KR101568276B1 - 배터리 랙 조립체 - Google Patents

Abstract

배터리 랙 조립체가 개시된다. 본 발명의 배터리 랙 조립체는, 다수개의 배터리 모듈들을 연직방향으로 간격을 유지하여 다단으로 수납하기 위한 배터리 랙 조립체로서, 연직방향으로 길고 사각형으로 형성되며 하부 영역에는 상기 각 배터리 모듈들과 전기적으로 연결된 제어장치가 설치되는 내부공간을 형성하도록 각각 배치되어 결합되는 수직 및 수평 메인 프레임들 및 수평 측면 프레임들과, 상기 배터리 모듈들이 슬라이딩되어 수납되는 다수개의 수납공간들이 다단으로 형성되도록 양쪽의 상기 수직 메인 프레임들에 각각 설치되는 수납수단과, 상기 내부공간의 전방부와 후방부를 각각 개폐하도록 전방부 쪽의 수직 메인 프레임과 후방부 쪽의 수직 메인 프레임에 각각 설치되는 전방도어 및 후방도어와, 상기 내부공간의 양쪽 측면부를 각각 커버하도록 각 수직 메인 프레임의 측면에 결합되는 측판들을 포함하고, 상기 전방도어와 후방도어가 설치되는 수직 메인 프레임 및 수평 메인 프레임에는, 상기 전방도어 및 후방도어가 수직 메인 프레임과 수평 메인 프레임의 표면으로 돌출되지 않도록 삽입되어 안착되는 안착부가 단이지게 형성되며, 상기 수납수단은, 상기 수직 메인 프레임들 중에서 양쪽의 전,후방쪽 수직 메인 프레임들에 서로 마주보도록 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 연직방향으로 간격을 유지하여 각각 배치되는 지지 브라켓들; 상기 지지 브라켓들의 양쪽 영역에 수직상태를 유지하여 결합되는 각각 연결 프레임들; 및 상기 배터리 모듈의 양쪽 저면에 안착되는 수납단을 각각 구비하고, 상기 각 수납단이 서로 같은 높이에서 서로 마주보도록 배치되며, 상기 연결 프레임들에 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 소정의 간격을 유지하여 다단으로 결합되어 상기 수납공간들을 각각 형성하는 다수개의 수납 브라켓들로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 배터리 모듈들을 다층으로 수납할 수 있음으로써, 다수개의 배터리 모듈을 집약적으로 수납할 수 있고, 구조가 단순하고 견고하며, 용접이 아닌 볼트나 리벳 및 끼움 방식으로 조립할 있음으로써, 조립이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

배터리 랙 조립체{BATTERY RACKING ASSEMBLY}

본 발명은 배터리 랙 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 모듈을 수납하기 위한 랙 조립체를 용이하게 조립할 수 있고, 각 배터리 모듈들을 다단으로 수납하여 대용량의 전기에너지를 저장할 수 있는 배터리 랙 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 거치용 배터리(stationary battery)는 특히 부동(float)용, 즉 전력 부족시에 비상 전력용으로 고안되었다. 거치용 배터리는 일정하게 미리 셋팅된 전압에서 부동(floating)함으로써 보통 완전 충전 상태에서 언제든 사용할 수 있도록 유지된다. 거치용 배터리는 통신분야, 유틸리티, 상업용 건물의 비상등 및 무정전 전원 장치(uninterruptible power supplies)를 위한 비상용 또는 작동 전원으로 사용된다.

무정전 전원 장치는 컴퓨터와 통신망을 백업(back-up)하는 시스템이다. 밀폐형 납-산 전지 및/또는 배터리는 전력원을 포함할 수 있다. 무정전 전력원은 정전같은, 주 전력원에 갑작스런 중단이 생길 때 순차적으로 컴퓨터를 끌 수 있도록 하고 통신망에 백업 전력을 공급한다.

전력 요구량이 상당한 산업 설비에 사용되는 밀폐형 납-산 거치용 전지 및/또는 배터리는 일반적으로 원하는 용량과 전력 요구량에 맞는 배터리를 만들기 위해 서로 연결된 수 개 내지 수많은 밀폐형 납-산 전지로 구성된다. 원하는 용량과 전력 요구량에 맞는 배터리를 만들기 위해, 각각의 밀폐형 납-산 전지는 직렬로, 병렬로, 또는 직렬과 병렬의 적당한 조합으로 연결될 수 있다. 외부 연결은 일반적으로 각각의 전지의 음극과 양극 간에 이루어진다.

그리고 공간적인 제약 때문에, 이들 대용량 전지들은 공간 요건을 최소화하기 위해 랙이나, 캐비넷, 또는 그와 유사한 것에 수납된다.

한 예로서, 대한민국등록특허 제10-1264338호(공고일 : 2013.05.14)에는 랙 하우징 조립체 및 이를 구비한 전기저장장치가 개시되어 있다. 이러한 전기저장장치는, 나란히 배열된 배터리 트레이들과, 배터리 트레이들과 대응하는 위치에 형성된 제1 개구부들을 구비하는 제1 덕트와, 배터리 트레이들과 대응하는 위치에 형성된 제2 개구부들을 구비하는 제2 덕트와, 강제적으로 외기를 제1 덕트의 내부로 유입시키는 공기유입부재, 및 제2 덕트 내부의 공기를 강제적으로 외부로 배출시키는 공기배출부재를 포함하여 구성된 것이다.

