JP7301165B2 - バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置 - Google Patents

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８月３０日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１０７３４１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、エネルギーの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パックは、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は、通常、ラックコンテナなどの空間内に備えられ、複数個のバッテリーモジュール及びこのような複数個のバッテリーモジュールを収容するラックケースを含んで構成される。複数個のバッテリーモジュールの前方には冷却のための冷却ファンが設けられ、後方にはモジュールの内部の空気を排出するための空気排出部が設けられる。

このような従来のバッテリーラックの場合、ラックコンテナなどの空間内に設置するとき、バッテリーモジュールの冷却のための空気流路の確保が必須に要求される。冷却ファンの場合、バッテリーモジュールの前方に設けられてラックケースの前方に露出されるため、設置時に作業者などがこれを視覚的に容易に認知してラックケースの前方には所定の空間を確保してバッテリーラックを設置するようになる。

しかし、バッテリーラックの後方の場合、バッテリーモジュールの空気排出部が露出されるが、設置時に作業者などがこれを認知しにくく、バッテリーラックの設置に際し、後方における空間の確保が相対的に容易でないという問題がある。かえって、バッテリーラックの設置時、全体のラックコンテナ内における空間の確保のために、バッテリーラックの後方を壁などの構造物に密着させて設置することが頻繁に起こる。

バッテリーラックの設置時、バッテリーラックの後方側で所定の空間が確保されない場合、バッテリーモジュールの後方の空気排出部による空気排出が円滑に行われず、バッテリーラックの冷却性能が大幅低下するという問題がある。

そこで、バッテリーラックの冷却性能の低下が発生しないようにバッテリーラックの設置時に空気流路を確保することができる方案が求められる。

本発明は、バッテリーラックの設置時、冷却のための空気流路を確保す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、冷却性能の低下を防止す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、本発明は、バッテリーラックであって、少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数個のバッテリーモジュールと、前記複数個のバッテリーモジュールを収容するラックケースと、前記ラックケースの後方に取り付けられ、前記ラックケースの後方で所定の離隔空間を確保するための離隔ブラケットと、を含むことを特徴とする、バッテリーラックを提供する。

前記離隔ブラケットは、前記ラックケースの後方に回動可能に取り付けられ得る。

前記離隔ブラケットは、前記ラックケースの後面の下端に取り付けられ得る。

前記離隔ブラケットは、前記ラックケースの垂直方向において前記ラックケースの後面と平行に配置される第１位置と、前記ラックケースの水平方向において前記ラックケースの後面から所定の長さで突出するように配置される第２位置との間で回動し得る。

前記離隔ブラケットは、前記バッテリーラックの運搬時に前記第１位置に配置され、前記バッテリーラックの設置時に前記第２位置に配置され得る。

前記離隔ブラケットが前記第２位置に配置されるとき、前記ラックケースの後方に前記所定の離隔空間が形成され得る。

前記離隔ブラケットは、前記第１位置から前記第２位置側へ弾性的に回動し得る。

前記複数個のバッテリーモジュールは、前記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前面に設けられ、前記モジュールケース内へ空気をガイドする冷却ファンと、前記冷却ファンによって吸い込んだ空気を排出するために前記モジュールケースに後面に設けられる空気排出部と、を含み得る。

前記空気排出部は、前記所定の離隔空間側へ前記モジュールケースの内部の空気を排出し得る。

なお、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、バッテリーラックの設置時、冷却のための空気流路を確保す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、冷却性能の低下を防止す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側面図である。 図２のバッテリーラックの主要部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。 図１のバッテリーラックの運搬時の様子を説明するための図である。 図１のバッテリーラックの運搬時の様子を説明するための図である。 図１のバッテリーラックの設置時の様子を説明するための図である。 図１のバッテリーラックの冷却時の様子を説明するための図である。 図１のバッテリーラックの冷却時の様子を説明するための図である。 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されて示され得る。

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側面図であり、図３は、図２のバッテリーラックの主要部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、バッテリーモジュール１００、ラックケース２００及び離隔ブラケット３００を含み得る。

上記バッテリーモジュール１００は、複数個が備えられ得る。このような複数個のバッテリーモジュール１００は、後述するラックケース２００に収容され得る。具体的には、上記複数個のバッテリーモジュール１００は、後述するラックケース２００の上下方向に沿って上記ラックケース２００内に積層され得る。

上記複数個のバッテリーモジュール１００は、各々、バッテリーセル１１０、モジュールケース１３０、冷却ファン１５０及び空気排出部１７０を含み得る。

上記バッテリーセル１１０は、少なくとも一つまたはそれ以上の複数個が備えられ得る。以下、本実施例では、上記バッテリーセル１１０が複数個で備えられることに限定して説明する。

