JP2022517341A - バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施例によるバッテリーラックは、ラックケースと、ラックケースの上下方向に沿って積層される複数個のバッテリーモジュールを備える第1バッテリーモジュールアセンブリー及び第2バッテリーモジュールアセンブリーと、を含み、前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールは、前記ラックケースにおいて、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールが配置された形態を基準にして上下が覆された形態で配置されたことを特徴とする。

Description

本発明は、バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置に関する。
本出願は、2019年9月9日出願の韓国特許出願第10-2019-0111599号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
製品群に応じた適用性が高く、且つ、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車(EV、Electric Vehicle)またはハイブリッド自動車(HEV、Hybrid Electric Vehicle)などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少できるという一次的な長所だけでなく、エネルギー使用に伴う副産物が全く生じないという点で、環境にやさしく、エネルギー効率が向上できることから、新しいエネルギー源として注目を集めている。
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約2.5V~4.5Vである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに要求される充放電容量によって複数のバッテリーセルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、上記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定可能である。
なお、複数のバッテリーセルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックやバッテリーラックを構成する方法が一般的である。ここで、少なくとも一つのバッテリーモジュールを含むバッテリーラックは、多様な電圧と容量要求条件などによって、このようなバッテリーラックを少なくとも一つ以上備える電力貯蔵装置を構成することもある。
従来のバッテリーラックの場合、複数のバッテリーモジュールと、このような複数のバッテリーモジュールを収容するためのラックケースと、を含んで構成される。ここで、複数個のバッテリーモジュールは、通常、ラックケース内でラックケースの上下方向に沿って一列に垂直積層されて配置され、相互間の電気的接続のためにラックケース内でバッテリーモジュールの端子を連結するバスバーユニットによって相互電気的に接続する。
一方、最近、顧客の要求に応じてバッテリーラックの大容量化が加速化しつつある。これによって、バッテリーラックは、ラックケース内で複数個のバッテリーモジュールを垂直積層して配置するとき、一列ではなく二列の垂直積層配置構造の必要性がますます大きくなっている。
しかし、このような複数個のバッテリーモジュールの二列の垂直積層配置構造の場合、これらのバッテリーモジュールの端子同士の連結が容易でないという問題がある。従来、二列の垂直積層配置構造の場合、いずれか一つの列のバッテリーモジュールの端子と他の一つのバッテリーモジュールの端子との電気的接続のために、かなり長しい長さを有し、多段に折り曲げられるか、または斜線に延びた形態のバスバーユニットが必要であった。これによって、バスバーユニットは、バッテリーモジュールの全体的な電気的接続が複雑な形態を有するようになり、空間活用性の面で不利であるという問題がある。また、このようなバスバーユニットの場合、製造による製造コストの上昇をもたらし、全体的な組立工程時間も増加するという問題がある。
そこで、バッテリーモジュールの端子同士の連結効率を高め、製造コストを節減できるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することができる方案の模索が必要である。
本発明は、バッテリーモジュールの端子同士の連結効率を高めることができるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、製造コストを節減して組立工程の効率を向上させることができるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することを他の目的とする。
上記の課題を達成するための本発明のバッテリーラックは、
所定の収容空間が設けられるラックケースと、
前記ラックケース内に配置され、前記ラックケースの上下方向に沿って積層される複数個のバッテリーモジュールを備える第1バッテリーモジュールアセンブリーと、
前記第1バッテリーモジュールアセンブリーと所定の距離で離隔して配置され、前記ラックケースの上下方向に沿って積層される複数個のバッテリーモジュールを備える第2バッテリーモジュールアセンブリーと、を含み、
前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールは、前記ラックケースにおいて、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールが配置された形態を基準にして、上下が覆されて配置される。
前記バッテリーラックは、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールを電気的に接続するバスバーユニットと、を含み得る。
前記バスバーユニットは、直線形態のバー形状で備えられ得る。
前記バスバーユニットは、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールを相互に連結する複数個の第1バスバー部材と、前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールを相互に連結する複数個の第2バスバー部材と、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーとを相互に連結する連結バスバー部材と、を含み得る。
前記連結バスバー部材は、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールとを相互に連結し得る。
前記連結バスバー部材は、直線形態のバー形状で備えられ、前記ラックケースの水平方向において前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールとを相互に連結し得る。
