KR20240052484A - Structural battery having a single fastening structure capable of mechanical fastening and electrical connection at the same time and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 저장 구조체; 상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 배치된 전극부; 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리, 이의 제조방법에 관한 것으로, 전기적 체결을 통해 기계적 특성이 높은 구조 내부에 에너지 저장체 내재뿐 아니라 환경에 따른 전극 기능 제어까지 가능한 다기능성 에너지 저장체 구조 제조 과정 중에 전극의 기계적 전기적 체결을 동시에 진행시킬 수 있다.The present invention relates to an energy storage structure; an electrode portion disposed on at least one surface of the energy storage structure; and a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection, including a fastening part that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure and the electrode portion, and a method of manufacturing the same. In relation to this, the mechanical and electrical fastening of the electrodes can be carried out simultaneously during the manufacturing process of a multi-functional energy storage structure that not only embeds the energy storage inside a structure with high mechanical properties through electrical fastening, but also controls the electrode function according to the environment.
Description
본 발명은 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 동체를 경량화하고, 동시에 강성과 강도를 향상시키는 샌드위치 구조로 스킨부와 코어부를 형성하고, 코어부에 에너지 저장체를 내재화함으로써 하중 지지 특성뿐 아니라 에너지원으로서 사용이 가능하며, 이와 같은 에너지 저장 구조체에 전극이나 센서 등을 위치시켜 에너지 저장 구조체에 내재된 에너지 저장체로부터 에너지를 직접 공급받을 수 있어 다양한 분야에서 다양한 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.The present invention relates to a structural battery having a single fastening structure capable of both mechanical fastening and electrical connection at the same time and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a sandwich structure that lightens the fuselage and improves rigidity and strength at the same time, connecting the skin portion and the core portion. By forming and internalizing the energy storage material in the core, it can be used as an energy source in addition to its load-bearing properties. By placing electrodes or sensors on such an energy storage structure, energy can be transferred from the energy storage material embedded in the energy storage structure. Since it can be supplied directly, it can effectively perform various functions in various fields.
기존에 많이 사용되고 있는 에너지 저장 구조체로써 구조용 배터리가 있으며, 이러한 구조용 배터리는 크게 적층 구조 전극과 내장형 배터리로 나눌 수 있다. There is a structural battery as a widely used energy storage structure, and these structural batteries can be largely divided into laminated structure electrodes and built-in batteries.
적층 구조 전극의 경우 배터리 전극을 직접 적층한 형태로 기존의 에너지원으로 사용되는 배터리보다 향상된 물성을 보유하는 경우가 많으며, 슈퍼 커패시터 형태가 많이 적용되고 있다. In the case of laminated structure electrodes, which are directly laminated with battery electrodes, they often have improved physical properties compared to batteries used as existing energy sources, and the form of super capacitors is often applied.
적층 구조 전극의 경우 에너지 저장체로 사용되는 전극이 적층되어 직접 하중을 받는 구조로 사용되기 때문에 기존 배터리보다 기계적 특성이 향상된다 하더라도, 금속이나 연속 섬유 강화 복합재로 제작된 순수 하중 지지 구조보다는 기계적 특성이 현저히 낮다는 한계가 존재한다. 또한, 외부 하중에 의해 구조 변형이 발생할 경우 에너지 저장체의 전극부에도 변형이 발생한 것이기 때문에 에너지 저장 특성 자체에도 영향을 크게 받으며 이러한 하중에 노출 시 기계적 및 전기적 특성 모두 저하되는 문제가 있다. 이러한 한계로 인해 적층 구조 전극 자체만 사용되기 보다는 기계적 하중을 견딜 수 있는 별도의 보호 구조가 필요한 실정이다.In the case of a laminated structure electrode, the electrodes used as energy storage are stacked and used in a structure that directly receives the load, so although the mechanical properties are improved over existing batteries, the mechanical properties are lower than those of pure load-bearing structures made of metal or continuous fiber-reinforced composites. There is a limit that is significantly lower. In addition, when structural deformation occurs due to an external load, the electrode portion of the energy storage body is also deformed, so the energy storage characteristics themselves are greatly affected, and when exposed to such a load, both mechanical and electrical properties are deteriorated. Due to these limitations, a separate protective structure that can withstand mechanical load is needed rather than using only the laminated electrode itself.
내장형 배터리는 기본 구조에 배터리 셀이 내장되는 다기능 구조를 말하며, 주로 샌드위치 형태의 구조 코어부를 폼 코어로 형성하고 폼 코어 내부에 배터리 내장 후 코어 상하부에 복합재 또는 금속 시트를 접합하여 결합된 형태이다.A built-in battery refers to a multi-functional structure in which battery cells are built into the basic structure. It is mainly a sandwich-type structure in which the core part is formed with a foam core, the battery is embedded inside the foam core, and then composite or metal sheets are joined to the upper and lower parts of the core.
내장형 배터리의 경우 샌드위치 구조를 활용하여 제작된 다기능성 에너지 저장체 구조로써 금속이나 폴리머 폼을 이용하여 코어 형성 시 스킨부와는 주로 접합제를 이용한 화학적 접합으로 제조되기 때문에 구조체 표면에 전극을 배치하기 위해서는 내부 에너지원과 연결하기 위한 홀 가공이 필수적이다. 홀 가공 시 전도성 부재로 인해 회로 연결 시 가공 표면을 통한 구조체로의 전기 누전이 발생할 수 있다. 또한, 판재형이 아닌 원통형 형상의 경우 샌드위치 구조 제작 과정 중 외부 스킨부와 코어부 체결 시에는 코어 내부에 위치한 배터리를 자유롭게 제어할 수 없기 때문에 외부에서 체결할 때 기계적 체결뿐 아니라 전기적 회로 연결 또한 동시에 이루어져야 한다. In the case of a built-in battery, it is a multi-functional energy storage structure manufactured using a sandwich structure. When forming the core using metal or polymer foam, the skin part is mainly manufactured by chemical bonding using a binder, so it is difficult to place electrodes on the surface of the structure. To achieve this, hole processing is essential to connect to the internal energy source. Due to conductive members during hole processing, electrical leakage may occur through the machined surface into the structure when connecting circuits. In addition, in the case of a cylindrical shape rather than a plate shape, the battery located inside the core cannot be freely controlled when connecting the external skin part and the core part during the sandwich structure manufacturing process, so when fastening from the outside, not only mechanical fastening but also electrical circuit connection is performed at the same time. It must be done.
따라서, 상기 문제점 해결 및 기계적 성능 유지, 전기적 회로 연결, 그리고 효율적인 공정 과정을 모두 고려한 다기능성 에너지 저장체 구조 체결 방식 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a multi-functional energy storage structure fastening method that takes into account all of the above problems, maintenance of mechanical performance, electrical circuit connection, and efficient processing.
본 발명의 목적은, 기능성 에너지 저장 구조체 상에 배치된 전극 기능 제어를 위한 기계적, 전기적 체결 방법을 제공하여, 연속 섬유 강화 복합재 혹은 금속 재료 등으로 제작된 샌드위치 구조 내부에 에너지 저장체 내재화 및 구조체 표면에 전극 배치 후 절연 특성을 지닌 기계적 전기적 체결을 통해 굽힘, 압축과 같은 외부 하중 지지뿐 아니라 전극에서의 버블 생성 및 발열과 같은 다양한 기능까지 구현할 수 있어, 비행체, 일반 내연기관 자동차, 전기자동차, 수중 운동체 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. The purpose of the present invention is to provide a mechanical and electrical fastening method for controlling the function of electrodes disposed on a functional energy storage structure, internalizing the energy storage inside a sandwich structure made of continuous fiber-reinforced composite or metal material, and the surface of the structure. After placing the electrodes, mechanical and electrical fastening with insulating properties can be used to support external loads such as bending and compression, as well as various functions such as bubble generation and heat generation at the electrodes, making it possible to implement various functions such as bubble generation and heat generation at the electrodes, making it possible to implement various functions such as air vehicles, general internal combustion engine vehicles, electric vehicles, and underwater vehicles. It can be applied to various fields, including athletic bodies.
