KR20160005010A - 에너지 저장 장치 조립체 - Google Patents

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KR20160005010A
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제이크 피자
로버트 휴스턴 쥬니어. 라울러
토마스 새딜레크
브라이스 그레고리
다니엘 알렉산더 파트소스
다니엘 매튜 할빅
스티븐 앤드류 코렐
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이옥서스, 인크.
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Abstract

본 공개는 하나 또는 이상의 에너지 저장 장치들로 사용되는 다양한 조립체들을 포함한다. 하나의 실시예로, 에너지 저장 장치 조립체는 복수 개의 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있고 각각의 에너지 저장 장치들은 제1 돌출 전극 및 제2 돌출 전극을 포함할 수 있다. 에너지 저장 장치는 웰드를 통해 서로 연결될 수 있고, 서로에 대해 인접한 에너지 저장 장치들의 인접한 제1 돌출 전극 및 제2 돌출 전극들을 바로 본딩할 수 있다. 이러한 구성은 각각의 에너지 저장 장치들이 연속적으로 함께 연결되는 것을 허용할 수 있다.

Description

에너지 저장 장치 조립체{ENERGY STORAGE DEVICE ASSEMBLY}
본 출원은 2013년 2월 27일 제출된 이전의 미국 임시 특허 출원 번호 61/769,937호, 2013년 6월 20일 제출된 61/837,311호에 우선권을 청구한다.
본 공개는 대개 에너지 저장 장치와 관련하는데, 더욱 특별하게는, 커패시터들, 울트라 커패시터들, 그리고 배터리들을 갖는 하나 또는 이상의 에너지 저장 장치들을 위한 모듈 조립체에 관련한다.
종래의 커패시터 조립체들에서는, 복수 개의 커패시터 셀(cell)들, 울트라(ultra) 커패시터 셀들, 배터리들 또는 다른 에너지 저장 장치들이, 셀들에 진동력을 포함한 확실한 정도의 외부력을 가할 수 있는 하우징 내에서 고정 요소들을 통해, 느슨하게 함께 지지된다. 몇몇의 경우들에, 이러한 힘들은 고정 요소들의 강도를 초과할 수 있다. 그러한 경우에, 진동 작용은 장치들의 부분들 그리고 그것들 내에 그리고/또는 사이에 있는 연결들을 제거하고, 회전시키고, 해지게 하고/하거나 파괴시킬 수 있다. 이러한 상황은 에너지 저장 장치들의 내구성 및 수명을 감소시킬 수 있다.
커패시터 조립체들을 갖는 그런 것들을 포함하는 몇몇의 에너지 저장 장치들은 커패시터 셀들 사이에 접착 물질들 그리고 열 삽입들을 사용할 수 있다. 이러한 요소들은 작동 동안에 발생되는 열을 분산시킬 수 있고 조립체 내에서의 커패시터 셀들의 회전 및 제거를 감소시킬 수 있으나 커패시터들 사이에 전형적으로 놓이고 전류의 경로를 따라서 또는 근처에서 위치될 수 있다. 함께 에너지 저장 장치를 연결하기 위해 많은 표면들 사이에서 복잡한 본딩 메커니즘들이 사용될 수 있다. 이러한 설계 선택들은 에너지 저장 장치들의 성능을 개선하는 것으로 증명되었고 더 나은 정정을 할 기회를 제한할 수 있다.
몇몇의 커패시터 조립체들은 서로 커패시터 셀들을 연결하기 위한 원형의 단들을 갖는 버스 바아(bus bar)들을 사용한다. 이러한 버스 바아들은 커패시터 셀 또는 전극의 각각의 단들을 완전히 감싸도록 설계될 수 있다. 이러한 원형의 단들은 장치에 적절히 접촉 및 연결하기 위해 버스 바아들을 위한 커패시터 셀들의 단부의 형상에 가능한 한 가깝도록 정확히 기계화되어야 한다. 이러한 제한은 제조 시간을 크게 증가시키고/시키거나 부정확한 피트(fit)를 발생시킬 수 있고 이는 고장 및/또는 일관성 없는 성능으로 이끌어진다.
전통적인 커패시터 셀들과 같은 이전의 에너지 저장 장치들에서, 단자는 셀 및 단자 사이에 있는 인터페이스에서 방사상의 웰드(weld) 또는 방사상의 간섭 피트를 통해 셀의 단부에 부착된다. 이러한 부착의 지점들은 복잡한 기하학을 사용했는데, 다수의 접촉 지점들에 위치되는 웰드 접착을 갖는다. 이전의 설계들에 따른 부착 지점들은 제조 공정들에 있어서 어려움 또는 추가된 복잡성을 야기시킬 수 있다. 게다가, 방사상의 웰드 또는 방사상의 간섭 피트는 비효율적으로 행하거나 불명확한 기구학 연결들을 포함하는 셀과 단자 사이에서 부착 지점들을 야기시킬 수 있다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
본 출원의 제1 측면은, 각각이 제1 돌출 전극 및 제2 돌출 전극을 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치들; 및 연속적으로 서로에 대해 인접한 에너지 저장 장치의 인접한 제1 및 제2 돌출 전극들을 바로 본딩시키는 웰드를 포함하는 에너지 저장 장치 조립체를 포함한다.
본 출원의 제2 측면은, 베이스; 및 베이스에 의해 결합되는 한 쌍의 반대의, 아치형의 단부들을 포함하는 버스 바아를 포함하며, 한 쌍의 반대의, 아치형의 단부들은 2개의 인접한 에너지 저장 장치들의 2개의 실질적으로 원형의 돌출 전극들을 결합하고 오직 부분적으로 둘러싸도록 마련된다.
본 발명의 다른 측면은 복수 개의 에너지 저장 장치들을 포함하는 에너지 저장 장치 조립체에서 사용하는 장치를 포함하는데, 장치는, 물리적으로 에너지 저장 장치를 고정하고 그것으로부터 열적으로 열을 소통하는 적어도 한 쌍의 복수 개의 에너지 저장 장치들의 단부를 결합하도록 구성되는 적어도 하나의 열적 플레이트를 갖는 구조적 열(thermal) 브릿지; 및 복수 개의 에너지 저장 장치들을 감싸는 연장된 슬리브 하우징:을 포함하고, 그리고 구조적 열 브릿지는, 적어도 한 쌍의 복수 개의 에너지 저장 장치들의 제1 단부 및 연장된 슬리브 하우징 사이에 위치되는 제1 열(thermal) 플레이트; 및 적어도 한 쌍의 복수 개의 에너지 저장 장치들의 제2 단부 및 연장된 슬리브 하우징 사이에 위치되는 제2 열(thermal) 플레이트:를 포함하고, 제1 열 플레이트는 적어도 한 쌍의 복수 개의 에너지 저장 장치들의 제1 단부에 대응하는 형상인 복수 개의 리세스(recess)들을 포함하고, 제2 열 플레이트는 적어도 한 쌍의 복수 개의 에너지 저장 장치들의 제2 단부에 대응하는 형상인 복수 개의 리세스들을 포함한다.
본 발명의 추가 측면은 각각의 복수 개의 에너지 저장 장치들을 감싸고 접촉하도록 마련되는 외곽 내부 및 연장된 슬리브 하우징에 서킷 보드를 보유하도록 마련되는 마운트를 갖는 연장된 슬리브:를 포함하는 에너지 저장 장치 조립체용 하우징을 포함한다.
본 발명의 추가적인 측면은, 각각이 제1 돌출 전극 및 제2 돌출 전극을 포함하는 복수 개의 에너지 저장 장치들; 및 단 대 단으로 인접한 에너지 저장 장치들의 각각의 제1 및 제2 돌출 전극들을 전기적으로 연결하는 웰드 본드(weld bond):를 포함하는 에너지 저장 장치 조립체를 포함한다.
본 발명의 다른 측면은, 전극들을 각각 갖는 복수 개의 축 방향의 얼라인된 에너지 저장 장치; 길이를 갖는 연장된 슬리브 하우징; 및 연장된 슬리브 하우징의 길이를 따라 연장하는 서킷 보드; 및 복수 개의 축 방향의 얼라인된 에너지 저장 장치들에 서킷 보드를 결합시키는 복수 개의 실질적으로 동일한 와이어 권선부(harness)들:을 포함하는 에너지 저장 장치 조립체를 포함하고, 즉시 인접한 에너지 저장 장치들은 조인트에서 연결되고, 연장된 슬리브 하우징은 복수 개의 에너지 저장 장치들을 감싼다.
본 발명의 설명적인 측면들은 여기에서 설명된 하나 또는 이상의 문제점들 그리고/또는 논의되지 않는 하나 또는 이상의 문제점들을 해결하기 위해 고안되었다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
본 공개의 이러한 그리고 다른 특징들은 본 발명의 다양한 측면들을 설명하는 첨부된 도면들을 통해 얻어지는 본 발명의 다양한 측면의 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 장치 조립체의 등축 도면을 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 장 조립체의 분해 도면을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 다수의 에너지 저장 장치의 사시도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 단 대 단으로 연결되는 2개의 에너지 저장 장치들의 측면도를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 다른 레이저 웰딩 공정의 사시도를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 열적 삽입을 갖는 에너지 저장 장치들의 측면도를 보여준다.
도 7a는 본 발명의 실시예들에 다른 열적 삽입의 사시도를 보여준다.
도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 열적 삽입의 2개의 서브-부분들의 사시도를 보여준다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른, 에너지 저장 장치의 돌출 전극에 위치디는 열적 삽입의 사시도를 보여준다.
도 7d는 각각의 에너지 저장 장치 사이의 조인트들에 제공되는 열적 삽입들을 갖는, 조립체에서의 다수의 에너지 저장 장치들의 사시도를 보여준다.
도 8a는 본 발명의 실시예들에 따른 열적 전도하는(conducting) 층을 갖는 에너지 저장 장치들의 측면도를 보여준다.
도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 열적 전도하는 필러(filler)를 갖는 에너지 저장 장치들의 단면도를 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 연장된 슬리브 하우징의 사시도를 보여준다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 연장된 슬리브 하우징 및 서킷 보드의 사시도를 보여준다.
도 11a는 본 발명의 실시예들에 다른 와이어 권선부의 단일 타입의 세트를 통해 에너지 저장 장치들에 결합된 서킷 보드의 개략적인 도면을 보여준다.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른, 제거된 하우징을 갖는 와이어 권선부의 단일 타입을 사용하는 에너지 저장 장치에 결합되는 서킷 보드의 변경적인, 사시도를 보여준다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 구조적 열적 브릿지 및 에너지 저장 장치의 사시도를 보여준다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 열적 플레이트, 버스 바아 및 단자들의 사시도를 보여준다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 열적 플레이트 및 연결된 단자를 갖는 에너지 저장 장치를 보여준다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 다른 단자의 사시도를 보여준다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 장치 상에서의 위치에서 단자의 사시도를 보여준다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 에너지 저장 장치에 본딩되는 단자의 사시도를 보여준다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 구조적 열적 브릿지를 통해 지나는 단자의 사시도를 보여준다.