前記複数個のバッテリーモジュールは、各々、少なくとも一つのバッテリーセルと、前記少なくとも一つのバッテリーセルを収容するモジュールケースと、前記モジュールケースの一側に備えられ、前記少なくとも一つのバッテリーセルと電気的に接続する正極端子及び負極端子と、を含み得る。
前記正極端子及び前記負極端子とは、前記モジュールケースの一端部から上下方向へ配置され得る。
前記複数個のバッテリーモジュールは、各々、前記モジュールケースに備えられ、前記ラックケースの上下方向においてバッテリーモジュールの配置状態が正方向であるか、または逆方向であるかを判別する識別部材を含み得る。
そして、前記複数個のバッテリーモジュールの各々は、
複数のバッテリーセルを有する少なくとも二つ以上のセルアセンブリーと、前記複数のバッテリーセルの充放電を制御するように構成されたバッテリー管理システムと、を備え得る。
さらに、前記バッテリーラックは、
前記複数個のバッテリーモジュールの各々に備えられたバッテリー管理システムからバッテリーモジュールの状態情報を受信し、前記複数個のバッテリーモジュールの充放電を制御するように構成された中央制御部を備え得る。
また、前記バッテリーラックは、
前記複数個のバッテリーモジュールの各々に備えられ、前記バッテリーモジュールの内部へ外気を取り入れるように構成された冷却ファンと、
前記冷却ファンの駆動のために電源を供給するように構成されたファン電源ケーブルと、を含み得る。
さらに、前記ファン電源ケーブルは、
前記冷却ファンに電源を供給するように前記中央制御部と電気的に接続している電源部と、
前記第1バッテリーモジュールアセンブリー及び前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの各々に備えられた複数個のバッテリーモジュールに向けて左右方向へ分枝し、前記冷却ファンの外部電源端子と接続するように構成されたコネクターユニットと、を備え得る。
そして、前記ファン電源ケーブルのコネクターユニットは、
前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数のバッテリーモジュールの各々へ分枝した第1コネクターユニットと、
前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数のバッテリーモジュールの各々に分枝した第2コネクターユニットと、を備え得る。
さらに、前記バッテリーラックは、複数個のバッテリーモジュールの各々に備えられたバッテリー管理システムと前記中央制御部との通信信号を交換するように構成された通信ケーブルをさらに含み得る。
前記通信ケーブルは、
前記第1バッテリーモジュールアセンブリーまたは前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの積層された複数個のバッテリーモジュールに沿って延び、前記複数のバッテリーモジュールの各々に備えられたバッテリー管理システムと接続するように構成された接続部と、
前記第1バッテリーモジュールアセンブリー及び前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの各々に備えられたバッテリー管理システム同士の接続をなすように延びた延長部と、を含み、
前記延長部は、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールから前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールに連結されるように延びた構造を有し得る。
さらに、本発明は、電力貯蔵装置であって、前述した実施例による少なくとも一つのバッテリーラックを含むことを特徴とする電力貯蔵装置を提供する。
以上のような多様な実施例によって、バッテリーモジュールの端子連結の効率を高めることができるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することができる。
そして、以上のような多様な実施例によって、製造コストを節減して組立工程の効率を向上させることができるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリーラックを説明するための図である。 図1のバッテリーラックの第1バッテリーモジュールアセンブリーのバッテリーモジュールを説明するための図である。 図1のバッテリーラックの第2バッテリーモジュールアセンブリーのバッテリーモジュールを説明するための図である。 図1のバッテリーラックの組立工程を説明するための図である。 図1のバッテリーラックの組立工程を説明するための図である。 図1のバッテリーラックの組立工程を説明するための図である。 図1のバッテリーラックの組立工程を説明するための図である。 図1のバッテリーラックの組立工程を説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーラックを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーラックを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーラックを説明するための正面図である。 本発明の一実施例による電力貯蔵装置を説明するための図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。ここで説明される実施例は、発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施例とは相違に多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。
図1は、本発明の一実施例によるバッテリーラックを説明するための図であり、図2は、図1のバッテリーラックの第1バッテリーモジュールアセンブリーのバッテリーモジュールを説明するための図であり、図3は、図1のバッテリーラックの第2バッテリーモジュールアセンブリーのバッテリーモジュールを説明するための図である。
図1~図3を参照すると、バッテリーラック10は、ラックケース100、第1バッテリーモジュールアセンブリー200、第2バッテリーモジュールアセンブリー205及びバスバーユニット300を含み得る。
上記ラックケース100は、後述する第1バッテリーモジュールアセンブリー200及び第2バッテリーモジュールアセンブリー205を収容するためのものであって、このために所定の収容空間が設けられ得る。
上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200は、上記ラックケース100内に配置され、複数個のバッテリーモジュール250を備え得る。
上記複数個のバッテリーモジュール250は、上記ラックケース100内で上記ラックケース100の上下方向に沿って垂直に積層され得る。このような上記バッテリーモジュール250の各々は、バッテリーセル251、モジュールケース253、正極端子255及び負極端子257を含み得る。
上記バッテリーセル251は二次電池であって、パウチ型二次電池、角形二次電池または円筒型二次電池として設けられ得る。以下、本実施例では、上記バッテリーセル251がパウチ型二次電池であることに限定して説明する。
