KR20170002905U - 울트라 캐패시터 모듈 하우징 및 울트라 커패시터 모듈 - Google Patents
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Abstract
복수의 울트라 커패시터가 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이를 수납하기 위한 울트라 커패시터 모듈 하우징은 내부에 제1 수용공간을 형성하도록 바닥면과 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제1 하우징 몸체를 구비하여 상부가 개방된 하부 하우징; 및 내부에 제2 수용공간을 형성하도록 천정면과 천정면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제2 하우징 몸체를 구비하고 하부가 개방된 상부 하우징을 포함하며, 상부 및 하부 하우징에는 상부 및 하부 하우징의 체결을 위한 체결부가 형성된 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 울트라 커패시터 모듈의 케이스를 다이캐스팅 공법으로 상부 하우징과 하부 하우징의 2 피스(Piece)로 제조하여 실링 부위가 줄어들어 성능 개선이 유리하고 조립이 용이하며, 방열 면적이 넓어져 방열 효율 및 강도를 높이는 효과가 있다.
Description
본 고안은 울트라 커패시터 모듈에 관한 것으로서, 특히 내부에 수용공간이 형성된 상부 하우징과 하부 하우징을 다이캐스팅 공법으로 제조하고, 복수의 울트라 커패시터가 연결 부재에 의해 서로 연결되어 집합된 울트라 커패시터 어레이를 상부 하우징의 내부 공간에 수납하고 상부 하우징을 상부에서 결합하여 방열 성능을 개선하며 실링 부위가 줄어들어 조립성 및 재료비를 절감할 수 있는 울트라 커패시터 모듈 하우징 및 울트라 커패시터 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 전기에너지를 저장하는 대표적인 소자로는 전지(battery)와 커패시터(Capacitor)가 있다.
울트라 커패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로써 높은 효율, 반영구적인 수명 특성으로 이차전지와의 병용 및 대체 가능한 차세대 에너지 저장장치이다.
이러한 울트라 커패시터는 고전압용 전지로 사용되기 위해서 수천 패럿(Farad) 또는 수십 내지 수백 전압의 고전압 모듈이 필요하다. 고전압 모듈은 각각의 단위 셀(Cell)인 울트라 커패시터가 필요한 수량만큼 연결되어 고전압용 울트라 커패시터 어셈블리로 구성된다.
이때, 복수의 울트라 커패시터는 볼트로 체결되는 부스바(Busbar)에 의해 연결되어 고전압용 울트라 커패시터 어셈블리로 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈(10)은 알루미늄 압출 공법을 적용하여 제조되고, 씰링 패드(Sealing Pad)(15, 16, 17)에 의해 상부 하우징(11), 하부 하우징(12), 측면 하우징(13, 14)이 접합되어 제조된다.
그러나 종래의 울트라 커패시터 모듈(10)의 각 부품은 압출 공법을 적용하여 제조되기 때문에 부품 수를 줄이기 곤란하다는 문제점을 갖는다. 예컨대 도시된 바와 같이, 종래의 울트라 커패시터는 상부 덮개(11), 하부 덮개(12) 및 한 쌍의 하우징 바디(13, 14) 등 최소한 3 이상의 부품의 조립에 의해 제조된다. 이에 따라 각 부품 간의 결합 부위에 다수의 씰링 패드(Sealing Pad)(15, 16, 17)가 요구된다. 이러한 이유로 종래의 모듈 방식은 부품 수가 많아 재료비의 상승이 필연적이며, 공정이 복잡하고, 나아가 강도가 약하다는 단점을 갖는다.
