KR101917903B1 - 울트라 캐패시터 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 울트라 캐패시터 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 울트라 캐패시터 모듈은, 울트라 캐패시터 본체의 일 측면에 형성된 터미널; 상기 터미널 상부에 배치되고 외주면에 나사산이 형성된 극성 단자; 중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자 및 상기 터미널이 삽입 통과된 인쇄회로기판(PCB); 내주면에 상기 나사산에 대응하는 나사구가 형성되어 상기 극성 단자와 결합되는 너트; 및 중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자 및 상기 터미널이 삽입 통과되고 상기 울트라 캐피시터 본체와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하는 탄성부재;를 포함할 수 있다.

Description

울트라 캐패시터 모듈{ULTRA CAPACITOR MODULE}
본 발명은 울트라 캐패시터 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸런싱 보드의 체결 구조가 개선된 울트라 캐패시터 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 전기에너지를 저장하는 대표적인 소자로는 전지(Battery)와 캐패시터(Capacitor)가 있다.
울트라 캐패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor)라고도 불리우며, 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로써 높은 효율, 반영구적인 수명 특성으로 이차전지와의 병용 및 대체 가능한 차세대 에너지 저장장치이다.
이러한 울트라 캐패시터를 적용함에 있어서, 고전압용 전지로 사용되기 위해서는 수천 패럿(F : Farad) 또는 수백 전압(V : Voltage)의 고전압 모듈(Module)이 필요하다. 이러한 고전압 모듈은 각각의 단위 셀인 울트라 캐패시터가 필요한 수량만큼 직렬로 연결되어 고전압용 울트라 캐패시터 어셈블리로 구성된다. 이러한 상기 직렬로 연결된 고전압용 울트라 캐패시터 모듈은 특성 인자의 차이로 인해 충전, 대기 또는 방전 중에 셀 전압이 쉽게 뷸균형 상태가 된다. 이로 인해 상기 셀의 노화가 촉진됨은 물론 상기 모듈의 SOC(State Of Charge) 용량 감소 등 수명이 단축된다. 또한 일부 셀의 과전압 상태로 인해 상기 셀이 파괴되거나 폭발이 발생하는 경우가 발생하므로 이를 제어하기 위한 셀 밸런싱이 필요하다.
일반적으로 밸런싱 기능을 갖는 밸런싱 보드는 이웃하는 셀을 연결시켜주는 너트의 외측면에 형성된 볼팅부와 하네스에 의해 연결됨으로써 셀의 전압을 제어할 수 있다.
하지만 상기와 같은 구성은 너트에 볼팅부를 형성하는 가공이 추가됨에 따라 제품의 제조 단가가 비싸지는 단점이 있다. 또한 상기 볼팅부와 밸런싱 보드를 연결하는 하네스의 연결을 쉽게 하기 위해 상기 볼팅부를 일정한 방향으로 형성시켜야 하는데, 이를 일정한 한 방향으로 맞추기 어려운 문제점이 있다.
또한 상기 밸런싱 보드를 고정하기 위한 별도의 구조물이 필요하다는 단점이 있다.
한국공개특허 제2012-0103991호 (2012. 09. 20 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 밸런싱 보드를 울트라 캐패시터의 일측에 형성하고 상기 밸런싱 보드를 회전할 수 있는 구조를 갖는 울트라 캐패시터 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 울트라 캐패시터 모듈은, 울트라 캐패시터 본체의 일 측면에 형성된 터미널; 상기 터미널 상부에 배치되고 외주면에 나사산이 형성된 극성 단자; 중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자 및 상기 터미널이 삽입 통과된 인쇄회로기판(PCB); 내주면에 상기 나사산에 대응하는 나사구가 형성되어 상기 극성 단자와 결합되는 너트; 및 중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자 및 상기 터미널이 삽입 통과되고 상기 울트라 캐피시터 본체와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하는 탄성부재;를 포함할 수 있다.
상기 울트라 캐패시터 모듈은 중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자가 삽입 통과되고 상기 너트와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하는 부스바; 및 상기 부스바와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하여 상기 부스바와 상기 인쇄회로기판(PCB)을 이격시키는 금속부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(PCB)은 울트라 캐패시터의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 기능을 가질 수 있다.
상기 인쇄회로기판(PCB)의 일 측면에는 커넥터가 구비될 수 있다.
