KR20160025010A - 전기 에너지를 저장하기 위한 모듈을 제조하는 방법, 관련 제조 툴 및 제조 방법을 실행하여 얻어진 전기 에너지를 저장하기 위한 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 에너지를 저장하기 위한 어셈블리들을 포함하는 모듈, 이러한 모듈을 제조하기 위한 툴 및 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 어셈블리들에 적어도 하나의 전도성 스트랩을 위치 결정하는 것을 포함하고, 적어도 하나의 스트랩의 위치는 적어도 하나의 기준 평면에 대하여 미리 결정된다. 본 발명은 또한 상기 모듈을 제조할 수 있는 툴에 관한 것이다. 상기 툴은 연결 스트랩이 요소(커패시터)들에 용접되는 동안 상기 요소들이 서로에 대해 유지될 수 있도록 하는 유지 요소들을 포함한다.
Description
본 발명은 복수의 전기 에너지 저장 어셈블리들을 포함하는 전기 에너지를 저장하기 위한 모듈을 제조하는 기술 분야에 관한 것이다.
본 발명의 범위 내에서, "전기 에너지 저장 어셈블리"는 커패시터(즉, 두 개의 전극과 절연체를 포함하는 수동형 시스템), 또는 슈퍼커패시터(즉, 적어도 두 개의 전극, 전해질 및 적어도 하나의 절연체를 포함하는 시스템), 또는 리튬 배터리 타입의 배터리(즉, 적어도 하나의 양극, 적어도 하나의 음극, 양극과 음극 사이에 액체나 고체의 전해질을 포함하는 시스템)를 의미한다.
종래 기술에, 전기 에너지를 저장하기 위한 모듈을 제조하는 방법들이 알려져 있다. 이 제조 방법들은 목표하는 모듈 종류에 따라 상이하다.
지지 부재의 사용
다수의 전기 에너지 저장 어셈블리들이 그 안에 위치되는 케이싱을 포함하는 모듈들이 알려져 있다.
각 어셈블리는 예컨대 관형상 슈퍼커패시터 타입이다. 이것은 관형상 몸체를 포함하는 커버, 용량성 배선 및 커버 내부의 액체 전해질을 포함한다. 각 어셈블리에 대해, 커버의 양 단부들을 폐쇄하기 위한 두 개의 뚜껑이 사용된다. 각 뚜껑은 용량성 배선과 전기적으로 연결된다.
모듈 내부에서, 연결 스트랩들을 사용하여 어셈블리들은 그 상단부와 하단부에서 교대로 쌍으로 연결된다. 연결 스트랩과 뚜껑의 연결은 뚜껑의 연결 단자에 스트랩을 강제 맞춤, 및/또는 용접 및/또는 나사 조임에 의해서 이루어진다.
이러한 모듈을 제조하기 위한 방법은 프랑스 특허 출원번호 FR 1 253 982호에 설명된 것과 같은 절연 지지 부재를 세팅하는 것을 포함할 수 있다. 이 지지 부배는 어셈블리가 의도하지 않게 서로 전기 접촉하는 것을 방지하는 가능성을 부여한다.
지지 부재는 각각의 개별적인 어셈블리를 받아들이도록 의도한 개구들을 포함한다. 각 개구의 크기는 이론적으로 각 어셈블리가 점유하는 공간보다 크다. 이것은 이하에 설명하는 것에 대한 보상을 제공한다.
- 전체를 형성하는 다른 부품들의 조립에 의해 파생(커버의 관형상 몸체에 대해 뚜껑의 중심 맞춤에서의 결함)되는 어셈블리 간극(클리어런스), 및
- 어셈블리들을 형성하는 다른 부품들의 크기에 대한 에러 마진(제조 허용 공차).
그러나, 지지 부재를 사용하는 것은 제조 허용 공차를 감안하기 위해 어셈블리들 간에 공간을 제공하는 것이 필요하기 때문에 모듈의 크기를 증가시킨다. 더욱 감소된 크기를 선택하는 것이 가능하지만 그 후에 폐기되는 어셈블리들의 비율이 실질적으로 증가하게 되는데, 이것은 제조 비용을 상당히 증가시키고 경제적으로 가시적인 모델을 형성하지 못한다.
대안으로, 제조 방법은 어셈블리들을 서로에 대해 제 위치에 유지하기 위하여 인접한 어셈블리들의 뚜껑들 사이에 절연 부재(electrically insulating ossicels)를 세팅하는 것을 포함할 수 있다.
그러나, 절연 부재의 디자인은 인접한 어셈블리들(최대 4 개의 어셈블리들 모두에 대한)의 크기의 변화를 고려해야만 하며, 따라서 어셈블리들의 제조 허용공차를 고려하는 것을 적용하는 것은 어렵다.
이중 뚜껑의 사용
뚜껑과 연결 스트랩 양자를 형성하는 소위 이중 뚜껑이라고 칭하는 원피스 종방향 부품을 사용하여 어셈블리들이 쌍으로 연결되어 있는 모듈들이 또한 알려져 있다. 이러한 종방향 부품은 특히 FR 2 894 381호로 공개된 특허문헌에 설명되어 있다.
따라서, 제조 방법은 이중 뚜껑들이 위치하는 곳에 어셈블리들을 세팅하는 것을 포함한다.
인접한 두 개의 어셈블리들을 전기적으로 연결하기 위한 이중 뚜껑을 사용하는 것은 모듈의 전기적 성능 및 열적 성능을 증가시키는 가능성을 부여한다.
그러나, 이중 뚜껑을 사용하는 것은 모듈을 제조하기 위한 방법의 복잡함을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 비교적 단순하고 저렴한 제조 방법으로 최소화된 크기를 갖는 전기 에너지 저장 모듈을 얻을 수 있는 가능성을 부여하는, 모듈을 제조하기 위한 방법을 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 전기 에너지 저장 어셈블리들을 포함하는 전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 방법을 제안하는데, 각 어셈블리는 외부 커버 및 외부 커버 안에 위치된 전기 에너지 저장 요소를 포함하고 있으며, 상기 방법은 이하에 설명하는 단계들을 포함한다.
- 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리들 사이에 개재되도록 적어도 하나의 어셈블리의 커버 둘레에 적어도 하나의 절연 슬리브를 세팅하는 단계로, 상기 적어도 하나의 슬리브는 적어도 하나의 어셈블리의 커버를 적어도 부분적으로 덮으며,
- 어셈블리들의 종방향 축선들이 서로 실질적으로 평행하게 연장하도록 서포트에 각 어셈블리의 단부들 중의 하나를 배치하는 단계,
- 어셈블리들의 종방향 축선들에 실질적으로 직각인 방향을 따라 어셈블리들에 적어도 하나의 힘을 적용하는 단계로, 상기 적어도 하나의 힘은 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게(flatten) 하며,
- 상기 어셈블리들을 전기적으로 연결하기 위하여 어셈블리들에 적어도 하나의 전도성 스트랩을 위치 결정하는 단계로, 상기 적어도 하나의 전도성 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선의 방향과 평행한 방향을 포함하는 서포트의 적어도 하나의 기준 평면에 대해 미리 결정되며,
- 어셈블리들에 적어도 하나의 스트랩을 연결, 특히 용접에 의해 연결하는 단계.
본 발명의 범위 내에서, "슬리브"는 연속적이거나 360°를 초과하지 않는 링과 같은 환형상 요소를 의미한다.
슬리브는 조립 단계 중에 슬리브의 세팅 및 유지를 촉진하기 위한 탄성이 있는 것일 수 있다. 대안으로, 슬리브는 비탄성 재료로 만들어질 수 있고 그 높이 전체에 걸쳐, 예컨대 경사 슬롯, 곡선 슬롯 등과 같은 슬롯을 포함할 수 있다. 이 슬롯은 어셈블리에 더욱 용이하게 삽입 및 유지되도록 허용하는 방사상의 탄성을 부여한다. 대안으로, 슬리브는 열 수축가능한 재료로 만들어질 수 있다.
절연 슬리브를 구비한 어셈블리(들)을 제공함으로써, 상이한 어셈블리들 사이에 위치되도록 의도한 절연 부재의 사용과 관련한 어려움을 제거하는 것이 가능하다. 실제로, 절연 슬리브를 세팅하는 것은 단일 어셈블리의 조립 간극에 전적으로 의존하는 반면에, 절연 부재를 세팅하는 것은 인접한 다수(특히 4개)의 어셈블리들의 조립 간극에 의존한다.
