KR20170089247A - 배터리 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 조립체가 개시된다. 상기 배터리 조립체는, 서로 반대방향으로 개방되어 있는 전면 개방부와 배면 개방부를 포함하는 랙 하우징과, 랙 하우징 내에 수용된 다수의 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 전면 및 배면의 양편으로 배터리 모듈을 수용함으로써 다수의 배터리 모듈을 수용할 수 있는 듀얼 랙 하우징을 포함하며, 랙 하우징 내에 수용된 배터리 모듈의 전기적인 연결시 전기적인 단락이 방지되는 배터리 조립체가 제공된다.

Description

배터리 조립체{Battery assembly}
본 발명은 배터리 조립체에 관한 것이다.
환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 예를 들어, 전력저장장치는 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 상호 연계시킴으로써 전력의 효율적인 활용을 도모할 수 있다.
이러한 전력저장장치는 비상용 작동 전원 등을 제공하기 위한 무정전 전원장치로도 활용될 수 있으며, 주 전력원의 중단과 같은 상황에서 산업 설비 등에 요구되는 전력을 제공할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 전면 및 배면의 양편으로 배터리 모듈을 수용함으로써 다수의 배터리 모듈을 수용할 수 있는 듀얼 랙 하우징을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는, 랙 하우징 내에 수용된 배터리 모듈의 전기적인 연결시 전기적인 단락이 방지되는 배터리 조립체를 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 조립체는,
서로 반대방향으로 개방되어 있는 전면 개방부와 배면 개방부를 포함하는 랙 하우징; 및
상기 랙 하우징 내에 수용된 다수의 배터리 모듈을 포함한다.
예를 들어, 상기 다수의 배터리 모듈 각각은, 서로 반대 극성의 제1, 제2 단자를 포함하고,
상기 제1, 제2 단자는, 상기 전면 개방부 또는 배면 개방부 중에서 배타적인 어느 일 개방부 측에 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 다수의 배터리 모듈 각각은, 서로 반대 극성의 제1, 제2 단자를 포함하고,
상기 제1, 제2 단자 중에서 어느 일 단자에는 서로 이웃한 배터리 모듈을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바가 접속되어 있다.
예를 들어, 상기 다수의 배터리 모듈 각각은 상기 버스 바의 회전을 규제하기 위한 회전 방지 기구를 포함한다.
예를 들어, 상기 회전 방지 기구는 상기 제1, 제2 단자가 형성된 전면 개방부 또는 배면 개방부 중에서 배타적인 어느 일 개방부 측에 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 회전 구속 기구는 버스 바의 관통 홀을 포함한다.
예를 들어, 상기 다수의 배터리 모듈 각각에서,
상기 제1, 제2 단자는 상부 위치에 형성되어 있고,
상기 회전 방지 기구는 하부 위치에 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 버스 바는 배터리 모듈이 배열된 상하 방향을 따라 연장된다.
예를 들어, 상기 랙 하우징은,
제1 군의 배터리 모듈을 수용하기 위한 제1 랙 하우징; 및
제2 군의 배터리 모듈을 수용하기 위한 제2 랙 하우징을 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 랙 하우징은 상기 전면 개방부를 통하여 제1 군의 배터리 모듈을 수용하고,
상기 제2 랙 하우징은 상기 배면 개방부를 통하여 제2 군의 배터리 모듈을 수용한다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 랙 하우징은 서로 일체적으로 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 랙 하우징은,
프레임; 및
상기 프레임을 전후 방향으로 분할하는 분할 기구를 포함한다.
예를 들어, 상기 분할 기구는 상기 전면 개방부 및 배면 개방부를 통하여 조립되는 제1 군의 배터리 모듈 및 제2 군의 배터리 모듈의 조립 위치를 제한한다.
예를 들어, 상기 랙 하우징은,
상기 프레임 내에 끼워지고 배터리 모듈을 지지하는 랙 선반을 더 포함한다.
