WO2012148163A2 - 배터리 수납장치와 이에 사용되는 서브 수납장치 및 이를 이용한 배터리 팩 - Google Patents

배터리 수납장치와 이에 사용되는 서브 수납장치 및 이를 이용한 배터리 팩 Download PDF

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horizontal support
support bar
sub
battery
storage device
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이범현
박미정
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery storage technology for storing a plurality of battery modules, and more particularly, to a battery storage device that can be easily stacked and separated from the battery module while supporting it stably when storing a plurality of battery modules; It relates to a sub-storage device and a battery pack using the same.
  • secondary batteries are widely used in various devices such as laptops, cameras, mobile phones, MP3, and the like, to automobiles, robots, and satellites.
  • Such secondary batteries are widely used because they have a great advantage not only in terms of repetitive charging and discharging, but also in terms of storing energy.
  • Smart grid system is an intelligent power grid system that integrates information and communication technology into the production, transportation, and consumption of electric power to improve the efficiency of electric power utilization through the interaction of electric power supply and consumption.
  • the amount of power used by the consumer is not always constant and can fluctuate from time to time. For example, in the summer afternoon, the use of a cooling device increases power consumption rapidly, and at night, the power consumption decreases rapidly. In terms of power consumption, the power consumption is not constant and may fluctuate frequently. However, in terms of supplying power, even if the power production is adjusted to some extent, it is difficult to meet the power consumption in reality.
  • the smart grid system adjusts the power supply elastically by grasping the power usage in real time to solve such a problem.
  • One of the important components for building such a smart grid system is a battery pack for storing power. That is, in the smart grid system, when the power consumption is low, the power is stored, and when the power consumption is high, the stored power is supplied to the consumer together with the production power, so the power storage battery pack is an important component. .
  • Such a battery pack for power storage can be used not only in smart grid systems but also in many other fields. For example, since a large amount of power needs to be stored in an electric vehicle charging station that supplies charging power to an electric vehicle, a battery pack for power storage may also be used here.
  • a large number of battery modules must also be provided.
  • the plurality of battery modules are stored in a form of being stacked in a plurality of layers for space utilization and connectivity.
  • the battery modules located at the bottom receive the loads of the battery modules located at the top, static deflection or permanent deformation of the battery modules may occur.
  • the safety of the battery module is not properly secured.
  • a battery pack for power storage typically includes a battery accommodating device to store a plurality of battery modules therein.
  • Such battery accumulators may also be referred to by different names, such as battery supports, battery trays or battery racks.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery accommodating device according to the prior art.
  • the conventional battery accommodating device has a structure such as an L-shaped frame 20. That is, the battery storage device is divided into a plurality of layers such as a bookshelf by welding or screwing the plurality of L-shaped frames 20 and the battery module 10 is stored in each layer.
  • a lower structure such as an L-shaped frame 20 or a separate base plate (not shown) is supported at the bottom of the battery module 10 in each layer.
  • each substructure in order to stably receive the battery module 10, each substructure must have a high strength, as well as a strong coupling between the structures. Otherwise, the battery accommodating device may be deformed or damaged because it may not properly bear the load of the battery module 10, and in this case, the battery module 10 may be damaged. Therefore, each structure of the battery receiving apparatus needs a more complicated structure, such as thickening or additionally providing a new structure.
  • each of the L-shaped frame 20 has to go through a complicated process of disassembling and reassembling with the new L-shaped frame 20. Alternatively, even when one layer is to be removed from FIG.
  • the present invention has been made to solve the above problems, a battery holding device that can be easily assembled and disassembled each layer while supporting a plurality of battery modules stably and the sub-receiving device used therein and the same It is an object to provide a used battery pack.
  • a battery compartment for a battery storage device containing a plurality of sub-receiving device, the two sides of the sub-receiving device to be opposed to each other; And a parallel horizontal support bar having a bar shape in which both ends of the longitudinal direction are fixedly coupled to opposite edges of the two side plates, respectively, wherein the horizontal support bar includes an upper horizontal support bar and a lower horizontal support bar. Concave and convex portions are formed on the lower portion of the lower horizontal support bar and the upper portion of the upper horizontal support bar.
  • the upper horizontal support bar further comprises a top plate coupled to both ends fixed.
  • a battery accommodating device for accommodating a plurality of battery modules according to the present invention for achieving the above object includes two side plates that are set up to face each other; And a parallel horizontal support bar having a bar shape in which both ends of the longitudinal direction are fixedly coupled to opposite edges of the two side plates, respectively, wherein the horizontal support bar includes an upper horizontal support bar and a lower horizontal support bar.
  • a plurality of sub-receiving device provided with a concave-convex portion that can be mutually coupled to the lower portion of the horizontal support bar and the upper horizontal support bar, the plurality of sub-receiving device, the lower portion of the lower horizontal support bar of the sub-receiving device located on the upper floor
  • the uneven parts formed in the upper part and the uneven parts formed on the upper portion of the upper horizontal support bar of the sub-receiving device positioned on the lower layer are stacked to be coupled to each other.
  • each sub receiving device further comprises a top plate coupled to both ends fixed to the upper horizontal support bar.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object is a plurality of battery modules are accommodated in the above-described battery housing.
  • the sub housing device for the battery storage device according to the present invention may be coupled to each other by the uneven portion formed in the lower portion and the uneven portion formed in the upper portion, and may be stacked in such a manner as to raise one sub storage device as it is to the other sub storage device. That is, according to the present invention, it is possible to configure a battery accommodating device capable of simply stacking a plurality of battery modules by stacking a plurality of independent sub-accommodating devices, respectively. For example, in order to increase the layer of the battery storage device, a new sub storage device is placed on the top of the battery storage device, and in order to reduce the layer of the battery storage device, the sub storage device located at the top of the battery storage device is lifted up and removed. This can be done simply.
  • each sub-receiving device since each sub-receiving device is configured independently, it is easy to disassemble and assemble the battery storage device. It is easy to change the structure.
  • a problem such as damage or deformation occurs in some of the battery storage device, only the sub storage device needs to be removed, and thus it is easy to maintain and maintain the battery storage device.
  • each sub-receiving device has a simple structure, a supporting force capable of stably supporting a plurality of battery modules stored therein is ensured. That is, since the four horizontal support bars provided in the sub receiving device distribute and support the load of the battery module, the battery module can be stably supported without being easily deformed. Furthermore, when further provided with a top plate, this structural stability can be maintained more firmly.
  • the present invention can be more usefully used in the configuration of a battery pack for storing power that has a large capacity by storing a large number of battery modules. Furthermore, according to the present invention, since the structure change of the battery accommodating device is simple, the electric power storage capacity can be easily changed through the free addition or removal of the battery module.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery accommodating device according to the prior art.
