WO2019177342A1 - 훅 구조가 적용된 에너지 저장 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 - Google Patents

훅 구조가 적용된 에너지 저장 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 Download PDF

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WO2019177342A1
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battery
energy storage
battery module
module
rack
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PCT/KR2019/002850
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이승윤
조종현
강경수
김용일
최용석
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주식회사 엘지화학
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    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
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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 an energy storage device having a hook structure and an energy storage system including the same. More specifically, the present invention relates to an energy storage system including a hook structure. An energy storage device having a hook structure applied to a module guide and an energy storage system including the same.
  • the front part of the battery module can be fastened with the front frame using bolting, but the rear part is fixed because the bolting is impossible due to the structure of the inner wall of the building or the inner wall of the container.
  • the structure is not applied and is simply installed on the module guide.
  • the energy storage device for storing a large amount of energy is fixed on the inner wall surface of the building or the inner wall surface of the container, and thus, in fixing the battery module installed in the battery rack, the inner wall surface of the building or the inner wall surface of the container is fixed. It is difficult to perform a bolting operation on the rear portion of the facing battery module, unlike the front portion of the battery module there is a problem that can not be applied to the fixed structure.
  • the vibration may occur in a building or a container, and thus there is a fear of damage due to the flow of the battery module.
  • the load and vibration of the battery module are concentrated on the front part of the battery module, and the fixing part of the front part of the battery module may also be damaged. There is a problem that there is a further concern that the damage of the battery module due to this.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an energy storage device having a high fixing force while being easily coupled / removed between the battery module and the battery rack in installing the battery module in the battery rack. .
  • the battery rack is fixedly installed in a building or a container having a space partitioned so that the battery module can be inserted; And a plurality of battery modules installed in the battery rack.
  • An energy storage device comprising: the battery module is inserted into the battery rack in a sliding manner, the front portion of the battery module is fixed to the battery rack bolting type, the rear portion of the battery module hook type to the battery rack Is fixed.
  • the battery rack the base frame is fixed on the bottom surface of the building or container; A plurality of front frames disposed on the base frame and disposed at positions corresponding to front surfaces of the battery module; A plurality of rear frames disposed on the base frame, the rear frames being disposed at positions corresponding to rear portions of the battery module; An upper frame disposed on the front frame and the rear frame to cover an inner space of the battery rack; It may include.
  • the battery rack may include a module guide that supports a part of a side and a bottom of the battery module and is fixed on the front frame and the rear frame to partition a space inside the battery rack.
  • the module guide may include a hook portion formed at one end portion to fix a rear portion of the battery module.
  • the battery module may include a hook insertion hole formed at a rear portion.
  • the battery module is slidingly inserted along the module guide and disposed in an internal space of the battery rack.
  • the end of the hook part may be fixed by an interference fit method by contacting an inner surface thereof with a lower inner wall surface of the hook insertion hole.
  • the end of the hook part When the battery module is fully inserted, the end of the hook part may be elastically deformed by being forced upward by the lower inner wall surface of the hook insertion hole to fix the battery module by applying pressure downward against the battery module.
  • the energy storage system for solving the above technical problem, any one of the energy storage selected from the building and the container; And an energy storage device according to an embodiment of the present invention, which is fixedly installed in the energy storage.
  • the coupling force between the battery module and the battery rack can be easily combined with the fixing force.
  • vibration occurs in a storage such as a building or a container in which the energy storage device is installed, and even though the shock caused by the vibration is transmitted to the energy storage device, By pluralizing, the impact is dispersed, thereby minimizing the possibility of failure such as damage to the fixed part.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which an energy storage device is installed in an energy store according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion of FIG. 1, in which a front portion of a battery module applied to an energy storage device according to an embodiment of the present invention is fixed to a battery rack.
  • FIG 3 is a view showing a combination of a battery module and a module guide applied to the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3 and illustrates a battery module coupled to the module guide in a hook type.
  • 5 to 7 is a view showing a process of coupling the battery module to the module guide applied to the present invention, each of which is a view showing a state where the coupling is completed before being inserted, before the hook portion is inserted into the hook insertion hole. .
