KR20210030090A - 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

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KR20210030090A
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이경민
이승준
정관수
손권
김희찬
이종수
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙은, 랙 케이스, 랙 케이스의 상하 방향을 따라 적층되는 복수 개의 배터리 모듈들을 구비하는 제1 배터리 모듈 어셈블리 및 제2 배터리 모듈 어셈블리를 포함하며, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들은, 상기 랙 케이스에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들이 배치된 형태를 기준으로 상부 및 하부가 뒤집어진 형태로 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치{BATTERY RACK AND ENERGY STORAGE SYSTEM COMPRISING THE BATTERY RACK}
본 발명은 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 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.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙은 다양한 전압과 용량 요구 조건 등에 따라, 이러한 배터리 랙을 적어도 하나 이상 구비하는 전력 저장 장치를 구성하기도 한다.
종래 배터리 랙의 경우, 복수 개의 배터리 모듈들과 이러한 복수 개의 배터리 모듈들을 수용하기 위한 랙 케이스를 포함하여 구성된다. 여기서, 복수 개의 배터리 모듈들은, 일반적으로, 랙 케이스 내에서 랙 케이스의 상하 방향을 따라 일렬로 수직 적층되어 배치되며, 상호 간의 전기적 연결을 위해 랙 케이스 내에서 배터리 모듈들의 단자들을 연결하는 버스바 유닛을 통해 상호 전기적으로 연결된다.
한편, 최근 들어, 고객의 니즈 및 배터리 랙의 대용량화에 따라, 랙 케이스 내에서 복수 개의 배터리 모듈들의 수직 적층 배치 시, 일렬이 아닌 2열의 수직 적층 배치 구조의 필요성이 점점 커지고 있다.
그러나, 이와 같은 복수 개의 배터리 모듈들의 2열의 수직 적층 배치 구조의 경우, 이들 배터리 모듈들의 단자들 간의 연결이 쉽지 않은 문제가 있다. 종래, 2열의 수직 적층 배치 구조의 경우, 어느 하나의 열의 배터리 모듈의 단자와 다른 하나의 배터리 모듈의 단자 사이의 전기적 연결을 위해, 상당히 길다란 길이를 가지며 다단으로 절곡된 형태의 버스바 유닛이 필요하게 되어, 배터리 모듈들의 전체적인 전기적 연결 형태가 복잡해지며, 공간 활용성 측면에서 불리한 문제가 있다. 아울러, 이러한 버스바 유닛의 경우, 그 제조에 따른 제조 원가 상승을 야기하며, 전체 조립 공정 시간 또한 증가시키는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 모듈들의 단자 연결의 효율을 높이고, 제조 비용을 줄일 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 모듈들의 단자 연결 효율을 높일 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 제조 원가를 절감하며 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 소정의 수용 공간이 마련되는 랙 케이스; 상기 랙 케이스 내에 배치되며, 상기 랙 케이스의 상하 방향을 따라 적층되는 복수 개의 배터리 모듈들을 구비하는 제1 배터리 모듈 어셈블리; 및 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리와 소정 거리 이격 배치되며, 상기 랙 케이스의 상하 방향을 따라 적층되는 복수 개의 배터리 모듈들을 구비하는 제2 배터리 모듈 어셈블리;를 포함하며, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들은, 상기 랙 케이스에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들이 배치된 형태를 기준으로 상부 및 하부가 뒤집어진 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
상기 배터리 랙은, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들을 전기적으로 연결하는 버스바 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 버스바 유닛은, 직선 형태의 바 형상으로 구비될 수 있다.
상기 버스바 유닛은, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들을 상호 연결하는 복수 개의 제1 버스바부재; 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들을 상호 연결하는 복수 개의 제2 버스바부재; 및 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리를 상호 연결하는 연결 버스바부재;를 포함할 수 있다.
상기 연결 버스바부재는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈을 상호 연결할 수 있다.
상기 연결 버스바부재는, 직선 형태의 바 형상으로 구비되며, 상기 랙 케이스의 수평 방향에서 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈을 상호 연결할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각, 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스의 일측에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 양극 단자와 음극 단자;를 포함할 수 있다.
