KR20240110380A - 충방전장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 전면에 제1투입구 및 제2투입구를 포함하는 케이스, 상기 케이스의 내부에 위치하여, 상기 제1투입구를 통해 제1배터리셀을 수용하는 제1챔버, 상기 케이스의 내부에서 상기 케이스의 너비방향을 따라 상기 제1챔버의 일 측면에서 이격되어 위치하며, 상기 제2투입구를 통해 제2배터리셀을 수용하는 제2챔버, 상기 케이스의 내부에서 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 외부에 위치하는 모듈챔버, 상기 모듈챔버 내에 위치하며 상기 제1배터리셀 및 상기 제2배터리셀을 충방전시키는 충방전모듈부, 상기 케이스의 일면을 관통하여 형성되어, 상기 모듈챔버와 상기 케이스의 외부를 연통시키는 모듈홀, 및 상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 모듈챔버에 상기 케이스의 외부의 온도인 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 공급하는 공기처리부를 포함하는 충방전장치에 관한 것이다.

Description

충방전장치{Apparatus for Charging and Discharging}

본 개시(Disclosure)는 이차전지(Secondary Battery) 또는 배터리셀(Battery Cell)의 조립공정 중 하나에 활용되는 충방전장치에 관한 것이다. 보다 상세히는 배터리셀의 충방전을 위한 챔버 및 충방전모듈이 모두 하나로 통합된 충방전장치에 관한 것이다.

리튬 이차전지(이하 이차전지라 함)의 작동원리는 전기화학적 산화-환원반응이다. 즉, 리튬 이온(Lithium Ion)의 이동으로 전기를 발생시키고 그 반대과정으로 충전되는 원리이다. 이차전지의 경우 음극(Anode)에 있던 리튬 이온이 빠져나와 전해질과 분리막을 통해 양극(Cathode)으로 가는 현상을 방전이라고 부른다. 그리고, 해당 현상의 반대 과정을 충전이라고 부른다.

이러한 이차전지는 제조공정상 충방전공정을 거쳐야 한다. 충방전공정 또는 활성화공정은 초기에 방전되어있는 이차전지에 충전 및 방전을 복수 회 반복하여 고체전해질중간물질(Solid Electrolyte Interphase, SEI)층을 음극에 형성시키는 등 이차전지에 전기적 특성을 부여하고 방전용량을 검사하는 단계를 말한다. 특히, 이차전지의 생산성 향상을 위해 복수 개의 배터리셀을 동시에 충방전할 수 있는 기능을 구현할 수 있는 구조로 제작된다.

이를 위해, 대한민국 등록특허공보 제10-1870997호는 이차전지를 충방전시킬 수 있는 충방전장치를 개시하고 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-1870997호에 개시된 충방전장치는 배터리셀을 수용하는 챔버가 높이방향을 따라 배치되며, 상기 챔버를 위한 공기의 순환이 충방전장치의 내부에서만 이루어지게 된다. 만약, 충방전장치가 설치되는 곳의 외부온도가 충방전장치가 정상적으로 동작하는 온도보다 높은 경우라면 외부온도로 인해 충방전장치의 동작이 영향을 받을 수 있다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해서는 별도의 공조장비(Air Conditioning Equipment)의 설치를 필요로 할 수 있으나, 공조장비의 설치가 어려운 경우에는 충방전장치의 내부순환공기의 일부를 외부로 토출하여 충방전장치의 외부온도를 조절할 필요성이 있다.

또한, 이차전지의 생산신설을 감안하면, 하나의 충방전장치는 복수 개의 챔버를 포함할 것이다. 만약 복수 개의 챔버에 수용되는 배터리셀과 충방전모듈 사이를 전기적으로 연결하는 전선의 배치가 복잡하다면, 이로 인한 열손실을 무시할 수 없을 것이다. 이를 위해 충방전모듈과 각 배터리셀을 연결하는 충방전채널의 전선(또는 버스바)를 단순화시킬 필요가 있다.

첫째, 본 개시는 배터리셀의 제조공정중 충방전과정을 위한 충방전모듈 및 충방전을 위한 충방전챔버를 케이스 내부에 모두 통합하는 것을 해결과제로 한다.

둘째, 본 개시는 충방전챔버를 대칭적으로 배치하여 상기 충방전모듈과 충방전챔버의 내부에 수용되는 배터리셀간의 전기적 연결선을 단순화 하는 것을 해결과제로 한다.

셋째, 본 개시는 충방전모듈의 온도를 제어할 수 있는 공기처리부를 케이스의 내부에 구비하는 것을 해결과제로 한다.

넷째, 충방전장치 외부의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위해 상기 공기처리부에서 공급되는 냉각된 공기의 일부를 외부로 배출시키는 것을 해결과제로 한다.

이를 위해 본 개시는 내화성/내열성 재질의 충진재를 활용하여 배터리모듈의 빈 공간, 구체적으로 배터리셀과 버스바조립체 사이에 위치시키는 것이다.

구체적으로, 본 개시는 전면에 제1투입구 및 제2투입구를 포함하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 위치하여, 상기 제1투입구를 통해 제1배터리셀을 수용하는 제1챔버; 상기 케이스의 내부에서 상기 케이스의 너비방향을 따라 상기 제1챔버의 일 측면에서 이격되어 위치하며, 상기 제2투입구를 통해 제2배터리셀을 수용하는 제2챔버; 상기 케이스의 내부에서 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 외부에 위치하는 모듈챔버; 상기 모듈챔버 내에 위치하며 상기 제1배터리셀 및 상기 제2배터리셀을 충방전시키는 충방전모듈부; 상기 케이스의 일면을 관통하여 형성되어, 상기 모듈챔버와 상기 케이스의 외부를 연통시키는 모듈홀; 및 상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 모듈챔버에 상기 케이스의 외부의 온도인 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 공급하는 공기처리부;를 포함하는 충방전장치를 제공한다.

상기 공기처리부를 통해 상기 모듈챔버에 공급되는 공기의 유량은 상기 모듈홀을 통해 배출되는 공기의 유량보다 클 수 있다.

상기 충방전장치는 상기 모듈홀을 개폐하는 모듈커버; 상기 모듈커버를 개폐시키는 개폐구동부; 및 상기 충방전모듈부, 상기 공기처리부 및 상기 개폐구동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 외부온도가 기 설정된 허용외부온도 이상이면 상기 개폐구동부를 통해 상기 모듈커버를 동작시켜 상기 모듈홀을 개방할 수 있다.

