KR20220080516A

KR20220080516A - 보드 타입의 ess 배터리 팩

Info

Publication number: KR20220080516A
Application number: KR1020200169717A
Authority: KR
Inventors: 최형식; 김기웅; 안인구
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-06-14
Also published as: EP4156394A1; JP2023530399A; CN115917854A; WO2022124539A1; US20230207896A1

Abstract

본 발명에 따른 ESS 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀들과, 속이 빈 보드 형상으로 내부에 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용할 수 있게 마련된 셀 하우징을 구비하는 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 하부에 배치되고, 배터리 관리 시스템과, 상기 배터리 관리 시스템을 내부 일측에 수용하고 타측에 상기 셀 하우징의 하단부를 수직으로 꽂아 넣을 수 있게 형성된 도킹부를 구비한 박스 형상의 시스템 하우징을 구비한 시스템 모듈을 포함하고, 상기 셀 하우징을 상기 도킹부에서 들어올리면 상기 배터리 모듈이 상기 시스템 모듈에서 분리되게 마련될 수 있다.

Description

보드 타입의 ESS 배터리 팩{A board type ESS battery pack}

본 발명은 ESS 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 가정용으로 적합하며, 유지관리 및 부품 교체가 용이하고 슬림한 구조의 ESS 배터리 팩에 관한 것이다.

ESS(Energy Storage System) 배터리 팩은 이차전지 셀들을 구비하여 낮 동안 전력을 저장했다가 필요할 때 꺼내 사용할 수 있다. 이를테면, 이차전지 셀들에 태양광 패널이나 풍력 발전 등을 이용해 만든 전기를 저장했다가 꺼내 쓰는 형태이다.

상기 ESS 배터리 팩은 저장 용량에 따라 크기와 무게는 다르게 구성될 수 있으나 예컨대, 가정용 ESS 배터리 팩은, 도 1과 같이, 대략 120×80×20㎝ (높이×너비×두께) 정도의 직육면체 박스 형상이고 100kg 내외의 무게를 갖는다. 상기 가정용 ESS 배터리 팩은 브라켓 등을 사용하여 실내 또는 실외의 벽체나 기둥에 설치할 수 있게 되어 있다.

위와 같은 종래 기술에 따른 가정용 ESS 배터리 팩은 사용자가 혼자서 운반하고 설치하기에는 부피가 크고 무겁다. 즉, 종래의 가정용 ESS 배터리 팩은 사용자가 직접 설치한다든지 위치를 변경하여 재설치하기가 어렵다.

또한, 종래의 가정용 ESS 배터리 팩은 하나의 팩 케이스 속에 모든 구성품들이 일체로 내장된 구조여서 상기 구성품들 중 일부에 문제가 생겼을 때, 해당 구성품을 수리하거나 교체하기 어렵다. 예컨대, 배터리 셀이나 배터리 관리 시스템에 하자가 있어도 이를 일반 사용자가 직접 교체하기 극히 어렵다.

이에 사용자의 설치 편의성과 유지 보수, 부품 교체 작업을 보다 용이하게 할 수 있는 새로운 형태의 가정용 ESS 배터리 팩에 대한 요구가 증가하고 있다.

본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 설치가 쉽고 사후 유지관리 및 부품 교체가 용이한 구조로 이루어진 가정용 ESS 배터리 팩을 제공하는데 일 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 예에 따른 ESS 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀들과, 속이 빈 보드 형상으로 내부에 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용할 수 있게 마련된 셀 하우징을 구비하는 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 하부에 배치되고, 배터리 관리 시스템과, 상기 배터리 관리 시스템을 내부 일측에 수용하고 타측에 상기 셀 하우징의 하단부를 수직으로 꽂아 넣을 수 있게 형성된 도킹부를 구비한 박스 형상의 시스템 하우징을 구비한 시스템 모듈을 포함하고, 상기 셀 하우징을 상기 도킹부에서 들어올리면 상기 배터리 모듈이 상기 시스템 모듈에서 분리되게 마련될 수 있다.

상기 배터리 셀들은 파우치형 배터리 셀이며, 상기 셀 하우징의 두께는 하나의 상기 파우치형 배터리 셀의 두께에 대응할 수 있다.

상기 셀 하우징은 하단부가 상기 도킹부에 소정의 깊이만큼 곧게 삽입되어 상기 시스템 하우징의 상면에 대해 수직하게 배치될 수 있다.

