KR20120101014A

KR20120101014A - 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 접촉소자, 어셈블리 및 방법

Info

Publication number: KR20120101014A
Application number: KR1020127013315A
Authority: KR
Inventors: 팀 샤에퍼; 안드레아스 구취; 클라우스-루페르트 호헨타너; 요에르크 카이저
Original assignee: 리-텍 배터리 게엠베하
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-09-12
Also published as: BR112012009811A2; DE102009051217A1; US20120282824A1; EP2494659A1; JP2013509673A; CN102598420A; WO2011050922A1

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 전기부품, 예컨대 전기화학 에너지 저장장치(901, 902)의 접촉 설정을 위한 접촉소자(910)에 관한 것으로, 상기 접촉소자는 하나 이상의 전기부품의 연결소자, 특히 하나 이상의 전기화학 에너지 저장장치의 집전체(903, 904, 905, 906, 907, 908)의 수용을 위한 평평한 각기둥형 제1 오목부 및 전기 전도체(912, 913, 914, 915)의 수용을 위한 평평한 각기둥형 제2 오목부를 포함한다. 상기 접촉소자는 평평한 각기둥형 제1 및 제2 오목부에 대하여 직각으로 천공을 포함하며, 상기 천공은 고정 수단(909, 911)을 수용한다.

Description

전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 접촉소자, 어셈블리 및 방법{CONTACT ELEMENT, ARRANGEMENT AND METHOD FOR CONTACTING AN ELECTRICAL COMPONENT, ESPECIALLY AN ELECTROCHEMICAL ENERGY STORE}

본 발명은, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 접촉소자, 어셈블리 및 방법에 관한 것이다. 여기서, 접촉 설정이란 용어는 전기부품의 전기 단자를 그 환경과 전기적으로 연결하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 다수의 방법이 선행 기술로부터 공지되어 있다. 그러나, 이들 공지된 방법은 특유의 단점들과 연관되어 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 가능한 가장 효과적이고 비용 효율적인 접촉 설정을 위한 기술적 교시를 제공하는 것이다.

이 과제는 독립 청구항들 중 어느 하나에 따른 물건 및 방법에 의하여 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 몇몇 유리한 개선을 청구한다.

본 발명에 따르면, 치수적으로 안정한 본체로서 구현되는 전기부품용, 특히 전기화학 에너지 저장장치용 접촉소자가 제공되며, 여기서 상기 본체는 전기부품의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체의 수용을 위한 하나 이상의 실질적으로 평평한 각기둥형 제1 오목부 및 이 제1 오목부에 대하여 실질적으로 직각인 하나 이상의 제1 천공(borehole)을 포함한다.

본 발명에 따르면, 하나 이상의 접촉소자를 포함하는, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 어셈블리가 또한 제공되며, 여기서 상기 하나 이상의 접촉소자의 하나 이상의 제2 오목부에는 전기 전도체가 제공되고, 상기 전기 전도체는 스위치 소자에 연결된다.

본 발명에 따르면, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 방법이 또한 제공되며, 여기서 이 전기부품의 하나 이상의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 하나 이상의 집전체는 접촉소자의 하나 이상의 제1 오목부에 의하여 수용된다.

본 발명에 따르면, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 어셈블리의 제조 방법이 또한 제공되며, 여기서 이 전기부품의 하나 이상의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 하나 이상의 집전체는 접촉소자의 하나 이상의 제1 오목부에 의하여 수용된다.

끝으로, 본 발명에 따르면, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치 또는 이러한 방법에 따라 접촉이 설정되었거나 제조된 전기부품의 접촉 설정을 위한 어셈블리가 제공된다.

본 발명의 상세한 설명과 관련하여, 이하에 설명되는 용어가 사용된다.

전기부품이란 다른 또는 유사한 전기부품, 예컨대 전기 에너지 부하(electrical energy load), 전기 에너지원, 전기 에너지 저장장치, 특히 전기화학 에너지 저장장치 또는 추가의 전기부품과의 연결에 의해 전기 회로를 형성하기에 적합한 임의의 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

전기화학 에너지 저장장치는 화학적 형태로 저장된 에너지를 전기 에너지로 변환시키고 사용을 위해 이 에너지를 전기 형태로 제공할 수 있는 임의의 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 전기화학 에너지 저장장치의 중요한 예는 갈바닉 전지 또는 수 개의 갈바닉 전지을 포함하는 배터리 또는 연료 전지로서 공지된 것을 포함한다. 이들 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치는 재충전식이어서, 즉 이들 저장장치에 공급되는 전기 에너지가 화학적 형태로 저장될 수 있다. 재충전식 전기화학 에너지 저장장치의 중요한 예는 2차 전지로도 불리는 재충전식 갈바닉 전지를 포함한다.