또, 종래의 울트라 커패시터 모듈(10)은 완전 밀폐형으로 상부 하우징(11), 하부 하우징(12), 측면 하우징(13, 14)을 맞추기 위한 별도의 부품 가공 및 조립 관리가 필요하고 압출 공법의 특성상 강도 보강을 위한 리브 등의 형상을 부여하기 어려우며, 강도 변화를 위해 추가적인 구조물이 필요한 단점이 있다. 또, 종래의 울트라 커패시터 모듈(10)은 압출 공법의 한계로 유연한 형상 설계가 곤란하다는 문제점을 갖는다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안은 적은 부품 수로 구성되며, 제조 공정을 단순화 할 수 있는 울트라 커패시터 모듈 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 향상된 방열 특성을 나타내는 울트라 커패시터 모듈 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 고안은 설계 사양을 만족하는 유연한 형상을 갖는 울트라 커패시터 모듈 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 고안은 다이캐스팅 공법이 적용 가능하며, 최소한도의 금형에 의하여 제조 가능한 울트라 커패시터 모듈 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 고안은 적은 수의 부품으로 구성되어 실링 부위를 감소시킬 수 있는 울트라 커패시터 모듈 하우징을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 고안은 전술한 하우징을 구비한 울트라 커패시터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따른 복수의 울트라 커패시터가 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이를 수납하기 위한 울트라 커패시터 모듈 하우징은,
내부에 제1 수용공간을 형성하도록 바닥면과 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제1 하우징 몸체를 구비하여 상부가 개방된 하부 하우징; 및
내부에 제2 수용공간을 형성하도록 천정면과 천정면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제2 하우징 몸체를 구비하고 하부가 개방된 상부 하우징을 포함하며, 상부 및 하부 하우징에는 상부 및 하부 하우징의 체결을 위한 체결부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 고안의 특징에 따른 울트라 커패시터 모듈은,
복수의 울트라 커패시터가 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이;
울트라 커패시터의 상부 및 하부에 각각 결합하는 상부 고정 플레이트 및 하부 고정 플레이트; 및
상부 및 하부 고정 플레이트가 결합된 울트라 커패시터를 수납하도록 바닥면과 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제1 하우징 몸체를 구비하여 상부가 개방된 하부 하우징과 천정면과 상기 천정면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제2 하우징 몸체를 구비하고 하부가 개방된 상부 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 의하여, 본 고안은 울트라 커패시터 모듈의 케이스는 최소한도의 부품 수로 구현되며, 제조 및 조립이 용이하며 실링 부위를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 고안은 간단한 다이캐스팅 공법으로 제조하여 높은 강도를 가지는 동시에 방열 특성이 우수한 울트라 커패시터 모듈 케이스를 제공할 수 있게 한다.
또, 본 고안에 따르면, 다이캐스팅 공법의 적용으로 상부 하우징과 하부 하우징의 2 피스(Piece)로 제조하여 부품수가 적게 들어 재료비를 줄일 수 있으며 부품의 두께와 형상의 변화를 용이하게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 울트라 커패시터 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈의 외형을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 하부 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 상부 하우징을 위에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 상부 하우징을 아래에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터를 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 어레이의 상부와 하부에 상부 고정 플레이트와 하부 고정 플레이트를 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 고안의 실시예에 따른 상부 고정 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 고안의 실시예에 따른 하부 고정 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 고안의 다른 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈의 외형을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 하부 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 상부 하우징을 위에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 상부 하우징을 아래에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터를 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 어레이의 상부와 하부에 상부 고정 플레이트와 하부 고정 플레이트를 결합한 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 고안의 실시예에 따른 상부 고정 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 고안의 실시예에 따른 하부 고정 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 고안의 다른 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈을 나타낸 사시도이다.
이하 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 고안을 상술한다.
본 고안의 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈의 외형을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈의 구조를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 하부 하우징을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 상부 하우징을 위에서 본 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 고안의 실시예에 따른 상부 하우징을 아래에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
먼저 도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈 하우징은 내부에 수용공간(110b, 120b)을 형성하는 금속 재질의 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)을 포함하여 구성된다. 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)을 결합하여 내부에 수용공간이 형성된다.
상기 상부 하우징(120)은 내부에 단면상 직육면체 형상의 수용공간(120b)이 형성된다. 상기 상부 하우징(120)은 내부에 수용공간(120b)을 형성하도록 바닥면과 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 상부 하우징 몸체(120a)를 구비하여 하부가 개방되도록 형성된다. 물론, 본 고안에서 금형으로부터의 탈거를 용이하게 하기 위하여 상기 바닥면과 상기 상부 하우징 몸체(120a)는 소정의 경사를 가질 수 있음은 물론이다.
마찬가지로, 하부 하우징(110)은 내부에 수용공간(110b)이 형성되고, 수용공간(110b)을 형성하도록 바닥면과 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 하부 하우징 몸체(110a)를 구비하여 상부가 개방되도록 형성된다.
