KR101542072B1 - Energy Storage System with Variable Capacity and Device Comprising the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변용량 에너지 저장 시스템 및 그것을 포함하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단위셀로서 충방전이 가능한 리튬 이차 전지셀들 또는 단위모듈들을 포함하는 에너지 저장 시스템으로서, 상기 단위셀을 하나 이상 포함하고 있는 둘 이상의 전지모듈들, 상기 전지모듈들에 병렬 연결되어 있는 인버터, 및 상기 전지모듈들을 내부에 수납하고, 인버터를 내부에 수납하거나 외부에 장착하는 외장 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템 및 그것을 포함하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable capacity energy storage system and an apparatus including the variable capacity energy storage system, and more particularly, to an energy storage system including lithium secondary battery cells or unit modules capable of being charged and discharged as a unit cell, An inverter connected in parallel to the battery modules, and an external case for accommodating the battery modules therein and accommodating or mounting the inverters inside the battery module. Energy storage systems and devices incorporating them.
Description
본 발명은 가변용량 에너지 저장 시스템 및 그것을 포함하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 단위셀로서 충방전이 가능한 리튬 이차 전지셀들 또는 단위모듈들을 포함하는 에너지 저장 시스템으로서, 상기 단위셀을 하나 이상 포함하고 있는 둘 이상의 전지모듈들, 상기 전지모듈들에 병렬 연결되어 있는 인버터, 및 상기 전지모듈들을 내부에 수납하고, 인버터를 내부에 수납하거나 외부에 장착하는 외장 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템 및 그것을 포함하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable capacity energy storage system and an apparatus including the variable capacity energy storage system, and more particularly, to an energy storage system including lithium secondary battery cells or unit modules capable of being charged and discharged as a unit cell, An inverter connected in parallel to the battery modules, and an external case for accommodating the battery modules therein and accommodating or mounting the inverters inside the battery module. Energy storage systems and devices incorporating them.
최근, 선진국을 중심으로 한 신재생 에너지 보급 확대 움직임에 맞추어, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)이 주목 받고 있다. 기존의 화력이나 원자력 발전과는 달리, 풍력 및 태양광 발전 같은 신재생 에너지는 바람의 세기 및 일조량 등 외부 환경에 따라 생성할 수 있는 전력량의 변동이 심하다. 따라서, 에너지 저장 시스템은 생성된 에너지를 저장해 두었다가 필요한 시점에 안정적으로 전력 계통에 다시 공급해주는 장치로서 에너지 저장 시스템은 필요 불가결한 설비로 떠오르고 있다.In recent years, energy storage systems (Energy Storage System) have been attracting attention in line with the expansion of new and renewable energy, especially in developed countries. Unlike existing thermal power and nuclear power generation, renewable energy such as wind power and solar power generation fluctuates very much in the amount of power that can be generated depending on the external environment such as the wind intensity and the amount of sunshine. Therefore, the energy storage system is a device that stores the generated energy and supplies it to the power system in a stable manner at the required time, and the energy storage system is emerging as an indispensable facility.
또한, 에너지 저장 시스템은 전력 수요가 적을 때 에너지를 저장하고, 과부하 또는 비상시에 전력을 공급함으로써 전력 품질 및 에너지 사용 효율을 제고할 수 있다.In addition, energy storage systems can save energy when power demand is low, and can improve power quality and energy use efficiency by supplying power during overload or emergency.
이러한 에너지 저장 시스템은 가정용 에너지 저장 시스템, 산업용 또는 상업용 중대형 에너지 저장 시스템, 발전소 및 변전소에 설치되는 초대용량의 에너지 저장 시스템 등을 예로 들 수 있다.Examples of such energy storage systems include domestic energy storage systems, industrial or commercial medium and large energy storage systems, and large capacity energy storage systems installed in power plants and substations.
특히, 가정용 에너지 저장 시스템 및 산업용 또는 상업용 중형 에너지 저장 시스템은 공급자와 소비자가 정보를 교환하여 에너지 효율을 최적화 하는 스마트 그리드(smart grid) 기술과 결부되어 시장규모가 급성장하고 있다.In particular, residential energy storage systems and industrial or commercial medium energy storage systems are rapidly growing in size, coupled with smart grid technology that enables suppliers and consumers to exchange information to optimize energy efficiency.