  • FIG. 2 is a front perspective view schematically showing the configuration of a sub housing device for a battery storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a front perspective view schematically showing the configuration of a sub housing according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a process of configuring a battery accommodating apparatus by stacking sub accommodating apparatuses according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a coupling structure of an uneven portion formed at an upper portion of the first sub storage device and a uneven portion formed at a lower portion of the second sub storage device in part C of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another embodiment of a coupling structure of an uneven portion formed at an upper portion of the first sub storage device and a uneven portion formed at a lower portion of the second sub storage device in part C of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a front perspective view schematically showing the configuration of a battery accommodating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a coupling structure of the fixing plate and the side plate in the battery storage device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a front perspective view schematically showing the configuration of a sub housing device 1000 for a battery storage device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sub housing device 1000 for a battery accommodation device includes two side plates 100 and four horizontal support bars 200.
  • the side plate 100 is configured in a form in which the plate surfaces are opposed to each other on both side surfaces of the sub receiving device 1000.
  • the side plate 100 may have a rectangular shape as shown in the figure, but the present invention is not limited by the specific shape of the side plate 100, the side plate 100 may have a variety of shapes have.
  • the horizontal support bar 200 is a bar-shaped long support between the two side plates 100, both ends in the longitudinal direction are fixedly coupled to the opposite edge portions of the side plate 100, respectively.
  • the other end of the horizontal support bar 200 one end is fixedly coupled to the front upper corner of the left side plate 100 is fixedly coupled to the front upper corner of the right side plate 100.
  • the other end of the horizontal support bar 200 one end of which is fixed to the rear bottom edge of the left side plate 100, is fixedly coupled to the rear bottom edge of the right side plate 100.
  • the fixed coupling of the horizontal support bar 200 and the side plate 100 may be coupled in various ways such as bolt coupling or welding, the present invention is not limited by such a coupling manner.
  • the horizontal support bar 200 may have a substantially rectangular cross section, but other shapes may be possible.
  • the four horizontal support bars 200 may include two upper horizontal support bars 220 and two lower horizontal support bars 210.
  • two upper horizontal support bars 220 may be positioned above the sub receiving apparatus 1000
  • two lower horizontal support bars 210 may be positioned below the sub receiving apparatus 1000.
  • the lower portion of the lower horizontal support bar 210 and the upper portion of the upper horizontal support bar 220 is formed with uneven parts that can be mutually coupled.
  • a concave portion is formed below the lower horizontal support bar 210, and a convex portion is formed above the upper horizontal support bar 220.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.
  • convex portions 221 are formed at the upper portions of the two upper horizontal support bars 220, and recesses 211 are formed at the lower portions of the two lower horizontal support bars 210.
  • the convex portions 221 formed on the upper horizontal support bar 220 may be coupled to each other in a form fitted to the recesses 211 formed on the lower horizontal support bar 210.
  • the uneven structure of the upper horizontal support bar 220 and the lower horizontal support bar 210 may facilitate stacking and impart structural stability to the stacked structure when the plurality of sub storage devices 1000 are stacked. have.
  • the opening 230 is formed in at least one horizontal support bar 200 of the four horizontal support bar 200 in the sub-receiving device 1000.
  • an opening 230 may be formed in the lower horizontal support bar 210 located at the front and the upper horizontal support bar 220 located at the rear.
  • the opening 230 formed in the horizontal support bar 200 may improve the air permeability of the sub storage device 1000. That is, since the air flows in and out of the sub housing 1000 through the opening 230 may be actively performed, the humidity and temperature around the battery module stored in the sub housing 1000 may be appropriately lowered.
  • an opening 230 is formed in the lower horizontal support bar 210 located in the rear or the upper horizontal support bar 220 located in the front, or the openings in all four horizontal support bars 200.
  • 230 may be formed.
  • the side plate 100 and the horizontal support bar 200 may be made of various materials.
  • a high strength steel material may be used, but the present invention is not limited to the specific material type of the side plate 100 and the horizontal support bar 200. That is, materials of various materials having high structural strength may be used as the side plate 100 and the horizontal support bar 200.
  • the convex portion is formed in the upper portion of the upper horizontal support bar 220 as the concave-convex portion of the horizontal support bar 200
  • the recess is formed in the lower portion of the lower horizontal support bar 210
  • the convex portion and the concave portion may be formed on the contrary. That is, the convex portion may be formed at the lower portion of the lower horizontal support bar 210 as the concave and convex portions of the horizontal support bar 200, and the concave portion may be formed at the upper portion of the upper horizontal support bar 220.
  • a convex portion is formed in one of the two upper horizontal support bars 220 and a concave portion is formed in the other, so that the lower horizontal support bar 210 has a variety of other shapes, such as a shape having a structure opposite thereto. Of course it is possible.
  • FIG. 4 is a front perspective view schematically showing the configuration of a sub housing device 1000 according to another embodiment of the present invention.
  • the sub receiving apparatus 1000 may include an upper plate 300 thereon. Both ends of the upper plate 300 are fixed to two upper horizontal support bars 220. As such, when the upper plate 300 having both ends fixed to the upper horizontal support bar 220 is included in the sub receiving device 1000, the sub receiving device 1000 may be structurally more robust.
  • the upper plate 300 coupled to the upper horizontal support bar 220 may be fixedly coupled to the upper portion of the side plate 100. In this case, the structural robustness of the sub housing 1000 can be more sure.
  • both ends of the upper plate 300 may be fixed to an upper portion of the upper horizontal support bar 220.
  • the concave-convex portion that can be combined with the lower portion of the lower horizontal support bar 210 on the upper plate 300 is formed. This embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 5.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4.
  • one end of the upper plate 300 is fixedly coupled to the upper portion of the upper horizontal support bar 220.
  • the convex portion 301 is not formed on the upper horizontal support bar 220, but the convex portion 301 is formed on the upper plate 300 coupled to the upper portion of the upper horizontal support bar 220.
  • the convex portion 301 formed on the upper plate 300 has a structure that can be combined with the concave portion 211 formed under the lower horizontal support bar 210. Accordingly, when the two sub receiving apparatuses 1000 are stacked, the recess 211 formed in the lower horizontal support bar 210 of the upper sub receiving apparatus 1000 and the upper plate 300 of the lower sub receiving apparatus 1000 are disposed.
  • the convex portions 301 formed in the can be fitted into each other and fixed.
  • each battery module 10 may be provided with a protective plate 400 as an exterior material.
  • FIG. 4 illustrates that the protection plate 400 is provided only for one battery module 10 of the three battery modules 10 accommodated in the sub housing 1000, all three battery modules 10 are illustrated.
  • the protection plate 400 may be provided.
  • an independent sub battery pack may be easily stacked through the uneven parts formed on the upper and lower portions of the sub receiving apparatus 1000. Therefore, by stacking a plurality of sub battery packs, it is possible to easily configure a battery pack having a large capacity, such as a battery pack for power storage. In addition, since the separation between the stacked sub-battery packs is easy, it is possible to easily remove some sub-battery packs due to a decrease in the capacity of the entire battery pack or failure.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a process of configuring a battery accommodating apparatus by stacking the sub accommodating apparatus 1000 according to an exemplary embodiment.