상기 셀 하우징의 하단부에 배치되는 커넥터를 포함하고, 상기 도킹부는, 상기 셀 하우징의 하단부가 수직하게 삽입될 수 있게 안내하는 가이드 격벽; 및 상기 커넥터와 접촉하여 전기적으로 연결되는 터미널 부재를 포함할 수 있다.

상기 커넥터는, 상기 셀 하우징의 하단부 내측에 구비되는 커넥터 하우징과, 상기 커넥터 하우징에서 상기 셀 하우징의 하단부 외측으로 수직하게 돌출되는 플러그를 포함하고, 상기 터미널 부재는, 상기 플러그와 형합하는 홈 형상으로 마련된 소켓부; 상기 소켓부의 내부에 개재되는 스프링; 및 상기 스프링의 상단에 구비되는 메탈 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 터미널 부재와 상기 배터리 관리 시스템은 금속 와이어로 연결되고, 상기 금속 와이어는, 일측이 상기 스프링에 연결되고, 타측은 상기 배터리 관리 시스템에 연결되며 상기 가이드 격벽을 통과하여 배선될 수 있다.

상기 시스템 하우징은, 상기 가이드 격벽에 의해 상기 도킹부와 구획되고 상기 배터리 관리 시스템을 수용할 수 있게 형성된 시스템 수납부를 구비할 수 있다.

상기 시스템 수납부는, 상기 배터리 관리 시스템을 에워싸며 힌지로 연결된 2개의 파트를 구비하고, 상기 2개의 파트 중 하나가 상기 힌지를 축으로 회전하여 개폐될 수 있다.

상기 셀 하우징은, 일면이 개방되고 속이 빈 보드 형상으로 마련되고, 내측에 각 상기 배터리 셀을 하나씩 다단으로 지지할 수 있는 지지체들을 구비하는 하우징 본체; 및 상기 하우징 본체의 상단에 힌지 결합되어 회전 가능하고 상기 하우징 본체의 개방된 일면을 개폐시킬 수 있게 형성된 하우징 커버를 포함할 수 있다.

상기 배터리 모듈은 복수 개이고, 상기 시스템 모듈은 상기 복수 개의 배터리 모듈을 끼워 넣을 수 있는 복수 개의 도킹부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 설치가 쉽고 사후 유지관리 및 부품 교체가 용이한 구조로 이루어진 가정용 ESS 배터리 팩이 제공될 수 있다.

본 발명의 가정용 ESS 배터리 팩은, 배터리 모듈과 시스템 모듈을 개별적으로 운반하고 간단히 조립할 수 있어 사용자가 핸들링하기가 용이하다. 또한, 예컨대 배터리 셀이나 제어 시스템 부품이 하자가 있을 시 해당 부품의 수리, 교체 작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 기존의 시스템 모듈과 호환이 가능한 신규 버전의 배터리 모듈을 개발하여, 구 버전의 배터리 모듈을 탈거하고 신규 버전의 배터리 모듈로 교환하는 것도 가능하다. 반대로 시스템 모듈만을 신규의 시스템 모듈로 교환하는 것도 가능하다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

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 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 가정용 ESS 배터리 팩의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 ESS 배터리 팩의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 배터리 팩의 배터리 셀 수납 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈과 시스템 모듈의 연결 전과 후를 나타낸 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈과 시스템 모듈의 개폐 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 배터리 팩의 개략적인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가정용 ESS 배터리 팩의 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 배터리 팩의 배터리 셀 수납 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈과 시스템 모듈의 연결 전과 후를 나타낸 도면들이다.

이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 배터리 팩(10)은 탈부착 방식으로 상호 간 전기적, 기계적으로 연결되는 배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)을 포함한다.

자세히 후술하겠으나, 본 발명에 따른 ESS 배터리 팩(10)은 배터리 모듈(100)을 시스템 모듈(200)의 도킹부(221)에 꽂아 넣고 빼내는 방식으로 배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)이 연결 또는 연결 해제되도록 구성되어 있어, 사용자의 설치 편의성이 우수하고 신규 버전의 배터리 모듈(100)이 개발되면 구 버전의 배터리 모듈(100)을 탈거하고 신규 버전의 배터리 모듈(100)을 시스템 모듈(200)에 꽂아 교체할 수 있다.

이러한 배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)의 주요 구성요소들 이하에서 살펴본다.

상기 배터리 모듈(100)은 복수 개의 배터리 셀(110)들과, 셀 하우징(120), 커넥터(130)를 포함한다.

