KR102163423B1 - 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법 - Google Patents

외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102163423B1
KR102163423B1 KR1020180150493A KR20180150493A KR102163423B1 KR 102163423 B1 KR102163423 B1 KR 102163423B1 KR 1020180150493 A KR1020180150493 A KR 1020180150493A KR 20180150493 A KR20180150493 A KR 20180150493A KR 102163423 B1 KR102163423 B1 KR 102163423B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
external cell
case
transmission port
battery module
terminal
Prior art date
Application number
KR1020180150493A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200064398A (ko
Inventor
박용미
Original Assignee
주식회사 아이티엠반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이티엠반도체 filed Critical 주식회사 아이티엠반도체
Priority to KR1020180150493A priority Critical patent/KR102163423B1/ko
Publication of KR20200064398A publication Critical patent/KR20200064398A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102163423B1 publication Critical patent/KR102163423B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H01M2/1077—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명의 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈은, 복수 개의 외장형 셀 블록을 운반하여 태양광 발전설비의 설치 현장에서 전면판과 조립하여 에너지 저장장치로 사용되는 배터리 모듈로서, 상기 외장형 셀 블록은, 케이스와, 상기 케이스 내에 수납되며 직렬로 연결된 복수 개의 전지 셀과, 상기 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에 접속된 전압 센서와, 상기 케이스 내 설치되는 온도 센서와, 상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값을 전달하기 위한 제 1 전송포트와, 상기 직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결되어 상기 케이스의 전면에 배치되는 제 1 양극단자와 제 1 음극단자를 포함하며, 개당 무게가 40kg이하로 이루어지며; 상기 전면판은, 배터리 모듈의 전면을 이루는 판재 형상이며, 상기 케이스 전면을 향한 판재의 후면에는 상기 외장형 셀 블록들을 직렬로 연결하기 위해 상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자들을 연결하는 복수 개의 제 1 연결 부재와, 상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받는 제 3 전송포트와, 슬레이브 BMS회로기판이 배치되며; 판재의 전면에는, 상기 외장형 셀 블록들의 최종단자와 연결된 제 1 연결 부재 또는 최종 단자에 각각 극성에 맞춰 연결되는 제 2 양극단자와 제 2 음극단자와, 외부로 측정결과를 전달하는 제 2 전송포트가 배치되어 있는 전면판을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법{Battery Module With Portable Battery Cell Block And Installation Method Of The Same}
본 발명은 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야산 등 오지에 설치되는 태양광 발전설비의 에너지 저장장치에 사용되는 배터리 모듈 및 그 설치방법에 관한 것이다.
통상 태양광 발전설비는 넓은 면적의 토지가 필요하기 때문에, 야산 등과 같이 경제적 효용가치가 낮아 매입 비용이 저렴한 토지에 설치되는 경우가 많다. 통상 이러한 지역은 차량진입이 불가능하거나 어렵기 때문에, 발전설비를 건설하는데 자재의 운반 등 여러 가지 문제가 있다.