이 중 기존 가정용 에너지 저장 시스템의 시장은 기존에 이용되어 왔던 납축 전지용 배터리 인버터와 납축 전지의 구성에서 납축 전지를 에너지 밀도가 높고, 높은 출력의 장점을 가진 리튬 이차전지로 대체하는 방식으로 시장의 변화가 가속화 되고 있다.Among them, the market for existing household energy storage systems is replacing lead acid batteries with lithium secondary batteries, which have high energy density and high output power, in the configuration of battery inverters and lead acid batteries for lead acid batteries that have been used in the past. Is accelerating.
그러나, 이러한 리튬 이차전지를 이용한 에너지 저장 시스템의 이용이 급증하고 있음에도 불구하고 리튬 이차전지를 이용한 가정용 에너지 저장 시스템은 필요 전력량의 변동에 따른 시스템의 용량을 유기적으로 증대시킬 수 있는 기술 개발이 부족한 실정이다.However, although the use of the energy storage system using such a lithium secondary battery is rapidly increasing, the domestic energy storage system using the lithium secondary battery is in short supply of the technology for organically increasing the capacity of the system due to the variation of the required power amount. to be.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 다수의 규격화된 소용량의 단위셀을 하나 이상 포함하고 있는 둘 이상의 전지모듈들을 크기가 가변할 수 있는 외장 케이스에 수납하고 인버터와 함께 병렬 연결하는 경우, 필요한 전력량에 따라 시스템의 용량을 용이하게 증대시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and have consequently found that two or more battery modules including a plurality of standardized small capacity unit cells are accommodated in an external case capable of variable size, It has been confirmed that the capacity of the system can be easily increased according to the required amount of power when the power source is connected, and the present invention has been accomplished.
따라서, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 단위셀로서 충방전이 가능한 리튬 이차 전지셀들 또는 단위모듈들을 포함하는 에너지 저장 시스템으로서, 상기 단위셀을 하나 이상 포함하고 있는 둘 이상의 전지모듈들, 상기 전지모듈들에 병렬 연결되어 있는 인버터, 및 상기 전지모듈들을 내부에 수납하고, 인버터를 내부에 수납하거나 외부에 장착하는 외장 케이스를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the energy storage system according to the present invention is an energy storage system comprising lithium secondary battery cells or unit modules capable of being charged and discharged as a unit cell, the energy storage system comprising: at least two battery modules including one or more unit cells; An inverter connected in parallel to the battery modules, and an external case for accommodating the battery modules therein and accommodating the inverters therein or mounting the inverters to the outside.
종래의 가정용 에너지 저장 시스템은 다양한 사용 목적에 따라 용량의 확장 및 축소를 용이하게 할 수 있는 기술이 부족한 실정이어서, 필요 전력량의 변동으로 인해, 용량을 변화시키기 위해서는 설비 변경이 불가피함에 따라 큰 추가 비용이 발생하는 부담이 있었다.In the conventional home energy storage system, there is a lack of technology that can facilitate expansion and reduction of capacity according to various purposes. Therefore, in order to change the capacity due to the fluctuation of the required power amount, There was a burden to occur.
