KR20160147149A - 울트라 커패시터 및 울트라 커패시터 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 에너지를 저장하기 위한 베어셀(3), 상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 셀케이스(2), 및 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소하기 위해 상기 셀케이스(2)를 관통하여 형성되는 복수개의 방열공(21)을 포함하는 울트라 커패시터 및 울트라 커패시터 모듈에 관한 것이다.

Description

울트라 커패시터 및 울트라 커패시터 모듈{Ultra Capacitor and Ultra Capacitor Module}
본 발명은 전기 에너지를 저장하기 위한 울트라 커패시터 및 울트라 커패시터 모듈에 관한 것이다.
울트라 커패시터(Ultra Capacitor)는 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로, 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)라고도 한다.
이러한 울트라 커패시터는 높은 효율, 반영구적인 수명, 및 빠른 충방전 특성을 가지고 있어, 이차전지의 약점인 짧은 사이클과 순간 고전압 문제를 보완할 수 있는 에너지 저장장치로서 시장을 형성하고 있다.
이와 같은 장점을 바탕으로, 울트라 커패시터는 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 모바일 디바이스의 보조 전원으로서뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기자동차, 하이브리드 자동차, 태양전지용 전원장치, 야간 도로 표시등, 무정전 전원장치(UPS, Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로도 많이 이용되고 있다.
이러한 울트라 커패시터를 단위셀로 하여 복수개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성한 것이 울트라 커패시터 모듈이다.
도 1은 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈에 대한 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈에 있어서 열 방출 간섭을 설명하기 위한 개념적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈(100)은 울트라 커패시터(110), 부스바(Busbar)(120), 및 모듈케이스(130)를 포함한다.
상기 울트라 커패시터(110)는 활성탄소(Activated Carbon)가 코팅된 알루미늄 집전체와 분리막(Separator)이 원형으로 권취된 베어셀(111, 도 2에 도시됨), 상기 베어셀(111)에 결합된 복수개의 터미널(112, 도 1에 도시됨), 및 상기 베어셀(111)을 수납하는 셀케이스(113, 도 2에 도시됨)를 포함한다. 상기 베어셀(111)은 상기 셀케이스(113)의 내부에 수납되어 외부와 격리된다.
상기 부스바(120)는 상기 터미널(112)들을 통해 상기 베어셀(111)에 전기적으로 연결된다. 상기 부스바(120)는 볼트의 체결을 이용하여 상기 터미널(112)에 연결되도록 고정된다. 상기 부스바(120)는 복수개의 울트라 커패시터(110)들을 서로 전기적으로 연결한다.
상기 모듈케이스(130)는 상기 부스바(120)에 의해 전기적으로 연결된 울트라 커패시터(110)들을 수납한다. 상기 울트라 커패시터(110)들은 상기 모듈케이스(130)의 내부에 수납되어 외부와 격리된다.
여기서, 상기 울트라 커패시터(110)는 작동 과정에서 상기 베어셀(111)에서 발생하는 열에 의해 온도가 상승하게 되는데, 아레니우스 식에 따르면 온도가 허용 온도 이상으로 상승하면 상기 베어셀(111)에 대한 사용 수명이 단축되는 것으로 알려져 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈(100)은 상기 베어셀(111)이 상기 셀케이스(113)의 내부에 수납되고, 이러한 울트라 커패시터(110)가 상기 모듈케이스(130)의 내부에 수납되므로, 상기 베어셀(111)에서 발생하는 열을 해소하기 어렵다. 특히, 도 2에 도시된 바와 같이 내측에 위치한 울트라 커패시터(110)는, 주변에 위치한 다른 울트라 커패시터(110)들에 둘러싸여서 열 방출 간섭으로 인해 다른 울트라 커패시터(110)들에 비해 더 큰 온도로 상승하게 된다. 즉, 내측에 위치한 울트라 커패시터(110)에는 상대적으로 더 큰 열 피로도가 작용하게 된다.
따라서, 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈(100)은 작동 과정에서 상기 울트라 커패시터(110)가 허용 온도 이상으로 높아짐에 따라 상기 베어셀(111)에 대한 사용 수명이 단축되는 문제가 있다. 또한, 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈(100)은 일부 울트라 커패시터(110)가 사용 수명에 도달하면 해당 울트라 커패시터(110)에 대한 교체, 수리 등과 같은 유지 보수 작업이 요구되므로, 잦은 유지 보수 작업으로 인해 가동률이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 작동 과정에서 베어셀로부터 발생하는 열에 의한 온도 상승을 감소시킬 수 있는 울트라 커패시터 및 울트라 커패시터 모듈을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 울트라 커패시터는 전기 에너지를 저장하기 위한 베어셀(3); 및 상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 셀케이스(2)를 포함할 수 있다. 상기 셀케이스(2)는 상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 수납홈(22), 상기 수납홈(22)에 수납된 베어셀(3)을 지지하기 위한 지지부(23), 및 상기 수납홈(22)에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소하기 위해 상기 지지부(23)를 관통하여 형성되는 방열공(21)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 울트라 커패시터는 전기 에너지를 저장하기 위한 베어셀(3); 상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 셀케이스(2); 및 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소하기 위해 상기 셀케이스(2)를 관통하여 형성되는 복수개의 방열공(21)을 포함할 수 있다. 상기 베어셀(3)은 곡률중심이 제1방향으로 이격된 위치에 위치하는 제1벤딩부(3a), 및 곡률중심이 상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향으로 이격된 위치에 위치하는 제2벤딩부(3b)를 포함하되, 상기 제1벤딩부(3a)와 상기 제2벤딩부(3b)가 연속적으로 반복되도록 병풍접기 방식으로 굽어지는 형태로 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다.
본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈은 복수개의 열을 이루도록 설치되는 복수개의 울트라 커패시터(1); 및 제1열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1) 및 상기 제1열과 상이한 제2열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)를 서로 전기적으로 연결하기 위한 부스바(11)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 베어셀에서 발생하는 열을 해소하여 작동 과정에서 베어셀로부터 발생하는 열에 의한 온도 상승을 감소시킬 수 있도록 구현됨으로써, 베어셀에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 베어셀에 대한 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 모듈화된 상태에서 주변이 막히더라도 베어셀에서 발생하는 열을 해소할 수 있도록 구현됨으로써, 유지 보수 작업에 대한 주기를 늘릴 수 있고, 이로 인해 가동률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈에 대한 사시도
도 2는 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈에 있어서 열 방출 간섭을 설명하기 위한 개념적인 평면도
도 3은 본 발명에 따른 울트라 커패시터의 개략적인 결합 사시도
도 4는 본 발명에 따른 울트라 커패시터의 개략적인 분해 사시도
도 5는 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 도 4의 I-I 선을 기준으로 하는 셀케이스의 개략적인 단면도
도 6은 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 도 4의 Ⅱ-Ⅱ 선을 기준으로 하는 베어셀의 개략적인 단면도
도 7은 본 발명에 따른 울트라 커패시터를 도 4의 I-I 선을 기준으로 나타낸 개략적인 단면도
도 8은 도 6의 A 부분에 대한 확대도
도 9는 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 베어셀에 대한 개략적인 분해 사시도
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 베어셀이 병풍접기 방식으로 굽어지는 과정을 설명하기 위한 개념도
도 12는 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 접속부를 설명하기 위한 개략적인 사시도
도 13은 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 셀케이스의 제1측벽을 확대하여 나타낸 개략적인 사시도
도 14는 본 발명에 따른 울트라 커패시터에 있어서 셀케이스의 제2측벽을 확대하여 나타낸 개략적인 사시도
도 15는 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈에 있어서 복수개의 울트라 커패시터가 복수개의 열을 이루며 적층된 모습을 나타낸 개념도
이하에서는 본 발명에 따른 울트라 커패시터의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 셀케이스(2), 및 전기 에너지를 저장하기 위한 베어셀(3)을 포함한다. 상기 베어셀(3)은 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된다. 상기 셀케이스(2)에는 방열공(21)이 형성된다. 상기 방열공(21)은 상기 셀케이스(2)를 관통하여 형성됨으로써, 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소한다.
예컨대, 냉각매체가 상기 방열공(21)을 통과하면서 상기 셀케이스(2)를 냉각시킴에 따라 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소할 수 있다. 상기 냉각매체는 상기 셀케이스(2)의 주변에 위치한 공기일 수 있다.
