KR20150120916A - 에너지 셀 홀더 셋트 및 그 확장 셋트 - Google Patents

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KR20150120916A
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Abstract

본 발명은 원통 벽면의 일부가 길이 방향으로 절단되고, 에너지 셀이 밑으로 빠지지 않도록 상기 절단된 원통 벽면의 좌측 또는/및 우측 바닥에 각각 형성되는 받침판을 포함하는 홀더; 상기 홀더가 서로 결합되면서 양 원통 벽면의 이음부에 길이 방향의 삼각형 형상으로 생성되는 암컷 끼움부; 및 상기 암컷 끼움부의 반대쪽 대칭 위치에 형성된 수컷 끼움부를 포함하고, 상기 절단되는 원통 벽면이 밖을 향하도록 상기 홀더가 대칭적으로 마주 보며 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 에너지 셀 홀더 셋트를 제공한다.
본 발명은, 에너지 셀 홀더의 내경이 약간 작더라도 홀더가 원주 방향을 따라 벌려져서 에너지 셀을 꽉 잡아주는 역할을 가지므로, 에너지 셀을 삽입할 때 에너지 셀을 손상시키거나 에너지 셀이 홀더에서 제대로 고정되지 못하고 흔들리거나 약간의 기울림에도 홀더에서 빠지지 않게 되는 장점을 가지며, 또한 여타의 부속품을 추가적으로 사용치 않고도 에너지 셀 홀더 셋트의 조립체를 상하 또는 좌우, 위 아래 방향으로 결합 확장하여 많은 에너지 셀을 수용할 수 있게 되고, 이에 에너지 셀의 용량을 용이하게 확장할 수 있는 특징을 가진다.

Description

에너지 셀 홀더 셋트 및 그 확장 셋트{ a Energy Cell Holder Set and Extended Set thereof}
본 발명은 원통형 에너지 셀(전지)의 삽입 및 장착을 용이하게 할 수 있고, 저장 용량을 키우기 위해 직렬 또는 병렬 연결이 용이하도록 복수의 에너지 셀을 복수의 에너지 셀 홀더 셋트에 각각 삽입하고 상기 홀더 셋트를 위 아래 또는 옆으로 서로 결합하여 확장화가 가능하도록 한 에너지 셀 홀더 셋트 및 그 확장 셋트에 관한 것이다.
에너지 셀은 전기적 에너지를 저장하기 위한 전지(배터리) 또는 슈퍼 콘덴서(Supper Condenser) 등과 같은 에너지저장장치의 기본적인 단위 구조로서, 전기적 에너지를 충전하고 이를 저장하는 매체를 일컫는다. 상기 에너지 셀은 주로 1차 전지 또는 2차 전지가 될 수 있는 데, 1차 전지는 1회만 충전되어 방전 후에 버려지지만, 2차 전지는 복수(수 만회)의 충전 및 방전이 가능하여 그의 이용도가 매우 높다. 또한 에너지저장장치로서 2차 전지는 충전 또는 방전 중에 거의 일정한 전압을 유지할 수 있는 것에 반해, 저장된 에너지의 방출량에 따라 전압이 낮아지면서 저장된 에너지를 모두 순시에 방출하는 슈퍼콘덴서가 있다.
상기 에너지 셀은 단위 제품으로 원통형 형태로 양산 제조가 용이하다. 전지인 경우를 예로 설명하면, 이러한 전지 단위 셀들은 용량 확장을 목적으로 직.병렬로 결합되어 하나의 전지 팩(Battery pack)의 형태를 이루게 된다. 이의 연결 구성을 살펴보면, 복수개의 전지 셀(Cell)들을 하나의 묶음으로 하여 단위 묶음으로 만든 뒤 이 단위 묶음들을 모아 다시 큰 묶음으로 만들고 이것들을 모아 다시 더 큰 묶음으로 만드는 공정을 거쳐 원하는 개수의 원통형 전지 셀(Cell)들을 결합하게 된다. 이러한 형태로 결합 확장할 방안으로 종래에는 원통형의 전지들을 유리테이프와 같은 재질로 묶어 하나의 단위 묶음으로 만들고 동일한 방법으로 복수개의 단위 묶음들을 서로 묶어 큰 단위로 만들거나, 에너지 셀의 외경 전체를 홀더가 모두 감싸도록 원통형의 홀더를 만들어 상기 홀더 내에 에너지 셀들이 각각 삽입될 수 있도록 한 후, 상기 홀더들을 옆으로 상호간 결합되게 하여 용량이 큰 전지 팩을 제조하여 왔다.
종래의 원통형 에너지 셀의 확장화 방안으로, 대한민국에 2009.01.29자로 출원되어 2010.08.06자로 공개된 대한민국 등록 특허 제10-1016596호 (발명의 명칭 : 셀 상호간 복합연결망으로 구성된 셀 카트리지)는 대량 생산 및 안정화를 구현한 전지 셀 카트리지에 관한 것으로서, 다수의 단위 전지(셀)들을 케이스 내에 직-병렬 복합연결방식으로 조립하여 모듈화시킨 셀 상호 간 복합연결망 구성의 카트리지에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 종래와 같이 유리테이프 등으로 전지(에너지 셀)들을 묶는 과정 없이 간단히 조립함으로써 조립 시간의 단축이 가능하고, 조립성 및 생산성의 향상이 가능해지며, 제작 규격의 정확성이 높아지는 전지 셀에 대한 복합연결망 구성의 셀 카트리지를 제공할 수 있다.