도 19는 본 발명의 실시에들에 따른 다수의 버스 바아들 및 에너지 저장 장치에 연결되는 단자들을 보여준다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 버스 바아의 사시도를 보여준다.
본 발명의 도면이 필수적으로 크기대로 그려진 것은 아니라는 것이 공지되었다. 도면들은 본 발명의 오직 전형적인 측면들을 묘사하려는 경향이 있고 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 도면들 사이에서 동일하게 넘버링된 요소들은 서로를 참조하여 묘사된 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 아울러, 도 1 내지 20과 관련하여 보여지고 설명되는 실시예들에서 같은 번호들은 같은 요소들을 표현한다. 이러한 요소들의 장황한 설명은 명료성을 위해 생략될 것이다. 마지막으로, 도 1 내지 20의 요소들 및 그들의 수반된 설명들은 여기에서 설명되는 어느 실시예들에 적용될 수 있음이 이해된다. 상세한 설명은 도면을 참조한 예들을 통해 이점 및 특징들과 함께 본 발명의 실시예들을 설명한다.
다음의 설명에서, 참조는 그것의 부분을 형성하는 첨부한 도면에 만들어지고 이것은 현재의 가르침이 실행될 수 있는 명시된 본보기의 실시예들의 설명에 의해 보여진다. 이러한 실시예들은 현재의 가르침을 실행하는 기술에서 숙련된 이들에게 가능하도록 충분히 상세하게 설명되고 그것은 다른 실시예들이 사용될 수 있고 현재의 가르침의 범위로부터 벗어나는 일 없이 변화들이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다. 그러므로, 다음의 설명은 단지 설명적이다.
요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에(on)", "에 결합되는(engaged to)", "로부터 풀린(disengaged from)", "에 연결된(connected to)" 또는 "에 결합된(coupled to)"으로 언급될 때, 그것은 바로 상에서 결합되거나 연결되거나 다른 요소 또는 층에 결합되는 것일 수 있거나 개재 요소들 또는 층들이 존재할 수 있다. 반면에, 요소가 다른 요소 또는 층에 "바로 상에(directly on)", "에 바로 결합되는(directly engaged to)", "에 바로 연결되는(directly connected to)" 또는 "에 바로 결합되는(directly coupled to)"으로 언급될 때, 존재하는 개재 요소들 또는 층들이 없을 수 있다. 요소들 사이의 관계를 설명하는 다른 말들은 같은 양식(예를 들면, "사이에(between)" 대 "바로 사이에(directly between)", "인접한(adjacent)" 대 "바로 인접한(directly adjacent)" 등)으로 해석되어야 한다. 여기에서 사용되는 것처럼, "및/또는(and/or)"의 의미는 관련된 리스트 아이템들의 하나 또는 이상의 어느 및 전체 조합을 포함한다.
"내부의(inner)", "외부의(outer)", "밑에(beneath)", "아래에(below)", "저부의(lower)", "위의(above)", "상부의(upper)", "입구(inlet)", "출구(outlet)" 및 기타 등등과 같은 공간적으로 관계가 있는 의미들은 도면들에서 설명되는 것처럼 하나의 요소 또는 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 특징의 관계를 설명하는 설명의 편의를 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 관계가 있는 의미들은 도면들에서 표현된 방향에 덧붙여 사용 또는 작용에서 장치의 다른 방향을 포함하는 경향이 있을 수 있다. 예를 들면, 도면에서 장치가 뒤집어지면, 다른 요소들 또는 특징들 "아래에(below)" 또는 "밑에(beneath)"로 설명되는 요소들이 다른 요소들 또는 특징들 "위로(above)" 방향을 가질 것이다. 따라서, "아래에(below)"의 예로서의 의미는 위 및 아래의 방향 둘 다를 포함할 수 있다. 장치는 다르게 방향을 가질 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 방향에서), 공간적으로 관계가 있는 서술자가 따라서 해석되도록 할 수 있다.
본 공개는 도 1 및 2에 도시된 에너지 저장 장치 조립체(10)를 포함하는, 에너지 저장 장치들의 조립체와 일반적으로 관련한다. 본 공개의 실시예들에 따르면, 조립체(10)는 연속적인 에너지 저장 장치를 갖는 에너지 저장 장치 상에서 전극을 결합시키는 웰드 본드와 같은 조인트로 연속적으로 서로 전기적으로 연결되는 다수의 에너지 저장 장치들을 허용할 수 있다. 여기에서 더욱 상세하게 설명될 것처럼, 연속적인 배열로 다수의 에너지 저장 장치들을 연결시키는 웰드 본드를 적용하는 것은 종래의 버스 바아들과 같은 더 높은 저항들을 갖는 요소들의 사용을 피할 수 있다. 따라서, 조립체(10)는 연속적인 연결들에 의해 결합되는 더 많은 에너지 저장 장치들을 허용할 수 있고, 이를 통해 종래의 버스 바아들의 사용을 피하는 더 효과적인 에너지 저장 장치를 제공할 수 있다.
에너지 저장 장치 조립체(10)는, 본 발명의 실시예들에 따르면, 모듈로 될 수 있고, 따라서 스케일되거나 복수 개의 에너지 저장 장치들(예를 들면, 커패시터의 세트들, 울트라 커패시터들의 세트들, 배터리들, 등등)과 상호 작용하여 변경된다. 예를 들면, 에너지 저장 장치 조립체(10)는, 미리 결정된 전압 또는 커패시턴스를 포함하는, 미리 결정된 작용값(operational value)를 갖는 조립체(10)를 허용하는 많은 에너지 저장 장치를 보유하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에너지 저장 장치 조립체는 원해지거나 또는 미리 결정된 작용값을 가져오도록 선택되는 수로, 예를 들면 1, 8, 10, 12 또는 열마다 에너지 저장 장치들의 어는 원해지는 수를 포함하는 각각의 열을 갖는 다수의 열들을 가질 수 있다. 다수의 에너지 저장 장치 조립체(10)들은, (예를 들면, 도 2, 6, 7d, 8a, 8b, 11b) 함께 축적되고 사이드-바이-사이드 등으로 놓이는 것과 같은 다수의 상상 가능한 장착 변화들로 함께 결합될 수 있다. 게다가 에너지 저장 장치들의 길이들이 각각의 장치에게 분리된 작용값들을 제공하도록 변경될 수 있고 따라서 전체적으로 조립체를 위한 다른 누적값을 가질 수 있다. 에너지 저장 장치들의 사이즈에 있어서 어느 변화에도 불구하고, 동일한 하우징이 크기를 갖는 하우징의 밀어냄을 자름으로써 채용될 수 있고 이를 통해 제조 비용들 및 복잡성을 감소시킬 수 있고 각각의 다른 조립체의 작용 성능을 위해 맞추어지는 유연성을 제공할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 에너지 저장 장치 조립체(10)는 에너지 저장 장치 조립체(10)의 하우징의 반대 단들에 위치되는 제1 플레이트(12) 및 제2 플레이트(14)를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 그리고 여기에서 추가적으로 설명된 것처럼, 본 발명의 실시예들은 연장된 슬리브 하우징(20)이 형태로 하우징을 포함할 수 있다. 연장된 슬리브 하우징(20)은, 커패시터 셀들, 울트라 커패시터들, 배터리들 및 같은 요소들을 포함하는, 전기적으로 에너지를 저장하는 다양한 장치들을 보유하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 플레이트(12, 14)들은 연장된 슬리브 하우징(20)의 반대 단들에 위치될 수 있다. 제1 및 제2 플레이트(12, 14)들은 장치(100)의 보충 단자(26)들에 치수가 맞는 구멍(25, aperture)들을 포함할 수 있고 이는 구멍(25)을 통해 그것들을 지나도록 하는, 그것 상에 장착된 커넥터(28)들을 포함할 수 있다. 하나 또는 이상의 단자(26)들은 전기적으로 전도성의 물질로부터 제조될 수 있고 단자(26)들은 하나 또는 이상의 대응하는 구멍(25)들을 통해 제1 및 제2 플레이트(12, 14)들을 통해 실질적으로 연장할 수 있다. 제1 플레이트(12) 및 제2 플레이트(14) 그리고 연장된 슬리브 하우징(20)은 에너지 저장 장치 조립체(10)의 내용물들을 실질적으로 감싸거나 유체적으로 고립시킬 수 있고 접착제, 볼트들 그리고/또는 어느 다른 연결 수단에 의해 연결될 수 있다. 함께, 여기에 설명될 것처럼, 제1 플레이트(12) 및 제2 플레이트(14)는 구조적 열(thermal) 브릿지(50)를 한정할 수 있고, 연장된 슬리브 하우징(20) 및 에너지 저장 장치 조립체(10)를 넘어 그것의 내용물 또는 환경 사이의 열적 소통을 허용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 에너지 저장 장치 조립체(10)의 실시예의 분해도가 도시되었다. 에너지 저장 장치 조립체(10)는 에너지 저장 장치(100)들을 감싸는 선택적인 윤곽(60)들을 갖는 연장된 슬리브 하우징(20)을 포함할 수 있다. 선택적인 윤곽(60)들은 연장된 슬리브 하우징(20) 및 적어도 일부의 또는 모든 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 (열적 및/또는 실제의) 접촉을 실행하고/하거나 허용할 수 있다. 윤곽(60)들은 연장된 슬리브 하우징(100)을 접촉하기 위해 각각의 에너지 저장 장치(100)의 부분을 허용한다. 게다가, 에너지 저장 장치(100)들은 (X축을 따라서) 축 방향에서 에너지 저장 장치들의 어느 원해지는 수를 보유하는 각각의 열을 갖도록 (Z축을 따라서) 2개의 옆의 열들에 있도록 배치될 수 있다. 이러한 방식에서, 각각의 에너지 저장 장치(100)는 다른 에너지 저장 장치에 의해 하우징(20)으로부터 분리되는 어느 에너지 저장 장치(100)들 없이 (열적 및/또는 실제로) 연장된 슬리브 하우징(20)에 접촉한다. 도시된 본 실시예에서, 3개의 옆의 컬럼들(Y축을 따라서)이 제공되고 (Z-Y 평면에서) '6팩' 구조를 발생시킨다. 그러나 더 많거나 더 적은 컬럼들이 제공될 수 있음은 인식되어야 한다. 어느 경우에, 조립체(10)는 원해지는 작용 성능(예를 들면, 미리 결정된 레벨의 전압 및/또는 커패시턴스)을 제공할 수 있는 어느 길이의 크기일 수 있다. 에너지 저장 장치(100)들은 커패시터 셀들, 울트라 커패시터들, 배터리들, 전기적인 셀들, 그리도 다른 유사한 요소들을 갖는 전기 에너지를 저장할 수 있는 어느 장치일 수 있다.