  • the battery accommodating device is constructed by sequentially stacking two or more independent sub accommodating devices 1000. That is, the battery accommodating device is configured by stacking a second sub accommodating device on the first sub accommodating device and a third sub accommodating device on the second sub accommodating device.
  • the stacking between the sub receiving apparatuses 1000 may be performed in such a manner that the uneven portions formed at the lower portion of the upper sub receiving apparatus 1000 and the uneven portions formed at the upper portion of the lower sub receiving apparatus 1000 are coupled to each other.
  • the second accommodating device may be stacked on the first sub accommodating device such that the uneven parts formed on the upper part of the first sub accommodating device and the concave and convex parts formed on the lower part of the second sub accommodating device are fitted to each other.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a coupling structure of an uneven portion formed at an upper portion of the first sub storage device and a uneven portion formed at a lower portion of the second sub storage device in part C of FIG. 6.
  • a convex portion is formed on the upper plate 300 of the first sub receiving device, and a recess is formed below the lower horizontal support bar 210 of the second sub receiving device. Therefore, when the second sub receiving apparatus is stacked on the first sub receiving apparatus, the convex portion formed on the upper plate 300 of the first sub receiving apparatus is formed on the lower horizontal support bar 210 of the second sub receiving apparatus. Joining of the uneven portion is made in such a manner that is inserted in. Therefore, the first sub-receiving device and the second sub-receiving device may be easily stacked by the concave-convex portion formed as described above, and may also have structural stability.
  • the coupling structure of the concave-convex portion shown in FIG. 7 is only an example, and the coupling structure of the concave-convex portion may be variously formed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another embodiment of a coupling structure of an uneven portion formed at an upper portion of the first sub storage device and a uneven portion formed at a lower portion of the second sub storage device in part C of FIG. 6.
  • a concave portion is formed in the upper horizontal support bar 220 of the first sub storage device, and a convex portion is formed in the lower horizontal support bar 210 of the second sub storage device. Therefore, when the second sub storage device is stacked on the first sub storage device, the convex portion formed on the lower horizontal support bar 210 of the second sub storage device is formed on the upper horizontal support bar 220 of the first sub storage device.
  • the concavities and convexities are combined in such a manner as to be inserted into the recesses.
  • protection plate 400 of the battery module 10 is illustrated in FIG. 6, it may be provided for each battery module 10.
  • FIG. 6 to 8 illustrate that the battery modules 10 are stacked in the state in which the battery modules 10 are stored in the sub storage devices, the battery modules 10 may be stored after the sub storage devices are stacked. Of course it can.
  • FIG. 9 is a front perspective view schematically showing the configuration of a battery accommodating device according to an embodiment of the present invention.
  • the battery storage device as illustrated in FIG. 9 may be configured. have.
  • the battery accommodating device according to the present invention includes a plurality of independent sub-accommodating devices 1000 accommodating the battery modules 10.
  • the vertical coupling configuration of each of the sub-receiving device 1000 may have a variety of forms as shown in FIG. Since the battery accommodating device according to the present invention is formed by stacking the sub accommodating devices 1000 which are independently separated from each other, it is very easy to assemble and disassemble. That is, in the related art, in order to change a structure such as additionally stacking or removing the battery module 10 from the battery storage device having one configuration, a process of disassembling and reassembling the battery storage device has been very complicated. However, according to the present invention, it is easy to change the structure of the battery accommodating device because the new sub accommodating device 1000 may be stacked or removed as it is on the already stacked battery accommodating device. Therefore, the capacity change of the battery pack using the same is very simple.
  • the battery accommodating device according to the present invention may further include a fixing plate 500.
  • the fixing plate 500 is provided to be coupled to the outside of the side plate 100 of each sub receiving apparatus 1000. .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a coupling structure of the fixing plate 500 and the side plate 100 in the battery storage device according to the present invention. That is, a cross section taken along the line D-D 'of FIG. 9 may be represented as shown in FIG. 10.
  • both ends of the side plate 100 are bent in a C shape to form recesses. And, both ends of the fixing plate 500 is inserted into the recess formed in the side plate 100 as described above, the fixing plate 500 and the side plate 100 can be fixed to each other.
  • the fixing plate 500 and the side plate 100 have a coupling structure of this type, after all of the sub-receiving devices 1000 are stacked, the fixing plate 500 moves downward from the sub-receiving device 1000 of the uppermost layer. It can be fixed fixed fixedly fitted.
  • the sub receiving apparatus 1000 may be fixedly coupled in a form of being fitted in the downward direction from the top of the fixing plate 500.
  • the coupling method of the fixing plate 500 and the side plate 100 may exist in various ways.
  • FIG. 9 although two fixing plates 500 are illustrated on both sides of the battery storage device, only one fixing plate 500 may be present.
  • the coupling structure of the fixing plate 500 and the side plate 100 shown in Figure 10 is only one embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that various forms may exist.
  • the fixing plate 500 and the side plate 100 may be coupled to each other through a fixing member such as a bolt or a cap.
  • the fixing plate 500 when the fixing plate 500 is provided at the side of the battery storage device and fixedly coupled to the side plate 100 of each sub storage device 1000, the fixing plate 500 moves the sub storage device 1000 in a lateral direction. As a result, the structural robustness of the overall battery storage device can be further strengthened.
  • the battery pack according to the present invention has a configuration in which a plurality of battery modules 10 are accommodated in the above-described battery accommodating device. That is, as shown in FIG. 10, a battery pack may be configured by storing the battery module 10 in the battery accommodating device according to the present invention. In the battery pack according to the present invention, the battery module 10 may add the capacity of the battery pack by stacking the sub battery pack accommodated in the sub storage device 1000 as it is on the existing battery pack. Therefore, the battery pack 10 may be more usefully used in power storage battery packs.
  • the lower plate may be included instead of the upper plate 300.
  • the concave-convex portion may be formed on the lower surface of the lower horizontal support bar 210 without forming the concave-convex portion directly on the lower surface.
  • the uneven parts formed on the lower plate may be combined with the uneven parts formed on the upper horizontal support bar 220 of the sub storage device 1000 of the lower layer when the sub receiving devices 1000 are stacked.
  • the sub receiving apparatus 1000 according to the present invention may include both the upper plate 300 and the lower plate.
  • the sub receiving apparatus 1000 includes four horizontal support bars 200 including two upper horizontal support bars 220 and two lower horizontal support bars 210. Although described, the present invention is not limited by the specific number of such horizontal support bar 200.