그러나 이러한 전기저장장치는 배터리 모듈들이 집약적으로 수납될 수 없었기 때문에 부피가 커졌고, 따라서 넓은 공간을 필요로 하는 문제점 있었다.

다른 예로서, 대한민국등록특허 제10-1255243호(공고일 : 2013.04.16)호에는 랙 하우징 조립체 및 이를 구비한 전력저장장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 전력저장장치의 랙 하우징 조립체는 구조적으로 견고하지 못하였고, 내부를 외부와 차폐시킬 수 없는 구조였기 때문에 외부 이물질로부터 쉽게 오염되는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허 제10-1264338호(공고일 : 2013.05.14) 대한민국등록특허 제10-1255243호(공고일 : 2013.04.16)

본 발명의 목적은, 배터리 모듈들을 집약적으로 수납할 수 있고, 구조가 단순하고 견고하며, 조립이 용이한 배터리 랙 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 다수의 배터리 모듈들을 집약적으로 수납하고 서로 전기적으로 연결하고 제어하여 비상시에 비상전원으로 사용할 수 있는 전기에너지 저장장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 다수개의 배터리 모듈들을 연직방향으로 간격을 유지하여 다단으로 수납하기 위한 배터리 랙 조립체로서, 연직방향으로 길고 사각형으로 형성되며 하부 영역에는 상기 각 배터리 모듈들과 전기적으로 연결된 제어장치가 설치되는 내부공간을 형성하도록 각각 배치되어 결합되는 수직 및 수평 메인 프레임들 및 수평 측면 프레임들과, 상기 배터리 모듈들이 슬라이딩되어 수납되는 다수개의 수납공간들이 다단으로 형성되도록 양쪽의 상기 수직 메인 프레임들에 각각 설치되는 수납수단과, 상기 내부공간의 전방부와 후방부를 각각 개폐하도록 전방부 쪽의 수직 메인 프레임과 후방부 쪽의 수직 메인 프레임에 각각 설치되는 전방도어 및 후방도어와, 상기 내부공간의 양쪽 측면부를 각각 커버하도록 각 수직 메인 프레임의 측면에 결합되는 측판들을 포함하고, 상기 전방도어와 후방도어가 설치되는 수직 메인 프레임 및 수평 메인 프레임에는, 상기 전방도어 및 후방도어가 수직 메인 프레임과 수평 메인 프레임의 표면으로 돌출되지 않도록 삽입되어 안착되는 안착부가 단이지게 형성되며, 상기 수납수단은, 상기 수직 메인 프레임들 중에서 양쪽의 전,후방쪽 수직 메인 프레임들에 서로 마주보도록 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 연직방향으로 간격을 유지하여 각각 배치되는 지지 브라켓들; 상기 지지 브라켓들의 양쪽 영역에 수직상태를 유지하여 결합되는 각각 연결 프레임들; 및 상기 배터리 모듈의 양쪽 저면에 안착되는 수납단을 각각 구비하고, 상기 각 수납단이 서로 같은 높이에서 서로 마주보도록 배치되며, 상기 연결 프레임들에 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 소정의 간격을 유지하여 다단으로 결합되어 상기 수납공간들을 각각 형성하는 다수개의 수납 브라켓들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 랙 조립체에 의해 달성된다.

상기 안착부가 형성된 수직 메인 프레임과 수평 메인 프레임은, 상기 안착부가 길이방향으로 길게 형성되고 강성을 갖도록 중공형으로 다중 절곡되어 형성되며, 일면에는 오목한 설치홈이 길이방향으로 길게 형성되고, 상기 설치홈에는 상기 측판들이 설치되기 위한 다수개의 제1 관통공들이 천공되며, 상기 설치홈에 대향되는 영역에는 길이방향으로 긴 개구부를 형성하는 양단부에는 상기 전방도어 및 후방도어가 설치되기 위한 다수개의 제2 관통공들이 각각 천공되고, 상기 수평 측면 프레임은, 중공의 사각 형상으로 형성되도록 다단으로 절곡되고, 길이방향으로 긴 개구부를 형성하는 양단부에 다수개의 제3 관통공들이 각각 천공될 수 있다.

상기 수직 메인 프레임들과 수평 메인 프레임 및 수평 측면 프레임들은, 3방향 코너 연결구에 의해 연결되되, 상기 코너 연결구는, 상기 수직 메인 프레임의 단부로 삽입되도록 수직방향으로 돌출되는 제1 삽입단; 상기 제1 삽입단과 직각을 유지하여 상기 수평 메인 프레임의 단부에 삽입되도록 수평방향으로 돌출되는 제2 삽입단; 및 상기 제1,2 삽입단과 직각을 유지하고 상기 내부공간의 측면부 상측에 배치되는 상기 수평 측면 프레임의 단부에 삽입되도록 수평방향으로 돌출되는 제3 삽입단으로 이루어지고, 상기 수직 메인 프레임들과 수평 메인 프레임 및 수평 측면 프레임들의 단부에 상기 제1,2,3 삽입단들이 각각 삽입된 상태에서 볼트로 체결되어 서로 결합될 수 있다.