上記複数個のバッテリーセル１１０は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角形二次電池及び円筒型二次電池の少なくとも一つとして設けられ得る。以下、本実施例では、上記複数個のバッテリーセル１１０がパウチ型二次電池である場合に限定して説明する。

上記モジュールケース１３０は、上記複数個のバッテリーセル１１０を内部に収容し得る。これによって、上記モジュールケース１３０には、上記複数個のバッテリーセル１１０を収容するための収容空間が設けられ得る。

上記冷却ファン１５０は、上記モジュールケース１３０の前方において、上記モジュールケース１３０の前面に設けられ得る。このような冷却ファン１５０は、上記複数個のバッテリーセル１１０の冷却のために上記モジュールケース１３０の内部へ空気をガイドすることができる。

上記空気排出部１７０は、上記モジュールケース１３０の後方で、上記モジュールケース１３０の後面に設けられ得る。このような空気排出部１７０は、上記冷却ファン１５０によって上記モジュールケース１３０の内部に吸い込んだ空気を上記モジュールケース１３０外へ排出し得る。具体的には、上記空気排出部１７０は、後述する所定の離隔空間ｄ側へ上記モジュールケース１３０の内部の空気を排出することができる。

上記ラックケース２００は、上記複数個のバッテリーモジュール１００を収容することができる。具体的には、上記ラックケース２００は、上記複数個のバッテリーモジュール１００を上記ラックケース２００の上下方向に沿って積層されるように収容し得る。上記ラックケース２００に上記複数個のバッテリーモジュール１００が装着されると、上記ラックケース２００の前方には、上記バッテリーモジュール１００の上記冷却ファン１５０が配置され、上記ラックケース２００の後方には、上記バッテリーモジュール１００の上記空気排出部１７０が配置され得る。

上記離隔ブラケット３００は、上記ラックケース２００の後方に取り付けられ、上記バッテリーラック１０の設置時、上記ラックケース２００の後方で所定の離隔空間ｄを確保できるようにガイドし得る。ここで、上記離隔空間ｄは、空気流路の確保のために少なくとも６０ｍｍが望ましく、上記離隔ブラケット３００は、少なくとも前述した離隔空間ｄの長さが確保できるように形成され得る。

上記離隔ブラケット３００は、上記ラックケース２００の後方に回動可能に取り付けられ得る。具体的には、上記離隔ブラケット３００は、上記ラックケース２００の後面の下端に設けられ、上記ラックケース２００の後面の下端で回動可能に取り付けられ得る。

上記離隔ブラケット３００の回動範囲について見ると、上記離隔ブラケット３００は、上記ラックケース２００の垂直方向、即ち、上記ラックケース２００の上下方向において上記ラックケース２００の後面と平行に配置される第１位置と、上記ラックケース２００の水平方向において上記ラックケース２００の後面から所定の長さで突出するように配置される第２位置との間で回動し得る。

ここで、上記離隔ブラケット３００は、上記第１位置から上記第２位置側へ弾性的に回動できる。一方、上記第２位置で、上記離隔ブラケット３００は、下方へ所定の角度で傾くように配置され、端部が地面Ｇや壁Ｗなどの構造物に接触し得る。

上記離隔ブラケット３００は、上記バッテリーラック１０の運搬時、上記第１位置に配置され、上記バッテリーラック１０の設置時、上記第２位置に配置され得る。上記離隔ブラケット３００を上記第２位置に配置するとき、上記ラックケース２００の後方には、上記所定の離隔空間ｄが形成され得る。

以下、このような上記離隔ブラケット３００についてより具体的に説明する。

上記離隔ブラケット３００は、ブラケットプレート３１０及びブラケットヒンジ３３０を含み得る。

上記ブラケットプレート３１０は、ほぼ四角形であって、上記ラックケース２００の幅方向に沿って所定の長さで形成され得る。このような上記ブラケットプレート３１０は、上記第１位置と上記第２位置との間で回動可能に上記ラックケース２００と連結され得る。

上記ブラケットプレート３１０は、金属材質からなり得る。一方、上記ラックケース２００の後面には、上記離隔ブラケット３００を上記第１位置に配置するとき、上記離隔ブラケット３００のより安定的な固定のために、上記ブラケットプレート３１０と磁性接触する磁石部材が備えられ得る。

上記ブラケットヒンジ３３０は、上記ブラケットプレート３１０と上記ラックケース２００に結合し、上記ラックケース２００の後面の下端に取り付けられ得る。上記ブラケットヒンジ３３０を用いて、作業者などは、上記ブラケットプレート３１０を回動可能に操作することができる。一方、上記ブラケットヒンジ３３０には、上記ブラケットプレート３１０が弾性的に回動するように弾性力を提供する弾性部材が備えられ得る。

図４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と類似であるため、前述した実施例と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、以下、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

