KR20140008838A - 공간의 사용 효율성을 향상시키는 이차 전지 랙 하우징, 이를 포함하는 전력 저장 장치 랙 하우징의 배열 및 전력 저장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차 전지 랙 하우징, 전력 저장 장치, 랙 하우징의 배열 및 전력 저장 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 랙 하우징은 내부 공간에 복수의 이차 전지 팩이 설치되는 구조를 가진 사각기둥 형상의 랙 하우징으로서, 상기 랙 하우징의 힌지 회전이 가능하도록 상기 랙 하우징의 수직 방향 모서리들 중 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된 제1 및 제2 힌지 회동 부재;를 포함한다. 본 발명에 따른 복수의 랙 하우징을 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재 이용하여 연결하여 랙 하우징을 배열할 수 있다. 본 발명에 따르면, 평상시에는 전력 저장 장치들을 밀착시켜 전력 저장 시스템이 차지하는 공간 점유율을 최소한으로 하고, 유지 또는 보수가 필요한 경우 이차 전지 랙들 사이에 공간을 확보하여 작업자에게 작업 공간을 제공하여 전력 저장 시스템이 차지하는 공간의 효율적 사용이 가능하다.

Description

공간의 사용 효율성을 향상시키는 이차 전지 랙 하우징, 이를 포함하는 전력 저장 장치 랙 하우징의 배열 및 전력 저장 시스템{SECONDARY BATTERY RACK HOUSING FOR ENHENCING EFFICIENT USE OF SPACE, POWER STORAGE UNIT COMPRISING THE SAME, ARRAY OF RACK HOUSING COMPRISING THE SAME AND POWER STORAGE SYSTEM COMPRISING THE SAME}

본 발명은 이차 전지 랙 하우징, 전력 저장 장치, 랙 하우징의 배열 및 전력 저장 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 저장 시스템이 차지하는 공간의 효율성을 향상 시킬 수 있는 이차 전지 랙 하우징, 이를 포함하는 전력 저장 장치, 랙 하우징의 배열 및 전력 저장 시스템에 관한 것이다.

제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

최근에는 스마트 그리드에 대한 관심이 높아지면서 지능형 전력망을 구축하기 위해 유휴 전력을 저장하는 대용량의 전력 저장 시스템이 요구되고 있다. 이러한 대용량의 전력 저장 시스템을 구축하기 위해 소용량의 전력 저장 장치를 직렬 또는 병렬로 조합하여 전력 저장 시스템을 구성하는 경우가 있다.

소용량의 전력 저장 장치로서는 다수의 이차 전지 팩을 장착할 수 있는 이차 전지 랙이 사용될 수 있다. 각각의 이차 전지 팩에는 복수개의 이차 전지 셀 또는 이차 전지 모듈이 포함되어 있다. 그리고, 요구되는 전력 저장 시스템의 용량에 따라 상기와 같은 다수의 전력 저장 장치를 직렬 또는 병렬로 연결한다.

요구되는 전력 저장 시스템의 용량이 클 수록 전력 저장 장치의 개수가 증가한다. 그리고, 전력 저장 장치의 개수만큼 전력 저장 시스템이 차지하는 공간도 증가한다. 따라서, 전력 저장 시스템이 차지하는 공간의 효율적 사용을 위해서, 상기 전력 저장 장치들 사이의 공간을 최소화 하여 배치한다. 그러나, 전력 저장 시스템의 유지 보수를 위해서는 상기 전력 저장 장치들 사이에 사람이 들어가서 작업을 수행할 수 있는 공간도 필요하다. 즉, 평상시에는 전력 저장 시스템이 차지하는 공간을 최소화 하기 위해 상기 전력 저장 장치들을 최대한 밀착시키고, 유지 또는 보수 작업이 필요할 때는 상기 전력 저장 장치들의 간격을 유지 또는 보수 작업이 가능할 정도로 충분히 벌려야 한다.

따라서, 상기와 같이 평상시와 유지 또는 보수 시에 요구되는 상충된 조건을 만족하여 전력 저장 시스템이 차지하는 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 이차 전지 랙 하우징 등에 대한 개발 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 감안하여 창안된 것으로서, 전력 저장 장치가 차지하는 공간의 사용 효율성을 상향시키는 이차 전지 랙 하우징, 이를 포함하는 전력 저장 장치 및 이들로 구성된 전력 저장 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은, 내부 공간에 복수의 이차 전지 팩이 설치되는 구조를 가진 사각기둥 형상의 랙 하우징으로서, 상기 랙 하우징의 힌지 회전이 가능하도록 상기 랙 하우징의 수직 방향 모서리들 중 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된 제1 및 제2 힌지 회동 부재;를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 힌지 회동 부재는 힌지 본체이고, 상기 제2 힌지 회동 부재는 상기 힌지 본체에 끼워 맞춤 결합되는 힌지 회동체이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 본체이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 회동체이다.

