도록 구성될 수 있으며, 제어기판(50)의 제어신호를 배터리 셀(20)로 전달하여 배터리 셀(20)이 제어하도록 하면서 배터리 셀(20)의 상태신호를 제어기판(50)으로 전달하여 배터리 셀(20)을 모니터링하도록 구성될 수 있다.

이에 대한 자세한 설명들은 도 3내지 도 9를 참조하여, 플레이트형 단자(30)의 각 구성을 설명하면서 함께 설명하기로 한다.

탄성부재(40)는 프레임(10)의 각 단부와 배터리 셀(20)의 배열 중 최 외측 배터리 셀(20) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 탄성부재(40)는 프레임(10)을 지지 삼아 배터리 셀(20)을 압축 방향으로 압착하여 배터리 셀(20) 간의 밀착성을 높이면서 배터리 셀(20)과 프레임(10) 사이를 완충할 수 있다. 이러한 탄성부재(40)는 판 스프링, 코일 스프링 등 다양한 형태를 이룰 수 있다.

제어기판(50)은 배터리 셀(20)과 연결되어 배터리 셀(20)을 제어 할 수가 있다. 또한, 제어기판(50)은 연결된 배터리 셀(20)로부터 상태신호를 전송 받아 배터리 셀(20)의 상태를 감지할 수 있으며, 이를 통해 배터리 셀(20)의 모니터링을 수행할 수도 있다.

여기서, 배터리 셀(20)의 상태신호는 배터리 셀(20)의 작동여부나 배터리 셀(20)의 배터리 잔량 등에 대한 상태신호 일 수 있으며, 제어기판(50)은 플레이트형 단자(30)를 매개로 제어기판(50)과 연결되어 배터리 셀(20)을 제어하거나 배터리 셀(20)로부터 상태신호를 전송 받아 모니터링을 수행할 수 있다.

제어기판(50)은 배터리 셀(20)의 상태 감지 시에 이상 여부를 감지할 경우 LED로 발광하거나 스피커로 소리를 발산하고, 또는 연결된 사용자 단말로 문자 등을 전송하는 등 다양한 방식으로 알림을 수행하도록 구성되어, 배터리 셀(20)의 모니터링이 수행될 수가 있다.

도 3은 도 1의 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자를 보여주는 도면이며, 도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 열 변화 수단에 의해 열이 전달되는 상태를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플레이트형 단자를 평면 방향에서 바라보아 열전도부에 형성되는 절연층을 보여주는 개략도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 정렬부재를 정렬부에 삽입하여 배터리 셀을 정렬하는 과정을 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명의 슈퍼 캐피시터 모듈을 측면에서 바라보아 도 6의 정렬에 따른 배터리 셀의 상면과 하면 일치를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 슈퍼 캐패시터 모듈을 평면에서 바라보아 도 6의 정렬에 따른 배터리 셀의 양측면 일치를 보여주는 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 연결파이프를 통해 정렬부재를 히트싱크로 사용하는 방식을 예시하는 도면이다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 플레이트형 단자(30)는 단자부(31), 열전도부(32) 및 정렬부(33)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 단자부(31)는 평판 형태로서 배터리 셀(20)의 마련된 단자와 연결되도록 배터리 셀(20)의 일면에 부착될 수 있다. 이때, 단자부(31)는 열전도성과 전기전도성을 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재 등으로 마련되어 배터리 셀(20)의 전류를 전달받아 타 배터리 셀(20)이나 전극 리드(11a)로 전달하도록 구성될 수 있다.

열전도부(32)는 단자부(31)의 일측에 마련될 수 있으며, 바람직하게는 단자부(31)의 연장선상에 있는 평판 형태로 마련될 수 있다. 이때, 열전도부(32)는 단자부(31)와 같이 열전도성과 전기전도성을 갖는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재 등으로 마련되어 단자부(31)와 열전도부(32)가 마주하는 공간이나 장치 사이에서 열을 전도하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 열전도부(32)가 공기층과 마주할 경우, 단자부(31)가 전류를 전달하는 과정에서 발생되는 열을 공기층으로 방출하도록 구성될 수 있으며, 혹여 단자부(31)에서 발생되는 온도보다 높은 온도의 열을 방출하는 장치와 마주할 경우, 해당 장치에서 발생되는 열을 단자부(31)로 전도하도록 구성될 수 있다.

이를 이용하여, 열전도부(32)는 인접한 위치에 열 변화 수단(60)이 마련될 수 있다.

열 변화 수단(60)은 단자부(31)보다 높은 온도를 형성하는 마련되는 발열체이거나 단자부(31)보다 낮은 온도를 형성하도록 마련되는 냉각체로서, 발열체로 마련될 경우 열전도부(32)를 매개로 단자부(31)로 열을 공급하도록 형성될 수 있고, 냉각체로 마련될 경우 열전도부(32)를 매개로 단자부(31)의 열을 공급받도록 형성될 수 있다.