Abstract

본 발명은 복수의 배터리 모듈을 수납할 때 이를 안정적으로 지지하면서도 배터리 모듈의 적층과 분리가 용이하게 이루어질 수 있는 배터리 수납장치와 이에 사용되는 서브 수납장치 및 이를 이용한 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 복수의 배터리 모듈을 수납하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치는, 상기 서브 수납장치의 양 측면에 서로 대향되도록 세워진 2개의 측면 플레이트; 및 상기 2개의 측면 플레이트의 서로 대향되는 모서리에 길이 방향의 양 단부가 각각 고정 결합된 바 형상의 평행한 수평 지지바를 포함하되, 상기 수평 지지바는 상위 수평 지지바와 하위 수평 지지바로 구성되어, 상기 하위 수평 지지바의 하부와 상기 상위 수평 지지바의 상부에 상호 결합 가능한 요철부가 형성된다.

Description

배터리 수납장치와 이에 사용되는 서브 수납장치 및 이를 이용한 배터리 팩
본 발명은 복수의 배터리 모듈을 수납하는 배터리 수납 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 배터리 모듈을 수납할 때 이를 안정적으로 지지하면서도 배터리 모듈의 적층과 분리가 용이하게 이루어질 수 있는 배터리 수납장치와 이에 사용되는 서브 수납장치 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2011년 4월 25일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2011-0038369호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현대 사회에 있어서, 이차 전지는 노트북, 카메라, 휴대폰, MP3 등과 같은 휴대용 전자제품에서부터 자동차, 로봇, 위성 등의 각종 장치에 광범위하게 이용되고 있다. 이와 같은 이차 전지는 반복적인 충방전이 가능하다는 측면뿐 아니라, 에너지의 저장이 가능하다는 측면에서 큰 장점을 가져 널리 이용된다.
특히, 최근에는 석유나 석탄, 천연가스와 같은 에너지 자원이 점차 고갈되고 환경오염이 중요한 문제로 인식되면서 에너지의 효율적 이용이 중요한 이슈로 부각되고 있다. 따라서, 에너지를 효율적으로 이용하고자 수많은 노력이 행해지고 있는데, 그러한 노력의 일환으로 스마트 그리드 시스템을 들 수 있다.
스마트 그리드 시스템이란 전력의 생산, 운반, 소비 과정에 정보통신 기술을 접목함으로써 전력 공급과 소비의 상호작용을 통해 전력 이용의 효율성을 높이고자 하는 지능형 전력망 시스템이다. 소비자가 사용하는 전력량은 항상 일정치 않고 수시로 변동될 수 있다. 대표적으로, 여름철 오후에는 냉방 장치의 사용으로 전력 사용량이 급격히 증가했다가 야간에는 전력 사용량이 급격히 감소하는 것을 예로 들 수 있다. 이와 같이 전력을 소비하는 측면에서는 전력 소비량이 일정치 않고 자주 변동될 수 있지만, 전력을 공급하는 측면에서는 어느 정도 전력 생산량을 조절한다 하더라도 그러한 전력 소비량에 맞추기는 현실적으로 어렵다. 따라서, 이와 같은 전력 공급과 소비의 불균형으로 전력 공급 과잉 또는 전력 공급 부족이 일어날 수 있는데, 스마트 그리드 시스템은 이와 같은 문제를 해결하고자 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하여 전력공급량을 탄력적으로 조절한다. 이러한 스마트 그리드 시스템을 구축하기 위해 중요한 구성요소 중 하나가 바로 전력을 저장하는 전력 저장용 배터리 팩이다. 즉, 스마트 그리드 시스템에서는 전력 소비량이 적을 때에는 전력을 저장했다가 전력 소비량이 많을 때에는 이와 같이 저장된 전력을 생산 전력과 함께 소비자에게 공급하기 때문에, 전력을 저장하는 전력 저장용 배터리 팩이 중요한 구성요소이다.
이러한 전력 저장용 배터리 팩은 스마트 그리드 시스템뿐만 아니라 다른 여러 분야에서도 이용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차에 충전 전력을 공급하는 전기 자동차 충전소에도 많은 양의 전력을 저장할 필요가 있으므로 여기에도 전력 저장용 배터리 팩이 이용될 수 있다.
이와 같은 전력 저장용 배터리 팩은 휴대용 전자제품은 물론, 각종 장치에 사용되는 일반적인 배터리 팩보다 훨씬 큰 저장 용량을 가져야 하기 때문에 배터리 모듈 또한 많이 구비되어야 한다. 이때, 다수의 배터리 모듈은 공간 활용 및 연결성을 위해 복수의 층으로 적층되는 형태로 수납된다. 그런데, 복수의 배터리 모듈을 아무런 수납장치 없이 그대로 적층하는 경우, 하부에 위치한 배터리 모듈이 상부에 위치한 배터리 모듈들의 하중을 그대로 받게 되므로 배터리 모듈의 정적 처짐이나 영구 변형이 발생될 수 있다. 그리고, 배터리 모듈의 수납이 불안정해지는 것은 물론 이러한 압력과 변형으로 인해 배터리 모듈의 안전성이 제대로 확보되지 못하게 된다. 이러한 문제점을 해결하고자, 전력 저장용 배터리 팩은, 통상적으로 배터리 수납장치를 구비하여 여기에 복수의 배터리 모듈을 수납한다. 이러한 배터리 수납장치는 배터리 지지장치, 배터리 선반(battery tray) 또는 배터리 랙(battery rack)과 같은 여러 다른 명칭으로 불려지기도 한다.
도 1은, 종래 기술에 따른 배터리 수납장치의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 배터리 수납장치는 L자형 프레임(20)과 같은 구조물로 구성된다. 즉, 다수의 L자형 프레임(20) 간의 용접, 또는 나사 고정 등을 통해 배터리 수납장치가 책꽂이와 같은 복수의 층으로 구분되도록 하고 각 층에 배터리 모듈(10)을 수납한다. 이와 같은 형태의 배터리 수납장치는 각 층에서 L자형 프레임(20) 또는 별도의 밑판(미도시)과 같은 하부 구조물이 배터리 모듈(10)의 하부에서 이를 지지한다.
이와 같은 종래의 배터리 수납장치 구조에서 배터리 모듈(10)을 안정적으로 수납하기 위해서는 각 하부 구조물이 높은 강도를 가져야 함은 물론, 각 구조물 사이의 결합이 강하게 이루어져야 한다. 그렇지 않으면, 배터리 모듈(10)의 하중을 제대로 견디지 못해 배터리 수납장치가 변형 또는 파손될 수 있고, 이 경우 배터리 모듈(10)이 파손되는 문제점까지 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 배터리 수납장치의 각 구조물은 두께가 두꺼워지거나 새로운 구조물을 추가적으로 구비하는 등 더욱 복잡한 구조가 필요하게 된다.