본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재를 2이상 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은 상기 사각기둥 형상의 모서리를 따라 배열된 외곽 프레임 조립체; 및 상기 이차 전지 팩의 다단 배열을 위해 상기 외곽 프레임 조립체에 결합된 수평 선반;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은 상기 외곽 프레임 조립체의 정면, 배면, 평면, 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면을 덮는 하우징 커버;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은 랙 하우징의 저면에 결합되는 롤러 이동체;를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은 상기 롤러 이동체의 회전축에 결합된 기어 박스; 및 상기 기어 박스에 회동력을 제공하는 전동 장치;를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 롤러 이동체는, 레일 위에 안착될 수 있도록 상기 롤러 이동체의 외주면에 요홈이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징은 상기 수평 선반에 복수의 이차 전지 팩들이 장착된 전력 저장 장치의 일 구성 요소가 될 수 있다. 상기 전력 저장 장치에는 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어를 위한 알고리즘이 적용되어 이차 전지 팩들의 상태를 모니터링하고 제어하는 랙 BMS(Battery Management System);를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 랙 하우징의 배열은, 복수의 사각기둥 형상을 가진 랙 하우징의 배열로서, 상기 랙 하우징은 내부 공간에 복수의 이차 전지 팩이 설치되는 구조를 가지며, 상기 랙 하우징의 수직 방향 모서리들 중 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된 제1 및 제2 힌지 회동 부재;를 포함하고, 인접하는 2개의 랙 하우징들이 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재에 의해 결합된다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열을 구성하는 상기 인접하는 2개의 랙 하우징들에 있어서, 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 서로 다른 한 쌍의 모서리에 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재가 각각 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열에 있어서, 상기 제1 힌지 회동 부재는 힌지 본체이고, 상기 제2 힌지 회동 부재는 상기 힌지 본체에 끼워 맞춤 결합되는 힌지 회동체이며, 상기 인접하는 2개의 랙 하우징들 중 어느 하나의 랙 하우징의 모서리에 제1 힌지 회동 부재가 설치되고, 나머지 랙 하우징의 모서리 중 상기 제1 힌지 회동 부재가 설치된 모서리를 대향하는 모서리에 제2 힌지 회동 부재가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열에 있어서, 상기 인접하는 2개의 랙 하우징들 중 어느 하나의 랙 하우징에 설치된 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 본체이고, 나머지 랙 하우징에 설치된 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 회동체일 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열을 구성하는 각각의 랙 하우징은, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재를 2이상 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열을 구성하는 각각의 랙 하우징은, 상기 사각기둥 형상의 모서리를 따라 배열된 외곽 프레임 조립체; 및 상기 이차 전지 팩의 다단 배열을 위해 상기 외곽 프레임 조립체에 결합된 수평 선반;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열을 구성하는 각각의 랙 하우징은 상기 랙 하우징의 외곽 프레임 조립체의 정면, 배면, 평면, 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면을 덮는 하우징 커버;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열을 구성하는 각각의 랙 하우징은 상기 랙 하우징의 저면에 결합되는 롤러 이동체;를 더 포함할 수 있다. 또한, 각각의 랙 하우징은 상기 롤러 이동체의 회전축에 결합된 기어 박스; 및 상기 기어 박스에 회동력을 제공하는 전동 장치;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열은 상기 롤러 이동체의 이동 경로를 가이드 하는 레일;을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 롤러 이동체는, 레일 상에 안착될 수 있도록 상기 롤러 이동체의 외주면에 요홈이 형성될 수 있다. 한편, 상기 레일은 간격이 가변될 수 있다.