태양광 발전설비는 생산된 전기를 저장하기 위해 대용량의 에너지 저장장치도 필요로 하는데, 통상 태양광 패널의 설치용량이 100kW라면, 250kWh 정도 용량의 에너지 저장장치를 설치하게 된다.
태양광의 에너지 저장장치에 주로 사용되는 인산철 전지 셀의 경우, 전지 셀 하나의 전압이 3.2V이므로 750V용 에너지 저장장치를 제작하려면 235개, 850V용인 경우 265개, 1000V인 경우 312개의 전지 셀의 직렬연결이 필요하다. 이러한 인산철 전지 셀로 250kWh 정도의 저장 용량을 확보하기 위해 필요한 병렬연결 수는 제조자별 전지 셀의 용량에 따라 달라진다.
최근에는 이러한 인산철 전지 셀이 대용량으로 개발되고 있다. 그 이유는 전지 셀들을 연결하는 연결비용이 적게 들고, 내부저항이 낮아져 충방전시 발열량이 작아지므로 공조기로 온도를 조절해야 하는 부담이 줄고, 또한 발열량이 작으면 전지의 열화가 지연되어 전지 셀의 수명이 연장되는 효과가 있기 때문이다.
에너지 저장장치에 사용되는 배터리 모듈은 복수의 전지 셀을 하나의 케이스에 내장하고 전지 셀의 전압 및 모듈의 온도를 취합하는 BMS(Battery Management System)가 구비되어 있다. 배터리 모듈에 장착된 BMS를 슬레이브(Slave) BMS라고 한다. 이와 같은 배터리 모듈은 복수 개의 선반을 구비한 랙의 선반이 이루는 층마다 하나씩 장착되고, 배터리 모듈과는 다른 층의 선반에 거치된 메인 BMS(3)에 의해 모니터링되고 제어된다. 슬레이브 BMS에서 취합된 정보는 전송포트(30)와 연결된 케이블(도시하지 않음)을 통해 메인 BMS(3)로 전달된다.
그런데 랙에 설치되는 하나의 단위 배터리 모듈은 전지 셀의 대용량 등의 문제로 그 무게가 100kg 정도에 달하기 때문에 작업자 1명이나 2명이 운반하고 설치하고 관리하기 힘든 문제점이 있다. 대한민국 등록특허 1313073호와 대한민국 등록특허 1664340호 등은 에너지 저장장치를 보관하는 컨테이너의 내부에서 랙에 배터리 모듈을 거치하거나 이동시키기 위한 다양한 장치를 구비하여 이러한 문제를 해결하는 것을 개시하고 있다.
또한, 도 1, 2에 도시한 바와 같은 종래의 배터리 모듈(1)은 전면에 양극 단자(10)와 음극 단자(20)가 수평으로 나란히 배치되어 있고, 랙(2)의 선반(2-1)에는 이러한 배터리 모듈(1)이 하나씩 거치되어 있다. 또한, 하나 또는 두 개의 랙(2)으로 이루어진 하나의 단위 시스템에서는 각 배터리 모듈(1)로부터 전달되는 온도와 각 전지 셀(5)의 전압 데이터에 이상이 있는지 여부를 체크하는 메인 BMS(3)가 주로 최상단에 배치된다. 메인 BMS는 랙의 선반 중 최하단이나 중간 등 임의의 위치에 설치될 수도 있음은 물론이다. 메인 BMS(3)는 각 배터리 모듈의 전압 및 온도 데이터 등을 기초로, 시스템 전체의 충전량(SOC, State Of Charge) 및 건강상태(SOH, State Of Health 를 상시 모니터링하여 이상이 있는 경우 경보를 발령하고, 과도한 경우 시스템을 정지시키는 역할을 하게 된다.
종래의 배터리 모듈은 그 중량이 무거울 뿐만 아니라, 양극 단자(10)와 음극 단자(20)가 배터리 모듈 전면 좌우에 나란히 배치되어 있어 배터리 모듈(1)을 직렬로 연결하는데도 문제가 있었다. 상하로 층층이 배치된 배터리 모듈(1)을 주로 케이블 등으로 선택되는 제 2 연결부재(8)에 의해 직렬로 연결하는 작업에서의 실수를 줄이기 위해서는 양극단자(10)와 음극단자(20)의 위치가 서로 반대인 두 가지 형식의 배터리 모듈을 사용하였다. 도 2에는 두 가지 형식의 배터리 모듈이 교대로 설치된 랙을 나타낸 것으로, 붉은 색 반투명선으로 표시된 제 2 연결부재(8)에 의해 배터리 모듈은 직렬로 연결되게 된다.
배터리 모듈을 정상적으로 설치하기 위해서는 현장에서 일일이 배터리 모듈의 형식을 체크해서 거치해야 하고, 잘못 연결하지 않도록 매우 주의를 기울여야 한다.
슬레이브 BMS와 메인 BMS간의 신호 전달을 위한 연결관계는 도시하지 않았으나, 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 그 연결관계를 이해할 수 있을 것이다.
상기 설명한 바와 같이, 태양광 발전설비에 사용되는 에너지 저장장치를 이루는 배터리 모듈을 현장까지 운반하여 설치하고 이동하고 교체하는 등의 관리를 간편하게 할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
KR 10-1313073 B, 2013.09.30, 도면 1 KR 10-1664340 B, 2016.10.12., 도면 3
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 작업자 1명의 인력으로 설치, 이동, 관리할 수 있는 배터리 모듈과 그 설치방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 모듈은
