JP2020524369A - フック構造が適用されたエネルギー貯蔵装置及びこれを含むエネルギー貯蔵システム - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置は、建物またはコンテナ内に固定的に取り付けられ、バッテリーモジュールが挿入されるように区画された空間を備えるバッテリーラックと、前記バッテリーラック内に配置された複数のバッテリーモジュールと、を含むエネルギー貯蔵装置であって、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーラック内にスライドして挿入され、前記バッテリーモジュールの前面部は、前記バッテリーラックにボルト止め方式で固定され、前記バッテリーモジュールの後面部は、前記バッテリーラックにフック方式で固定される。

Description

本発明は、フック構造が適用されたエネルギー貯蔵装置及びこれを含むエネルギー貯蔵システムに関し、より詳しくは、バッテリーモジュールをバッテリーラックに取り付けるに際し、バッテリーモジュールとバッテリーラックとの固定力の強化のためにバッテリーラックのモジュールガイドにフック構造を適用したエネルギー貯蔵装置及びこれを含むエネルギー貯蔵システムに関する。

本出願は、２０１８年３月１２日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００２８６０８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、すべて本出願に組み込まれる。

バッテリーラックとバッテリーモジュールとを締結するに際し、バッテリーモジュールの前面部は、ボルト止めを用いて前方フレームと締結が可能であるが、後面部は、建物の内壁面またはコンテナの内部壁面などの構造物によってボルト止めが不可能であるため、固定構造が適用できず、単にモジュールガイドの上に載せられた状態で取り付けられる。

即ち、大容量のエネルギー貯蔵のためのエネルギー貯蔵装置は、建物の内壁面やコンテナの内壁面の上に固定され、これによってバッテリーラックに取り付けられるバッテリーモジュールを固定するに際し、建物の内壁面やコンテナの内壁面と向かい合うバッテリーモジュールの後面部にはボルト止め作業を行いにくく、バッテリーモジュールの前面部とは異なり、固定構造が適用できないという問題点が存在する。

このようにバッテリーモジュールの後面部がバッテリーラックに固定されず、単に載せられている構造によって、建物やコンテナに振動に発生する場合、バッテリーモジュールの動きによる破損の恐れがある。

また、バッテリーモジュールの後面部が固定されないことで振動によってバッテリーモジュールの後面部が動くようになれば、バッテリーモジュールの荷重及び振動による衝撃がバッテリーモジュールの前面部に集中してしまい、バッテリーモジュールの前面部の固定部も破損する恐れがあり、これによるバッテリーモジュールの破損の恐れがさらに増加するという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールをバッテリーラックに取り付けるに際し、バッテリーモジュールとバッテリーラックとの結合及び分離が容易であり、かつ固定力が強化したエネルギー貯蔵装置を提供することを目的とする。

なお、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していない更なる他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。

本発明の一面によれば、建物またはコンテナ内に固定的に取り付けられ、バッテリーモジュールが挿入されるように区画された空間を備えるバッテリーラックと、前記バッテリーラック内に配置された複数のバッテリーモジュールと、を含むエネルギー貯蔵装置であって、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーラック内にスライドして挿入され、前記バッテリーモジュールの前面部は、前記バッテリーラックにボルト止め方式で固定され、前記バッテリーモジュールの後面部は、前記バッテリーラックにフック方式で固定される。

前記バッテリーラックは、前記建物またはコンテナの底面の上に固定されるベースフレームと、前記ベースフレームの上に立設され、前記バッテリーモジュールの前面部と対応する位置に配置される複数の前方フレームと、前記ベースフレームの上に立設され、前記バッテリーモジュールの後面部と対応する位置に配置される複数の後方フレームと、前記前方フレーム及び前記後方フレームの上部に配置され、前記バッテリーラックの内部空間を覆う上部フレームと、を含み得る。

前記バッテリーラックは、前記バッテリーモジュールの側面の一部及び下面の一部を支持し、前記前方フレーム及び前記後方フレームの上に固定され、前記バッテリーラックの内部の空間を区切るモジュールガイドを含み得る。

