KR102408400B1 - Ultra-Capacitor Module And PCB Module For The Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모듈의 내부 온도를 모니터링하는 인쇄회로기판 기반의 울트라 캐패시터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 복수의 울트라 캐패시터 셀과 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀이 장착되며 상기 장착된 복수의 울트라 캐패시터 셀을 전기적으로 연결하기 위한 셀 배선패턴이 형성된 인쇄회로기판을 포함하는 울트라 캐패시터를 장착한 인쇄회로기판 모듈에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 인쇄회로기판 중앙부의 상기 울트라 캐패시터 장착 위치를 벗어난 지점에 표면 실장되는 온도 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 모듈을 제공한다. 본 발명에 따르면, 모듈 내부 온도의 모니터링이 가능한 인쇄회로기판 기반의 울트라 캐패시터 모듈을 제공할 수 있게 된다.An object of the present invention is to provide a printed circuit board-based ultra capacitor module for monitoring the internal temperature of the module. The present invention provides a printed circuit with a plurality of ultra capacitor cells and an ultra capacitor including a printed circuit board on which the plurality of ultra capacitor cells are mounted and on which a cell wiring pattern for electrically connecting the plurality of ultra capacitor cells is formed. In the board module, the printed circuit board provides a printed circuit board module, characterized in that the surface-mounted temperature sensor is mounted at a point out of the ultra-capacitor mounting position in the central part of the printed circuit board. According to the present invention, it is possible to provide a printed circuit board-based ultra capacitor module capable of monitoring the internal temperature of the module.

Figure R1020160114484
Figure R1020160114484

Description

울트라 캐패시터 모듈 및 그에 사용되는 인쇄회로기판 모듈{Ultra-Capacitor Module And PCB Module For The Same}Ultra-Capacitor Module And PCB Module For The Same

본 발명은 울트라 캐패시터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판에 복수의 울트라 캐패시터를 배열된 울트라 캐패시터 모듈 및 그에 사용되는 인쇄회로기판 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra capacitor, and more particularly, to an ultra capacitor module in which a plurality of ultra capacitors are arranged on a printed circuit board, and a printed circuit board module used therein.

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.Ultra-Capacitor, also called Super Capacitor, is an energy storage device with characteristics intermediate between an electrolytic capacitor and a secondary battery. is a storage device.

이러한 울트라 캐패시터는 고전압용 전지로 사용되기 위해서 수천 패럿(Farad) 또는 수십 내지 수백 전압의 고전압 모듈이 필요하다. 고전압 모듈은 각각의 단위 셀(Cell)인 울트라 캐패시터가 필요한 수량만큼 연결되어 고전압용 울트라 캐패시터 어셈블리로 구성된다.In order to use such an ultra capacitor as a high voltage battery, a high voltage module of several thousand Farads or several tens to hundreds of voltages is required. The high-voltage module is configured as a high-voltage ultra-capacitor assembly by connecting as many ultra-capacitors as each unit cell as required.

도 1은 종래의 울트라 캐패시터 모듈의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다. 울트라 캐패시터 모듈(10) 내에는 복수의 울트라 캐패시터(도시하지 않음)가 수납되어 있다. 상기 모듈에는 복수의 울트라 캐패시터와의 전기적 연결을 위한 전극 단자(12, 16)이 구비되어 있다. 또한, 상기 모듈에는 상기 울트라 캐패시터의 중간 전압을 모니터링 하기 위한 중간 전압 단자(14)가 구비되어 있다. 상기 전극 단자(12, 16) 및 중간 전압 단자(14)를 통해 울트라 캐패시터 모듈의 충방전 및 중간 전압을 모니터링할 수 있다. 1 is a perspective view schematically showing an example of a conventional ultra capacitor module. A plurality of ultra capacitors (not shown) are accommodated in the ultra capacitor module 10 . The module is provided with electrode terminals 12 and 16 for electrical connection with a plurality of ultra capacitors. In addition, the module is equipped with an intermediate voltage terminal 14 for monitoring the intermediate voltage of the ultra capacitor. Through the electrode terminals 12 and 16 and the intermediate voltage terminal 14, it is possible to monitor the charging/discharging and intermediate voltage of the ultra capacitor module.

울트라 캐패시터가 빠른 충방전 특성, 높은 효율, 반영구적인 수명 특성을 가지고 있어 인적 접근이 불편한 원격지의 부하 전원으로 사용되기에 보다 적합하다는 장점을 갖지만, 울트라 캐패시터의 동작 상태를 원격지에서 모니터링할 수 있는 수단에 대한 요구가 있다. Ultracapacitors have the advantages of fast charging/discharging characteristics, high efficiency, and semi-permanent lifespan characteristics, making them more suitable for use as a load power source in remote locations where human access is inconvenient. there is a demand for

특히, 울트라 캐패시터 모듈은 설치 후에는 분해 관찰이 용이하지 않으며, 모듈 내에 탑재되는 울트라 캐패시터 셀의 개수가 증가함에 따라 울트라 캐패시터 모듈의 정상 동작 상태를 모니터링하고 사전에 사고를 예방하기 위한 모니터링 수단이 필요한 실정이다.In particular, the ultra-capacitor module is not easy to disassemble and observe after installation, and as the number of ultra-capacitor cells mounted in the module increases, monitoring means are required to monitor the normal operating state of the ultra-capacitor module and prevent accidents in advance. the current situation.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 모듈의 내부 온도를 모니터링하는 인쇄회로기판 기반의 울트라 캐패시터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above technical problem, an object of the present invention is to provide a printed circuit board-based ultra capacitor module for monitoring the internal temperature of the module.

