KR20160094235A - 전력저장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 단위 전지 및 상기 복수의 단위 전지를 수용하는 팩 프레임을 포함하는 적어도 하나의 전지 팩; 및 상기 팩 프레임의 측벽을 지지하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하고 상기 전지 팩을 수납하는 랙 하우징;을 포함하며, 상기 복수의 단위 전지는 제1방향을 따라 중첩되어 배열되고, 상기 지지부재는 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 연장되어 상기 측벽을 가로지르는 전력저장장치를 구현하여 상기 전지 팩이 제1방향으로 팽창되는 것을 억제하는 효과가 있다.

Description

전력저장장치 {ENERGY STORAGE DEVICE}

본 발명은 전력저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차 전지를 구비한 전력저장장치에 관한 것이다.

일반적으로 이차 전지는 충전 및 방전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지이다. 상기 이차 전지는 발전소와 같은 기존의 전력계통은 물론 태양 에너지 기타 신재생 에너지를 에너지원으로 하여 충전될 수 있다. 이러한 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 전자기기는 물론 자동차나 전력공급이 필요한 대형 설비에 에너지원으로 사용되고 있다.

전력저장장치는 고출력 또는 고용량을 위해 상기 이차 전지를 복수로 직렬 및 병렬 연결하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예는, 전지 팩을 견고하게 지지하는 랙 하우징을 포함하는 전력저장장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 복수의 단위 전지 및 상기 복수의 단위 전지를 수용하는 팩 프레임을 포함하는 적어도 하나의 전지 팩; 및 상기 팩 프레임의 측벽을 지지하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하고 상기 전지 팩을 수납하는 랙 하우징;을 포함하는 전력저장장치를 제공할 수 있다.

이때 상기 복수의 단위 전지는 제1방향을 따라 중첩되어 배열되고, 상기 지지부재는 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 연장되어 상기 측벽을 가로지르며 상기 팩 프레임에 결합될 수 있다.

상기 전지 팩의 일 실시예로서, 상기 복수의 단위 전지는 제1방향으로 연장되는 적어도 하나의 열로 배열될 수 있다. 그리고 상기 랙 하우징의 일 실시예로서, 상기 적어도 하나의 지지부재는 상기 열의 길이방향 양단에서 각각 상기 팩 프레임의 측벽에 결합되는 제1 및 제2 지지부재를 포함할 수 있다.

상기 지지부재는 일 실시예로서 상기 측벽의 외면을 따라 연장될 수 있다.

또한 상기 지지부재는 일 실시예로서 상기 단위 전지의 높이의 절반 높이에 대응되는 선을 따라 연장될 수 있다. 또는 상기 지지부재는 상기 측벽의 중앙을 지나도록 연장될 수도 있다. 이때 상기 팩 프레임의 측벽의 높이와 상기 단위 전지의 높이가 거의 유사하거나 동일할 수도 있다.

또한 상기 지지부재는 일 실시예로서 상기 팩 프레임에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이때 상기 팩 프레임과 상기 지지부재는 슬라이딩 결합될 수 있다.

상기 팩 프레임은 일 실시예로서, 상기 제2방향과 나란한 측벽에 형성되고 상기 지지부재가 삽입되는 적어도 하나의 삽입 홈을 포함할 수 있다.

상기 삽입 홈은 일 실시예로서, 상기 팩 프레임의 측벽 외면상에 제2방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.