본 발명에 따른 랙 하우징의 배열은 상기 수평 선반에 복수의 이차 전지 팩들이 장착된 전력 저장 시스템의 일 구성 요소가 될 수 있다. 상기 전력 저장 시스템은 상기 복수의 랙 BMS들과 통신선을 통해서 각각의 전력 저장 장치에 대한 상태를 모니터링하고 제어하는 시스템 BMS;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전력 저장 시스템이 차지하는 공간의 효율적 사용이 가능하다. 즉, 평상시에는 전력 저장 장치들을 밀착시켜 전력 저장 시스템이 차지하는 공간 점유율을 최소한으로 하고, 유지 또는 보수가 필요한 경우 이차 전지 랙들 사이에 공간을 확보하여 작업자에게 작업 공간을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 평상시 랙 하우징에 설치된 이차 전지 팩의 전면이 외부로 노출되지 않아서 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 랙 하우징의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙 하우징의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랙 하우징의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 롤러 이동체의 외주면에 요홈이 형성된 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전력 저장 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전력 저장 장치에 장착될 수 있는 이차 전지 팩의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 유지 또는 보수하기 위해 작업공간을 확보한 모습을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 랙 하우징(100)의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징(100)은 내부 공간에 복수의 이차 전지 팩을 설치할 수 있도록 사각기둥 형상을 가지고 있다. 본 발명에 따른 이차 전지 랙 하우징(100)은 복수의 이차 전지 팩을 포함하는 전력 저장 장치를 구성하기 위한 일 요소로서, 이하 간단하게 '랙 하우징'으로 명명하겠다.

본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 4개의 외각 프레임으로 구성된 외각 프레임 조립체(110)를 포함한다. 외각 프레임 조립체(110) 내에서 각각의 외각 프레임을 구별하기 위해 도면 좌측에 위치한 외각 프레임부터 시계 반대 방향으로 a, b, c 및 d를 부여하였다. 상기 외각 프레임 조립체(110)는 상기 랙 하우징(100)이 사각기둥의 형상을 가지도록 각각의 외각 프레임(110-a ~ 110-d)들이 사각기둥의 모서리를 따라 배열된다. 상기 외각 프레임 조립체(110)는 복수의 이차 전지 팩이 다단으로 수용되는 전체 수용 영역을 한정한다.

본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 이차 전지 팩의 다단 배열을 위해 상기 외각 프레임 조립체(110)에 결합된 수평 선반(120)을 포함할 수 있다. 상기 수평 선반(120)은 이차 전지 팩들의 하부 바닥면을 지지할 수 있도록 상기 외각 프레임 조립체(110)에 다단으로 배치되어 결합된다.

상기 외각 프레임 조립체(110) 및 상기 수평 선반(120)은 복수의 이차 전지 팩이 수용되었을 때, 전체 하중을 지지할 수 있도록 강철 재질로 구성될 수 있다. 또한, 다른 재질의 금속 또는 비금속 재질이라도 복수의 이차 전지 팩이 수용되었을 때 전체 하중을 지지할 수 있는 재질이라면 상기 외각 프레임 조립체(110) 및 상기 수평 선반(120)의 재질이 될 수 있다. 한편, 도 1에는 3단으로 구성된 수평 선반(120)이 결합된 실시예를 도시하였으나, 상기 실시예에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 상기 수평 선반(120)의 단수는 수용되는 이차 전지 팩의 수량, 크기 등에 의해 다양해 질 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 제1 힌지 회동 부재(131) 및 제2 힌지 회동 부재(132)를 포함한다.

사각기둥에는 4개의 수직 방향 모서리들이 존재한다. 각각의 모서리는 대각 방향으로 마주보는 모서리와 한 쌍을 이룰 수가 있다. 따라서, 사각기둥에는 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리가 존재한다. 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 상기 랙 하우징(100)의 수직 방향 모서리들 중 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된다.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 외각 프레임 조립체(110)는 대각 방향으로 마주보는 110-a 외각 프레임과 110-c 외각 프레임, 110-b 외각 프레임과 110-d으로 이루어진 두 쌍의 외각 프레임으로 구성된다. 그리고, 가장 왼쪽에 도시된 외각 프레임(110-a)과 도면 가장 오른쪽에 도시된 외각 프레임(110-c)에 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 설치되어 있다. 그러나, 본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 대각방향으로 배치된 110-b 외각 프레임과 110-d 외각 프레임에 설치되는 실시예도 가능하다. 즉, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 상기 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된다.

한편 본 명세서에서는, 상기 랙 하우징(100)의 대각 방향으로 마주보는 한 쌍의 모서리 중 어느 한 모서리에 설치된 회동 부재를 제1 힌지 회동 부재(131), 나머지 모서리에 설치된 회동 부재를 제2 힌지 회동 부재(132)라고 명명한다. 즉, 서로 마주보는 한 쌍의 회동 부재를 구별하기 위해 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)라고 명명하겠다.

도 1에 도시된 실시예에는 상기 랙 하우징(100)의 수직 방향 모서리에 상기 외각 프레임 조립체(110)가 위치하고 있다. 따라서, 도 1에는 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 상기 외각 프레임 조립체(110)에 설치된 실시예가 도시되어 있다.

그러나, 본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 상기 외각 프레임 조립체(110)의 정면, 배면, 평면, 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면을 덮는 하우징 커버(150, 도 5 참조)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 상기 하우징 커버(150) 중 상기 랙 하우징(100)의 수직 방향 모서리에 위치한 하우징 커버에 설치될 수 있다.