또한, 모듈 내부에 온도 모니터링 수단의 배치를 최적화 하는 인쇄회로기판 기반의 울트라 캐피시터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a printed circuit board-based ultra-capacitor module that optimizes the arrangement of temperature monitoring means inside the module.

또한, 본 발명은 전술한 울트라 캐패시터 모듈에 사용되기에 적합한 인쇄회로기판 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a printed circuit board module suitable for use in the above-described ultra-capacitor module.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수의 울트라 캐패시터 셀과 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀이 장착되며 상기 장착된 복수의 울트라 캐패시터 셀을 전기적으로 연결하기 위한 셀 배선패턴이 형성된 인쇄회로기판을 포함하는 울트라 캐패시터를 장착한 인쇄회로기판 모듈에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 인쇄회로기판 중앙부의 상기 울트라 캐패시터 장착 위치를 벗어난 지점에 표면 실장되는 온도 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 모듈을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention includes a printed circuit board on which a plurality of ultra capacitor cells and the plurality of ultra capacitor cells are mounted, and a cell wiring pattern for electrically connecting the mounted plurality of ultra capacitor cells is formed. In the printed circuit board module equipped with an ultra capacitor, the printed circuit board is a printed circuit board module characterized in that the surface mounted temperature sensor is mounted at a point out of the ultra capacitor mounting position in the central part of the printed circuit board. .

본 발명의 일실시예에서 상기 인쇄회로기판은, 상기 복수의 울트라 캐패시터의 충전 또는 방전을 위한 전극 단자; 상기 울트라 캐패시터의 모듈의 중간 전압 측정을 위한 중간 전압 모니터링 단자; 및 상기 온도 센서로부터의 출력을 수신하기 위한 온도 센서 모니터링 단자를 포함하고, 상기 전극 단자, 상기 중간 전압 모니터링 단자 및 온도 센서 모니터링 단자는 상기 인쇄회로기판의 일측 가장자리에 일렬로 배치될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the printed circuit board includes: electrode terminals for charging or discharging the plurality of ultra capacitors; an intermediate voltage monitoring terminal for measuring the intermediate voltage of the module of the ultra capacitor; and a temperature sensor monitoring terminal for receiving the output from the temperature sensor, wherein the electrode terminal, the intermediate voltage monitoring terminal, and the temperature sensor monitoring terminal may be arranged in a line at one edge of the printed circuit board.

또한, 상기 인쇄회로기판은, 상기 셀 배선패턴으로부터 상기 중간 전압 모니터링 단자로 연결되는 제1 연결배선; 및 상기 온도 센서로부터 상기 온도 센서 모니터링 단자로 연결되는 제2 연결배선을 포함하고, 상기 인쇄회로기판에서 상기 제1 연결배선 및 제2 연결배선의 최소한 일부는 동일한 울트라 캐패시터 셀 사이에서 평행하게 연장될 수 있다. In addition, the printed circuit board may include: a first connection wiring connected from the cell wiring pattern to the intermediate voltage monitoring terminal; and a second connection wiring connected from the temperature sensor to the temperature sensor monitoring terminal, wherein at least a portion of the first connection wiring and the second connection wiring in the printed circuit board extend in parallel between the same ultra-capacitor cells. can

이 때, 상기 제1 연결배선 및 제2 연결배선은 상기 인쇄회로기판의 서로 다른 면에 형성되는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the first connection wiring and the second connection wiring are formed on different surfaces of the printed circuit board.

본 발명의 일실시예에서, 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀은 실질적으로 사각형 배열을 가지며, 상기 온도 센서는 상기 사각형 배열의 대각선 교차점에서 최단거리에 있는 4개의 울트라 캐패시터에 의해 정의되는 영역에 장착될 수 있다. 이 때, 상기 온도 센서는 상기 4개의 울트라 캐패시터의 중심을 연결한 영역 내에 장착될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the plurality of ultracapacitor cells have a substantially rectangular arrangement, and the temperature sensor may be mounted in an area defined by four ultracapacitors at the shortest distance from the diagonal intersection of the rectangular arrangement. have. In this case, the temperature sensor may be mounted in a region connecting the centers of the four ultra capacitors.

본 발명에서 상기 온도 센서는 NTC 써미스터일 수 있다. In the present invention, the temperature sensor may be an NTC thermistor.

또한, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 울트라 캐패시터 셀이 장착되며 상기 장착된 복수의 울트라 캐패시터 셀을 전기적으로 연결하기 위한 셀 배선패턴을 구비하고, 중앙부의 울트라 캐패시터 장착 위치를 벗어난 지점에 표면 실장되는 온도 센서를 구비하는 인쇄회로기판 모듈; 상기 인쇄회로기판 모듈을 수용하기 위한 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스를 덮는 상부 케이스를 포함하는 울트라 캐패시터 모듈을 제공한다. In addition, in order to achieve the above other technical object, the present invention is equipped with a plurality of ultra-capacitor cells and includes a cell wiring pattern for electrically connecting the mounted plurality of ultra-capacitor cells, and a central portion of the ultra-capacitor mounting position is provided. a printed circuit board module having a temperature sensor that is surface-mounted at an deviated point; a lower case for accommodating the printed circuit board module; and an upper case covering the lower case.