나아가, 현재 활발히 개발되고 있는 다양한 무인 수중 운동체, 무인 수상 운동체, 및 비행 동체 등 단일 구조만으로 두 개 이상의 다기능을 수행하면서 효율적인 공간 활용이 필요한 구조체와, 이러한 동체 외부에 태양광 패널이나, 발열, 수중에서의 버블 생성 등의 기능 수행이 필요한 전극 또는 센서 배치가 요구되는 구조체들에 다양하게 적용이 가능하다.Furthermore, structures that require efficient use of space while performing two or more multi-functions with a single structure, such as various unmanned underwater vehicles, unmanned water vehicles, and flying fuselages that are currently being actively developed, and solar panels, heat generation, and It can be applied in a variety of ways to structures that require the placement of electrodes or sensors that need to perform functions such as generating bubbles in the body.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and other problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에너지 저장 구조체; 상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 배치된 전극부; 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an energy storage structure; an electrode portion disposed on at least one surface of the energy storage structure; And a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection, including a fastening part that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure and the electrode portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에너지 저장 구조체는, 복수의 에너지 저장체가 내재된 코어부; 상기 코어부의 적어도 일면에 부착된 회로기판; 및 상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the energy storage structure includes a core portion containing a plurality of energy storage elements; a circuit board attached to at least one surface of the core portion; and a skin portion provided at the upper and lower portions of the core portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극부는, 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부의 외면에 형성되고, 상기 체결부는, 전극부와 회로기판을 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrode part is formed on the outer surface of the skin part provided on the upper or lower part of the core part, and the fastening part can mechanically fasten the electrode part and the circuit board and connect them electrically.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코어부 및 스킨부는 각각 연속 섬유 강화 복합재 또는 금속 소재로 이루어진 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the core portion and the skin portion may each be made of a continuous fiber-reinforced composite material or a metal material.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코어부 및 스킨부는 각각 절연 코팅된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the core portion and the skin portion may each be insulatingly coated.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코어부는 음각부 및 양각부가 반복적으로 교차되는 구조를 가지고, 상기 음각부에 복수의 에너지 저장체가 개별로 배치되며, 상기 복수의 에너지 저장체 간에는 절연될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the core portion has a structure in which concave portions and embossed portions repeatedly intersect, a plurality of energy storage units are individually disposed in the concave portion, and the plurality of energy storage units may be insulated. .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코어부 및 스킨부 각각은 복수의 관통홀이 형성되어 있고, 상기 코어부와 스킨부를 적층하였을 때, 상기 코어부에 형성된 관통홀과 스킨부에 형성된 관통홀의 위치가 일치할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each of the core portion and the skin portion is formed with a plurality of through holes, and when the core portion and the skin portion are stacked, the through hole formed in the core portion and the through hole formed in the skin portion are The locations may match.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회로기판은 코어부와 대응되는 구조로 형성되고, 에너지 저장체 각각의 상태를 관리하는 배터리 관리 시스템; 및 전극 또는 센서 기능을 관리하는 전극 제어 시스템;을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the circuit board is formed in a structure corresponding to the core portion, and includes a battery management system that manages the state of each energy storage member; and an electrode control system that manages electrode or sensor functions.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에너지 저장체와 회로기판의 각 시스템을 연결하는 커넥터를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a connector connecting each system of the energy storage body and the circuit board may be further included.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 체결부는 볼트 및 너트를 이용한 체결 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fastening part may have a fastening structure using bolts and nuts.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 볼트는 외부 나사산을 가지는 볼트 또는 외부 나사산과 내부 관통홀을 포함하는 관통홀볼트 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 볼트는 일부 또는 전부가 절연성을 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bolt includes at least one of a bolt having an external thread or a through-hole bolt including an external thread and an internal through hole, and some or all of the bolts may have insulation. .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극부는 스킨부와 코어부에 대응되는 관통홀을 포함하고, 상기 볼트는 전극부, 스킨부 및 코어부의 관통홀을 관통하여 체결될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrode portion includes a through hole corresponding to the skin portion and the core portion, and the bolt may be fastened through the through hole of the electrode portion, the skin portion, and the core portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 볼트가 관통홀볼트인 경우, 상기 볼트의 관통홀을 통과하여 전극부와 회로기판을 전기적으로 연결하는 커넥터를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the bolt is a through-hole bolt, it may further include a connector that passes through the through-hole of the bolt and electrically connects the electrode portion and the circuit board.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 에너지 저장체가 내재된 코어부; 상기 코어부의 적어도 일면에 부착된 회로기판; 상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부; 상기 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부의 외면에 형성된 전극부; 및 상기 코어부, 스킨부 및 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 볼트 체결부를 포함하고, 상기 볼트는 외부 나사산을 가지는 볼트이고, 상기 전극부와 접촉하는 부분과 회로기판과 접촉하는 부분 이외의 나머지 부분은 절연성을 가지는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a core portion containing a plurality of energy storage elements; a circuit board attached to at least one surface of the core portion; Skin portions provided at the upper and lower portions of the core portion; an electrode portion formed on an outer surface of a skin portion provided on an upper or lower portion of the core portion; and a bolt fastening part that mechanically fastens and electrically connects the core part, the skin part, and the electrode part, wherein the bolt is a bolt having an external thread, other than the part contacting the electrode part and the part contacting the circuit board. The remaining part of provides a structural battery with insulation and a single fastening structure that allows mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 에너지 저장체가 내재된 코어부; 상기 코어부의 적어도 일면에 부착된 회로기판; 상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부; 상기 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부의 외면에 형성된 전극부; 및 상기 코어부, 스킨부 및 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 관통홀볼트 체결부를 포함하고, 상기 관통홀볼트는 외부 나사산 및 내부 관통홀을 가지는 볼트이고, 전체적으로 절연성을 가지며, 상기 볼트의 관통홀을 통과하도록 연장되는 커넥터로 전극부와 회로기판이 연결되는 것을 특징으로 하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a core portion containing a plurality of energy storage elements; a circuit board attached to at least one surface of the core portion; Skin portions provided at the upper and lower portions of the core portion; an electrode portion formed on an outer surface of a skin portion provided on an upper or lower portion of the core portion; and a through-hole bolt fastening part that mechanically fastens and electrically connects the core part, the skin part, and the electrode part, wherein the through-hole bolt is a bolt having an external thread and an internal through hole, and has insulation as a whole, and the bolt Provided is a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection, wherein the electrode portion and the circuit board are connected by a connector extending to pass through a through hole.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에너지 저장 구조체를 제조하는 단계; 상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 전극부를 배치하는 단계; 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 전극부를 기계적으로 체결하고 전기적으로 연결하는 체결부를 형성하는 단계;를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes manufacturing an energy storage structure; disposing an electrode unit on at least one surface of the energy storage structure; And forming a fastening part that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure and the electrode portion; manufacturing a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection. Provides a method.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에너지 저장 구조체를 제조하는 단계는, 스킨부 및 코어부 각각을 제조하는 단계; 상기 코어부의 일면에 회로기판을 부착하는 단계; 및 상기 코어부에 복수의 에너지 저장체를 내재하고, 코어부의 상부 및 하부에 스킨부를 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, manufacturing the energy storage structure includes manufacturing each of a skin portion and a core portion; Attaching a circuit board to one surface of the core portion; and embedding a plurality of energy storage bodies in the core portion and stacking skin portions on the upper and lower portions of the core portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극부는 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부와 접촉하도록 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the electrode portion may be formed to contact a skin portion provided on an upper or lower portion of the core portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 체결부를 형성하는 단계는, 수직 선상으로 나열된 전극부, 스킨부 및 코어부의 관통홀을 통과하도록 일부 또는 전부가 절연성을 갖는 볼트를 체결하는 방법으로 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the fastening part can be performed by fastening bolts, some or all of which have insulating properties, so that they pass through through holes of the electrode part, skin part, and core part arranged in a vertical line. there is.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에너지 저장 구조체; 상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 배치된 센서부; 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 센서부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an energy storage structure; A sensor unit disposed on at least one surface of the energy storage structure; And it provides a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection, including a fastening part that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure and the sensor unit.
본 발명에 따르면, 샌드위치 형태의 에너지 저장 구조체, 에너지 저장체 내재화 및 다기능성 에너지 저장 구조체 상에 배치된 전극 또는 센서와의 단일 체결 구조를 통해, 에너지 저장 구조체의 동일 무게 대비 굽힘 강성을 개선하고, 에너지 저장 구조체와 외부 전극 또는 센서를 단일 체결 구조로 기계적 체결과 전기적 회로 연결을 동시에 가능하게 하여 전극 또는 센서의 거동 제어가 가능하게 할 수 있다.According to the present invention, the bending rigidity of the energy storage structure compared to the same weight is improved through a sandwich-type energy storage structure, internalization of the energy storage structure, and a single fastening structure with electrodes or sensors placed on the multi-functional energy storage structure, The energy storage structure and the external electrode or sensor can be mechanically coupled and connected to an electrical circuit at the same time through a single fastening structure, thereby enabling control of the behavior of the electrode or sensor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서, 에너지 저장 구조체의 코어부의 적층 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 코어부에 회로기판이 부착된 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서, 회로기판이 부착된 코어부에 에너지 저장체를 내재한 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서, 일반볼트를 이용하여 제조한 에너지 저장 구조체의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서, 일반볼트를 이용한 체결부의 체결 구조를 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서, 관통홀볼트를 이용하여 제조한 에너지 저장 구조체의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서, 관통홀볼트를 이용한 체결부의 체결 구조를 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서, 배터리 제조 공정 흐름도를 나타낸 것이다.Figure 1 is a schematic diagram of a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection in one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the laminated structure of the core portion of the energy storage structure in one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing a structure in which a circuit board is attached to the core portion in one embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing a structure in which an energy storage body is embedded in a core portion to which a circuit board is attached, in one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of an energy storage structure manufactured using ordinary bolts in one embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing the fastening structure of the fastening part using a general bolt in one embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram of an energy storage structure manufactured using through-hole bolts in one embodiment of the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram showing the fastening structure of the fastening part using a through-hole bolt in one embodiment of the present invention.