본 고안의 일실시예에서 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)은 대칭 형상을 가지면서 상하로 마주보면서 결합될 수 있다. 물론, 본 고안에서 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)은 결합 방식에 따라 대칭 형상으로 형성하지 않을 수 있으며, 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 고안의 울트라 커패시터 모듈 하우징은 상부 하우징 몸체(120a)와 하부 하우징 몸체(110a)를 동일한 높이와 대칭되는 구조를 갖도록 형성하고 있지만, 본 고안은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 상기 상부 하우징 몸체(120a)와 하부 하우징 몸체(110a)는 상이한 높이를 갖도록 형성할 수 있다.
상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)이 동일한 형상인 경우, 하나의 제조 라인에서 동일한 다이캐스팅 금형으로 동시에 생산할 수 있게 되며, 이에 따라 생산성이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 달성할 수 있다.
전술한 바와 같이 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)은 동일한 금형에 의한 다이캐스팅 공법을 적용하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 상부 하우징(120)의 제조에는 하부 하우징의 제조에 사용되는 금형이 사용될 수 있는데, 다만 상부면에 형성되는 제1 터미널 단자홀(124), 제2 터미널 단자홀(125) 및 밸런스 보드 연결홀(128)의 대응 위치에 금형 삽입물(즉 체인징 코어)을 부가하여 제1 터미널 단자홀(124), 제2 터미널 단자홀(125) 및 밸런스 보드 연결홀(128)을 형성하는 방식으로 상부 하우징(120)이 제조될 수 있다.
도 3을 참조하면 울트라 커패시터 모듈(100)은 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)의 합체에 의해 내부 공간을 형성할 수 있으며, 형성된 내부 공간에 복수의 울트라 커패시터(131)가 연결 부재(140)에 의해 전기적으로 연결되어 집합된 울트라 커패시터 어레이(130)가 수납된다. 예시적으로, 도시된 바와 같이 상기 수용 공간은 육방 구조를 가질 수 있다. 물론, 본 고안에서 직육면체 형상의 상기 수용 공간의 형성하는 것도 가능하다.
상기 울트라 커패시터 모듈(100)은 하부 하우징(110)의 내부 공간에 울트라 커패시터 어레이(130)를 수납한 상태에서 상부 하우징(120)을 결합한 후 체결부에 의해 결합된다. 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 체결부는 너트 홈(113, 123)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 체결부는 상기 너트 홈들을 연결하는 볼트 부재(134)를 더 포함할 수 있다.
도 1과 관련하여 설명한 바와 같이 종래의 울트라 커패시터 모듈은 다수의 분리된 하우징으로 구성되며, 구성 부품 사이에는 씰링 패드에 의한 실링이 요구된다. 이에 반해 본 고안의 울트라 커패시터 모듈(100)은 상부 하우징(120)과 하부 하우징(110)이 2 피스(Piece)로 구성 가능하게 되며, 실링 요소의 사용이 최소화 된다.
도 4를 참조하면, 본 고안의 하부 하우징(110)에는 하부 하우징 몸체(110a)의 외주면을 따라 소정 간격으로 복수의 제1 오목 홈(111)이 복수개 형성되어 있다. 상기 하부 하우징(110)에 형성된 복수의 제1 오목 홈(111)은 보다 넓은 방열 표면적을 제공하여 효율적인 방열이 가능하게 한다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 오목 홈(111)은 상기 하우징 몸체(110a)의 상하 방향으로 연장된다. 본 고안에서 상기 제1 오목홈(111)은 단면상 원호형, 삼각형, 사각형 등 표면적을 증가시키는 임의의 형상을 가질 수 있다. 도시된 삼각 형상의 제1 오목홈(111)은 제조 상 용이하다는 장점을 갖는다.
한편, 상기 하부 하우징(110)에는 하부 하우징 몸체(110a)의 내측면을 따라 소정 간격으로 제1 오목 홈(111)에 대응하는 위치에 복수의 제1 볼록 돌출부(112)가 형성되어 있다. 본 고안에서 상기 복수의 제1 볼록 돌출부(112)는 상기 수용 공간(110b)에 장착되는 단위 셀의 울트라 커패시터(131)와 하부 하우징(110)의 내측면이 짧은 열전달 거리를 갖도록 설계된다. 커패시터(131)와 하우징(110) 사이의 공기층은 단열재로 작용하므로 짧은 열전달 거리는 방열 성능을 향상시킨다.