도 2에서 실시예는 6-팩 또는 사이드-바이 사이드 방식으로 배치된, 에너지 저장 장치(100)들의 6개의 축 방향의 열(X-축에서)을 포함하는 것이 도시되었다. 에너지 저장 장치 조립체(10) 및 연장된 슬리브 하우징(20)의 모듈화된 설계는 다른 사이즈 및 개수의 에너지 저장 장치(100)들을 수용하는 적용을 허용한다. 본 실시예에서, 에너지 저장 장치 조립체(10)는 에너지 저장 장치(100)들(예를 들면 도 2, 8b)의 모듈화된 6-팩을 포함할 수 있다. 연장된 슬리브 하우징(20)은 에너지 저장 장치(100)들을 실질적으로 보충하고, 보유하고/하거나 짝으로 받도록 다양한 형상들 그리고 크기들로 제공될 수 있다. 에너지 저장 장치(100)들과 연장된 슬리브 하우징(20) 사이에서 접촉을 보유하고/하거나 결합을 맞추는 것은 연장된 슬리브 하우징(20) 내에서 에너지 저장 장치(100)들의 이동을 제한할 수 있고/있거나 에너지 저장 장치(100)들 및 연장된 슬리브 하우징(20) 사이의 열정 소통을 제공할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 연장된 슬리브 하우징(20)은 서로에 대해 그리고/또는 연장된 슬리브 하우징(20)에 대해 에너지 저장 장치(100)들의 부분을 실질적으로 고정할 수 있다. 연장된 슬리브 하우징(20)은 전기적으로 및/또는 열적으로 전도성의 물질을 포함할 수 있는데 알루미늄 및 유사하게 전도성의 금속일 수 있다. 일정한 단면 영역을 제공하기 위해, 연장된 슬리브 하우징(20)은 밀어냄 및 원하는 길이로 자름에 의해서 제조될 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 에너지 저장 장치(100)들은 일반적으로 일단에 에너지 저장 장치(100)의 끝 표면으로부터 "돌출한" 제1 돌출 전극(2)과 타단에서 에너지 저장 장치(100)의 끝 표면으로부터 유사하게 "돌출한" 제2 돌출 전극(104)를 갖는 원통형의 기하학을 가질 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것처럼, 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들은 각각의 에너지 저장 장치(100) 상에서 실질적으로 같거나 일정한 크기일 수 있다. 각각의 에너지 저장 장치(100)는 도 2에 도시된 것처럼 연속적으로 서로에게 연결되는 다수의 에너지 저장 장치(100)들로 구성될 수 있는 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)을 포함할 수 있다. 에너지 저장 장치(100)들의 2개 또는 이상의 돌출 전극(102, 104)들은 추가적으로 포함하거나 단자(26)들에 주변에서 연결될 수 있다. 단자(26)들은 전기적인 입력들 또는 출력들로 작용하도록 양 또는 음의 접촉들일 수 있고 외부 서킷들 및 장치들은 에너지 저장 장치(100)들에 전기적으로 접근할 수 있다. 조립체(10)는 제1 플레이트(12)에 대해 조립체 내에서 요소들을 실링하는 제1 가스켓(112)을 더 포함할 수 있다. 유사하게, 조립체(10)는 제2 플레이트(12)에 대해 조립체 내에서 요소들을 실링하는 상응하는 제2 가스켓(114)을 더 포함할 수 있다. 제1 플레이트(12), 제1 가스켓(112), 제2 플레이트(14), 제2 가스켓(114) 및 연장된 슬리브 하우징(20)은, 따라서, 에너지 저장 장치(100)들을 실질적으로 감싸고/감싸거나 유체적으로 밀봉하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 조립체(10)는 제1 플레이트(12)에 인접하게 위치되는 제1 열적 플레이트(122) 및/또는 제2 플레이트(14)에 가깝게 또는 인접하게 위치되는 제2 열적 플레이트(124)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)들은 열에너지의 전달 및/또는 전기 절연이 가능하도록 어느 물질 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 열적 플레이트들은 플라스틱, 에폭시, 위상 변환 물질 및/또는 최근에 알려지거나 후에 개발되는 다른 유사하고 동등의 물질들과 같은 열 전달 물질을 포함할 수 있다. 제1 열적 플레이트(112) 및/또는 제2 열적 플레이트(114)는 에너지 저장 장치(100)들 및/또는 그들의 돌출 전극(102, 104)들을 짝짓기로 받거나 보유하도록 설계된 윤곽 리세스(115)들을 포함할 수 있다. 윤곽 리세스(115)들의 세트들은 돌출 전극(102, 104)들과 함께 간섭 또는 플러스-스타일 맞춤 및/또는 그들 스스로 에너지 저장 장치(100)들과 외주 맞춤을 제공할 수 있으며 이를 통해 연장된 슬리브 하우징(20) 내에서 에너지 저장 장치(100)들의 위치를 고정시킬 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 저장 장치(100)들은 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들에서 연결됨으로써, 및/또는 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)에 구조를 둘러쌈으로써 제1 열적 플레이트(122) 및 제2 열적 플레이트(124) 사이에서 실질적으로 고정되고/되거나 보유될 수 있다.
열적 플레이트(122, 124)들은 연속적인 유닛의 형태로 있는 것처럼 첨부된 도면들에서 예에 의해 도시되었다. 각각의 열적 플레이트(122, 124)들은 다수의 더 작은 플레이트들의 형태로 있을 수 있거나 열적 플레이트(122, 124)들은 더 큰 열적 전도성 조립체(예를 들면 도 2, 12)의 부분일 수 있다는 것은 이해된다. 본 공개의 다른 실시예들은 특유의 열(예를 들면, 도 8)의 반대 단들에서 열적 절연에 대한 추가 또는 변경으로, 하나 또는 이상의 에너지 저장 장치(100)들의 측부를 따라서 열전 절연을 포함할 수 있다. 열적 플레이트(122, 124)들은 다수의 상업적이고 기술적인 이점들을 제공할 수 있고, 이것들 중 열 전달의 높은 정도, (충격들 및 진동들에 대한 저항을 포함하는) 개선된 구조적 지지 그리고 낮은 제조 비용들을 포함하는 3개의 예들이다.
조립체(100)는, 예를 들면 돌출 전극(102, 104)들에 의해, 전극들과 같은 요소들에 바로 또는 통하여, 에너지 저장 장치(100)들 사이를 전기적으로 결합시키는 하나 또는 이상의 버스 바아(130)들을 더 포함할 수 있다. 버스 바아(13)는 인접한 에너지 저장 장치(100)들의 다수의 돌출 전극(102, 104)들이 선택적으로 서로 연결되는 것을 허용한다. 이러한 개념에서, "인접한"이란 의미는 서로 바로 가까이 있는 2개 또는 이상의 셀들 위치들로 참조할 수 있다. 그러므로 버스 바아(130)는 물리적인 연결들, 전기적인 연결들, 열적인 연결들 그리고 결합을 위한 다른 적용 형태를 통해 2개 또는 이상의 에너지 저장 장치(100)들을 연결 또는 결합시킬 수 있다.
여기에서 더욱 상세하게 설명될 것처럼, 조립체(100)는 에너지 저장 장치(100)들에 결합되는 서킷 보드(140, circuit board)를 더 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서 각각의 에너지 저장 장치(100)에 일정하게 사용되는 와이어 권선부의 특유의 타입은 서킷 보드(140) 및 에너지 저장 장치(100)들 사이에 전기적인 결합을 제공할 수 있다. 게다가, I/O 커넥터(142)는 연장된 슬리브 하우징(20)에 위치될 수 있고, 서킷 보드(140), 에너지 저장 장치(100)들 및 사용자 사이에 인터페이스를 제공하는 서킷 보드(140)에 결합될 수 있다. 조립체(100)의 다양한 실시예에 대한 추가적인 상세함은 아래에서 설명된다.
본 공개의 실시예는, 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼, 커패시터들, 커패시터 셀들, 울트라 커패시터 셀들 그리고 에너지를 저장하는 다른 에너지 장치(100)들과 같은 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들을 포함하는 에너지 저장 장치 조립체(10)를 제공한다. 각각의 에너지 저장 장치는 제1 돌출 전극(102) 및 제2 돌출 전극(104)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들은 반대 단들에서 에너지 저장 장치(100)들의 표면으로부터 돌출하는 것으로 표현되었고 상응하는 실질적으로 원형의 형상을 갖는다. 그러나, 본 공개는 또한 다른 형상들 및 기구학들로 설계되는 전극들을 고려할 수 있다. 성능을 개선하고 이전에 설명된 버스 바아(130)들과 같은 상대적으로 높은 저항들을 갖는 요소의 사용을 감소시키기 위해서, 하나 또는 이상의 웰드 본드(210)들이 인접한 에너지 저장 장치(100)들의 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104) 사이를 바로 본딩하도록 제공될 수 있다. 그러므로 웰드 본드(210)들은 다수의 에너지 저장 장치(100)들을 연속적으로 서로 전기적으로 연결되도록 허용할 수 있다.
이러한 연속 연결들은 더 많거나 또는 더 적은 에너지 저장 장치(100)들이 원해지는 적용들에서 주문 제작하여 스케일링되는 조립체(100)를 허용하도록 일련의 웰드 본드(210)(여기에서 조인트들로 참조됨)들에서 에너지 저장 장치(100)들이 연결되는 것을 허용한다. 아울러, 에너지 저장 장치(100)들 사이의 연속적인 연결들은 같은 또는 유사한 하우징들이 에너지 저장 장치(100)들의 변경 가능한 길이를 감싸도록 허용할 수 있다. 그러한 경우들에, 에너지 저장 장치(100)들을 위한 하우징들 또는 엔클로져들은 커패시턴스 또는 전압과 같은 미리 결정된 작용값을 갖는 에너지 저장 장치(100)들의 원해지는 개수를 분리하기 위해 밀어냄에 의해 제조될 수 있고 이후 (예를 들면 커팅에 의해서) 치수화될 수 있다.
도 3을 참조하면, 에너지 저장 장치 조립체(10)의 부분이 도시되었고 다수의 에너지 저장 장치(100)들을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서 에너지 저장 장치(100)들은 연속적으로 함께 연결될 수 있다. 예를 들면 에너지 저장 장치(100)들은 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들 사이에서 단 대 단으로 연결될 수 있다. 개별적인 에너지 저장 장치(100)들은 웰드 본드(210)들을 통해 에너지 저장 장치(100)들의 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들 사이에서 요소들의 개재 없이 직접적으로 서로 연결될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시되었고 연속적으로 에너지 저장 장치(100)들을 연결시키는 단-대-단 구성은 에너지 저장 장치들이 사이드 바이 사이드 구성으로 배치되는 상황과 비교하여 수평적인 공간에 대한 필요를 감소시킬 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 저장 장치(100)들은 웰드 본드(210)들로 연결될 수 있다. 웰드 본드(210)들은 스폿 웰드(spot weld), 외주 웰드(circumferential weld), TIG(가스 텅스텐 아크) 웰드, MIG(가스 메탈 아크) 웰드, EB(전기) 웰드, 레이저 웰드 또는 현재 알려지거나 후에 개발될 웰딩의 어느 다른 종류들을 통해 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 레이저 웰딩은 각각의 즉시적인 인접한(도 2에서 X축) 에너지 저장 장치(100)의 단일의 외주 라인을 따라서 함께 에너지 저장 장치(100)들의 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들을 웰딩함으로써 웰드 본드(210)를 형성하는 데 사용될 수 있다.