상기 코너 연결구의 상면에는, 리프트용 결합볼트가 체결되어 마련될 수 있다.

상기 수납수단의 연결 프레임은, 일면 양쪽에 걸림공과 체결공이 쌍을 이루어 길이방향으로 연이어 형성되고, 상기 수납 브라켓은, 상기 걸림공에 삽입되어 걸리는 걸림편이 상기 걸림공에 대응되는 위치에 각각 절곡되어 형성되고, 상기 체결공에 대응되는 위치에는 볼트 또는 리벳이 관통하기 위한 나사공들이 각각 형성되어, 상기 걸림편들이 상기 걸림공들에 삽입되어 걸리고, 상기 나사공과 체결공을 관통하는 볼트 또는 리벳에 의해 상기 연결 프레임에 결합될 수 있다.

상기 수직 메인 프레임의 제2 관통공에는, 전방도어 및 후방도어가 설치되기 위한 힌지부재가 설치되되, 상기 힌지부재는, 일단이 볼트에 의해 상기 제2 관통공에 결합되고, 상기 일단에서 절곡 연장된 타단에는 힌지핀 연결부가 형성되며, 상기 전방도어 및 후방도어의 내측면에는 상기 힌지핀 연결부와 힌지핀으로 연결되기 결합되기 위한 힌지편이 마련될 수 있다.

상기 수직 메인 프레임들과 수평 메인 프레임 및 수평 측면 프레임들은, 3방향 코너 연결구에 의해 연결되되, 상기 코너 연결구는, 상기 수직 메인 프레임의 제2 관통공에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제1 위치결정돌기들이 돌출 형성되고, 상기 제1 위치결정돌기가 제2 관통공에 삽입된 상태에서 상기 수직 메인 프레임이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제1 결합부; 상기 제1 결합부와 같은 평면상의 일측에 위치하고, 상기 수평 메인 프레임의 제2 관통공에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제2 위치결정돌기들이 돌출 형성되고, 상기 제2 위치결정돌기들이 제2 관통공에 삽입된 상태에서 상기 수평 메인 프레임이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제2 결합부; 및 상기 제1,2 결합부와 직각을 유지하도록 지지판에 의해 상기 제1,2 결합부와 결합되고, 일면에는 상기 제3 관통공에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제3 위치결정돌기들이 돌출 형성되고, 상기 제3 위치결정돌기들이 제3 관통공에 삽입된 상태에서 상기 수평 측면 프레임이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제3 결합부를 포함할 수 있다.

상기 제1,2,3 위치결정돌기들은, 복수개로 이루어지고, 상기 제2,3 관통공의 형성 간격과 같은 간격으로 돌출 형성되며, 상기 제2,3 관통공에 간섭없이 삽입되도록 반구형으로 만곡지게 형성될 수 있다.

상기 측판들은 측판 설치 프레임들에 의해 상기 수직 메인 프레임에 결합되되, 상기 측판 설치 프레임은, 일단이 상기 제1 관통공에 결합되고, 타단은 상기 측판에 결합되며, 일단과 타단 사이에는 다중 절곡 연결부가 형성될 수 있다.