상기 양극 단자와 상기 음극 단자는, 상기 모듈 케이스의 일단부에서 상하 방향으로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각, 상기 모듈 케이스에 구비되며, 상기 랙 케이스의 상하 방향에서 배터리 모듈의 배치 상태가 정방향인지 또는 역방향인지 여부를 판별할 수 있는 식별부재;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 복수 개의 배터리 모듈 각각에는,
복수의 배터리 셀을 가진 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리; 및 상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 제어하도록 구성된 배터리 관리 시스템;을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 배터리 랙은,
상기 복수 개의 배터리 모듈 각각에 구비된 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 모듈의 상태 정보를 수령하고 상기 복수 개의 배터리 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 중앙 제어부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 배터리 랙은,
상기 복수 개의 배터리 모듈 각각에 구비되고 상기 배터리 모듈의 내부로 외부 공기를 투입하도록 구성된 냉각 팬; 및
상기 냉각 팬이 구동하도록 전원을 공급하도록 구성된 팬 전원 케이블;을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 팬 전원 케이블은,
상기 냉각 팬에 전원을 공급하도록 상기 중앙 제어부와 전기적으로 접속되어 있는 전원부; 및
상기 제1 배터리 모듈 어셈블리 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리 각각에 구비된 복수 개의 배터리 모듈로 좌우 방향으로 분지되고 상기 냉각 팬의 외부전원단자와 접촉하도록 구성된 접촉부;를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 팬 전원 케이블의 접촉부는,
상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수의 배터리 모듈 각각으로 분지된 제1 접촉부; 및
상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수의 배터리 모듈 각각으로 분지된 제2 접촉부;를 구비할 수 있다.
나아가, 상기 배터리 랙은 복수 개의 배터리 모듈 각각에 구비된 배터리 관리 시스템과 상기 중앙 제어부 간의 통신 신호를 주고 받도록 구성된 통신 케이블을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신 케이블은,
상기 제1 배터리 모듈 어셈블리 또는 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 적층된 복수 개의 배터리 모듈을 따라 연장되고 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 구비된 배터리 관리 시스템과 접속하도록 구성된 접속부; 및
상기 제1 배터리 모듈 어셈블리과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리 각각에 구비된 배터리 관리 시스템 간의 연결을 이루도록 연장된 연장부;를 포함하고,
상기 연장부는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 최하단 배터리 모듈로부터 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 최하단 배터리 모듈로 연결되도록 연장된 구조를 가질 수 있다.
더욱이, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 모듈들의 단자 연결 효율을 높일 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제조 원가를 절감하며 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 랙의 제1 배터리 모듈 어셈블리의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 랙의 제2 배터리 모듈 어셈블리의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 8은 도 1의 배터리 랙의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 정면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 랙의 제1 배터리 모듈 어셈블리의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 랙의 제2 배터리 모듈 어셈블리의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 랙(10)은, 랙 케이스(100), 제1 배터리 모듈 어셈블리(200), 제2 배터리 모듈 어셈블리(205) 및 버스바 유닛(300)을 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스(100)는, 후술하는 제1 배터리 모듈 어셈블리(200) 및 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)를 수용하기 위한 것으로서, 이를 위한 소정의 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)는, 상기 랙 케이스(100) 내에 배치되며, 복수 개의 배터리 모듈들(250)을 구비할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들(250)은, 상기 랙 케이스(100) 내에서 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향을 따라 수직으로 적층될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 모듈들(250)은, 각각, 배터리 셀(251), 모듈 케이스(253), 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(251)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(251)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(251)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(251)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 모듈 케이스(253)는, 상기 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(251)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(253)에는 상기 배터리 셀(251)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 양극 단자(255)는, 상기 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(251)과 전기적으로 연결되며, 상기 모듈 케이스(253)의 일측에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 단자(255)는, 상기 모듈 케이스(253)의 일단부 전방에 배치될 수 있다.
상기 음극 단자(257)는, 상기 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(251)과 전기적으로 연결되며, 상기 모듈 케이스(253)의 일측에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 음극 단자(257)는, 상기 모듈 케이스(253)의 일단부 전방에 배치되며, 상기 모듈 케이스(253)의 일단부에서 상기 양극 단자(255)와 상하 방향으로 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상기 배터리 모듈들(250)의 경우, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서, 상기 양극 단자(255)가 상기 음극 단자(257)보다 상측에 배치될 수 있다.