상기 충방전장치는 상기 외부온도를 감지하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 충방전장치는 상기 케이스의 너비방향을 기준으로, 상기 케이스의 양측면중 일측면인 케이스제1측면의 일부인 상기 모듈챔버의 일측면을 형성하는 모듈제1측면; 상기 케이스의 타측면인 케이스제2측면의 일부인 상기 모듈챔버의 타측면을 형성하는 모듈제2측면; 상기 모듈챔버의 내부에서 상기 모듈제1측면보다 상기 모듈제2측면에 가깝게 위치하여 상기 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 상기 충방전모듈부로 이동시키는 모듈팬;을 더 포함하고, 상기 모듈홀은 상기 모듈챔버의 상기 모듈제1측면 또는 상기 모듈제2측면보다 상기 모듈제1측면에 가깝게 위치할 수 있다.

상기 모듈홀은 상기 모듈챔버에서 상기 모듈챔버의 하부보다 상기 모듈챔버의 상부에 가깝게 위치할 수 있다.

상기 모듈팬은 상기 외부온도보다 낮은 온도의 공기가 상기 모듈챔버의 상부를 향해 이동하도록 경사지게 구비될 수 있다.

상기 공기처리부는 상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 케이스의 내부의 공기와 열교환하는 열교환기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열교환기를 지난 공기를 상기 충방전모듈부를 향하도록 회전하는 모듈팬;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 충방전장치는 상기 케이스의 상부면을 형성하는 케이스상부면; 및 상기 케이스상부면의 일부인 상기 모듈챔버의 상부면을 형성하는 모듈상부면;을 더 포함하고, 상기 모듈상부면은 상기 모듈상부면의 적어도 일부가 상기 케이스의 높이방향을 따라 상기 충방전모듈부에서 멀어지는 방향으로 함몰되어 모듈보조챔버를 형성할 수 있다.

한편, 상기 케이스의 상부면을 형성하는 케이스상부면; 및 상기 케이스상부면의 일부인 상기 모듈챔버의 상부면을 형성하는 모듈상부면;을 더 포함하고, 상기 모듈상부면은 상기 케이스의 너비방향을 따라 경사지게 구비될 수 있다.

상기 충방전장치는 상기 케이스의 너비방향을 기준으로, 상기 케이스의 양측면중 일측면인 케이스제1측면의 일부인 상기 모듈챔버의 일측면을 형성하는 모듈제1측면; 및 상기 케이스의 타측면인 케이스제2측면의 일부인 상기 모듈챔버의 타측면을 형성하는 모듈제2측면;을 더 포함하고, 상기 모듈제1측면의 높이는 상기 모듈제2측면의 높이보다 낮을 수 있다.

상기 충방전장치는 상기 모듈챔버의 내부에서 상기 모듈제1측면보다 상기 모듈제2측면에 가깝게 위치하여 상기 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 상기 충방전모듈부로 이동시키는 모듈팬을 더 포함할 수 있다.

상기 모듈홀은 상기 모듈제1측면 또는 상기 모듈제2측면보다 상기 모듈제1측면에 가깝게 위치할 수 있다.

상기 모듈챔버의 적어도 일부는 상기 케이스의 전후방향을 기준으로 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 후방에 위치할 수 있다.

상기 모듈챔버는 상기 케이스의 너비방향을 따라 상기 케이스의 양측면 중 일측면에 가깝게 위치하여 상기 케이스의 높이방향을 따라 연장될 수 있다.

한편, 상기 모듈챔버는 상기 케이스의 너비방향을 기준으로 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 사이에 위치하여 상기 케이스의 높이방향을 따라 연장될 수 있다.

상기 충방전모듈부는 상기 케이스의 높이방향을 따라 적층되는 복수 개의 충방전채널을 포함할 수 있다.

상기 충방전장치는 상기 케이스의 상부면인 케이스상부면; 상기 케이스상부면의 일부인 상기 모듈챔버의 상부면을 형성하는 모듈챔버상부면; 및 상기 모듈챔버상부면에 포함되는 모듈홀;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 충방전장치는 상기 케이스의 너비방향을 기준으로, 상기 케이스의 양측면중 일측면을 형성하는 케이스제1측면; 및 상기 케이스의 타측면을 형성하는 케이스제2측면;을 더 포함하고, 상기 제1챔버는 상기 케이스제2측면보다 상기 케이스제1측면에 가깝게 위치하고, 상기 제2챔버는 상기 케이스제1측면보다 상기 케이스제2측면에 가깝게 위치할 수 있다.

첫째, 본 개시는 배터리셀의 제조공정중 충방전과정을 위한 충방전모듈 및 충방전챔버를 케이스 내부에 모두 통합하여, 교류-직류로 변환하는 컨버터 및, 직류를 교류로 변환하는 인버터를 하나로 통합하고, 하나의 제어부에서 복수 개의 충방전모듈을 모두 제어할 수 있다.

둘째, 본 개시는 충방전챔버를 대칭적으로 배치하여 상기 충방전모듈과 충방전챔버 내부에 수용되는 배터리셀간의 전기적 연결선을 단순화하여, 도선에서 발생하는 열적 비효율을 최소화 할 수 있다.

셋째, 본 개시는 충방전모듈의 온도를 제어할 수 있는 공기처리부를 충방전장치 내부에 구비하여, 외부에 별도의 응축기 및 압축기를 위한 장소를 고려할 필요가 없다.

넷째, 상기 공기처리부에서 공급되는 냉각된 공기의 일부를 외부로 배출시켜 상기 충방전장치가 운용되는 외부 환경조건을 유지할 수 있다.

도 1은 본 개시에서 설명하는 충방전장치의 일례이다.
도 2(a)는 상기 충방전장치의 측면의 일례이다. 도 2(b)는 모듈홀이 개방된 일례이다.
도 3은 충방전장치의 다른 일례이다.
도 4는 충방전장치의 또다른 일례이다.
도 5는 충방전모듈부가 케이스의 높이방향을 따라 구비된 일례이다.
도 6은 충방전모듈부가 제1챔버와 제2챔버 사이에 위치하여 케이스의 높이방향을 따라 구비된 일례이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 개시의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 개시의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서 중에서 사용되고 있는 특정한 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐으로 예시된 실시예의 한정으로 사용되고 있는 것은 아니다.

예를 들어, 「동일」 및 「동일하다」 등 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타낸다.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「나란하게」, 「수직하게」, 「중심으로」, 「동심」 혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타낸다.

본 개시를 설명하기 위하여, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축에 의한 공간 직교좌표계를 기준으로 이하 설명한다. 특별한 언급이 없는 한 Z방향은 높이방향을 뜻하며, X방향(또는 제1방향)은 상기 높이방향에 수직인 방향 중 어느 하나의 방향을 뜻한다. 그리고 Y방향(또는 제2방향)은 상기 Z방향, 및 상기 X방향에 수직인 방향을 뜻한다.

다만, 이하에서 언급되는 X방향, Y방향, Z방향은 본 개시가 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.

