KR102501501B1 - 슈퍼 커패시터 모듈을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템 - Google Patents

슈퍼 커패시터 모듈을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 승강기의 구동 중 발생되는 회생제동 에너지를 저장하는 슈퍼 커패시터 모듈을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 승강기에 전원을 공급하는 상용 전원이 연결되는 컨버터와 인버터 사이에 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터; 및 DC-DC 컨버터에 직렬로 연결되며, 상용 전원을 보조하여 승강기로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터를 구비하는 슈퍼 커패시터 모듈;을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템을 제공한다.

Description

슈퍼 커패시터 모듈을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템{Energy storage system for elevator having supercapacitor modules}
본 발명은 승강기용 에너지 저장 시스템(Energy Storage system; ESS)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 승강기의 구동 중 발생되는 회생제동 에너지를 저장하는 슈퍼 커패시터 모듈을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
회생제동 에너지는 다양한 분야에서 생성되고 있으나, 이러한 회생제동 에너지를 효율적으로 활용하기 위한 어플리케이션(Application)별 에너지 저장 장치에 대한 개발은 미미한 수준이다.
예컨대 승강기는 상용 전원을 이용하여 전동기를 구동할 수 있도록 되어 있고, 제동시에는 전동기가 발전기로서 작동함으로써 이때 발생되는 회생제동 에너지를 전기저항의 열에너지로 소모시키거나 배터리를 이용하여 충전할 수 있다.
그런데 배터리를 이용하여 회생제동 에너지를 저장하는 경우에는, 배터리의 충방전 특성상 단시간에 발생하는 회생제동 에너지를 효과적으로 저장하지 못하여 효율이 매우 나쁘고 빈번한 충방전은 배터리 수명을 단축시켜 배터리의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 전기저항을 이용하는 경우 회생제동은 가능하나 전기에너지를 열로써 방출하여 소모해 버리는 단점이 있다.
공개특허공보 제2015-0086331호(2015.07.27.)
따라서 본 발명의 목적은 승강기의 제동 시 순간적으로 발생되는 회생제동 에너지를 효과적으로 저장하여 사용할 수 있는 슈퍼 커패시터 모듈을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 승강기에 전원을 공급하는 상용 전원이 연결되는 컨버터와 인버터 사이에 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터; 및 상기 DC-DC 컨버터에 직렬로 연결되며, 상기 상용 전원을 보조하여 상기 승강기로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터를 구비하는 슈퍼 커패시터 모듈;을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템을 제공한다.
상기 DC-DC 컨버터는 상기 승강기의 승강 속도에 반비례하게 전압을 제어할 수 있다.
상기 DC-DC 컨버터는 상기 승강기가 승강하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 낮게 제어하고, 상기 승강기가 정지하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 높게 제어할 수 있다.
상기 슈퍼 커패시터 모듈은 상기 승강기의 제동 시 발생되는 회생제동 에너지를 상기 DC-DC 컨버터를 통하여 전달받아 저장할 수 있다.
상기 슈퍼 커패시터 모듈은, 복수의 슈퍼 커패시터; 및 상기 복수의 슈퍼 커패시터를 관리하는 슈퍼 커패시터 관리 시스템;을 포함할 수 있다.
상기 복수의 슈퍼 커패시터는 각각, 전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자; 상기 축전 소자의 하부에 접합되는 하부 단자판; 한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 하부 단자판이 바닥면을 향하도록 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 삽입되어 내장되는 금속 소재로 제조된 관 형의 케이스; 상기 케이스의 개방부에 삽입되어 상기 축전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정되는 상부 단자판; 및 상기 상부 단자판과 상기 케이스 사이에 개재되는 고무 소재의 가스켓;을 포함할 수 있다.
상기 축전 소자는, 양극, 분리막, 음극, 및 전해액을 포함하며 와인딩된 전극 적층체; 상기 전극 적층체의 하부와 하부 단자판 사이에 개재되어 접합되는 바텀 인너 플레이트; 및 상기 전극 적층체의 상부와 상부 단자판 사이에 개재되어 접합되는 탑 인너 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 하부 단자판 및 상부 단자판은 각각 상기 바텀 인너 플레이트 및 탑 인너 플레이트에 레이저 용접 또는 초음파 용접으로 접합될 수 있다.
