KR102101147B1 - 배터리 랙 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 랙에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징 및 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재는, 배터리 트레이의 측면을 차폐하는 제1 부재 및 제1 부재의 양 종단부로부터 배터리 트레이의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재를 포함하는 배터리 랙이 제공된다.

Description

배터리 랙{Battery Rack}
본 발명은 배터리 랙에 관한 것으로, 특히, 내진 성능이 향상된 배터리 랙에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3은 일반적인 배터리 랙을 나타내는 도면들이고, 도 4는 도 2에 도시된 배터리 랙의 내진 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
통상적으로 사용된 ESS(Energy Storage System)용 배터리 랙(Rack)(1)의 구조는 도 1 내지 도 3에서와 같이, 프레임 구조의 랙 하우징(10)을 포함한다. 구체적으로, 상기 랙 하우징(10)은 높이 방향으로 배열된 복수 개의 수납 공간(30)을 갖는다. 또한, 각각의 수납공간(30)은 전방으로 개방된 구조를 가지며, 개방된 전면을 통해 배터리 트레이(11)의 수납이 이루어진다. 또한, 랙 하우징(10)인 인접하는 2개의 수납 공간을 구획함과 동시에, 수납된 배터리 트레이(11)를 지지하기 위한 복수 개의 지지부재(20)를 포함한다. 상기 지지부재(20)는 볼트와 같은 체결수단을 통해 랙 하우징(10)에 고정될 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부재(20)는 배터리 트레이(11)의 측면 가장자리를 지지하기 위한 제1 부재(21)와 배터리 트레이(11)의 바닥면 가장자리를 지지하기 위한 제2 부재(22)를 포함한다.
한편, 최근 건물 및 컨테이너에 설치되는 ESS용 배터리 랙에 대한 내진성능 보증에 대한 요구가 증대되고 있다. 따라서, ESS용 배터리 랙의 내진 성능을 극대화하기 위한 구조물의 동적 강성 보강 설계안이 요구되고 있다.
본 발명은 내진 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 랙을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징 및 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재는, 배터리 트레이의 측면을 차폐하는 제1 부재 및 제1 부재의 양 종단부로부터 배터리 트레이의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재를 포함하는 배터리 랙이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징; 랙 하우징의 상부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제1 지지부재; 및 랙 하우징의 하부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제2 지지부재를 포함하며, 상기 제2 지지부재는, 배터리 트레이의 측면을 차폐하는 제1 부재 및 제1 부재의 양 종단부로부터 배터리 트레이의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재를 포함하는 배터리 랙이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방되고, 높이방향으로 배열된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징; 랙 하우징의 상부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제1 지지부재; 및 랙 하우징의 하부에서, 인접하는 3개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제3 지지부재를 포함하며, 랙 하우징 하부의 복수 개의 배터리 트레이는 제1 배터리 트레이 와 제1 배터리 트레이 상부에 위치하는 제2 배터리 트레이 및 제2 배터리 트레이 상부에 위치하는 제3 배터리 트레이를 포함하며, 상기 제3 지지부재는, 제1 및 제2 배터리 트레이의 측면을 차폐하도록 배치된 제1 부재 및 제1 부재로부터 각각 연장되어, 제1 배터리 트레이의 바닥면 측으로 연장된 제2 부재와 제2 배터리 트레이의 바닥면 측으로 연장된 제3 부재 및 제3 배터리 트레이의 바닥면 측으로 연장된 제4 부재를 포함하는 배터리 랙이 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 배터리 랙은 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 배터리 랙은 특히, 2차 고유 진동수가 종래 배터리 랙 대비하여 약 125% 정도 증가하고, 악조건의 변형 모드를 회피하게 됨에 따라 내진 성능이 향상된다.
도 1 내지 도 3은 일반적인 배터리 랙을 나타내는 도면들이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 랙의 내진 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 배터리 랙의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 지지부재를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 배터리 랙의 내진 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 배터리 랙의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 지지부재를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 배터리 랙의 내진 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 배터리 랙의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 지지부재를 나타내는 사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 배터리 랙의 내진 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예와 관련된 배터리 랙(100)은 복수 개의 배터리 트레이(11, 12, 13)가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간(30, 도 3 참조)을 갖는 랙 하우징(111) 및 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이(12, 13)를 지지하도록 마련된 복수 개의 지지부재(120)를 포함한다.
이때, 상기 지지부재(120)는, 배터리 트레이(12)의 측면을 차폐하는 제1 부재(121) 및 제1 부재(121)의 양 종단부로부터 배터리 트레이(12)의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재(122, 123)를 포함한다. 또한, 제2 및 제3 부재(122, 123)는 각각 제1 부재(121)와 직교할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부재(120)는 “ㄷ”자 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 상기 제1 부재(121)는 배터리 트레이(12)의 일 측면의 전체 영역을 차폐하도록 마련된다.