케이스와,
상기 케이스 내에 수납되며 직렬로 연결된 복수 개의 전지 셀과,
상기 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에 접속된 전압 센서와,
상기 케이스 내 설치되는 온도 센서와,
상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값을 전달하기 위한 제 1 전송포트와,
상기 직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결되어 상기 케이스의 전면에 배치되는 제 1 양극단자와 제 1 음극단자를 포함하며, 개당 무게가 40kg이하인 복수 개의 외장형 셀 블록과;
상기 외장형 셀 블록들을 직렬로 연결하기 위해 상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자들을 연결하는 복수 개의 제 1 연결 부재와;
상기 외장형 셀 블록들의 최종단자와 연결된 제 1 연결 부재 또는 최종 단자에 각각 극성에 맞춰 연결되는 제 2 양극단자와 제 2 음극단자와;
상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받는 제 3 전송포트와, 외부로 측정결과를 전달하는 제 2 전송포트를 구비한 슬레이브 BMS를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 슬레이브 BMS는 제 1 연결 부재, 제 2 양극 단자, 제 2 음극단자, 제 2, 3 전송포트, 슬레이브 BMS 회로기판이 단일체로 조립된 전면판 키트 형태를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제 2 양극단자와 제 2 음극단자는 수직으로 배열되며, 배터리 모듈의 전면으로 노출되어 있는 것이 보다 바람직하다.
상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자는 수평으로 배열되며, 외장형 셀 블록의 전면에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 배터리 모듈을 설치하는 방법은,
복수의 배터리 모듈을 상하로 배열하여 거치할 수 있는 선반으로 이루어진 랙을 구비하는 단계와;
케이스와,
상기 케이스 내에 수납되며 직렬로 연결된 복수 개의 전지 셀과,
상기 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에 접속된 전압 센서와,
상기 케이스 내 설치되는 온도 센서와,
상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값을 전달하기 위한 제 1 전송포트와,
상기 직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결되어 상기 케이스의 전면에 배치되는 제 1 양극단자와 제 1 음극단자를 포함하며, 개당 무게가 40kg이하인 복수 개의 외장형 셀 블록을 구비하는 단계와;
상기 랙의 각 선반에는 하나의 배터리 모듈을 이루기 위해 필요한 외장형 셀 블록들을 운반하여 거치하는 단계와;
각 선반의 외장형 셀 블록들이 직렬로 연결되도록 각 외장형 셀 블록의 제 1 양극단자와 제 1 음극단자들을 제 1 연결 부재를 이용하여 연결하는 단계와;
직렬로 연결된 각 선반의 외장형 셀 블록의 최종단자와 슬레이브 BMS의 제 2 양극단자와 제 2 음극단자를 각각 연결하는 단계와;
상기 제 1 전송포트와 슬레이브 BMS의 제 3 전송포트을 연결하는 단계와;
각 선반의 배터리 모듈의 슬레이브 BMS의 정보를 메인 BMS로 전달하기 위해 제 2 전송포트들을 연결하는 단계와;
각 선반의 배터리 모듈이 직렬로 연결되도록 각 선반의 제 2 양극단자와 제 2 음극단자를 연결하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리 모듈을 설치하는 또 다른 방법은,
복수의 배터리 모듈을 상하로 배열하여 거치할 수 있는 선반으로 이루어진 랙을 구비하는 단계와;
케이스와,
상기 케이스 내에 수납되며 직렬로 연결된 복수 개의 전지 셀과,
상기 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에 접속된 전압 센서와,
상기 케이스 내 설치되는 온도 센서와,
상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값을 전달하기 위한 제 1 전송포트와,
상기 직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결되어 상기 케이스의 전면에 배치되는 제 1 양극단자와 제 1 음극단자를 포함하며, 개당 무게가 40kg이하인 복수 개의 외장형 셀 블록을 구비하는 단계와;