상기 탄성부재는 웨이브 와셔일 수 있다.
상기 인쇄회로기판(PCB)의 외측면에는 상기 인쇄회로기판(PCB)의 회전을 용이하게 달성할 수 있도록 홈이 형성될 수 있다.
상기 탄성부재의 지름은 상기 인쇄회로기판(PCB)의 중앙에 형성된 홀의 지름보다 크고 인쇄회로기판(PCB)의 지름보다 작을 수 있다.
상기 너트는 중앙으로부터 외측면으로 가스 배출 홀이 형성될 수 있다.
상기 부스바는 상기 부스바의 중앙 홀 부분을 수직 절곡 가공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연결부재에 하네스 연결을 위한 별도의 볼팅부 가공이 필요하지 않아 제품의 제조 단가를 낮출 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 인쇄회로기판(PCB)의 하부에 탄성이 있는 부재가 구비되어 상기 인쇄회로기판(PCB)을 연결부재에 접촉시킴으로써 상기 인쇄회로기판(PCB)의 회전이 가능하므로, 하네스가 연결되는 커넥터를 한 방향으로 맞추기가 쉽다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 인쇄회로기판(PCB)을 커넥터의 터미널에 삽입함으로써 고정이 이루어지므로, 상기 인쇄회로기판(PCB)을 고정시키기 위한 별도의 구조물이 필요하지 않다.
그리고, 울트라 캐패시터의 충, 방전시 발생되는 가스를 외부로 배출시켜 폭발이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 B 부분을 확대한 도면,
도 3은 도 1의 인쇄회로기판(PCB)의 평면도 및 탄성부재의 평면도,
도 4는 도 1의 탄성부재(a), 인쇄회로기판(PCB)(b) 및 연결부재(c)가 결합되는 조립과정을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 C를 확대한 연결부재에 형성된 다양한 모양의 가스 배출 홀을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 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 출원 시점에 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 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 나타낸 도면, 도 2는 도 1의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 울트라 캐패시터 모듈은 복수 개의 울트라 캐패시터(100, 200), 연결부재(300), 인쇄회로기판(PCB)(500) 및 탄성부재(600)를 포함할 수 있다.
울트라 캐패시터는 빠른 충방전 특성을 가지는 에너지 저장 장치로써, 일면에 형성된 양극 단자 및 타면에 형성된 음극 단자를 포함할 수 있으며 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 울트라 캐패시터는 유지보수가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 어플리케이션에 대해서는 축전지 대체용으로 이용된다. 또한 울트라 캐패시터는 이동통신 정보기기인 휴대폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원으로도 사용된다. 또한 울트라 캐패시터는 고용량이 요구되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차, 태양전지용 전원장치, 무정전 전원공급장치(UPS : Uninterruptible Power Supply) 등의 주전원 또는 보조전원으로 매우 적합하여 이와 같은 용도로 많이 이용되고 있다.
상기 울트라 캐패시터의 전압은 3V 이하에 불과하므로 고전압 어플리케이션에 이용하고자 할 경우에는 상기 울트라 캐패시터 다수 개를 직렬 연결할 수 있다. 이때, 상기 이웃한 울트라 캐패시터 간의 연결은 한 개의 연결부재(300)에 의해 체결될 수 있다.
즉, 제 1 울트라 캐패시터(100)의 일면에 형성된 양극 단자(110)와 제 2 울트라 캐패시터(200)의 타면에 형성된 음극 단자(210)를 연결부재(300)를 이용하여 체결함으로써 연결시킬 수 있다. 2개 이상의 다수 개의 울트라 캐패시터를 연결하는 경우에는 상기 절차를 반복함으로써 상기 울트라 캐패시터를 직렬로 연결할 수 있다.
자세하게는 상기 울트라 캐패시터의 양극단자(110) 및 음극 단자(210)의 외주면에는 나사산(A)이 형성되어 있으며, 연결부재(300)의 내주면에는 상기 양극 단자(110) 및 음극 단자(210)의 상기 나사산(A)에 대응하는 형태의 나사구(B)가 형성되어 있다. 상기 나사산(A)과 나사구(B)는 같은 방향으로 형성되어 있다.
