KR20150134640A - 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치 - Google Patents

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KR20150134640A
KR20150134640A KR1020140061658A KR20140061658A KR20150134640A KR 20150134640 A KR20150134640 A KR 20150134640A KR 1020140061658 A KR1020140061658 A KR 1020140061658A KR 20140061658 A KR20140061658 A KR 20140061658A KR 20150134640 A KR20150134640 A KR 20150134640A
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Abstract

본 발명은 배터리와 EDLC 모듈의 조합을 이용해 영하의 혹한기에도 운송장치의 시동을 걸 수 있는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치에 관한 것으로, 상부의 끝단에 채널홈이 형성되며 내측에 한 쌍의 제1가이드부재와 한 쌍의 제2가이드부재와 한 쌍의 제3가이드부재가 구비되는 케이스와; 케이스의 채널홈에 삽입되는 방수부재와; 한 쌍의 제1가이드부재에 가이드되어 케이스의 내측에 수납되며 서로 이격되어 분리되는 제1금속 패턴과 제2금속 패턴과 제3금속 패턴이 형성되는 전극 연결판과; 전극 연결판의 일측에 위치되고 한 쌍의 제2가이드부재에 가이드되어 케이스의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재가 구비되며 전극 연결판의 제1금속 패턴과 제3금속 패턴과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바가 구비되어 운송장치 시동을 위한 제1전원을 공급하는 배터리와; 전극 연결판의 타측에 위치되고 한 쌍의 제3가이드부재에 가이드되어 케이스의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재가 구비되며 전극 연결판의 제2금속 패턴과 제3금속 패턴과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바가 구비되어 운송장치 시동을 위해 제1전원보다 출력밀도가 크며 방전속도가 빠른 제2전원을 공급하는 EDLC 모듈과; 방수부재가 가압되도록 케이스에 체결되는 커버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치{High power supply for starting transport}
본 발명은 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치에 관한 것으로, 특히 배터리와 EDLC 모듈의 조합을 이용해 영하의 혹한기에도 운송장치의 시동을 걸 수 있는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치에 관한 것이다.
자동차나 선박과 같은 운송장치는 배터리가 구비된다. 배터리는 전기에너지를 화학적 작용을 일으켜 전기를 저장하거나 저장된 전기를 이용하여 운송장치 엔진을 시동 걸거나 운송장치에 구비된 부하를 구동하기 위한 전원으로 사용된다. 배터리는 영하 20℃ 등의 혹한기에 사용되는 경우에 성능이 저하가 발생되어 운송장치의 시동을 불가능하게 한다.
한국등록특허 제394794호(특허문헌 1)는 저온에서 자동차의 엔진을 시동할 때 배터리가 완전히 방전되는 것을 방지하는 장치에 관한 것으로, 전압 센서, 온도 센서, 릴레이 및 제어부로 이루어진다. 전압 센서는 배터리의 전압을 검출하기 위해 사용되며, 온도 센서는 배터리액의 온도를 검출하기 위해 사용된다. 릴레이는 키 실린더의 시동 단자와 시동 장치 사이에 설치되어 시동 단자와 시동 장치 간의 전기적인 접속을 단속하며, 제어부는 전압 센서 및 온도 센서로부터 검출된 값들로부터 배터리의 용량을 산출하고, 산출된 배터리의 용량에 따라 릴레이를 단속하여 배터리 완전 방전을 방지하게 된다.
특허문헌 1과 같은 종래의 배터리 방전 방지 장치는 배터리를 단일 전원 공급원으로 사용함으로써 전압이나 온도를 검출하여 배터리의 완전 방전을 방지하는 경우에도 영하 20℃ 등의 혹한기에 노출 시 배터리의 성능 저하로 운송장치의 시동을 위한 전원을 공급할 수 없게 되는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제394794호(등록일: 2003.08.01)
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리와 EDLC 모듈의 조합을 이용해 영하의 혹한기에도 운송장치의 시동을 걸 수 있는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 배터리와 EDLC 모듈의 조합 시 전극연결판을 이용해 배터리와 EDLC 모듈을 용이하게 조립할 수 있으며, 전극연결판의 내측 커넥터와 외부 커넥터의 연결 시 외부 커넥터를 방수처리 함으로써 고온, 내습한 지역, 해상, 강과 같은 혹한 환경에서 사용할 수 있는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치를 제공함에 있다.