또한 상기 삽입 홈은 일 실시예로서, 상기 측벽의 한쪽 모서리에서 반대쪽 모서리까지 연장되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지부재가 제2방향으로 전지 팩의 측벽을 가로지르면서 상기 측벽을 지지하므로 전지 팩에 제1방향으로 작용하는 팽창력이 억제되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 사시도이고,
도 2는 도 1의 전지 팩의 사시도이고,
도 3은 도 2의 팩 프레임의 사시도이고,
도 4는 도 1의 랙 하우징의 사시도이고,
도 5는 전극 조립체의 일 실시예의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 6은 도 2의 전지 팩이 도 4의 랙 하우징에 장착되는 모습을 도시한 장착 상태도이고,
도 7은 도 1의 전지 팩에 화살표 방향으로 팽창력이 작용할 때의 모습을 도시한 상면도이고,
도 8은 변형 실시예에 따른 팩 프레임이 랙 하우징에 장착된 상태의 부분 단면도이고,
도 9는 변형 실시예에 따른 랙 하우징에 전지 팩이 장착되는 모습을 도시한 사시도이고,
도 10은 또 다른 실시예에 따른 랙 하우징과 전지 팩의 장착모습을 도시한 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 실시예들을 상세하게 설명한다. 본 발명에서 언급하는 이차전지는, 충전 및 방전이 가능한 어떤 구성의 전지여도 좋다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 전지 팩의 사시도이고, 도 3은 도 2의 팩 프레임의 사시도이고, 도 4는 도 1의 랙 하우징의 사시도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력저장장치를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예는 전지 팩(100) 및 상기 전지 팩을 수납하는 랙 하우징(200)을 포함한다. 도 1 내지 도 4에서는 8개의 전지 팩이 랙 하우징에 수납되는 경우를 도시하였으나 이는 예시적인 것이며, 하나 이상의 전지 팩이 랙 하우징에 수납되는 전력저장장치에 본 발명의 사상이 적용될 수 있다.

상기 전지 팩(100)은 복수의 단위 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 조립체로서, 복수의 단위 전지(110, 110A, 110B)와 상기 단위 전지를 수납하는 팩 프레임(120)을 포함한다. 다만, 도 2에서는 상기 단위 전지가 직렬 연결되는 경우를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니고 상기 단위 전지는 목적하는 용량 또는 출력을 얻기 위해 직렬 및/또는 병렬로 적절히 연결될 수 있다.

또한 미도시되었으나, 상기 전지 팩은 단위전지 사이를 절연하고 방열 통로를 형성하는 스페이서가 상기 단위 전지 사이에 더 구비될 수 있다. 또한 미도시되었으나, 상기 전지 팩은 상기 단위 전지의 충전 및 방전을 제어하는 제어모듈을 더 구비할 수 있다.

상기 단위 전지는 이차 전지로서, 충전 및 방전이 가능하다. 상기 단위 전지는 제1전극 및 제2전극 사이에 분리판(separator)이 개재된 전극조립체가 전해액과 함께 케이스(113)에 밀봉된 것이다. 상기 전극조립체는 제1전극, 분리판 및 제2전극이 적층되어 형성(이하, 적층형)되거나, 적층된 후 권취(이하, 권취형)되어 형성될 수 있다. 상기 제1전극과 상기 제2전극은 극성이 서로 상이하며, 예를 들어 제1전극은 양극, 제2전극은 음극일 수 있다.

또한 상기 단위 전지(110, 110A, 110B)는 제1 전극 단자(111, 111a, 111b) 및 제2 전극 단자(112, 112a, 112b)를 포함한다. 상기 제1전극 단자 및 제2전극 단자는 각각 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결되고 상기 케이스의 외부로 노출된 단자이다.

도 5는 상기 전극조립체의 일 실시예로서 권취형 전극조립체를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 전극조립체(119)는 제1극판(116), 분리판(117) 및 제2극판(118)이 차례로 적층된 후 권취되어 형성된다. 상기 제1극판(116)은 제1전극으로 기능하고, 상기 제2극판(118)은 제2전극으로 기능한다. 또한 상기 전극 조립체는 외부로 연장되는 전극탭(115)을 포함하며, 상기 전극 탭(115)은 상기 제1극판과 전기적으로 연결되는 제1전극 탭(115a)과 상기 제2극판과 전기적으로 연결되는 제2전극 탭(115b)을 포함한다. 상기 전극 탭은 상기 단위 전지에서 발생된 전기화학적 에너지를 외부로 전달할 수 있다.

도 5에서는 권취형을 도시한 것이나, 상기 전극 조립체는 적층형으로 구비될 수도 있음은 물론이다.

