WO2018101615A1 - 복수의 에너지 저장 셀을 고정하기 위한 고정 장치 및 이를 이용한 에너지 저장 모듈 - Google Patents

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WO2018101615A1
WO2018101615A1 PCT/KR2017/012272 KR2017012272W WO2018101615A1 WO 2018101615 A1 WO2018101615 A1 WO 2018101615A1 KR 2017012272 W KR2017012272 W KR 2017012272W WO 2018101615 A1 WO2018101615 A1 WO 2018101615A1
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WO
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energy storage
main body
fixing device
fixing
hole
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PCT/KR2017/012272
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French (fr)
Inventor
이정걸
Original Assignee
엘에스엠트론 주식회사
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Publication date
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
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    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/18—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against thermal overloads, e.g. heating, cooling or ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76—Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an energy storage cell such as an ultracapacitor, and more particularly, to a fixing device for fixing a plurality of energy storage cells and an energy storage module using the same.
  • Ultracapacitors also called supercapacitors, are energy storage devices that have intermediate characteristics between an electrolytic capacitor and a secondary battery. Ultracapacitors can be used with secondary batteries due to their high efficiency and semi-permanent life characteristics, and are a next generation electric energy source that can replace secondary batteries.
  • Ultracapacitors are often used as battery replacements for applications that are not easy to maintain and require long service life. Ultracapacitors have fast charge and discharge characteristics and can be used as auxiliary power sources for mobile communication information devices such as mobile phones, laptops, and PDAs. It is also ideally suited for mains or auxiliary power sources, such as electric vehicles, night road lights and uninterrupted power supplies, which require high capacity.
  • the high voltage module may be configured by connecting a plurality of ultracapacitors in a number of required quantities and placing them in a case.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of an energy storage module connecting a plurality of ultracapacitors according to the prior art.
  • the energy storage module includes an ultracapacitor array 10, fixing members 20 and 30 fixing the ultracapacitor array 10, and a case 50 accommodating the ultracapacitor array 10. Include.
  • the ultracapacitor array 10 includes a plurality of ultracapacitors in which electrode terminals are connected by a busbar 40 and fixed by nuts.
  • the ultracapacitor array 10 a plurality of ultracapacitors are arranged in parallel and fixed by the fixing members 20 and 30.
  • the stationary members 20, 30 are generally injection moldings.
  • the energy storage module sets the voltage according to customer requirements, and the number of ultracapacitors to be used depends on the voltage. Therefore, when manufacturing energy storage modules of various voltages, the fixing members 20 and 30 should be manufactured separately according to the number of ultracapacitors used in each energy storage module. Thus, the cost of manufacturing the energy storage module is increased.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent No. 10-1341474 (announced on December 13, 2013)
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a fixing device and an energy storage module using the same to fix a plurality of energy storage cells without changing the shape and the number of energy storage cells. There is a purpose.
  • a fixing device capable of fixing a plurality of energy storage cells arranged in parallel includes: a body in which a hole for receiving a portion of at least one energy storage cell is formed through an upper surface and a lower surface; A first engaging protrusion and a first accommodating part which are formed apart from each other at the same distance in the opposite direction from the center of the first side in the first side of the main body and have an interlocking shape; And a second engaging protrusion and a second receiving portion having a shape formed to be spaced apart from each other by the same distance in the opposite direction from the center of the second side surface and engaging with each other at a second side surface opposite to the first side surface of the main body.
  • the first accommodating part and the second accommodating part may include: a first sub accommodating part having a shape corresponding to the first engaging protrusion and the second engaging protrusion; A second sub receptacle having a wider width than the first sub receptacle; And an inclined third sub receptacle formed between the first sub receptacle and the second sub receptacle.
  • the first coupling protrusion and the second coupling protrusion may include an inclined surface at an end inserted into the first sub receiving portion.
  • a busbar mounting portion having a lower height than the periphery may be formed on the upper surface of the main body.
  • the first coupling protrusion and the first accommodation portion may be point symmetrical with the second coupling protrusion and the second accommodation portion with respect to the center of the main body.
  • the fixing device may include: a third engaging protrusion and a third accommodating portion formed at intervals on the third side surface of the main body and having an interlocking shape; And a fourth coupling protrusion and a fourth accommodation portion formed on a fourth side surface opposite to the third side surface of the body in point symmetry with respect to the center of the body.
  • the hole of the main body may include a cathode accommodating hole accommodating the cathode terminal of one energy storage cell and an anode accommodating hole accommodating the anode terminal of the other energy storage cell.
  • the fixing device may include at least two first fixing protrusions formed at an inner circumferential surface of the cathode receiving hole and coupled to grooves formed at an outer circumferential surface of the one energy storage cell; And at least two or more second fixing protrusions formed on the inner circumferential surface of the anode receiving hole at regular intervals and coupled to grooves formed on the outer circumferential surface of the other energy storage cell.
  • the first fixing protrusion and the second fixing protrusion may have a larger inclination of the opposite inclined surface than the inclined surface in the direction in which the energy storage cell is inserted.
  • the fixing device may further include two fixing means insertion holes symmetrically formed at both sides between the cathode accommodation hole and the anode accommodation hole on an upper surface of the main body.
  • the fixing device may further include a polarity display unit formed at four vertex portions of the upper surface of the main body.
  • the fixing device may further include a fixing means insertion hole formed at four vertex portions of the upper surface of the main body.
  • the fixing device further includes a guide groove extending from the hole of the main body to the outside of the main body as a moving passage of the wiring, wherein at least two guide grooves are formed on each of the upper, lower, left, and right sides of the upper surface of the main body, and Guide grooves formed on parallel sides may be point symmetrical with respect to the center of the main body.
  • At least one sidewall constituting each of the guide grooves may be provided with a locking protrusion to prevent separation of the wiring.
  • the fixing device may further include an extension part extending from the hole in the lower surface of the main body to an empty space in a lateral direction of the main body.
  • an energy storage module includes two energy storage cells arranged in parallel such that electrode terminal directions of the energy storage cells are reversed; A first fixing device for receiving one side of the two energy storage cells; And a second fixing device for receiving opposite sides of the one side of the two energy storage cells, wherein the first and second fixing devices have a cathode receiving hole and an anode receiving hole formed through upper and lower surfaces thereof.
  • Main body A first engaging protrusion and a first accommodating part which are formed apart from each other at the same distance in the opposite direction from the center of the first side in the first side of the main body and have an interlocking shape; And a second engaging protrusion and a second receiving portion having a shape formed to be spaced apart from each other by the same distance in the opposite direction from the center of the second side surface and engaging with each other at a second side surface opposite to the first side surface of the main body.
  • the energy storage module includes: a bus bar including two hollows through which the anode terminal and the cathode terminal of the energy storage cells protruding outward from the cathode receiving hole and the anode receiving hole; A nut fastened to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal penetrating the two hollows of the bus bar; And a heat dissipation pad installed in contact with the nut.
  • Sidewalls are formed on the upper surface of the main body to guide the installation positions of the busbars and the heat dissipation pads, and the heights of the sidewalls are greater than the heights up to the nuts which protrude from the holes and are stacked. Can be.
  • the engaging projections of the fixing device act as wedges and maximize the contact area for the engaging force to prevent the release of energy storage cells with frictional force.
  • the engaging projection and the receiving portion of the fixing device prevent the detachment of the energy storage cells.
  • the energy storage cell can be easily disassembled and combined to facilitate work during rework of the energy storage module, thereby improving productivity.
  • the engaging projection of the fixing device has a rounded corner and the receiving portion may have a shape corresponding thereto to disperse the stress caused by volume expansion or the like.
  • an air circulation path is formed between the inner circumferential surface of the hole and the energy storage cell due to the fixing protrusion formed on the inner circumferential surface of the hole of the fixing device, thereby efficiently dissipating heat generated from the energy storage cell.
  • a plurality of energy storage cells may be fixed using any number of fixing devices having the same shape, thereby reducing the manufacturing cost of the energy storage module.
  • the energy storage module is coupled and separated with a block type fixing device according to the voltage of the desired energy storage module to facilitate the expansion and contraction of the energy storage module.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of an energy storage module connecting a plurality of ultracapacitors according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ when the energy storage cell is coupled to the anode receiving hole of the fixing device of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion B of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a perspective view of the bottom of the fixing device of FIG. 2;
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a coupling structure of two fixing devices having the same structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a coupling structure of two fixing devices having the same structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a unit energy storage module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of the combination of FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating an energy storage module in which 12 unit energy storage modules of FIG. 9 are connected.
  • FIG. 11 is a perspective view of a fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an enlarged view illustrating an enlarged portion of the receiving part of FIG. 11.
  • FIG. 13 is an enlarged view illustrating the coupling protrusion part of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a front view of the fixing device in FIG. 11 as viewed in the E direction.
  • FIG. 14 is a front view of the fixing device in FIG. 11 as viewed in the E direction.
  • the fixing device 200 includes a body having a hexahedron shape in which holes 220 and 230 for receiving a portion of an energy storage cell are formed through upper and lower surfaces thereof. 210, a plurality of coupling protrusions 211b, 212b, 213b, and 214b formed on the side of the main body 210, and a plurality of receiving portions 211a, 212a, 213a, and 214a corresponding thereto.
  • the fixing device 200 is made of a plastic material and may be injection molded, but is not limited thereto.
  • the fixing device 200 fixes two energy storage cells arranged in parallel.
  • the terminals 220 of the energy storage cell are accommodated in the holes 220 and 230 formed in the main body 210 of the fixing device 200, respectively.
  • the hole 220 is a cathode accommodating hole in which the cathode terminal portion of the energy storage cell is accommodated
  • the hole 230 is an anode accommodating hole in which the anode terminal portion of the energy storage cell is accommodated.
  • the diameters of the cathode accommodation hole 220 and the cathode accommodation hole 230 are different from each other. This is because the diameter of the negative terminal portion and the diameter of the positive terminal portion of the energy storage cell are different from each other.
  • the holes 220, 230 have a shape corresponding to the shape of the energy storage cell accommodated therein.
  • the energy storage cells accommodated in the holes 220 and 230 have a cylindrical shape, and thus the holes 220 and 230 are also cylindrical in shape.
  • the inlet diameters of the holes 220 and 230 formed on the upper surface of the main body 210 are smaller than the diameters of the energy storage cells, and the diameters of the holes 220 and 230 formed inside the main body 210 are equal to the diameters of the energy storage cells. It may be equal to or slightly larger than this.
