KR101715346B1 - 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템 - Google Patents

모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치는 이웃하는 두 개의 배터리 블록 중 하나의 음극 단자에 연결되는 공통 접점, 접지에 연결된 제 1 스위칭 접점, 및 이웃하는 다른 배터리 블록의 양극 단자에 연결되는 제 2 스위칭 접점을 포함하는 직류용 전환 스위치; 및 상기 직류용 전환 스위치의 스위칭을 제어하는 릴레이;를 포함한다.

Description

모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템{Safe switch for modular battery pack maintenance and energy storage system using the same}
본 발명은 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템에 관한 것으로, 특히, 고전압에 의한 작업자의 감전 위험을 방지할 수 있는 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 저장용 배터리는 전기 자동차(EV) 또는 에너지 저장 시스템(ESS; energy Storage system) 등 장비의 중요한 구성 요소 중의 하나이다. 특히, 에너지 저장용 배터리는 출력 용량의 증대와 교류 그리드와의 연계를 위하여 복수의 배터리 셀들이 직렬 및 병렬 접속되며, 이와 같이 접속된 복수의 배터리 셀들은 배터리 블록(Battery Block)이라고 지칭한다. 이러한 배터리 블록들은 출력단의 전압에 대한 요구 조건을 달성하기 위해 복수개로 직렬 접속되며, 이와 같이 직렬 접속된 것을 배터리 팩이라고 지칭한다.
최근 들어, 전기 자동차 및 에너지 저장 시스템에서 사용되는 배터리 팩의 용량이 증대되는 동시에 고효율을 도모하기 위하여 배터리 팩의 전압이 증가하는 추세이다.
이때, 고전압 레벨을 갖는 배터리 팩을 작업자가 직접 다루는 경우, 작업자가 고전압에 의한 감전의 위험이 존재한다. 따라서 배터리 팩의 유지보수 작업시 작업자가 안전하게 배터리 팩을 보수 및 관리할 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.
KR 2014-0051881 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 작업시 작업자의 안정성을 보장할 수 있는 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 기계적 견고성, 설치의 편의성, 배터리 팩의 확장성이 우수한 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 블록을 직렬 연결하도록 그 사이에 배치되는 안전 스위치가 제공된다. 상기 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치는 이웃하는 두 개의 배터리 블록 중 하나의 음극 단자에 연결되는 공통 접점, 접지에 연결된 제 1 스위칭 접점, 및 이웃하는 다른 배터리 블록의 양극 단자에 연결되는 제 2 스위칭 접점을 포함하는 직류용 전환 스위치; 및 상기 직류용 전환 스위치의 스위칭을 제어하는 릴레이;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 공통 접점은 상기 이웃하는 배터리 블록의 음극 단자에 결합 고정되는 공통 단자에 연결되고, 상기 제 1 스위칭 접점은 제 1 스위칭 단자에 연결되고, 상기 제 2 스위칭 접점은 상기 이웃하는 배터리 블록의 양극 단자에 결합 고정되는 제 2 스위칭 단자에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공통 단자 및 상기 제 2 스위칭 단자 각각은 한 쌍의 결합부로 이루어지고, 상기 한 쌍의 결합부 중 제 1 결합부는 상기 안전 스위치의 본체에 구비되고, 상기 한 쌍의 결합부 중 제 2 결합부는 체결 수단에 의해 상기 제 1 결합부에 결합 및 분리가능할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 스위칭 단자는 상기 안전 스위치의 본체로부터 돌출 형성되고, 상기 접지에 연결되는 접지용 부스바에 삽입 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치는 상기 릴레이의 동작을 제어하기 위해 중앙 제어반과 통신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 통신부는 인접한 안전 스위치들 사이의 접속을 위한 통신 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 에너지 저장 시스템이 제공된다. 상기 에너지 저장 시스템은 상술한 복수의 안전 스위치; 상기 복수의 안전 스위치 각각을 통하여 직렬 연결되는 복수의 배터리 블록; 상기 안전 스위치의 공통 단자가 삽입 결합되는 접지용 부스바; 및 상기 복수의 배터리 팩을 지지하는 절연재로 이루어진 적어도 하나의 지지판을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 에너지 저장 시스템은 수평으로 배치된 두 개의 지지판 각각과 접지용 부스바 사이에 배치되는 절연재로 이루어진 적어도 하나의 격리판을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 두 개의 지지판 및 상기 적어도 하나의 격리판은 한 층을 이루고, 상기 두 개의 지지판 및 상기 적어도 하나의 격리판로 이루어진 층이 다층으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 