KR20150019705A

KR20150019705A - 에너지 저장 장치

Info

Publication number: KR20150019705A
Application number: KR20130096849A
Authority: KR
Inventors: 최효준
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-25
Also published as: US20150050538A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 트레이를 블록화하여 케이블 하니스가 제거되도록 구성함으로써, 장치의 외관 및 작업 공정을 단순화시킬 수 있고, 제품의 제조 단가를 감소시킬 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 집전 단자를 각각 구비하는 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 트레이를 포함하고, 상기 트레이는 제1 면 상에 제1 방향으로 돌출형성되는 결합부를 구비하되, 상기 결합부는, 일단이 상기 집전 단자에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 제1 방향으로 이동가능한 전극부를 포함하는 에너지 저장 장치를 개시한다.

Description

에너지 저장 장치{ENERGY STORAGE APPARATUS}

본 발명의 일 실시예는 에너지 저장 장치에 관한 것이다.

에너지 저장 장치는 태양 전지와 같은 신재생 에너지 및 전력 계통과 연계되며 부하(load)의 전력 수요가 적을 때 전력을 저장해 두었다가 부하의 전력 수요가 클 때 저장된 전력을 사용하게 하도록 구성된 장치이다.

이러한 에너지 저장 장치는, 예를 들어 휴대폰, 노트북 등의 전자 기기에 사용되는 이차 전지가 대량으로 포함된 장치이다.

상기 대량의 이차 전지는 다수의 트레이에 수납되며, 다수의 트레이 간에는전원 케이블, 통신 케이블, 전압 및 온도 감지용 케이블 등과 같은 다수의 케이블 하니스(harness)를 통하여 연결되어 서로 적층된다.

이와 같이, 다수의 트레이 간을 연결하는 케이블 하니스는 에너지 저장 장치의 구성을 복잡하게 하고, 다수의 케이블 하니스로 인한 제품의 제조 단가를 상승시키는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예는 케이블 하니스를 제거하여 장치의 외관 및 작업 공정을 단순화시킬 수 있고, 제품의 제조 단가를 감소시킬 수 있는 에너지 저장 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 저장 장치는 집전 단자를 각각 구비하는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 트레이를 포함하고, 상기 트레이는 제1 면 상에 제1 방향으로 돌출형성되는 결합부를 구비하되, 상기 결합부는, 일단이 상기 집전 단자에 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제1 방향으로 이동가능한 전극부를 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 배터리 셀은 서로 인접하는 배터리 셀들의 집전 단자가 버스바를 통하여 서로 전기적으로 연결되고, 상기 복수 개의 배터리 셀의 집전 단자 중 어느 하나는 상기 전극부의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 전극부는 상기 제1 면을 관통하는 몸통부; 및 상기 몸통부로부터 상기 제1 방향에 대하여 반대인 제2 방향으로 연장형성되는 연결부를 포함할 수 있다.

상기 연결부는 상기 집전 단자의 형상에 대응되도록 수용홈이 구비될 수 있다.

상기 제1 면에는 상기 몸통부가 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 결합부는 상기 제1 면상에 상기 몸통부의 외측을 감싸도록 형성되는 지지부를 포함할 수 있다.

상기 전극부가 제1 방향으로 이동시, 상기 수용홈의 저면과 상기 집전 단자의 상면은 서로 이격되고, 상기 전극부가 상기 제2 방향으로 이동시, 상기 수용홈의 저면과 상기 집전 단자의 상면은 서로 접촉될 수 있다.

상기 수용홈의 내측벽은 상기 집전 단자의 외측벽과 서로 접촉될 수 있다.

상기 전극부는, 일단이 상기 연결부의 저면에 결합되고, 타단이 상기 집전 단자의 상면에 결합되는 탄성체를 더 포함할 수 있다.

상기 전극부는, 일단이 상기 수용홈의 저면에 결합되고, 타단이 상기 집전 단자의 상면에 결합되는 탄성체를 더 포함할 수 있다.

상기 결합부는 상기 제1 면 상에 상기 복수의 배터리 셀과 전기적으로 연결되도록 형성된 BMS 보드와 일체로 형성된 커넥터부를 더 포함할 수 있다.