  • the inlet diameters of the holes 220 and 230 may be smaller than the diameters of the energy storage cells to prevent the energy storage cells from falling into the inlets of the holes 220 and 230.
  • the main body 210 four sides of the main body 210 are provided with coupling protrusions 211b, 212b, 213b, and 214b and corresponding receiving portions 211a, 212a, 213a, and 214a, respectively.
  • the coupling protrusion 211b and the receiving portion 211a are formed at regular intervals on the first side surface of the main body 210, and the coupling protrusion 212b and the receiving portion 212a are spaced at regular intervals on the second side surface.
  • the third side has a coupling protrusion 213b and a receiving portion 213a at regular intervals
  • the fourth side has a coupling protrusion 214b and a receiving portion 214a at regular intervals.
  • the bent portion in the inner space of the receiving portion may have a rounded shape and the engaging projections (211b, 212b, 213b, 214b) has a shape corresponding thereto.
  • the stress generated by the volume expansion or the like is coupled to the engaging projections 211b, 212b, 213b, and 214b may be concentrated at right angles of the corners, but the edges may be broken, but the stress may be distributed by dispersing the pressure to have rounded corners.
  • Each of the engaging projections 211b and the receiving portion 211a of the first side of the main body 210 should be formed by the same distance from the center of the first side, and have a corresponding structure engaged with each other. This is because when the two fixing devices 200 are connected in the long side direction, the holes 220 and 230 of the two fixing devices 200 may be disposed to be opposite to each other.
  • connecting the two fixing devices 200 in the long side direction while allowing the holes 220 and 230 of the two fixing devices 200 to be positioned opposite to each other may include a first side and a second side of the first fixing device 200. The same first side of the fixing device 200 is connected to abut each other. That is, when two fixing devices 200 are connected, one fixing device 200 is rotated 180 degrees and connected.
  • the engaging projection 211b formed on the first side of the first fixing device 200 is received and coupled to the receiving portion 211a formed on the first side of the second fixing device, and the second fixing device 200.
  • the engaging projection 211b formed on the first side of the receiving portion 211a formed on the first side of the first fixing device is coupled to be received.
  • each of the engaging projections 212b and the receiving portion 212a of the second side of the main body 210 should be formed by the same distance from the center of the second side, and have a corresponding structure that meshes with each other. The reason is the same as in the case of the engaging projection 211b and the receiving portion 211a of the first side of the main body 210 described above. That is, the holes 220 and 230 of the two fixing devices 200 are positioned to be opposite to each other while connecting the second side surfaces of the two fixing devices 200 to be in contact with each other.
  • the engaging protrusion 213b and the accommodating part 213a of the 3rd side surface of the main body 210, and the engaging protrusion 214b and the accommodating part 214a of the 4th side surface are based on the center of the main body 210 as a reference. It's point symmetry. That is, in the third side and the fourth side that are parallel to each other, the engaging projection 213b of the third side and the receiving portion 214a of the fourth side are located on a vertical line perpendicular to the third side and the fourth side, In addition, the receiving portion 213a of the third side and the engaging protrusion 214b of the fourth side are located on a vertical line perpendicular to the third side and the fourth side.
  • the coupling protrusions 213b and 214b formed on the third and fourth side surfaces have the same shape, and the receiving portions 213a and 214a have the same shape. Therefore, when the holes 220 and 230 of the two fixing devices 200 are connected to each other while the short sides of the two fixing devices 200 are in contact with each other, the third side surface of the first fixing device 200 The fourth side surfaces of the second fixing device 200 mesh with each other.
  • each of the engaging projection 211b and the receiving portion 211a of the first side of the main body 210 should have a corresponding structure engaged with each other while being formed at the same distance from the center of the first side, and also the main body 210.
  • Each of the engaging projection 212b and the receiving portion 212a of the second side of has a corresponding structure which is formed at the same distance from the center of the second side and engages with each other, while the first side and the second side are the main body. It may be point symmetry with respect to the center of 210. That is, at the first side and the second side, which are parallel to each other, the engaging projection 211b of the first side and the receiving portion 212a of the second side are located on a vertical line perpendicular to the first side and the second side, The receiving portion 211a of the first side and the engaging protrusion 212b of the second side are located on a vertical line perpendicular to the first side and the second side.
  • the coupling protrusions 211b and 212b formed on the first side surface and the second side surface have the same shape, and the receiving portions 211a and 212a have the same shape. Therefore, when rotated 180 degrees with respect to the center of the fixing device 200 shown in Figure 2, the position of the engaging projection and the receiving portion before and after 180 degrees rotation is maintained as it is. In this case, when the two fixing devices 200 are connected, the first side of the first fixing device 200 and the second side of the second fixing device 200 may be connected to each other without rotation.
  • the coupling protrusions 211b, 212b, 213b, and 214b and corresponding receiving portions 211a, 212a, 213a, and 214a are formed on each of four sides of the body 210, but a plurality of fixing devices are provided.
  • the coupling protrusions 213b and 214b and the receiving portions 213a and 214a may not be provided on the side of the short side.
  • the coupling protrusions 211b and 212b and the receiving parts 211a and 212a may not be provided on the side of the long side.
  • fixing protrusions 221 and 231 are formed on the inner circumferential surfaces of the holes 220 and 230 at regular intervals. Specifically, the fixing protrusions 221 are formed on the inner circumferential surface of the cathode receiving hole 220 at regular intervals, and the fixing protrusions 231 are formed on the inner circumferential surface of the anode receiving hole 230 at regular intervals. Preferably, four fixing protrusions 221 and 231 are formed on the inner circumferential surfaces of the holes 220 and 230 at 90 degree intervals. In general, the case of the energy storage cell is beaded to fix the electrode terminals to the case.
  • the case of the energy storage cell has a beading portion recessed from the outside to the inside, and the fixing projections 221 and 231 formed on the inner circumferential surface of the holes 220 and 230 are coupled with the beading portion of the energy storage cell.
  • the bead processing unit of the fixing protrusions 221 and 231 and the energy storage cell are combined to fix the energy storage cell in the holes 220 and 230 of the fixing device 200. Due to the fixing protrusions 221 and 231, a constant space is formed between the inner circumferential surfaces of the holes 220 and 230 and the energy storage cell, and the space discharges heat generated from the energy storage cell to the outside as an air circulation path.
  • the fixing protrusions 221 and 231 have a mountain shape, and the inclined surface in the direction in which the energy storage cell is inserted has a relatively gentle inclination and the opposite inclined surface has a relatively more inclined. Accordingly, when the energy storage cell is inserted into the holes 220 and 230, the energy storage cell is smoothly inserted and does not fall well after the insertion is completed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ when the energy storage cell is coupled to the anode receiving hole of the fixing device of FIG. 2.
  • the fixing protrusion formed on the inner circumferential surface of the positive electrode receiving hole 230. 231 is coupled to the bead processing unit 311 formed on the outer circumferential surface of the energy storage cell 310 to fix the energy storage cell 310. Therefore, it is possible to prevent the energy storage cell 310 from leaving the fixing device 200 by the external force.
  • an air circulation path 320 is formed between the inner circumferential surface of the hole 220 and the energy storage cell 310 due to the fixing protrusion 231 to release heat generated from the energy storage cell 310 to the outside.
  • the beading portion of the positive terminal portion and the beading portion of the negative terminal portion may be formed at different positions.
  • the positions of the fixing protrusions 221 and 231 formed on the inner circumferential surfaces of the cathode accommodation hole 220 and the cathode accommodation hole 230 may also be adjusted.
  • the fixing device 200 is formed on the upper surface of the main body 210 as a moving passage of the wiring, and guide grooves extending from the holes 220 and 230 of the main body 210 to the outside of the main body 210. 241. At least two guide grooves 241 are formed on the top, bottom, left and right sides of the top surface of the main body 210.
  • the terminals of the energy storage cells accommodated in the holes (220, 230) from the outside of the main body 210 by wiring, and also when connecting the two fixing devices 200, the terminals of the energy storage cells of the two fixing devices 220 Since the wiring must be connected between the two, at least two guide grooves 241 are formed on the upper, lower, left, and right sides of the upper surface of the main body 210.
  • a guide groove connecting the two holes 220 and 230 may be symmetrically formed between the two holes 220 and 230.
  • the position of installing the guide groove 241 is similar to the principle of forming the engaging projections 211b, 212b, 213b, and 214b and the receiving portions 211a, 212a, 213a, and 214a formed on each side of the main body 210. .
  • At least two or more guide grooves 241 formed on the long side portion of the upper surface of the main body 210 should be formed at the same distance from the center of the long side, the passage should have a structure that is connected to each other.
  • the holes 220 and 230 have the same size, that is, when the diameters of the anode terminal portion and the cathode terminal portion of the cylindrical energy storage cell are the same as each other, they are installed on the long side portion of the upper surface of the main body 210.
  • At least two or more guide grooves 241 are formed at the same distance from the center of the long side, the passage has a structure connected to each other, the guide grooves 241 formed in each of the two long side portion is the center of the body 210 It may be point symmetry with respect to. On the other hand, the guide groove 241 formed in the two short side portions on the upper surface of the main body 210 is point symmetric with respect to the center of the main body 210.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion B of FIG. 2.
  • one of the side walls on both sides of the guide groove 241 of the fixing device 200 has a locking protrusion 410 for preventing the separation of the wire inserted into the guide groove 241.
  • the wire inserted into the guide groove 241 is caught by the locking protrusion 410 protruding in the direction of the guide groove 241 and is not separated out.
  • the sidewalls constituting the guide groove 241 protrude from the upper surface of the main body 210 at a constant height.
  • the side wall constituting the guide groove 241 not only guides the wiring, but also serves to guide the bus bar connecting the terminals of the energy storage cells protruding from the holes 220 and 230 and the heat dissipation pads placed thereon. . That is, busbar mounting portions 270 through which the busbars may be mounted are formed between sidewalls of the guide groove 241. Therefore, the height of the sidewalls constituting the guide groove 241 is greater than the overall height of the parts protruding from the holes 220 and 230.
  • the fixing device 200 includes polarity indicators 251 and 252 at four vertices of the main body 210.
  • the polarity indicators 251 and 252 indicate which polarity terminals of the energy storage cell should be inserted into the holes 220 and 230 formed in the main body 210.
  • the positive polarity indicator 251 is marked with a '+' as shown in FIG. 2 to indicate that the positive terminal portion of the energy storage cell should be fastened to the positive accommodating hole 230.
  • the negative polarity indicator 252 is marked with a '-' as shown in FIG. 2 to indicate that the negative terminal portion of the energy storage cell should be fastened to the negative accommodating hole 220.