즉, 열전도부(32)는 인접한 위치에 설치되는 열 변화 수단(60)의 열 변화에 따라 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 단자부(31)의 열을 방출시키거나 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 단자부(31)로 열을 공급하도록 구성될 수 있으며, 이러한 열전도부(32)의 작동을 하도록 만드는 열 변화 수단(60)은 공냉, 수냉 또는 냉매식의 냉각파이프나, 히트싱크, 히터, 전열소자 등 열 변화를 줄 수 있는 다양한 수단으로 마련될 수 있다.

상기와 같은 열 변화 수단(60)은 일례에 불과한 것으로 반드시 마련되는 것은 아니며, 열 변화 수단(60)이 마련되지 않을 경우 열전도부(32)는 상술한 바와 같이 공기층과 마주하도록 구성되어 단자부(31)의 열을 공기층으로 방출하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명은 후술하는 정렬부(33)로 삽입되는 정렬부재(33b)가 파이프형으로 마련될 경우, 파이프형의 정렬부재(33b)가 열 변화 수단(60)으로서의 작용을 하여 열 변화 수단(60)을 따로 마련하지 않을 수도 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 정렬부(33)를 설명할 때에 후술하기로 한다.

한편, 열전도부(32)는 도 5에 도시된 바와 같이 후술하는 절곡부(32b) 및 정렬부(33)와 함께 표면에 절연층(32a)을 형성하도록 표면처리 될 수 있다. 표면에 절연층(32a)이 형성되도록 표면처리된 열전도부(32)는 냉각 시 발생할 수 있는 결로 등의 수분으로 인한 쇼트 발생 등을 미연에 방지할 수가 있다.

여기서, 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재일 경우, 열전도부(32)는, 하드 아노다이징(Hard Anodizing) 공정으로 표면처리 될 수 있다. 하드 아노다이징 공정으로 표면처리되는 열전도부는 표면에 산화알루미늄(Al₂O₃) 피막층을 형성하게 되는데 이 산화알루미늄 피막층이 절연층(32a)의 역할을 할 수 있다.

보다 구체적으로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재로 마련되는 열전도부(32)에 양극(Anode)으로 걸쳐 희석-산의 액으로 전해하면, 양극에서 발생하는 산소에 의해 열전도부(32)의 표면에 강하게 밀착되는 산화알루미늄 피막층이 형성된다. 이 산화알루미늄 피막층은, 내식성, 내마모성, 전기적 절연성 등의 특성을 가져 쇼트 방지를 수행하는 절연층(32a)의 역할을 할 수 있는 것이다.

더불어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면에 하드 아노다이징 공정을 수행할 경우, 열전도부(32)의 경도가 강화될 수 있고, 염수를 포함한 수분에 매우 강한 성질을 지닐 수도 있다.

또한, 열전도부(32)는 배터리 셀(20)의 일측면으로 절곡되는 절곡부(32b)를 포함하여 구성될 수도 있다. 절곡부(32b)는 단자부(31)에서 열전도부(32)에 이르는 평면 상의 맨 끝단에 위치하여 배터리 셀(20)의 일측면으로 절곡되도록 형성되어 열전도부(32)의 열 전달 면적을 넓히고 플레이트형 단자(30)를 배터리 셀(20) 상에 일정하게 정렬시킬 수 있다.

이때, 절곡부(32b)는 열전도부(32)에서 연장되는 부분에 있어서 후술하는 정렬부(33)가 형성되지 아니한 부분들로 구성할 수 있다. 즉, 열전도부(32)에서는 절곡부(32b)와 정렬부(33)가 함께 연장되는데, 이 경우 절곡부(32b)는 정렬부(33) 외에 나머지 부분들을 절곡부(32b)로 구성할 수 있는 것이다.

이러한 구성에 대해서는, 정렬부(33)를 설명할 때에 한번 더 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이 정렬부(33)는 열전도부(32)의 측면에서 돌출 형성될 수 있다. 또한, 정렬부(33)는 배터리 셀(20)을 정렬하기 위한 정렬부재(33b)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 정렬부(33)는 정렬부재(33b)가 삽입되는 정렬부재 삽입홀(33a)을 마련할 수 있다.