前記モジュールガイドは、一側端部に形成され、前記バッテリーモジュールの後面部を固定するフック部を備え得る。

前記バッテリーモジュールは、前記後面部に形成されるフック挿入孔を備え得る。

前記バッテリーモジュールは、前記モジュールガイドに沿ってスライドして挿入されることで前記バッテリーラックの内部空間に配置され得る。

前記フック部の端部は、前記バッテリーモジュールがスライドして挿入されることによって前記フック部の前記端部の内側面が前記フック挿入孔の下側内壁面と接触して締まりばめ方式によって固定され得る。

前記フック部の端部は、前記バッテリーモジュールが完全に挿入されたとき、前記フック挿入孔の下側内壁面によって上方へ力を受けて弾性変形して前記バッテリーモジュールに対して下方へ圧力を加えることで前記バッテリーモジュールを固定し得る。

なお、前述の技術的課題を解決するための本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムは、建物及びコンテナから選択されるいずれか一つのエネルギー貯蔵所と、前記エネルギー貯蔵所内に固定的に取り付けられる前述の本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置と、を含む。

本発明の一面によれば、バッテリーモジュールをバッテリーラックに取り付けるに際し、バッテリーモジュールとバッテリーラックとの結合及び分離が容易であり、かつ固定力が強化する。

また、このようにバッテリーモジュールとバッテリーラックとの固定力が強化することで、エネルギー貯蔵装置が設けられた建物やコンテナなどのような貯蔵所に振動が発生してエネルギー貯蔵装置に振動による衝撃が伝達されても、バッテリーモジュールとバッテリーラックとの結合部位が多元化することで衝撃が分散して固定部位が破損するなどの不良発生の可能性を最小化することができる。

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。

本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置がエネルギー貯蔵所内に設けられた様子を示す図である。 図１の部分拡大図であって、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置に適用されるバッテリーモジュールの前面部がバッテリーラックに固定される様子を示す図である。 本発明に適用されるバッテリーモジュールとモジュールガイドとが結合した様子を示す図である。 図３の部分拡大図であって、バッテリーモジュールがモジュールガイドにフック方式で結合した様子を示す図である。 本発明に適用されるモジュールガイドにバッテリーモジュールが結合する過程を示す図であって、フック部がフック挿入孔内に挿入される前の様子を示す図である。 本発明に適用されるモジュールガイドにバッテリーモジュールが結合する過程を示す図であって、フック部がフック挿入孔内に挿入される様子を示す図である。 本発明に適用されるモジュールガイドにバッテリーモジュールの結合が完了した状態を示す図である。

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。

先ず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置の全体的な構造について説明する。

図１は、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置がエネルギー貯蔵所内に設けられた様子を示す図であり、図２は、図１の部分拡大図であって、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置に適用されるバッテリーモジュールの前面部がバッテリーラックに固定される様子を示す図である。また、図３は、本発明に適用されるバッテリーモジュールとモジュールガイドとが結合した様子を示す図であり、図４は、図３の部分拡大図であり、バッテリーモジュールがモジュールガイドにフック方式で結合した様子を示す図である。

先ず、図１を参照すれば、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置は、バッテリーラック１００及びバッテリーラック１００の内部空間に固定され且つ設置される複数のバッテリーモジュール２００を含むように具現される。このようなエネルギー貯蔵装置は、建物やコンテナなどの貯蔵所内に複数個が固定的に取り付けられ、一つのエネルギー貯蔵システムをなし得る。

前記バッテリーラック１００は、貯蔵所内に固定的に取り付けられ、バッテリーモジュール２００が挿入されるように区画された空間を備え、ベースフレーム１１０、前方フレーム１２０、後方フレーム１３０、上部フレーム１４０及びモジュールガイド１６０を含むように具現される。また、前記バッテリーラック１００は、構造的な剛性の補強のために補強フレーム１５０をさらに含むように具現され得る。

前記ベースフレーム１１０は、貯蔵所の底面Ｂに固定され且つ設置され、ベースフレーム１１０と底面Ｂとの固定は、ボルト止めなどの方式によって行われ得る。

前記前方フレーム１２０は、ベースフレーム１１０の上に立設され、バッテリーモジュール２００の前面部と対応する位置に配置される。このような前方フレーム１２０は、複数個が相互に離隔して配置され、相互に隣接する前方フレーム１２０同士の間隔は、バッテリーモジュール２００の前面部の幅と対応する。