상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 소정 거리 이격 배치되며, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향을 따라 수직 적층되는 복수 개의 배터리 모듈들(250)을 구비할 수 있다.
상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 함께 상기 랙 케이스(100) 내에서 2열의 수직 적층 배치 구조를 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(10)은, 대용량의 보다 더 높은 에너지 밀도를 갖는 배터리 랙(10)을 구현할 수 있다.
이러한 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250), 또한, 배터리 셀(251), 모듈 케이스(253), 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)를 포함할 수 있다.
상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)은, 상기 랙 케이스(100)에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 복수 개의 배터리 모듈들(250) 이 배치된 형태를 기준으로 상부 및 하부가 뒤집어진 형태로 배치된다.
이에 따라, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)의 경우, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서, 양극 단자(255)가 음극 단자(257)의 하측에 배치될 수 있다. 반대로, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)의 경우, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서, 양극 단자(255)가 음극 단자(257)의 상측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)은, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서 정방향으로 배치되며, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)은, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서 역방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 정방향은, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서, 상기 양극 단자(255)가 상기 음극 단자(257)의 상측에 배치되는 방향을 의미하며, 상기 역방향은, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서, 상기 양극 단자(255)가 상기 음극 단자(257)의 하측에 배치되는 방향을 의미할 수 있다.
이러한 배치에 따라, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)의 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)는, 상기 모듈 케이스(253)의 좌단부 전방에 배치되며, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)의 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)는, 상기 모듈 케이스(253)의 우단부 전방에 배치되어, 상호 간의 단자들(255, 257)이 서로를 마주하며, 보다 더 근거리에 배치될 수 있다.
상기 버스바 유닛(300)은, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)을 전기적으로 연결할 수 있다.
이러한 상기 버스바 유닛(300)은, 제1 버스바부재(310), 제2 버스바부재(330) 및 연결 버스바부재(350)를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바부재(310)는, 직선 형태의 바 형상으로 구비되며, 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 제1 버스바부재(310)는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)을 상호 연결할 수 있다.
상기 제2 버스바부재(330)는, 상기 제1 버스바부재(310)와 같이 직선 형태의 바 형상으로 구비되며, 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 제2 버스바부재(330)는, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 복수 개의 배터리 모듈들(250)을 상호 연결할 수 있다.
상기 연결 버스바부재(350)는, 상기 제1 버스바부재(310)와 상기 제2 버스바부재(330)와 같이 직선 형태의 바 형상으로 구비될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 제1 버스바부재(310), 제2 버스바부재(330) 및 상기 연결 버스바부재(350) 모두가 직선 형태의 바 형상으로 구비될 수 있다. 결국, 본 실시예에서는, 상기 버스바 유닛(300)이 동일한 직선 형태의 바 형상으로 구비될 수 있다.
상기 연결 버스바부재(350)는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)를 상호 연결할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바부재(350)는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 최하단의 배터리 모듈(250)과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 최하단의 배터리 모듈(250)을 상호 연결할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 연결 버스바부재(350)는, 상기 랙 케이스(100)의 수평 방향에서 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 최하단의 배터리 모듈(250)의 음극 단자(257)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 최하단의 배터리 모듈(250)의 양극 단자(255)를 상호 연결할 수 있다.
이때, 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈(250)은 우단부 전방에 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)가 형성되어 있고, 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈(250)은 좌단부 전방에 음극 단자(257) 및 양극 단자(255)가 형성되어 있다. 이에 따라, 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈(250)의 음극 단자(257)는 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈(250)의 양극 단자(255)와 근접하여 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들은, 상기 랙 케이스에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들이 배치된 형태를 기준으로 상부 및 하부가 뒤집어진 형태로 배치됨에 따라, 상기 연결 버스바부재(350)가 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)를 상호 연결하는 길이를 최소화 할 수 있다.