도 1은 종래에 다수의 에너지 셀을 수용할 수 있도록 고안된 홀더 셋트을 보여준다. 3개의 홀더가 한 줄로 연결되어 구성된 홀더 셋트가 좌.우측에 형성된 키움 홈을 통해 옆 또는 길이 방향으로 복수개로 서로 키워져 결합된 다음, 복수개의 단위 전지들이 양쪽 또는 음극 극주 부분으로부터 상기 조립된 홀더 셋트에 끼워질 수 있는 구조로 되어 있다. 이와 같이 도 1에 도시된 홀더 셋트는 복수개의 홀더 셋트에 복수개의 단위 전지들이 조립될 수 있는 확장 구조로 되어 있는 반면, 홀더의 원통 벽면은 원주가 완전하게 연결되어 있는 기본적인 원통 형상을 가진다.
또한, 대한민국에 2013.06.27자로 출원되어 2014.12.29자로 등록 공고된 대한민국 등록특허 제10-1477208호 (발명의 명칭 : 에너지 셀 모듈 및 그 셋트)는 복수의 에너지 셀; 상기 복수의 에너지 셀이 안착되어 삽입되는 홀더; 상기 홀더의 중심에 형성된 제1체결홀 및 상기 제1체결홀로부터 동일한 이격거리 지점에서 상기 에너지셀의 극주면과 밀착 접촉되는 복수의 제1접촉부를 포함하는 제1연결판; 및 상기 홀더의 중심에 위치하고 상기 제1연결판이 결합되는 제1지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 셀 모듈을 제공하고 있다.
상기 에너지 셀 모듈 또는 홀더 구조를 살펴보면, 홀더 위에 조립되는 제1연결판의 중심에 돌출된 제1돌출부 및 제1체결홀이 형성되어 있어 제1체결홀이 에너지 셀 모듈의 에너지 충방전에 대한 입출력단자 역할하게 되므로 특히 에너지셀 모듈을 구성하는 각각의 에너지 셀들이 균등한 전류를 분담하는 특징을 가질 수 있게 된다. 또한 홀더가 단순한 원통형 구조로 되어 있으므로, 홀더를 사출 성형시에 이의 수축율을 감안하여 필히 홀더 내경을 에너지 셀보다 약간 크게 만들어야 하고, 모든 수단을 동원하여 사출 성형시에 홀더 내경의 공차에 대한 관리를 철저하게 함으로써 에너지 셀 모듈의 보수 또는 해체가 용이할 수 있게 된다.
일반적으로 동일 모델의 18650 사이즈의 전지 셀인 경우에도 제조회사 별로 각 전지 셀의 외경의 차이가 다소 발생하게 되므로, 이와 같은 현상을 감안하여 종전의 홀더의 내경 요건은, 에너지 셀이 삽입 조립시나 조립된 상태에서 분해 시에 쉽게 빠질 수 있도록, 홀더 내경을 에너지 셀보다 약간 크게 해야하는 제약을 가지게 되는 데 이러한 제약으로 인해 홀더 내경을 최적(사출시 재료 수축률을 고려하여)으로 설계하기가 어렵다. 만약 홀더 내경의 크기가 조립 대상의 에너지 셀(전지)에 크기에 적절하게 맞지 못하면, 에너지 셀(전지)의 확장 조립에 많은 시간을 필요로 함은 물론, 이의 조립 또는 분해가 어렵거나 조립 또는 분해시에 에너지 셀의 파손 위험이 발생하게 된다.
즉, 홀더 내경이 삽입되어 지는 에너지 셀의 외경과 비교하여 너무 여유가 없게 되면 에너지 셀을 삽입할 때 너무 빡빡하게 되어 이의 삽입이 매우 어렵고 또한 삽입 과정에서 에너지 셀이 홀더 내벽에 눌러져 손상될 수 있으며, 반대로 홀더 내경에 유격이 많게 되면 에너지 셀들이 홀더에서 제대로 고정되지 못하고 흔들리게 되거나 약간의 기울림(반전)에도 홀더로부터 에너지 셀이 쉽게 이탈하게 되는 단점이 있다. 더군다나, 종래의 방법으로 만들어진 홀더 셋트에 많은 에너지 셀들을 수용하기 위해 이들을 위 아래 또는 좌우 옆으로 결합하여 확장된 상태에서는 에너지 셀의 교체 시에 이들의 분해 조립이 더욱 어렵거나 이로 인해 에너지 셀의 불량이 발생할 가능성이 매우 크다.
본 발명은, 원통 벽면의 일부가 길이 방향으로 절단되고, 상기 원통 벽면의 바닥(에너지 셀이 들어가는 방향을 기준하여 아래 쪽)에 형성되고 에너지 셀이 빠지지 않도록 역할을 하는 받침판을 포함하는 홀더, 상기 홀더의 절단된 원통 벽면이 밖을 향하도록 적어도 2개의 상기 홀더가 서로 마주 보며 결합되는 것인 에너지 셀 홀더 셋트을 제공한다.