이하에서 언급되는 구성요소 앞에 ‘제1, 제2, 제3' 등의 표현이 붙는 용어 사용은, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것일 뿐, 구성요소들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제1구성요소 없이 제2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 설명하는 배터리셀(Battery Cell)은 전기에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 리튬 이차전지, 구체적으로는 리튬이온 배터리의 기본단위를 뜻 한다. 상기 배터리셀의 주요 구성은 양극(Cathode), 음극(Anode), 분리막(Separator), 및 전해질(Electrolyte)이다. 상기 배터리셀은 케이스의 형태에 따라, 파우치타입, 각형타입, 원통형 타입으로 구분될 수 있으나, 본 개시에 따른 충방전장치는 어떠한 형태의 배터리셀에도 적용가능하다.

도 1은 본 개시에서 설명하는 충방전장치(1000)의 일례이다. 도 1을 참조하면, 상기 충방전장치(1000)는 전면에 제1투입구(110) 및 제2투입구(120)를 포함하는 케이스(100), 상기 케이스(100)의 내부에 위치하여, 상기 제1투입구(110)를 통해 제1배터리셀을 수용하는 제1챔버(161), 상기 케이스(100)의 내부에서 상기 케이스(100)의 너비방향을 따라 상기 제1챔버(161)의 일 측면에서 이격되어 위치하며, 상기 제2투입구(120)를 통해 제2배터리셀을 수용하는 제2챔버(162), 상기 케이스(100)의 내부에서 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)의 외부에 위치하는 모듈챔버(300), 상기 모듈챔버(300) 내에 위치하며 상기 제1배터리셀 및 상기 제2배터리셀을 충방전시키는 충방전모듈부(500), 상기 케이스(100)의 일면을 관통하여 형성되어, 상기 모듈챔버(300)와 상기 케이스(100)의 외부를 연통시키는 모듈홀(325), 및 상기 케이스(100)의 내부에 구비되어 상기 모듈챔버(300)에 상기 케이스(100)의 외부의 온도인 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 공급하는 공기처리부(340)를 포함한다.

통상적인 충방전장치와 달리, 상기 충방전장치(1000)는 충방전을 위해 복수 개의 배터리셀(미도시)을 수용하는 제1챔버(161) 및 제2챔버(162), 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)에 수용된 상기 복수 개의 배터리셀에 충방전을 위한 전기에너지를 공급하는 충방전모듈부(500)가 하나의 케이스(100)에 설치될 수 있다.

케이스(100)는 상기 충방전장치(1000)의 외형을 형성하고, 내부에 수용되는 구성요소(Items)를 보호하기 위해 구비될 수 있다. 상기 케이스는 개략적으로 육면체 형상일 수 있다. 이를 위해 상기 케이스(100)는 상기 케이스의 전면을 형성하는 케이스전면(101), 상기 케이스(100)의 너비방향을 따라 상기 케이스(100)의 양 측면을 형성하는 케이스제1측면(102) 및 케이스제2측면(103), 상기 케이스(100)의 상부면을 형성하는 케이스상부면(109)을 포함할 수 있다.

상기 케이스전면(101)은 제1투입구(110) 및 제2투입구(120)를 포함할 수 있다. 상기 제1투입구(110) 및 상기 제2투입구(120)는 상기 케이스(100)의 너비방향을 따라 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 케이스(100)의 너비방향을 따라, 상기 제1투입구(110)의 일측에 이격되어 상기 제2투입구(120)가 위치할 수 있다.

제1챔버(161) 및 제2챔버(162)는 각각 상기 제1투입구(110) 및 상기 제2투입구(120)를 통해 하나 이상의 배터리셀(미도시)을 수용할 수 있다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스(100)에 이동가능하게 결합하여 상기 제1투입구(110) 및 상기 제2투입구(120)를 각각 개폐하는 제1도어(151) 및 제2도어(152)를 포함할 수 있다.

상기 제1투입구(110) 및 상기 제2투입구(120)가 상기 케이스(100)의 높이방향을 기준으로, 동일한 높이에 위치하여 상기 케이스(100)의 너비방향으로 배치되는 것과 마찬가지로, 상기 제1도어(151) 및 상기 제2도어(152)도 상기 케이스(100)의 높이방향을 기준으로 동일한 높이에 위치할 수 있다. 즉, 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)를 동일한 높이에 위치할 수 있는데 이는 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)를 상기 케이스(100)의 높이방향에 나란한 가상의 수직선을 기준으로 대칭되게 위치시키기 위함이다. 이는 후술할 충방전모듈부(500)와의 전선연결을 단순화시키기 위함이다.

상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)는 각각 상기 제1투입구(110) 및 상기 제2투입구(120)를 통해 내부에 복수 개의 배터리셀을 수용할 수 있다. 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)는 온도 및/또는 습도를 기 설정된 챔버온도 및/또는 기 설정된 챔버습도로 설정하여 이를 유지할 수 있다. 이는 상기 챔버온도 및/또는 상기 챔버습도가 유지되는 환경에서 기 설정된 충방전시간동안 수용된 배터리셀을 충방전하기 위함이다.

상기 챔버온도, 상기 챔버습도 및 상기 충방전시간은 각 챔버(161, 162)마다 다를 수 있다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 제1챔버(161)의 내부에 인입 및 인출가능하게 구비되며, 상기 제1챔버(161)에 수용되는 제1배터리셀(미도시)을 안착시키고 후술할 충방전모듈부(500)와 전기적으로 연결되는 제1지그(410) 및 상기 제2챔버(162)의 내부에 인입 및 인출가능하게 구비되며, 상기 제2챔버(162)에 수용되는 제2배터리셀을 안착시키고 후술할 충방전모듈부(500)와 전기적으로 연결되는 제2지그(420)를 포함할 수 있다.

여기서 제1배터리셀 및 제2배터리셀은 다른 형상일 수 있다. 예컨대, 상기 제1배터리셀이 파우치타입의 배터리셀이라면, 상기 제2배터리셀은 각형타입의 배터리셀일 수도 있다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스(100)를 지면에서 지지하기 위한 지지부(199)를 더 포함할 수 있다 상기 지지부(199)는 일종의 레그(Leg)로 상기 케이스(100)를 상기 지면에서 이격시켜 상기 케이스(100)를 지지할 수 있다. 이는 상기 케이스(100)의 수평 및 수직을 맞추기 위함이다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스(100)의 내부에서 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)와 분리된 공간인 모듈챔버(300)를 포함한다.

상기 모듈챔버(300)는 상기 케이스(100)의 내부에서 공간적으로 분리된 공간으로 특별한 구획부나 격벽이 없을수도 있다. 이와 달리 상기 모듈챔버(300)는 구획부나 격벽에 의해 명확히 분리된 공간일 수도 있다.