본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 상부의 끝단에 채널홈이 형성되며 내측에 한 쌍의 제1가이드부재와 한 쌍의 제2가이드부재와 한 쌍의 제3가이드부재가 구비되는 케이스와; 상기 케이스의 채널홈에 삽입되는 방수부재와; 상기 한 쌍의 제1가이드부재에 가이드되어 상기 케이스의 내측에 수납되며 서로 이격되어 분리되는 제1금속 패턴과 제2금속 패턴과 제3금속 패턴이 형성되는 전극 연결판과; 상기 전극 연결판의 일측에 위치되고 상기 한 쌍의 제2가이드부재에 가이드되어 상기 케이스의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재가 구비되며 전극 연결판의 제1금속 패턴과 제3금속 패턴과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바가 구비되어 운송장치 시동을 위한 제1전원을 공급하는 배터리와; 상기 전극 연결판의 타측에 위치되고 상기 한 쌍의 제3가이드부재에 가이드되어 상기 케이스의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재가 구비되며 전극 연결판의 제2금속 패턴과 제3금속 패턴과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바가 구비되어 운송장치 시동을 위해 상기 제1전원보다 출력밀도(power density)가 크며방전속도가 빠른 제2전원을 공급하는 EDLC 모듈(electric double layer capacitor module)과; 상기 방수부재가 가압되도록 상기 케이스에 체결되는 커버로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 배터리와 EDLC 모듈의 조합을 이용해 영하의 혹한기에도 운송장치의 시동을 걸 수 있는 이점이 있고, 배터리와 EDLC 모듈의 조합 시 전극연결판을 이용해 배터리와 EDLC 모듈을 용이하게 조립할 수 있는 이점이 있으며, 전극연결판의 내측 커넥터와 외부 커넥터의 연결 시 외부 커넥터를 방수처리 함으로써 고온, 내습한 지역, 해상, 강과 같은 혹한 환경에서 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치의 조립 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 고출력 전원공급장치의 분해 조립 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 EDLC 모듈의 분해 조립 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 하부 하우징의 확대 분해 조립 사시도,
도 5는 도 3에 도시된 상부 하우징의 확대 분해 조립 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치의 등가 회로도.
이하 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 케이스(110), 방수부재(120), 전극 연결판(130), 배터리(140), EDLC 모듈(electric double layer capacitor module)(150) 및 커버(160)로 구성된다.
케이스(110)는 상부의 끝단에 채널홈(111a)이 형성되며 내측에 한 쌍의 제1가이드부재(112)와 한 쌍의 제2가이드부재(113)와 한 쌍의 제3가이드부재(114)가 구비되며, 방수부재(120)는 케이스(110)의 채널홈(111a)에 삽입된다. 전극 연결판(130)은 한 쌍의 제1가이드부재(112)에 가이드되어 케이스(110)의 내측에 수납되며 서로 이격되어 분리되는 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)이 형성된다. 배터리(140)는 전극 연결판(130)의 일측에 위치되고 한 쌍의 제2가이드부재(113)에 가이드되어 케이스(110)의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재(146)가 구비되며 전극 연결판(130)의 제1금속 패턴(131a)과 제3금속 패턴(131c)과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바(144)가 구비되어 운송장치 시동을 위한 제1전원을 공급한다. EDLC 모듈(150)은 전극 연결판(130)의 타측에 위치되고 한 쌍의 제3가이드부재(114)에 가이드되어 케이스(110)의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재(158)가 구비되며 전극 연결판(130)의 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바(156)가 구비되어 운송장치 시동을 위해 제1전원보다 출력밀도(power density)가 크며 방전속도가 빠른 제2전원을 공급함으로써 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치를 -50℃이하의 극저온의 혹한기에도 운송장치의 시동을 걸 수 있다. 여기서, EDLC 모듈(150)은 저온(-50℃)에서 고온(85℃)의 영역(-50 내지 85℃)에서 배터리(140) 보다 출력밀도가 높아 제1전원보다 높은 피크의 전압이나 전류를 출력한다. 커버(160)는 방수부재(120)가 가압되도록 케이스(110)에 체결되어 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치가 바나나 강, 온도 등의 혹한 환경에서도 적용할 수 있다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
케이스(110)는 도 1 및 도 2에서와 같이 사각형 케이스 몸체(111), 한 쌍의 제1가이드부재(112), 한 쌍의 제2가이드부재(113), 한 쌍의 제2가이드부재(113) 및 한 쌍의 제3가이드부재(114)로 구성된다.
사각형 케이스 몸체(111)는 내부가 빈 케이스로 상부가 개방되며 상부의 끝단에 채널홈(111a)이 형성된다. 한 쌍의 제1가이드부재(112)는 각각 사각형 케이스 몸체(111)의 내측에 대향되도록 배치되어 배터리(140)를 가이드하거나 지지하며, 각각의 일단이 개방된 가이드홈(112a)이 길이방향을 따라 형성된다. 한 쌍의 제2가이드부재(113)는 각각 한 쌍의 제1가이드부재(112)와 이격되도록 사각형 케이스 몸체(111)의 내측에 대향되도록 배치되어 전극 연결판(130)을 가이드하거나 지지하며, 각각의 일단이 개방된 가이드홈(113a)이 길이방향을 따라 형성된다. 한 쌍의 제3가이드부재(114)는 각각 한 쌍의 제2가이드부재(113)와 이격되도록 사각형 케이스 몸체(111)의 내측에 대향되도록 배치되어 EDLC 모듈(150)을 가이드하거나 지지하며, 각각의 일단이 개방된 가이드홈(114a)이 길이방향을 따라 형성된다.
방수부재(120)는 도 1 및 도 2에서와 같이 방수용 사각링이 사용되며, 방수용 사각링의 재질은 실리콘이 사용되어 볼트나 너트와 같은 다수개의 체결부재(21)로 체결되는 케이스(110)와 커버(160)의 체결력에 의해 가압되어 케이스(110)와 커버(160) 사이가 밀봉되도록 하여 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치가 바다와 같은 혹한의 환경에서도 방수되어 사용될 수 있도록 한다.
전극 연결판(130)은 도 1 및 도 2에서와 같이 절연판(131)와 내측 커넥터(132)로 구성된다.