상기 단위 전지(110)는 각형으로, 케이스(113)가 기결정된 두께(d)를 갖는 직육각형이다. 따라서 상기 단위전지의 두께에 해당되는 부분을 4 면으로 이루어진 테두리라고 지칭하고 나머지 두 면을 양 측면이라고 지칭할 수 있다. 이때 상기 단위 전지의 양 측면, 다시 말해 상기 케이스의 양 측면은 상기 전극 조립체의 제1전극, 분리판 및 제2전극이 차례로 적층된 적층면과 나란한 면이 된다. 그리고 제1전극 단자(111) 및 제2 전극 단자(112)는 상기 단위 전지의 테두리, 다시 말해 상기 케이스의 테두리 중 한 면에서 돌출된다.

상기 전극 조립체가 권취형인 경우, 도 5의 전극 조립체(119)의 평평한 면에 대향하는 면은 상기 케이스의 양 측면이 되고, 상기 전극 조립체(119)의 둥근 모서리에 대향하는 면은 상기 케이스의 테두리가 될 수 있다. 또는 상기 전극 조립체가 적층형인 경우, 전극 조립체의 적층면에 대향하는 면은 상기 케이스의 양 측면이 되고 상기 전극 조립체의 적층면의 두께 내지 높이를 이루는 면에 대향하는 면은 상기 케이스의 테두리가 될 수 있다.

또한 미도시되었으나 상기 단위 전지(110)는 상기 제1 전극 단자(111)와 상기 제2 전극 단자(112) 사이에 가스 배출을 위한 배기구가 구비될 수 있다.

상술한 단위전지(110)는 전해액과 반응하여 전기 화학 에너지를 발생시킬 수 있는 어떠한 구성의 전지여도 좋으며, 예를 들어 리튬 폴리머 전지 또는 리튬 이온 전지일 수 있다. 이러한 단위전지의 구체적인 구성은 공지된 것으로, 상세한 설명을 생략한다.

상기 전지 팩은 복수의 연결단자(101)를 더 포함하여 상기 복수의 단위 전지를 직렬 연결한다. 하나의 연결단자(101A)는 하나의 단위 전지(110A)의 제 2전극 단자(112a)와 다른 하나의 단위 전지(110B)의 제 1 전극 단자(111b)를 전기적으로 연결한다. 이러한 방식으로 복수의 단위 전지(110)는 직렬 연결될 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이 이에 한정되는 것은 아니고 복수의 단위 전지는 연결단자에 의해 병렬 연결되거나 직렬 및 병렬 연결이 될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 복수의 단위 전지(110)는 팩 프레임(120)에 3열로 수납된다. 그러나 열의 수는 예시적인 것으로 상기 단위전지는 제1방향을 따라 중첩되며 배열되어 적어도 하나의 열을 이룬다. 이때, 상기 단위 전지는 양 측면이 서로 중첩되도록 배열된다. 상술한 바와 같이 상기 단위 전지의 양 측면은 상기 전극조립체의 적층면에 대향하는 면이다. 그리고 상기 제1방향은 상기 복수의 단위전지가 배열되면서 형성되는 열의 길이방향이다.

상기 팩 프레임(120)은 상기 단위 전지를 수용하고 보호하며, 상기 전지 팩이 랙 하우징에 수납될 수 있도록 랙 하우징에 분리 가능하게 고정된다. 상기 팩 프레임은 바닥면(121), 상기 바닥면 테두리에서 위로 연장되어 상기 팩 프레임의 측면을 이루는 복수의 측벽(122, 123, 124, 125) 및 상기 측벽 사이에 구비되는 복수의 분리벽(126,127)을 포함한다.

상기 팩 프레임(120)은 상기 바닥면과 상기 복수의 측벽으로 둘러싸인 공간을 포함하고, 상기 공간에 복수의 단위 전지(110)가 수용된다. 상기 복수의 측벽은 제1측벽(122), 제2측벽(124), 제3측벽(123) 및 제4측벽(125)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 측벽(122, 124)은 상기 단위 전지의 양 측면, 즉 상기 케이스(113)의 양 측면에 대향하는 측벽이고, 상기 제3 및 상기 제4 측벽(123, 125)은 상기 단위 전지의 테두리, 즉 상기 케이스(113)의 테두리에 대향하는 측벽이다.