예를 들어, 상기 다수의 배터리 모듈 각각은 다수의 배터리 셀을 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 모듈은 서로 반대되는 제1, 제2 단자를 포함하고, 상기 배터리 셀은 서로 반대되는 제1, 제2 전극을 포함할 때,
상기 제1, 제2 단자를 연결한 단자 라인과, 상기 제1, 제2 전극을 연결한 전극 라인은 서로 교차하는 방향으로 연장된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 단자는 배터리 모듈의 전면 개방부 또는 배면 개방부 중에서 배타적인 어느 일 개방부 측에 형성되어 있다.
본 발명에 의하면, 전면 및 배면의 양편으로 배터리 모듈을 수용함으로써, 하나의 랙 하우징을 이용하여 다수의 배터리 모듈을 수용할 수 있는 듀얼 랙 하우징이 개시된다. 예를 들어, 하나의 개방부를 통하여 배터리 모듈을 수용하는 싱글 랙 하우징과 비교할 때, 하나의 랙 하우징을 이용하여 상대적으로 많은 수의 배터리 모듈을 수용할 수 있다. 상대적으로 적은 개수의 랙 하우징을 이용하여 많은 개수의 배터리 모듈을 수용함으로써 다수의 배터리 모듈이 탑재되는 배터리 조립체의 제작 단가가 절감될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 랙 하우징에 탑재된 배터리 모듈을 전기적으로 연결할 때, 오류적인 단락이 방지될 수 있다. 예를 들어, 랙 하우징에 탑재된 다수의 배터리 모듈은 버스 바의 접속에 의해 서로 전기적으로 연결되는데, 버스 바의 임의 회전에 따른 전기적인 단락을 방지할 수 있는 회전 구속 기구를 통하여 버스 바의 임의 회전이 억제되고 버스 바의 단락이 방지될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 랙 하우징의 일부를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 랙 하우징의 일부를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 1에 도시된 제1 군의 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 도 1에 도시된 제2 군의 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 6에는 도 4에 도시된 배터리 모듈의 회전 구속 기구의 동작을 설명하기 위한 사시도가 도시되어 있다.
도 7 및 도 8에는 도 4에 도시된 배터리 모듈에서 배터리 셀의 배열 구조를 보여주는 사시도들이 도시되어 있다.
도 9에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 배터리 모듈이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 배터리 조립체에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 랙 하우징의 일부를 도시한 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 랙 하우징의 일부를 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 상기 배터리 조립체는, 서로 반대방향으로 개방되어 있는 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 포함하는 랙 하우징(100) 및 상기 랙 하우징(100) 내에 수용되는 다수의 배터리 모듈(200)을 포함할 수 있다.
상기 랙 하우징(100)은 제1 군의 배터리 모듈(210)과 제2 군의 배터리 모듈(220)을 수용하기 위해 각각 서로에 대해 등진 정면 및 배면으로 개방되어 있는 듀얼 랙 하우징으로 마련될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 군의 배터리 모듈(210)과 제2 군의 배터리 모듈(220)은, 각각 랙 하우징(100)의 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 통하여 조립될 수 있다. 본 명세서를 통하여 배터리 모듈(200)은, 제1 군의 배터리 모듈(210)과 제2 군의 배터리 모듈(220)을 포함할 수 있고, 이하에서 기술될 배터리 모듈(200)에 관한 기술적 사항은, 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)에 대해 사실상 동일하게 적용될 수 있다.
상기 랙 하우징(100)은 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 포함할 수 있다. 상기 전면 개방부(100f) 및 배면 개방부(100b)는 배터리 모듈(200)을 랙 하우징(100) 내로 수용하기 위한 부분으로, 상기 전면 개방부(100f)를 통하여 제1 군의 배터리 모듈(210)을 수용할 수 있고, 상기 배면 개방부(100b)를 통하여 제2 군의 배터리 모듈(220)을 수용할 수 있다. 상기 랙 하우징(100)은 서로 반대 편에 배치된 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 통하여 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)을 수용하며, 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 통하여 수용된 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)은 전후 방향으로 삽입되어 랙 하우징(100) 내에 안착될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 군의 배터리 모듈(210)은 전면 개방부(100f)를 통하여 랙 하우징(100) 내로 수용되고, 전면 개방부(100f)로부터 후방을 향하여 슬라이딩 방식으로 랙 하우징(100) 내에 삽입될 수 있다. 상기 제2 군의 배터리 모듈(220)은 배면 개방부(100b)를 통하여 랙 하우징(200) 내로 수용되고, 배면 개방부(100b)로부터 전방을 향하여 슬라이딩 방식으로 랙 하우징(100) 내에 삽입될 수 있다.