전기부품용, 특히 전기화학 에너지 저장장치용 접촉소자란, 전기부품의 하나 이상의 단자 및 이의 적용환경 사이에 전기적 연결을 형성하거나 또는 이러한 연결의 형성을 지원하기에 적합한 임의의 제품을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 전기부품의 적용환경은 보통 전도체 구조체, 전기 에너지 소모기, 전기 에너지원 또는 다른 전기부품을 포함한다.

특히 접촉소자의 치수적으로 안정한 본체란, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 통상적인 사용 조건에서 그 물리적 또는 공간적 형상을 실질적으로 유지하는 물리적 대상을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 치수적으로 안정한 본체의 예는 고체 금속 재료 또는 고체 플라스틱 재료로 제조된 본체를 포함한다.

전기부품의 연결소자란, 전기부품과 이의 환경을 전기적으로 연결할 수 있는 전기부품의 구조적 요소를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 전기부품의 연결소자의 예는 전기화학 에너지 저장장치의 집전체를 포함한다.

전기화학 에너지 저장장치의 집전체란, 전기화학 에너지 저장장치의 내부에서 한 극성의 전극을 전기적으로 연결하고 이 전기적 연결을 전기화학 에너지 저장장치의 내부로부터 외부로 유도하여 전기화학 에너지 저장장치의 외부의 대상이 전기화학 에너지 저장장치의 내부와 전기적으로 상호작용할 수 있도록 하는 전기화학 에너지 저장장치의 구조적 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 흔히 이러한 집전체는 전기 전도체로서, 흔히 평면형 금속 시트로서 형성된다. 전기화학 에너지 저장장치는 보통 두 상이한 극성을 갖는 전극을 포함하므로, 전기화학 에너지 저장장치는 일반적으로 2개 이상의 집전체를 이용한다.

연결소자의 수용을 위한, 특히 집전체의 수용을 위한, 실질적으로 평평한 각기둥형 오목부란, 전기부품의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체를 적어도 부분적으로 수용할 수 있도록 설계된 접촉소자의 본체내 구조를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 오목부는 접촉소자의 본체로부터 캐비티의 형태로 제거된다. 이들 오목부의 가능한 기하학적 형상에 있어서, 오목부는 오목부의 나머지 모든 경계면보다 보통 큰 두 평행한 경계면을 갖는 것이 일반적이다. 이러한 오목부의 예는 큰 평행면이 직사각형, 사다리꼴, 반원 또는 삼각형의 형상을 갖는 캐비티를 포함한다.

이러한 오목부에 대하여 실질적으로 수직으로 연장되는, 접촉소자의 본체내 천공이란, 그 축이 평평한 각기둥형 오목부의 큰 면에 대하여 실질적으로 수직인 천공을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

스위치 소자란, 전류를 변환시키기 위하여 사용될 수 있는, 전기부품, 전자부품, 전기기계 부품 또는 광전자부품 또는 유사부품을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 전류 변환은 전류의 전류 세기를 변화시키거나 활성화 또는 비활성화하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 접촉소자 또는 이러한 접촉소자의 본체는, 바람직하게는, 전기 전도체를 수용하기 위한 하나 이상의 실질적으로 평형한 각기둥형 제2 오목부, 및 이 제2 오목부에 대하여 실질적으로 수직인 하나 이상의 제2 천공을 포함한다. 이 제2 천공의 축은 제1 천공의 축에 대하여 반드시 평행하게 배향되어야 하는 것은 아니며, 대신에 제1 천공의 축에 대하여 어떤 임의의 각도로도 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 접촉소자의 본체는 바람직하게는 전기 전도성이다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 접촉소자는 부분적으로만 전기 전도성 재료로 그리고 부분적으로는 전기 절연성 재료로 제조된 본체를 갖는다. 본 발명의 이러한 실시형태는, 접촉소자가 전기적 접촉 설정 이외에 예컨대 접촉 설정하고자 하는 부품을 그 환경에 기계적으로 통합시키는 것과 같은 다른 구성적 기능을 실현하도록 상정되는 경우 및 예컨대 단락을 방지하기 위하여 연결소자를 그 환경에 대하여 적어도 부분적으로 전기 절연시키는 경우에 특히 유리하다.