또한, 일정 이상의 지지력을 확보하기 위해 하부 구조물과 다른 여러 구조물 들은 상호 간에 강하게 고정 결합되어야 한다. 그런데, 이 경우 배터리 수납장치의 형태 변형이 쉽지 않다는 문제가 발생한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 3개의 층으로 구성된 배터리 수납장치의 경우, 그 위에 1개 이상의 층을 더 구성하기 위해서는 수직으로 세워진 4개의 L자형 프레임(20)을 높이가 더 높은 L자형 프레임(20)으로 교체해야 한다. 그러기 위해서는 수납된 배터리 모듈(10)을 배터리 수납장치로부터 빼낸 후, 각 L자형 프레임(20)을 모두 분해하고 새로운 L자형 프레임(20)과 다시 조립하는 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 또는, 도 1에서 1개의 층을 없애고자 하는 경우에도 L자형 프레임(20)의 분해 및 재조립과 같은 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 즉, 종래의 배터리 수납장치에 의하면 새로운 배터리 모듈(10)의 추가나 기존 배터리 모듈(10)을 제거하기 위해 필요한 구조 변경이 매우 복잡하고 어렵다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 배터리 모듈을 안정적으로 지지하면서도 각 층의 조립 및 분해가 용이하게 이루어질 수 있는 배터리 수납장치와 이에 사용되는 서브 수납장치 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 배터리 모듈을 수납하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치는, 상기 서브 수납장치의 양 측면에 서로 대향되도록 세워진 2개의 측면 플레이트; 및 상기 2개의 측면 플레이트의 서로 대향되는 모서리에 길이 방향의 양 단부가 각각 고정 결합된 바 형상의 평행한 수평 지지바를 포함하되, 상기 수평 지지바는 상위 수평 지지바와 하위 수평 지지바로 구성되어, 상기 하위 수평 지지바의 하부와 상기 상위 수평 지지바의 상부에 상호 결합 가능한 요철부가 형성된다.
바람직하게는, 상기 상위 수평 지지바에 양단이 결합 고정된 상면 플레이트를 더 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 배터리 모듈을 수납하는 배터리 수납장치는, 양 측면에 서로 대향되도록 세워진 2개의 측면 플레이트; 및 상기 2개의 측면 플레이트의 서로 대향되는 모서리에 길이 방향의 양단부가 각각 고정 결합된 바 형상의 평행한 수평 지지바를 포함하되, 상기 수평 지지바는 상위 수평 지지바와 하위 수평 지지바로 구성되어, 상기 하위 수평 지지바의 하부와 상기 상위 수평 지지바의 상부에 상호 결합 가능한 요철부가 형성된 서브 수납장치를 복수 개 구비하되, 상기 복수의 서브 수납장치는, 상층에 위치하는 서브 수납장치의 하위 수평 지지바의 하부에 형성된 요철부와 하층에 위치하는 서브 수납장치의 상위 수평 지지바의 상부에 형성된 요철부가 상호 결합되도록 적층된다.
바람직하게는, 각각의 서브 수납장치는, 상위 수평 지지바에 양단이 결합 고정된 상면 플레이트를 더 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 상술한 배터리 수납장치에 복수의 배터리 모듈이 수납된다.
본 발명에 따른 배터리 수납장치용 서브 수납장치는 하부에 형성된 요철부와 상부에 형성된 요철부가 상호 결합될 수 있어, 하나의 서브 수납장치를 다른 서브 수납장치에 그대로 올리는 방식으로 적층될 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 각각 독립된 여러 개의 서브 수납장치를 적층하는 방식으로 간단하게 복수의 배터리 모듈을 적층 수납할 수 있는 배터리 수납장치를 구성할 수 있다. 예를 들어, 배터리 수납장치의 층을 늘리기 위해서는 배터리 수납장치의 상부에 새로운 서브 수납장치를 올리고, 배터리 수납장치의 층을 줄이기 위해서는 배터리 수납장치의 가장 상부에 위치한 서브 수납장치를 들어올려 제거하는 방식으로 간단하게 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 배터리 수납장치의 각 층을 구성하는 서브 수납장치 간 볼트 고정이나 용접 등을 할 필요가 없고, 각 서브 수납장치가 독립적으로 구성되어 있어 배터리 수납장치의 분해 및 조립이 용이하므로 구조 변경을 쉽게 할 수 있다. 뿐만 아니라, 배터리 수납장치 중 일부 서브 수납장치에 파손이나 변형과 같은 문제가 발생한 경우 해당 서브 수납장치만을 제거하면 되므로, 배터리 수납장치의 보수 및 유지에도 용이하다.
또한, 본 발명에 의하면, 각 서브 수납장치가 간단한 구조를 가지면서도 수납된 복수의 배터리 모듈을 안정적으로 지지할 수 있는 지지력이 확보된다. 즉, 서브 수납장치에 구비된 4개의 수평 지지바가 배터리 모듈의 하중을 분산시켜 지지하므로, 쉽게 변형되지 않고 안정적으로 배터리 모듈을 지지할 수 있다. 더욱이 상면 플레이트를 더 구비하는 경우 이러한 구조적 안정성은 더욱 견고하게 유지될 수 있다.
특히, 본 발명은 많은 수의 배터리 모듈을 수납하여 큰 용량을 갖고자 하는 전력 저장용 배터리 팩의 구성에 더욱 유용하게 이용될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따르면 배터리 수납장치의 구조 변경이 간단하므로 배터리 모듈의 자유로운 추가나 제거를 통해 전력 저장 용량의 변경이 용이하게 이루어질 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 배터리 수납장치의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 수납장치용 서브 수납장치의 구성을 개략적으로 도시하는 정면 사시도이다.
도 3은, 도 2의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브 수납장치의 구성을 개략적으로 도시하는 정면 사시도이다.
도 5는, 도 4의 B-B'선에 대한 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 수납장치를 적층하여 배터리 수납장치를 구성하는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은, 도 6의 C 부분에서 제1 서브 수납장치의 상부에 형성된 요철부와 제2 서브 수납장치의 하부에 형성된 요철부의 결합 구조의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 6의 C 부분에서 제1 서브 수납장치의 상부에 형성된 요철부와 제2 서브 수납장치의 하부에 형성된 요철부의 결합 구조의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수납장치의 구성을 개략적으로 도시하는 정면 사시도이다.
도 10은, 본 발명에 따른 배터리 수납장치에서 고정 플레이트와 측면 플레이트의 결합 구조의 일례를 도시하는 단면도이다.
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.
도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 수납장치용 서브 수납장치(1000)의 구성을 개략적으로 도시하는 정면 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 수납장치용 서브 수납장치(1000)는 2개의 측면 플레이트(100) 및 4개의 수평 지지바(200)를 포함한다.