상기 모듈챔버(300)는 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)에 각각 수용되는 제1배터리셀 및 제2배터리셀을 충방전시키기 위한 충방전모듈부(500)를 수용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)는 상기 수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 제1챔버(161) 및 상기 복수 개의 제2챔버(162)가 각각 하나씩 쌍을 이룬 후, 상기 케이스(100)의 높이방향을 따라 배치될 수 있을 것이다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스전면(101)에 위치하여 상기 제1챔버(161)의 온도와 습도, 제1배터리셀의 충방전상태등의 정보와, 사용자의 입력을 감지하는 제1입출력부(210) 및 상기 제2챔버(162)의 온도와 습도, 제2배터리셀의 충방전상태등의 정보와, 사용자의 입력을 감지하는 제2입출력부(220)를 포함할 수 있다.

상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162), 상기 제1도어(151) 및 상기 제2도어(152), 상기 제1투입구(110) 및 상기 제2투입구(120), 상기 제1입출력부(210) 및 상기 제2입출력부(220)는 상기 케이스(100)의 높이방향으로 연장되는 가상의 수직선을 기준으로 대칭되게 위치할 수 있다.

즉, 상기 케이스제1측면(102) 및 상기 케이스제2측면(103) 사이의 길이(W1)의 절반지점을 지나는 가상의 수직선은 상기 충방전모듈부(500)의 길이(W2)의 절반지점을 지나는 가상의 수직선과 일치할 것이다. 이러한 대칭적 배치를 통해 본 개시는 상기 충방전모듈부(500)와 상기 제1지그(410) 및 상기 제2지그(420)를 각각 전기적으로 연결하는 버스바(Busbar) 또는 전선의 배치를 단순화시킬 수 있다.

상기 충방전모듈부(500)은 동작시 발열로 인해 상기 모듈챔버의 온도 또는 상기 케이스 내부의 온도가 상승할 수 있다. 이를 냉각시켜 상기 모듈챔버의 온도 또는 상기 케이스 내부의 온도를 기 설정된 관리온도로 유지하기 위해 상기 충방전장치(1000)는 상기 충방전모듈부(500)를 향해 상기 케이스(100)의 외부의 온도인 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 공급하는 공기처리부(340, 도 2(a)참조)를 포함할 수 있다.

상기 공기처리부(340)를 지난 공기를 상기 충방전모듈부(500)를 향해 강제로 이동시키기 위해, 상기 충방전장치(1000)는 모듈팬(360)을 더 포함할 수 있다. 상기 모듈팬(360)은 공기유동의 관점에서, 상기 충방전모듈부(500)를 지나기 전에 위치하는 것이 바람직 할 것이다.

한편, 상기 충방전장치(1000)의 외부의 온도도 상기 충방전장치(1000)의 동작에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로는 이를 위해 상기 충방전장치(1000)의 외부의 온도를 낮추기 위한 별도의 공기조화장치를 구비할 수도 있으나, 본 개시는 상기 충방전장치(1000)에 구비되는 공기처리부(340)를 이용하여 상기 충방전장치(1000)의 외부에 상기 외부온도보다 낮은 공기를 토출할 수 있다.

이를 위해, 상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스(100)의 일면을 관통하여 외부와 상기 모듈챔버(300)를 유체적으로 연통시키는 모듈홀(325)을 더 포함한다.

상기 모듈홀(325)은 상기 충방전모듈부(500)를 지난 공기의 적어도 일부를 외부로 배출하는 통로역할을 수행할 것이다. 따라서, 바람직하게, 상기 모듈팬(360) 및 상기 모듈홀(325)은 상기 충방전모듈부(500)를 사이에 두고 서로 반대방향에 위치할 수 있다.

예컨대, 도 1을 참조사면, 상기 모듈홀(325)이 상기 케이스제1측면(102)과 상기 충방전모듈부(500) 사이에 위치하고, 상기 모듈팬(360)이 상기 케이스제2측면(103)과 상기 충방전모듈부(500) 사이에 위치할 수 있다.

한편, 상기 충방전장치(1000)는 상기 외부온도를 감지하기 위한 온도센서(990)를 더 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 온도센서(990)는 상기 케이스전면(101)에 구비될 수 있으나 이는 일례일 뿐, 다른 곳에 위치하여도 무방할 것이다.

도 2(a)는 상기 충방전장치(1000)의 측면의 일례이다. 도 2(b)는 모듈홀(325)이 개방된 일례이다.

도 2(a)를 참조하면, 상기 모듈챔버(300, 도 1참조)는 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)의 후방에 위치할 수 있다. 즉, 상기 모듈챔버(300)는 상기 케이스전면(101, 도 1참조)보다 상기 케이스(100)의 후면(미도시)에 가깝게 위치할 수 있다. 이는 상기 모듈챔버(300)에 수용되는 상기 충방전모듈부(500)의 무게를 감안해서, 상기 충방전장치(1000)가 전방을 향해 전도되는 것을 방지하기 위함이다.

상기 모듈챔버(300)느 상기 케이스(100)의 내부에서 상기 케이스(100)의 상측에 위치할 수 있다. 그러나 이와 달리, 별도의 챔버로 상기 케이스(100)의 외측에 형성될 수도 있다.

본 명세서는 특별한 언급이 없는 한, 상기 모듈챔버(300)가 상기 케이스(100)의 내부에 위치하는 것을 기준으로 설명하였다. 따라서, 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 상기 케이스(100)의 너비방향을 기준으로 상기 케이스제1측면(102)은 상기 모듈챔버(300)의 일측면인 모듈제1측면(302)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 케이스제2측면(103)은 상기 모듈챔버(300)의 타측면인 모듈제2측면(303)을 포함할 수 있다.

즉, 상기 케이스제1측면(102)의 적어도 일부는 상기 모듈제1측면(302)에 의해 형성될 것이고, 상기 케이스제2측면(103)의 적어도 일부는 상기 모듈제2측면(303)에 의해 형성될 수 있다.

또한, 도 2(b)를 참조하면, 상기 모듈챔버(300)의 상부면을 형성하는 모듈상부면(309)은 상기 케이스상부면(109)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 모듈챔버(300)의 전면을 형성하는 모듈전면(301, 도 3 참조)는 상기 케이스전면(101)의 일부를 형성할 수 있을 것이다.

도 2(a)를 참조하면, 상기 케이스상부면(109)은 단차지게 형성되어, 상기 케이스상부면(109)의 전방보다 후방의 높이가 더 높을 수 있다. 이는 모듈챔버의 위치때문으로 이를 통해 상기 케이스(100)가 사용자를 향해 전방으로 전도되는 것을 방지할 수 있을 것이다.

상기 모듈홀(325)은 상기 케이스제1측면(102) 상에 위치할 수 있다. 구체적으로 상기 모듈홀(325)은 상기 모듈제1측면(302)상에 위치하는 것이 바람직할 것이다. 상기 충방전모듈부(500)를 지난 공기의 유동이 약해지기에 앞서 토출하는 것이 상기 충방전장치(1000)의 외부 공기를 냉각시키는데 효과적이기 때문이다.