본 발명에 따른 바람직한 어셈블리는 전기 절연성 하우징에 스위치 소자를 포함한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 스위치 소자용 하우징이 제공되며, 이것은 적어도 부분적으로 전기 전도성이며, 이 경우 바람직하게는 스위치 소자의 하나의 접점 또는 수 개의 접점과의 접촉을 설정하기 위하여 사용된다.

본 발명에 따른 바람직한 어셈블리에 따르면, 스위치 소자는 이 스위치 소자에 연결되는 전기 전도체를 제2 오목부에 포함하는 하나 이상의 접촉소자의 본체에 포지티브(form-fit) 방식으로 연결되는 하우징 내에 배열된다.

본 발명에 따른 추가의 바람직한 어셈블리에서, 스위치 소자는 하나 이상의 반도체 부품을 포함한다. 이러한 반도체 부품의 바람직한 예는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)로서 공지된 것을 형성한다.

본 발명에 따른 추가의 바람직한 어셈블리에서, 스위치 소자는 하나 이상의 전기기계 부품을 포함한다.

본 발명에 따른 추가의 바람직한 어셈블리에서, 바람직하게는 스터드 볼트를 포함하는 고정 수단이 하나 이상의 제1 및/또는 제2 천공을 통해 안내된다.

본 발명에 따른 바람직한 방법에서, 고정 수단은 하나 이상의 제1 및/또는 제2 천공을 통해 안내되며, 상기 천공은, 조여질 때, 전기 전도체, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체 및 접촉소자의 본체 사이에 비포지티브(force-fit) 방식 연결을 유도하는 스터드 볼트를 포함한다.

본 명세서에 철저하게 또는 완전히 개시될 수 없는 추가의 바람직한 실시형태는 상기 언급한 바람직한 실시형태의 특징의 조합으로부터 도출된다.

이하, 바람직한 실시형태에 기초하여 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 개시하기로 한다.

도 1은 본 발명의 여러 예시적 실시형태와 관련하여 사용하기 위한 전기화학 에너지 저장장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 집전체에 접촉소자를 포함하는 도 1에 도시된 전기화학 에너지 저장장치이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 접촉소자의 두 도면(도 3a, 도 3b)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 접촉소자의 두 도면(도 4a, 도 4b)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 두 실시형태에 따른 두 접촉소자의 도면(도 5a, 도 5b)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 두 실시형태에 따른 두 접촉소자의 도면(도 6a, 도 6b)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 두 실시형태에 따른 두 접촉소자의 도면(도 7a, 도 7b)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 두 실시형태에 따른 두 접촉소자의 도면(도 8a, 도 8b)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 어셈블리의 두 실시형태(도 9a, 도 9b)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 어셈블리의 실시형태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 어셈블리의 두 실시형태(도 11a, 도 11b)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 어셈블리의 두 실시형태(도 12a, 도 12b)를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 개략적으로 도시된 전기부품, 예컨대 전기화학 에너지 저장장치의 예시적 실시형태는 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 것이다. 이 도면에는 저장 셀(101)이 도시되어 있고, 이것은 예컨대 패키징 또는 하우징(102)을 포함하는 싱글 갈바닉 전지 또는 연료 전지 또는 유사한 전기화학 에너지 저장 유닛일 수 있으며, 상기 패키징 또는 하우징으로부터는 전기 연결소자, 전기화학 에너지 저장장치의 경우 이의 집전체(103, 104)가 돌출되어 나오고, 여기에는 천공(105)이 제공된다.