상기 상부 단자판은, 단자가 형성되고, 중심 부분에 체결 구멍이 형성된 단자판 몸체; 상기 체결 구멍 외측의 단자판 몸체의 상부면에 부착되며, 가장자리 부분에 상기 가스켓의 테두리와 컬링된 케이스의 상단부가 밀착되어 고정되는 절연판; 및 상기 체결 구멍에 체결되며, 상기 케이스 내부에서 발생되는 가스를 상기 체결 구멍을 통하여 외부로 배출시키는 가스 배출부;를 포함할 수 있다.
상기 가스 배출부는, 상기 체결 구멍의 하부에 삽입되는 고무 마개; 및 상기 고무 마개의 상부의 상기 체결 구멍에 결합되는 봉합 볼트;를 포함할 수 있다.
상기 단자판 몸체는 하부면과 연결되는 삽입 구멍과, 상기 삽입 구멍보다 넓은 내경을 가지며 봉합 볼트가 체결되는 볼트 체결 구멍을 포함하는 상기 체결 구멍이 형성될 수 있다.
상기 단자는 상기 단자판 몸체의 상부면의 중심 부분에서 돌출되게 형성되고, 상기 단자의 안쪽에 상기 체결 구멍이 형성되고, 상기 단자의 외측에 상기 단자보다는 낮게 상기 절연판이 위치한다.
상기 전극 적층체의 전해액은 상기 상부 단자판의 체결 구멍을 통하여 주입될 수 있다.
상기 가스켓의 고무 소재는 뷰틸고무일 수 있다.
본 발명은 또한, 승강기에 전원을 공급하는 상용 전원과 인버터 사이에 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터; 및 상기 DC-DC 컨버터에 직렬로 연결되며, 상기 상용 전원을 보조하여 상기 승강기로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터를 구비하는 슈퍼 커패시터 모듈;을 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템을 제공한다. 이때 상기 복수의 슈퍼 커패시터는 각각, 전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자; 상기 축전 소자의 하부에 접합되는 하부 단자판; 한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 하부 단자판이 바닥면을 향하도록 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 삽입되어 내장되는 금속 소재로 제조된 관 형의 케이스; 상기 케이스의 개방부에 삽입되어 상기 축전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정되는 상부 단자판; 및 상기 상부 단자판과 상기 케이스 사이에 개재되는 고무 소재의 가스켓;을 포함한다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은 승강기의 제동 시 순간적으로 발생되는 회생제동 에너지를 슈퍼 커패시터 모듈에 효과적으로 저장하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 포함하는 승강기 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 슈퍼 커패시터 모듈을 구비하는 에너지 저장 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 승강기 시스템의 회생운전 및 역행운전을 수행한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 도 2의 슈퍼 커패시터 모듈의 슈퍼 커패시터를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 A 부분의 확대도로서, 케이스의 상부에 상부 단자판이 고정된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 가스 배출부를 보여주는 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 포함하는 승강기 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 슈퍼 커패시터 모듈을 구비하는 에너지 저장 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 승강기 시스템(100)은 승강기(80)와 에너지 저장 시스템(70)을 포함한다.
승강기(80)는 인버터(83), 컨버터(85), 전동기(87), 탑승카(91) 및 균형추(93)를 포함할 수 있다. 승강기(80)는 상용 전원(81)을 공급받아 구동하게 되는데, 상용 전원(81)을 전동기(87)의 구동에 필요한 에너지로 변환하는 컨버터(83)와 인버터(85)가 상용 전원(81)에 직렬로 연결된다. 인버터(85)를 통과한 전원은 전동기(87)에 공급되어 탑승카(91)를 승강시키게 된다. 탑승카(91)는 풀리(89)를 매개로 균형추(93)와 연결될 수 있다. 전동기(87)는 풀리(89)를 회전시켜 탑승카(91)를 승강시킬 수 있다.
그리고 에너지 저장 시스템(70)은 승강기(80)의 제동 시 발생되는 회생제동 에너지를 전달받아 저장한다. 에너지 저장 시스템(70)은 상용 전원(81)을 보조하여 저장한 에너지를 승강기(80)의 구동 에너지로 공급할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(70)은 DC-DC 컨버터(71)와 슈퍼 커패시터 모듈(73)을 포함한다. DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)에 전원을 공급하는 상용 전원(81)이 연결되는 컨버터(83)와 인버터(85) 사이에 병렬로 연결된다. 그리고 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 DC-DC 컨버터(71)에 직렬로 연결되며, 상용 전원(81)을 보조하여 승강기(80)로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터(75)를 구비한다.
