KR20130103570A - 고정 요소를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치 - Google Patents

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KR20130103570A
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Abstract

본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치(301, 401)는 적어도 하나의 제1 고정 요소(306, 308, 409, 410, 411, 412)를 포함하되, 제1 고정 요소(306, 308, 409, 410, 411, 412)는 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319) 또는 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319)의 적어도 제1 고정 요소를 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320) 또는 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320)의 적어도 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 형성된다.

Description

고정 요소를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치{ELECTROCHEMICAL ENERGY STORE COMPRISING AN ATTACHMENT ELEMENT}
본 발명은 전기화학 에너지 저장 장치, 다수의 그러한 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리, 그러한 전기화학 에너지 저장 장치를 제조하는 방법, 및 다수의 그러한 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리를 제조하는 방법에 관한 것이다.
전기화학 에너지 저장 장치들은 다양한 적용들에 필요로 하는 것으로, 그에 상응하게 매우 다양한 주위 환경들에 병합되고, 적용들의 요건에 따라 적용에 알맞은 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 직렬 접속 또는 병렬 접속을 통해 적용의 요건에 상응하는 전압 또는 커패시턴스를 제공하게끔 조치되도록 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들이 상호 연결된 다양한 어셈블리들로 사용된다.
그와 관련하여, 전기화학 에너지 저장 장치들의 상호 고정이 또는 그들의 적용 환경 중에서 및 몇몇 적용들에서는 그러한 전기화학 저장 장치들의 전기 단자들의 접촉도 또한 적용에 따른 직렬 접속 또는 병렬 접속을 구축하는데 결정적인 역할을 한다. 그러한 문제에 대해, 갖가지 방안들이 공지되어 있다.
즉, DE 21 58 525는 축전지의 폴 스터드(pole stud)의 형태의 전기화학 저장 장치의 전력 탭(electric power tap)에 전기 도체를 전기 접속하고 클램핑하는 장치를 개시하고 있다.
DE 22 50 373은 부분 원 모양의 2개의 클램프 다리들을 구비하고 배터리의 원추형 접속 핀의 외면에 얹기 위한 내부 원추형 접촉면을 갖는 관형 포크 링의 형태의 클램프 및 수지 기반의 플라스틱 재료로부터 사출, 주조, 또는 압출에 의해 제조되고 포크 링을 그 접촉면을 남겨둔 채로 둘러싸는 외부 하우징을 포함하는 배터리 접속 단자 클램프를 개시하고 있다.
DE 39 42 241 A1은 케이블에 접속하기 위한 플래그 및 각각의 극(pole)을 둘러싸는 쉘(shell)을 포함하되, 쉘이 2부품으로 되어 2개의 반쪽 쉘로 이뤄지고, 그 중의 하나의 반쪽 쉘이 플래그를 지지하며, 쉘이 플래그의 축에 마주 보고 장착된 2개의 접선 방향 암들을 구비하는 무나사 배터리 단자 클램프를 개시하고 있다.
본 발명의 과제는 공지의 방안들의 단점들 또는 한계점들을 최대한으로 회피하거나 극복하는, 전기화학 에너지 저장 장치를 고정하기 위한 또는 다수의 그러한 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리를 구성하기 위한 가능한 한 효과적이고 간단한 기술 사상을 제공하는 것이다. 그러한 과제는 물(product)의 독립 청구항에 따른 물 및 방법의 독립 청구항에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 부가의 구성들이 종속 청구항들의 주제를 이루고 있다.
본 발명에 따라, 적어도 제1 고정 요소를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 그러한 제1 고정 요소는 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제1 고정 요소를 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 관계에 있어서, 전기화학 에너지 저장 장치란 에너지를 화학적 형태로 저장하였다가 소비 장치에 전기적 형태로 내줄 수 있는 장치를 의미한다. 그러한 전기화학 에너지 저장 장치의 몇몇 형태들, 소위 이차 전기 에너지 저장 장치들은 에너지를 소스(source)로부터 전기적 형태로 받아 화학적 형태로 저장할 수도 있다. 즉, 충전될 수도 있다. 전기화학 에너지 저장 장치는 바람직하게는 하우징 또는 패키지 내에 위치하는 전기화학 활성부로 이뤄지는 것이 바람직한데, 전기 단자가 그 주위 환경과 접촉하는 것이 가능하도록 하우징 또는 패키지로부터 전기 단자를 이끌어내는 것이 바람직하다. 전기 단자는 전기화학 에너지 저장 장치의 전기화학적 활성 요소들, 특히 바람직하게는 한 쌍씩 분리막(separator) 재료에 의해 서로 분리된 전극들과 도전 연결되는데, 분리막 재료 그 자체는 전해질의 특정 이온들을 투과하면서도 전극들의 전기 단락을 회피시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 관계에 있어서, 고정 요소란 전기화학 에너지 저장 장치를 다른 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그 적용 주위 환경의 구조 요소, 즉 예컨대 유지 요소에 고정하는데 적합한 전기화학 저장 장치의 임의의 특성 또는 장치를 의미한다. 그것은 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치를 인접 전기화학 에너지 저장 장치 또는 누름에 의해 해당 고정이 이뤄지도록 형성된 해당 고정 요소에 대고 누름으로써 일어나는 것이 바람직하다.