즉, 종래 기술에서는, 렉 케이스에서 좌우 방향으로 배치된 제1 배터리 모듈 어셈블리 및 제1 배터리 모듈 어셈블리의 배치 패턴이 동일할 경우, 각각의 전극 단자가 배터리 모듈의 일측에 치우쳐 멀리 떨어져 형성됨으로, 종래기술의 연결 버스바부재는 배터리 모듈의 좌우 길이 만큼 길게 형성될 필요가 있었다. 더욱이, 이렇게 길게 연장된 구조의 연결 버스바부재는 재료비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 설치 후, 배터리 모듈의 전방을 가로 막고 있어, 배터리 모듈을 사용하는 작업자를 불편하게 만드는 요소가 되었다. 따라서, 본 발명의 배터리 랙은, 상기 연결 버스바부재의 길이를 획기적으로 줄일 수 있어, 배터리 랙의 제조 비용을 줄이고, 사용 편의성을 크게 높일 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(10)의 조립 공정에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 4 내지 도 8은 도 1의 배터리 랙의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 배터리 랙(10)의 조립 공정 시, 제조자 등은, 먼저, 상기 랙 케이스(100) 내에 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈들(250)을 수직 적층시킬 수 있다. 여기서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈들(250)은, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서 정방향으로 배치될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제조자 등은, 상기 랙 케이스(100) 내에 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈들(250)을 수직 적층시킬 수 있다. 여기서, 상기 제조자 등은, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈들(250)을 적층시키기 이전에, 먼저, 상기 배터리 모듈(250)을 역방향으로 뒤집을 수 있다. 즉, 상기 제조자 등은, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈들(250)을 역방향으로 배치시킨 다음 상기 랙 케이스(100) 내에 상기 배터리 모듈들(250)을 수직 적층시킬 수 있다.
이러한 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 수직 적층에 따라, 상기 랙 케이스(100) 내에는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)가 2열의 수직 적층 구조로 배치될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 적층이 완료되면, 상기 제조자 등은, 상기 버스바 유닛(300)을 통해, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)를 전기적으로 연결할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수 개의 제1 버스바부재(310)를 통해, 상기 수직 적층된 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈들(250)을 상호 전기적으로 연결할 수 있으며, 상기 복수 개의 제2 버스바부재(330)를 통해, 상기 수직 적층된 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈들(250)을 상호 전기적으로 연결할 수 있다.
그리고, 상기 연결 버스바부재(350)를 통해, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)를 상호 연결할 수 있다. 구체적으로, 상기 연결 버스바부재(350)는, 상기 랙 케이스(100)의 수평 방향에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 최하단의 배터리 모듈(250)의 음극 단자(257)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 최하단의 배터리 모듈(250)의 양극 단자(255)를 상호 연결할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈들(250)과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈들(250)이 상호 반대 방향으로 배치됨에 따라, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 최하단의 배터리 모듈(250)의 음극 단자(257)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 최하단의 배터리 모듈(250)의 양극 단자(255)가 상호 마주 보는 형태로 최단거리로 배치될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 연결 버스바부재(350)를, 상기 제1 버스바부재(310) 및 상기 제2 버스바부재(330)와 같은 소정의 직선 형태의 바 형상으로서, 실질적으로, 상기 제1 버스바부재(310) 및 상기 제2 버스바부재(330)와 동일하게 제작할 수 있으며, 이러한 상기 연결 버스바부재(350)를 통해 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)를 보다 간편하게 연결시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 2열의 수직 적층 배치 구조 구현 시, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)의 배터리 모듈들(250)과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 배터리 모듈들(250)의 반대 방향 배치를 통해, 양측의 전기적 연결을 위한 단자들(255, 257) 간의 거리를 최단거리로 구현할 수 있기에, 이들을 연결하는 버스바 유닛(300)의 구조 및 연결 형태를 단순하며 간소화시킬 수 있다. 즉, 종래와 같은 길다란 길이의 다단 절곡 구조가 아닌 간단한 직선 형태의 바 형상의 연결 버스바부재(350)를 통해서도 이들을 손쉽고 간편하게 연결시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(205)의 2열의 수직 적층 배치 구조 구현 시, 상기 배터리 모듈들(250)의 단자 연결 효율, 즉, 결선 효율을 현저히 높일 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈들(250)의 전체적인 전기적 연결 형태를 현저히 단순화시킬 수 있으며, 상기 랙 케이스(100) 내의 공간 활용성도 높일 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 버스바 유닛(300)의 형태 또한 단순화하고 일률적으로 통일할 수 있어, 상기 버스바 유닛(300)의 제조 원가를 낮출 수 있으며, 상기 버스바 유닛(300)의 조립 공정 시간 또한 현저히 단축시킬 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 랙(20)은 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(10)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 랙(20)은, 랙 케이스(100), 제1 배터리 모듈 어셈블리(207), 제2 배터리 모듈 어셈블리(205) 및 버스바 유닛(300)을 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스(100)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(207)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(208)는, 각각, 복수 개의 배터리 모듈들(252)을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들(252)은, 배터리 셀(251), 모듈 케이스(253), 양극 단자(255), 음극 단자(257) 및 식별부재(259)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(251), 상기 모듈 케이스(253), 상기 양극 단자(255) 및 상기 음극 단자(257)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 식별부재(259)는, 상기 모듈 케이스(253)에 구비되며, 상기 랙 케이스(100)의 상하 방향에서 배터리 모듈(252)의 배치 상태가 정방향인지 또는 역방향인지 여부를 판별할 수 있다.