前記後方フレーム１３０は、前方フレーム１２０と同様にベースフレーム１１０の上に立設され、前方フレーム１２０と平行な方向へ延びたものであって、バッテリーモジュール２００の後面部と対応する位置に配置される。このような後方フレーム１３０は、複数個が相互に離隔して配置され、相互に隣接する後方フレーム１３０同士の間隔は、バッテリーモジュール２００の後面部の幅と対応する。

本発明において、前記バッテリーモジュール２００はほぼ直方体の形状を有することができ、このようにバッテリーモジュール２００が直方体の形状を有する場合には、隣接する前方フレーム１２０同士の間隔と隣接する後方フレーム１３０同士の間隔とは、相互に同一に形成され得る。

図面には示されていないが、前記後方フレーム１３０は、バッテリーラック１００の動きを最小化するために、貯蔵所の内部壁面Ｗに別の構造物を用いて固定してよい。但し、このように後方フレーム１３０が貯蔵所の内部壁面Ｗと結合しても、壁面Ｗと後方フレーム１３０とは一定の間隔を維持しなければならない。

これは、後述するように、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置は、バッテリーモジュール２００の後面部に形成された冷却孔２３０ｂ（図４参照）によって冷却が行われる構造を有するため、貯蔵所の内部壁面Ｗとエネルギー貯蔵装置の後面との間に空間を形成することで、冷却された空気及び加熱された空気の流入及び排出が円滑に行われるようにするためである。

前記上部フレーム１４０は、ベースフレーム１１０と並んで配置され、前方フレーム１２０及び後方フレーム１３０の上部に配置され、バッテリーラック１００の内部空間を覆う。前記上部フレーム１４０は、バッテリーラック１００の動きを最小化するために、貯蔵所の内部壁面Ｗに別の構造物を用いて固定され得る。

前記補強フレーム１５０は、前方フレーム１２０及び後方フレーム１３０のみでは不足なバッテリーラック１００の構造的剛性を補強するために適用され得る。このような補強フレーム１５０は、前方フレーム１２０及び後方フレーム１３０と平行な方向へ同じ長さで延びた形態を有することができ、前方フレーム１２０と後方フレーム１３０との間に配置される。

図１〜図３を参照すれば、前記モジュールガイド１６０は、バッテリーラック１００内に挿入されたバッテリーモジュール２００の側面の一部及び下面の一部と当接してバッテリーモジュール２００を支持し、前方フレーム１２０、後方フレーム１３０及び補強フレーム１５０に結合してバッテリーラック１００の内部空間を区切る。

即ち、前記モジュールガイド１６０は、バッテリーラック１００の内部空間を水平方向及び垂直方向に沿って区切ることで複数のバッテリーモジュール２００が幾つかの層として複数の列をなし、バッテリーラック１００内にスライドして挿入されるようにする。

図３及び図４を参照すれば、具体的に、前記モジュールガイド１６０は、バッテリーモジュール２００の側面下部の一部を覆う側面カバー部１６１及び下面の一側の一部を覆う下面カバー部１６２を含む。

前記側面カバー部１６１は、長手方向に沿って相互に離隔して形成された複数個の締結孔１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃを備えることができ、このうち第１締結孔１６１ａは、前方フレーム１２０と対応する位置に形成され、第２締結孔１６１ｂは、補強フレーム１５０と対応する位置に形成されることができ、第３締結孔１６１ｃは、後方フレーム１３０と対応する位置に形成される。

勿論、本発明において、補強フレーム１５０が適用されない場合には、側面カバー部１６１に第１締結孔１６１ａ及び第３締結孔１６１ｃのみを形成し、第２締結孔１６１ｂは形成しなくてもよい。前記締結孔１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃは、モジュールガイド１６０がフレーム１２０、１３０、１５０とボルト止め方式によって結合できるように、ボルト締結空間を提供する。

前記モジュールガイド１６０は、バッテリーモジュール２００の幅方向の両側に各々一つずつ備えられ、バッテリーモジュール２００を幅方向の両側で支持する。

なお、前記モジュールガイド１６０は、フック部１６３を備える。前記フック部１６３は、下面カバー部１６２の一側端部に形成され、バッテリーモジュール２００の後面部を固定する。

