KR20100100943A - 초대용량 저장 유닛을 수용하기 위한 트레이를 포함하는 전기 공급 장치 - Google Patents

초대용량 저장 유닛을 수용하기 위한 트레이를 포함하는 전기 공급 장치 Download PDF

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KR20100100943A
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파비앙 겔링
로저 아바디아
패트릭 롱디에
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발레오 에뀝망 엘렉뜨리끄 모떼르
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Abstract

본 발명은 열을 발산하기 쉬운 적어도 하나의 초대용량 전기 에너지 저장 유닛(20)이 배치되어 있는 열전도성 재료로 제조된 트레이(34)를 포함하는 자동차용 전력 공급 장치(10)에 관한 것으로서, 상기 트레이(34)는 유닛(20)에 의해 방출된 열을 전도하도록 관련 하우징(44)의 벽의 내부면과 저장 유닛(20) 사이의 간극없이 개재된 열전도성 수지 또는 열전도성 접착제로 제조되는 열도전층(54)의 존재로 인하여, 적어도 하나의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하는 적어도 하나의 하우징(44)을 포함하고 있다.

Description

초대용량 저장 유닛을 수용하기 위한 트레이를 포함하는 전기 공급 장치{ELECTRICAL POWER SUPPLY DEVICE COMPRISING A TRAY FOR ACCOMMODATING ULTRA-HIGH CAPACITY STORAGE UNITS}
본 발명은 열을 발산할 수 있는 적어도 하나의 초대용량 전기 에너지 저장 유닛이 마련되어 있는 트레이를 포함하는 자동차용 전기 공급 장치에 관한 것으로, 상기 트레이는 적어도 하나의 전기 에너지 저장 유닛을 수용하기 위한 적어도 하나의 리셉터클을 포함하고 있다.
이러한 유형의 장치의 수 많은 예가 공지되어 있다.
이러한 전기 공급 장치는, 전기 기계와 통상적인 열기관을 조합시킨 전기 및/또는 하이브리드 유형의 자동차 전기 기계를 공급하기 위해 사용되는데, 이러한 자동차 전기 기계에 있어서, 자동차 배터리를 재충전하고 온-보드 네트워크에 전력을 공급하도록 동역학적 에너지를 회복할 수 있게 하는 것이 중요하다. 이러한 기능은 일반적으로 회복 제동(recuperative braking)으로 알려져 있다. 예를 들어, 금속 수소화물(metal hydride)류의 배터리가 사용된다.
그러나, 이러한 전기 공급 장치에는 많은 문제점이 있다.
사실상, 에너지 저장 유닛은 많은 충전 및 방전 사이클을 경험한다. 예를 들어, 자동차를 시동할 때, 매우 강한 전기 방전이 발생된다. 또한, 예를 들어 에너지 저장 유닛은 회복 제동 기간 동안에 고강도 전류로 충전된다.
방전 운전 동안에 전류가 방출될 때, 또는 충전 운전 동안에 전류가 저장될 때에, 초대용량 저장 유닛은 통상적인 배터리보다 더 많은 열을 방출한다. 방출되는 열의 양은 충전 또는 방전 동안에 순환되는 전류의 강도에 비례한다.
또한, 특히 차량을 도심에서 주행할 때 운전자가 빈번하게 차량을 멈추고 재시동을 걸어야 할 때, 이러한 충전 및 방전 사이클은 매우 빠른 속도로 서로 연속될 수 있다.
그러나, 저장 유닛이 전류를 효과적으로 저장할 수 있기 위해, 저장 유닛은 최대 작동 온도 이하로 유지되어야만 한다.
충전 및 방전 사이클이 서로로부터 신속하게 뒤따를 때, 저장 유닛의 온도는 최대 작동 온도를 초과하여 급격하게 상승될 수 있다. 저장 유닛이 폐쇄된 트레이에 내장되어 있기 때문에, 저장 유닛의 온도 상승이 더 빨라진다.
또한, 각 저장 유닛의 유효 수명은 유닛이 노출되는 온도 변동에 의존한다. 이에 따라, 각 저장 유닛의 구성에 따르면, 하나의 저장 유닛이 다른 것보다 더 강한 온도 변동이 걸리는 것이 일반적이다. 따라서, 이 저장 유닛은 다른 저장 유닛에 비해 더 짧은 유효 수명을 갖는다.
단일 저장 유닛에 결함이 있으면, 다른 저장 유닛이 계속 작동되더라도, 동시에 모든 저장 유닛을 교체하는 것이 더 간단하다. 이에 따라, 불필요한 비용이 발생하게 된다.
본원 발명은 종래 기술의 전술한 단점을 극복하기 위한 것이다.
이러한 단점을 제거하기 위해, 본 발명은 첫째로 저장 유닛에 의해 내측 표면으로부터 상기 리셉터클의 벽의 외측 표면으로 발산된 열을 전도하도록 열전도성 재료로 제조되며, 둘째로 트레이는 적어도 하나의 저장 유닛을 수용하도록 각각 구성된 복수의 리셉터클로 분할되며, 각 리셉터클의 벽은 상기 열전도성 재료로 제조되는 전술한 유형의 전기 공급 장치에 있어서, 열전도성 접착제 또는 열전도성 수지로 제조된 열 도전층이 유극없이 관련 리셉터클의 벽의 내측 표면과 저장 유닛 사이에 개재되어, 저장 유닛에 의해 발산된 열을 리셉터클의 벽의 내측 표면에 직접 전도하는 것을 특징으로 하는 전술한 유형의 전기 공급 장치를 제안한다.
본 발명에 의하면, 에너지 저장 유닛의 온도는 균일하고, 열이 양호하게 방출된다. 열전도성 수지 또는 열전도성 접착제는 동시에 온도가 변화하지 않으면서 상태(고체-액체)를 변화시키는 파라핀과 같은 온도 조절 재료와 달리 상태가 변화하지 않는다.
일반적으로 온도 조절 재료인 파라핀을 사용하여 열을 저장하고, 약간 변화되는 온도 부근까지 과열을 제한한다.
적용할 수 있는 것과 같은 수지 또는 접착제와 본 발명에 따른 열전도성 트레이는 더 넓은 범위에 걸쳐 변화되는 온도 부근 까지의 과열을 제한하기 위해 사용된다. 본 발명에 따른 해결방안은 열을 보다 양호하고 신뢰성 있게 배출할 수 있게 하는 것이다.
또한, 에너지 저장 유닛 및/또는 리셉터클 사이에 프랑스 특허 문헌 제 2 883 670 호에 기재되어 있는 것과 같은 탄성 칼라와 같은 특별한 스페이서가 제공되어야만 하도록 파라핀은 그 상태 변화시에 액화된다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 수지 또는 접착제는 고체 상태로 남아 있고, 에너지 저장 유닛을 결합시키기 위해 사용되기 때문에, 이 스페이서는 제거된다.
본 발명에 따른 해결방안은 부품의 개수를 감소시킬 수 있게 하는 것으로, 간단하고 경제적이다.