이러한 방식에서 전기적인 저장 장치(100)들을 합치는 것은, 구조적으로 평행한 방식으로 에너지 저장 장치들이 배치되는 조립체들과 비교하여, 에너지 저장 장치(100)들의 단들을 연결하는 데 사용되는 버스 바아(130)들의 개수를 감소시킬 수 있다. 버스 바아(130)들이 상대적으로 전기 저항의 높은 레벨을 가질 수 있기 때문에, 그들의 사용을 감소시키는 것은 조립체(10)에서 사용되는 에너지 저장 장치(100)들 사이에 제공되는 전기적인 연결들에서 저항을 감소시킨다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 에너지 저장 장치 조립체(100)의 단-대-단 구성은 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들을 포함할 수 있으며, 복수 개에서 각각의 이러한 유닛들은 에너지 저장 장치(100)의 반대 단들에서 제1 돌출 전극(102) 및 제2 돌출 전극(104)을 포함할 수 있다. 이전에 도시된 것처럼, 에너지 저장 장치(100)들은 제1 돌출 전극(102) 및 제2 돌출 전극(104) 사이에서 웰드 본드(210)에 의해 바로 결합될 수 있다. 몇몇의 웰드 본드(210)들은 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들의 전체 또는 부분이 연속적으로 서로 전기적으로 연결되도록 에너지 저장 장치(100)들의 쌍들 사이에서 실행될 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 에너지 저장 장치(100)의 제1 돌출 전극(102)은 웰드 본드(210)를 통해 인접한 에너지 저장 장치(100)의 제2 돌출 전극(104)에 연결될 수 있고 이를 통해 접촉의 단일의 외주 라인을 따라서 선택적으로, 연속적으로 에너지 저장 장치(100)들을 확실하게 연결할 수 있다. 제1 및/또는 제2 돌출 전극(102, 104)들은 조임부(212)들을 포함할 수 있고, 이것은 전기적인 리드선 또는 접촉(215)이 2개의 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 조인트에 결합되는 것을 허용할 수 있다.
조임부(212, fastener)가 제1 돌출 전극(102) 및 제2 돌출 전극(104) 또는 웰드 본드(210)을 구동시킴으로써 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 삽입되는 리벳의 형태를 취할 수 있다. 조임부(212)는 삽입되기 전에 와이어(215)에 연결될 수 있거나 와이어(215)는 설치 후에 조임부(212)에 전기적으로 결합될 수 있다. 조임부(212)에 결합되는 와이어(215)들은 조립체(10)에서 사이트들, 예를 들면 서킷 보드(140)(도 2에 도시됨)를 포함하는, 에너지 저장 장치(100)들 다른 위치들에서 전압 또는 전류를 결합하는 데 사용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 복수 개의 조임부(212)들은 복수 개의 웰드 본드(210)들 및/또는 돌출 전극(102, 104)들에서 에너지 저장 장치(100)들의 연속적인 연결에서 더 제공될 수 있고 이를 통해 다수의 와이어(215)들을 통해서 서킷 보드(140)(도 2에 도시됨)에 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들을 결합시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 다수의 에너지 저장 장치(100)들을 함께 웰딩하는 과정의 예를 보여준다. 연속적인 연결에 의해 연결되는 2개 또는 이상의 에너지 저장 장치(100)들은 롤러(212)들의 탑 상에 위치될 수 있다. 추가적인 안정성 및 제조의 편의를 위해, 제3 롤러(212)는 웰딩되는 에너지 저장 장치(100)들에 상부에서 인접하게 제공될 수 있다. 연결되는 에너지 저장 장치(100)들은 그들의 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)에서 또한 얼라인될 수 있다. 하나 또는 이상의 레이저 웰더(214)들은 에너지 저장 장치(100)들에 인접하게 및/또는 상부에서 위치될 수 있고 이를 통해 레이저 웰더(214)들은 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 접촉의 지점들 또는 표면들로 실질적으로 각각 얼라인될 수 있다. 그리고 나서, 레이저 웰더(214)들은 에너지 저장 장치(100)들에 웰딩 빔(216)들을 보낼 수 있고 롤러(212)가 에너지 저장 장치(100)들을 회전시키기 위해 턴할 때 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 하나 또는 이상의 웰드 본드(210)들을 형성할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 웰딩 과정들은 레이저 웰더(214)들을 정지된 상태로 유지시키고 롤러(212)들에 에너지를 작용시키거나 적용시킴으로써 에너지 저장 장치(100)들에 회전 모션(215)을 전함으로써 단순화될 수 있고 이를 통해 일정한 방식으로 웰드 본드(210)(들)의 완전성을 제공할 수 있다. 다른 실시예들에서, 에너지 저장 장치(100)들은 정지된 상태인 반면에 레이저 웰더(214)들은 웰딩 빔(216)들을 통해 레이저 웰드를 적용하는 에너지 저장 장치(100)들의 외주에 대해 회전한다. 레이저 웰더(214)들은 필요에 따라 빔(216)들의 온도를 변화시킴으로써 (예를 들면, 3000°F, 2000°F, 1200°F 등) 웰드 본드(210)를 형성할 수 있다. 아울러, 본 공개의 실시예들이 레이저 웰딩 과정들에 제한되지 않는 것은 이해된다. 다수의 에너지 저장 장치(100)들은, 현재 알려졌거나 후에 개발될 웰딩 기술의 어느 다른 적용된 형태에 더하여, 원해지는 대로 EB(전기), TIG(텅스텐 아크), 및 MIG(가스 메탈 아크) 웰드들로 함께 본딩될 수 있다.
조립체(10)의 추가 실시예들에서, 도 6 내지 8b에 포함되는 예들은 에너지 저장 장치(100)들로부터 열을 전도/전달하는 열 전달 메커니즘들을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 열 전달 메커니즘은 플라스틱, 레진, 에폭시, 위상 변환 물질과 같은 열 전달 물질 또는 에너지 저장 장치(100)들로부터 연장된 슬리브 하우징(20)과 같은 다른 요소들로 열을 전달하도록 구성되는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것처럼, 열 전달 메커니즘들은 예를 들면 에너지 저장 장치(100)들, 연장된 슬리브 하우징(20)과 같은 하우징들 또는 다른 요소들에 적용될 수 있는 에너지 저장 장치 조립체(10) 내에 추가적인 요소들로서 제공될 수 있다. 예를 들면, 아래에서 설명될 것처럼, 열 전달 메커니즘들은 웰드 본드(210)들에 고정될 수 있고, 에너지 저장 장치(100)들의 표면에 코팅으로서 적용될 수 있고, 연장된 슬리브 하우징(20)과 같은 하우징들 내에 코팅될 수 있고/있거나 연장된 슬리브 하우징(20)과 같은 하우징 및 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 개재되는 액체 또는 고체 물질로 제공될 수 있다. 도 6 내지 8b의 각각에 대해 논의되는 실시예들은 하나 또는 이상의 열 전달 메커니즘, 에너지 저장 장치 조립체(10)로부터 그리고 내에서 열을 열적으로 전도하는 동안 전기의 절연을 가능하도록 하는 다른 실질적으로 유사한 메커니즘들을 각각 구체화한다.
도 6 내지 7c를 참조하면, 에너지 저장 장치 조립체(10)는 2개의 에너지 저장 장치(100) 사이에서 하나 또는 이상의 열 삽입부(220)의 형태인 열 전달 메커니즘들을 포함할 수 있다. 열 삽입부(220)는 에너지 저장 장치(100) 사이에서 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)에 대해 위치되는 예를 통해 도 6에 도시되었다. 열 삽입부(220)는 동시에 다수의 에너지 저장 장치(100)들에 대해 위치되도록 마련될 수 있다. 열 삽입부(220)는 에너지 장치(100)들로부터 열을 전달하고 구조적인 지지를 제공하도록 플라스틱의 복합 물질 또는 전류의 절연이 가능한 유사한 물질을 가질 수 있다. 에너지 저장 장치(100)들은 엔클로져들 또는 열 삽입부(220)를 통해 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2)을 접촉할 수 있고 차례대로 브릿지 또는 전달 요소로서 작용할 수 있다. 열 삽입부(220)의 구성은 선택적으로 그것들 사이에서 연결을 변경하는 일 없이 원해지는 대로 에너지 저장 장치 조립체로부터 하나 또는 이상의 열 삽입부(220)가 추가되거나 제거될 수 있도록 하는 웰드 본드(210)들을 포함하는 에너지 저장 장치(100)들로부터 열이 소통되느 것을 허용한다. 도 6을 통해 오직 하나의 열 삽입부(220)가 표현되었고, 본 공개의 실시예들은 다양한 설계 필요들을 맞추기 위해 에너지 저장 장치(100)들 사이의 연결에서 열 삽입부들의 어느 개수를 사용할 수 있다.
열 삽입부(220)는 도 7a, 7b에 도시된 스냅-핏(snap-fit) 설계로 제공될 때 추가적인 맞춤을 제공할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 열 삽입부(220)는 서브 부분(222)들을 포함할 수 있으며, 이것은 결합된 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들의 반대 측부들 상에 설치될 수 있다. 열 삽입부(220)와 그것은 결합된 서브 부분(222)들은 사면 또는 경사진 기하 구조를 가질 수 있고 축 방향의 돌출부재(227)들에 의해 제공되고, 일측에서 열 삽입부(220) 및 에너지 저장 장치(100) 사이의 더 큰 영역 및 타측에서 열 삽입부(220) 및 다른 에너지 저장 장치(100) 사이의 접촉의 더 적은 영역을 허용한다. 첨부된 도 7d 설명에서 아래에서 설명될 것처럼, 이러한 기하 구조는 열 삽입부(220)들이 변경된 방향들로 설치되는 것을 허용하고, 하나의 에너지 저장 장치 조립체(10)에서 사용되는 복수 개의 유사하거나 실질적으로 동일한 열 삽입부(220)들을 허용한다. 이러한 상세한 설명에서 사용되는 것처럼, "실질적으로 동일한"의 의미는 동일하거나 또는 동일하게 설계되는 어느 2개 또는 이상의 요소들을 가리키며, 예를 들면 제조 동안 야기되는 차이들 또는 에러들과 같은 요소의 성능에 대한 영향 없이 작거나 기대하지 않은 편차를 설명한다. 열 삽입부(220)는 플라스틱, 위상 변환 물질들 및/또는 전기를 절연하는 동안 열의 전달을 가능하게 하는 다른 알려지고 후에 개발될 물질들을 포함하는 열 전달 및 전기적으로 절연의 물질들의 어느 개수들을 포함할 수 있다. 열 삽입부(220)들은 웰드 본드(210)를 파괴하는 일 없이 전극(102, 104)들로부터 고정 및 제거 가능하고, 다른 상황들에서 적용되는 단일의 조립체(10)를 허용한다. 몇몇의 실시예들에서, 열 삽입부(220)들은 하우징(20)에 대해 전기적으로 그리고 구조적으로 위치하는 장치(100)들을 절연하도록 열을 전도하는 그들의 능력으로 인해 "내부 구조적 열적 브릿지"로서 사용될 수 있다.