상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 상기 랙 하우징(100)의 힌지 회전이 가능하도록 하는 역할을 한다. 상기 랙 하우징(100)은 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 통해 인접하는 랙 하우징(100)과 연결된 경우, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 중심으로 회전이 가능하다. 도 1에는 2쌍의 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 상기 외각 프레임 조립체(110)에 설치된 실시예를 도시하였으나, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)의 개수는 랙 하우징의 크기, 랙 하우징에 이차 전지 팩이 수용되었을 때 전체 하중 등을 고려하여 2이상 될 수 있다.

일반적으로 힌지 장치는 힌지 본체(133), 힌지 샤프트(134) 및 힌지 회동체(135)를 포함한다. 힌지 회동체(135)는 상기 힌지 본체(133)에 끼워 맞춤 결합되며, 힌지 샤프트(134)가 힌지 본체(133)와 힌지 회동체(135)에 형성된 관통공(136)에 삽입된다. 즉, 힌지 본체(133)를 중심으로 힌지 회동체(135)가 회전 운동이 가능하도록 결합된다.

그러나 힌지 장치를 구성하는 부재의 형상에 의해 힌지 본체와 힌지 회동체가 결정되는 것이 아니다. 힌지 장치를 구성하는 부재 중 어느 하나를 힌지 본체로 명명한 경우, 힌지 본체에 끼워 맞춤 결합되는 나머지 부재를 힌지 회동체라 한다.

이하 본 명세서에서 사용하는 '힌지 본체'와 '힌지 회동체'라는 명칭은 상호 끼워 맞춤 결합되는 힌지 장치의 부재를 구별하기 위함이다. 특히, 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 명세서에 첨부된 도면에서, 회전 브라켓(137)이 3개 구비된 힌지 부재를 '힌지 본체'로, 회전 브라켓(137)이 2개 구비된 힌지 부재를 '힌지 회동체'라고 명명하겠다. 그러나, 상기 도면에 도시된 힌지 장치가 본 발명에 적용될 수 있는 힌지 장치의 범위를 제한하는 것은 아니다. 상기 도면에 도시된 '힌지 본체'와 '힌지 회동체'는 어디까지나 일 예시에 불과하며, 회전 운동이 가능하도록 결합되는 힌지 장치라면 본 발명에 따른 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 힌지 회동 부재(131)는 힌지 본체이고, 상기 제2 힌지 회동 부재(132)는 힌지 회동체이다.

도 1을 참조하면, 외각 프레임 110-a에 설치된 제1 힌지 회동 부재(131)는 힌지 본체이며, 외각 프레임 110-c에 설치된 제2 힌지 회동 부재(132)는 힌지 회동체이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 힌지 본체이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙 하우징(100)의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 외각 프레임 110-a에 설치된 제1 힌지 회동 부재(131)는 힌지 본체이며, 외각 프레임 110-c에 설치된 제2 힌지 회동 부재(132)도 힌지 본체이다. 그 외 다른 구성은 도 1에 도시된 랙 하우징(100)과 동일하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 힌지 회동체이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랙 하우징(100)의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 외각 프레임 110-a에 설치된 제1 힌지 회동 부재(131)는 힌지 회동체이며, 외각 프레임 110-c에 설치된 제2 힌지 회동 부재(132)도 힌지 회동체이다. 그 외 다른 구성은 도 1에 도시된 랙 하우징(100)과 동일하다.

도 1 내지 도 3에 도시된 랙 하우징(100)의 실시예를 통해서 확인할 수 있듯이, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 힌지 본체와 힌지 회동체의 다양한 조합으로 설치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 힌지 본체인지 힌지 회동체인지는 설계상의 선택에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 랙 하우징 저면에 결합되는 롤러 이동체(140)를 더 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 외각 프레임 조립체(110)의 저면에 롤러 이동체(140)가 결합되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 롤러 이동체(140)는 이동 방향에 따라서 회전 방향이 변화될 수 있는 롤러이다. 따라서, 힘을 가하여 상기 랙 하우징(100)을 이동 시키거나 회전 시키는 것이 가능하다. 또한, 상기 롤러 이동체(140)는 상기 랙 하우징(100)의 하중을 지지한다. 나아가, 상기 롤러 이동체(140)는 상기 랙 하우징(100)에 이차 전지 팩이 장착되었을 때 전체 하중을 지지할 수 있다.