  • FIG. 1 is a view showing an energy storage device installed in an energy store according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 and is applied to an energy storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the front part of the battery module is a view showing a form fixed to the battery rack.
  • Figure 3 is a view showing a form in which the battery module and the module guide coupled to the present invention
  • Figure 4 is a partial enlarged view of Figure 3, showing a state in which the battery module is coupled to the module guide in the hook type to be.
  • an energy storage device includes a battery rack 100 and a plurality of battery modules 200 fixed / installed in an internal space of the battery rack 100. Is implemented. Such energy storage devices may be fixedly installed in a storage such as a building or a container to form a single energy storage system.
  • the battery rack 100 is fixedly installed in the storage and has a space partitioned so that the battery module 200 can be inserted.
  • the base frame 110, the front frame 120, the rear frame 130, and an upper portion It is implemented in the form including a frame 140 and the module guide 160.
  • the battery rack 100 may be implemented in a form that further includes a reinforcing frame 150 for structural rigidity reinforcement.
  • the base frame 110 is fixed to the bottom surface (B) of the reservoir, the fixing between the base frame 110 and the bottom surface (B) may be made by a method such as bolting.
  • the front frame 120 stands on the base frame 110 and is disposed at a position corresponding to the front portion of the battery module 200.
  • the front frame 120 is arranged in a plurality of spaced apart from each other and the distance between the neighboring front frame 120 corresponds to the width of the front portion of the battery module 200.
  • the rear frame 130 is erected on the base frame 110 and extends in a direction parallel to the front frame 120, and is located at a position corresponding to the rear portion of the battery module 200. Is placed. A plurality of the rear frame 130 is disposed spaced apart from each other, the interval between the rear frame 130 adjacent to each other corresponds to the width of the rear portion of the battery module 200.
  • the battery module 200 may have a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the interval between the adjacent front frame 120 and the adjacent rear frame ( The spacing between 130 may be formed equal to each other.
  • the rear frame 130 may be fixed using a separate structure on the inner wall W of the reservoir in order to minimize the flow of the battery rack 100.
  • a constant distance must be maintained between the wall surface W and the rear frame 130.
  • the energy storage device since the energy storage device according to an embodiment of the present invention has a structure in which cooling is performed through the cooling hole 230b (see FIG. 4) formed in the rear portion of the battery module 200, the discharge is performed. This is to form a space between the inner wall surface (W) of the reservoir and the rear of the energy storage device to facilitate the inflow and discharge of the cooling air and the heated air.
  • the upper frame 140 is disposed in parallel with the base frame 110, but is disposed above the front frame 120 and the rear frame 130 to cover the internal space of the battery rack 100.
  • the upper frame 140 may be fixed to the inner wall (W) of the reservoir using a separate structure in order to minimize the flow of the battery rack 100.
  • the module guide 160 divides the space inside the battery rack 100 along a horizontal direction and a vertical direction, thereby forming a plurality of rows of the battery modules 200 in a plurality of layers in the battery rack 100. It can be inserted in a sliding manner.
  • the module guide 160 may include a side cover part 161 covering a portion of a lower side of the battery module 200 and a bottom cover portion covering a portion of one side of a lower surface thereof. 162.
  • the side cover part 161 may include a plurality of fastening holes 161a, 161b, and 161c spaced apart from each other along the longitudinal direction, wherein the first fastening holes 161a may be formed of the front frame 120.
  • the second fastening hole 161b may be formed at a corresponding position, and the second fastening hole 161b may be formed at a position corresponding to the reinforcement frame 150, and the third fastening hole 161c may be formed at a position corresponding to the rear frame 130. .
  • the reinforcing frame 150 when the reinforcing frame 150 is not applied in the present invention, only the first fastening hole 161a and the third fastening hole 161c are formed on the side cover number 161, and the second fastening hole 161b is provided. ) May not be formed.
  • the fastening holes 161a, 161b, and 161c provide a bolting fastening space so that the module guide 160 may be coupled to the frames 120, 130, and 150 by bolting.
  • the module guide 160 includes a hook portion 163.
  • the hook portion 163 is formed at one end of the lower cover portion 162 to fix the rear portion of the battery module 200.