상기 결합부는 상기 커넥터부와 이격되어 상기 제1 방향으로 돌출형성되는 제1 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 트레이는 상기 제1 면에 대하여 반대인 제2 면에 상기 결합부에 대응되는 형상을 가지는 결합 홈이 형성될 수 있다.

상기 결합 홈은 상기 전극부에 대응되는 형상을 가지는 전극홈을 포함할 수 있다.

상기 트레이는 상기 제1 면과 제2 면 사이에 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 복수의 측면들을 포함하고, 상기 측면들 중 상기 전극부에 인접하는 제1 측면 상에는, 상기 제1 방향 또는 제2 방향에 대하여 수직방향이고 상기 트레이의 외측방향인 제3 방향으로 돌출형성되는 적어도 하나의 제2 고정부와, 상기 전극부의 이동을 가이드하는 제1 가이드홈이 형성될 수 있다.

상기 제1 가이드 홈은 상기 전극부의 이동 방향으로 형성되는 가이드부와, 상기 가이드부의 양단으로부터 상기 전극부의 이동방향에 대한 수직방향으로 연장형성되는 걸림부를 포함할 수 있다.

상기 전극부는 상기 제3 방향이고 상기 제1 가이드홈에 끼워지도록 연장형성되는 가이드바를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드바는 상기 전극부로부터 상기 제3 방향으로 연장형성되어 상기 제1 가이드 홈에 끼워져 이동하는 이동부와, 상기 이동부의 단부에 상기 이동부의 두께보다 두껍게 형성되어 상기 걸림부에 걸리는 핸들부를 포함할 수 있다.

상기 제1 측면 상에는 상기 제1 측면의 중앙 영역을 기준으로 상기 제1 가이드 홈의 형상에 대칭되는 형상으로 형성된 제2 가이드 홈이 형성될 수 있다.

상기 전극부는 상기 가이드바에 의하여 상기 지지부 내측에서 회전가능하다.

상기 트레이는 상기 결합부에 대응되는 형상을 가지는 결합 홈이 형성된 다른 트레이와 상기 제1 방향으로 적층될 수 있다.

상기 트레이는 상기 제2 고정부와 대응되는 형상을 가지는 고정홈과 상기 제1 가이드 홈에 대응되는 형상을 가지는 가이드 홈이 형성된 다른 트레이와 제3 방향으로 적층될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 트레이를 블록화하여 케이블 하니스가 제거되도록 구성함으로써, 장치의 외관 및 작업 공정을 단순화시킬 수 있고, 제품의 제조 단가를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에너지 저장 장치의 트레이를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 트레이에 수납된 배터리 셀을 나타내는 사시도이다.
도 4a는 도 2의 트레이의 상면을 나타내는 평면도이다.
도 4b는 도 2의 트레이의 하면을 나타내는 평면도이다.
도 4c는 도 2의 트레이의 우측면을 나타내는 측면도이다.
도 4d는 도 2의 트레이의 좌측면을 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 1의 트레이를 Ⅰ-Ⅰ로 절단한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 6b는 도 5의 A영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이다.
도 7a 및 7b는 도 6a 및 6b에 대한 다른 실시예로서의 도 5의 A영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이다.
도 8a 및 8b는 도 6a 및 6b에 대한 또 다른 실시예로서의 도 5의 A영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이다.
도 9a 및 9b는 도 6a 및 6b의 동작에 대응되는 도 5의 B영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 에너지 저장 장치의 트레이를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 트레이에 수납된 배터리 셀을 나타내는 사시도이고, 도 4a는 도 2의 트레이의 상면을 나타내는 평면도이며, 도 4b는 도 2의 트레이의 하면을 나타내는 평면도이고, 도 4c는 도 2의 트레이의 우측면을 나타내는 측면도이며, 도 4d는 도 2의 트레이의 좌측면을 나타내는 측면도이고, 도 5는 도 1의 트레이를 Ⅰ-Ⅰ로 절단한 상태를 나타내는 단면도이며, 도 6a 및 6b는 도 5의 A영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이고, 도 7a 및 7b는 도 6a 및 6b에 대한 다른 실시예로서의 도 5의 A영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이며, 도 8a 및 8b는 도 6a 및 6b에 대한 또 다른 실시예로서의 도 5의 A영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이고, 도 9a 및 9b는 도 6a 및 6b의 동작에 대응되는 도 5의 B영역의 동작을 나타내는 확대 단면도이다.