도면에 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 상기 롤러 이동체(140)의 회전축에 결합된 기어 박스 및 상기 기어 박스에 회동력을 제공하는 전동 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 전동 장치는 상기 랙 하우징(100)에 장착된 이차 전지 팩 또는 외부에서 공급된 전력에 의해서 회전력을 제공하는 모터(motor)일 수 있다. 또한, 상기 기어 박스는 상기 전동 장치와 결합되어 알맞은 회전 비율에 따라 상기 롤러 이동체(140)에 회전력을 전달하는 기어 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 랙 하우징(100)은 외부 힘이 아니라 전력에 의해서 이동되거나 회전될 수 있다. 한편, 상기 랙 하우징(100)에 힘을 가하여 이동 시키거나 회전 시킬 수 있는 기어 박스 및 전동 장치라면, 당업자의 수준에서 용이하게 대체 또는 변경 가능한 모든 기어 박스 및 전동 장치를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 롤러 이동체(140)의 외주면(141)에 요홈(142)이 형성된 예시도이다.

본 발명에 따른 상기 랙 하우징(100)은 평평한 지면에 설치하여 상기 롤러 이동체(140)가 지면에 맞닿도록 할 수도 있지만, 상기 랙 하우징(100)의 이동을 용이하게 하기 위해 상기 랙 하우징(100)을 레일 위에 설치할 수도 있다. 상기 랙 하우징(100)이 레일 위에 설치되는 경우, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 롤러 이동체(140)는 레일 위에 안착될 수 있도록 상기 롤러 이동체의 외주면(141)에 요홈(142)이 형성될 수 있다.

도 4에는 상기 롤러 이동체의 외주면(141) 중앙에 요홈(142)이 형성된 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 상기 요홈(142)은 외주면의 중심에서 좌측 또는 우측으로 치우쳐서 형성될 수도 있다. 또한, 상기 요홈(142)의 깊이 및 넓이는 상기 롤러 이동체(140)가 안착되는 레일의 높이 및 넓이에 따라 다양하게 형성될 수 있음은 자명하다.

도 5는 본 발명에 따른 전력 저장 장치(200)의 분해 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전력 저장 장치(200)는 상기 랙 하우징(100) 및 이차 전지 팩(210)을 포함한다. 상기 이차 전지 팩(210)은 상기 수평 선반(120)에 장착되어 상기 랙 하우징(100)내에 수용된다. 상기 전력 저장 장치(200)는 각 수평 선반마다 3개의 이차 전지 팩(210)이 수용될 수 있는 구조를 가진다. 하단과 중단의 수평 선반에는 이차 전지 팩(210)의 장착이 완료된 상태이고, 상단의 수평 선반에는 이차 전지 팩(210)의 장작이 진행중인 상태이다. 도 5에는 총 9개의 이차 전지 팩(210)을 수용할 수 있는 전력 저장 장치(200)가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 각 수평 선반마다 수용하는 이차 전지 팩(210)의 개수 및 상기 전력 저장 장치(200)에 수용되는 이차 전지 팩(210)의 총 개수는 상기 전력 저장 장치(200)의 크기, 이차 전지 팩(210)의 크기, 요구되는 전력량에 의해서 다양하게 변경될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 전력 저장 장치(200)에 장착될 수 있는 이차 전지 팩(210)의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 6을 참조하면, 이차 전지 팩(210)은 복수 개의 이차 전지 셀(211)이 집합된 이차 전지 모듈(212), 팩 케이스(213) 및 BMS(215, Battery Management System)를 포함한다.

상기 이차 전지 셀(211)은 재충전이 가능한 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 이차 전지 셀의 종류는 특별히 한정되지 않는다.

상기 BMS(215)는 충방전 전류, 각 이차 전지 셀(211)의 전압 또는 전류를 포함한 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 포함하여 당업자 수준에서 적용 가능한 다양한 제어 기능을 수행한다.

또한, 상기 BMS(215)는 상기 이차 전지 팩(210)을 제어하는 외부 제어 장치와 통신망을 통해서 연결될 수 있다. 이때, 상기 외부 제어 장치는 상기 전력 저장 장치(200)를 제어하는 랙 BMS가 될 수 있다. 상기 BMS(215)는 자신이 담당하는 이차 전지 팩(210)의 상태에 관한 데이터를 통신망을 통해서 송신하거나, 상기 외부 제어 장치로부터 상기 이차 전지 팩(210)의 충방전과 관련된 제어 신호를 수신할 수 있다. 이를 위해 상기 BMS(215)는 이차 전지 팩(210)의 충방전과 다양한 상기 제어 기능을 수행할 수 있는 제어 로직을 포함한다.