이에 본 출원의 발명자들은 이러한 문제점들을 인식하고, 심도 있는 연구를 거듭한 끝에, 다수의 규격화된 소용량의 단위셀을 하나 이상 포함하고 있는 둘 이상의 전지모듈들을 크기가 가변할 수 있는 외장 케이스에 수납하고 하나의 전지모듈과 동일한 전압대를 지원하는 인버터와 함께 병렬 연결하는 경우, 시스템의 용량의 변경에 따른 인버터의 교체가 불필요할 뿐만 아니라, 설비 변경 없이 시스템의 전력용량을 용이하게 증대 시킬 수 있다는 것을 확인하였다.Accordingly, the inventors of the present application have recognized these problems and have conducted intensive researches. After the in-depth study, the inventors of the present application stored two or more battery modules each including one or more standardized small capacity unit cells in an external case In the case of parallel connection with an inverter supporting the same voltage band as a single battery module, it is not only necessary to replace the inverter according to the change of the capacity of the system, but also the power capacity of the system can be easily increased without changing the equipment Respectively.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외장 케이스는 에너지 저장 시스템의 용량 변경을 위해, 내부에 수납하는 전지모듈들의 개수에 따라 크기가 가변 되는 구조일 수 있고, 상세하게는, 상기 전지모듈들은 외장케이스의 수납부에 수납되는 바 상기 가변 구조는 상기 수납부가 추가로 삽입되거나 제거될 수 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the case may be of a structure in which the size of the energy storage system is changed according to the number of the battery modules housed therein for changing the capacity of the energy storage system. In particular, The variable structure can be a structure that can be further inserted or removed.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수납부에는 전지모듈들의 좌우 양 끝단이 거치될 수 있도록 외장 케이스의 내부 측벽 양단에 바(bar) 형태로 수납부재가 형성될 수 있다. 상기와 같은 바(bar) 형태의 수납부재는 상하가 개방된 형태의 수납부를 형성하므로 공기의 유입이 가능함에 따라 전지모듈의 방열효과를 높일 수 있다. In one specific example, the receiving part may be formed with a receiving member in the form of a bar at both ends of the inner side wall of the outer case so that the left and right ends of the battery modules can be mounted. Since the bar-shaped receiving member as described above forms a receiving portion having an open top and bottom, the air can be introduced, and the heat radiation effect of the battery module can be enhanced.
하나의 구체적인 예에서, 수납부재의 말단에는 다수의 전지모듈들이 외부 충격에 의해 손상되지 않도록 전지모듈들을 고정할 수 있는 체결 돌기 또는 체결 홈이 형성되어 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the end of the receiving member may have a structure in which a fastening protrusion or a fastening groove is formed to fix the battery modules so that a plurality of battery modules are not damaged by an external impact.
상기 외장 케이스는, 예를 들어, 수직방향으로 적층하는 구조, 수평방향으로 장착이 가능한 구조, 또는 둘 다 가능한 구조일 수 있다.The outer case may be, for example, a structure for stacking in the vertical direction, a structure for mounting in the horizontal direction, or a structure for both of them.
상기 외장 케이스가 수직방향으로 적층하는 구조인 경우에는 좁은 부지에 다수의 전지모듈을 수직방향으로 장착이 가능하므로, 공간활용 효율이 높은 반면에 큰 하중의 전지모듈을 상부로 장착하는데 어려움이 있어 설치 작업이 용이하지 않을 수 있고, 외장 케이스의 높이가 높아짐에 따라 안전성에도 문제가 될 수 있다. 또한, 수평방향의 장착하는 구조인 경우에는 손쉽게 설치가 가능하지만 많은 공간이 필요할 수 있다는 단점이 존재한다. 그러므로, 상기 외장 케이스는 한정되지는 않으나 수직방향과 수평방향 모두 장착이 가능한 구조가 바람직하다.In the case where the outer case is stacked in the vertical direction, since a plurality of battery modules can be vertically mounted on a narrow site, it is difficult to mount a battery module having a large load on the upper side, The work may not be easy, and safety may also be a problem as the height of the outer case increases. Further, in the case of a horizontal mounting structure, it can be easily installed, but there is a disadvantage that a large space may be required. Therefore, the outer case is not limited, but a structure that can be mounted in both the vertical direction and the horizontal direction is preferable.
하나의 구체적인 예에서, 상기 외장 케이스는 랙(rack) 또는 캐비닛(cabinet)일 수 있다. 상기 랙은 크게 프레임(frame)과 다수의 선반들로 구성될 수 있고, 상기 프레임은 다수 개의 수직 기둥, 최상층에 위치한 커버(cover) 또는 루프(loop), 최하층의 기저부, 및 전지모듈을 수납할 수 있는 수납부로 구성될 수 있다.In one specific example, the outer case may be a rack or a cabinet. The rack can be largely comprised of a frame and a plurality of shelves, the frame including a plurality of vertical columns, a cover or loop located at the top layer, a bottom layer at the bottom, And can be configured as a receiving portion.
상기 랙은 통상적으로는 강철, 냉간압연 강철, 또는 스테인리스(stainless) 소재로 제조될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The racks can typically be made of steel, cold rolled steel, or stainless steel, but are not limited thereto.