도 1 내지 도 3, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 복수 개의 트레이(100)가 상하 및/또는 옆으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 트레이(100)는 복수 개의 배터리 셀(10)이 옆으로 평행하게 배치되어 수용될 수 있다.

상기 복수 개의 배터리 셀(10)은, 배터리 셀 복수 개가 수평방향으로 적층되어 형성된다. 이러한 배터리 셀(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 통상의 각형 전지 셀이 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 원형 배터리 셀 또는 파우치형 배터리 셀을 포함한 다양한 종류의 배터리 셀이 적용될 수 있다.

상기 배터리 셀(10)은 통상의 이차 전지가 적용될 수 있다. 상기 배터리 셀(10)은 전극 조립체(미도시) 및 전해액(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비할 수 있다. 상기 전해액은 리튬 이온을 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체의 양극판과 음극판은 각각 외부로 인출되기 위하여 집전부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 전극 조립체는 케이스(101)의 내부에 수납되고, 케이스(101)의 외부로는 너트(103)에 의하여 고정된 집전 단자(102)가 노출될 수 있다. 상기 양극판 및 음극판과 전기적으로 연결되는 집전부(미도시)는 케이스(101) 내부에서 집전 단자(102)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 케이스(101)는 원통형 또는 각형이 될 수 있다. 상기 배터리 셀(10)은 하나의 케이스(101) 내부에 복수 개의 전극 조립체를 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 배터리 셀(10)은 각각의 배터리 셀이 수평으로 적층되어 형성될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀(10)에서 이웃하여 적층되는 배터리 셀의 집전 단자(102)들은 전기적으로 상호 연결될 수 있다. 이때, 이웃하는 전지 셀의 집전 단자(102)들이 버스 바(107)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 인접하는 배터리 셀(10)은 전극이 교대로 양극과 음극이 서로 엇갈리도록 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀(10)은 병렬로 연결되거나, 직렬로 연결되거나, 직렬 및 병렬이 혼합되어 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 배터리 셀(10)은 연속적으로 연결되어서, 하나의 배터리 모듈을 형성할 수 있다. 도 3에서는 1개의 트레이(100)에 10개의 배터리 셀이 수납되는 것으로 도시되었으나, 배터리 셀들의 연결 구조 및 개수는 설계 시 요구되는 충전 및 방전 용량을 고려하여 정해질 수 있다.

상기 케이스(101)의 개구부에는 캡 플레이트(104)가 결합될 수 있다. 상기 캡 플레이트(104)는 얇은 판으로 이루어질 수 있다. 상기 캡 플레이트(104)에는 전해액이 주입되는 전해액 주입구(105)가 형성될 수 있다. 상기 전해액 주입구(105)는 전해액이 주입된 후에 밀봉마개로 밀봉될 수 있다.

또한, 상기 캡 플레이트(104)에는 설정된 내부 압력에 따른 파단될 수 있도록 홈이 형성된 벤트 부재(106)가 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 배터리 셀(10)은 상술한 바와 같이 리튬-이온 전지가 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 배터리 셀(10)로 리튬-이온 이차전지 이외에도 니켈-카드뮴 이차전지, 니켈-수소 이차전지, 리튬 전지를 포함한 다양한 종류의 전지가 적용될 수 있다.

상기 트레이(100)는 제1 면(111), 제2 면(115), 제3 면(113) 및 제4 면(114)을 포함하고, 제1 면(111), 제2 면(115), 제3 면(113) 및 제4 면(114)으로 이루어진 공간에 복수 개의 배터리 셀(10)을 수용한다. 본 발명에서의 에너지 저장 장치는, 적어도 하나 이상의 트레이(100)가 상하 및/또는 옆으로 적층되어 구성되는데, 이를 위하여 트레이(100)의 제1 면(111), 제2 면(115), 제3 면(113) 및 제4 면(114) 상에는 적어도 하나 이상의 결합 수단들이 형성된다.

도 2 및 도 4a를 참조하면, 상기 제1 면(111)은 트레이(100)의 상면으로서, 결합부(120, 130), 커넥터부(171) 및 제1 고정부(140)가 형성된다.