절연판(131)은 케이스(110)의 한 쌍의 제1가이드부재(112)에 형성된 가이드홈(112a)에 가이드되어 삽입됨으로써 케이스(110)로 외부 충격이 전달되거나 흔들림 발생 시 케이스(110)에 견고하게 지지되며, 일측의 면에 서로 이격되어 분리되는 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)이 형성된다. 내측 커넥터(132)는 공지된 비방수 커넥터가 사용되고, 절연판(131)의 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)과 연결되도록 절연판(131)에 연결되며, 제1리드단자(132a)와 제2리드단자(132b)와 제3리드단자(132c)가 구비된다.
전극 연결판(130)의 구성 중 절연판(131)의 일측면에 형성된 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)은 각각 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)을 내측 커넥터(132)에 연결하기 위해 형성된다.
제1금속 패턴(131a)은 절연판(131)의 일측에 형성되어 EDLC 모듈(150)의 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 하나와 내측 커넥터(132)의 제1리드단자(132a)가 서로 전기적으로 도통되도록 연결하며, 제2금속 패턴(131b)은 제1금속 패턴(131a)과 이격되도록 절연판(131)의 타측에 형성되어 배터리(140)의 한 쌍의 전극연결 버스바(144,145) 중 하나와 내측 커넥터(132)의 제3리드단자(132c)가 전기적으로 도통되도록 연결한다. 제3금속 패턴(131c)은 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 이격되도록 절연판(131)에 형성되어 EDLC 모듈(150)의 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 다른 하나와 배터리(140)의 한 쌍의 전극연결 버스바(144,145) 중 다른 하나가 내측 커넥터(132)의 제2리드단자(132b)와 전기적으로 도통되도록 연결한다.
예를 들어, 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)은 각각 제1금속 패턴(131a)이 EDLC 모듈(150)의 전극연결 버스바(156)와 내측 커넥터(132)의 제1리드단자(132a)가 서로 전기적으로 도통되도록 연결하고, 제2금속 패턴(131b)이 배터리(140)의 전극연결 버스바(144) 중 하나와 내측 커넥터(132)의 제3리드단자(132c)가 전기적으로 도통되도록 연결하며, 제3금속 패턴(131c)이 EDLC 모듈(150)의 전극연결 버스바(157)와 배터리(140)의 전극연결 버스바(145)가 내측 커넥터(132)의 제2리드단자(132b)와 전기적으로 도통되도록 연결되도록 한다.
절연판(131)은 제1금속 패턴(131a)과 제2금속 패턴(131b)과 제3금속 패턴(131c)을 통해 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)을 내측 커넥터(132)에 연결하기 위해 제1 내지 제7비아홀(11,12,…,17)이 서로 이격되어 형성된다. 즉, 절연판(131)은 상부에 서로 이격되도록 제1비아홀(11)과 제2비아홀(12)이 형성되고, 제1비아홀(11)의 일측과 제2비아홀(12)의 타측에 각각 제3비아홀(13)과 제4비아홀(14)이 형성되며, 제3비아홀(13)과 제4비아홀(14)의 하부에 제5비아홀(15)과 제6비아홀(16)과 제7비아홀(17)이 서로 이격되어 형성된다.
절연판(131)에 형성된 제1 내지 제7비아홀(11,12,…,17) 중 제1비아홀(11)은 제1금속 패턴(131a)과 전기적으로 도통되도록 형성되며, EDLC 모듈(150)의 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 하나 즉, 전극연결 버스바(156)와 체결부재(22)로 연결된다. 제2비아홀(12)은 제2금속 패턴(131b)과 전기적으로 도통되도록 형성되며 배터리(140)의 한 쌍의 전극연결 버스바(144,145) 중 하나 즉, 배터리(140)의 전극연결 버스바(144)와 체결부재(22)로 연결된다. 제3비아홀(13)은 제1금속 패턴(131a)과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터(132)의 제1리드단자(132a)와 체결부재(22)로 연결되며, 제4비아홀(14)은 제2금속 패턴(131a)과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터(132)의 제3리드단자(132c)와 체결부재(22)로 연결된다. 제5바이홀(15)은 제1금속 패턴(131a)과 전기적으로 도통되도록 형성되며 EDLC 모듈(150)의 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 다른 하나 즉, 전극연결 버스바(157)와 솔더링으로 연결되며, 제6비아홀(16)은 제3금속 패턴(131c)과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터(132)의 제2리드단자(132b)와 솔더링되어 연결된다. 제7비아홀(17)은 제2금속 패턴(131a)과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터(132)의 제3리드단자(132c)와 각각 연결된다.
배터리(140)는 도 1 및 도 2에서와 같이 배터리 본체(141), 양극단자(142), 음극단자(143), 한 쌍의 전극연결 버스바(144,145) 및 한 쌍의 돌출 가이드부재(146)로 구성된다.
배터리 본체(141)는 납(Pb) 배터리, 니켈 수소(Ni-MH) 배터리 및 Li계 배터리 중 하나가 사용되고, 리튬(Li)계 배터리는 리튬 이온 배터리나 리튬 폴리머 배터리가 사용된다. 양극단자(142)는 배터리 본체(141)의 상부에 연결되며, 음극단자(143)는 배터리 본체(141)의 상부에 양극단자(142)와 이격되도록 연결된다. 양극단자(142)와 음극단자(143)는 배터리 본체(141)와 전기적으로 연결되며, 연결 구성, 셀, 모듈 밸런싱은 각각 공지된 기술이 적용됨으로 설명을 생략한다.