하나의 구체적인 예에서, 상기 인버터는 납 축전지용 배터리 인버터일 수 있고, 상기 인버터는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하거나, 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 인버터는 외부에서 송전된 교류전류를 직류 전류로 전환하여 전지모듈에 저장하였다가, 저장된 전력을 사용할 때에는 전지모듈의 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 기능을 수행한다.In one specific example, the inverter may be a battery inverter for a lead-acid battery, and the inverter may convert the direct-current voltage to an alternating-current voltage or convert the alternating-current voltage to a direct-current voltage. For example, the inverter converts an alternating current transmitted from the outside into a direct current and stores it in a battery module. When the stored electric power is used, the inverter performs a function of converting a direct current of the battery module into an alternating current.
또한, 상기 인버터는 하나의 전지모듈의 전압대와 동일한 전압 영역을 지원할 수 있고, 상세하게는 50 내지 100V 범위의 전압대를 지원할 수 있다. In addition, the inverter can support a voltage range equal to the voltage range of one battery module, and more specifically, a voltage range ranging from 50 to 100V.
하나의 구체적인 예에서, 상기 에너지 저장 시스템은, DC 배전 박스, 센서, 차단기, 및 BMS(battery management system)를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the energy storage system may further include a DC distribution box, a sensor, a circuit breaker, and a battery management system (BMS).
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지모듈은 하나의 용량이 1 내지 5 kWh일 수 있다. 상기 전지모듈의 용량이 1 kWh 미만일 때에는, 필요한 전력량의 에너지 저장 시스템을 구축하기 위해, 소용량의 전지모듈을 다수 개 조립해야 하므로 보다 많은 조립부재가 소요되며, 조립 공정이 길어지고 복잡해질 수 있다. 반면에, 상기 전지모듈의 용량이 5 kWh를 초과할 때에는, 에너지 저장 시스템 구축에 필요한 전력량을 정밀하게 조정할 수 없는 문제가 있어 바람직하지 않다.In one specific example, the battery module may have a capacity of 1 to 5 kWh. When the capacity of the battery module is less than 1 kWh, a plurality of small-capacity battery modules need to be assembled in order to construct an energy storage system having a required amount of power, so that more assembling members are required, and the assembling process becomes long and complicated. On the other hand, when the capacity of the battery module exceeds 5 kWh, the amount of power required for constructing the energy storage system can not be precisely adjusted, which is not preferable.
하나의 구체적인 예에서, 상기 랙에는 적어도 둘 이상의 전지모듈들이 포함할 수 있고, 랙의 높이에 따라 장착할 수 있는 전지모듈의 수는 가변될 수 있다. 상세하게는 상기 전지모듈들의 수는 특별히 한정되는 것은 아니나, 2 내지 18대가 전기적으로 병렬 연결되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 전지모듈들의 양극 단자들 및 음극 단자들은 인버터에 병렬 연결되어 있는 구조일 수 있다. 따라서, 전지모듈의 증설이나 이설 시에 인버터의 교체가 불필요하다.In one specific example, the rack may include at least two battery modules, and the number of battery modules that can be mounted according to the height of the rack may vary. In detail, although the number of the battery modules is not particularly limited, it is preferable that 2 to 18 batteries are electrically connected in parallel. The positive and negative terminals of the battery modules may be connected in parallel to the inverter. Therefore, it is unnecessary to replace the inverter when the battery module is added or removed.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지모듈들 및 인버터의 전기적 연결은 와이어(wire) 또는 버스 바(bus-bar)에 의해 달성될 수 있다In one specific example, the electrical connections of the battery modules and the inverter can be achieved by a wire or a bus-bar
하나의 구체적인 예에서, 에너지 저장 시스템은 용량은 2 내지 85 kWh 일 수 있다. 상기 에너지 저장 시스템의 용량이 2 kWh 미만일 때에는 일반 가정에 필요로 하는 전력량을 제공하기에 용량이 부족할 수 있는 반면, 상기 에너지 저장 시스템의 용량이 85 kWh를 초과할 때에는 불필요한 에너지의 저장 용량을 포함하게 되어 설비비용을 높이고, 가정용 에너지 저장 시스템으로 부적합하므로 바람직하지 않다.In one specific example, the energy storage system may have a capacity of 2 to 85 kWh. When the capacity of the energy storage system is less than 2 kWh, the capacity may be insufficient to provide the amount of power required for a general household. On the other hand, when the capacity of the energy storage system exceeds 85 kWh, Which increases equipment cost and is not suitable for residential energy storage systems.