Figure 9 shows a battery manufacturing process flow chart in one embodiment of the present invention.
본 발명을 상세하기 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed as unconditionally limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor of the present invention should not use the terms or words in order to explain his invention in the best way. It should be noted that the concepts of various terms can be appropriately defined and used, and furthermore, that these terms and words should be interpreted with meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not used with the intention of specifically limiting the content of the present invention, and these terms refer to various possibilities of the present invention. It is important to note that this is a term defined with consideration in mind.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, in this specification, it should be noted that singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates a different meaning, and that even if similarly expressed in plural, they may include singular meanings. do.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as “including” another component, it does not exclude any other component, but includes any other component, unless specifically stated to the contrary. It could mean that you can do it.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제1", "제2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, terms such as "one side", "other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., when used, refer to one component. It is used to clearly distinguish it from other components, and it should be noted that the meaning of the component is not limited by this term.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "~부", "~기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.Moreover, in the specification of the present invention, terms such as "unit", "unit", "module", "device", etc., if used, mean a unit capable of processing one or more functions or operations, which is hardware. Alternatively, it should be noted that it can be implemented through software, or a combination of hardware and software.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, when specifying the reference numeral for each component in each drawing, the same component has the same reference number even if the component is shown in different drawings, that is, the same reference is made throughout the specification. The symbols indicate the same component.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to this specification, the size, position, connection relationship, etc. of each component constituting the present invention is exaggerated, reduced, or omitted in order to convey the idea of the present invention sufficiently clearly or for convenience of explanation. It may be described, and therefore its proportions or scale may not be exact.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of configurations that are judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, for example, known techniques including prior art, may be omitted.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 9.
본 발명에 따르면, 에너지 저장 구조체(100); 상기 에너지 저장 구조체(100)의 적어도 일면에 배치된 전극부(200); 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체(100)와 전극부(200)를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부(300)를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리를 제공한다. According to the present invention, an energy storage structure 100; An electrode unit 200 disposed on at least one surface of the energy storage structure 100; and a fastening part 300 that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure 100 and the electrode portion 200, and is capable of both mechanical fastening and electrical connection at the same time. A structural battery having a fastening structure is provided.
종래의 배터리는 비행체, 차량, 선박 등과 같은 동체 무게의 상당 부분을 차지하지만, 하중을 지지하는 기능은 전혀 수행하지 않는다. 이에 비해 구조용 배터리는 동체 구조의 기능을 수행하면서도 배터리 역할을 하는 새로운 개념의 획기적인 배터리이다. 예를 들어, 구조용 배터리는 동체 자체의 역할도 할 수 있다. 이 경우, 에너지를 저장하는 배터리 중량은 없는 것과 마찬가지이기 때문에, 상기 구조용 배터리와 같은 복합기능 배터리는 전기 차량의 무게를 크게 줄일 수 있다.Conventional batteries account for a significant portion of the weight of fuselages such as aircraft, vehicles, ships, etc., but do not perform any load support function. In comparison, the structural battery is a new concept of a groundbreaking battery that functions as a battery while performing the function of the fuselage structure. For example, a structural battery can double as the fuselage itself. In this case, since there is no weight of the battery storing energy, a multi-function battery such as the structural battery can significantly reduce the weight of the electric vehicle.
종래 구조용 배터리는 크게 적층 구조 전극과 내장형 배터리로 나눌 수 있으며, 적층 구조 전극의 경우 전극이 적층되어 직접 하중을 받는 구조를 가지기 때문에, 금속이나 연속 섬유 강화 복합재로 제작된 순수 하중 지지 구조보다는 기계적 특성이 현저히 낮다는 한계가 존재하고, 외부 하중에 의해 구조 변형이 발생할 경우 에너지 저장체의 전극부에도 변형이 발생한 것이기 때문에 에너지 저장 특성 자체에도 영향을 크게 받으며 이러한 하중에 노출 시 기계적 및 전기적 특성 모두 저하되어 별도의 보호 구조가 필요하다는 문제가 있다.Conventional structural batteries can be broadly divided into laminated structure electrodes and built-in batteries. In the case of laminated structure electrodes, electrodes are stacked and have a structure that directly receives load, so their mechanical properties are higher than those of pure load-bearing structures made of metal or continuous fiber-reinforced composites. There is a limit that this is significantly lower, and when structural deformation occurs due to an external load, the electrode part of the energy storage body is also deformed, so the energy storage characteristics themselves are greatly affected, and both mechanical and electrical properties deteriorate when exposed to such a load. There is a problem that a separate protection structure is needed.
또한, 내장형 배터리의 경우 샌드위치 구조를 활용하여 제작된 다기능성 에너지 저장체 구조로써 금속이나 폴리머 폼을 이용하여 코어 형성 시 스킨부와는 주로 접합제를 이용한 화학적 접합으로 제조되기 때문에 구조체 표면에 전극을 배치하기 위해서는 내부 에너지원과 연결하기 위한 홀 가공이 필수적이며, 홀 가공 시 전도성 부재로 인해 회로 연결 시 가공 표면을 통한 구조체로의 전기 누전이 발생할 수 있고, 판재형이 아닌 원통형 형상의 경우 샌드위치 구조 제작 과정 중 외부 스킨부와 코어부 체결 시에는 코어 내부에 위치한 배터리를 자유롭게 제어할 수 없다는 문제가 있다.In addition, in the case of a built-in battery, it is a multi-functional energy storage structure manufactured using a sandwich structure. When forming the core using metal or polymer foam, the skin part is mainly manufactured by chemical bonding using a binder, so electrodes are placed on the surface of the structure. For placement, hole processing is essential to connect to the internal energy source, and due to conductive members during hole processing, electrical leakage to the structure through the machined surface may occur when connecting circuits, and in the case of cylindrical shapes rather than plate shapes, sandwich structures There is a problem that the battery located inside the core cannot be freely controlled when connecting the external skin part and the core part during the manufacturing process.
이에 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고, 기계적 성능 개선, 전기적 회로 연결, 그리고 효율적인 공정 과정을 모두 고려한 다기능성 에너지 저장체 구조 체결 방식을 개발하였다.Accordingly, the present invention solves the above problems and develops a multi-functional energy storage structure fastening method that takes into account mechanical performance improvement, electrical circuit connection, and efficient processing.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에너지 저장 구조체(100)는, 복수의 에너지 저장체(120)가 내재된 코어부(110); 상기 코어부(110)의 적어도 일면에 부착된 회로기판(130); 및 상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부(140);를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the energy storage structure 100 includes a core portion 110 in which a plurality of energy storage bodies 120 are embedded; A circuit board 130 attached to at least one surface of the core portion 110; and a skin portion 140 provided at the upper and lower portions of the core portion.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코어부(110) 및 스킨부(140)는 각각 연속 섬유 강화 복합재 또는 금속 소재로 이루어진 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the core portion 110 and the skin portion 140 may each be made of a continuous fiber-reinforced composite material or a metal material.
상기 연속 섬유 강화 복합재는 탄소 섬유, 유리 섬유, 케블라, 아라미드, 폴리프로필렌 섬유 및 폴린에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 섬유를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연속 섬유 강화 복합재는 상술한 섬유군 중 1종의 섬유 또는 2종 이상의 섬유가 혼합된 형태로 사용될 수 있다.The continuous fiber reinforced composite may include one or more fibers selected from the group consisting of carbon fiber, glass fiber, Kevlar, aramid, polypropylene fiber, and polyethylene terephthalate fiber. Specifically, the continuous fiber-reinforced composite material may be used in the form of one type of fiber or a mixture of two or more types of fibers from the above-described fiber group.
상기 스킨부(140)와 코어부(110)에 사용되는 수지는 에폭시 기반의 열경화성 플라스틱과 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트 등의 열가소성 플라스틱 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The resin used in the skin portion 140 and the core portion 110 is selected from one or more of epoxy-based thermosetting plastics and thermoplastic plastics such as polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, polyetherimide, and polycarbonate. You can use it.