上記バッテリーセル251は、少なくとも一つまたはそれ以上の複数個で備えられ得る。以下、本実施例では、上記バッテリーセル251が複数個で備えられることに限定して説明する。
上記モジュールケース253は、上記少なくとも一つまたはそれ以上の複数個のバッテリーセル251を収容し得る。このために、上記モジュールケース253には、上記バッテリーセル251を収容するための収容空間が設けられ得る。
上記正極端子255は、上記少なくとも一つまたはそれ以上の複数個のバッテリーセル251と電気的に接続し、上記モジュールケース253の一側に備えられ得る。具体的には、上記正極端子255は、上記モジュールケース253の一端部の前方に配置され得る。
上記負極端子257は、上記少なくとも一つまたはそれ以上の複数個のバッテリーセル251と電気的に接続し、上記モジュールケース253の一側に備えられ得る。具体的には、上記負極端子257は、上記モジュールケース253の一端部の前方に配置され、上記モジュールケース253の一端部で上記正極端子255と上下方向に配置され得る。
本実施例において、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の上記バッテリーモジュール250の各々の場合、上記ラックケース100の上下方向において、上記正極端子255が上記負極端子257よりも上側に配置され得る。
上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200と水平方向において所定の距離で離隔して配置され得る。上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205は、上記ラックケース100の上下方向に沿って垂直に積層される複数個のバッテリーモジュール250を備え得る。
上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205及び上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200は、上記ラックケース100内で二列の垂直積層配置構造を形成し得る。これによって、本実施例による上記バッテリーラック10は、さらに高いエネルギー密度を有する大容量のバッテリーラック10を具現することができる。
また、このような第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250は、バッテリーセル251、モジュールケース253、正極端子255及び負極端子257を含み得る。
上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250は、上記ラックケース100において、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の複数個のバッテリーモジュール250が配置された形態を基準で上下が覆された形態で配置される。
これによって、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250の場合、上記ラックケース100の上下方向において、正極端子255が負極端子257の下側に配置され得る。逆に、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の複数個のバッテリーモジュール250の場合、上記ラックケース100の上下方向において、正極端子255が負極端子257の上側に配置され得る。
即ち、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の複数個のバッテリーモジュール250は、上記ラックケース100の上下方向において正方向に配置され、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250は、上記ラックケース100の上下方向において逆方向に配置され得る。ここで、上記正方向とは、上記ラックケース100の上下方向において、上記正極端子255が上記負極端子257の上側に配置される方向を意味し、上記逆方向とは、上記ラックケース100の上下方向において、上記正極端子255が上記負極端子257の下側に配置される方向を意味する。
このような配置によって、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の右側に配置された上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250の正極端子255及び負極端子257は、上記モジュールケース253の左端部の前方に配置され、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の複数個のバッテリーモジュール250の正極端子255及び負極端子257は、上記モジュールケース253の右端部の前方に配置され、相互間の端子255、257がさらに近距離に配置され得る。
上記バスバーユニット300は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の複数個のバッテリーモジュール250及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250を電気的に接続し得る。
このような上記バスバーユニット300は、第1バスバー部材310、第2バスバー部材330及び連結バスバー部材350を含み得る。
上記第1バスバー部材310は、一方向へ長く延びた直線形態のバー形状で備えられ、複数個が設けられ得る。上記複数個の第1バスバー部材310は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の複数個のバッテリーモジュール250を相互に連結し得る。
上記第2バスバー部材330は、上記第1バスバー部材310のように一方向へ長く延びた直線形態のバー形状で備えられ、複数個が設けられ得る。上記複数個の第2バスバー部材330は、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の複数個のバッテリーモジュール250を相互に連結し得る。
上記連結バスバー部材350は、上記第1バスバー部材310及び上記第2バスバー部材330のように一方向へ長く延びた直線形態のバー形状で備えられ得る。即ち、本実施例では、上記第1バスバー部材310、第2バスバー部材330及び上記連結バスバー部材350が全て直線形態のバー形状で備えられ得る。結局、本実施例では、上記バスバーユニット300が同じ直線形態のバー形状で備えられ得る。言い換えれば、バスバーユニットは、複雑に折り曲げられた形態ではなく単純な形態を有する。