예컨대, 상기 방열공(21)에 위치한 공기가 상기 베어셀(3)에서 발생하는 열에 의해 온도가 높아짐에 따라 상승하여 상기 방열공(21)으로부터 배출됨으로써, 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 방열공(21)을 통해 상기 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소할 수 있도록 구현됨으로써, 작동 과정에서 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열에 의한 온도 상승을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 작동 과정에서 상기 베어셀(3)이 허용 온도 이상으로 높아지는 것을 방지함으로써, 종래 기술과 대비할 때 상기 베어셀(3)에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있고, 상기 베어셀(3)에 대한 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 모듈화된 상태에서 주변이 막히더라도, 상기 방열공(21)을 통해 상기 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 유지 보수 작업에 대한 주기를 늘림으로써 가동률을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 상기 셀케이스(2) 및 상기 베어셀(3)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 셀케이스(2)는 내부에 상기 베어셀(3, 도 4에 도시됨)을 수납한다. 상기 셀케이스(2)는 상기 베어셀(3)을 수납할 수 있도록 내부가 비어 있는 형태로 형성된다.
상기 셀케이스(2)는 상기 방열공(21, 도 4에 도시됨)을 포함한다. 상기 방열공(21)은 상기 셀케이스(2)를 관통하여 형성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 방열공(21)을 통해 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 방열공(21)을 통과하는 냉각매체를 통해 상기 셀케이스(2)를 냉각시킴으로써, 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소할 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 방열공(21)에 위치한 공기가 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열에 의해 가열됨에 따라 상승하여 상기 방열공(21)으로부터 배출됨으로써, 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소할 수 있다.
상기 셀케이스(2)는 상기 방열공(21)을 복수개 포함할 수 있다. 상기 방열공(21)들은 서로 이격된 위치에서 상기 셀케이스(2)를 관통하도록 형성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 방열공(21)들을 통해 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소하기 위한 면적을 늘릴 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 복수개의 방열공(21)들을 통해 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에 대한 부분적인 온도 편차를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 베어셀(3)에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 상기 베어셀(3)에 대한 유지 보수 작업에 대한 주기를 늘림으로써 가동률을 향상시킬 수 있다.
상기 셀케이스(2)는 상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 수납홈(22, 도 4에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 셀케이스(2)는 상기 수납홈(22)에 의해 내부가 비어 있는 형태로 형성된다. 상기 셀케이스(2)는 내구성, 열전도성, 및 내부식성이 강한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 셀케이스(2)는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸로 형성될 수 있다. 한편, 상기 베어셀(3)에서 발생하는 열이 상기 방열공(21)을 통해 해소될 수 있으므로, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 셀케이스(2)가 플라스틱 등과 같은 폴리머로 형성될 수도 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 알루미늄 또는 스테리인레스 스틸을 이용하는 것과 대비할 때, 상기 셀케이스(2)에 대한 제조의 용이성을 향상시킬 수 있고, 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 도시되지 않았지만, 상기 셀케이스(2)의 내부에는, 상기 수납홈(22)에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 가스를 외부로 배출시키기 위한 벤트 밸브(Vent Valve)가 설치될 수 있다.
상기 셀케이스(2)는 상기 베어셀(3)을 지지하기 위한 지지부(23, 도 4에 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 지지부(23)는 상기 수납홈(22)에 위치하도록 형성되어서 상기 셀케이스(2)의 내부에 위치한다. 이에 따라, 상기 베어셀(3)은 상기 셀케이스(2)의 내면 및 상기 지지부(23)의 외면 사이에 위치하도록 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된다. 상기 방열공(21)은 상기 지지부(23)를 관통하여 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)을 상기 셀케이스(2)의 외부로부터 격리시킬 수 있음과 동시에 상기 지지부(23)에 형성된 방열공(21)을 통해 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소할 수 있도록 구현된다.
상기 지지부(23)는 상기 수납홈(22)에서 서로 이격되게 배치되는 복수개의 지지부재(231)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 셀케이스(2)는 상기 방열공(21)이 상기 지지부재(231)들 각각을 관통하도록 상기 방열공(21)을 복수개 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 방열공(21)들을 통해 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소하기 위한 면적을 늘림으로써, 상기 베어셀(3)에 대한 부분적인 온도 편차를 줄일 수 있다. 상기 지지부재(231)들은 각각 상기 셀케이스(2)의 후방부(2a, 도 4에 도시됨)으로부터 상기 셀케이스(2)의 전방부(2b, 도 4에 도시됨) 쪽으로 돌출되게 형성될 수 있다. 상기 지지부재(231)들은 상기 후방부(2a) 및 상기 전방부(2b)이 서로 이격된 거리와 동일한 길이로 돌출되게 형성될 수 있다. 상기 지지부재(231)들은 상기 후방부(2a) 및 상기 전방부(2b)이 서로 이격된 거리에 비해 짧은 길이로 돌출되게 형성될 수도 있다. 도 4에는 상기 셀케이스(2)가 9개의 지지부재(231)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 셀케이스(2)는 2개 이상 8개 이하, 또는 10개 이상의 지지부재(231)를 포함할 수도 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 지지부재(231)들은 각각 만곡부재(2311, 도 4에 도시됨) 및 가이드부재(2312, 도 4에 도시됨)를 포함할 수 있다.
상기 만곡부재(2311)는 곡면을 이루며 형성된다. 상기 만곡부재(2311)는 곡률중심이 상기 가이드부재(2312) 쪽에 위치하도록 곡면을 이루며 형성될 수 있다. 상기 만곡부재(2311)는 곡면을 이루면서 상기 셀케이스(2)의 후방부(2a, 도 4에 도시됨)으로부터 돌출되게 형성될 수 있다. 상기 베어셀(3)은 상기 만곡부재(2311)에 지지되도록 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 상기 베어셀(3)은 상기 만곡부재(2311)를 따라 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다.
상기 가이드부재(2312)는 상기 만곡부재(2311)에 연결되게 형성된다. 상기 가이드부재(2312)는 상기 만곡부재(2311)로부터 크기가 감소되는 형태로 형성된다. 상기 가이드부재(2312)는 끝단이 첨단(尖端)을 이루도록 상기 만곡부재(2311)로부터 크기가 감소되는 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 가이드부재(2312)는 상기 만곡부재(2311)로부터 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다. 상기 가이드부재(2312)의 폭은, 폭방향(WD축 방향)을 기준으로 하는 크기를 의미한다. 상기 폭방향(WD축 방향)은 상기 수납홈(22)에서 상기 지지부재(231)들이 서로 이격되게 배치되는 방향에 평행한 방향이다. 상기 가이드부재(2312)는 상기 만곡부재(2311)로부터 연장되면서 점차 폭이 좁아져서 끝단이 첨단을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 가이드부재(2312)는 상기 셀케이스(2)의 후방부(2a)으로부터 돌출되게 형성될 수 있다. 상기 베어셀(3)은 상기 가이드부재(2312)에 지지되도록 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 상기 가이드부재(2312) 및 상기 만곡부재(2311)는 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 지지부(23)는 서로 다른 방향을 향하도록 배치되는 지지부재(231)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 지지부(23)는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 반대되는 방향을 향하도록 배치되는 제1지지부재(231a) 및 제2지지부재(231b)를 포함할 수 있다.
상기 제1지지부재(231a)는 곡면을 이루며 형성되는 제1만곡부재(2311a), 및 상기 제1만곡부재(2311a)에서 제1방향(B 화살표 방향)을 향할수록 크기가 감소되는 형태로 형성되는 제1가이드부재(2312a)를 포함한다. 예컨대, 상기 제1가이드부재(2312a)는 상기 제1만곡부재(2311a)에서 상기 제1방향(B 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1가이드부재(2312a)는 상기 제1만곡부재(2311a)에서 상기 제1방향(B 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아져서 끝단이 첨단을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(231a)에는 상기 방열공(21)이 형성된다. 상기 제1지지부재(231a)를 관통하여 형성되는 방열공(21)은, 상기 제1지지부재(231a)와 대략 일치하는 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2지지부재(231b)는 곡면을 이루며 형성되는 제2만곡부재(2311b), 및 상기 제2만곡부재(2311b)에서 제2방향(C 화살표 방향)을 향할수록 크기가 감소되는 형태로 형성되는 제2가이드부재(2312b)를 포함한다. 상기 제2방향(C 화살표 방향)은 상기 제1방향(B 화살표 방향)에 대해 반대되는 방향이다. 예컨대, 상기 제2가이드부재(2312b)는 상기 제2만곡부재(2311b)에서 상기 제2방향(C 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2가이드부재(2312b)는 상기 제2만곡부재(2311b)에서 상기 제2방향(C 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아져서 끝단이 첨단을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제2지지부재(231b)에는 상기 방열공(21)이 형성된다. 상기 제2지지부재(231b)를 관통하여 형성되는 방열공(21)은, 상기 제2지지부재(231b)와 대략 일치하는 형태로 형성될 수 있다.