상기 금속은 티타늄, 알루미늄, 탄소강, 주철, 합금강, 황동 및 청동으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The metal may include one or more selected from the group consisting of titanium, aluminum, carbon steel, cast iron, alloy steel, brass, and bronze.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스킨부(140)는 강성 및 강도가 큰 소재로 얇게 형성하고, 스킨부(140) 사이에 밀도가 낮은 코어부(110)를 구성함으로써 동일 무게 대비 훨씬 더 우수한 굽힘 강성을 구현할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the skin portion 140 is formed thinly from a material with high rigidity and strength, and a low-density core portion 110 is formed between the skin portions 140, thereby providing much better performance compared to the same weight. Bending rigidity can be realized.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코어부(110) 및 스킨부(140)는 각각 절연 코팅된 것일 수 있다. 상기 코어부(110) 및 스킨부(140)는 절연 및 내부식성 특성을 지닌 물질을 사용하여 코팅할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 및 내부식성 특성을 지닌 물질은 테플론 및 자일란 등을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the core portion 110 and the skin portion 140 may each be insulatingly coated. The core portion 110 and skin portion 140 may be coated using a material having insulating and corrosion-resistant properties. For example, materials having the above insulating and corrosion resistance properties may include Teflon, xylan, etc.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코어부(110) 및 스킨부(140) 각각은 복수의 관통홀(150)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 관통홀(150)은 기계적 체결 및 전기적 연결을 위한 것일 수 있다. 이 때, 상기 코어부(110) 및 스킨부(140)의 관통홀(150) 주변 영역에 절연 코팅하여 절연부(160)를 형성할 수 있다. 이를 통해 전기 누전을 방지하면서, 기계적 체결과 전기적 연결을 동시에 갖는 단일 체결 구조로 배터리를 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, each of the core portion 110 and the skin portion 140 may have a plurality of through holes 150 formed therein. The through hole 150 may be for mechanical fastening and electrical connection. At this time, the insulating portion 160 may be formed by insulating the area around the through hole 150 of the core portion 110 and the skin portion 140. Through this, it is possible to form a battery with a single fastening structure that has both mechanical fastening and electrical connection while preventing electrical leakage.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코어부(110) 및 스킨부(140) 각각에 형성된 복수의 관통홀(150)은 상기 코어부(110)와 스킨부(140)를 적층하여 샌드위치 구조를 형성하였을 때, 상기 코어부(110)에 형성된 관통홀(150)과 스킨부(140)에 형성된 관통홀(150)의 위치가 일치할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 코어부(110)와 스킨부(140)를 적층하였을 때 각각의 관통홀(150)은 수직 선상으로 나열될 수 있으며, 이 경우 단일 구조의 체결이 용이할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a plurality of through holes 150 formed in each of the core portion 110 and the skin portion 140 form a sandwich structure by stacking the core portion 110 and the skin portion 140. When this is done, the positions of the through hole 150 formed in the core portion 110 and the through hole 150 formed in the skin portion 140 may coincide. More specifically, when the core portion 110 and the skin portion 140 are stacked, each through hole 150 may be arranged in a vertical line, and in this case, fastening of a single structure may be easy.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코어부(110)는 복수의 에너지 저장체(120)가 내재되어 있으며, 코어부(110)의 적어도 일면에는 회로기판(130)이 부착되어 있을 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 시스템 및 전극 제어 시스템 등의 시스템들을 유연기판 상에 형성하여 제조된 회로기판(130)을 코어부(110)에 부착한 후 코어부(110)에 복수의 에너지 저장체(120)를 내재할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the core portion 110 has a plurality of energy storage bodies 120 embedded therein, and a circuit board 130 may be attached to at least one surface of the core portion 110. Specifically, a circuit board 130 manufactured by forming systems such as a battery management system and an electrode control system on a flexible substrate is attached to the core portion 110, and then a plurality of energy storage units 120 are attached to the core portion 110. ) can be inherent.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 코어부(110)는 음각부(111) 및 양각부(112)가 반복적으로 교차되는 구조를 가질 수 있다. 이 때, 상기 음각부(111)에 복수의 에너지 저장체(120)가 개별로 배치되며, 상기 복수의 에너지 저장체(120) 간에는 절연될 수 있다. 구체적으로, 상기 에너지 저장체(120)는 코어부(110)의 상부면 기준 음각부(111) 및 하부면 기준 음각부(113) 모두에 내재될 수 있다. 이 경우 에너지 밀도를 높여 향상된 성능을 가지는 배터리를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the core portion 110 may have a structure in which the engraved portion 111 and the embossed portion 112 repeatedly intersect. At this time, a plurality of energy storage bodies 120 are individually disposed in the engraved portion 111, and the plurality of energy storage bodies 120 may be insulated from each other. Specifically, the energy storage body 120 may be embedded in both the upper surface reference engraved portion 111 and the lower surface reference engraved portion 113 of the core portion 110. In this case, it is possible to provide a battery with improved performance by increasing energy density.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 회로기판(130)은 상기 코어부(110)와 대응되는 구조를 가지며 코어부(110)의 적어도 일면에 부착될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the circuit board 130 has a structure corresponding to the core portion 110 and may be attached to at least one surface of the core portion 110.
상기 회로기판(130)은 유연기판에 관리 시스템이 구성된 것일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 관리 시스템은 에너지 저장체(120) 각각의 상태를 관리하는 배터리 관리 시스템; 및 전극 또는 센서 기능을 관리하는 전극 제어 시스템을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 관리 시스템은 에너지 저장체(120) 각각의 방전량, 상태, 온도 등의 관리를 위한 것일 수 있고, 상기 전극 제어 시스템은 에너지 저장 구조체 표면에 배치된 전극 또는 센서의 기능을 제어하기 위한 것일 수 있다. The circuit board 130 may have a management system configured on a flexible board. As a specific example, the management system includes a battery management system that manages the status of each energy storage unit 120; and an electrode control system that manages electrode or sensor functions. Here, the battery management system may be for managing the discharge amount, state, temperature, etc. of each energy storage member 120, and the electrode control system may be for controlling the function of an electrode or sensor disposed on the surface of the energy storage structure. It may be for.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에너지 저장체(120)와 회로기판(130)의 각 시스템을 연결하는 커넥터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 에너지 저장체(120) 각각과 회로기판(130)의 각 시스템을 커넥터로 연결하여 회로를 통한 배터리 관리가 가능하도록 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a connector connecting each system of the energy storage body 120 and the circuit board 130 may be further included. For example, each of the plurality of energy storage units 120 and each system of the circuit board 130 may be connected with a connector to enable battery management through a circuit.
본 발명의 일 실시예에서, 회로기판(130) 상에는 에너지 저장체(120)와 전극 또는 센서의 커넥터가 실장 되어 있으며, 에너지 저장체(120)를 코어부(110)에 부착 시 이러한 커넥터와 연결되게 함으로써 회로를 통한 배터리 관리가 가능하도록 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, an energy storage body 120 and a connector for an electrode or sensor are mounted on the circuit board 130, and when the energy storage body 120 is attached to the core portion 110, it is connected to this connector. By doing so, battery management through the circuit can be made possible.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에너지 저장체(120)에 커넥터를 형성하여 코어부(110)에 부착함으로써 코어부에 에너지 저장체 내재 시 회로기판(130)의 배터리 관리 시스템과 연결되도록 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a connector is formed on the energy storage body 120 and attached to the core portion 110, so that it can be connected to the battery management system of the circuit board 130 when the energy storage body is embedded in the core portion. there is.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전극부(200)는, 코어부(110)의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부(140)의 외면에 형성되고, 상기 체결부(300)는, 전극부(200)와 회로기판(130)을 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrode portion 200 is formed on the outer surface of the skin portion 140 provided on the upper or lower portion of the core portion 110, and the fastening portion 300 is an electrode portion ( 200) and the circuit board 130 can be mechanically coupled and electrically connected.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 체결부(300)는 에너지 저장 구조체(100)의 스킨부(140)와 에너지 저장체(120)가 내재된 코어부(110)를 기계적으로 체결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fastening part 300 may mechanically fasten the skin part 140 of the energy storage structure 100 and the core part 110 in which the energy storage body 120 is embedded.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 체결부(300)는 볼트 및 너트를 이용한 체결 구조를 가져 볼트와 너트를 이용한 반복적인 기계적 체결이 가능하도록 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fastening part 300 has a fastening structure using bolts and nuts to enable repeated mechanical fastening using bolts and nuts.
상기 볼트는 외부 나사산을 가지는 볼트 또는 외부 나사산과 내부 관통홀을 포함하는 관통홀볼트 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 외부 나사산을 가지는 볼트는 일반적으로 쓰이는 형태의 볼트일 수 있고, 상기 관통홀볼트는 상기 일반 볼트의 중앙부에 내부 관통홀이 형성된 형태일 수 있다.The bolt may include one or more of a bolt having an external thread or a through-hole bolt including an external thread and an internal through hole. The bolt having the external thread may be a commonly used type of bolt, and the through-hole bolt may be a type in which an internal through hole is formed in the center of the general bolt.