연결소자 또는 집전체는 바람직하게는 하우징(102)으로부터 돌출되어 나오고 예컨대 저장 유닛(101)의 내부에서 각 극성의 전극에 전기적으로 연결되는 평평한 금속성의 또는 임의의 경우 전기 전도성의 금속 시트이다. 금속 집전체 시트는 전기화학 에너지 저장 유닛과 그 적용환경, 일반적으로 전류 소모기 또는 전류 발생기에 연결되는 전기 전도체 사이에 접촉을 설정하기 위하여 사용된다. 이러한 접촉 설정을 지원하기 위하여, 집전체에는 바람직하게는 천공(105)이 제공되며, 이것을 통해 고정 수단이 안내될 수 있다.

도 2는 동등한 전기화학 에너지 저장장치(201)를 도시하며, 이것의 집전체(203, 204)에는 접촉소자(206)가 제공되며, 이것은 고정 수단(205)에 의하여 고정된다. 여기서 사용되는 고정 수단은 바람직하게는 나사일 수 있다. 바람직하게는 포지티브 방식 연결에 의하여 전기화학 에너지 저장장치(201)의 하우징(202)에 접촉소자(206)를 부착함으로써, 도면의 평면에 대하여 수직으로 작용하는 힘으로 인한 집전체(203, 204)의 구부러짐에 대항하는 것이 보장될 수 있다. 이로써 금속 집전체 시트의 구부러짐에 의하여 흔히 야기될 수 있는 전기화학 에너지 저장장치에 대한 손상에 대응하는 것이 특히 유리하다.

도 2에 도시된 접촉소자(206)는 특히 집전체로부터 그 적용환경으로의 전류 전달을 촉진하기 위하여 사용된다. 많은 경우, 이것은 또한 흔히 양호하게 열을 전도하는 집전체로부터 그 적용환경으로 또는 그 적용환경에 있는 열싱크로의 열전달을 개선하기 위하여 사용된다. 그 밖에, 접촉소자는 또한 기계적 통합, 즉 전기부품을 그 환경에 설치하는 것에 이용될 수 있다.

그러나, 접촉소자의 1차적인 기능은 전기부품의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체와 그 적용환경 사이의 전기 접촉을 생성 또는 개선하는 것이다. 이것은 보통 접촉소자와 적용환경의 전기 전도체 사이의 저임피던스, 바람직하게는 큰 표면적 연결에 의하여 달성된다.

도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접촉소자(301)는 치수적으로 안정한 본체를 가지며, 이것에는 하나 이상의 오목부(302)가 제공된다. 도 3a는 이 접촉소자의 사시도이다. 도 3b는 동일한 접촉소자의 측면도이다. 이 오목부는 접촉소자의 본체에 집전체를 수용하기 위하여 사용된다. 따라서, 오목부는 실질적으로 평평한 각기둥형 캐비티로서 설계되며, 이로써 바람직하게는 마찬가지로 실질적으로 평평한 각기둥형 금속 시트로서 설계되는 연결소자(203, 204) 또는 집전체(203, 204)가 이 오목부에 용이하게 삽입될 수 있다. 전기 접촉 설정을 개선하기 위하여, 본 발명에 따르면 하나 이상의 천공(304)이 제공되며, 그 축은 평평한 각기둥형 오목부에 대하여 실질적으로 수직이다. 고정 수단(303), 바람직하게는 나사 등이 이 제1 천공(304)으로 도입됨으로써, 고정 소자가 조여질 때, 집전체와 접촉소자 본체 사이의 전기적 연결, 바람직하게는 또한 열전달 연결이 포지티브 및 비포지티브 방식 연결로 인하여 개선될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 접촉소자의 다른 바람직한 예시적 실시형태를 도시한 것으로, 하나 이상의 실질적으로 평평한 각기둥형 제1 오목부(402)에 더하여 바람직하게는 이것에 수직인 천공(403)을 포함하는 상기 접촉소자의 본체(401)는 이 제1 오목부(402) 이외에 전기 전도체의 수용을 위한 하나 이상의 실질적으로 평평한 각기둥형 제2 오목부(407)를 포함한다. 이 제2 오목부에 대하여 수직으로, 상기 본체는 제2 천공(405)을 구비하며, 상기 천공의 축은 이 제2 오목부의 주요면에 대하여 실질적으로 수직이다. 고정 수단(406), 바람직하게는 나사는 이 천공(405)으로 도입될 수 있는데, 이로써 특히 밀접한 전기적 연결, 바람직하게는 또한 양호하게 열을 전달하는 연결이 포지티브 및 비포지티브 방식으로 접촉소자 및 이 제2 오목부(407)에 도입되는 적용환경의 전기 전도체 사이에 생성될 수 있다. 도 4a는 이 접촉소자의 사시도이다. 도 4b는 동일한 접촉소자의 측면도이다.