서브 부분(222)들은 스냅 연결, 결합 또는 유사한 기계적인 연결(226)에 의해 서로 결합되도록 구성될 수 있고 따라서 제1 및 제2 전극(102, 104)과 실질적으로 같은 단면 영역을 감싸도록 열 삽입부(220)를 허용하나, 에너지 저장 장치(100)들의 단면 영역보다는 더 작다. 서브 부분(222)들이 기계적으로 분명한 설계를 갖고 있다 할지라도, 서브 부분(222)들은 동일할 수 있고, 반원의 반대 측부 상에서 맞춤의 접촉 지점들을 특징지을 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 열 삽입부(220)들은 그것들에 의해 막혀지는 것 없이 그리고 와이어들을 통해 전기의 전달을 전하는 것 없이 와이어(215)(도 4)들을 열 삽입부(220)를 통해 지나도록 허용할 수 있다. 열 삽입부(220)는 예를 들면 수용 슬롯(225) 내에 돌출부재들을 삽입함으로써 기계적인 연결(226)들에서 서브 부분(222)들을 함께 합침으로써 조립될 수 있다. 도 7b에 도시된 것처럼, 하나의 서브 부분(22)은 실질적으로 반원일 수 있고, 서브 부분(222)의 일측에서 돌출부재(224)와 타측에서 수용 부분(225)을 포함할 수 있다. 서브 부분(222)의 다른 변형들은 3개 또는 이상의 요소들을 갖는 설계들을 포함할 수 있거나 실질적으로 원이 아닌 기하 구조를 가질 수 있다.
도 7c를 참조하면, 열 삽입부(220)의 몇몇의 실시예들에 사용될 수 있는 설계가 도시되었다. 도 7c는 추가적인 에너지 저장 장치들 그리고 증명하기 위해 생략되는 웰드 본드(210)(도 2, 3, 4)를 갖는, 에너지 저장 장치(100) 그리고 그것으로부터 축 방향으로 연장하는 돌출 전극(102)를 나타냈었다. 열 삽입부(220)는 돌출 전극(102)의 가까운 외주에 에너지 저장 장치(100)의 가까운 외주로부터 연장하는 경사진 기하 구조를 갖는, 축 방향의 돌출부재(227)들을 갖는 것으로 표현되었다. 그러므로 도 7c에 표현된 열 삽입부(227)의 기하 구조는 일측에서 더 큰 표면 영역으로 에너지 저장 장치(100)를 접촉할 수 있는 반면에 타측에서는 다른 에너지 저장 장치(미도시)를 접촉할 수 있다.
도 7d는 축 방향의 돌출부재(227)들의 사용을 통해 반대 측부에서 다른 표면 영역들을 갖는 열 삽입부(220)들을 설계하는 이점을 나타내었다. 도 7d에서, 에너지 저장 장치 조립체(10)는 측부의 웰드 본드(210)들을 따라서 제공되는 열 삽입부(220)를 갖는, 다수의 에너지 저장 장치들을 포함하는 것으로 도시되었다. 각각의 열 삽입부(220)는 축 방향의 돌출부재(227)를 포함할 수 있고, 변경 방향을 갖는 인접한 열 삽입부(220)을 허용한다. 변경 방향들은 유사하거나 실질적으로 동일한 열적 설계를 갖는 각각의 열 삽입부(220)를 허용하고, 에너지 저장 장치 조립체(10)의 확장성 및 다양한 요소들 사이의 어느 열적 소통 둘 다를 증가시킬 수 있다.
도 8a 및 8b에서 예로 표현된 것처럼, 다른 실시예에서, 각각의 에너지 저장 장치(100)들은 그것 상에 하나 또는 열적 전도성 층(230)을 포함할 수 있으며, 이것은 코팅들 또는 층들(230)(여기에서 단순히 '열적 층들')의 형태로 제공될 수 있다. 열적 층(230)들은 에너지 저장 장치(100)들, 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2)과 같은 하우징들, 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)들 또는 에너지 저장 장치 조립체(100)의 어느 다른 요소 상에 장착되거나 배치되거나 또는 다르게 결합되거나 부착될 수 있다. 다른 실시예들에서, 열 전도성의 층(230)들은 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2)과 같은 하우징 및 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 일반적으로 개재될 수 있다. 열 전도성의 층(230)들은 에너지 저장 장치(200)로부터 연장된 슬리브 하우징(20)과 같은 조립체(10)의 다른 요소들 내로 열을 전달하도록 허용하는 물질로부터 제조될 수 있다. 열 삽입부(220)와 유사하게, 다수의 열 전도성의 층(230)들은 조립체(10) 내에 제공될 수 있고, 하나의 에너지 저장 장치(100) 및/또는 다수의 에너지 저장 장치(100)들 상에 포함되는 하나 또는 이상의 열적 층(230)들을 허용한다. 에너지 저장 장치(100)들은 2개의 열로 배열됨으로써, 각각의 열적 층(230)들은 열 접촉을 통해 연장된 슬리브 하우징(20)에 바로 열에너지의 전달을 가능하게 할 수 있다. 열적 층(30)들은 장치(100)들의 실질적으로 원통형의 외부 표면들과 맞는 형상인 실질적으로 직사각형의 기하 구조를 갖는 것으로 도 8a에 표현되었으나, 실질적으로 사변형, 원형 및/또는 에너지 저장 장치(100)들에 세팅되거나 고정되는 어느 단순하거나 복잡한 형상들을 포함하는 다른 기하 구조들이 고려된다.
하나 또는 이상의 열적 층(230)들을 포함하는 것은 소통할 수 있거나 작동하는 조립체(10)로부터 야기되는 에너지 장치(100)들로부터 축적된 열을 분산시킬 수 있다. 열적 층(230)들은 웰드 본드(210)들에서 에너지 저장 장치(100)들 사이에 바로 개재되는 일 없이, 에너지 저장 장치 조립체(10) 내에서 그리고 외부에서 에너지 저장 장치(100)들로부터 다른 영역들로 열을 소통하는 데 도울 수 있다. 열적 층(230)들 및 열 삽입부(22)들 중 어느 하나 또는 둘 다는 에너지 저장 장치(100)들의 모두가 조립체(10)의 하우징과 같은 다른 요소에 접촉하는 것을 허용할 수 있다. 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 연속하는 웰드 본드(210)들을 포함하는 조립체들은 에너지 저장 장치 조립체(10)에서 포함될 수 있는 어느 더 추가적인 요소들을 따라서 이전에 설명된 정정들을 갖거나 또는 없이 사용될 수 있다. 열적 층(230)들은 어느 지금 알려지거나 후에 개발될 물질의 형태를 취할 수 있으나 제한되지는 않는다: 레진, 에폭시 또는 위상 변환 물질. 열적 층(230)들은 어느 지금 알려지거나 후에 개발될 양식, 예를 들면 열 전도의 질을 허용하는 층의 접착, 코팅, 딥핑(dipping) 기타 등등으로 에너지 저장 장치(100)들의 외부 및/또는 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2)의 내부에 선택적으로 적용될 수 있다.
도 8b에 도시된 다른 실시예에서, 열 전달 메커니즘은 열적 필러(232, thermal filler)를 포함할 수 있다. 열적 필러(232)는 레진, 에폭시 또는 위상 변환 물질로 제공될 수 있다. 열적 필러(232)는 부어짐(fouring), 미끄러짐(sliding) 또는 어느 알려지거나 또는 후에 개발될 과정을 사용하는 기계적으로의 삽입에 의해 설치될 수 있다. 도 8b에 묘사된 것처럼, 열적 필러(232)는 각각의 에너지 저장 장치(100)를 감싸는 단일의, 연속적인 요소의 형태를 취할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 열적 필러(232)는 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2)과 같거나 유사한 윤곽(60)을 갖도록 형성될 수 있으며, 이를 통해 에너지 저장 장치(100)로부터 에너지 저장 장치 조립체(10)의 다른 요소들 및/또는 외부 환경으로 열을 전달할 수 있다. 다른 실시예에서, 열적 필러(232)는 레진, 에폭시, 위상 변환 물질 또는 에너지 저장 장치(100)들 주변 및/또는 액체 또는 건조 상태에서 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2) 내에서 유사한 열적으로 전도성이 있고 전기적으로 절연성이 있는 물질을 제공함으로써 부분적으로 적용될 수 있다.
따라서 열적 필러(232)는 에너지 저장 장치(100)들 및 엔클로져 또는 연장된 슬리브 하우징(20) 사이의 어느 갭들의 일부 또는 전부를 채우는 형상을 취할 수 있는 반면에 어느 와이어(215)(도 4, 8a)를 감싸는 것은 연장된 슬리브 하우징(20)(도 2) 내에서 나타난다. 따라서 열적 필러(232)는, 다양한 배치를 위해 원해질 수 있는 것처럼, 개별적인 유닛들 또는 연속적인 유닛들의 형태를 취하도록 맞추어질 수 있다.
설명된 열 삽입부(220) 및/또는 열적 필러(232)는 홀로 또는 조합하여 사용될 수 있고 메커니즘들을 구성하는 물질들은 다른 열적 로드(load)들을 축적하도록 맞추어질 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들면, 몇몇의 실시예들에서 열 전달 메커니즘들은 레진, 에폭시, 위상 변환 물질 또는 현재 알려지거나 후에 개발될 유사한 물질들 중 하나를 포함할 수 있다. 게다가 각각의 열 전달 메커니즘의 화학적인 구성은 특유의 열 전달성(transmissivity)을 제공하도록 맞추어질 수 있다.
본 발명의 실시예는 연장된 슬리브 하우징의 형태를 갖는 하우징을 제공한다. 본 발명의 연장된 슬리브 하우징 및 실시예들로 사용될 수 있는 첨부된 요소들의 예가 도 9 내지 11b에 도시되었다. 도 9에서, 연장된 슬리브 하우징(20)은 에너지 저장 장치 조립체(10)(도 1 내지 6)와 양립할 수 있는 것으로 도시되었다. 연장된 슬리브 하우징(20)은 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들을 감싸도록 구성되는 기하 구조를 가질 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 에너지 저장 장치 조립체(10)는 서킷 보드(140)를 더 감쌀 수 있으며, 이것은 적어도 하나의 와이어 권선부(302)(도 11a, 11b에 더 상세하게 도시됨)를 갖는 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들에 결합될 수 있다.