상기 수직 메인 프레임의 하부 영역에는, 상기 제어장치가 설치되는 내부공간의 하부 영역을 개폐하기 위한 제어장치용 도어가 설치될 수 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 배터리 랙 조립체; 상기 배터리 랙 조립체에 다층으로 마련된 수납공간에 슬라이딩되어 수납되고, 전기에너지를 저장하기 위한 배터리 모듈들; 및 상기 내부공간의 하부 영역에 슬라이딩되어 수납되고, 상기 배터리 랙 조립체의 내부공간 후방쪽에서 상기 각 배터리 모듈들과 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 모듈들에 저장된 전기에너지를 제어하고, 외부로부터 전기에너지 출력 요청이 있을 경우에, 전기에너지를 외부로 출력하기 위한 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 저장장치에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 배터리 모듈들을 다층으로 수납할 수 있음으로써, 다수개의 배터리 모듈을 집약적으로 수납할 수 있고, 구조가 단순하고 견고하며, 용접이 아닌 볼트나 리벳 및 끼움 방식으로 조립할 있음으로써, 조립이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 배터리 모듈들이 상,하부 개방된 구조의 수납공간에 수납되므로, 배터리 모듈로부터 발생하는 열이나 가스 등의 배출이 용이하게 이루어질 수 있으며, 부품수를 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 배터리 랙 조립체의 전방부에 후방부에 도어들이 마련됨으로써 수납된 배터리 모듈들의 교체 작업 및 정비 작업이 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 전기에너지를 저장하도록 된 다수의 배터리 모듈들이 배터리 랙 조립체에 집약적으로 수납되고, 각각의 배터리 모듈들은 제어장치와 전기적으로 연결됨으로써, 배터리 모듈에 저장된 전기에너지를 비상시에 비상전원으로 사용할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 랙 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 랙 조립체의 코너 연결구를 도시한 일부확대 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 랙 조립체의 수납수단을 도시한 일부확대 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 코너 연결구의 다른 실시예를 도시한 일부확대 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 배터리 랙 조립체를 도시한 결합상태 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 배터리 랙 조립체의 평단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 배터리 랙 조립체의 정단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 배터리 랙 조립체를 갖는 전기에너지 저장장치를 도시한 사시도이다.
도 9a,9b는 도 8에 도시된 전기에너지 저장장치의 각 배터리 모듈들과 제어장치의 전기적 연결을 도시한 회로도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 배터리 랙 조립체를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 랙 조립체의 코너 연결구를 도시한 일부확대 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 배터리 랙 조립체의 수납수단을 도시한 일부확대 사시도이다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 랙 조립체(10)는, 다수개의 배터리 모듈(100)들을 연직방향으로 간격을 유지하여 다단으로 수납하되 집약적으로 수납할 수 있도록 하고, 조립체(10)의 조립시에 용접 작업을 하지 않아도 되는 구조를 제공하기 위한 것으로, 연직방향으로 길고 사각형으로 형성되며 하부 영역에는 각 배터리 모듈(100)들과 전기적으로 연결된 제어장치(200)가 설치되는 내부공간(S)을 형성하도록 각각 배치되어 결합되는 수직 및 수평 메인 프레임(20,30)들 및 수평 측면 프레임(40)들과, 배터리 모듈(100)들이 슬라이딩되어 수납되는 다수개의 수납공간(S1)들이 다단으로 형성되도록 양쪽의 수직 메인 프레임(20)들에 각각 설치되는 수납수단(50)과, 내부공간(S)의 전방부와 후방부를 각각 개폐하도록 전방부 쪽의 수직 메인 프레임(20A)과 후방부 쪽의 수직 메인 프레임(20B)에 각각 설치되는 전방도어(60A) 및 후방도어(60B)와, 내부공간(S)의 양쪽 측면부를 각각 커버하도록 각 수직 메인 프레임(20A,20B)의 측면에 결합되는 측판(70)들을 포함한다.

아래에서는 각 구성요소를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

수직 및 수평 메인 프레임(20,30)들과 수평 측면 프레임(40)들은 조립체(10)의 내부에 사각형의 내부공간(S)이 형성되도록 골조 역할을 하는 것으로, 수직 메인 프레임(20)은 4개로 이루어져, 전방도어(60A)가 설치되는 전방부 양쪽에 각각 배치되는 전방부 쪽 수직 메인 프레임(20A)들과 후방도어(60B)가 설치되는 후방부 양쪽에 각각 설치되는 후방부 쪽 수직 메인 프레임(20B)로 이루어진다.

이러한 수직 메인 프레임(20)은, 소정두께의 철판이 롤포밍에 의해 횡강성 및 종강성을 갖도록 다중 절곡되어 다각형의 중공관 형상을 갖는 것으로, 길이방향 한쪽에 안착부(22)가 길이방향으로 길게 형성되고, 일면에는 오목한 설치홈(24)이 길이방향으로 길게 형성된다. 그리고 설치홈(24)에는 측판(70)들이 설치되기 위한 다수개의 제1 관통공(26)들이 등간격으로 연이어 천공되며, 설치홈(24)에 대향되는 영역에는 길이방향으로 긴 개구부(28)를 형성하는 양단부에는 전방도어(60A) 및 후방도어(60B)가 설치되기 위한 다수개의 제2 관통공(29)들이 등간격으로 연이어 천공된 구조를 갖는다. 이러한 수직 메인 프레임(20)은 안착부(22)가 전방부 쪽과 후방부 쪽을 향하도록 설치된다. 제1,2 관통공(26,29)은 볼트나 리벳이 관통되기 위한 것으로, 볼트가 관통되어 너트에 체결될 수 있다.

그리고, 제1,2 관통공(26,29)의 근접한 영역, 즉 제1,2 관통공(26,29)들 사이에 맞춤공(26A,29A)이 각각 형성될 수 있다. 이 맞춤공(26A,29A)은 제1,2 관통공(26,29)보다 작은 크기로 형성되는 것으로, 장착되는 부품의 맞춤핀(도시되지 않음)이 삽입되어 가 결합이나, 위치결정을 위한 목적으로 사용될 수 있다.

수평 메인 프레임(30)은, 전술한 수직 메인 프레임(20)과 같은 구조 및 형상을 갖는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 각 수평 메인 프레임(30)은 물론, 하부 수평 프레임(30A)도 같은 형상으로 형성되어 서로 대칭되도록 배치된다.

전술한 수직 메인 프레임(20)과 수평 메인 프레임(30)의 안착부(22)는, 표면에서 내측 방향으로 단차지게 형성된 것으로, 이는 전방도어(60A)나 후방도어(60B)가 삽입 안착되어 수직 메인 프레임(20)이나 수평 메인 프레임(30), 하부 수평 프레임(30A)의 전방 및 후방 표면으로 돌출되지 않도록 하여, 미관을 수려하게 함은 물론, 타 제품이나 작업자의 옷깃에 간섭되지 않도록 하기 위한 것이다.