상기 이차 전지 모듈(212) 및 상기 BMS(215)는 상기 팩 케이스(213)에 수납되어, 하나의 팩을 형성한다. 상기 팩 케이스(213)에는 상기 이차 전지 셀(211)의 냉각을 위한 통풍구(214)가 형성될 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 랙 하우징(100)은 상기 랙 하우징(100)의 정면, 배면, 평면, 저면 또는 측면 중 적어도 어느 하나 이상을 덮는 하우징 커버(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 하우징 커버(150)는 이차 전지 팩(210)이 외부로 노출되는 것을 방지하여, 열, 습기, 먼지, 이물질 등 외부 환경으로부터 이차 전지 팩(210)이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 상기 하우징 커버(150)는 상기 이차 전지 팩(210)이 장착된 이후에 상기 랙 하우징(100)에 결합될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 전력 저장 장치(200)는 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어를 위한 알고리즘이 적용되어 상기 이차 전지 팩(210)들의 상태를 모니터링하고 제어하는 랙 BMS를 더 포함할 수 있다.

상기 랙 BMS는 각 이차 전지 팩의 BMS(215)와 통신선을 통해서 데이터를 주고 받을 수 있도록 연결될 수 있다. 상기 통신선을 통해 각 이차 전지 팩(210)의 전기적 특성값을 포함한 다양한 데이터를 수신하고, 각 이차 전지 팩(210)에 제어 신호를 송신하는 것이 가능하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템(300)을 도시한 평면도이다.

도 7에 도시된 전력 저장 시스템(300)은 본 발명에 따른 랙 하우징의 배열을 설명하기 위한 실시예이다. 본 발명에 따른 랙 하우징의 배열은 상기 복수의 랙 하우징(100)이 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 통해 연결된 구조를 가진다. 그리고, 상기 전력 저장 시스템(300)은 이러한 상기 랙 하우징의 배열에 설치된 다수의 이차 전지 팩(210)을 포함한다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 복수의 전력 저장 장치(200)들이 배열되어 있으며, 각각의 전력 저장 장치(200)는 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 통해서 인접하는 전력 저장 장치(200)과 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 전력 저장 장치(200)는 2종류로 구분된다. 앞서 도 5에 도시되었던 것처럼 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 110-a 프레임과 110-c 프레임에 설치되어 있는 A 타입의 전력 저장 장치(200)와 도시되지 않았지만 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 110-b 프레임과 110-d 프레임에 설치되어 있는 B 타입의 전력 저장 장치(200)로 구분된다. 상기 A 타입의 전력 저장 장치(200)와 B 타입의 전력 저장 장치(200)는 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 설치되어 있는 모서리의 위치만 서로 다를 뿐 다른 구성은 동일하다.

또한, 상기 A 타입의 전력 저장 장치(200)에 설치되어 있는 상기 제1 힌지 회동 부재(131)와 B 타입의 전력 저장 장치(200)에 설치되어 있는 상기 제2 힌지 회동 부재(132)는 서로 끼워 맞춤 결합이 가능하도록 각 전력 저장 장치(200)의 모서리에 설치된다. 마찬가지로, 상기 A 타입의 전력 저장 장치(200)에 설치되어 있는 상기 제2 힌지 회동 부재(132)와 B 타입의 전력 저장 장치(200)에 설치되어 있는 상기 제1 힌지 회동 부재(131)는 서로 끼워 맞춤 결합이 가능하도록 각 전력 저장 장치(200)의 모서리에 설치된다.

따라서, 상기 A 타입의 전력 저장 장치(200)과 B 타입의 전력 저장 장치(200)가 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 통해 연결되도록 번갈아 가면서 배열된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전력 저장 장치(200)에 설치된 제1 힌지 회동 부재(131)는 힌지 본체이고, 제2 힌지 회동 부재(132)가 힌지 회동체가 될 수 있다. 이 경우, 상기 A 타입의 전력 저장 장치(200)와 B 타입의 전력 저장 장치(200) 중 어느 하나의 전력 저장 장치(200)의 모서리에 제1 힌지 회동 부재가 설치되고, 나머지 전력 저장 장치(200)의 모서리 중 상기 제1 힌지 회동 부재(131)가 설치된 모서리를 대향하는 모서리에 제2 힌지 회동 부재(132)가 설치된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전력 저장 장치(200)에 설치된 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)가 모두 힌지 본체 또는 힌지 회동체가 될 수 있다. 이 경우, 상기 A 타입의 전력 저장 장치(200)와 B 타입의 전력 저장 장치(200) 중 어느 하나의 전력 저장 장치(200)에 설치된 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 힌지 본체이고, 나머지 전력 저장 장치(200)에 설치된 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)는 힌지 회동체이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전력 저장 시스템(300)의 유지 또는 보수하기 위해 작업공간을 확보한 모습을 도시한 평면도이다.