와이어 권선부(302)는 웰드 본드(210)(도 2, 3, 4)와 같은 에너지 저장 장치(100)들 사이에서, 예를 들면 조인트들에서, 서킷 보드(140)를 에너지 저장 장치(100)들에 전기적으로 결합 또는 연결시키도록 작동하는 복수 개의 와이어들(도11a, 11b에 더 도시됨)을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 서킷 보드(140)는 하우징(20)의 길이를 따라서 위치될 수 있고 하우징(20)의 내부에 위치되는 마운트(304) 내에서 보유될 수 있다. 도 10에 도시된 것처럼, 하나의 실시예에서, 연장된 슬리브 하우징(20)은 서킷 보드가 연장된 슬리브 하우징(20)에 미끄러지듯이 결합하고 그것의 내에서 보유되도록 허용하는 서킷 보드(140)의 반대 측부들/모서리들을 결합하는 반대의 슬롯들의 형태를 갖는 마운트(304)를 포함한다. 마운트(304)의 다른 형태들은 또한 가능할 수 있다. 서킷 보드(140)는 하우징(20)의 길이를 따라서 더 위치될 수 있다. 하우징(20)의 길이를 따라서 위치되는 서킷 보드(140) 및 에너지 저장 장치(100)들의 연속적인 위치로 인해, 와이어들의 단일의 배치를 갖는 와이어 권선부(302)는 에너지 저장 장치 조립체(10)를 통해 반복적으로 사용될 수 있다. 이러한 양식으로, 서킷 보드(140) 및 에너지 저장 장치(100)의 사이의 전기적인 연결들은 단순해질 수 있고, 에너지 저장 장치(100)(도 2)들의 개수 또는 에너지 저장 장치 조립체(10)의 원해지는 크기에 상관 없이, 와이어 권선부(302)의 유사하거나 실질적으로 동일한 종류들의 사용을 반복적으로 허용할 수 있다. 실질적으로 동일한 와이어 권선부(302)들을 사용하는 것은 에너지 저장 장치 조립체(10)를 제조하는 것과 연관되는 시간 또는 비용을 감소시킬 수 있다. 여기에서 설명된 것처럼, "실질적으로 동일한"의 의미는, 제조 에러들이 개별적인 와이어 권선부(302)들 사이에서 변화를 야기시킬 때 조차 같은 속의(generic) 요소들이 각각의 와이어 권선부(302)에 사용되는 상황들을 포함할 수 있다.
연장된 슬리브 하우징(20)의 설계는 일정한 단면 영역을 특징짓고 맞춤의 길이일 수 있으며, 내에 보유된 에너지 저장 장치(100)들의 개수가 연장된 슬리브 하우징(20)의 형상을 변환시키는 일 없이 맞추어지도록 허용하며, 그것의 단면 영역을 포함하고, 이것은 제조의 시간 및 비용을 더 감소시킬 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 추가적인 측정들은 에너지 저장 장치(100)들 및 연장된 슬리브 하우징(20)의 사이에서 열적 소통을 강화시키도록 적용될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들은 복수 개의 열들로 배치될 수 있고, 에너지 저장 장치(100)들의 각각의 열은 연장된 슬리브 하우징(20)의 내부(310)와 열적 접촉에 있다. 다른 실시예들에서, 복수 개의 에너지 저장 장치(100)들의 적어도 하나는, 예를 들면, 도 8a, 8b에서 이전에 도시된 열적 층(230) 및/또는 열적 필러(232)의 형태에 있고, 연장된 슬리브 하우징(20) 및 적어도 하나의 에너지 저장 장치(100) 사이에 개재된 열 전달 메커니즘들을 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 연장된 슬리브 하우징(102)은 복수 개의 내부 그루브(312)들을 포함할 수 있다. 내부 그루브(312)들은, 도 9에서 예로 설명된 것처럼, 어느 원해지는 위치에서 연장된 슬리브 하우징의 내부(310) 내에 위치될 수 있다. 그루브(312)들이 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)(도 2)들을 결합시키는 하나 또는 이상의 볼트들 또는 스크류들을 보유할 수 있다.
연장된 슬리브 하우징(20)의 실시예들은 연장된 슬리브 하우징(20)이 도 9 및 10에 도시된 것처럼 실질적으로 일정한 단면 영역의 단일의 요소인 설계들을 포함한다. 이러한 설계들은 에너지 저장 장치(100)의 세트 개수가 연장된 슬리브 하우징(20)의 단면 영역 내에서 보유될 수 있는 어느 원해지는 길이를 갖도록 제조되도록 연장된 슬리브 하우징을 허용한다. 그 결과, 연장된 슬리브 하우징(20)은 에너지 저장 장치 조립체(10)가 어느 원해지는 길이로 스케일링되는 것을 허용할 수 있고 에너지 저장 장치(100)들 사이의 연속적인 전기적인 연결의 원해지는 개수는 조립체(10)의 각각의 실행에서 제공될 수 있다. 에너지 저장 조립체(10)는 연장된 슬리브 하우징(20)을 제조함으로써 실질적으로 일정한 단면 영역의 길이들을 변경하는 돌출에 의해 원해지는 대로 스케일링될 수 있다. 추출된 연장된 슬리브 하우징(20)은 에너지 저장 장치 조립체(10)가 예를 들면 미리 결정된 전압 또는 커패시턴스와 같은 미리 결정된 작용값을 가질 수 있도록 에너지 저장 장치(100)들의 원해지는 개수를 감싸는 크기로 커팅될 수 있다.
도 11a를 참조하면, 연장된 슬리브 하우징(20)의 추가 실시예가 도시되었다. 서킷 보드(140)가 연장된 슬리브 하우징(20) 내에 보유되도록 도시되었다. 와이어 권선부(302)들은 다수의 와이어(215)들에 서킷 보드(140)를 결합시킬 수 있는데 와이어는 단일의 와이어, 그룹들 또는 와이어들 또는 와이어 권선부(302)의 연장으로 제공될 수 있다. 따라서 와이어(215)는 에너지 저장 장치들의 제1 및/또는 제2 돌출 전극(102, 104)들에 전기적으로 연결 또는 결합될 수 있다.
도 11b에서, 조립체(10)의 실시예의 더욱 상세한 도면이 도시되었다. 도 11a과 관련하여 논의된 것처럼, 서킷 보드(140)는 와이어 권선부(302)들을 통해 다수의 와이어(215)들에 연결될 수 있다. 단일하게, 그룹으로 또는 와이어 권선부의 부분으로 제공될 수 있는 각각의 와이어(215)는 서킷 보드(140)를 에너지 저장 장치(100)들의 적어도 하나에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 11b에 더 잘 도시된 것처럼, 와이어 권선부(302)들에 의한 일치하는 전기적인 결합들은 이전에 논의된 열 삽입부(220)들, 열적 층(230)들 및/또는 열적 필러(232)와 같은 열 전달 물질을 제공하는 것과 함께 제공될 수 있다. 도 11b에 도시된 와이어 권선부(302)들은 서로 실질적으로 동일하게 도시되었고, 에너지 저장 장치(100)들 및 서킷 보드(140)의 사이의 각각의 연결이 일치하도록 허용한다. 각각의 와이어 권선부(302)의 일치성 또는 동일성은, (이전에 논의된 것처럼 와이어(215)들을 보유하도록 구성되는) 삽입부들, 열적 층들 및/또는 열적 필러와 같은 열 전달 메커니즘들(어디에나 도시됨)의 설치를 허용할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 와이어 권선부(302)들은 다른 길이들로 재설계되거나 다르게 변경되는 일 없이 에너지 저장 조립체(10)들을 사용자-맞춤으로 하거나 변경하는 데 사용될 수 있으며 이를 통해 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.
도 12에 도시된 것처럼, 조립체(10)는 제1 열적 플레이트(122) 및 제2 열적 플레이트(124)들을 더 포함할 수 있으며, 이것들은 구조적 열적 브릿지(50)로 함께 결합될 수 있다. 도 2와 관련하여 설명되었고 도12에서 더욱 상세하게 지금 보여지는 것처럼, 제1 열적 플레이트(122)는 에너지 저장 장치(100)들의 제1 돌출 전극(102)들 및 제1 가스켓(112) 사이에 위치될 수 있고, 제2 열적 플레이트(124)는 에너지 저장 장치(100)들의 제2 돌출 전극(104)들 및 제2 가스켓(112) 사이에 유사하게 위치될 수 있다. 제1 및/또는 제2 열적 플레이트(122, 124)들은 보충하도록 구성되는 구멍(25)들을 정의할 수 있거나 맞춤으로 하나 또는 이상의 에너지 저장 장치(100)들에 연결되는 단다(26)들을 수용할 수 있다.
도 12에 더 잘 도시된 것처럼, 에너지 저장 장치(100)들 및 다른 요소들 사이의 열적 소통은 구조적 열적 브릿지(50)에 의해 몇몇의 실시예들에서 증가될 수 있다. 다른 실시예들에서 구조적 열적 브릿지(50)는 조립체(10)에서 모든 에너지 저장 장치(100)들이 연장된 슬리브 하우징(20)과 같은 다른 구조에 열적으로 연결되도록 허용할 수 있다. 구조적 열적 브릿지(50)는 에너지 저장 장치(100)들에 의해 이동을 제하도록 구성될 수 있는 열적 플레이트(122, 124)들을 포함할 수 있고, 에너지 저장 장치 조립체(10)를 통해 하중 분배를 제공하고, 연장된 슬리브 하우징(20)을 포함한, 다른 요소들 또는 구조들에 열적 전도성을 개선할 수 있다.
리세스(115)들은 그들이 보충하거나 맞춤으로(matingly) 결합하는 에너지 저자 장치 조립체(10)의 요소에 따라 형상화될 수 있다. 예를 들면, 리세스(115)들은 에너지 저장 장치(100)의 돌출 전극(102, 104), 단자(26) 또는 다른 요소들에 결합되는 버스 바아(130)과 함께 맞춤으로 결합되거나 보충하도록 더 형상화될 수 있다. 열적 플레이트(122, 124)들은 가스켓(112, 114)들에 더 결합될 수 있고 연장된 슬리브 하우징(20) 및/또는 제1 및 제2 플레이트(12, 14)들에 열적 플레이트(122, 124)를 더 고정할 수 있다. 에너지 저장 장치 조립체(10)에서 가스켓(112, 114)들을 포함하는 것은 구조적 열적 브릿지(50)의 열적 플레이트(122, 124)들이 연장된 슬리브 하우징(20) 내에서 에너지 저장 장치(100)들을 보유하도록 허용할 수 있고 이를 통해 에너지 저장 장치(100)들에 대한 회전 작용을 방지하거나 감소시킬 수 있다.
구조적 열적 브릿지(50) 및/또는 열적 플레이트(122, 124)들은 에너지 저장 장치 조립체(10)를 통해 열에너지를 옮길 수 있다. 그러므로, 열적 플레이트(122, 124)들은 에너지 저장 장치(100)들에 구조적 지지를 제공하는 반면에 또한 조립체(10) 내에서 열적 관리를 보조한다. 구조적 열적 브릿지(50), 열적 플레이트(122, 124), 열 삽입부(220)들, 열적 층(230)들 및/또는 열적 필러(232)에 의해 제공되는 조립체(10)로의 열 전달의 양은 크기, 형상 및 이러한 요소들에 사용되는 물질들을 고름으로써 미리 정의될 수 있다. 예를 들면, 열적 플레이트(122, 124)들은 에너지 저장 장치(100)들의 물질 구성과 비교하여 더 수락할 만한 낮은 벌크 전기적 전도성을 또한 갖는 어느 열적으로 전도성의 물질로 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 열적 플레이트(122, 124)에 사용되는 물질들은 활석(talc), 활석 충진 미네랄, 활성 충진 플라스틱 그리고 유사한 구성들을 포함할 수 있다.