그러한 고정 요소는 전기화학 에너지 저장 장치, 그 하우징, 그 전기 단자, 또는 외부로부터 접근 가능한 전기화학 저장 장치의 다른 구성 요소의 통합된 형상 요소(form element)일 수 있다. 그러나 그에 대해 대안적으로, 그러한 고정 요소는 전기화학 저장 장치, 그 하우징, 그 전기 단자, 또는 외부로부터 접근 가능한 전기화학 저장 장치의 다른 구성 요소에 예컨대 접착에 의해, 용접에 의해, 열 밀봉(heat sealing)에 의해, 또는 다른 방식으로 부착될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 따르면, 인장력 임계치의 위에 있는 인장력의 작용 시에 고정이 다시 풀리도록 적어도 하나의 고정 요소가 형성되는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 즉, 얻고자 하는 고정이 누름에 의해 이뤄지고, 바람직하게는 누르는 힘의 반대 방향을 향한 인장력이, 즉 그 크기가 인장력 임계치의 위에 있을 경우에 그 인장력의 작용에 의해 다시 풀리게 되는 것이 바람직하다. 이때, 인장력 임계치는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 통상의 작동 중에 또는 통상의 적용 시에 의도치 않게 고정이 풀리는 일이 발생하지 않거나 거의 발생하지 않도록 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시 형태에 따르면, 그러한 제1 전기화학 저장 장치의 적어도 제1 고정 요소를 그러한 제1 고정 요소와 상보적인 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 제공되는 상보적인 적어도 2개의 고정 요소들을 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 제1 고정 요소가 밖으로 돌출한 바람직하게는 볼 형태의 몸체를 구비하고, 볼 형태의 몸체를 제1 고정 요소와 상보적인 제2 고정 요소에 대고 누르면 볼 형태의 몸체가 제2 고정 요소에 구비된 바람직하게는 중공 볼 형태의 리세스에 맞물리거나 스냅 체결되는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 제1 및/또는 제2 고정 요소가 적어도 부분적으로 탄성 재료로 제작되는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 금속 탄성 재료 또는 탄성 플라스틱이 그러한 탄성 재료에 사용되는 것이 바람직하다. 그와 관련하여, 탄성 재료의 이점은 고정 요소들의 로킹을 위한 복잡한 기계적 구조들을 사용하는 것이 대폭 생략될 수 있다는데 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 제1 또는 제2 고정 요소가 적어도 하나의 스프링 요소를 구비하는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 그와 관련하여, 판 모양의 또는 와이어 형태의 장치가 스프링 요소로서 고려되는데, 그러한 장치는 고정 요소에 있는 리세스의 개구부에 장착되어 상보적인 고정 요소에 있는 밖으로 돌출한, 바람직하게는 볼 형태의 몸체를 그 리세스에 스냅 체결하는 것을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 고정 요소는 몇몇 실시 형태들에서는 그 기능에 있어 의류 산업으로부터 공지된 똑딱 단추(snap fastener)와 유사한데, 똑딱 단추도 역시 인장력 임계치의 위에 있는 인장력의 작용에 의해 고정이 다시 풀릴 수 있도록 서로 맞대어 누름으로써 고정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 고정 요소가 영구 자석들을 구비하는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 특히, 자성을 갖거나 자화 가능한, 바람직하게는 금속질의 다른 재료들과 연계하여, 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 고정 요소와 관련된 영구 자석들의 사용은 쉽게 분리 가능한 간단하고도 효과적인 결합의 구현을 가능하게 한다.