  • the polarity indicators 251 and 252 indicate which polarity terminals of the energy storage cells should be inserted into the holes 220 and 230, and at the same time, guide the connection directions of the two fixing devices 200.
  • two bolt insertion holes 260 are formed on the upper surface of the main body 210 for penetrating the bolts.
  • Each bolt insertion hole 260 is formed symmetrically on both side portions between the two holes 220 and 230.
  • the plurality of energy storage cells fixed by the fixing device 200 are accommodated in a separate case. Therefore, the case and the fixing device 200 must be fixed to prevent the plurality of energy storage cells from shaking in the case, and for this purpose, the bolt insertion hole 260 is formed in the fixing device 200.
  • the heights of the polarity indicators 251 and 252 and the bolt insertion holes 260 are approximately equal to the heights of the sidewalls constituting the guide groove 241. Accordingly, the busbar mounting part 270 has a height lower than the periphery, that is, the sidewall of the guide groove 241, the bolt insertion hole 260, and the polarity indicators 251 and 252.
  • FIG. 5 is a perspective view of the bottom of the fixing device of FIG. 2; As shown in FIG. 5, there are two holes 220 and 230 in the fixing device 200, and the two holes 220 and 230 have a shape corresponding to the shape of the energy storage cell. That is, the two holes 220 and 230 also have a cylindrical shape corresponding to the shape of the cylindrical energy storage cell. However, the inlet diameter of the two holes (220, 230) on the upper surface of the fixing device 200 is smaller than the diameter of the two holes (220, 230) formed inside the fixing device 200, the fixing device 200 Energy storage cells inserted at the bottom of the to prevent the passage of the inlet of the holes (220, 230). Meanwhile, as shown in FIG.
  • the fixing device 200 extends from the holes 220 and 230 to the empty space in the lateral direction of the main body 210 at the lower surface of the main body 210. ).
  • the material cost of the fixing device 200 manufactured by injection molding can be reduced.
  • energy storage cells release a lot of heat during use and can be expanded by the heat. Without the extensions 520 and 530 of the empty space, the energy storage cell and the fixing device 200 may be damaged by the expansion of the energy storage cell.
  • the diameters of the holes 220 and 230 also increase when the energy storage cell is expanded, thereby preventing damage to the fixing device 220 and the energy storage cell.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a coupling structure of two fixing devices having the same structure according to an embodiment of the present invention.
  • the side of the long side of the first fixing device 610 and the side of the long side of the second fixing device 620 are connected to face each other.
  • the cathode receiving hole 220 of the first fixing device 610 and the anode receiving hole 230 of the second fixing device 620 are arranged side by side in the connecting direction, and the anode receiving hole 230 of the first fixing device 610.
  • the cathode receiving hole 220 of the second fixing device 620 to be arranged side by side in the connecting direction, the first fixing device 610 and the first fixing device 610 by rotating 180 degrees around the second fixing device 620 Connect.
  • Each of the engaging projections 211b and the receiving portion 211a formed on the side surfaces of the long sides of the fixing devices 610 and 620 is formed at the same distance from the center of the side surfaces, and has a corresponding structure engaged with each other. Therefore, when the second fixing device 620 rotated 180 degrees to the first fixing device 610, the engaging projection 211b of the first fixing device 610 is a receiving portion (2) of the second fixing device 620 ( 211a is engaged and engaged, and the engaging projection 211b of the second fixing device 620 is coupled to and engaged with the receiving portion 211a of the first fixing device 610.
  • the guide groove 241 of the first fixing device 610 and the guide groove 241 of the second fixing device 620 are connected to each other. Wiring may move along the guide groove 241 from the first fixing device 610 to the second fixing device 620 or vice versa.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a coupling structure of two fixing devices having the same structure according to another embodiment of the present invention.
  • the side of the short side of the first fixing device 710 and the side of the short side of the second fixing device 720 are connected to face each other.
  • the second fixing device 720 is not rotated. It is arranged in the same structure as the first fixing device 710 and then connected to each other.
  • the engaging projections 213b and 214b and the accommodation portions 213a and 214a formed on the side surfaces of the two short sides of the fixing devices 710 and 720 are point symmetrical with respect to the center of the fixing devices 710 and 720. Therefore, when the side surface of the cross section of the second fixing device 720 is connected to the side surface of the cross section of the first fixing device 710, the engaging projection 213b of the first fixing device 710 becomes the second fixing device ( The engaging portion 214a of the 720 is engaged and engaged, and the engaging projection 214b of the second fixing device 720 is engaged and engaged with the receiving portion 213a of the first fixing device 710.
  • the guide groove 241 of the first fixing device 710 and the guide groove 241 of the second fixing device 720 are connected to each other. Wiring may move along the guide groove 241 from the first fixing device 710 to the second fixing device 720 or vice versa.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a unit energy storage module according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a combined perspective view of FIG. 8.
  • the unit energy storage module fixes two energy storage cells 810 and 820 using two fixing devices 200 having two holes 220 and 230. After the two energy storage cells 810 and 820 are arranged in parallel by reversing the positions of the terminals, the two energy storage cells 810 and 820 are fixed by covering the respective terminal portions with the two fixing devices 200. As described above, the negative terminal portion of the energy storage cells 810 and 820 is inserted into the negative electrode receiving hole 220 of the fixing device 200, and the positive terminal of the energy storage cells 810 and 820 is inserted into the positive electrode receiving hole 230. The part is inserted.
  • the fixing projections 221 and 231 formed on the inner surfaces of the holes 220 and 230 are coupled to the beading processing portions formed on the outer circumferential surfaces of the energy storage cells 810 and 820 to fix the energy storage cells 810 and 820. 200).
  • the busbar 830 is connected to the terminal.
  • the busbar 830 has two hollows through which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the energy storage cells 810 and 820 can pass, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude through the hollow.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the energy storage cells 810 and 820 have threads formed on the outer circumferential surface thereof, and thus, the bus bar is fixed by fastening nuts to the positive and negative terminals that penetrate the bus bars. And combine the heat radiation pad 850 thereon.
  • the heat dissipation pad 850 contacts the nut 840 and the separate case of the energy storage cells 810 and 820 to release heat generated from the energy storage cells 810 and 820 to the outside.
  • the heat dissipation pad 850 may include a heat conductive filler for heat transfer, for example, metal powder or ceramic powder.
  • the metal powder may be any one or a mixture of two or more of aluminum, silver, copper, nickel and tungsten.
  • examples of the ceramic powder may be silicon, graphite, and carbon black.
  • the heat dissipation pad 850 may be made of silicon synthetic rubber.
  • the side wall constituting the guide groove 241 of the fixing device 200 protrudes from the upper surface of the main body 210 to a certain height.
  • the sidewalls constituting the guide groove 241 not only guide the wiring, but also guide the installation position of the bus bar 830 and the heat dissipation pad 850 placed thereon. Therefore, the height of the side wall constituting the guide groove 241 is preferably greater than the height up to the nut to protrude from the holes 220 and 230 to be laminated, and smaller than the height up to the heat radiation pad 850. If the height of the side wall is greater than the height to the heat radiation pad 850 is not preferable because the contact between the heat radiation pad 850 and the case is not made.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating an energy storage module in which 12 unit energy storage modules of FIG. 9 are connected. As illustrated in FIG. 10, a total of 24 energy storage modules may be combined by connecting 12 unit energy storage modules of FIG. 9. This is just one example and can be extended by connecting as many energy storage modules as desired using the fixing device 200 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of a fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • the fixing device 1100 of this embodiment with reference to FIG. 11 is similar to the fixing device 200 of the embodiment described with reference to FIG. 2, and is different from the fixing device 200 of the embodiment described with reference to FIG. 2 below.
  • bolt insertion holes 260 are symmetrically formed at both side portions between the two holes 220 and 230.
  • the fixing device 1100 of the present embodiment with reference to FIG. 11 uses a hole 1102 symmetrically formed at both side portions between the two holes 220 and 230 as the movement passage of the wiring, not for bolt insertion.
  • the fixing device 200 of the embodiment with reference to FIG. 2 includes polarity indicators 251 and 252 at four vertex portions of the main body 210.
  • the fixing device 110 of the present embodiment with reference to FIG. 11 includes a bolt insertion hole 1101 at four vertices of the body 210. In other words, the bolt insertion holes 1101 are formed at the corresponding positions instead of the polarity indicators 251 and 252.
  • the fixing device 200 of the embodiment referring to FIG. 2 forms a circle in which edges of the upper surfaces of the two holes 220 and 230 are smoothly connected
  • the fixing device 1100 of the embodiment referring to FIG. 11 has two holes 220.
  • At least one slit 1103 is formed at an edge of the upper surface of the upper surface 230. The formation of at least one slit 1103 provides an appropriate elastic force when inserting and fixing the energy storage cell into the fixing device 200 so that the energy storage cell can be easily inserted.
  • some edge portions 1104 of the edges of the upper surface of the cathode accommodating holes 220 among the two holes 220 and 230 are inclined.
  • the negative terminal of the energy storage cell is accommodated in the negative accommodating hole 220, and a PCB board and a connector are installed thereon, and the edge portion 1104 is inclined to prevent interference when installing the connector.
  • some edge portions 1104 of the upper edge of the negative electrode accommodating hole 220 are described as being inclined.
  • the PCB board and the connector are installed in the positive accommodating hole 230
  • the upper surface of the positive accommodating hole 230 is described. Some of the edges of the edge may be inclined.
  • the accommodating part 211a formed on the first side of the main body 210 includes a first sub accommodating part 1201, a second sub accommodating part 1203, and a third sub accommodating part 1202. do.
  • the first sub receiving portion 1201 has a shape corresponding to the engaging protrusions 211b and 212b formed on the first side surface of the main body 210 or the second side surface opposite thereto.
  • the second sub receptacle 1203 has a wider width than the first sub receptacle 1201 and guides the insertion protrusions 211b and 212b to be inserted well when inserted into the second sub receptacle 1203.
  • the widths of the first sub receiving part 1201 and the second sub receiving part 1203 are the same, when the coupling protrusions 211b and 212b are inserted into the second sub receiving part 1203 of the receiving part 211a, The location must match exactly. However, by making the width of the second sub accommodation portion 1203 wider than the first sub accommodation portion 1201 as in the present embodiment, the engaging projections 211b and 212b are provided with the second sub accommodation portion 1203 of the accommodation portion 211a. When inserting into the) side, the position does not have to be exactly matched, which increases user convenience.