구체적으로, 상기 식별부재(259)는, 상기 모듈 케이스(253)의 전방 중앙에 구비되며, 대략 삼각형 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 상기 식별부재(259)는, 정방향에서 정삼각형 형상으로 배치되며, 역방향에서 역삼각형 형태로 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(207)의 복수 개의 배터리 모듈들(252)의 경우 상기 식별부재(259)가 정삼각형 형상으로 배치되며, 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(208)의 복수 개의 배터리 모듈들(252)의 경우 상기 식별부재(259)가 역삼각형 형상으로 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제조자 등은, 상기 식별부재(259)의 시인을 통해, 상기 배터리 모듈들(252)의 배치 상태가 정방향인지 또는 역방향인지 여부를 보다 간편하게 판별할 수 있어, 후술하는 버스바 유닛(300)을 통한 전기적 연결 시 오조립 발생 위험을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 버스바 유닛(300)은, 제1 버스바부재(310), 제2 버스바부재(330) 및 연결 버스바부재(350)를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바부재(310), 상기 제2 버스바부재(330) 및 상기 연결 버스바부재(350)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(20)에서는, 상기 식별부재(259)를 통해 상기 배터리 랙(10)의 조립 공정 시 오조립에 따른 조립 불량 위험을 현저히 낮출 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 정면도이다.
도 11을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 배터리 랙(10A)은, 도 7에 나타낸 배터리 랙(10)과 비교하여, 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 배터리 모듈(250)의 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)의 위치가 다르다.
구체적으로, 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250A)은 모듈의 중앙을 기준으로 좌측에 치우쳐 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)가 구비될 수 있다. 또한, 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250B)은 모듈의 중앙을 기준으로 우측에 치우쳐 양극 단자(255) 및 음극 단자(257)가 구비될 수 있다.
또한, 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250B)은, 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250A)이 상하 방향으로 뒤집어져 배치된 것에만 차이가 있을 뿐, 동일한 구성들을 가질 수 있다. 달리 말하면, 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250B)과 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250A)은 구비된 구성품들이 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)와 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 사이를 중심으로 좌우 대칭적 배치를 가지고 있다.
더욱이, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)에는 복수 개의 배터리 모듈(250A)의 적층 방향을 따라 복수의 제1 버스바부재(310)가 상하 방향으로 길게 연장되어 구비될 수 있다. 즉, 상기 제1 버스바부재(310)는 하나의 배터리 모듈(250A)의 음극 단자(257)에서 다른 하나의 배터리 모듈(250A)의 양극 단자(255)를 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)에는, 복수 개의 배터리 모듈(250B)의 적층 방향을 따라 복수의 제2 버스바부재(330)가 상하 방향으로 길게 연장되어 구비될 수 있다. 즉, 상기 제2 버스바부재(330)는 하나의 배터리 모듈(250B)의 양극 단자(255)에서 다른 하나의 배터리 모듈(250B)의 음극 단자(257)를 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 랙(10A)에는 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 배터리 모듈(250B)의 양극 단자(255)와 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)의 배터리 모듈(250A)의 음극 단자(257)를 연결하도록 구성된 연결 버스바부재(350)가 구비될 수 있다.
한편, 다시 도 11을 참조하면, 상기 복수 개의 배터리 모듈(250) 각각에는, 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(도시하지 않음), 및 배터리 관리 시스템(260)을 구비할 수 있다.