본 고안에서 상기 돌출부(112)는 상기 울트라 커패시터(131)의 외관 형상에 부합하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 상기 돌출부(112)는 상기 내주면 단면이 원호 형상 또는 다각형 형상을 갖도록 설계될 수 있다. 이것은 울트라 커패시터(131)와 돌출부(112) 간의 거리를 일정하게 유지하게 한다.
또한, 상기 하부 하우징(110)은 제1 볼록 돌출부(112)가 형성된 위치의 상부면에 체결을 위한 너트 홈(113)이 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 하부 하우징(110)은 바닥면으로부터 하부 하우징 몸체(110a)의 외부로 연장되는 마운팅부(114)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 마운팅부(114)는 고정을 위한 충분한 두께를 갖는 반면, 하부 하우징 몸체(110a)의 바닥면의 두께는 상기 마운팅부(114)보다 얇게 형성될 수 있다. 이것은 바닥면으로의 방열 성능을 향상시킨다. 일례로, 상기 마운팅부(114)의 두께가 5mm 정도인 경우 상기 하부 하우징 몸체(110a)의 바닥면 두께가 3mm로 유지될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 상부 하우징(120)은 외관이 육각형(Hexagon)이다. 상기 상부 하우징(120)은 천정면의 모서리 부위에 제1 터미널 단자홀(124)과 제2 터미널 단자홀(125)이 형성되어 있으며, 중앙에는 밸런스 보드 연결홀(128)이 형성되어 있다.
상기 상부 하우징(120)에는 천정면으로부터 상부 하우징 몸체(120a)의 외부로 연장되는 마운팅부(129a)가 형성되어 있다. 상기 상부 하우징 몸체(120a)의 천정면과 마운팅부의 두께는 방열 성능 및 구조물의 강도를 고려하여 적절히 설계될 수 있다. 즉 방열 성능의 향상을 위하여 상기 천정면의 두께는 마운팅부(129a)보다 얇다. 예컨대, 상부 하우징 몸체(120a)의 천정면 두께는 3mm이며, 마운팅부(129a)의 두께는 5mm 정도로 유지될 수 있다.
상기 상부 하우징(120)의 상부면에는 제1 터미널 단자홀(124)과 제2 터미널 단자홀(125)에 플라스틱 재질의 제1 터미널 캡(126)과 제2 터미널 캡(127)이 장착되며, 밸런스 보드 연결홀(128)이 형성된 위치 근처에는 밸런스 보드가 탑재된다.
밸런스 보드 케이스(129)는 내부의 일정 공간을 형성하여 밸런스 보드를 탑재하며, 상부 하우징(120)의 상부면 중심부에 장착되어 밸런스 보드와 밸런스 보드 연결홀(128)을 보이지 않게 수납하도록 덮는다.
상기 상부 하우징(120)은 상부 하우징 몸체(120a)의 외주면을 따라 소정 간격으로 복수의 제2 오목 홈(121)이 복수개 형성된다. 상기 상부 하우징(120)의 복수의 제2 오목 홈(121)은 방열 표면적을 넓히고 방열 효율을 증가시킨다.
상기 상부 하우징(120)은 상부 하우징 몸체(120a)의 내측면을 따라 제2 오목 홈(121)에 대응하는 위치에 복수의 제2 볼록 돌출부(122)가 형성된다. 상부 하우징(120)은 복수의 제2 볼록 돌출부(122)로 인하여 각 단위 셀의 울트라 커패시터(131)와 상부 하우징(120)의 내측면과의 열전달 거리가 짧아져서 열 방출이 용이해짐으로써 방열 효과를 높일 수 있다. 전술한 상기 제1 블록 돌출부(122)와 마찬가지로, 상기 제2 볼록 돌출부(122)는 커패시터의 형상을 추종하도록 설계될 수 있다.
상기 상부 하우징(120)은 제2 볼록 돌출부(122)가 형성된 위치의 하측에는 결합 부재로서 너트 홈(123)이 각각 형성되어 있다.