이때 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 승강기(80)의 제동 시 발생되는 회생제동 에너지를 DC-DC 컨버터(71)를 통하여 전달받아 저장한다. 슈퍼 커패시터 모듈(73)을 DC-DC 직렬로 연결함으로써, 상용 전원(81)을 보조하여 전력을 공급하도록 한다.
슈퍼 커패시터 모듈(73)과 상용 전원(81) 사이의 전압은 동일해야 하므로, 이를 제어하는 DC-DC 컨버터(71)를 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 출력단에 연결한다. 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 상용 전원(81)과 병렬로 연결되어 승강기(80)의 운행 중에 급격한 전력 변동이 일어나는 경우, 상용 전원(81)의 전력 변동이 심해지는 것을 방지하는 완충 작용을 담당할 수 있다.
DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)의 승강 속도에 반비례하게 전압을 제어할 수 있다. 예컨대 DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)가 승강하는 경우에 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 낮게 제어할 수 있다. DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)가 정지하는 경우에 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 높게 제어할 수 있다. 즉 DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)는 승강을 시작한 이후에 정지하기 때문에, 승강을 하는 경우에 회생제동 에너지를 최대한 흡수할 수 있도록 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 충분히 낮게 제어한다. 반대로 DC-DC 컨버터(71)는 승강기(80)가 정지하고 있는 경우에는 이후에 승강기(80)의 구동 시 슈퍼 커패시터 모듈(73)로부터 더 많은 전력을 요구할 것이 예상되기 때문에, 슈퍼 커패시터 모듈(73)의 전압을 충분히 높게 제어할 수 있다.
그리고 슈퍼 커패시터 모듈(73)은 복수의 슈퍼 커패시터(75)와, 복수의 슈퍼 커패시터(75)를 관리하는 슈퍼 커패시터 관리 시스템(77; Super Capacitor Management System; CMS)을 포함한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 승강기 시스템(100)의 에너지 절감을 확인하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이 회생운전 및 역행운전을 수행하였다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 승강기 시스템의 회생운전 및 역행운전을 수행한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 승강기에서 발생되는 회생제동 에너지의 사용으로 에너지를 20% 정도 절약할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(100)에 사용되는 슈퍼 커패시터(75)에 대해서 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 도 2의 슈퍼 커패시터 모듈의 슈퍼 커패시터(75)를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4의 A 부분의 확대도로서, 케이스(30)의 상부에 상부 단자판(40)이 고정된 상태를 보여주는 도면이다. 그리고 도 6은 도 4의 가스 배출부(51)를 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(75)는 축전 소자(10), 하부 단자판(20), 금속 소재로 제조된 관형의 케이스(30), 상부 단자판(40) 및 고무 소재의 가스켓(60)을 포함한다. 축전 소자(10)는 전기화학 에너지를 저장한다. 하부 단자판(20)은 축전 소자(10)의 하부에 접합된다. 케이스(30)는 한 쪽에 개방부(31)가 형성되어 있고, 하부 단자판(20)이 바닥면을 향하도록 개방부(31)를 통하여 축전 소자(10)가 삽입되어 내장된다. 상부 단자판(40)은 케이스(30)의 개방부(31)에 삽입되어 축전 소자(10)에 전기적으로 연결되며, 케이스(30)의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정된다. 그리고 가스켓(60)은 상부 단자판(40)과 케이스(30) 사이에 개재된다.
본 실시예에 따른 케이스(30) 형태에 따라 전기화학 에너지 저장장치(75)는 원통형 구조로 구현된 예를 개시하였지만, 사각기둥의 형태로 구현될 수도 있다.
여기서 축전 소자(10)는 권심(11; winding core)과, 권심(11)에 권취된 전극 적층체(13)를 포함한다. 전극 적층체(13)의 하부와 상부에 각각 바텀 인너 플레이트(15; bottom inner plate)와 탑 인너 플레이트(17; top inner plate)가 접합된다.
전극 적층체(13)는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함한다. 양극은 산화 반응에 의해 전자를 생성한다. 음극은 생성된 전자를 흡수하여 환원반응이 일어난다. 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되어 음극과 양극을 물리적으로 분리시켜 산화반응과 환원반응이 일어나는 장소를 격리하여 서로 구분한다. 전해액은 양극 및 음극에 전기에너지를 저장시키는 이온의 이동매개체이다. 이러한 전극 적층체(13)는 양극, 음극 및 분리막이 권심(11)을 중심으로 차례로 권취되어 전체적으로 원통 형상을 이룬다. 예컨대 전극 적층체(13)는 슈퍼 커패시터, 전기 이중층 커패시터(EDLC), 리튬 이온 커패시터(LIC)를 형성하는 셀 구조를 가질 수 있다.