上記連結バスバー部材350は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205とを相互に接続し得る。具体的には、上記連結バスバー部材350は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の最下端のバッテリーモジュール250と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の最下端のバッテリーモジュール250とを相互に連結し得る。より具体的には、上記連結バスバー部材350は、上記ラックケース100の水平方向において上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の最下端のバッテリーモジュール250の負極端子257と、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の最下端のバッテリーモジュール250の正極端子255と、を相互に連結し得る。
この際、第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250は、右端部の前方に正極端子255及び負極端子257が形成されており、第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250は、左端部の前方に負極端子257及び正極端子255が形成されている。これによって、第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250の負極端子257は、第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250の正極端子255と近接して位置し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、上記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールは、上記ラックケースにおいて、上記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールが配置された形態を基準で上下が覆された形態で配置されることによって、上記連結バスバー部材350が上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205とを相互に連結する長さを最小化できる。
即ち、従来技術においては、ラックケースにおいて左右方向に配置された第1バッテリーモジュールアセンブリーと第2バッテリーモジュールアセンブリーとの配置パターンが同一な場合、各々の電極端子がバッテリーモジュールの一側に偏って遠く離れて形成されるため、従来技術の連結バスバー部材は、バッテリーモジュールの左右長さ分だけ、長く形成される必要があった。さらに、このように長く延びた構造の連結バスバー部材は、材料コストを増加させるだけでなく、設置後、バッテリーモジュールの前方を遮っており、バッテリーモジュールを使用する作業者を不便にする要素になっていた。したがって、本発明のバッテリーラックは、上記連結バスバー部材の長さを画期的に減らすことができ、バッテリーラックの製造コストを節減し、使用の便宜性を大幅向上させることができる。
以下、本実施例による上記バッテリーラック10の組立工程についてより具体的に説明する。
図4~図8は、図1のバッテリーラックの組立工程を説明するための図である。
図4を参照すると、上記バッテリーラック10の組立工程において、製造者などは先ず、上記ラックケース100内に上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250を垂直に積層し得る。ここで、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250は、上記ラックケース100の上下方向において正方向に配置され得る。
図5及び図6を参照すると、上記製造者などは、上記ラックケース100内に上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250を垂直に積層し得る。ここで、上記製造者などは、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250を積層する前に、先ず、上記バッテリーモジュール250を逆方向へ覆し得る。即ち、上記製造者などは、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250を逆方向へ配置した後、上記ラックケース100内に上記バッテリーモジュール250を垂直に積層し得る。
このような第2バッテリーモジュールアセンブリー205の垂直積層によって、上記ラックケース100内には、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205が、二列の垂直積層構造で配置され得る。
図7及び図8を参照すると、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の積層が完了すると、上記製造者などは、上記バスバーユニット300を介して上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205とを電気的に接続し得る。
具体的には、上記複数個の第1バスバー部材310を介して上記垂直に積層された上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250を相互に電気的に接続し得、上記複数個の第2バスバー部材330を介して上記垂直積層された上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250を相互に電気的に接続し得る。
そして、上記連結バスバー部材350を介して、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205とを相互に連結し得る。具体的には、上記連結バスバー部材350は、上記ラックケース100の水平方向において、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の最下端のバッテリーモジュール250の負極端子257と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の最下端のバッテリーモジュール250の正極端子255とを相互に連結し得る。
本実施例の場合、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250とが相互に覆されて配置されることによって、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200の最下端のバッテリーモジュール250の負極端子257と、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の最下端のバッテリーモジュール250の正極端子255とが、相互に対向する形態で最短距離で配置され得る。
これによって、本実施例では、上記連結バスバー部材350を、上記第1バスバー部材310及び上記第2バスバー部材330のような所定の直線形態のバー形状を有し得る。このような連結バスバー部材350によって上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205とをより簡便に連結することができる。