  • the width of the second sub-accommodating portion 1203 is coupled to the relatively wide second sub-accommodating portion 1203.
  • the inclination of the third sub receptacle 1202 means that it is not parallel or perpendicular to the first and second sub receptacles 1201 and 1203.
  • the structure of the accommodating part 211a illustrated in FIG. 12 is equally applied to all the accommodating parts 211a, 212a, 213a, and 214a formed on the side surface of the main body 210.
  • FIG. 13 is an enlarged view illustrating an enlarged portion of the coupling protrusion 211b of FIG. 11.
  • the lower end of the coupling protrusion 211b formed on the first side surface of the main body 210 is formed with a guide inclined surface 1301 with reduced width and thickness.
  • the engaging protrusion 211b may be inserted into the lower end of the receiving portion 211a, that is, toward the second sub receiving portion 1203 or may be inserted into the upper end of the receiving portion 211a, that is, toward the first sub receiving portion 1201. have.
  • the width of the second sub-receiving portion 1203 is wider than the width of the coupling protrusion 211b as described with reference to FIG.
  • the guide inclined surface 1301 is formed at the lower end of the coupling protrusion 211b to reduce the width and thickness, thereby inserting the coupling protrusion 211b into the first sub receiving portion 1201.
  • the inclined surface 1301 guides the insertion position to easily couple the engaging projection 211b to the first sub receiving portion 1201.
  • the structure of the coupling protrusion 211b illustrated in FIG. 13 is equally applied to all the coupling protrusions 211b, 212b, 213b, and 214b formed on the side surface of the main body 210.
  • the fixing device 110 of FIG. 11 includes a bolt insertion hole 1101 at four vertex portions of the main body 210, and is a hole that is a movement passage of a wire symmetrically formed at both side portions between the two holes 220 and 230. 1102.
  • the heights of the sidewalls of the guide grooves 241, the bolt insertion holes 1101 and the holes 1102, which are the movement passages of the wires, are substantially the same, and the busbar mounting part 270 has a height lower than this to form a step.

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Abstract

일 측면에 따른 병렬로 배치되는 복수의 에너지 저장 셀을 고정할 수 있는 고정 장치는, 적어도 하나의 에너지 저장 셀의 일부분을 수용하는 홀이 상면 및 하면을 관통하여 형성되어 있는 본체; 상기 본체의 제 1 측면에서 상기 제 1 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 1 결합 돌기 및 제 1 수용부; 및 상기 본체의 상기 제 1 측면의 반대 측면인 제 2 측면에서 상기 제 2 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 2 결합 돌기 및 제 2 수용부를 포함한다.

Description

복수의 에너지 저장 셀을 고정하기 위한 고정 장치 및 이를 이용한 에너지 저장 모듈
본 출원은 2016년 11월 30일자로 출원된 한국 특허출원 제10-2016-0161692호, 2017년 01월 26일자로 출원된 한국 특허출원 제10-2017-0012684호 및 2017년 09월 27일자로 출원된 한국 특허출원 제10-2017-0125105호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원들의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 울트라 캐패시터 등의 에너지 저장 셀에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 에너지 저장 셀을 고정하기 위한 고정 장치 및 이를 이용한 에너지 저장 모듈에 관한 것이다.
에너지 저장 셀의 대표적인 예는 울트라 캐패시터이다. 울트라 캐패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해 콘덴서와 이차 전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장 장치이다. 울트라 캐패시터는 높은 효율, 반영구적인 수명 특성으로 인해 이차 전지와 병용할 수 있고, 또한 이차 전지를 대체할 수 있는 차세대 전기 에너지원이다.
울트라 캐패시터는 유지보수가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 어플리케이션에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다. 울트라 캐패시터는 빠른 충방전 특성을 가지며 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로서 사용될 수 있다. 또한 고용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주전원 혹은 보조 전원으로 매우 적합하다.
이러한 울트라 캐패시터를 적용함에 있어서, 고전압용 전지로 사용되기 위해서는 수천 패럿(Farad) 또는 수백 볼트의 고전압 모듈(Module)이 필요하다. 고전압 모듈은 복수 개의 울트라 캐패시터를 필요한 수량만큼 연결하여 케이스 내에 배치함으로써 구성할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 복수의 울트라 캐패시터를 연결한 에너지 저장 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 에너지 저장 모듈은, 울트라 캐패시터 어레이(10), 울트라 캐패시터 어레이(10)를 고정하는 고정 부재(20, 30), 그리고 이들을 수용하는 케이스(50)를 포함한다. 울트라 캐패시터 어레이(10)는 다수의 울트라 캐패시터가 부스바(40)에 의해 전극 단자들이 연결되고 너트에 의해 고정되어 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 울트라 캐패시터 어레이(10)는 복수의 울트라 캐패시터가 병렬로 배치되고 고정 부재(20, 30)로 고정된다. 고정 부재(20, 30)는 일반적으로 사출물이다. 에너지 저장 모듈은 고객의 요구 조건에 따라 전압을 설정하는데, 이때 전압에 따라 사용되어야 할 울트라 캐패시터의 개수는 달라진다. 따라서 다양한 전압의 에너지 저장 모듈을 제조할 경우 각 에너지 저장 모듈에 사용되는 울트라 캐패시터의 개수에 따라 고정 부재(20, 30)는 각각 개별적으로 제조되어야 한다. 따라서 에너지 저장 모듈을 제조하는 비용이 증가하게 된다.
선행기술문헌
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-1341474호(2013.12.13 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 형상의 변경 없이 그리고 에너지 저장 셀의 개수에 상관없이 복수의 에너지 저장 셀을 고정할 수 있도록 하는 고정 장치 및 이를 이용한 에너지 저장 모듈을 제공하는 데 목적이 있다.
일 측면에 따른, 병렬로 배치되는 복수의 에너지 저장 셀을 고정할 수 있는 고정 장치는, 적어도 하나의 에너지 저장 셀의 일부분을 수용하는 홀이 상면 및 하면을 관통하여 형성되어 있는 본체; 상기 본체의 제 1 측면에서 상기 제 1 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 1 결합 돌기 및 제 1 수용부; 및 상기 본체의 상기 제 1 측면의 반대 측면인 제 2 측면에서 상기 제 2 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 2 결합 돌기 및 제 2 수용부를 포함한다.
상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는, 상기 제 1 결합 돌기 및 상기 2 결합 돌기에 대응하는 형상을 갖는 제 1 서브 수용부; 상기 제 1 서브 수용부보다 넓은 폭을 갖는 제 2 서브 수용부; 및 상기 제 1 서브 수용부 및 상기 제 2 서브 수용부 사이에 형성되는 경사진 제 3 서브 수용부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 결합 돌기 및 상기 제 2 결합 돌기는, 상기 제 1 서브 수용부 쪽으로 삽입되는 끝단에 경사면을 포함할 수 있다.
상기 본체의 상면에는 주변보다 높이가 낮은 부스바 장착부가 형성될 수 있다.
상기 제 1 결합 돌기 및 상기 제 1 수용부는, 상기 본체의 중심을 기준으로 상기 제 2 결합 돌기 및 상기 제 2 수용부와 점 대칭일 수 있다.
상기 고정 장치는, 상기 본체의 제 3 측면에 간격을 두고 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 3 결합 돌기 및 제 3 수용부; 및 상기 본체의 중심을 기준으로 점 대칭으로 상기 본체의 상기 제 3 측면의 반대 측면인 제 4 측면에 형성되는 제 4 결합 돌기 및 제 4 수용부를 더 포함할 수 있다.
상기 본체의 홀은, 하나의 에너지 저장 셀의 음극 단자가 수용되는 음극 수용 홀과 다른 에너지 저장 셀의 양극 단자가 수용되는 양극 수용 홀을 포함할 수 있다.
상기 고정 장치는, 상기 음극 수용 홀의 내주면에 일정한 간격으로 형성되어 상기 하나의 에너지 저장 셀의 외주면에 형성된 홈에 결합되는 적어도 두 개 이상의 제 1 고정 돌기; 및 상기 양극 수용 홀의 내주면에 일정한 간격으로 형성되어 상기 다른 에너지 저장 셀의 외주면에 형성된 홈에 결합되는 적어도 두 개 이상의 제 2 고정 돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 고정 돌기 및 상기 제 2 고정 돌기는, 에너지 저장 셀이 삽입되는 방향의 경사면보다 반대측 경사면의 경사가 더 클 수 있다.
상기 고정 장치는, 상기 본체의 상면에서 상기 음극 수용 홀 및 상기 양극 수용 홀 사이의 양측에 대칭으로 형성된 두 개의 고정 수단 삽입 홀을 더 포함할 수 있다.
상기 고정 장치는, 상기 본체의 상면의 네 꼭지점 부분에 형성되는 극성 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정 장치는, 상기 본체의 상면의 네 꼭지점 부분에 형성되는 고정 수단 삽입 홀을 더 포함할 수 있다.
상기 고정 장치는, 배선의 이동 통로로서 상기 본체의 홀로부터 상기 본체의 외부로 이어지는 가이드 홈을 더 포함하고, 상기 가이드 홈은, 상기 본체의 상면의 상하좌우에 각각 적어도 두 개 이상 형성되고, 서로 평행한 변 측에 형성된 가이드 홈들은 상기 본체의 중심을 기준으로 서로 점 대칭일 수 있다.
상기 각 가이드 홈을 구성하는 적어도 하나의 측벽에는 상기 배선의 이탈을 방지하기 위한 걸림 돌기가 형성될 수 있다.
상기 고정 장치는, 상기 본체의 하면에서 상기 홀로부터 상기 본체의 측면 방향으로 빈 공간으로 연장된 연장부를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따른 에너지 저장 모듈은, 에너지 저장 셀들의 전극 단자 방향이 반대가 되도록 병렬로 배치된 두 개의 에너지 저장 셀; 상기 두 개의 에너지 저장 셀의 일 측면을 수용하는 제 1 고정 장치; 및 상기 두 개의 에너지 저장 셀의 상기 일 측면의 반대 측면을 수용하는 제 2 고정 장치를 포함하고, 상기 제 1, 2 고정 장치는, 음극 수용 홀 및 양극 수용 홀이 상면 및 하면을 관통하여 형성되어 있는 본체; 상기 본체의 제 1 측면에서 상기 제 1 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 1 결합 돌기 및 제 1 수용부; 및 상기 본체의 상기 제 1 측면의 반대 측면인 제 2 측면에서 상기 제 2 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 2 결합 돌기 및 제 2 수용부를 포함한다.