수평 측면 프레임(40)은, 중공의 사각 형상으로 형성되도록 다단으로 절곡되고, 길이방향으로 긴 개구부를 형성하는 양단부에 다수개의 제3 관통공(42)들이 각각 천공된다. 이 수평 측면 프레임(40)은, 수직 메인 프레임(20)의 설치홈(24)과 같은 형상의 설치홈 및 관통공이 형성된다. 그리고 수평 측면 프레임(40)의 길이방향 다른 면에도 다수개의 관통공이 등간격으로 형성된다. 이러한 관통공들은 다양한 구성요소들을 결합시킬 때, 볼트 등이 관통 체결되기 위한 것이다. 물론, 수직 메인 프레임(20)이나 수평 메인 프레임(30), 하부 수평 프레임(30A)들에도 형성된다.

수직 메인 프레임(20)들과 수평 메인 프레임(30) 및 수평 측면 프레임(40)들은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 3방향 코너 연결구(80)에 의해 연결된다. 코너 연결구(80)는, 수직 메인 프레임(20)의 단부 내측으로 삽입되도록 수직방향으로 돌출되는 제1 삽입단(82)과, 제1 삽입단(82)과 직각을 유지하여 수평 메인 프레임(30)의 단부 내측으로 삽입되도록 수평방향으로 돌출되는 제2 삽입단(84)과, 제1,2 삽입단(82,84)과 직각을 유지하고 내부공간(S)의 측면부 상측에 배치되는 수평 측면 프레임(40)의 단부 내측으로 삽입되도록 수평방향으로 돌출되는 제3 삽입단(86)으로 이루어진다. 그리고 수직 메인 프레임(20)들과 수평 메인 프레임(30) 및 수평 측면 프레임(40)들의 단부 내측으로 제1,2,3 삽입단(82,84,86)들이 각각 삽입된 상태에서 볼트로 체결되어 코너 연결구(80)를 통하여 서로 결합되는 것이다.

이때, 수직 메인 프레임(20)들과 수평 메인 프레임(30) 및 수평 측면 프레임(40)들은 중공형 구조로 형성되므로, 제1,2,3 삽입단(82,84,86)들이 삽입될 수 있는 것이다.

그리고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 코너 연결구(80)의 상면에는, 리프트용 결합볼트(88)가 체결되어 마련된다. 이 결합볼트(88)는 원형고리를 구비한 볼트로, 리프트 장치의 후크나 로프가 걸리기 위한 구조를 갖는 것이다.

한편, 도 4는 도 1에 도시된 코너 연결구의 다른 실시예를 도시한 일부확대 사시도로서, 다른 실시예에 따른 코너 연결구(80)는, 수직 메인 프레임(20)들과 수평 메인 프레임(30) 및 수평 측면 프레임(40)들의 단부를 각각 직각방향으로 연결하기 위한 것으로, 수직 메인 프레임(20)의 제2 관통공(29)에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제1 위치결정돌기(81A)들이 돌출 형성되고, 제1 위치결정돌기(81A)가 제2 관통공(29)에 삽입된 상태에서 수직 메인 프레임(20)이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제1 결합부(81)와, 제1 결합부(81)와 같은 평면상의 일측에 위치하고, 수평 메인 프레임(30)의 제2 관통공(29)에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제2 위치결정돌기(83A)들이 돌출 형성되고, 제2 위치결정돌기(83A)들이 제2 관통공(29)에 삽입된 상태에서 수평 메인 프레임(30)이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제2 결합부(83)와, 제1,2 결합부(81,83)와 직각을 유지하도록 지지판(87)에 의해 제1,2 결합부(81,83)와 결합되고, 일면에는 제3 관통공(42)에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제3 위치결정돌기(85A)들이 돌출 형성되고, 제3 위치결정돌기(85A)들이 제3 관통공(42)에 삽입된 상태에서 수평 측면 프레임(40)이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제3 결합부(85)를 포함하여 구성된다.

이때, 제1,2,3 위치결정돌기(81A,83A,85A)들은 복수개로 이루어지고, 제2,3 관통공(29,42)의 형성 간격과 같은 간격으로 돌출 형성되며, 제2,3 관통공(29,42)D의 입구에 간섭없이 삽입되도록 반구형으로 만곡지게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 수직 메인 프레임(20)들과 수평 메인 프레임(30)은 도 1 및 도 2 등에 안착부(22)가 구비되지 않은 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다.

수납수단(50)은, 배터리 모듈(100)들이 슬라이딩되어 수납되는 다수개의 수납공간(S1)들이 다단으로 형성되도록 양쪽의 수직 메인 프레임(20)들에 각각 설치되는 것으로, 수직 메인 프레임(20)들 중에서 양쪽의 전,후방쪽 수직 메인 프레임(20A,20B)들에 서로 마주보도록 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 연직방향으로 간격을 유지하여 각각 배치되는 지지 브라켓(52)들과, 각 지지 브라켓(52)들의 양쪽 영역에 수직상태를 유지하여 결합되는 각각 연결 프레임(54)들과, 배터리 모듈(100)의 양쪽 저면에 안착되는 수납단(56A)을 각각 구비하고, 각 수납단(56A)이 서로 같은 높이에서 서로 마주보도록 배치되며, 연결 프레임(54)들에 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 소정의 간격을 유지하여 다단으로 결합되어 수납공간(S1)들을 각각 형성하는 다수개의 수납 브라켓(로 이루어진다.

