KR101718167B1 - Energy storing device and construction machine using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 커패시터 셀을 포함하는 에너지 저장 장치에 관한 것으로서, 방열판과, 상기 방열판 상에, 상기 방열판과 간격을 가지도록 배치되는 복수의 커패시터 셀과, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀 사이에 배치되며, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀이 상기 간격을 가지도록 하는 갭 부재를 포함한다.The present invention relates to an energy storage device comprising a plurality of capacitor cells, comprising: a heat sink; a plurality of capacitor cells disposed on the heat sink, the capacitor cells being spaced from the heat sink; And a gap member for allowing the heat sink and the plurality of capacitor cells to have the gap therebetween.
Description
본 발명은 에너지 저장 장치 및 이를 사용하는 건설 기계에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage device and a construction machine using the same.
하이브리드 굴삭기와 같은 건설 기계는, 연료의 과소비와 배기가스 발생을 줄이고 에너지 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있어 미래형 건설 기계로서 각광 받고 있다.Construction machines, such as hybrid excavators, are becoming increasingly popular as a future-type construction machine because they have the advantage of reducing fuel overheating and emission and maximizing energy efficiency.
이러한 건설 기계의 선회전동기의 에너지원으로서 울트라 커패시터 모듈을 채용한 에너지 저장 장치가 사용되고 있다. 그런데, 이러한 울트라 커패시터 모듈의 수명은 온도에 반비례하므로, 울트라 커패시터 모듈의 수명을 연장하기 위해 모듈의 방열 특성을 향상시킬 필요가 있다.An energy storage device employing an ultracapacitor module is used as an energy source of a swing motor of such a construction machine. However, since the lifetime of such an ultracapacitor module is inversely proportional to the temperature, it is necessary to improve the heat dissipation characteristics of the module in order to extend the lifetime of the ultracapacitor module.
본 발명은 방열 특성이 향상되어 수명이 긴 에너지 저장 장치 및 이를 사용한 건설 기계를 제공한다.The present invention provides an energy storage device with improved heat dissipation characteristics and a longer life, and a construction machine using the same.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 방열판과, 상기 방열판 상에, 상기 방열판과 간격을 가지도록 배치되는 복수의 커패시터 셀과, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀 사이에 배치되며, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀이 상기 간격을 가지도록 하는 갭 부재와, 바닥면에 상기 갭 부재가 삽입되는 복수의 홀을 포함하며, 상기 복수의 커패시터 셀을 수용하는 케이스를 포함한다.The energy storage device according to an embodiment of the present invention includes a heat dissipation plate, a plurality of capacitor cells arranged on the heat dissipation plate so as to be spaced from the heat dissipation plate, a plurality of capacitor cells arranged between the heat dissipation plate and the plurality of capacitor cells, A gap member for allowing the plurality of capacitor cells to have the gap, and a case including a plurality of holes into which the gap member is inserted, the case including the plurality of capacitor cells.
본 발명의 실시예에 따른 건설 기계는 에너지 저장 장치를 포함하며, 상기 에너지 저장 장치는, 방열판과, 상기 방열판 상에, 상기 방열판과 간격을 가지도록 배치되는 복수의 커패시터 셀과, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀 사이에 배치되며, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀이 상기 간격을 가지도록 하는 갭 부재와, 바닥면에 상기 갭 부재가 삽입되는 복수의 홀을 포함하며, 상기 복수의 커패시터 셀을 수용하는 케이스를 포함한다.A construction machine according to an embodiment of the present invention includes an energy storage device including a heat dissipation plate, a plurality of capacitor cells arranged on the heat dissipation plate so as to be spaced from the heat dissipation plate, A gap member disposed between the plurality of capacitor cells to allow the heat sink and the plurality of capacitor cells to have the gap and a plurality of holes into which the gap member is inserted on the bottom surface, And a case for accommodating the battery.
본 발명은 방열 특성이 향상되어 수명이 긴 에너지 저장 장치 및 이를 사용한 건설 기계를 제공할 수 있다.The present invention can provide an energy storage device having improved heat dissipation characteristics and a longer life, and a construction machine using the same.