상기 랙 하우징(100)은, 제1 군의 배터리 모듈(210)을 수용하기 위한 제1 랙 하우징(110)과, 제2 군의 배터리 모듈(220)을 수용하기 위한 제2 랙 하우징(120)을 포함할 수 있다. 그리고, 각각의 제1, 제2 랙 하우징(110,120)은 서로에 대해 등진 상태로 배치되어 있다. 여기서, 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)이 서로에 대해 등진 상태로 배치된다는 것은, 제1 랙 하우징(110)은 정면으로 개방되어 있고, 제1 군의 배터리 모듈(110)은 전면 개방부(100f)를 통하여 제1 랙 하우징(110)으로 수용되는데 반하여, 제2 랙 하우징(120)은 배면으로 개방되어 있고, 제2 군의 배터리 모듈(220)은 배면 개방부(100b)를 통하여 제2 랙 하우징(120)으로 수용된다는 것이다.
상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)은 일체적으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)이 서로 일체적으로 형성되어 있다는 것은, 물리적으로 손상되지 않고는 서로 분리되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)을 분리시키면, 제1, 제2 랙 하우징(110,120)의 기능을 수행할 수 없게 된다.
상기 랙 하우징(100)은, 프레임(101) 및 상기 프레임(101)을 전후 방향으로 분할하는 분할 기구(150)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 랙 하우징(100)은, 상기 프레임(101) 내에 끼워지고, 배터리 모듈(200)을 지지하기 위한 랙 선반(130)을 더 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 분할 기구(150)에 따라 상기 프레임(101)은 전후 방향을 따라 분할될 수 있고, 제1 랙 하우징(110)과 제2 랙 하우징(120)으로 나누어질 수 있다. 상기 분할 기구(150)란, 서로 다른 제1 군의 배터리 모듈(210)과 제2 군의 배터리 모듈(220)을 각각 수용하기 위하여 제1 랙 하우징(110)과 제2 랙 하우징(120)을 서로로부터 분리시킴으로써, 제1, 제2 군의 배터리 모듈(110,120)이 서로에 대해 물리적인 간섭을 일으키지 않도록 할 수 있는 여하의 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분할 기구(150)는 판 상의 분할 플레이트(151)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분할 플레이트(151)는, 프레임(101)의 중앙 위치에서 배터리 모듈(200)의 하중을 담당하고, 랙 선반(130)이 하부로 쳐지는 변형을 방지할 수도 있다.
상기 분할 기구(150)는, 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 통하여 각각 조립되는 제1 군의 배터리 모듈(210)과 제2 군의 배터리 모듈(220)의 조립 위치를 제한하기 위하여, 랙 선반(130)에 형성된 걸림턱(152)을 포함할 수 있다. 상기 걸림턱(152)을 통하여 제1 군의 배터리 모듈(210)과 제2 군의 배터리 모듈(220)이 각각에 대해 허용된 조립 위치에 끼워지며, 서로 상대편의 조립 위치로 진입하여 물리적인 간섭을 일으키지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 걸림턱(152)은, 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)의 조립 위치를 제한하기 위한 한 쌍의 걸림턱(152)을 포함할 수 있다. 이때, 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)의 조립 위치는 걸림턱(152)에 의해 제한될 수 있으므로, 상기 분할 플레이트(151)는, 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)의 조립 위치를 제한하지 않고, 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220)의 하중을 담당하는 지지부의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 걸림턱(152)은 상기 분할 플레이트(151)에 용접될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 분할 기구는 판 상의 분할 플레이트(150`)를 포함할 수 있다. 상기 분할 플레이트(150`)는 전후 방향을 따라 랙 하우징(100)을 제1 랙 하우징(110)과 제2 랙 하우징(120)으로 2 분할할 수 있다. 이렇게 전후 방향을 따라 랙 하우징(100)을 2 분할하는 분할 플레이트(150`)를 통하여 전면 개방부(100f)를 통하여 조립되는 제1 군의 배터리 모듈(210)과 배면 개방부(100b)를 통하여 조립되는 제2 군의 배터리 모듈(220)의 조립 위치가 서로로부터 분리될 수 있고, 랙 하우징(100) 내에 조립된 제1, 제2 군의 배터리 모듈(210,220) 간의 물리적인 간섭이 회피될 수 있다.