상기 울트라 캐패시터 모듈에서 상기 상부 케이스의 일측 가장자리에는 전극 단자 접점. 중간 전압 모니터링 접점 및 온도 센서 모니터링 접점이 일렬로 배치될 수 있다. In the ultra-capacitor module, an electrode terminal contact is provided at one edge of the upper case. The intermediate voltage monitoring contact and the temperature sensor monitoring contact may be arranged in series.

본 발명에 따르면, 모듈 내부 온도의 모니터링이 가능한 인쇄회로기판 기반의 울트라 캐패시터 모듈을 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to provide a printed circuit board-based ultra capacitor module capable of monitoring the internal temperature of the module.

또한, 본 발명에 따르면, 모듈 내부 온도 모니터링 수단의 배치를 인쇄회로기판에 표면 실장함으로써 간편하게 모듈 내부 온도를 모니터링 할 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to monitor the internal temperature of the module conveniently by surface-mounting the arrangement of the module internal temperature monitoring means on the printed circuit board.

또한 본 발명은 모듈의 충방전 단자, 전압 모니터링 단자와 함께 온도 센싱용 단자의 배치를 최적화하는 울트라 캐패시터 모듈을 제공할 수 있게 된다.In addition, the present invention can provide an ultra-capacitor module that optimizes the arrangement of the terminal for temperature sensing together with the charging/discharging terminal and the voltage monitoring terminal of the module.

도 1은 종래의 울트라 캐패시터 모듈 외관을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 탑재하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈에 탑재되는 인쇄회로기판 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 정면도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 NTC 써미스터의 외관을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 NTC 써미스터의 배치 위치를 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 NTC 써미스터의 배치 위치를 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the appearance of a conventional ultra-capacitor module.
2 is a perspective view illustrating an appearance of an ultra capacitor module according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a process of mounting an ultra capacitor module according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically illustrating a printed circuit board module mounted on an ultra capacitor module according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating an appearance of an NTC thermistor used in the present invention.
7 is a view for explaining a method of setting an arrangement position of an NTC thermistor according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a method of setting an arrangement position of an NTC thermistor according to another embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 울트라 캐패시터 모듈을 탑재하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a perspective view showing an appearance of an ultra capacitor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining a process of mounting the ultra capacitor module according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 울트라 캐패시터 모듈(200)은 내부에 수용공간을 형성하는 하부 케이스(210)와 상기 하부 케이스(210)의 개방된 상부를 덮는 상부 케이스(220)를 포함한다. 본 발명에서 상기 상부 및 하부 케이스는 적절한 절연성 재질로 구현될 수 있다. 2 and 3 , the ultra capacitor module 200 includes a lower case 210 forming an accommodating space therein and an upper case 220 covering the open upper portion of the lower case 210 . In the present invention, the upper and lower cases may be implemented with an appropriate insulating material.

상기 하부 케이스(210)는 내부에 직육면체 형태의 수용공간을 형성하도록 바닥면(212)과 바닥면으로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 외벽(214)을 구비한다. 본 발명에서 상기 하부 케이스는 사출 또는 압출 성형될 수 있다. 이 때, 금형으로부터의 탈거를 용이하게 하기 위하여 외벽(214)는 소정의 경사를 가지면서 상방으로 연장될 수 있다. The lower case 210 includes a bottom surface 212 and an outer wall 214 extending in a substantially vertical direction from the bottom surface to form a rectangular parallelepiped accommodation space therein. In the present invention, the lower case may be injection-molded or extrusion-molded. At this time, in order to facilitate removal from the mold, the outer wall 214 may extend upward while having a predetermined inclination.

상부 케이스(220)는 하부 케이스(210)의 개방된 상부를 덮는 직사각형 형태로 형성된 커버(221)를 포함한다. 상기 상부 케이스(220)의 커버(221)의 적절한 위치에는 하부 케이스(210)와의 결합을 위한 체결 부재(229)가 제공된다. The upper case 220 includes a cover 221 formed in a rectangular shape to cover the open upper portion of the lower case 210 . A fastening member 229 for coupling with the lower case 210 is provided at an appropriate position of the cover 221 of the upper case 220 .

이상 하부 케이스는 소정 체적의 수용 공간을 갖는 것으로, 상부 케이스(220)는 판 형태의 것으로 예시하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명에서 상기 상부 케이스(220)와 하부 케이스(210)는 각각 수용 공간을 제공하기 위한 소정 체적을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 상부 케이스(120) 및 하부 케이스(210)은 동일한 높이의 대칭 구조로 형성될 수도 있을 것이다. As described above, the lower case has a accommodating space of a predetermined volume, and the upper case 220 is exemplified as having a plate shape, but the present invention is not limited thereto. For example, in the present invention, the upper case 220 and the lower case 210 may each have a predetermined volume to provide an accommodation space. Specifically, the upper case 120 and the lower case 210 may be formed in a symmetrical structure having the same height.

도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(220)의 일측 가장자리에는 복수개의 단자 접점(230, 240, 250, 260)이 일렬로 형성되어 있다. 상기 단자 접점은 전극 단자 접점(230, 240), 중간 전압 모니터링 접점(260) 및 온도 센서 모니터링 접점(250)으로 구성된다. As shown, a plurality of terminal contacts 230 , 240 , 250 and 260 are formed in a line on one edge of the upper case 220 . The terminal contacts are composed of electrode terminal contacts 230 and 240 , intermediate voltage monitoring contacts 260 , and temperature sensor monitoring contacts 250 .