  • the battery module 200 is inserted into the battery rack 100 in the direction toward the wall surface W of the storage through the front opening of the battery rack 100.
  • the front part is fixed to the battery rack 100 by a bolting type coupling method and the rear part by a hook type coupling method.
  • the battery module 200 is provided in plural and, as described above, is inserted into the internal space of the battery rack 100 partitioned by the module guide 160 in a sliding manner.
  • the front cover 220 covers the front opening of the battery rack 100, the rear cover 230 and the wall (W) of the reservoir Face to face.
  • the rear cover 230 has a pair of hook insertion holes (230a) formed in the lower portion of both ends in the longitudinal direction for the above-described hook-type coupling.
  • the rear cover 230 may include a plurality of cooling holes 230b, through which heat generated from internal battery cells may be discharged to the outside.
  • the rear surface of the battery module 200 according to an embodiment of the present invention is fixed to the module guide 160. It will be described in detail.
  • 5 to 7 is a view showing a process of coupling the battery module to the module guide applied to the present invention, each of which is a view showing a state where the coupling is completed before being inserted, before the hook portion is inserted into the hook insertion hole. .
  • the hook portion 163 is inserted into a hook formed on the rear portion of the battery module 200 in the process of inserting the battery module 200 into the battery rack 100. It is inserted into the hole 230a. At this time, the insertion of the hook portion 163 is made in a direction from the rear portion of the battery module 200 toward the front portion.
  • the contact is not made between the inner surface of the hook insertion hole 230a and the hook portion 163, so that the insertion is performed without resistance, but as the depth of the insertion becomes deeper, the hook insertion hole 230a Contact between the lower inner wall surface and the inner surface of the hook portion 163 is generated. Therefore, in order for the hook part 163 to be fully inserted into the hook insertion hole 230a, a force is applied to the battery module 200 in the direction from the front part to the rear part, thereby hooking the hook part in the hook insertion hole 230a. 163 is inserted in an interference fit manner.
  • the insertion start point 163a of the hook part 163 is formed at the time when insertion is started, and the lower inner wall surface of the hook insertion hole 230a of the battery module 200.
  • the insertion end point 163b is positioned to be lower by a predetermined height h2 compared to the lower inner wall surface of the hook insertion hole 230a of the battery module 200 (see FIG. 5).
  • the end portion of the hook portion 163 has an inclined upward direction along a direction from the insertion start point 163a toward the insertion end point 163b. Due to this configuration, the hook portion 163 is inserted into the hook insertion hole 230a in a press fit manner, whereby the end portion of the hook portion 163 receives the pressure F downward against the battery module 200. Will be added.
  • the end of the hook part 163 is elastically deformed by receiving upward force by the lower inner wall surface of the hook insertion hole 230a.
  • the downward pressure on the 200 allows the battery module 200 to be fixed on the module guide 160, thereby allowing the flow of the battery modules 200 installed in the battery rack 100 even if vibration occurs in the reservoir. It can be prevented.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는, 건물 또는 컨테이너 내에 고정 설치되며 배터리 모듈이 삽입될 수 있도록 구획된 공간을 구비하는 배터리 랙; 및 상기 배터리 랙 내에 설치되는 복수의 배터리 모듈; 을 포함하는 에너지 저장 장치로서, 상기 배터리 모듈은 상기 배터리 랙 내에 슬라이딩 방식으로 삽입되고, 상기 배터리 모듈의 전면부는 상기 배터리 랙에 볼팅 타입으로 고정되고, 상기 배터리 모듈의 후면부는 상기 배터리 랙에 후크 타입으로 고정된다.

Description

훅 구조가 적용된 에너지 저장 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
본 발명은, 훅 구조가 적용된 에너지 저장 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구적으로는, 배터리 모듈을 배터리 랙에 설치함에 있어서 배터리 모듈과 배터리 랙 간의 고정력 강화를 위해 배터리 랙의 모듈 가이드에 훅 구조가 적용된 에너지 저장 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 03월 12일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제 10-2018-0028608호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
배터리 랙과 배터리 모듈 간을 체결함에 있어서, 배터리 모듈의 전면부는 볼팅을 이용하여 프론트 프레임과 체결이 가능하지만, 후면부는 건물의 내벽면 또는 컨테이너의 내부 벽면 등의 구조물로 인해 볼팅이 불가능 하기 때문에 고정구조가 적용되지 않고, 단순히 모듈 가이드 상에 얹혀 있는 상태로 설치된다.