케이스(30)는 축전 소자(10)를 외부와 격리시키기 위한 것으로, 축전 소자(10)의 종류에 따라 다양한 소재와 형상으로 제조될 수 있다. 케이스(30)는 관형으로, 한 쪽에 개방부(31)가 형성되고 반대쪽은 막혀 있는 형태를 갖는다. 케이스(30)는 개방부(31)를 통하여 축전 소자(10)가 삽입되어 내장될 수 있는 내부 공간(33)이 마련되어 있다. 케이스(30)의 소재로는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 주석 도금강 등의 금속 소재가 사용될 수 있다.
케이스(30)에서 "B"는 비딩 부분을 나타내고, "C"는 컬링 부분을 나타낸다. 비딩 부분은 케이스(30)의 외측면에서 안쪽으로 오목하게 형성된다. 컬링 부분은 케이스(30)의 상단을 C 자형으로 굽혀서, 가스켓(60) 및 절연판(49)에 밀착시켜 형성한다. 이로 인해 케이스(30)와 상부 단자판(40)은 전기적으로 이격되어 있다.
하부 단자판(20)은 축전 소자(10)의 하부에 접합되되, 바텀 인너 플레이트(15)를 매개로 접합된다. 하부 단자판(20)의 접합 방법으로 레이저 용접 또는 초음파 용접 방법이 사용될 수 있다.
상부 단자판(40)은 축전 소자(10)의 상부에 접합되되, 탑 인너 플레이트(17)를 매개로 접합된다. 상부 단자판(40)의 접합 방법으로 레이저 용접 또는 초음파 용접 방법이 사용될 수 있다.
이때 하부 단자판(20) 및 상부 단자판(40)은 케이스(30)와 동일한 금속 소재로 제조될 수 있다.
또한 바텀 인너 플레이트(15) 및 탑 인너 플레이트(17)는 전극 적층체(13)의 하부면 및 상부면과 각각 전면에 접합되어 전기적으로 연결된다. 또한 하부 단자판(20) 및 상부 단자판(40)은 바텀 인너 플레이트(15) 및 탑 인너 플레이트(17)를 통하여 전극 적층체(13)에 전기적으로 연결되기 때문에, 본 실시예에 따른 액시얼 타입의 슈퍼 커패시터(75)의 출력 특성을 향상시킬 수 있다.
이러한 상부 단자판(40)은 단자(47)를 구비하는 단자판 몸체(41), 절연판(49) 및 가스 배출부(51)를 포함한다. 단자판 몸체(41)는 상부에 단자(47)가 형성되고, 중심 부분에 체결 구멍(43)이 형성된다. 절연판(49)은 체결 구멍(43) 외측의 단자판 몸체(41)의 상부면에 부착되며, 가장자리 부분에 가스켓(60)의 테두리와 컬링된 케이스(30)의 상단부가 밀착되어 고정된다. 그리고 가스 배출부(51)는 체결 구멍(43)에 체결되며, 케이스(30) 내부에서 발생되는 가스를 체결 구멍(43)을 통하여 외부로 배출시킨다.
여기서 단자(47)는 단자판 몸체(41)의 상부면의 중심 부분에서 돌출되게 형성된다. 단자(47)의 안쪽에 체결 구멍(43)이 형성되고, 단자(47)의 외측에 단자(47)보다는 낮게 절연판(49)이 위치한다.
절연판(49)은 케이스(30)와 상부 단자판(40) 간의 전기적 쇼트를 방지한다. 절연판(49)은 컬링되는 케이스(30)의 상단부가 가스켓(60)과 함께 안정적으로 상부 단자판(40)에 안정적으로 밀착될 수 있도록 한다. 여기서 절연판(49)의 소재로는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PPS(polyphenylene sulfide), PEEK(polyetherether ketone) 또는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 등과 같은 플라스틱 소재가 사용될 수 있다.