한 쌍의 전극연결 버스바(144,145)는 각각 양극단자(142)와 음극단자(143)에 연결되며, 각각의 일측에 전극 연결판(130)과 평행이 되도록 굽어지며 관통홀(144b,145b)이 형성되는 굽힘부(144a,145a)가 구비된다. 이러한 굽힘부(144a,145a)는 각각 한 쌍의 전극연결 버스바(144,145)에 각각 일체로 연장되어 형성되며, 한 쌍의 전극연결 버스바(144,145) 중 하나의 전극연결 버스바(144)에 구비되는 굽힘부(144a)는 관통홀(144b)이 절연판(131)에 형성된 제2비아홀(12)과 체결부재(22)로 체결되어 제2금속 패턴(131b)과 전기적으로 도통되도록 연결되며, 다른 하나의 전극연결 버스바(145)에 구비되는 굽힘부(145a)는 절연판(131)에 형성된 제4비아홀(14)과 체결부재(22)로 체결되어 제3금속 패턴(131c)과 전기적으로 도통되도록 연결된다. 여기서, 체결부재(22)는 금속성 재질로 형성되는 볼트와 너트로 이루어진다.
한 쌍의 돌출 가이드부재(146)는 각각 배터리 본체(141)의 일측과 타측의 면에 형성되어 케이스(110)의 한 쌍의 제2가이드부재(113)에 형성된 가이드홈(113a)에 삽입된다. 이러한 한 쌍의 돌출 가이드부재(146)는 배터리(140)를 케이스(110)에 수납시 자체적으로 정렬되어 배터리(40)를 케이스(110)에 장착할 수 있으며, 케이스(110)로 인가되는 외부 충격이나 흔들림에 대해 배터리 본체(141)를 케이스(110)에 견고하게 지지시킨다.
EDLC 모듈(150)은 도 1 내지 도 5에서와 같이 하부 하우징(151), 다수개의 제1전극 체결부재(152), 상부 하우징(153), 다수개의 제2전극 체결부재(154), 다수개의 원통형 EDLC(155), 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 및 한 쌍의 돌출 가이드부재(158)로 구성된다.
하부 하우징(151)은 상부가 개방되도록 형성되고, 내측의 측면에 다수개의 곡면형 지지홈(151a)이 서로 이격되어 형성되며, 내측의 하부면에 한 쌍의 내측 지지블럭(151b)이 서로 이격되도록 형성되어 곡면형 지지홈(151a)과 더블어 원통형 EDLC(155)을 지지한다. 다수개의 제1전극 체결부재(153)는 각각 하부 하우징(151)의 내측의 하부면에 서로 이격되어 볼트나 나사와 같은 체결부재(23)로 체결된다.
상부 하우징(154)은 하부 하우징(153)의 상부에 위치되며 하부가 개방되도록 형성되고, 내측의 측면에 다수개의 곡면형 지지홈(154a)이 서로 이격되어 형성되며, 내측의 상부면에 한 쌍의 내측 지지블럭(154b)이 서로 이격되도록 형성되어 곡면형 지지홈(154a)과 더불러 원통형 EDLC(155)을 지지한다. 이러한 상부 하우징(154)은 다수개의 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)가 삽입되는 다수개의 관통홀(154c)이 서로 이격되도록 형성되며, 다수개의 제2전극 체결부재(155)는 각각 상부 하우징(153)의 상부에 서로 이격되어 볼트나 나사와 같은 체결부재(23)로 체결된다.
다수개의 원통형 EDLC(155)는 각각 하부 하우징(151)의 다수개의 곡면형 지지홈(151a)에 하측의 외주면이 지지되고, 상부 하우징(153)의 다수개의 곡면형 지지홈(153a)에 상측의 외주면이 지지되며, 다수개의 제1전극 체결부재(152)와 다수개의 제2전극 체결부재(154)에 각각 체결되는 양극단자(31)와 음극단자(32)가 구비된다. 즉, 다수개의 원통형 EDLC(155)는 각각 하부 하우징(151)과 상부 하우징(153)의 다수개의 곡면형 지지홈(151a,153a)에 하측과 상측의 외주면이 지지되어 다수개의 제1전극 체결부재(152)와 각각 체결되며, 상부 하우징(153)의 다수개의 관통홀(153c)이 삽입되어 다수개의 제2전극 체결부재(154)에 체결되는 양극단자(31)와 음극단자(32)가 구비된다. 이러한 다수개의 원통형 EDLC(155)는 각각 양극단자(31)와 음극단자(32)는 각각 제1전극 체결부재(151)나 제2전극 체결부재(154)에 체결되어 서로 직렬로 연결되고, 양극단자(31)와 음극단자(32)는 외주면에 나사산(31a,32a)이 형성된 원통형으로 형성되어 제1전극 체결부재(151)나 제2전극 체결부재(154)에 체결된다.
한 쌍의 전극연결 버스바(156,157)는 각각 다수개의 원통형 EDLC(155) 중 두 개의 원통형 EDLC(155)에 구비되는 양극단자(31)나 음극단자(32)에 연결된다. 즉, 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 하나의 전극연결 버스바(156)는 서로 직렬로 연결된 다수개의 원통형 EDLC(155) 중 제1금속패턴(131a)에 연결된 원통형 EDLC(155)에 구비되는 양극단자(31)와 연결되며, 다른 하나의 전극연결 버스바(157)는 다수개의 원통형 EDLC(155) 중 제3금속패턴(131b)에 연결된 원통형 EDLC(155)에 구비되는 음극단자(32)와 연결된다.