분리 또는 조합하여 취한 본 발명의 다른 특징에 따르면,
상기 열전도성 수지와 열전도성 접착제는 전기 절연성이고,
상기 열전도성 수지는 상기 리셉터클의 벽과 상기 저장 유닛 사이에 주입되며,
상기 열전도성 수지는 리셉터클의 저장 유닛에 결합하도록 주입 후에 경화되고,
상기 경화된 열전도성 수지는 탄성적으로 변형가능하며,
상기 경화된 열전도성 수지는 가요성이고,
상기 경화된 열전도성 수지는 점착성이며,
상기 리셉터클은 벽을 분할하고,
각 리셉터클은 리셉터클의 외측 표면이 트레이의 외측 표면을 형성하도록 각각의 벽을 포함하며,
상기 리셉터클의 외측 표면은 파형이고,
상기 리셉터클은 블라인드이고, 전기 에너지 저장 유닛은 열전도성 접착제 층에 의해 블라인드 리셉터클의 베이스에 결합시키고,
상기 접착제는 전기 절연성이고,
상기 리셉터클은 수직으로 배치되고, 열전도성 수지는 리셉터클의 수직 높이의 80% 미만을 따라 연장되며,
상기 리셉터클은 종방향 또는 횡방향으로 배치되고, 열전도성 수지는 리셉터클의 수직 높이의 80% 미만을 따라 연장되고,
열전도성 수지는 리셉터클의 수직 높이의 대체로 50%를 따라 연장되며,
상기 열전도성 수지 층의 두께는 2mm 또는 그 미만이고,
상기 수지 또는 접착제의 두께는 대체로 1mm에 해당하며,
상기 리셉터클은 한 쌍의 전기 에너지 저장 유닛을 수용하는 리셉터클이고, 상기 전기 에너지 저장 유닛은 타원형을 갖는 공통 수용 리셉터클에 인접하게 배치되고,
상기 공통 수용 리셉터클은 전체적으로 "8"자 형상이며,
상기 각 리셉터클은 전체적으로 "8"자 형상이고,
상기 리셉터클은 횡방향 및/또는 종방향으로 배치되고, 에너지 저장 유닛 및 트레이를 위한 캡을 구성하는 커버에 의해 폐쇄된 트레이에 속하고,
상기 트레이는 금속으로 제조된다.
다른 특징은 첨부 도면과 관련하여 제공된 이하의 발명의 상세한 설명을 고려해보면 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 공급 장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 교시에 따라 제조된 트레이와, 이 트레이를 수용하도록 구성된 저장 유닛을 도시하는 분해 사시도,
도 3은 도 2의 트레이에 수용되어 있는 저장 유닛을 도시하는 평면도,
도 4는 도 3의 단면 평면 4-4에 따른 단면도,
도 5는 도 3의 단면 평면 5-5에 따른 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제조된 트레이를 도시하는 도 4와 유사한 도면,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제조된 트레이를 도시하는 도 5와 유사한 도면,
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 제조된 트레이를 도시하는 평면도,
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 하우징에 대한 분해 사시도,
도 10은 도 9의 하우징의 횡단면도,
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 하우징에 대한 분해 사시도,
도 12는 도 11의 하우징에 대한 분해 사시도,
도 13은 도 12의 전기 에너지 저장 유닛의 지지 트레이에 대한 정면도,
도 14는 본 발명의 제 6 실시예에 대한 단면도,
도 15는 본 발명의 제 7 실시예에 대한 개략 정면도,
도 16 및 도 17은 본 발명의 변형예에 대한 도 15와 유사한 도면.
이하의 발명의 상세한 설명에서, 비제한적으로 도면에서 "L, V, T" 삼면체에 의해 지시되는 종방향, 수직방향, 횡방향이 사용될 것이다.
발명의 상세한 설명에서, 동일한 도면 부호는 동일 또는 유사한 기능이 있는 부품을 지시한다.
도 1에는 본 발명에 따라 제조된 자동차용 전기 공급 장치(10)의 조립체가 도시되어 있다.
상기 전기 공급 장치(10)는 적어도 하나의 회전 전기 기계(12)를 자동차의 적어도 하나의 배터리(16)에 연결시키도록 구성되어 있다. 상기 회전 전기 기계(12)에는 센서(14)가 마련되어 있고, 상기 기계(12)는 예를 들어 열기관을 시동시키거나, 또는 자동차의 적어도 하나의 휠을 구동하기 위한 전기 모터로서 기능을할 수 있고, 및/또는 예를 들어 제동 동안에 자동차의 동적 에너지를 회복시키기 위한 전기 제너레이터로서 기능을 할 수도 있다. 얼터네이터-스타터(alternator-starter)로 알려진 이 기계는 가역적이다. 이 기계는 발명의 상세한 설명의 나머지 부분에서 비제한적인 예로서 취해진다.
얼터네이터-스타터는 가역성 얼터네이터이고, 이것은 첫째로 특히 적어도 하나의 배터리를 재충전하기 위해 및/또는 적어도 하나의 자동차 온-보드 네트워크의 소비자를 공급하기 위해, 전기 제너레이터 모드로 작동될 때, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있고, 둘째로 특히 자동차의 내연기관 또는 열기관을 시동하기 위해, 그리고 본 발명의 일 실시예에 따라 열기관이 정지되는 것을 방지하거나 또는 자동차의 적어도 하나의 휠을 구동하기 위해, 스타터 모드로 알려져 있는 전기 모터 모드로 작동될 때, 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시킨다는 것을 기억하여야 한다.
이러한 얼터네이터 스타터는 브랜치(branch)를 포함하는 인버터에 속하는 전류 정류기 수단을 포함하고 있다. 이 전류 정류기 수단은 인버터의 브랜치에 끼워맞춰지고, 예를 들어 프랑스 특허 문헌 제 2 745 444 호 및 제 2 745 445 호에 기재되어 있는 바와 같이 전자 명령 및 제어 유닛에 의해 제어되는 MOSFET 타입의 트랜지스터로 구성되어 있다.
이러한 전자 명령 및 제어 유닛은 기계의 회전자 각도 위치에 있어서 센서(14)로부터 얻은 신호를 수신하고, 또한 MOSFET 타입의 트랜지스터를 제어하는 파워 요소인 소위 드라이버(driver)를 포함하고 있다. 일 실시예에 따르면, 이러한 드라이버는 인버터의 MOSFET 타입의 트랜지스터를 포함하는 파워 스테이지에 속하고, 이에 따라 전기 제너레이터 모드에서 소위 AC/DC 가역 교류-직류 전기 컨버터를 구성한다. 전기 모터 모드에 있어서, 인버터의 MOSFET 트랜지스터는 기계의 고정자의 권취부를 전파(full wave)로 커맨드하기 위해 전부 또는 제로에 기초하여 제어되고, PWM(펄스 폭 변조)로 알려져 있는 초핑 기법(chopping technology)를 사용하여 변형예로서 가변 펄스 폭을 가진 명령에 의해 제어된다.
제어 요소는 더 낮은 파워를 가진 제어 스테이지에 속한다.
일 실시예에 따르면, 파워 스테이지는 MOSFET 타입의 트랜지스터와 드라이버와 같은 파워 요소를 지탱하는 전자 파워 보드를 포함하고, 제어 스테이지는 제어 요소를 지탱하는 전자 제어 보드를 포함한다.
전술한 문헌에 있어서, 얼터네이터-스타터는 다상(polyphase)이다. 일 실시예에 따르면, 국제 특허출원 공개 공보 WO-A-02/08.334 호와 WO-A-03/088.471 호에 기재되어 있는 바와 같이, 얼터네이터 스타터는 적어도 2개의 전기 에너지 저장 유닛을 포함하는 자동차용 구성에 속한다. 이러한 저장 유닛 중 하나가 배터리이며, 다른 것으로는 수퍼 커패시터, 즉 울트라 커패시티로 알려진 높은 값을 가진 커패시터가 있다.
국제 특허출원 공개 공보 WO 02/080334 호에 있어서, 전기 공급 장치는 상이한 전압을 갖는 온-보드 네트워크에 속하는 2개의 배터리에 회전 전기 기계를 연결시키도록 구성되어 있다.