하나의 구체적인 예에서, 상기 리튬 이차 전지셀은 원통형 구조, 각형 구조, 또는 파우치형 구조일 수 있고, 상세하게는, 파우치형 구조의 전지셀일 수 있다. 상기 파우치형 구조의 전지셀은 전지팩 구성시 보다 컴팩트한 구조의 전지팩을 만들 수 있으므로 바람직하다.In one specific example, the lithium secondary battery cell may have a cylindrical structure, a prismatic structure, or a pouch structure, and more specifically, a battery cell of a pouch structure. The pouch-type battery cell is preferable because it can make a battery pack having a more compact structure than that of the battery pack.
본 발명은 또한, 상기 에너지 저장 시스템을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device comprising the energy storage system as a power source.
상기 디바이스는 가정용 전원장치, 공공시설 전원장치, 대형상점용 전원장치, 비상용 전원장치, 전산실 전원장치, 휴대용 전원장치, 의료설비 전원장치, 소화설비 전원장치, 경보설비 전원장치 또는 피난설비 전원장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The device can be used for household power supply, public utility power supply, large-sized shop power supply, emergency power supply, computer room power supply, portable power supply, medical equipment power supply, fire extinguishing equipment power supply, But the scope of application is not limited to these.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 배터리 인버터가 지원하는 전압대와 동작 전압 영역이 동일한 전지모듈과 크기를 가변적으로 변경할 수 있는 외장 케이스를 제공함으로써 필요한 전력량에 따라 에너지 저장 시스템의 전력용량을 용이하게 증대시킬 수 있고, 다수의 소용량 전지모듈들이 인버터에 병렬로 연결되어 있어, 설비 변경에 따른 인버터의 교체가 불필요하며, 기존의 납 축전지용 배터리 인버터의 활용이 가능한 이점이 있다.As described above, the energy storage system according to the present invention provides a battery module having the same voltage band and operating voltage range supported by the battery inverter, and an external case capable of changing the size variably, It is possible to easily increase the power capacity of the battery, and since a plurality of small capacity battery modules are connected in parallel to the inverter, it is not necessary to replace the inverter according to the equipment change, .
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 2개의 전지모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템을 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 4개의 전지모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템을 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 8개의 전지모듈을 포함하는 에너지 저장 시스템을 나타낸 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 2개의 전지모듈들이 랙에 장착된 구조를 나타낸 에너지 저장 시스템의 정면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 4개의 전지모듈들이 랙에 장착된 구조를 나타낸 에너지 저장 시스템의 정면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 4개의 전지모듈들이 랙에 장착된 구조를 나타낸 에너지 저장 시스템의 사시도이다.1 is a schematic diagram illustrating an energy storage system including two battery modules in accordance with one embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram illustrating an energy storage system including four battery modules in accordance with one embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram illustrating an energy storage system including eight battery modules in accordance with one embodiment of the present invention;
4 is a front view of an energy storage system showing a structure in which two battery modules are mounted in a rack according to one embodiment of the present invention;
5 is a front view of an energy storage system showing a structure in which four battery modules are mounted in a rack according to one embodiment of the present invention;
