(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウルトラキャパシタモジュールにおいて、
外周面にねじ山が形成された第１極性端子を備える第１ウルトラキャパシタ；
外周面にねじ山が形成された第２極性端子を備える第２ウルトラキャパシタ；及び
内周面に前記ねじ山に対応するねじ溝が形成され、一側面から前記第１極性端子が挿入され、他側面から前記第２極性端子が挿入されて、前記第１ウルトラキャパシタと前記第２ウルトラキャパシタとが直列連結され、中心から外側面にガス排出孔が形成された連結部材；を含み、
前記ガス排出孔が、前記連結部材の内側と外側とを貫通して形成されることを特徴とするウルトラキャパシタモジュール。
【請求項２】
中央に形成された孔を通して、前記第２ウルトラキャパシタの前記第２極性端子、及び前記第２極性端子が形成されたターミナルが挿通された印刷回路基板；並びに
中央に形成された孔を通して、前記第２ウルトラキャパシタの前記第２極性端子及び前記第２極性端子が形成されたターミナルが挿通され、前記ウルトラキャパシタ本体と前記印刷回路基板との間に位置する弾性部材；を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項３】
前記連結部材の高さが、前記第１極性端子及び前記第２極性端子の長さの和よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項４】
前記印刷回路基板が、ウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を有することを特徴とする請求項２に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項５】
前記印刷回路基板の一側面にはコネクターが備えられ、前記コネクターにハーネスが連結されることを特徴とする請求項２に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項６】
前記弾性部材が、前記印刷回路基板を押し上げて前記連結部材に接触させ、回転自在にすることを特徴とする請求項２に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項７】
前記弾性部材が、ウェーブワッシャーであることを特徴とする請求項２に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項８】
前記印刷回路基板の外側面には前記印刷回路基板の回転を容易にするように溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項９】
前記弾性部材の直径が、前記印刷回路基板の中央に形成された孔の直径よりも大きく、前記印刷回路基板の直径より小さいことを特徴とする請求項２に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１０】
ウルトラキャパシタ本体の一側面に形成されたターミナル；
前記ターミナルの上部に配置され、外周面にねじ山が形成された極性端子；
中央に形成された孔を通して前記極性端子及び前記ターミナルが挿通された印刷回路基板；
内周面に前記ねじ山に対応するねじ溝が形成されて前記極性端子と結合されるナット；並びに
中央に形成された孔を通して前記極性端子及び前記ターミナルが挿通され、前記ウルトラキャパシタ本体と前記印刷回路基板との間に位置して、前記印刷回路基板を回転自在に支持する弾性部材；を含むウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１１】
中央に形成された孔を通して前記極性端子が挿通され、前記ナットと前記印刷回路基板との間に位置するバスバー；及び
前記バスバーと前記印刷回路基板との間に位置し、前記バスバーと前記印刷回路基板とを離隔させる金属部材；を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１２】
前記印刷回路基板が、ウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を有することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１３】
前記印刷回路基板の一側面には、コネクターが備えられることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１４】
前記弾性部材が、ウェーブワッシャーであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１５】
前記印刷回路基板の外側面には、前記印刷回路基板の回転を容易にするように溝が形成されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１６】