상기 지지부(23)는 상기 제1지지부재(231a) 및 상기 제2지지부재(231b)를 각각 복수개 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수납홈(22)에는 상기 제1지지부재(231a) 및 상기 제2지지부재(231b)가 교번하여 복수개가 배치될 수 있다. 상기 베어셀(3, 도 4에 도시됨)은 상기 제1지지부재(231a)들 및 상기 제2지지부재(231b)들을 따라 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다.
이 경우, 상기 제1가이드부재(2312a)들은 상기 제1방향(B 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 제2가이드부재(2312b)들은 상기 제2방향(C 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성되므로, 상기 제1지지부재(231a)들 및 상기 제2지지부재(231b)들 간에 서로 이격된 간격을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 셀케이스(2)에 더 많은 개수의 방열공(21)이 배치되도록 구현될 수 있으므로, 상기 방열공(21)들을 이용하여 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소시키기 위한 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 셀케이스(2)는 케이스본체(24) 및 커버본체(25)를 포함할 수 있다.
상기 케이스본체(24)는 일측이 개방되게 형성된다. 상기 케이스본체(24)는 상기 셀케이스(2)에서 상기 후방부(2a)를 이루는 면이 폐쇄되고, 상기 셀케이스(2)에서 전방부(2b)를 이루는 면이 개방되게 형성될 수 있다. 상기 베어셀(3)는 상기 케이스본체(24)의 개방된 일측을 통해 상기 케이스본체(24)에 수납될 수 있다. 상기 수납홈(22)은 상기 케이스본체(24)에 형성된다. 상기 케이스본체(24)는 상기 수납홈(22)을 둘러싸는 제1측벽(2c), 제2측벽(2d), 상벽(2e), 및 하벽(2f)을 포함할 수 있다. 상기 제1측벽(2c) 및 상기 제2측벽(2d)은 서로 마주보게 배치된 것이다. 상기 제1측벽(2c) 및 상기 제2측벽(2d)은 상기 폭방향(WD축 방향)으로 서로 이격되어 배치된다. 상기 상벽(2e) 및 상기 하벽(2f)은 서로 마주보게 배치된 것이다. 상기 상벽(2e) 및 상기 하벽(2f)은 각각 상기 제1측벽(2c) 및 상기 제2측벽(2d)에 연결되게 형성된다. 상기 케이스본체(24)에는 상기 지지부(23)가 형성될 수 있다.
상기 커버본체(25)는 상기 케이스본체(24)의 일측에 결합되어 상기 케이스본체(24)의 개방된 일측을 폐쇄한다. 상기 커버본체(25)는 상기 케이스본체(24)에 상기 베어셀(3)이 수납된 상태에서 상기 커버본체(25)에 결합된다. 이에 따라, 상기 베어셀(3)은 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된다. 상기 커버본체(25)는 레이저 또는 초음파 용접을 통해 상기 케이스본체(24)에 결합될 수 있다.
여기서, 상기 방열공(21)은 상기 케이스본체(24) 및 상기 커버본체(25)를 관통하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 냉각매체를 이용하여 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소하는 경우, 냉각매체는 상기 방열공(21)을 통해 상기 셀케이스(2)를 통과하면서 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소할 수 있다.
도 3 내지 도 7을 참고하면, 상기 베어셀(3)은 상기 셀케이스(3)에 수납된다. 상기 베어셀(3)은 전극소자라 불리는 것으로, 전기 에너지를 저장하기 위한 것이다.
상기 베어셀(3)은 곡률중심(O1, 도 6에 도시됨)이 제1방향(B 화살표 방향, 도 6에 도시됨)으로 이격된 위치에 위치하는 제1벤딩부(3a, 도 6에 도시됨), 및 곡률중심(O2, 도 6에 도시됨)이 제2방향(C 화살표 방향)으로 이격된 위치에 위치하는 제2벤딩부(3b, 도 6에 도시됨)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)는 서로 반대되는 방향으로 굽어지는 형태로 형성된다. 도 6에 표시된 곡률중심들(O1, O2)은 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b) 각각에서 임의의 점을 기준으로 한 곡률중심을 예시하여 표시한 것으로, 이로 인해 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b) 각각의 형태가 한정되지 않는다. 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)는 각각 원, 타원 등 다양한 형태로 굽어지는 형태로 형성될 수 있다.
상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a)의 곡률중심(O1)이 위치한 쪽, 및 상기 제2벤딩부(3b)의 곡률중심(O2)이 위치한 쪽에 각각 상기 지지부재(231, 도 7에 도시됨)들이 위치하도록 상기 수납홈(22, 도 7에 도시됨)에 수납될 수 있다. 이에 따라, 상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)가 상기 지지부재(231)들에 지지되어서 서로 반대되는 방향으로 굽어지는 형태로 유지될 수 있다. 이 경우, 상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)가 상기 지지부재(231)들을 감싸는 형태로 상기 수납홈(22, 도 5에 도시됨)에 수납될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 지지부재(231)들을 각각 관통하여 형성된 방열공(21, 도 7에 도시됨)들 및 상기 베어셀(3) 간에 이격된 거리를 감소시킴으로써, 상기 방열공(21)들을 이용하여 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소시키기 위한 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 상기 수납홈(22)에 상기 제1지지부재(231a, 도 7에 도시됨) 및 상기 제2지지부재(231b, 도 7에 도시됨)가 서로 이격되게 배치된 경우, 상기 베어셀(3)은 상기 곡률중심(O1)이 상기 제1방향(B 화살표 방향)으로 이격된 위치에 위치하도록 상기 제1만곡부재(2311a)를 따라 굽어진 후에 상기 곡률중심(O2)이 상기 제2방향(C 화살표 방향)으로 이격된 위치에 위치하도록 상기 제2만곡부재(2311b)를 따라 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 이 경우, 상기 제1벤딩부(3a)는 상기 제1만곡부재(2311a)를 따라 굽어지고, 상기 제2벤딩부(3b)는 상기 제2만곡부재(2311b)를 따라 굽어진다. 상기 베어셀(3)에서 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)를 연결하는 부분은, 상기 제1가이드부재(2312a) 및 상기 제2가이드부재(2312b) 사이에 위치하여 상기 제1가이드부재(2312a) 및 상기 제2가이드부재(2312b)에 지지될 수 있다.
이 경우, 상기 제1가이드부재(2312a)는 상기 제1방향(B 화살표 방향)을 향할수록 크기가 감소되는 형태로 형성되고, 상기 제2가이드부재(2312b)는 상기 제2방향(C 화살표 방향)을 향할수록 크기가 감소되는 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1가이드부재(2312a)는 상기 제1방향(B 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 제2가이드부재(2312b)는 상기 제2방향(C 화살표 방향)을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1지지부재(231a) 및 상기 제2지지부재(231b)는 상기 제1만곡부재(2311a) 및 상기 제2만곡부재(2311b)가 서로 부분적으로 중첩되는 위치에 위치하도록 서로 이격되게 배치될 수 있다. 따라서, 상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)가 서로 부분적으로 중첩되는 위치에 위치하도록 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 셀케이스(2)에 더 많은 개수의 방열공(21)이 배치되도록 구현되어서 상기 베어셀(3)에 대한 냉각 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 셀케이스(2)에 수납되는 베어셀(3)의 길이를 증대시킬 수 있도록 구현되어서 용량을 증대시킬 수 있다.
상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a)와 상기 제2벤딩부(3b)가 연속적으로 반복되도록 병풍접기 방식으로 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 이 경우, 상기 제1벤딩부(3a) 및 상기 제2벤딩부(3b)가 교번하여 복수개가 배치될 수 있다. 상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a)들 및 상기 제2벤딩부(3b)들이 상기 지지부재(231)들을 감싸는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 지지부재(231)들 각각을 관통하여 형성된 방열공(21)들이 상기 베어셀(3)의 서로 다른 부분에 위치되도록 구현됨으로써, 베어셀(3)에 대한 부분적인 온도 편차를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 베어셀(3)에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 상기 베어셀(3)에 대한 유지 보수 작업에 대한 주기를 늘림으로써 가동률을 향상시킬 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참고하면, 상기 베어셀(3)은 제1전극(31, 도 8에 도시됨), 상기 제1전극(31)에 반대되는 극성을 갖는 제2전극(32, 도 8에 도시됨), 및 상기 제1전극(31)과 상기 제2전극(32)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 상기 제1전극(31)과 상기 제2전극(32) 사이에 위치하는 사이분리막(33, 도 8에 도시됨)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1전극(31)이 양극(+)이면, 상기 제2전극(32)은 음극(-)이 된다. 반대로, 상기 제1전극(31)이 음극(-)이면, 상기 제2전극(32)은 양극(+)이 된다.