상기 제1 및 제2측벽(122, 124)에는 각각 랙 하우징에 의해 지지되는 삽입 홈(126, 127)이 형성된다. 제1 측벽(122)에 형성되는 삽입홈(이하, 제1 삽입 홈, 126)과 제2 측벽에 형성되는 삽입 홈(이하, 제2 삽입 홈, 127)은 동일한 형상으로, 이하에서 제1 삽입 홈만 언급한 경우라도 이는 제2 삽입 홈에 적용될 수 있다.

상기 제1 삽입 홈(126)은 제1 측벽(122)의 외면을 가로질러 연장된다. 상기 제1 및 제2 측벽(122, 124)이 상기 단위 전지의 양 측면과 각각 나란하므로, 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)은 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 연장된다고 말할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)은 상기 단위전지가 배열되면서 이루는 열의 길이방향에 수직하게 연장된다.

그리고 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)은 단위 전지(110)의 대략적인 중심선을 따라서 연장된다. 상기 중심선은 상기 단위전지의 양 측면의 높이의 대략적인 절반에 해당하는 선이며, 실질적으로 상기 중심선은 상기 단위 전지의 양 측면에서 팽창력이 집중적으로 가해지는 부분을 지나는 선이다. 다만, 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니고 상기 중심선과 나란하게 연장되되 상기 중심선의 위나 아래에 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)이 각각 하나씩 형성되나 이에 한정되지 않고, 한 쌍의 제1 삽입 홈이 서로 나란하고 상기 중심선과 나란하게 연장되되 상기 중심선을 사이에 두고 위아래로 배치될 수도 있다. 마찬가지로 상기 제2 삽입 홈 역시 한 쌍으로 형성될 수 있다. 이와 같이 삽입 홈의 배치나 개수는 상기 단위 전지가 팽창하는 것을 억제하기 위해 상기 제1 및 제2 측벽에 지지부재가 결합되는 위치와 개수에 따라서 변형 가능하다.

상기 제1 삽입 홈(126)은 제1 측벽(122)의 외면에서 기결정된 깊이를 갖도록 형성되며 상기 제1 측벽의 외측으로 개구된다. 그리고 상기 제1 삽입 홈(126)은 상기 제1 측벽이 제3 및 제4측벽과 만나는 양 모서리까지 연장된다. 마찬가지로 제2 삽입 홈(127)은 상기 제2 측벽이 제3 및 제4 측벽과 만나는 양 모서리까지 연장된다. 따라서 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)의 길이방향 양단은 제3 및 제4측벽(123, 125) 각각의 모서리에 개구를 형성하게 된다.

상기 제3 및 제4측벽(123, 125)에는 각각 상기 단위 전지의 냉각을 위한 관통공(123a, 125a)이 한 쌍씩 형성된다.

복수의 분리벽(128,129)은 상기 팩 프레임의 공간을 복수로 분리하여 각 공간에 상기 단위 전지가 수용되도록 한다. 이때 상기 복수의 분리벽(128,129)은 상기 공간이 서로 연통되도록 상하 방향으로 이격되어 구비된다. 상기 복수의 분리벽에 의해 상기 단위 전지가 안정적으로 수용되며 냉각통로가 형성되고 팩 프레임의 공간이 견고하게 유지되도록 한다.

상기 복수의 분리벽(128,129)은 상기 제1방향으로 연장되는 복수의 제1분리벽(128)과 상기 제2방향으로 연장되는 복수의 제2분리벽(129)을 포함한다. 또한 상기 제1분리벽(128)은 서로 마주하는 제1 및 제2 측벽(122, 124) 중 어느 하나의 측벽 내면에서 다른 하나의 측벽 내면까지 연장된다. 상기 제2분리벽(129)은 서로 마주하는 제3 및 제4 측벽(123, 125) 중 어느 하나의 측벽 내면에서 다른 하나의 측벽 내면까지 연장된다.