前記フック部１６３の具体的な形状及びバッテリーモジュール２００との具体的な結合メカニズムについては、図５〜図７を参照して詳しく後述する。

さらに図１〜図４を参照すれば、前記バッテリーモジュール２００は、バッテリーラック１００の前面開放部を通して貯蔵所の壁面Ｗに向ける方向へバッテリーラック１００の内部に挿入され、その前面部はボルト止めの結合方式で、その後面部はフック結合方式でバッテリーラック１００に固定される。

前記バッテリーモジュール２００は複数個が備えられ、前述したように、モジュールガイド１６０によって区画されるバッテリーラック１００の内部空間にスライドして挿入される。

前記バッテリーモジュール２００は、複数のバッテリーセル（図示せず）、複数のバッテリーセルが積層されたセル積層体の一部の面を覆うモジュールカバー２１０、セル積層体の前面部を覆う前面カバー２２０及び後面部を覆う後面カバー２３０を含む。

前記モジュールカバー２１０は、バッテリーモジュール２００の上面部、下面部及び両側面部をなし、前面カバー２２０及び後面カバー２３０は各々バッテリーモジュール２００の前面部及び後面部をなす。

即ち、前記バッテリーモジュール２００がバッテリーラック１００内に取り付けられた状態で、前面カバー２２０は、バッテリーラック１００の前面開放部を覆い、後面カバー２３０は、貯蔵所の壁面Ｗと対向するようになる。

図３を参照すれば、前記前面カバー２２０は、ボルト止め締結のための前面部締結孔２２０ａを長手方向の両側端部に備え、前面カバー２２０は、このような前面部締結孔２２０ａを用いて前方フレーム１２０にボルト止め締結によって固定される。

即ち、各々のバッテリーモジュール２００は、一対のモジュールガイド１６０の上でスライドして挿入されてバッテリーラック１００の内部空間に配置され、その後面部は、前述したようにフック結合方式でモジュールガイド１６０に固定され、その前面部は、ボルト止めの締結方式で前方フレーム１２０に固定される。

一方、前記後面カバー２３０は、上述したフック結合のために、長手方向の両側端部の下部に形成される一対のフック挿入孔２３０ａを備える。また、前記後面カバー２３０は、複数の冷却孔２３０ｂを備えることができ、これによって内部のバッテリーセルから発生した熱を外部へ排出することができる。

以下、先立って参照した図１〜図４と共に図５〜図７を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール２００の後面部がモジュールガイド１６０に固定される原理について具体的に説明する。

図５〜図７は、本発明に適用されるモジュールガイドにバッテリーモジュールが結合する過程を示す図であり、各々フック部がフック挿入孔内に挿入される前、挿入される状態、結合が完了した状態を示す図である。

図１及び図４と共に図５〜図７を参照すれば、前記フック部１６３は、バッテリーモジュール２００をバッテリーラック１００内に挿入する過程でバッテリーモジュール２００の後面部に形成されたフック挿入孔２３０ａ内に挿入される。この際、前記フック部１６３の挿入は、バッテリーモジュール２００の後面部から前面部に向ける方向で行われる。

前記フック部１６３の挿入初期にはフック挿入孔２３０ａの内側面とフック部１６３との接触が行われないため、抵抗なく挿入が行われるが、挿入の深さが深くなるにつれ、フック挿入孔２３０ａの下側内壁面とフック部１６３の内側面との接触が発生する。したがって、前記フック部１６３がフック挿入孔２３０ａ内に完全に挿入されるためには、バッテリーモジュール２００に、前面部から後面部に向ける方向への力が加えられるようになり、これによって、フック挿入孔２３０ａ内にフック部１６３が締まりばめ方式で挿入されるようになる。

このような締まりばめ方式の挿入のために、挿入が開始する時点において、前記フック部１６３の挿入開始箇所１６３ａは、バッテリーモジュール２００のフック挿入孔２３０ａの下側内壁面よりも高く位置し、挿入終了箇所１６３ｂは、バッテリーモジュール２００のフック挿入孔２３０ａの下側内壁面と比べて所定の高さｈ２だけさらに低く位置するようになる（図５参照）。