상기 제1전극(31)은 금속재질의 집전체(미도시) 상에 활성탄소(Activated Carbon)를 이용하여 형성된 제1활성물질층(311, 도 9에 도시됨), 및 상기 제1활성물질층(311)의 일측에 연결된 제1전극리드(312, 도 9에 도시됨)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1전극리드(312)는 상기 집전체에서 상기 제1활성물질층(311)이 형성되지 않은 영역으로 구성된다.
상기 제2전극(32)은 금속재질의 집전체(미도시) 상에 활성탄소를 이용하여 형성된 제2활성물질층(321, 도 9에 도시됨), 및 상기 제2활성물질층(321)의 일측에 연결된 제2전극리드(322, 도 9에 도시됨)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2전극리드(322)는 상기 집전체에서 상기 제2활성물질층(321)이 형성되지 않은 영역으로 구성된다. 상기 제2전극(32), 상기 제1전극(31), 및 상기 사이분리막(33)은 각각 전체적으로 사각판형으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극(32), 상기 제1전극(31), 및 상기 사이분리막(33)은 각각 가로방향의 길이가 세로방향의 길이에 비해 긴 사각판형으로 형성될 수 있다.
상술한 실시예에 있어서, 상기 제1전극(31) 및 상기 제2전극(32)을 구성하는 집전체는 금속 포일(Foil)을 이용하여 구성될 수 있다. 상기 집전체는 상기 제1활성물질층(311) 및 상기 제2활성물질층(321)으로부터 방출되거나 공급되는 전하의 이동통로 역할을 한다. 상기 제1활성물질층(311) 및 상기 제2활성물질층(321)은 상기 집전체의 양면에 코팅되어 구성될 수 있다. 상기 제1활성물질층(311) 및 상기 제2활성물질층(321)은 전기 에너지가 저장되는 부분이다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1전극(31) 및 상기 제2전극(32)은, 상기 제1전극리드(312)가 상기 제1활성물질층(311)의 상측에 위치하고, 상기 제2전극리드(322)가 상기 제2활성물질층(321)의 하측에 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 베어셀(3)은 상기 제1전극(31), 상기 사이분리막(33), 및 상기 제2전극(32) 순서로 겹쳐진 상태에서 병풍접기 방식으로 굽어져서 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 상기 베어셀(3)은 상기 제2전극(32), 상기 사이분리막(33), 및 상기 제1전극(31) 순서로 겹쳐진 상태에서 병풍접기 방식으로 굽어져서 상기 수납홈(22)에 수납될 수도 있다.
상기 베어셀(3)은 상기 제1전극(31), 상기 제2전극(32), 및 상기 사이분리막(33)을 각각 복수개 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 베어셀(3)은 상기 제1전극(31), 상기 사이분리막(33), 상기 제2전극(32), 상기 사이분리막(33), 상기 제1전극(31), 상기 사이분리막(33), 및 상기 제2전극(32) 순서로 겹쳐진 상태에서 병풍접기 방식으로 굽어져서 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다. 상기 베어셀(3)은 상기 제2전극(32), 상기 사이분리막(33), 상기 제1전극(31), 상기 사이분리막(33), 상기 제2전극(32), 상기 사이분리막(33), 및 상기 제1전극(31) 순서로 겹쳐진 상태에서 병풍접기 방식으로 굽어져서 상기 수납홈(22)에 수납될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1전극(31)들은 상기 제1전극리드(312)들이 모두 동일한 방향을 향하도록 배치된다. 상기 제2전극(32)들은 상기 제2전극리드(322)들이 모두 동일한 방향을 향하고, 상기 제1전극리드(312)들이 향하는 방향에 대해 반대되는 방향을 향하도록 배치된다.
상기 베어셀(3)은 상기 제1전극(31)들 중에서 최외각에 위치하는 제1전극(31)에 결합되는 제1커버분리막(34), 및 상기 제2전극(32)들 중에서 최외각에 위치하는 제2전극(32)에 결합되는 제2커버분리막(35)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극(31)들, 상기 제2전극(32)들, 및 상기 사이분리막(33)들은 상기 제1커버분리막(34) 및 상기 제2커버분리막(35) 사이에 위치한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 베어셀(3)이 병풍접기 방식으로 굽어져서 상기 수납홈(22)에 수납되는 경우, 상기 제1커버분리막(34) 및 상기 제2커버분리막(35)을 이용하여 서로 다른 극성의 전극들이 접촉되는 것을 차단함으로써, 쇼트 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 상기 베어셀(3)은 벤딩장치를 이용하여 병풍접기 방식으로 굽어질 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
우선, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 벤딩장치는 복수개의 제1벤딩부재(200) 및 복수개의 제2벤딩부재(300)를 포함한다. 상기 제1벤딩부재(200)들은 상기 베어셀(3)의 하측에 위치하고, 상기 제2벤딩부재(300)들은 상기 베어셀(3)의 상측에 위치한다. 즉, 상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부재(200) 및 상기 제2벤딩부재(300)의 사이에 위치한다. 상기 제2벤딩부재(300)들은 각각 상기 제1벤딩부재(200)들이 서로 이격된 공간의 상측에 위치한다.
다음, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 벤딩장치는 상기 제1벤딩부재(200)들을 상승시키고, 상기 제2벤딩부재(300)들을 하강시킨다. 이에 따라, 상기 베어셀(3)에는 상기 제1벤딩부재(200)들에 의해 상기 제1벤딩부(3a)가 형성되고, 상기 제2벤딩부재(300)들에 의해 상기 제2벤딩부(3b)가 형성된다.
다음, 상기 벤딩장치는 상기 제1벤딩부재(200)들 및 상기 제2벤딩부재(300)들 간에 간격이 좁아지도록 상기 제1벤딩부재(200)들 및 상기 제2벤딩부재(300)들을 이동시킨다. 이에 따라, 상기 베어셀(3)은 도 6에 도시된 바와 같이 병풍접기 방식으로 굽어진 형태로 구현될 수 있다. 이 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베어셀(3)은 상기 제1벤딩부(3a)들의 내측에 상기 제1지지부재(231a)들 각각이 위치하고, 상기 제2벤딩부(3b)들의 내측에 상기 제2지지부재(231b)들 각각이 우치하도록 상기 수납홈(22)에 수납될 수 있다.
상기 베어셀(3)이 상기 수납홈(22)에 수납되면, 상기 베어셀(3)을 전해액에 함침시키는 공정이 이루어질 수 있다. 이러한 공정은, 상기 베어셀(3)이 상기 케이스본체(24, 도 3에 도시됨)의 내부에 수납된 상태에서 이루어질 수 있다. 상기 베어셀(3)에 전해액이 함침된 후에, 상기 케이스본체(24)에는 상기 커버본체(25, 도 3에 도시됨)가 결합될 수 있다.
도 3 내지 도 12를 참고하면, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 접속부(4, 도 12에 도시됨)를 포함할 수 있다.
상기 접속부(4)는 상기 베어셀(3)이 갖는 적어도 하나의 제1전극(31), 및 상기 베어셀(3)이 갖는 적어도 하나의 제2전극(32)에 전기적으로 연결되도록 상기 베어셀(3)에 결합된다. 상기 접속부(4)는 제1접속부(41, 도 12에 도시됨), 및 제2접속부(42, 도 12에 도시됨)를 포함할 수 있다.