가스 배출부(51)는 체결 구멍(43)의 하부에 삽입되는 고무 마개(53)와, 고무 마개(53)의 상부의 체결 구멍(43)에 결합되는 봉합 볼트(55)를 포함한다. 여기서 체결 구멍(43)은 단자판 몸체(41)의 하부면과 연결되는 삽입 구멍(44)과, 삽입 구멍(44)보다 넓은 내경을 가지며 봉합 볼트(55)가 체결되는 볼트 체결 구멍(45)을 포함한다. 봉합 볼트(55)는 중심 부분에 관통되게 구멍이 형성되어 있다.
봉합 볼트(55)는 고무 마개(53)를 눌러 체결 구멍(43)을 봉합하게 된다. 케이스(30)의 내부 공간(33)에서 가스가 발생되면, 가스는 고무 마개(53)를 봉합 볼트(55) 쪽으로 밀어올리게 된다. 가스에 의해 작용하는 압력에 의해 고무 마개(53)가 수축하여 고무 마개(55)와 삽입 구멍(44) 사이에 틈이 발생되면, 해당 틈을 통하여 가스가 빠져나가게 된다. 고무 마개(53)와 삽입 구멍(44) 사이의 틈을 통하여 빠져나간 가스는 봉합 볼트(55)에 형성된 구멍과, 봉합 볼트(55)와 볼트 체결 구멍 (45)사이에 틈을 통하여 외부로 배출된다.
그리고 어느 정도의 가스가 배출되면, 수축된 고무 마개(53)는 복원력에 의해 원래의 형태로 복원되어 삽입 구멍(44)을 다시 막게 된다.
한편 가스 배출부(51)를 통하여 체결 구멍(43)을 봉합하기 전에, 체결 구멍(43)을 통하여 전해액을 케이스(30)의 내부 공간(33)으로 주입할 수 있다. 이때 전해액의 주입은 상부 단자판(40)으로 케이스(30)의 개방부(31)를 봉합한 이후에 수행하는 것이 바람직하다. 전해액을 주입한 이후에, 가스 배출부(51)로 체결 구멍(43)을 봉합한다.
그리고 가스켓(60)은 케이스(30)와 상부 단자판(40) 사이에 전해액의 누액이 발생되는 억제한다. 가스켓(60)의 소재로는 뷰틸 고무가 사용될 수 있다.
이와 같이 케이스(30)의 개방부(31)를 통하여 하부 단자판(20), 축전 소자(10) 및 상부 단자판(40)이 케이스(30)의 내부 공간(33)에 삽입된 후, 가스켓(60)을 매개로 케이스(30)의 상단부가 비딩과 컬링으로 상부 단자판(40)에 밀착되어 케이스(30)의 개방부(31)를 봉합하게 된다. 즉 본 실시예에서는 상부 단자판(40)에 대한 용접 없이 비딩과 컬링으로 케이스(30)의 개방부(31)를 상부 단자판(40)으로 봉합할 수 있기 때문에, 케이스(30)의 개방부(31) 봉합을 보다 간소하게 수행할 수 있다. 또한 용접 없이 케이스(30)의 개방부(31)를 봉합할 수 있기 때문에, 기존의 용접 부분을 통한 전해액의 누액 문제를 해소할 수 있고, 외부의 충격에 대한 강성도 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(75)는 구조가 단단하여 제조 공정을 간소화할 수 있다. 즉 용접은 하부 및 상부 단자판(20,40)을 축전 소자(10)에 접합할 때만 수행하기 때문에, 기존에 비해서 용접 횟수를 많이 줄일 수 있다. 이로 인해 다수의 용접에 따른 용접 불량이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 용접 횟수를 줄임으로써, 슈퍼 커패시터(75)의 제조 공정을 간소화할 수 있고, 이로 인해 제조 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 이점도 있다.