상기 연결부재(300)의 일측에 제 1 울트라 캐패시터(100)의 양극 단자(110)를 연결하고 상기 연결부재(300)의 타측에 제 2 울트라 캐패시터(200)의 음극 단자(210)를 연결하여 같은 방향으로 회전시킴으로써 상기 울트라 캐패시터를 상기 양극 및 음극 단자가 형성된 길이 방향으로 직렬 연결시킬 수 있다. 즉, 상기 연결부재 내주면에 형성된 나사구를 같은 방향으로 형성함으로써, 두 개의 울트라 캐패시터를 직렬 연결시 볼트의 양측에 울트라 캐패시터를 위치시킨 상태에서 볼트만 한 방향으로 회전시켜 체결을 할 수 있으므로, 체결 작업을 보다 편리하게 할 수 있다.
하지만 본 발명은 이에 한하지 않고, 상기 울트라 캐패시터의 양극 단자 및 음극 단자에 형성된 나사산의 방향을 서로 다른 방향으로 형성할 수 있다. 이에 따라 상기 연결부재(300)의 일측에 제 1 울트라 캐패시터(100)의 양극 단자(110)를 연결하고 상기 연결부재(300)의 타측에 제 2 울트라 캐패시터(200)의 음극 단자(210)를 연결하여 반대 방향으로 회전시킴으로써 상기 울트라 캐패시터를 양극 및 음극 단자가 형성된 길이 방향으로 직렬 연결시킬 수 있다.
상기 연결부재(300)의 일 측에는 가스 배출 홀(310)을 형성할 수 있다.
본 실시 예에 따른 가스 배출 홀(310)은 연결부재(300)의 측면 중앙부에 형성될 수 있으며, 연결부재(300)의 내측과 외측을 관통하여 형성될 수 있다.
복수 개의 울트라 캐패시터는 충, 방전을 거치게 되면 가스가 발생되며 이때, 상기 가스를 외부로 배출시키지 못하면 폭발이 발생할 수 있다.
이에 따라, 상기 가스 배출 홀(310)은 울트라 캐패시터의 충, 방전시 발생하는 가스를 외부로 배출시키는 역할을 한다.
상술한 바와 같이 직렬로 연결되어 구성된 울트라 캐패시터 모듈은 특성 인자의 차이로 인해 충전, 대기 또는 방전 중에 셀 즉, 울트라 캐패시터의 전압이 쉽게 불균형 상태가 될 수 있다. 이로 인해 상기 울트라 캐패시터의 노화가 촉진됨은 물론 상기 모듈의 SOC(State Of Charge) 용량 감소 등 수명이 단축될 수 있다. 일부 울트라 캐패시터의 과전압 상태로 인해 상기 울트라 캐패시터가 파괴되거나 폭발이 발생할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 상기 울트라 캐패시터 모듈에는 셀 즉, 울트라 캐패시터의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 기능을 갖는 인쇄회로기판(PCB)(500)을 구비할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 울트라 캐패시터 연결을 완료하였을 경우, 연결부재(300)의 높이(H1)는 제 1 울트라 캐패시터(100)의 양극 단자(110)와 제 2 울트라 캐패시터(200)의 음극 단자(210)의 길이의 합(L1+L1')보다 크다. 이는 상기 복수 개의 울트라 캐패시터 연결을 완료하였을 때 복수 개의 울트라 캐패시터 전극끼리 직접 맞닿게 되면 쇼트가 발생하여 전극 역할을 하지 못할 뿐만 아니라, 폭발이 발생할 수도 있기 때문에 고려되는 것이다.
본 발명에 있어서, 바람직하게 상기 연결부재(300)는 전기전도성을 가진 금속 재질의 너트일 수 있다.
인쇄회로기판(PCB)(500)은 상기 연결부재(300)의 하부에 위치하여 셀 즉, 상기 울트라 캐패시터의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 기능을 수행할 수 있다. 자세하게, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)은 그 중앙에 상기 울트라 캐패시터 본체의 일 측면에 형성된 터미널(230)에 대응되게 홀이 형성되어 있어, 상기 울트라 캐패시터 본체의 일측에 형성된 터미널(230)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 하부에 탄성부재(600), 바람직하게는 웨이브 와셔와 같은 탄성이 있는 부재를 구비함으로써, 연결부재(300)에 의해 이웃하는 울트라 캐패시터가 결합될 경우 상기 탄성부재(600)의 탄성력에 의해 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)이 상기 연결부재(300) 측으로 밀어올려져 상기 연결부재(300)에 접촉될 수 있다. 한편, 상기 탄성부재(600)에 의해 연결부재(300) 측으로 밀어올려지는 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)이 상기 연결부재(300)에 올바르게 접촉되기 위해서는 상기 연결부재(300)의 지름이 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀의 지름보다 커야한다. 그렇지 않고 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀의 지름이 상기 연결부재(300)의 지름보다 크게 되면 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)은 탄성부재(600)의 탄성력에 의해 상기 연결부재(300) 측으로 밀려올려져 상기 연결부재(300)를 이탈하여 상기 연결부재(300)와 접촉이 이루어지지 않기 때문이다.