前記弾性部材の直径が、前記印刷回路基板の中央に形成された孔の直径よりも大きく、前記印刷回路基板の直径より小さいことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１７】
前記ナットには、中央から外側面にガス排出孔が形成されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１８】
中央孔の部分が、印刷回路基板と接する方向に垂直に折り曲げ加工されたバスバー；を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項１９】
前記ガス排出孔が、電極の長手方向に当接する上部側に、中心から一定距離外側面に形成されてから折り曲げられて連結部材の側面に貫通するように形成されるか、又は、電極の長手方向に当接する上部側に、中心から連結部材の側面に貫通するように形成されることを特徴とする請求項１７に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【請求項２０】
前記ガス排出孔が、前記連結部材の側面中央部に形成されることを特徴とする請求項１に記載のウルトラキャパシタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウルトラキャパシタモジュール（Ｕｌｔｒａ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｍｏｄｕｌｅ）に関し、より詳しくは、ウルトラキャパシタ間の締結が簡単であり、バランスボードの締結構造が改善されたウルトラキャパシタモジュールに関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年０８月０７日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００９３６３５号、２０１３年０８月２６日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−０１００９３０号、２０１４年０８月０６日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−０１０１３０８号、及び２０１４年０８月０６日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−０１０１３１２号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
一般に、電気エネルギーを貯蔵する代表的な素子としては、電池とキャパシタが挙げられる。
【０００４】
ウルトラキャパシタは、スーパーキャパシタ（Ｓｕｐｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とも呼ばれ、電解コンデンサと二次電池の中間的な特性を有するエネルギー貯蔵装置であり、高効率かつ半永久的な寿命特性により二次電池との併用及び代替可能な次世代エネルギー貯蔵装置である。
【０００５】
このようなウルトラキャパシタの適用において、高電圧用電池として使用されるためには、数千ファラッド（Ｆ：Ｆａｒａｄ）または数百ボルト（Ｖ：Ｖｏｌｔａｇｅ）の高電圧モジュールが必要である。このような高電圧モジュールは、それぞれの単位セルであるウルトラキャパシタが必要な数量ほど直列に連結されて、高電圧用ウルトラキャパシタアセンブリとして構成される。このとき、複数のウルトラキャパシタは、バスバー（Ｂｕｓ ｂａｒ）によって連結され、ナットによって締結されることにより、高電圧用ウルトラキャパシタアセンブリになる。
【０００６】
しかし、上記のように構成されるウルトラキャパシタアセンブリは、複数のウルトラキャパシタを連結する際、複数のバスバー及びナットが必要となる。例えば、３個のウルトラキャパシタを直列に連結する場合、第１ウルトラキャパシタの負極端子と第２ウルトラキャパシタの正極端子とを連結するために、バスバー１個とナット２個が必要である。そして、第２ウルトラキャパシタの負極端子と第３ウルトラキャパシタの正極端子とを連結するために、バスバー１個とナット２個が必要である。従って、３個のウルトラキャパシタを直列に連結する場合には、計２個のバスバー及び４個のナットが必要である。すなわち、Ｎ個のウルトラキャパシタを連結する際、Ｎ−１個のバスバーと２×（Ｎ−１）個のナットが必要となる。
【０００７】
このように構成されるウルトラキャパシタモジュールは、直列連結されるウルトラキャパシタの数量が増加するほど、部品の増加による製品コストが上昇し、製品の組立作業が増えるという問題点がある。また、バスバーとウルトラキャパシタとの間に接触抵抗が存在するため、連結構造物全体の抵抗が高まって多量の熱が発生するという問題点がある。
【０００８】