더욱이, 절연 슬리브를 구비한 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 함으로써, 인접한 어셈블리들 간에 불필요한 공간의 생성을 회피하는 것이 가능하고 따라서 모듈의 크기를 제한할 수 있다.
마지막으로, 스트랩의 위치는 어셈블리들에 의해 실제 점유되는 위치들과 무관하게 기준 평면들에 의존한다는 것을 독자는 이해할 것이며, 모듈을 형성하는 상이한 부품들의 치수의 가변성과 관련한 조립 간극으로 인해 각 어셈블리의 실제 위치는 모듈마다 변할 수 있다.
서포트의 하나의 기준 평면 또는 다수의 기준 평면들의 위치에 따라 스트랩(들)의 위치를 규정함으로써, 어셈블리들의 실제 위치가 동일한 두 개의 모듈 간에 변하더라도 모듈 외부의 기준 시스템에 대해 스트랩들의 위치가 두 개의 동일한 모듈 간에 실질적으로 일정하게 되는, 모듈을 제조하기 위한 방법을 얻는 것이 가능하다.
이것은 외부 부재들에 연결하도록 의도된 모듈의 출력 단자들에 대한 유리함을 갖는다. 실제로, 이 출력 단자들은 모듈의 스트랩들에 부착된다. 기준 평면들과 관련하여 스트랩들의 위치를 규정함으로써, 제조 방법은 출력 단자들의 위치(모듈 외부의 기준 시스템에 대한)가 모듈마다 전적으로 동일하게 되는 모듈을 얻는 가능성을 부여한다.
바람직하지만 제한하는 것이 아닌 본 발명에 따른 방법의 특징들에는 이하에 설명하는 것들이 있다.
- 스트랩의 위치가 어셈블리들의 실제 위치들과 무관하도록 어셈블리들을 배치하는 단계 이전에 적어도 하나의 스트랩의 위치가 규정된다.
- 기준 평면(들)은 어셈블리들의 어떠한 종방향 축선들도 포함하지 않으며, 힘을 적용하는 단계는 어셈블리들을 서로에 대해 그리고 모듈의 기준 평면(들)에 대해 납작하게 한다.
- 어셈블리들은 적어도 두 개의 기준 평면들에 대해 납작해지며, 기준 평면들은 서로 직각이며, 바람직하게는 기준 평면들 중 적어도 하나가 어셈블리들의 대칭의 평면이다.
- 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 하기 위하여 별개의 방향들을 갖는 적어도 두 힘들이 어셈블리들의 종방향 축선들과 수직인 평면에 적용된다.
- 방법은, 적어도 하나의 힘을 적용하기 위한 단계 전에, 모듈의 조립 간극에 의존하는 어셈블리들에 의해 점유될 수 있는 위치들의 범위를 고려함으로써 적어도 하나의 스트랩의 위치를 미리 결정하는 것으로 구성된 단계를 포함한다. 그러나, 어셈블리들의 제조 허용 공차를 아는 것에 의해, 한번 및 모든 모듈에 대해 각 스트랩이 오직 전기적으로 연결하여야만 하는 두 어셈블리들과 접촉하도록 스트랩의 형상 및 위치를 결정하는 것이 가능하다.
- 배치하는 단계 동안에 각 슬리브는 개별적인 커버의 단부들 중의 하나를 덮도록 위치되고, 배치하는 단계는 인접한 어셈블리들의 슬리브들이 나란히 위치된 어셈블리들의 양쪽 종방향 단부들에 배치되도록 적용된다.
- 슬리브는 열 수축가능한 재료로 구성되고, 배치 방법은 슬리브를 가열하는 것으로 구성된 하위 단계를 포함한다.
- 각 커버는 측벽 및 적어도 하나의 개방 단부를 포함하는 몸체를 포함하고, 방법은 적어도 하나의 개방 단부를 폐쇄하도록 몸체의 각 개방 단부 위에 뚜껑을 위치시키는 것으로 구성된 단계를 포함하며, 커버 벽을 포함하는 각 뚜껑은:
· 전기 에너지 저장 요소에 연결하도록 의도한 내부면과
· 실질적으로 평면인 외부면, 특히 그 중앙 및 그 둘레의 가장자리에 어떠한 핀도 없는 외부면으로 구성된다.
- 적어도 하나의 스트랩을 위치 결정하는 단계는:
· 상기 기준 평면(들)과 관련하여 미리 결정된 위치에서 지지 마스크 상에 적어도 하나의 스트랩을 배치하는 단계, 및
- 서포트의 위치 결정 수단의 지지 마스크를 부착하는 단계로 이루어진 하위 단계들을 포함한다.
- 연결하는 단계는, 어셈블리들이 적어도 하나의 스트랩에 대해 지탱되도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리, 특히 각 어셈블리를 이동시키는 것으로 구성된 하위 단계를 포함한다.
- 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리를 이동시키는 것으로 구성된 하위 단계 동안에, 스트랩들이 서포트에 배치된 어셈블리들의 종방향 축선들과 직각인 본질적으로 수직이 되게(즉, 수평) 서포트의 기준 평면에 대해 지탱되도록 어셈블리들과 스트랩들이 이동된다.
- 방법은 배치 단계 전에 어셈블리들의 기본 쌍들을 생성하는 단계를 또한 포함하며, 상기 기본 쌍들을 생성하는 단계는 이하에 설명하는 하위 단계들을 포함한다:
i) 어셈블리들의 종방향 축선들이 실질적으로 평행하게 연장하도록 두 개의 어셈블리를 위치 결정하고,
ii) 두 개의 어셈블리들을 서로에 대해 푸시하고,
iii) 두 개의 어셈블리들에 연결 스트랩을 설치하고 용접하며, 두 개의 어셈블리들에 대한 연결 스트랩의 위치는 미리 결정됨,
iv) 복수의 기본 쌍들을 얻기 위해 상기 i) 내지 iii) 단계를 반복한다.
어셈블리들을 배치하는 단계는 각 기본 쌍의 연결 스트랩이 서포트와 접촉하도록 각 기본 쌍의 연결 스트랩에 용접된 단부를 서포트에 배치하는 것으로 이루어진다.
- 종방향 축선들을 따라 어셈블리들을 이동하는 단계 동안에, 반대쪽 종방향 단부에 배치된 스트랩이 직각의 기준 평면에 지탱되도록 어셈블리들의 쌍에 연결된 스트랩이 변형되는데, 이를 위해 바람직하게는 스트랩은 어셈블리들과 연결되는 두 개의 강성부(rigid portion) 및 강성부들 사이에 연장된 변형 허용부(deformable portion)를 포함한다.
- 기본 쌍들을 생성하는 단계 동안에(기본 쌍들을 서포트에 배치하기 전에), 설치하고 용접하는 것으로 구성된 하위 단계는, 어셈블리들이 연결 스트랩에 대해 지탱되고, 옵션으로 스트랩이 종방향 축선들과 직각인 기준 평면과 접촉하도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리 특히 각 어셈블리를 이동시키는 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 전기 에너지 저장 어셈블리들을 포함하는 전술한 바와 같은 전기 에너지 저장 모듈을 제조하는 방법을 적용하기 위한 제조 툴(tool)에 관한 것이며, 각 어셈블리는 외부 커버 및 외부 커버 안에 위치된 전기 에너지 저장 요소를 포함하며, 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리들 사이에 개재되도록 적어도 하나의 절연 슬리브가 어셈블리들 중의 적어도 하나의 외부 커버 둘레에 세팅되며, 상기 툴은:
- 어셈블리들의 종방향 축선들이 서로 실질적으로 평행하게 연장하도록 각 어셈블리의 단부들 중의 하나를 배치하기 위한 적어도 하나의 서포트,
- 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 직각인 방향을 따라 어셈블리들에 적어도 하나의 힘을 적용하기 위한 적어도 하나의 힘 적용 기구를 포함하며, 적어도 하나의 힘은 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 한다.
바람직하지만 제한하는 것이 아닌 본 발명에 따른 툴의 특징들에는 이하에 설명하는 것들이 있다.