격리판은 상기 두 개의 지지판 사이에 하나만 배치되고, 상기 접지용 부스바는 상기 격리판 상측에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 에너지 저장 시스템은 상기 안전 스위치를 원격으로 제어하는 중앙 제어반을 더 포함하고, 상기 안전 스위치는 일괄적으로 스위칭 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치 및 이를 이용한 에너지 저장 시스템은 안전 스위치에 의해 모든 배터리 블록을 접지로 연결시킴으로써, 유지보수시 작업자가 고전압 감전의 위험을 방지하고 안전하게 보수 및 관리하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 안전 스위치를 하나의 유닛으로 일체화시켜 제작함으로써, 배선 작업을 최소화하여 배터리 블록의 유지보수 및 관리를 용이하게 하며, 전체 배터리 팩에 대한 기계적 견고성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 이웃하는 배터리 블록을 안전 스위치에 의해 결합시킴으로써 직렬 연결되는 배터리 블록의 각 단자들을 접속하기 위한 추가적인 케이블이 필요하지 않아서 조립이 단순하고, 유지보수 및 관리가 용이하다.
또한, 본 발명의 실시예는 각 안전 스위치에 내장된 통신부가 인터넷 통신과 같이 통신 케이블을 공동으로 사용하여 입력된 신호를 인접한 안전 스위치의 통신부로 전달함으로써, 통신을 위한 배선의 배치가 간략화될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 일정 단위별로 배터리 블록을 다층 구조로 배치함으로써, 간단한 방식으로 대용량의 배터리 팩을 체계적으로 조립할 수 있고, 따라서 확장성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치의 접지용 부스바와의 결합을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 1 배치예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 2 배치예를 나타낸 (a) 사시도 및 (b) 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 2 배치예의 변형예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 3 배치예를 나타낸 개략적 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 3 배치예의 변형예를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명은 직류용 전환 스위치와 원격으로 직류용 전환 스위치를 동작 가능하도록 하는 릴레이, 및 통신에 의하여 스위칭 명령을 수신하여 릴레이로 전달하는 통신부를 포함하는 안전 스위치를 통하여 배터리 블록을 직렬 접속함으로써, 개별 배터리 블록의 단자 전압은 충분히 낮게 설정되므로 인체의 직접 접촉에 따른 감전 사고의 위험을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 개략적 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치의 개략적 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치의 접지용 부스바와의 결합을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(10)은 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100), 배터리 블록(200), 및 중앙 제어반(300)을 포함한다.
모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)는 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 블록(200)을 직렬 연결하도록 그 사이에 배치되어 원격으로 스위칭되며, 특히, 일괄적으로 접지로 스위칭됨으로써, 작업자의 감전 사고를 미연에 방지할 수 있다.
배터리 블록(200)은 복수의 안전 스위치(100) 각각을 통하여 직렬 연결될 수 있다. 이와 같은 배터리 블록(200)은 안전 스위치(100)를 통하여 복수개가 직렬 연결되어 고전압의 배터리 팩을 구성할 수 있다. 여기서, 배터리 블록(200)의 단자 전압(VBlock #1~VBlock #n)은 인체에 직접 접촉하여도 감전 사고의 위험이 없을 정도로 충분히 낮게 구성될 수 있다.
이와 같이, 복수의 배터리 블록(200)을 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)를 통하여 직렬 접속함으로써 배터리 팩 전체 단자 전압을 원하는 고전압으로 용이하게 구성할 수 있고, 따라서 확장성을 향상시킬 수 있다.
중앙 제어반(300)은 원격으로 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)를 제어하며, 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)의 유선 통신 방식으로 통신할 수 있다. 이러한 중앙 제어반(300)은 작업자의 유지보수시 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)를 일괄적으로 스위칭하도록 제어할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)를 더 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)는 직류용 전환 스위치(110), 릴레이(120), 및 통신부(130)를 포함한다.