따라서, 전체적으로, 본 발명에 따른 접촉소자에 의하면, 한편으로 전기부품의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체 및 다른 한편으로 그 적용환경의 전도체 사이에 특히 양호한 전기 전도적 연결, 바람직하게는 또한 특히 양호하게 열을 전도하는 연결이 가능하며, 이로써 특히 양호한 전류 전도성 및 특히 효율적인 열 전도성이 달성될 수 있다. 이것은 접촉소자가 적용환경의 외부 전기 전도체 및 집전체 모두에 동시에 포지티브 및 비포지티브 방식으로 연결됨으로써 실질적으로 보장된다.

본 명세서의 범위 내에서 보여진 모든 예시적 실시형태에서, 접촉소자의 본체는 바람직하게는 전기 전도성 재료 및 바람직하게는 또한 양호하게 열을 전도하는 재료로 제조된다. 이러한 목적에서, 바람직하게는 금속성 재료가 고려된다. 이들은 한편으로 충분한 전기 전도성 및 높은 전도성을 가지며 다른 한편으로 일반적으로 높은 치수 안정성이 두드러진다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 접촉소자는 부분적으로만 전기 전도성 재료로부터 제조된다. 이것은 예컨대 접촉소자가 적용환경의 전도체에 전기 전도적 연결을 실현하도록 상정되는 경우, 그러나 동시에 접촉소자가 하우징 구조 또는 설치 기술적 구조에 대하여 전기 에너지 저장장치를 절연하는 데 이용되는 경우 유리할 수 있다. 접촉소자의 본체가 전체적으로 전기 전도성 재료로 제조되지 않는 이들 경우에, 제1 및 제2 오목부의 각 환경은 전기화학 에너지 저장장치의 집전체 또는 집전체들 및 연결되는 적용환경의 전도체 사이에 전류 전달 및 (필요할 경우) 가능한 효율적인 열 전달을 보장하기 위하여 전기 전도성 재료로 제조된다.

몇몇 응용예에서, 전기부품의 연결소자(502), 즉, 예컨대 전기 화학 에너지 저장장치의 집전체(502) 및 그 적용환경 사이에 전기 연결을 설계하되 이 연결이 불연속일 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 본 발명은, 그 단자(509, 510)가 한 쪽이 접촉소자(501)에 그리고 다른 쪽이 적용환경에 전기적으로 연결된 스위치 소자(505)를 특징으로 하는 도 5b에 도시된 것과 같은 실시형태를 제공한다. 적용환경에의 연결은 여기서 바람직하게는 스위치 소자의 단자(510)를 수용하고 이것을 전기 전도 방식으로 적용환경의 전도체(508)에 연결하는 오목부 또는 오목부들을 갖는 접촉소자(507)를 통해 이루어진다. 이것은 바람직하게는 천공(506) 및 이 천공에 도입되는 고정 수단의 도움으로 달성된다. 이 어셈블리는 적용환경 면에서 도 5a의 어셈블리(503, 508)에 상응한다.

이러한 스위치 소자는 흔히 유리하게는 절연성 하우징(504)에 배열되며, 상기 하우징은 하나 이상의 접촉소자(501, 507)의 본체(501)에 바람직하게는 포지티브 방식으로 연결되고, 이것의 오목부에 전기 전도체(509, 510)가 위치되고, 상기 전도체는 이 스위치 소자(505)에 연결된다. 본 발명의 이 바람직한 실시형태는 한편으로 접촉소자와 스위치 소자 사이의 전기 연결 그리고 다른 한편으로 스위치 소자와 적용환경(507) 사이의 전기 연결이 상기 언급된 소자의 연결 축에 대하여 수직으로 작용하는 힘에 의하여 야기될 수 있는 구부러짐 및 이에 부수되는 파괴에 대하여 보호되는 이점과 연관된다.