그러한 영구 자석들은 그 영구 자석들을 구비한 고정 요소들을 맞대어 누를 때에야 비로소 고정의 실현이 이뤄지도록 탄성 재료와 조합되어 사용될 수도 있는데, 그것은 영구 자석들이 그 인력(attraction) 영역에 접근하기 전에 먼저 누름에 의해 반발 탄성력을 이겨내야 하기 때문에 그렇게 되는 것이다. 그렇게 되면, 영구 자석들의 인력으로도 고정을 구현하는데 충분하고, 그러한 고정도 역시 인장력 임계치의 위에 있는 인장력의 작용에 의해 다시 풀릴 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정될 때에 2개의 전기화학 에너지 저장 장치들의 전기 단자들의 적어도 일부의 전기 접촉이 이뤄지도록 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자가 형성되는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 그를 위해, 그와 같이 구성된 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자는 고정 요소의 적어도 일부와 도전 연결되어 고정이 이뤄질 때에 자동으로 전기 접촉이 이뤄지도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 실시 형태들에서는, 전기 단자 그 자체가 고정 요소를 구비하여 그 전기 단자를 통한 에너지 저장 장치의 고정 및 그에 따른 전기 단자의 접촉도 이뤄질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 고정이 풀리면 전기 접촉이 끊어지도록 전기 단자가 형성되는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시 형태에 따르면, 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자 또는 그와 적어도 부분적으로 도전 연결된 고정 요소가 적어도 2개의 그러한 전기화학 에너지 저장 장치들로 어셈블리를 구성할 때에 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그 전기 단자의 극성 뒤바뀜(polarity reversal)을 저지하도록 형성되는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
그와 관련하여, 본 발명은 바람직하게는 서로 엇갈려 있는, 특히 수평으로 및/또는 수직으로 서로 엇갈려 있는 것이 바람직한 고정 요소들 및/또는 서로 끼워 맞춰지지 않는 상이한 형상 스타일을 갖는 고정 요소들을 제공하고 있고, 특히 하나의 세트 내에서는 서로 끼워 맞춰지지만 상이한 세트들에 속한 경우에는 서로 끼워 맞춰지지 않는 상보적으로 형성된 다수의 세트들의 고정 요소들을 사용하는 조치를 취하고 있다.
본 발명에 따라, 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리, 특히 인접 전기화학 에너지 저장 장치들이 한 쌍씩 고정 수단에 의해 서로 고정되되, 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제1 고정 요소를 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 고정 수단이 형성되는 어셈블리도 또한 제공된다.
본 발명에 따라, 전기화학 에너지 저장 장치가 제1 고정 요소를 포함하되, 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제1 고정 요소를 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 제1 고정 요소가 형성되게끔 전기화학 에너지 저장 장치의 하우징 또는 전기 단자를 형성하는 전기화학 에너지 저장 장치의 제조 방법도 또한 제공된다.
이때, 고정 요소는 에너지 저장 장치의 하우징에 통합되거나 에너지 저장 장치의 전기 단자의 형태로 통합되는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 실시 형태들에서는, 고정 요소가 나중에 에너지 저장 장치의 하우징 또는 전기 단자에 부착될 수도 있다.
본 발명에 따라, 인접 전기화학 에너지 저장 장치들을 한 쌍씩 고정 수단에 의해 서로 고정하되, 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제1 고정 요소를 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정됨으로써 그러한 고정이 이뤄지도록 하는 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 제조 방법도 또한 제공된다.
본 발명의 그러한 실시 형태들 또는 다른 실시 형태들의 특징들은 바람직하게는 서로 조합될 수도 있다.
이하, 본 발명을 첨부 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 의거해서 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1a는 본 발명에 따른 제1 고정 요소의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 1b는 본 발명에 따른 제2 고정 요소의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 1c는 고정을 이루기 위해 본 발명에 따른 제1 고정 요소가 본 발명에 따른 제2 고정 요소와 연동하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 2a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 2b는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 3a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 3b는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 3c는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 4a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 4b는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 5a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 5b는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 5c는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 6a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 6b는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 7a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며;
도 7b는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치 내지 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리의 바람직한 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 기본 사상은 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치가 적어도 제1 고정 요소를 포함하되, 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제1 고정 요소를 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 적어도 그러한 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 제1 고정 요소가 형성된다는데 있다.
그러한 고정 요소를 구축하거나 구성하는 여러 방안들이 예컨대 그러한 고정 요소의 실시예의 개략적인 도시를 통해 도 1a에 도시되어 있다. 도 1a는 본 발명에 따른 제1 고정 요소의 측면도를 도시한 것으로, 그러한 제1 고정 요소는 본 예에서는 제1 디스크(101), 더 작은 지름을 갖고 제1 디스크와 동심상으로 제1 디스크에 평면적으로 부착된 제2 디스크(103)로 이뤄진다. 끝으로, 여기에 도시된 고정 요소는 예컨대 제1 디스크(101)와 동일한 지름을 갖고 역시 다른 2개의 디스크들과 동심상으로 배치된 제3 디스크(102)를 포함한다.