본 실시예의 배터리 셀(110)로는 파우치형 배터리 셀(110)이 적용된다. 파우치형 배터리 셀(110)은 에너지 밀도가 높으며, 납작한 직사각판형으로 이루어져 있어 후술할 보드 형상의 셀 하우징(120)에 수납하기 용이하다.

상기 파우치형 배터리 셀(110)은 전극 조립체, 전해액 그리고 이들을 패키징하기 위한 파우치 외장재를 포함한다. 상기 전극 조립체는 양극판-분리막-음극판 구조가 반복된 적층체로 이루어지고 각 양극판과 각 음극판은 전극 탭을 구비한다. 파우치 외장재의 내부에서 하나 이상의 전극 탭이 전극 리드와 연결되고 상기 전극 리드가 파우치 외장재의 외부로 연장 배치됨으로써, 배터리 셀(110)의 전극 단자로 기능한다.

파우치 외장재는, 전극 조립체와 전해액을 밀봉 수납하기 위한 것으로서, 전극 조립체와 전해액에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 제고하기 위하여 금속 박막, 이를테면 알루미늄 박막이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 상기 알루미늄 박막은, 전기 절연성 확보를 위해 절연물질로 형성된 절연층과 내부 접착층 사이에 개재될 수 있다.

다만, 본 발명의 권리범위가 파우치형 배터리 셀(110)을 사용한 것에 제한되어서는 아니된다. 배터리 셀(110)은 외장재가 금속캔으로 이루어진 원통형 배터리 셀(110), 다각 형상의 배터리 셀(110) 등 다른 유형의 배터리 셀(110)을 사용할 수도 있다.

셀 하우징(120)은 속이 빈 보드 형상으로 마련된다. 상기 배터리 셀(110)들은 상기 셀 하우징(120)의 내부 공간에 미리 지정된 패턴으로 배치되고 버스바(미도시)나 와이어(미도시) 등을 매개로 상호 간 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다.

상기 셀 하우징(120)은 상기 배터리 셀(110)의 두께에 대응하는 두께를 가지며, 적어도 2개 이상의 배터리 셀(110)들을 동일 평면상에서 가로 또는 세로 방향으로 나란히 배열할 수 있는 면적을 갖도록 구성될 수 있다. 예컨대, 두께가 30mm 미만의 파우치형 배터리 셀(110)을 사용할 경우, 셀 하우징(120)은 약 30mm 두께로 제작되고 도 3과 같이, 2열로 배터리 셀(110)들을 배열할 수 있는 면적을 갖도록 제작될 수 있다.

이 같이, 두께가 얇은 보드 타입으로 셀 하우징(120)을 제작하고 상기 셀 하우징(120)에 배터리 셀(110)들과 기본적인 배선 자재들만 수납하고, 배터리 관리 시스템(210)이나 파워 릴레이, DC/DC 컨버터 등과 같은 배터리 셀(110)들의 충방전이나 전류의 흐름, 크기 등을 제어하기 위한 전장 부품들은 시스템 모듈(200)에 별도로 내장시킴으로써 배터리 모듈(100)을 얇은 보드 타입으로 경량화, 슬림화시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 셀 하우징(120)은, 하우징 본체(121)와 하우징 커버(123)로 구성될 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 하우징 본체(121)는 속이 빈 직육면체 보드 형상으로 내측에 각 상기 배터리 셀(110)을 하나씩 다단으로 지지할 수 있는 지지체(122)들을 구비한다. 상기 하우징 본체(121)는 일면의 적어도 일부분이 개방된 형태로 마련되며, 상기 하우징 본체(121)의 개방부는 하우징 커버(123)로 개폐되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 하우징 커버(123)를 슬라이드 방식 또는 회전 방식으로 하우징 본체(121)에 결합해 상기 개방부를 여닫을 수 있게 구성할 수 있다. 본 실시예는 하우징 커버(123)를 하우징 본체(121)의 상단에 힌지(H1) 결합하고 이를 회전시켜 상기 개방부를 개폐할 수 있게 구성되어 있다. 하우징 커버(123)를 열 때, 회전을 쉽게 할 수 있도록 하우징 커버(123)의 일측에 손잡이(123a)를 추가해도 좋다.

상기 하우징 본체(121)의 내측 벽면에는 높이 방향을 따라 일정 간격마다 대략 "T"자형으로 돌출 형성된 지지체(122)들이 구비될 수 있고, 배터리 셀(110)들은 이러한 지지체(122)들 사이에 끼워 넣어져 고정될 수 있다. 이때 배터리 셀(110)은 (넓은)일면은 하우징 본체(121)의 내측 벽면에 맞닿고 양쪽 측면부와 (넓은)타면의 에지 부분이 2개의 T자형의 지지체(122)로 감싸여 홀딩될 수 있다.