상기 측면 플레이트(100)는, 서브 수납장치(1000)의 양 측면에서 플레이트 면이 서로 대향되도록 세워진 형태로 구성된다. 이러한 측면 플레이트(100)는 도면에 도시된 바와 같이 사각 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이러한 측면 플레이트(100)의 구체적인 형상에 의해 한정되는 것은 아니며, 측면 플레이트(100)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 수평 지지바(200)는, 바 형태의 긴 지지대로서 2개의 측면 플레이트(100) 사이에서, 길이 방향의 양 단부가 측면 플레이트(100)의 서로 대향되는 모서리 부분에 각각 고정 결합된다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 왼쪽 측면 플레이트(100)의 앞쪽 상단 모서리에 일단이 고정 결합된 수평 지지바(200)의 타단은 오른쪽 측면 플레이트(100)의 앞쪽 상단 모서리에 고정 결합된다. 그리고, 왼쪽 측면 플레이트(100)의 뒷쪽 하단 모서리에 일단이 고정 결합된 수평 지지바(200)의 타단은 오른쪽 측면 플레이트(100)의 뒷쪽 하단 모서리에 고정 결합된다. 이때, 수평 지지바(200)와 측면 플레이트(100)의 고정 결합은 볼트 결합이나 용접과 같은 다양한 방식으로 결합될 수 있으며, 본 발명이 그러한 결합 방식에 의해 제한되는 것은 아니다.
상기 수평 지지바(200)는 그 수직 단면이 대략적인 사각 형상을 가질 수 있으나 그 밖의 다른 형상도 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 4개의 수평 지지바(200)는 2개의 상위 수평 지지바(220)와 2개의 하위 수평 지지바(210)로 구성될 수 있다. 다시 말해, 2개의 상위 수평 지지바(220)가 서브 수납장치(1000)의 상부에 위치하고, 2개의 하위 수평 지지바(210)가 서브 수납장치(1000)의 하부에 위치할 수 있다.
이때, 하위 수평 지지바(210)의 하부와 상위 수평 지지바(220)의 상부에는 상호 결합 가능한 요철부가 형성되어 있다. 바람직하게는, 하위 수평 지지바(210)의 하부에 오목부가 형성되고, 상위 수평 지지바(220)의 상부에 볼록부가 형성되는 것이 좋다.
도 3은, 도 2의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 2개의 상위 수평 지지바(220)의 상부에는 볼록부(221)가 형성되어 있고, 2개의 하위 수평 지지바(210)의 하부에는 오목부(211)가 형성되어 있다. 그리고, 상위 수평 지지바(220)에 형성된 볼록부(221)는 하위 수평 지지바(210)에 형성된 오목부(211)에 끼워지는 형태로 상호 결합될 수 있다. 이와 같은 상위 수평 지지바(220)와 하위 수평 지지바(210)의 요철 구조는, 복수의 서브 수납장치(1000)를 적층하는 경우, 적층을 용이하게 하고 적층 구조에 구조적인 안정성을 부여할 수 있다.
바람직하게는, 서브 수납장치(1000)에서 4개의 수평 지지바(200) 중 적어도 하나의 수평 지지바(200)에는 개구부(230)가 형성되는 것이 좋다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 앞쪽에 위치한 하위 수평 지지바(210)와 뒷쪽에 위치한 상위 수평 지지바(220)에 개구부(230)가 형성될 수 있다. 이와 같이 수평 지지바(200)에 형성된 개구부(230)는 서브 수납장치(1000)의 통기성을 향상시킬 수 있다. 즉, 개구부(230)를 통해 서브 수납장치(1000) 내외부에 대한 공기의 유출입이 활발하게 이루어질 수 있으므로, 서브 수납장치(1000)에 수납된 배터리 모듈 주변의 습도 및 온도를 적정하게 낮추게 된다.
또한, 도면에 도시된 바와 달리, 뒷쪽에 위치한 하위 수평 지지바(210) 또는 앞쪽에 위치한 상위 수평 지지바(220)에 개구부(230)가 형성되거나, 4개의 수평 지지바(200) 모두에 개구부(230)가 형성될 수도 있음은 물론이다.
상기 측면 플레이트(100)와 상기 수평 지지바(200)는 다양한 소재로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 강도가 높은 스틸 재질이 이용될 수 있으나, 본 발명이 이러한 측면 플레이트(100)와 수평 지지바(200)의 구체적인 재질 종류에 의해 한정되는 것은 아니다. 즉, 구조적 강도가 높은 다양한 재질의 소재가 측면 플레이트(100)와 수평 지지바(200)로 이용될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에서는, 수평 지지바(200)의 요철부로서 상위 수평 지지바(220)의 상부에 볼록부가 형성되고, 하위 수평 지지바(210)의 하부에 오목부가 형성된 것으로 도시되었으나, 볼록부와 오목부가 이와 반대로 형성되어도 좋다. 즉, 수평 지지바(200)의 상호 결합되는 요철부로서 하위 수평 지지바(210)의 하부에 볼록부가 형성되고, 상위 수평 지지바(220)의 상부에 오목부가 형성될 수 있다.
뿐만 아니라, 2개의 상위 수평 지지바(220) 중 하나에 볼록부가 형성되고 나머지 하나에 오목부가 형성되어, 하위 수평 지지바(210)는 그와 반대의 구조를 가지는 형태와 같이 그 밖의 다양한 형태도 물론 가능하다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브 수납장치(1000)의 구성을 개략적으로 도시하는 정면 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 서브 수납장치(1000)는 상부에 상면 플레이트(300)를 포함할 수 있다. 상기 상면 플레이트(300)는 2개의 상위 수평 지지바(220)에 양단이 결합 고정되어 있다. 이와 같이 상위 수평 지지바(220)에 양단이 결합 고정된 상면 플레이트(300)가 서브 수납장치(1000)에 포함되는 경우, 서브 수납장치(1000)는 구조적으로 더욱 견고하게 될 수 있다. 상위 수평 지지바(220)에 결합된 상기 상면 플레이트(300)가 측면 플레이트(100)의 상단 부분에도 결합 고정될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 서브 수납장치(1000)의 구조적인 견고성은 더욱 확실하게 될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상면 플레이트(300)는 상위 수평 지지바(220)의 상부에 양단이 결합 고정될 수 있다. 이 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 상면 플레이트(300)에 하위 수평 지지바(210)의 하부와 결합 가능한 요철부가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에 대해서는 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는, 도 4의 B-B'선에 대한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상위 수평 지지바(220)의 상부에 상면 플레이트(300)의 일단이 결합 고정되어 있다. 그리고, 상위 수평 지지바(220)에 직접 볼록부가 형성되지 않고, 상위 수평 지지바(220)의 상부에 결합된 상면 플레이트(300)에 볼록부(301)가 형성되어 있다. 이와 같이 상면 플레이트(300)에 형성된 볼록부(301)는 하위 수평 지지바(210)의 하부에 형성된 오목부(211)와 결합 가능한 구조를 갖는다. 따라서, 2개의 서브 수납장치(1000)를 적층시, 상층 서브 수납장치(1000)의 하위 수평 지지바(210)에 형성된 오목부(211)와 하층 서브 수납장치(1000)의 상면 플레이트(300)에 형성된 볼록부(301)가 서로 끼워져 고정될 수 있다.