도 4에는 도 1에 도시된 제1 군의 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 1에 도시된 제2 군의 배터리 모듈의 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 6에는 도 4에 도시된 배터리 모듈의 회전 구속 기구의 동작을 설명하기 위한 사시도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은 길이 방향을 따라 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b) 중 어느 하나의 배타적인 개소에서 제1, 제2 단자(201,202)를 가질 수 있다. 상기 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(00b) 중에서 어느 하나의 배타적인 개소에서 제1, 제2 단자(201,202)를 갖는다는 것은, 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f)에 제1, 제2 단자(201,202)가 모두 형성되거나 또는 배터리 모듈(200)의 배면 개방부(200b)에 제1, 제2 단자(201,202)가 모두 형성된다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 단자(201)는 배터리 모듈(200)의 정면에 형성되고, 제2 단자(202)는 배터리 모듈(200)의 배면에 형성되는 구성, 또는 제1 단자(201)는 배터리 모듈(200)의 배면에 형성되고 제2 단자(202)는 배터리 모듈(200)의 전면에 형성되는 구성이 아니라는 것이다.
이와 같이, 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b) 중에서 배타적인 일 위치에 형성된 제1, 제2 단자(201,202)는 랙 하우징(100)의 전면 개방부(100f) 또는 배면 개방부(100b)를 통하여 노출되며, 랙 하우징(100)의 전면 개방부(100f) 또는 배면 개방부(100b)를 통하여 노출된 제1, 제2 단자(201,202)는 이웃한 다른 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 군의 배터리 모듈(210)은, 전면 개방부(200f) 위치에 제1, 제2 단자(201,202)가 형성되어 있고, 랙 하우징(100)의 전면 개방부(100f)를 통하여 외부로 노출되어 있다. 그리고, 이렇게 전면 개방부(100f)를 통하여 노출된 서로 이웃한 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)는 서로 전기적으로 연결되고, 이에 따라 서로 이웃한 배터리 모듈(200)은 직렬, 병렬, 직병렬 혼합 방식으로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 서로 이웃한 배터리 모듈(200)의 제1 단자(201)끼리 또는 제2 단자(202)끼리 서로 연결됨으로써 병렬 연결을 형성할 수 있고, 서로 이웃한 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)끼리 서로 연결됨으로써 직렬 연결을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 이웃한 배터리 모듈(200)은, 서로 반대 극성끼리, 그러니까, 제1, 제2 단자(201,202)가 서로 연결됨으로써, 직렬 연결을 형성할 수 있다.
유사하게, 상기 제2 군의 배터리 모듈(220)은, 배면 개방부(200b) 위치에 제1, 제2 단자(201,202)가 형성되어 있고, 랙 하우징(100)의 배면 개방부(100b)를 통하여 외부로 노출되어 있다. 그리고, 이렇게 배면 개방부(100b)를 통하여 노출된 서로 이웃한 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)는 서로 전기적으로 연결되고, 이에 따라 서로 이웃한 배터리 모듈(200)은 직렬, 병렬, 직병렬 혼합 방식으로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 이웃한 배터리 모듈(200)은, 서로 반대 극성끼리, 그러니까, 제1, 제2 단자(201,202)가 서로 연결됨으로써, 직렬 연결을 형성할 수 있다.