열적 플레이트(122, 124)들은 다양한 설계 고려들을 수용하도록 맞춤으로 제조될 수 있다. 도 12에 도시된 하나의 예로, 제1 플레이트(122)는 복수 개의 표면 세그먼트(404)들을 포함하도록 형성될 수 있다. 세그먼트(404)들은 리세스(410)들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 몇몇의 리세스(115)들은 에너지 저장 장치(100)들 상에서 버스 바아(130)들과 짝짓도록 구성될 수 있는 반면에, 다른 리세스(115)들은 에너지 저장 장치(100)의 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)에 위치된 단자(16)와 짝짓도록 구성될 수 있다. 제1 열적 플레이트(122) 및/또는 제2 열적 플레이트(124)는 열적 전도 및/또는 내부 간격(clearance)에서 돕기 위해 구멍(25, 411)들을 더 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 구조적 열적 브릿지(50) 및/또는 열적 플레이트(122, 124)들은 구멍(402)들, 표면 세그먼트(404)들 및/또는 다른 구조적 요소들이 제공될 수 있다. 여기에서 설명된 것처럼, 열적 플레이트(122, 124)들의 표면 세그먼트(404)들은 복수 개의 리세스(115)들을 각각 포함할 수 있고 이것은 립(rib)들, 릿지(ridge)들 및/또는 만입부(indetations)들로 구성될 수 있다. 각각의 리세스(115)들은 돌출 전극(102, 104)(도 2, 4, 6, 7에 도시됨)을 포함하는, 에너지 저장 장치(100)의 전체 또는 부분을 보충하도록 구성될 수 있다.
제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)들은 릿지(412)의 세트에 의해 정의되는 2개 또는 이상의 리세스(115)들을 포함하는, 다수의 세그먼트(404)들을 포함할 수 있으며, 이것은 보충할 수 있거나 버스 바아(13)와 같은 다양한 요소들을 짝짓기로 수용할 수 있다. 제1 및/또는 제2 열적 플레이트들은 단자(26)를 보충하거나 짝짓기로 수용하도록 구성되는 단자 리세스(426)를 더 포함할 수 있다. 세그먼트(404)들은 단자(26)의 적어도 일부분 및/또는 커넥터(28)를 수용하도록 구성되는 포켓(436)을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 포켓(436)은 표면(404)으로부터 돌출할 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 단자들(26) 및 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)들의 세그먼트(404)들 사이에 있는 인터페이스를 나타낸다. 단자(26)들은 세그먼트(404)들 또는 구조적 열적 브릿지(50)의 다른 상응하는 구조를 결합하기 전에 에너지 저장 장치(100)에 연결될 수 있다. 연장된 슬리브 하우징(20)은 다수의 에너지 저장 장치(100)들에 결합되는 것으로 도시되었고, 이것은 예를 들면 그것들의 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104)들에서 연속적으로 서로 연결될 수 있다. 복수 개의 와이어 권선부(302)들은 에너지 저장 장치(100)들에 서킷 보드(140)를 결합시킬 수 있고 이를 통해 에너지 저장 장치(100) 및 서킷 보드(140)의 전기적인 연결이 제공된다. 도 4와 관련하여 여기에서 논의된 것처럼, 조임부(212)들은 와이어 권선부(302)들로부터 와이어들 또는 와이어 리드선들이 에너지 저장 장치(100)들에 전기적으로 결합되도록 허용할 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 연장된 슬리브 하우징(20)의 측정할 수 있는 길이 및 각각의 감싸진 에너지 저장 장치(100)와의 그것의 물리적인 접촉은 와이어 권선부(302)가 서로 유사하거나 실질적으로 같도록 허용한다. 연장된 슬리브 하우징(20)에 의해 허용될 때, 실질적으로 동일한 권선부(302)들을 사용하는 것은 에너지 저장 장치(100)가 일정한 설계에 따른 서킷 보드(140)에 연결되는 것을 허용한다.
도 15를 참조하면, 조립체(10)는 에너지 저장 장치(100)들을 갖는 사용을 위해 세트의 단자(26)들을 포함할 수 있다. 단자(26)들은 이전에 알려진 단자들과는 다르게 형상화될 수 있다. 예를 들면, 종래의 조립체들에서, 단자는 커패시터 상에 있고 커패시터의 단부 또는 팁을 완전히 감싸는 컵을 포함할 수 있다. 보통 말하는 그런, 이러한 단자는, 단자를 커패시터에 고정하기 위해, 단자가 커패시터에 접촉하는 지점에서 전통적으로 프레스-피트(press-fit)하거나 웰딩될 수 있다. 반면에, 노출된 단자(26)들은 에너지 저장 장치(104)의 제1 또는 제2 돌출 전극(102, 104)들에 외주의 연결을 제공하는 아치형의 플랜지(502)들의 세트를 포함할 수 있다.
아치형의 플랜지(502)들은 서로 가깝게 배치될 수 있고/있거나 일련의 노치(504)들에 의해 분리될 수 있다. 노치(504)들은 서로에 대해 조절 가능하거나 벤딩 가능하도록 일련의 아치형의 플랜지(502)들을 할 수 있고/있거나 에너지 저장 장치(100)에 연결을 허용할 수 있다. 단자(26)는 또한 에너지 저장 장치(100)의 돌출 전극(102, 104)들에 결합하거나 연결할 수 있다. 이러한 개념에서, 연결들은 프레스 피트들, 스냅 피트(snap-fit)들, 간섭 피트(interference fit)들 및/또는 짝짓기로 결합 가능한 부분들과 같은 인터페이스들을 통해 제공될 수 있다. 제1 세트의 구멍(506)들은 와이어 권선부(302)를 통해 선택적으로, 서킷 보드(140)에 단자(26)들을 전기적으로 연결하는 것을 돕기 위해 일련의 아치형의 플랜지(502)들에 위치될 수 있다. 제2 세트의 구멍(508)들은 단자(26)들이 이전에 설명된 제1 및 제2 플레이트(12, 14)들, 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)들 및/또는 연장된 슬리브 하우징(20)에 결합하도록 제공될 수 있다.
단자(26)는 에너지 저장 장치(100)들 및 예를 들면 에너지 저장 장치 조립체(10)의 외부의 장치와 같은 요소들 사이의 전기적인 접촉을 위해 제1 및 제2 플레이트(12, 14)들 및/또는 제1 및 제2 열적 플레이트(122, 124)들 중 하나를 통해 선택적으로 단자(26)로부터 돌출할 수 있는 커넥터(28)를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 커넥터(28)는 전기적인 접촉 및/또는 전기적인 접촉을 제공하는 아답터를 짝짓기로 수용하도록 구성될 수 있는 단자 구멍(510)을 정의한다. 실시예에서, 단자 구멍(510)은 스레드(512, thread)들을 포함할 수 있고, 이것은 단자(26)를 스레드 플러그(미도시)와 연결하는 것을 허용할 수 있다.
다른 실시예에서, 커넥터(28)는 플러그, 어플리케이션 및/또는 툴에 연결하도록 구성되는 커넥터 표면(514)을 정의할 수 있다. 커넥터 표면(514)은 패턴화된 표면, 평평하게 된 표면 또는 다른 요소들을 결합하는 유사한 기하 구조의 형태에 있을 수 있다. 커넥터(28)는 일련의 아치형의 플랜지(502)들에 대해 실질적으로 중앙에 위치될 수 있고, 에너지 저장 장치(100)들에 바로 접촉할 수 있다. 갭(520)은 일련의 아치형의 플랜지(502)들 및 커넥터(28) 사이에 있을 수 있다. 갭(520)은 에너지 저장 장치(100)의 돌출 전극(102, 104)들을 짝짓기로 수용하고 커넥터(28)와 에너지 저장 장치(100) 사이의 인터페이스(530)(도 16에 도시됨)로의 접근을 제공하도록 구성될 수 있다.
몇몇의 실시예들에서, 단자(26)는 에너지 저장 장치(100)들의 돌출 전극(102, 104)들 상에서 주변으로 웰딩될 수 있다. 예를 들면, 도 16에 더 상세하게 도시된 것처럼, 조립체(10)는 일련의 플랜지(502)들 및 제1 및 제2 돌출 전극(102, 104) 사이의 인터페이스(530)를 따라서 제1 또는 제2 돌출 전극(102, 104)에 외주에서 웰딩되는, 단자(26)를 포함할 수 있다. 단자(26)는 제1 또는 제2 돌출 전극(102, 104)에 대해 외주에서 얼라인되도록 도시되었고, 웰드 영역(23)을 따라서 에너지 저장 장치(100)에 연결할 수 있다.
에너지 저장 장치(100) 상에서 단자(26)를 결합하는 과정은 도 17, 18에 더욱 상세하게 도시되었다. 도 18은 웰드 조인트(532)가 형성되거나 갭(520)에 의해 발생되는 접근을 통해 인터페이스(530)에 적용될 수 있는 실시예를 보여준다. 도 18에 도시된 것처럼, 웰드 조인트(532)의 형태를 따라서, 제2 플레이트(124)는 커넥터(28)가 구멍(25)을 통해 연장하도록 에너지 저장 장치(100)들 및/또는 단자(26)에 짝짓기로 결합하거나 접촉할 수 있다. 아울러, 단자(26)는 제2 플레이트(124)와 짝짓기로 결합하도록 치수화될 수 있다. 이러한 구성에서, 단자(26)에서 단자 조임부(540)를 조임으로써 전해지는 토크는 조립체(10)에서 다른 에너지 저장 장치(100)들로 분배될 수 있고 이를 통해 단자(26)에 대한 웰드 영역들 상에서 직접적인 토크를 감소시킬 수 있다.
도 19에 도시된 것처럼, 조립체(10)는 에너지 저장 장치(100)들의 평행한 세트들을 연결하는 하나 또는 이상의 버스 바아(130)들을 포함할 수도 있다. 본 공개의 실시예에 따른 새긴 흔적이 있는(notched) 버스 바아(130)는 알루미늄, 스틸, 주석 도금 구리 등의 금속과 같은 전기적으로 전도성의 물질로 제조될 수 있다. 버스 바아(130)는 에너지 저장 장치(100)들의 연속적인 그룹들을 연결할 수 있거나 에너지 저장 장치(10)들의 평행한 세트들을 함께 그룹지을 수 있다. 이전에 설명된 단자(26)와 유사하게, 버스 바아(130)는 에너지 저장 장치(100)들의 돌출 전극(102, 104)에 주변에서 연결될 수 있다. 각각의 버스 바아(130)는 그것에 결합되는 인접한 에너지 저장 장치(100)들 사이에서 전기를 전달할 수 있다.