즉, 대용량의 에너지 저장을 위한 에너지 저장 장치는, 건물의 내벽면이나 컨테이너의 내벽면 상에 고정되는데, 이로 인해 배터리 랙에 설치되는 배터리 모듈을 고정함에 있어서 건물의 내벽면이나 컨테이너의 내벽면과 마주보는 배터리 모듈의 후면부에는 볼팅 작업 등을 수행하기가 어려워 배터리 모듈의 전면부와는 달리 고정구조를 적용할 수 없는 문제점이 존재하는 것이다.
이처럼 배터리 모듈의 후면부가 배터리 랙에 고정되지 않고 단순히 얹혀 있는 구조가 적용됨으로써 건물이나 컨테이너에 진동에 발생하는 경우 배터리 모듈의 유동으로 인한 파손의 우려가 존재하게 된다.
또한, 배터리 모듈의 후면부가 고정되지 않음으로써 진동에 의해 배터리 모듈의 후면부가 움직이게 되면, 배터리 모듈의 하중 및 진동에 의한 충격이 배터리 모듈의 전면부로 집중되어 배터리 모듈의 전면부의 고정부 역시 파손의 우려가 있고 이로 인한 배터리 모듈의 파손 우려는 더욱 증가하게 되는 문제가 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 모듈을 배터리 랙에 설치함에 있어서 배터리 모듈과 배터리 랙 간의 결합/분리가 용이하면서도 고정력이 강화된 에너지 저장 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 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.
상술한 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는, 건물 또는 컨테이너 내에 고정 설치되며 배터리 모듈이 삽입될 수 있도록 구획된 공간을 구비하는 배터리 랙; 및 상기 배터리 랙 내에 설치되는 복수의 배터리 모듈; 을 포함하는 에너지 저장 장치로서, 상기 배터리 모듈은 상기 배터리 랙 내에 슬라이딩 방식으로 삽입되고, 상기 배터리 모듈의 전면부는 상기 배터리 랙에 볼팅 타입으로 고정되고, 상기 배터리 모듈의 후면부는 상기 배터리 랙에 후크 타입으로 고정된다.
상기 배터리 랙은, 상기 건물 또는 컨테이너의 바닥면 상에 고정되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임 상에 기립 배치되되, 상기 배터리 모듈의 전면부와 대응되는 위치에 배치되는 복수의 프론트 프레임; 상기 베이스 프레임 상에 기립 배치되되, 상기 배터리 모듈의 후면부와 대응되는 위치에 배치되는 복수의 리어 프레임; 및 상기 프론트 프레임 및 리어 프레임의 상부에 배치되어 상기 배터리 랙의 내부 공간을 커버하는 상부 프레임; 을 포함할 수 있다.
상기 배터리 랙은, 상기 배터리 모듈의 측면의 일부 및 하면의 일부를 지지 하며 상기 프론트 프레임 및 리어 프레임 상에 고정되어 상기 배터리 랙 내부의 공간을 구획하는 모듈 가이드를 포함할 수 있다.
상기 모듈 가이드는, 일 측 단부에 형성되어 상기 배터리 모듈의 후면부를 고정시키는 후크부를 구비할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 후면부에 형성되는 후크 삽입 홀을 구비할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 가이드를 따라 슬라이딩 삽입 되어 상기 배터리 랙의 내부 공간에 배치될 수 있다.
상기 후크부의 단부는, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 삽입 됨에 따라 그 내측면이 상기 후크 삽입 홀의 하측 내벽면과 접촉하여 억지끼움 방식에 의해 고정될 수 있다.
상기 후크부의 단부는, 상기 배터리 모듈이 완전히 삽입되었을 때, 상기 후크 삽입 홀의 하측 내벽면에 의해 상방으로 힘을 받아 탄성 변형되어 상기 배터리 모듈에 대해 하방으로 압력을 가함으로써 상기 배터리 모듈을 고정시킬 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 건물 및 컨테이너로부터 선택되는 어느 하나의 에너지 저장소; 및 상기 에너지 저장소 내에 고정 설치되는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈을 배터리 랙에 설치함에 있어서 배터리 모듈과 배터리 랙 간의 결합/분리가 용이하면서도 고정력이 강화될 수 있다.