상기 랙의 선반에는 하나의 배터리 모듈을 이루기 위해 필요한 외장형 셀 블록들을 운반하여 거치하는 단계와;
상기 외장형 셀 블록들을 직렬로 연결하기 위해 상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자들을 연결하는 복수 개의 제 1 연결 부재와, 상기 외장형 셀 블록들의 최종단자와 연결된 제 1 연결부재 또는 최종 단자에 각각 연결되는 제 2 양극단자와 제 2 음극단자와, 상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받는 제 3 전송포트와, 외부로 측정결과를 전달하는 제 2 전송포트와 슬레이브 BMS 회로기판이 단일체로 형성된 슬레이브 BMS인 전면판 키트를 복수 개로 구비하는 단계와;
상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받기 위해 제 3 전송포트를 연결하고, 상기 전면판 키트의 제 1 연결 부재를 상기 각 외장형 셀 블록의 제 1 양극단자 및 제 1 음극단자를 결합시키는 단계와;
각 선반의 배터리 모듈의 슬레이브 BMS의 정보를 메인 BMS로 전달하기 위해 제 2 전송포트들을 연결하는 단계와;
각 선반의 배터리 모듈이 직렬로 연결되도록 각 선반의 제 2 양극단자와 제 2 음극단자를 연결하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 작업자 1명의 인력으로 배터리 모듈을 간편하게 이동, 설치 및 관리하는 것이 가능한 효과가 있다.
도 1,2는 종래의 배터리 모듈과 랙의 형태를 나타낸 도.
도 3은 본 발명 일 실시예 외장형 셀 블록의 형태를 나타낸 도.
도 4는 도 3의 외장형 셀 블록을 직렬 연결하는 구조를 나타낸 도.
도 5는 도 4의 외장형 셀 블록과 슬레이브 BMS를 연결하는 관계를 나타낸 도.
도 6은 본 발명 일 실시예 배터리 모듈의 설치형태를 나타낸 도.
도 7은 본 발명 다른 실시예의 전면판 키트의 형태를 나타낸 도.
도 8은 본 발명 또 다른 실시예의 전면판 키트의 형태를 나타낸 도.
이하, 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예 배터리 모듈은 도 3에 도시한 외장형 셀 블록(4)을 이용하여 현장에서 조립되게 된다.
외장형 셀 블록(4)은 하나의 케이스(41) 형태로 이루어진다. 케이스(41)는 방열을 위해 공기가 원활하게 흐를 수 있는 통공을 많이 구비하는 것이 바람직하다. 또한 케이스 내부에는 방열용 팬(도시하지 않음)이 구비될 수도 있다.
케이스(41) 내부에는 복수 개의 전지 셀(5)이 직렬로 연결되어 있다. 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에는 전압 센서(도시하지 않음.)가 설치되어 있어 각 전지 셀의 전압을 측정하게 된다. 또한 케이스(41) 내의 온도를 측정하는 온도 센서(도시하지 않음)가 설치되어 있는데, 2곳 이상 설치하는 것이 바람직하다.
상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값은 제 1 전송포트(31)를 통해 슬레이브 BMS(6)로 전달되게 된다.
직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결된 제 1 양극단자(11)와 제 1 음극단자(21)가 케이스(41)의 전면에 수평으로 나란히 배치되어 있다.
이와 같은 외장형 셀 블록은 케이스 내 전지 셀의 개수를 조절하여 40kg이하 정도의 무게를 갖도록 제작하게 되면 1인의 작업자가 취급하기 적당하게 된다.
본 실시예에서는 각각 35kg 중량의 외장형 셀 블록(4) 3개를 하나의 배터리 모듈로 구성하여 랙의 선반 하나에 거치하는 것을 설명한다. 외장형 셀 블록(4)은 제 1 양극단자(11)와 제 1 음극단자(21)가 수평방향으로 나란히 배치되어 있으므로, 도 4(b)와 같이 제 1 연결부재(7)를 사용하면 간단하게 연결할 수 있게 된다. 제 1 양/음극 단자가 수직으로 배치된다 하더라도, 외장형 셀 블록들을 직렬로 연결하는 것이 가능함은 물론이다.
본 실시예에서는 제 1 연결부재를 금속 바(bar)로 채택하였으나, 양 단부에 제 1 양/음극 단자와 연결될 수 있는 단자를 구비한 케이블이 될 수도 있고, 또는 케이블 자체로 제 1 양/음극 단자와 연결되는 형태로 제 1 연결부재를 이룰 수 있을 것이다.
본 실시예에서는 도 4의 제일 좌측 외장형 셀 블록의 양극단자가 직렬연결의 최종 단자의 하나이며, 제일 우측 외장형 셀 블록의 음극단자도 직렬연결의 최종 단자의 하나이다.
제 2 양극단자(12)는 도 4의 제일 좌측 외장형 셀 블록의 양극단자에 연결된 제 1 연결부재(7)와, 제 2 음극단자(22)는 제일 우측 외장형 셀 블록의 음극단자에 연결된 제 1 연결부재(7)에 연결된다.