상기 제1접속부(41)는 상기 베어셀(3)이 갖는 적어도 하나의 제1전극(31)에 전기적으로 연결되도록 상기 베어셀(3)에 결합된다. 상기 베어셀(3)이 상기 제1전극(31)을 복수개 포함하는 경우, 상기 제1접속부(41)는 상기 제1전극(31)들 전부에 접속되도록 상기 베어셀(3)에 결합될 수 있다. 상기 제1접속부(41)는 상기 제1전극(31)들에 접속된 상태에서 레이저 또는 초음파 용접을 통해 상기 베어셀(3)에 결합될 수 있다. 상기 제1접속부(41)는 전기전도도 및 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1접속부(41)는 상기 제1전극(31)이 갖는 집전체와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1접속부(41)는 상기 수납홈(22)에 대응되는 형태로 이루어진 판형으로 형성될 수 있다. 상기 제1접속부(41)는 상기 베어셀(3)에 결합된 상태에서 상기 베어셀(3)과 함께 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다. 상기 제1접속부(41)는 제1연결공(411, 도 12에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 제1연결공(411)은 상기 제1접속부(41)를 관통하여 형성된다. 상기 제1접속부(41)는 상기 제1연결공(411)이 상기 방열공(21)에 연통되게 연결되도록 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다. 상기 셀케이스(2)가 상기 방열공(21)을 복수개 포함하는 경우, 상기 제1접속부(41)는 상기 제1연결공(411)을 복수개 포함할 수 있다. 상기 제1접속부(41)는 상기 방열공(21)들의 개수와 동일한 개수의 제1연결공(411)을 포함할 수 있다. 상기 제1연결공(411)에는 상기 지지부(23)가 삽입될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1접속부(41)는 상기 제1연결공(411)에 상기 지지부(23)가 갖는 지지부재(231)가 삽입되어서 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다. 상기 제1연결공(411)은 상기 지지부재(231)가 삽입될 수 있는 크기 및 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2접속부(42)는 상기 베어셀(3)이 갖는 적어도 하나의 제2전극(32)에 전기적으로 연결되도록 상기 베어셀(3)에 결합된다. 상기 베어셀(3)은 상기 제2접속부(42) 및 상기 제1접속부(41)의 사이에 위치한다. 상기 베어셀(3)이 상기 제2전극(32)을 복수개 포함하는 경우, 상기 제2접속부(42)는 상기 제2전극(32)들 전부에 접속되도록 상기 베어셀(3)에 결합될 수 있다. 상기 제2접속부(42)는 상기 제2전극(32)들에 접속된 상태에서 레이저 또는 초음파 용접을 통해 상기 베어셀(3)에 결합될 수 있다. 상기 제2접속부(42)는 전기전도도 및 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제2접속부(42)는 상기 제2전극(32)이 갖는 집전체와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 제2접속부(42)는 상기 수납홈(22)에 대응되는 형태로 이루어진 판형으로 형성될 수 있다. 상기 제2접속부(42)는 상기 베어셀(3)에 결합된 상태에서 상기 베어셀(3)과 함께 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다. 상기 제2접속부(42)는 제2연결공(421, 도 12에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 제2연결공(421)은 상기 제2접속부(42)를 관통하여 형성된다. 상기 제2연결공(421)에는 상기 지지부(23)가 삽입될 수 있다. 상기 제2접속부(42)는 상기 제2연결공(421)에 상기 지지부(23)가 갖는 지지부재(231)가 삽입되어서 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다. 상기 제2연결공(421)은 상기 지지부재(231)가 삽입될 수 있는 크기 및 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2연결공(421) 및 상기 제1연결공(411)은 서로 동일한 크기 및 형태로 형성될 수도 있다. 상기 지지부(23)가 상기 지지부재(231)를 복수개 포함하는 경우, 상기 제2접속부(42)는 상기 제2연결공(421)을 복수개 포함할 수 있다. 상기 제2접속부(42)는 상기 지지부재(231)들의 개수와 동일한 개수의 제2연결공(421)을 포함할 수 있다.
도 3, 도 4, 도 13 및 도 14를 참고하면, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 결합부(5)를 포함할 수 있다.
상기 결합부(5)는 상기 셀케이스(2)에 결합된다. 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)를 복수개 연결하여 모듈화하는 경우, 상기 결합부(5)는 복수개의 셀케이스(2)들을 서로 결합시키는데 이용된다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 종래 기술에 있어서 모듈케이스(130, 도 1에 도시됨)를 생략할 수 있으므로, 제조단가를 낮출 수 있고, 모듈화된 경우 자체 중량을 감소시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 결합부(5)는 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성되는 결합홈(51), 및 상기 셀케이스(2)의 제2측벽(2d)에 형성되는 결합돌기(52)를 포함한다. 상기 결합돌기(52) 및 상기 결합홈(51)은 서로 대응되는 형태로 형성된다. 이에 따라, 하나의 셀케이스(2)의 결합돌기(52)가 다른 하나의 셀케이스(2)의 결합홈(51)에 삽입됨으로써, 상기 결합부(5)는 복수개의 셀케이스(2)들을 서로 결합시킬 수 있다.
예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 결합홈(51)은 상기 제1측벽(2c)에서 내측으로 함몰되어 형성된 직방체 형태의 제1결합홈, 및 상기 제1결합홈에 연결되도록 상기 제1결합홈으로부터 내측으로 함몰되어 형성된 직방체 형태의 제2결합홈을 포함할 수 있다. 상기 제2결합홈은 상기 제1결합홈에 비해 큰 크기로 형성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이 상기 결합돌기(52)는 제2측벽(2d)에서 외측으로 돌출되어 형성된 직방체 형태의 제1결합돌기, 및 상기 제1결합돌기에 연결되도록 상기 제1결합돌기로부터 외측으로 돌출되어 형성된 직방체 형태의 제2결합돌기를 포함할 수 있다. 상기 제2결합돌기는 상기 제1결합돌기에 비해 큰 크기로 형성될 수 있다. 상기 제1결합돌기는 상기 제1결합홈에 대응되는 형태로 형성되고, 상기 제2결합돌기는 상기 제2결합홈에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 결합돌기(52)가 상기 결합홈(51)에 삽입되면, 상기 결합부(5)는 걸림에 의해 복수개의 셀케이스(2)들이 서로 분리되지 않도록 복수개의 셀케이스(2)들을 견고하게 결합시킬 수 있다. 하나의 셀케이스(2)에 형성된 결합돌기(52)는, 상기 셀케이스(2)의 후방부(2d, 도 4에 도시됨) 및 전방부(2b, 도 4에 도시됨)가 배치된 제1축방향(D축 방향, 도 13에 도시됨)으로 이동함으로써, 다른 하나의 셀케이스(2)에 형성된 결합홈(51)에 삽입될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 제1결합홈, 상기 제2결합홈, 상기 제1결합돌기, 및 상기 제2결합돌기는 각각 직방체 형태 외에 다른 형태로 형성될 수도 있다.
도 3, 도 4, 도 13 및 도 14를 참고하면, 상기 결합부(5)는 상기 결합홈(51) 및 상기 결합돌기(52)를 각각 복수개 포함할 수도 있다.
상기 결합홈(51)들은 상기 제1축방향(D축 방향, 도 13에 도시됨)으로 서로 이격된 위치에 위치하도록 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 결합돌기(52)들은 상기 제1축방향(D축 방향)으로 서로 이격된 위치에 위치하도록 상기 셀케이스(2)의 제2측벽(2d)에 형성될 수 있다. 상기 결합돌기(52)들은 상기 결합홈(51)들 각각에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 결합홈(51)들은 제2축방향(E축 방향, 도 13에 도시됨)으로 서로 이격된 위치에 위치하도록 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성될 수 있다. 상기 제2축방향(E축 방향)은 상기 제1축방향(D축 방향)에 수직한 방향으로, 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e, 도 4에 도시됨) 및 하벽(2f, 도 4에 도시됨)이 배치된 방향이다. 이 경우, 상기 결합돌기(52)들은 상기 제2축방향(E축 방향)으로 서로 이격된 위치에 위치하도록 상기 셀케이스(2)의 제2측벽(2d)에 형성될 수 있다. 상기 결합돌기(52)들은 상기 결합홈(51)들 각각에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 결합부(5)는 상기 셀케이스(2)와 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 결합부(5)는 상기 케이스본체(24, 도 3에 도시됨)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 결합부(5)는 별도로 제조된 후에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 상기 셀케이스(2)에 결합될 수도 있다. 상기 결합부(5)는 절연 재질로 형성될 수 있다.
도 3, 도 4, 도 13 및 도 14를 참고하면, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 연결부(6)를 포함할 수 있다.
상기 연결부(6)는 상기 셀케이스(2)에 결합된다. 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)를 복수개 연결하여 모듈화하는 경우, 상기 연결부(6)는 복수개의 셀케이스(2)들에 수납된 베어셀(3)들을 서로 전기적으로 연결하는데 이용된다. 상기 연결부(6)는 전기적 저항이 낮으면서 전도성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 종래 기술에 있어서 부스바(120, 도 1에 도시됨)의 개수를 줄임으로써, 열이 발생되는 저항 발생 요인을 감소시킬 수 있고, 제조단가를 낮출 수 있다.