상기 결합부(120, 130)는 제1 면(111)에 대하여 제1 방향(즉, 상부 방향)으로 돌출형성된다. 상기 결합부(120, 130)는 제1 면(111)에 이웃하여 제1 방향으로 적층되는 트레이(100)에 결합되어 각각의 트레이(100)를 고정시킴과 아울러, 각각의 트레이(100)의 제1 전극을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 상기 결합부(120, 130)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 결합부(120, 130)의 형상을 한정하는 것은 아니다.

상기 결합부(120, 130)는 제1 전극부(132) 및 제2 전극부(122)를 포함한다.

상기 제1 전극부(132)는 일단이 배터리 셀(10)의 집전 단자에 전기적으로 연결되고, 타단이 트레이(100)의 외측으로 노출되도록, 제1 방향으로 이동가능하게 형성된다. 상기 제1 전극부(132)의 일단은 복수의 배터리 셀(10)의 집전 단자 중 어느 하나에 전기적으로 연결된다. 상기 제1 전극부(132)의 일단은 복수의 배터리 셀(10)의 양극 또는 음극 집전 단자 중 어느 하나에 연결된다. 상기 제1 전극부(132)의 타단은 제1 면(111)에 대한 수직방향으로 상하이동하여 지지부(131)의 내측에서 지지부(131)의 외측으로 노출될 수 있다. 상기 제1 전극부(132)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 제1 전극부(132)의 형상을 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 전극부(132)는 몸통부(132a) 및 연결부(132b)를 포함한다.

상기 몸통부(132a)는 제1 면(111)에 형성된 관통홀(111a)을 관통하도록 형성된다.

상기 연결부(132b)는 몸통부(132a)로부터 제1 방향에 대하여 반대인 제2 방향으로 연장형성된다. 즉, 상기 연결부(132b)는 몸통부(132a)로부터 트레이(100)의 내측방향으로 연장형성된다.

상기 연결부(132b)의 하부 영역에는 수용홈(132c)이 형성된다. 상기 수용홈(132c)은 집전 단자(102)의 단부 형상에 대응되는 형상을 가진다.

따라서, 도 6a 및 6b에서와 같이, 상기 제1 전극부(132)가 제1 방향으로의 이동시, 수용홈(132c)의 저면과 집전 단자(102)의 상면은 서로 이격되고, 제1 전극부(132)가 제2 방향으로의 이동시, 수용홈(132c)의 저면과 집전 단자(102)의 상면은 서로 접촉되거나 간격이 작아지게 된다. 이때, 상기 수용홈(132c)의 내측벽은 집전 단자(102)의 외측벽과 서로 접촉 상태를 유지하여, 항상 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 도 7a 및 7b를 참조하면, 상기 제1 전극부(132)는 일단이 수용홈(132c)의 저면에 결합되고, 타단이 집전 단자(102)의 상면에 결합되는 탄성체(137)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극부(132)가 제1 방향 및 제2 방향으로의 이동시 탄성체(137)가 가지는 복원력에 의하여 제1 전극부(132)의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 전극부(132)가 제1 방향 및 제2 방향으로의 이동시 수용홈(132c)의 저면과 집전 단자(102)의 상면이 접촉되지 않도록 하여 접촉으로 인한 두 면의 손상을 방지할 수 있다. 상기 탄성체(137)는 스프링일 수 있으나, 본 발명에서는 탄성체의 종류를 한정하는 것은 아니다.

또한, 도 8a 및 8b를 참조하면, 상기 제1 전극부(232)는 막대형상으로 형성되고, 연결부(232b)의 저면이 평평하게 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 전극부(232)는 일단이 연결부(232b)의 저면에 결합되고, 타단이 집전 단자(102)의 상면에 결합되는 탄성체(237)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극부(232)가 제1 방향 및 제2 방향으로의 이동시 탄성체(237)가 가지는 복원력에 의하여 제1 전극부(232)의 이동이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 전극부(232)가 제1 방향 및 제2 방향으로의 이동시 연결부(232b)의 저면과 집전 단자(102)의 상면이 접촉되지 않도록 하여 접촉으로 인한 두 면의 손상을 방지할 수 있다.