바람직하게, 상기 탄성부재(600)도 중앙에 상기 울트라 캐패시터 본체의 일측에 형성된 터미널(230)에 대응하는 홀이 형성되어 있다. 따라서, 상기 탄성부재(600)는 중앙에 형성된 홀을 통해 상기 터미널(230)이 삽입 통과되어 결합되어진다.
이때, 상기 탄성부재(600)는 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)을 상부로 밀어 올리기 위해 탄성부재(600)의 지름은 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀의 지름보다 커야한다. 또한 작업 도중 작업자 및 하네스 등의 간섭을 최소화하기 위해서 탄성부재(600)의 지름은 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 지름보다 작아야한다.
이때, 상기 탄성부재의 중앙에 형성된 홀의 지름은 터미널 지름보다는 크고, 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀의 지름보다는 작아야 한다.
이와 같은 이유는, 상기 탄성부재(600)는 전극의 터미널(230)에 삽입되고, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 하부에 위치함으로써 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)을 상부로 밀어올려 연결부재에 접촉시키기 위함이다.
또한, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)은 연결부재(300)에 의해 직접적으로 결합되지 않기 때문에 회전이 가능하므로, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 일 측면에 형성된 커넥터(510)의 배열을 한 방향으로 맞출 수 있다.
상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 외측면에는 홈(610)이 형성되어 상기 홈(610)을 작업자가 손이나 도구를 이용하여 인쇄회로기판(PCB)(500)을 회전시켜 상기 커넥터(510)을 한 방향으로 배열할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 일 측면에 형성된 커넥터(510)는 하네스(400)로 연결되어 상기 인쇄회로기판(PCB)(500) 간의 접속이 이루어짐에 따라 셀 즉, 울트라 캐패시터의 전압 제어하는 셀 밸런싱 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 도 1의 인쇄회로기판(PCB)의 평면도 및 탄성부재의 평면도, 도 4는 도 1의 탄성부재(a), 인쇄회로기판(PCB)(b) 및 연결부재(c)가 결합되는 조립과정을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 울트라 캐패시터 본체의 일 측면에 형성된 터미널(230)에 탄성부재(600), 인쇄회로기판(PCB)(500) 및 연결부재(300)가 차례로 결합된다. 그리고 상기 연결부재(300)의 타면에 제 1 울트라 캐패시터(100)의 양극 단자(110)가 결합된다. 이로써 이웃하는 상기 제 1 울트라 캐패시터(100) 및 제 2 울트라 캐패시터(200)는 음극 단자(210) 및 양극 단자(110)가 형성된 길이 방향으로 직렬 연결될 수 있다.
이때, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 그 외측면의 일부에 홈(610)이 형성되어, 사용자가 상기 홈(610)을 손이나 도구를 이용하여 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)을 용이하게 회전시킬 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 울트라 캐패시터 연결을 완료하였을 경우, 연결부재(300)의 높이(H1)는 제 1 울트라 캐패시터(100)의 양극 단자(110)와 제 2 울트라 캐패시터(200)의 음극 단자(210)의 길이의 합(L1+L1')보다 크다. 이는 상기 복수 개의 울트라 캐패시터 연결을 완료하였을 때 복수 개의 울트라 캐패시터 전극끼리 직접 맞닿게 되면 쇼트가 발생하여 전극 역할을 하지 못할 뿐만 아니라, 폭발이 발생할 수도 있기 때문에 고려되는 것이다.
본 발명에 있어서, 바람직하게 상기 연결부재(300)는 전기전도성을 가진 금속 재질의 너트일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 나타낸 도면, 도 6은 도 5의 C를 확대한 연결부재에 형성된 다양한 모양의 가스 배출 홀을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 6를 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 2와 동일한 부호의 구성요소는 도 1 내지 도 2를 통해 설명하였으므로 생략하기로 한다.