図４を参照すると、上記バッテリーラック２０は、バッテリーモジュール１００、ラックケース２００、離隔ブラケット３００及びブラケット制御ユニット４００を含み得る。

上記バッテリーモジュール１００、上記ラックケース２００及び上記離隔ブラケット３００は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるため、以下、重複する説明を省略する。

上記ブラケット制御ユニット４００は、上記ラックケース２００内に備えられ、上記離隔ブラケット３００と電気的に接続し得る。このようなブラケット制御ユニット４００は、上記離隔ブラケット３００の回動動作を制御し得る。例えば、上記ブラケット制御ユニット４００は、上記地面Ｇ（図１参照）から上記バッテリーラック２０の上記ラックケース２００が離隔するとき、上記離隔ブラケット３００を上記第１位置に配置されるように回動させ得、上記地面Ｇに上記バッテリーラック２０の上記ラックケース２００が接触するとき、上記離隔ブラケット３００を上記第２位置に配置されるように回動させ得る。

そのために、上記ブラケット制御ユニット４００には、上記離隔ブラケット３００の駆動のための駆動モーター、上記地面Ｇへの上記ラックケース２００の接触有無を感知するための感知センサー、及びこれらの駆動モーターと感知センサーなどを制御するための制御ボードなどが備えられ得る。

このように、本実施例による上記バッテリーラック２０は、上記ブラケット制御ユニット４００によって、上記離隔ブラケット３００の回動動作を使用者の受動操作ではなく電気的な自動操作によって行うことができる。

図５及び図６は、図１のバッテリーラックの運搬時の様子を説明するための図であり、図７は、図１のバッテリーラックの設置時の様子を説明するための図である。

図５及び図６を参照すると、上記バッテリーラック１０の設置のための運搬時、作業者などは、上記バッテリーラック１０を持って設置場所まで移動し得る。このようなバッテリーラック１０の運搬時、上記ラックケース２００は、上記地面Ｇから所定の距離で離隔し得る。

一方、上記バッテリーラック１０の運搬時、上記離隔ブラケット３００は、上記第１位置に配置された状態で、上記ラックケース２００の後面に配置され得る。本実施例の場合、上記離隔ブラケット３００が上記ラックケース２００に共に取り付けられた状態で上記バッテリーラック１０を運搬するため、上記ラックケース２００の設置のための固定時、別のアンカー部材などを用いて後ほど固定する従来よりも作業の便宜性が大幅向上できる。

また、本実施例の場合、上記第１位置から、上記離隔ブラケット３００が上記ラックケース２００の垂直方向と平行な方向へ上記ラックケース２００の後面に密着して配置されるため、上記離隔ブラケット３００による上記バッテリーラック１０のサイズ増加を最小化することができ、上記バッテリーラック１０の包装体積を減らすことができ、運送料などの費用の増加を最小化することができると共に、上記バッテリーラック１０の運送のための包装作業などの作業効率も高めることができる。

図７を参照すると、上記バッテリーラック１０の運搬が完了した後の上記バッテリーラック１０の設置に際し、上記作業者などは、上記離隔ブラケット３００を上記第２位置へ回動させ、上記バッテリーラック１０が設けられる空間の壁Ｗなどの構造物から上記バッテリーラック１０を所定の距離で離隔させることができる。

一方、上記第２位置側への上記離隔ブラケット３００の配置は、前述した実施例の上記バッテリーラック２０（図４参照）のように、上記ブラケット制御ユニット４００によって、上記ラックケース２００の地面Ｇ接触時に自動に行われることも可能である。

このような離隔ブラケット３００の上記第２位置への配置によって、上記バッテリーラック１０の後方には上記所定の離隔空間ｄが形成され得る。本実施例の場合、このような離隔ブラケット３００の上記第２位置への配置によって、上記離隔空間ｄをより簡便に確保することができ、上記バッテリーラック１０の設置時、上記バッテリーラック１０の冷却のための空気流路をより容易かつ簡便に確保することができる。

もし、従来のような別のアンカー部材などを用いた設置の場合、上記作業者などのミスなどで上記アンカー部材の紛失や上記アンカー部材の設置を排除した状態で設置作業が行うことがあり、この場合、上記バッテリーラック１０の後面を上記壁Ｗなどの構造物に密着させてしまうことが発生する恐れが大きい。一般的に、作業者などは、上記バッテリーラック１０の後面を上記壁Ｗのような構造物に密着させることがより構造的に安定的であると考えるためである。また、従来のような別のアンカー部材による設置の場合、アンカー部材の特性上、設置環境によって使用できない場合が頻繁に発生するという問題がある。

本実施例の場合、上記離隔ブラケット３００を用いて、上記バッテリーラック１０、２０の設置時、上記作業者などの受動操作による回動、または、上記ラックケース２００の地面Ｇへの配置時に自動的に行われる回動によって上記離隔ブラケット３００をより簡便に上記第２位置に配置することができ、上記バッテリーラック１０、２０の設置時、上記バッテリーラック１０、２０の後方で上記所定の離隔空間ｄを容易かつ簡便に、また強制的に確保することができる。