도 1a의 도시는 절대적으로 축척에 꼭 맞게 도시된 것은 아니고, 그것은 다른 모든 도면들의 도시도 역시 마찬가지이다. 즉, 디스크들(101, 102)에 대한 디스크(103)의 반지름들의 차(104, 105)가 반지름들 그 자체보다 현격히 더 작은 것이 바람직하다.
도 1b는 도 1a에 도시된 예시적 제1 고정 요소와 상보적인 예시적 제2 고정 요소를 도시한 것으로, 그러한 제2 고정 요소는 형상 요소들(106, 107, 108, 109, 110)을 포함한다. 형상 요소들(106, 107)은 도 1a의 제1 고정 요소에서 상이한 디스크 반지름들로 인해 생기거나 형성된 홈에 맞물리도록 마련되는데, 그것은 도 1c에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같다. 이때, 형상 요소들(106 또는 107)의 치수들(112, 116 또는 113, 117)은 도 1a에 도시된 고정 요소의 홈의 치수들(104, 105)과 일치하는 것이 바람직하다. 아울러, 형상 요소들(108, 109)의 치수들(111, 114, 115, 또는 118)은 치수들(112, 113, 116, 117)과 반드시 일치할 필요는 없다. 도 1c는 도 1a에 도시된 고정 요소가 도 1b에 도시된 상보적인 고정 요소에 스냅 체결되거나 맞물린 상황을 개략적으로 도시하고 있다.
도 1a에 도시된 고정 요소의 형상 요소(101)는 전기화학 에너지 저장 장치, 그 하우징, 그 리드(lead), 또는 외부로부터 접근 가능한 전기화학 에너지 저장 장치의 다른 형상 요소의 일체형 구성 요소인 것이 바람직하다. 그러나 그에 대해 대안적으로, 형상 요소(101)는 전기화학 에너지 저장 장치에, 특히 그 하우징 또는 그 리드에 부착될 수도 있다. 예컨대, 용접되거나 유사하게 그와 연결될 수도 있다.
도 1a 또는 도 1b에 도시된 고정 요소들은 단일 부품으로 형성되는 것이 바람직하지만, 상이한 형상 부품들의 조립 접합에 의해 제작될 수도 있다. 특히, 형상 부품들(108, 109)은 탄성 재료로 제작되는 것이 바람직한데, 그럼으로써 한편으로 누를 때에 도 1a에 도시된 고정 요소가 도 1b에 도시된 제2 고정 요소에 스냅 체결되거나 맞물리는 것이 쉽게 이뤄질 수 있고, 다른 한편으로 이때 생성된 결합을 인장력 임계치의 위에 있는 인장력에 의해 푸는 것이 가능하게 된다.
인장력 임계치는 근본적으로 치수들, 형상들, 또는 재료 특성들에 의해, 특히 사용되는 재료들의 탄성 계수 및 강도에 의해 결정되고, 고정 요소들의 구성 시에 그러한 파라미터들의 적절한 선택을 통해 특정 적용들의 요건에 맞춰질 수 있다. 본 발명에 따른 고정 요소들을 풀 경우에 바람직하게는 인장력이 정해진 인장력 임계치를 넘어서야 하는 것과 마찬가지로, 누를 경우에도 역시 바람직하게는 누르는 힘 또는 누르는 압력이 누르는 힘 또는 누르는 압력의 정해진 임계치를 넘어서야 비로소 상보적인 고정 요소들이 서로 맞물리거나 스냅 체결됨으로써 고정 요소들이 고정을 이루게 된다.
도 2는 고정 요소들(206, 207, 208, 209)이 부착된 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치(201)의 제1 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 본 예에서는, 상보적인 고정 요소들(206 또는 207, 208 또는 209)이 에너지 저장 장치(201)의 평행한 면들에 마주하고 있고, 그에 따라 그러한 제1 에너지 저장 장치를 그러한 제2 에너지 저장 장치에 대고 누르고 또한 그러한 단계를 반복하면 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이 어셈블리가 만들어질 수 있다. 그러한 어셈블리서는, 4개의 전기화학 에너지 저장 장치들(202, 203, 204, 205)이 서로 고정되고, 그에 따라 그러한 4개의 에너지 저장 장치들로 만들어진 어셈블리 그 자체가 다시 자유 고정 요소들(210, 211, 212, 213)을 구비한 본 발명의 의미에서의 에너지 저장 장치가 된다. 특히, 도 2a 및 도 2b의 예로부터, 그러나 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b에 의거해서도 또한 알 수 있는 바와 같이, 그 실시 형태들의 다수의 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치들로 이뤄진 어셈블리 그 자체가 다시 본 발명의 의미에서의 전기화학 에너지 저장 장치가 된다.