상기 하부 케이스(210)의 내부 수용 공간에는 인쇄회로기판 모듈(100)이 삽입된다. 상기 인쇄회로기판 모듈(100)은 인쇄회로기판의 일면(이하 '장착면'이라고 함)에 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)이 배열된 구조를 갖는다. 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판의 장착면은 하부 케이스(210)의 바닥면(212)과 대향하도록 삽입된다.The printed circuit board module 100 is inserted into the inner accommodating space of the lower case 210 . The printed circuit board module 100 has a structure in which a plurality of ultra capacitor cells 101 are arranged on one surface (hereinafter referred to as a 'mounting surface') of the printed circuit board. As illustrated, the mounting surface of the printed circuit board is inserted to face the bottom surface 212 of the lower case 210 .

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 모듈을 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a printed circuit board module according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(110)은 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)이 장착되는 장착면(110A)과 상기 장착면의 배면(110B)을 포함한다. Referring to FIG. 4 , the printed circuit board 110 includes a mounting surface 110A on which a plurality of ultra capacitor cells 101 are mounted and a rear surface 110B of the mounting surface.

상기 인쇄회로기판의 장착면(110A)에는 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)이 배열된다. 본 발명에서 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)은 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)은 행과 열을 이루어 사각형으로 배열될 수 있다. 또한 사각형 배열 내에서 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)은 지그재그 형태로 배치될 수 있다. A plurality of ultra capacitor cells 101 are arranged on the mounting surface 110A of the printed circuit board. In the present invention, the plurality of ultra capacitor cells 101 may be arranged in various shapes. For example, the plurality of ultra-capacitor cells 101 may be arranged in rows and columns to form a quadrilateral. In addition, the plurality of ultra-capacitor cells 101 may be arranged in a zigzag shape in a rectangular arrangement.

상기 인쇄회로기판(110B)에는 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)을 전기적으로 연결하기 위한 셀 배선패턴(120)이 구비된다. 상기 셀 배선패턴(120)은 상기 복수의 울트라 캐패시터(101)을 직렬, 병렬 또는 양자를 적절히 조합하는 방식으로 연결할 수 있다. 예시한 도면은 배선패턴(120)에 의해 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)을 직렬로 연결되고, 직렬 연결된 배열의 양단이 두 전극 단자(130, 140)로 접속되는 경우를 도시하고 있다. A cell wiring pattern 120 for electrically connecting the plurality of ultra capacitor cells 101 is provided on the printed circuit board 110B. The cell wiring pattern 120 may connect the plurality of ultra-capacitors 101 in series, in parallel, or by appropriately combining both. The illustrated diagram shows a case in which a plurality of ultra-capacitor cells 101 are connected in series by a wiring pattern 120 , and both ends of the series-connected array are connected by two electrode terminals 130 and 140 .

본 발명에서 상기 인쇄회로기판(110)은 단일층의 절연기판의 상하면에 회로패턴이 형성된 단일층 기판이거나 복수의 절연기판이 적층된 다층회로기판일 수 있다.In the present invention, the printed circuit board 110 may be a single-layer board in which circuit patterns are formed on upper and lower surfaces of a single-layered insulating substrate or a multi-layered circuit board in which a plurality of insulating substrates are stacked.

상기 인쇄회로기판 모듈의 일단에는 일련의 단자가 형성되어 있다. 본 실시예에서 단자가 형성된 면은 인쇄회로기판의 배면이다. A series of terminals are formed at one end of the printed circuit board module. In this embodiment, the surface on which the terminals are formed is the rear surface of the printed circuit board.

상기 단자는 전극 단자(130, 140), 중간 전압 모니터링 단자(160) 및 온도 센서 모니터링 단자(150)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 단자들은 인쇄회로기판의 가장 자리에 일렬로 배열되어 있다. 상기 단자들은 모듈 조립시 상부 케이스(220)의 전극 단자 접점(230, 240), 중간 전압 모니터링 접점(250) 및 온도 센서 모니터링 접점(260)과 대응되도록 배치되어 있다. 물론, 이와 달리 상기 단자들은 인쇄회로기판(110)의 적절한 위치에 분산배치 될 수 있으며, 도 4와 관련한 단자 배치는 본 발명을 예시하는 것이다. The terminals include electrode terminals 130 and 140 , an intermediate voltage monitoring terminal 160 , and a temperature sensor monitoring terminal 150 . As shown, the terminals are arranged in a line at the edge of the printed circuit board. The terminals are disposed to correspond to the electrode terminal contacts 230 and 240, the intermediate voltage monitoring contact 250, and the temperature sensor monitoring contact 260 of the upper case 220 when assembling the module. Of course, in contrast to this, the terminals may be dispersedly disposed at appropriate positions on the printed circuit board 110, and the terminal arrangement in relation to FIG. 4 exemplifies the present invention.

