KR102515797B1 - 철도 차량용 대용량 축전지 - Google Patents

철도 차량용 대용량 축전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀 어레부 측면을 완전히 감싼 상태에서 모듈 케이스 내에 고정하는 보호 부재를 구비하여 셀 어레이부의 고정 및 보호 기능이 향상된 철도 차량용 대용량 축전지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 철도 차량용 대용량 축전지는, 셀 어레이부가 모듈 케이스 내부에 삽입되며, 충전 및 방전이 이루어지는 다수개의 배터리 모듈; 상기 다수개의 배터리 모듈이 삽입되는 배터리 삽입부; 상기 배터리 삽입부에 설치되며, 상기 배터리 삽입부에 설치되는 다수개의 배터리 모듈의 작동 상태를 제어하는 제어부; 상기 모듈 케이스 내부에 상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 사이에 충진되어 상기 셀 어레이부를 보호하는 보호 부재;를 포함한다.

Description

철도 차량용 대용량 축전지{A LARGE CAPACITY BATTERY FOR TRAIN VEHICLE}
본 발명은 철도 차량용 대용량 축전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 어레부 측면을 완전히 감싼 상태에서 모듈 케이스 내에 고정하는 보호 부재를 구비하여 셀 어레이부의 고정 및 보호 기능이 향상된 철도 차량용 대용량 축전지에 관한 것이다.
일반적으로 전동차에는 전동차를 구동하기 위한 주전원과 주전원으로부터 공급된 전원을 재처리하여 전동차를 구성하는 각 전자장치 등의 부하에 공급하기 위한 보조전원장치가 구비된다.
보조전원장치는 주전원장치에서 공급되는 전원을 직류로 변환하는 변환장치, 변환된 직류전원을 일시 저장해두는 배터리 등으로 구성되며, 배터리는 납 축전지, 니켈-카드뮴전지, 니켈-수소전지, 납-황산전지와 같은 2차 전지가 주로 사용된다.
이러한 종래의 보조전원장치로 사용되는 배터리는 배터리를 이루는 셀 간의 연결선이 외부로 노출되어 감전사고 등의 안전사고가 생길 수 있으며, 전동차가 운행되면서 받는 충격 등으로 인해 작동 상의 오류가 생길 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 진동이 심한 전동차 특성에 대응할 수 있는 배터리 모듈을 안전하게 보호할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 셀 어레부 측면을 완전히 감싼 상태에서 모듈 케이스 내에 고정하는 보호 부재를 구비하여 셀 어레이부의 고정 및 보호 기능이 향상된 철도 차량용 대용량 축전지를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 철도 차량용 대용량 축전지는, 셀 어레이부가 모듈 케이스 내부에 삽입되며, 충전 및 방전이 이루어지는 다수개의 배터리 모듈; 상기 다수개의 배터리 모듈이 삽입되는 배터리 삽입부; 상기 배터리 삽입부에 설치되며, 상기 배터리 삽입부에 설치되는 다수개의 배터리 모듈의 작동 상태를 제어하는 제어부; 상기 모듈 케이스 내부에 상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 사이에 충진되어 상기 셀 어레이부를 보호하는 보호 부재;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 보호 부재는 우레탄 폼으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 보호 부재는, 상기 셀 어레이부를 상기 모듈 케이스 내에 장착한 상태에서, 상기 모듈 케이스와 상기 셀 어레이부 사이의 공간에 상기 셀 어레이부의 상면이 노출되도록 충진되어 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 철도 차량용 대용량 축전지에서, 상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 바닥면 사이에는 상기 셀 어레이부를 지지하는 바닥 완충 부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 철도 차량용 대용량 축전지에는, 상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 사이 공간 상면을 덮는 충진 커버가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 철도 차량용 대용량 축전지에 따르면, 셀 어레이부를 완전하게 감싸는 상태로 모듈 케이스 내부에 충진되는 보호 부재에 의하여 셀 어레이부를 전동차의 진동과 충격에 대하여 완벽하게 보호할 수 있어서 충분한 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 대용량 축전지의 구성을 도시하는 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 도시하는 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 부재의 설치 상태를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 철도 차량용 대용량 축전지(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(100), 배터리 삽입부(200), 제어부(300) 및 보호 부재((400)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 배터리 모듈(100)은 셀 어레이부(110)가 모듈 케이스(120) 내부에 삽입된 구조를 가지며, 충전 및 방전이 이루어지는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 배터리 모듈(100)은 하나의 배터리 삽입부(200) 내에 다수개가 삽입되어 설치되며, 설치되는 다수개의 배터리 모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터(Master) 배터리 모듈과 슬레이브(Slave) 배터리 모듈(100A)로 구분되어 설치될 수도 있다.
다음으로 상기 배터리 삽입부(200)는 상기 다수개의 배터리 모듈(100)이 삽입되어 설치되는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 배터리 삽입부(200)는 본 실시예에 따른 철도 차량용 대용량 축전지(1)의 전체적인 외형을 이루며, 다수개의 배터리 모듈(110)들이 수평 방향으로 배열된 상태에서 설치될 수 있는 구조를 가진다.
