KR20190079161A - 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩 - Google Patents

웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 복 수개의 전지모듈과 기판 및 전장부품과, 이를 수용하는 전지팩 케이스를 구비하여 산업용 전기차에 설치되어 전기 에너지를 공급하는 전지팩을 포함하고, 전지팩은 전지팩 케이스의 바닥판과 상측으로 이격되어 복 수개의 전지모듈을 지지하는 수평면을 이루는 구획판과, 바닥판과 구획판 사이의 이격된 공간에 충진되어 산업용 전기차의 웨이트 밸런스를 구현하는 중량체 및 전지모듈을 수용할 수 있는 내부 공간을 갖도록 형성되어 구획판에 고정되는 복 수개의 모듈 케이스를 포함하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩을 제공할 수 있다.

Description

웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩{MEDIUM AND LARGE SIZE BATTERY PACK OF INDUSTRIAL ELECTRIC VEHICLE CAPABLE OF WEIGHT BALANCING}
본 발명은 웨이트 밸런싱(Weight Balancing)이 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩에 관한 것이다.
전동 모터를 구동부로 하는 장치에서 배터리와 충전 시스템은 중요한 에너지원이고 전기차와 같이 정밀한 제어가 필요로 하는 시스템에서 배터리 관리 시스템이 필요로 하지만 전동 지게차와 전동 고소작업차와 같은 산업, 농업용 장치에서는 이와 같은 관리 시스템이 아직까지 적용이 되지 않고 있다. 일반적으로, 산업 현장이나 농어촌의 환경에서는 대다수의 장비가 납배터리를 주로 사용하고 있다.
납배터리는 증류수 보충형과 밀봉형의 두 가지로 크게 나뉘고 리튬배터리도 리튬-이온형과 리튬-인산철형으로 크게 나뉜다. 배터리의 충전은 배터리의 종류에 따라 충전 방식이 달라진다.
최근에는 위와 같은 지게차 및 고소작업차등 산업용 장비가 전기에너지에 의해 주행 및 작업이 진행될 수 있도록 전기차로 제조되었다. 아울러 위와 같은 산업용 전기차는 리튬 이차 전지로 이루어진 전지팩을 구성하였다.
그러나 이와 같은 종래의 산업용 전기차들은 고중량물을 들어올리는등의 작업을 진행함에 따라 웨이트 밸런싱(Weight Balancing)을 이루어줄 수있는 중량체가 필요하였다. 예를 들면, 종래의 전기 지게차는 물건을 들어올릴 때 포크 리프트로 들어올리는 물건의 중량에 의해 지게차가 앞쪽으로 넘어가지 않도록 전후방측 웨이트 밸런스를 이룰 수 있도록 중량물을 고정하였다.
여기서, 종래의 산업용 전기차들은 납 배터리(연축전지) 또는 별도의 중량체로서 웨이트 밸런싱을 구현하였다. 즉, 납 배터리의 경우는 극판과 전해액 및 함체의 무게로 인하여 산업용 전기차의 웨이트 밸런싱을 구현할 수 있다.
하지만, 리튬 이차 전지의 경우는 납 배터리에 비하여 중량이 낮기 때문에 리튬 이차 전지를 이용한 전지팩을 산업용 전기차에 채택하기 위해서는 별도의 중량물을 추가해야되는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1777768호(2017.09.06) 한국 등록특허공보 제10-1645812호(2016.07.28)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산업용 전기차에 전기 에너지의 공급과 웨이트 밸런스를 모두 구현할 수 있는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 LTE 통신을 통한 상태정보의 송신이 가능한 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 복 수개의 전지모듈과 기판 및 전장부품과, 이를 수용하는 전지팩 케이스를 구비하여 산업용 전기차에 설치되어 전기 에너지를 공급하는 전지팩을 포함하고, 전지팩은 전지팩 케이스의 바닥판과 상측으로 이격되어 복 수개의 전지모듈을 지지하는 수평면을 이루는 구획판과, 바닥판과 구획판 사이의 이격된 공간에 충진되어 산업용 전기차의 웨이트밸런스를 구현하는 중량체 및 전지모듈을 수용할 수 있는 내부 공간을 갖도록 형성되어 구획판에 고정되는 복 수개의 모듈 케이스를 포함하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩을 제공할 수 있다.