상기 에너지 저장 모듈은, 상기 음극 수용 홀 및 상기 양극 수용 홀로부터 외부로 돌출된 에너지 저장 셀들의 양극 단자 및 음극 단자가 관통하는 두 개의 중공을 포함하는 부스바; 상기 부스바의 상기 두 개의 중공을 관통한 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 체결되는 너트; 및 상기 너트에 맞닿아 설치되는 방열 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 본체의 상면에 상기 부스바 및 상기 방열 패드의 설치 위치를 가이드하는 측벽이 형성되고, 상기 측벽의 높이는 상기 홀들로부터 돌출되어 적층되는 상기 너트까지의 높이보다 크면서 상기 방열 패드까지의 높이보다는 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고정 장치의 결합 돌기들은 쐐기 역할을 하고 결합력을 위한 접촉 면적을 최대화하여 마찰력으로 에너지 저장 셀들의 이탈을 방지한다.
일 실시예에 따르면, 에너지 저장 셀들이 팽창되어 에너지 저장 셀들이 서로 멀어지는 방향으로 압력이 발생할 때 고정 장치의 결합 돌기와 수용부가 에너지 저장 셀들의 이탈을 방지한다.
일 실시예에 따르면, 에너지 저장 셀의 분해 및 결합이 용이하여 에너지 저장 모듈의 재작업시 작업이 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고정 장치의 결합 돌기는 둥근 모서리를 갖고 수용부는 이에 대응하는 형상을 가져 부피 팽창 등에 의해 발생하는 응력을 분산시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고정 장치의 홀의 내주면에 형성된 고정 돌기로 인해 홀의 내주면과 에너지 저장 셀 사이에 공기 순환로가 형성되어 에너지 저장 셀에서 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 동일한 형상의 고정 장치를 여러 개 이용하여 개수에 상관 없이 복수의 에너지 저장 셀을 고정할 수 있어 에너지 저장 모듈의 제조 비용을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 원하는 에너지 저장 모듈의 전압에 따라 블록형 고정 장치로 에너지 저장 모듈을 결합 및 분리하여 에너지 저장 모듈의 확장 및 축소를 용이하게 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 복수의 울트라 캐패시터를 연결한 에너지 저장 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 고정 장치의 양극 수용 홀에 에너지 저장 셀을 결합하였을 때 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 B 부분의 확대 단면도이다.
도 5는 도 2의 고정 장치의 저면의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일한 구조를 갖는 두 개의 고정 장치의 결합 구조를 설명하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동일한 구조를 갖는 두 개의 고정 장치의 결합 구조를 설명하는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 에너지 저장 모듈의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 결합 사시도이다.
도 10은 도 9의 단위 에너지 저장 모듈을 12개 연결한 에너지 저장 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정 장치의 사시도이다.
도 12는 도 11의 수용부 부분을 확대한 확대도이다.
도 13은 도 11의 결합 돌기 부분을 확대한 확대도이다.
도 14는 도 11의 고정 장치를 E 방향에서 보았을 때의 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 장치의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 장치(200)는, 에너지 저장 셀의 일부분을 수용하는 홀(220, 230)이 상면과 하면을 관통하여 형성되어 있는 육면체 형상의 본체(210)와, 본체(210)의 측면에 형성되어 있는 복수의 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b) 및 이에 대응하는 복수의 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)를 포함한다. 바람직하게 고정 장치(200)는 플라스틱 재질로 제조되며 사출 제조될 수 있으나 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 고정 장치(200)는 병렬로 배치되는 두 개의 에너지 저장 셀을 고정한다. 고정 장치(200)의 본체(210)에 형성된 홀(220, 230)에는 각각 에너지 저장 셀의 단자 부분이 수용된다. 홀(220)은 에너지 저장 셀의 음극 단자 부분이 수용되는 음극 수용 홀이고, 홀(230)은 에너지 저장 셀의 양극 단자 부분이 수용되는 양극 수용 홀이다. 본 실시예에서 음극 수용 홀(220)과 양극 수용 홀(230)의 직경은 서로 다르다. 이는 에너지 저장 셀의 음극 단자 부분의 직경과 양극 단자 부분의 직경이 서로 다르기 때문이다.
바람직하게, 홀(220, 230)은 여기에 수용되는 에너지 저장 셀의 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 본 실시예에서 홀(220, 230)에 수용되는 에너지 저장 셀은 원통 형상으로 따라서 홀(220, 230)도 원통 형상이다. 또한 본체(210)의 상면에 형성된 홀(220, 230)의 입구 직경은 에너지 저장 셀의 직경보다 작고, 본체(210)의 내부에 형성된 홀(220, 230)의 직경은 에너지 저장 셀의 직경과 같거나 이보다 약간 클 수 있다. 홀(220, 230)의 입구 직경이 에너지 저장 셀의 직경보다 작아 에너지 저장 셀이 홀(220, 230)의 입구로 빠지는 것을 방지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본체(210)의 네 측면에는 각각 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b) 및 이에 대응하는 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)가 형성된다. 구체적으로, 본체(210)의 제 1 측면에는 일정한 간격으로 결합 돌기(211b)와 수용부(211a)가 형성되어 있고, 제 2 측면에는 일정한 간격으로 결합 돌기(212b)와 수용부(212a)가 형성되어 있으며, 제 3 측면에는 일정한 간격으로 결합 돌기(213b)와 수용부(213a)가 형성되어 있고, 제 4 측면에는 일정한 간격으로 결합 돌기(214b)와 수용부(214a)가 형성되어 있다. 이때 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)의 내부 공간에서 절곡된 부분은 라운드진 형상일 수 있고 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b)는 이에 대응하는 형상을 갖는다. 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)의 내부 공간의 모서리가 직각이고 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b)가 이에 대응하는 형상이라면, 부피 팽창 등에 의해 발생하는 스트레스가 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b)의 직각 모서리에 집중되어 모서리가 파손될 수 있으나, 라운드진 형상의 모서리를 갖도록 하여 압력을 분산하여 응력을 분산시킬 수 있다.
본체(210)의 제 1 측면의 결합 돌기(211b) 및 수용부(211a) 각각은, 제 1 측면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되어야 하고, 서로 맞물리는 대응 구조를 가져야 한다. 이와 같이 해야, 두 개의 고정 장치(200)를 장변 방향으로 연결할 때, 두 개의 고정 장치(200)의 홀(220, 230)이 서로 반대로 위치하도록 배치할 수 있기 때문이다. 여기서 두 개의 고정 장치(200)의 홀(220, 230)이 서로 반대로 위치하도록 하면서 두 개의 고정 장치(200)를 장변 방향으로 연결하는 것은, 제 1 고정 장치(200)의 제 1 측면과 제 2 고정 장치(200)의 동일한 제 1 측면을 서로 맞닿도록 연결하는 것이다. 즉 두 개의 고정 장치(200)를 연결할 때 하나의 고정 장치(200)는 180도 회전시켜 연결한다. 구체적으로, 제 1 고정 장치(200)의 제 1 측면에 형성된 결합 돌기(211b)는 제 2 고정 장치의 제 1 측면에 형성된 수용부(211a)에 수용되어 결합되고, 제 2 고정 장치(200)의 제 1 측면에 형성된 결합 돌기(211b)는 제 1 고정 장치의 제 1 측면에 형성된 수용부(211a)에 수용되어 결합된다.
마찬가지로, 본체(210)의 제 2 측면의 결합 돌기(212b) 및 수용부(212a) 각각은, 제 2 측면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되어야 하고, 서로 맞물리는 대응 구조를 가져야 한다. 그 이유는 앞서 설명한 본체(210)의 제 1 측면의 결합 돌기(211b) 및 수용부(211a)의 경우와 동일하다. 즉 두 개의 고정 장치(200)의 홀(220, 230)이 서로 반대로 위치하도록 하면서 두 개의 고정 장치(200)의 제 2 측면을 서로 맞닿다록 하여 연결하기 위한 것이다.
한편, 본체(210)의 제 3 측면의 결합 돌기(213b) 및 수용부(213a)와, 제 4 측면의 결합 돌기(214b) 및 수용부(214a)는, 본체(210)의 중심을 기준으로 점 대칭이다. 즉, 서로 평행한 제 3 측면과 제 4 측면에서, 제 3 측면의 결합 돌기(213b)와 제 4 측면의 수용부(214a)는, 제 3 측면 및 제 4 측면에 수직인 수직선 상에 위치하고, 또한 제 3 측면의 수용부(213a)와 제 4 측면의 결합 돌기(214b)는 제 3 측면 및 제 4 측면에 수직인 수직선 상에 위치한다. 그리고 제 3 측면과 제 4 측면에 형성되는 결합 돌기(213b, 214b)는 서로 동일한 형상이고, 수용부(213a, 214a)도 서로 동일한 형상이다. 따라서, 두 개의 고정 장치(200)의 홀(220, 230)이 서로 반대로 위치하도록 하면서 두 개의 고정 장치(200)의 단변이 서로 맞닿도록 연결할 때, 제 1 고정 장치(200)의 제 3 측면과 제 2 고정 장치(200)의 제 4 측면은 서로 맞물린다.
이상의 일 실시예에서는 원통형의 에너지 저장 셀의 양극 단자 부분의 직경과 음극 단자 부분의 직경이 서로 다른 경우를 설명하였으나, 다른 실시 형태로서 원통형의 에너지 저장 셀의 양극 단자 부분의 직경과 음극 단자 부분의 직경이 서로 동일할 수 있다. 이 경우 본체(210)의 제 1 측면의 결합 돌기(211b) 및 수용부(211a) 각각은, 제 1 측면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되면서 서로 맞물리는 대응 구조를 가져야 하고, 또한 본체(210)의 제 2 측면의 결합 돌기(212b) 및 수용부(212a) 각각은, 제 2 측면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되면서 서로 맞물리는 대응 구조를 가지면서, 제 1 측면과 제 2 측면은 본체(210)의 중심을 기준으로 점 대칭일 수 있다. 즉, 서로 평행한 제 1 측면과 제 2 측면에서, 제 1 측면의 결합 돌기(211b)와 제 2 측면의 수용부(212a)는 제 1 측면 및 제 2 측면에 수직인 수직선 상에 위치하고, 또한 제 1 측면의 수용부(211a)와 제 2 측면의 결합 돌기(212b)는 제 1 측면 및 제 2 측면에 수직인 수직선 상에 위치한다. 그리고 제 1 측면과 제 2 측면에 형성되는 결합 돌기(211b, 212b)는 서로 동일한 형상이고, 수용부(211a, 212a)도 서로 동일한 형상이다. 따라서, 도 2에 도시된 고정 장치(200)의 중심을 기준으로 180도 회전시키면, 180도 회전 전후의 결합 돌기 및 수용부의 위치는 그대로 유지된다. 이 경우 두 개의 고정 장치(200)를 연결할 때, 회전없이 제 1 고정 장치(200)의 제 1 측면과 제 2 고정 장치(200)의 제 2 측면을 서로 연결할 수 있다.