또한, 이처럼 배터리 모듈과 배터리 랙 간의 고정력이 강화됨으로써, 에너지 저장 장치가 설치된 건물이나 컨테이너 등과 같은 저장소에 진동이 발생하여 에너지 저장 장치에 진동에 의한 충격이 전달되더라도 배터리 모듈과 배터리 랙의 결합 부위가 다원화 됨에 의해 충격이 분산되어 고정부위가 파손되는 등의 불량 발생의 가능성을 최소화 할 수 있게 된다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치가 에너지 저장소 내에 설치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치에 적용되는 배터리 모듈의 전면부가 배터리 랙에 고정되는 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 배터리 모듈과 모듈 가이드가 결합된 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도로서, 배터리 모듈이 모듈 가이드에 후크 타입으로 결합된 모습을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 적용되는 모듈 가이드에 배터리 모듈이 결합되는 과정을 나타내는 도면으로서, 각각 후크부가 후크 삽입 홀 내에 삽입되기 이 전, 삽입된 후, 결합이 완성된 상태를 나타내는 도면이다.
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 아니 되며, 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 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 전체적인 구조에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치가 에너지 저장소 내에 설치된 모습을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치에 적용되는 배터리 모듈의 전면부가 배터리 랙에 고정되는 형태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명에 적용되는 배터리 모듈과 모듈 가이드가 결합된 형태를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 부분 확대도로서, 배터리 모듈이 모듈 가이드에 후크 타입으로 결합된 모습을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는 배터리 랙(100) 및 배터리 랙(100)의 내부 공간에 고정/설치되는 복수의 배터리 모듈(200)을 포함하는 형태로 구현된다. 이러한 에너지 저장 장치는, 건물이나 컨테이너 등의 저장소 내에 복수개가 고정 설치되어 하나의 에너지 저장 시스템을 이룰 수 있다.
상기 배터리 랙(100)은, 저장소 내에 고정 설치되며 배터리 모듈(200)이 삽입될 수 있도록 구획된 공간을 구비하는 것으로서, 베이스 프레임(110), 프론트 프레임(120), 리어 프레임(130), 상부 프레임(140) 및 모듈 가이드(160)를 포함하는 형태로 구현된다. 또한, 상기 배터리 랙(100)은, 구조적 강성 보강을 위해 보강 프레임(150)을 더 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.
상기 베이스 프레임(110)은, 저장소의 바닥면(B)에 고정 설치되며, 베이스 프레임(110)과 바닥면(B) 사이의 고정은 볼팅 등의 방식에 의해 이루어질 수 있다.
상기 프론트 프레임(120)은, 베이스 프레임(110) 상에 기립 배치되되, 배터리 모듈(200)의 전면부와 대응되는 위치에 배치된다. 이러한 프론트 프레임(120)은, 복수개가 서로 이격되어 배치되며 서로 이웃하는 프론트 프레임(120) 간의 간격은 배터리 모듈(200)의 전면부의 폭과 대응된다.
상기 리어 프레임(130)은, 프론트 프레임(120)과 마찬가지로 베이스 프레임(110) 상에 기립 배치되며 프론트 프레임(120)과 나란한 방향으로 연장된 것으로서, 배터리 모듈(200)의 후면부와 대응되는 위치에 배치된다. 이러한 리어 프레임(130)은, 복수개가 서로 이격되어 배치되며 서로 이웃하는 리어 프레임(130) 사이의 간격은 배터리 모듈(200)의 후면부의 폭과 대응된다.
본 발명에 있어서, 상기 배터리 모듈(200)은 대략 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 이처럼 배터리 모듈(200)이 직육면체 형상을 갖는 경우에는, 이웃하는 프론트 프레임(120) 사이의 간격과 이웃하는 리어 프레임(130) 사이의 간격은 서로 동일하게 형성될 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 상기 리어 프레임(130)은, 배터리 랙(100)의 유동을 최소화 하기 위해, 저장소의 내부 벽면(W)에 별도의 구조물을 이용하여 고정될 수도 있다. 다만, 이와 같이 리어 프레임(130)이 저장소의 내부 벽면(W)과 결합되더라도, 벽면(W)과 리어 프레임(130) 사이에는 일정한 간격이 유지되어야 한다.