상기 셀 어셈블리는 복수의 배터리 셀을 가질 수 있다. 여기서, 상기 셀 어셈블리는 앞에서 설명한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 배터리 관리 시스템(260)은 상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 배터리 관리 시스템(260)은 전장품들(보이지 않음)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 전장품들은 릴레이, 전류센서, 온도 센서, 퓨즈 등일 수 있다. 이러한 전장품들은 배터리 셀의 충방전을 관리하고, 안전성을 확보하기 위한 구성요소일 수 있다.
또한, 상기 배터리 랙(10A)은 중앙 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 중앙 제어부(400)는 상기 복수 개의 배터리 모듈(250) 각각에 구비된 배터리 관리 시스템(260)으로부터 배터리 모듈(250)의 상태 정보를 수령하고 상기 복수 개의 배터리 모듈(250)의 충방전을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 중앙 제어부(400)는 통신 신호를 주고 받기 위한 통신부, 상기 통신 신호를 분석하는 분석부, 외부 장치나 내부 부품으로 전력을 공급할 수 있는 공급부(410), 및 상기 통신 신호의 분석 내용을 저장하는 메모리부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 랙(10A)은 냉각 팬(270) 및 팬 전원 케이블(275)을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각 팬(270)은 상기 배터리 모듈들(250A, 250B) 각각에 구비될 수 있다. 상기 냉각 팬(270)은 상기 배터리 모듈(250)의 내부로 외부 공기를 투입하도록 구성될 수 있다. 여기서 냉각 팬(270)은 일반적으로 배터리 모듈에 적용되는 공지된 냉각 팬(270)일 수 있다. 즉, 상기 냉각 팬(270)은 전동 모터 및 송풍 팬을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 팬 전원 케이블(275)은 상기 냉각 팬(270)이 구동하도록 전원을 공급하도록 구성된 전선(금속선), 및 상기 전선을 피복한 전기 절연성의 절연 튜브가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 팬 전원 케이블(275)은, 전원부(276) 및 접촉부(278)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 전원부(276)는 냉각 팬(270)에 전원을 공급하도록 상기 중앙 제어부(400)의 공급부(410)와 전기적으로 접속되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 팬 전원 케이블(275)의 말단은 상기 중앙 제어부(400)의 공급부(410)와 전기적으로 접속되는 전원부(276)가 구비될 수 있다.
상기 접촉부(278)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 상기 냉각 팬(270)의 외부전원단자와 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 접촉부(278)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250)로 좌우 방향으로 분지된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 접촉부(278)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 사이로 상하 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 팬 전원 케이블(275)의 접촉부(278)는, 제1 접촉부(278a) 및 제2 접촉부(278b)를 구비할 수 있다.
상기 제1 접촉부(278a)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)의 복수의 배터리 모듈(250) 각각으로 분지된 구조를 가질 수 있다.
상기 제2 접촉부(278b)는 상기 제1 접촉부(278a)와 상하 방향으로 이격되어 위치되고 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 복수의 배터리 모듈(250) 각각으로 분지된 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 팬 전원 케이블(275)은, 상기 냉각 팬(270)에 전원을 공급하도록 상기 중앙 제어부(400)와 전기적으로 접속되어 있는 전원부(276), 및 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 복수 개의 배터리 모듈(250)로 좌우 방향으로 분지되고 상기 냉각 팬(270)의 외부전원단자와 접촉하도록 구성된 접촉부(278)를 구비함으로써, 이러한 구조의 팬 전원 케이블(275)을 통해, 중앙 제어부(400)와 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 냉각 팬(270)을 보다 간편하게 연결시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 2열의 수직 적층 배치 구조를 구현할 경우, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)의 배터리 모듈들(250A)과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 배터리 모듈들(250B)의 좌우 방향의 구성이 반대로 배치된 것을 통해, 구비된 냉각 팬(270)의 전기적 연결을 위한 팬 전원 케이블(275)의 연결 거리를 최단거리로 구현할 수 있다. 이에 따라, 팬 전원 케이블(275)의 연결 구조를 단순하여, 구성품의 제조비 절감 및 구성품들의 설치 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 본 발명은, 종래기술에서, 2열의 수직 적층 배치된 배터리 모듈 어셈블리들의 냉각 팬에 전원을 공급하기 위해서는 병렬 연결하기 위해서는 거리가 너무 멀어, 2개의 팬 전원 케이블을 2열의 수직 적층 배치된 배터리 모듈 어셈블리들 각각에 사용하는 것이 불가피했던 단점을 해소시킬 수 있다.