이하에서는 도 7 및 도 10을 참조하여 전술한 모듈 하우징의 수용 공간에 장착되는 부품을 상술한다.
도 7은 본 고안의 실시예에 따라 모듈 하우징에 장착되는 울트라 커패시터 어레이를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 어레이의 상부와 하부에 상부 고정 플레이트와 하부 고정 플레이트를 결합한 모습을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 고안의 실시예에 따른 상부 고정 플레이트를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 고안의 실시예에 따른 하부 고정 플레이트를 나타낸 사시도이다.
본 고안의 실시예에 따른 울트라 커패시터 어레이(130)는 예컨대 18개의 각 단위 셀의 울트라 커패시터(131)가 3 × 6의 배열로 배치되어, 각각의 울트라 커패시터(131)가 부스바(150)를 포함하는 연결 부재(140)에 의해 서로 직렬로 연결된 구조를 갖는다. 여기서, 단일 셀의 울트라 커패시터(131)는 원통형 또는 각형의 형태일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
본 고안의 울트라 커패시터 어레이(130)는 울트라 커패시터들이 지그재그 형태로 배치된 구조를 가질 수 있다. 이것은 하우징에 수납시 하우징의 내부 공간을 효율적으로 활용하게 한다. 그러나, 상기 울트라 커패시터 어레이(130)의 배치는 이에 한정하지 않으며 3 × 6의 배열의 직렬 배치도 가능하다.
상기 부스바(150)는 구리와 같은 도전성 재질의 막대로 형성되어 전류 경로로 작용한다. 상기 부스바(150)는 본체부(151) 및 본체부(151)의 양단에 각각 형성되어 이웃하는 울트라 커패시터(131)와 연결되도록 이루어진 연결부(153)를 포함한다. 상기 연결부(153)에는 개별 커패시터(131)의 전극 단자(155)와 결합하기 위한 홀(도시하지 않음)이 형성되는데, 상기 연결부(153)의 홀과 볼트 형상의 전극 단자(155)를 결합한 후 너트(154)를 체결함으로써 이웃하는 울트라 커패시터(131)들이 전기적으로 연결된다.
따로 도시하지는 않았지만, 각각의 울트라 커패시터(131)는 상태 정보 신호용 전송 라인인 하네스 와이어(도시하지 않음)가 전기적으로 연결된다. 이를 위하여, 부스바(150)의 연결부(153)는 일측에 하네스 와이어를 접속하기 위한 하네스 연결홀(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상기 하네스 와이어는 각각의 울트라 커패시터(131)의 전압, 전류 및 온도 등의 상태 정보 신호를 밸런스 보드로 전송하기 위한 신호 전송 라인으로 작용한다.
상기 본체부(151)는 소정의 길이를 갖는 평면부로 구성되고 양단에 소정 각도로 기울어진 절곡부(152)가 형성되어 있다.
상기 부스바(150)의 상부에는 실리콘 계열의 수지인 방열패드(157)를 부착된다. 상기 방열 패드(157)는 연결 부재(140)의 일부로서 상기 상부 하우징(120)의 천정면과 열적으로 접촉하여 상기 울트라 캐패시터(131)에서 발생하는 열을 방출한다. 다만, 도 7의 가장 좌측의 부스바(150)의 경우 이해의 편의를 위하여 부스 바(150) 상부의 방열패드(157)를 생략하였다.
도 7을 참조하면, 상기 울트라 커패시터 어레이(130) 중 양단의 울트라 커패시터에는 터미널 단자(132, 133)가 결합된다. 예컨대 좌측 상단의 울트라 커패시터에는 양극의 외부출력 터미널 단자(132)가 우측 하단의 울트라 커패시터(131)에는 음극 외부출력 터미널 단자(133)가 결합된다.
도 8을 참조하면, 상부 고정 플레이트(160)가 울트라 커패시터 어레이(130)의 상부에 결합된다. 상기 상부 고정 플레이트(160)는 방열패드(157)가 외부로 노출하도록 방열패드(157)에 대응하는 크기를 갖는 상부관통홀(161)이 형성되어 있다. 방열패드(157)가 배치되지 않은 영역에는 절연성 재질의 절연프레임(162)으로 형성된다.