이는, 후술할 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치는, 배터리 모듈(200)의 후면부에 형성된 냉각홀(230b)(도 4 참조)을 통해 냉각이 이루어지는 구조를 갖기 때문에, 배출저장소의 내부 벽면(W)과 에너지 저장 장치의 후면 사이에 공간을 형성하여 냉각 공기와 가열된 공기의 유입 및 배출이 원활히 이루어지도록 하기 위함이다.
상기 상부 프레임(140)은, 베이스 프레임(110)과 나란하게 배치되되 프론트 프레임(120) 및 리어 프레임(130)의 상부에 배치되어 배터리 랙(100)의 내부 공간을 커버한다. 상기 상부 프레임(140)은, 배터리 랙(100)의 유동을 최소화 하기 위해, 저장소의 내부 벽면(W)에 별도의 구조물을 이용하여 고정될 수도 있다.
상기 보강 프레임(150)은, 프론트 프레임(120)과 리어 프레임(130)만으로는 부족할 수 있는 배터리 랙(100)의 구조적 강성을 보강하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 보강 프레임(150)은, 프론트 프레임(120) 및 리어 프레임(130)과 나란한 방향으로 동일한 길이로 연장된 형태를 가질 수 있으며, 프론트 프레임(120)과 리어 프레임(130)의 사이에 배치된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 모듈 가이드(160)는, 배터리 랙(100) 내에 삽입된 배터리 모듈(200)의 측면의 일부 및 하면의 일부와 맞닿아 배터리 모듈(200)을 지지하며, 프론트 프레임(120), 리어 프레임(130) 및 보강 프레임(150)에 결합되어 배터리 랙(100) 내부의 공간을 구획한다.
즉, 상기 모듈 가이드(160)는, 배터리 랙(100) 내부의 공간을 수평 방향 및 수직 방향을 따라 구획함으로써 복수의 배터리 모듈(200)들이 여러 층으로 복수의 열을 이루며 배터리 랙(100) 내에 슬라이딩 방식으로 삽입될 수 있도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 구체적으로, 상기 모듈 가이드(160)는, 배터리 모듈(200)의 측면 하부의 일부를 커버하는 측면 커버부(161) 및 하면의 일측 일부를 커버하는 하면 커버부(162)를 포함한다.
상기 측면 커버부(161)는, 길이 방향을 따라 서로 이격되어 형성된 복수 개의 체결 홀(161a, 161b, 161c)를 구비할 수 있으며, 이 중 제1 체결 홀(161a)은 프론트 프레임(120)과 대응되는 위치에 형성되고, 제2 체결 홀(161b)은 보강 프레임(150)과 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 제3 체결 홀(161c)은 리어 프레임(130)과 대응되는 위치에 형성된다.
물론, 본 발명에 있어서 보강 프레임(150)이 적용되지 않는 경우에는 측면 커버수(161) 상에 제1 체결 홀(161a)과 제3 체결 홀(161c)만이 형성되고, 제2 체결 홀(161b)은 형성되지 않을 수 있다. 상기 체결 홀(161a, 161b, 161c)들은 모듈 가이드(160)가 프레임(120, 130, 150)과 볼팅 방식에 의해 결합될 수 있도록, 볼팅 체결 공간을 제공하는 것이다.
상기 모듈 가이드(160)는 배터리 모듈(200)의 폭 방향 양 측에 각각 하나씩 구비되어 배터리 모듈(200)을 폭 방향 양 측에서 지지한다.
한편, 상기 모듈 가이드(160)는 후크부(163)를 구비한다. 상기 후크부(163)는, 하면 커버부(162)의 일 측 단부에 형성되어 배터리 모듈(200)의 후면부를 고정시킨다.