한편, 도 4에는 서브 수납장치(1000)에 3개의 배터리 모듈(10)이 수납된 상태로 도시되어 있다. 하지만, 이와 같이 서브 수납장치(1000)에 수납 가능한 배터리 모듈(10)의 개수는 다양하게 구성될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 각 배터리 모듈(10)에는 외장재로서 보호 플레이트(400)가 구비될 수 있다. 비록 도 4에서는 서브 수납장치(1000)에 수납된 3개의 배터리 모듈(10) 중 하나의 배터리 모듈(10)에 대해서만 보호 플레이트(400)가 구비된 것처럼 도시되었으나, 3개의 배터리 모듈(10) 모두에 대해서 보호 플레이트(400)가 구비될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 서브 수납장치에 하나 이상의 배터리 모듈(10)이 수납되면, 이는 하나의 서브 배터리 팩을 구성한다. 그리고, 이와 같은 독립적인 서브 배터리 팩은 서브 수납장치(1000)의 상부와 하부에 형성된 요철부를 통해 적층이 용이하다. 따라서, 서브 배터리 팩을 다수 개 적층하여, 전력 저장용 배터리 팩과 같은 큰 용량을 갖는 배터리 팩을 손쉽게 구성할 수 있다. 뿐만 아니라 적층된 서브 배터리 팩 간의 분리 또한 용이하므로, 전체 배터리 팩의 용량을 줄이거나 고장 등의 이유로 일부 서브 배터리 팩을 제거하는 경우 손쉽게 제거가 가능하다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 수납장치(1000)를 적층하여 배터리 수납장치를 구성하는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 수납장치는 독립적인 둘 이상의 서브 수납장치(1000)를 차례로 적층하여 구성한다. 즉 제1 서브 수납장치 위에 제2 서브 수납장치를 적층하고, 제2 서브 수납장치 위에 제3 서브 수납장치를 적층하는 방식으로 배터리 수납장치가 구성된다. 이때, 서브 수납장치(1000) 간 적층은, 상층 서브 수납장치(1000)의 하부에 형성된 요철부와 하층 서브 수납장치(1000)의 상부에 형성된 요철부가 서로 결합되도록 하는 방식으로 이루어진다. 예를 들어, 제1 서브 수납장치의 상부에 형성된 요철부와 제2 서브 수납장치의 하부에 형성된 요철부가 서로 끼워 맞춰지도록, 제1 서브 수납장치 위에 제2 수납장치가 적층될 수 있다.
도 7은, 도 6의 C 부분에서 제1 서브 수납장치의 상부에 형성된 요철부와 제2 서브 수납장치의 하부에 형성된 요철부의 결합 구조의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 서브 수납장치의 상면 플레이트(300)에는 볼록부가 형성되어 있고, 제2 서브 수납장치의 하위 수평 지지바(210)의 하부에는 오목부가 형성되어 있다. 따라서, 제2 서브 수납장치가 제1 서브 수납장치 위에 적층되는 경우, 제1 서브 수납장치의 상면 플레이트(300)에 형성된 볼록부가 제2 서브 수납장치의 하위 수평 지지바(210)에 형성된 오목부에 삽입되는 방식으로 요철부의 결합이 이루어진다. 그러므로, 이와 같이 형성된 요철부에 의해 제1 서브 수납장치와 제2 서브 수납장치는 용이하게 적층될 수 있음은 물론, 구조적으로도 안정성을 가질 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 요철부의 결합 구조는 일례에 불과하며, 이러한 요철부의 결합 구조는 다양하게 형성될 수 있다.
도 8은, 도 6의 C 부분에서 제1 서브 수납장치의 상부에 형성된 요철부와 제2 서브 수납장치의 하부에 형성된 요철부의 결합 구조의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 서브 수납장치의 상위 수평 지지바(220)에는 오목부가 형성되어 있고, 제2 서브 수납장치의 하위 수평 지지바(210)에는 볼록부가 형성되어 있다. 따라서, 제2 서브 수납장치가 제1 서브 수납장치 위에 적층되는 경우, 제2 서브 수납장치의 하위 수평 지지바(210)에 형성된 볼록부가 제1 서브 수납장치의 상위 수평 지지바(220)에 형성된 오목부에 삽입되는 방식으로 요철부의 결합이 이루어진다.
한편, 도 6에서는 배터리 모듈(10)의 보호 플레이트(400)를 하나만 도시하였으나, 각 배터리 모듈(10) 전체에 대해 구비될 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 8에서는 배터리 모듈(10)이 각 서브 수납장치에 수납된 상태에서 서브 수납장치의 적층이 이루어지는 형태로 도시되어 있으나, 서브 수납장치의 적층 후에 배터리 모듈(10)을 수납할 수 있음은 물론이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수납장치의 구성을 개략적으로 도시하는 정면 사시도이다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 각 서브 수납장치(1000)의 상하부에 형성된 요철부를 상호 결합시키는 방식으로 서브 수납장치(1000)를 적층하면, 도 9에 도시된 바와 같은 배터리 수납장치가 구성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 수납장치는 배터리 모듈(10)을 각각 수납하고 있는 독립적인 다수의 서브 수납장치(1000)가 적층되어 구성된다. 이때, 각 서브 수납장치(1000)의 상하 결합 구성은 도 7이나 도 8과 같은 다양한 형태를 가질 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. 본 발명에 따른 배터리 수납장치는 각각 독립적으로 분리되어 있는 서브 수납장치(1000)를 그대로 쌓는 방식으로 형성되기 때문에 조립과 분해가 매우 용이하다. 즉, 종래에는 한번 구성된 배터리 수납장치에서 배터리 모듈(10)을 추가적으로 적층하거나 빼는 등 구조를 변경하기 위해서는 배터리 수납장치를 분해하고 재조립하는 과정이 매우 복잡했다. 그러나, 본 발명에 의하면 이미 적층된 배터리 수납장치에 새로운 서브 수납장치(1000)를 그대로 쌓거나 빼면 되기 때문에 배터리 수납장치의 구조 변경이 용이하다. 따라서, 이를 이용한 배터리 팩의 용량 변경이 매우 간단하다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 수납장치는 고정 플레이트(500)를 더 구비하는 것이 좋다. 상기 고정 플레이트(500)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 서브 수납장치(1000)가 적층된 경우, 각 서브 수납장치(1000)의 측면 플레이트(100) 외부에 결합되는 형태로 구비된다.
도 10은, 본 발명에 따른 배터리 수납장치에서 고정 플레이트(500)와 측면 플레이트(100)의 결합 구조의 일례를 도시하는 단면도이다. 즉, 도 9의 D-D' 선에 대한 단면은 도 10과 같이 나타낼 수 있다.