또한, 벽면의 일부가 길이 방향으로 절단되는 원통 형상을 가지고, 4개의 에너지 셀이 각각 수용되는 4개의 홀더; 상기 홀더 벽면의 바닥에 에너지 셀이 밑으로 빠지지 않도록 상기 절단면의 좌.우측 바닥에 각각 설치되는 복수의 받침판을 포함하고, 상기 4개의 홀더가 대칭으로 서로 마주 보며 결합되는 것인 에너지 셀 홀더 셋트을 제공한다.
바람직하기는 상기 홀더가 서로 결합되면서 원통 벽면의 이음부에 길이 방향으로 생성되는 암컷 끼움부; 및 상기 암컷 끼움부의 반대쪽 대칭 위치에 형성되는 수컷 끼움부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 수컷 키움부가 암컷 키움부에 삽입되는 데, 상기 홀더의 암컷 끼움부 끝면에 상기 에너지 셀 홀더 셋트이 빠지지 못하도록 적어도 1개의 스토퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 받침판 위에 수직 방향으로 세워 지고, 상기 에너지 셀 홀더 셋트이 위 아래로 서로 마주 보며 결합되도록 역할을 하는 기둥 모양의 스페이서를 더 포함하는 것이 매우 바람직하다.
또한 상기 스페이서는 어느 한 개를 기준으로 한 개씩 건너서 암컷 또는 수컷 모양인 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기에서 홀더 벽의 내면에 에너지 셀의 삽입되는 길이 방향으로 형성된 적어도 1개의 돌기를 더 포함하는 것을 제공한다. 상기 돌기는 3개 또는 4개인 것이 더욱 바람직하다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 기둥 모양의 스페이서를 통해 상기 에너지 셀 홀더 셋트들이 위 아래로 상호 결합되는 에너지 셀 홀더 확장 셋트를 제공한다.
또한 본 발명은, 에너지 셀 홀더 확장의 측면에서, 상기 4개의 에너지 셀 홀더 셋트가 중심을 기준으로 서로 마주 보도록 결합되는 것인 에너지 셀 홀더 확장 셋트을 제공한다.
본 발명은, 에너지 셀들이 삽입되는 홀더 내경에 다소의 공차가 발생하더라도 원통 벽면의 일부 면이 절단되는 형상을 가지게 되어 홀더가 원주 방향으로의 탄성에 의해 에너지 셀을 꽉 잡아주게 되므로, 에너지 셀을 삽입할 때 에너지 셀을 손상시키거나 에너지 셀이 홀더에서 흔들리게 되는 것을 방지하고 약간의 기울림(반전)에도 홀더에서 빠지지 않게 된다. 또한 여타의 부속품을 추가적으로 사용치 않고도 에너지 셀 홀더 셋트을 위 아래 방향, 상하 또는 좌우 옆방향으로 결합(확장화)하여 많은 에너지 셀들을 수용할 수 있는 에너지 셀 홀더 확장 셋트를 용이하게 구현할 수 있게 되므로 에너지 셀의 용량 확장이 매우 용이하다.
또한 본 발명은 다수의 에너지 셀들이 조립된 에너지 셀 홀더 셋트 또는 에너지 셀 홀더 확장 셋트를 사용하다가 이를 보수하려고 할 때 에너지 셀의 일부 교체나 재 조립을 매우 용이하게 할 수 있는 장점을 가진다.
본 발명은 원통형 구조의 모든 전지나 슈퍼콘덴서 등과 같은 다수의 에너지 셀이 삽입되어 위 아래단, 좌우 또는 상하 방향으로 쉽게 결합될 수 있고 유사시에 다시 분해 해체할 수 있는 에너지 셀 홀더 셋트 및 에너지 셀 홀더 확장 셋트을 구현하는 데 매우 유용하다.
도 1은 에너지 셀(전지)을 결합하기 위한 종래의 홀더 셋트을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 홀더 2개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트의 평면도와 측면도를 나타낸다.
도 3는, 바람직한 일 실시예로, 도 2의 에너지 셀 홀더 셋트를 사용하여 에너지 셀을 안착시켜 조립한 에너지 셀 조립체에 대한 입체도를 나타낸다.
도 4은 본 발명의 또 다른 일 실시예로써 3개 홀더로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트의 평면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 홀더 4개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트의 평면도를 나타낸다.
도 6는, 본 발명의 바람직한 일 실시예로, 홀더 4개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트 2개로써 4개의 원통형 에너지 셀이 삽입된 에너지 셀 조립체에 대한 입체도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 도 5 또는 도 6에 도시한 에너지 셀 홀더 셋트의 4개를 상하 또는 좌우 옆방향으로 조립하여 확장시켜 에너지 셀 16개를 수용할 수 있는 에너지 셀 홀더 확장 셋트의 평면도를 나타낸다.