본 발명의 몇몇 실시 형태들은 고정 요소들이 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자들과 도전 연결되도록 조치하고 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 예에서는, 그러한 전기 단자들이 도면들에 도시되어 있지 않다. 그러나 그러한 전기 단자들을 전기화학 에너지 저장 장치의 하우징으로부터 밖으로 이끌어내어 고정 요소들과 도전 연결하는 것이 가능하다. 그것은 바람직하게는 고정 요소들로 덮인 영역들에서 하우징에 있는 구멍들에 의해 이뤄질 수 있고, 그에 따라 그러한 구멍들은 바람직하게는 외부로부터 접근 불가능하게 고정 요소들에 의해 보호되고, 특히 바람직하게는 밀봉된다.
한 가지 방안은 플러스 전기 단자를 고정 요소들(206, 207)과 연결하고, 마이너스 전기 단자를 고정 요소들(208, 209)과 연결하는 것이다. 그 경우, 도 2b는 도 2a에 도시된 전기화학 에너지 저장 장치 4개가 전기적으로 병렬 접속되는 것을 도시하고 있다. 이때, 고정 요소들(210, 211)은 역시 플러스 전기 단자와 연결되는 반면, 고정 요소들(212, 213)은 마이너스 전기 단자와 연결된다. 그와 관련하여, 도 2a에 도시된 전기화학 에너지 저장 장치를 실수로 뒤돌려 고정함으로 인해 생기는 단락 위험에 대처하기 위해, 상이한 극들의 상이한 형상 스타일들 및/또는 배열들에 의해 그러한 극 뒤바뀜에 대처하고 그에 따라 극 뒤바뀜을 회피하거나 적어도 그러한 회피를 지원하는 고정 요소들이 바람직하다.
도 3a, 도 3b, 도 3c에 개략적으로 도시된 전기화학 에너지 저장 장치들 또는 다수의 그러한 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리들에서는, 각각의 개별 전기화학 에너지 저장 장치가 단지 2개의 고정 요소들(306 또는 309)만을 포함한다. 본 예에서는, 그러한 전기화학 에너지 저장 장치들을 본 발명에 따른 누름에 의해 서로 고정하는 것을 용이하게 하기 위해, 누를 때에 전기화학 에너지 저장 장치가 기울어져 틀어지는 것을 방지할 스페이서(308)가 마련된다. 그와 같이 하여, 고정 요소를 누를 때에 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 전기화학 에너지 저장 장치 2개(319, 320)로 이뤄진 어셈블리를 도시한 것으로, 에너지 저장 장치(319)의 고정 요소(306)가 수평 중심선에 대해 면대칭인, 즉 "거꾸로 세워진" 에너지 저장 장치(320)의 고정 요소(309)에 맞물려 있다. 그 결과, 2개의 개별 에너지 저장 장치들로 이뤄진 그러한 에너지 저장 장치들의 어셈블리가 생기는데, 그러한 어셈블리 그 자체가 또한 전기화학 에너지 저장 장치이고, 다만 그러한 전기화학 에너지 저장 장치가 이제는 서로 맞은편에 위치한 2개의 자유 고정 요소들(322, 321)을 갖는다. 여기서도 역시 스페이서(317)는 누를 때에 에너지 저장 장치가 기울어져 틀어지는 것을 방지한다. 스페이서(318)도 상응하는 기능을 갖는다.
도 3c는 4개의 에너지 저장 장치들(302, 303, 304, 305)로 이뤄지고 스페이서들(313, 314, 315, 316)과 자유 고정 단부들(311 또는 312)을 구비한 어셈블리를 도시하고 있다. 본 예에서 고정 요소들이 각각의 에너지 저장 장치의 전기 단자들과 도전 연결되는 경우, 상보적인 고정 요소들(306 또는 309)은 극성이 다른 전기 단자들(극들)과 연결되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 도 3b 및 도 3c의 어셈블리들은 도 3a에 도시된 바와 같은 에너지 저장 장치들의 전기적인 직렬 접속을 이루고 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 또 다른 예를 도시한 것으로, 그러한 전기화학 에너지 저장 장치의 하우징으로부터 위쪽으로 또는 아래쪽으로 이끌어낸 전기 단자들(405 또는 406)이 바람직하게는 냉각체로서 형성될 수 있는 특수한 몸체들(407 또는 408)을 갖고, 그러한 몸체들은 2개의 상보적인 고정 요소들을 누름으로써 고정 요소들(411, 412, 409, 410)이 그러한 에너지 저장 장치들의 상호 고정을 구현하는 결합을 이룰 수 있도록 그 크기가 정해지는 것이 바람직한데, 그것은 자유 고정 요소들(411, 412, 413, 414)을 구비한 에너지 저장 장치들(402, 403, 404, 405)에 의거하여 도 4b에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같다.