도 8을 참조하면, 각각의 전력 저장 장치(200)는 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 중심으로 회전 및 이동하여 각 전력 저장 장치(200) 사이에 공간이 형성된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 공간을 통해서 작업자는 각 전력 저장 장치(200)에 적재된 이차 전지 팩(210)의 유지 또는 보수 작업을 수행할 수 있다.

상기 도 7과 도 8를 함께 비교하면, 본 발명에 따른 랙 하우징(100)을 이용하여 전력 저장 시스템(300)을 구성한 경우 공간의 효율적 사용이 가능하다. 도 7에 도시된 것처럼, 평상시에는 전력 저장 장치(200)들을 밀착시켜 전력 저장 시스템(300)이 차지하는 공간 점유율을 최소한으로 한다. 반면, 도 8에 도시된 것처럼, 유지 또는 보수가 필요한 경우 전력 저장 장치(200)들을 이동시켜 전력 저장 장치(200)들 사이에 공간을 확보하여 작업자에게 작업 공간을 제공한다. 따라서, 전력 저장 시스템(300)이 차지하는 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.

상기 전력 저장 시스템(300)의 이동을 원활하게 하기 위해, 본 발명에 따른 전력 저장 시스템(300)은 상기 전력 저장 장치(200)의 저면에 결합되는 롤러 이동체(140)를 포함하는 전력 저장 장치(200)로 구성될 수 있다. 이 때, 상기 전력 저장 장치(200)는 상기 롤러 이동체(140)의 회전축에 결합된 기어 박스 및 상기 기어 박스에 회동력을 제공하는 전동 장치를 포함할 수 있다.

상기 롤러 이동체(140), 기어 박스 및 전동 장치에 대해서는 상세히 설명한바 반복적인 설명은 생략하도록 하겠다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 저장 시스템(300)의 사시도이다.

본 발명에 따른 전력 저장 장치(200)는 상기 롤러 이동체(140)의 이동 경로를 가이드 하는 레일(310)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 롤러 이동체(140)는 레일(310) 상에 안착될 수 있도록 상기 롤러 이동체(140)의 외주면에 요홈이 형성될 수 있다.

한편, 상기 전력 저장 장치(200)가 이동될 때 레일(310)에 거치된 상기 롤러 이동체(140)의 간격은 가변될 수 있다. 각각의 전력 저장 장치(200)는 이동 방향으로의 직선 운동과 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재(131, 132)를 중심으로 한 회전 운동을 동시에 하기 때문이다. 따라서, 이러한 롤러 이동체(140)의 간격 변화에 대응하기 위해, 본 발명에 따른 상기 레일(310)은 간격이 가변될 수 있다.

본 발명에 따른 전력 저장 시스템(300)은 복수의 전력 저장 장치(200)에 각각 장착된 랙 BMS들과 통신선을 통해서 각각의 전력 저장 장치에 대한 상태를 모니터링하고 제어하는 시스템 BMS를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전력 저장 시스템이 차지하는 공간의 효율적 사용이 가능하다. 즉, 평상시에는 전력 저장 장치들을 밀착시켜 전력 저장 시스템이 차지하는 공간 점유율을 최소한으로 하고, 유지 또는 보수가 필요한 경우 이차 전지 랙들 사이에 공간을 확보하여 작업자에게 작업 공간을 제공할 수 있다. 또한, 평상시 랙 하우징에 설치된 이차 전지 팩의 전면이 외부로 노출되지 않아서 안전성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 이차 전지 랙 하우징 110 : 외각 프레임 조립체
120 : 수평 선반 131 : 제1 힌지 회동 부재
132 : 제2 힌지 회동 부재 133 : 힌지 본체
134 : 힌지 샤프트 135 : 힌지 회동체
136 : 관통공 137 : 회전 브라켓
140 : 롤러 이동체 141 : 외주면
142 : 요홈 150 : 하우징 커버
200 : 전력 저장 장치 210 : 이차 전지 팩
211 : 이차 전지 셀 212 : 이차 전지 모듈
213 : 팩 케이스 214 : 통풍구
215 : BMS 300 : 전력 저장 장치
310 : 레일

Claims (26)