도 5 내지 도 6를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈은 부스바(800) 및 금속부재(810)를 포함할 수 있다.
부스바(800)는 제 1 울트라 캐패시터와 제 2 울트라 캐패시터를 병렬로 배치하여 직렬 접속 시킬 경우 상기 울트라 캐패시터를 연결할 수 있다.
상기 부스바(800)는 판 형상일 수 있으며, 이웃한 울트라 캐패시터를 직렬 연결할 수 있도록 중심을 기준으로 대칭되게 좌, 우측에 홀이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 울트라 캐패시터의 음극 단자 및 이웃한 제 2 울트라 캐패시터의 양극 단자가 평행하게 위치하도록 병렬로 배치한 후, 상기 전극 단자들을 부스바(800)의 좌, 우측 중앙에 형성된 홀을 통해 삽입 통과 시켜 결합한다. 이때, 상기 부스바(800)의 상부로 돌출된 단자는 연결부재(300) 즉, 너트로 결합시켜 결합을 견고하게 할 수 있다.
도 1 내지 도 2의 설명에 따르면, 연결부재(300) 즉, 너트의 하부에는 인쇄회로기판(PCB)(500)이 위치하고, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 하부에는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 탄성부재(600) 예컨대, 웨이브 와셔가 위치한다.
하지만, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 연결부재(300) 즉, 너트의 하부에는 병렬로 배치된 복수 개의 울트라 캐패시터를 직렬 연결하기 위한 부스바(800)가 존재한다. 따라서, 상기 부스바(800)의 하부에 바로 인쇄회로기판(PCB)(500)을 위치시키면 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)이 회전을 할 수 없을 뿐만 아니라, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 상부 즉, 부스바(800)와 맞닿는 부분의 회로에 손상을 가하게 된다.
이에 따라, 상기 부스바(800)와 인쇄회로기판(PCB)(500)의 사이에는 금속부재(810)를 위치시킬 수 있다.
금속부재(810)는 부스바(800)와 인쇄회로기판(PCB)(500)의 사이에 위치하여 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 회전을 돕는 역할을 할 뿐만 아니라, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)과 상기 부스바(800)가 직접적으로 맞닿는 것을 방지함으로써, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 상부 즉, 부스바(800)와 맞닿는 부분의 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 금속부재(810)는 탄성 및 전기전도성을 갖는 금속물질일 수 있으며, 판 형태의 원형링 형상일 수 있다.
상기 금속부재(810)가 전기전도성을 갖는 이유는, 인쇄회로기판(PCB)(500)과 부스바(800)를 전기적으로 연결하기 위함이다.
따라서, 상기 금속부재(810)의 지름은 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀의 지름보다는 크고, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 지름보다는 작아야 한다.
이에 따라, 탄성부재(600)에 의해 금속부재(810) 측으로 밀어올려지는 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)이 상기 금속부재(810)에 올바르게 접촉될 수 있다. 그렇지 않고 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀의 지름이 상기 금속부재(810)의 지름보다 크게 되면 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)은 탄성부재(600)의 탄성력에 의해 상기 금속부재(810) 측으로 밀려올려져 상기 금속부재(810)를 통과하여 상기 금속부재(810)와 접촉이 이루어지지 않는다.
또한, 상기 금속부재(810)의 지름이 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 지름보다 크게 되면, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 회로에 손상을 가하게 될 수 있다.
따라서, 상기 금속부재(810)의 지름은 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 지름보다 작게 형성하되, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀을 포함하는 일정 테두리 영역을 벗어나지 않게 형성하여 인쇄회로기판(PCB)(500)의 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 중앙에 형성된 홀을 포함하는 일정 테두리 영역은 회로가 형성되어 있지 않으며, 전도성 물질로 형성되어 있어 전기적인 연결을 가능하게 한다.
또한, 상기 연결부재(300)는 전극의 길이 방향으로 맞닿는 상부 측에 중심으로부터 외측면으로 형성된 가스 배출 홀(311)을 형성할 수 있다.
복수 개의 울트라 캐패시터는 충, 방전을 거치게 되면 가스가 발생되며 이때, 상기 가스를 외부로 배출시키지 못하면 폭발이 발생할 수 있다.