상기 후크부(163)의 구체적인 형상 및 배터리 모듈(200)과의 구체적인 결합 메커니즘에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
계속해서, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은, 배터리 랙(100)의 전면 개방부를 통해 저장소의 벽면(W)을 향하는 방향으로 배터리 랙(100)의 내부에 삽입되며, 그 전면부는 볼팅 타입의 결합 방식으로, 그 후면부는 후크 타입의 결합 방식으로 배터리 랙(100)에 고정된다.
상기 배터리 모듈(200)은, 복수개가 구비되며, 앞서 설명한 바와 같이, 모듈 가이드(160)에 의해 구획되는 배터리 랙(100)의 내부 공간에 슬라이딩 방식으로 삽입된다.
상기 배터리 모듈(200)은, 복수의 배터리 셀(미도시), 복수의 배터리 셀이 적층된 셀 적층체의 일부 면을 커버하는 모듈 커버(210), 셀 적층체의 전면부를 커버하는 전면 커버(220) 및 후면부를 커버하는 후면 커버(230)를 포함한다.
상기 모듈 커버(210)는 배터리 모듈(200)의 상면부, 하면부 및 양 측면부를 이루며, 전면 커버(220) 및 후면 커버(230)는 각각 배터리 모듈(200)의 전면부와 후면부를 이루게 된다.
즉, 상기 배터리 모듈(200)이 배터리 랙(100) 내에 설치된 상태에서, 전면 커버(220)는 배터리 랙(100)의 전면 개방부를 커버하며, 후면 커버(230)는 저장소의 벽면(W)과 대면하게 된다.
도 3을 참조하면, 상기 전면 커버(220)는 길이 방향 양 측 단부에 볼팅 체결을 위한 전면부 체결 홀(220a)을 구비하며, 전면 커버(220)는 이러한 전면부 체결 홀(220a)을 이용하여 프론트 프레임(120) 상에 볼팅 체결에 의해 고정된다.
즉, 각각의 배터리 모듈(200)은, 한 쌍의 모듈 가이드(160) 상에서 슬라이딩 삽입 되어 배터리 랙(100)의 내부 공간에 배치되되, 그 후면부는 앞서 설명한 바와 같이 후크 타입의 결합 방식으로 모듈 가이드(160)에 고정되고, 그 전면부는 볼팅 체결 방식으로 프론트 프레임(120) 상에 고정되는 것이다.
한편, 상기 후면 커버(230)는 상술한 후크 방식의 결합을 위해, 길이 방향 양 측 단부의 하부에 형성되는 한 쌍의 후크 삽입 홀(230a)을 구비한다. 또한, 상기 후면 커버(230)는, 다수의 냉각 홀(230b)을 구비할 수 있으며, 이를 통해 내부의 배터리 셀들로부터 발생된 열을 외부로 배출할 수 있다.
다음은, 앞서 참조하였던 도 1 내지 도 4와 함께, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)의 후면부가 모듈 가이드(160)에 고정되는 원리에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 적용되는 모듈 가이드에 배터리 모듈이 결합되는 과정을 나타내는 도면으로서, 각각 후크부가 후크 삽입 홀 내에 삽입되기 이 전, 삽입된 후, 결합이 완성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4와 함께 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 후크부(163)는 배터리 모듈(200)을 배터리 랙(100) 내에 삽입하는 과정에서 배터리 모듈(200)의 후면부에 형성된 후크 삽입 홀(230a) 내에 삽입된다. 이 때, 상기 후크부(163)의 삽입은 배터리 모듈(200)의 후면부로부터 전면부를 향하는 방향으로 이루어지게 된다.
상기 후크부(163)의 삽입 초기에는 후크 삽입 홀(230a)의 내측면과 후크부(163) 사이에 접촉이 이루어지지 않아 저항 없이 삽입이 이루어지지만, 삽입의 깊이가 깊어지면서 후크 삽입 홀(230a)의 하측 내벽면과 후크부(163) 내측면 간의 접촉이 발생하게 된다. 따라서, 상기 후크부(163)가 후크 삽입 홀(230a) 내에 완전히 삽입되기 위해서는 배터리 모듈(200)에 전면부에서 후면부를 향하는 방향으로 힘이 가해지게 되고, 이로써 후크 삽입 홀(230a) 내에 후크부(163)가 억지 끼움 방식으로 삽입되게 된다.