이러한 경우에, 울트라 커패시터는 후술하는 바와 같은 복수의 울트라 커패시터 요소 에너지 저장 유닛을 포함한다. 스타터 모드(전기 모터 모드에서 작동됨)에서, 이러한 구성으로 인해 제너레이터 모드에서보다 더 높은 전압을 가진 얼터네이터-스타터를 공급할 수 있다.
이러한 유형의 구성은 제동 동안에 에너지를 회복시킬 수 있게 하고, 2개의 전기 분배 네트워크와, 적어도 하나의 스위치 또는 2개의 스위치를 가진 회로와, 전압을 변환시킬 수 있고 2개의 상이한 전압에서 작동되는 DC/DC 컨버터로 알려져 있는 직류/직류 컨버터를 포함하고 있다.
더 상세하게는, 이들 문헌을 참고하면, 인버터는 전자식 전류 컨버터인 것을 알게 될 것이다.
상기 장치는 배터리에 전기적으로 접속되는 간단한 얼터네이터와 같은 회전 전기 기계를 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이 얼터네이터는 지면에 접속되는 제 1 단자와 회로에 접속되는 제 2 단자 사이에, 얼터네이터와 평행하게 장착되어 있는 스타터와 관련이 있는데, 이로 인하여 일 실시예에 있어서 예를 들어 12 V의 2개의 배터리를 직렬로 배치하여 시동 시에 스타터에 24 V를 공급하고, 자동차를 시동한 후에 이 2개의 배터리를 병렬로 배치할 수 있다.
이에 따라, 상기 장치(10)는 적어도 하나의 전자 컨버터(18, 22)와 울트라 커패시터를 가진 하나의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 포함하고 있다. 이 장치는 2개의 전기 네트워크를 포함하고 있는데, 이 중 하나는 파워 전용이며{저장 유닛(20)이 직렬로 되어 있다}, 에너지 회복의 목적으로 구성되어 있고, 다른 하나는 특히 온-보드 차량 네트워크에 연결되는 배터리를 재충전하도록 및/또는 이 온-보드 네트워크를 공급하도록 에너지 전용이다.
비제한적인 제 1 실시예에 따르면, 상기 장치(10)는 직렬/직렬 전압 컨버터(22)를 포함하고 있다.
비제한적인 제 2 실시예에 따르면, 상기 장치(10)는 인버터(18)를 포함하고 있다. 인버터는 가역 DC/AC 컨버터이다. 이것은 기계가 전기 제너레이터 모드일 때 AC/DC 컨버터로서 작동되고(이것은 종종 정류기 브리지로서 알려져 있다), 기계가 전기 모터 모드일 때 DC/AC 컨버터로서 작동된다.
비제한적인 제 3 실시예에 따르면, 상기 장치(10)는 인버터(18)와 직렬/직렬 컨버터(22)를 포함하고 있다.
도 1에 도시되어 있는 비제한적인 예의 제 4 실시예에 따르면, 상기 장치(10)는 버스 바아(bus bar)와 같은 파워 접속부에 의해 서로에 연결되는 2-위치 스위(30) 또는 2 스위치(30)에 추가하여, 3개의 전자식 컨버터, 즉 인버터(18)와 직렬/직렬 컨버터(22)를 포함하고 있다.
전술한 방식으로, 인버터(18)는 전기 제너레이터 모드의 소위 AC/DC 가역 교류/직류 전기 컨버터이거나, 또는 전기 모터 모드의 소위 DC/AC 직류/교류 컨버터이다.
직류/직류 컨버터(22)에 의해 특히 에너지 저장 유닛 측(20) 상의 전압을 배터리(16)의 전압에 양립할 수 있는 전압으로 변환시킬 수 있으며, 상기 전압은 이 경우에 비제한적인 방식으로 6V 내지 35V 사이에 있고, 상기 배터리는 예를 들어 약 12V의 온-보드 네트워크를 공급한다.
2-위치 스위치(30) 또는 2개 스위치(30) 그들로서 전기 기계(12)의 기능 모드를 결정할 수 있다.
취해진 예에 있어서, 제너레이터 모드는 2개의 위상, 즉 소위 얼터네이터 위상과, 소위 에너지 회복 위상을 포함하고, 모터 모드는 시동 및 동적 보조 위상을 포함한다.
2-위치 스위치를 가진 기계의 기능 모드는 다음과 같다.
스위치는 모터 모드에서 그리고 에너지 회복 위상에서, 인버터(18)와 저장 유닛(20)에 연결되고,
스위치는 얼터네이터 위상에서 인버터(18)와 배터리(16)를 연결시킨다.
다른 실시예에 있어서 다른 스위치가 없다는 것을 주목할 것이다.
이러한 목적을 위해, 장치(10)는 케이블(24)에 의해 전기 기계에, 케이블(26)에 의해 배터리에, 그리고 케이블(28)에 의해 차량의 전기 공급 네트워크에 연결된다.
상기 장치(10)에 의하면 전기 기계에 의해 차량의 동적 에너지를 회복시킬 수 있기 때문에, 이러한 아키텍쳐는 "14+X" 아키텍쳐라는 이름으로 알려져 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 장치(10)는 단일 하우징(32)을 포함하고 있는데, 그 내부에 전자식 컨버터(18, 22)와 전기 에너지 저장 유닛(20)이 마련되어 있어서, 특히 연결 인덕턴스의 효과를 제한하는 것과 같은 이들 요소 사이의 연결 길이를 감소시킨다.
더 자세하게는, 프랑스 특허 공개 공보 제 2 883 670 호와 이 공보의 도 5를 참조하라. 상기 도 5에는 하측 트레이의 커버를 형성하는 상측 부품과 에너지 저장 유닛(들)을 수용하고, 전자식 컨버터를 수용하는 하측 트레이를 포함하고 있다. 변형예로서, 전자식 컨버터(들)은 상측 부품이 단순화될 수 있도록 오프셋되어 있다. 일 실시예에 따르면, 이 상측 부품은 프랑스 특허 공개 공보 FR 2 883 670 호에 도시되어 있는 바와 같이 핀(fin)을 가진 플레이트로 구성되어 있다. 일반적으로 도 2 내지 도 5에서 알 수 잇는 바와 같이, 하우징(32)은 하나 또는 복수의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하는 트레인(34)를 형성하는 하측 부품(34)을 포함하고 있다.
도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 예에 있어서, 트레인(34)는 직렬로 장착되어 있는 12개의 에너지 저장 유닛(20)을 포함하고 있다.
유닛(20)은 이러한 경우에 "수퍼 커패시터"로도 알려져 있는 울트라 커패이다. 이 울트라 커패시터는 예를 들어 전술한 국제 특허출원 공개 공보 제 02/080334 호에 기재되어 있는 방식으로 통상의 배터리보다 더 빠르게 방전 및 재충전된다. 변형예로서, 이 유닛(20) 중 적어도 일부가 울트라 커패시터와 동일한 형상 및 크기를 갖는 배터리이다.
저장 유닛(20)은 동일한 외관을 갖는다. 각 유닛(20)은 이에 따라 수직축을 갖는 원통형을 갖는다. 각 유닛(20)은 측방향으로는 외측 원통형 표면(36)에 의해, 수직방향으로는 상측 원형 수평 단부 표면(38)과 하측 단부 원형 수평 단부 표면(40)에 의해 구획된다. 각 유닛(20)은 2개의 전기 접속 단자(42)를 갖고 있다. 각 단자(42)는 각각 표면(38)과 표면(40)에 대해 수직으로 돌출되어 있다.