도 10을 참조하면, 측면 플레이트(100)의 양 단부가 C자 형태로 절곡되어 오목부를 형성한다. 그리고, 고정 플레이트(500)의 양 단부가 이와 같이 측면 플레이트(100)에 형성된 오목부에 삽입됨으로써 고정 플레이트(500)와 측면 플레이트(100)는 서로 결합 고정될 수 있다. 고정 플레이트(500)와 측면 플레이트(100)가 이러한 형태의 결합 구조를 갖는 경우, 서브 수납장치(1000)가 모두 적층된 후 고정 플레이트(500)가 최상층의 서브 수납장치(1000)로부터 아래 방향으로 끼워지는 형태로 결합 고정될 수 있다. 또는, 고정 플레이트(500)가 먼저 수직으로 세워져 고정된 후, 서브 수납장치(1000)가 고정 플레이트(500)의 위에서부터 아래 방향으로 끼워지는 형태로 결합 고정될 수 있다. 이 밖에도 고정 플레이트(500)와 측면 플레이트(100)의 결합 방식은 다양하게 존재할 수 있다. 또한, 도 9에서는 고정 플레이트(500)가 배터리 수납장치의 양 측면에 2개 존재하는 것으로 도시되었으나, 1개만 존재할 수도 있다.
도 10에 도시된 고정 플레이트(500)와 측면 플레이트(100)의 결합 구조는 일 실시예에 불과하며, 다양한 형태가 존재할 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 볼트나 캡과 같은 고정 부재를 통해 고정 플레이트(500)와 측면 플레이트(100)가 상호 결합되도록 할 수도 있다.
이와 같이 배터리 수납장치의 측면에 고정 플레이트(500)가 구비되어 각 서브 수납장치(1000)의 측면 플레이트(100)와 결합 고정되면, 고정 플레이트(500)가 각 서브 수납장치(1000)를 측면 방향으로 지지하므로, 전체적인 배터리 수납장치의 구조적 견고성을 더욱 강하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 수납장치에 복수의 배터리 모듈(10)이 수납된 형태로 구성된다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 수납장치에 배터리 모듈(10)을 수납하여 배터리 팩을 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈(10)이 서브 수납장치(1000)에 수납된 서브 배터리 팩을, 기존의 배터리 팩 위에 그대로 적층하는 방식으로 배터리 팩의 용량을 추가하는 것이 가능하다. 따라서, 많은 배터리 모듈(10)을 적층해야 하는 전력 저장용 배터리 팩 등에 보다 유용하게 이용될 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 9의 실시예에서는 서브 수납장치(1000)에 상면 플레이트(300)가 포함되는 것으로 도시되었으나, 상면 플레이트(300) 대신 하면 플레이트가 포함될 수도 있다. 이 경우, 하위 수평 지지바(210)의 하부면에 직접 요철부가 형성되지 않고 하면 플레이트에 요철부가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 하면 플레이트에 형성된 요철부는, 서브 수납장치(1000) 간 적층시 아래 층의 서브 수납장치(1000)의 상위 수평 지지바(220)에 형성된 요철부와 결합 가능하다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 서브 수납장치(1000)는 상면 플레이트(300)와 하면 플레이트를 모두 포함할 수도 있다.
또한, 상술한 실시예들에서는 서브 수납장치(1000)가 2개의 상위 수평 지지바(220)와 2개의 하위 수평 지지바(210)로 구성된 4개의 수평 지지바(200)를 포함하는 것을 기준으로 설명되었으나, 본 발명이 이와 같은 수평 지지바(200)의 구체적인 개수에 의해 제한되는 것은 아니다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (16)

  1. 복수의 배터리 모듈을 수납하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치에 있어서,
    상기 서브 수납장치의 양 측면에 서로 대향되도록 세워진 2개의 측면 플레이트; 및
    상기 2개의 측면 플레이트의 서로 대향되는 모서리에 길이 방향의 양 단부가 각각 고정 결합된 바 형상의 평행한 수평 지지바를 포함하되,
    상기 수평 지지바는 상위 수평 지지바와 하위 수평 지지바로 구성되어, 상기 하위 수평 지지바의 하부와 상기 상위 수평 지지바의 상부에 상호 결합 가능한 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상위 수평 지지바에 양단이 결합 고정된 상면 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상면 플레이트에, 상기 하위 수평 지지바의 하부와 결합 가능한 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 요철부로서, 상기 상위 수평 지지바의 상부에 볼록부가 형성되고, 상기 하위 수평 지지바의 하부에 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 요철부로서, 상기 하위 수평 지지바의 하부에 볼록부가 형성되고, 상기 상위 수평 지지바의 상부에 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수평 지지바 중 적어도 하나에 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  7. 제1항에 있어서,
    2개의 상위 수평 지지바와 2개의 하위 수평 지지바로 구성된 4개의 수평 지지바를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치용 서브 수납장치.
  8. 복수의 배터리 모듈을 수납하는 배터리 수납장치에 있어서,
    양 측면에 서로 대향되도록 세워진 2개의 측면 플레이트; 및 상기 2개의 측면 플레이트의 서로 대향되는 모서리에 길이 방향의 양단부가 각각 고정 결합된 바 형상의 평행한 수평 지지바를 포함하되, 상기 수평 지지바는 상위 수평 지지바와 하위 수평 지지바로 구성되어, 상기 하위 수평 지지바의 하부와 상기 상위 수평 지지바의 상부에 상호 결합 가능한 요철부가 형성된 서브 수납장치를 복수 개 구비하되,
    상기 복수의 서브 수납장치는, 상층에 위치하는 서브 수납장치의 하위 수평 지지바의 하부에 형성된 요철부와 하층에 위치하는 서브 수납장치의 상위 수평 지지바의 상부에 형성된 요철부가 상호 결합되도록 적층된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 서브 수납장치는, 상기 상위 수평 지지바에 양단이 결합 고정된 상면 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하층에 위치하는 서브 수납장치의 상면 플레이트에, 상층에 위치하는 서브 수납장치의 하위 수평 지지바의 하부와 결합 가능한 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 요철부로서, 상기 상위 수평 지지바의 상부에 볼록부가 형성되고, 상기 하위 수평 지지바의 하부에 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 요철부로서, 상기 하위 수평 지지바의 하부에 볼록부가 형성되고, 상기 상위 수평 지지바의 상부에 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  13. 제8항에 있어서,
    각각의 서브 수납장치는, 상기 수평 지지바 중 적어도 하나에 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  14. 제8항에 있어서,
    각각의 서브 수납장치는, 2개의 상위 수평 지지바와 2개의 하위 수평 지지바로 구성된 4개의 수평 지지바를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  15. 제8항에 있어서,
    지면에 수직하게 세워져, 상기 적층된 복수의 서브 수납장치의 측면 플레이트 각각에 결합된 고정 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 수납장치.
  16. 제8항에 따른 배터리 수납장치에 복수의 배터리 모듈이 수납된 배터리 팩.
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