양극의 외부출력 터미널 단자(132)가 형성된 울트라 커패시터(131)에는 방열패드(157)가 배치되지 않으므로 울트라 커패시터(131)의 상부면에 결합하는 절연프레임(162)의 형태가 울트라 커패시터(131)의 상부면 형태에 따라 원형의 프레임(163)으로 형성되며, 양극의 외부출력 터미널 단자(132)가 삽입될 수 있도록 천공되어 있다.
마찬가지로, 음극의 외부출력 터미널 단자(133)가 형성된 울트라 커패시터(131)에도 방열패드(157)가 상부면에 배치되지 않으며 울트라 커패시터(131)의 상부면에 결합하는 절연프레임(162)의 형태가 울트라 커패시터(131)의 상부면 형태에 따라 원형의 프레임(163)으로 형성되며, 음극의 외부출력 터미널 단자(133)가 삽입될 수 있도록 천공된다.
상기 상부 고정 플레이트(160)는 원형의 프레임(163), 각각의 절연프레임(162)이 서로 이웃하는 절연프레임(162)과 결합되어 일체형으로 형성된다.
각각의 절연프레임(162)에는 연결부(153)의 하네스 연결홀(도시하지 않음)에 접속된 하네스 와이어를 절연 프레임으로 유도하기 위한 하네스 홀(도시하지 않음)이 구비되어 있으며, 하네스 와이어를 밸런싱 보드로 가이드하기 위한 하나 이상의 가이드바(165)가 형성된다.
도 10을 참조하면, 하부 고정 플레이트(170)는 울트라 커패시터 어레이(130)의 하부에 결합하고, 방열패드(157)가 플레이트 외부로 노출되도록 방열패드(157)의 크기에 대응하여 형성된 하부관통홀(171)을 구비한다. 상기 하부 고정 플레이트(170)에서 방열패드(157)가 배치되지 않은 영역은 절연성 재질의 절연프레임(172)에 의해 구현된다.
상기 하부 고정 플레이트(170)는 절연프레임(172)이 방열패드(157)의 개수만큼 형성되며 각각의 절연프레임(172)이 서로 이웃하는 절연프레임(172)과 결합되어 일체형으로 형성된다.
도 9와 관련하여 설명한 것과 마찬가지로, 상기 절연프레임(172)에는 하네스 와이어를 밸런싱 보드로 유도하기 위한 가이드바(175)가 형성된다.
한편, 부가적으로 상기 상부 및 하부 고정 플레이트(160, 170)는 각각 서로 간을 연결하기 위한 플레이트 고정홀(164, 174)를 구비할 수 있다. 예컨대, 볼트와 같은 결합 수단이 상기 플레이트 고정홀(164, 174) 사이에 제공될 수 있다. 이것은 울트라 커패시터 어레이(130)를 더욱 견고히 고정할 수 있게 한다.
이상의 구성을 통해 밸런스 보드는 하네스 와이어를 통해 각 울트라 커패시터(131)의 전압, 전류, 온도의 상태 정보 신호를 입력받아 울트라 커패시터(131)를 보호하기 위한 과충전 보호기능, 과방전 보호기능, 과전류 보호기능, 과열보호기능, 셀밸런싱(Cell Balancing) 기능을 수행할 수 있다. 또, 밸런스 보드는 하네스 와이어를 통해 각 울트라 커패시터(131)의 상태 정보 신호를 아날로그 신호로 수신하고 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 배터리관리부(Battery Management System, BMS) 등 다른 장치로 전송하거나 각 울트라 커패시터(131)를 제어하는 데이터로 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 연결 부재(140)에 의해 연결된 복수의 울트라 커패시터 어레이(130)의 상부와 하부에 각각 상부 고정 플레이트(160)와 하부 고정 플레이트(170)를 결합되어 조립된다. 조립된 울트라 커패시터 모듈(100)은 하부 하우징(110)의 내부 공간에 수납되고 하부 하우징(110)의 너트 홈(113)과 상부 하우징(120)의 너트 홈(123)을 맞닿도록 결합한 후 볼트부재(134)로 체결된다.
도 11은 본 고안의 다른 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈을 나타낸 사시도이다.