한 쌍의 전극연결 버스바(156,157)는 각각 제1금속패턴(131a)이나 제3금속패턴(131b)과 연결을 용이하게 하기 위해 일측이 전극 연결판(130)과 평행이 되도록 굽어지며 관통홀(156b,157b)이 형성되는 굽힘부(156a,157a)가 구비된다. 이러한 굽힘부(156a,157a)는 각각 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157)에 연장되어 일체로 형성된다. 이와 같이 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 하나의 전극연결 버스바(156)에 구비되는 굽힘부(156a)는 관통홀(156b)이 절연판(131)에 형성된 제1비아홀(11)과 체결부재(22)로 체결되어 제1금속 패턴(131a)과 전기적으로 도통되도록 연결되며, 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157) 중 다른 하나의 전극연결 버스바(157)에 구비되는 굽힘부(157a)는 절연판(131에 형성된 제3비아홀(13)과 체결부재(22)로 체결되어 제3금속 패턴(131c)과 전기적으로 도통되도록 연결된다. 여기서, 체결부재(22)는 볼트와 너트가 사용되며, 볼트와 너트는 금속재질로 형성되어 체결부재(22)의 체결에 의해 전극연결 버스바(144,145,156,157)가 각각 제1 내지 제4비아홀(11,12,13,14)와 전기적으로 도통되도록 연결된다.
한 쌍의 돌출 가이드부재(158)는 하부 하우징(151)과 상부 하우징(153)의 일측과 타측의 면에 각각 형성되어 케이스(110)의 한 쌍의 제3가이드부재(114)에 형성된 가이드홈(114a)에 삽입된다. 이러한 한 쌍의 돌출 가이드부재(158)는 ELDC 모듈(150)를 케이스(110)에 수납시 자체적으로 정렬되어 ELDC 모듈(150)를 케이스(110)에 장착할 수 있으며, 케이스(110)로 인가되는 외부 충격이나 흔들림에 대해 ELDC 모듈(150))를 케이스(110)에 견고하게 지지시킨다.
ELDC 모듈(150)의 구성 중 다수개의 제1전극 체결부재(152)와 다수개의 제2전극 체결부재(154)의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
다수개의 제1전극 체결부재(152)는 각각 도 4에서와 같이 전극연결 버스바(152a), 제1금속 중공부재(152b) 및 제2금속 중공부재(152c)로 구성된다.
전극연결 버스바(152a)는 하부 하우징(151)의 내측의 하부면에 볼트나 나사와 체결부재(23)로 체결되어 고정되어 제1금속 중공부재(152b)와 제2금속 중공부재(152c)가 서로 전기적으로 도통되도록 연결된다. 제1금속 중공부재(152b)는 전극연결 버스바(152a)의 일측에 전극연결 버스바(152a)와 전기적으로 도통되도록 연결되며, 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(31)의 외주면에 형성된 나사산(31a,32a)과 체결되도록 내주면에 나사산(152d)이 형성된다. 제2금속 중공부재(152c)는 전극연결 버스바(152a)의 타측에 전극연결 버스바(152a)와 전기적으로 도통되도록 연결되며, 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(31)의 외주면에 형성된 나사산(31a,32a)과 체결되도록 내주면에 나사산(152d)이 형성된다.
다수개의 제2전극 체결부재(154)는 도 5에서와 같이 각각 전극연결 버스바(154a), 제1금속 캡부재(154b) 및 제2금속 캡부재(154c)로 구성된다.
전극연결 버스바(154a)는 상부 하우징(153)의 상부면에 볼트나 나사와 같은 체결부재(23)로 체결되며, 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(31)가 관통되어 삽입되는 관통홀(154e)이 일측과 타측에 각각 형성되어 관통홀(154e)를 통해 상부 하우징(154)에 형성된 관통홀(154c)를 통해 삽입된 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)가 전극연결 버스바(154a)의 상측으로 돌출되도록 한다.
제1금속 캡부재(154b)는 전극연결 버스바(154a)의 일측에 형성된 관통홀(154c)에 삽입된 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)의 외주면에 형성된 나사산(31a,32a)과 체결되도록 내주면에 나사산(154d)이 형성되며, 제2금속 캡부재(154c)는 전극연결 버스바(154a)의 타측에 형성된 관통홀(154c)에 삽입된 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)의 외주면에 형성된 나사산(31a,32a)과 체결되도록 내주면에 나사산(154d)이 형성된다. 즉, 제1금속 캡부재(154b)와 제2금속 캡부재(154c)는 각각 전극연결 버스바(154a)의 상측으로 돌출되는 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)와 체결되어 원통형 EDLC(155)을 지지함과 아울러 전극연결 버스바(154a)와 전기적으로 도통되도록 연결된다. 이러한 제1금속 캡부재(154b)와 제2금속 캡부재(154c)는 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157)를 통과해 돌출되도록 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)와 체결되며, 한 쌍의 전극연결 버스바(156,157)는 각각 원통형 EDLC(155)의 양극단자(31)나 음극단자(32)가 돌출되어 삽입되도록 타측에 관통홀(156c,157c)이 형성된다.
커버(160)는 도 1 및 도 2에서와 같이 커버판(161), 사각형 방수부재(162), 외측 커넥터(163) 및 사각형 가압판(164)으로 구성된다.