6 is a perspective view of an energy storage system showing a structure in which four battery modules are mounted in a rack according to one embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1 내지 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 둘 이상의 전지모듈들, 전기적 연결구조, 및 그 밖의 구성요소들을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.1 to 3 are schematic views illustrating two or more battery modules, an electrical connection structure, and other components of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 2개의 전지모듈들(110)이 내장된 에너지 저장 시스템(100)이 모식적으로 도시되어 있다.In particular, FIG. 1 schematically illustrates an
도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템(100)은 전지모듈들(110), 인버터(120), DC 배전박스(150), 및 와이어(140)를 포함하는 것으로 구성되어 있다. 구체적으로, 전지모듈들(110)의 양극단자(111)는 DC 배전박스(150)를 거쳐 인버터(120)의 양극단자(121)에 연결되고, 전지모듈들(110)의 음극단자(112)는 DC 배전박스(150)를 거쳐 인버터(120)의 음극단자(122)에 연결되어 있으며, 전지모듈들(110)은 외장 케이스(130)에 내장되어 있다.Referring to FIG. 1, an
전지모듈들(110) 간사이 및 DC 전지모듈(110), DC 배전박스(150), 및 인버터(120) 간의 전기적 연결은 와이어(140)로 용이하게 달성될 수 있다.Electrical connection between the
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 4개의 전지모듈들(210)이 내장된 에너지 저장 시스템(200)이 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 2 schematically illustrates an
도 2를 참조하면, 에너지 저장 시스템(200)은 용량 증대가 용이하도록 크기가 가변되는 구조의 외장 케이스(230)를 포함하고 있고, 외장 케이스 (230)에 수납된 4개의 전지모듈들(210)은 상호 인접하여 수직 배열된 상태로 와이어(240)에 의해 병렬 연결되어 있으며, 외장 케이스(230)의 외부에 배치된 DC 배전박스(250)는 전지모듈들(210)과 인버터(220) 사이에서 배치되어 있다.Referring to FIG. 2, the
또한, 외장 케이스(230)의 외부에 배치된 인버터(220)는 하나의 전지모듈(210)의 동작 전압 영역과 동일한 전압대를 지원하는 납축 전지용 배터리 인버터(220)로서 와이어(240)에 의해 연결되어 있다.The
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 8개의 전지모듈들(310)이 내장된 에너지 저장 시스템(300)이 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 3 schematically illustrates an
도 3을 참조하면, 에너지 저장 시스템(300)은 도 2의 외장 케이스(230)보다 크기가 커진 외장 케이스(330)로 구성되어 있고, 8개의 전지모듈들(310)은 와이어(340)를 이용하여 서로 전기적으로 병렬 연결되어 있으며, 외장 케이스(330)의 최하층에 배치된 인버터(320)와 그에 인접한 DC 배전박스(350) 및 전지모듈(311) 역시 와이어(340)를 이용하여 전기적으로 병렬 연결되어 있다.3, the
도 3의 외장 케이스(330)에는 인버터(320) 및 DC 배전박스(350)가 내장된 형태는 공간을 효과적으로 활용할 수 있고, 설치작업을 간편하게 할 수 있는 이점이 있다.In the case where the
도 4 내지 6에는 외장 케이스가 랙인 에너지 저장 시스템이 모식적으로 도시되어 있다. 4 to 6 schematically show an energy storage system in which the outer case is a rack.
구체적으로, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 2개의 전지모듈(430)들이 랙(401)에 장착된 구조를 나타낸 정면도이다.4 is a front view showing a structure in which two
도 4를 참조하면, 다수의 전지모듈들(430)은 랙(401) 내부에 형성된 수납부에 수납되어 있다.Referring to FIG. 4, a plurality of
도 4에서는 설명의 편의를 위해, 랙(401)의 내부에 형성된 하나의 수납부를 점선으로 표현하였다.In Fig. 4, for convenience of explanation, one receiving portion formed inside the
랙(401)의 내부에는 소정의 이격 거리마다 바(bar) 형태의 수납부재들(410, 411, 412, 413)이 전지모듈들(430)의 좌우의 양 끝단을 거치할 수 있도록 소정의 두께로 랙(401)의 측벽 양단에 설치되어 있다.411 and 412 and 413 in the form of a bar are arranged at predetermined distances in the inside of the
수납부재들(410, 411, 412, 413)의 말단에는 전지모듈(430)들을 수납하여 고정할 수 있도록, 수직방향으로 소정의 크기로 돌출된 체결 돌기들(420, 421, 422, 423)이 형성되어 있다.At the ends of the
랙(401)은 용이하게 시스템(400)의 전지용량을 증대 또는 축소할 수 있도록 각각의 인버터(450) 또는 전지모듈들의 수납부가 분리될 수 있어 하나의 전지모듈(430)을 수납할 수 있는 프레임 셋트(460)를 인버터(450)의 수납부와 최상단 전지모듈(430)의 수납부 사이에 추가로 적층할 수 있는 구조를 포함하고 있다. 따라서, 랙(401)은 필요한 전력량의 따라서 크기를 증대 시키거나 축소시킬 수 있는 구조로 이루어져 있다.The
한편, 인버터(450)는 랙(401)의 최하층에 배치되고, 전지모듈(430)들 중 가장 하단에 위치한 전지모듈(430)과 전기적으로 병렬 연결되어 있다.The