그리고 본 실시예에 따른 슈퍼 커패시터(75)는 상부 단자판(40)에 설치되는 고무 마개(53)와 봉합 볼트(55)를 포함하는 가스 배출부(51)를 통하여 케이스(30)의 내부에서 발생되는 가스를 외부로 원활히 배출시킬 수 있기 때문에, 가스 배출부(51)의 구조를 간소화할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 축전 소자
11 : 권심
13 : 전극 적층체
15 : 바텀 인너 플레이트
17 : 탑 인너 플레이트
20 : 하부 단자판
30 : 케이스
31 : 개방부
33 : 내부 공간
40 : 상부 단자판
41 : 단자판 몸체
43 : 체결 구멍
44 : 삽입 구멍
45 : 볼트 체결 구멍
47 : 단자
49 : 절연판
51 : 가스 배출부
53 : 고무 마개
55 : 봉합 볼트
60 : 가스켓
70 : 에너지 저장 시스템
71 : DC-DC 컨버터
73 : 슈퍼 커패시터 모듈
75 : 슈퍼 커패시터
77 : 슈퍼 커패시터 관리 시스템
80 : 승강기
81 : 상용 전원
83 : 컨버터
85 : 인버터
87 : 전동기
89 : 풀리
91 : 탑승카
93 : 균형추
100 : 승강기 시스템

Claims (14)

  1. 승강기에 전원을 공급하는 상용 전원이 연결되는 컨버터와 인버터 사이에 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터; 및
    상기 DC-DC 컨버터에 직렬로 연결되며, 상기 상용 전원을 보조하여 상기 승강기로 전력을 공급하는 복수의 슈퍼 커패시터를 구비하는 슈퍼 커패시터 모듈;을 포함하되,
    상기 슈퍼 커패시터 모듈은,
    복수의 슈퍼 커패시터;
    상기 복수의 슈퍼 커패시터를 관리하는 슈퍼 커패시터 관리 시스템;을 포함하고,
    상기 복수의 슈퍼 커패시터는 각각,
    전기화학 에너지를 저장하는 축전 소자;
    상기 축전 소자의 하부에 접합되는 하부 단자판;
    한 쪽에 개방부가 형성되어 있고, 상기 하부 단자판이 바닥면을 향하도록 상기 개방부를 통하여 상기 축전 소자가 삽입되어 내장되는 금속 소재로 제조된 관 형의 케이스;
    상기 케이스의 개방부에 삽입되어 상기 축전 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 상단부에 대한 비딩(beading) 및 컬링(curling)으로 고정되는 상부 단자판; 및
    상기 상부 단자판과 상기 케이스 사이에 개재되는 고무 소재의 가스켓;을 포함하며,
    상기 상부 단자판은,
    단자가 형성되고, 중심 부분에 체결 구멍이 형성된 단자판 몸체;
    상기 체결 구멍 외측의 단자판 몸체의 상부면에 부착되며, 가장자리 부분에 상기 가스켓의 테두리와 컬링된 케이스의 상단부가 밀착되어 고정되는 절연판; 및
    상기 체결 구멍에 체결되며, 상기 케이스 내부에서 발생되는 가스를 상기 체결 구멍을 통하여 외부로 배출시키는 가스 배출부;
    를 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는 상기 승강기의 승강 속도에 반비례하게 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 DC-DC 컨버터는 상기 승강기가 승강하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 낮게 제어하고, 상기 승강기가 정지하는 경우에 상기 슈퍼 커패시터의 전압을 높게 제어하는 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슈퍼 커패시터 모듈은 상기 승강기의 제동 시 발생되는 회생제동 에너지를 상기 DC-DC 컨버터를 통하여 전달받아 저장하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 축전 소자는,
    양극, 분리막, 음극, 및 전해액을 포함하며 와인딩된 전극 적층체;
    상기 전극 적층체의 하부와 하부 단자판 사이에 개재되어 접합되는 바텀 인너 플레이트; 및
    상기 전극 적층체의 상부와 상부 단자판 사이에 개재되어 접합되는 탑 인너 플레이트;
    를 포함하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부 단자판 및 상부 단자판은 각각 상기 바텀 인너 플레이트 및 탑 인너 플레이트에 레이저 용접 또는 초음파 용접으로 접합되는 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가스 배출부는,
    상기 체결 구멍의 하부에 삽입되는 고무 마개; 및
    상기 고무 마개의 상부의 상기 체결 구멍에 결합되는 봉합 볼트;를 포함하고,
    상기 단자판 몸체는 하부면과 연결되는 삽입 구멍과, 상기 삽입 구멍보다 넓은 내경을 가지며 봉합 볼트가 체결되는 볼트 체결 구멍을 포함하는 상기 체결 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단자는 상기 단자판 몸체의 상부면의 중심 부분에서 돌출되게 형성되고, 상기 단자의 안쪽에 상기 체결 구멍이 형성되고, 상기 단자의 외측에 상기 단자보다는 낮게 상기 절연판이 위치하는 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극 적층체의 전해액은 상기 상부 단자판의 체결 구멍을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가스켓의 고무 소재는 뷰틸고무인 것을 특징으로 하는 승강기용 에너지 저장 시스템.

  14. 삭제
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