상기 볼트 및 너트는 스테인리스 스틸, 탄소강, 황동, 알루미늄, 세라믹 및 플라스틱으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 재질로 형성할 수 있다.The bolts and nuts may be made of one or more materials selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, brass, aluminum, ceramic, and plastic.
금속 재질의 볼트일 경우 테플론, 자일란 등의 절연 및 내부식성 특성을 지닌 물질 중 하나를 택하여 코팅함으로써 절연 특성을 부여할 수 있다.In the case of a metal bolt, insulating properties can be imparted by coating it with a material with insulating and corrosion-resistant properties, such as Teflon or xylan.
상기 볼트는 일부 또는 전부가 절연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 볼트가 외부 나사산을 가지는 볼트인 경우, 상기 전극부와 접촉하는 부분과 회로기판과 접촉하는 부분 이외의 나머지 부분은 절연성을 가질 수 있어 누전을 방지하면서 상기 볼트 자체가 전기 통로 역할을 할 수 있다. Some or all of the bolts may have insulating properties. For example, if the bolt is a bolt with an external thread, the remaining parts other than the part in contact with the electrode part and the part in contact with the circuit board may have insulation properties, thereby preventing electric leakage and the bolt itself serving as an electrical path. can do.
또한, 상기 볼트가 외부 나사산과 내부 관통홀을 가지는 관통홀볼트인 경우 전체 영역에 절연성을 가지며, 상기 볼트의 관통홀은 커넥터를 통과시켜 전기적 연결을 할 수 있는 전기 통로 역할을 할 수 있다. 이 때, 관통홀 내주면 또한 절연성을 가져 관통홀을 통과하는 커넥터로 인한 전기 누전을 방지할 수 있다.In addition, when the bolt is a through-hole bolt having an external thread and an internal through hole, the entire area has insulation, and the through hole of the bolt can serve as an electrical passage through which an electrical connection can be made by passing through a connector. At this time, the inner circumferential surface of the through hole also has insulating properties, so that electrical leakage due to the connector passing through the through hole can be prevented.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전극부는 스킨부와 코어부에 대응되는 관통홀을 포함하고, 상기 볼트는 전극부, 스킨부 및 코어부의 관통홀을 관통하여 체결될 수 있다. 이를 통해 단일구조의 체결 구조로 배터리를 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrode portion includes a through hole corresponding to the skin portion and the core portion, and the bolt may be fastened through the through hole of the electrode portion, the skin portion, and the core portion. Through this, batteries can be manufactured with a single fastening structure.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 볼트가 관통홀볼트인 경우, 상기 볼트의 관통홀을 통과하여 전극부와 회로기판을 전기적으로 연결하는 커넥터(310)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전부 절연성을 가지는 관통홀볼트를 이용하여 체결부를 형성하고, 상기 관통홀볼트의 내부 관통홀을 통해 전극부(200)와 에너지 저장 구조체(100)의 내부 회로기판을 연결하기 위한 커넥터(310)를 연결할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the bolt is a through-hole bolt, it may further include a connector 310 that passes through the through-hole of the bolt and electrically connects the electrode portion and the circuit board. Specifically, a connector for forming a fastening part using the through-hole bolt having all insulation properties and connecting the electrode portion 200 and the internal circuit board of the energy storage structure 100 through the inner through hole of the through-hole bolt. (310) can be connected.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 에너지 저장체(120)가 내재된 코어부(110); 상기 코어부(110)의 적어도 일면에 부착된 회로기판(130); 상기 코어부(110)의 상부 및 하부에 구비된 스킨부(140); 상기 코어부(110)의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부(140)의 외면에 형성된 전극부(200); 및 일면에 회로기판(130)이 부착되어 있고 복수의 에너지 저장체(120)가 내재된 코어부(110), 스킨부(140) 및 전극부(200)를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 볼트 체결부(300)를 포함하고, 상기 볼트는 외부 나사산을 가지는 볼트이고, 상기 전극부(200)와 접촉하는 부분과 회로기판(130)과 접촉하는 부분 이외의 나머지 부분은 절연성을 가지는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리가 제공된다.In one embodiment of the present invention, a core portion 110 containing a plurality of energy storage bodies 120; A circuit board 130 attached to at least one surface of the core portion 110; Skin portions 140 provided on the upper and lower portions of the core portion 110; an electrode portion 200 formed on the outer surface of the skin portion 140 provided on the upper or lower portion of the core portion 110; and mechanically fastening and electrically connecting the core portion 110, the skin portion 140, and the electrode portion 200, on which a circuit board 130 is attached to one side and a plurality of energy storage elements 120 are embedded. It includes a bolt fastening portion 300, wherein the bolt is a bolt having an external thread, and the remaining portions other than the portion in contact with the electrode portion 200 and the portion in contact with the circuit board 130 have insulating, mechanical properties. A structural battery having a single fastening structure that allows fastening and electrical connection at the same time is provided.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 에너지 저장체(120)가 내재된 코어부(110); 상기 코어부(110)의 적어도 일면에 부착된 회로기판(130); 상기 코어부(110)의 상부 및 하부에 구비된 스킨부(140); 상기 코어부(110)의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부(140)의 외면에 형성된 전극부(200); 및 일면에 회로기판(130)이 부착되어 있고 복수의 에너지 저장체(120)가 내재된 코어부(110), 스킨부(140) 및 전극부(200)를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 관통홀볼트 체결부(300)를 포함하고, 상기 관통홀볼트는 외부 나사산 및 내부 관통홀을 가지는 볼트이고, 전체적으로 절연성을 가지며, 상기 볼트의 관통홀을 통과하도록 연장되는 커넥터(310)로 전극부(200)와 회로기판(130)이 연결되는 것을 특징으로 하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리가 제공된다.In one embodiment of the present invention, a core portion 110 containing a plurality of energy storage bodies 120; A circuit board 130 attached to at least one surface of the core portion 110; Skin portions 140 provided on the upper and lower portions of the core portion 110; an electrode portion 200 formed on the outer surface of the skin portion 140 provided on the upper or lower portion of the core portion 110; and mechanically fastening and electrically connecting the core portion 110, the skin portion 140, and the electrode portion 200, on which a circuit board 130 is attached to one side and a plurality of energy storage elements 120 are embedded. It includes a through-hole bolt fastening portion 300, wherein the through-hole bolt is a bolt having an external thread and an internal through hole, has overall insulation, and is connected to an electrode portion by a connector 310 extending to pass through the through hole of the bolt. A structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection is provided, characterized in that (200) and the circuit board 130 are connected.
본 발명에 따르면, 에너지 저장 구조체(100)를 제조하는 단계; 상기 에너지 저장 구조체(100)의 적어도 일면에 전극부(200)를 배치하는 단계; 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체(100)와 전극부(200)를 기계적으로 체결하고 전기적으로 연결하는 체결부(300)를 형성하는 단계;를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 제조방법이 제공된다.According to the present invention, manufacturing an energy storage structure 100; Disposing an electrode unit 200 on at least one surface of the energy storage structure 100; And forming a fastening portion 300 that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure 100 and the electrode portion 200; including, mechanical fastening and electrical connection. At the same time, a method of manufacturing a structural battery having a possible single fastening structure is provided.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에너지 저장 구조체(100)를 제조하는 단계는, 스킨부(140) 및 코어부(110) 각각을 제조하는 단계; 상기 코어부(110)의 일면에 회로기판(130)을 부착하는 단계; 및 상기 코어부(110)에 복수의 에너지 저장체(120)를 내재하고, 코어부(110)의 상부 및 하부에 스킨부(140)를 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, manufacturing the energy storage structure 100 includes manufacturing each of the skin portion 140 and the core portion 110; Attaching a circuit board 130 to one surface of the core portion 110; and embedding a plurality of energy storage bodies 120 in the core portion 110 and stacking skin portions 140 on the upper and lower portions of the core portion 110.