한편, 다시 도 11을 참조하면, 상기 배터리 랙(10A)은 통신 케이블(280)을 더 포함할 수 있다. 상기 통신 케이블(280)은 복수 개의 배터리 모듈(250)의 각각에 구비된 배터리 관리 시스템(260)과 상기 중앙 제어부(400) 간의 통신 신호를 주고받도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 케이블(280)은, 상기 배터리 모듈(250)의 온도, 전류, 전압 등의 정보를 송신하도록 구성될 수 있다.
상기 통신 케이블(280)은 일반적으로 배터리 랙에 적용되는 공지된 통신 케이블을 사용할 수 있다. 이에 따라, 보다 구체적인 통신 케이블(280)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 통신 케이블(280)은 접속부(282) 및 연장부(284)를 구비할 수 있다.
상기 접속부(282)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 또는 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 적층된 복수 개의 배터리 모듈(250)을 따라 연장될 수 있다. 상기 접속부(282)는 상기 복수의 배터리 모듈(250) 각각에 구비된 배터리 관리 시스템(260)과 접속하도록 구성될 수 있다.
상기 연장부(284)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 배터리 관리 시스템(260) 간의 연결을 이루도록 연장될 수 있다.
예를 들면, 상기 연장부(284)는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)의 최하단 배터리 모듈(250A)로부터 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 최하단 배터리 모듈(250B)로 연결되도록 연장된 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 통신 케이블(280)의 상기 연장부(284)가 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)의 최하단 배터리 모듈(250A)로부터 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 최하단 배터리 모듈(250B)로 연결되도록 연장된 구조를 가짐으로써, 이러한 구조의 통신 케이블(280)을 통해 중앙 제어부(400)와 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203) 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204) 각각에 구비된 배터리 관리 시스템(260)을 보다 간편하게 연결시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 2열의 수직 적층 배치 구조를 구현할 경우, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리(203)의 배터리 모듈들(250A)과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리(204)의 배터리 모듈들(250B)의 좌우 방향의 구성이 반대로 배치된 것을 통해, 중앙 제어부(400)와 배터리 관리 시스템(260) 간의 통신을 위한 통신 케이블(280)의 연결 거리를 최단거리로 구현할 수 있다.
이에 따라, 통신 케이블(280)의 연결 구조를 단순하여, 구성품의 제조비 절감 및 구성품들의 설치 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 본 발명은, 종래기술에서는 2열의 수직 적층 배치된 배터리 모듈 어셈블리들 간의 통신 케이블을 연결하기 위해서는, 우측에 배치된 배터리 모듈 어셈블리의 최하단 배터리 모듈에서, 좌측에 배치된 배터리 모듈 어셈블리의 최상단 배터리 모듈을 연결하는 것이 불가피 했다. 이런 연유로, 통신 케이블의 길이가 매우 길어져, 재료비가 증가하고, 배터리 랙의 설치 이후에 사용자의 불편함을 주는 요소가 되었다.