도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b에 예로서 개략적으로 도시된 본 발명의 실시 형태들은 전기화학 에너지 저장 장치들의 전기 단자들이 그러한 제1 전기화학 에너지 저장 장치를 그러한 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정할 때에 그 2개의 전기화학 에너지 저장 장치들의 전기 단자들의 적어도 일부의 전기 접촉이 이뤄지게끔 형성되도록 조치하고 있다.
그를 위해, 그와 같이 구성된 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자들은 고정 요소들의 적어도 일부와 도전 연결되어 고정을 이룰 때에 전기 접촉이 자동으로 이뤄지도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 4a, 도 4b, 및 도 4c에 도시된 실시예들에서와 같은 본 발명의 다른 실시 형태들에서는, 전기 단자들(405, 406) 그 자체가 고정 요소들(409, 410, 411, 412)을 구비하여 그 전기 단자들을 통해 에너지 저장 장치(401, 402, 403, 404, 405)의 고정 및 그에 따른 전기 단자들의 접촉도 이뤄질 수 있게 된다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c에 도시된 바와 같은 그러한 고정 요소들이 도전 몸체들(407, 408)에 부착되고, 그 도전 몸체들(407, 408) 그 자체가 단자들(405 또는 406) 및 그 도전 몸체들에 부착된 고정 요소들(409, 410, 411, 412)과 도전 연결되어 있는 상태이면, 고정 요소들(409, 410 또는 411, 412)은 그들을 받치고 있는 몸체들(407, 408)의 전위를 그리고 그에 따라 그 몸체들에 각각 접속된 전기 단자들(소위 "리드들")(405 또는 406)의 전위를 갖게 된다.
그러한 실시 형태 및 다른 실시 형태들에서도, 전기 단자들 및 고정 요소들은 고정이 풀리면 전기 접촉이 끊어지도록 형성되는 것이 바람직하다.
그에 해당하는 실시예들이 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b에 개략적으로 도시되어 있다.
즉, 도 5a는 고정 요소들(506, 509 또는 507, 508)이 에너지 저장 장치의 마이너스 또는 플러스 전기 단자와 연결되어 있는 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 5a에서 에너지 저장 장치(501) 상에 표시된 화살표는 그 에너지 저장 장치(501)가 그 수평 중심선에 대해 면대칭이 아니라는 것을 지시하고 있는데, 그러한 면대칭은 에너지 저장 장치가 거꾸로 세워진 것에 해당한다. 오히려, 그러한 면대칭은 도 5a에 도시된 고정 요소들의 극성들의 부호 반전을 가져온다.
도 5a에 도시된 에너지 저장 장치를 거꾸로 세우면, 마이너스 전기 단자에 연결된 고정 요소(509)가 이전에 플러스 전기 단자와 연결된 고정 요소(507)가 있었던 좌측 상부 위치에 위치하게 되고, 고정 요소(507)는 이제 좌측 하부로 이동하게 된다. 그러한 과정에서 고정 요소들(506, 508)도 똑같이 그 위치를 바꾸게 되고, 그럼으로써 우측 하부가 이전의 "플러스" 고정 요소로부터 "마이너스" 고정 요소로 바뀌게 된다.
그와 같이 거꾸로 세우는 과정에서 에너지 저장 장치(501)들의 고정 요소들이 그 극성들을 바꾸기는 하지만, 그 구조, 즉 2개의 상보적인 고정 요소들 중의 하나로서의 그 특성은 그대로 유지되는데, 그것을 고정 요소들의 "성별"이 바뀌지 않는 것이라 말할 수도 있다.