직류용 전환 스위치(110)는 제 1 스위칭 접점(B), 제 2 스위칭 접점(A), 및 공통 접점(C)을 포함하고, 릴레이(120)의 구동에 의해 스위칭될 수 있다. 예를 들면, 작업자의 유지보수를 위해서, 직류용 전환 스위치(110)는 공통 접점(C)이 제 1 스위칭 접점(B)으로 스위칭될 수 있다. 이때, 해당 배터리 블록(200)은 감전 사고를 유발하지 않는 정도로 충분히 낮은 전압으로 유지될 수 있다.
또한, 정상 동작시, 즉, 복수의 배터리 블록(200)이 직렬 연결된 배터리 팩이 구성되는 경우, 직류용 전환 스위치(110)는 공통 접점(C)이 제 2 스위칭 접점(A)으로 스위칭되며, 이때, 배터리 팩은 각 배터리 블록의 단자 전압(VBlock)의 합산 전압인 고전압을 출력할 수 있다.
여기서, 제 1 스위칭 접점(B,111b)은 제 1 스위칭 단자(116)에 연결되고, 제 2 스위칭 접점(A,111a)은 제 2 스위칭 단자(114)에 연결되며, 공통 접점(C,111c)은 공통 단자(112)에 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 공통 단자(112)는 이웃하는 두 개의 배터리 블록(200) 중 하나의 음극 단자에 연결되고, 제 1 스위칭 단자(116)는 접지용 부스바(140)를 통하여 접지에 연결되며, 제 2 스위칭 단자(114)는 이웃하는 다른 배터리 블록(200)의 양극 단자에 연결될 수 있다.
여기서, 공통 단자(112) 및 제 2 스위칭 단자(114) 각각은 이웃하는 배터리 블록(200)의 음극 단자 및 양극 단자에 결합 고정되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 공통 단자(112)는 한 쌍의 결합부(112a,112b)로 이루어지고, 한 쌍의 결합부 중 제 1 결합부(112a)는 안전 스위치(100)의 본체에 구비되고, 한 쌍의 결합부 중 제 2 결합부(112b)는 체결 수단(113)에 의해 제 1 결합부(112a)에 결합 및 분리가능할 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 스위칭 단자(114)는 한 쌍의 결합부(114a,114b)로 이루어지고, 한 쌍의 결합부 중 제 1 결합부(114a)는 안전 스위치(100)의 본체에 구비되고, 한 쌍의 결합부 중 제 2 결합부(114b)는 체결 수단(115)에 의해 제 1 결합부(114a)에 결합 및 분리가능할 수 있다.
이와 같은 공통 단자(112) 및 제 2 스위칭 단자(114) 각각은 한 쌍의 결합부(112a,112b;114a,114b)가 서로 대칭인 형상을 가지며, 양측에 체결 수단(113,115)을 삽입하기 위한 관통홀(1122a,1122b;1142a,1142b)이 형성되고, 중앙부에 배터리 블록의 단자를 삽입하기 위한 오목부(1124a,1124b;1144a,1144b)가 형성된다. 여기서, 제 1 결합부(112a,114a)에 형성된 관통홀(1122a,1142a)에 대응하여 체결 수단(113,115)이 삽입될 수 있는 홈부(1126,1146)가 안전 스위치(100)의 본체에 형성될 수 있다.
본 실시예에서 공통 단자(112) 및 제 2 스위칭 단자(114)는 한 쌍의 결합부로 이루어진 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 배터리 블록(200)의 음극 단자 및 양극 단자가 삽입 고정되도록 일체형으로 형성될 수 있다.
제 1 스위칭 단자(116)는 안전 스위치(100)의 본체로부터 돌출 형성되고, 그 양측에 절연체(117)가 형성되며, 접지에 연결되는 접지용 부스바(140)에 삽입 결합될 수 있다.
릴레이(120)는 통신부(130)로부터 동작하는 릴레이 코일(122)을 포함할 수 있다. 이러한 릴레이 코일(122)의 구동에 의해 가동 철편(124)이 이동함에 따라 그 일단에 형성된 접점(118)이 제 1 스위칭 접점(111b) 또는 제 2 스위칭 접점(111c) 중 어느 하나에 접촉하게 된다.