구체적으로 상기 배터리 삽입부(200)는 상면이 개방된 직사각형 상자 형태를 가지며, 개방된 상면은 도 1에 도시된 바와 같이, 삽입부 커버(210)에 의하여 차단될 수 있는 구조를 가진다. 상기 삽입부 커버(210)는 상기 배터리 삽입부(200)의 상면에 단단하게 고정되어 설치되고, 상기 삽입부 커버(210)의 중앙 부분은 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 커버(220)에 의하여 개방가능한 구조를 가지는 것이, 내부의 메인트넌스(maintenance) 또는 조작(control)을 위하여 바람직하다.
다음으로 상기 제어부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 삽입부(200)에 설치되며, 상기 배터리 삽입부(200)에 설치되는 다수개의 배터리 모듈(100)의 작동 상태를 제어하는 구성요소이다. 따라서 상기 제어부(300)는 상기 배터리 모듈(100)을 제어할 수 있는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 스위치 어세이(300), 저항(310) 및 릴레이(320)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
다음으로 상기 보호 부재(400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 케이스(120) 내부에 상기 셀 어레이부(110)와 상기 모듈 케이스(120) 사이에 충진되어 상기 셀 어레이부(110)를 보호하는 구성요소이다. 즉, 상기 보호 부재(400)는 상기 셀 어레이부(110)가 상기 모듈 케이스(120) 내부에 설치된 상태에서, 상기 모듈 케이스(120)의 측벽과 상기 셀 어레이부(110) 사이의 공간을 채우도록 설치되어 상기 셀 어레이부(110)가 모듈 케이스(120) 내에서 움직이거나 외부 충격에 의하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다.
본 실시예에서 상기 보호 부재(400)는 우레탄 폼(Urethane Foam)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히, 유동성이 있는 상태에서 상기 우레탄 폼을 상기 셀 어레이부(110)와 모듈 케이스(120) 사이의 공간으로 충진시켜, 상기 우레탄 폼이 상기 셀 어레이부(110)와 상기 모듈 케이스 측벽 사이의 공간을 빈틈없이 완전히 채우도록 설치되는 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 상기 우레탄 폼이 상기 셀 어레이부(110)와 상기 모듈 케이스 측벽 사이의 공간을 완전히 채운 상태에서 경화되면, 상기 셀 어레이부(110)를 상기 우레탄 폼이 완전히 감싼 상태가 되어 상기 셀 어레이부(110)는 효과적으로 고정 및 보호할 수 있는 장점이 있다.
한편 본 실시예에서 상기 보호 부재는 충진시에, 상기 셀 어레이부(110)를 상기 모듈 케이스(120) 내에 장착한 상태에서, 상기 모듈 케이스(120)와 상기 셀 어레이부(110) 사이의 공간에 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 셀 어레이부(110)의 상면(112)이 노출되도록 충진되어 설치되는 것이 바람직하다. 상기 셀 어레이부(110)의 상면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 셀 어레이부(110)의 제어를 위한 인쇄회로기판(112) 및 BMS 모듈(140) 등이 설치되므로 외부에 노출되어야 하기 때문이다.
이때 상기 셀 어레이부(110)의 상면은 노출시키고, 상기 셀 어레이부(110)와 모듈 케이스(120) 사이에는 충분한 압력으로 우레탄 폼이 충진되도록 하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 충진 커버(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 충진 커버(170)는 상기 보호 부재(400)인 우레탄 폼이 채워질 공간을 한정하면서 일정한 압력으로 상기 우레탄 폼이 충진되도록 우레탄 폼을 외부와 차단하는 기능을 수행한다. 따라서 상기 충진 커버(170)에는 충진홀(도면에 미도시)이 형성되어 우레탄 폼 충진이 가능한 구조를 가지는 것이 바람직하다.
그리고 본 실시예에서 상기 셀 어레이부(110)와 상기 모듈 케이스(120) 바닥면 사이에는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 셀 어레이부(110)를 지지하는 바닥 완충 부재(130)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 바닥 완충 부재(130)는 신축성을 가져서, 상기 셀 어레이부(110)가 바닥면으로부터 받는 충격을 흡수한다.
1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 대용량 축전지
100 : 배터리 모듈 200 : 배터리 삽입부
300 : 제어부 400 : 보호 부재
110 : 셀 어레이부 120 : 모듈 케이스

Claims (5)

  1. 셀 어레이부가 모듈 케이스 내부에 삽입되며, 충전 및 방전이 이루어지는 다수개의 배터리 모듈;
    상기 다수개의 배터리 모듈이 삽입되는 배터리 삽입부;
    상기 배터리 삽입부에 설치되며, 상기 배터리 삽입부에 설치되는 다수개의 배터리 모듈의 작동 상태를 제어하는 제어부;
    상기 셀 어레이부를 상기 모듈 케이스 내에 장착한 상태에서 상기 모듈 케이스와 상기 셀 어레이부 사이의 공간에 상기 셀 어레이부의 상면이 노출되도록 상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 사이에 충진되어 상기 셀 어레이부를 보호하는 보호 부재;를 포함하며,
    상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 사이 공간 상면을 덮는 충진 커버가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대용량 축전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호 부재는,
    우레탄 폼으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대용량 축전지.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 셀 어레이부와 상기 모듈 케이스 바닥면 사이에는 상기 셀 어레이부를 지지하는 바닥 완충 부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대용량 축전지.
  5. 삭제
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