정렬부(33)로 정렬부재(33b)가 삽입되면, 삽입된 정렬부재(33b)에 의해 플레이트형 단자(30)가 배터리 셀(20)의 배열방향 가상의 라인을 따라 동일한 위치에 있도록 정렬되고, 결국 플레이트형 단자(30)가 부착된 복수의 배터리 셀(20)들도 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 서로 상면과 하면이나 양측면이 동일한 위치에 맞춰지도록 배열이 형성될 수 있다. 즉, 어느 특정한 배터리 셀(20)이 상측이나 양측방으로 돌출되지 않도록 형성될 수 있는 것이다.

이는, 프레임(10)에 대한 배터리 셀(20)의 장착 시 배터리 셀(20)이 흐트러지지 않도록 하여 배터리 셀(20)의 장착을 용이하게 하도록 하며, 전류 전달라인이 지그재그로 형성되지 않고 어느 일정한 라인에 맞춰지는 형태로서 전류 전달을 보다 원활하게 할 수 있는 장점이 있다.

이때, 정렬부(33)는 열전도부(32)의 측면 중심에서 돌출되는 하나의 정렬부(33)를 포함하여 하나 이상으로 마련되거나, 열전도부(32)의 측면 중심을 기준으로 상측인 측면 상측부와 하측인 측면 하측부에서 각각 돌출되는 하나씩의 정렬부(33)를 포함하여 복수로 마련될 수 있다.

즉, 정렬부(33)는 하나 이상으로 마련될 수 있는데, 하나로 마련될 경우에는 측면 중심에 하나가 돌출될 수 있으며, 복수로 마련될 경우에는 측면 중심에 하나가 돌출되거나 측면 상측부와 측면 하측부에 각각 돌출되는 한쌍의 정렬부를 필수로 하여, 추가적으로 다른 정렬부(33)를 마련할 수가 있다.

이는, 배터리 셀(20)의 정렬을 균형적으로 하기 위함으로 이때, 측면 상측부 측면 하측부에 각각 돌출되는 한쌍의 정렬부는 배터리 셀(20)의 균형적인 정렬을 위해 높이 방향으로 서로 대칭되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 도면과 같이 정렬부(33)는 열전도부(32)의 측면 중심, 측면 상측부, 측면 하측부에 모두 마련됨이 바람직하다.

여기서, 정렬부(33)가 형성되지 아니한 부분은 상술한 절곡부(32b)가 마련되어 플레이트형 단자(30)를 배터리 셀(20)의 일측면과 정렬하도록 구성될 수 있다.

정렬부(33)에 삽입되어 배터리 셀(20)의 정렬을 수행하는 정렬부재(33b)는 와이어(wire), 바(bar), 파이프(pipe)형 중 하나의 형태로 마련될 수 있으며, 이들은 유연성이 낮은 강성 소재로 마련될 수 있다.

이때, 정렬부재(33b)가 파이프(pipe)형으로 마련될 경우에는 단순히 정렬부재로서가 아닌, 냉각 유체의 유동로로 사용될 수도 있다. 즉, 파이프 형 정렬부재(33b)는 냉각 공기, 냉매, 냉각수 등의 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급 수단(미도시)과 연결되어 냉각 유체를 전달받을 수 있고, 냉각 유체의 유동 시 열전도부(32)와의 열 교환이 이루어지도록 할 수 있다.

이를 통해, 정렬부재(33b)는 냉각 기능을 하는 열 변화 수단(60)으로서의 작용을 할 수가 있으며, 따로 열 변화 수단(60)을 마련할 필요가 없는 것이다.

정렬부재(33b)가 냉각 유체의 유동로로 사용할 경우, 먼저는 정렬부재(33b)로 삽입되어 배터리 셀(20)의 정렬과 프레임(10)으로의 장착이 완료된 이후 정렬부재(33b)를 냉각 유체 공급 수단과 연결시켜 사용할 수 있으나, 이는 일례에 불과한 것으로 조립 순서는 달리 형성될 수도 있다.

한편, 정렬부재(33b)가 파이프형으로 마련되면서 복수로 구비되어, 냉각 유체의 유동로로 사용될 경우에는, 도 9에 도시된 바와 같이 각 정렬부재(33b)가 연결파이프(33c)에 의해 서로 연결되어 라디에이터 그릴과 같은 히트싱크 형태를 이룰 수도 있다. 이를 통해, 냉각 유체는 배터리 셀(20) 배열의 일측에서 순환하면서 배터리 셀(20)을 고루 냉각시킬 수가 있다.

그러나, 상술한 구성들은 일례에 불과한 것으로, 도면에는 도시되지 않았으나 정렬부재(33b)는 정렬부(33)에 삽입된 채로 사용되는 것만이 아닌, 배터리 셀(20)의 정렬이 완료된 이후에는 탈거되도록 형성될 수도 있다.