도 8는 본 발명의 또 다른 일 실시예로 에너지 셀 16개를 수용할 수 있도록 설계 구성한 에너지 셀 홀더 확장 셋트의 평면도를 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다. 첨부되는 각 도면은 에너지 셀이 홀더 셋에 삽입되어 에너지 셀의 극주가 위를 향하도록 세워진 상태에서 도시된 것이다. 또한 도면의 각 구성요소에 대한 치수가 각 실시 예의 실지 크기와 비례하지 않거나 또한 상이할 수도 있고, 다만 기술적 특징이 나타나도록 도시된 것임을 유념하여야 할 것이다.
에너지 셀은 전기에너지의 저장이 가능한 모든 전지나 슈퍼콘덴서들이 될 수 있는 데, 전지로는 리튬이온(Li-ion), 리튬이온 폴리머(Li-ion Polymer), 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 니켈-메탈하이드라이드(Ni-MH) 등이 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더 2개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트의 평면도와 측면도를 나타낸다.
도 2의 에너지 셀 홀더 셋트는, 홀더 2개가 서로 결합하여 구성된 형상이다.
즉, 에너지 셀 홀더 셋트는 2개의 에너지 셀(20)이 각각 안착될 수 있도록 2개의 홀더(1)로 구성되는 데, 상기 각 홀더(1)의 원통 벽면의 일부가 길이 방향으로 절단되고, 상기 절단된 원통 벽면(2)이 밖을 향하도록 2개의 홀더(1)가 대칭적으로 마주 보게 결합되는 형상을 가진다. 또한 상기 원통 벽면의 바닥(에너지 셀이 들어가는 방향을 기준하여 아래 쪽)에는 에너지 셀이 빠지지 않도록 역할을 하는 받침판(4)을 구비한다.
또한 상기 에너지 셀 홀더 셋트은 2개의 홀더(1)의 원통 벽면이 서로 결합되면서 삼각형 형상의 길이 방향으로 생성되는 암컷 끼움부(5); 및 상기 암컷 끼움부(5)의 반대쪽 대칭 위치에 형성된 수컷 끼움부(6)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기에서 각 홀더 벽의 내면에 에너지 셀의 삽입되는 길이 방향으로 적어도 1개의 돌기(3)를 형성된다. 상기 내면에 형성된 돌기(3)는 에너지 셀이 내면경계로부터 약간 이격될 수 있는 여유 공간을 형성할 수 있고 공기의 흐름 통로를 만들 수 있다. 상기 돌기는 각 홀더 벽의 내면에 등간격으로 3개 또는 4개씩 형성되는 것이 바람직하다.
도 3는, 본 발명의 바람직한 일 실시예로, 도 2의 에너지 셀 홀더 셋트 2개를 사용하여 2개의 에너지 셀을 안착시켜 조립한 에너지 셀 조립체에 대한 입체도를 보여 준다.
도 3에서 보인 바와 같이, 원통형 에너지 셀(20)을 삽입하여 전지팩을 만들기 위해서는, 동일한 에너지 셀 홀더 셋트(21) 2개가 필요하다. 한 개의 에너지 셀 홀더 셋트(21)를 원통형 에너지 셀(20)의 한쪽 극주(예로, 양극) 방향으로부터 끼워 넣고 다른 한 개의 에너지 셀 홀더 셋트(21)를 뒤집어서 또 다른 극주 방향으로부터 끼워 넣어 상기 원통형 에너지 셀이 상기 에너지 셀 홀더 셋트 2개에 고정되게 된다.
상기 홀더(1)는 에너지 셀(도시되지 않음)을 수납하여 외부로부터 보호하는 케이스이다. 각 홀더(1)는 원주 방향의 탄성에 의해 각 에너지 셀을 꽉 붙잡는 형태로 구성되고 에너지 셀을 수납하는 기능을 가지므로, 삽입된 에너지 셀들이 서로 전기접촉의 우려가 없도록 상기 홀더(1)는 절연체 물질로 이루어지는 것이 매우 바람직하다. 상기 절연체 물질은 성형 사출된 후에 약간 탄성을 가지는 재료가 유리하다.
상기 홀더(1)은 원통 형상의 일부 벽면(2)이 에너지 셀이 삽입되는 길이 방향으로 절단되어 있다. 따라서 홀더(1)의 내경이 에너지 셀의 외경과 거의 유사하거나 약간 적더라도 홀더의 원통 벽면이 원주 방향을 따라 탄성을 가지고 벌려져서 에너지 셀이 쉽게 삽입될 수 있다.
각 홀더 벽면의 바닥(도 2에서는 인지가 편하도록 상측에 도시됨)에 에너지 셀이 밑으로 빠지지 않도록 상기 절단면의 좌측 또는 우측에 받침판(4)이 설치된다.
상기 각 홀더 벽면의 바닥(에너지 셀이 들어가는 방향을 기준하여 아래 쪽)에 설치된 받침판(4)은 적어도 2개로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 받침판(4)은 에너지 셀의 극주를 서로 연결할 때 간섭이 없도록 다양한 형상으로 구성할 수 있으나, 바람직하게는 도 3에서 도시된 바와 같이 홀더(1)의 원주를 따라 받침판(4)의 외곽이 형성되고 각각의 코너가 모따기 처리된 삼각형 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 상기에서 각 홀더 벽의 내면에 에너지 셀의 삽입되는 방향으로 적어도 1개의 돌기(3)를 형성된다. 상기 내면에 형성된 돌기(3)는 에너지 셀이 내면 경계로부터 이격되는 여유 공간을 형성할 수 있고 공기의 흐름 통로가 될 수 있다.