커버판(161)은 방수부재(120)가 가압되도록 케이스(110)와 볼트나 나사와 같은 체결부재(21)로 체결되고, 일측에 사각형 관통홀(161a)이 형성되며, 사각형 관통홀(161a)의 둘레를 따라 사각형 채널홈(161b)이 형성된다. 이러한 커버판(161)은 절연재질로 이루어져 EDLC 모듈(150)의 제1금속 캡부재(154b)와 제2금속 캡부재(154c)의 상부면이나 배터리(140)의 상부면을 지지하기 위한 돌출판(161c,161d)이 하부면에 일체로 형성되어 케이스(110)의 내측에 수납된 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)이 케이스(110)의 외부로부터 전달되는 충격으로부터 수직방향으로 흔들리는 것을 방지한다.
사각형 방수부재(162)는 커버판(161)의 사각형 채널홈(161b)에 삽입되며, 외측 커넥터(163)는 공지된 방수커넥터가 사용되며, 커버판(161)의 사각형 관통홀(161a)에 삽입되어 절연판(131)의 내측 커넥터(132)의 제1리드단자(132a)와 제2리드단자(132b)와 제3리드단자(132c)와 각각 연결되는 제1접속단자(163a)와 제2접속단자(163b)와 제3접속단자(163c)가 구비된다. 사각형 가압판(164)은 외측 커넥터(163)의 하부에 외측 커넥터(163)의 둘레를 따라 형성되며, 사각형 방수부재(162)를 가압하도록 볼트나 나사와 같은 체결부재(24)로 커버판(161)과 체결되어 커버판(161)과 사각형 가압판(164)사이가 밀봉되도록 하여 본 발명의 고출력 전원공급장치에 방수 기능을 부여하여 바다와 같은 혹한의 환경에서 사용될 수 있도록 한다.
이상의 설명 중 케이스(110) 및 EDLC 모듈(150)의 하부 하우징(151)과 상부 하우징(153)은 각각 절연재질로 이루어진다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 도 6에서와 같이 발전기(210), 스타터(starter)(220) 및 부하(230)가 구비된다.
발전기(210)는 커버(160)의 외측 커넥터(163)를 통해 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)과 연결되어 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)로 전원을 공급하며, 태양광 에너지를 전기신호로 변환시키는 태양광전지모듈이나 풍력을 전기신호로 변환시키는 풍력발전기, 하베스팅 발전기 중 하나가 사용된다. 스타터(220)는 커버(160)의 외측 커넥터(163)를 통해 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)와 연결되어 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)로부터 출력되는 전원에 의해 구동되어 운송장치의 시동이 걸리도록 하며, 운송장치(도시 않음)는 자동차, 배, 기차, 농기계 중 하나가 사용된다. 부하(230)는 운송장치에 구비되며, 커버(160)의 외측 커넥터(163)를 통해 배터리(140)와 EDLC 모듈(150)와 연결되어 전원을 공급받아 소비한다.
이상에서와 설명한 바와 같이 본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 배터리와 EDLC 모듈의 조합을 이용해 영하 즉, -50℃이하의 극저온의 혹한기에도 운송장치의 시동을 걸 수 있는 이점이 있고, 배터리와 EDLC 모듈의 조합 시 전극연결판을 이용해 배터리와 EDLC 모듈을 용이하게 조립할 수 있는 이점이 있으며, 전극연결판의 내측 커넥터와 외부 커넥터의 연결 시 외부 커넥터를 방수처리 함으로써 고온, 내습한 지역, 해상, 강과 같은 혹한 환경에서 사용할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 운송장치로 전원공급하는 장치의 제조산업분야에 적용할 수 있다.
110: 케이스 111: 사각형 케이스 몸체
112: 제1가이드부재 113: 제2가이드부재
114: 제2가이드부재 120: 방수부재
130: 전극 연결판 131: 절연판
132: 내측 커넥터 140: 배터리
141: 배터리 본체 142: 양극단자
143: 음극단자 144,145: 전극연결 버스바
146: 돌출 가이드부재 150: EDLC 모듈
151: 하부 하우징 152: 제1전극 체결부재
153: 상부 하우징 154: 제2전극 체결부재
155: 원통형 EDLC 156,157: 전극연결 버스바
158: 돌출 가이드부재 160: 커버
161: 커버판 162: 사각형 방수부재
163: 외측 커넥터 164: 사각형 가압판

Claims (12)

  1. 상부의 끝단에 채널홈이 형성되며 내측에 한 쌍의 제1가이드부재와 한 쌍의 제2가이드부재와 한 쌍의 제3가이드부재가 구비되는 케이스와;
    상기 케이스의 채널홈에 삽입되는 방수부재와;
    상기 한 쌍의 제1가이드부재에 가이드되어 상기 케이스의 내측에 수납되며 서로 이격되어 분리되는 제1금속 패턴과 제2금속 패턴과 제3금속 패턴이 형성되는 전극 연결판과;
    상기 전극 연결판의 일측에 위치되고 상기 한 쌍의 제2가이드부재에 가이드되어 상기 케이스의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재가 구비되며 전극 연결판의 제1금속 패턴과 제3금속 패턴과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바가 구비되어 운송장치 시동을 위한 제1전원을 공급하는 배터리와;