이러한 수납수단(50)은 지지 프레임(52)과 연결 프레임(54) 그리고 수납 브라켓(56)이 쌍을 이루어 서로 마주보는 방향에 대칭되도록 전,후방 측 수직 메인 프레임(20A,20B)에 설치되므로, 각 수납단(56A) 사이에 배터리 모듈(100)이 수평 방향으로 슬라이딩되어 수납되는 수납공간(S1)들이 연직 방향으로 연이어 형성될 수 있다.

이때, 수납수단(50)의 연결 프레임(54)들은, 일면 양쪽에 걸림공(54A)과 체결공(54B)이 쌍을 이루어 길이방향으로 연이어 형성되고, 수납 브라켓(56)에는 걸림공(54A)에 삽입되어 걸리는 걸림편(56D)이 걸림공(54A)에 대응되는 위치에 각각 절곡되어 형성되고, 체결공(54B)에 대응되는 위치에는 볼트 또는 리벳이 관통하기 위한 나사공(56B)들이 각각 형성된다. 이러한 구조는, 걸림편(56D)들이 걸림공(54A)들에 삽입되어 걸리고, 나사공(56B)과 체결공(54B)을 관통하는 볼트 또는 리벳에 의해 수납 브라켓(56)이 연결 프레임(54)에 분리 가능하게 결합되도록 하기 위한 것이다. 즉, 수납 브라켓(56)과 연결 프레임(54)은 끼움 및 체결구조로 결합되므로 조립 및 분해가 용이하게 이루어질 수 있게 되며, 부품이 손상되더라도 해당 부품만 용이하게 교체할 수 있게 된다.

전방도어(60A)와 후방도어(60B)는, 내부공간(S)의 전방부와 후방부를 각각 개폐하도록 전방부 쪽의 수직 메인 프레임(20A)과 후방부 쪽의 수직 메인 프레임(20B)에 각각 설치된다. 이와 같은 전방도어(60A)와 후방도어(60B)가 내부공간(S)을 개폐할 수 있도록 함으로써, 배터리 모듈(100)을 수납하는 작업이나, 수납된 배터리 모듈(100)의 배면에서 각 배터리 모듈(100)들을 결선하거나 제어장치(200)와 전기적으로 연결하는 작업 등이 용이하게 이루어질 수 있다.

각 측판(70)들은, 각 프레임(20,30,40)들에 의해 형성된 내부공간(S)의 양 측부를 커버하기 위한 것으로, 측판 설치 프레임(72)들에 의해 수직 메인 프레임(20A,20B)에 결합되되, 측판 설치 프레임(72)은, 일단이 제1 관통공(26)에 결합되고, 타단은 측판(70)에 결합되며, 일단과 타단 사이에는 다중 절곡 연결부(72A)가 형성된다. 이는 측판 설치 프레임(72)의 타단이 설치홈(24)에 안정적으로 삽입된 상태로 볼트 등에 의해 결합되기 위한 것이다.

전방부 쪽 수직 메인 프레임(20)들의 하부 영역에는, 제어장치(200)가 설치되는 내부공간(S)의 하부 영역을 개폐하기 위한 제어장치용 도어(60C)가 설치된다. 이 제어장치용 도어(60C)는 공간 구분부재(60D)에 의해 형성된 제어장치 설치공간을 개폐하기 위한 것으로, 별도의 잠금장치를 구비한다.

전방도어(60A), 후방도어(60B) 및 제어장치용 도어(60C)는, 힌지부재(62)에 의해 수직 메인 프레임(20A,20B)에 설치된다. 즉, 수직 메인 프레임(20A,20B))의 제2 관통공(29)에는, 전방도어(60A), 후방도어(60B), 제어장치용 도어(60C)가 설치되기 위한 힌지부재(62)가 설치되되, 힌지부재(62)는, 일단이 볼트에 의해 제2 관통공(29)에 결합되고, 일단에서 절곡 연장된 타단에는 힌지핀 연결부(64)가 형성되며, 전방도어(60A) 및 후방도어(60B), 제어장치용 도어(60C)의 내측면에는 힌지핀 연결부(64)와 힌지핀으로 연결되기 결합되기 위한 힌지편(66)이 구비된다.

그리고 내부공간(S)의 상부는 상부커버들에 의해 커버된다. 상부커버의 내측에는 다양한 전기장치들이 마련된다.

이와 같이 구성되어 조립된 배터리 랙 조립체(10)는, 양쪽의 수납단(56A)들에 의해 각각의 연직방향으로 다단계로 형성되는 다수개의 수납공간(S1)이 형성되므로, 모듈화 된 배터리 모듈(100)들을 집약적으로 수납할 수 있게 된다. 또한, 수납공간(S1)이 상,하부가 개방되어 있는 구조이기 때문에, 별도의 방열구조를 갖는 구획판이 불필요하게 된다.