- 툴은 상기 어셈블리들에 전기적으로 연결하기 위하여 어셈블리들에 적어도 하나의 전도성 스트랩을 옵션으로 지지 마스크에 의해서 위치 결정하는, 서포트에 고정된 위치 결정 수단을 포함하고, 적어도 하나의 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선들과 평행한 방향을 포함하는 서포트의 적어도 하나의 평면, 특히 두 개의 기준 평면들에 대해 미리 결정되고, 바람직하게는 기준 평면들 중의 적어도 하나는 툴의 벽(들)에 의해 한정된다.
- 서포트는 적어도 두 개의 트레이(tray)들을 포함하고, 각 트레이는 개별적인 어셈블리를 수용하도록 의도된 것이며, 적어도 하나의 트레이 특히 각 트레이는 어셈블리들이 적어도 하나의 전도성 스트랩에 대해 지탱되도록 그리고 옵션으로 스트랩은 종방향 축선들과 직각(즉, 수평)인 기준 평면과 접촉하도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리 특히 각 어셈블리를 이동시키기 위해 병진 이동가능하다.
- 적어도 하나의 트레이 특히 각 트레이는 적어도 하나의 어셈블리 특히 각 어셈블리를 다른 어셈블리들에 대해 납작하게 되도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 직각인 방향을 따라 병진 이동가능하다.
- 서포트는 각각 적어도 하나의 어셈블리를 수용하도록 의도한 두 개의 프레임으로 구성되며, 상기 프레임들은:
· 프레임들의 사이로 모듈의 배선이 통과할 수 있도록 프레임들이 서로 떨어져 있는 분리 위치와,
· 프레임들이 서로 접촉하는 밀착 위치 사이에서 서로에 대해 병진 이동가능하다.
또한, 본 발명은 전기 에너지 저장 어셈블리들을 포함하는 전기 에너지 저장 모듈에 관한 것이며, 각 어셈블리는 외부 커버 및 외부 커버 안에 위치된 전기 에너지 저장 요소를 포함하며, 상기 모듈은 이하에 설명하는 것을 또한 포함한다.
- 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리들 사이에 개재되도록 어셈블리들 중의 적어도 하나의 커버 둘레에 적어도 하나의 절연 슬리브; 상기 적어도 하나의 슬리브는 어셈블리의 외부 커버를 적어도 부분적으로 덮으며, 각 슬리브가 인접한 어셈블리들 중의 적어도 하나와 접촉하도록 어셈블리들은 서로에 대하여 납작해진다.
- 상기 어셈블리들을 전기적으로 연결하기 위한 어셈블리 상의 적어도 하나의 전도성 스트랩; 상기 적어도 하나의 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선들과 평행한 적어도 하나의 방향을 포함하는 적어도 하나의 기준 평면과 관련하여 미리 결정되고, 상기 스트랩은 두 개의 강성부들 사이에 변형 허용부를 포함하며 종방향으로 연장하는 부품이며, 각 강성부는 어셈블리에 개별적으로 연결된다.
바람직하지만 제한하는 것이 아닌 본 발명에 따른 모듈의 특징들은 이하에 설명하는 것이다.
- 적어도 하나의 스트랩의 위치는 모듈의 어셈블리들의 실제 위치와 무관하다. 환언하면, 기준 평면들은 모듈에서 어셈블리들의 실제 위치와 무관하게 규정된다.
- 모듈은 어셈블리들이 그 안에 삽입되는 케이싱을 또한 포함하고, 케이싱은 적어도 하나의 벽과 바닥을 포함하며, 적어도 하나의 기준 평면은 케이싱의 상기 벽 또는 케이싱의 벽들 중의 적어도 하나, 예컨대 케이싱의 출력 단자들이 놓여지는 벽과 관련하여 규정된다. 실제로, 벽들의 위치가 기준 평면들과 관련하여 변하지 않도록 서포트의 기준 평면(들)과 관련하여 케이싱의 벽들을 위치시키는 것이 가능하다.
- 변형 허용부는 강성부의 두께보다 두께가 작은 얇은 부분(폭 또는 두께)이다. 어셈블리들의 높이 차이를 보상하기 위하여 스트랩들 중의 적어도 하나가 약간 구부러지도록 어셈블리들 사이에 스트랩들이 배치될 수 있다.
- 적어도 하나의 어셈블리, 특히 각 어셈블리의 커버는 어셈블리의 높이를 변화시키는 가능성을 부여하는 벨로우즈(bellows)를 포함한다.
단지 예시적이며 제한하는 것이 아닌 이하에 설명하는 실시예로부터 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점들이 분명해질 것이며, 실시예에 대한 설명은 첨부 도면을 참조하면서 정독하여야 한다.
도 1은 전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 툴의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 툴의 제2 실시예의 개략적인 평면도 및 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예의 변경예에 따른 툴의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 툴의 상세 사시도이다.
도 5c는 어셈블리와 스트랩이 툴에 놓인 경우에 도 5a 및 도 5c에서의 툴의 부분 사시도이다.
도 5d는 커버가 서포트 상에 다시 접혀진 경우에 툴의 사시도이다.
도 2는 전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 툴의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 툴의 제2 실시예의 개략적인 평면도 및 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예의 변경예에 따른 툴의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 툴의 상세 사시도이다.
도 5c는 어셈블리와 스트랩이 툴에 놓인 경우에 도 5a 및 도 5c에서의 툴의 부분 사시도이다.
도 5d는 커버가 서포트 상에 다시 접혀진 경우에 툴의 사시도이다.
이제 도면을 참조하여 본 발명의 상이한 실시예들을 설명한다. 도면에서, 동일한 요소들은 동일한 도면 부호를 갖는다. 또한, 명세서에서 "수직", "수평", "위" 또는 "상에" 및 "아래" 또는 "밑에"라는 용어들은 축선들 중의 하나가 모듈의 어셈블리의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 직교 기준계를 기준으로 사용될 것이다. 모듈의 종방향 축선과 실질적으로 평행한 이러한 축선은 설명하는 실시예들에서 수직 축선으로 간주될 것이다.
전기 에너지 저장 모듈을 제조하기 위한 예시적인 방법들과 툴들이 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다.
1. 전기 에너지 저장 모듈
모듈은 그 안에 전기 에너지를 저장하기 위한 어셈블리(5)들이 수용되는 케이싱을 포함한다. 어셈블리(5)들은 뚜껑(2)으로 덮이고 전기 전도성 스트랩(6)을 이용하여 서로(직렬로 또는 병렬로) 연결된다.
1.2. 전기 에너지 저장 어셈블리
각 어셈블리(5)는 전기 에너지 저장 요소를 수용하는 외부 커버(1)를 포함한다.
예컨대 전기 에너지 저장 요소는 코일을 형성하도록 차례로 함께 감긴 세퍼레이터와 컴플렉스들로 구성된 코일이다. 본 발명의 범위 내에서, "컴플렉스(complex)"는 적어도 두 개의 층들, 특히 컴플렉스의 양극과 음극을 형성하도록 의도된 전극의 두 개의 층들을 포함하는 스택을 의미한다.
몸체(1)는 원통형이며 측벽을 포함한다. 몸체는 그 단부들 중 하나의 단부에 바닥을 또한 포함할 수 있고 다른 하나의 단부에서 커버 내로 저장 요소를 삽입할 수 있게 개방된 것일 수 있다. 이 경우에, 바닥의 외부면은 그 표면의 임의 지점에서 스트랩의 용접을 할 수 있도록 바람직하게는 실질적으로 평면이다.
대안으로, 몸체(1)는 그 단부들 모두가 개방된 것일 수 있다.
모든 경우에, 몸체의 각 개방 단부는 뚜껑(2)에 의해 폐쇄된다.
1.3. 뚜껑
각 뚜껑(2)은 몸체(1)의 개방 단부를 폐쇄하기 위한 커버 벽을 포함한다. 커버 벽은:
- 에너지 저장 요소에 연결하게 의도된 내부면과
- 스트랩에 결합하게 특히 용접에 의해 결합하게 의도된 외부면을 포함한다.
바람직하게는, 뚜껑의 외부면은 실질적으로 평면이다. 특히, 외부면은 바람직하게는 그 중앙 및 둘레의 가장자리에 어떠한 핀도 없는 것이다. 이것은 스트랩에 용접될 수 있는 뚜껑의 표면적을 최대화하는 가능성을 부여한다. 후속해서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 이에 의해 뚜껑에 대한 스트랩 용접의 자유로움이 증가되고, 스트랩의 위치는 용접되는 어셈블리의 위치에 비해 상당히 변화될 수 있다. 그러나, 본 발명은 적어도 단부들 중의 하나에 배치된 그 외부면에 핀을 포함하는 어셈블리로 실시될 수 있다.