그러므로 본 발명은 리튬 이차전지를 산업용 전기차에 적용시에 별도의 중량체를 구비하지 않아도 되기에 제조비용을 절감할 수 있고, 산업용 전기차의 공간 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 LTE 통신을 통하여 모니터링 정보를 송신할 수 있어 Wi-Fi가 불가능한 장소에서도 통신이 원할하여 전지팩이 고장이나 이상유무등을 정확하게 파악할 수 있어 관리 및 유지가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩의 전지팩 케이스를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩을 간략 도시한 블럭도이다.
도 3은 HMI를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 모듈 케이스를 도시한 사시도이다.
도 5는 전지모듈들의 정면도이다.
도 6은 지지바를 도시한 사시도이다.
도 7은 기판을 도시한 평면도이다.
도 8은 기판 및 전지모듈의 연계 구조를 도시한 평면도이다.
도 9는 버스바를 도시한 사시도이다.
도 10은 버스바와 전지모듈들의 연계 구조를 도시한 평면도이다.
도 11은 이송장비 체결수단의 다른 예를 도시한 사시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 사용자의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩의 전지팩 케이스를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 전지팩을 간략 도시한 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 전지팩 케이스(100), HMI(Human Machine Interface)(200), 방열부(300), 전지팩 케이스(100) 내측에 설치되는 복 수개의 전지모듈(500)과, 전지모듈(500)을 수용하는 모듈 케이스(400)와, 전장부재(700), 전장부재(700)를 지지하는 기판(600)과, 기판(600)을 지지하는 지지바(800)(도 6 참조)를 포함한다.
이중 전지팩 케이스(100)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
전지팩 케이스(100)는 전후 좌우측에서 직립된 벽면을 이루고 내측에서 상기의 구성들이 수용되는 공간을 형성하는 벽체(120)와, 벽체(120)의 상부를 밀폐시키는 커버(110)와, 벽체(120)의 벽면에서 수평으로 연장되어 공간을 구획하는 구획판(170)과, 웨이트 밸런싱을 구현하는 중량체(160)와, 방열부(300)에서 방열된 열을 배출시키는 방열구(150)와, 호이스트와 같은 이송용 장비가 체결되는 이송장비 체결수단(181)(182, 도 11 참조)과, 외부공기가 유입되는 통풍구(130)와, 전원 터미널 (140)을 포함한다.
벽체(120)는 직립된 판체로서 전후좌우측 벽면을 형성하고, 직립된 벽면들의 하단에서 수평으로 연장된 바닥판(121)으로 이루어져 전지모듈(500)들이 설치되는 공간을 형성한다.
여기서, 벽체(120)는 내부의 수분이나 습기를 배출할 수 있도록 구획판(170)과 인접한 위치에서 관통 형성된 배출공(124)과 전원 터미널을 형성하는 단자홈과, 단자홈을 가이드하는 가이드판을 포함한다.
단자홈(122)은 도시된 바를 예로 설명하자면, 상측에서 단차 형성된 수평면에서 직립된 벽면을 형성한다. 여기서 전원 터미널(140)은 직립된 벽면에 형성될 수 있다.
이송장비 체결수단(181, 182)은 도 1에 도시된 바와 같이 벽체를 관통하는 복 수개의 체결구(181)와, 도 11에서 예로서 도시된, 경첩(182)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
체결구(181)는 한 쌍 또는 그 이상으로서 호이스트와 같은 장비의 고리나 치구등이 삽입될 수 있다.
경첩(182)은 벽체의 외면에서 고정된 직립판(182a)에 관통된 결합구(182b)가 형성되고, 직립판(182a)을 벽체(120)의 외면에서 지지하는 지지봉(182c)을 포함할 수 있다. 지지봉(182c)은 벽체(120)의 외면에 용접으로 고정될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지팩은, 예를 들면, 1톤 이상임에 따라 호이스트와 같은 장비를 이용하여 산업용 전기차에 탑재된다. 이를 위하여 본 발명은 체결구(181) 또는 경첩(182)중 어느 하나를 구비한 것이다.