그리고 수납공간(S1)을 형성하는 내부공간(S)이 전방도어(60A)와 후방도어(60B)에 의해 개폐되므로, 전방도어(60A)을 개방하여 배터리 모듈(100)들의 정비 및 교체 등이 용이하게 이루어질 수 있고, 또한 후방도어(60B)가 구비됨으로써, 각 배터리 모듈(100)들과 제어장치(200)를 전기적으로 연결하기 위한 작업이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

또한 수직 메인 프레임(20)들과 수평 메인 프레임(30) 및 수평 측면 프레임(40)을 포함하는 각 구성요소가 용접 결합이 아닌, 끼움 및 볼트 너트 체결구조로 결합됨으로써, 각 구성요소를 조립하는 작업이나 분해하여 교체 및 정비하는 작업이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다. 즉 배터리 랙 조립체(10)가 체결 조립구조로 구성됨으로써, 랙 조립체를 분해 조립하는 작업이나, 정비하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.

이와 같은 배터리 랙 조립체(10)를 갖는 전기에너지 저장장치는, 배터리 랙 조립체(10)의 수납공간(S1)들에 배터리 모듈(100)들이 각각 수납되고, 내부공간(S)의 하부에 형성된 공간에 제어장치(200)가 설치되며, 각 배터리 모듈(100)들이 전기적으로 제어장치(200)와 연결된 구조를 갖는다. 이때, 제어장치(200)와 배터리 모듈(100)들의 전기적 연결은 도 9a,9b에 도시된 바와 같이 연결된다.

그리고 배터리 랙 조립체(10)의 상부 영역에는 다수개의 냉각팬들이 설치되는 것이 바람직하다. 이 냉각팬들은 내부를 환기시킬 뿐만 아니라, 각 배터리 모듈(100)이나 제어장치(200)로부터 발생되는 열을 방열하기 위한 기능을 갖는다.

이와 같이, 각각의 배터리 모듈(100)들이 배터리 랙 조립체(10)에 마련된 수납공간(S1)들에 집약적으로 수납될 수 있고, 각 배터리 모듈(100)들은 전기적으로 제어장치(200)와 결속됨으로써, 대용량의 전기에너지를 저장할 수 있을 뿐만 아니라, 비상시에 저장된 전기에너지를 외부로 출력할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 배터리 랙 조립체 20 : 수직 메인 프레임
30 : 수평 메인 프레임 40 : 수평 측면 프레임
50 : 수납수단 60A : 전방도어
60B : 후방도어 60C : 제어장치용 도어
70 : 측판 80 : 코너 연결구
100 : 배터리 모듈 200 : 제어장치

Claims (11)