도 1은 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 단면도
도 2는 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 분해 사시도1 is a cross-sectional view of an energy storage device according to an embodiment
2 is an exploded perspective view of an energy storage device according to an embodiment.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 에너지 저장 장치 및 이를 사용하는 건설 기계에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, an energy storage device according to the present invention and a construction machine using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예의 설명에 있어서, 각 층, 영역 또는 구조물들이 각 층, 영역 또는 구조물들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층, 영역 또는 구조물들의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각 층, 영역 또는 구조물의 두께나 크기 등은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 즉, 각 구성 요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, in the case where each layer, region or structure is described as being formed "on" or "under" of each layer, region or structure, on "and" under " all include being formed "directly" or "indirectly" through another layer. Also, references to the top, bottom, or bottom of each layer, region or structure are described with reference to the drawings. In the drawings, the thickness, size, etc. of each layer, region or structure may be exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. That is, the size of each component does not entirely reflect the actual size.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)의 단면도이고, 도 2는 상기 에너지 저장 장치(1)의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of an
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)는 복수의 돌출부(11)를 포함하는 방열판(10)과, 상기 방열판(10) 상에 형성되며, 상기 방열판(10)과 전기적으로 절연되기 위해 소정의 간격을 가지도록 배치되는 복수의 커패시터 셀(20)과, 상기 방열판(10)과 상기 복수의 커패시터 셀(20) 사이에 배치되어, 상기 방열판(10)과 상기 복수의 커패시터 셀(20)이 상기 소정의 간격을 가지도록 하는 복수의 갭 부재(30)와, 바닥면에 상기 복수의 갭 부재(30)가 삽입되는 복수의 홀(45)을 포함하며, 상기 복수의 커패시터 셀(20)을 수용하는 케이스(40)를 포함할 수 있다. 1 and 2, an
실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)의 이러한 구성은, 에너지 저장 장치(1)의 동작시 발생하는 열이 효과적으로 방출되도록 함으로써 에너지 저장 장치(1)의 사용 시간을 증가시킬 수 있다.This configuration of the
이하, 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)의 각 구성 요소에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, each component of the
상기 방열판(10)은 상기 복수의 커패시터 셀(20)로부터 발생한 열을 전달받아 외부로 방출시키는 작용을 한다. 상기 방열판(10)의 방열 효과를 극대화하기 위해, 상기 방열판(10)의 내부에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로(12)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 방열판(10)은 금속 재질의 지지부재(15) 상에 배치 및 고정될 수 있다.The heat sink (10) receives heat generated from the plurality of capacitor cells (20) and discharges the heat to the outside. In order to maximize the heat dissipation effect of the
상기 방열판(10)은 예를 들어, 알루미늄(Al)과 같은 금속 플레이트로 형성될 수 있다. 다만, 상기 방열판(10)의 재질은 방열 효과가 양호한 것이면 족하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 방열판(10)의 상면에는 복수의 돌출부(11)가 형성될 수 있다. 상기 복수의 돌출부(11) 상에는 상기 복수의 갭 부재(30)가 배치될 수 있으며, 상기 돌출부(11)는 상기 복수의 갭 부재(30)가 배치될 영역에만 형성될 수 있다.A plurality of