도 6은 본 발명의 두 실시형태(도 6a, 도 6b)를 개략적으로 도시한 것으로, 이것은 도 5(도 5a, 도 5b)에 도시된 실시형태에 대체로 상응하며, 도 6(도 6a, 도 6b)에 도시된 실시형태에는 접촉소자가 도시되어 있고, 그 본체는 2개의 평평한 각기둥형 제1 오목부(601, 602, 603, 604)를 포함한다. 이들 제1 오목부(601, 602, 603, 604)는 전기 전도 방식으로 연결될 수 있는 1개 또는 2개의 전기부품의 두 연결소자의 수용하기 위하여 및 전기 전도 방식으로 연결되는 접촉 설정을 위하여 사용된다. 적어도 부분적으로 전기 전도성 재료로부터 제조되는 접촉소자의 본체를 통하여, 이들 연결소자는 환경의 전기 전도체(608)에 연결되거나 스위치 소자(605)의 제1 단자(609)에 연결되며, 상기 스위치 소자는 바람직하게는 절연성 하우징(606)에 수용되고 이것의 제2 단자(610)는 바람직하게는 접촉소자(607)를 통해 환경의 전기 전도체(608)에 연결된다.

도 7에 도시된 예시적 실시형태(도 7a, 도 7b)는, 전기적 적용환경의 두 전기 전도체(701, 702, 703, 704)에 대한 접촉소자 또는 스위치 소자의 연결이 도 5(도 5a, 도 5b)에 도시된 예시적 실시형태와 상이하다. 유사하게, 도 8에 도시된 예시적 실시형태(도 8a, 도 8b)는 전기적 연결 환경의 두 전기 전도체(801, 802, 803, 804)의 존재가 도 6에 도시된 예시적 실시형태(도 6a, 도 6b)와 상이하다. 본 발명의 이들 및 유사 실시형태는, 몇몇 전기부품의 상호연결 방식, 예컨대 병렬 연결이 적용환경의 2개 이상의 전기 전도체에 대한 연결 요소의 전기적 연결을 필요로 하거나 이러한 연결 방식을 이루는 상황에서 바람직하게 사용될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 어셈블리의 두 실시형태를 개략적으로 도시한 것으로, 여기서 각 전기부품, 예컨대 전기화학 에너지 저장장치(901, 902)는 2개(도 9a)의 또는 4개(도 9b)의 연결 요소, 예컨대 집전체(903, 904, 905, 906, 907, 908)와 접촉소자(910)에 의하여 접촉하며, 상기 접촉소자는 해당 연결소자, 예컨대 전기화학 에너지 저장장치의 집전체를 고정 소자(909, 911)에 의하여 바람직하게는 포지티브 및 비포지티브 방식으로 적용환경의 전기 전도체(912, 913, 914, 915, 916, 917, 918, 919)에 연결한다.

도 10은 본 발명에 따른 어셈블리의 다른 실시형태를 도시한 것으로, 여기서는 복수의 전기화학 에너지 저장장치(1001, 1002, 1003, 1004, 1005)가 본 발명의 상이한 실시형태에 따라 본 발명에 따른 접촉소자에 의하여 오목부(1006, 1008) 및 천공(1007, 1009 및 1011)에 연결되어 직렬 연결을 형성하고, 이것은 전기 전도체(1010)에 의하여 적용환경에 연결된다.

도 11은 본 발명의 두 추가 실시형태(도 11a, 도 11b)를 도시한 것으로, 여기서는 접촉소자의 바람직하게는 전기 전도성인 본체(1101)에 바람직하게는 전기 절연성인 플라스틱 패널(1102)이 한 쪽에 제공된다. 바람직하게는 스터드 볼트(1104)를 포함하는 고정 수단(1104, 1105)이 안내될 수 있는 천공(1107)은 제1 및 제2 오목부에 대하여 바람직하게는 수직으로 연장되며, 이 안으로 연결소자(1103) 또는 다른 전기 전도체(1106)가 삽입될 수 있다.

이들 실시형태 중 하나(도 11b)는 스위치 소자(1108)를 포함하며, 이 스위치 소자는 바람직하게는 전기 절연성 하우징(1110)에 수용되고 이것의 단자(1109, 1111)는 이웃하는 접촉소자의 오목부에 삽입될 수 있다. 플라스틱 패널은 접촉소자 또는 접촉소자 및 스위치 소자를 포함하는 어셈블리의 기계적 안정화에 이용될 수 있다. 이것은 또한 이 어셈블리가 접촉하는 연결소자와 동일한 전위를 갖지 않는 적용환경의 부분에 대하여 전기 절연에 이용될 수 있다.