트레이(34)는 전체적으로 직사각형 단면을 갖는 전체적으로 평행 6면체 형태를 갖고 있다. 이 트레인(34)는 이하에 설명하는 방식으로 상부에서 개방되고, 평탄한 하측 수평벽(48)에 의해 베이스에서 폐쇄된다.
이 트레이는, 저장 유닛(20)의 형태와 정합하는 외측 수직 표면(51)을 파동치게 함으로써, 측방향으로 구획된다. 표면(51)은 트레이(34)의 베이스를 구성하는 평탄한 하측 수평벽(48)에 수직이다.
일 실시예에 따르면, 하측 수평벽(48)은 러그 또는 아이렛(eyelet)의 구멍을 관통하는 스크류, 리벳 또는 볼트와 같은 고정 유닛에 의해, 차량의 차체의 저온 부분과 같은 차량의 고정부에 트레이(34)를 고정하기 위해, 천공된 러그 또는 아이렛(도시되어 있지 않음)를 돌출된 방식으로 포함하고 있다.
이러한 경우에, 하우징(32)의 상측 부분이 유닛(20)을 볼 수 있도록 도시되어 있지 않다. 이러한 상측 부분은 트레이(34)의 상부 폐쇄용 커버를 구성한다.
트레이(34)는 적어도 하나의 울트라 커패시터 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하는 적어도 하나의 리셉터클(44)을 포함하고 있다. 도 2에 도시되어 있는 예에 있어서, 트레이(34)는 동일한 외관을 가진 6개의 리셉터클(44)로 분할되고, 이 각각의 리셉터클은 한 쌍의 울트라 커패시터 에너지 저장 유닛(20)을 수용할 수 있다. 각 쌍의 2개의 저장 유닛(20)은 종방향으로 인접하고, 그리고 하나의 특징에 따르면 공통 수직 방향으로 리셉터클(44) 내에 수용된다. 이 리셉터클(44)은 장방형 형상을 갖는다.
각 쌍의 저장 유닛(20)의 하측 단부 표면(40)의 단자(42)는 도 5에 도시되어 있는 것과 같은 구리와 같은 전기 전도성 재료로 제조된 바아(45)에 의해 전기적으로 함께 연결된다. 도시되어 있지 않은 바아는 또한 상측 표면의 단자를 연결시킨다.
바아는 입력 단자와 출력 단자를 구비하는 유닛(20)을 직결로 연결하도록 배열되어 있다.
입력 단자와 출력 단자의 위치는 용예에 따라 달라진다.
각 리셉터클(44)은 상측 개구(5)를 포함하고, 이 상측 개구는 폐쇄된 베이스를 향해 수직 이동에 의해 에너지 저장 유닛(20)의 쌍을 도입시킬 수 있게 한다. 각 리셉터클(44)은 평탄한 수평 하측벽(48)에 의해 형성된 수평 내측 베이스에 의해 바닥에서 폐쇄된다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 각 리셉터클(44)의 수평 횡단면은 전체적으로 "8"자 형태이다.
더 구체적으로, 한 쌍의 인접한 유닛(20)의 각 리셉터클(44)은 하측 표면(46)을 가진 측방향 벽(43)에 의해 구획되는데, 상기 하측 표면은 이 경우에 대체로 "8"자 형상인 장방형 형태를 갖는다. 이 하측 표면(46)은 서로 대향하는 평탄한 표면을 가진 2개의 중앙부에 의해 서로에게 연결되는 2개의 원형부를 구비하고 있다. 중앙부는 도 3에서 보다 잘 볼 수 있는 바와 같이 180°넘게 연장되는 원형부의 단부에 각각 연결된다.
중앙부의 평탄한 표면은, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 전체적으로 직사각형 형태를 갖고 있으며, 수직방향으로 그 종방향 치수보다 큰 치수를 갖고 있다.
원형부는 각각 유닛(20)을 수용할 수 있는 크기를 갖고 있다. 따라서, 그 크기는 유닛의 외측 표면(36)의 직경에 의해 규정된다.
이에 따라, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 장방형 형태를 가진 각 리셉터클(44)은 각 저장 유닛(20)의 직경의 2배와 실질적으로 동일한 종방향 길이를 갖고, 저장 유닛(20)의 직경과 실질적으로 동일한 횡방향 폭을 갖는다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 저장 유닛(20)의 원통면(36)은 측방향 삽입 유극 "j"를 가진 상태로 관련 리셉터클(44)의 내측 측방향 표면(46)의 부근에 적어도 부분적으로 배열되어 있다.
측방향 벽(43)은 외부에서 부분적으로 수직 외측 표면(51)에 의해 구획되고, 부분적으로 이하에서 설명하는 방식으로 2개의 인접한 리셉터클(44) 사이에 존재하는 재료에 의해 구획된다. 각 벽(43)의 두께는 실질적으로 각 리셉터클(44)과 동일하다. 측방향 벽(43)의 두께는 표면(51)의 높이에서 비교적 얇아서, 트레이(34)의 내부와 외부 사이에서의 열 교환에 도움을 준다.
벽(43)의 두께는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 2개의 인접한 리셉터클(44) 사이에서 더 크다.
발명의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백한 바와 같이, 각 리셉터클(44)은 블라인드(blind) 형태이고, 이에 따라 수직 이동에 의해 하측으로 저장 유닛(20)을 도입시킬 수 있는 상측 개구(50)를 포함하고 있다.
리셉터클(44)은 3개의 횡방향 열 상에 종방향 쌍으로 배열되어 있다. 각 열은 4개의 유닛(20)을 포함하고 있다. 이 구성은 컴팩트하여, 트레이는 차량 배터리와 유사한 치수를 가질 수 있다.
리셉터클이 분할벽(44)인데, 즉 측방향 벽(43)의 적어도 일부가 2개의 인접한 리셉터클(44)의 공통 격벽을 형성한다. 따라서, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 소정의 리셉터클(44A)의 외측 표면(52A) 중 일부가 인접한 리셉터클(44B)의 내측 표면(46B)을 구성할 수 있다.
분할벽이 아닌 측방향 벽(43) 부분의 외측 표면은 트레이(34)의 외측 표면(51)을 형성한다.
도 3 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 한 쌍의 2개의 저장 유닛(20)이 수직 접촉선에 접한다. 따라서, 각 리셉터클(44)에 있어서, 접촉선의 양 측부 상에서 각 쌍의 저장 유닛(20)의 원통면(36)의 2 개의 대향부 사이에는 종방향 유극(53)이 있다. 이 접촉선은 단일 쌍의 유닛(20)의 더 균일한 온도를 얻을 수 있게 한다.
변형예로서, 좁은 간극이 존재하도록 접촉선이 제거된다.
충전 및 방전 작동 동안에, 각 저장 유닛(20)은 그 상측 단부 표면(38) 및 하측 단부 표면(40) 뿐 아니라, 그 원통면(36)으로부터 강한 열 흐름을 발산한다.
각 저장 유닛(20)에 의해 생성된 열의 신속한 방출을 허용하고, 트레이(34)에 수용되어 있는 저장 유닛(20)의 균일한 가열을 허용하도록, 하나의 특징에 따라, 각 저장 유닛(20)에 의해 생성된 열을 가능한 신속하게 관련된 리셉터클(44)의 측방향 벽(43)의 내측 표면(46)으로부터 외측 표면으로 전도하도록, 열전도성 재료로 제조된다.