통신부(130)는 릴레이(120)를 원격으로 제어하기 위해 중앙 제어반(300)과의 통신을 수행할 수 있다. 이때, 안전 스위치(100)는 통신 입력 단자(132) 및 통신 출력 단자(134)가 외부에 노출되도록 형성되고, 바람직하게는 좌우측 면에 형성될 수 있다. 이러한 통신 입력 단자(132) 및 통신 출력 단자(134)에 의해 통신부(130)는 통신 케이블을 통하여 인접한 안전 스위치(100)들 사이의 접속이 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는 직류용 전환 스위치(110)가 중앙 제어반(300)에 의해 원격으로 제어되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 현장에서 작업자에 의해 수동으로 제어될 수 있다.
도 3을 참조하면, 접지용 부스바(140)는 안전 스위치(100)의 제 1 스위칭 단자(116)에 대응하는 위치에 형성된 홈부(142) 내에 삽입형 단자부(141)가 구비된다.
접지용 부스바(140)의 상면은 홈부(142)로 관통 형성되는 관통구(144)가 구비되고, 관통구(144)는 고정 수단(146)이 삽입될 수 있다. 이때, 안전 스위치(100)의 제 1 스위칭 단자(116)가 삽입형 단자부(141)에 삽입되면, 고정 수단(146)에 의해 고정될 수 있다.
이와 같이 구성된 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치(100)는 직류용 전환 스위치(110)의 공통 접점(C)이 이웃한 두 개의 배터리 블록(200) 중 유지보수 및 관리시 접지시킬 배터리 블록(200)의 음극 단자에 연결되고, 제 1 스위칭 접점(B)이 접지에 연결되며, 제 2 스위칭 접점(A)이 이웃한 다른 배터리 블록(200)의 양극 단자에 연결된다. 따라서 릴레이(120)를 동작시키기 전에는 모든 배터리 블록(200)은 접지용 케이블을 통하여 접지되어 있으므로, 작업자가 고전압 감전의 위험 없이 안전하게 배터리 블록(200)을 유지보수 및 관리할 수 있다.
이때, 직류용 전환 스위치(110)는 현장에서 수동으로 스위칭시킬 수 있거나, 통신 케이블을 통하여 중앙 제어반(300)에서 원격으로 스위칭 제어할 수도 있다. 따라서, 배터리 팩을 정상적으로 운전하기 위해서는 중앙 제어반(300)의 통신을 통한 제어 명령 또는 현장에서 수동으로 직류용 전환 스위치(110)를 스위칭시켜서 각 배터리 블록(200)을 직렬로 접속시킨다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배치예를 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 1 배치예를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 배터리 팩이 4개의 배터리 블록(200-1~200-4)으로 구성된 경우, 4개의 배터리 블록(200)이 안전 스위치(100-1~100-4)를 통하여 직렬로 지지대(150)에 설치될 수 있다. 이때, 첫 번째 배터리 블록(200-1)의 양극 단자와 4번째 배터리 블록(200-4)의 음극 단자는 통신 케이블(136)을 통하여 배터리 팩의 양극과 음극으로서 기능할 수 있다.
여기서, 지지대(150)는 수평으로 배치된 지지판(152) 및 수직으로 배치된 격리판(154)을 포함하며, 지지판(152) 및 격리판(154)은 배터리 팩의 전압을 견딜 수 있는 절연재로 이루어질 수 있다.
한편, 접지용 부스바(140)는 격리판(154)의 후면에 배치되며, 접지 연결 단자(148)를 통하여 접지(149)에 연결될 수 있다.
이때, 안전 스위치(100)의 공통 단자(112) 및 제 2 스위칭 단자(114)는 서로 이웃한 배터리 블록(200)의 음극 단자 및 양극 단자에 직접 결합되며, 제 1 스위칭 단자(116)는 접지용 부스바(140)에 직접 조립된다. 이와 같이, 안전 스위치(100)가 구조적으로 배터리 블록(200)들과 접지용 부스바(140)를 기계적으로도 결합시켜주므로 견고한 배터리 팩을 구성할 수 있다.