그 결과, 도 5a에 도시된 에너지 저장 장치들의 어셈블리들 중에서 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 화살표들이 교대로 그 방향을 바꾸고 있는 어셈블리들만이 기술적으로 의미를 갖게 된다. 도 5a에 도시된 에너지 저장 장치의 다른 어셈블리들은 기술적으로 부적합한데, 왜냐하면 그들이 방지해야 할 필요가 있는 전기 단락을 수반하기 때문이다. 화살표의 방향이 교대로 바뀌는 에너지 저장 장치들의 어셈블리는 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 에너지 저장 장치들의 병렬 접속을 이룬다. 도 5b는 도 5a에 도시된 에너지 저장 장치 2개(502, 503)의 병렬 접속을 도시하고 있는데, 그러한 2개의 에너지 저장 장치들(502, 503) 그 자체가 외부로부터 접근 가능한 고정 요소들(511, 512, 513, 514)을 구비한 본 발명에 따른 에너지 저장 장치의 일례에 해당한다. 도 5a에 도시된 단일의 에너지 저장 장치와는 달리, 도 5b에 도시된 2개의 에너지 저장 장치들의 어셈블리는 구조적으로 뿐만 아니라 전기적으로도 수평 중심선에 대해 면대칭(거꾸로 세워짐)이다.
기술적으로 부적합하거나 위험한 상호 접속을 피하기 위해, 특히 도 2a 내지 도 7b에 도시된 에너지 저장 장치들은 극성 뒤바뀜 방지 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 그러한 극성 뒤바뀜 방지 장치는 다양하게 구현될 수 있다. 그러한 극성 뒤바뀜 방지 장치를 구현하는 구조적 조치들의 공통적인 작동 원리는 설명된 충돌을 초래하는, 전기적 레벨에 있는 것이 아닌 도 2a 내지 도 7b에 도시된 에너지 저장 장치들의 구조적 대칭성을 파기하는 것이다. 그러한 대칭성 파기는 다양한 방식으로 가능하고, 고정 요소들(507 또는 506)과 동일한 형태의 고정 요소들(509 또는 508)을 고정 요소들(506 또는 507)에 끼워 맞춰지지 않는 도면에 도시되지 않은 다른 형태의 고정 요소들로 대체함으로써 이뤄지는 것이 바람직하다. 그것은 원하지 않는 또는 위험한 극성 뒤바뀜이 일어날 수 있기 전에 이미 조립을 시도하는 것 자체가 실패할 수밖에 없도록 이뤄지는 것이 바람직하다.
그 이외에, 극성 뒤바뀜 방지 장치를 구현하는 다른 방안들, 예컨대 도 5a에 도시된 에너지 저장 장치의 측벽들에 있는 하부 고정 요소들(508, 509)을 옮겨 배치하는 것에 의한 방안들이 적용되는데, 그러한 방안들은 그와 같이 옮겨진 고정 요소들이 도 5a에 도시된 에너지 저장 장치가 거꾸로 세워진 후에는 동일한 타입의 인접 에너지 저장 장치의 상부 고정 요소들과 더 이상 합치되지 않게 되는 것을 구현한다. 그에 해당하는 실시예가 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 도 5a에 존재하는 대칭성이 도 7a에서는 파기되도록 고정 요소들(707, 708)이 고정 요소들(507, 508)에 대해 수직으로 옮겨져 있다. 도 7a에 도시된 에너지 저장 장치를 거꾸로 세우면, 고정 요소들(706, 707)이 이전에 고정 요소들(708 또는 709)이 자리 잡았던 위치들을 차지하지 못한다.
도 7b를 보면 알 수 있는 바와 같이, 다수의 에너지 저장 장치들의 어셈블리를 구성할 경우에 이때에 생기는 조립된 에너지 저장 장치에도 고정 요소들의 엇갈린 배치의 효과가 자동으로 다시 전해지게 된다. 교대로 방향이 바뀌는 4개의 에너지 저장 장치들(702, 703, 704, 705)로 이뤄지고 자유 전기 단자들(710, 711, 712, 713)을 구비하며 동시에 그 전기 단자들(711, 712, 713, 714)이 그러한 조립된 에너지 저장 장치의 자유 고정 요소들이기도 한 도 7b에 도시된 어셈블리는 구조적으로도 또한 전기적으로도 수평 중심선에 대해 면대칭이 아니다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 물(product)들의 극성 뒤바뀜 방지 장치를 구현하는데에도 상응하는 조치들이 사용되는 것이 바람직하다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 에너지 저장 장치는 구조적으로 대칭이지만 전기적으로는 대칭이 아니다. 그러한 에너지 저장 장치(601) 또는 4개의 그러한 에너지 저장 장치들(602, 603, 604, 605)로 이뤄진 어셈블리를 수평 중심선에 대해 면대칭으로 놓으면, 즉 거꾸로 세우면, 고정 요소들(608, 609 또는 612, 613)이 고정 요소들(606, 607 또는 610, 611)의 이전의 위치들을 차지한다. 그러나 그러면서 전기 단자들의 극성들이 그 부호를 바꾸게 된다.