상기 복수의 제1분리벽(128)은 복수의 단위 전지가 상기 제1방향으로 배열되도록 상기 공간을 분리하는 부재이다. 상기 제1분리벽(128)은 상기 팩 프레임의 상부에 형성된 개구에 면하여 한 쌍이 서로 수평방향으로 이격되어 고정되고, 상기 팩 프레임의 바닥면에 면하여 한 쌍이 서로 수평방향으로 이격되어 고정된다. 여기서 수평방향이란 상기 바닥면과 평항한 방향을 지칭힌다. 이렇게 위아래에 각각 두 개의 제1분리벽이 구비되어 상기 팩 프레임의 공간이 3열로 분리된다. 다만, 상술한 바와 같이 복수의 단위 전지는 하나의 열로 구비될 수도 있으며, 이러한 경우 제1분리벽은 구비되지 않는다.

상기 복수의 제2분리벽(129)은 각 열의 공간을 그 열에 구비되는 단위 전지의 수만큼 분리한다. 상기 제2분리벽(129)은 상기 제1분리벽과 마찬가지로 상기 팩 프레임의 상부 개구부에 면하여 복수로 구비되고 또한 상기 팩 프레임의 바닥면에 면하여 복수로 구비된다. 각 제2분리벽은 하나의 단위 전지가 그 사이에 수용될 수 있을 정도의 공간이 확보되도록 서로 이격된다.

상기 분리벽(128,129)의 모양이나 배치는 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 상기 분리벽이 생략되거나 복수의 단위 전지가 하나의 공간에 구비되도록 변형될 수 있다.

상기 랙 하우징(200)은 상기 8개의 전지 팩을 수납하는 캐비닛으로, 랙 하우징의 뼈대를 이루는 복수의 랙 프레임부재와 상기 랙 프레임에 고정되어 상기 팩 프레임의 측벽을 지지하는 복수의 지지부재(250)를 포함한다.

상기 복수의 랙 프레임 부재는, 상기 랙 하우징의 바닥 프레임을 이루는 제1 프레임부(210), 상하 방향으로 연장되어 상기 랙 하우징의 측면 프레임을 이루는 제2프레임부(220), 상기 랙 하우징의 상부 프레임을 이루는 제3프레임부(230)를 포함한다. 또한, 상기 복수의 랙 프레임 부재는 상기 제1프레임부와 상기 제3프레임부의 사이에서 상기 제2프레임부에 고정되어 랙 하우징의 중간부를 견고하게 지지하는 제4프레임부(240)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 제4프레임부는 상기 제1 및 제3프레임부와 형상이 동일할 수 있다.

상기 제1프레임부와 상기 제3프레임부는 동일한 형상으로 형성되되 상기 랙 하우징의 하부와 상부에 각각 구비되는 프레임이다. 상기 제1 및 제3프레임부는 직사각 테두리를 갖는 프레임으로 중간이 개구되어 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 제1 및 제3 프레임부는 랙 하우징의 상부 프레임 및 하부 프레임의 기능을 하는 어떠한 구성이어도 좋다.

상기 제2프레임부(220)는 상기 제1프레임부에서 상기 제3프레임부로 연장되는 복수의 기둥부재를 포함한다. 상기 복수의 기둥부재는, 상기 제1프레임부의 모서리에서 상기 제3프레임부의 대응되는 모서리로 연장되는 4 개의 모서리 기둥(221)과, 상기 제1프레임부에서 상기 제3프레임부로 연장되되 두 개의 모서리 기둥 사이에 각각 배치되는 한 쌍의 중간 기둥(223)을 포함한다. 상기 한 쌍의 중간 기둥(223)은 각각 상기 전지 팩의 제1 및 제2 측벽(122,124)이 배치되는 쪽에 구비된다.

복수의 지지부재(250)는 상기 전지 팩이 상기 랙 하우징에 고정되도록 상기 전지 팩의 측벽을 지지하고 상기 제2프레임부에 고정되는 부재이다. 상기 지지부재(250)는 상기 전지 팩과 대향하는 면이 상기 전지 팩의 측벽에 결합되고 그 반대면이 상기 제2 프레임부에 고정된다.

상기 지지부재는 상기 제2방향으로 연장되되 폭 방향의 테두리가 상기 제1방향으로 절곡된 판상의 부재이다. 그러나 상기 지지부재의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제2방향으로 연장되는 어떠한 형상이어도 좋다.