본 고안의 다른 실시예에 따른 울트라 커패시터 모듈(100)은 내부에 수용공간이 형성되고 상부가 개방된 하부 하우징(110)과, 하부 하우징(110)의 개방된 상부를 밀폐시키는 상부덮개(180)를 포함한다. 본 실시예의 모듈(100)은 도 2와 관련하여 설명한 것과 마찬가지로 두 개의 구성 부품으로 하우징이 구성되므로, 구성 부품의 수가 감소함에 따른 동일한 작용 효과를 달성할 수 있다. 다만, 본 실시예의 모듈(100)은 두 부품이 상부 덮개(180)에서 결합된다는 점에서 도 2의 실시예와는 상이하다.
본 실시예에서 모듈을 구성하는 나머지 구성은 앞선 도면들에서 설명한 것과 동일하다. 즉, 복수의 울트라 커패시터(131)가 연결 부재(140)에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이(130)가 상부 하우징(120)의 내부 공간에 수납되며, 울트라 커패시터 어레이(130)에는 상부와 하부에 각각 상부 고정 플레이트(160)와 하부 고정 플레이트(170)가 결합된다. 다만, 본 실시예에서는 하부 하우징(110)의 상부에서 상부덮개(180)를 결합한 후 볼트 부재(134) 등에 의하여 양 부품을 체결함으로써 모듈이 조립된다.
이상에서 본 고안의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 고안의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 고안의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 고안의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 울트라 커패시터 모듈 110: 하부 하우징
110a: 하부 하우징 몸체 110b: 수용공간
111: 제1 오목 홈 112: 제1 볼록 돌출부
113: 너트 홈 114: 마운팅부
120: 상부 하우징 120a: 상부 하우징 몸체
120b: 수용공간 121: 제2 오목 홈
122: 제2 볼록 돌출부 123: 너트 홈
124: 제1 터미널 단자홀 125: 제2 터미널 단자홀
126: 제1 터미널 캡 127: 제2 터미널 캡
128: 밸런스 보드 연결홀 129: 밸런스 보드 케이스
129a: 마운팅부 130: 울트라 커패시터 어레이
131: 울트라 커패시터 132: 양극의 외부출력 터미널 단자
133: 음극의 외부출력 터미널 단자 134: 볼트부재
140: 연결 부재 150: 부스바
151: 본체부 152: 절곡부
153: 연결부 154: 너트
155: 전극단자 157: 방열패드
160: 상부 고정 플레이트 161: 상부관통홀
162: 절연프레임 163: 원형의 프레임
164: 플레이트 고정홈 165: 가이드바
170: 하부 고정 플레이트 171: 하부관통홀
172: 절연프레임 174: 플레이트 고정홈
175: 가이드바 180: 상부덮개
110a: 하부 하우징 몸체 110b: 수용공간
111: 제1 오목 홈 112: 제1 볼록 돌출부
113: 너트 홈 114: 마운팅부
120: 상부 하우징 120a: 상부 하우징 몸체
120b: 수용공간 121: 제2 오목 홈
122: 제2 볼록 돌출부 123: 너트 홈
124: 제1 터미널 단자홀 125: 제2 터미널 단자홀
126: 제1 터미널 캡 127: 제2 터미널 캡
128: 밸런스 보드 연결홀 129: 밸런스 보드 케이스
129a: 마운팅부 130: 울트라 커패시터 어레이
131: 울트라 커패시터 132: 양극의 외부출력 터미널 단자
133: 음극의 외부출력 터미널 단자 134: 볼트부재
140: 연결 부재 150: 부스바
151: 본체부 152: 절곡부
153: 연결부 154: 너트
155: 전극단자 157: 방열패드
160: 상부 고정 플레이트 161: 상부관통홀
162: 절연프레임 163: 원형의 프레임
164: 플레이트 고정홈 165: 가이드바
170: 하부 고정 플레이트 171: 하부관통홀
172: 절연프레임 174: 플레이트 고정홈
175: 가이드바 180: 상부덮개
Claims (14)
- 복수의 울트라 커패시터가 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이를 수납하기 위한 울트라 커패시터 모듈 하우징에 있어서,
내부에 제1 수용공간을 형성하도록 바닥면과 상기 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제1 하우징 몸체를 구비하여 상부가 개방된 하부 하우징; 및
내부에 제2 수용공간을 형성하도록 천정면과 상기 천정면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제2 하우징 몸체를 구비하고 하부가 개방된 상부 하우징을 포함하며,