각 뚜껑은 커버 벽의 둘레에 스커트(skirt)를 또한 포함할 수 있고, 스커트는 커버의 측벽을 부분적으로 덮도록 의도된 것이다.
유리하게, 커버 특히 그 몸체(1)는 커버의 측벽에 배치된 벨로우즈를 포함할 수 있다. 도면들에 도시 생략된 벨로우즈는 특히 상이한 부품들의 제조 허용 공차 또는 조립에서 초래되는 조립 여유와 관련하여 상이한 어셈블리들에서 있을 수 있는 높이 변화를 보상하기 위하여 어셈블리의 높이를 변경하는 가능성을 부여한다.
1.4. 전기 전도성 스트랩
앞서 설명한 바와 같이, 모듈의 어셈블리들은 상단부 및 하단부에서 스트랩을 사용하여 쌍으로 연결된다.
본 발명을 실시하기 위해 필수적인 것은 아니지만 예컨대 각 스트랩은, 종방향으로 연장하며 예컨대 다른 강성을 갖는 부분들로 구성된 실질적으로 평면인 판이다. 특히 각 스트랩은:
- 두 개의 인접한 저장 어셈블리들의 개별적인 뚜껑과 접촉하도록 의도된, 두 개의 강성부(rigid portion)들과,
- 강성부들 사이에 변형 허용부(deformable portion)를 포함할 수 있다.
스트랩에 변형 허용부가 있다는 것은 어셈블리에 연결할 때 파단을 일으키지 않고 구부러짐으로써, 특히 그 높이가 상이하더라도 스트랩이 어셈블리를 지탱하는 것을 보증함으로써 변형을 용이하게 하는 가능성을 제공한다. 이것은 연결 품질을 보증하는 가능성을 부여한다. 어셈블리에 대한 스트랩의 연결이 용접 특히 레이저 용접에 의해 생성되는 경우에 이러한 용접 기술에 의해 용접부를 효율적으로 생성하기 위해 밀착이 필요하기 때문에 이것은 특히 유리하다.
스트랩을 형성하는 상이한 부분들의 강성의 차이는 종방향으로 판 두께를 변화시킴으로써 얻어질 수 있다. 특히, 변형 허용부는 강성부의 두께보다 작은 두께를 갖는 얇은 부분일 수 있다. 또한 이것은 스트랩의 중앙부에서의 변경 또는 접힘부에 의해 만들어질 수 있다. 스트랩은 각 단부에서 함께 결합된 특히 용접에 의해 결합된 복수의 중첩된 시트 또는 스트랩을 형성하도록 함께 편조된 복수의 와이어들로 구성될 수도 있으며, 이것도 역시 어셈블리에 연결되지 않는 위치에서 스트랩에 양호한 유연성을 부여한다.
1.5. 절연 슬리브
모듈은 어셈블리에 절연 슬리브들을 또한 포함한다. 슬리브를 형성하는 절연재는 예컨대 엘라스토머, 특히 에틸렌-프로필렌-디엔 모노모(EPDM)이다. EPDM 슬리브를 사용하는 것은 EPDM의 완충 특성에 의해 어셈블리에 대한 외부 충격의 영향을 감소시키고 어셈블리의 제조 허용 공차로 인한 치수 변화를 조정하는 가능성을 부여한다.
각 슬리브는 개별적인 어셈블리를 둘러싸며 커버의 일부 또는 전부를 덮는다.
일부 실시예들에서, 모듈은 어셈블리마다 하나의 슬리브를 포함한다. 다른 실시예들에서, 모듈은 어셈블리들의 수보다 적은 수의 슬리브들을 포함하며, 슬리브들은 하나의 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리 사이에 개재되도록, 특히 슬리브가 어셈블리의 각 단부에서 각 쌍의 어셈블리 사이에 개재되도록 위치된다.
각 슬리브는 정지 상태에서 연속적이거나 360°를 초과하지 않는 링과 같은 환형상일 수 있다. 대안으로, 슬리브는 정지 상태에서 가요성 리본과 같은 실질적으로 평탄한 형상이며 어셈블리 둘레에 위치되어 부착될 수 있다.
인접한 각 쌍의 어셈블리 사이에 절연 슬리브가 존재함으로써, 모듈의 크기를 제한하기 위해 모듈의 어셈블리를 서로에 대해 납작하게 하는 것이 가능하다.
2. 제조 방법
도 1을 참조하면, 모듈을 제조하기 위한 방법의 두 실시예들이 도시되어 있다.
이 실시예들 모두에서, 제조 방법은 어셈블리(들) 둘레에 슬리브(들)을 배치하여 세팅하기 위한 제1 단계를 포함한다. 슬리브 또는 슬리브들은 적어도 하나의 슬리브가 인접하는 각 쌍의 어셈블리 사이에 개재되도록 세팅된다.
슬리브는 열 수축가능한 재료로 구성될 수 있다. 이 경우에, 제조 방법은 슬리브가 배치되어 세팅되면 슬리브가 열적 효과로 어셈블리와 밀착하도록 어셈블리 및 슬리브를 가열하기 위한 단계를 포함한다.
대안으로, 슬리브는 탄성 변형 가능한 환형상 링일 수 있고, 모듈의 조립 중에 슬리브가 제 위치에 유지되는 것을 보장하기 위하여 링의 크기는 어셈블리에 슬리브가 꼭 끼어 장착되도록 하는 치수로 되어 있다. 이 경우에 슬리브는, 바람직하게는 인접한 어셈블리(어셈블리는 수미식(head-to-tail)으로 배치된다)의 뚜껑과 접촉하며 방사상으로 가장 큰 치수를 갖는 어셈블리의 몸체의 하단부 둘레에 장착된다. 어셈블리가 전술한 구조를 갖는 경우, 인접한 어셈블리의 뚜껑과 접촉하도록 의도한 부분에서 몸체 둘레에 장착된 링은 인접한 어셈블리들을 절연하기에 충분하다. 따라서, 링은 뚜껑의 둘레 스커트와 상응하는 폭이 되도록 하는 치수로 형성될 수 있다.
슬리브들이 일단 세팅되면, 대안적인 다른 제조 방법은:
- 서포트에 어셈블리를 위치 결정하는 단계,
- 어셈블리들에 힘(F)을 적용하는 단계,
- 어셈블리들에 연결 스트랩들을 위치 결정하는 단계, 및
- 어셈블리들에 스트랩을 연결하는 단계를 포함한다.
이들 단계들은 도 1에 도시된 실시예들에서 상이하다.
2.1. 제1 실시예의 제조 방법
모듈 제조 방법의 제1 실시예의 특별한 단계들을 이제 더욱 상세하게 설명한다.
2.1.1. 전기 에너지 저장 어셈블리들의 배치
제1 실시예의 제조 방법은 서포트(301, 302)에 모듈의 어셈블리들을 전부 배치하는 것으로 이루어지는 단계 120을 포함하는데, 이것은 도 2 내지 도 4에 도시된 모듈 제조 툴을 참조하여 후속하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
특히, 각 어셈블리는 그 단부들 중의 하나에서 서포트에 놓여지므로, 어셈블리들의 종방향 축선들은 실질적으로 서로 평행하게 연장한다.
유리하게, 어셈블리들은 "수미식"으로 배치된다. 즉, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 인접한 어셈블리들의 슬리브들은 어셈블리들의 반대쪽 단부들에 배치된다.
2.1.2. 힘 적용
다른 단계 130에서, 제조 방법은 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 하기 위하여 어셈블리들에 적어도 하나의 힘(F)(바람직하게는 복수의 힘들)을 적용하는 것을 포함한다. 이 힘은 어셈블리들의 종방향 축선들에 직각인 방향이며 어셈블리들을 서로 밀착하게 하는 방향으로 적용된다.
2.1.3. 스트랩들의 위치 결정
그 후에 스트랩들이 서포트와 접촉하는 단부들과 반대쪽의 어셈블리들의 단부들에 위치된다(단계 140).