가이드판(123)은 단자홈(122)의 공간을 구획하도록 벽체의 외면에 일치되도록 직립 형성된다. 여기서 가이드판(123)은 대상 산업용 전기차(예를 들면, 전기차)에 설치될 시에 고정될 수 있도록 고정 치구가 삽입되는 치구 결합공(123a)이 형성된다.
산업용 전기차는 전지팩을 고정시키기 위하여 별도의 고정치구(예를 들면, 봉형상의 고리 또는 볼트, 와이어)(도시되지 않음)가 포함된다. 이와 같은 산업용 전기차의 고정치구는 가이드판(123)의 치구 결합공(123a)을 통하여 삽입되어 전지팩을 진동으로부터 고정시키는 역할을 수행한다.
구획판(170)은 벽체(120)의 직립된 벽면들 사이에서 고정된다. 이때 구획판(170)은 수평으로 연장되어 바닥판(121)에서 상측으로 이격된 공간을 형성한다. 따라서 구획판(170)은 하측에서는 중량체(160)가 설치되는 공간과, 상측에서 전지모듈(500) 내지 전장부재(700)등이 설치되는 공간으로 전지팩 케이스(100)의 내부공간을 분할시키고, 하측의 중량체(160)가 수용된 공간을 밀봉시킨다.
중량체(160)는 벽체(120)의 바닥판(121)과 구획판(170) 사이에 형성된 빈공간에 주물 성형에 의한 금속(예를 들면, 신철, 주철, 철, 납)이 충진되거나, 판형상의 금속(예를 들면, 신철, 주철, 철, 납), 목재, 석재중 하나 이상으로 이루어져 복 수개가 적층될 수 있다. 또는 중량체(160)는 모래와 시멘트가 혼합된 콘크리트가 적용될 수 있다. 바람직하게로 중량체(160)는 전지팩 전체 무게가 2000kg 이상이 될 수 있도록 그 무게가 설정됨에 바람직하다. 이와 같은 중량체(160)는 구획판(170)에 의해 밀봉된다.
통풍구(130)는 벽체(120)의 직립된 벽면 중 적어도 하나에서 개구 형성된다. 여기서 통풍구(130)는 외부 공기의 유입시에 이물질을 차단할 수 있도록 먼지 필터가 설치될 수 있다.
전원 터미널(140)은 벽체(120)에서 수평면과 수직면으로 성형된 단자홈(122)에서 양(+)과 음(-)의 전원을 출력하도록 설치된다. 여기서 전원 터미널(140)은 내측의 전장부재(700)로부터 연장된 버스바(900) 또는 전원 케이블로부터 공급된 전원을 출력한다.
방열구(150)는 직립된 벽면들중 적어도 하나에서 방열부(300)로부터 배출되는 뜨거운 공기를 배출하도록 복 수개의 개구로 형성된다.
HMI(200)(Human Machine Interface)는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 HMI(200)를 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, HMI(200)는 상태정보를 출력하는 디스플레이(210)와, 원거리 의 서버 또는 근거리의 단말과 직접 통신을 수행하는 LTE 모듈(220)과, 전지팩의 리셋 명령을 출력하는 리셋 스위치(230)와, 온/오프 명령을 출력하는 작동 스위치(240), 제어명령을 입력하는 키패드(250)와, 설정된 조건 및 입력된 명령에 따른 제어명령을 출력하는 제어모듈(260)을 포함할 수 있다.
디스플레이(210)는 제어모듈(260)의 제어에 따라 전지팩의 온도나 충/방전 정보, 고장유무와 같은 이벤트 정보를 출력한다.
LTE 모듈(220)은 원거리에 위치된 서버의 IP 정보를 저장하여 상태 정보(내부온도, 충/방전 정보, 이벤트 정보)를 송신한다.
작동 스위치(240)는 작업자가 수동으로 전지팩을 오프 시키는 스위치이다. 이와 같은 작동스치의 오프 명령은 최상위 명령으로 설정된다.
리셋 스위치(230)는 전지팩의 리셋 명령을 출력하는 스위치로서 작업자가 수동으로 조작할 수 있다.