    상기 전극 연결판의 타측에 위치되고 상기 한 쌍의 제3가이드부재에 가이드되어 상기 케이스의 내측에 수납되도록 한 쌍의 돌출 가이드부재가 구비되며 전극 연결판의 제2금속 패턴과 제3금속 패턴과 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바가 구비되어 운송장치 시동을 위해 상기 제1전원보다 출력밀도(power density)가 크며 방전속도가 빠른 제2전원을 공급하는 EDLC 모듈(electric double layer capacitor module)과;
    상기 방수부재가 가압되도록 상기 케이스에 체결되는 커버로 구성되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상부가 개방되며 상부의 끝단에 채널홈이 형성되는 사각형 케이스 몸체와;
    상기 사각형 케이스 몸체의 내측에 대향되도록 배치되어 배터리를 가이드하거나 지지하며, 각각의 일단이 개방된 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 제1가이드부재와;
    상기 한 쌍의 제1가이드부재와 이격되도록 상기 사각형 케이스 몸체의 내측에 대향되도록 배치되어 전극 연결판을 가이드하거나 지지하며, 각각의 일단이 개방된 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 제2가이드부재와;
    상기 한 쌍의 제2가이드부재와 이격되도록 상기 사각형 케이스 몸체의 내측에 대향되도록 배치되어 EDLC 모듈을 가이드하거나 지지하며, 각각의 일단이 개방된 가이드홈이 길이방향을 따라 형성되는 한 쌍의 제3가이드부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는 방수용 사각링이 사용되며, 상기 방수용 사각링의 재질은 실리콘이 사용되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 연결판은 케이스의 한 쌍의 제1가이드부재에 형성된 가이드홈에 삽입되며 일측의 면에 서로 이격되어 분리되는 제1금속 패턴과 제2금속 패턴과 제3금속 패턴이 형성되는 절연판과;
    상기 절연판의 제1금속 패턴과 제2금속 패턴과 제3금속 패턴과 연결되도록 상기 절연판에 연결되며 제1리드단자와 제2리드단자와 제3리드단자를 구비하는 내측 커넥터로 구성되며,
    상기 제1금속 패턴은 상기 절연판의 일측에 형성되어 EDLC 모듈의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 하나와 내측 커넥터의 제1리드단자가 서로 전기적으로 도통되도록 연결하며, 상기 제2금속 패턴은 상기 제1금속 패턴과 이격되도록 상기 절연판의 타측에 형성되어 배터리의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 하나와 내측 커넥터의 제3리드단자가 전기적으로 도통되도록 연결하며, 상기 제3금속 패턴은 상기 제1금속 패턴과 상기 제2금속 패턴과 이격되도록 상기 절연판에 형성되어 EDLC 모듈의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 다른 하나와 배터리의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 다른 하나가 내측 커넥터의 제2리드단자와 전기적으로 도통되도록 연결하는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연판은 상부에 서로 이격되도록 제1비아홀과 제2비아홀이 형성되며, 상기 제1비아홀의 일측과 상기 제2비아홀의 타측에 각각 제3비아홀과 제4비아홀이 형성되며, 상기 제3비아홀과 제4비아홀의 하부에 제5비아홀과 제6비아홀과 제7비아홀이 서로 이격되어 형성되고,
    상기 제1비아홀은 제1금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 EDLC 모듈의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 하나와 연결되며, 상기 제2비아홀은 제2금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 배터리의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 하나와 연결되며, 상기 제3비아홀은 제1금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터의 제1리드단자와 연결되며, 상기 제4비아홀은 제2금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터의 제3리드단자와 연결되며, 상기 제5바이홀은 제1금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 EDLC 모듈의 한 쌍의 전극연결 버스바 중 다른 하나와 연결되며, 상기 제6비아홀은 제3금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터의 제3리드단자와 연결되며, 상기 제7비아홀은 제2금속 패턴과 전기적으로 도통되도록 형성되며 내측 커넥터의 제2리드단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 배터리 본체와,
    상기 배터리 본체의 상부에 연결되는 양극단자와;
    상기 배터리 본체의 상부에 상기 양극단자와 이격되도록 연결되는 음극단자와;
    상기 양극단자와 상기 음극단자에 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바와;
    상기 배터리 본체의 일측과 타측의 면에 각각 형성되어 케이스의 한 쌍의 제2가이드부재에 형성된 가이드홈에 삽입되는 한 쌍의 돌출 가이드부재로 구성되며,