또한, 복수 개의 배터리 트레이는 제1 배터리 트레이(12) 및 제1 배터리 트레이(12) 상부에 위치하는 제2 배터리 트레이(13)를 포함할 수 있다. 이때 상기 지지부재(120)는 제1 부재(121)가 제1 배터리 트레이(12)의 측면을 차폐하고, 제2 부재(122)가 제1 배터리 트레이(12)의 바닥면 가장자리를 지지하도록 배치된 경우, 제3 부재(123)가 제2 배터리 트레이(13)의 바닥면 가장자리를 지지하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1 배터리 트레이(12)는 제1 부재(121)와 제2 부재(122) 및 제3 부재(123)로 이루어진 공간에 배치되고, 제2 배터리 트레이(13)는 제1 부재(121) 및 제3 부재(123)로 이루어진 공간에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 부재(121)의 길이는 제2 부재(122) 및 제3 부재(123) 사이의 간격보다 크게 설정된다.
또한, 상기 제1 부재(121)의 길이는, 랙 하우징(111) 전체 높이의 20 내지 30%(약 1/4 높이 정도)일 수 있다.
제1 실시예와 관련하여, 배터리 랙(100)은 복수 개의 배터리 트레이(11, 12, 13)가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징(111)과 랙 하우징(111)의 상부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이(11)의 바닥면의 가장자리를 지지하도록 마련된 복수 개의 제1 지지부재(20)를 포함한다. 또한, 배터리 랙(100)은 랙 하우징(111)의 하부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이(12, 13)를 지지하도록 마련된 복수 개의 제2 지지부재(120)를 포함한다.
이때, 상기 제1 지지부재(20)는, 배터리 트레이(11)의 측면 가장자리를 지지하는 제1 부재(21) 및 제1 부재(21)로부터 연장되고, 배터리 트레이(11)의 바닥면 가장자리를 지지하는 제2 부재(22)를 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 제1 지지부재(20)는 “ㄴ”자 형상을 가질 수 있다. 즉, 배터리 랙(100)에서, 랙 하우징(111) 상부에 마련되는 지지부재는 종래의 제1 지지부재(20)일 수 있다. 그러나, 랙 하우징(111) 하부에 마련되는 지지부재(120)는 제2 지지부재(120)인 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 제2 지지부재(120)는, 배터리 트레이(12)의 전체 측면을 차폐하는 제1 부재(121) 및 제1 부재(121)의 양 종단부로부터 배터리 트레이(12)의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재(122, 123)를 포함한다. 또한, 제2 및 제3 부재(122, 123)는 각각 제1 부재(121)와 직교할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 지지부재(120)는 “ㄷ”자 형상을 갖도록 마련될 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리 트레이는 제1 배터리 트레이(12) 및 제1 배터리 트레이(12) 상부에 위치하는 제2 배터리 트레이(13)를 포함할 수 있다. 이때 상기 제2 지지부재(120)는 제1 부재(121)가 제1 배터리 트레이(12)의 측면을 차폐하고, 제2 부재(122)가 제1 배터리 트레이(12)의 바닥면 가장자리를 지지하도록 배치된 경우, 제3 부재(123)가 제2 배터리 트레이(13)의 바닥면 가장자리를 지지하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1 배터리 트레이(12)는 제1 부재(121)와 제2 부재(122) 및 제3 부재(123)로 이루어진 공간에 배치되고, 제2 배터리 트레이(13)는 제1 부재(121) 및 제3 부재(123)로 이루어진 공간에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 부재(121)의 길이는 제2 부재(122) 및 제3 부재(123) 사이의 간격보다 크게 설정된다. 또한, 상기 제1 부재(121)는 배터리 트레이(12)의 일 측면의 전체 영역을 차폐하도록 마련된다.
또한, 상기 제1 부재(121)의 길이는, 랙 하우징(111) 전체 높이의 20 내지 30%(약 1/4 높이 정도)일 수 있다.
또한, 도 8은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 배터리 랙(200)의 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 지지부재(20, 220)를 나타내는 사시도이며, 도 10은 도 8에 도시된 배터리 랙(200)의 내진 특성을 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
상기 배터리 랙(200)은 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방되고, 높이방향으로 배열된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징(211)과 랙 하우징(211)의 상부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이(11)를 지지하도록 마련된 복수 개의 제1 지지부재(20) 및 랙 하우징(211)의 하부에서, 인접하는 3개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제3 지지부재(220)를 포함한다.
이때 랙 하우징(211) 하부의 복수 개의 배터리 트레이(12, 13, 14)는 제1 배터리 트레이(12)와 제1 배터리 트레이(12) 상부에 위치하는 제2 배터리 트레이(13) 및 제2 배터리 트레이(13) 상부에 위치하는 제3 배터리 트레이(14)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제3 지지부재(220)는, 제1 및 제2 배터리 트레이(12, 13)의 측면을 차폐하도록 배치된 제1 부재(221) 및 제1 부재(221)로부터 각각 연장되어, 제1 배터리 트레이(12)의 바닥면 측으로 연장된 제2 부재(222)와 제2 배터리 트레이(13)의 바닥면 측으로 연장된 제3 부재(223) 및 제3 배터리 트레이(14)의 바닥면 측으로 연장된 제4 부재(224)를 포함한다. 제3 지지부재(220)는 3개의 배터리 트레이를 위한 수납 공간을 정의하며, 2개의 배터리 트레이(12, 13)의 측면을 동시에 차폐하도록 마련되고, 3개의 배터리 트레이(12, 13, 14)의 바닥면 가장자리를 각각 지지하도록 마련된다.
도 4, 도 7 및 도 10을 참조하면, x축 방향에 따른 1차 고유 진동수와 y축 방향에 따른 2차 고유 진동수는 다음의 [표 1]과 같다.
모드 1차 고유진동수 2차 고유진동수
비교예(도 4) 8.01 16.19
제1 실시예(도 7) 8.14 18.14
제2 실시예(도 10) 8.28 20.65
구조물의 고유진동수에 대한 모드 형상은 그 구조물이 변형을 일으키기 쉬운 형상을 나타내고, 고유진동수가 높을수록 강건한 특성을 갖는다.
[표 1]을 참조하면, 2차 고유 진동수는 제1 및 제2 실시예에서 비교예 대비하여 높으며, 특히, 2차 고유 진동수가 비교예 대비 제2 실시예에서 약 125% 정도 증가하는 것을 확인할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 200: 배터리 랙
120: 제2 지지부재
220: 제3 지지부재