전극 단자(130, 140)는 인쇄회로기판 모듈(100)에 장착된 복수의 울트라 캐패시터 셀(101)의 충방전에 사용된다. 따라서, 상기 전극 단자(130, 140)는 외부의 부하나 전원으로 연결될 수 있다. 도면에서 전극 단자(130, 140)는 각각 두 개의 접점을 제공하고 있다. 여분의 접점은 예컨대 다른 울트라 캐패시터와의 전기적 연결에 사용될 수 있다. The electrode terminals 130 and 140 are used for charging and discharging the plurality of ultra-capacitor cells 101 mounted on the printed circuit board module 100 . Accordingly, the electrode terminals 130 and 140 may be connected to an external load or power source. In the drawing, the electrode terminals 130 and 140 provide two contact points, respectively. The extra contacts can be used, for example, for electrical connections with other ultracapacitors.

상기 중간 전압 모니터링 단자(150)는 모듈을 구성하는 복수의 울트라 캐피시터 셀 어레이 중 절반의 울트라 캐패시터에 대한 전압 정보(중간 전압)를 제공한다. 중간 전압을 통해 셀의 충방전 상태를 모니터링 할 수 있다. The intermediate voltage monitoring terminal 150 provides voltage information (intermediate voltage) for half ultra capacitors among a plurality of ultra capacitor cell arrays constituting the module. It is possible to monitor the charge/discharge status of the cell through the intermediate voltage.

상기 온도 센서 모니터링 단자(160)는 인쇄회로기판(110)에 장착된 온도 센서의 출력 신호를 제공한다. 이를 위한 온도 센서의 배치에 대해서는 후술한다. The temperature sensor monitoring terminal 160 provides an output signal of a temperature sensor mounted on the printed circuit board 110 . The arrangement of the temperature sensor for this will be described later.

상기 인쇄회로기판 모듈(100)에는 복수의 체결부재 삽입홈(180)이 구비되어 있다. 상기 체결부재 삽입홈(180)에는 상부 케이스(220)의 체결부재(229)가 삽입되며, 삽입된 체결부재(229)는 상기 인쇄회로기판 모듈(100)을 케이스에 견고히 고정한다. The printed circuit board module 100 is provided with a plurality of fastening member insertion grooves 180 . The fastening member 229 of the upper case 220 is inserted into the fastening member insertion groove 180 , and the inserted fastening member 229 firmly fixes the printed circuit board module 100 to the case.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판을 셀 장착면 방향에서 바라본 도면이다. 5 is a view of the printed circuit board according to an embodiment of the present invention as viewed from the cell mounting surface direction.

도면을 참조하면, 인쇄회로기판 상의 셀 장착 위치(112)가 원형으로 도시되어 있다. 셀의 장착을 위해 셀 장착 위치(112)에는 각각 울트라 캐패시터 셀의 양극 및 음극 단자가 삽입되는 단자 삽입홈(101A, 101B)가 형성되어 있다. Referring to the drawings, the cell mounting location 112 on the printed circuit board is shown in a circle. Terminal insertion grooves 101A and 101B into which the positive and negative terminals of the ultra-capacitor cell are respectively inserted are formed in the cell mounting position 112 for mounting the cell.

도시된 인쇄회로기판은 10*6의 사각형 배열을 수용하도록 설계되어 있다. 구체적으로, 상기 복수의 울트라 캐패시터는 사각형 배열 내에서 각 행의 개별 울트라 캐패시터가 지그재그된 위치를 갖도록 배치되어 있다. The illustrated printed circuit board is designed to accommodate a 10*6 square arrangement. Specifically, the plurality of ultra capacitors are arranged such that individual ultra capacitors in each row have staggered positions in a rectangular arrangement.

인쇄회로기판(110)의 개별 셀 배선패턴(120, 120A, 120B)은 인접하는 울트라 캐패시터의 서로 다른 극성의 전극을 전기적으로 연결하고 있다. 이에 따라, 장착된 모든 울트라 캐패시터는 좌측 하단의 전극 단자(132A, 132B)와 우측 하단의 전극 단자(142A, 142B) 사이에서 모두 직렬로 연결된다. The individual cell wiring patterns 120 , 120A, and 120B of the printed circuit board 110 electrically connect electrodes of different polarities of adjacent ultra capacitors. Accordingly, all the mounted ultra capacitors are connected in series between the lower left electrode terminals 132A and 132B and the right lower electrode terminals 142A and 142B.

또한, 상기 인쇄회로기판의 일측 가장자리에는 모듈의 전극 단자(130, 140), 중간 전압 모니터링 단자(150) 및 온도 센서 모니터링 단자(160)에 대응하는 단자 배선패턴이 형성되어 있다. 상기 단자 배선패턴은 전극 단자 패턴(132A, 132B, 142A, 142B), 중간 전압 모니터링 단자 패턴(152A, 152B) 및 온도 센서 모니터링 단자 패턴(160A, 160B)을 포함한다. 본 실시예에 도시된 바와 같이, 상기 모듈의 단자 패턴들은 울트라 캐패시터의 지그재그 배치를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 단자 패턴들은 지그재그된 울트라 캐패시터에 의해 제공되는 인쇄회로기판의 공백 공간에 배치되어 있다. In addition, terminal wiring patterns corresponding to the electrode terminals 130 and 140 of the module, the intermediate voltage monitoring terminal 150 and the temperature sensor monitoring terminal 160 are formed on one edge of the printed circuit board. The terminal wiring pattern includes electrode terminal patterns 132A, 132B, 142A, and 142B, intermediate voltage monitoring terminal patterns 152A, 152B, and temperature sensor monitoring terminal patterns 160A, 160B. As shown in this embodiment, the terminal patterns of the module preferably use a zigzag arrangement of ultra capacitors. That is, the terminal patterns are arranged in a blank space of the printed circuit board provided by the zigzag ultra capacitor.