即ち、本実施例では、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の二列の垂直積層配置構造を具現するに際し、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200のバッテリーモジュール250と、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205のバッテリーモジュール250とが、相互に上下が逆になるように配置されることによって、両側の電気的接続のための端子255、257の間の距離を最短距離で具現することができる。これによって、これらを連結するバスバーユニット300の構造及び連結形態を単純化または簡素化することができる。即ち、従来のように、長い長さで斜線方向へ延びるか、または多段の折り曲げ構造を有しなくてもよいので、簡単な直線形態のバー形状の連結バスバー部材350によってこれらを容易かつ簡便に連結することができる。
したがって、本実施例では、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー200及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー205の二列の垂直積層配置構造を具現するに際し、上記バッテリーモジュール250の端子接続効率、即ち、結線効率を大幅高めることができる。
これによって、本実施例では、上記バッテリーモジュール250の全体的な電気的接続形態を著しく単純化することができ、上記ラックケース100内の空間活用性も高めることができる。
また、本実施例では、上記バスバーユニット300の形態も単純化して一律的に統一することができ、上記バスバーユニット300の製造コストを低めることができ、上記バスバーユニット300の組立工程時間も大幅短縮することができる。
図9及び図10は、本発明の他の実施例によるバッテリーラックを説明するための図である。
本実施例によるバッテリーラック20は、前述した実施例の上記バッテリーラック10と類似であるので、以下、前述した実施例と実質的に同一または類似の構成については、重複する説明を省略して前述した実施例との相違点を中心にして説明する。
図9及び図10を参照すると、上記バッテリーラック20は、ラックケース100、第1バッテリーモジュールアセンブリー207、第2バッテリーモジュールアセンブリー205及びバスバーユニット300を含み得る。
上記ラックケース100は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるので、以下、重複する説明を省略する。
上記第1バッテリーモジュールアセンブリー207及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー208は各々、複数個のバッテリーモジュール252を含み得る。
上記複数個のバッテリーモジュール252の各々は、バッテリーセル251、モジュールケース253、正極端子255、負極端子257及び識別部材259を含み得る。
上記バッテリーセル251、上記モジュールケース253、上記正極端子255及び上記負極端子257は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるので、以下、重複する説明を省略する。
上記識別部材259は、上記モジュールケース253に備えられ、上記ラックケース100の上下方向においてバッテリーモジュール252の配置状態が正方向であるか、または逆方向であるかを判別可能にする。
具体的には、上記識別部材259は、上記モジュールケース253の前方中央に備えられ、ほぼ三角形の形状で備えられ得る。このような上記識別部材259は、正方向において正三角形の形状で配置され、逆方向において逆三角形の形状で配置され得る。
これによって、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー207の複数個のバッテリーモジュール252の場合、上記識別部材259が正三角形の形状で配置され、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー208の複数個のバッテリーモジュール252の場合、上記識別部材259が逆三角系の形状で配置され得る。
これによって、上記製造者などは、上記識別部材259の視認を通じて、上記バッテリーモジュール252の配置状態が正方向であるか、または逆方向であるかをより簡便に判別することができ、後述するバスバーユニット300による電気的接続時、呉組立の発生危険を効果的に防止することができる。
上記バスバーユニット300は、第1バスバー部材310、第2バスバー部材330及び連結バスバー部材350を含み得る。
上記第1バスバー部材310、上記第2バスバー部材330及び上記連結バスバー部材350は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるので、以下、重複する説明を省略する。
以上のように、本実施例による上記バッテリーラック20においては、上記識別部材259によって上記バッテリーラック10の組立工程時における誤組立による不良の危険を大幅低めることができる。
図11は、本発明の他の実施例によるバッテリーラックを説明するための正面図である。
図11を参照すると、他の実施例によるバッテリーラック10Aは、図7に示したバッテリーラック10に比べ、第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられたバッテリーモジュール250の正極端子255及び負極端子257の位置が相違する。
具体的には、第1バッテリーモジュールアセンブリー203に備えられた複数個のバッテリーモジュール250Aは、モジュールの中央を基準にして左側へ偏って正極端子255及び負極端子257が備えられ得る。また、第2バッテリーモジュールアセンブリー204に備えられた複数個のバッテリーモジュール250Bは、モジュールの中央を基準で右側へ偏って正極端子255及び負極端子257が備えられ得る。
また、第2バッテリーモジュールアセンブリー204に備えられた複数個のバッテリーモジュール250Bは、第1バッテリーモジュールアセンブリー203に備えられた複数個のバッテリーモジュール250Aの上下方向が逆になって配置されたことが相違するだけ、同じ構成を有し得る。言い換えれば、第2バッテリーモジュールアセンブリー204に備えられた複数個のバッテリーモジュール250B及び第1バッテリーモジュールアセンブリー203に備えられた複数個のバッテリーモジュール250Aは、備えられた構成品が第1バッテリーモジュールアセンブリー203と第2バッテリーモジュールアセンブリー204との間を中心にして左右対称に配置されている。
さらに、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203には、複数個のバッテリーモジュール250Aの積層方向に沿って複数の第1バスバー部材310が上下方向へ長く延びて備えられ得る。即ち、上記第1バスバー部材310は、一つのバッテリーモジュール250Aの負極端子257から他の一つのバッテリーモジュール250Aの正極端子255を連結するように構成され得る。