일 실시예에 따르면, 트레이(34)는 단일의 열전도성 재료로 단일체로 제조된다. 일 실시예에 따르면, 이 재료는 트레이가 몰딩에 의해 일체로 되도록 몰딩될 수 있는 재료이다.
일 실시예에 따르면, 트레이(34)는 금속으로 제조된다.
소정의 예에 있어서, 이 트레이(34)는 그 중량을 감소시키고 성형에 의해 일체로 되는 트레이를 얻도록 알루미늄을 주성분으로 하고 있다.
변형예로서, 트레이는 마그네슘을 주성분으로 하고 있는데, 예를 들어 마그네슘 및 알루미늄 합금으로 제조된다.
도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 관련된 리셉터클(44)에 수직으로 각 저장 유닛(20)을 삽입할 수 있도록 하기 위해, 및/또는 트레이(34)의 제조에 있어서의 고유한 제한으로 인하여, 내측 표면(46)이 리셉터클(44)의 베이스(48)를 향해 수렵하도록 각 리셉터클(44)의 내측 표면(46)은 수직 방향에 대해 간극 각도 "α"를 갖는다. 이 간극 각도는 또한 트레이를 몰딩에 의해 단일체로 얻을 수 있게 한다.
따라서, 각 저장 유닛(20)의 원통면(36)과 관련 리셉터클(44)의 내측 표면(46) 사이의 측방향 유극 "j"이 형성된다. 이에 따라, 각 저장 유닛(20)의 원통면(36)과 관련 리셉터클(44)의 내측 표면(46) 사이에 개재된 정체 공기층이 열 절연체로서 작용한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 열전도 특성을 가진 재료로 제조된 도전층(54)이 저장 유닛(20)의 원통면(36)과 관련 리셉터클(44)의 내측 표면(46) 사이에 유극없이 반경방향으로 개재된다.
따라서, 도전층(54)이 한 쌍의 저장 유닛(20) 사이에 존재하는 종방향 유극(53)을 채우는 것이 유리하다. 일 실시예에 따르면, 도전층은 전기적으로 절연성이 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 저장 유닛(20)의 원통면(36)과 관련 리셉터클(44)의 내측 표면(46) 사이에 유극 없이 방경방향으로 개재되어 있는 열도전층(54)은 열전도성 수지 또는 열전도성 접착제로 이루어져 있다.
일 실시예에 따르면, 이 열전도성 접착제 또는 이 열전도성 수지는 전기적으로 전열성이 있다.
상기 열전도성 수지는 최초에는 액체 또는 점성있는 형태이다. 이것은, 저장 유닛(20)을 배치한 후에 리셉터클(44)을 주입함으로써 관련 리셉터클(44)의 내측 표면(46)과 각 저장 유닛(20) 사이에 주입된다. 따라서, 상기 열전도성 수지는 한 쌍의 2개의 인접한 저장 유닛(20)이 동일한 온도가 되도록 2개의 저장 유닛(20) 사이에 개재된다.
유리하게도, 열전도성 수지(54)는 저장 유닛(20)을 리셉터클 내에 측방향으로, 즉, 종방향 및 횡방향으로 결합시키도록 주입된 후에 경화되는 열도전층을 형성한다. 일 실시예에 따르면, 경화된 도전층(54)은 어떠한 충격도 흡수하도록 탄성적으로 변형가능하다.
이 열전도성 수지는 가요성이 있다. 이것은 유닛(50)을 결합하는 데에 사용된다.
열전도성 수지의 주입 작동을 용이하게 하기 위해, 저장 유닛(20)은 접착층(56)에 의해 관련 리셉터클(44)의 베이스(48)에 접착되어 결합될 수 있다. 사실상, 저장 유닛(20)이 결합되지 않는다면, 저장 유닛은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 관련 바아(45) 상에 불안정하게 균형을 맞추고 있게 된다.
접착층(56)을 형성하기 위해 사용되는 접착제는 바람직하게는 전기 절연체이다.
유리하게도, 접착층(56)은 열전도 특성을 가진 재료로 제조된다.
조립 동안에, 접착층(56)은 먼저 각 리셉터클(44)의 베이스(48)에 도포된다. 이어서, 저장 유닛(20) 쌍이 관련 리셉터클(44)의 상측 개구(50)를 통해 수직으로 삽입된다.
이어서, 열전도성 수지를 각 리셉터클(44)로 주입하여, 도전층(54)을 형성한다. 열전도성 수지층의 두께는 열전도성 트레이(34)와 조합하여 열을 더 양호하게 방출할 수 있도록 유리하게는 2mm 이하이다. 일 실시예에 따르면, 이 두께는 전체적으로 1mm에 상응한다.
열전도성 접착제(56)는 또한 저장 유닛(20)을 트레이(34)에 고정하기 위해 사용된다.
접착제(56)는 또한 소정 양의 수지(54)를 감소시킬 수 있다. 사실상, 도 4 및 도 5에서, 수지는 리셉터클(44)의 전체 높이를 따라 연장된다. 변형예로서, 넙착제(56)에 의해, 수지는 리셉터클의 수직 높이의 80% 미만 예를 들어 리셉터클(44)의 높이의 50%를 초과하여 연장될 수 있다. 동일한 것이 도 6 및 도 7의 제 2 실시예에 적용된다. 전체적으로 "8"자 형태인 리셉터클(44)의 형상은 사용되는 열전도성 수지(54)의 양 및 체적을 감소시킬 수 있다.
변형예로서, 열전도성 수지층(54)은 접착제(56)와 동일한 유형의 접착제로 대체된다.
일단 경화되면, 이 수지는 접착성이 있게 된다.
전술한 방법으로, 충격을 감소시키기 위해 일단 경화되면 접착성, 가요성 및 탄성 변형성의 특성을 갖는 수지가 선택되었다.
유리하게도, 열전도성 수지는 단단하고 탄성있는 경도를 갖도록 경화된다.
일반적으로, 본 발명에 따른 수지 또는 접착제는 물 또는 임의의 다른 불순물에 의한 침투의 회피를 허용하는 절연체를 제공할 수 있게 한다.
저장 유닛(20)의 충전 및 방전 작동 동안에, 그 원통면(36)을 통해 각 저장 유닛(20)에 의해 발산되는 열의 흐름은 도전층(54)을 통해 각 리셉터클(44)의 내측 표면(46)으로 직접 신속하게 전도된다. 이어서, 열은 관련 벽(43)의 외측 표면으로 전도된다.
이에 따라, 열의 일부가 트레이(34)의 외측 표면(51)을 통해 트레이(34)의 외부로 직접 전도되는 반면, 열의 다른 부분은 격벽을 형성하는 측방향 벽(43)에 의해 다른 리셉터클(44)로 전도된다.
본 발명의 교시 내용에 따라 제조된 장치는 트레이(34) 내에 마련되어 있는 모든 저장 유닛(20)에 대해 실질적으로 균일한 순간 온도를 얻을 수 있게 하고, 이에 따라 모든 저장 유닛(20)은 실질적으로 동일한 유효 수명을 갖게 된다.
또한, 모든 저장 유닛(20)에 의해 발산되는 열은 트레이(34)의 외측 표면(51)에 전도에 의해 직접 또는 간접적으로 전달된다.
유리하게도, 트레이(34)의 외측 표면(51)은 냉각 공기 흐름, 열 파이프, 또는 임의의 적절한 냉각 수단과 같은 냉각 수단에 열적으로 연결되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시되어 있는 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 트레이(34)는 본 발명의 제 1 실시예에 기재되어 있는 것과 유사한 외관 및 구조를 갖는다.