상기 셀 하우징(120)의 하단부에는 배터리 모듈(100)을 시스템 모듈(200)에 접속시키기 위한 커넥터(130)가 구비될 수 있다.

상기 커넥터(130)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 커넥터 하우징(131)과 플러그(133)를 포함한다. 여기서 커넥터 하우징(131)은 플러그(133)를 감싸는 사출물로서 상기 플러그(133)를 고정 및 보호하기 위한 구성요소이고, 플러그(133)는 전도체로서 후술할 터미널 부재(223)에 접속되는 단자로 기능하는 구성요소이다.

상기 커넥터 하우징(131)은 셀 하우징(120)의 하단부 내측에 고정되게 조립될 수 있고, 상기 플러그(133)는 커넥터 하우징(131)의 내외부에 걸쳐 연장될 수 있다. 플러그(133)의 일단은 커넥터 하우징(131)에서 셀 하우징(120)의 하단부 외측으로 수직하게 하방 돌출될 수 있다. 미도시 하였으나, 상기 커넥터 하우징(131) 내부에 위치하는 상기 플러그(133)의 타단에는 케이블이 부착될 수 있다. 상기 케이블은 배터리 셀(110) 또는 상기 배터리 셀(110)들의 전극 리드와 연결된 버스바(미도시)에 접촉하게 배선될 수 있다. 상기 케이블은 복수 개가 구비될 수 있고, 상기 복수 개의 케이블은 전원 케이블과 신호 케이블로 구분될 수 있다. 플러그(133)는 상기 복수 개의 케이블에 대응하는 개수만큼 구비될 수 있다.

시스템 모듈(200)은 배터리 관리 시스템(210)과 상기 배터리 관리 시스템(210)을 수납할 수 내부 공간을 구비한 박스 형상의 시스템 하우징(220)을 포함한다.

상기 배터리 관리 시스템(210)(Battery Management System)은 배터리 셀(110)들의 상태를 모니터링하고 충방전을 관리하는 역할을 하는 구성요소로서 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함한 인쇄회로기판으로 제공될 수 있다. 상기 배터리 관리 시스템(210)과 더불어 배터리 디스커넥트 유닛(Battery Disconnect Unit)도 시스템 하우징(220)에 수납될 수 있다. 여기서 배터리 디스커넥트 유닛은 전력 제어 부품의 하나로 릴레이, 전류 센서, 저항 등으로 구성되며 배터리와 부하 사이에서 전력을 연결 또는 차단하는 부품을 통칭한다.

즉, 시스템 하우징(220)에는 배터리 셀(110)들의 충방전 상태의 관리, 전력 제어에 필요한 전장 부품들이 탑재될 수 있다.

구체적으로, 도 4 및 도 6 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 시스템 하우징(220)의 구성을 살펴보면, 상기 시스템 하우징(220)은 도킹부(221)와 시스템 수납부(225)를 포함한다.

도킹부(221)는 상술한 배터리 모듈(100)의 셀 하우징(120)의 하단부를 소정 깊이만큼 곧게 수직으로 꽂아 넣을 수 있게 마련된 곳이다. 본 실시예의 경우, 시스템 하우징(220)은 좌측 끝부분의 도킹부(221)와 상기 도킹부(221) 우측의 시스템 수납부(225)로 구분될 수 있다. 상기 도킹부(221)와 시스템 수납부(225)는 가이드 격벽(222)으로 구획될 수 있다.

도킹부(221)는 셀 하우징(120)의 하단부가 삽입될 수 있게 상부가 개방되어 있고, 상기 셀 하우징(120)의 하단부를 수용할 수용 공간이 형성되도록 전,후,좌,우 측면부와 하부는 벽체 둘러싸여 있다. 여기서 상기 우측면부를 형성하는 벽체는 가이드 격벽(222)으로 구성될 수 있다.

또한, 도킹부(221)의 바닥면에 상기 커넥터(130)와 접촉하여 전기적으로 연결되는 터미널 부재(223)가 구비될 수 있다. 상기 터미널 부재(223)는 소켓부(223a), 스프링(223b), 메탈 플레이트(223c)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 소켓부(223a)는 커넥터(130)의 플러그(133)와 형합하는 홈 형상으로 마련될 수 있고, 이러한 소켓부(223a)의 안쪽에 스프링(223b)이 개재될 수 있다. 상기 스프링(223b)의 상단에는 메탈 플레이트(223c)가 부착되고, 상기 스프링(223b)의 하단에는 금속 와이어(C)가 부착될 수 있다.