上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204には、複数個のバッテリーモジュール250Bの積層方向に沿って複数の第2バスバー部材330が上下方向へ長く延びて備えられ得る。即ち、上記第2バスバー部材330は、一つのバッテリーモジュール250Bの正極端子255から他の一つのバッテリーモジュール250Bの負極端子257を連結するように構成され得る。
上記バッテリーラック10Aには、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204のバッテリーモジュール250Bの正極端子255と、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203のバッテリーモジュール250Aの負極端子257とを連結するように構成された連結バスバー部材350が備えられ得る。
一方、図11をさらに参照すると、上記複数個のバッテリーモジュール250の各々には、少なくとも二つ以上のセルアセンブリー(図示せず)と、バッテリー管理システム260と、を備え得る。
上記セルアセンブリーは、複数のバッテリーセルを有し得る。ここで、上記セルアセンブリーは、前述したものと同一であるので、具体的な説明は省略する。
上記バッテリー管理システム260は、上記複数のバッテリーセルの充放電を制御するように構成され得る。上記バッテリー管理システム260は、電装品(図示せず)を備え得る。例えば、上記電装品は、リレー、電流センサー、温度センサー、ヒューズなどであり得る。このような電装品は、バッテリーセルの充放電を管理し、安全性を確保するための構成要素であり得る。
また、上記バッテリーラック10Aは、中央制御部400をさらに含み得る。具体的には、上記中央制御部400は、上記複数個のバッテリーモジュール250の各々に備えられたバッテリー管理システム260からバッテリーモジュール250の状態情報を受信し、上記複数個のバッテリーモジュール250の充放電を制御するように構成され得る。例えば、上記中央制御部400は、通信信号を交換するための通信部(図示せず)、上記通信信号を分析する分析部(図示せず)、外部装置や内部部品へ電力を供給できる供給部410、及び上記通信信号の分析内容を保存するメモリー部(図示せず)を備え得る。
さらに、上記バッテリーラック10Aは、冷却ファン270及びファン電源ケーブル275をさらに含み得る。
上記冷却ファン270は、上記バッテリーモジュール250A、250Bの各々に備えられ得る。上記冷却ファン270は、上記バッテリーモジュール250の内部へ外気を取り入れるように構成され得る。ここで、冷却ファン270は通常、バッテリーモジュールに適用される公知の冷却ファン270であり得る。即ち、上記冷却ファン270は、電動モーター及び送風ファンを備え得る。
そして、上記ファン電源ケーブル275は、上記冷却ファン270が駆動するように電源を供給するように構成された電線(金属線が内蔵される)及び上記電線を被覆した電気絶縁性の絶縁チューブを備え得る。
さらに、上記ファン電源ケーブル275は、電源部276及びコネクターユニット278を備え得る。
具体的には、上記電源部276は、冷却ファン270に電源を供給するように上記中央制御部400の供給部410と電気的に接続するように構成され得る。例えば、図11に示したように、上記ファン電源ケーブル275の末端には、上記中央制御部400の供給部410と電気的に接続する電源部276が備えられ得る。
上記コネクターユニット278は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられた上記冷却ファン270の外部電源端子と接続するように構成され得る。例えば、上記コネクターユニット278は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられた複数個のバッテリーモジュール250へ左右方向に分枝した構造を有し得る。そして、上記コネクターユニット278は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204との間で上下方向へ延びるように構成され得る。
また、上記ファン電源ケーブル275のコネクターユニット278は、第1コネクターユニット278a及び第2コネクターユニット278bを備え得る。
上記第1コネクターユニット278aは、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203の複数のバッテリーモジュール250の各々に分枝した構造を有し得る。
上記第2コネクターユニット278bは、上記第1コネクターユニット278aと上下方向へ離隔して位置し、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の複数のバッテリーモジュール250の各々に分枝した構造を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、上記ファン電源ケーブル275は、上記冷却ファン270に電源を供給するように上記中央制御部400と電気的に接続している電源部276と、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられた複数個のバッテリーモジュール250に左右方向へ分枝し、上記冷却ファン270の外部電源端子と接続するように構成されたコネクターユニット278と、を備えることで、このような構造のファン電源ケーブル275によって、中央制御部400と、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられた冷却ファン270とをより簡便に接続させることができる。
即ち、本実施例では、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204を二列に垂直積層して配置構造を具現する場合、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203のバッテリーモジュール250Aと上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204のバッテリーモジュール250Bとの左右方向の構成が反対に配置されたことによって、備えられた冷却ファン270の電気的接続のためのファン電源ケーブル275の接続距離を最短距離で具現することができる。
これによって、ファン電源ケーブル275の接続構造が単純になり、構成品の製造コストの節減及び構成品の設置時間を短縮することができる。即ち、本発明は、従来技術において、二列に垂直積層して配置されたバッテリーモジュールアセンブリーの冷却ファンに電源を供給するために並列接続するには距離が遠すぎて、二つのファン電源ケーブルを二列に垂直積層して配置されたバッテリーモジュールアセンブリーの各々に使用するしかなかった短所を解消することができる。