제어모듈(260)은 키패드(250)를 통하여 수동으로 입력된 제어명령 또는 설정된 조건에 따라서 디스플레이(210), LTE 모듈(220)을 제어한다. 여기서 제어모듈(260)은 전지모듈(500)들의 상태정보, 예를 들면, 전장부재(700)(예를 들면, BMS)로부터 감지된 각 전지모듈(500)들의 상태정보(온도, 충전 전압)를 수집하여 LTE 모듈(220)을 통하여 설정된 서버로 송신한다. 이때, 제어모듈(260)은 전지팩의 상태정보를 일정 시간/기간 수집하여 설정된 시간 또는 날짜 주기별로 일괄 송신할 수 있다. 이를 위하여 제어모듈(260)은 데이터를 저장할 수 있는 하드 디스크를 구비할 수 있다.
전장부재(700)는 전압, 전류 및/또는 온도를 감지하는 센서들과, BMS(Battery Management system) 및 커넥터와`같이 전지모듈(500)들의 충방전에 필요한 전장부품을 포함한다. 이와 같은 전장부품들은 일반적으로 공지된 것임에 따라 그 설명을 생략한다.
전지모듈(500)은 복 수개로서 각각 모듈 케이스(400)에 수용되어 전지팩 케이스(100)의 내측에 고정된다. 전지모듈(500)은 일반적으로 공지된 것을 적용함에 따라 그 설명을 생략하되, 전지모듈(500)과 모듈 케이스(400)를 전지모듈(500) 어셈블리로 총칭한다.
모듈 케이스(400)는 복 수개로서 각각 서로 다른 전지모듈(500)을 수용하여 전지팩 케이스(100)의 구획판(170)에 고정된다. 이와 같은 모듈 케이스(400)는 전지모듈의 용량 및 숫자를 선택적으로 조절함이 가능하도록 전지팩 케이스에 탈부착이 용이하도록 구성되었으며, 이는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 모듈 케이스(400)를 도시한 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 모듈 케이스(400)는 전지모듈(500)의 횡방향 벽면(예를 들면 전면과 후면)에 일치 또는 수용 가능한 길이와 높이를 갖도록 직립된 한 쌍의 개구판(430)과, 개구판(430)들의 양측에서 각각 결합되는 한 쌍의 고정 측판(420), 한 쌍의 개구판(430)의 상측에서 수평으로 연장된 상면을 이루는 상판(410)과, 바닥면을 이루는 바닥판(440)을 포함한다.
한 쌍의 개구판(430)은 전지모듈(500)이 수용될 수 있는 공간을 이루도록 상호 이격되어 양측에서 각각 고정 측판(420)에 체결된다. 이때, 상판(410)은 개구판(430)의 상단에 체결되어 모듈 케이스(400)의 상면을 형성하고, 바닥판(440)은 개구판(430)들과 각각 체결되어 전지모듈(500)이 올려지는 바닥면을 형성한다.
상판(410)은 수평면을 이루어 양쪽의 개구판(430)의 상측에 체결되어 모듈 케이스(400)의 상면을 이룬다. 여기서 상판(410)은 상판 개구(411)와, 결합단(412)을 포함할 수 있다.
상판 개구(411)는 전지모듈(500)에서 인출된 전원선 또는 케이블이 인출될 수 있도록 개구 형성된다.
결합단(412)은 개구판(430)측 테두리에서 상향 절곡되어 개구판(430)에 밀착된다. 이를 위하여 결합단(412)은 결합을 위하여 나사와 같은 고정치구등이 삽입될 수 있도록 복 수개의 결합공이 형성될 수 있다.
개구판(430)은 개구판체(432)와, 상향단(431)과, 방열 개구(433)를 포함한다.
개구판체(432)는 직립된 판체로 형성되어 고정 측판(420)과 바닥판(440)에 각각 체결될 수 있도록 복수의 결합공이 형성된다.
상향단(431)은 개구판체(432)의 상단에서 상향 연장되어 상판(410)과 밀착되어 상호 고정된다.