상기 복수의 커패시터 셀(20)은 예를 들어, 복수의 울트라 커패시터(Ultra Capacitor) 셀일 수 있으며, 이러한 울트라 커패시터는 수십 초 내에 충전과 방전이 가능하여 배터리를 보완 또는 대체할 수 있어, 하이브리드 굴삭기와 같은 건설 기계에 적용되어 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.For example, the plurality of
상기 복수의 커패시터 셀(20)은 음극과 양극을 포함하는 기판(21)과, 인접한 커패시터 셀들을 전기적으로 연결하는 연결구조(22)를 포함할 수 있으나, 이러한 구성에 대해 한정하지는 않는다.The plurality of
상기 복수의 커패시터 셀(20)은 상기 에너지 저장 장치(1)가 동작할 때, 발열체로서 작용하며, 상기 복수의 커패시터 셀(20)의 수명은 온도에 반비례하므로, 상기 복수의 커패시터 셀(20)에서 발생한 열을 상기 방열판(10)을 통해 얼마나 효과적으로 방출할 수 있는지 여부가 상기 에너지 저장 장치(1)의 수명을 좌우하는 중요한 요인이 된다.The plurality of
다만, 상기 복수의 커패시터 셀(20)은 금속 재질인 상기 방열판(10)과 직접 접촉하는 경우 전기적으로 쇼트(short)될 수 있으므로, 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)는 상기 방열판(10)과 상기 복수의 커패시터 셀(20)이 서로 직접 접촉하지 않아 전기적으로 절연되면서도 상기 방열판(10)으로 열을 효과적으로 전달할 수 있는 구성을 구비할 필요가 있다.However, the
이에, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)는 상기 갭 부재(30)를 구비하여, 상기 복수의 커패시터 셀(20)과 상기 방열판(10)을 소정의 간격으로 이격시켜 전기적으로 절연시키면서도, 상기 갭 부재(30)를 통해 상기 복수의 커패시터 셀(20)에서 발생한 열이 상기 방열판(10)으로 효과적으로 방출되도록 하는 구성을 취하고 있다.The
상세히 설명하면, 상기 갭 부재(30)는 전기 절연성을 가지면서도 열 전도 계수가 높은 방열 패드로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 세라믹 재질, 실리콘 재질 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.For example, the
상기 갭 부재(30)는 상기 복수의 커패시터 셀(20) 각각에 대응하는 위치에 배치되어 상기 복수의 커패시터 셀(20) 각각과 면접촉할 수 있으며, 상기 방열판(10)의 돌출부(11) 상에 배치될 수 있다. The
이처럼, 상기 갭 부재(30)를 상기 돌출부(11) 상에 배치하는 것은, 비금속 재질인 상기 갭 부재(30)의 열 전도 계수가 일반적으로 상기 방열판(10)(돌출부(11))의 열 전도 계수보다는 작기 때문에, 갭 부재(30)의 두께를 얇게 하는 것이 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)의 방열 특성을 향상시키기에 유리하기 때문이다.The reason why the
따라서, 상기 갭 부재(30)의 열 전도 계수가 상기 방열판(10)의 열 전도 계수에 상응하거나 더 큰 경우에는, 상기 방열판(10)에 상기 돌출부(11)를 형성하지 않을 수도 있다.Therefore, when the thermal conductivity coefficient of the
또한, 상기 갭 부재(30)와 상기 돌출부(11)는 상기 복수의 커패시터 셀(20)과 상기 방열판(10) 사이의 전기 절연성을 확보하는 작용도 해야 하는데, 상기 복수의 커패시터 셀(20)과 상기 방열판(10)이 급격한 과전류 등의 이상 발생에 의해 전기적으로 쇼트되는 것을 방지하기 위해서는, 상기 갭 부재(30)와 상기 돌출부(11)이 두께의 합은 적어도 3mm 이상인 것이 바람직하다.The
상기 케이스(40)는 상기 복수의 커패시터 셀(20)을 수용하며, 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)의 방열 특성을 향상시키기 위해 예를 들어, 열 전도 계수가 높은 열전도성 플라스틱으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 케이스(40)의 바닥면은 상기 복수의 갭 부재(30)가 삽입되는 복수의 홀(45)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방열판(10)에 돌출부(11)가 형성되어 있는 경우, 상기 돌출부(11)도 상기 복수의 홀(45)에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 케이스(40)의 바닥면에 형성된 상기 복수의 홀(45)에는 상기 복수의 갭 부재(30) 및 상기 방열판(10)의 돌출부(11) 중 적어도 하나가 삽입될 수 있다.The bottom surface of the
또한, 상기 케이스(40)의 바닥면은 상기 복수의 커패시터 셀(20)의 하면의 일부를 지지하는 역할을 할 수도 있다.In addition, the bottom surface of the
또한, 상기 케이스(40)는 도 1에 도시된 것처럼, 2개의 케이스 즉, 상부 케이스와 하부 케이스로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 커패시터 셀(20)을 교체할 필요가 있는 경우 등에, 상부 케이스와 하부 케이스를 분리시킬 수도 있다. 다만, 상기 케이스(40)의 구성 및 형상에 대해 한정하지는 않는다.1, the