만약, 상기 모듈홀(325)을 통해 상기 충방전모듈부(500)를 지난 공기를 모두 배출한다면, 상기 공기처리부(340)를 통해 상기 케이스(100)의 내부 온도 또는 상기 모듈챔버(300)의 온도를 허용범위내로 유지하기 힘들 것이다.

따라서, 상기 공기처리부(340)를 통해 상기 모듈챔버(300)에 공급되는 공기의 유량은 상기 모듈홀(325)을 통해 배출되는 공기의 유량보다 클 것이다. 즉, 상기 공기처리부(340)를 지난 공기의 일부는 상기 모듈홀(325)을 통해 배출되나, 일부는 다시 상기 케이스(100)의 내부로 방향을 전환한 후 다시 상기 공기처리부(340)로 돌아갈 수 있다.

도 2(a)를 참조하면, 상기 공기처리부(340)는 일반적인 공기조화장치와 동일한 원리로 동작할 수 있다. 즉, 상기 공기처리부(340)는 주변의 공기와 냉매의 열교환을 위한 제1열교환기(증발기, 341, 도 1참조), 제2열교환기(응축기, 342), 및 상기 냉매를 순환시키기 위해 압축하는 압축기(343)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 공기처리부(340)는 응축기(342)를 지난 냉매를 팽창시키는 팽창부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 특별한 언급이 없는 한, 열교환기는 제1열교환기를 지칭한다.

상기 응축기(342)는 주변의 공기에 열을 방출하고, 상기 압축기(343)는 상기 냉매의 압축시 열을 방출하게 되므로 상기 케이스(100)의 외부에 위치할 수도 있다. 그러나, 이 경우, 상기 응축기(342) 및 상기 압축기(343)를 위한 별도의 공간을 필요로 할 수 있다.

따라서, 본 개시는 상기 응축기(342)를 상기 케이스(100)의 내부에 위치시키는 대신 외부의 물로 냉각시키는 수냉식이 활용될 수도 있다. 이를 위해 상기 충방전장치(1000)는 상기 응축기(342)와 열교환을 위해 외부로부터 물을 공급받아 순환시키는 순환파이프(345)를 더 포함할 수 있다.

상기 순환파이프(345)는 상기 압축기(343)와도 열교환하도록 구비될 수도 있다.

한편, 상기 충방전장치(1000)는 상기 충방전모듈부(500), 상기 온도센서(990), 상기 공기처리부(340), 상기 모듈팬(360), 상기 제1입출력부(210) 및 상기 제2입출력부(220)를 제어하기 위한 제어부(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 충방전모듈부(500), 상기 온도센서(990), 상기 공기처리부(340), 상기 모듈팬(360), 상기 제1입출력부(210) 및 상기 제2입출력부(220)를 제어할 수만 있으면, 상기 제어부(600)는 상기 케이스(100)의 내부에 어디에 위치하여도 무방할 것이다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 충방전장치(1000)에 필요한 전력을 공급받기 위해 외부와 전기적으로 연결되는 전원부(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 전원부를 통해 받은 전기에너지는 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)에 수용된 배터리셀의 충방전 및 기타 필요한 구성요소, 예컨대, 제어부(600) 및 공기처리부, 를 동작시키기 위해서도 사용될 수 있다.

상기 전원부에 공급되는 전기의 형태는 교류일 수 있다. 따라서, 상기 제어부(600)는 상기 충방전모듈부(500)가 배터리셀을 충전시 필요로 하는 직류를 얻기 위해 상기 교류를 직류로 변환시키는 인버터(Inverter, 610)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(600)는 상기 배터리셀의 방전시 직류를 교류로 변환하는 직류-교류 컨버터(AC-DC Converter, 690)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨버터를 활용하여, 방전시 방출되는 전기를 버리지 않고 회생시키기 위함이다.

또한, 상기 제어부(600)는 상기 인버터(610)을 지나 직류로 변환된 전기를 상기 배터리셀의 충전시 원하는 소정의 전압 및 전류, 예컨데 5V(볼트), 200A(암페어)를 가지는 직류로 변환시키기 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter 미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 2(b)를 참조하면, 상기 충방전모듈부(500)는 복수 개의 충방전채널(510)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 충방전채널(510)들은 각각의 지그와 전기적으로 연결되어 상기 각각의 지그에 장착된 배터리셀들을 충전시키거나 방전시킬 수 있다.

상기 충방전채널(510)은 배터리셀과 전기적으로 연결되기 위한 케이블(Cable) 또는 버스바(Busbar)로 이루어진 전류배선(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 충방전채널(510)과 상기 충방전채널(510)에 대응되는 지그를 전기적으로 연결시키기 위한 버스바는 가급적 최단거리로 배치됨이 바람직할 것이다. 이는 버스바의 길이가 길수록 발열로 인한 손실을 최소화 하기 위함이다.

상기 충방전장치(1000)는 배터리셀의 충전을 위해서, 상기 제어부(600)는 상기 교류형태의 전기를 상기 인버터 및 직류-직류 컨버터를 지나 상기 충방전채널(510)을 통해 배터리셀을 충전하게 될 것이다. 충전시, 상기 제어부(600)는 상기 충전되는 배터리셀의 전압을 모니터링할 수 있다.

상기 충방전장치(1000)는 상기 복수 개의 충방전채널(510)을 위해 하나의 통합된 인버터(610)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 충방전장치(1000)는 상기 복수 개의 충방전채널(510)을 위해 하나의 직류-교류 컨버터(690)를 포함할 수 있다.

상기 통합된 인버터(610) 및 상기 통합된 직류-교류 컨버터(690)는 복수 개로 구비할 때 보다 발생하는 열이 작으므로 손실을 최소화할 수 있기 때문이다. 반면, 상기 직류-직류 컨버터는 상기 충방전채널(510)의 개수에 따라 복수 개로 구비될 수 있는데, 이는 각 챔버에 수용되는 배터리셀을 위한 충방전 조건이 모두 다를 수 있기 때문이다.

예컨대, 상기 제1챔버(161)에 2개의 배터리셀, 상기 제2챔버(162)에 2개의 배터리셀이 수용된다고 가정하면, 상기 충방전장치(1000)는 상기 제1챔버(161)의 내부에 2개의 제1지그(410), 상기 제2챔버(162)의 내부에 2개의 제2지그(420)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 충방전장치(1000)는 4개의 배터리셀을 위해 모두 4개의 충방전채널(510)을 필요로 할 수 있다. 하나의 충방전채널(510)은 하나의 배터리셀 또는 하나의 지그와 일대일로 연결될 수 있다. 다만, 이는 본 개시에서 설명하는 하나의 일례일 뿐, 개수 및 배치방법은 다양하게 변형될 수 있을 것이다.