고정 수단으로서 바람직하게 제공되는 스터드 볼트(1104)는 특히 용이한 설치를 가능하게 하며, 가능한 최상의 전기 접촉을 설정하는 점에서, 이것은 또한 본 발명에 따른 접촉소자 또는 해당 어셈블리의 매우 효과적인 설치를 가능하게 한다. 이러한 목적에서, 해당 접촉소자는 접촉이 설정되는 전기부품의 연결소자에 배치된다. 이어서, 예컨대, 알렌 키(Allen key)가 천공을 통해 안내될 수 있고 필요한 접촉력에 도달될 때까지 스터드 볼트가 조여질 수 있다.

도 12는 본 발명의 두 추가 실시형태(도 12a, 도 12b)룰 도시한 것으로, 여기서 접촉소자의 바람직하게는 전기 전도성인 본체(1201)에는 한 쪽에 바람직하게는 전기 절연성인 플라스틱 패널(1202)이 제공된다. 바람직하게는 스터드 볼트(1204)를 포함하는 고정 수단(1204, 1205)이 안내될 수 있는 천공(1207)은 제1 및 제2 오목부에 대하여 바람직하게는 수직으로 연장되며, 이 안으로 연결소자(1203, 1214) 또는 다른 전기 전도체(1206)가 삽입될 수 있다. 도 11과 달리, 여기서 두 오목부(1203, 1204)는 1개 또는 2개의 전기부품의 두 연결소자와 동시에 접촉하도록 제공된다.

이들 실시형태 중 하나(도 12b)는 스위치 소자(1208)를 포함하며, 이 스위치 소자는 바람직하게는 전기 절연성 하우징(1210)에 수용되고 이것의 단자(1209, 1211)는 이웃하는 접촉소자의 오목부에 삽입될 수 있다.

플라스틱 패널은 접촉소자 또는 접촉소자 및 스위치 소자를 포함하는 어셈블리의 기계적 안정화에 이용될 수 있다. 이것은 또한 이 어셈블리가 접촉하는 연결소자와 동일한 전위를 갖지 않는 적용환경의 부분에 대하여 전기 절연에 이용될 수 있다.

고정 수단으로서 바람직하게 제공되는 스터드 볼트(1204)는 특히 용이한 설치를 가능하게 하며, 가능한 최상의 전기 접촉을 설정하는 점에서, 이것은 또한 본 발명에 따른 접촉소자 또는 해당 어셈블리의 매우 효과적인 설치를 가능하게 한다. 해당 실시에서, 상부 또는 하부 연결소자의 전기 접촉 설정을 위한 소정 접촉력이 달성될 때까지 스터드 볼트는 시계방향 및 반시계방향으로 조여질 수 있다. 이러한 목적에서, 스터드 볼트는 설치 동안 유리하게는 교대로 시계방향 및 반시계방향으로 조여진다.

본 발명의 모든 해당 실시형태에서, 스위치 소자는 바람직하게는 반도체 부품으로서 또는 전기기계 부품으로서 구현된다. 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)가 특히 바람직하게 사용되고, 이것의 소위 소스 단자 또는 드레인 단자는 바람직하게는 한편으로 접촉소자에 그리고 다른 한편으로 전기 적용환경에 연결된다. MOSFET는 활성 반도체 부품이다. 이것은 전압 제어 저항기와 같이 작동한다. 이러한 목적에서, 이것은 3개의 단자, 즉, 제어 전극(게이트 전극) 및 드레인 전극 및 소스 전극으로서 불리는 두 전극을 갖는다. 일부 유형에서, 추가의 단자(벌크, 기판)는 외부로 안내된다. 그러나, 대부분의 경우 벌크는 내부에서 소스에 연결된다. 별도의 벌크 단자를 갖는 MOSFET를 사용하는 경우, 기판 단자가 (n-채널 MOSFET의 경우) 교류 전압보다 더 네거티브로 유지될 때 소스 및 드레인 사이에서 더 작은 교류 전압이 제어 및 변환될 수 있다.