그러나, 리셉터클(44)은 분할벽이 아닌데, 즉 각 리셉터클(44)은 개별적인 측방향 벽(43)에 의해 측방향으로 구획된다.
이에 따라, 각 리셉터클(44)의 개별적인 측방향 벽(43)의 외측 표면이 트레이(34)의 외측 표면(51)을 형성한다. 각 리셉터클(44)의 측방향 벽(43)의 외측 표면(51)은 서로로부터 측방향으로 이격되어, 리셉터클(44) 내에서 저장 유닛(20)에 의해 발산되는 열이 인접한 리셉터클(44)을 통해 통과되지 않고 탱크(34)의 외부로 직접 전도된다.
트레이(34)는 상측 플레이트(58)를 포함하고, 이 상측 플레이트의 하측 표면으로부터 리셉터클(44)이 수직 하방으로 연장된다. 각 리셉터클(44)의 상측 개구는 트레이(34)의 플레이트(58)에 형성되어 있다.
트레이(34)는 예를 들어, 압출 공정에 의해 단일체로 제조되는데, 상기 압출 공정은 리셉터클(44)을 형성하도록 가열에 의해 연성으로 제조된 수평 알루미늄 플레이트의 피스톤 장방형 영역에 의해 수직 하방으로 밀어내는 것으로 구성되어 있다.
이러한 실시예에 있어서, 선행 실시예에서와 같이 도전층(54)이 각 저장 유닛(20)의 원통면(36)과 각 리셉터클(44)의 내측 표면(46) 사이에 개재되어 있다. 또한, 트레이(34)의 베이스(48)에 유닛을 접착시키기 위해 접착층(56)이 마련되어 있다.
이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 트레이(34)는 외측 측방향 표면(51)의 누적 영역(culmulative area)을 증가시켜, 저장 유닛(20)에 의해 생성된 열을 보다 신속하게 방출할 수 있다.
도 9에 도시되어 있는 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 장치는 3 쌍의 인접한 저장 유닛(20)을 포함하고 있다.
단일 하우징(32)이 있고, 이것이 유닛(20)을 수용하기 위한 트레이를 구성한다. 따라서, 유닛(20)에 있어서 장방형 형태를 가진 리셉터클(234)을 형성하기 위해 단일 중공형 부분이 제공된다. 유닛(20)은 리셉터클(234) 내로 횡방향으로 도입된다. 이 리셉터클은 열전도성 수지 또는 열전도성 접착제(54)가 리셉터클(234)의 내측 표면과 유닛(20)의 외측 표면 사이에 개재되어 있는 종방향 배향을 갖고 있다. 일 실시예에 따르면, 하우징은 알루미늄으로 제조된다. 변형예로서, 하우징은 구리로 제조된다.
장방형 형태를 가진 내부 리셉터클(234)은 반원형 형태를 가진 2개의 부분과, 이 반원형부의 원주방향 단부를 서로 연결시키는 2개의 직선부에 의해 구획된다.
전술한 모든 실시예에 적용가능한 이 실시예에 따르면, 하우징(32)과 트레이의 외측 표면은 파선으로 도시되어 있는 지느러미부(60) 또는 핀과 같은 돌출 유닛을 포함하여, 하우징(32)의 외부와 하우징(32)의 내부 사이의 열교환 표면을 증가시킨다. 도면 부호 135는 차량 차체와 같은 차량의 고정부에 하우징(32)을 고정하기 위한 러그를 나타낸다.
이 러그는 스크류, 볼트 또는 리벳과 같은 고정 유닛에 의해 예를 들어, 차량의 차체에 하우징(32)을 고정하기 위해 천공되어 있다.
도 9 및 도 10에 도시되어 있는 실시예에 있어서, 에너지 저장 유닛(20)은 부분적으로 종방향으로 그리고 부분적으로 횡방향으로 삽입되어 있다.
이 실시예에 있어서, 하우징(32)은 3개로 그룹지어져 있는 9개의 유닛을 끼워맞추기 위한 9개의 종방향 리셉터클(44')을 조성하기 위한 종방향 파형 베이스를 가진 중공형 트레이(34)를 포함하고 있다. 이 리셉터클(44')은 도 9에서 더 잘 볼 수 있는 바와 같이 횡방향 격벽(144')에 의해 구획되어 있다.
이 격벽(144')은 연관된 유닛(20)의 단자(42)를 중앙에 통과시키도록 중공형이다. 전술한 도면에서와 같이, 유닛(20)의 단자는 2개의 단자(146, 147) 사이에 유닛을 직렬로 하기 위해 특히 전도성 바아(45)에 의해 서로에게 연결되어 있다.
각 리셉터클(44')은 실린더의 일부를 구성하는 베이스를 포함하고 있다.
트레이(34)의 단부 중 하나에는 다른 유닛(20)이 또한 제공된다. 이러한 목적을 위해, 이 트레이(34)는 리셉터클(44')의 이미지이고, 이 리셉터클에 수직한 횡방향 리셉터클(144)을 갖고 있다.
열전도성 수지층(54)이 전술한 도면에서와 같이 연관 리셉터클(44', 144)의 벽(43)의 내측 표면(46)과 각 유닛(20) 사이에 유극없이 개재되어 있다.
유닛은 도 10에서 더 잘 볼 수 있는 바와 같이 서로 접촉하지 않는다. 전술한 방식으로, 벽(43)의 높이에서 수지의 두께(e)는 열을 더 양호하게 전도하도록 2mm 보다 작다. 이러한 경우, 두께는 1mm에 상응한다.
경제적인 방식으로, 수지는 파형 베이스를 가진 트레이(34)의 수직 높이의 80%보다 작은 범위에 걸쳐 연장된다. 이러한 경우에, 도 10에 더 잘 도시되어 있는 바와 같이, 이것은 전체적으로 팽창형 트레이(34)의 수직 높이의 50% 넘는 범위에 걸쳐 연장된다. 이 트레이(34)는 그 자유 단부에서 그리고 그 외주부 상에 기준없이 추가 두께부를 갖고, 이 두께부는 트레이의 폐쇄를 위한 평탄한 커버(132)를 수용하는 에지를 형성하도록 구성된다.
추가 두께부는 도시되어 있지 않은 시일을 장착하기 위한 리셉터클을 구비한다. 이 시일은 커버(132)를 트레이(34)에 고정시키는 스크류와 같은 고정 유닛을 삽입시키기 위해 부분적으로 천공되어 있는 커버(132)에 의해 가압된다.
이러한 경우에 전기 절연성이 있는 열전도성 수지는, 경화된 후에 점착 특성 및 탄성 변형 특성을 갖도록 선택된다.
이 수지는 가요성이 있고, 또한 불침투성이다. 유닛(20)은 이에 따라 트레이(34)에 고정되고, 접착제 수지에 의해 결합된다.
트레이(34)의 폐쇄를 위한 커버(132)는 유닛(20)용 보호 커버를 구성한다.
트레이(34)는 예를 들어 알루미늄을 주성분으로 하고 있고, 커버(132)는 시트 금속을 주재료로 하고 있다. 트레이는 예를 들어 몰딩에 의해 얻어진다.
수지(54)에 의해, 조립체(34, 132, 20)가 취급 및 이송될 수 있다. 동일한 것이 다른 실시예에 적용된다.