1. 내부 공간에 복수의 이차 전지 팩이 설치되는 구조를 가진 사각기둥 형상의 랙 하우징에 있어서,
   상기 랙 하우징의 힌지 회전이 가능하도록 상기 랙 하우징의 수직 방향 모서리들 중 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된 제1 및 제2 힌지 회동 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 힌지 회동 부재는 힌지 본체이고,
   상기 제2 힌지 회동 부재는 상기 힌지 본체에 끼워 맞춤 결합되는 힌지 회동체인 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 본체임을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 회동체임을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재를 2이상 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
6. 제1항에 있어서,
   상기 사각기둥 형상의 모서리를 따라 배열된 외곽 프레임 조립체; 및
   상기 이차 전지 팩의 다단 배열을 위해 상기 외곽 프레임 조립체에 결합된 수평 선반;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
7. 제6항에 있어서,
   상기 외곽 프레임 조립체의 정면, 배면, 평면, 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면을 덮는 하우징 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
8. 제1항에 있어서,
   랙 하우징의 저면에 결합되는 롤러 이동체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
9. 제8항에 있어서,
   상기 롤러 이동체의 회전축에 결합된 기어 박스; 및
   상기 기어 박스에 회동력을 제공하는 전동 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
10. 제8항에 있어서,
    상기 롤러 이동체는, 레일 위에 안착될 수 있도록 상기 롤러 이동체의 외주면에 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 랙 하우징.
11. 제6항에 따른 랙 하우징; 및
    상기 수평 선반에 장착된 복수의 이차 전지 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
12. 제11항에 있어서,
    부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어를 위한 알고리즘이 적용되어 이차 전지 팩들의 상태를 모니터링하고 제어하는 랙 BMS(Battery Management System);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
13. 복수의 사각기둥 형상을 가진 랙 하우징의 배열에 있어서,
    상기 랙 하우징은 내부 공간에 복수의 이차 전지 팩이 설치되는 구조를 가지며, 상기 랙 하우징의 수직 방향 모서리들 중 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 어느 한 쌍의 모서리에 각각 설치된 제1 및 제2 힌지 회동 부재;를 포함하고,
    인접하는 2개의 랙 하우징들이 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
14. 제13항에 있어서,
    상기 인접하는 2개의 랙 하우징들은 대각 방향으로 마주보는 두 쌍의 모서리 중 서로 다른 한 쌍의 모서리에 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 힌지 회동 부재는 힌지 본체이고,
    상기 제2 힌지 회동 부재는 상기 힌지 본체에 끼워 맞춤 결합되는 힌지 회동체이며,
    상기 인접하는 2개의 랙 하우징들 중 어느 하나의 랙 하우징의 모서리에 제1 힌지 회동 부재가 설치되고, 나머지 랙 하우징의 모서리 중 상기 제1 힌지 회동 부재가 설치된 모서리를 대향하는 모서리에 제2 힌지 회동 부재가 설치된 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
16. 제14항에 있어서,
    상기 인접하는 2개의 랙 하우징들 중 어느 하나의 랙 하우징에 설치된 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 본체이고,
    나머지 랙 하우징에 설치된 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재는 힌지 회동체인 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
17. 제13항에 있어서,
    상기 랙 하우징은, 상기 제1 및 제2 힌지 회동 부재를 2이상 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
18. 제13항에 있어서,
    상기 랙 하우징은, 상기 사각기둥 형상의 모서리를 따라 배열된 외곽 프레임 조립체; 및
    상기 이차 전지 팩의 다단 배열을 위해 상기 외곽 프레임 조립체에 결합된 수평 선반;을 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
19. 제18항에 있어서,
    상기 랙 하우징은, 상기 랙 하우징의 외곽 프레임 조립체의 정면, 배면, 평면, 저면 또는 측면 중 적어도 어느 한 면을 덮는 하우징 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
20. 제13항에 있어서,
    상기 랙 하우징은, 상기 랙 하우징의 저면에 결합되는 롤러 이동체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
21. 제20항에 있어서,
    상기 랙 하우징은, 상기 롤러 이동체의 회전축에 결합된 기어 박스; 및
    상기 기어 박스에 회동력을 제공하는 전동 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
22. 제20항에 있어서,
    상기 롤러 이동체의 이동 경로를 가이드 하는 레일;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
23. 제22항에 있어서,
    상기 롤러 이동체는, 레일 상에 안착될 수 있도록 상기 롤러 이동체의 외주면에 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
24. 제22항에 있어서,
    상기 레일은 간격이 가변되는 것을 특징으로 하는 랙 하우징의 배열.
25. 제18항에 따른 랙 하우징의 배열; 및
    상기 수평 선반에 장착된 복수의 이차 전지 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
26. 제25항에 있어서,
    상기 복수의 랙 BMS들과 통신선을 통해서 각각의 전력 저장 장치에 대한 상태를 모니터링하고 제어하는 시스템 BMS;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.

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