また、上記の直列連結された高電圧用ウルトラキャパシタモジュールは、特性因子の差によって充電、待機または放電中にセル電圧が不均衡状態になり易い。これによって、前記セルの劣化が促進されることは勿論、前記モジュールのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の減少などで寿命が短縮する。また、一部セルの過電圧状態によって、前記セルが破壊されるか、または、爆発する恐れがある。
【０００９】
一般に、バランス機能を有するバランスボードは、隣接するセルを連結するナットの外側面に形成されたボルト部とハーネスによって連結されることにより、セルの電圧を制御することができる。
【００１０】
しかし、上記のような構成は、ナットにボルト部を形成する加工が付け加えられるため、製品の製造コストが高くなるという短所がある。また、前記ボルト部と前記バランスボードとを連結するハーネスを連結し易くするために、前記ボルト部を一定方向に形成しなければならないが、一定方向に形成し難いという問題点がある。
【００１１】
また、前記バランスボードを固定するための別途の構造物を要するという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のウルトラキャパシタを直列連結する際、締結用の部品が増加することによる製品コストの上昇を抑え、製品の組立作業を減らし、かつ放熱性能を改善できるウルトラキャパシタモジュールを提供することを目的とする。
【００１３】
また、バランスボードをウルトラキャパシタの一側に形成し、前記バランスボードを回転できる構造を有するウルトラキャパシタモジュールを提供することを他の目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解され得、本発明の実施例によってより明確に理解されるだろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示された手段及びその組合せによって実現できることが容易に理解されるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を達成するため、本発明の一態様によるウルトラキャパシタモジュールは、外周面にねじ山Ａが形成された第１極性端子を備える第１ウルトラキャパシタ；外周面にねじ山Ａが形成された第２極性端子を備える第２ウルトラキャパシタ；及び内周面に前記ねじ山Ａに対応するねじ溝Ｂが形成され、一側面から前記第１極性端子が挿入され、他側面から第２極性端子が挿入されて前記第１ウルトラキャパシタと前記第２ウルトラキャパシタとが直列連結され、中心から外側面へのガス排出孔が形成された連結部材；を含むことができる。
【００１６】
前記ウルトラキャパシタモジュールは、中央に形成された孔を通して前記第２ウルトラキャパシタの前記第２極性端子、及び前記第２極性端子が形成されたターミナルを挿通した印刷回路基板（ＰＣＢ）；並びに中央に形成された孔を通して前記第２ウルトラキャパシタの前記第２極性端子、及び前記第２極性端子が形成されたターミナルが挿通され、前記第２ウルトラキャパシタ本体と前記印刷回路基板（ＰＣＢ）との間に位置する弾性部材；を更に含むことができる。
【００１７】
前記連結部材の高さは、前記第１極性端子及び第２極性端子の長さの和より大きくなり得る。
【００１８】
前記連結部材は、ナットであり得る。
【００１９】
前記第１極性端子及び第２極性端子に形成されたねじ山Ａの方向は、同一であり得る。
【００２０】
前記印刷回路基板は、ウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を有し得る。
【００２１】
前記印刷回路基板の一側面にはコネクターが備えられ、前記コネクターにハーネスが連結され得る。
【００２２】
前記弾性部材は、前記印刷回路基板を押して前記連結部材に接触させ、回転自在にすることができる。
【００２３】
前記弾性部材は、ウェーブワッシャー（ｗａｖｅ  ｗａｓｈｅｒ）であり得る。
【００２４】
前記印刷回路基板の外側面には、前記印刷回路基板の回転を容易にするために、溝が形成され得る。
【００２５】
前記弾性部材の直径は、前記印刷回路基板の中央に形成された孔の直径より大きく、前記印刷回路基板の直径より小さくなり得る。
【００２６】
上記のような課題を達成するための本発明の他の態様によるウルトラキャパシタモジュールは、ウルトラキャパシタ本体の一側面に形成されたターミナル；前記ターミナルの上部に配置され、外周面にねじ山が形成された極性端子；中央に形成された孔を通して、前記極性端子及び前記ターミナルが挿通された印刷回路基板；内周面に前記ねじ山に対応するねじ溝が形成されて前記極性端子と結合されるナット；並びに中央に形成された孔を通して前記極性端子及び前記ターミナルが挿通され、前記ウルトラキャパシタ本体と前記印刷回路基板との間に位置する弾性部材；を含むことができる。
【００２７】