図８及び図９は、図１のバッテリーラックの冷却時の様子を説明するための図である。

図８及び図９を参照すると、上記バッテリーラック１０の上記バッテリーモジュール１００の冷却のために、上記バッテリーモジュール１００の前方に備えられる上記冷却ファン１５０によって上記バッテリーモジュール１００の内部へ空気が流入できる。

上記バッテリーモジュール１００の内部に流入された空気は、上記バッテリーモジュール１００の内部を冷却し得、その後、上記バッテリーモジュール１００の後方に設けられる上記空気排出部１７０を通して上記バッテリーモジュール１００の外へ排出され得る。

本実施例の場合、上記バッテリーラック１０が設置されると、上記離隔ブラケット３００によって上記バッテリーラック１０の後方に上記離隔空間ｄが形成され、上記空気流路が確保できる。図示していないが、前述した実施例の上記バッテリーラック２０（図４参照）にも同様に空気流路が確保される。

これによって、本実施例では、上記バッテリーラック１０の後方と上記壁Ｗなどの構造物との間における上記離隔空間ｄによって形成された上記空気流路を通して、上記複数個のバッテリーモジュール１００の上記空気排出部１７０から上記バッテリーモジュール１００の外へより円滑かつ効果的に空気が排出できる。

したがって、本実施例による上記バッテリーラック１０、２０は、上記バッテリーラック１０、２０の設置時、冷却性能の確保のための空気流路を確保することができるため、上記バッテリーラック１０、２０の冷却性能の低下を防止し、上記バッテリーラック１０、２０の冷却性能の効率を高めることができる。

図１０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１０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ることができる。このような電力貯蔵装置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を含むことから、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を提供することができる。

以上のような多様な実施例によって、バッテリーラック１０、２０の設置時、冷却のための空気流路を確保す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、冷却性能の低下を防止す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。

以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。

１ 電力貯蔵装置
１０、２０ バッテリーラック
５０ ラックコンテナ
１００ バッテリーモジュール
１１０ バッテリーセル
１３０ モジュールケース
１５０ 冷却ファン
１７０ 空気排出部
２００ ラックケース
３００ 離隔ブラケット
３１０ ブラケットプレート
３３０ ブラケットヒンジ
４００ ブラケット制御ユニット

Claims (10)

1. バッテリーラックであって、
   少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数個のバッテリーモジュールと、
   前記複数個のバッテリーモジュールを収容するラックケースと、
   前記ラックケースの後方に取り付けられ、前記ラックケースの後方で所定の離隔空間を確保するための離隔ブラケットと、を含み、
   前記離隔ブラケットは、前記ラックケースの後方で前記所定の離隔空間を形成しないように配置される第１位置と、前記ラックケースの水平方向において前記ラックケースの後面から所定の長さで突出することによって前記ラックケースの後方で前記所定の離隔空間を形成するように配置される第２位置との間で移動可能であることを特徴とする、バッテリーラック。
2. バッテリーラックであって、
   少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数個のバッテリーモジュールと、
   前記複数個のバッテリーモジュールを収容するラックケースと、
   前記ラックケースの後方に取り付けられ、前記ラックケースの後方で所定の離隔空間を確保するための離隔ブラケットと、を含み、
   前記離隔ブラケットが、前記ラックケースの後方に回動可能に取り付けられることを特徴とする、バッテリーラック。
3. 前記離隔ブラケットが、前記ラックケースの後面の下端に取り付けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリーラック。
4. 前記離隔ブラケットが、前記ラックケースの垂直方向において前記ラックケースの後面と平行に配置される第１位置と、前記ラックケースの水平方向において前記ラックケースの後面から所定の長さで突出するように配置される第２位置との間で回動す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。
5. 前記離隔ブラケットが、前記バッテリーラックの運搬時に前記第１位置に配置され、前記バッテリーラックの設置時に前記第２位置に配置され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. 前記離隔ブラケットが前記第２位置に配置されるとき、前記ラックケースの後方に前記所定の離隔空間が形成されることを特徴とする、請求項４又は５に記載のバッテリーラック。
7. 前記離隔ブラケットが、前記第１位置から前記第２位置側へ弾性的に回動することを特徴とする、請求項４～６のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
8. 前記複数個のバッテリーモジュールが、
   前記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前面に設けられ、前記モジュールケース内へ空気をガイドする冷却ファンと、
   前記冷却ファンによって吸い込んだ空気を排出するために前記モジュールケースに後面に設けられる空気排出部と、を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
9. 前記空気排出部が、前記所定の離隔空間側へ前記モジュールケースの内部の空気を排出することを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーラック。
10. 請求項１～９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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