상기 코어부(110) 및 스킨부(140)는 각각 연속 섬유 강화 복합재 또는 금속 소재로 이루어진 것일 수 있다. 상기 연속 섬유 강화 복합재와 금속 소재의 구체적인 예는 상술한 바와 동일할 수 있다.The core portion 110 and the skin portion 140 may each be made of a continuous fiber-reinforced composite material or a metal material. Specific examples of the continuous fiber-reinforced composite and metal material may be the same as described above.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스킨부(140)와 코어부(110)를 연속 섬유 강화 복합재를 이용하여 제작하는 경우, 3D 프린팅, RTM, VARTM, 열압착, 성형 등의 방법 중 각각 선택하여 제작할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the skin portion 140 and the core portion 110 are manufactured using a continuous fiber-reinforced composite material, each method is selected from methods such as 3D printing, RTM, VARTM, thermal compression, and molding. It can be produced.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스킨부(140)와 코어부(110)를 3D 프린팅 방식으로 제작하는 경우에는, 연속 섬유 필라멘트의 프린팅 위치를 설계 및 슬라이싱하는 단계; 연속 섬유 필라멘트를 3D 프린터를 통해 적층하는 단계; 적층된 복합재료를 후처리 공정으로 표면 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 통해 샌드위치 구조의 스킨부(140) 및 코어부(110)를 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when manufacturing the skin portion 140 and the core portion 110 by 3D printing, the steps include designing and slicing the printing position of the continuous fiber filament; Laminating continuous fiber filaments through a 3D printer; It may include surface treating the laminated composite material through a post-treatment process. Through this, the skin portion 140 and core portion 110 of a sandwich structure can be manufactured.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스킨부(140)와 코어부(110)를 제조하는 연속 섬유가 시트인 경우에는, 구조물 형상에 맞춰 섬유를 적층하는 단계; 및 상기 적층된 섬유에 모재를 함침시켜 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이를 통해 샌드위치 구조의 스킨부(140) 및 코어부(110)를 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the continuous fibers used to manufacture the skin portion 140 and the core portion 110 are sheets, the steps include stacking the fibers according to the shape of the structure; And it may include the step of impregnating the laminated fibers with a base material and curing them. Through this, the skin portion 140 and core portion 110 of a sandwich structure can be manufactured.
상기 스킨부(140)와 코어부(110)를 금속 재료를 이용할 경우 압연판재 가공, 주조, 단조 및 용접 등의 방법 중 선택하여 제작할 수 있다. When using metal materials, the skin portion 140 and the core portion 110 can be manufactured by selecting a method such as rolled sheet processing, casting, forging, and welding.
상기 코어부(110)의 형상은 트러스, 피라미드, 물결무늬, 벌집모양, re-entrant, 구조 등 격자 및 결정 구조 군에서 선택하여 제작할 수 있다.The shape of the core portion 110 can be manufactured by selecting from the group of lattice and crystal structures such as truss, pyramid, wave pattern, honeycomb, re-entrant, etc.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스킨부(140) 및 코어부(110) 각각을 제조하는 단계는, 스킨부(140) 및 코어부(110) 각각을 제조하고 관통홀(150)을 형성하는 단계; 및 관통홀(150)이 형성된 스킨부(140)와 코어부(110)를 절연 처리하여 절연부(160)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of manufacturing each of the skin portion 140 and the core portion 110 includes manufacturing each of the skin portion 140 and the core portion 110 and forming a through hole 150. step; And it may include forming an insulating portion 160 by insulating the skin portion 140 and the core portion 110 in which the through hole 150 is formed.
상기 스킨부(140) 및 코어부(110) 각각을 제조하고 관통홀(150)을 형성하는 단계는, 스킨부(140)를 평판 형태로 제조하고, 코어부(110)를 음각부(111)와 양각부(112)가 교차 반복되는 구조로 형성하고, 상기 관통홀(150)은 코어부(110)의 상부 및 하부에 스킨부(140)를 적층하였을 때 접하는 영역에 수직 선상으로 나열되도록 형성할 수 있다. The step of manufacturing each of the skin portion 140 and the core portion 110 and forming the through hole 150 includes manufacturing the skin portion 140 in a flat shape and forming the core portion 110 into an engraved portion 111. and embossed portions 112 are formed in a structure in which the alternating and repeating structures are formed, and the through holes 150 are formed in a vertical line in the contact area when the skin portion 140 is stacked on the upper and lower portions of the core portion 110. can do.
상기 관통홀(150)이 형성된 스킨부(140)와 코어부(110)를 절연 처리하여 절연부(160)를 형성하는 단계는, 상기 코어부(110) 및 스킨부(140)의 관통홀(150) 주변 영역에 절연 코팅하는 방법으로 절연부(160)를 형성할 수 있다. 이를 통해 전기 누전을 방지하면서, 기계적 체결과 전기적 연결을 동시에 갖는 단일 체결 구조로 배터리를 형성할 수 있다.The step of forming the insulating portion 160 by insulating the skin portion 140 and the core portion 110 in which the through hole 150 is formed includes the through hole of the core portion 110 and the skin portion 140 ( 150) The insulating portion 160 can be formed by applying an insulating coating to the surrounding area. Through this, it is possible to form a battery with a single fastening structure that has both mechanical fastening and electrical connection while preventing electrical leakage.
상기 스킨부(140)와 코어부(110)의 절연 가공하는 방식은 코팅제 점성에 따라 스프레이 분사, 브러쉬를 이용한 도포, 닥터블레이드 방식을 이용한 도포 등의 방법 중 어느 하나의 방식으로 도포 후 경화하는 절연 가공 방식으로 수행될 수 있다.The method of insulating the skin portion 140 and the core portion 110 is insulation that is applied and then cured by any one of the following methods depending on the viscosity of the coating: spraying, application using a brush, or application using a doctor blade method. This can be done in a processing manner.
상기 코어부(110) 및 스킨부(140)는 각각 절연 코팅된 것일 수 있다. 상기 코어부(110) 및 스킨부(140)는 절연 및 내부식성 특성을 지닌 물질을 사용하여 코팅할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 및 내부식성 특성을 지닌 물질은 테플론 및 자일란 등을 포함할 수 있다.The core portion 110 and the skin portion 140 may each be insulated and coated. The core portion 110 and skin portion 140 may be coated using a material having insulating and corrosion-resistant properties. For example, materials having the above insulating and corrosion resistance properties may include Teflon, xylan, etc.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전극부(200)는 코어부(110)의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부(140)와 접촉하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 핀 커넥터(310)가 장착되어 있는 전극 또는 센서를 구조체 표면에 장착함으로써 에너지 저장 구조체(100) 내부 회로기판(130)과 전기적으로 연결할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the electrode portion 200 may be formed to contact the skin portion 140 provided on the upper or lower portion of the core portion 110. Specifically, the electrode or sensor equipped with the pin connector 310 can be electrically connected to the internal circuit board 130 of the energy storage structure 100 by mounting it on the surface of the structure.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 체결부(300)를 형성하는 단계는, 수직 선상으로 나열된 전극부(200), 스킨부(140) 및 코어부(110)의 관통홀을 통과하도록 일부 또는 전부가 절연성을 갖는 볼트를 체결하는 방법으로 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of forming the fastening part 300 includes part or all of the electrode part 200, the skin part 140, and the core part 110 arranged in a vertical line. This can be done by fastening a bolt with temporary insulation properties.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 배터리의 제조방법은 하기 도 6의 공정 흐름도에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, (a) 코어부(110)와 스킨부(140)를 각각 제조하고, 관통홀(150)과 절연부(160)를 형성하는 단계; (b) 코어부(110)의 적어도 일면에 회로기판(130)을 부착하는 단계; (c) 코어부(110)에 복수의 에너지 저장체(120)를 내재하는 단계; (d) 코어부(110)의 상부 및 하부에 스킨부(140)를 적층하는 단계; 및 (e) 스킨부(140)의 외면에 전극부(200)를 배치하고 체결부(300)를 형성하여 에너지 저장 구조체(100)와 전극부(200)를 체결하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing a battery according to the present invention may be manufactured according to the process flow chart of FIG. 6 below. Specifically, (a) manufacturing the core portion 110 and the skin portion 140, respectively, and forming the through hole 150 and the insulating portion 160; (b) attaching the circuit board 130 to at least one surface of the core portion 110; (c) embedding a plurality of energy storage bodies 120 in the core portion 110; (d) stacking the skin portion 140 on the upper and lower portions of the core portion 110; and (e) disposing the electrode unit 200 on the outer surface of the skin unit 140 and forming a fastening unit 300 to fasten the energy storage structure 100 and the electrode unit 200.
상기 코어부(110)의 상부 및 하부에 스킨부(140)를 적층하는 단계에서 상기 코어부(110)와 스킨부(140)를 체결하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of stacking the skin portion 140 on the upper and lower portions of the core portion 110 may further include the step of fastening the core portion 110 and the skin portion 140.
본 발명의 일 실시예에서, 단일 체결 방식에 사용되는 볼트가 외부 나사산 만을 가지는 일반적인 볼트일 경우, 에너지 저장 구조체(100) 외부에 형성되는 전극 또는 센서와 맞닿는 볼트 머리 일부와 구조체 내부 회로기판(130)과 연결되는 볼트 끝단 일부는 절연 코팅이 진행되지 않아 기계적 체결 시 볼트 자체가 전기적 통로 역할을 수행하게 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the bolt used in the single fastening method is a general bolt having only an external thread, a portion of the bolt head in contact with the electrode or sensor formed on the outside of the energy storage structure 100 and the circuit board 130 inside the structure ) Some of the ends of the bolt connected to the bolt do not have insulating coating, so the bolt itself may serve as an electrical passage during mechanical fastening.