도 11 내지 도 13의 실시예에 있어서, 하우징(32)은 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하기 위한 트레이(134)를 포함하는데, 이것은 비교적 평탄하고 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 유닛(20)과 트레이(134)용의 캡을 구성하는 중공형 형태를 가진 커버(132)에 의해 전체적으로 덮혀 있다. 이러한 실시예에 있어서, 커버(132)는 직사각형 형태를 가진 베이스를 구비하고, 상기 베이스는 이 베이스에 수직한 측방향 에지에 의해 구획된다. 측방향 에지는 2개의 종방향 측방향 벽과 2 개의 횡방향 측방향 벽을 포함한다. 이 벽(132)은 이러한 경우에 알루미늄으로 제조된다. 커버(132)의 에지의 종방향 벽과 베이스에는 열을 보다 양호하게 방출하기 위해 각각 개구(141, 40)가 마련되어 있다. 이 실시예에 있어서, 하우징(32)은 예를 들어, 차량의 승객 공간 또는 부트(boot)에 장착되어 있다.
커버 에지의 횡방향 측방향 벽에는, 직립부(139)의 나사 구멍에 나사 결합되는 스크류(138)에 의해 트레이의 횡방향 측방향 직립부(139)에 커버(132)를 고정하기 위한 2개의 리브형 러그가 마련되어 있다.
이러한 경우, 트레이(134)는 유닛(20)을 수용하기 위한 리셉터클(144)을 포함하고 있다. 리셉터클(144)은 횡방향 배치를 갖고 있다.
리셉터클(144)은 제 1 실시예에서와 같이 한 쌍의 저장 유닛(20)을 수용하도록 구성되어 있다. 이 리셉터클은 유닛(20)의 외측 원통면을 수용하기에 적합한 크기를 가진 2개의 전체적으로 반원통형인 부분에 의해 구획된다. 각 리셉터클(144)은 전체적으로 절반 "8"자 형태이다. 단일 쌍의 2개의 유닛(20)은 이러한 경우에 횡방향 라인을 따라 서로 국부적인 접촉 상태에 있다. 변형예로서, 도 10에서와 같이 어떠한 접촉도 없다. 도 2 내지 도 5에서의 제 1 실시예에서와 같이, 쌍의 유닛(20)의 외측 원통면과 리셉터클(144)의 내측 표면 사이에 열 도전층(54)이 유극 없이 반경방향으로 개재되어 있다. 상기 열 도전층(54)은 예를 들어 열전도성 수지이다. 트레이는 이러한 경우에 알루미늄으로 제조된다. 변형예로서, 전술한 방식으로 열전도성 접착제를 사용할 수 있다.
트레이(134)는 횡방향으로 우묵한 직사각형 플레이트 형태이고, 이러한 경우에 3 쌍의 리셉터클을 형성하기 위해 3 쌍의 울트라 커패시터 유닛(20)을 수용한다.
트레이(134)는 예를 들어 금속으로 제조된다. 일 실시예에 따르면, 트레이는 알루미늄으로 제조된다.
트레이(134)는 커버(132)를 고정하기 위한 2 개의 횡방향 직립부(139)에 의해 측방향으로 구획되고, 2 개의 횡부재(142)에 의해 종방향으로 구획된다. 각 횡부재(142)는 그 단부 각각에 천공된 아이렛(135)을 포함하고, 각 아일렛은 직립부(139)의 일단부에 연결되어 있다.
직립부(142)는 냉각원과의 접촉면을 증가시킬 수 있다.
도 10에서와 같이, 아이렛(135)은 차량 차체와 같이 이러한 경우에 저온인 차량의 부분에 하우징(32)을 고정하기 위한 아이렛(135)이다. 이러한 경우에, 고정은 아이렛(135) 내의 구멍을 각각 관통하는 스크류(137), 또는 변형예로서 리벳, 볼트 또는 스터드에 의해 실행된다.
도 12에는 유닛(20)의 단자(42)들 사이에 전기 접속 바아(45) 뿐 아니라 유닛(20)의 균형을 맞추기 위해 전자 구성부품을 포함하는 인쇄 기판(145)이 도시되어 있고, 이 때 후자는 균일하게 전기적으로 방전되도록 울트라 커패시터 또는 수퍼 커패시터로 구성된다.
이러한 경우에 바아(45)와 인쇄 기판(145)에 의해 직렬로 연결되어있는 유닛(20)은 트레이(134)에 장착되고 보호 커버(132)에 의해 덮혀 있는 모듈(120)을 전방에 형성한다.
보호 커버(132)는 모듈(120)을 덮어 유지시킨다.
변형예로서, 커버(132)는 트레이(134)와 같은 리셉터클을 구비하고 있고, 유닛(20)은 전체적으로 반원통형인 리셉터클과, 대향 트레이(134)와 커버(132) 사이에 끼워져 있다.
전기 공급 장치의 모든 조합 및 변형이 가능하다.
이에 따라, 90°까지 회전할 수 있고, 예를 들어 도 2 내지 도 5에서의 실시예에서 베이스(48)는 수직 배치를 갖게 된다.
변형예로서, 도 11 내지 도 13에서의 커버는 트레이(134)에서와 같이 반원통 리셉터클을 구비한다.
이러한 경우에, 유닛의 리셉터클은 유닛을 수용하도록 전체적으로 유닛(20)의 외측 표면에 적합하게 되어 있는 치수를 가진 형태를 갖고 있는 2개의 부품으로 되어 있다.
이러한 타입의 리셉터클이 도 14 및 도 15에 도시되어 있다.
변형예로서, 도 14에 볼 수 있는 바와 같이, 트레이(134)와 커버(132)는 열 전도성 재료로 제조되고, 각각 도 2 내지 도 5에서와 같이 파형 외측벽(151)과 유닛(20)을 위한 리셉터클(34)을 구비하고 있다.
도 2 내지 도 5에서의 실시예와 비교해 보면, 90°의 회전이 실행되고, 벽(151)은 횡방향 배치를 갖고 있다.
도면부호 200은 자동차 차체의 저온부와 같은 냉각원과 트레이(134)의 외측 벽 사이의 부분적인 접촉 표면을 나타내고, 도면부호 201은 커버(132)의 외측 벽과 공기 또는 냉각원 사이의 부분적인 접촉 표면을 나타내며, 도면부호 154는 리셉터클(144)의 내측 표면과 에너지 저장 유닛(20) 사이의 표면 접촉을 나타낸다. 리셉터클(144)의 외측 표면(151)은 파형이다.
일 실시예에 따르면, 표면(154)은 도 11 내지 도 13에서와 같이 열전도성 및 전기 절연성 수지와 같은 열전도성 물질에 속한다.
변형예로서, 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 에너지 저장 유닛(20)은 예를 들어 열전도성 접착제를 통해 열전도성 재료로 이루어진 트레이(134)와 커버(132)의 리셉터클(144)과 접촉하고 있다. 이러한 변형예에 있어서, 트레이(134)와 냉각원 사이의 접촉 표면은 평탄한 외측 표면을 가진 트레이(134)의 전체 길이를 따라 제공된다. 유사하게, 커버(132)의 외측 표면과 공기 또는 냉각원 사이의 접촉은 커버(132)의 전체 길이를 따라 제공된다.
접촉 표면의 길이는 용도에 따라 달라진다는 것을 이해할 것이다.
예를 들어 도 14에서, 적어도 2개의 표면(200, 201)이 서로 연결될 수 있어서, 오직 단일 표면을 형성한다.
표면(201)에는 도 8에서와 같이 돌출 유닛이 마련되어 있다는 것을 이해할 것이다.
도 15에서의 커버(132)는 2개의 리셉터클(34) 사이에 존재하는 소정 두께의 재료부 내에 나사 결합되는 스크류와 같은 고정 유닛(138)에 의해 트레이(134)에 연결된다는 것을 주목할 것이다.