유리하게, 각 스트랩의 위치는 어셈블리들에 의해 실제로 점유되는 위치들과 무관하게 어셈블리들의 종방향 축선들과 평행한 방향을 각각 포함하는 적어도 두 개의 기준 평면(P1, P2)에 대해 미리 결정된다. 어셈블리들에 의해 점유되는 실제 위치들은 어셈블리들의 치수의 변화 등과 관련한 조립 여유에 따라 모듈마다 변할 수 있다.
그러므로, 스트랩들의 위치는 두 개의 동일한 모듈을 제조하는 동안 일정하게 유지되며, 이것은 어셈블리들의 실제 위치와 무관하게 상기 모듈들을 제조한다.
스트랩들의 위치 일관성은 외부 전기 장치들과 연결되도록 의도한 모듈의 출력 단자들의 각각의 위치에 불변성을 나타낸다. 게다가, 모듈의 출력 단자들은 스트랩과 연결된다.
따라서, 산업적인 규모로 그 사용을 촉진하기 위해 출력 단자들의 위치들이 표준화되는 모듈이 얻어진다.
기준 평면들은 서포트와 관련하여 규정된다.
모든 경우에, 각 스트랩의 위치는 조립 여유 및 모듈을 제조하는 부품들의 치수 변화에 따른 어셈블리들의 치수의 가능한 변화를 고려하여, 모듈을 제조하기 전에 규정된다. 특히, 각 스트랩의 위치는 어셈블리들이 가질 수 있는 최대 크기를 감안하여 결정된다. 다음에, 각 스트랩을 위한 위치로서 그 크기가 최대 크기들 사이에 포함되는 임의 조합의 어셈블리들의 연결을 허용하는 위치가 선택된다.
기준 평면들은 서로 수직일 수 있다. 기준 평면들 중의 하나는 출력 단자들의 위치 불일치에 대한 위험을 제한하기 위하여 모듈의 출력 단자들을 통과하는 평면으로 규정될 수 있다. 다른 하나의 기준 평면은 제1 기준 평면과 직각인, 어셈블리들의 대칭 평면일 수 있다. 이것은 스트랩들의 크기의 최적화를 허용한다. 실제로, 기준 평면들 중의 하나가 어셈블리들의 대칭 평면일 경우에 어셈블리들의 위치에서의 분산은 감소하다. 따라서 스트랩들과 어셈블리들 사이에 접촉 표면적을 최대화하는 것이 가능하다.
2.1.4. 스트랩들의 연결
다음에, 스트랩들이 어셈블리들에 연결된다. 어셈블리들에 스트랩들을 연결하는 단계는 용접하는 것을 포함할 수 있다. 용접은 레이저 용접, 마찰-니딩 용접(finction-kneading welding) 등과 같은 숙련자들에게 알려져 있는 임의의 용접 방법으로 실행될 수 있다.
연결 단계는 각 어셈블리가 기설정된 수평면 특히 서포트의 벽이나 스트랩의 마스크에 의해 한정되는 수평면 및 스트랩에 대해 지탱되도록 수직 방향을 따라 하나(또는 각각)의 어셈블리를 이동시키는 것을 또한 포함할 수 있다. 이것은 수직 방향을 따라 상이한 어셈블리들의 치수의 분산을 관리하는 가능성을 부여한다. 또한 이것은 필요하다면 어셈블리들에 모든 스트랩들을 동시에 용접하는 것을 허용한다. 수직 방향을 따라 하나(또는 각각)의 어셈블리의 이동은 어셈블리들을 올리도록 수직 방향을 따라 힘 F'을 적용함으로써 얻어질 수 있다.
2.1.5. 전기 에너지 저장 어셈블리들을 뒤집기
어셈블리들을 서로 전기적으로 연결하기 위하여, 어셈블리들의 양 단부들을 전도성 스트랩들과 연결하는 것이 필요하다.
따라서, 서포트와 접촉하는 단부들을 전도성 스트랩들과 연결하기 위하여 스트랩들에 연결된 어셈블리들을 뒤집기(turning over) 하는 것(단계 150)이 필요하다.
2.1.6. 전기 에너지 저장 어셈블리들의 단부들에 스트랩들의 연결
이전 단계에서 어셈블리들에 결합된 스트랩이 서포트와 접촉하도록 어셈블리들이 뒤집어지면, 2,1,3,에서 설명한 단계와 유사한 스트랩들을 위치 결정하기 위한 새로운 단계가 적용된다.
아직 용접되지 않은 어셈블리가 밀착되도록 단부들 중의 하나에서 쌍으로 용접되는 어셈블리들을 함께 납작하게 하기 위하여 어셈블리들에 힘 F가 적용될 수 있다.
또한, 각 어셈블리가 기설정된 수평면에 지탱되도록 수직 방향을 따라 어셈블리들을 이동시키기 위하여 어셈블리들 아래에서 힘 F'가 적용될 수 있다.
마지막으로, 스트랩들이 어셈블리들에 용접된다.
스트랩들과 결합된 어셈블리들은 그 다음에 모듈을 형성하기 위하여 케이싱 안에 위치된다.
2.2. 제2 실시예의 제조 방법
이제, 모듈 제조 방법의 제2 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
제2 실시예는 어셈블리들의 기본 쌍들을 제조하기 위한 단계를 포함한다는 점에서 전술한 제1 실시예와 주로 차이가 있는데, 각 기본 쌍은 서포트에 어셈블리들의 쌍을 배치하기 위하여 그 단부들 중의 하나에서 스트랩과 결합된 두 개의 어셈블리들을 포함한다.
어셈블리들의 기본 쌍들을 제조하고, 스트랩들이 서포트와 접촉하도록 서포트에 각 기본 쌍들을 배치함으로써, 제1 실시예에서 적용된 어셈블리들을 뒤집기 위한 단계 150을 생략한다. 또한, 모든 어셈블리들이 마지막 순간에 조립되는데, 이것은 부합하지 않는 연결을 초래하는 제조 방법에서 있을 수 있는 이상 발생의 결과를 최소화할 수 있는 가능성을 부여한다. 실제로, 모듈 전체를 폐기해야 하는 빈도가 적어진다.
이것은 어셈블리들의 취급을 단순화하는 가능성을 부여하며 모듈의 제조 중에 스트랩들과 어셈블리들 간에 연결의 품질 저하 위험성을 제한한다.
실제로, 제조된 모듈이 매우 많은 수의 어셈블리들을 포함하며 각 어셈블리가 무시할 수 없는 무게를 갖는 경우, 뒤집기 단계는 적용하기 매우 어려울 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
2.2.1 기본 쌍들의 제조
제조 방법의 단계 20에서, 두 개의 어셈블리들은 그 종방향 축선들이 수직으로 연장하도록 서포트(201, 202)에 "수미식"으로 배치된다.
그 다음에 어셈블리들은 힘 F을 적용함으로써 서로에 대해서 옆으로 푸시된다(단계 30).
어셈블리들이 일단 접촉하게 되면, 스트랩이 서포트 반대쪽의 단부들에 위치된다(단계 40). 어셈블리들 중의 하나(또는 두 개 모두)가 스트랩에 대하여 납작해지고 본질적으로 수평인 상부 기준 평면에 대해 스트랩을 배치하기 위해 수직으로 이동될 수 있고 서포트에 고정될 수 있다. 그 다음에 스트랩이 어셈블리들에 용접된다.
이에 의해 두 개의 어셈블리들과 스트랩으로 구성된 기본 쌍이 얻어진다.
기본 쌍들을 생성하는 작업은 모듈을 위해 필요한 어셈블리들의 수에 따라 필요한 횟수만큼 반복된다.
2.2.2. 기본 쌍들의 배치
그 다음에 각 기본 쌍의 스트랩이 서포트(301, 302)와 접촉하도록 기본 쌍들은 서포트(301, 302)에 위치된다(단계 50).
다시, 인접한 어셈블리들의 슬리브들이 어셈블리들의 종방향 단부들에 배치되록 기본 쌍들이 위치된다. 특히, 어셈블리들의 종방향 축선들의 방향과 수직인 평면에서 상이한 방향의 적어도 두 힘들이 이 평면에서 최대의 콤팩트함을 보장하기 위하여 적용된다. 힘들은 특히 서로 직각이며 이 평면에 위치한 성분만을 포함한다.