제 2 양극단자(12)와 제 2 음극단자(22)는 직렬 연결된 외장형 셀 블록(4)들의 최종단자와 전기적 연결이 이루어지면 되는 것이므로, 제 1 연결 부재 또는 최종단자 중 어느 것을 통해 연결되어도 무방하다.
본 실시예에서는 도 5에 도시한 바와 같이 제 2 양극단자(12)와 제 2 음극단자(22)는 슬레이브 BMS(6)에 설치된다.
랙의 전면을 향해 배치된 외장형 셀 블록의 전방에는 도 5와 같이 슬레이브 BMS 회로(6')를 후면에 장착하고 판재 형태로 이루어진 슬레이브 BMS(Battery Management System,6)가 설치된다.
제 2 양극단자(12)와 제 2 음극단자(22)가 외장형 셀 블록(4)의 케이스(41)에 제 1 연결부재(7)를 통해 연결되어 있으므로, 슬레이브 BMS(6) 위치가 고정되는 것이 가능하며, 외장형 셀 블록의 케이스에 별도로 지지부재(도시하지 않음)를 설치하여 슬레이브 BMS를 지지하는 것도 바람직할 것이다.
슬레이브 BMS(6)는 각 외장형 셀 블록(4)의 제 1 전송포트(31)로부터 송출되는 전압과 온도를 재 3 전송포트(33)로 수집하여 메인 BMS로 보내는 역할을 하게 된다.
상기 제 1 전송포트(31)는 외장형 셀 블록(4) 사이를 연결하고 또한 하나의 선으로 슬레이브 BMS(6)의 제 3 전송포트(33)와 연결되며, 슬레이브 BMS(6)의 제 2 전송포트(32)는 적층된 슬레이브 BMS(6) 사이를 연결하고 최종적으로 메인 BMS(3)에 연결되도록 할 수 있는데, 이는 각 센서나 슬레이브 BMS가 전송하는 신호에 각 센서나 슬레이브 BMS의 ID 등이 포함되는 네트워크를 구성하면 가능하다. 각 전송포트 간의 연결은 도시하지 않았지만, 상기 설명으로부터 본 실시예에서의 연결관계는 충분히 이해할 수 있을 것이다.
각 외장형 셀 블록의 제 1 전송포트와 슬레이브 BMS를 각각 연결하고, 슬레이브 BMS 역시 메인 BMS와 각각 연결시키는 것도 물론 가능하다.
제 2 양극단자(12)와 제 2 음극단자(22)는 상하방향으로 배치되어 있기 때문에, 랙(2)의 선반에 각각 설치된 동일한 형태의 배터리 모듈(1)을 제 2 연결부재(8)로 직렬 연결하는 작업이 혼동 없이 매우 쉽게 이루어 질 수 있다.
제 2 연결부재는 연결 바, 케이블, 단자를 구비한 케이블 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 전면판 키트의 전면(도 7(a))과 후면(도 7(b))을 나타낸 것이다.
전면판 키트(9)는 제 1 연결 부재(7)와, 제 2 양극단자(12)와 제 2 음극단자(22)와, 제 2, 3 전송포트(32,33)와 슬레이브 BMS 회로기판(6')이 단일체로 조립된 슬레이브 BMS(Battery Management System)를 지칭한다.
전면판 키트(9)의 제 1 연결 부재(7)의 도면부호 7'가 지칭하는 홈을 이용하여 제 1 양/음극 단자(11,21)와의 체결을 이루면 도 4, 도 5에 도시된 조립공정(제 1 양/음극 단자(11,21) 사이에 여러 개의 제 1 연결부재로 연결하는 공정)을 생략할 수 있어, 현장에서의 작업 중 실수를 방지할 수 있고 , 작업시간을 줄일 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 전면판 키트의 전면(도 8(a))과 후면(도 8(b))을를 나타낸 것이다.
도 8은 연결부재 회로기판(7')에 직렬을 이루기 위한 회로를 형성하고, 또한 제 1 양/음극단자(11,21)과 결합될 제 3 양/음극 단자(13,23)을 설치하여 제 1 연결부재를 이룬 것이다.
도 8의 전면판 키트 역시 도 4, 5에 도시된 조립공정을 생략할 수 있고, 또한 제 1 양/음극 단자(11.21)를 조작하여 체결을 이루는 작업 대신 끼워 넣는 형태로 조립공정을 마무리할 수 있게 되어 작업이 보다 간편해지게 된다.
상기와 같이, 본 발명은 외장형 셀 블록으로 배터리 모듈을 조립할 수 있도록 하였기 때문에 작업자 1인이 외장형 셀 블록을 설치/이동/교체할 수 있게 된다. 또한 제 2 양극단자와 제 2 음극단자의 수직 배치 및 전면판 키트에 따라 랙의 선반에 설치시 비숙련 작업자라도 쉽게 설치할 수 있다.
1 : 배터리 모듈 2 : 랙 2-1 : 선반 3 : 메인 BMS
4 : 외장형 셀 블록 5 : 전지 셀 6 : 슬레이브 BMS
6' : 슬레이브 BMS 회로기판 7 : 제 1 연결부재
7' : 연결부재 회로기판 8 : 제 2 연결부재 9 : 전면판 키트
10 : 양극 단자 11 : 제 1 양극단자 12 : 제 2 양극단자
13 : 제 3 양극단자 20 : 음극 단자 21 : 제 1 음극단자
22 : 제 2 음극단자 23 : 제 3 음극단자 30 : 전송 포트
31 : 제 1 전송포트 32 : 제 2 전송포트 33 : 제 3 전송포트
41 : 케이스