본 발명의 일 실시예에서, 단일 체결 방식에 사용되는 볼트가 내부에 관통홀을 포함하는 관통홀볼트일 경우 유연 기판에 실장된 커넥터(310)가 코어부(110)와 스킨부(140)의 관통홀(150)을 통과하도록 하며 관통홀볼트에 상기 커넥터(310)가 통과되도록 체결 후 전극 또는 센서를 해당 커넥터(310)에 연결되도록 에너지 저장 구조체(100) 표면에 장착함으로써 전기적 통로 역할을 형성하는 단일 체결부(300)를 형성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the bolt used in the single fastening method is a through-hole bolt including a through hole therein, the connector 310 mounted on the flexible substrate is connected to the core portion 110 and the skin portion 140. After fastening the connector 310 to the through hole bolt so that it passes through the through hole 150, an electrode or sensor is mounted on the surface of the energy storage structure 100 to be connected to the connector 310 to form an electrical passage. A single fastening portion 300 can be formed.
본 발명에 따르면, 에너지 저장 구조체; 상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 배치된 센서부; 및 일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 센서부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부를 포함하는, 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리를 제공한다.According to the present invention, an energy storage structure; A sensor unit disposed on at least one surface of the energy storage structure; And it provides a structural battery having a single fastening structure capable of both mechanical fastening and electrical connection at the same time, including a fastening part that has insulation in part or all and mechanically fastens and electrically connects the energy storage structure and the sensor unit.
여기서, 상기 에너지 저장 구조체, 체결부, 제조방법 등에 대한 설명은 상술한 바와 동일할 수 있으며, 전극부 대신에 센서부가 배치된 형태일 수 있다.Here, the description of the energy storage structure, fastening part, manufacturing method, etc. may be the same as described above, and the sensor part may be disposed instead of the electrode part.
최근 전기 에너지를 동력원으로 사용하는 이동 기기에 대한 수요가 증가함에 따라 에너지 밀도에 대한 중요성이 커지고 있다. 특히, 기존의 내연기관을 사용하던 분야에서는 동력원을 배터리로 변경함에 따라 연료 효율 향상이 기존보다 더욱 더 중요해졌으며, 이를 위한 동체의 경량화에 대한 관심이 더욱 더 커지고 있다. Recently, as the demand for mobile devices that use electrical energy as a power source increases, the importance of energy density is increasing. In particular, in fields that used existing internal combustion engines, improving fuel efficiency has become more important than before as the power source is changed to batteries, and interest in reducing the weight of the fuselage for this purpose is growing.
이에 대해, 본 발명에서는 동체 구조로써 외부 하중 지지 특성을 증대시키기 위해 샌드위치 구조를 형성하였으며, 우수한 기계적 특성으로 인해 비행기나 무인 비행체의 동체, 차량용 구조, 해양 선박이나 수중 운동체 등의 다양한 분야에 적용이 가능하며, 코어부에 에너지 저장체를 내재화함으로써 하중 지지 특성뿐 아니라 에너지원으로써의 역할을 동시에 수행할 수 있기 때문에 최근 활발하게 개발되고 있는 전자 운송기기 동체 구조에 훨씬 더 널리 사용될 수 있다. 또한, 동체 외부에 전극이나 센서 등을 위치시킬 경우 동체에 내재된 에너지 저장체로부터 에너지를 직접 공급받을 수 있으며, 훨씬 더 다양한 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.In contrast, in the present invention, a sandwich structure was formed to increase the external load bearing characteristics as a fuselage structure, and due to its excellent mechanical properties, it can be applied to various fields such as the fuselage of an airplane or unmanned aerial vehicle, vehicle structure, marine ships, or underwater vehicles. It is possible, and by internalizing the energy storage material in the core, it can perform not only load-bearing properties but also serve as an energy source at the same time, so it can be used much more widely in the fuselage structure of electronic transportation devices that have been actively developed in recent years. In addition, when electrodes or sensors are placed outside the fuselage, energy can be supplied directly from the energy storage body embedded in the fuselage, and a much wider range of functions can be performed effectively.
나아가, 상기 언급한 어플리케이션뿐만 아니라, 현재 활발히 개발되고 있는 다양한 무인 수중 운동체, 무인 수상 운동체, 및 비행 동체 등 단일 구조만으로 두 개 이상의 다기능을 수행하면서 효율적인 공간 활용이 필요한 구조체와, 이러한 동체 외부에 태양광 패널이나, 발열, 수중에서의 버블 생성 등의 기능 수행이 필요한 전극 또는 센서 배치가 요구되는 구조체들에 다양하게 적용이 가능할 수 있다.Furthermore, in addition to the applications mentioned above, structures that require efficient space utilization while performing two or more multi-functions with a single structure, such as various unmanned underwater vehicles, unmanned water vehicles, and flying fuselages that are currently being actively developed, and solar vehicles outside of these fuselages. It can be applied to a variety of structures that require the placement of electrodes or sensors that need to perform functions such as light panels, heat generation, and bubble generation in water.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art.
<실시예><Example>
실시예 1Example 1
음각부(111)와 양각부(112)가 교차 반복되는 코어부(110)와 평판형의 스킨부(140)를 각각 제조하고, 상기 코어부(110)와 스킨부(140) 각각에 복수의 관통홀(150)을 형성하고, 상기 관통홀(15)의 주변부에 절연 처리한 절연부(160)를 형성하였다.A core portion 110 and a flat skin portion 140 in which the engraved portion 111 and the embossed portion 112 are alternately repeated are manufactured, and each of the core portion 110 and the skin portion 140 is provided with a plurality of A through hole 150 was formed, and an insulating portion 160 was formed around the through hole 15.
그런 다음, 코어부(110)의 일면에 유연 기판에 배터리 제어 시스템을 형성한 회로기판(130)을 부착한 후, 코어부(110)의 음각부(111, 113)에 에너지 저장체(120)를 내재하였다. 여기서, 회로기판(130)의 배터리 제어 시스템과 에너지 저장체(120)는 커넥터를 이용하여 연결하였다.Then, after attaching the circuit board 130 on which the battery control system is formed on a flexible substrate to one side of the core portion 110, the energy storage body 120 is attached to the engraved portions 111 and 113 of the core portion 110. was inherent. Here, the battery control system of the circuit board 130 and the energy storage body 120 are connected using a connector.
그런 다음, 상기 코어부(110)의 상부 및 하부에 스킨부(140)를 적층 후 스킨부(140)의 외면에 전극부(200)를 배치하고 외부 나사산을 가지는 볼트를 이용하여 전극부(200), 체결부(300)를 형성하여 에너지 저장 구조체(100)와 전극부(200)를 체결하였다.Then, after stacking the skin part 140 on the upper and lower parts of the core part 110, the electrode part 200 is placed on the outer surface of the skin part 140, and the electrode part 200 is placed using a bolt having an external thread. ), a fastening portion 300 was formed to fasten the energy storage structure 100 and the electrode portion 200.
여기서, 상기 볼트는 전극부(200)와 접촉하는 머리 부분과 회로기판(130)과 접촉하는 끝단 부분을 제외하고 절연 처리하였다.Here, the bolt was insulated except for the head portion in contact with the electrode portion 200 and the end portion in contact with the circuit board 130.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서, 상기 전극부 대신에 센서부를 위치한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 배터리를 제조하였다.In Example 1, a battery was manufactured in the same manner as Example 1, except that the sensor part was placed instead of the electrode part.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에서, 일반볼트 대신에 내부 중앙에 관통홀이 형성된 관통홀볼트를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 배터리를 제조하였다.In Example 1, a battery was manufactured in the same manner as Example 1, except that a through-hole bolt with a through hole formed in the inner center was used instead of a regular bolt.
여기서, 관통홀볼트는 전부 절연 처리하고, 커넥터를 이용하여 상기 관통홀을 통해 전극부(200)와 회로기판(130)을 연결하였다.Here, all through-hole bolts were insulated, and the electrode unit 200 and the circuit board 130 were connected through the through-hole using a connector.