서로 이웃한 배터리 모듈(200)은 버스 바(250)의 접속에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바(250)는 서로 이웃한 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)를 서로 연결함으로써 서로 이웃한 배터리 모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바(250)는 배터리 모듈(200)의 적층 방향을 따라 상부 배터리 모듈(200)로부터 하부 배터리 모듈(200)로 연결될 수 있다. 이때, 상기 버스 바(250)는 배터리 모듈(200)의 회전 구속 기구(260)에 의해 임의 회전이 방지될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바(250)는 배터리 모듈(200)의 적층 방향을 따라 일 배터리 모듈(200)로부터 다른 배터리 모듈(200)로 연장될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 버스 바(250)의 회전에 따라, 일 배터리 모듈(250)의 제1 단자(201)와 연결된 버스 바(250)가, 해당 배터리 모듈(200)의 제2 단자(202)에 맞닿게 된다면 단락이 야기될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 버스 바(250)는 배터리 모듈(200)의 회전 구속 기구(260)에 의해 임의 회전이 저지될 수 있다.
상기 배터리 모듈(200)은, 다수의 배터리 셀(300, 도 7 참조)과 다수의 배터리 셀(300)을 수용하기 위한 케이스(280)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 케이스(280)는 다수의 배터리 셀(300)을 개재하여 서로 마주하는 방향으로 조립되는 상부 케이스(281) 및 하부 케이스(282)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 단자(201,202)는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b) 중 어느 일 개소에 배타적으로 형성되고, 예를 들어, 제1, 제2 단자(201,202)는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f)에 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 단자(201,202)는 하부 케이스(282)를 벗어난 높이에 형성될 수 있고, 상기 버스 바(250)는 하부 케이스(282)를 가로질러 적층 방향을 따라 다른 배터리 모듈(200)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 하부 케이스(282)에는 버스 바(250)의 회전 구속 기구(260)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 단자(201,202)는 하부 케이스(282)를 벗어난 높이에 형성되고, 제1, 제2 단자(201,202) 중 어느 일 단자에 연결된 버스 바(250)는, 하부 케이스(282)를 가로질러 인접한 다른 배터리 모듈(200)로 연장될 수 있다. 이때, 상기 버스 바(250)가 가로질러 연장되는 하부 케이스(282)에는 버스 바(250)의 회전 구속 기구(260)가 형성될 수 있다는 것이다.
보다 구체적으로, 상기 회전 구속 기구(260)는 버스 바(250)가 가로질러 연장되는 하부 케이스(282)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b)에 형성될 수 있다. 상기 회전 구속 기구(260)는, 제1 군의 배터리 모듈(210)의 경우에는 제1, 제2 단자(201,202)가 형성된 전면 개방부(200f) 측에 형성될 수 있고, 제2 군의 배터리 모듈(220)의 경우에는 제1, 제2 단자(201,202)가 형성된 배면 개방부(200b) 측에 형성될 수 있다.
상기 회전 구속 기구(260)는 버스 바(250)의 관통 홀을 포함할 수 있다. 상기 관통 홀에 관통되도록 끼워진 버스 바(250)는 임의 회전이 저지될 수 있고, 임의 회전에 따라 동일한 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)가 의도하지 않게 연결되는 단락을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 회전 구속 기구(260)는 버스 바(250)의 폭 보다 넓게 형성되되, 버스 바(250)의 임의 회전을 저지할 수 있을 정도로 좁게 형성된 관통 홀을 포함할 수 있다.
상기 버스 바(250)는, 배터리 모듈(200)의 적층 방향을 따라 서로 교번되는 패턴으로, 서로 이웃한 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)를 상호 전기적으로 연결할 수 있다. 이렇게 배터리 모듈(200)의 적층 방향을 따라 서로 교번되는 패턴으로 배치된 버스 바(250)는, 각각 서로 다른 쌍의 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)를 전기적으로 연결하여, 전체적으로 직렬 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 일 배터리 모듈(200)의 제1 단자(201)에 연결된 버스 바(250)는, 적층 방향을 따라 상부 배터리 모듈(200)의 제2 단자(202)와 연결될 수 있고, 일 배터리 모듈(200)의 제2 단자(202)에 연결된 다른 버스 바(250)는, 적층 방향을 따라 하부 배터리 모듈(200)의 제1 단자(201)와 연결될 수 있다.