Claims (6)

  1. 복수 개의 외장형 셀 블록을 운반하여 태양광 발전설비의 설치 현장에서 전면판과 조립하여 에너지 저장장치로 사용되는 배터리 모듈로서,

    상기 외장형 셀 블록은,
    케이스와,
    상기 케이스 내에 수납되며 직렬로 연결된 복수 개의 전지 셀과,
    상기 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에 접속된 전압 센서와,
    상기 케이스 내 설치되는 온도 센서와,
    상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값을 전달하기 위한 제 1 전송포트와,
    상기 직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결되어 상기 케이스의 전면에 배치되는 제 1 양극단자와 제 1 음극단자를 포함하며, 개당 무게가 40kg이하로 이루어지며;

    상기 전면판은,
    배터리 모듈의 전면을 이루는 판재 형상이며,
    상기 케이스 전면을 향한 판재의 후면에는 상기 외장형 셀 블록들을 직렬로 연결하기 위해 상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자들을 연결하는 복수 개의 제 1 연결 부재와,
    상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받는 제 3 전송포트와,
    슬레이브 BMS회로기판이 배치되며;
    판재의 전면에는,
    상기 외장형 셀 블록들의 최종단자와 연결된 제 1 연결 부재 또는 최종 단자에 각각 극성에 맞춰 연결되는 제 2 양극단자와 제 2 음극단자와,
    외부로 측정결과를 전달하는 제 2 전송포트가 배치되어 있는 전면판을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 양극단자와 제 2 음극단자는 수직으로 배열된 것을 특징으로 하는 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자는 수평으로 배열된 것을 특징으로 하는 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈.
  5. 삭제
  6. 복수 개의 외장형 셀 블록을 운반하여 태양광 발전설비의 설치 현장에서 전면판과 조립하여 이루어지며 에너지 저장장치로 사용되는 배터리 모듈의 설치방법으로서,

    복수의 배터리 모듈을 상하로 배열하여 거치할 수 있는 선반으로 이루어진 랙을 구비하는 단계와;

    케이스와,
    상기 케이스 내에 수납되며 직렬로 연결된 복수 개의 전지 셀과,
    상기 각 전지 셀의 양극 단자 및 음극단자에 접속된 전압 센서와,
    상기 케이스 내 설치되는 온도 센서와,
    상기 온도 센서 및 전압 센서의 측정값을 전달하기 위한 제 1 전송포트와,
    상기 직렬 연결된 전지 셀들의 최종 단자와 각각 연결되어 상기 케이스의 전면에 배치되는 제 1 양극단자와 제 1 음극단자를 포함하며, 개당 무게가 40kg이하인 복수 개의 외장형 셀 블록을 구비하는 단계와;

    배터리 모듈의 전면을 이루는 판재 형상이며,
    상기 케이스 전면을 향한 판재의 후면에는 상기 외장형 셀 블록들을 직렬로 연결하기 위해 상기 제 1 양극단자와 제 1 음극단자들을 연결하는 복수 개의 제 1 연결 부재와,
    상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받는 제 3 전송포트와,
    슬레이브 BMS회로기판이 배치되며;
    판재의 전면에는,
    상기 외장형 셀 블록들의 최종단자와 연결된 제 1 연결 부재 또는 최종 단자에 각각 극성에 맞춰 연결되는 제 2 양극단자와 제 2 음극단자와,
    외부로 측정결과를 전달하는 제 2 전송포트가 배치되어 있는 전면판을 구비하여 이루어지는 전면판을 복수 개 구비하는 단계와;