방열 개구(433)는 적어도 하나로서 개구판체(432)에서 수직 또는 수평방향으로 절개되어 전지모듈(500)에 의해 가열된 공기와 통풍구(130)를 통하여 유입된 차가운 공기를 순환시키도록 형성된다.
고정 측판(420)은 상호 이격된 한 쌍의 개구판(430)을 양측에서 각각 고정된다. 이를 위하여 고정 측판(420)은 직립된 벽면을 이루는 직립 판체(421)와, 직립 판체(421)의 상단에서 수평으로 연장된 상부 수평단(423)과, 직립 판체(421)의 측단에서 전방으로 돌출되도록 상하방향으로 연장되는 측부 연장단(422)과, 직립 판체(421)의 하단에서 수평면을 이루도록 연장되는 하부 수평단(424)을 포함한다.
직립 판체(421)는 직립된 벽면으로서 전지모듈(500)의 크기를 수용할 수 있는 폭을 갖는다. 여기서 직립 판체(421)의 높이는 전지모듈(500)의 보다 낮거나 동일하게 형성될 수 있다.
상부 수평단(423)은 직립 판체(421)의 상단에서 수평으로 연장되어 지지바(800)가 얹혀질 수 있는 공간을 형성한다. 이를 위하여 상부 수평단(423)은 지지바(800)와 연결될 수 있도록 나사등의 고정치구등이 삽입될 수 있는 복 수개의 결합공이 형성될 수 있다.
측부 연장단(422)은 직립 판체(421)의 측단을 따라 상하 방향으로 연장되되, 전방으로 돌출 형성된다. 여기서 측부 연장단(422) 및 양측 개구판(430)은 나사나 기타 고정치구등이 연통 삽입될 수 있도록 결합공이 형성될 수 있다.
하부 수평단(424)은 직립 판체(421)의 하단에서 수평으로 연장되 케이스의 구획판(170)에 밀착 고정된다. 하부 수평단(424)은 구획판(170)에 형성된 결합공들과 연통될 수 있도록 복 수개의 결합공이 형성된다.
바닥판(440)은 수평면을 이루는 수평판(441)과, 수평판(441)의 양측에서 절곡되어 직립된 벽면을 이루는 지지대(442)를 포함한다. 수평판(441)은 양측에서 절곡된 지지대(442)에 의하여 구획판(170)에서 이격된 상태로 설치된다.
지지대(442)는 복 수개의 결합공이 형성되어 개구판(430)을 연통하는 나사등의 고정치구에 의해 체결된다.
여기서, 고정 측판(420)의 상부 수평단(423)은 상판(410)에 비하여 낮은 높이를 갖고 있고, 그 사이가 이격되어 모듈 케이스(400)의 상면의 양측이 노출될 수 있다. 즉, 모듈 케이스(400)는 방열 개구(433)외에 전지모듈(500)을 공기 중에 노출시킬 수 있는 부분을 형성함에 따라 방열성능을 높일 수 있도록 하였다.
지지바(800)는 한 쌍으로서 전지팩 케이스(100)의 내측에서 일방향으로 정렬된 복 수개의 모듈 케이스(400)들의 양측 상단에 각각 고정되어 기판(600)을 지지한다. 이는 도 5와 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 모듈 케이스(400)들의 정면도, 도 6은 지지바(800)를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 모듈 케이스(400)들은 개구판(430)들이 상호 근접하도록 미세 간격으로 정렬되어 전지팩 케이스(100)의 구획판(170) 상면에 각각 고정된다. 이때 지지바(800)는 모듈 케이스(400)들의 양측 상단(즉 고정 측판(420)의 상부 수평단(423))에 걸쳐지도록 각각 연장된다.
지지바(800)는 'ㄷ' 자형으로서 상부 지지판(810)과, 하부 지지판(820), 수직판(830)으로 구비된다.
상부 지지판(810)은 기판(600)의 하부를 지하도록 수직판(830)의 상단에서 수평으로 연장된다. 여기서 상부 지지판(810)과 기판(600)은 나사와 같은 고정 치구에 의해 고정될 수 있다.