이러한 억지 끼움 방식의 삽입을 위해서, 삽입이 이루어지기 시작하는 시점에 있어서, 상기 후크부(163)의 삽입 시작 지점(163a)은 배터리 모듈(200)의 후크 삽입 홀(230a)의 하측 내벽면과 비교하여 더 높게 위치하고, 삽입 종료 지점(163b)은 배터리 모듈(200)의 후크 삽입 홀(230a)의 하측 내벽면과 비교하여 소정의 높이(h2)만큼 더 낮게 위치하게 된다(도 5 참조).
상기 후크부(163)의 단부는 그 내측면이 삽입 시작 지점(163a)에서 삽입 종료 지점(163b)을 향하는 방향을 따라 상향 경사진 형태를 갖는다. 이러한 형태로 인해, 후크부(163)가 후크 삽입 홀(230a) 내에 억지끼움 방식으로 삽입되게 되며, 이로써 후크부(163)의 단부는 배터리 모듈(200)에 대해 하방으로의 압력(F)을 가하게 된다.
즉, 상기 후크부(163)의 단부는 배터리 모듈(200)이 배터리 랙(100) 내에 완전히 삽입되었을 때, 후크 삽입 홀(230a)의 하측 내벽면에 의해 상방으로 힘을 받아 탄성 변형되어 배터리 모듈(200)에 대해 하방으로 압력을 가함으로써 배터리 모듈(200)이 모듈 가이드(160) 상에 고정되도록 하며, 이로써 저장소에 진동이 발생하더라도 배터리 랙(100) 내에 설치된 배터리 모듈(200)들의 유동을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 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 (9)

  1. 건물 또는 컨테이너 내에 고정 설치되며 배터리 모듈이 삽입될 수 있도록 구획된 공간을 구비하는 배터리 랙; 및 상기 배터리 랙 내에 설치되는 복수의 배터리 모듈; 을 포함하는 에너지 저장 장치로서,
    상기 배터리 모듈은 상기 배터리 랙 내에 슬라이딩 방식으로 삽입되고,
    상기 배터리 모듈의 전면부는 상기 배터리 랙에 볼팅 타입으로 고정되고,
    상기 배터리 모듈의 후면부는 상기 배터리 랙에 후크 타입으로 고정되는 에너지 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 랙은,
    상기 건물 또는 컨테이너의 바닥면 상에 고정되는 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임 상에 기립 배치되되, 상기 배터리 모듈의 전면부와 대응되는 위치에 배치되는 복수의 프론트 프레임;
    상기 베이스 프레임 상에 기립 배치되되, 상기 배터리 모듈의 후면부와 대응되는 위치에 배치되는 복수의 리어 프레임; 및
    상기 프론트 프레임 및 리어 프레임의 상부에 배치되어 상기 배터리 랙의 내부 공간을 커버하는 상부 프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 랙은,
    상기 배터리 모듈의 측면의 일부 및 하면의 일부를 지지 하며 상기 프론트 프레임 및 리어 프레임 상에 고정되어 상기 배터리 랙 내부의 공간을 구획하는 모듈 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모듈 가이드는,
    일 측 단부에 형성되어 상기 배터리 모듈의 후면부를 고정시키는 후크부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    후면부에 형성되는 후크 삽입 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 가이드를 따라 슬라이딩 삽입 되어 상기 배터리 랙의 내부 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후크부의 단부는, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 삽입 됨에 따라 그 내측면이 상기 후크 삽입 홀의 하측 내벽면과 접촉하여 억지끼움 방식에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 후크부의 단부는, 상기 배터리 모듈이 완전히 삽입되었을 때, 상기 후크 삽입 홀의 하측 내벽면에 의해 상방으로 힘을 받아 탄성 변형되어 상기 배터리 모듈에 대해 하방으로 압력을 가함으로써 상기 배터리 모듈을 고정시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  9. 건물 및 컨테이너로부터 선택되는 어느 하나의 에너지 저장소; 및
    상기 에너지 저장소 내에 고정 설치되는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 에너지 저장 장치;
    를 포함하는 에너지 저장 시스템.
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