    상기 랙의 선반에는 하나의 배터리 모듈을 이루기 위해 필요한 외장형 셀 블록들을 운반하여 거치하는 단계와;

    상기 제 1 전송포트로부터 측정값을 전달받기 위해 제 3 전송포트를 연결하고, 상기 전면판 키트의 제 1 연결 부재를 상기 각 외장형 셀 블록의 제 1 양극단자 및 제 1 음극단자와 결합시키는 단계와;

    각 선반의 배터리 모듈의 슬레이브 BMS의 정보를 메인 BMS로 전달하기 위해 제 2 전송포트들을 연결하는 단계와;

    각 선반의 배터리 모듈이 직렬로 연결되도록 각 선반의 제 2 양극단자와 제 2 음극단자를 연결하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈의 설치방법.
KR1020180150493A 2018-11-29 2018-11-29 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법 KR102163423B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180150493A KR102163423B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180150493A KR102163423B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200064398A KR20200064398A (ko) 2020-06-08
KR102163423B1 true KR102163423B1 (ko) 2020-10-07

Family

ID=71089488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180150493A KR102163423B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102163423B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102555498B1 (ko) 2020-05-28 2023-07-12 삼성에스디아이 주식회사 돌입 전류 제한 장치 및 이를 포함하는 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009152135A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Mazda Motor Corp バッテリパック

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101669116B1 (ko) * 2011-12-01 2016-10-26 삼성에스디아이 주식회사 센싱부재가 마련된 배터리 모듈
KR101313073B1 (ko) 2012-03-09 2013-09-30 주식회사 엘지화학 전력 저장 시스템의 배터리 모듈 관리장치
KR101664340B1 (ko) 2015-04-14 2016-10-12 유진레이델 주식회사 에너지저장 컨테이너
KR102236060B1 (ko) * 2017-01-24 2021-04-05 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
KR20180002809U (ko) * 2017-03-22 2018-10-02 엘에스산전 주식회사 수납 케이스

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009152135A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Mazda Motor Corp バッテリパック

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200064398A (ko) 2020-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9018905B2 (en) Battery management apparatus of high voltage battery for hybrid vehicle
CN207117205U (zh) 多串电池组管理***
US8872482B2 (en) Battery pack and active cell balancing battery management system including the same
CN106207025B (zh) 电的能量存储器模块和相应的模块化构造的能量存储器
CN102027628B (zh) 电池组及包含该电池组的主动型单电池平衡电池管理装置
KR102163423B1 (ko) 외장형 셀 블록으로 조립되는 배터리 모듈 및 그 설치방법
CN103645443A (zh) 一种蓄电池测控***
KR101081207B1 (ko) 고전압배터리 시스템의 셀전압 측정 및 셀밸런싱 회로
WO2018048033A1 (ko) 차량용 배터리 모듈의 충전 및 방전 장치
CN109219754A (zh) 用于检测电池组的故障的设备和方法
CN103988385B (zh) 能量存储***平衡装置
CN203733906U (zh) 一种无线智能电池
US20230071601A1 (en) Modular Battery Storage System
KR101299091B1 (ko) 리튬계열 단전지를 사용한 직류 전원 백업 장치
CN208835797U (zh) 电池包及电动设备
WO2022098144A1 (ko) 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템
JP5122699B1 (ja) 電力蓄積システム、および、蓄電モジュールの制御方法
JP2019175560A (ja) 蓄電池装置
KR102229166B1 (ko) 에너지저장시스템의 환경 모니터링 방법 및 장치
KR20190079161A (ko) 웨이트 밸런싱 가능한 산업용 전기차의 중대형 전지팩
US20050077871A1 (en) Apparatus for providing battery power to a telecommunication system
RU130088U1 (ru) Система гарантированного электропитания с аппаратно-программным комплексом для тестирования, тренировки и заряда аккумуляторных батарей
CN206259458U (zh) 智慧电池模块、智慧电池组件及用电设备
CN219066966U (zh) 电池簇液冷检测装置
US20230395886A1 (en) Power supply including thermistors disposed on anode ends of battery cells

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right