상기 제1 전극부(132)는 제1 면(111) 상에 형성된 몸통부(132a)의 외측을 감싸도록 형성된 지지부(131)를 더 포함한다. 상기 지지부(131)는 그 내측에 몸통부(132a)가 상하이동되는 공간을 제공한다. 또한, 상기 지지부(131)는 몸통부(132a)의 외측면이 외부에 노출되지 않도록 함과 동시에, 몸통부(132a)를 제1 면(111) 상에서 지지하는 역할을 한다. 상기 지지부(131)는 몸통부(132a)외 외측을 감싸도록 원통형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상은 몸통부(132a)의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 상기 지지부(131)는 비전도성인 비금속물질로 형성될 수 있다.

상기 제2 전극부(122)는 일단이 배터리 셀(10)의 집전 단자(102)에 전기적으로 연결되고, 타단이 트레이(100)의 외측으로 노출되도록, 제1 방향으로 이동가능하게 형성된다. 상기 제2 전극부(122)의 일단은 복수의 배터리 셀(10)의 음극 또는 양극 집전 단자 중 어느 하나에 연결된다. 즉, 상기 제2 전극부(122)의 일단은 제1 전극부(132)의 일단과는 반대 극성을 가지는 집전 단자에 연결된다. 상기 제2 전극부(122)의 타단은 제1 면(111)에 대한 수직방향으로 상하이동하여 지지부(121)의 내측에서 지지부(131)의 외측으로 노출될 수 있다. 상기 제2 전극부(122)의 구조 및 형상은 제1 전극부(132)와 동일하여 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 커넥터부(171)는 결합부(120, 130) 및 제1 고정부(140)와 이격되도록 제1 면(111) 상에 제1 방향으로 돌출형성된다. 상기 커넥터부(171)는 제1 면(111)에 이웃하여 제1 방향으로 적층되는 트레이(100)에 결합되어 각각의 트레이(100)의 통신을 수행함과 동시에, 각각의 트레이(100)를 결합시켜 고정시키는 역할을 한다. 또한, 상기 커넥터부(171)는 제1 면(111) 상에 형성되어 복수의 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(10)의 충방전을 제어하고, 배터리 셀(10)을 보호하는 보호 회로 소자(미도시)를 포함하는 BMS 보드(Battery Management System Board)(170)와 일체로 형성된다. 즉, 상기 커넥터부(171)는 그 하단이 BMS 보드(170)와 전기적으로 연결된다. 상기 커넥터부(171)는 다른 트레이(100)가 제1 방향으로 적층되는 경우 각각의 트레이(100)를 결합하여 고정시킴과 아울러, 각각의 트레이(100)의 통신을 수행한다. 상기 커넥터부(171)는 사각기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 커넥터부(171)의 형상을 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 고정부(140)는 결합부(120, 130) 및 커넥터부(171)와 이격되도록 제1 면(111) 상에 제1 방향으로 돌출형성된다. 상기 제1 고정부(140)는 제1 면(111)에 이웃하여 제1 방향으로 적층되는 트레이(100)에 결합되어 각각의 트레이(100)를 고정시킨다. 상기 제1 고정부(140)는 적어도 하나 이상(141, 142)으로 구비될 수 있고, 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 제1 고정부(140)의 개수 및 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 제1 고정부(140)는 비전도성인 비금속물질로 형성될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 상기 제2 면(115)은 트레이(100)의 하면으로서, 결합홈(123, 133), 커넥터 홈(172) 및 제1 고정홈(143, 144)이 형성된다.

상기 결합홈(123, 133)은 트레이(100)의 제1 면(111)에 형성된 결합부(120, 130)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 결합홈(123, 133)은 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향(즉, 하부 방향)으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 결합부(120, 130)에 결합되도록, 그 위치 및 형상이 결합부(120, 130)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 도면부호 123, 133인 결함홈은 서로 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 133의 결함홈에 대하여 설명하기로 한다.

보다 구체적으로 도 9a 및 9b를 참조하면, 상기 결합홈(133)은 제1 단차부(134), 제2 단차부(135) 및 연결단자부(136)를 포함한다. 상기 제1 단차부(134)는 트레이(100)의 제1 면(111)에 형성된 결합부(120, 130)의 지지부(131)의 형상에 대응되는 깊이로 형성된다. 따라서, 상기 제1 단차부(134)는 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 지지부(131)에 밀착되어 결합되도록 한다. 상기 제2 단차부(135)는 트레이(100)의 제1 면(111)에 형성된 결합부(130)의 제1 전극부(132)의 형상에 대응되는 깊이로 형성된다. 따라서, 상기 제2 단차부(135)는 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 제1 전극부(132)가 상부방향으로 최대한 이동되는 경우에 제2 단차부(135)의 하면이 제1 전극부(132)의 상면과 밀착되어 결합되도록 한다. 상기 연결단자부(136)는 제2 단차부(135)의 하면에 형성되어 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)의 제1 전극부(132)와 도선(108)을 통하여 전기적으로 연결된다.