상기 지지부재(250)는 상기 제1측벽(122)을 지지하는 제1지지부재(252)와 제2 측벽(124)을 지지하는 제2지지부재(254)를 포함한다. 상기 제1 및 제2지지부재는 각각 상기 제1 및 제2 측벽 외면을 제2방향으로 가로질러 지지하되 상기 단위전지의 양 측면의 중심선에 대응되는 부분에 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 지지부재(252)는 상기 제1측벽(122)의 외면에서 상기 제1 삽입 홈(126)에 삽입되어 상기 제1측벽을 지지한다. 마찬가지로 상기 제2 지지부재(254)는 상기 제2 측벽(124)의 외면에서 상기 제2 삽입 홈(127)에 삽입되어 상기 제2 측벽을 지지한다.

상기 지지부재가 상기 측벽에 삽입되어 배치되는 위치는 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 삽입 홈과 관련하여 상술한 바와 같이 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 지지부재는 각각 상기 제1 및 제2측벽을 제2방향으로 가로질러 지지하되 상기 단위 전지의 양 측면의 중심선을 다소 벗어나 배치될 수도 있다. 또한 본 실시예에서는 제1 측벽(122)과 제2측벽(124)에 각각 하나의 지지부재가 결합되나, 이에 한정되지 않고 제1 측벽에 한 쌍의 제1 지지부재가 배치되되 상기 단위 전지의 측면의 중심선에서 다소 이격되어 상하로 배치되고, 제2측벽에도 이와 동일하게 한 쌍의 제2 지지부재가 배치될 수도 있다.

도 6은 도 2의 전지 팩이 도 4의 랙 하우징에 장착되는 모습을 도시한 장착 상태도이다. 도 6을 참조하여 상기 지지부재의 구체적인 구성 및 상기 전지 팩이 상기 랙 하우징에 장착되는 구조를 상세하게 설명한다.

제1지지부재(252)는 제1 삽입 홈(126)에 삽입되는 판상의 몸체(256)와 상기 몸체의 테두리에서 외측으로 제1방향을 따라 절곡되어 연장된 한 쌍의 리브(255a, 255b)를 포함한다. 제2지지부재(254)도 상기 제1지지부재와 동일한 형상이며 제2 삽입 홈(127)에 삽입된다. 이하에서는 상기 제1지지부재를 상세하게 설명하며 이는 제2지지부재에도 동일하게 적용된다.

상기 몸체는(256)는 상기 제2방향으로 연장되는 판상의 부재이며, 제1 삽입 홈(126)의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 상기 한 쌍의 리브((255a, 255b)는 상기 몸체의 폭방향 양 테두리에서 제1방향으로 절곡되되 외측으로 연장되는 부재이며, 상기 몸체와 동일한 두께로 형성된다. 상기 한 쌍의 리브는 제2프레임부의 안쪽에 고정되며, 적어도 상기 제1 삽입 홈(126)의 깊이만큼 상기 제2프레임부에서 돌출되도록 고정된다. 상기 한 쌍의 리브는 볼트(미도시)와 같은 체결부재에 의해 상기 제2프레임부에 고정되거나 용접에 의해 제2프레임부에 고정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 삽입 홈(126)은 3개의 면을 포함하여 기결정된 깊이를 갖는 오목한 홈으로, 종단면이 각진 U 형상으로 형성된다. 상기 종단면은 상기 제1 삽입 홈의 연장방향에 수직한 단면을 말한다. 상기 종단면 형상은 상기 제1지지부재(252)의 몸체와 상기 몸체에서 연장되는 리브의 일부분이 상기 제1 삽입 홈에 들어맞도록 형성된 것이다. 그러나 상기 제1 삽입 홈의 종단면 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 지지부재(252)가 슬라이딩 삽입될 수 있는 어떠한 형상이어도 좋다. 마찬가지로, 제2 삽입 홈(127) 역시 제2 지지부재(254)가 슬라이딩 삽입될 수 있는 어떠한 형상이어도 좋다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 지지부재(252, 254)는 제4측벽(125) 모서리에 형성된 개구를 통해 각각 상기 제1 및 제2 삽입 홈(126, 127)에 슬라이딩 삽입된다. 제1 지지부재를 예로 들어 구체적으로 설명하면, 상기 몸체(256)는 상기 삽입 홈(126)의 바닥면과 접촉되고, 상기 한 쌍의 리브(255a, 255b)는 상기 삽입 홈(126)의 나머지 두 면과 접촉된다. 상기 제1 및 제2 지지부재는 상기 제3측벽(123)의 모서리에 형성된 개구를 상기 지지부재의 단부가 지날 때까지 삽입된다.