도 7 및 도 8에는 도 4에 도시된 배터리 모듈에서 배터리 셀의 배열 구조를 보여주는 사시도들이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은 다수의 배터리 셀(300)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(300)은 서로 다른 제1, 제2 전극(301,302)을 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 전극(301,302)을 가로지르는 배터리 셀(300)의 전극 라인(E)은 전후 방향을 따라 연장될 수 있다. 한편, 상기 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)를 가로지르는 배터리 모듈(200)의 단자 라인은 전후 방향과 수직한 좌우 방향을 따라 연장될 수 있다. 다시 말하면, 상기 배터리 모듈(200)의 단자 라인(좌우 방향)과 배터리 셀(300)의 전극 라인(E, 전후 방향)은 서로 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(200) 내부에 조립되는 배터리 셀(300)의 조립 배향에 대해, 상기 배터리 셀(300)의 전극 라인(E, 전후 방향)은 배터리 모듈(200)의 단자 라인(좌우 방향)과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(300)의 전극 라인(E, 전후 방향)은 배터리 모듈(200)의 단자 라인(좌우 방향)과 서로 수직을 이루도록 조립될 수 있다. 그리고, 이렇게 배터리 셀(300)의 조립 배향이 상기한 바와 같이 정렬됨으로써, 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)가 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b)에 함께 형성될 수 있다. 참고로, 상기 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)는 다수의 배터리 셀(300)의 전기적인 연결에서, 맨 앞과 맨 뒤의 배터리 셀(300)의 제1, 제2 전극(301,302)에 해당될 수 있다.
상기 제1, 제2 단자(201,202)는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b) 중에서 배타적인 어느 일 개방부(200f,200b) 측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 군의 배터리 모듈(210)에서, 상기 제1, 제2 단자(201,202)는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 측에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 배터리 모듈(200)이 조립되는 랙 하우징(100)은 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 갖고, 전면 개방부(100f)를 통하여 조립되는 제1 군의 배터리 모듈(210)과 배면 개방부(100b)를 통하여 조립되는 제2 군의 배터리 모듈(220)을 수용할 수 있다. 이때, 상기 제1 군의 배터리 모듈(210)에서 각각의 제1, 제2 단자(201,202)는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f)에 집중될 필요가 있고, 상기 제2 군의 배터리 모듈(220)에서 각각의 제1, 제2 단자(201,202)는 배터리 모듈(200)의 배면 개방부(200b)에 집중될 필요가 있다. 각각의 개방부(200f,200b)가 형성된 위치에, 제1, 제2 단자(201,202)가 집중되고, 개방부(200f,200b)의 반대편에는 단자(201,202)가 형성되지 않는 것이 바람직하다. 이는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b)를 통하여 노출된 제1, 제2 단자(201,202)에 대해 버스 바(250)의 접속 작업이 가능하며, 개방부(200f,200b)의 반대편으로 배터리 모듈(200)의 제1 단자(201) 또는 제2 단자(202)가 형성되면, 랙 하우징(100)에 의해 차폐된 제1 단자(210) 또는 제2 단자(220)에 대해 버스 바(250)의 접속이 불가능하기 때문이다.
도 9에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 배터리 모듈이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200`)은 다수의 배터리 셀(300`)을 포함한다. 이때, 상기 배터리 모듈(200`)의 제1, 제2 단자(11,12)는 배터리 모듈(200`)의 전면과 배면으로 분산되어 형성된다.