2.2.3. 힘 적용
그 다음에 어셈블리들을 서로에 대해 납작해지도록 하기 위해 기본 쌍들에 힘 F가 적용된다(단계 60). 이러한 힘은 어셈블리들의 종방향 축선에 직각인 방향을 따라 적용되며 어셈블리들을 서로 밀착하게 하는 방향으로 적용된다.
2.2.4. 스트랩의 위치 결정
제조 방법의 다른 단계 70에서, 스트랩들은 어셈블리들의 단부들에 위치되고, 각 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선들과 평행한 적어도 두 개의 기준 평면들과 관련하여 미리 결정된다. 특히 스트랩들은 서포트의 고정 배치 수단과 상호 작용하는 마스크 상에 위치된다.
그 다음에, 스트랩들은 전술한 바와 같이 어셈블리들과 결합된다(수직으로 어셈블리들의 이동 및 어셈블리들에 스트랩들의 용접이 있을 수 있다).
스트랩들과 결합된 어셈블리들은 그 후에 모듈을 형성하기 위하여 케이싱에 위치된다.
3. 제조 툴
이제, 모듈을 제조하기 위한 툴의 두 가지 실시예들이 설명된다.
3.1. 제1 실시예의 툴
도 2를 참조하면, 어셈블리들의 기본 쌍들을 제조하기 위한 작업을 적용할 수 있는 예시적인 툴이 도시되어 있다.
이 툴은 단지 두 개의 어셈블리들만을 포함하는 모듈을 제조하기 위해 또한 사용될 수 있다는 것을 독자는 이해할 것이다.
툴은 서로에 대해 병진 이동가능한 기부들로 구성된 서포트(201, 202)가 그 위에 위치하고 있는 기부(200)를 포함한다.
각 기부는 개별적인 어셈블리를 수용하도록 의도된 것이다.
서포트(201, 202)의 각 기부는:
- 어셈블리의 종방향 단부들 중의 하나와 접촉하도록 의도된 트레이(203)와,
- 트레이에 직각으로 연장하며 그 형상이 어셈블리의 커버의 형상에 맞추어진 서포트(204)를 포함한다. 서포트(204)는 본질적으로 그 측벽의 전체 높이에 걸쳐서 그리고 그 둘레의 절반에 걸쳐서 어셈블리의 원통형 커버를 둘러싸는 형태이며 바람직하게는 커버의 여러 위치에서 커버와 접촉한다.
트레이는 어셈블리의 종방향 축선들과 평행한 수직 방향을 따라 병진 이동가능한 푸셔(205)를 또한 포함하며, 따라서 각 어셈블리의 수직 위치를 변경 특히 어셈블리들의 상부면들을 동일 높이에 있게 하는 가능성을 부여한다.
툴은, 수평이며 특히 본질적으로 수평의 힌지들을 통해 서포트에 연결된 상부벽을 또한 포함한다. 이 벽은 다음에 수평의 상부 기준 평면을 형성할 수 있다. 이 벽은 옵션이며 도 2에는 도시되어 있지 않다. 이러한 벽은 어셈블리들을 통해서 스트랩을 어셈블리들에 용접할 수 있게 하는 가능성을 부여하기 위하여 개방될 수 있다.
도 2에 도시된 툴의 작동 원리는 다음과 같다. 개별적인 어셈블리가 각 기부에 위치된다. 그 다음에 기부들은 서로를 향해 병진 이동된다. 양 기부의 서포트들과 트레이들은 서로 더욱 가까워지며, 기부 상에 위치한 어셈블리들도 서로 더욱 가까워진다. 어셈블리들이 서로 접촉할 때, 각 기부의 서포트들은 어셈블리들이 서로에 대해 적절히 납작해지는 것을 보장하는 가능성을 부여한다. 스트랩은 어셈블리들 상에 위치되고, 다음에 어셈블리와 결합된다. 옵션으로, 트레이들은 어셈블리들을 이동시키기 위한 푸셔(205)에 의해 수직으로 병진 이동되고 어셈블리들과 스트랩 사이의 적절한 접촉 및 스트랩과 어셈블리들의 향상된 용접을 보장하기 위하여 스트랩은 상부 기준 평면을 향해 어셈블리들 상에 놓이도록 세팅된다. 물론 어셈블리들 각각은 어셈블리에 특정된 별개의 높이만큼 이동될 수 있다.
3.2. 제2 실시예의 툴
도 3, 도 4 및 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 모듈을 제조하기 위한 다른 툴이 도시되어 있다. 이 툴은 단독으로 또는 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 툴과 조합으로 사용될 수 있고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 톨에 의해 형성된 쌍이 제2 실시예에 따른 툴에 배치되며 이에 대해서는 이후에 설명될 것이다.
툴을 개략적으로 도시한 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 툴은 각각 복수의 트레이(303)를 포함하고 있는 두 개의 프레임(301, 302)으로 이루어진 서포트를 포함한다. 이들 프레임(301, 302)은:
- 두 프레임들이 그들 사이에 모듈의 배선(wiring)의 통과를 허용하기 위해 서로 떨어져 있는 분리 위치와,
- 프레임들이 서로 접촉하는 밀착 위치 사이에서, 서로에 대해 병진 이동할 수 있다.
각 트레이(303)는 개별적인 어셈블리를 수용하도록 의도된 것이다. 각 트레이(303)는 종방향 축선과 실질적으로 평행한 방향을 따라 관련 어셈블리의 이동을 허용하도록 수직으로 병진 이동할 수 있다.
툴은 프레임들 중의 적어도 하나에 위치된 푸셔(304)들을 또한 포함한다. 각 푸셔(304)는 휴지 위치와 기준 평면에 대해 어셈블리들을 푸시하도록 어셈블리들에 힘 F을 적용하기 위해 어셈블리들 중의 하나와 푸셔(304)가 접촉하는 힘 적용 위치 사이에서 회전 이동할 수 있고, 기준 평면 P0은 도 3에 점선으로 도시되고 도면과 수직인 평면으로 연장하며, 힘 F은 상기 평면에 수직이다.
툴은 본질적으로 수평 축선을 갖는 힌지(307)들에 의해 서포트에 결합된 뚜껑(306)을 또한 포함하고, 뚜껑은 프레임(301, 302)들과 중첩되지 않는 분리 위치와 본질적으로 수평의 상부 기준 평면을 형성하도록 서포트의 프레임들과 중첩되는 위치 사이에서 이동 가능하다. 이를 위해 힌지(307)들은 어셈블리들이 서포트의 개별적인 트레이(303)에 배치될 때 저장 어셈블리들의 높이보다 위에 위치된다.
도 5a 내지 도 5d는 이 실시예에 따른 툴의 제2 실시예의 변경예를 도시하며, 여기에서 도 3 및 도 4와 같은 방식으로 동일한 도면 부호들이 표시된다. 이 도면들에서, 기준 평면들은 모듈의 단부에서 연장한 평면 P1 및 밀착 위치에서 양 프레임(301, 302)의 접촉 라인에 배치된 수직 평면 P2이다.
평면 P1을 구체화하기 위하여, 툴은 어셈블리들이 접촉하게 되는 평면 P1에 배치된 수평의 접촉 벽들에 상응하는 기계식 접촉 수단(308)을 포함한다. 기계식 접촉 수단(308)에 대해 어셈블리들을 푸시하기 위하여, 툴은 평면 P1과 반대쪽의 툴의 단부에 배치된 본질적으로 수평의 푸셔(304A)들을 포함한다. 푸셔(304A)들은 본질적으로 수평의 힘 FA에 따라, 접촉면(308)들에 대해 어셈블리들을 푸시하기 위해 평면 P1에 본질적으로 수직으로 연장한다. 툴은, 평면 P2에 배치되고 각 프레임(301, 302)과 연결된 푸시 암(304B)들을 또한 포함한다(도면에는 프레임(301)에 연결된 암들만이 도시되어 있다). 암들은 툴의 각 횡방향 단부에서 평면 P2에 대해 대칭으로 연장한다. 암들은 모듈의 각 횡방향 단부들에 배치된 수평 축선에 대해 회전 이동할 수 있고 도 5d에 도시된 바와 같이, 어셈블리들에 개별적인 푸시 힘 FB, FB'을 적용하도록 이들이 수직으로 있는 위치 근방에서 어셈블리들과 접촉할 것이다. 프레임(301, 320)들에 위치된 어셈블리들에 개별적으로 적용되는 푸시 힘 FB, FB'은 평면 P2에 대해 대칭이고, 이 평면에 대해 수직 즉 반대 방향의 본질적으로 수평이며 본질적으로 동일한 세기를 갖는다.