이때, 각 단자들을 접속하기 위한 추가적인 케이블이 필요하지 않아서 조립이 단순화되고 유지보수 관리가 용이하게 된다. 또한 각 안전 스위치(100)의 통신부(130)는 인터넷 통신과 같이 통신 케이블(136)을 공동으로 사용하여 입력된 신호를 이웃한 안전 스위치(100)의 통신부(130)로 전달할 수 있고, 따라서, 통신 케이블(136)의 배치가 아주 간단하게 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치(100)는 직류용 전환 스위치(110), 릴레이(120) 및 통신부(130)를 일체화시켜서 구성함으로써 배선 작업을 간단화하여 배터리 블록(200)의 유지보수 및 관리를 용이하게 하며, 전체 배터리 팩의 기계적 구조를 견고히 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 2 배치예를 나타낸 (a) 사시도 및 (b) 평면도이다.
본 배치예는 8개의 배터리 블록(200-1~200-8)이 직렬 연결된 경우로서, 배터리 팩의 전체 길이가 길어지는 것을 방지하기 위해 4개의 배터리 블록(200-1~200-4;200-5~200-8)을 서로 대향하여 배치하는 구조이다.
도 5를 참조하면, 각각의 지지판(152)에 배치된 4개의 배터리 블록(200)은 안전 스위치(100)를 통하여 직렬로 연결되고, 배터리 블록(200) 사이에는 격리판(154)이 각각 배치될 수 있다. 여기서, 일측의 지지판(152)의 배터리 블록(200-4)의 안전 스위치(100-4)와 타측 지지판(152)의 배터리 블록(200-5)의 양극 단자가 배터리 케이블(104)을 통하여 연결될 수 있다.
이때, 접지용 부스바(140)는 서로 대향하는 격리판(154) 사이에 배치될 수 있고, 따라서, 접지용 부스바(140)의 길이가 감소될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 2 배치예의 변형예를 나타낸 사시도이다.
본 변형예는 격리판(154)이 두 개의 지지판(152) 사이에 하나만 배치되고, 접지용 부스바(140)가 격리판(154) 상측에 배치된 젓을 제외하면 도 5의 배치예와 동일하다.
이러한 구성에 의해, 격리판(154)의 일부를 생략할 수 있고, 안전 스위치(100)와 접지용 부스바(140)가 더 근접하게 배치될 수 있다. 따라서, 안전 스위치(100)와 접지용 부스바(140)의 연결을 더욱 견고하고 안정적으로 달성할 수 있고, 제 1 스위칭 단자(116)의 길이를 단축시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 3 배치예를 나타낸 개략적 구성도이다.
본 배치예는 24개의 배터리 블록(200)이 직렬 연결된 경우로서, 배터리 팩의 전체 길이가 길어지는 것을 방지하기 위해 4개의 배터리 블록(200)을 서로 대향하여 다층으로 배치하는 구조이다. 여기서, 두 개의 지지판(152) 및 적어도 하나의 격리판(154)이 한 층을 이루고, 두 개의 지지판(152) 및 적어도 하나의 격리판(154)으로 이루어진 층이 다층으로 형성될 수 있다. 이때, 각 층의 배터리 블록(200) 및 지지대(150)를 실장하기 위한 별도의 보관대(400)가 구비될 수 있다. 이러한 보관대(400)는 다층으로 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 각각의 지지판(152)에 배치된 4개의 배터리 블록(200)은 안전 스위치(100)를 통하여 직렬로 연결되고, 배터리 블록(200) 사이에는 격리판(154)이 각각 배치될 수 있다. 이때, 접지용 부스바(140)가 서로 대향하는 격리판(154) 사이에 배치되어 한 층을 구성할 수 있다.
이와 같이 구성된 층이 보관대(400)에 의해 다층으로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 별도의 보관대(400)를 구비한 것으로 설명하였으나, 각 층의 지지판(152)에 수직 보강 부재를 설치하여 다층 구조를 형성할 수 있다.
이와 같은 블록 쌓기와 같이 간단히 대용량의 배터리 팩을 체계적으로 용이하게 구성할 수 있어 확장성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템의 제 3 배치예의 변형예를 나타낸 사시도이다.
본 변형예는 격리판(154)이 두 개의 지지판(152) 사이에 하나만 배치되고, 접지용 부스바(140)가 격리판(154) 상측에 배치된 젓을 제외하면 도 7의 배치예와 동일하다.