前記ウルトラキャパシタモジュールは、中央に形成された孔を通して前記極性端子が挿通され、前記ナットと前記印刷回路基板との間に位置するバスバー；及び前記バスバーと前記印刷回路基板との間に位置し、前記バスバーと前記印刷回路基板とを離隔させる金属部材；を更に含むことができる。
【００２８】
前記印刷回路基板は、ウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を有し得る。
【００２９】
前記印刷回路基板の一側面には、コネクターが備えられ得る。
【００３０】
前記弾性部材は、ウェーブワッシャーであり得る。
【００３１】
前記印刷回路基板の外側面には、前記印刷回路基板の回転を容易にするために、溝が形成され得る。
【００３２】
前記弾性部材の直径は、前記印刷回路基板の中央に形成された孔の直径より大きく、前記印刷回路基板の直径より小さくなり得る。
【００３３】
前記ナットには、中央から外側面へのガス排出孔が形成され得る。
【００３４】
前記ウルトラキャパシタモジュールは、中央孔の一部が印刷回路基板と接する方向に垂直に折り曲げ加工されたバスバー；を更に含むことができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の一態様によれば、ウルトラキャパシタ間を直列連結する際、その締結をナット一つで解決できるため、複数のウルトラキャパシタを連結する際に部品減少により製品コストを削減でき、作業工数が減る効果がある。
【００３６】
また、抵抗の減少により放熱性能が改善されて製品の寿命が増加する効果がある。
【００３７】
そして、ウルトラキャパシタの充放電時に発生するガスを外部に排出して爆発の発生を防止することができる。
【００３８】
本発明の他の態様によれば、連結部材にハーネスを連結するための別途のボルト部を加工する必要がないため、製品の製造コストを低下させることができる。
【００３９】
また、印刷回路基板の下部に弾性のある部材が備えられ、該印刷回路基板を連結部材に接触させることで、該印刷回路基板が回転自在になるため、ハーネスが連結されるコネクターを一方向に整列し易い。
【００４０】
本発明の更に他の態様によれば、印刷回路基板をコネクターのターミナルに挿入することにより固定が行われるため、該印刷回路基板を固定するための別途の構造物を要しない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【００４２】
【図１】本発明の一実施例によるナットによって締結されるウルトラキャパシタモジュールを示した図である。
【図２】図１のＡ部分を拡大した図である。
【図３】従来技術によるウルトラキャパシタモジュール（ａ）と、図１によるウルトラキャパシタモジュール（ｂ）の放熱性能の差を示した図である。
【図４】本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールを示した図である。
【図５】図４のＢ部分を拡大した図である。
【図６】図４の印刷回路基板の平面図、及び弾性部材の平面図である。
【図７】図４の弾性部材（ａ）、印刷回路基板（ｂ）、及び連結部材（ｃ）が結合される組立て過程を示した図である。
【図８】本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールを示した図である。
【図９】図８のＣ部分を拡大した連結部材に形成された多様な形態のガス排出孔を示した図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００４４】
また、本発明の説明において、係わる公知機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明にする恐れがあると考えられる場合、その詳しい説明を省略する。
【００４５】
図１は、本発明の一実施例によるナットによって締結されるウルトラキャパシタモジュールを示した図であり、図２は図１のＡ部分を拡大した図である。
【００４６】
図１及び図２を参照すれば、本発明によるウルトラキャパシタモジュールは、複数のウルトラキャパシタ１００、２００及び連結部材３００を含むことができる。
【００４７】
ウルトラキャパシタは、速い充放電特性を有するエネルギー貯蔵装置であって、一面に形成された正極端子及び他面に形成された負極端子を含むことがあり、円筒状であり得る。
【００４８】
前記ウルトラキャパシタは、メンテナンスが容易ではなく、長期間の使用寿命を要する装置においては蓄電池の代わりとして利用される。また、ウルトラキャパシタは、移動通信情報機器である携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡなどの補助電源としても使用される。また、ウルトラキャパシタは、高容量を要する電気自動車やハイブリッド自動車、太陽電池用電源装置、無停電電源供給装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）などの主電源または補助電源として好適であり、このような用途に多く利用されている。