또한 상기 절단되는 원통 벽면(2)은 상기 홀더(1)의 각 중심점을 기준으로 약 45도 방향으로 바깥을 향해 위치하고, 2개의 홀더가 대칭적으로 마주 보며 서로 결합되는 것이 바람직하다.
또한 상기 에너지 셀 홀더 셋트에 삽입된 원통형 에너지 셀의 극주가 서로 접촉되지 않고, 상기 에너지 셀 홀더 셋트 또는 이의 조립체가 위 아래로 서로 마주 보는 형태로 결합 확장시킬 수 있도록 역할을 하는 기둥 모양의 스페이서(7a, 7b)들이 상기 받침판(4) 위에 수직 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기와 같이 어느 한 개를 기준으로 한 개씩 건너서 배치된 수컷 또는 암컷 스페이서(7a 또는 7b)는 어느 한 쌍씩 홀더 셋트의 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되어 있으므로, 상기 에너지 셀 홀더 셋트 조립체를 각각 위 또는 아래로 쌓아 결합하여 에너지 셀 용량을 확장코 자할 때 수컷 스페이서(7a)가 암컷 스페이서(7b)에 각각 삽입되는 위치에 놓이게 된다. 따라서 도 3의 상기 에너지 셀의 홀더 조립체들을 위 또는 아래단으로 쌓아 용이하게 결합시킬 수 있다.
또한 상기 스페이서(7a, 7b)은 각 에너지 셀의 극주 연결시 간섭이 없도록 4각형 기둥, 6각형 기둥 등과 같이 다양한 형상으로 구성할 수 있으나, 바람직하게는 도 3에 도시된 대로 받침판(4)의 폭 길이와 동일한 원주를 가지는 원형 기둥이 바람직하다.
또한 중앙부에는 2개의 전지 셀의 극주를 연결하는 연결 금구가 중심부에 위치하도록 가이드 역할을 하는 돌출 기둥(8)을 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 암컷 끼움부(5)에 상기 수컷 끼움부(6)가 릴레이식으로 끼워져서 좌우 방향으로 4개, 6개, 8개, .... 와 같이 짝수 개의 에너지 셀들이 서로 수용.결합되어 이들의 저장 용량이 크게 확장될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 홀더 3개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트의 평면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명이 홀더 3개로 구성될 수 있음을 알 수 있다. 각 홀더(1)의 형상, 재질 및 역할은 도 2 또는 도 3의 실시예와 유사하거나 동일하다.
물론 각각의 홀더(1)은 원통 벽면의 일부 벽면(2)이 길이 방향으로 절단되게 되고, 상기 절단되는 일부 벽면(2)이 바깥쪽을 향하도록 3개의 홀더가 대칭적으로 마주 보며 서로 결합된다.
물론 전술한 바와 같이 원통형 에너지 셀을 삽입하여 전지팩을 만들기 위해서는 에너지 셀 홀더 셋트 2개가 필요하며 3개의 원통형 에너지 셀이 상기 에너지 셀 홀더 셋트 2개에 삽입되어 고정될 수 있게 된다.
도 4의 실시예는, 도 2 및 도 3의 실시예와 비교하여 홀더(1)의 형상, 재질 및 기능, 삼각형 형상으로 생성되는 암컷 끼움부(5) 및 수컷 끼움부(6), 기둥 모양의 스페이서(7a, 7b)와 같은 각 구성품들의 재질, 기본적 구성 형태, 기능 및 특징은 매우 유사하거나 동일하다.
상기 홀더(1)은 원통 형상의 일부 벽면(2)이 에너지 셀이 삽입되는 길이 방향으로 절단되어 있다. 따라서 홀더(1)의 내경이 에너지 셀의 외경과 거의 유사하거나 약간 적더라도 홀더의 원통 벽면이 원주 방향을 따라 탄성을 가지고 벌려져서 에너지 셀이 쉽게 삽입될 수 있고 붙잡혀질 수 있게 된다.
도 4의 에너지 셀 홀더 셋트은 3개의 에너지 셀이 각각 삽입될 수 있는 3개의 홀더(1) 및 상기 홀더(1)들이 서로 결합되면서 원통 벽의 접합면에 삼각형 형상의 길이 방향으로 생성되는 암컷 끼움부(5); 및 상기 암컷 끼움부(5)의 반대쪽 대칭 위치 벽에 형성된 수컷 끼움부(6)를 가진다.
전술한 바와 같이 상기 암컷 끼움부(5)에 상기 수컷 끼움부(6)가 끼워져서 원하는 방향으로 6개, 9개 , 12개, .... 와 같이 홀수 개의 에너지 셀들이 서로 결합되어 다수의 에너지 셀을 수용되고 저장 용량이 확장될 수 있다. 이때 상기 암컷 끼움부(5) 및 상기 수컷 끼움부(6)가 형성되는 위치는 도 4의 에너지 셀 홀더 셋트들의 연결 확장이 용이하도록 여러 가지 형태로 변경 가능하다.