이상의 실시예에서는 본체(210)의 네 측면 각각에 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b) 및 이에 대응하는 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)가 형성되는 것으로 설명하나, 복수의 고정 장치(200)를 장변 방향으로 연결할 경우 단변 측의 측면에는 결합 돌기(213b, 214b) 및 수용부(213a, 214a)가 없어도 된다. 또는 복수의 고정 장치(200)를 단변 방향으로 연결할 경우 장변 측의 측면에는 결합 돌기(211b, 212b) 및 수용부(211a, 212a)가 없어도 된다.
도 2를 참조하면, 홀(220, 230)의 내주면에는 일정한 간격으로 고정 돌기(221, 231)가 형성된다. 구체적으로, 음극 수용 홀(220)의 내주면에 일정한 간격으로 고정 돌기(221)가 형성되고, 또한 양극 수용 홀(230)의 내주면에 일정한 간격으로 고정 돌기(231)가 형성된다. 바람직하게, 홀(220, 230)의 내주면에 90도 간격으로 4개의 고정 돌기(221, 231)가 형성된다. 일반적으로 에너지 저장 셀의 케이스는 전극 단자를 케이스에 고정하기 위해 비딩(beading) 가공된다. 따라서 에너지 저장 셀의 케이스는 외부에서 내부로 오목하게 파인 비딩 가공부가 존재하고, 상기 홀(220, 230)의 내주면에 형성된 고정 돌기(221, 231)는 에너지 저장 셀의 상기 비딩 가공부와 결합된다. 이와 같이 고정 돌기(221, 231)와 에너지 저장 셀의 비딩 가공부가 결합됨으로써 에너지 저장 셀은 고정 장치(200)의 홀(220, 230) 내부에 고정된다. 고정 돌기(221, 231)로 인해 홀(220, 230)의 내주면과 에너지 저장 셀 간에는 일정한 공간이 생기고, 이 공간은 공기 순환로로서 에너지 저장 셀에서 발생하는 열을 외부로 방출한다. 고정 돌기(221, 231)는 산(山) 형상으로 에너지 저장 셀이 삽입되는 방향의 경사면은 상대적으로 완만한 경사를 갖고 그 반대의 경사면은 상대적으로 더 경사를 갖는다. 이에 따라 에너지 저장 셀이 홀(220, 230)에 삽입될 때 원활하게 삽입되면서 삽입 완료 후에는 잘 빠지지 않게 된다.
도 3은 도 2의 고정 장치의 양극 수용 홀에 에너지 저장 셀을 결합하였을 때 A-A' 선에 따른 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 장치(200)의 양극 수용 홀(230)에 에너지 저장 셀(310)의 양극 단자 부분이 수용되어 결합될 때, 양극 수용 홀(230)의 내주면에 형성된 고정 돌기(231)는, 에너지 저장 셀(310)의 외주면에 형성된 비딩 가공부(311)에 결합되어 에너지 저장 셀(310)을 고정한다. 따라서 외력에 의해 에너지 저장 셀(310)이 고정 장치(200)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 또한 고정 돌기(231)로 인해 홀(220)의 내주면과 에너지 저장 셀(310) 사이에는 공기 순환로(320)가 형성되어 에너지 저장 셀(310)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.
한편, 에너지 저장 셀(310)에서 양극 단자 부분의 비딩 가공부와 음극 단자 부분의 비딩 가공부의 형성 위치는 서로 다를 수 있다. 이에 대응하여 음극 수용 홀(220)과 양극 수용 홀(230)의 내주면에 형성되는 고정 돌기(221, 231)의 위치도 조정될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 고정 장치(200)는, 배선의 이동 통로로서 본체(210)의 상면에 형성되어 본체(210)의 홀(220, 230)로부터 본체(210)의 외부로 이어지는 가이드 홈(241)를 포함한다. 가이드 홈(241)은 본체(210)의 상면의 상하좌우에 각각 적어도 두 개 이상 형성된다. 본체(210)의 외부로부터 홀(220, 230)에 수용된 에너지 저장 셀의 단자를 배선으로 연결하고, 또한 두 개의 고정 장치(200)를 연결할 때 두 개의 고정 장치(220)의 에너지 저장 셀들의 단자 간에도 배선을 연결해야 하기 때문에, 가이드 홈(241)은 본체(210)의 상면의 상하좌우에 각각 적어도 두 개 이상 형성된다. 그리고, 두 개의 홀(220, 230) 사이에도 두 홀(220, 230)을 잇는 가이드 홈이 대칭으로 형성될 수 있다. 가이드 홈(241)을 설치하는 위치는 본체(210)의 각 측면에 형성되는 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b) 및 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)를 형성하는 원리와 유사하다.
도 2의 고정 장치(200)에서 본체(210)의 홀(220, 230)의 크기가 서로 다른 경우, 즉 원통형의 에너지 저장 셀의 양극 단자 부분의 직경과 음극 단자 부분의 직경이 서로 다를 경우, 본체(210)의 상면의 장변 부분에 형성되는 적어도 두 개 이상의 가이드 홈(241)은 장변의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되어야 하고, 통로가 서로 이어지는 구조를 가져야 한다. 다른 실시 형태로서 홀(220, 230)의 크기가 동일한 경우, 즉 원통형의 에너지 저장 셀의 양극 단자 부분의 직경과 음극 단자 부분의 직경이 서로 동일한 경우, 본체(210)의 상면의 장변 부분에 설치되는 적어도 두 개 이상의 가이드 홈(241)은 장변의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고, 통로가 서로 이어지는 구조를 가지면서, 두 장변 부분 각각에 형성되는 가이드 홈(241)은 본체(210)의 중심을 기준으로 점 대칭일 수 있다. 한편, 본체(210)의 상면에서 두 단변 부분에 형성되는 가이드 홈(241)은 본체(210)의 중심을 기준으로 점 대칭이다.
도 4는 도 2의 B 부분의 확대 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 고정 장치(200)의 가이드 홈(241)을 구성하는 양측의 측벽 중 하나의 측벽에는 그 가이드 홈(241)에 삽입된 배선의 이탈을 방지하기 위한 걸림 돌기(410)가 가이드 홈(241)의 방향으로 형성된다. 가이드 홈(241)에 삽입된 배선은 가이드 홈(241)의 방향으로 돌출된 걸림 돌기(410)에 걸려 외부로 이탈되지 않는다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽은 본체(210)의 상면으로부터 일정한 높이로 돌출된다. 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽은 배선을 가이드하는 역할뿐만 아니라, 홀(220, 230)로부터 돌출되는 에너지 저장 셀의 단자들을 연결하는 부스바 및 그 위에 놓이는 방열 패드를 가이드하는 역할도 수행한다. 즉, 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽 사이에는 부스바를 장착할 수 있는 부스바 장착부(270)가 형성된다. 따라서 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽의 높이는 홀(220, 230)로부터 돌출되어 적층되는 부품들의 전체 높이보다 크다.
다시 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 고정 장치(200)는 본체(210)의 네 꼭지점 부분에 극성 표시부(251, 252)를 포함한다. 극성 표시부(251, 252)는 본체(210)에 형성된 홀(220, 230)에 에너지 저장 셀의 어떤 극성의 단자를 삽입해야 하는지를 알려준다. 양극 극성 표시부(251)는 도 2에 도시된 바와 같이 '+' 표시가 되어 있어 양극 수용 홀(230)에 에너지 저장 셀의 양극 단자 부분을 체결해야 한다는 것을 알려준다. 음극 극성 표시부(252)는 도 2에 도시된 바와 같이 '-' 표시가 되어 있어 음극 수용 홀(220)에 에너지 저장 셀의 음극 단자 부분을 체결해야 한다는 것을 알려준다. 극성 표시부(251, 252)는 홀(220, 230)에 에너지 저장 셀의 어떤 극성 단자를 삽입해야 하는지를 알려주면서 동시에 두 개의 고정 장치(200)의 연결 방향을 가이드하는 역할도 수행한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 본체(210)의 상면에, 볼트의 삽입 관통을 위한 두 개의 볼트 삽입 홀(260)이 형성된다. 각 볼트 삽입 홀(260)은, 두 홀(220, 230) 사이의 양 측면 부분에 대칭으로 형성된다. 고정 장치(200)로 고정된 복수의 에너지 저장 셀은 별도의 케이스에 수용된다. 따라서 케이스와 고정 장치(200)를 고정하여 복수의 에너지 저장 셀이 케이스 내에서 요동하는 것을 방지해야 하고, 이를 위해 고정 장치(200)에 볼트 삽입 홀(260)을 형성한다. 케이스의 상면에 형성된 홀 그리고 고정 장치(200)에 형성된 볼트 삽입 홀(260)을 관통하여 장볼트를 삽입한 후, 케이스의 하면에 형성된 홀을 빠져 나온 그 장볼트를 너트로 조임으로써 고정 장치(200)와 케이스를 강하게 결합할 수 있다.
상기 극성 표시부(251, 252) 및 상기 볼트 삽입 홀(260)의 높이는 대략 상기 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽의 높이와 동일하다. 따라서, 부스바 장착부(270)는 주변, 즉 가이드 홈(241)의 측벽, 볼트 삽입 홀(260) 및 상기 극성 표시부(251, 252)보다 낮은 높이를 갖는다.