【００４９】
前記ウルトラキャパシタの電圧は、３Ｖ以下に過ぎないため、高電圧装置に利用しようとする場合には、複数のウルトラキャパシタを直列連結することができる。このとき、隣接するウルトラキャパシタ間の連結は、一つの連結部材３００によって行うことができる。
【００５０】
すなわち、第１ウルトラキャパシタ１００の一面に形成された正極端子１１０（第１極性端子）と第２ウルトラキャパシタ２００の他面に形成された負極端子２１０（第２極性端子）とを、連結部材３００を利用して締結することで、連結することができる。２個以上の複数のウルトラキャパシタを連結する場合には、上記の過程を繰り返すことで前記ウルトラキャパシタを直列連結することができる。
【００５１】
詳しくは、前記ウルトラキャパシタの正極端子１１０及び負極端子２１０の外周面にはねじ山Ａが形成され、前記連結部材３００の内周面には、前記正極端子１１０及び負極端子２１０の前記ねじ山Ａに対応する形態のねじ溝Ｂが形成されている。前記ねじ山Ａとのねじ溝Ｂは、同一方向に形成されている。
【００５２】
前記連結部材３００の一側に第１ウルトラキャパシタ１００の正極端子１１０を連結し、連結部材３００の他側に第２ウルトラキャパシタ２００の負極端子２１０を連結して同一方向に回転させることで、前記ウルトラキャパシタを前記正極端子及び前記負極端子が形成された長手方向に直列連結することができる。すなわち、前記連結部材の内周面に形成されたねじ溝Ｂを同一方向に形成することで、二つのウルトラキャパシタを直列連結するときに、ボルトの両側にウルトラキャパシタを位置させた状態でボルトのみを一方向に回転させて締結することができるため、締結作業をより容易にすることができる。
【００５３】
ただし、本発明は、これらに限定されず、前記ウルトラキャパシタの正極端子及び負極端子に形成されたねじ山の方向を逆方向に形成することができる。これによって、前記連結部材３００の一側に第１ウルトラキャパシタ１００の正極端子１１０を連結し、連結部材３００の他側に第２ウルトラキャパシタ２００の負極端子２１０を連結して逆方向に回転させることで、ウルトラキャパシタを正極端子及び負極端子が形成された長手方向に直列連結することができる。
【００５４】
前記連結部材３００の一側には、ガス排出孔３１０を形成することができる。
【００５５】
本実施例によるガス排出孔３１０は、連結部材３００の側面中央部に形成され得、連結部材３００の内側と外側を貫通して形成され得る。
【００５６】
複数のウルトラキャパシタは、充放電過程でガスが発生し、このとき前記ガスを外部に排出できなければ、爆発が発生する恐れがある。
【００５７】
前記ガス排出孔３１０は、ウルトラキャパシタの充放電時に発生するガスを外部に排出する役割をする。
【００５８】
上述したように、直列連結されて構成されたウルトラキャパシタモジュールは、特性因子の差によって充電、待機、または放電中にセル、すなわちウルトラキャパシタの電圧が不均衡状態になり易い。これによって、前記ウルトラキャパシタの劣化が促進されることは勿論、前記モジュールのＳＯＣの減少などで寿命が短縮する恐れがある。一部のウルトラキャパシタの過電圧状態により、ウルトラキャパシタが破壊されるか、または、爆発する恐れがある。そこで、本発明による前記ウルトラキャパシタモジュールは、セル、すなわちウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を有する印刷回路基板（図４の５００）を備え得る。
【００５９】
前記印刷回路基板に関する説明は、図４〜図６を参照して詳しく後述する。
【００６０】
図２に示されたように、上記の複数のウルトラキャパシタ間の連結を完了したとき、連結部材３００の高さ（Ｈ）は、第１ウルトラキャパシタ１００の正極端子１１０と第２ウルトラキャパシタ２００の負極端子２１０の長さの和（Ｌ＋Ｌ´）よりも大きい。これは、前記複数のウルトラキャパシタ間の連結を完了したとき、複数のウルトラキャパシタの電極同士が直接当接するようになると、ショートが発生して電極の役割を果たせないだけでなく、爆発が発生する恐れもあるためである。
【００６１】
望ましくは、前記連結部材３００は、電気伝導性を有する金属材質のナットであり得る。
【００６２】
図３は、従来技術によるウルトラキャパシタモジュール（ａ）と、図１によるウルトラキャパシタモジュール（ｂ）の放熱性能の差を示した図である。
【００６３】
図３を参照すれば、従来技術によるウルトラキャパシタモジュール（ａ）は、複数のウルトラキャパシタを連結する際、連結のための複数のバスバーと前記バスバーの締結を固定するためのナットを含む。
【００６４】