또한 중앙부에는 3개의 전지 셀의 극주를 연결하는 연결 금구가 3개의 전지 셀의 중심부에 위치하도록 가이드 역할을 하는 3개의 돌출 기둥(8)을 가지는 것이 바람직하다.
도 5는 홀더 4개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트의 바람직하고 구체적인 일 실시예에 대한 평면도를 나타낸다.
도 5의 실시예는, 4개가 홀더가 서로 마주보며 결합되는 에너지 셀 홀더 셋트의 형상으로, 도 2의 실시 예와 비교하여 각 홀더(1)의 형상 및 이의 재질 구조, 삼각형 형상으로 생성되는 암컷 끼움부(5), 반대쪽 대칭면에 형성된 수컷 끼움부(6), 받침판(4) 및 기둥 모양의 스페이서(7a, 7b)와 같은 각 구성품의 재질, 기능, 기본적 구성 형태 및 특징은 동일하다.
원통형 에너지 셀을 삽입하여 전지팩을 만들기 위해서는 도 4에 도시된 동일한 에너지 셀 홀더 셋트 2개가 필요하며 4개의 원통형 에너지 셀이 상기 에너지 셀 홀더 셋트 2개에 삽입되어 고정되게 된다.
상기 홀더(1)은 원통 형상의 일부 벽면(2)이 에너지 셀이 삽입되는 길이 방향으로 절단되어 있다. 따라서 홀더(1)의 내경이 에너지 셀의 외경과 거의 유사하거나 약간 적더라도 홀더의 원통 벽면이 원주 방향을 따라 탄성을 가지고 벌려져서 에너지 셀이 쉽게 삽입될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 홀더(1) 형상은 에너지 셀을 꽉 붙잡는 구조이므로 에너지 셀이 삽입된 후에는 쉽게 흔들리거나 충격이 있더라도 삽입된 에너지 셀이 밖으로 빠지지 않게 된다.
각 홀더의 절단면의 좌측 또는/및 우측에 바닥(도 5에서도 인지가 편하도록 상측에 도시되어 있다.)에 에너지 셀이 밑으로 빠지지 않도록 받침판(4)이 설치된다.
상기 받침판(4)은 에너지 셀의 극주를 서로 연결할 때 간섭이 없도록 다양한 형상으로 구성할 수 있으나, 바람직하게는 도 5에서 도시된 바와 같이 홀더(1)의 원주를 따라 받침판(4)의 외곽이 형성되고 양 코너가 모따기 처리된 삼각형 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 4개의 홀더 벽의 내면에는 에너지 셀의 삽입되는 방향으로 적어도 1개의 돌기가 각각 형성되어 있다. 상기 돌기는 각 홀더 벽의 내면마다 등간격으로 3개 또는 4개씩 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 에너지 셀 홀더 셋트에 삽입된 원통형 에너지 셀의 극주가 서로 접촉되지 않고, 상기 에너지 셀 홀더 셋트 또는 에너지 셀 조립체가 위 또는 아래로 마주 보는 형태로 서로 결합될 수 있게 하는 기둥 모양의 스페이서(7a, 7b)가 상기 받침판(4) 위에 수직 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 스페이서(7a, 7b)는 각 에너지 셀의 극주 연결시 간섭이 없도록 4각형 기둥, 6각형 기둥 등과 같이 다양한 형상으로 구성할 수 있으나, 상기 스페이서(7a, 7b)의 원주 직경이 상기 받침판(4)의 폭보다 크지 않는 원형 기둥 형상인 것이 바람직하다.
4개의 홀더의 원통 벽면이 서로 만나는 중심부에는 마름모꼴 홀(11)이 형성되는 데, 상기 마름모꼴 홀(11)속에 복수개의 에너지 셀 홀더 셋트이 서로 전기적으로 연결될 때 연결 금구(도시되지 않음)을 홀더 셋트에 고정할 수 있도록 나사 체결구(11)를 형성할 수 있다.
도 6는, 본 발명의 바람직한 일 실시예로, 도 5에 도시된 홀더 4개로 구성된 에너지 셀 홀더 셋트 2개를 사용하여 4개의 원통형 에너지 셀을 조립한 조립체의 입체도를 나타낸다.
물론 전술한 바와 같이 원통형 에너지 셀을 삽입하여 전지팩을 만들기 위해서는 도 5에 도시된 동일한 에너지 셀 홀더 셋트(31) 2개가 필요하다. 상기 에너지 셀 홀더 셋트(31) 1개를 4개의 원통형 에너지 셀의 한쪽 극주 방향으로부터 각각 끼워 넣고 다른 한개의 에너지 셀 홀더 셋트(31)을 뒤집어서 또 다른 극주 방향으로부터 끼워 넣어 상기 4개의 원통형 에너지 셀이 상기 2개의 에너지 셀 홀더 셋트(31)에 각각 삽입되어 고정된다.