이를 위해, 상기 연결부(6)는 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성되는 연결홈(61), 및 상기 셀케이스(2)의 제2측벽(2d)에 형성되는 연결돌기(62)를 포함한다. 상기 연결돌기(62) 및 상기 연결홈(61)은 서로 대응되는 형태로 형성된다. 이에 따라, 하나의 셀케이스(2)의 연결돌기(62)가 다른 하나의 셀케이스(2)의 연결홈(61)에 삽입됨으로써, 상기 연결부(6)는 복수개의 셀케이스(2)들에 수납된 베어셀(3)들을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 연결홈(61)은 상기 제1측벽(2c)에서 내측으로 함몰되어 형성된 직방체 형태의 제1연결홈, 및 상기 제1연결홈에 연결되도록 상기 제1연결홈으로부터 내측으로 함몰되어 형성된 직방체 형태의 제2연결홈을 포함할 수 있다. 상기 제2연결홈은 상기 제1연결홈에 비해 큰 크기로 형성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이 상기 연결돌기(62)는 제2측벽(2d)에서 외측으로 돌출되어 형성된 직방체 형태의 제1결합돌기, 및 상기 제1결합돌기에 연결되도록 상기 제1결합돌기로부터 외측으로 돌출되어 형성된 직방체 형태의 제2결합돌기를 포함할 수 있다. 상기 제2결합돌기는 상기 제1결합돌기에 비해 큰 크기로 형성될 수 있다. 상기 제1결합돌기는 상기 제1연결홈에 대응되는 형태로 형성되고, 상기 제2결합돌기는 상기 제2연결홈에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 연결돌기(62)가 상기 연결홈(61)에 삽입되면, 상기 연결부(6)는 걸림에 의해 복수개의 셀케이스(2)들이 서로 분리되지 않도록 복수개의 셀케이스(2)들을 견고하게 결합시킴으로써, 복수개의 셀케이스(2)들에 수납된 베어셀(3)들을 서로 전기적으로 연결한 상태로 견고하게 유지시킬 수 있다. 하나의 셀케이스(2)에 형성된 연결돌기(62)는, 상기 제1축방향(D축 방향, 도 13에 도시됨)으로 이동함으로써, 다른 하나의 셀케이스(2)에 형성된 연결홈(61)에 삽입될 수 있다. 도시되지 않았지만, 상기 제1연결홈, 상기 제2연결홈, 상기 제1결합돌기, 및 상기 제2결합돌기는 각각 직방체 형태 외에 다른 형태로 형성될 수도 있다.
상기 연결돌기(62)는 상기 제1접속부(41, 도 12에 도시됨)에 전기적으로 연결되고, 상기 연결홈(61)은 상기 제2접속부(42, 도 12에 도시됨)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 연결돌기(62)가 상기 제2접속부(42, 도 12에 도시됨)에 전기적으로 연결되고, 상기 연결홈(61)이 상기 제1접속부(41, 도 12에 도시됨)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 상기 연결돌기(62) 및 상기 연결홈(61)은 접속수단(미도시)들을 통해 상기 제1접속부(41) 및 상기 제2접속부(42)에 각각 연결될 수 있다. 상기 접속수단은 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납될 수 있다. 상기 연결돌기(62) 및 상기 연결홈(61)에는 산화 억제를 위해 주석이 코팅될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1측벽(2c)에 상기 결합홈(51)들이 상기 제1축방향(D축 방향)으로 서로 이격된 위치에 배치된 경우, 상기 연결홈(61)은 상기 제1축방향(D축 방향)으로 상기 결합홈(51)들 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 상기 제1측벽(2c)에서 상기 결합홈(51)들이 상기 제2축방향(E축 방향)으로 서로 이격된 위치에 배치된 경우, 상기 연결홈(61)은 상기 제2축방향(E축 방향)으로 상기 결합홈(51)들 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제2측벽(2d)에서 상기 결합돌기(52)들이 상기 제1축방향(D축 방향)으로 서로 이격된 위치에 배치된 경우, 상기 연결돌기(62)는 상기 제1축방향(D축 방향)으로 상기 결합돌기(52)들 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 상기 제2측벽(2d)에서 상기 결합돌기(52)들이 상기 제2축방향(E축 방향)으로 서로 이격된 위치에 배치된 경우, 상기 연결돌기(62)는 상기 제2축방향(E축 방향)으로 상기 결합돌기(52)들 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 연결돌기(62)는 상기 연결홈(61)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 연결부(6)는 상기 연결홈(61) 및 상기 연결돌기(62)를 각각 복수개 포함할 수도 있다. 상기 연결홈(61)들은 상기 제1측벽(2c)에서 상기 제1축방향(D축 방향) 및 상기 제2축방향(E축 방향) 중에서 적어도 하나의 축방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 연결돌기(62)들은 상기 제2측벽(2d)에서 상기 제1축방향(D축 방향) 및 상기 제2축방향(E축 방향) 중에서 적어도 하나의 축방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1측벽(2c)에 상기 결합홈(51) 및 상기 연결돌기(62)가 형성되고, 상기 제2측벽(2d)에 상기 결합돌기(52) 및 상기 연결홈(61)이 형성될 수도 있다.
상기 연결부(6)는 상기 셀케이스(2)와 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 연결부(6)는 상기 케이스본체(24, 도 3에 도시됨)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 연결부(6)는 별도로 제조된 후에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 상기 셀케이스(2)에 결합될 수도 있다.
도 3, 도 5, 도 11 및 도 15를 참고하면, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 적층부(7, 도 3에 도시됨)를 포함할 수 있다.
상기 적층부(7)는 상기 셀케이스(2)에 형성된다. 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)를 복수개 연결하여 모듈화하는 경우, 상기 적층부(7)는 복수개의 셀케이스(2)들을 적층하는데 이용된다. 이를 위해, 상기 적층부(7)는 제1삽입돌기(71, 도 5에 도시됨), 제1삽입홈(72, 도 5에 도시됨), 제2삽입돌기(73, 도 5에 도시됨), 및 제2삽입홈(74, 도 5에 도시됨)을 포함할 수 있다.
상기 제1삽입돌기(71)는 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e, 도 5에 도시됨)에 형성된다. 상기 제1삽입돌기(71)는 상기 상벽(2e)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제1삽입돌기(71)는 외면이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제1삽입돌기(71)는 상기 케이스본체(24, 도 3에 도시됨)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 제1삽입홈(72)은 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e)에 형성된다. 상기 제1삽입홈(72)은 상기 상벽(2e)으로부터 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 제1삽입홈(72)은 외면이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제1삽입홈(72)은 상기 케이스본체(24, 도 3에 도시됨)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 제1삽입홈(72) 및 상기 제1삽입돌기(71)는 외면이 서로 연결되는 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 제2삽입돌기(73)는 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f, 도 5에 도시됨)에 형성된다. 상기 제2삽입돌기(73)는 상기 하벽(2f)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제2삽입돌기(73)는 외면이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제2삽입돌기(73)는 상기 케이스본체(24)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 제2삽입홈(74)은 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f)에 형성된다. 상기 제2삽입홈(74)은 상기 하벽(2f)으로부터 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 제2삽입홈(74)은 외면이 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 상기 제2삽입홈(74)은 상기 케이스본체(24, 도 3에 도시됨)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 제2삽입홈(74) 및 상기 제2삽입돌기(73)는 외면이 서로 연결되는 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1삽입돌기(71) 및 상기 제2삽입홈(74)은 서로 대응되는 형태로 형성된다. 상기 제2삽입돌기(73) 및 상기 제1삽입홈(72)은 서로 대응되는 형태로 형성된다. 이에 따라, 복수개의 셀케이스(2)가 적층되는 경우, 하나의 셀케이스(2)에서 상벽(2e)에 형성된 제1삽입돌기(71)가 다른 하나의 셀케이스(2)에서 하벽(2f)에 형성된 제2삽입홈(74)에 삽입될 수 있다. 또한, 하나의 셀케이스(2)에서 상벽(2e)에 형성된 제1삽입홈(72)에 다른 하나의 셀케이스(2)에서 하벽(2f)에 형성된 제2삽입돌기(73)가 삽입될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 복수개의 셀케이스(2)들을 적층하여 모듈화하는 작업에 대한 용이성을 향상시킬 수 있고, 복수개의 셀케이스(2)들이 적층된 상태로 견고하게 유지되도록 구현된다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)는 상기 제1삽입돌기(71), 상기 제1삽입홈(72), 상기 제2삽입돌기(73), 및 상기 제2삽입홈(74)으로 인해 상기 셀케이스(2)의 표면적을 증대시킴으로써, 상기 베어셀(3)로부터 발생하는 열을 해소시키기 위한 냉각 성능을 더 향상시킬 수 있다. 상기 제1삽입돌기(71) 및 상기 제2삽입홈(74)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 제2삽입돌기(73) 및 상기 제1삽입홈(72)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 적층부(7)는 상기 제1삽입돌기(71), 상기 제1삽입홈(72), 상기 제2삽입돌기(73), 및 상기 제2삽입홈(74)을 각각 복수개 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e)에는 상기 제1삽입돌기(71) 및 상기 제1삽입홈(72)이 교번하여 각각 복수개가 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f)에는 상기 제2삽입돌기(73) 및 상기 제2삽입홈(74)이 교번하여 각각 복수개가 연결되도록 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈의 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 15를 참고하면, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10, 도 15에 도시됨)은 복수개의 울트라 커패시터(1)를 포함한다. 상기 울트라 커패시터(1)들은 각각 상술한 본 발명에 따른 울트라 커패시터(1)에서 설명한 바와 같으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 울트라 커패시터(1)들은 복수개의 열(Row)을 이루도록 설치된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 울트라 커패시터(1)들은 제3축방향(F축 방향)으로 하나의 열을 이루며 설치되고, 상기 제2축방향(E축 방향)으로 적층되어 복수개의 열을 이루도록 설치된다. 상기 제3축방향(F축 방향)은 상기 제2축방향(E축 방향)에 수직한 방향으로, 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c, 도 4에 도시됨) 및 상기 제2측벽(2d, 도 4에 도시됨)이 배치된 방향이다.