상기 메탈 플레이트(223c)는 플러그(133)와 대면 접촉하도록 판면이 상부 방향을 향하도록 스프링의 상단에 배치될 수 있다. 상기 금속 와이어(C)의 일부분은 상기 소켓부(223a)에 매설될 수 있고 상기 가이드 격벽(222)을 통과하여 배터리 관리 시스템(210)의 연결될 수 있다.

시스템 수납부(225)는 상기 가이드 격벽(222)에 의해 상기 도킹부(221)와 구획되고 상기 배터리 관리 시스템(210) 등을 수용할 수 있는 내부 공간을 갖는 박스 형상으로 마련될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 시스템 수납부(225)는 상기 배터리 관리 시스템(210)을 에워싸며 힌지(H2)로 연결된 고정 파트(225a)와 회전 파트(225b)로 구성될 수 있다. 이러한 시스템 수납부(225)는 회전 파트(225b)가 힌지(H2)를 축으로 고정 파트(225a)에 대해 정역방향으로 회전하여 개폐될 수 있다. 상기 회전 파트(225b)의 끝단이 가이드 격벽(222)의 상단에 놓일 수 있도록 하고, 이때 자석(M)을 상기 회전 파트(225b)의 끝단과 가이드 격벽(222)의 상단에 부착해서 이들이 안정적으로 착탈되도록 할 수 있다.

상기 구성에 의하면, 예를 들어, 배터리 관리 시스템(210)을 비롯한 어떤 전장 부품에 문제가 발생해 수리 또는 교체가 필요할 때, 회전 파트(225b)를 열어 해당 부품을 수리하거나 교체할 수 있다.

이어서 본 실시예에 따른 ESS 배터리 팩(10)의 설치 예를 간략히 설명하면 다음과 같다.

배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)은 따로 제작되어 설치할 장소에서 조립될 수 있다. 배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)의 조립은 매우 간단하다. 먼저, 시스템 모듈(200)을 설치할 곳에 정하고, 해당 위치에 예컨대 볼트나 피스를 사용하여 시스템 모듈(200)을 수평하게 고정한다. 그 다음, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 셀 하우징(120)의 하단부를 시스템 하우징(220)의 도킹부(221)에 꽂아 넣으면 배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)이 연결될 수 있다.

배터리 모듈(100)과 시스템 모듈(200)을 분리하고자 할 때에는 상기 셀 하우징(120)의 하단부를 상기 도킹부(221)에서 들어 올리기만 하면 된다.

한편, 배터리 셀(110)에 문제가 있을 경우, 배터리 모듈(100)을 시스템 모듈(200)에서 분리하여 해당 배터리 셀(110)을 교체할 수 있다. 예컨대, 배터리 모듈(100)을 분리한 후, 셀 하우징(120)을 지면에 눕혀 놓고 하우징 커버(123)를 열고 하우징 본체(121) 내부에서 해당 배터리 셀(110)을 탈거하고 새것으로 교체하면 된다.

또한, 배터리 관리 시스템(210)에 문제가 있을 경우 배터리 모듈(100)을 시스템 하우징(220)에서 분리하면 전원이 차단되고, 이때 시스템 수납부(225)를 개방하고 기존의 배터리 관리 시스템을 새로운 배터리 관리 시스템(210)으로 안전하게 교체할 수 있다.

또한, 기존의 시스템 모듈(200)과 호환이 가능한 신규 버전의 배터리 모듈(100)이 개발되면, 구 버전의 배터리 모듈(100)을 탈거하고 신규 버전의 배터리 모듈(100)로 교환하는 것도 가능하다. 반대로 시스템 모듈(200)만을 신규의 시스템 모듈(200)로 교환하는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 배터리 팩의 개략적인 사시도이다.

도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 배터리 팩을 설명하기로 한다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 간략히 설명하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 배터리 팩은 2개 이상의 배터리 모듈(100A,100B)과 시스템 모듈(200A)을 포함한다. 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 ESS 배터리 팩(10)은 2개의 배터리 모듈(100A,100B)을 각각 시스템 모듈(200A)에 수직하게 끼워 넣을 수 있게 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 시스템 모듈(200)은 도킹부(221)가 2개가 마련될 수 있다. 본 실시예는 배터리 모듈(100)이 2개이고 시스템 모듈(200A)의 도킹부(221)도 2개로 구성되어 있으나, 본 실시예와 달리 배터리 모듈을 3개 또는 4개 이상으로 구성하고, 이 경우 상기 시스템 모듈(200)의 도킹부(221)도 3개 또는 4개 이상으로 구성할 수도 있다.