一方、図11をさらに参照すると、上記バッテリーラック10Aは、通信ケーブル280をさらに含み得る。上記通信ケーブル280は、複数個のバッテリーモジュール250の各々に備えられたバッテリー管理システム260と上記中央制御部400との通信信号を交換するように構成され得る。例えば、上記通信ケーブル280は、上記バッテリーモジュール250の温度、電流、電圧などの情報を送信するように構成され得る。
上記通信ケーブル280としては、バッテリーラックに通常適用される公知の通信ケーブルを使い得る。したがって、通信ケーブル280についてのより具体的な説明は省略する。
上記通信ケーブル280は、接続部282及び延長部284を備え得る。
上記接続部282は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203または上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の積層された複数個のバッテリーモジュール250に沿って延び得る。上記接続部282は、上記複数のバッテリーモジュール250の各々に備えられたバッテリー管理システム260と接続するように構成され得る。
上記延長部284は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられたバッテリー管理システム260同士が接続をなすように延び得る。
例えば、上記延長部284は、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203の最下端のバッテリーモジュール250Aから上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の最下端のバッテリーモジュール250Bに接続するように延びた構造を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、上記通信ケーブル280の上記延長部284が上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203の最下端のバッテリーモジュール250Aから上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の最下端のバッテリーモジュール250Bに接続するように延びた構造を有することで、このような構造の通信ケーブル280を介して中央制御部400と、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203及び上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の各々に備えられたバッテリー管理システム260とをより簡便に接続させることができる。
即ち、本実施例では、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203と上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204の二列の垂直積層配置構造を具現する場合、上記第1バッテリーモジュールアセンブリー203のバッテリーモジュール250Aと、上記第2バッテリーモジュールアセンブリー204のバッテリーモジュール250Bとの左右方向の構成が反対に配置されたことによって、中央制御部400とバッテリー管理システム260との間における通信のための通信ケーブル280の連結距離を最短距離で具現することができる。
これによって、通信ケーブル280の連結構造が単純になり、構成品の製造コストの節減及び構成品の設置時間を短縮することができる。即ち、従来技術では、二列に垂直積層して配置されたバッテリーモジュールアセンブリー同士の通信ケーブルを連結するためには、右側に配置されたバッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールから、左側に配置されたバッテリーモジュールアセンブリーの最上端のバッテリーモジュールを連結することが不可避であった。その故、通信ケーブルの長さが非常に長くなり、材料コストが増加し、また、バッテリーラックの設置後、使用者に不便を与える要素になっていた。
したがって、本発明は、通信ケーブル280の連結長さを最小化して、上記従来技術の問題点を効果的に解決している。
図12は、本発明の一実施例による電力貯蔵装置を説明するための図である。
図12を参照すると、電力貯蔵装置1は、エネルギー源として家庭用または産業用に用いられ得る。このような上記電力貯蔵装置1は、前述した実施例の少なくとも一つ、本実施例の場合、複数個のバッテリーラック10、20及び上記複数個のバッテリーラック10、20を収容するラックコンテナ50を含み得る。
本実施例による上記電力貯蔵装置1は、前述した実施例の上記バッテリーラック10、20を含むため、前述した実施例の上記バッテリーラック10、20の長所を全て含む電力貯蔵装置1が提供できる。
また、前述した実施例の上記バッテリーラック10、20は、上記電力貯蔵装置1の外にも、電気自動車などの自動車またはその他の二次電池をエネルギー源として備えるその他の装置や器具などの設備に備えられることも可能である。
以上のような多様な実施例によって、バッテリーモジュール250、252の端子連結効率を高めることができるバッテリーラック10、20及びそれを含む電力貯蔵装置1を提供することができる。
そして、以上のような多様な実施例によって、製造コストを節減して組立工程の効率を向上させることができるバッテリーラック10、20及びそれを含む電力貯蔵装置1を提供することができる。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、バッテリーラックに関する。また、本発明は、上記バッテリーラックを含む大規模の電力貯蔵装置関連産業に利用可能である。
1 電力貯蔵装置
10 バッテリーラック
20 バッテリーラック
50 ラックコンテナ
100 ラックケース
200、203、207 第1バッテリーモジュールアセンブリー
204、205、208 第2バッテリーモジュールアセンブリー
250、252 バッテリーモジュール
251 バッテリーセル
253 モジュールケース
255 正極端子
257 負極端子
259 識別部材
260 バッテリー管理システム
270 冷却ファン
275 ファン電源ケーブル
276 電源部
278 コネクターユニット
280 通信ケーブル
282 接続部
284 延長部
300 バスバーユニット
310 第1バスバー部材
330 第2バスバー部材
350 連結バスバー部材
400 中央制御部

Claims (15)

  1. バッテリーラックであって、
    所定の収容空間が設けられるラックケースと、
    前記ラックケース内に配置され、前記ラックケースの上下方向に沿って積層される複数個のバッテリーモジュールを備える第1バッテリーモジュールアセンブリーと、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリーと所定の距離で離隔して配置され、前記ラックケースの上下方向に沿って積層される複数個のバッテリーモジュールを備える第2バッテリーモジュールアセンブリーと、を含み、