이러한 구성에 의해, 격리판(154)의 일부를 생략할 수 있고, 안전 스위치(100)와 접지용 부스바(140)가 더 근접하게 배치될 수 있다. 따라서, 안전 스위치(100)와 접지용 부스바(140)의 연결을 더욱 견고하고 안정적으로 달성할 수 있고, 제 1 스위칭 단자(116)의 길이를 단축시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10 : 에너지 저장 시스템 100 : 안전 스위치
102,104 : 배터리 케이블 110 : 직류용 전환 스위치
111a : 제 1 스위칭 접점 111b : 제 2 스위칭 접점
111c : 공통 접점 112a,112b : 공통 단자
113,115,146 : 체결 수단 114a,114b : 제 2 스위칭 단자
1122a,1122b,1142a,1142b, : 관통홀
1124a,1124b,1144a,1144b : 오목부 1126, 1146 : 홈부
116a,116b : 제 1 스위칭 단자 117 : 절연체
120 : 릴레이 122 : 릴레이 코일
124 : 가동 철편 130 : 통신부
132 : 통신 입력 단자 134 : 통신 출력 단자
136 : 통신 케이블 140 : 접지용 부스바
141 : 삽입형 단자부 142 : 홈부
144 : 관통구 148 : 접지 연결 단자
149 : 접지 케이블 150 : 지지대
152 : 지지판 154 : 격리판
200 : 배터리 블록
300 : 중앙 제어반

Claims (11)

  1. 배터리 팩을 이루는 복수의 배터리 블록을 직렬 연결하도록 그 사이에 배치되는 안전 스위치로서,
    이웃하는 두 개의 배터리 블록 중 하나의 음극 단자에 연결되는 공통 접점, 접지에 연결된 제 1 스위칭 접점, 및 이웃하는 다른 배터리 블록의 양극 단자에 연결되는 제 2 스위칭 접점을 포함하는 직류용 전환 스위치;
    상기 직류용 전환 스위치의 스위칭을 제어하는 릴레이; 및
    상기 릴레이의 동작을 제어하기 위해 중앙 제어반과 통신하는 통신부;
    를 포함하는 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공통 접점은 상기 이웃하는 배터리 블록의 음극 단자에 결합 고정되는 공통 단자에 연결되고, 상기 제 1 스위칭 접점은 제 1 스위칭 단자에 연결되고, 상기 제 2 스위칭 접점은 상기 이웃하는 배터리 블록의 양극 단자에 결합 고정되는 제 2 스위칭 단자에 연결되는 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공통 단자 및 상기 제 2 스위칭 단자 각각은 한 쌍의 결합부로 이루어지고,
    상기 한 쌍의 결합부 중 제 1 결합부는 상기 안전 스위치의 본체에 구비되고,
    상기 한 쌍의 결합부 중 제 2 결합부는 체결 수단에 의해 상기 제 1 결합부에 결합 및 분리가능한 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 단자는 상기 안전 스위치의 본체로부터 돌출 형성되고, 상기 접지에 연결되는 접지용 부스바에 삽입 결합되는 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 인접한 안전 스위치들 사이의 접속을 위한 통신 단자를 포함하는 모듈 확장형 배터리 팩 유지보수용 안전 스위치.
  7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 안전 스위치;
    복수개의 상기 안전 스위치를 통하여 직렬 연결되는 복수의 배터리 블록;
    상기 안전 스위치의 제 1 스위칭 단자가 삽입 결합되는 접지용 부스바; 및
    상기 복수의 배터리 블록을 지지하는 절연재로 이루어진 적어도 하나의 지지판을 포함하는 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    수평으로 배치된 두 개의 지지판 각각과 접지용 부스바 사이에 배치되는 절연재로 이루어진 적어도 하나의 격리판을 더 포함하는 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 두 개의 지지판 및 상기 적어도 하나의 격리판은 한 층을 이루고,
    상기 두 개의 지지판 및 상기 적어도 하나의 격리판로 이루어진 층이 다층으로 형성되는 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 격리판은 상기 두 개의 지지판 사이에 하나만 배치되고,
    상기 접지용 부스바는 상기 격리판 상측에 배치되는 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 안전 스위치를 원격으로 제어하는 중앙 제어반을 더 포함하고,
    상기 안전 스위치는 일괄적으로 스위칭 제어되는 안전 스위치를 구비한 에너지 저장 시스템.
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