なお、図１によるウルトラキャパシタモジュール（ｂ）は、図１及び図２を参照して上述したように、隣接した全てのウルトラキャパシタを正極端子及び負極端子が形成された長手方向に直列連結することができる。本実施例では、３個のウルトラキャパシタを上記のように連結することで、第１及び第２ウルトラキャパシタアセンブリを作り、前記第１及び第２ウルトラキャパシタアセンブリは、バスバーを利用して連結する。このとき、前記バスバーは、第１及び第２ウルトラキャパシタアセンブリにナットまたは溶接によって締結することができる。
【００６５】
本実施例では、計６個のウルトラキャパシタを直列連結することで、放熱性能の差を調べ、その実験結果は下記の表１のとおりである。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
すなわち、従来技術によるウルトラキャパシタ間を連結する際（図３の（ａ））には、隣接する二つのウルトラキャパシタ同士を連結するために、ナットの外にバスバーが用いられる。このとき、前記バスバーは、接触抵抗を発生させて連結構造物全体、すなわちモジュールの抵抗を高めるため、モジュールに電流を流す場合、より高い熱が発生する。
【００６８】
一方、本発明によるウルトラキャパシタ間を連結する際（図３の（ｂ））には、隣接する二つのウルトラキャパシタを連結するために一つのみの連結部材、すなわちナットのみが用いられる。これによって、構造物全体、すなわちモジュールの抵抗が減少して前記構造物に電流を流す場合、表１に示したように従来技術に比べて約５％以上の放熱効果が発生し、放熱性能が改善されることが分かる。
【００６９】
図４は、本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールを示した図であり、図５は図４のＢ部分を拡大した図である。
図４及び図５の説明において、図１及び図２と同一符号の構成要素は図１及び図２を参照して上述したため、省略する。
【００７０】
図４及び図５を参照すれば、本発明によるウルトラキャパシタモジュールは、印刷回路基板５００及び弾性部材６００を含む。
【００７１】
印刷回路基板５００は、前記連結部材３００の下部に位置してセル、すなわち前記ウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を果たすことができる。詳しくは、印刷回路基板５００は、その中央に前記ウルトラキャパシタ本体一側面に形成されたターミナル２３０に対応するように孔が形成されており、前記ウルトラキャパシタ本体の一側に形成されたターミナル２３０に結合することができる。このとき、印刷回路基板５００の下部に弾性部材６００、望ましくはウエーブワッシャーのような弾性のある部材を備えることにより、連結部材３００によって隣接するウルトラキャパシタ同士が結合される場合、前記弾性部材６００の弾性力によって印刷回路基板５００が連結部材３００側に押し上げられて、連結部材３００に接触され得る。なお、弾性部材６００によって連結部材３００側に押し上げられる印刷回路基板５００が、連結部材３００に正確に接触するためには、連結部材３００の直径が印刷回路基板５００の中央に形成された孔の直径より大きくなければならない。前記印刷回路基板５００の中央に形成された孔の直径が前記連結部材３００の直径より大きくなれば、印刷回路基板５００は、弾性部材６００の弾性力によって連結部材３００側に押し上げられた後、連結部材３００から離脱して連結部材３００との接触がなされないためである。
【００７２】
望ましくは、前記弾性部材６００も、中央に前記ウルトラキャパシタ本体の一側に形成されたターミナル２３０に対応する孔が形成されている。したがって、前記弾性部材６００は、中央に形成された孔を通じて前記ターミナル２３０が挿通して結合される。
【００７３】
このとき、前記弾性部材６００は、前記印刷回路基板５００を上部に押し上げるために、弾性部材６００の直径は前記印刷回路基板５００の中央に形成された孔の直径より大きくなければならない。また、作業中に作業者及びハーネスなどの干渉を最小化するために、弾性部材６００の直径は、前記印刷回路基板５００の直径より小さくすべきである。
【００７４】
このとき、前記弾性部材の中央に形成された孔の直径は、ターミナルの直径より大きく、印刷回路基板５００の中央に形成された孔の直径より小さくすべきである。
【００７５】
その理由は、前記弾性部材６００はターミナル２３０に外挿され、前記印刷回路基板５００の下部に位置することで、前記印刷回路基板５００を上部に押し上げて連結部材に接触させるためである。
【００７６】
また、前記印刷回路基板５００は、連結部材３００によって直接結合されず回転自在であるため、印刷回路基板５００の一側面に形成されたコネクター５１０の配列を一方向に合わせることができる。
【００７７】
前記印刷回路基板５００の外側面には溝６１０が形成され、前記溝６１０を作業者が手や道具を利用して印刷回路基板５００を回転させて、前記コネクター５１０を一方向に配列することができる。前記印刷回路基板５００の一側面に形成されたコネクター５１０は、ハーネス４００で連結されて前記印刷回路基板５００間の接続が行われることにより、セル、すなわちウルトラキャパシタの電圧を制御するセルバランス機能を果たすことができる。