상기 상부 및 하부 하우징에는 상기 상부 및 하부 하우징의 체결을 위한 체결부가 형성된 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제1항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 제1 하우징 몸체의 외주면을 따라 소정 간격으로 복수의 제1 오목 홈이 형성되고, 상기 제1 하우징 몸체의 내측면을 따라 소정 간격으로 상기 제1 오목 홈과 대응하는 위치에 복수의 제1 볼록 돌출부가 형성되며,
상기 상부 하우징은 상기 제2 하우징 몸체의 외주면을 따라 소정 간격으로 복수의 제2 오목 홈이 형성되고, 상기 제2 하우징 몸체의 내측면을 따라 소정 간격으로 상기 제2 오목 홈과 대응하는 위치에 복수의 제2 볼록 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제1항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 바닥면으로부터 상기 제1 하우징 몸체 외부로 연장되는 제1 마운팅부를 구비하고, 상기 제1 하우징 몸체의 바닥면의 두께는 상기 제1 마운팅부의 두께보다 얇으며,
상기 상부 하우징은 상기 천정면으로부터 상기 제2 하우징 몸체 외부로 연장되는 제2 마운팅부를 구비하고, 상기 제2 하우징 몸체의 바닥면의 두께는 상기 제2 마운팅부의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제1항에 있어서,
상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징은 동일한 다이캐스팅(Die Casting) 금형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제1항에 있어서,
상기 제1 하우징 몸체와 상기 제2 하우징 몸체는 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제1항에 있어서,
상기 제1 하우징 몸체와 상기 제2 하우징 몸체는 상이한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제1항에 있어서,
상기 체결부는,
상기 제1 하우징 몸체와 상기 제2 하우징 몸체의 끝단에 형성된 최소한 하나 이상의 너트 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 제7항에 있어서,
상기 체결부는 상기 너트 홈에 결합하는 최소한 하나의 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈 하우징. - 복수의 울트라 커패시터가 연결 부재에 의해 서로 연결된 울트라 커패시터 어레이;
상기 울트라 커패시터의 상부 및 하부에 각각 결합하는 상부 고정 플레이트 및 하부 고정 플레이트; 및
상기 상부 및 하부 고정 플레이트가 결합된 상기 울트라 커패시터를 수납하도록 바닥면과 상기 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제1 하우징 몸체를 구비하여 상부가 개방된 하부 하우징과 천정면과 상기 천정면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 제2 하우징 몸체를 구비하고 하부가 개방된 상부 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 울트라 커패시터 어레이는 상기 울트라 커패시터의 단자를 전기적으로 연결하는 연결 부재를 포함하고,
상기 상부 및 하부 플레이트는 절연 프레임과 상기 연결 부재를 수납하기 위한 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 연결 부재는 일정한 길이의 본체부와, 상기 본체부의 양단에 형성되어 이웃하는 울트라 커패시터와 서로 연결되도록 이루어진 연결부를 구비하는 부스바; 및
상기 부스바의 상부면에 부착되는 방열패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 각각의 절연프레임은 상기 울트라 커패시터와 결합되는 신호 전송 라인인 하네스 와이어가 통과하는 하네스 홀이 뚫려 있으며, 테두리를 따라 하나 이상의 가이드바가 돌출되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 하부 하우징은 상기 제1 하우징 몸체의 외주면을 따라 소정 간격으로 복수의 제1 오목 홈이 형성되고, 상기 제1 하우징 몸체의 내측면을 따라 소정 간격으로 상기 제1 오목 홈과 대응하는 위치에 복수의 제1 볼록 돌출부가 형성되며,
상기 상부 하우징은 상기 제2 하우징 몸체의 외주면을 따라 소정 간격으로 복수의 제2 오목 홈이 형성되고, 상기 제2 하우징 몸체의 내측면을 따라 소정 간격으로 상기 제2 오목 홈과 대응하는 위치에 복수의 제2 볼록 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 울트라 커패시터 어레이는 상기 각각의 울트라 커패시터를 연결 부재에 의해 지그재그 형태로 서로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 울트라 커패시터 모듈.
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