따라서, 상기 전지 팩이 상기 랙 하우징에 수납이 완료되었을 때 상기 제1 지지부재(252)는 제1측벽(122)의 외면을 가로지르되 상기 단위 전지의 중심선을 따라 상기 제1측벽의 한쪽 모서리에서 반대쪽 모서리까지 연장되고, 상기 제2 지지부재(254)는 제2측벽(124)의 외면을 가로지르되 상기 단위 전지의 중심선을 따라 상기 제2측벽의 한쪽 모서리에서 반대쪽 모서리까지 연장하여 가로지르게 된다.

이러한 방식으로 제1 및 제2 지지부재는 각각 상기 전지 팩의 측벽에 결합되어 상기 측벽을 지지한다. 상기 복수의 지지부재는 상기 삽입 홈에 슬라이딩 결합되므로 상기 전지 팩은 슬라이딩 방식으로 상기 복수의 지지부재에서 분리될 수 있다.

도 7은 도 1의 전지 팩에 화살표 방향으로 팽창력이 작용할 때의 모습을 도시한 상면도이다. 도 7을 참조하여, 상기 랙 하우징에 장착된 상기 전지 팩의 팽창이 방지되는 구성을 상세하게 설명한다.

상기 단위 전지(110)가 팽창(swelling)되는 현상이 발생할 때 상기 단위 전지의 양 측면에 수직한 방향(F)으로 상기 단위 전지의 외측을 향해 팽창력이 작용한다. 이때 상기 단위 전지의 양 측면에 수직한 방향은 상기 제1방향과 동일하다. 따라서 상기 팽창력(F)은 제1방향에 나란하고 제2방향에 수직하게 작용한다고 말할 수 있다.

상기 복수의 지지부재(250)는 제2방향과 나란하게 연장되되 상기 단위 전지의 중심선을 따라 연장되고 각각 제1측벽 및 제2측벽을 가로지르도록 배치되므로 상기 팽창력에 의해 상기 단위 전지(110)가 화살표 방향(F)으로 부풀어오르는 것을 억제한다.

상술한 측면의 효과를 변형량을 예로 들어 설명하면, 상기 랙 프레임에 장착되기 전의 상기 팩 프레임이 상기 팽창력(F)에 의해 변형된 정도인 변형량의 범위가 대체적으로 0.8 mm 내지 1.2mm 정도인 반면, 상기 랙 프레임에 장착된 상기 팩 프레임의 상기 팽창력(F)에 의한 변형량은 대체적으로 0.2 mm 내지 0.8mm 정도로 개선되었다. 또한, 상기 팩 프레임이 장착된 상태에서 상기 랙 프레임의 상기 지지부재 부근이 상기 팽창력(F)에 의해 변형되는 정도는 변형량의 범위는 약 0.2mm 내지 0.8mm 정도로 측정되었다.

도 8은 상기 팩 프레임의 변형 실시예가 랙 하우징에 장착된 상태의 부분 단면도이다. 도 8에 도시된 부분은 도 6의 A 부분에 해당하는 부분의 단면도이다. 변형 실시예에 따른 팩 프레임은 상기 삽입 홈(126, 127)이 형성된 모습에 있어서 상술한 실시예와 차이가 있다. 구체적으로, 제1측벽(122')에 형성되는 삽입 홈(126)이 프레스 성형에 의해 형성된다. 따라서 삽입 홈(126)의 형상은 상술한 실시예와 동일하나, 제1측벽(122')의 단면 형상이 상술한 실시예와 차이가 있다. 즉, 도 6의 실시예의 경우 제1측벽(122)은 상기 삽입 홈이 형성된 부분의 두께가 나머지 부분의 두께보다 더 얇게 되나. 변형 실시예에 따른 팩 프레임의 경우 제1측벽(122')은 상기 삽입 홈이 형성된 부분이나 나머지 부분이나 모두 두께가 동일하게 된다. 그 외에는 상술한 실시예에서와 모두 동일하다. 마찬가지로, 제2측벽 역시 삽입 홈이 프레스 성형에 의해 형성될 수 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 랙 하우징에 전지 팩이 장착되는 모습을 도시한 사시도이다. 도 9의 실시예에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 실시예들의 구성 중 복수의 지지부재의 단면형상이 변형된 실시예이다.