정렬부재(33b)를 정렬부(33)에서 탈거시켜 사용할 경우에는 정렬부재(33b)가 삽입되었던 정렬부재 삽입홀(33a)이 공기유동로로 사용될 수 있고, 이 경우, 상술한 열 변화 수단(60)으로 배터리 셀(20)의 열 변화를 조절할 수 있다.

아울러, 플레이트형 단자(30)는 연결부(34)를 더 포함할 수도 있다. 연결부(34)는 배터리 셀(20)을 제어하는 제어기판(50)과 단자부(31) 사이를 연결하도록 구성되는 것으로, 플레이트형 단자(30)에서 제어기판(50) 설치 방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다.

이때, 연결부(34)는 도면에 열전도부(32)에서 돌출되는 것으로 도시되었으나, 이는 상부 프레임(10)을 피해 제어기판(50)에 연결되기 위함으로, 제어기판(50)에 따라 돌출 위치는 달라질 수 있어 돌출 위치는 한정되지 아니한다.

제어기판(50)은 연결부(34)를 매개로 배터리 셀(20)에 접속하여 배터리 셀(20)을 제어하거나, 배터리 셀(20)의 상태를 모니터링 하도록 구성될 수 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

1 : 슈퍼 캐패시터 모듈
10 : 프레임
11 : 정면 프레임
11a : 전극 리드
12 : 후면 프레임
13 : 바닥 프레임
14 : 상면 프레임
20 : 배터리 셀
30 : 플레이트형 단자
31 : 단자부
32 : 열전도부
32a: 절연층
32b : 절곡부
33 : 정렬부
33a : 정렬부재 삽입홀
33b : 정렬부재
33c : 연결파이프
34 : 연결부
40 : 탄성부재
50 : 제어기판
60 : 열 변화 수단

Claims (7)

1. 슈퍼 캐패시터 모듈을 구성하는 배터리 셀의 일면에 부착되어 사용되며, 열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로 마련되는 플레이트형 단자로서,
   평판 형태로 배터리 셀의 일면에 부착되고, 배터리 셀에 내재된 내면 단자와 연결됨으로써 배터리 셀의 전류를 전달하는 단자부;
   상기 단자부로부터 배터리 셀의 모서리에 도달하는 연장선상에 평판 형태로 마련되어 상기 단자부에 열을 전도하는 열전도부 및
   상기 열전도부의 측면에서 돌출 형성되며, 상기 배터리 셀을 정렬하기 위한 정렬부재가 삽입되는 정렬부를 포함하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정렬부는,
   상기 열전도부의 측면 중심에서 돌출되는 하나의 정렬부를 포함하여 하나 이상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 정렬부는,
   상기 열전도부의 측면 중심을 기준으로 상측인 측면 상측부와 하측인 측면 하측부에서 각각 돌출되는 하나씩의 정렬부를 포함하여 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 정렬부로 삽입되는 정렬부재는,
   와이어(wire), 바(bar), 파이프(pipe)형 중 하나의 형태로 마련되며,
   파이프형으로 마련될 경우, 냉각 유체의 유동로로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 정렬부재가 파이프형으로 마련되면서 복수로 구비될 경우,
   서로 연결되어 히트싱크 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 정렬부로 삽입되는 정렬부재는,
   상기 배터리 셀의 정렬 후 탈거될 수 있으며,
   상기 정렬부재가 삽입된 후 탈거되는 정렬부재 삽입홀은 공기유동로로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 정렬기능을 갖춘 슈퍼 캐패시터 모듈의 플레이트형 단자.
   
7. 소정의 길이를 가지며 길이 양단부 중 하나 이상의 단부에는 전극 리드가 마련되는 프레임;
   상기 프레임을 따라 일렬로 배열 설치되는 복수의 배터리 셀;
   상기 복수의 배터리 셀의 일면에 각기 부착되어, 복수의 배터리 셀 사이 또는 배터리 셀과 프레임 전극 리드 사이에서 전류를 전달하는 플레이트형 단자;
   상기 프레임의 각 단부와 배열 최 외측 배터리 셀 사이에 개재되는 탄성부재 및
   상기 배터리 셀을 제어하는 제어기판을 포함하고,
   상기 플레이트형 단자는,
   평판 형태로 배터리 셀의 일면에 부착되고, 배터리 셀에 내재된 내면 단자와 연결됨으로써 배터리 셀의 전류를 전달하는 단자부;
   상기 단자부로부터 배터리 셀의 모서리에 도달하는 연장선상에 평판 형태로 마련되어 상기 단자부에 열을 전도하는 열전도부 및
   상기 열전도부의 측면에서 돌출 형성되며, 상기 배터리 셀을 정렬하기 위한 정렬부재가 삽입되는 정렬부를 포함하며,
   열전도성과 전기전도성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 슈퍼 캐패시터 모듈.

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