도 5는 도 2의 고정 장치의 저면의 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 고정 장치(200)에는 두 개의 홀(220, 230)이 존재하고, 그 두 개의 홀(220, 230)은 에너지 저장 셀의 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 즉 원통형의 에너지 저장 셀의 형상에 대응하여 두 개의 홀(220, 230)도 원통형의 형상을 갖는다. 다만, 고정 장치(200)의 상면에서의 두 개의 홀(220, 230)의 입구 직경은 고정 장치(200)의 내부에 형성된 두 개의 홀(220, 230)의 직경보다 작아, 고정 장치(200)의 저면에서 삽입되는 에너지 저장 셀이 홀(220, 230)의 입구를 통과하지 못하도록 한다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정 장치(200)는 본체(210)의 하면에서 상기 홀(220, 230)로부터 본체(210)의 측면 방향으로 빈 공간으로 연장되는 연장부(520, 530)를 포함한다. 이와 같이 빈 공간의 연장부(520, 530)를 둠으로써 사출 성형으로 제조되는 고정 장치(200)의 재료 비용을 줄일 수 있다. 또한 에너지 저장 셀은 사용 중에 많은 열을 방출하고 그 열에 의해 팽창될 수 있다. 빈 공간의 연장부(520, 530)가 없다면 에너지 저장 셀의 팽창에 의해 에너지 저장 셀 및 고정 장치(200)가 파손될 수 있다. 그러나 빈 공간의 연장부(520, 530)를 둘 경우 에너지 저장 셀의 팽창시 홀(220, 230)의 직경도 늘어나게 되어 고정 장치(220) 및 에너지 저장 셀의 파손을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동일한 구조를 갖는 두 개의 고정 장치의 결합 구조를 설명하는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 제 1 고정 장치(610)의 장변 측의 측면과 제 2 고정 장치(620)의 장변 측의 측면을 마주보도록 연결한다. 제 1 고정 장치(610)의 음극 수용 홀(220)과 제 2 고정 장치(620)의 양극 수용 홀(230)이 연결 방향으로 나란히 배치되고, 제 1 고정 장치(610)의 양극 수용 홀(230)과 제 2 고정 장치(620)의 음극 수용 홀(220)이 연결 방향으로 나란히 배치되도록 하기 위해, 제 2 고정 장치(620)를 중심을 기준으로 180도 회전하여 제 1 고정 장치(610)와 연결한다.
고정 장치(610, 620)의 장변 측의 측면에 형성된 결합 돌기(211b) 및 수용부(211a) 각각은, 해당 측면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고, 서로 맞물리는 대응 구조를 갖는다. 따라서, 제 1 고정 장치(610)에 180도 회전시킨 제 2 고정 장치(620)를 연결하면, 제 1 고정 장치(610)의 결합 돌기(211b)는 제 2 고정 장치(620)의 수용부(211a)에 결합되어 맞물리고, 제 2 고정 장치(620)의 결합 돌기(211b)는 제 1 고정 장치(610)의 수용부(211a)에 결합되어 맞물린다. 한편, 제 1 고정 장치(610)와 제 2 고정 장치(620)의 연결시 제 1 고정 장치(610)의 가이드 홈(241)과 제 2 고정 장치(620)의 가이드 홈(241)이 이어져 제 1 고정 장치(610)로부터 제 2 고정 장치(620)로 또는 그 반대로 배선이 가이드 홈(241)을 따라 이동할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동일한 구조를 갖는 두 개의 고정 장치의 결합 구조를 설명하는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 제 1 고정 장치(710)의 단변 측의 측면과 제 2 고정 장치(720)의 단변 측의 측면을 마주보도록 연결한다. 제 1 고정 장치(710)의 양극 수용 홀(230)과 제 2 고정 장치(720)의 음극 수용 홀(220)이 연결 방향으로 나란히 배치되도록 하기 위해, 제 2 고정 장치(720)를 회전하지 않고 제 1 고정 장치(710)와 동일한 구조로 배치한 후 서로 연결한다.
고정 장치(710, 720)의 두 단변 측의 측면에 형성된 결합 돌기(213b, 214b)와 수용부(213a, 214a)는, 고정 장치(710, 720)의 중심을 기준으로 점 대칭이다. 따라서, 제 1 고정 장치(710)의 단면 측의 측면에 제 2 고정 장치(720)의 단면 측의 측면을 연결하면, 제 1 고정 장치(710)의 결합 돌기(213b)는 제 2 고정 장치(720)의 수용부(214a)에 결합되어 맞물리고, 제 2 고정 장치(720)의 결합 돌기(214b)는 제 1 고정 장치(710)의 수용부(213a)에 결합되어 맞물린다. 한편, 제 1 고정 장치(710)와 제 2 고정 장치(720)의 연결시 제 1 고정 장치(710)의 가이드 홈(241)과 제 2 고정 장치(720)의 가이드 홈(241)이 이어져 제 1 고정 장치(710)로부터 제 2 고정 장치(720)로 또는 그 반대로 배선이 가이드 홈(241)을 따라 이동할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 에너지 저장 모듈의 분해 사시도이도, 도 9는 도 8의 결합 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 단위 에너지 저장 모듈은, 두 개의 홀(220, 230)을 갖는 두 개의 고정 장치(200)를 이용하여 두 개의 에너지 저장 셀(810, 820)을 고정한다. 두 개의 에너지 저장 셀(810, 820)을 단자의 위치를 반대로 하여 병렬로 배치한 후, 두 개의 고정 장치(200)로 각 단자 부분을 덮어 고정한다. 앞서 설명한 바와 같이 고정 장치(200)의 음극 수용 홀(220)에는 에너지 저장 셀(810, 820)의 음극 단자 부분이 삽입되고 양극 수용 홀(230)에는 에너지 저장 셀(810, 820)의 양극 단자 부분이 삽입된다. 이때 에너지 저장 셀(810, 820)의 외주면에 형성된 비딩 가공부에 홀(220, 230)의 내부면에 형성된 고정 돌기(221, 231)가 결합되어 에너지 저장 셀(810, 820)을 고정 장치(200)에서 이탈되지 않도록 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 두 개의 고정 장치(200)로 두 개의 에너지 저장 셀(810, 820)을 병렬로 고정한 후, 홀(220, 230)을 관통하여 돌출된 음극 단자 및 양극 단자에 부스바(830)를 연결한다. 부스바(830)는 에너지 저장 셀(810, 820)의 양극 단자 및 음극 단자가 관통할 수 있는 두 개의 중공이 형성되어 있고, 그 중공을 양극 단자 및 음극 단자가 관통하여 돌출된다. 에너지 저장 셀(810, 820)의 양극 단자 및 음극 단자는 외주면에 나사산이 형성되어 있고, 따라서 부스바를 관통한 양극 단자 및 음극 단자에 너트를 체결함으로써 부스바를 고정한다. 그리고 그 위에 방열 패드(850)를 결합한다.
방열 패드(850)는 에너지 저장 셀(810, 820)의 너트(840) 및 별도 케이스에 맞닿아 에너지 저장 셀(810, 820)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다. 방열 패드(850)는 열 전달을 위한 열전도 필러, 예컨대, 금속 파우더 또는 세라믹 분말을 포함할 수 있다. 금속 파우더의 예로서는 알루미늄, 은, 구리, 니켈 및 텅스텐 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 또한, 세라믹 분말의 예로서는 실리콘(silicone), 그라파이트(graphite) 및 카본 블랙(carborn black)일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 방열 패드(850)의 재질에 대해 한정하는 것은 아니다. 또는 방열 패드(850)의 재질은 실리콘 합성고무일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 고정 장치(200)의 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽은 본체(210)의 상면으로부터 일정한 높이로 돌출된다. 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽은 배선을 가이드하는 역할뿐만 아니라, 부스바(830) 및 그 위에 놓이는 방열 패드(850)의 설치 위치를 가이드하는 역할도 수행한다. 따라서 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽의 높이는 홀(220, 230)로부터 돌출되어 적층되는 너트까지의 높이보다 크면서 방열 패드(850)까지의 높이보다는 작은 것이 바람직하다. 측벽의 높이가 방열 패드(850)까지의 높이보다 클 경우 방열 패드(850)와 케이스 간에 접촉이 이루어지지 않아 바람직하지 않다.
도 10은 도 9의 단위 에너지 저장 모듈을 12개 연결한 에너지 저장 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 도 9의 단위 에너지 저장 모듈을 12개 연결하여 총 24개의 에너지 저장 모듈을 결합할 수 있다. 이는 하나의 예에 불과하고 본 발명의 실시예에 따른 고정 장치(200)를 이용하여 원하는 수만큼의 에너지 저장 모듈을 연결하여 확장할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정 장치의 사시도이다. 도 11을 참조한 본 실시예의 고정 장치(1100)는, 도 2를 참조하여 설명한 실시예의 고정 장치(200)와 유사하고, 이하에서는 도 2를 참조하여 설명한 실시예의 고정 장치(200)와 다른 점을 설명한다.
도 2를 참조한 실시예의 고정 장치(200)는, 두 홀(220, 230) 사이의 양 측면 부분에 대칭으로 볼트 삽입 홀(260)이 형성된다. 반면, 도 11을 참조한 본 실시예의 고정 장치(1100)는, 두 홀(220, 230) 사이의 양 측면 부분에 대칭으로 형성된 홀(1102)을 볼트 삽입용이 아닌 배선의 이동 통로로 사용한다.
또한, 도 2를 참조한 실시예의 고정 장치(200)는 본체(210)의 네 꼭지점 부분에 극성 표시부(251, 252)를 포함한다. 반면, 도 11을 참조한 본 실시예의 고정 장치(110)는 본체(210)의 네 꼭지점 부분에 볼트 삽입 홀(1101)을 포함한다. 즉 극성 표시부(251, 252) 대신에 해당 위치에 볼트 삽입 홀(1101)을 형성한다.
또한, 도 2를 참조한 실시예의 고정 장치(200)는, 두 홀(220, 230)의 상면의 테두리가 매끄럽게 이어지는 원을 이루었으나, 도 11을 참조한 실시예의 고정 장치(1100)는 두 홀(220, 230)의 상면의 테두리에 적어도 하나 이상의 슬릿(1103)이 형성된다. 적어도 하나 이상의 슬릿(1103)을 형성함으로써 고정 장치(200)에 에너 저장 셀을 삽입하여 고정할 때 적절한 탄성력을 제공하여 에너지 저장 셀의 삽입이 손쉽게 이루어지도록 한다.
또한, 도 11을 참조한 실시예의 고정 장치(1100)는, 두 홀(220, 230) 중 음극 수용 홀(220)의 상면의 테두리 중 일부 테두리 부분(1104)은 경사진 형태이다. 음극 수용 홀(220)에 에너지 저장 셀의 음극 단자가 수용되고 그 위에 PCB 기판 및 커넥터가 설치되는데, 상기 일부 테두리 부분(1104)을 경사진 형태로 만들어 커넥터를 설치할 때 간섭을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 음극 수용 홀(220)의 상면의 테두리 중 일부 테두리 부분(1104)이 경사진 것으로 설명하나, PCB 기판 및 커넥터를 양극 수용 홀(230)에 설치할 경우 양극 수용 홀(230)의 상면의 테두리 중 일부 테두리 부분을 경사진 형태로 할 수 있다.