실시예 4Example 4
상기 실시예 3에서, 상기 전극부 대신에 센서부를 위치한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 같은 방법으로 배터리를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as Example 3, except that in Example 3, a sensor unit was placed instead of the electrode unit.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 및 이의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.So far, specific embodiments of a structural battery having a single fastening structure capable of simultaneous mechanical fastening and electrical connection according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same have been described. However, within the scope of the present invention, various embodiments have been described. It is obvious that several implementation variations are possible.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents thereof as well as the claims described later.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, the above-described embodiments should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 에너지 저장 구조체
110: 코어부
111, 113: 음각부
112: 양각부
120: 에너지 저장체
130: 회로기판
140: 스킨부
150: 관통홀
160: 절연부
200: 전극부
300: 체결부
310: 커넥터100: Energy storage structure
110: core part
111, 113: Engraved portion
112: Embossed part
120: Energy storage body
130: circuit board
140: Skin part
150: Through hole
160: insulation part
200: electrode part
300: fastening part
310: connector
Claims (20)
상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 배치된 전극부; 및
일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부를 포함하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
energy storage structure;
an electrode portion disposed on at least one surface of the energy storage structure; and
It has insulation in part or all, and includes a fastening portion that mechanically fastens the energy storage structure and the electrode portion and electrically connects the energy storage structure and the electrode portion,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 에너지 저장 구조체는,
복수의 에너지 저장체가 내재된 코어부;
상기 코어부의 적어도 일면에 부착된 회로기판; 및
상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to paragraph 1,
The energy storage structure is,
A core portion containing a plurality of energy storage elements;
a circuit board attached to at least one surface of the core portion; and
Characterized in that it includes a skin portion provided at the upper and lower portions of the core portion,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 전극부는, 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부의 외면에 형성되고,
상기 체결부는, 전극부와 회로기판을 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to paragraph 2,
The electrode portion is formed on the outer surface of the skin portion provided on the top or bottom of the core portion,
The fastening portion mechanically fastens the electrode portion and the circuit board and electrically connects the electrode portion and the circuit board.
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 코어부 및 스킨부는 각각 연속 섬유 강화 복합재 또는 금속 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to paragraph 2,
Characterized in that the core portion and the skin portion are each made of a continuous fiber-reinforced composite material or a metal material,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 코어부 및 스킨부는 각각 절연 코팅된 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to paragraph 2,
Characterized in that the core portion and the skin portion are each coated with insulation,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 코어부는 음각부 및 양각부가 반복적으로 교차되는 구조를 가지고, 상기 음각부에 복수의 에너지 저장체가 개별로 배치되며, 상기 복수의 에너지 저장체 간에는 절연되는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to clause 5,
The core portion has a structure in which engraved portions and embossed portions repeatedly intersect, and a plurality of energy storage units are individually disposed in the concave portion, and the plurality of energy storage units are insulated from each other.
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 코어부 및 스킨부 각각은 복수의 관통홀이 형성되어 있고, 상기 코어부와 스킨부를 적층하였을 때, 상기 코어부에 형성된 관통홀과 스킨부에 형성된 관통홀의 위치가 일치하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to paragraph 2,
Each of the core portion and the skin portion is formed with a plurality of through holes, and when the core portion and the skin portion are stacked, the positions of the through holes formed in the core portion and the through holes formed in the skin portion are identical. Characterized by,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 회로기판은 코어부와 대응되는 구조로 형성되고,
에너지 저장체 각각의 상태를 관리하는 배터리 관리 시스템; 및 전극 또는 센서 기능을 관리하는 전극 제어 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to paragraph 2,
The circuit board is formed in a structure corresponding to the core portion,
A battery management system that manages the status of each energy storage body; And an electrode control system that manages electrode or sensor functions,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 에너지 저장체와 회로기판의 각 시스템을 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to clause 8,
Characterized in that it further comprises a connector connecting each system of the energy storage body and the circuit board,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 체결부는 볼트 및 너트를 이용한 체결 구조를 갖는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
In clause 7,
The fastening part is characterized in that it has a fastening structure using bolts and nuts,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 볼트는 외부 나사산을 가지는 볼트 또는 외부 나사산과 내부 관통홀을 포함하는 관통홀볼트 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 볼트는 일부 또는 전부가 절연성을 갖는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to clause 10,
The bolt includes at least one of a bolt having an external thread or a through-hole bolt including an external thread and an internal through hole,
Characterized in that some or all of the bolts have insulating properties,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 전극부는 스킨부와 코어부에 대응되는 관통홀을 포함하고,
상기 볼트는 전극부, 스킨부 및 코어부의 관통홀을 관통하여 체결되는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to clause 10,
The electrode portion includes a through hole corresponding to a skin portion and a core portion,
The bolt is fastened by penetrating through holes in the electrode portion, skin portion, and core portion.
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 볼트가 관통홀볼트인 경우, 상기 볼트의 관통홀을 통과하여 전극부와 회로기판을 전기적으로 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
According to clause 12,
When the bolt is a through-hole bolt, it further includes a connector that passes through the through-hole of the bolt and electrically connects the electrode portion and the circuit board.
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 코어부의 적어도 일면에 부착된 회로기판;
상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부;
상기 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부의 외면에 형성된 전극부; 및
상기 코어부, 스킨부 및 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 볼트 체결부를 포함하고,
상기 볼트는 외부 나사산을 가지는 볼트이고, 상기 전극부와 접촉하는 부분과 회로기판과 접촉하는 부분 이외의 나머지 부분은 절연성을 가지는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
A core portion containing a plurality of energy storage elements;
a circuit board attached to at least one surface of the core portion;
Skin portions provided at the upper and lower portions of the core portion;
an electrode portion formed on an outer surface of a skin portion provided on an upper or lower portion of the core portion; and
It includes a bolt fastening part that mechanically fastens the core part, the skin part, and the electrode part, and electrically connects the core part, the skin part, and the electrode part,
The bolt is a bolt having an external thread, and the remaining portions other than the portion in contact with the electrode portion and the portion in contact with the circuit board are insulating,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 코어부의 적어도 일면에 부착된 회로기판;
상기 코어부의 상부 및 하부에 구비된 스킨부;
상기 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부의 외면에 형성된 전극부; 및
상기 코어부, 스킨부 및 전극부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 관통홀볼트 체결부를 포함하고,
상기 관통홀볼트는 외부 나사산 및 내부 관통홀을 가지는 볼트이고, 전체적으로 절연성을 가지며,
상기 볼트의 관통홀을 통과하도록 연장되는 커넥터로 전극부와 회로기판이 연결되는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.
A core portion containing a plurality of energy storage elements;
a circuit board attached to at least one surface of the core portion;
Skin portions provided at the upper and lower portions of the core portion;
an electrode portion formed on an outer surface of a skin portion provided on an upper or lower portion of the core portion; and
It includes a through-hole bolt fastening part that mechanically fastens the core part, the skin part, and the electrode part, and electrically connects the core part, the skin part, and the electrode part,
The through-hole bolt is a bolt having an external thread and an internal through hole, and has overall insulation,
Characterized in that the electrode portion and the circuit board are connected by a connector extending through the through hole of the bolt.
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 전극부를 배치하는 단계; 및
일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 전극부를 기계적으로 체결하고 전기적으로 연결하는 체결부를 형성하는 단계;를 포함하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 제조방법.
manufacturing an energy storage structure;
disposing an electrode unit on at least one surface of the energy storage structure; and
Forming a fastening portion that has insulation in part or all and mechanically fastens the energy storage structure and the electrode portion and electrically connects the energy storage structure and the electrode portion.
A method of manufacturing a structural battery having a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 에너지 저장 구조체를 제조하는 단계는,
스킨부 및 코어부 각각을 제조하는 단계;
상기 코어부의 일면에 회로기판을 부착하는 단계; 및
상기 코어부에 복수의 에너지 저장체를 내재하고, 코어부의 상부 및 하부에 스킨부를 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 제조방법.
According to clause 16,
The step of manufacturing the energy storage structure is,
Manufacturing each of the skin portion and the core portion;
Attaching a circuit board to one surface of the core portion; and
Characterized in that it includes a step of embedding a plurality of energy storage bodies in the core portion and stacking skin portions on the upper and lower portions of the core portion,
A method of manufacturing a structural battery having a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 전극부는 코어부의 상부 또는 하부에 구비된 스킨부와 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 제조방법.
According to clause 17,
Characterized in that the electrode portion is formed to contact a skin portion provided on the upper or lower portion of the core portion.
A method of manufacturing a structural battery having a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 체결부를 형성하는 단계는, 수직 선상으로 나열된 전극부, 스킨부 및 코어부의 관통홀을 통과하도록 일부 또는 전부가 절연성을 갖는 볼트를 체결하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리 제조방법.
According to clause 17,
The step of forming the fastening part is characterized in that it is performed by fastening bolts, some or all of which have insulating properties, so that they pass through through holes of the electrode part, skin part, and core part arranged in a vertical line.
A method of manufacturing a structural battery having a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
상기 에너지 저장 구조체의 적어도 일면에 배치된 센서부; 및
일부 또는 전부에 절연성을 가지며, 상기 에너지 저장 구조체와 센서부를 기계적으로 체결하고, 전기적으로 연결하는 체결부를 포함하는,
기계적 체결과 전기적 연결이 동시에 가능한 단일 체결 구조를 가지는 구조용 배터리.energy storage structure;
A sensor unit disposed on at least one surface of the energy storage structure; and
It has insulation in part or all, and includes a fastening portion that mechanically fastens the energy storage structure and the sensor portion and electrically connects the energy storage structure and the sensor portion,
A structural battery with a single fastening structure that allows both mechanical fastening and electrical connection at the same time.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240052484A true KR20240052484A (en) | 2024-04-23 |
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