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 배터리 팩을 사용하면, 필요 시 배터리 모듈(100)을 추가하여 에너지 저장 용량을 쉽게 증대시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예 따른 ESS 배터리 팩은 사용자의 설치 편의성 뿐만 아니라 용량 확장성도 겸비한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에 게 자명하다.

10 : ESS 배터리 팩 100 : 배터리 모듈
110 : 배터리 셀 120 : 셀 하우징
121 : 하우징 본체 122 : 지지체
123 : 하우징 커버 130 : 커넥터
131 : 커넥터 하우징 133 : 플러그
200 : 시스템 모듈 210 : 배터리 관리 시스템
220 : 시스템 하우징 221 : 도킹부
222 : 가이드 격벽 223 : 터미널 부재
225 : 시스템 수납부 225a : 고정 파트
225b : 회전 파트 H1, H2 : 힌지
C : 금속 와이어

Claims

복수 개의 배터리 셀들과, 속이 빈 보드 형상으로 내부에 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용할 수 있게 마련된 셀 하우징을 구비하는 배터리 모듈; 및
상기 배터리 모듈의 하부에 배치되고, 배터리 관리 시스템과, 상기 배터리 관리 시스템을 내부 일측에 수용하고 타측에 상기 셀 하우징의 하단부를 수직으로 꽂아 넣을 수 있게 형성된 도킹부를 구비한 박스 형상의 시스템 하우징을 구비한 시스템 모듈을 포함하고,
상기 셀 하우징을 상기 도킹부에서 들어올리면 상기 배터리 모듈이 상기 시스템 모듈에서 분리되게 마련된 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀들은 파우치형 배터리 셀이며,
상기 셀 하우징의 두께는 하나의 상기 파우치형 배터리 셀의 두께에 대응하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 셀 하우징은 하단부가 상기 도킹부에 소정의 깊이만큼 곧게 삽입되어 상기 시스템 하우징의 상면에 대해 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제3항에 있어서,
상기 셀 하우징의 하단부에 배치되는 커넥터를 포함하고,
상기 도킹부는,
상기 셀 하우징의 하단부가 수직하게 삽입될 수 있게 안내하는 가이드 격벽; 및 상기 커넥터와 접촉하여 전기적으로 연결되는 터미널 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 커넥터는,
상기 셀 하우징의 하단부 내측에 구비되는 커넥터 하우징과, 상기 커넥터 하우징에서 상기 셀 하우징의 하단부 외측으로 수직하게 돌출되는 플러그를 포함하고,
상기 터미널 부재는, 상기 플러그와 형합하는 홈 형상으로 마련된 소켓부; 상기 소켓부의 내부에 개재되는 스프링; 및 상기 스프링의 상단에 구비되는 메탈 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제5항에 있어서,
상기 터미널 부재와 상기 배터리 관리 시스템은 금속 와이어로 연결되고,
상기 금속 와이어는, 일측이 상기 스프링에 연결되고, 타측은 상기 배터리 관리 시스템에 연결되며 상기 가이드 격벽을 통과하여 배선된 것 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 시스템 하우징은,
상기 가이드 격벽에 의해 상기 도킹부와 구획되고 상기 배터리 관리 시스템을 수용할 수 있게 형성된 시스템 수납부를 구비하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제7항에 있어서,
상기 시스템 수납부는,
상기 배터리 관리 시스템을 에워싸며 힌지로 연결된 2개의 파트를 구비하고, 상기 2개의 파트 중 하나가 상기 힌지를 축으로 회전하여 개폐되는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 셀 하우징은,
일면이 개방되고 속이 빈 보드 형상으로 마련되고, 내측에 각 상기 배터리 셀을 하나씩 다단으로 지지할 수 있는 지지체들을 구비하는 하우징 본체; 및
상기 하우징 본체의 상단에 힌지 결합되어 회전 가능하고 상기 하우징 본체의 개방된 일면을 개폐시킬 수 있게 형성된 하우징 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈은 복수 개이고,
상기 시스템 모듈은 상기 복수 개의 배터리 모듈을 끼워 넣을 수 있는 복수 개의 도킹부를 구비하는 것을 특징으로 하는 ESS 배터리 팩.