하부 지지판(820)은 수직판(830)의 하측에서 수평으로 연장되어 고정 측판(420)의 상부 수평단(423)에 고정된다. 여기서, 하부 지지판(820)과 상부 수평단(423)은 상호 연통되는 복 수개의 결합공들이 형성될 수 있다.
아울러, 하부 지지판(820)은 상부 지지판(810)에 비하여 연장된 길이가 더 길게 형성될 수 있다.
기판(600)은 전지모듈(500)에서 인출되는 전선 및/또는 케이블을 전장부재(700)로 안내할 수 있고, 아래에 정렬된 모듈 케이스(400)들의 상단이 노출될 수 있어 전지 모듈의 측정 및 조립의 용이성을 향상시킬 수 있도록 구성되었다.
또한, 각 전지모듈(500)들은 전원 단자(511, 511')에 연결된 버스바(900)에 의해 직렬 또는 병렬로 전기적인 연결관계를 갖는다.
이와 같은 기판(600) 및 버스바(900)의 연계구조는 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 7은 기판(600)을 도시한 평면도, 도 8은 기판(600) 및 전지모듈(500)의 연계 구조를 도시한 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 기판(600)은 인접한 모듈 케이스(400, 400')들의 상향단(431)과 결합단(412)이 밀착된 상단부가 노출되도록 절개된 상단 인출구(620)와, 전지모듈(500)의 전원 단자(511, 511')를 노출시키는 단자 인출구(630)와, 전지모듈(500)로부터 연장된 전원선 및/또는 케이블을 인출시키는 케이블 인출구(610), 결합공을 포함한다.
상단 인출구(620)는 복 수개가 상호 이격되어 인접한 모듈 케이스(400)의 상단을 노출시킨다. 여기서 모듈 케이스(400)의 상단은, 예를 들면, 인접한 제1 모듈케이스(400)의 일측 상단(412, 431)과, 제2모듈케이스(400')의 타측 상단(412', 431')이 동시에 돌출된다. 즉, 제1모듈케이스(400)의 일측에 상향된 상판(410)의 결합단(412)과 개구판(430)의 상향단(431)이 상호 밀착된 상태에서 돌출되고, 제2모듈 케이스(400')의 타측에 위치된 상판(410)의 결합단(412')과 개구판(430)의 상향단(431')이 상호 밀착된 상태에서 돌출된다.
케이블 인출구(610)는 상단 인출구(620)에서 확장된 개구로서 모듈 케이스(400)의 상판(410)에 형성된 상판 개구(411)를 통하여 인출된 전지모듈(500)로부터 연장된 전원선 및/또는 케이블을 인출시킨다.
단자 인출구(630)는 전지 모듈(500, 510, 520, 530, 도 10 참조)의 전원 단자(511, 511')를 기판(600)의 상측으로 노출시키도록 관통형성된다. 이와 같은 단자 인출구(630)는 관리자가 전지모듈(500)의 상태를 테스트 및 점검시에 전압/전류 값의 측정에 유리하다.
결합공(640)은 지지바(800)의 결합공들에 연통되도록 형성된다.
버스바(900)는 도 9와 10을 참조하여 설명한다.
도 9는 버스바를 도시한 사시도, 도 10은 버스바와 전지모듈들의 연계 구조를 도시한 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 버스바(900)는 일방향으로 연장형성되는 한 쌍으로서 각 전지모듈(510, 520, 530)의 상측에 형성된 양(+) 또는 음(-)의 전원 단자(511, 511')에 각각 연결된다. 이를 위하여 버스바(900)는 몸체(930)와, 단차홈(910)과, 끼움공(920)을 포함한다.
몸체는(930) 길이방향으로 연장되고, 정렬된 모듈 케이스(400)들의 고정 측판(420)의 상부 수평단(423)의 외측에서 개방된 공간을 통하여 노출된 전지모듈(510, 520, 530))의 상측으로 연장된다.
단차홈(910)은 몸체에 비하여 얇은 두께를 갖도록 몸체의 상면과 하면에서 각각 단차 형성된다. 단차홈(910)은 복 수개로서 몸체(930)에서 상호 이격 형성된다.