상기 커넥터 홈(172)은 트레이(100)의 제1 면(111)에 형성된 커넥터부(171)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 커넥터 홈(172)은 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 커넥터부(171)에 결합되도록, 그 위치 및 형상이 커넥터부(171)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 따라서, 상기 커넥터 홈(172)은 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 커넥터부(171)에 결합되어 각각의 트레이(100)를 결합하여 고정시킴과 아울러 각각의 트레이(100)의 통신을 수행하도록 한다.

상기 제1 고정홈(143, 144)은 트레이(100)의 제1 면(111)에 형성된 제1 고정부(140)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 제1 고정홈(143, 144)은 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 제1 고정부(140)에 결합되도록, 그 위치 및 형상이 제1 고정부(140)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 따라서, 상기 제1 고정홈(143, 144)은 제2 단차부(135)의 하면에 형성되어 제2 면(115)에 이웃하여 제2 방향으로 적층되는 트레이(100)의 제1 고정부(140)에 결합되어, 각각의 트레이(100)를 고정시킨다.

도 4c를 참조하면, 상기 제3 면(113)은 트레이(100)의 우측면으로서, 제2 고정부(161, 162), 제1 가이드 홈(151) 및 제2 가이드 홈(152)이 형성된다.

상기 제2 고정부(161, 162)는 제3 면(113)상에 제1 방향 또는 제2 방향에 대하여 수직방향이고 트레이(100)의 우측방향인 제3 방향으로 돌출형성된다. 상기 제2 고정부(161, 162)는 제3 면(113)에 이웃하여 제3 방향으로 적층되는 트레이(100)에 결합되어 각각의 트레이(100)를 고정시킨다. 상기 제2 고정부(161, 162)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 제2 고정부(161, 162)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 상기 제2 고정부(161, 162)는 비전도성인 비금속물질로 형성될 수 있다.

상기 제1 가이드 홈(151)은 제3 면(113)중 제1 면(111)에 형성된 제1 전극부(132)에 인접하는 영역에 형성된다. 상기 제1 가이드 홈(151)은 제1 전극부(132)로부터 제3 방향으로 연장형성된 가이드바(180)가 끼워지도록 형성된다. 상기 제1 가이드 홈(151)은 해당 홈을 따라 이동하는 가이드바(180)에 의하여 제1 전극부(132)의 이동을 가이드한다.

상기 제1 가이드 홈(151)은 가이드부(151a) 및 걸림부(151b)를 포함한다.

상기 가이드부(151a)는 제1 전극부(132)의 이동 방향으로 형성되어, 제1 전극부(132)의 상하 이동 경로를 제공한다.

상기 걸림부(151b)는 가이드부(151a)의 양단으로부터 제1 전극부(132)의 이동 방향에 대한 수직 방향으로 연장형성된다. 상기 걸림부(151b)는 상하 이동된 제1 전극부(132)를 고정시키기 위하여, 제1 전극부(132)로부터 제3 방향으로 연장형성된 가이드바(180)의 핸들부(182)의 폭보다 작은 폭을 가지도록 형성된다. 상기 제1 가이드 홈(151)은 ??자 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 제1 가이드 홈(151)의 형상을 한정하는 것은 아니다.

상기 가이드바(180)는 이동부(181) 및 핸들부(182)를 포함한다. 상기 이동부(181) 및 핸들부(182)는 비전도성 비금속물질로 형성될 수 있다.

상기 이동부(181)는 제1 전극부(132)로부터 제3 방향으로 연장형성되어 제1 가이드 홈(151) 내에 끼워져 이동한다. 상기 이동부(181)는 막대형상으로 형성될 수 있다. 상기 이동부(181)는 제1 가이드 홈(151) 내에서 이동되도록 그 폭이 제1 가이드 홈(151)의 폭보다 같거나 작게 형성될 수 있다.