    상기 배터리 본체는 납(Pb) 배터리, 니켈 수소(Ni-MH) 배터리 및 Li계 배터리 중 하나가 사용되고, 상기 리튬(Li)계 배터리는 리튬 이온 배터리나 리튬 폴리머 배터리가 사용되며, 상기 한 쌍의 전극연결 버스바는 각각 일측이 상기 전극 연결판과 평행이 되도록 굽어지며 관통홀이 형성되는 굽힘부가 구비되며, 상기 한 쌍의 전극연결 버스바 중 하나에 구비되는 굽힘부는 관통홀이 절연판에 형성된 제2비아홀과 체결부재로 체결되어 제2금속 패턴과 전기적으로 도통되며, 상기 한 쌍의 전극연결 버스바 중 다른 하나에 구비되는 굽힘부는 절연판에 형성된 제4비아홀과 체결부재로 체결되어 제3금속 패턴과 전기적으로 도통되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 EDLC 모듈은
    상부가 개방되도록 형성되며 내측의 측면에 다수개의 곡면형 지지홈이 서로 이격되어 형성되는 하부 하우징과;
    상기 하부 하우징의 내측의 하부면에 서로 이격되어 볼트나 나사로 체결되는 다수개의 제1전극 체결부재와;
    상기 하부 하우징의 상부에 위치되고 하부가 개방되도록 형성되고, 내측의 측면에 다수개의 곡면형 지지홈이 서로 이격되어 형성되며, 다수개의 관통홀이 서로 이격되어 형성되는 상부 하우징과;
    상기 상부 하우징의 상부에 서로 이격되어 볼트나 나사로 체결되는 다수개의 제2전극 체결부재와;
    상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 다수개의 곡면형 지지홈에 각각 하측과 상측의 외주면이 지지되어 상기 다수개의 제1전극 체결부재와 각각 체결되며, 상기 상부 하우징의 관통홀이 삽입되어 상기 다수개의 제2전극 체결부재에 각각 체결되는 양극단자와 음극단자가 구비되는 다수개의 원통형 EDLC와;
    상기 다수개의 원통형 EDLC 중 두 개의 원통형 EDLC에 구비되는 양극단자나 음극단자에 각각 연결되는 한 쌍의 전극연결 버스바와;
    상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 일측과 타측의 면에 각각 형성되어 케이스의 한 쌍의 제3가이드부재에 형성된 가이드홈에 삽입되는 한 쌍의 돌출 가이드부재로 구성되며,
    상기 다수개의 원통형 EDLC는 각각 양극단자와 음극단자가 제1전극 체결부재나 제2전극 체결부재에 체결되어 서로 직렬로 연결되고, 상기 양극단자와 상기 음극단자는 외주면에 나사산이 형성된 원통형으로 형성되며, 상기 한 쌍의 전극연결 버스바는 각각 일측이 상기 전극 연결판과 평행이 되도록 굽어지며 관통홀이 형성되는 굽힘부가 구비되며, 상기 한 쌍의 전극연결 버스바 중 하나에 구비되는 굽힘부는 관통홀이 절연판에 형성된 제1비아홀과 체결부재로 체결되어 제1금속 패턴과 전기적으로 도통되며, 상기 한 쌍의 전극연결 버스바 중 다른 하나에 구비되는 굽힘부는 절연판에 형성된 제3비아홀과 체결부재로 체결되어 제3금속 패턴과 전기적으로 도통되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수개의 제1전극 체결부재는 각각 상기 하부 하우징의 내측의 하부면에 볼트나 나사로 체결되는 전극연결 버스바와;
    상기 전극연결 버스바의 일측에 연결되며 원통형 EDLC의 양극단자나 음극단자의 외주면에 형성된 나사산과 체결되도록 내주면에 나사산이 형성되는 제1금속 중공부재와;
    상기 전극연결 버스바의 타측에 연결되며 원통형 EDLC의 양극단자나 음극단자의 외주면에 형성된 나사산과 체결되도록 내주면에 나사산이 형성되는 제2금속 중공부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다수개의 제2전극 체결부재는 각각 상기 상부 하우징의 상부면에 볼트나 나사로 체결되며 EDLC의 양극단자나 음극단자가 관통되어 삽입되는 관통홀이 일측과 타측에 각각 형성되는 전극연결 버스바와;
    상기 전극연결 버스바의 일측에 형성된 관통홀에 삽입된 원통형 EDLC의 양극단자나 음극단자의 외주면에 형성된 나사산과 체결되도록 내주면에 나사산이 형성되는 제1금속 캡부재와;
    상기 전극연결 버스바의 타측에 형성된 관통홀에 삽입된 원통형 EDLC의 양극단자나 음극단자의 외주면에 형성된 나사산과 체결되도록 내주면에 나사산이 형성되는 제2금속 캡부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 체결부재는 볼트와 너트가 사용되며, 상기 볼트와 너트는 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 상기 방수부재가 가압되도록 상기 케이스와 볼트나 나사로 체결되고, 일측에 사각형 관통홀이 형성되며, 상기 사각형 관통홀의 둘레를 따라 사각형 채널홈이 형성되는 커버판과;
    상기 커버판의 사각형 채널홈에 삽입되는 사각형 방수부재와;
    상기 커버판의 사각형 관통홀에 삽입되어 절연판의 내측 커넥터의 제1리드단자와 제2리드단자와 제3리드단자와 각각 연결되는 제1접속단자와 제2접속단자와 제3접속단자가 구비되는 외측 커넥터와;
    상기 외측 커넥터의 하부에 외측 커넥터의 둘레를 따라 형성되며, 상기 사각형 방수부재를 가압하도록 볼트나 나사로 커버판과 체결되는 사각형 가압판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치는 발전기와 스타터가 구비되며,
    상기 발전기는 커버의 외측 커넥터를 통해 배터리와 EDLC 모듈와 연결되어 배터리나 EDLC 모듈로 전원을 공급하고, 태양광을 수신받아 전기신호로 변환시키는 태양광전지모듈이나 풍력을 전기신호로 변환시키는 풍력발전기 중 하나가 사용되며, 스타터는 커버의 외측 커넥터를 통해 배터리와 EDLC 모듈과 연결되어 배터리나 EDLC 모듈로 전원을 공급받아 운송장치의 시동이 걸리도록 하며, 상기 운송장치는 자동차, 배, 기차, 농기계 중 하나에 적용되는 것을 특징으로 하는 운송장치 시동을 위한 고출력 전원공급장치.
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