도 12는 도 11의 수용부(211a) 부분을 확대한 확대도이다. 도 12를 참조하면, 본체(210)의 제 1 측면에 형성된 수용부(211a)는 제 1 서브 수용부(1201)와 제 2 서브 수용부(1203) 그리고 제 3 서브 수용부(1202)를 포함한다. 제 1 서브 수용부(1201)는 본체(210)의 제 1 측면 또는 이의 반대면인 제 2 측면에 형성되는 결합 돌기(211b, 212b)에 대응하는 형상을 갖는다. 제 2 서브 수용부(1203)는 제 1 서브 수용부(1201)보다 넓은 폭을 갖고 결합 돌기(211b, 212b)가 제 2 서브 수용부(1203) 쪽으로 삽입될 때 잘 삽입될 수 있도록 가이드한다. 제 1 서브 수용부(1201)와 제 2 서브 수용부(1203)의 폭이 동일할 경우, 결합 돌기(211b, 212b)를 수용부(211a)의 제 2 서브 수용부(1203) 쪽으로 삽입할 때 위치를 정확히 일치시켜야 한다. 그러나 본 실시예와 같이 제 2 서브 수용부(1203)의 폭을 제 1 서브 수용부(1201)보다 넓게 함으로써, 결합 돌기(211b, 212b)를 수용부(211a)의 제 2 서브 수용부(1203) 쪽으로 삽입할 때 위치를 정확하게 일치시키지 않아도 되어 사용자의 편의성을 높인다. 아울러, 제 1 서브 수용부(1201)와 제 2 서브 수용부(1203) 사이에 경사진 제 3 서브 수용부(1202)을 둠으로써, 폭이 상대적으로 넓은 제 2 서브 수용부(1203) 쪽으로 결합 돌기(211b, 212b)를 삽입할 때 결합 돌기(211b, 212b)가 제 1 서브 수용부(1201)로 잘 안내되도록 가이드한다. 제 3 서브 수용부(1202)의 경사는 제 1, 2 서브 수용부(1201, 1203)에 평행하거나 수직하지 않은 것을 의미한다. 이러한 도 12에 도시된 수용부(211a)의 구조는, 본체(210)의 측면에 형성되는 모든 수용부(211a, 212a, 213a, 214a)에 동일하게 적용된다.
도 13은 도 11의 결합 돌기(211b) 부분을 확대한 확대도이다. 도 13을 참조하면, 본체(210)의 제 1 측면에 형성된 결합 돌기(211b)의 하단은 폭 및 두께를 줄인 가이드 경사면(1301)이 형성된다. 결합 돌기(211b)는 수용부(211a)의 하단, 즉 제 2 서브 수용부(1203) 쪽으로 삽입될 수 있고 또는 수용부(211a)의 상단, 즉 제 1 서브 수용부(1201) 쪽으로 삽입될 수 있다. 제 2 서브 수용부(1203) 쪽으로 삽입될 경우 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이 제 2 서브 수용부(1203)의 폭은 결합 돌기(211b)의 폭보다 넓어 결합 돌기(211b)를 손쉽게 수용부(211a)에 삽입할 수 있다. 그러나 결합 돌기(211b)를 제 1 서브 수용부(1201) 쪽으로 삽입할 경우 정확하게 위치를 일치시켜야 한다. 그러나 도 13에 도시된 바와 같이 결합 돌기(211b)의 하단에 폭 및 두께를 줄인 가이드 경사면(1301)을 형성함으로써, 결합 돌기(211b)를 제 1 서브 수용부(1201)에 삽입할 때 상기 가이드 경사면(1301)이 삽입 위치를 가이드하여 손쉽게 결합 돌기(211b)를 제 1 서브 수용부(1201)에 체결할 수 있다. 이러한 도 13에 도시된 결합 돌기(211b)의 구조는, 본체(210)의 측면에 형성되는 모든 결합 돌기(211b, 212b, 213b, 214b)에 동일하게 적용된다.
도 14는 도 11의 고정 장치(110)를 E 방향에서 보았을 때의 정면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 부스바를 장착할 수 있는 부스바 장착부(270)는, 도 11의 고정 장치(110)에서 가이드 홈(241)을 구성하는 측벽 사이에 형성되고, 그 측벽의 높이보다 낮은 높이를 갖는다. 도 11의 고정 장치(110)는 본체(210)의 네 꼭지점 부분에 볼트 삽입 홀(1101)을 포함하고, 두 홀(220, 230) 사이의 양 측면 부분에 대칭으로 형성된 배선의 이동 통로인 홀(1102)을 포함한다. 가이드 홈(241)의 측벽과, 상기 볼트 삽입 홀(1101) 그리고 배선의 이동 통로인 홀(1102)의 높이는 대략 동일하고, 부스바 장착부(270)는 이보다 낮은 높이를 가져 단차가 형성된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (18)

  1. 병렬로 배치되는 복수의 에너지 저장 셀을 고정할 수 있는 고정 장치에 있어서,
    적어도 하나의 에너지 저장 셀의 일부분을 수용하는 홀이 상면 및 하면을 관통하여 형성되어 있는 본체;
    상기 본체의 제 1 측면에서 상기 제 1 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 1 결합 돌기 및 제 1 수용부; 및
    상기 본체의 상기 제 1 측면의 반대 측면인 제 2 측면에서 상기 제 2 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 2 결합 돌기 및 제 2 수용부를 포함하는 고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부 및 상기 제 2 수용부는,
    상기 제 1 결합 돌기 및 상기 2 결합 돌기에 대응하는 형상을 갖는 제 1 서브 수용부;
    상기 제 1 서브 수용부보다 넓은 폭을 갖는 제 2 서브 수용부; 및
    상기 제 1 서브 수용부 및 상기 제 2 서브 수용부 사이에 형성되는 경사진 제 3 서브 수용부를 포함하는 고정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 결합 돌기 및 상기 제 2 결합 돌기는,
    상기 제 1 서브 수용부 쪽으로 삽입되는 끝단에 경사면을 포함하는 고정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 상면에는 주변보다 높이가 낮은 부스바 장착부가 형성된 고정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 결합 돌기 및 상기 제 1 수용부는, 상기 본체의 중심을 기준으로 상기 제 2 결합 돌기 및 상기 제 2 수용부와 점 대칭인 고정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 제 3 측면에 간격을 두고 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 3 결합 돌기 및 제 3 수용부; 및
    상기 본체의 중심을 기준으로 점 대칭으로 상기 본체의 상기 제 3 측면의 반대 측면인 제 4 측면에 형성되는 제 4 결합 돌기 및 제 4 수용부를 더 포함하는 고정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 홀은,
    하나의 에너지 저장 셀의 음극 단자가 수용되는 음극 수용 홀과 다른 에너지 저장 셀의 양극 단자가 수용되는 양극 수용 홀을 포함하는 고정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 음극 수용 홀의 내주면에 일정한 간격으로 형성되어 상기 하나의 에너지 저장 셀의 외주면에 형성된 홈에 결합되는 적어도 두 개 이상의 제 1 고정 돌기; 및
    상기 양극 수용 홀의 내주면에 일정한 간격으로 형성되어 상기 다른 에너지 저장 셀의 외주면에 형성된 홈에 결합되는 적어도 두 개 이상의 제 2 고정 돌기를 더 포함하는 고정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 고정 돌기 및 상기 제 2 고정 돌기는,
    에너지 저장 셀이 삽입되는 방향의 경사면보다 반대측 경사면의 경사가 더 큰 고정 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 본체의 상면에서 상기 음극 수용 홀 및 상기 양극 수용 홀 사이의 양측에 대칭으로 형성된 두 개의 고정 수단 삽입 홀을 더 포함하는 고정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 상면의 네 꼭지점 부분에 형성되는 극성 표시부를 더 포함하는 고정 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 상면의 네 꼭지점 부분에 형성되는 고정 수단 삽입 홀을 더 포함하는 고정 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    배선의 이동 통로로서 상기 본체의 홀로부터 상기 본체의 외부로 이어지는 가이드 홈을 더 포함하고,
    상기 가이드 홈은, 상기 본체의 상면의 상하좌우에 각각 적어도 두 개 이상 형성되고,
    서로 평행한 변 측에 형성된 가이드 홈들은 상기 본체의 중심을 기준으로 서로 점 대칭인 고정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 각 가이드 홈을 구성하는 적어도 하나의 측벽에는 상기 배선의 이탈을 방지하기 위한 걸림 돌기가 형성되어 있는 고정 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 하면에서 상기 홀로부터 상기 본체의 측면 방향으로 빈 공간으로 연장된 연장부를 더 포함하는 고정 장치.
  16. 에너지 저장 모듈에 있어서,
    에너지 저장 셀들의 전극 단자 방향이 반대가 되도록 병렬로 배치된 두 개의 에너지 저장 셀;
    상기 두 개의 에너지 저장 셀의 일 측면을 수용하는 제 1 고정 장치; 및
    상기 두 개의 에너지 저장 셀의 상기 일 측면의 반대 측면을 수용하는 제 2 고정 장치를 포함하고,
    상기 제 1, 2 고정 장치는,
    음극 수용 홀 및 양극 수용 홀이 상면 및 하면을 관통하여 형성되어 있는 본체;
    상기 본체의 제 1 측면에서 상기 제 1 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 1 결합 돌기 및 제 1 수용부; 및
    상기 본체의 상기 제 1 측면의 반대 측면인 제 2 측면에서 상기 제 2 측면의 중심으로부터 서로 반대 방향으로 동일한 거리만큼 떨어져 형성되고 서로 맞물리는 형상을 갖는 제 2 결합 돌기 및 제 2 수용부를 포함하는 에너지 저장 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 음극 수용 홀 및 상기 양극 수용 홀로부터 외부로 돌출된 에너지 저장 셀들의 양극 단자 및 음극 단자가 관통하는 두 개의 중공을 포함하는 부스바;
    상기 부스바의 상기 두 개의 중공을 관통한 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 체결되는 너트; 및
    상기 너트에 맞닿아 설치되는 방열 패드를 더 포함하는 에너지 저장 모듈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 본체의 상면에 상기 부스바 및 상기 방열 패드의 설치 위치를 가이드하는 측벽이 형성되고,
    상기 측벽의 높이는 상기 홀들로부터 돌출되어 적층되는 상기 너트까지의 높이보다 크면서 상기 방열 패드까지의 높이보다는 작은 에너지 저장 모듈.
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