상기 핸들부(182)는 이동부(181)의 단부에 이동부(181)의 두께보다 두껍게 형성되어 걸림부(151b)에 걸려 고정된다. 상기 핸들부(182)는 제1 가이드 홈(151)의 걸림부(151b)에 고정되도록 그 폭이 걸림부(151b)의 폭보다 더 크게 형성될 수 있다.

상기 제2 가이드 홈(152)은 제3 면(113)에 이웃하여 제3 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 제3 가이드 홈(153)에 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 제2 가이드 홈(152)은 제3 면(113)에 이웃하여 제3 방향으로 적층되는 트레이(100)의 가이드바(180)가 고정되는 공간을 제공한다.

또한, 상기 제2 가이드 홈(152)은 제3 면(113)의 중앙 영역을 기준으로 제1 가이드 홈(151)의 형상에 대칭되는 형상으로 형성된다. 예를 들면, 상기 제2 가이드 홈(152)은 제1 가이드 홈(151)이 ??자 형상일 경우, 그 반대되는 형상으로 형성될 수 있다.

도 4d를 참조하면, 상기 제4 면(114)은 트레이(100)의 좌측면으로서, 제2 고정홈(163, 164), 제3 가이드 홈(153) 및 제4 가이드 홈(154)이 형성된다.

상기 제2 고정홈(163, 164)은 트레이(100)의 제3 면(113)에 형성된 제1 고정부(140)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 제2 고정홈(163, 164)은 제4 면(114)에 이웃하여 제1 방향 또는 제2 방향에 대하여 수직방향이고 트레이(100)의 좌측방향인 제4 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 제1 고정부(140)에 결합되도록, 그 위치 및 형상이 제1 고정부(140)의 위치 및 형상에 대응되도록 형성된다.

상기 제3 가이드 홈(153)은 제4 면(114)중 제1 면(111)에 형성된 제2 전극부(122)에 인접하는 영역에 형성된다. 상기 제3 가이드 홈(153)은 제2 전극부(122)로부터 제4 방향으로 연장형성된 가이드바(185)가 끼워지도록 형성된다. 상기 제3 가이드 홈(153)은 해당 홈을 따라 이동하는 가이드바(185)에 의하여 제2 전극부(122)의 이동을 가이드한다. 이러한 제3 가이드 홈(153)의 구조 및 형상은 제1 가이드 홈(151)과 동일하여 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제4 가이드 홈(154)은 제4 면(114)에 이웃하여 제4 방향으로 적층되는 트레이(100)에 형성된 제1 가이드 홈(151)에 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 제4 가이드 홈(154)은 제4 면(114)에 이웃하여 제4 방향으로 적층되는 트레이(100)의 가이드바(180)가 고정되는 공간을 제공한다. 이러한 제4 가이드 홈(154)의 구조 및 형상은 제2 가이드 홈(152)과 동일하여 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 트레이를 블록화하여 에너지 저장 장치의 외관이 단순화되어 케이블 하니스가 발생되지 않고, 이에 따른 장치의 작업 공정을 단순화시킬 수 있다. 나아가, 본 에너지 저장 장치는 불필요한 케이블 하니스가 제거되고, 작업 공정이 단순화되어 장치의 제조 단가를 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 에너지 저장 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 배터리 셀 100: 트레이
101: 케이스 102: 집전단자
103: 너트 104: 캡 플레이트
105: 전해액 주입구 106: 벤트 부재
107: 버스 바 111: 제1 면
113: 제3 면 114: 제4 면
115: 제2 면 120, 130: 결합부
121, 131: 지지부 122: 제2 전극부
123, 133: 결합홈 132, 232: 제1 전극부
132a, 232a: 몸통부 132b, 232b: 연결부
132c: 수용홈 134: 제1 단차부
135: 제2 단차부 136: 연결단자부
137, 237: 탄성체 140: 제1 고정부
143, 144: 제1 고정홈 151: 제1 가이드 홈
151a: 가이드부 151b: 걸림부
152: 제2 가이드 홈 153: 제3 가이드 홈
154: 제4 가이드 홈 161, 162: 제2 고정부
163, 164: 제2 고정홈 170: BMS 보드
171: 커넥터부 180: 가이드바
181: 이동부 182: 핸들부