상술한 것과 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)는 하이브리드 굴삭기와 같은 건설 기계에 적용될 수 있다. 특히, 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)는 건설 기계의 선회전동기의 에너지원으로서 작용하여, 건설 기계의 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 실시예에 따른 에너지 저장 장치(1)는 상술한 것과 같은 뛰어난 방열 특성에 의해 수명이 길기 때문에 건설 기계의 운용 비용을 절감할 수 있다.The
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
1 : 에너지 저장 장치 10 : 방열판
11 : 돌출부 12 : 냉각수 유로
15 : 금속 지지부재 20 : 복수의 커패시터 셀
21 : 기판 22 : 연결구조
30 : 갭 부재 40 : 케이스1: Energy storage device 10: Heat sink
11: protruding portion 12: cooling water flow path
15: metal support member 20: a plurality of capacitor cells
21: substrate 22: connection structure
30: gap member 40: case
Claims (5)
방열판;
상기 방열판 상에, 상기 방열판과 간격을 가지도록 배치되는 복수의 커패시터 셀;
상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀 사이에 배치되며, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀이 상기 간격을 가지도록 하는 갭 부재; 및
상기 방열판과 결합되며, 상기 복수의 커패시터 셀을 둘러싸고, 바닥면에 상기 갭 부재가 삽입되기 위한 복수의 홀이 형성된 케이스
를 포함하는 에너지 저장 장치.An energy storage device comprising a plurality of capacitor cells,
Heat sink;
A plurality of capacitor cells arranged on the heat dissipation plate so as to be spaced from the heat dissipation plate;
A gap member disposed between the heat sink and the plurality of capacitor cells, the gap member having the heat sink and the plurality of capacitor cells having the gap; And
A case which is coupled to the heat radiating plate and surrounds the plurality of capacitor cells and has a plurality of holes for inserting the gap member on a bottom surface thereof;
≪ / RTI >
상기 갭 부재는 복수 개가 구비되며, 각각의 갭 부재는 상기 복수의 커패시터 셀에 대응하는 위치에 배치된 것인 에너지 저장 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of gap members are provided, and each of the gap members is disposed at a position corresponding to the plurality of capacitor cells.
상기 방열판에 있어서 상기 복수의 갭 부재가 배치되는 영역은 돌출되어 있는 것인 에너지 저장 장치.3. The method of claim 2,
Wherein a region where the plurality of gap members are disposed in the heat sink is protruded.
상기 갭 부재는 전기 절연성을 갖는 방열 패드인 에너지 저장 장치.The method according to claim 1,
Wherein the gap member is a heat dissipation pad having electrical insulation.
상기 에너지 저장 장치는,
방열판;
상기 방열판 상에, 상기 방열판과 간격을 가지도록 배치되는 복수의 커패시터 셀;
상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀 사이에 배치되며, 상기 방열판과 상기 복수의 커패시터 셀이 상기 간격을 가지도록 하는 갭 부재; 및
바닥면에 상기 갭 부재가 삽입되는 복수의 홀을 포함하며, 상기 복수의 커패시터 셀을 수용하는 케이스;
를 포함하는 것인 건설 기계.
1. A construction machine comprising an energy storage device,
The energy storage device includes:
Heat sink;
A plurality of capacitor cells disposed on the heat dissipation plate so as to be spaced from the heat dissipation plate;
A gap member disposed between the heat sink and the plurality of capacitor cells, the gap member having the heat sink and the plurality of capacitor cells having the gap; And
A case including a plurality of holes into which the gap member is inserted, the case housing the plurality of capacitor cells;
And a second portion of the second portion of the second portion.
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