Claims (13)

  1. 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징; 및
    인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 지지부재를 포함하며,
    상기 지지부재는, 배터리 트레이의 측면을 차폐하는 제1 부재 및 제1 부재의 양 종단부로부터 배터리 트레이의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재를 포함하며,
    복수 개의 배터리 트레이는 제1 배터리 트레이 및 제1 배터리 트레이 상부에 위치하는 제2 배터리 트레이를 포함하며,
    상기 지지부재는 제1 부재가 제1 배터리 트레이의 측면을 차폐하고, 제2 부재가 제1 배터리 트레이의 바닥면 가장자리를 지지하도록 배치된 경우, 제3 부재가 제2 배터리 트레이의 바닥면 가장자리를 지지하며,
    제1 부재의 길이는 제2 부재 및 제3 부재 사이의 간격보다 큰, 배터리 랙.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제2 및 제3 부재는 각각 제1 부재와 직교하는 배터리 랙.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 “ㄷ”자 형상을 갖도록 마련된 배터리 랙.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 부재의 길이는, 랙 하우징 전체 높이의 20 내지 30%인 배터리 랙.
  6. 복수 개의 배터리 트레이가 각각 수납되도록 전방으로 개방된 복수 개의 수납 공간을 갖는 랙 하우징;
    랙 하우징의 상부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제1 지지부재; 및
    랙 하우징의 하부에서, 인접하는 2개의 수납 공간을 구획하며, 배터리 트레이를 지지하도록 마련된 복수 개의 제2 지지부재를 포함하며,
    상기 제2 지지부재는, 배터리 트레이의 측면을 차폐하는 제1 부재 및 제1 부재의 양 종단부로부터 배터리 트레이의 바닥면 및 상부면 측으로 각각 연장된 제2 및 제3 부재를 포함하며,
    복수 개의 배터리 트레이는 제1 배터리 트레이 및 제1 배터리 트레이 상부에 위치하는 제2 배터리 트레이를 포함하며,
    상기 제2 지지부재는 제1 부재가 제1 배터리 트레이의 측면을 차폐하고, 제2 부재가 제1 배터리 트레이의 바닥면 가장자리를 지지하도록 배치된 경우, 제3 부재가 제2 배터리 트레이의 바닥면 가장자리를 지지하며, 제1 부재의 길이가 제2 부재 및 제3 부재 사이의 간격보다 큰, 배터리 랙.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는, 배터리 트레이의 측면 가장자리를 지지하는 제1 부재 및 제1 부재로부터 연장되고, 배터리 트레이의 바닥면 가장자리를 지지하는 제2 부재를 포함하는 배터리 랙.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는 “ㄴ”자 형상을 갖는 배터리 랙.
  9. 제 6 항에 있어서,
    제2 및 제3 부재는 각각 제1 부재와 직교하는 배터리 랙.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 “ㄷ”자 형상을 갖도록 마련된 배터리 랙.
  11. 삭제
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 부재의 길이는, 랙 하우징 전체 높이의 20 내지 30%인 배터리 랙.

  13. 삭제
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