구체적으로, 전지모듈(430)의 양극 단자(431)는 인버터(450)의 양극 단자(451)에 와이어(440)를 이용하여 전기적으로 연결되어 있고, 전지모듈(430)의 음극 단자(432)는 인버터(450)의 음극 단자(452)에 와이어(440)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.Specifically, the
최하단의 전지모듈(430)과 인버터(450)의 사이에는 DC 배전박스(도시하지 않음)가 장착되어 있을 수 있음은 물론이다.It goes without saying that a DC distribution box (not shown) may be installed between the
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 4개의 전지모듈(530)들이 랙(501)에 장착된 구조를 나타낸 정면도이다.5 is a front view showing a structure in which four
도 5를 참조하면, 에너지 저장 시스템(500)은 도 4의 랙(401)에서 2개의 프레임 셋트(560)를 추가하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
랙(401)에는 4개의 전지모듈들(530)이 각각의 수납부에 수납되어 있고, 최하층의 수납부에는 하나의 인버터(550)가 수납되어 있다.In the
랙(501) 내부에는 소정의 이격 거리마다 수납부재(510, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519)가 형성되어 있고, 수납부재(510, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, 519)의 말단에는 전지모듈들(530)을 수납하여 고정할 수 있도록, 수직방향으로 소정의 크기로 돌출된 체결 돌기들(520, 521, 522, 523, 524, 525, 526, 527, 528, 529)이 형성되어 있다. 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517, 518, and 519 are formed in the
도 6는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈(530)들이 랙(501)에 장착되는 구조를 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a structure in which
도 5와 6을 함께 참조하면, 랙(501)은 랙의 주축이 되는 프레임들(570, 571, 572), 랙(501)의 상층을 감싸는 루프(580), 및 하층의 기저부(590)로 구성되어 있고, 일부 프레임들(570, 572)에는 전지모듈(530)에서 발생되는 열의 방출을 돕기 위해, 다수의 관통구(573)가 형성되어 있다.5 and 6, the
수납부재들(510, 515)은 바(bar) 형태로 형성되어 있어 수납부재들(510, 515)과 프레임(572)로 둘러 쌓인 중앙부(530)는 전지모듈의 발열 효과를 위해 공기 이동이 가능하도록 개방된 형태가 가능하다.The
간소한 표현을 위해, 도 4 내지 도6의 DC 배전박스는 생략된 상태로 간략하게 도시되어 있다.
For simplicity, the DC distribution boxes of FIGS. 4-6 are shown in simplified form in an abbreviated form.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (16)
상기 단위셀을 하나 이상 포함하고 있는 둘 이상의 전지모듈들;
상기 전지모듈들에 병렬 연결되어 있는 인버터; 및
상기 전지모듈들을 내부에 수납하고, 인버터를 내부에 수납하거나 외부에 장착하는 외장 케이스;
를 포함하고 있고,
상기 외장 케이스는 내부에 수납하는 전지모듈들의 개수에 따라 크기가 가변되는 구조이며,
상기 외장케이스는 전지모듈들이 수납되는 수납부를 포함하고 있고, 상기 외장 케이스는 전지모듈을 수직방향으로 적층하는 구조이며,
상기 외장 케이스는 프레임(frame)과 선반들로 구성되어 있는 랙(rack)이고, 상기 랙은, 시스템의 전지용량을 증대 또는 축소할 수 있도록 각각의 수납부가 분리될 수 있는 구조를 포함하고 있으며, 상기 전지모듈을 수납할 수 있는 프레임 셋트를 인버터의 수납부와 최상단 전지모듈의 수납부 사이에 추가로 적층할 수 있는 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.1. An energy storage system comprising rechargeable lithium secondary battery cells or unit modules as unit cells,
Two or more battery modules including at least one unit cell;
An inverter connected in parallel to the battery modules; And
An external case for accommodating the battery modules therein and for accommodating or mounting the inverter therein;
And,
The outer case is configured to vary in size according to the number of battery modules housed therein.
The external case includes a housing portion in which the battery modules are housed, and the external case has a structure in which the battery modules are stacked in the vertical direction,
The external case is a rack formed of a frame and shelves. The rack includes a structure in which each storage unit can be separated so as to increase or decrease the battery capacity of the system. And a structure capable of further stacking a frame set capable of accommodating the battery module between the storage portion of the inverter and the storage portion of the uppermost battery module.
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