【００７８】
図６は図４の印刷回路基板の平面図及び弾性部材の平面図であり、図７は図４の弾性部材（ａ）、印刷回路基板（ｂ）、及び連結部材（ｃ）が結合される組立て過程を示した図である。
【００７９】
図７に示されたように、第２ウルトラキャパシタ本体の一側面に形成されたターミナル２３０に、弾性部材６００、印刷回路基板５００、及び連結部材３００が順に結合される。そして、前記連結部材３００の他面に第１ウルトラキャパシタ１００の正極端子１１０が結合される。これによって、隣接する第１ウルトラキャパシタ１００及び第２ウルトラキャパシタ２００は、負極端子２１０及び正極端子１１０が形成された長手方向に直列連結される。
【００８０】
このとき、前記印刷回路基板５００は、図６の（ａ）に示されたようにその外側面の一部に溝６１０が形成されて、使用者が前記溝６１０を手や道具を利用して回転させることで前記印刷回路基板５００を容易に回転させることができる。
【００８１】
また、図５に示されたように、上記の複数のウルトラキャパシタ間の連結を完了した場合、連結部材３００の高さ（Ｈ１）は、第１ウルトラキャパシタ１００の正極端子１１０と第２ウルトラキャパシタ２００の負極端子２１０の長さの和（Ｌ１＋Ｌ１´）よりも大きい。これは、前記複数のウルトラキャパシタ間の連結を完了したとき、複数のウルトラキャパシタの電極同士が直接当接すると、ショートが発生して電極の役割を果たせないだけでなく、爆発が発生する恐れがあるためである。
【００８２】
本発明において、前記連結部材３００は、電気伝導性を有する金属物質のナットであり得る。
【００８３】
図８は本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールを示した図であり、図９は図８のＣ部分を拡大した連結部材に形成された多様な形態のガス排出孔を示した図である。
【００８４】
図８及び図９の説明において、図１及び図２、図４及び図５と同一符号の構成要素は図１及び図２、図４及び図５を参照して上述したため、省略する。
【００８５】
図８及び図９を参照すれば、本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールは、バスバー８００及び金属部材８１０を含む。
【００８６】
バスバー８００は、第１ウルトラキャパシタと第２ウルトラキャパシタとを並立配置して直列接続させる場合、前記ウルトラキャパシタを連結することができる。
【００８７】
前記バスバー８０は板状であり得、隣接したウルトラキャパシタを直列連結できるように、中心を基準に対称して左、右に孔が形成され得る。
【００８８】
具体的に、前記第１ウルトラキャパシタの負極端子、及び隣接した第２ウルトラキャパシタの正極端子が平行に位置するように並立配置した後、前記電極端子をバスバー８００の左、右側の中央に形成された孔を通して挿通させて結合する。このとき、前記バスバーの上部に突出した端子は、連結部材３００、すなわちナットで結合して結合を堅固にすることができる。
【００８９】
図４及び図５の説明によれば、連結部材３００、すなわちナットの下部には図６ｂに示されたような弾性部材６００、例えばウェーブワッシャーが位置する。
【００９０】
しかし、図８に示されたように、本発明の他の実施例によれば、連結部材３００、すなわちナットの下部には並立配置された複数個のウルトラキャパシタを直列連結するためのバスバー８００が存在する。したがって、前記バスバー８００の下部に直ちに印刷回路基板５００を位置させれば、前記印刷回路基板５００の上部、すなわちバスバー８００と当接する部分の回路に損傷を与えることになる。
【００９１】
そこで、前記バスバー８００と前記印刷回路基板５００との間には、金属部材８１０を位置させることができる。
【００９２】
金属部材８１０は、バスバー８００と印刷回路基板５００との間に位置し、前記印刷回路基板５００の回転を助ける役割をすると共に、前記印刷回路基板５００と前記バスバーとが直接当接することを防止することで、前記印刷回路基板５００の上部、すなわちバスバー８００と当接する部分の回路が損傷されることを防止することができる。
【００９３】
このとき、前記金属部材８１０は、弾性及び電気伝導性を有する金属物質であり得、板状の円形リングの形態であり得る。
【００９４】
前記金属部材８１０が電気伝導性を有する理由は、印刷回路基板５００とバスバー８００とを電気的に連結するためである。
【００９５】
したがって、前記金属部材８１０の直径は、印刷回路基板５００の中央に形成された孔の直径より大きく、前記印刷回路基板５００の直径よりは小さくすべきである。
【００９６】
これにより、弾性部材６００によって金属部材８１０側に押し上げられる前記印刷回路基板５００が、前記金属部材８１０に正しく接触され得る。前記印刷回路基板５００の中央に形成された孔の直径が前記金属部材８１０の直径より大きくなれば、前記印刷回路基板５００は、弾性部材６００の弾性力によって前記金属部材８１０側に押し上げられて、前記金属部材８１０を通過して前記金属部材８１０との接触がなされない。