끼움공(920)은 단차홈(910)에 관통 형성되며, 전지모듈(510, 520, 530)의 양(+)과 음(-)의 전원단자(511, 511')중 어느 하나가 끼움된다.
여기서, 끼움공(920)에 끼움된 전지 모듈(510, 520, 530)의 전원 단자(511, 511')는 기판(600)의 단자 인출구(630)를 통하여 외측에서 확인될 수 있도록 노출된다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 본 발명에 따른 작용을 설명한다.
전지팩 케이스(100)는 구획판(170)에 의해 내부 공간이 구획되고, 바닥판(440)과 구획판(170) 사이에는 중량체(160)가 설치된다. 여기서 중량체(160)는 주철, 납, 콘크리트중 어느 하나에 해당될 수 있다.
또한, 전지모듈(500)들은 각각 모듈 케이스(400)에 수용되어 구획판(170)의 상면에 정렬된다. 이때, 모듈 케이스(400)는 고정측판의 하부 수평단(424)에 형성된 결합공과 구획판(170)에 형성된 결합공을 연통하는 나사등의 고정치구에 의해 구획판(170)의 상면에 고정된다.
또한, 전지모듈(500)은 고정 측판(420)의 상부 수평단(423)과 상판(410) 사이의 노출된 공간을 통하여 전원 단자(511, 511')가 위치되도록 모듈 케이스(400) 내측에 수용된다. 이때, 전지모듈(500)의 상부는 고정 측판(420)의 상부 수평단(423)에 비하여 높은 위치에 형성된다.
지지바(800)는 고정측판의 상부 수평단(423)의 상면에 올려져서 고정된다. 이때, 지지바(800)의 하부 지지판(820)은 모듈 케이스(400)의 상부 수평단(423)과 밀착 고정되고, 상부 지지판(810)은 버스바(900)와 수평 또는 거의 동일한 높이에 위치된다.
또한, 버스바(900)는 전지모듈(500)의 양(+) 또는 음(-)의 전원단자(511, 511')에 각각 체결된다. 이때 버스바(900)는 지지바(800)와 동일 방향으로 연장된다.
기판(600)은 지지바(800) 및 버스바(900)의 상측에서 고정된다. 즉, 기판(600)은 상부 지지판(810)의 상면에 올려진 상태에서 고정된다. 이때, 기판(600)의 단자 인출구(630)는 하측에서 버스바(900)의 끼움공(920)에 끼움된 전지모듈(500)의 전원 단자(511, 511')가 노출되고, 상단 인출구(620)는 인접한 모듈 케이스(400)의 상단이 돌출된다. 또한, 각각의 케이블 인출구(610)는 전지모듈(500)에서 인출된 전원선 및/또는 케이블이 인출된다.
그리고, 기판(600)의 상측에 전장부재(700)가 설치되고, 전지팩 케이스(100)의 외측에 형성된 전원 터미널(140)과 버스바(900)가 전기적으로 연결된다. 이와 같은 전지팩은 벽체(120)의 상부에 커버(110)가 고정됨에 따라 조립 완성된다.
이후, 작업자가 전지팩을 산업용 장비의 지정된 위치에 설치하고, 전원 터미널(140)을 연결하고, 작동 스위치(240)를 온하면 전지팩에서 해당 산업용 장비에 전기에너지를 공급한다.
여기서 HMI(200)는 작동 스위치(240)가 온되면, 디스플레이(210) 및 LTE 모듈(220)을 온시키고, 이후 전장부재(700)(예를 들면, BMS, 센서)로부터 감지된 상태 정보를 지정된 서버 또는 단말로 송신하도록 출력하고, 디스플레이(210)에 이를 표시하도록 제어한다. 또한 HMI(200)는 방열부(300)를 구동제어한다.
방열부(300)는 전지팩 케이스(100)의 방열구(150)에 연통되는 위치에 설치된다. 여기서 방열부(300)는 방열판 및 팬과 모터를 구비할 수 있다. 즉, 방열부(300)는 모터에 의해 회전되는 팬을 구비함에 따라 내측의 가열된 공기를 방열구(150)를 통하여 배출시킨다. 이때, 통풍구(130)는 외부의 공기를 흡입한다.