상기 충방전모듈부(500)는 하나 이상의 충방전채널(510)의 집합체인 충방전모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2(b)를 참조하면 4개의 충방전채널이 적층된 것을 하나의 충방전모듈로 볼 수 있다. 그리고, 상기 충방전모듈부(500)는 상기 충방전모듈을 하나 이상 포함할 수 있다.

예컨대, 도 2(b)를 참조하면, 상기 충방전장치(1000)는 한쌍의 제1챔버(161) 및 제2챔버(162)가 상기 케이스(100)의 높이방향을 따라 적층된 네쌍의 제1챔버(161) 및 제2챔버(162)를 구비하고 있다. 따라서, 각 챔버에 2개의 배터리셀이 들어간다면, 한쌍의 제1챔버(161) 및 제2챔버(162)를 위한 4개의 충방전채널(510), 상기 4개의 충방전채널(510)을 하나의 충방전모듈로 보면, 상기 충방전모듈부(500)는 4개의 충방전모듈을 포함할 수 있다. 다만, 이는 본 개시에서 설명하는 하나의 일례일 뿐, 개수 및 배치방법은 다양하게 변형될 수 있을 것이다.

한편, 상기 제1챔버(161)는 상기 케이스(100)의 너비방향을 기준으로 상기 제1챔버(161)의 양측면 중 상기 케이스제2측면(103)보다 상기 케이스제1측면(102)에 가깝게 위치하는 제1챔버제1측면(1612), 및 상기 케이스제1측면(102)보다 상기 케이스제2측면(103)에 가깝게 위치하는 제1챔버제2측면(1613)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2챔버(162)는 상기 케이스(100)의 너비방향을 기준으로 상기 제2챔버(162)의 양측면 중 상기 케이스제2측면(103)보다 상기 케이스제1측면(102)에 가깝게 위치하는 제2챔버제1측면(1622), 및 상기 케이스제1측면(102)보다 상기 케이스제2측면(103)에 가깝게 위치하는 제2챔버제2측면(1623)을 포함할 수 있다.

상기 충방전모듈부(500)와 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)의 사이에 구비되는 버스바의 길이를 단순화하기 위해, 상기 케이스(100)의 너바방향을 따라 상기 충방전모듈부(500)의 양단의 길이(W2, 도 1참조)의 절반지점 지나는 가상의 수직선은 상기 제1챔버제1측면(1612) 및 상기 제2챔버제2측면(1623)의 길이(W3)의 절반지점을 지나는 가상의 수직선과 일치할 것이다.

한편, 도 2(b)를 참조하면, 상기 충방전모듈부(500)를 냉각시키기 위해 상기 제1열교환기를 지나는 공기를 냉각시키는 제1열교환기(341)가 상기 모듈챔버(300)의 내부에 위치할 수 있다. 상기 제1열교환기(341)는 상기 모듈팬(360)과 상기 모듈제2측면(303)의 사이에 위치할 수 있다. 그러나, 이는 일례일 뿐, 상기 모듈팬(360)을 통해 상온보다 낮은 온도의 공기를 상기 충방전모듈부(500)를 향해 이동시킬 수 있으면, 상기 제1열교환기(341)는 다른 곳에 위치할 수도 있다.

상기 제어부(600)는 상기 외부온도가 기 설정된 허용외부온도 이상인 경우, 상기 공기처리부(340)에 의해 냉각된 공기의 일부를 상기 모듈홀(325)을 통해 외부로 토출할 수 있다.

이를 위해, 상기 충방전장치(1000)는 상기 모듈홀(325)을 개폐하는 모듈커버(321), 상기 모듈커버(321)를 개폐시키는 개폐구동부(315)를 더 포함할 수 있다.

상기 외부온도가 기 설정된 허용외부온도에 도달시, 상기 제어부(600)는 상기 개폐구동부(315)를 제어하여 상기 모듈커버(321)를 개방시킬 수 있다. 이를 통해 상기 충방전모듈부(500)을 지난 공기의 적어도 일부가 상기 모듈홀(325)를 통해 외부로 토출될 것이다.

상기 외부온도의 측정을 위해, 상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스의 외측에 위치하여 상기 케이스의 외부온도를 감지하는 온도센서(990)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(600)는 상기 온도센서(990)를 통해 상기 외부온도를 판단할 수 있다. 즉, 상기 제어부(600)는 필요에 따라 상기 모듈홀(325)를 선택적으로 개방할 수 있다.

한편, 상기 모듈홀(325)은 상기 모듈챔버(300)에서 상기 모듈챔버(300)의 하부보다 상기 모듈챔버(300)의 상부에 가깝게 위치할 수 있다. 이는 상기 충방전모듈부(500)이 상기 모듈팬(360)을 지난 공기의 유동을 방해하고 있기 때문에, 자연적으로 상기 충방전모듈부(500)을 지나는 공기의 흐름이 상기 모듈챔버(300)의 상부를 향할 수 있기 때문이다.

도 3은 충방전장치(1000)의 다른 일례이다. 상기 충방전장치(1000)는 상기 케이스(100)의 상부면을 형성하는 케이스상부면(109), 상기 케이스상부면(109)의 일부인 상기 모듈챔버(300)의 상부면을 형성하는 모듈상부면(309), 상기 모듈상부면(309)은 상기 모듈상부면(309)의 적어도 일부가 상기 케이스(100)의 높이방향을 따라 상기 충방전모듈부(500)에서 멀어지는 방향으로 함몰되어 모듈보조챔버(390)를 형성할 수 있다.

상기 모듈보조챔버(390)는 상기 모듈상부면(309)과 상기 충방전모듈부(500) 사이에 빈 공간을 증가시킴으로써, 상기 모듈상부면(309)을 따라 상기 모듈홀(325)을 향해 이동하는 공기의 유동을 개선시킬 수 있을 것이다.

또한, 상기 모듈홀(325)을 향해 이동하는 공기의 유동이 상기 모듈상부면(309)을 향해 이동된 뒤 상기 모듈상부면(309)을 따라 이동할 수 있도록, 상기 모듈팬(360)은 상기 모듈챔버(300)의 상부를 향해 이동하도록 경사지게 구비될 수 있다.

즉, 상기 모듈팬(360)의 회전축(미도시)이 상기 모듈상부면(309)을 향해 경사지도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 모듈홀(325)은 상기 모듈보조챔버(390)의 일면에 구비될 수 있다. 바람직하게는 상기 충방전모듈부(500)를 사이에 두고 상기 모듈팬(360)과 상기 모듈홀(325)은 반대방향에 위치할 수 있다.