상기 울트라 커패시터(1)들은 복수개의 열을 이루며 상하로 적층되어 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2축방향(E축 방향)은 지지면에 대해 수직한 상하방향에 평행한 방향일 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 냉각매체가 상기 울트라 커패시터(1)들 각각이 갖는 방열공(21)들을 통과함으로써, 냉각매체를 이용하여 상기 울트라 커패시터(1)들로부터 발생하는 열을 해소할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들 중에서 주변이 다른 울트라 커패시터(1)들에 의해 막힌 울트라 커패시터(1)라도, 해당 울트라 커패시터(1)가 갖는 방열공(21)을 통해 냉각매체를 이용한 냉각 기능을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들에 대한 유지 보수 작업에 대한 주기를 늘림으로써 가동률을 향상시킬 수 있다.
상기 울트라 커패시터(1)들은 복수개의 열을 이루며 수평으로 적층되어 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2축방향(E축 방향)은 지지면에 대해 평행한 방향일 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 방열공(21)들에 위치한 공기가 상기 울트라 커패시터(1)들로부터 발생하는 열에 의해 온도가 높아짐에 따라 상승하여 상기 방열공(21)들로부터 배출됨으로써, 대류현상을 이용하여 상기 울트라 커패시터(1)들로부터 발생하는 열을 해소할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들 중에서 주변이 다른 울트라 커패시터(1)들에 의해 막힌 울트라 커패시터(1)라도, 해당 울트라 커패시터(1)가 갖는 방열공(21)을 통해 대류현상을 이용한 냉각 기능을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들에 대한 사용 수명을 늘릴 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들에 대한 유지 보수 작업에 대한 주기를 늘림으로써 가동률을 향상시킬 수 있다.
하나의 열을 이루며 설치된 울트라 커패시터(1)들은 상기 결합부(5, 도 3에 도시됨)를 이용하여 서로 결합될 수 있다. 예컨대, 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 결합돌기(52, 도 14에 도시됨)들은 각각 인접하게 위치한 울트라 커패시터(1)의 결합홈(51, 도 13에 도시됨)에 삽입됨으로써, 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 서로 결합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들이 열을 이루도록 설치하는 작업에 대한 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 종래 기술에 있어서 모듈케이스(130, 도 1에 도시됨)를 생략할 수 있으므로, 제조단가를 낮출 수 있고, 전체 중량을 감소시킬 수 있다.
하나의 열을 이루며 설치된 울트라 커패시터(1)들은 상기 연결부(6, 도 3에 도시됨)를 이용하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 연결돌기(62, 도 14에 도시됨)들은 각각 인접하게 위치한 울트라 커패시터(1)의 연결홈(61, 도 13에 도시됨)에 삽입됨으로써, 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들을 서로 전기적으로 연결하는 작업에 대한 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 종래 기술에 있어서 부스바(120, 도 1에 도시됨)의 개수를 줄임으로써, 열이 발생되는 저항 발생 요인을 감소시킬 수 있고, 제조단가를 낮출 수 있다.
상기 제2축방향(E축 방향)으로 적층되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 적층부(7, 도 3에 도시됨)를 이용하여 적층될 수 있다. 예컨대, 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제2삽입돌기(73, 도 5에 도시됨)들은 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제1삽입홈(72, 도 5에 도시됨)에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제1삽입돌기(71, 도 5에 도시됨)들은 상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제2삽입홈(74, 도 5에 도시됨)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제1삽입돌기(71)들은 상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제2삽입돌기(73)들을 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들에 상기 적층부(7)를 이용하여 견고하게 적층될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들을 적층하는 작업에 대한 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 울트라 커패시터(1)들이 견고하게 적층되도록 구현됨으로써, 진동, 흔들림 등에 대한 내구성을 강화할 수 있다.
본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 부스바(11, 도 15에 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 부스바(11)는 서로 다른 열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 서로 전기적으로 연결한다. 예컨대, 상기 부스바(11)는 제1열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1), 및 제2열을 따라 설치되는 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)를 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들 및 상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 부스바(11)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 각 열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 연결부(6, 도 3에 도시됨)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 종래 기술과 대비할 때, 상기 부스바(11)의 개수를 줄임으로써, 열이 발생되는 저항 발생 요인을 감소시킬 수 있고, 제조단가를 낮출 수 있다.
상기 부스바(11)는 접속홈(11a, 도 15에 도시됨) 및 접속돌기(11b, 도 15에 도시됨)을 포함할 수 있다.
상기 접속홈(11a)은 하나의 열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)가 갖는 연결돌기(62, 도 15에 도시됨)에 연결될 수 있다. 상기 연결돌기(62)는 상기 접속홈(11a)에 삽입됨으로써, 상기 연결돌기(62)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접속홈(11a)은 상기 연결돌기(62)에 대응되는 형태로 형성된다. 상기 접속홈(11a)은 상기 연결홈(61, 도 13에 도시됨)과 동일한 형태로 형성된다.
상기 접속돌기(11b)는 하나의 열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)가 갖는 연결홈(61)에 연결될 수 있다. 상기 접속돌기(11b)는 상기 연결홈(61)에 삽입됨으로써, 상기 연결홈(61)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접속돌기(11b)는 상기 연결홈(61)에 대응되는 형태로 형성된다. 상기 접속돌기(11b)는 상기 연결돌기(62)와 동일한 형태로 형성된다.
상술한 바와 같이, 상기 부스바(11)는 상기 연결부(6, 도 3에 도시됨)를 이용하여 서로 다른 열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 예컨대, 상기 부스바(11)는 상기 접속홈(11a)에 상기 제1열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)가 갖는 연결돌기(62)가 삽입되고, 상기 접속돌기(11b)가 상기 제2열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)가 갖는 연결홈(61)에 삽입됨으로써, 상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들 및 상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 부스바(11)가 걸림에 의해 견고하게 결합되도록 구현됨으로써, 종래 기술에 있어서 볼트의 체결을 이용하여 고정된 부스바(120, 도 1에 도시됨)가 진동, 흔들림 등에 의해 볼트가 풀림에 따라 접속이 해제되는 문제를 해결할 수 있다. 본 발명에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 상기 부스바(11)가 걸림에 의해 결합된 후에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 상기 울트라 커패시터(1)들에 대한 결합력을 더 강화할 수도 있다. 상기 부스바(11)는 상기 제2축방향(E축 방향)을 향하도록 설치될 수 있다.