前記フック部１６３の端部は、その内側面が挿入開始箇所１６３ａから挿入終了箇所１６３ｂに向ける方向に沿って上向きに傾いた形態を有する。このような形態によって、フック部１６３がフック挿入孔２３０ａ内に締まりばめ方式によって挿入され、これによって、フック部１６３の端部はバッテリーモジュール２００に対して下方への圧力Ｆを加えるようになる。

即ち、前記フック部１６３の端部は、バッテリーモジュール２００がバッテリーラック１００内に完全に挿入されたとき、フック挿入孔２３０ａの下側内壁面によって上方へ力を受けて弾性変形されてバッテリーモジュール２００に対して下方へ圧力を加えることでバッテリーモジュール２００がモジュールガイド１６０の上に固定されるようになり、これによって貯蔵所に振動が発生してもバッテリーラック１００内に設けられたバッテリーモジュール２００の動きを防止することができるのである。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における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言うまでもない。

１００ バッテリーラック
１１０ ベースフレーム
１２０ 前方フレーム
１３０ 後方フレーム
１４０ 上部フレーム
１５０ 補強フレーム
１６０ モジュールガイド
１６１ 側面カバー部
１６１ａ 第１締結孔
１６１ｂ 第２締結孔
１６１ｃ 第３締結孔
１６２ 下面カバー部
１６３ フック部
１６３ａ 挿入開始箇所
１６３ｂ 挿入終了箇所
２００ バッテリーモジュール
２１０ モジュールカバー
２２０ 前面カバー
２２０ａ 前面部締結孔
２３０ 後面カバー
２３０ａ フック挿入孔
２３０ｂ 冷却孔

Claims (9)

1. 建物またはコンテナ内に固定的に取り付けられ、バッテリーモジュールが挿入されるように区画された空間を備えるバッテリーラックと、前記バッテリーラック内に配置された複数のバッテリーモジュールと、を含むエネルギー貯蔵装置であって、
   前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーラック内にスライドして挿入され、
   前記バッテリーモジュールの前面部は、前記バッテリーラックにボルト止め方式で固定され、
   前記バッテリーモジュールの後面部は、前記バッテリーラックにフック方式で固定される、エネルギー貯蔵装置。
2. 前記バッテリーラックは、
   前記建物またはコンテナの底面の上に固定されるベースフレームと、
   前記ベースフレームの上に立設され、前記バッテリーモジュールの前面部と対応する位置に配置される複数の前方フレームと、
   前記ベースフレームの上に立設され、前記バッテリーモジュールの後面部と対応する位置に配置される複数の後方フレームと、
   前記前方フレーム及び前記後方フレームの上部に配置され、前記バッテリーラックの内部空間を覆う上部フレームと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置。
3. 前記バッテリーラックは、
   前記バッテリーモジュールの側面の一部及び下面の一部を支持し、前記前方フレーム及び前記後方フレームの上に固定され、前記バッテリーラックの内部の空間を区切るモジュールガイドを含むことを特徴とする請求項２に記載のエネルギー貯蔵装置。
4. 前記モジュールガイドは、
   一側端部に形成され、前記バッテリーモジュールの後面部を固定するフック部を備えることを特徴とする請求項３に記載のエネルギー貯蔵装置。
5. 前記バッテリーモジュールは、
   前記後面部に形成されるフック挿入孔を備えることを特徴とする請求項４に記載のエネルギー貯蔵装置。
6. 前記バッテリーモジュールは、前記モジュールガイドに沿ってスライドして挿入されることで前記バッテリーラックの内部空間に配置されることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー貯蔵装置。
7. 前記フック部の端部は、前記バッテリーモジュールがスライドして挿入されることによって前記フック部の前記端部の内側面が前記フック挿入孔の下側内壁面と接触して締まりばめ方式によって固定されることを特徴とする請求項５または６に記載のエネルギー貯蔵装置。
8. 前記フック部の端部は、前記バッテリーモジュールが完全に挿入されたとき、前記フック挿入孔の下側内壁面によって上方へ力を受けて弾性変形して前記バッテリーモジュールに対して下方へ圧力を加えることで前記バッテリーモジュールを固定することを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載のエネルギー貯蔵装置。
9. 建物及びコンテナから選択されるいずれか一つのエネルギー貯蔵所と、
   前記エネルギー貯蔵所内に固定的に取り付けられる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置と、を含む、エネルギー貯蔵システム。
   
   

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