도 3를 참조하면, 상기 모듈홀(325)이 상기 모듈보조챔버(390)의 전면인 보조챔버전면(391)에 구비된 일례를 도시하고 있다. 이와 달리 상기 모듈홀(325)은 상기 보조챔버의 측면에 위치할 수도 있고, 상기 모듈챔버(300)의 일면중 상부에 위치할 수도 있을 것이다.

도 3에서는 상기 모듈챔버(300)의 내부에서 공기의 유동이 화살표로 표시되어 있다. 상기 모듈팬(360)의 경사진 방향 및 상기 충방전모듈부(500)의 위치를 고려하면, 상기 모듈팬(360)을 지난 공기의 일부는 상기 모듈보조챔버(390)를 지나 상기 모듈홀(325)을 향해 이동하게 될 것이다. 상기 모듈홀(325)을 통해 일부의 공기가 외부로 배출되고, 나머지는 측면에 의해 가로막혀 아래방향으로 이동하게 될 것이다. 도 3에서는 상기 모듈팬(360)을 지난 공기가 상기 모듈챔버(300)의 내부만을 순환하는 것으로 도시하였다. 이와 달리, 상기 모듈팬(360)을 지난 공기가 상기 케이스(100)의 내부를 순환할수도 있다.

도 4는 충방전장치(1000)의 또다른 일례이다. 상기 충방전장치(1000)는 상기 모듈상부면(309)이 경사지게 구비될 수 있다. 도 3과 같이 상기 모듈상부면(309)이 상기 케이스의 너비방향과 평행하게 구비된다면, 상기 모듈팬(360)을 지난 공기의 유동속도는 상기 모듈팬(360)에서 멀어질수록 감소할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 상기 모듈팬(360)을 지난 공기가 지나는 통로역할을 하는 모듈보조챔버(390)의 단면을 줄어들게 한 것이다. 즉, 공기가 지나는 통로의 단면적이 줄어들수록 공기의 유동속도는 빨라지게 되므로, 이를 위해 상기 모듈상부면(309)은 상기 케이스(100)의 너비방향을 따라 경사지게 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 모듈제1측면(302)의 높이는 상기 모듈제2측면의 높이 보다 낮을 수 있다.

상기 케이스(100)의 너비방향을 기준으로, 상기 모듈보조챔버(390)는 상기 모듈보조챔버(390)의 측면 중, 상기 모듈제1측면(302)의 일부를 형성하거나, 상기 모듈제2측면(303)보다 상기 모듈제1측면(302)에 가깝게 위치하는 제1보조측면(392), 및 상기 모듈보조챔버(390)의 측면 중, 상기 모듈제2측면(303)의 일부를 형성하거나, 상기 모듈제1측면(302)보다 상기 모듈제2측면(303)에 가깝게 위치하는 제2보조측면(393)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 모듈보조챔버(390)는 상기 모듈챔버(300)의 상부면의 일부이자, 상기 모듈보조챔버(390)의 상부면을 형성하는 보조챔버상부면(399)을 더 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 보조챔버상부면(399)이 경사지게 구비될 수 있다. 상기 제1보조측면(392)의 높이(L1)은 상기 제2보조측면의 높이(L2)보다 작을 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 모듈팬(360)을 지난 공기의 일부는 상기 모듈보조챔버(390)를 지나 상기 모듈홀(325)을 향해 이동하게 될 것이다. 상기 모듈홀(325)을 통해 일부의 공기가 외부로 배출되고, 나머지는 측면에 의해 가로막혀 아래방향으로 이동하게 될 것이다. 또한, 상기 모듈상부면(309) 또는 보조챔버상부면(399)의 경사로 인해 상기 충방전모듈부(500)의 상부를 따라 이동하는 유동도 발생할 수 있다.

도 5 및 도 6은 상기 모듈챔버(300)가 상기 케이스(100)의 너비방향이 아닌 상기 케이스(100)의 높이방향을 따라 구비된 일례를 도시하고 있다. 따라서, 도 5는 상기 충방전모듈부(500)가 상기 케이스(100)의 높이방향을 따라 구비된 일례이다. 도 6은 상기 충방전모듈부(500)가 제1챔버(161)와 제2챔버(162) 사이에 위치하여 케이스(100)의 높이방향을 따라 구비된 일례이다.

도 5를 참조하면, 상기 모듈챔버(300)는 케이스(100)의 양 측면 중 어느 하나의 측면에 위치할 수 있다. 상기 모듈챔버(300)의 일면이 케이스제1측면(102) 또는 케이스제2측면(103)중 어느 하나의 측면의 일부를 형성할 수 있다.

또는 이와 달리 상기 모듈챔버(300)가 상기 케이스의 외측면에 별도로 분리되어 결합된 형태일 수도 있다.

도 5를 참조하면, 모듈홀(325)과 모듈팬(360)은 상기 충방전모듈부(500)를 사이에 두고 서로 반대방향에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 모듈홀(325)아 싱가 충방전모듈부(500)의 하부에 있다면, 상기 모듈팬(360)은 상기 충방전모듈부(500)의 상부에 있을 수 있다. 그러나, 상기 모듈홀(325)을 통해 냉각된 공기를 외부로 배출하기 위해서는 도 5에 도시된 것 과 같이, 상기 모듈홀(325)아 싱가 충방전모듈부(500)의 상부에 위치하고, 상기 모듈팬(360)은 상기 충방전모듈부(500)의 하부에 위치하는 것이 바람질 할 것이다.

도 5를 참조하면, 상기 충방전모듈부(500)에 포함되는 복수 개의 충방전채널(510)은 상기 케이스의 높이방향을 따라 적층될 수 있다.

상기 충방전채널(510)의 개형을 육면체로 가정하면, 상기 충방전채널의 폭은 상기 충방전채널(510)의 높이보다 클 수 있다. 그러므로, 상기 충방전채널을 90도 회전시켜 세우는 것이 상기 모듈팬(360)을 이용한 공기유동에 유리할 수 있다.

상기 충방전모듈부(500)가 상기 케이스(100)의 일측에 치우친 관계로, 상기 충방전채널에서 각 챔버의 지그까지 연결하는 버스바의 길이가 길어지고 달라질 수 있다. 이는 버스바의 배선을 복잡하게 할 뿐만 아니라, 열적손실이 많이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 6을 참조하면, 상기 모듈챔버(300)는 상기 제1챔버(161)와 상기 제2챔버(162)의 사이에 위치할 수 있다.

상기 모듈챔버(300)의 일부는 상기 케이스의 너비방향을 따라 중첩되게 위치할 수도 있다. 즉, 상기 충방전모듈부(500)는 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)의 후방에 위치하되, 전방에서 상기 충방전기를 바라볼 때, 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)의 사이, 구체적으로 상기 제1챔버제1측면(1612, 도 2참조) 및 상기 제2챔버제2측면(1623, 도 2참조)의 사이에 위치할 수 있다.