따라서, 본 발명은, 통신 케이블(280)의 연결 거리를 최소화하여, 상기 종래기술의 문제점을 효과적으로 해결하고 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 전력 저장 장치(1)는, 에너지원으로서, 가정용 또는 산업용으로 이용될 수 있다. 이러한 상기 전력 저장 장치(1)는, 앞선 실시예의 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 복수 개의 배터리 랙(10, 20) 및 상기 복수 개의 배터리 랙(10, 20)을 수용하는 랙 컨테이너(50)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(1)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(10, 20)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(10, 20)의 장점을 모두 포함하는 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
아울러, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(10, 20)은, 상기 전력 저장 장치(1) 이외에도 전기 자동차 등의 자동차 또는 기타 이차 전지를 에너지원으로 구비하는 기타 다른 장치나 기구 등 설비에 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 모듈들(250, 252)의 단자 연결 효율을 높일 수 있는 배터리 랙(10, 20) 및 이를 포함하는 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 제조 원가를 절감하며 조립 공정 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 랙(10, 20) 및 이를 포함하는 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 전력 저장 장치 10: 배터리 랙
20: 배터리 랙 50: 랙 컨테이너
100: 랙 케이스
200, 203, 207: 제1 배터리 모듈 어셈블리
204, 205, 208: 제2 배터리 모듈 어셈블리
250, 252: 배터리 모듈 251: 배터리 셀
253: 모듈 케이스 255: 양극 단자
257: 음극 단자 259: 식별부재
300: 버스바 유닛 310: 제1 버스바부재
330: 제2 버스바부재 350: 연결 버스바부재
260: 배터리 관리 시스템 400: 중앙 제어부
270: 냉각 팬
275: 팬 전원 케이블 276, 278: 전원부, 접촉부
280: 통신 케이블 282, 284: 접속부, 연장부

Claims (15)

  1. 배터리 랙에 있어서,
    소정의 수용 공간이 마련되는 랙 케이스;
    상기 랙 케이스 내에 배치되며, 상기 랙 케이스의 상하 방향을 따라 적층되는 복수 개의 배터리 모듈들을 구비하는 제1 배터리 모듈 어셈블리; 및
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리와 소정 거리 이격 배치되며, 상기 랙 케이스의 상하 방향을 따라 적층되는 복수 개의 배터리 모듈들을 구비하는 제2 배터리 모듈 어셈블리;를 포함하며,
    상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들은, 상기 랙 케이스에서, 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들이 배치된 형태를 기준으로 상부 및 하부가 뒤집어진 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들을 전기적으로 연결하는 버스바 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 유닛은,
    직선 형태의 바 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 버스바 유닛은,
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들을 상호 연결하는 복수 개의 제1 버스바부재;
    상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수 개의 배터리 모듈들을 상호 연결하는 복수 개의 제2 버스바부재; 및
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리와 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리를 상호 연결하는 연결 버스바부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결 버스바부재는,
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈을 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결 버스바부재는,
    직선 형태의 바 형상으로 구비되며, 상기 랙 케이스의 수평 방향에서 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 최하단의 배터리 모듈을 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각,
    적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스의 일측에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 양극 단자와 음극 단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 양극 단자와 상기 음극 단자는,
    상기 모듈 케이스의 일단부에서 상하 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈들은, 각각,
    상기 모듈 케이스에 구비되며, 상기 랙 케이스의 상하 방향에서 배터리 모듈의 배치 상태가 정방향인지 또는 역방향인지 여부를 판별할 수 있는 식별부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 각각에는,
    복수의 배터리 셀을 가진 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리; 및 상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 제어하도록 구성된 배터리 관리 시스템;을 구비하고,
    상기 배터리 랙은,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 각각에 구비된 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 모듈의 상태 정보를 수령하고 상기 복수 개의 배터리 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 중앙 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 랙은,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 각각에 구비되고 상기 배터리 모듈의 내부로 외부 공기를 투입하도록 구성된 냉각 팬; 및
    상기 냉각 팬이 구동하도록 전원을 공급하도록 구성된 팬 전원 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 팬 전원 케이블은,
    상기 냉각 팬에 전원을 공급하도록 상기 중앙 제어부와 전기적으로 접속되어 있는 전원부; 및
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리 및 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리 각각에 구비된 복수 개의 배터리 모듈로 좌우 방향으로 분지되고 상기 냉각 팬의 외부전원단자와 접촉하도록 구성된 접촉부;를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 팬 전원 케이블의 접촉부는,
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 복수의 배터리 모듈 각각으로 분지된 제1 접촉부; 및
    상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 복수의 배터리 모듈 각각으로 분지된 제2 접촉부;를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 랙은 복수 개의 배터리 모듈 각각에 구비된 배터리 관리 시스템과 상기 중앙 제어부 간의 통신 신호를 주고 받도록 구성된 통신 케이블을 더 포함하고,
    상기 통신 케이블은,
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리 또는 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 적층된 복수 개의 배터리 모듈을 따라 연장되고 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 구비된 배터리 관리 시스템과 접속하도록 구성된 접속부; 및
    상기 제1 배터리 모듈 어셈블리과 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리 각각에 구비된 배터리 관리 시스템 간의 연결을 이루도록 연장된 연장부;를 포함하고,
    상기 연장부는 상기 제1 배터리 모듈 어셈블리의 최하단 배터리 모듈로부터 상기 제2 배터리 모듈 어셈블리의 최하단 배터리 모듈로 연결되도록 연장된 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  15. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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