1. 다수개의 배터리 모듈들을 연직방향으로 간격을 유지하여 다단으로 수납하기 위한 배터리 랙 조립체로서,
   연직 방향으로 길고 사각형으로 형성되며 하부 영역에는 상기 각 배터리 모듈들과 전기적으로 연결된 제어장치가 설치되는 내부공간을 형성하도록 각각 배치되어 결합되는 수직 및 수평 메인 프레임들 및 수평 측면 프레임들과, 상기 배터리 모듈들이 슬라이딩되어 수납되는 다수개의 수납공간들이 다단으로 형성되도록 양쪽의 상기 수직 메인 프레임들에 각각 설치되는 수납수단과, 상기 내부공간의 전방부와 후방부를 각각 개폐하도록 전방부 쪽의 수직 메인 프레임과 후방부 쪽의 수직 메인 프레임에 각각 설치되는 전방도어 및 후방도어와, 상기 내부공간의 양쪽 측면부를 각각 커버하도록 각 수직 메인 프레임의 측면에 결합되는 측판들을 포함하고,
   상기 수직 메인 프레임과 수평 메인 프레임은,
   횡강성과 종강성을 갖도록 롤포밍에 의해 중공형으로 다중 절곡되어 형성되며, 길이방향 한쪽에는 상기 전방도어와 후방도어가 상기 수직 메인 프레임과 수평 메인 프레임의 표면으로 돌출되지 않도록 삽입되어 안착되기 위한 안착부가 단이지게 형성되고, 일면에는 상기 측판들이 설치되기 위한 다수개의 제1 관통공들이 천공되는 오목한 설치홈이 길이방향으로 길게 형성되며, 상기 설치홈에 대향되는 영역에는 길이방향으로 긴 개구부를 형성하는 양단부에 상기 전방도어 및 후방도어가 설치되기 위한 다수개의 제2 관통공들이 각각 천공되며, 상기 제1,2 관통공들 사이에는 장착되는 부품의 맞춤핀이 삽입되어 가 결합되거나 위치결정되기 위한 맞춤공이 형성되고,
   상기 수평 측면 프레임은,
   중공의 사각 형상으로 형성되도록 다단으로 절곡되고, 길이방향으로 긴 개구부를 형성하는 양단부에 다수개의 제3 관통공들이 각각 천공되며,
   상기 수직 메인 프레임의 제2 관통공에는,
   상기 전방도어 및 후방도어가 설치되기 위한 힌지부재가 설치되되, 상기 힌지부재는, 일단이 볼트에 의해 상기 제2 관통공에 결합되고, 상기 일단에서 절곡 연장된 타단에는 힌지핀 연결부가 형성되며, 상기 전방도어 및 후방도어의 내측면에는 상기 힌지핀 연결부와 힌지핀으로 연결되기 결합되기 위한 힌지편이 마련되고,
   상기 수직 메인 프레임의 하부 영역에는,
   공간 구분부재에 의해 내부공간의 하부 영역에 형성된 제어장치 설치공간을 개폐하기 위한 제어장치용 도어가 설치되고,
   상기 측판들은,
   측판 설치 프레임들에 의해 상기 수직 메인 프레임에 결합되되, 상기 측판 설치 프레임은, 일단이 상기 설치홈에 삽입되어 상기 제1 관통공을 통하여 볼트와 너트에 의해 결합되고, 타단은 상기 측판에 결합되며, 일단과 타단 사이에는 다중 절곡 연결부가 형성되며,
   상기 수납수단은,
   상기 수직 메인 프레임들 중에서 양쪽의 전,후방쪽 수직 메인 프레임들에 서로 마주보도록 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 연직방향으로 간격을 유지하여 각각 배치되는 지지 브라켓들; 상기 지지 브라켓들의 양쪽 영역에 수직상태를 유지하여 결합되는 각각 연결 프레임들; 및 상기 배터리 모듈의 양쪽 저면이 안착되는 수납단을 각각 구비하고, 상기 각 수납단이 서로 같은 높이에서 서로 마주보도록 배치되며, 상기 연결 프레임들에 수평상태를 유지하여 양단이 결합되되, 다수개가 소정의 간격을 유지하여 다단으로 결합되어 상기 수납공간들을 각각 형성하는 다수개의 수납 브라켓들로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
   배터리 랙 조립체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 수직 메인 프레임들과 수평 메인 프레임 및 수평 측면 프레임들은,
   3방향 코너 연결구에 의해 연결되되, 상기 코너 연결구는,
   상기 수직 메인 프레임의 단부로 삽입되도록 수직방향으로 돌출되는 제1 삽입단;
   상기 제1 삽입단과 직각을 유지하여 상기 수평 메인 프레임의 단부에 삽입되도록 수평방향으로 돌출되는 제2 삽입단; 및
   상기 제1,2 삽입단과 직각을 유지하고 상기 내부공간의 측면부 상측에 배치되는 상기 수평 측면 프레임의 단부에 삽입되도록 수평방향으로 돌출되는 제3 삽입단으로 이루어지고,
   상면에는 리프트용 결합볼트가 체결되어 마련되며,
   상기 수직 메인 프레임들과 수평 메인 프레임 및 수평 측면 프레임들의 단부에 상기 제1,2,3 삽입단들이 각각 삽입된 상태에서 볼트로 체결되어 서로 결합되는 것을 특징으로 하는,
   배터리 랙 조립체.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 수납수단의 연결 프레임은,
   일면 양쪽에 걸림공과 체결공이 쌍을 이루어 길이방향으로 연이어 형성되고,
   상기 수납 브라켓은,
   상기 걸림공에 삽입되어 걸리는 걸림편이 상기 걸림공에 대응되는 위치에 각각 절곡되어 형성되고, 상기 체결공에 대응되는 위치에는 볼트 또는 리벳이 관통하기 위한 나사공들이 각각 형성되어, 상기 걸림편들이 상기 걸림공들에 삽입되어 걸리고, 상기 나사공과 체결공을 관통하는 볼트 또는 리벳에 의해 상기 연결 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는,
   배터리 랙 조립체.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 수직 메인 프레임들과 수평 메인 프레임 및 수평 측면 프레임들은,
   3방향 코너 연결구에 의해 연결되되, 상기 코너 연결구는, 상기 수직 메인 프레임의 제2 관통공에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제1 위치결정돌기들이 돌출 형성되고, 상기 제1 위치결정돌기가 제2 관통공에 삽입된 상태에서 상기 수직 메인 프레임이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제1 결합부;
   상기 제1 결합부와 같은 평면상의 일측에 위치하고, 상기 수평 메인 프레임의 제2 관통공에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제2 위치결정돌기들이 돌출 형성되고, 상기 제2 위치결정돌기들이 제2 관통공에 삽입된 상태에서 상기 수평 메인 프레임이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제2 결합부; 및
   상기 제1,2 결합부와 직각을 유지하도록 지지판에 의해 상기 제1,2 결합부와 결합되고, 일면에는 상기 제3 관통공에 삽입되어 위치를 결정하기 위한 제3 위치결정돌기들이 돌출 형성되고, 상기 제3 위치결정돌기들이 제3 관통공에 삽입된 상태에서 상기 수평 측면 프레임이 볼트나 리벳에 의해 결합되는 제3 결합부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
   배터리 랙 조립체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1,2,3 위치결정돌기들은,
   복수개로 이루어지고, 상기 제2,3 관통공의 형성 간격과 같은 간격으로 돌출 형성되며, 상기 제2,3 관통공에 간섭없이 삽입되도록 반구형으로 만곡지게 형성되는 것을 특징으로 하는,
   배터리 랙 조립체.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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