상기 모듈챔버(300)이 위치로 인해, 상기 충방전모듈부(500)에서 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)에 이르는 길이가 동일할 수 있다. 따라서, 상기 충방전모듈부(500)에서 상기 제1챔버(161)까지를 전기적으로 연결하는 버스바(511)의 길이와 상기 충방전모듈부(500)에서 상기 제2챔버(162)까지를 전기적으로 연결하는 버스바(511)의 길이는 동일한 것이다.

또한, 동일한 높이에 위치하는 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버(162)에 수용되는 배터리셀을 충방전하기 위한 복수 개의 충방전채널(510)은 하나의 충방전모듈로 그룹화되어 상기 제1챔버(161) 및 상기 제2챔버의 각 하부면과 상부면의 높이 사이에 위치할 수 있다. 이는 상기 버스바(511)의 길이를 최단길이로 만들어 열적손실을 줄이고 버스바의 배선을 단순화 시키기 위함이다.

본 개시는 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서, 변형된 실시예가 본 개시의 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 개시의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1000: 충방전장치 100: 케이스
110: 제1투입구 120: 제2투입구
161: 제1챔버 162: 제2챔버
300: 모듈챔버 325: 모듈홀
340: 공기처리부 360: 모듈팬
390: 모듈보조챔버 500: 충방전모듈부
600: 제어부

Claims (20)

1. 전면에 제1투입구 및 제2투입구를 포함하는 케이스;
   상기 케이스의 내부에 위치하여, 상기 제1투입구를 통해 제1배터리셀을 수용하는 제1챔버;
   상기 케이스의 내부에서 상기 케이스의 너비방향을 따라 상기 제1챔버의 일 측면에서 이격되어 위치하며, 상기 제2투입구를 통해 제2배터리셀을 수용하는 제2챔버;
   상기 케이스의 내부에서 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 외부에 위치하는 모듈챔버;
   상기 모듈챔버 내에 위치하며 상기 제1배터리셀 및 상기 제2배터리셀을 충방전시키는 충방전모듈부;
   상기 케이스의 일면을 관통하여 형성되어, 상기 모듈챔버와 상기 케이스의 외부를 연통시키는 모듈홀;및
   상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 모듈챔버에 상기 케이스의 외부의 온도인 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 공급하는 공기처리부;를 포함하는 충방전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기처리부를 통해 상기 모듈챔버에 공급되는 공기의 유량은 상기 모듈홀을 통해 배출되는 공기의 유량보다 큰 것을 특징으로 하는 충방전장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 모듈홀을 개폐하는 모듈커버;
   상기 모듈커버를 개폐시키는 개폐구동부; 및
   상기 충방전모듈부, 상기 공기처리부 및 상기 개폐구동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 외부온도가 기 설정된 허용외부온도 이상이면 상기 개폐구동부를 통해 상기 모듈커버를 동작시켜 상기 모듈홀을 개방하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 외부온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 케이스의 너비방향을 기준으로, 상기 케이스의 양측면중 일측면인 케이스제1측면의 일부인 상기 모듈챔버의 일측면을 형성하는 모듈제1측면;
   상기 케이스의 타측면인 케이스제2측면의 일부인 상기 모듈챔버의 타측면을 형성하는 모듈제2측면; 및
   상기 모듈챔버의 내부에서 상기 모듈제1측면보다 상기 모듈제2측면에 가깝게 위치하여 상기 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 상기 충방전모듈부로 이동시키는 모듈팬;을 더 포함하고,
   상기 모듈홀은
   상기 모듈챔버의 상기 모듈제1측면 또는 상기 모듈제2측면보다 상기 모듈제1측면에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 모듈홀은
   상기 모듈챔버에서 상기 모듈챔버의 하부보다 상기 모듈챔버의 상부에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 모듈팬은
   상기 외부온도보다 낮은 온도의 공기가 상기 모듈챔버의 상부를 향해 이동하도록 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 공기처리부는
   상기 케이스의 내부에 구비되어 상기 케이스의 내부의 공기와 열교환하는 열교환기 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 열교환기를 지난 공기를 상기 충방전모듈부를 향하도록 회전하는 모듈팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 상부면을 형성하는 케이스상부면; 및
    상기 케이스상부면의 일부인 상기 모듈챔버의 상부면을 형성하는 모듈상부면;을 더 포함하고,
    상기 모듈상부면은
    상기 모듈상부면의 적어도 일부가 상기 케이스의 높이방향을 따라 상기 충방전모듈부에서 멀어지는 방향으로 함몰되어 모듈보조챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 상부면을 형성하는 케이스상부면; 및
    상기 케이스상부면의 일부인 상기 모듈챔버의 상부면을 형성하는 모듈상부면;을 더 포함하고,
    상기 모듈상부면은
    상기 케이스의 너비방향을 따라 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 케이스의 너비방향을 기준으로, 상기 케이스의 양측면중 일측면인 케이스제1측면의 일부인 상기 모듈챔버의 일측면을 형성하는 모듈제1측면; 및
    상기 케이스의 타측면인 케이스제2측면의 일부인 상기 모듈챔버의 타측면을 형성하는 모듈제2측면;을 더 포함하고,
    상기 모듈제1측면의 높이는 상기 모듈제2측면의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 충방전장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 모듈챔버의 내부에서 상기 모듈제1측면보다 상기 모듈제2측면에 가깝게 위치하여 상기 외부온도보다 낮은 온도의 공기를 상기 충방전모듈부로 이동시키는 모듈팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 모듈홀은 상기 모듈제1측면 또는 상기 모듈제2측면보다 상기 모듈제1측면에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 모듈챔버의 적어도 일부는
    상기 케이스의 전후방향을 기준으로 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 모듈챔버는
    상기 케이스의 너비방향을 따라 상기 케이스의 양측면 중 일측면에 가깝게 위치하여 상기 케이스의 높이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
17. 제1항에 있어서,
    상기 모듈챔버는
    상기 케이스의 너비방향을 기준으로 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버의 사이에 위치하여 상기 케이스의 높이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
18. 제16항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충방전모듈부는
    상기 케이스의 높이방향을 따라 적층되는 복수 개의 충방전채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 케이스의 상부면인 케이스상부면;
    상기 케이스상부면의 일부인 상기 모듈챔버의 상부면을 형성하는 모듈챔버상부면; 및
    상기 모듈챔버상부면에 포함되는 모듈홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
20. 제17항에 있어서,
    상기 케이스의 너비방향을 기준으로, 상기 케이스의 양측면중 일측면을 형성하는 케이스제1측면; 및
    상기 케이스의 타측면을 형성하는 케이스제2측면;을 더 포함하고,
    상기 제1챔버는 상기 케이스제2측면보다 상기 케이스제1측면에 가깝게 위치하고,
    상기 제2챔버는 상기 케이스제1측면보다 상기 케이스제2측면에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 충방전장치.
    

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