한편, 본 발명의 상기 인쇄회로기판(110)은 셀 어레이의 중간 전압의 모니터링을 위한 회로 패턴을 제공한다. 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판의 중앙부 상단의 셀 배선패턴(120A)은 연결배선(154A)에 의해 중간 전압 모니터링 단자 패턴(152A)과 전기적으로 연결되며, 우측 하단의 셀 배선패턴(120B)는 연결배선(154B)을 통해 중간 전압 모니터링 단자 패턴(152B)에 전기적으로 연결된다. 두 연결배선(154A, 154B) 사이의 전압은 셀 어레이 중 절반의 울트라 캐패시터들의 연결 전압 즉 중간 전압을 나타낸다. On the other hand, the printed circuit board 110 of the present invention provides a circuit pattern for monitoring the intermediate voltage of the cell array. As shown, the cell wiring pattern 120A at the upper end of the central part of the printed circuit board is electrically connected to the intermediate voltage monitoring terminal pattern 152A by the connecting wiring 154A, and the cell wiring pattern 120B at the lower right side of the printed circuit board. is electrically connected to the intermediate voltage monitoring terminal pattern 152B through the connecting wiring 154B. The voltage between the two connection wirings 154A and 154B represents the connection voltage of the half ultra capacitors in the cell array, that is, the intermediate voltage.

상기 인쇄회로기판(110)의 중앙부에는 온도 센서(170)가 장착된다. 상기 온도 센서는 예컨대 NTC 써미스터일 수 있다. 상기 온도 센서(170)는 바람직하게는 셀 장착 위치(112)를 벗어난 위치에 배치된다. 또한, 상기 온도 센서는 셀 배선패턴(120, 120A, 120B)에서 벗어난 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 배치는 울트라 캐패시터 셀 또는 셀 배선패턴과의 원하지 않는 단락을 방지하기 위해 요구된다. A temperature sensor 170 is mounted on the central portion of the printed circuit board 110 . The temperature sensor may be, for example, an NTC thermistor. The temperature sensor 170 is preferably disposed outside the cell mounting position 112 . In addition, the temperature sensor is preferably disposed at a position deviated from the cell wiring patterns 120 , 120A and 120B. This arrangement is required to prevent undesirable short circuits with the ultracapacitor cell or cell wiring pattern.

상기 온도 센서(180)는 연결배선(174A, 174B)을 통해 상기 온도 센서 모니터링 단자 패턴(162A, 162B)과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 상기 온도 센서 모니터링 단자 패턴(162A, 162B)을 통해 온도 센서의 출력 정보를 모니터링 할 수 있다. The temperature sensor 180 is electrically connected to the temperature sensor monitoring terminal patterns 162A and 162B through connection wires 174A and 174B. Accordingly, output information of the temperature sensor may be monitored through the temperature sensor monitoring terminal patterns 162A and 162B.

전술한 실시예에서 온도 센싱을 위한 연결배선(174A, 174B)과 중간 전압 측정을 위한 연결배선(154A, 154B)은 인쇄회로기판의 중앙부를 가로질러 인접하는 셀 사이에서 동일 방향으로 평행하게 연장되고 있다. 이에 따라, 소정 구간에서 상기 온도 센싱을 위한 연결배선(174A, 174B)과 중간 전압 측정을 위한 연결배선(154A, 154B)은 중첩될 수 있으며, 이 경우 상호 간의 신호 간섭을 억제하기 위하여 인쇄회로기판의 상이한 면에 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 중간 전압 측정용 연결배선(154A, 154B)은 셀 장착면에 배치될 수 있고 상기 온도 센싱용 연결배선(174A, 174B)은 배면에 배치될 수 있다. In the above-described embodiment, the connection wirings 174A and 174B for sensing the temperature and the connection wirings 154A and 154B for measuring the intermediate voltage extend in parallel in the same direction between adjacent cells across the central portion of the printed circuit board, have. Accordingly, the connection wirings 174A and 174B for the temperature sensing and the connection wirings 154A and 154B for measuring the intermediate voltage may overlap in a predetermined section, and in this case, a printed circuit board in order to suppress mutual signal interference. It is preferable to be disposed on different sides of For example, the connection wirings 154A and 154B for measuring the intermediate voltage may be disposed on the cell mounting surface, and the connection wirings 174A and 174B for the temperature sensing may be disposed on the rear surface.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도 센서의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

온도 센서(170)는 예컨대 NTC 써미스터에 의해 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이 상기 NTC 써미스터는 양단에 전극(172A, 172B)를 구비한 칩형 NTC 써미스터일 수 있다. 상기 양단 전극(172A, 172B)는 인쇄회로기판 표면에 실장되어 도 5에서 설명한 연결배선(174A, 174B)과 전기적으로 접속할 수 있다. The temperature sensor 170 may be implemented by, for example, an NTC thermistor. As shown, the NTC thermistor may be a chip-type NTC thermistor having electrodes 172A and 172B at both ends. The both ends of the electrodes 172A and 172B may be mounted on the surface of the printed circuit board to be electrically connected to the connecting wires 174A and 174B described with reference to FIG. 5 .