도 9에 도시된 바와 같은 배터리 모듈(200`)을 랙 하우징(100)에 조립하면, 개방부(전면 개방부 200f)에 놓여진 배터리 모듈(200`)의 제1 단자(11)에 대해서는 버스 바(250)의 접속이 가능하지만, 개방부(200f)의 반대편에 놓여진 배터리 모듈(200`)의 제2 단자(12)에 대해서는 버스 바(250)의 접속이 불가능하다. 이러한 연유로, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,20)는 배터리 모듈(200)의 전면 개방부(200f) 또는 배면 개방부(200b)에 집중적으로 배치될 수 있으며, 이를 위해 배터리 모듈(200)에 조립되는 배터리 셀(300)의 조립 배향은 앞서 설명한 바와 같이 정렬될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 랙 하우징(100)은 일체적으로 형성된 하나의 구조에 대해, 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 통하여 전후 방향을 따라 복 열로 배터리 모듈(200)이 탑재될 수 있다. 즉, 전면 개방부(100f)를 통하여 조립되는 제1 군의 배터리 모듈(210)과 배면 개방부(100b)를 통하여 조립되는 제2 군의 배터리 모듈(220)이 서로 마주하는 방향을 따라 랙 하우징(100) 내로 슬라이딩 되면서 삽입될 수 있다. 이러한 듀얼 랙 하우징(100) 구조는 전면 또는 배면으로 하나의 개방부를 갖는 싱글 랙 하우징 구조와는 다른 것이다.
듀얼 랙 하우징(100) 구조에서는 서로에 대해 등진 전방 위치 및 후방 위치에서 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 갖고 서로 마주하는 방향으로 조립되는 복 열의 배터리 모듈(200, 제1 군의 배터리 모듈 210과 제2 군의 배터리 모듈 220)을 수용할 수 있다. 하나의 일체적인 구조를 통하여 복 열의 배터리 모듈(200, 제1 군의 배터리 모듈 210과 제2 군의 배터리 모듈 220)을 수용할 수 있다는 장점이 있다.
상기 랙 하우징(100)은 서로에 대해 등진 전방 위치 및 후방 위치에서 전면 개방부(100f) 및 배면 개방부(100b)를 갖는다. 이러한 전면 개방부(100f) 및 배면 개방부(100b)는 배터리 모듈(200)의 제1, 제2 단자(201,202)에 대한 버스 바(250)의 조립 작업을 허용한다. 보다 구체적으로, 상기 전면 개방부(100f)는 제1 군의 배터리 모듈(210)에 형성된 제1, 제2 단자(201,202)에 대한 버스 바(250)의 접속을 허용한다. 또한, 상기 배면 개방부(100b)는 제2 군의 배터리 모듈(220)에 형성된 제1, 제2 단자(201,202)에 대한 버스 바(250)의 접속을 허용한다.
상기 랙 하우징(100)은, 제1 군의 배터리 모듈(210)을 수용하기 위한 제1 랙 하우징(110)과 제2 군의 배터리 모듈(220)을 수용하기 위한 제2 랙 하우징(120)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)은, 랙 하우징(100)의 전방 위치 및 랙 하우징(100)의 후방 위치에 형성되며, 서로에 대해 일체적으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)은 배터리 모듈(200)이 조립되는 전후 방향을 따라 각각 랙 하우징(100)의 전방 위치와 후방 위치에 각각 형성된다. 이때, 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)의 사이에는 개방부가 형성되지 않는다. 다시 말하면, 상기 제1, 제2 랙 하우징(110,120)의 사이, 그러니까, 전후 방향을 따라 랙 하우징(100)의 중앙에는 개방부가 형성되어 있지 않다. 이에 따라, 상기 제1 군의 배터리 모듈(210)의 배면 및 제2 군의 배터리 모듈(220)의 전면에 대한 작업은, 일단 배터리 모듈(200)이 랙 하우징(100) 내에 수용된 이후로는 어렵게 된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 군의 배터리 모듈(210)의 배면 및 제2 군의 배터리 모듈(220)의 전면에는 단자가 형성되지 않기 때문에, 이웃한 배터리 모듈(200)의 단자(201,202)를 연결하기 위한 배선 작업이 요구되지 않는다.