복수의 지지부재(252', 254')는 제2방향으로 연장되는 사각 막대 형상의 몸체로 이루어진다. 즉, 복수의 지지부재는 종단면이 직사각형으로 형성된다. 상기 지지부재가 상기 삽입 홈과 접촉되는 면의 형상은 상술한 실시예와 동일하다. 이러한 복수의 지지부재는 상술한 바와 같이 각각 상기 삽입 홈(126, 127)에 슬라이딩 삽입된다. 그 외에는 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 랙 하우징과 전지 팩의 장착모습을 도시한 사시도이다. 도 10의 실시예는 삽입 홈의 형상과 복수의 지지부재(252'',254'')의 형상이 변형된 실시예이다. 도 10을 참조하면, 제1측벽(122)에 형성된 삽입 홈(126')은 오목한 하나의 곡면으로 형성된다. 상기 삽입 홈(126')은 상기 제1측벽(122)의 한쪽 모서리에서 다른 쪽 모서리까지 제2방향을 따라 연장되되 상기 곡면이 상기 제1지지부재(252'')에 대향하도록 배치된다. 그리고 상기 삽입 홈(126')은 상기 단위 전지의 측면의 중심선을 따라 연장된다. 동일한 형상으로 제2측벽(124)에도 삽입 홈(127')이 형성된다. 상기 변형 실시예에 따른 삽입 홈(126', 127')은 곡면으로 형성되는 점 이외에는 상술한 실시예와 그 기능 및 효과가 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

상기 제1지지부재(252'')는 상기 삽입 홈(126')의 곡면과 동일한 곡률로 볼록하게 형성된 곡면을 갖는 몸체로 형성된다. 도 10에서는 상기 제1지지부재가 판상의 부재로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 삽입 홈의 곡면과 동일한 곡률의 외경을 갖는 파이프 또는 원형 막대 형상으로 형성되어도 좋다. 제2지지부재(254'')는 상기 제1지지부재와 동일하게 형성되어 삽입 홈(127')에 삽입된다. 나머지 구성에 대해서는 상술한 실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

100 : 전지 팩, 110, 110A, 110B : 단위 전지
120 : 팩 프레임, 200 : 랙 하우징
210, 220, 230, 240 : 제1 내지 제4 프레임부
250 : 복수의 지지부재

Claims (9)

1. 복수의 단위 전지 및 상기 복수의 단위 전지를 수용하는 팩 프레임을 포함하는 적어도 하나의 전지 팩; 및
   상기 팩 프레임의 측벽을 지지하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하고, 상기 전지 팩을 수납하는 랙 하우징;
   을 포함하고,
   상기 복수의 단위 전지는 제1방향을 따라 중첩되어 배열되고,
   상기 적어도 하나의 지지부재는, 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 연장되어 상기 측벽을 가로지르는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 단위 전지는, 제1방향으로 연장되는 적어도 하나의 열로 배열되고,
   상기 적어도 하나의 지지부재는, 상기 열의 길이방향 양단에서 각각 상기 팩 프레임에 결합되는 제1 및 제2 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 지지부재는, 상기 측벽의 외면을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 지지부재는, 상기 단위 전지의 높이의 절반 높이에 대응되는 선을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 지지부재는 상기 팩 프레임에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 팩 프레임과 상기 적어도 하나의 지지부재는 슬라이딩 결합되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 팩 프레임은, 상기 제2방향과 나란한 측벽에 형성되고 상기 지지부재가 삽입되는 적어도 하나의 삽입 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 삽입 홈은, 상기 측벽 외면상에 제2방향을 따라 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 삽입 홈은, 상기 측벽의 한쪽 모서리에서 반대쪽 모서리까지 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전력저장장치.
   

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