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 온도 센서의 배치 위치를 설정하는 방법을 설명하는 도면이다. 7 is a view for explaining a method of setting an arrangement position of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 발명자들은 도시된 10*6 배열을 갖는 울트라 캐패시터의 모듈에서 기판 상의 여러 위치에 NTC 써미스터를 배치한 후 방전시의 온도를 모니터링하였다.The inventors of the present invention placed NTC thermistors at various positions on the substrate in the module of ultra capacitors having the 10*6 arrangement shown, and then monitored the temperature at the time of discharging.

도 7에 도시된 바와 같이, NTC 써미스터를 ① 내지 ⑦의 위치에 배치한 후 온도 측정 결과는 다음과 같다. As shown in FIG. 7 , after the NTC thermistor is disposed at positions ① to ⑦, the temperature measurement results are as follows.

위치location 측정 온도(℃)Measured temperature (℃) ①① 3535 ②② 37.837.8 ③③ 3636 ④④ 40.240.2 ⑤⑤ 34.534.5 ⑥⑥ 3737 ⑦⑦ 40.740.7

위 표에서 알 수 있는 바와 같이, 중앙부인 위치 ⑦에서 가장 높은 온도를 나타내었고, 주변부로 갈수록 온도가 낮아짐을 알 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서의 배치 위치는 다음의 순서로 설정될 수 있다. As can be seen from the table above, the highest temperature was shown at position ⑦, which is the central part, and it can be seen that the temperature decreases toward the periphery. In consideration of this point, the arrangement position of the temperature sensor according to the embodiment of the present invention may be set in the following order.

먼저, 울트라 캐패시터 배열에서 내 모서리의 울트라 캐패시터의 중심점들을 연결하는 대각선을 긋고, 그 교차점을 인쇄회로기판의 중심(P)으로 정의한다. 다음, 기판의 중심(P)으로부터 최단 거리에 배치된 4개의 울트라 캐패시터(C1, C2, C3, C4)를 선정한다. 마지막으로 선정된 4개의 울트라 캐패시터만을 포함하는 영역을 작도하여 이 영역을 센서 배치 위치로 선정한다.First, in the ultra capacitor arrangement, a diagonal line connecting the center points of the ultra capacitor in the corner of the ultra capacitor is drawn, and the intersection is defined as the center (P) of the printed circuit board. Next, four ultra-capacitors C1, C2, C3, and C4 disposed at the shortest distance from the center P of the substrate are selected. Finally, an area including only the four selected ultra-capacitors is drawn, and this area is selected as a sensor placement location.

도 7은 센서 배치 위치로 선정 가능한 두 가지 영역을 나타내고 있다. 영역 A는 4개의 최인접 울트라 캐패시터를 온전히 포함하는 영역이다. 영역 B는 최인접 울트라 캐패시터의 중심을 연결하는 영역으로 각 울트라 캐패시터의 일부를 포함하는 영역이다. 이와 같이 선정된 영역 중 셀 장착 위치에서 벗어난 지점에 온도 센서가 배치될 수 있다. 7 shows two regions that can be selected as a sensor arrangement position. Region A is the region entirely containing the four nearest ultracapacitors. Region B is a region that connects the centers of adjacent ultra capacitors, and includes a portion of each ultra capacitor. The temperature sensor may be disposed at a point out of the cell mounting position among the selected areas.

도 8은 도 7과는 다른 배열을 갖는 모듈의 온도 센서의 배치 위치를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 대각선 교차점(P)의 최인접 울트라 캐패시터(C1, C2, C3, C4)의 중심을 잇는 영역은 온도 센서의 배치에 적합한 영역이 된다. FIG. 8 is a view showing an arrangement position of a temperature sensor of a module having an arrangement different from that of FIG. 7 . As shown in FIG. 8 , a region connecting the centers of the nearest ultra capacitors C1 , C2 , C3 , and C4 of the diagonal intersection point P becomes a region suitable for disposing the temperature sensor.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto. is within the scope of the right.

100 인쇄회로기판 모듈 101 울트라 캐패시터 셀
110 인쇄회로기판 110A 셀 장착면
110B 배면 112 셀 장착위치
120, 120A, 120B 셀 배선패턴
130, 140 전극 단자
132, 132B, 142A, 142B 전극 단자 패턴
152A, 152B 중간 전압 모니터링 단자
162A, 162B 온도 센서 모니터링 단자
150 중간 전압 모니터링 단자
154A, 154B 연결 배선
160 온도 센서 모니터링 단자
170 온도 센서 172A, 172B 센서 전극
174A, 174B 연결배선 180 체결부재 삽입홈
200 울트라 캐패시터 모듈
210 하부 케이스 212 바닥면
214 외벽 220 상부 케이스
221 커버 229 체결부재
230, 240 전극 단자 접점
250 중간 전압 모니터링 접점
260 온도 센서 모니터링 접점100 Printed Circuit Board Module 101 Ultra Capacitor Cell
110 Printed circuit board 110A cell mounting surface
110B rear 112 cell mounting location
120, 120A, 120B cell wiring pattern
130, 140 electrode terminals
132, 132B, 142A, 142B electrode terminal pattern
152A, 152B Medium Voltage Monitoring Terminals
162A, 162B temperature sensor monitoring terminals
150 medium voltage monitoring terminal
154A, 154B connection wiring
160 Temperature sensor monitoring terminal
170 Temperature sensor 172A, 172B sensor electrode
174A, 174B connection wiring 180 Fastening member insertion groove
200 Ultra Capacitor Module
210 lower case 212 bottom
214 Outer wall 220 Upper case
221 Cover 229 Fastening member
230, 240 electrode terminal contact
250 medium voltage monitoring contact
260 temperature sensor monitoring contact