상기 랙 하우징(100)은, 서로에 대해 등진 전방 위치 및 후방 위치에서 각각 전면 개방부(100f)와 배면 개방부(100b)를 포함한다. 이때, 상기 전면 개방부(100f) 및 배면 개방부(100b)를 통하여 배터리 모듈(200)이 조립될 수 있고, 조립된 배터리 모듈(200)의 단자 연결 작업이 이루어질 수 있다. 이러한 연유로, 상기 랙 하우징(100)의 전방 및 후방에는 어느 정도의 작업 공간이 할애될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방 개방부(100f)의 전방 위치와 배면 개방부(100b)의 후방 위치에는 어느 정도의 작업 공간이 확보될 수 있다. 상기 랙 하우징(100)은 실내의 벽체(미도시)에 대해 기대어질 수도 있으나, 랙 하우징(100)의 전방 위치 및 후방 위치에서 각각 어느 정도의 작업 공간을 확보하기 위해, 랙 하우징(100)의 전면 및 배면은 실내의 벽체로부터 이격된 위치에 배치될 수 있다. 다만, 상기 랙 하우징(100)의 측면에는 개방부가 형성되지 않고 작업 공간이 할애될 필요가 없으므로, 랙 하우징(100)의 측면은 실내의 벽체에 대해 기대어질 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100 : 랙 하우징 100f : 랙 하우징의 전면 개방부
100b : 랙 하우징의 배면 개방부 110 : 제1 랙 하우징
120 : 제2 랙 하우징 150 : 분할 기구
151,150` : 분할 플레이트 152 : 걸림턱
153 ; 랙 선반 200 : 배터리 모듈
200f :배터리 모듈의 전면 개방부 200b : 배터리 모듈의 배면 개방부
201 : 배터리 모듈의 제1 단자 202 : 배터리 모듈의 제2 단자
210 : 제1 군의 배터리 모듈 220 : 제2 군의 배터리 모듈
250 : 버스 바 260 : 회전 구속 기구
280 : 케이스 281 : 상부 케이스
282 : 하부 케이스 300 : 배터리 셀
301 : 배터리 셀의 제1 전극 302 : 배터리 셀의 제2 전극

Claims (17)

  1. 서로 반대방향으로 개방되어 있는 전면 개방부와 배면 개방부를 포함하는 랙 하우징; 및
    상기 랙 하우징 내에 수용된 다수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈 각각은, 서로 반대 극성의 제1, 제2 단자를 포함하고,
    상기 제1, 제2 단자는, 상기 전면 개방부 또는 배면 개방부 중에서 배타적인 어느 일 개방부 측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈 각각은, 서로 반대 극성의 제1, 제2 단자를 포함하고,
    상기 제1, 제2 단자 중에서 어느 일 단자에는 서로 이웃한 배터리 모듈을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈 각각은 상기 버스 바의 회전을 규제하기 위한 회전 구속 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 구속 기구는 상기 제1, 제2 단자가 형성된 전면 개방부 또는 배면 개방부 중에서 배타적인 어느 일 개방부 측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 회전 구속 기구는 버스 바의 관통 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈 각각에서,
    상기 제1, 제2 단자는 상부 위치에 형성되어 있고,
    상기 회전 구속 기구는 하부 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버스 바는 배터리 모듈이 배열된 상하 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 랙 하우징은,
    제1 군의 배터리 모듈을 수용하기 위한 제1 랙 하우징; 및
    제2 군의 배터리 모듈을 수용하기 위한 제2 랙 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 랙 하우징은 상기 전면 개방부를 통하여 제1 군의 배터리 모듈을 수용하고,
    상기 제2 랙 하우징은 상기 배면 개방부를 통하여 제2 군의 배터리 모듈을 수용하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 랙 하우징은 서로 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 랙 하우징은,
    프레임; 및
    상기 프레임을 전후 방향으로 분할하는 분할 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분할 기구는 상기 전면 개방부 및 배면 개방부를 통하여 조립되는 제1 군의 배터리 모듈 및 제2 군의 배터리 모듈의 조립 위치를 제한하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 랙 하우징은,
    상기 프레임 내에 끼워지고 배터리 모듈을 지지하는 랙 선반을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 배터리 모듈 각각은 다수의 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 서로 반대되는 제1, 제2 단자를 포함하고, 상기 배터리 셀은 서로 반대되는 제1, 제2 전극을 포함할 때,
    상기 제1, 제2 단자를 연결한 단자 라인과, 상기 제1, 제2 전극을 연결한 전극 라인은 서로 교차하는 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1, 제2 단자는 배터리 모듈의 전면 개방부 또는 배면 개방부 중에서 배타적인 어느 일 개방부 측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 조립체.
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