새긴 흔적이 있는 버스 바아(130)의 실시예가 도 20에 도시되었다. 새긴 흔적이 있는 버스 바아(130)들은 그들의 돌출 전극(102, 104)들에서 에너지 저장 장치(100)들에 연결하도록 구성될 수 있다. 버스 바아(130)는 베이스(602)와 베이스(130)에 연결되는 하나 또는 이상의 버스 플랜지(604)들을 포함할 수 있다. 하나 또는 이상의 버스 플랜지(604)들은 베이스(602)로부터 연장할 수 있거나 에너지 저장 장치의 돌출 전극(102, 104)와 연결하거나 결합할 수 있다. 버스 플랜지(604)들은, 버스 바아(130) 및 에너지 저장 장치(100)들 사이의 접촉의 윤곽 영역들을 제공하기 위해, 아크, 고정된 선들, 초승달 타입의 기하 구조 또는 원해지는 것과 같은 다른 기하 구조를 포함하는 다양한 기하 구조들을 갖도록 치수화될 수 있다.
버스 플랜지(604)들은 노치(610)를 형성하도록 형상화될 수 있고, 이것은 새긴 흔적이 있는 버스 바아(130)가 에너지 저장 장치 상에서 설치되는 것을 허용하는 버스 플랜지(604)의 유연성을 개선시킬 수 있다. 노치(610)는 버스 플랜지(604)들의 하나가 서로로부터 이격 배치될 수 있도록 바디(602)의 평면 내에 버스 플랜지(604)들이 굽혀지는 것을 허용한다. 버스 바아(604)들 사이의 이격 배치는 버스 바아(130) 및 에너지 저장 장치(100) 사이의 접촉 영역의 윤곽을 개선시킬 수 있다. 이러한 유연성은 전기적인 단락들, 전류의 누출 등 없이 개별적인 에너지 저장 장치(100)들 및 버스 바아(130) 사이의 확실한 전기적인 연결을 제공할 수 있다. 몇몇의 경우들에, 버스 플랜지(602)는 에너지 저장 장치(100)들에 대해 작용하는 외력을 감소시키거나 상쇄할 수 있다. 새긴 흔적이 있는 버스 바아(130)들은 에너지 저장 장치 조립체(610)의 안정성을 증대시키기 위해 웰딩 또는 구조적 본딩의 다른 형태를 통해서 에너지 저장 장치(100)들에 본딩되거나 다르게 고정될 수 있다.
버스 플랜지(602)들은 2개 또는 이상의 실질적으로 원형의 단(620)을 형성하도록 형상화될 수 있고 각 단(620)은 베이스(602)를 통해 연결된다. 일반적으로 실질적으로 원형의 단(620)들은 실질적으로 원형일 수 있다. 따라서 실질적으로 원형의 단(620)들은 에너지 저장 장치(100)의 돌출 전극(102, 104)들의 하나와 주변에서 결합하도록 구성될 수 있다. 그러므로 실질적으로 원형의 단(620)들은 다양한 기하 구조의 설계의 에너지 저장 장치(100)를 기하학적으로 수용할 수 있다. 실질적으로 원형의 단(620)들은 버스 바아(130) 및 에너지 저장 장치(100)들 사이의 정확한 기하학적으로 정렬이 필수적인 상황을 피하기 위해 완전히 원형인 것 대신에 부분적으로 원형을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서 실질적으로 원형의 단(620)들은 장치를 완전히 감싸는 것 없이 에너지 저장 장치(100)들의 돌출 전극(102, 104) 중 어느 하나와 결합할 수 있다.
버스 바아(130) 내에서 하나 또는 이상의 실질적으로 원형의 단(620)들을 포함함으로써 제공되는 몇몇의 이점들은 가벼운 프레스 피트 그리고 많은 에너지 저장 장치 조립체(10)들 사이의 다양성을 설계하거나 제조하는 버스 바아(130)의 적응성을 통해 버스 바아(130)들을 에너지 저장 장치(130)들에 연결하는 능력을 포함할 수 있다. 아울러 버스 바아(130)들의 원해지는 어느 개수는 에너지 저장 장치 조립체(10)들에서 에너지 저장 장치(100)들을 연결하도록 사용될 수 있고 구조적인 안정성 및 이전에 설명된 구조적 열적 브릿지(50), 플레이트(12, 14)들 및/또는 열적 플레이트(122, 124)들과 같은 요소들의 작동성을 개선할 수 있다.
여기에서 사용되는 전문 용어는 오직 특유의 실시예들을 설명하기 위한 목적을 가지며 본 공개를 제한하려는 의도를 갖지 않는다. 여기에서 사용되는 것처럼, '하나의(a)', '하나의(an)', '그(the)'의 유일한 형태들은 컨텍스트가 분명히 다르게 가리키지 않는다면 복수의 형태들을 잘 포함하도록 의도된다. 본 명세서에 사용될 때, “포함하다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)”의 의미는 언급된 특징들의 존재, 완전체(integer)들, 단계들, 작용들, 요소들 및/또는 구성들을 명시하나 존재 또는 하나 또는 이상의 다른 특징들의 추가, 완전체들, 단계들, 작용들, 요소들, 구성들 및/또는 그것들의 그룹들을 배제하는 것이 아님은 이해될 것이다.
이러한 쓰여진 설명은 본 발명을 공개하는 예들을 사용하고, 최선의 모드를 포함하고, 기술 분야에 숙련된 어느 사람이 본 발명을 실행하는 것을 가능하게 하고 어느 장치 또는 시스템들을 만들고 사용하고 어느 병합된 방법들을 수행한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구항에 의해 정의되고, 기술에 숙련된 이들에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 그것들이 청구항의 문자적인 언어와 다른 구조적인 언어를 갖거나 그것들이 문자적인 언어로부터의 실질 없는 차이들을 갖는 동등한 구조적 요소들을 포함한다면 청구항의 범위 내에 있는 것이 의도된다.

Claims (20)

  1. 복수 개의 에너지 저장 장치들을 포함하는 에너지 저장 장치 조립체에서 사용을 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    물리적으로 상기 에너지 저장 장치들을 고정하고(secure) 그것으로부터 열적으로(thermally) 열(heat)을 전달하는 한 쌍의 인접한 에너지 저장 장치들의 단에 맞물리도록(engage) 구성되는 적어도 하나의 열적 플레이트(thermal plate)를 구비하는 구조적 열적 브릿지(structural thermal bridge); 및
    상기 복수 개의 에너지 저장 장치들을 감싸는 연장된 슬리브 하우징을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조적 열적 브릿지는,
    상기 연장된 슬리브 하우징 및 상기 한 쌍의 인접한 에너지 저장 장치들의 단의 사이에 위치되며, 상기 한 쌍의 인접한 에너지 저장 장치들의 단에 맞물리도록 형상화되는 복수 개의 리세스(recess)들 포함하는 제1 열적 플레이트; 및
    상기 연장된 슬리브 하우징 및 다른 한 쌍의 인접한 에너지 저장 장치들의 반대 단의 사이에 위치되며, 상기 한 쌍의 인접한 에너지 저장 장치들의 상기 반대 단에 맞물리도록 형상화되는 복수 개의 리세스(recess)들 포함하는 제2 열적 플레이트를 더 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연장된 슬리브 하우징 및 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들의 사이에 개재되는 열 전달 메커니즘(thermal transmitting mechanism)을 더 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열 전달 메커니즘은 레진, 에폭시 그리고 위상 변환 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 열적 플레이트는 그것을 통해 지나는 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들 중 하나에 결합되는 단자(terminal)를 위한 개구(opening)를 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열적 플레이트의 적어도 하나는 한 쌍의 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들 사이에 결합되는 버스 바아(bus bar)에 맞물리는 형상을 가진 리세스를 포함하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구조적 열적 브릿지 및 상기 구조적 열적 브릿지의 물리적 구조의 물질 조합의 적어도 하나는 미리 결정된 열 전달 레벨을 제공하도록 구성되는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연장된 슬리브 하우징은 그것 내에 서킷 보드(circuit board)를 보유하도록 구성되는 내부 마운트를 더 포함하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열적 플레이트들의 적어도 하나는 복수 개의 기계적으로 연결된 세그먼트들을 포함하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 기계적으로 연결된 세그먼트들의 하나는 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들의 하나의 단에 맞물리도록 구성되는 리세스 및 그것 내에서 실질적으로 초승달-형상(crescent-shaped)의 버스 바아를 더 포함하는 장치.
  11. 에너지 저장 장치 조립체를 위한 하우징에 있어서,
    상기 하우징은,
    복수 개의 에너지 저장 장치들의 각각을 감싸도록 구성되는 윤곽(contoured) 내부를 갖는 연장된 슬리브 및;
    상기 연장된 슬리브 하우징에 서킷 보드를 보유하도록 구성되는 내부 마운트를 포함하는 하우징.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마운트는 상기 서킷 보드의 반대 모서리들을 맞물리도록 하는 한 쌍의 반대 슬롯들을 포함하는 하우징.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연장된 슬리브의 내부는 에너지 저장 장치들의 2개의 열(row)들을 감싸도록 구성되는 하우징.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연장된 슬리브의 상기 내부는 인접한 에너지 저장 장치들의 3개의 쌍들을 감싸도록 더 구성되는 하우징.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 연장된 슬리브 및 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들의 각각의 사이에 개재되는 열 전달 메커니즘을 더 포함하는 하우징.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 열 전달 메커니즘은 레진, 에폭시 그리고 위상 변환 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 하우징.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 연장된 슬리브 및 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들의 하나의 사이에 위치되는 구조적 열적 브릿지를 더 포함하며, 상기 구조적 열적 브릿지는 물리적으로 상기 에너지 저장 장치들을 고정하고 그것으로부터 열적으로(thermally) 열(heat)을 전달하는 한 쌍의 인접한 에너지 저장 장치들의 단에 맞물리도록(engage) 구성되는 하우징.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 구조적 열적 브릿지의 물질 조합 및 물리적 구조의 하나는 미리 결정된 열 전달 레벨을 제공하도록 구성되는 하우징.
  19. 각각이 전극들을 구비하는 복수 개의 축 방향의 정렬된 에너지 저장 장치들;
    길이를 구비하고 상기 복수 개의 에너지 저장 장치들을 감싸는 연장된 슬리브 하우징;
    상기 연장된 슬리브 하우징의 길이를 따라서 연장하는 서킷 보드; 및
    상기 서킷 보드를 상기 복수 개의 축 방향의 정렬된 에너지 저장 장치들에 결합시키는 복수 개의 실질적으로 동일한 와이어 권선부(wiring harness)들을 포함하며,
    즉시 인접한 에너지 저장 장치들은 조인트에서 연결되는 에너지 저장 장치 조립체.
  20. 제19항에 있어서,
    각각의 개별적인 와이어 권선부는 복수 개의 와이어들을 포함하고, 와이어 권선부에서 각각의 개별적인 와이어는 상기 서킷 보드를 에너지 저장 장치들 및 개별적인 에너지 저장 장치의 단 전극(end electrode)의 사이에 있는 조인트의 하나에 전기적으로 결합시키는 에너지 저장 장치 조립체.
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