그러므로 본 발명에 따른 전지팩이 설치된 산업용 장비는 전지팩 자체에 중량체(160)가 설치됨에 따라 별도의 중량체(160)를 구비하지 않아도 되기에 산업용 장비의 구매 비용을 줄일 수 있고, 중량체(160)를 설치하기 위한 별도의 공간이 필요하지 않아 공간 활용도를 높일 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 전지팩 케이스 110 : 커버
120 : 벽체 130 : 통풍구
140 : 전원 터미널 150 : 방열구
160 : 중량체 170 : 구획판
200 : HMI 300 : 방열부
400 : 모듈 케이스 410 : 상판
411 : 상판 개구 412 : 결합단
420 : 고정 측판 421 : 직립 판체
422 : 측부 연장단 423 : 상부 수평단
424 : 하부 수평단 430 : 개구판
431 : 상향단 432 : 개구판체
433 : 방열 개구 440 : 바닥판
500, 510, 520, 530 : 전지모듈 511, 511' : 전원 단자
600 : 기판 610 : 케이블 인출구
620 : 상단 인출구 630 : 단자 인출구
640 : 결합공 700 : 전장부재
800 : 지지바 810 : 상부 지지판
820 : 하부 지지판 830 : 수직판
900 : 버스바 910 : 단차홈
920 : 끼움공

Claims (6)

  1. 복 수개의 전지모듈(500)과 기판(600) 및 전장부품과, 이를 수용하는 전지팩 케이스(100)를 구비하여 산업용 전기차에 설치되어 전기 에너지를 공급하는 전지팩;을 포함하고,
    전지팩은
    전지팩 케이스(100)의 바닥판(440)과 상측으로 이격되어 복 수개의 전지모듈(500)을 지지하는 수평면을 이루는 구획판(170);
    금속, 목재, 석재, 콘크리트 중 적어도 하나로서 바닥판(440)과 구획판(170) 사이의 이격된 공간에 설치되어 웨이트 밸런스(WEIGHT BALANCE)를 구현하는 중량체(160); 및
    전지모듈(500)을 수용할 수 있는 내부 공간을 갖도록 형성되어 구획판(170)에 고정되는 복 수개의 모듈 케이스(400)를 포함하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩.
  2. 제1항에 있어서, 모듈 케이스(400)는
    상호 이격된 한 쌍으로서 하나 이상의 방열 개구(433)가 형성되는 개구판(430);
    한 쌍의 개구판(430)의 양측에서 각각 고정되고, 구획판(170)의 상면에 고정되는 한 쌍의 고정 측판(420); 및
    한 쌍의 개구판(430)에 각각 체결되어 상단을 이루는 상판(410);을 포함하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩.
  3. 제2항에 있어서, 상판(410)은
    전지모듈(500)에서 인출된 전원선 또는 케이블이 인출되도록 개구 형성된 상판 개구(411)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩.
  4. 제1항에 있어서, 모듈 케이스(400)들의 상측에서 일방향으로 연장되는 한 쌍의 지지바(800);를 더 포함하고,
    지지바(800)는 직립된 수직판(830)의 상측에서 수평으로 절곡되어 기판(600)의 하부를 지지하는 상부 지지판(810); 및
    수직판(830)의 하측에서 수평으로 절곡되어 모듈 케이스(400)의 상측에 고정되는 하부 지지판(820);을 포함하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩.
  5. 제1항에 있어서, 기판(600)은
    전지모듈(500)들의 전원 단자(511, 511')들이 노출되도록 관통형성된 복 수개의 단자 인출구(630);
    모듈 케이스(400)의 상단이 돌출되도록 절개 형성된 상단 인출구(620); 및
    전지 모듈로부터 인출되는 전원선 또는 케이블이 인출되는 케이블 인출구(610);중 적어도 하나를 포함하는 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩.
  6. 제1항에 있어서, 전지팩은
    원거리에 위치된 서버에 전지팩의 온도, 전압 및 전류중 적어도 하나가 포함된 상태정보를 LTE 통신으로 송신하는 LTE 모듈(220)과, 상태정보를 출력하는 디스플레이(210)를 더 포함하는 것을 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩.
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