각 홀더(1)의 형상 및 이의 재질 구조, 삼각형 형상으로 생성되는 암컷 끼움부(5), 반대쪽 대칭면에 형성된 수컷 끼움부(6), 받침판(4) 및 기둥 모양의 스페이서(7a, 7b) 등과 같은 각 구성품의 재질, 기본적 구성 형태 및 특징은 전술한 바와 같이 도 3 또는 도 5와 매우 유사하거나 동일하다.
또한 도 6에는 홀더(1)의 벽면이 길이 방향을 따라 전술한 바와 같이 절단된 모양이 잘 도시되어 있다.
복수 개의 에너지 셀 홀더 셋트(31)를 좌방향 또는 우방향으로 확장 결합할 때 상기 홀더 셋트(31)이 빠지지 못하도록 상기 암컷 끼움부(5)의 상측 좌측 또는/및 우측에는 적어도 1개의 스토퍼(Stopper, 9)가 배치된다. 상기 스토퍼(Stopper)는 상기 암컷 끼움부(5)의 상측 코너에 원형 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 상기 에너지 셀 홀더 셋트(31)에 삽입된 원통형 에너지 셀(20)의 극주가 서로 접촉되지 않고, 상기 에너지 셀 홀더 셋트들이 위 아래로 마주 보는 형태로 서로 결합될 수 있게 하는 기둥 모양의 스페이서(7a 또는 7b)가 상기 받침판(4) 위에 수직 방향으로 형성되는 데, 상기 스페이서는 어느 한 개를 기준으로 한 개씩 건너서 수컷 스페이서(7a) 또는 암컷 스페이서(7b) 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 수컷 또는 암컷 스페이서(7a 또는 7b)은 각 에너지 셀의 극주들을 전기적으로 연결시 간섭이 되지 않도록 4각형 기둥, 6각형 기둥 등과 같이 다양한 형상으로 구성할 수 있으나, 받침판(4)의 외곽 폭보다 크지 않는 한도의 원주를 가지는 원형 기둥 형상인 것이 바람직하다.
상기와 같이 어느 한 개를 기준으로 한 개씩 건너서 배치된 수컷 또는 암컷 스페이서(7a 또는 7b)는 한 쌍마다 홀더 셋트의 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 있게 되므로, 상기 에너지 셀 홀더 셋트 또는 에너지 셀 조립체를 위 또는 아래단으로 쌓아 결합하여 에너지 셀 용량을 확장할 때 수컷 스페이서(7a)가 암컷 스페이서(7b)에 삽입되는 위치에 놓이게 된다. 따라서 도 3 또는 도 6의 상기 에너지 셀 홀더 셋트 또는 에너지 셀 조립체들을 위 또는 아래단으로 용이하게 쌓아 결합시켜 에너지 셀의 용량을 확장시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 도 5 또는 도 6에 도시한 에너지 셀 홀더 셋트(31)의 4개를 상하 또는 좌우 옆방향으로 서로 조립하여 확장시켜 에너지 셀 16개를 수용할 수 있는 에너지 셀 홀더 확장 셋트을 구성할 수 있음을 보여 준다.
임의의 에너지 셀 홀더 셋트(31)의 외측에 형성된 수컷 스페이서(7a)가 인접된 다른 에너지 셀 홀더 셋트(31)의 암컷 스페이서(7b)에 각각 끼워져서 다른 에너지 셀 홀더 셋트(31)들과 상하 또는 좌우 옆방향으로 서로 조립되게 된다.
상기 에너지 셀 홀더 확장 셋트의 구조는, 도 5 또는 도 6에 도시된 에너지 셀 홀더 셋트(31) 4개가 결합되어 중심부에 형성된 중앙 공간(12)을 향하여 각 홀더(1)의 절단되는 원통 벽면(2)이 서로 마주 보게 된다. 따라서 상기 에너지 셀 홀더 확장 셋트를 구성하는 각 홀더(1)의 내경이 에너지 셀의 외경과 거의 유사하거나 약간 작더라도 가운데 위치한 4개의 홀더(1)의 원통 벽면을 포함하여 모든 홀더(1)가 원주 방향으로 각각 벌려질 수 있게 되어 에너지 셀이 쉽게 삽입될 수 있고, 이로써 각 홀더(1)는 에너지 셀을 꽉 붙잡게 되고 에너지 셀이 삽입된 후에는 쉽게 흔들리거나 홀더(1)의 밖으로 빠지지 않게 된다.
도 7의 일 실시예를 보면, 상기 에너지 셀 홀더 셋트(31)는 상하 또는 좌우 옆방향으로 수량에 제한없이 서로 조립될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예로 에너지 셀 16개를 삽입할 수 있도록 에너지 셀 홀더 확장 셋트을 구성한 평면도를 나타낸다.
상기 에너지 셀 홀더 확장 셋트를 구현하기 위해서는, 도 8에 도시된 에너지 셀 홀더 셋트(41) 4개가 서로 인접되는 홀더 벽면들이 직접 결합되는 데, 이의 결합 구조는 에너지 셀 홀더 셋트(31)를 구성할 때 4개의 에너지 셀 홀더가 서로 결합되는 방법과 동일하다.