본 발명과 관련하여 사용하기 위해, 특히 파워 MOSFET로서 공지된 것이 적합하다. 파워 MOSFET는 전류 세기에서 수백 암페어까지 그리고 전압에서 약 1,000 볼트까지 큰 전류 및 전압의 전도 및 차단이 최적화된 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)의 특화된 버전이다.

파워 MOSFET는 작동 원리 및 효율 모두에서 양방향 파워 트랜지스터와 상이하다. 파워 MOSFET의 몇가지 이점은 스위칭 시간이 빠르다는 것, 제2 고장이 없다는 것 및 증폭 및 반응 시간이 안정하다는 것을 포함한다. 약 1 암페어의 전류 운반 용량에서부터, MOSFET는 파워 MOSFET가 된다. 이들 특성으로 인하여 파워 MOSFET는 본 발명의 다양한 예시적 실시형태와 관련하여 사용하기에 특히 적합한 것으로 보인다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 예컨대 전기화학 에너지 저장장치의 배터리에서 개개의 이러한 전기화학 에너지 저장장치의 비활성화 및 다음의 인접 전기화학 에너지 저장장치로의 전달이 요망된다면, 스위치 소자로서 2개 이상의 반도체 부품 또는 전기화학 부품을 포함하는 조합 회로를 사용하는 것도 가능하다.

예컨대, 전기기계 스위치 또는 반도체 부품 스위치와 같은 전기적으로 제어가능한 스위치 소자를 사용하는 경우, 센서에 의하여 전기화학 에너지 저장장치에서 또는 그 내부에서 측정된 온도에 따라 전기 제어를 실시함으로써 개개의 전기화학 에너지 저장장치의 활성화 및 비활성화를 이의 온도에 따라 실시할 수 있는 것이 바람직하다.

Claims

치수적으로 안정한 본체(301, 401, 501)로서 형성된, 전기부품(101, 201)용, 특히 전기화학 에너지 저장장치(101, 201)용 접촉소자(206)로서,
상기 본체는, 상기 전기부품의 연결 요소, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체(103, 104, 203, 204, 502, 601, 602, 603, 604)를 수용하기 위한 적어도 하나의 실질적으로 평평한 각기둥형 제1 오목부(302, 402); 및 상기 제1 오목부에 대하여 실질적으로 수직인 적어도 하나의 제1 천공(304)을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉소자.
제1항에 있어서,
상기 본체는, 전기 전도체(508, 608)를 수용하기 위한 적어도 하나의 실질적으로 평평한 각기둥형 제2 오목부(407); 및 상기 제2 오목부에 대하여 실질적으로 수직인 적어도 하나의 제2 천공(405)을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 본체는 전기 전도성인 것을 특징으로 하는 접촉소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 접촉소자를 포함하는, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 어셈블리로서,
전기 전도체(509, 609)가 적어도 하나의 접촉소자의 적어도 하나의 제2 오목부에 위치되고, 스위치 소자(505, 605)에 연결되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 스위치 소자는 전기 절연 하우징(504, 606) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 접촉소자.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 스위치 소자(505, 605)는 상기 스위치 소자에 연결되는 전기 전도체(509, 609)를 제2 오목부(407)에서 포함하는 적어도 하나의 접촉소자의 본체(401)와 포지티브 방식으로 연결되는 하우징(504, 606) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치 소자는 적어도 하나의 반도체 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치 소자는 적어도 하나의 전기기계 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
고정 수단(1104, 1105, 1107)이 적어도 하나의 제1 및/또는 제2 천공을 통해 안내되고,
상기 고정 수단은, 스터드 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 접촉소자의 제조 방법으로서,
적어도 하나의 제1 및/또는 제2 오목부가 밀링되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정 또는 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 어셈블리의 제조를 위한 방법으로서,
전기부품의 적어도 하나의 연결소자, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체가 특히 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 접촉소자의 적어도 하나의 제1 오목부에 의하여 수용되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 방법은 제9항에 따른 어셈블리의 제조 방법이고,
고정 수단은 적어도 하나의 제1 및/또는 제2 천공을 통해 안내되고,
상기 고정 수단은, 조여질 때, 전기 전도체, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 집전체 및 접촉소자의 본체 사이에 비포지티브 방식 연결을 유도하는 스터드 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 접촉이 설정되는 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는, 전기부품, 특히 전기화학 에너지 저장장치의 접촉 설정을 위한 어셈블리.