그러나 도 5a, 도 5b, 도 7a, 및 도 7b에 도시된 물(product)들과는 달리, 도 6a 및 도 6b에 도시된 에너지 저장 장치는 교대로 방향을 바꾸면서가 아니라 동일한 방향을 잡고서 상호 접속되어야 한다. 그것은 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b에 해당 화살표들에 의해 지시되어 있다.
그와 관련하여, 본 발명은 서로 엇갈려 있는 고정 요소들, 특히 바람직하게는 수평으로 및/또는 수직으로 서로 엇갈려 있는 고정 요소들 및/또는 서로 끼워 맞춰지지 않는 상이한 형상 스타일을 갖는 고정 요소들을 제공하고 있고, 특히 하나의 세트 내에서는 서로 끼워 맞춰지지만 상이한 세트들에 속한 경우에는 서로 끼워 맞춰지지 않는 상보적으로 형성된 다수의 세트들의 고정 요소들을 사용하는 조치를 취하고 있다.

Claims (16)

  1. 전기화학 에너지 저장 장치(301, 401)로서,
    적어도 하나의 제1 고정 요소(306, 308, 409, 410, 411, 412)를 포함하되, 제1 고정 요소(306, 308, 409, 410, 411, 412)는 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319) 또는 상기 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319)의 적어도 제1 고정 요소를 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320) 또는 상기 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320)의 적어도 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소는 인장력 임계치의 위에 있는 인장력이 작용하면 고정이 다시 풀리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전기화학 에너지 저장 장치는 제1 전기화학 저장 장치의 적어도 제1 고정 요소를 제1 고정 요소와 상보적인 제2 전기화학 에너지 저장 장치의 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 제공되는 상보적인 적어도 2개의 고정 요소들(101 내지 105, 106 내지 110)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 제1 고정 요소는 밖으로 돌출한 바람직하게는 볼 형태의 몸체(102)를 구비하고, 볼 형태의 몸체(102)는 제1 고정 요소와 상보적인 제2 고정 요소에 대고 누르면 볼 형태의 몸체(102)가 제2 고정 요소에 구비된 바람직하게는 중공 볼 형태의 리세스(106 내지 110)에 스냅 체결되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 제1 및/또는 제2 고정 요소는 적어도 부분적으로 탄성 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 제1 또는 제2 고정 요소는 적어도 하나의 스프링 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 고정 요소는 영구 자석들을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서, 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자들(405, 406)은 제1 전기화학 에너지 저장 장치(402)가 제2 전기화학 에너지 저장 장치(403)에 고정될 때에 그 2개의 전기화학 에너지 저장 장치들의 전기 단자들의 적어도 일부의 전기 접촉이 이뤄지도록 형성되는(407, 408, 409, 410, 411, 412) 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자들은 고정이 풀리면 전기 접촉이 끊어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 전기화학 에너지 저장 장치의 전기 단자들 또는 그와 적어도 부분적으로 도전 연결된 고정 요소들은 적어도 2개의 전기화학 에너지 저장 장치들로 어셈블리를 구성할 때에 전기화학 에너지 저장 장치 또는 그 전기 단자들의 극성 뒤바뀜(polarity reversal)을 저지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 따른 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리.
  12. 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들, 특히 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 따른 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리로서,
    어셈블리에서 인접 전기화학 에너지 저장 장치들이 한 쌍씩 고정 수단에 의해 서로 고정되되, 고정 수단은 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319) 또는 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319)의 적어도 제1 고정 요소를 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320) 또는 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320)의 적어도 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  13. 전기화학 에너지 저장 장치를 제조하는 방법으로서,
    전기화학 에너지 저장 장치가 제1 고정 요소(306, 308, 409, 410, 411, 412)를 포함하되, 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319) 또는 상기 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319)의 적어도 제1 고정 요소를 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320) 또는 상기 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320)의 적어도 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정되도록 제1 고정 요소가 형성되게끔 전기화학 에너지 저장 장치의 하우징 또는 전기 단자들을 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 따른 전기화학 에너지 저장 장치를 제조하는 방법인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  15. 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    인접 전기화학 에너지 저장 장치들을 한 쌍씩 고정 수단에 의해 서로 고정하되, 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319) 또는 제1 전기화학 에너지 저장 장치(319)의 적어도 제1 고정 요소를 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320) 또는 제2 전기화학 에너지 저장 장치(320)의 적어도 제2 고정 요소에 대고 누르면 제1 전기화학 에너지 저장 장치가 제2 전기화학 에너지 저장 장치에 고정됨으로써 고정을 이루는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 따른 다수의 전기화학 에너지 저장 장치들의 어셈블리를 제조하는 방법인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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