이에 따라, 상기 가스 배출 홀(311)은 울트라 캐패시터의 충, 방전시 발생하는 가스를 외부로 배출시키는 역할을 한다.
이때, 상기 가스 배출 홀(311)을 전극의 길이 방향으로 맞닿는 상부 측에 중심으로부터 외측면으로 형성되도록 형성하는 이유는 울트라 캐피시터의 충, 방전시 발생하는 가스가 전극의 중앙에 형성된 홀을 통해 분출되기 때문이다.
하지만, 상기 가스 배출 홀(311)은 이에 한하지 않으며, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 가스 배출 홀(311)은 전극의 충, 방전시 발생되는 가스를 연결부재(300)의 외부로 배출할 수 있는 형태이면 관계없다.
또한, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 연결부재(300)는 중앙에 전극 단자가 삽입, 통과되는 홀 즉, 중공을 형성함으로써 별도의 가스 배출 홀을 형성하지 않아도 전극의 충, 방전시 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 나타낸 도면이다.
도 7을 설명함에 있어서, 도 5와 동일한 참조부호의 구성요소는 도 5를 통해 설명하였으므로 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 부스바(1010)는 인쇄회로기판(PCB)(500)과 접하는 상기 부스바(1010)의 중앙 홀 부분을 수직 절곡하여 형성할 수 있다.
즉, 상기 도 5의 금속부재(810)에 해당하는 영역을 부스바(1010)로부터 일체로 형성하여 상기 부스바(1010)의 중앙 홀 부분을 수직 절곡 가공함으로써 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 울트라 캐패시터 모듈은 이웃하는 울트라 캐패시터를 체결하는 연결부재(300)의 하부에 셀 밸런싱 기능을 갖는 인쇄회로기판(PCB)(500)를 구비함으로써 이를 고정하기 위한 별도의 구조물이 필요하지 않다.
또한, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)의 하부에 탄성부재(600) 예컨대, 웨이브 와셔와 같은 탄성을 갖는 부재를 구비함으로써 상기 탄성부재(600)가 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)을 연결부재(300) 측으로 밀어올려 접촉이 가능하게 하며, 상기 인쇄회로기판(PCB)(500)은 연결부재(300)에 의해 직접적으로 결합되어 접촉되는 구성이 아니므로 회전이 가능하다. 이에 따라, 하네스(400)를 연결하여 상기 인쇄회로기판(PCB)(500) 간의 접속을 가능하게 하는 커넥터(510)의 방향을 한 방향으로 맞추기 쉽다는 장점이 있다.
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.
100, 200 : 울트라 캐패시터
110 : 양극 단자
210 : 음극 단자
300 : 연결부재

Claims (9)

  1. 울트라 캐패시터 본체의 일 측면에 형성된 터미널;
    상기 터미널 상부에 배치되고 외주면에 나사산이 형성된 극성 단자;
    중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자 및 상기 터미널이 삽입 통과된 인쇄회로기판(PCB);
    내주면에 상기 나사산에 대응하는 나사구가 형성되어 상기 극성 단자와 결합되는 너트; 및
    중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자 및 상기 터미널이 삽입 통과되고 상기 울트라 캐피시터 본체와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하는 탄성부재;를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    중앙에 형성된 홀을 통해 상기 극성 단자가 삽입 통과되고 상기 너트와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하는 부스바; 및
    상기 부스바와 상기 인쇄회로기판(PCB) 사이에 위치하여 상기 부스바와 상기 인쇄회로기판(PCB)을 이격시키는 금속부재;를 더 포함하는 울트라 캐패시터 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판(PCB)은 울트라 캐패시터의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판(PCB)의 일 측면에는 커넥터가 구비되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 웨이브 와셔인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판(PCB)의 외측면에는 상기 인쇄회로기판(PCB)의 회전을 용이하게 달성할 수 있도록 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성부재의 지름은 상기 인쇄회로기판(PCB)의 중앙에 형성된 홀의 지름보다 크고 인쇄회로기판(PCB)의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 너트는 중앙으로부터 외측면으로 가스 배출 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 극성 단자가 관통하는 홀이 형성되어 있고 그 홀 부분이 상기 인쇄회로기판(PCB) 방향으로 수직 절곡 가공되며, 상기 너트와 상기 터미널 사이에 위치하는 부스바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.
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