유닛(20)의 개수는 용도에 따라 특히 필요 전압에 따라 달라진다는 것을 이해할 것이다. 6 개 또는 12 개의 유닛이 있을 수 있고, 또는 6 개 또는 12 개 이외의 개수일 수도 있다. 예를 들어, 이 유닛은 울트라 커패시터를 가진 6 개의 유닛(20)과, 통상적인 배터리 형태의 2 개의 유닛(20)을 포함할 수 있다. 도 10에서의 실시예에 있어서, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 리셉터클(234)을 수직으로 배치할 수 있고, 그 개수를 두 배로 할 수 있다.
하우징(32)의 두께가 증가하면서, 그 축방향 길이(32)는 유지된다.
이것은 도 17에 도시되어 있는 바와 같이 도 15의 실시예에 적용될 수 있다.
하우징(32)은 자동차의 승객 공간 또는 부트와 같은 보호 영역에 장착될 수 있다.
도 11 내지 도 15에서의 유닛과 도 11 내지 도 15에서의 트레이는 수직으로 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
변형예로서, 유닛(20)의 단면은 원형이 아닐 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이 유닛(20)은 예를 들어 타원형 또는 다각형을 갖는다. 동일한 것이 유닛(20)을 수용하기 위한 리셉터클에 적용된다.
리셉터클은 수평방향 및 수직방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 16의 하우징은 8개의 유닛(30)을 수용할 수 있다. 이러한 경우에, 하우징은 2개의 수직 리셉터클(234)과 2개의 수평 리셉터클을 포함한다.
유닛(20)은 병렬로 장착되어 있는 2개의 그룹으로 구성될 수 있고, 각 그룹은 직렬로 장착된 유닛을 포함하고 있다.
이에 따라, 본 발명의 교시 내용에 따라 제조된 트레이(32, 34, 234, 334)에 의해, 저장 유닛(20)에 의해 생성된 열은 매우 신속하게 방출되고, 이로 인하여 저장 유닛(20)의 최대 작동 온도를 초과하는 온도의 급작스런 상승이 방지된다.
또한, 도전층의 존재는, 열의 통과를 방해하는 정체 공기 영역을 제거함으로써, 전도에 의해 열을 방출할 수 있게 한다.
유닛(20)은 특히 열전도성 재료로 제조된 트레이로 인하여 열전도에 의해 균일한 온도를 갖는다. 이 트레이는 유닛(20)과 냉각원과 간접 접촉하고 있다. 일 실시예에 따르면, 이 냉각원은 차량 차체의 시트 금속이다. 변형예로서, 이것은 적어도 하나의 펠티어 효과(Peltier effect) 셀일 수 있고, 고온 하측 표면과 저온 상측 표면이 트레이와 접촉하고 있다.
변형예로서, 저온 공기 흐름이, 도 10에서의 타입의 지느러미부와 같이, 트레이와 일체인 돌출부를 스윕한다.
예를 들어 유닛(20)의 온도에 따라 제어되는 적어도 하나의 팬에 의해 공기 흐름의 순환이 얻어진다.
적어도 하나의 열 파이프가 냉각원 예를 들어, 저온 플레이트에 트레이를 연결할 수 있다.
변형예로서, 트레이와 커버는 열전도성 및 전기 절연성 재료로 제조된다.
유닛(20)의 외측 표면이 전기 절연성일 때, 도 15 및 도 17에서의 트레이와 커버는 금속으로 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
재료(54)가 전기 절연성이면, 트레이는 전기 전도성이거나 또는 전기 절연성일 수 있다. 이 재료는 단일 쌍의 유닛(20)의 온도를 더 균일하게 만들 수 있다.
소정의 도면에서, 저장 유닛(20)은 쌍으로 장착되어 있는 한편, 서로 접촉되어, 유닛(20)의 온도를 더 균일하게 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
리셉터클(144, 234)은 분할 벽이고, 하측 트레이(32, 34, 134, 334)는 유닛(20)을 지지하는 트레이라는 것에 유의할 것이다.
예로서, 사용된 수지는 2가지 성분(이 중 하나는 경화제)을 가진 폴리우레탄류의 수지일 수 있다. 예를 들어, RAIGITANE 4759/RAIGIDUR HR이라는 명칭 하에 RAIGI 컴퍼니에 의해 판매되는 2 성분 수지가 사용되는데, 이는 실온에서 액체 폴리우레탄 시스템을 형성한다. 이 검은색 수지는 가요성(50 쇼어 경도)이 있고, 열충격에 대한 내성이 우수하며, 금속 및 플라스틱 부품에 대해 매우 양호한 접착성을 갖고 있다. 따라서, 이 수지는 접착성이 있다.
변형예로서, 50 내지 55의 쇼어 경도를 가진 WEVO 컴퍼니에 의해 판매되는 2성분 폴리우레탄 시스템(수지 PD4431FL 및 경화제 300)을 사용할 수도 있다.

Claims (15)

  1. 자동차용 전기 공급 장치(10)로서,
    열을 발산할 수 있는 적어도 하나의 초대용량 전기 에너지 저장 유닛(20)이 마련되어 있는 트레이(32, 34, 134)를 포함하고, 상기 트레이(32, 34, 134)는 상기 적어도 하나의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하기 위한 적어도 하나의 리셉터클(44, 144, 234)을 포함하며, 첫째로 저장 유닛에 의해 발산된 열을 내측 표면(46)으로부터 상기 리셉터클(44, 144, 234)의 벽(43)의 외측 표면(51, 52, 151)으로 전도하도록 열전도성 재료로 제조되며, 둘째로 트레이는 적어도 하나의 저장 유닛(20)을 수용하도록 각각 구성된 복수의 리셉터클(44, 44', 144)로 분할되며, 각 리셉터클의 벽(43)은 상기 열전도성 재료로 제조되는, 자동차용 전기 공급 장치(10)에 있어서,
    열전도성 접착제 또는 열전도성 수지로 제조된 열 도전층(54)이 유극없이 관련 리셉터클(44, 144, 234)의 벽(43)의 내측 표면(46)과 저장 유닛(20) 사이에 개재되어, 저장 유닛(20)에 의해 발산된 열을 리셉터클(44, 144, 234)의 벽(43)의 내측 표면(46)에 직접 전도하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도성 수지와 열전도성 접착제는 전기 절연성인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열전도성 수지는 상기 리셉터클(44)의 벽(43)과 상기 저장 유닛(20) 사이에 주입되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열전도성 수지는 리셉터클(44)의 저장 유닛(20)에 결합되도록 주입된 후에 경화되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 경화된 열전도성 수지는 탄성적으로 변형가능한 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 경화된 열전도성 수지는 접착성인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클(44, 144, 234)은 벽을 분할하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 리셉터클(44)은 리셉터클(44)의 외측 표면(51)이 트레이(34)의 외측 표면(51)을 형성하도록 각각의 벽(43)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클(44, 144)의 외측 표면(51, 151)은 파형인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 블라인드(44)이고, 전기 에너지 저장 유닛(20)은 열전도성 접착제(56) 층에 의해 블라인드 리셉터클(44)의 베이스에 결합되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리셉터클(44, 144, 234)은 한 쌍의 전기 에너지 저장 유닛을 수용하는 리셉터클이고, 상기 전기 에너지 저장 유닛은 타원 형상을 갖는 공통 수용 리셉터클(44, 144, 234)에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공통 수용 리셉터클은 전체적으로 "8"자 형상인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 리셉터클(144)은 전체적으로 "8"자 절반 형상인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트레이(44, 134)는 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 수지층은 2mm 또는 그 미만인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
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