푸시 암(304B)들은 어셈블리들에 수직 성분을 갖는 힘을 또한 적용할 수 있지만, 이 성분은 어셈블리에 대한 서포트의 반작용에 의해서 보상되며 어셈블리의 이동을 방해하지 않는다. 툴의 각 단부에서 어셈블리에 적용되는 힘들은 동일하며, 어셈블리들은 기준 평면 P2에서 함께 결합한다.
앞서 설명한 바와 같이 평면 P2가 모듈의 대칭 평면인 구성이 유리하지만, 모듈의 한쪽에만 푸시 힘을 적용하고 서포트의 반대쪽(평면 P0 처럼)에 기준 평면 P2을 배치하는 것이 가능하다는 것을 유의해야 한다.
툴은, 프레임(301, 302)에 고정되고 도 5c에 알 수 있는 바와 같이 어셈블리들을 서로 연결하기 위한 연결 스트랩(6)을 수용하도록 의도된 복수의 클리어런스(315)를 갖고 있는 마스크(314)를 위치 결정하기 위한 수단(312)을 또한 포함한다. 마스크(314)는 기준 평면 P1, P2에 대해 스트랩들의 고정 위치를 얻을 수 있는 가능성을 부여한다. 더욱이, 툴은 스트랩들과 연결되고 따라서 또한 마스크에 위치되며 모듈의 출력 단자(6B)를 유지하기 위한 수단(309)을 포함한다. 이 수단(309)은 출력 단자(6B)와 접촉하게 의도된 접촉면으로 구성되고, 그 위치는 접촉 벽(308)의 위치를 감안하여 완전하게 결정된다. 설명한 바와 같이, 스트랩이 모듈에 배치되는 어셈블리들의 특성과 무관하게 한번에 단일 어셈블리에만 중첩될 수 있도록 스트랩의 형상은 어셈블리들의 제조 허용 공차에 따라 선택된다. 도 5c에 잘 나타낸 바와 같이, 스트랩은 두 개의 어셈블리들과 각각 연결된 두 개의 강성부(62A, 62B)와 두 개의 강성부들의 중간에 배치되며 강성부들의 두께보다 얇은 두께를 갖는 변형 가능부(64)를 포함한다.
툴은, 임의 지점에서 뚜껑(306)과 프레임(301, 302) 사이의 거리를 일정하게 유지하고 상부 기준 평면 P3의 정확한 위치 결정을 유지하기 위하여, 도 5d에서 볼 수 있으며 특히 뚜껑과 서포트에 각각 고정되고 부가적인 수단(뚜껑의 구멍(307) 및 서포트의 핀(319))과 함께 작동하도록 의도된 상부 기준 평면 P3를 형성하는 뚜껑(306)의 위치를 유지하기 위한 수단을 또한 포함한다. 뚜껑(306)은, 뚜껑(306)이 폐쇄될 때 스트랩들이 도달하도록 허용하기 위한 가공된 개구부(320)들을 포함한다는 것을 또한 유의해야 한다.
툴의 작동 원리는 다음과 같다.
유지 부재, 프레임들 및 푸셔들은 분리되고, 떨어져 있는 휴지 위치들에 개별적으로 이동된다.
어셈블리들이 서포트의 트레이들에 위치된다. 스트랩들은 유지 부재의 위치에 배치된다.
일단, 모듈의 배선이 완성되면 프레임들은 그 밀착 위치로 이동된다. 푸셔들이 작동하며 두 프레임(301, 302)의 어셈블리들이 평면 P2에서 접촉하고 어셈블리들이 평면 P1에 상응하는 접촉면(308)에 대해 접촉할 때까지, 푸셔(304B)를 위한 회전 이동 및 푸셔(304A)를 위한 병진 이동으로, 어셈블리들을 향해 푸셔들이 이동한다. 따라서, 푸셔들은 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 하는 힘 FA, FB, FB'을 어셈블리에 적용한다. 어셈블리들이 함께 납작해지면, 도 5c에 도시된 바와 같이 스트랩들이 위치된 위치에서 툴의 위치 결정 수단(312)에 마스크(314)가 세팅된다. 그 다음에 출력 단자(6B)가 상응하는 지지 수단(309)에 대해 접촉하게 된다.
뚜껑(306)은 수평 기준 평면 P3를 형성하기 위하여 규정된 높이에서 어셈블리들의 위에 위치하도록 회전 이동된다. 다음에, 뚜껑(306)에 대해 어셈블리들과 스트랩(6)들을 납작하게 하기 위하여 서포트의 트레이(303)들이 수직으로 이동된다. 만약 동일한 쌍에 속하는 어셈블리들이 동일한 높이에 있지 않다면, 어셈블리들에 배치된 스트랩(6)이 뚜껑(306)에 대해 양호하게 납작해지도록 어셈블리들의 아래에 이미 용접된 스트랩들이 스트랩의 부분(64)에서 약간 구부러질 수 있다. 최종적으로, 뚜껑에 만들어져 있는 가공된 개구부(320)들을 이용하여 스트랩(6)들이 어셈블리들에 용접된다. 상부 기준 평면 P3에 대해 스트랩들이 납작해지기 때문에 스트랩의 표면 및 어셈블리의 관련된 표면들은 평행하며, 이것은 양호한 용접 품질을 보증한다
4. 결론
위에서 설명한 방법 및 툴을 사용함으로써, 치수의 편차가 큰 어셈블리들로부터 모듈을 제조하는 것이 가능하다.
종래 기술의 제조 방법으로는, 모듈을 제조하기 위한 다른 어셈블리들의 치수와 차이가 큰 어셈블리는 사용될 수 없었다.
명세서에서 설명한 신규한 교시 내용으로부터 실질적으로 벗어나지 않고, 전술한방법, 툴 및 모듈에 대한 많은 변경이 이루어질 수 있다는 것을 독자는 이해할 것이다.
그러므로, 이러한 타입의 모든 변경은 청구범위의 범주 내에 포함되는 것이다.