복수개의 열을 이루는 울트라 커패시터(1)들을 직렬로 연결하는 경우, 하나의 열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들, 및 해당 열에 적층되도록 다른 열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 제3축방향(F축 방향)으로 서로 대칭되는 방향으로 설치될 수 있다. 예컨대, 도 15를 기준으로 최하측에 위치한 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 연결돌기(62)가 좌측을 향하도록 설치되고, 상기 제1열의 상측에 위치한 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 연결돌기(62)가 우측을 향하도록 설치될 수 있다. 상기 제2열의 상측에 위치한 제3열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들은 상기 연결돌기(62)가 좌측을 향하도록 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 제1열 및 상기 제2열 각각을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 연결하는 부스바(1)는, 상기 접속홈(11a)에 상기 제1열에서 가장 좌측에 위치한 울트라 커패시터(1)의 연결돌기(62)가 삽입되고, 상기 접속돌기(11b)가 상기 제2열에서 가장 좌측에 울트라 커패시터(1)의 연결홈(61)에 삽입될 수 있다. 상기 제2열 및 상기 제3열 각각을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들을 연결하는 부스바(1)는, 상기 접속홈(11a)에 상기 제2열에서 가장 우측에 위치한 울트라 커패시터(1)의 연결돌기(62)가 삽입되고, 상기 접속돌기(11b)가 상기 제3열에서 가장 우측에 울트라 커패시터(1)의 연결홈(61)에 삽입될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 울트라 커패시터 2 : 셀케이스
3 : 베어셀 4 : 접속부
5 : 결합부 6 : 연결부
7 : 적층부 10 : 울트라 커패시터 모듈

Claims (19)

  1. 전기 에너지를 저장하기 위한 베어셀(3); 및
    상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 셀케이스(2)를 포함하고,
    상기 셀케이스(2)는 상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 수납홈(22), 상기 수납홈(22)에 수납된 베어셀(3)을 지지하기 위한 지지부(23), 및 상기 수납홈(22)에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소하기 위해 상기 지지부(23)를 관통하여 형성되는 방열공(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부(23)는 상기 수납홈(22)에서 서로 이격되게 배치되는 복수개의 지지부재(231)를 포함하고,
    상기 셀케이스(2)는 상기 방열공(21)이 상기 지지부재(231)들 각각을 관통하도록 상기 방열공(21)을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부(23)는 상기 수납홈(22)에서 서로 이격되게 배치되는 제1지지부재(231a) 및 제2지지부재(231b)를 포함하고;
    상기 제1지지부재(231a)는 곡면을 이루며 형성되는 제1만곡부재(2311a), 및 상기 제1만곡부재(2311a)에서 제1방향을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성되는 제1가이드부재(2312a)를 포함하고;
    상기 제2지지부재(231b)는 곡면을 이루며 형성되는 제2만곡부재(2311b), 및 상기 제2만곡부재(2311b)에서 상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향을 향할수록 점차 폭이 좁아지는 형태로 형성되는 제2가이드부재(2312b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베어셀(3)은 곡률중심(O1)이 상기 제1방향으로 이격된 위치에 위치하도록 상기 제1만곡부재(2311a)를 따라 굽어진 후에 곡률중심(O2)이 상기 제2방향으로 이격된 위치에 위치하도록 상기 제2만곡부재(2311b)를 따라 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베어셀(3)은 곡률중심(O1)이 제1방향으로 이격된 위치에 위치하는 제1벤딩부(3a), 및 곡률중심(O2)이 상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향으로 이격된 위치에 위치하는 제2벤딩부(3b)를 포함하되, 상기 제1벤딩부(3a)와 상기 제2벤딩부(3b)가 연속적으로 반복되도록 병풍접기 방식으로 굽어지는 형태로 상기 수납홈(22)에 수납되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 베어셀(3)은
    복수개의 제1전극(31),
    상기 제1전극(31)에 대해 반대되는 극성을 갖는 복수개의 제2전극(32),
    상기 제1전극(31)과 상기 제2전극(32)을 서로 전기적으로 분리시키기 위해 상기 제1전극(31)과 상기 제2전극(32) 사이에 위치하는 복수개의 사이분리막(33),
    상기 제1전극(31)들 중에서 최외각에 위치하는 제1전극(31)에 결합되는 제1커버분리막(34), 및
    상기 제2전극(32)들 중에서 최외각에 위치하는 제2전극(32)에 결합되는 제2커버분리막(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베어셀(3)이 갖는 복수개의 제1전극(31)에 결합되는 제1접속부(41), 및 상기 베어셀(3)이 갖는 복수개의 제2전극(32)에 결합되는 제2접속부(42)를 포함하고;
    상기 제1접속부(41)는 상기 방열공(21)에 연통되게 연결되는 제1연결공(411)을 포함하며;
    상기 제2접속부(42)는 상기 지지부(23)가 삽입되는 제2연결공(421)을 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 셀케이스(2)는 일측이 개방되게 형성된 케이스본체(24), 및 상기 케이스본체(24)에 결합되어 상기 케이스본체(24)의 개방된 일측을 폐쇄하는 커버본체(25)를 포함하고;
    상기 방열공(21)은 상기 케이스본체(24) 및 상기 커버본체(25)를 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  9. 전기 에너지를 저장하기 위한 베어셀(3);
    상기 베어셀(3)을 수납하기 위한 셀케이스(2); 및
    상기 셀케이스(2)의 내부에 수납된 베어셀(3)에서 발생하는 열을 해소하기 위해 상기 셀케이스(2)를 관통하여 형성되는 복수개의 방열공(21)을 포함하고,
    상기 베어셀(3)은 곡률중심(O1)이 제1방향으로 이격된 위치에 위치하는 제1벤딩부(3a), 및 곡률중심(O2)이 상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향으로 이격된 위치에 위치하는 제2벤딩부(3b)를 포함하되, 상기 제1벤딩부(3a)와 상기 제2벤딩부(3b)가 연속적으로 반복되도록 병풍접기 방식으로 굽어지는 형태로 상기 셀케이스(2)의 내부에 수납되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 셀케이스(2)에 결합되는 결합부(5)를 포함하고;
    상기 결합부(5)는 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성되는 결합홈(51), 및 상기 셀케이스(2)의 제2측벽(2d)에 결합되는 결합돌기(52)를 포함하며;
    상기 결합돌기(52) 및 상기 결합홈(51)은 서로 대응되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  11. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 셀케이스(2)에 결합되는 연결부(6)를 포함하고;
    상기 연결부(6)는 상기 베어셀(3)이 갖는 제1전극(31)에 연결되도록 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성되는 연결홈(61), 및 상기 베어셀(3)이 갖는 제2전극(32)에 연결되도록 상기 셀케이스(2)의 제2측벽(2d)에 결합되는 연결돌기(62)를 포함하며;
    상기 연결돌기(62) 및 상기 연결홈(61)은 서로 대응되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  12. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 셀케이스(2)에 형성되는 적층부(7)를 포함하고;
    상기 적층부는 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e)에 형성되는 제1삽입돌기(71), 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e)에 형성되는 제1삽입홈(72), 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f)에 형성되는 제2삽입돌기(73), 및 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f)에 형성되는 제2삽입홈(74)을 포함하며;
    상기 제1삽입돌기(71) 및 상기 제2삽입홈(74)은 서로 대응되는 형태로 형성되고;
    상기 제2삽입돌기(73) 및 상기 제1삽입홈(72)은 서로 대응되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터.
  13. 복수개의 열을 이루도록 설치되는 제1항 내지 제9항 중에서 어느 하나에 따른 복수개의 울트라 커패시터(1); 및
    제1열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1) 및 상기 제1열과 상이한 제2열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)를 서로 전기적으로 연결하기 위한 부스바(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터(1)들은 상기 방열공(21)들에 냉각매체가 통과하도록 복수개의 열을 이루며 상하로 적층되어 설치되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터(1)들은 상기 방열공(21)들에 위치한 공기가 온도가 높아짐에 따라 상승하여 상기 방열공(21)들로부터 배출되도록 복수개의 열을 이루며 수평으로 적층되어 설치되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터(1)들은 각각 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성되는 결합홈(51), 및 상기 셀케이스(2)에서 상기 제1측벽(2c)에 대해 반대되는 제2측벽(2d)에 결합되는 결합돌기(52)를 포함하고;
    상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 결합돌기(52)들은 각각 인접하게 위치한 울트라 커패시터(1)의 결합홈(51)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터(1)들은 각각 상기 셀케이스(2)의 제1측벽(2c)에 형성되는 연결홈(61), 및 상기 셀케이스(2)에서 상기 제1측벽(2c)에 대해 반대되는 제2측벽(2d)에 결합되는 연결돌기(62)를 포함하고;
    상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 연결돌기(62)들은 각각 인접하게 위치한 울트라 커패시터(1)의 연결홈(61)에 삽입되어 상기 울트라 커패시터(1)들이 갖는 베어셀(3)들을 서로 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터(1)들은 각각 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e)에 형성되는 제1삽입돌기(71), 상기 셀케이스(2)의 상벽(2e)에 형성되는 제1삽입홈(72), 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f)에 형성되는 제2삽입돌기(73), 및 상기 셀케이스(2)의 하벽(2f)에 형성되는 제2삽입홈(74)을 포함하고;
    상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제2삽입돌기(73)들은 상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제1삽입홈(72)에 삽입되며;
    상기 제1열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제1삽입돌기(71)들은 상기 제2열을 따라 설치되는 울트라 커패시터(1)들이 갖는 제2삽입홈(74)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 부스바(11)는 상기 제1열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)가 갖는 연결돌기(62)가 삽입되는 접속홈(11a), 및 상기 제2열을 따라 서로 전기적으로 연결되게 설치되는 울트라 커패시터(1)들 중에서 어느 하나의 울트라 커패시터(1)가 갖는 연결홈(61)에 삽입되는 접속돌기(11b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
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