【００９７】
また、前記金属部材８１０の直径が前記印刷回路基板５００の直径より大きくなれば、前記印刷回路基板５００の回路に損傷を与えることもあり得る。
【００９８】
したがって、前記金属部材８１０の直径が前記印刷回路基板５００の直径より小さく形成されるものの、前記印刷回路基板５００の中央に形成された孔を含む一定の枠領域を脱しないように形成して、印刷回路基板５００の回路が損傷されることを防止することができる。このとき、前記印刷回路基板５００の中央に形成された孔を含む一定の枠領域には、回路が形成されず、伝導性物質から形成されているため、電気的な連結を可能にする。
【００９９】
また、前記連結部材３００は、電極の長手方向に当接する上部側に、中心から外側面に形成されたガス排出孔３１１を形成することができる。
【０１００】
複数個のウルトラキャパシタは充放電過程でガスが発生し、このとき、前記ガスを外部に排出できなければ、爆発が発生する恐れがある。
【０１０１】
前記ガス排出孔３１１は、ウルトラキャパシタの充放電時に発生するガスを外部に排出する役割をする。
【０１０２】
このとき、前記ガス排出孔３１１を電極の長手方向に当接する上部側に、中心から外側面に形成されるように形成する理由は、ウルトラキャパシタの充放電時に発生するガスが電極の中央に形成された孔を通して噴出するためである。
【０１０３】
しかし、前記ガス排出孔３１１はこれに限らず、図９の（ａ）及び（ｂ）に示されたように、多様な形状で形成され得る。より詳しくは、図９の（ａ）に示されたように、前記ガス排出孔３１１は、電極の長手方向に当接する上部側に、中心から一定距離外側面に形成されてから折り曲げられて連結部材３００の側面に貫通するように形成され得る。また、図９の（ｂ）に示されたように、前記ガス排出孔３１１は、電極の長手方向に当接する上部側に、中心から連結部材３００の側面に貫通するように形成され得る。すなわち、前記ガス排出孔３１１は、電極の充放電時に発生するガスを連結部材３００の外部に排出できる形態であればよい。
【０１０４】
また、図９の（ｃ）に示されたように、連結部材３００は中央に電極端子が挿通される孔、すなわち中孔を形成することで、別途のガス排出孔３１１を形成しなくても、電極の充放電時に発生するガスを外部に排出することができる。
【０１０５】
図１０は、本発明の他の実施例によるウルトラキャパシタモジュールを示した図である。
図１０の説明において、図９と同一符号の構成要素は図９を参照して上述したため、省略する。
【０１０６】
図１０を参照すれば、本発明によるバスバー１０１０は、印刷回路基板５００と接するバスバー１０１０の中央孔の部分を垂直に折り曲げて形成する。
【０１０７】
すなわち、図８の金属部材８１０に該当する領域をバスバー１０１０に一体で形成して、前記バスバー１０１０の中央孔の部分を垂直に折り曲げて形成することができる。
【０１０８】
上述したように、本発明によるウルトラキャパシタモジュールは、隣接するウルトラキャパシタを締結する連結部材３００の下部に、セルバランス機能を果たす印刷回路基板５００を備えることで、これを固定するための別途の構造物を要しない。
【０１０９】
また、前記印刷回路基板５００の下部に弾性部材６００、例えばウェーブワッシャーのような弾性を有する部材を備えることで、前記弾性部材６００が前記印刷回路基板５００を連結部材３００側に押し上げて接触可能にし、前記印刷回路基板５００は、連結部材３００に直接結合されて接触される構成ではないため、回転可能である。これによって、ハーネス４００を連結して印刷回路基板５００間の接続を可能にするコネクター５１０の方向を、一方向に合わせ易いという長所がある。
【０１１０】
上述したように、本発明によるウルトラキャパシタモジュールは、複数のウルトラキャパシタを連結しようとする場合、隣接するウルトラキャパシタ間の締結のためには、一つのみの連結部材、すなわちナットを必要とする。これによって、部品点数の節減によるコスト及び作業工数の削減効果があり、モジュールの抵抗が減少して放熱性能が改善されるため、製品の寿命が増加する効果がある。
【０１１１】
そして、ウルトラキャパシタの充放電時に発生するガスを外部に排出して、爆発を防止することができる。
【０１１２】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、これらによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006263621.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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