상기 4개의 홀더가 서로 결합되어 형성된 외곽 벽면의 바닥(에너지 셀이 들어가는 방향을 기준하여 아래 쪽에 해당되며, 도 8에서도 인지가 편하도록 상측에 도시되어 있다.)에도 에너지 셀이 밑으로 빠지지 않도록 복수의 받침판(4)이 각각 설치된다.
에너지 셀 홀더 셋트(31)에 해당되는 에너지 셀 홀더 셋트(41)의 바깥쪽 원통 벽면이 서로 인접되는 곳에 위치하는 5개소의 중심부 및 상기 각 에너지 셀 홀더 셋트(41)의 중심부 4개소에는, 사용 용도에 따라, 마름모꼴 홀(11a), 십자형 홀(11b), 원형 인써트 너트(11c) 또는 마름모꼴을 변형한 형상(11d) 등 여러 가지 형태의 체결구 또는 이와 유사한 기능을 가지도록 여러가지 형상으로 홀을 형성할 수 있다.
물론 각 홀더(1)의 형상 및 이의 재질 구조, 4면의 외곽측에 삼각형 형상으로 생성되는 암컷 끼움부(5), 반대쪽 대칭면에 형성된 수컷 끼움부(6), 받침판(4) 및 기둥 모양의 스페이서(7) 등 각 구성품의 재질, 이들의 기본적 구성 형태, 특징 및 역할은 에너지 셀 홀더 셋트(31)에서와 유사하다.
또한 복수개의 상기 에너지 셀 홀더 확장 셋트를 좌우 옆방향으로 확장 결합할 때 상기 홀더 확장 셋트이 빠지지 않게 상기 암컷 끼움부(5)의 상측에는 적어도 1개의 스토퍼(Stopper, 9)가 좌.우측에 배치되고, 상기 스토퍼(9)는 상기 암컷 끼움부(5)의 상측 코너에 원형 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
도 7 또는 도 8에 도시한 본 발명의 확장 구조의 동일성은 본 발명이 달성하고자 하는 목적 및 효과를 충족시킨다. 이러한 연결 확장 방식은 도 7 또는 도 8에 도시한 에너지 셀 홀더 확장 셋트을 하나의 단위 모듈로 보고, 다른 모듈 세트로의 확장 연결에 그대로 적용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 홀더 2 : 홀더 절단 벽면
3 : 돌기 4 : 수컷 끼움부
5 : 암컷 끼움부 6 : 받침판
7a : 스페이셔 암컷 7b : 스페이셔 수컷
8 : 돌출 기둥 9 : 스톱퍼
12 : 중앙 공간 20 ; 원통형 에너지 셀

Claims (9)

  1. 원통 벽면의 일부가 길이 방향으로 절단되고, 상기 원통 벽면의 바닥에 형성되고 에너지 셀이 빠지지 않도록 역할을 하는 받침판을 포함하는 홀더,
    상기 홀더의 절단된 원통 벽면이 밖을 향하도록 적어도 2개의 상기 홀더가 서로 마주 보며 결합되는 것인 에너지 셀 홀더 셋트.
  2. 벽면의 일부가 길이 방향으로 절단되는 원통 형상을 가지고, 에너지 셀을 각각 잡아주는 4개의 홀더; 및
    상기 에너지 셀이 빠지지 않도록 상기 홀더의 절단된 원통 벽면의 바닥에 각각 형성되는 받침판; 을 포함하고,
    상기 4개의 홀더가 대칭적으로 서로 마주 보며 결합되는 것인 에너지 셀 홀더 셋트.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 2개의 홀더가 결합되면서 서로 인접된 원통 벽면의 이음부에 길이 방향의 삼각형 형상으로 생성되는 암컷 끼움부; 및
    상기 암컷 끼움부의 반대쪽 대칭 위치에 형성된 수컷 끼움부; 를 더 포함하는 에너지 셀 홀더 셋트.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 받침판 위에 수직 방향으로 세워지고, 상기 에너지 셀 홀더 셋트 또는 에너지 셀 조립체가 위 또는 아래로 마주 보며 서로 결합되도록 역할을 하는 기둥 모양의 스페이서를 더 포함하는 에너지 셀 홀더 셋트.
  5. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 홀더 벽의 내면에 형성된 적어도 1개의 돌기를 더 포함하는 에너지 셀 홀더 셋트.
  6. 제 3항에 있어서,
    서로 조립되는 에너지 셀 홀더 셋트이 빠지지 못하도록 상기 암컷 끼움부의 바닥 끝에 적어도 1개의 스토퍼를 더 포함하는 에너지 셀 홀더 셋트.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 스페이서는 어느 한 개를 기준으로 한 개씩 건너서 수컷 또는 암컷 모양인 것을 특징으로 하는 에너지 셀 홀더 셋트.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 돌기는 3개 또는 4개 인 것을 특징으로 하는 에너지 셀 홀더 셋트.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 에너지 셀 홀더 셋트의 4조가 서로 대칭이 되도록 마주 보며 결합되는 것을 특징으로 하는 에너지 셀 홀더 확장 셋트.
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