Claims (20)
- 전기 에너지 저장 어셈블리(5)들을 포함하는 전기 에너지 저장 모듈을 제조하는 방법으로서, 각 어셈블리는 외부 커버(1, 2) 및 외부 커버 안에 위치된 전기 에너지 저장 요소를 포함하며, 상기 방법은:
- 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리들 사이에 개재되도록 적어도 하나의 어셈블리의 커버(1) 둘레에 적어도 하나의 절연 슬리브(3)를 세팅하는 단계(10)로, 상기 적어도 하나의 슬리브는 적어도 하나의 어셈블리의 커버를 적어도 부분적으로 덮으며,
- 어셈블리들의 종방향 축선(4)들이 서로 실질적으로 평행하게 연장하도록 서포트에 각 어셈블리의 단부들 중의 하나를 배치하는 단계(20, 120),
- 어셈블리들의 종방향 축선들에 실질적으로 직각인 방향을 따라 어셈블리들에 적어도 하나의 힘(F, FA, FB, FB')을 적용하는 단계(30, 130)로, 상기 적어도 하나의 힘은 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 하며,
- 상기 어셈블리들을 전기적으로 연결하기 위하여 어셈블리들에 적어도 하나의 전도성 스트랩(6)을 위치 결정하는 단계(40, 140)로, 상기 적어도 하나의 전도성 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선들의 방향과 평행한 방향을 포함하는 서포트의 적어도 하나의 기준 평면(P0; P1; P2)에 대해 미리 결정되며,
- 어셈블리들에 적어도 하나의 스트랩을 연결, 특히 용접에 의해 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항에 있어서,
스트랩의 위치가 어셈블리들의 실제 위치들과 무관하도록 어셈블리들을 배치하는 단계 이전에 적어도 하나의 스트랩의 위치가 규정되는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
기준 평면(P0; P1, P2)은 어셈블리들의 어떠한 종방향 축선들도 포함하지 않으며, 힘을 적용하는 단계는 어셈블리들을 서로에 대해 그리고 모듈의 기준 평면에 대해 납작하게 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
어셈블리들은 적어도 두 개의 기준 평면(P1, P2)들에 대해 납작해지며, 기준 평면들은 서로 직각이며, 기준 평면들 중의 적어도 하나(P2)는 바람직하게는 어셈블리들의 대칭의 평면인 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
배치하는 단계 동안에 각 슬리브(3)는 개별적인 커버(1)의 단부들 중의 하나를 덮도록 위치되고, 배치하는 단계는 인접한 어셈블리들의 슬리브들이 나란히 위치된 어셈블리들의 양쪽 종방향 단부들에 배치되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
별개의 방향들의 적어도 두 힘(FA, FB, FB')들이 어셈블리들의 종방향 축선들과 수직인 평면에 적용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 스트랩을 위치 결정하는 단계는:
- 상기 기준 평면(P1, P2)과 관련하여 미리 결정된 위치에서 지지 마스크(314) 상에 적어도 하나의 스트랩을 배치하는 단계, 및
- 서포트를 위치 결정하는 수단에 지지 마스크를 부착하는 단계로 구성되는 하위 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
연결하는 단계는, 어셈블리들이 적어도 하나의 스트랩에 대해 지탱되도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리, 특히 각 어셈블리를 이동시키는 것으로 구성된 하위 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항에 있어서,
어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리를 이동시키는 것으로 구성된 하위 단계 동안에, 스트랩들이 서포트에 배치된 어셈블리들의 종방향 축선들과 본질적으로 직각인, 소위 서포트의 직각의 기준 평면(P3)에 대해 지탱되도록 어셈블리들과 스트랩들이 이동되는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
배치 단계 전에 어셈블리들의 기본 쌍들을 생성하는 단계를 또한 포함하며, 상기 기본 쌍들을 생성하는 단계는:
a) 어셈블리들의 종방향 축선들이 서로 실질적으로 평행하게 연장하도록 두 개의 어셈블리를 위치 결정하는 단계(20),
b) 두 개의 어셈블리들을 서로에 대해 푸시하는 단계(30),
c) 두 개의 어셈블리들에 연결 스트랩을 설치하고 용접하는 단계(40),
d) 복수의 기본 쌍들을 얻기 위해 상기 a) 내지 d) 단계들을 반복하는 단계로 구성된 하위 단계들을 포함하고,
어셈블리들을 배치하는 단계(50)는 각 기본 쌍의 연결 스트랩이 서포트와 접촉하도록 각 기본 쌍의 연결 스트랩에 용접된 단부를 서포트에 배치하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 청구항 8과 조합한 선행 청구항에 있어서,
종방향 축선들을 따라 어셈블리들을 이동하는 단계 동안에, 반대쪽 종방향 단부에 배치된 스트랩이 직각의 기준 평면(P3)으로 지지되도록 어셈블리들의 쌍에 연결된 스트랩(6)이 변형되며, 이를 위해 바람직하게는 스트랩은 어셈블리들과 연결되는 두 개의 강성부(62A, 62B) 및 강성부들 사이에 연장된 변형 허용부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 선행 청구항에 있어서,
기본 쌍들을 생성하는 단계 동안에, 설치하고 용접하는 단계(40)로 구성된 하위 단계는, 어셈블리들이 연결 스트랩에 대해 지탱되고, 옵션으로 스트랩이 종방향 축선들과 직각인 기준 평면과 접촉하도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리 특히 각 어셈블리를 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 12 중 한 항에 따른 전기 에너지 저장 모듈을 제조하는 방법을 적용하기 위한 제조 툴(200, 300)로서, 이 모듈은 전기 에너지 저장 어셈블리(5)들을 포함하며, 각 어셈블리는 외부 커버(1, 2) 및 외부 커버 안에 위치된 전기 에너지 저장 요소를 포함하며, 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리들 사이에 개재되도록 적어도 하나의 절연 슬리브(3)가 어셈블리들 중의 적어도 하나의 외부 커버(1) 둘레에 세팅되며, 상기 툴은:
- 어셈블리들의 종방향 축선(4)들이 서로 실질적으로 평행하게 연장하도록 각 어셈블리의 단부들 중의 하나를 배치하기 위한 적어도 하나의 서포트(203; 301, 302),
- 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 직각인 방향을 따라 어셈블리들에 적어도 하나의 힘(F, FA, FB, FB')을 적용하기 위한 적어도 하나의 힘 적용 기구(204; 304; 304A, 304B)를 포함하며, 적어도 하나의 힘은 어셈블리들을 서로에 대해 납작하게 하는 것을 특징으로 하는 툴. - 선행 청구항에 있어서,
툴은 상기 어셈블리들에 전기적으로 연결하기 위하여 어셈블리들에 적어도 하나의 전도성 스트랩(6)을 위치 결정하기 위해, 서포트에 고정된 위치 결정 수단(312)을 또한 포함하며, 적어도 하나의 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선들과 평행한 방향을 포함하는 서포트의 적어도 하나의 평면(P0, P1, P2)에 대해 미리 결정되는 것을 특징으로 하는 툴. - 선행 청구항들 중 한 항에 있어서,
서포트는 적어도 두 개의 트레이(203, 303)들을 포함하고, 각 트레이는 개별적인 어셈블리를 수용하도록 의도된 것이며, 적어도 하나의 트레이 특히 각 트레이는 어셈블리들이 적어도 하나의 전도성 스트랩(6)에 대해 지탱되도록 그리고 옵션으로 스트랩이 종방향 축선들과 직각인 기준 평면과 접촉하도록 어셈블리들의 종방향 축선들과 실질적으로 평행한 방향을 따라 적어도 하나의 어셈블리 특히 각 어셈블리를 이동시키기 위해 병진 이동가능한 것을 특징으로 하는 툴. - 선행 청구항에 있어서,
적어도 하나의 트레이 특히 각 트레이는 적어도 하나의 어셈블리 특히 각 어셈블리를 다른 어셈블리들에 대해 납작하게 하기 위하여 어셈블리들의 종방향 축선들과 직각인 방향을 따라 병진 이동가능한 것을 특징으로 하는 툴. - 4개의 선행 청구항들 중 한 항에 있어서,
서포트는 각각 적어도 하나의 어셈블리를 수용하도록 의도한 두 개의 프레임(301, 302)으로 구성되며, 상기 프레임들은:
- 프레임들의 사이로 모듈의 배선이 통과할 수 있도록 프레임들이 서로 떨어져 있는 분리 위치와,
- 프레임들이 서로 접촉하는 밀착 위치 사이에서 서로에 대해 병진 이동가능한 것을 특징으로 하는 툴. - 전기 에너지 저장 어셈블리들을 포함하는 전기 에너지 저장 모듈로서, 각 어셈블리(5)는 외부 커버(1) 및 외부 커버 안에 위치된 전기 에너지 저장 요소를 포함하며, 상기 모듈은:
- 슬리브가 인접한 각 쌍의 어셈블리들 사이에 개재되도록 어셈블리들 중의 적어도 하나의 커버 둘레에 적어도 하나의 절연 슬리브(3);
- 상기 어셈블리들을 전기적으로 연결하기 위하여 어셈블리들 상의 적어도 하나의 전도성 스트랩(6)을 또한 포함하며,
상기 적어도 하나의 슬리브는 어셈블리의 외부 커버를 적어도 부분적으로 덮으며, 각 슬리브가 인접한 어셈블리들 중의 적어도 하나와 접촉하도록 어셈블리들은 서로에 대하여 납작해지며,
상기 적어도 하나의 스트랩의 위치는 어셈블리들의 종방향 축선들과 평행한 적어도 하나의 방향을 포함하는 적어도 하나의 기준 평면(P1, P2)에 대해 미리 결정되고, 상기 스트랩은 종방향으로 연장하는 부품이고 두 개의 강성부(62A, 62B)들 사이에 변형 허용부(64)를 포함하며, 각 강성부는 어셈블리(5)에 개별적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 모듈. - 선행 청구항에 있어서,
적어도 하나의 스트랩의 위치는 모듈의 어셈블리들의 실제 위치와 무관한 것을 특징으로 하는 모듈. - 2개의 선행 청구항들 중 한 항에 있어서,
모듈은 어셈블리들이 그 안에 삽입되는 케이싱을 또한 포함하고, 케이싱은 적어도 하나의 벽과 바닥을 포함하며, 적어도 하나의 기준 평면은 케이싱의 상기 벽 또는 케이싱의 벽들 중의 적어도 하나와 관련하여 규정되는 것을 특징으로 하는 모듈.
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