Claims (9)

복수의 울트라 캐패시터 셀이 장착되며 상기 장착된 복수의 울트라 캐패시터 셀을 전기적으로 연결하기 위한 셀 배선패턴이 형성된 인쇄회로기판을 포함하는 인쇄회로기판 모듈; 및
상기 인쇄회로기판 모듈을 수용하기 위한 케이스를 포함하되,
상기 인쇄회로기판은,
상기 인쇄회로기판의 중앙부에서 상기 복수의 울트라 캐패시터 셀의 장착 위치를 벗어난 지점에 표면 실장되는 온도 센서; 및
상기 인쇄회로기판의 일측 가장자리에 배치되고 상기 온도 센서와 전기적으로 연결되는 온도 센서 모니터링 단자를 포함하며,
상기 케이스는 상기 온도 센서 모니터링 단자와 전기적으로 연결되는 온도 센서 모니터링 단자 접점을 포함하는, 울트라 캐패시터 모듈.a printed circuit board module including a printed circuit board on which a plurality of ultra capacitor cells are mounted and on which a cell wiring pattern for electrically connecting the mounted plurality of ultra capacitor cells is formed; and
Including a case for accommodating the printed circuit board module,
The printed circuit board is
a temperature sensor surface-mounted at a point outside the mounting position of the plurality of ultra-capacitor cells in the central portion of the printed circuit board; and
and a temperature sensor monitoring terminal disposed on one edge of the printed circuit board and electrically connected to the temperature sensor,
The case includes a temperature sensor monitoring terminal contact electrically connected to the temperature sensor monitoring terminal, the ultra capacitor module. 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은,
상기 복수의 울트라 캐패시터 셀의 충전 또는 방전을 위한 전극 단자; 및
상기 인쇄회로기판 모듈의 중간 전압 측정을 위한 중간 전압 모니터링 단자를 더 포함하고,
상기 전극 단자, 상기 중간 전압 모니터링 단자, 및 상기 온도 센서 모니터링 단자는 상기 인쇄회로기판의 일측 가장자리에 일렬로 배치되며,
상기 케이스는 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되는 전극 단자 접점, 및 상기 중간 전압 모니터링 단자와 전기적으로 연결되는 중간 전압 모니터링 단자 접점을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.According to claim 1,
The printed circuit board is
an electrode terminal for charging or discharging the plurality of ultra-capacitor cells; and
Further comprising an intermediate voltage monitoring terminal for measuring the intermediate voltage of the printed circuit board module,
The electrode terminal, the intermediate voltage monitoring terminal, and the temperature sensor monitoring terminal are arranged in a line at one edge of the printed circuit board,
The case further comprises an electrode terminal contact electrically connected to the electrode terminal, and an intermediate voltage monitoring terminal contact electrically connected to the intermediate voltage monitoring terminal. 제2항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은,
상기 셀 배선패턴으로부터 상기 중간 전압 모니터링 단자로 연결되는 제1 연결배선; 및
상기 온도 센서로부터 상기 온도 센서 모니터링 단자로 연결되는 제2 연결배선을 포함하고,
상기 인쇄회로기판에서 상기 제1 연결배선 및 제2 연결배선의 적어도 일부는 동일한 울트라 캐패시터 셀 사이에서 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.3. The method of claim 2,
The printed circuit board is
a first connection wiring connected from the cell wiring pattern to the intermediate voltage monitoring terminal; and
and a second connection wire connected from the temperature sensor to the temperature sensor monitoring terminal,
In the printed circuit board, at least a portion of the first connection wiring and the second connection wiring are ultra-capacitor modules, characterized in that extending in parallel between the same ultra-capacitor cells. 제3항에 있어서,
상기 제1 연결배선 및 제2 연결배선은 상기 인쇄회로기판의 서로 다른 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.4. The method of claim 3,
The first connection wiring and the second connection wiring are ultra capacitor module, characterized in that formed on different surfaces of the printed circuit board. 제1항에 있어서,
상기 복수의 울트라 캐패시터 셀은 실질적으로 사각형 배열을 가지며,
상기 온도 센서는 상기 사각형 배열의 대각선 교차점에서 최단거리에 있는 4개의 울트라 캐패시터 셀에 의해 정의되는 영역에 장착되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.According to claim 1,
wherein the plurality of ultra capacitor cells have a substantially rectangular arrangement;
The ultra-capacitor module, characterized in that the temperature sensor is mounted in an area defined by four ultra-capacitor cells at the shortest distance from the diagonal intersection of the rectangular array. 제5항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 4개의 울트라 캐패시터 셀의 중심을 연결한 영역 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.6. The method of claim 5,
The temperature sensor is an ultra-capacitor module, characterized in that it is mounted in a region connecting the centers of the four ultra-capacitor cells. 제1항에 있어서,
상기 온도 센서는 NTC 써미스터인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 모듈.According to claim 1,
The temperature sensor is an ultra-capacitor module, characterized in that the NTC thermistor. 삭제delete 삭제delete
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