Claims

집전 단자를 각각 구비하는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 트레이를 포함하고,
상기 트레이는 제1 면 상에 제1 방향으로 돌출형성되는 결합부를 구비하되, 상기 결합부는, 일단이 상기 집전 단자에 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제1 방향으로 이동가능한 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 배터리 셀은 서로 인접하는 배터리 셀들의 집전 단자가 버스바를 통하여 서로 전기적으로 연결되고,
상기 복수 개의 배터리 셀의 집전 단자 중 어느 하나는 상기 전극부의 일단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제2항에 있어서,
상기 전극부는
상기 제1 면을 관통하는 몸통부; 및
상기 몸통부로부터 상기 제1 방향에 대하여 반대인 제2 방향으로 연장형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제3항에 있어서,
상기 연결부는
상기 집전 단자의 형상에 대응되도록 수용홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 면에는 상기 몸통부가 관통하는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제4항에 있어서,
상기 결합부는 상기 제1 면상에 상기 몸통부의 외측을 감싸도록 형성되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제4항에 있어서,
상기 전극부가 제1 방향으로 이동시, 상기 수용홈의 저면과 상기 집전 단자의 상면은 서로 이격되고, 상기 전극부가 상기 제2 방향으로 이동시, 상기 수용홈의 저면과 상기 집전 단자의 상면은 서로 접촉되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제4항에 있어서,
상기 수용홈의 내측벽은 상기 집전 단자의 외측벽과 서로 접촉되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제3항에 있어서,
상기 전극부는, 일단이 상기 연결부의 저면에 결합되고, 타단이 상기 집전 단자의 상면에 결합되는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제4항에 있어서,
상기 전극부는, 일단이 상기 수용홈의 저면에 결합되고, 타단이 상기 집전 단자의 상면에 결합되는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 결합부는 상기 제1 면 상에 상기 복수의 배터리 셀과 전기적으로 연결되도록 형성된 BMS 보드와 일체로 형성된 커넥터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제11항에 있어서,
상기 결합부는 상기 커넥터부와 이격되어 상기 제1 방향으로 돌출형성되는 제1 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 트레이는 상기 제1 면에 대하여 반대인 제2 면에 상기 결합부에 대응되는 형상을 가지는 결합 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제13항에 있어서,
상기 결합 홈은 상기 전극부에 대응되는 형상을 가지는 전극홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제13항에 있어서,
상기 트레이는 상기 제1 면과 제2 면 사이에 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 복수의 측면들을 포함하고,
상기 측면들 중 상기 전극부에 인접하는 제1 측면 상에는, 상기 제1 방향 또는 제2 방향에 대하여 수직방향이고 상기 트레이의 외측방향인 제3 방향으로 돌출형성되는 적어도 하나의 제2 고정부와, 상기 전극부의 이동을 가이드하는 제1 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 가이드 홈은 상기 전극부의 이동 방향으로 형성되는 가이드부와, 상기 가이드부의 양단으로부터 상기 전극부의 이동방향에 대한 수직방향으로 연장형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제15항에 있어서,
상기 전극부는 상기 제3 방향으로 상기 제1 가이드홈에 끼워지도록 연장형성되는 가이드바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제17항에 있어서,
상기 가이드바는 상기 전극부로부터 상기 제3 방향으로 연장형성되어 상기 제1 가이드 홈에 끼워져 이동하는 이동부와, 상기 이동부의 단부에 상기 이동부의 두께보다 두껍게 형성되어 상기 걸림부에 걸리는 핸들부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 측면 상에는 상기 제1 측면의 중앙 영역을 기준으로 상기 제1 가이드 홈의 형상에 대칭되는 형상으로 형성된 제2 가이드 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제17항에 있어서,
상기 전극부는 상기 가이드바에 의하여 상기 지지부 내측에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제1항에 있어서,
상기 트레이는 상기 결합부에 대응되는 형상을 가지는 결합 홈이 형성된 다른 트레이와 상기 제1 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
제17항에 있어서,
상기 트레이는 상기 제2 고정부와 대응되는 형상을 가지는 고정홈과 상기 제1 가이드 홈에 대응되는 형상을 가지는 가이드 홈이 형성된 다른 트레이와 제3 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.