    前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールは、前記ラックケースにおいて、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールが配置された形態を基準にして、上下が覆されて配置されたことを特徴とする、バッテリーラック。
  2. 前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュール及び前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールを電気的に接続するバスバーユニットを含むことを特徴とする、請求項1に記載のバッテリーラック。
  3. 前記バスバーユニットは、直線形態のバー形状で備えられることを特徴とする、請求項2に記載のバッテリーラック。
  4. 前記バスバーユニットは、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールを相互に連結する複数個の第1バスバー部材と、
    前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数個のバッテリーモジュールを相互に連結する複数個の第2バスバー部材と、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリーと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーとを相互に連結する連結バスバー部材と、を含むことを特徴とする、請求項2又は3に記載のバッテリーラック。
  5. 前記連結バスバー部材は、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールとを相互に連結することを特徴とする、請求項4に記載のバッテリーラック。
  6. 前記連結バスバー部材は、
    直線形態のバー形状で備えられ、前記ラックケースの水平方向において前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールと前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールとを相互に連結することを特徴とする、請求項5に記載のバッテリーラック。
  7. 前記複数個のバッテリーモジュールは、各々、
    少なくとも一つのバッテリーセルと、
    前記少なくとも一つのバッテリーセルを収容するモジュールケースと、
    前記モジュールケースの一側に備えられ、前記少なくとも一つのバッテリーセルと電気的に接続する正極端子及び負極端子と、を含むことを特徴とする、請求項2~6のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  8. 前記正極端子及び前記負極端子とは、前記モジュールケースの一端部から上下方向へ配置されることを特徴とする、請求項7に記載のバッテリーラック。
  9. 前記複数個のバッテリーモジュールは、各々、
    前記モジュールケースに備えられ、前記ラックケースの上下方向においてバッテリーモジュールの配置状態が正方向であるか、または逆方向であるかを判別する識別部材を含むことを特徴とする、請求項7又は8に記載のバッテリーラック。
  10. 前記複数個のバッテリーモジュールの各々は、
    複数のバッテリーセルを有する少なくとも二つ以上のセルアセンブリーと、前記複数のバッテリーセルの充放電を制御するように構成されたバッテリー管理システムと、を備え、
    前記バッテリーラックは、
    前記複数個のバッテリーモジュールの各々に備えられたバッテリー管理システムからバッテリーモジュールの状態情報を受信し、前記複数個のバッテリーモジュールの充放電を制御するように構成された中央制御部を備えることを特徴とする、請求項7~9のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  11. 前記バッテリーラックは、
    前記複数個のバッテリーモジュールの各々に備えられ、前記バッテリーモジュールの内部へ外気を取り入れるように構成された冷却ファンと、
    前記冷却ファンの駆動のために電源を供給するように構成されたファン電源ケーブルと、を含むことを特徴とする、請求項10に記載のバッテリーラック。
  12. 前記ファン電源ケーブルは、
    前記冷却ファンに電源を供給するように前記中央制御部と電気的に接続している電源部と、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリー及び前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの各々に備えられた複数個のバッテリーモジュールに向けて左右方向へ分枝し、前記冷却ファンの外部電源端子と接続するように構成されたコネクターユニットと、を備えることを特徴とする、請求項11に記載のバッテリーラック。
  13. 前記ファン電源ケーブルのコネクターユニットは、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの複数のバッテリーモジュールの各々へ分枝した第1コネクターユニットと、
    前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの複数のバッテリーモジュールの各々に分枝した第2コネクターユニットと、を備えることを特徴とする、請求項12に記載のバッテリーラック。
  14. 前記バッテリーラックは、複数個のバッテリーモジュールの各々に備えられたバッテリー管理システムと前記中央制御部との通信信号を交換するように構成された通信ケーブルをさらに含み、
    前記通信ケーブルは、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリーまたは前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの積層された複数個のバッテリーモジュールに沿って延び、前記複数のバッテリーモジュールの各々に備えられたバッテリー管理システムと接続するように構成された接続部と、
    前記第1バッテリーモジュールアセンブリー及び前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの各々に備えられたバッテリー管理システム同士の接続をなすように延びた延長部と、を含み、
    前記延長部は、前記第1バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールから前記第2バッテリーモジュールアセンブリーの最下端のバッテリーモジュールに連結されるように延びた構造を有することを特徴とする、請求項10~13のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  15. 請求項1~14のいずれか一項に記載の少なくとも一つのバッテリーラックを含む、電力貯蔵装置。
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