KR101305215B1

KR101305215B1 - 삽입 방식의 전지모듈을 포함하는 전지팩

Info

Publication number: KR101305215B1
Application number: KR1020110001182A
Authority: KR
Inventors: 박미정
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2013-09-12
Also published as: KR20120079858A

Abstract

본 발명은 전지셀 또는 단위모듈로 이루어진 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층된 구조의 단위셀 배열체를 육면체 형상의 모듈 케이스에 장착하고 있고, 상기 단위셀들의 검출 온도 또는 전압을 제어부로 송부하기 위한 접속부가 모듈 케이스의 후면에 장착되어 있는 전지모듈들(battery modules); 및 상기 전지모듈들이 삽입 방식으로 각각 장착될 수 있는 구획들을 가진 격자 구조로 이루어져 있으며, 삽입 장착 과정에서 전지모듈의 접속부가 결합될 수 있는 내부 커넥터가 후면 벽의 전방에 형성되어 있고, 상기 내부 커넥터와 전기적 연결된 상태로 후면 벽의 후방에 형성되어 있는 외부 커넥터를 포함하고 있는 랙(rack); 으로 구성된 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

삽입 방식의 전지모듈을 포함하는 전지팩 {Battery Pack Having Insert Type Battery Module}

본 발명은 신규한 구조의 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀 또는 단위모듈로 이루어진 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층된 구조의 단위셀 배열체를 육면체 형상의 모듈 케이스에 장착하고 있고, 상기 단위셀들의 검출 온도 또는 전압을 제어부로 송부하기 위한 접속부가 모듈 케이스의 후면에 장착되어 있는 전지모듈들; 및 상기 전지모듈들이 삽입 방식으로 각각 장착될 수 있는 구획들을 가진 격자 구조로 이루어져 있으며, 삽입 장착 과정에서 전지모듈의 접속부가 결합될 수 있는 내부 커넥터가 후면 벽의 전방에 형성되어 있고, 상기 내부 커넥터와 전기적 연결된 상태로 후면 벽의 후방에 형성되어 있는 외부 커넥터를 포함하고 있는 랙;으로 구성된 구조의 전지팩에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원과, 유휴 전력을 저장하여 필요한 시점에 사용하는 전력 저장장치의 단위셀로도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 전력 저장장치, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩이 사용된다.

중대형 전지팩은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지팩의 전지셀로서 주로 사용되고 있다.

특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.

중대형 전지팩이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 전지셀들을 직렬 및 병렬 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.

이와 관련하여, 고전압 고전류의 전력 저장용 전지팩을 구성하기 위해, 여러 개의 전지모듈들을 층별로 적층하는 구조가 일반적으로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 전지모듈들은 각 층별로 기계적 체결을 위해, 별도의 도구를 이용하여 고정 구조를 형성하여야 하므로, 그 과정이 매우 복잡하고, 공정 시간이 길어지는 문제점이 있다.

한편, 전지모듈은 다수의 전지셀들이 조합된 구조로 이루어져 있으므로, 일부 전지셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 전지모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이를 검출하여 제어하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 시간 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있는 바, 이러한 검출수단의 장착 내지 연결은 전지모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하고 이를 위한 다수의 배선으로 인해 단락 및 작업자의 감전의 위험성도 존재한다.

구체적으로, 전력 저장용 전지팩에서는 검출수단이 장착되어 있는 전지모듈들을 형성하고, 각각의 전지모듈에 별도의 고전압 와이어 하네스를 연결하여 전지팩의 전기적인 연결을 이룬다.

그러나, 전지셀 불량 등의 이유로 전지모듈을 교체해야 할 경우, 전력 저장용 전지팩은 고전압 및 고전류 사양이므로, 전류를 차단하더라도 잔류 전류에 의한 위험성이 존재하며, 전지모듈의 교체에 큰 어려움이 있다.

따라서, 전지모듈의 장착이 용이하고 전지모듈의 교체 시 안전성이 향상된 특정 구조의 전지팩이 매우 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지모듈들을 랙에 삽입방식으로 장착함으로써 소망하는 전력 용량에 따라 가변적으로 전지팩을 구성하고 유지 보수성이 향상된 전지팩 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전지모듈들을 랙에 삽입하는 공정만으로 전기적 연결 구조를 안전하게 구현하는 전지팩 구조를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,

전지셀 또는 단위모듈로 이루어진 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층된 구조의 단위셀 배열체를 육면체 형상의 모듈 케이스에 장착하고 있고, 상기 단위셀들의 검출 온도 또는 전압을 제어부로 송부하기 위한 접속부가 모듈 케이스의 후면에 장착되어 있는 전지모듈들(battery modules); 및

상기 전지모듈들이 삽입 방식으로 각각 장착될 수 있는 구획들을 가진 격자 구조로 이루어져 있으며, 삽입 장착 과정에서 전지모듈의 접속부가 결합될 수 있는 내부 커넥터가 후면 벽의 전방에 형성되어 있고, 상기 내부 커넥터와 전기적 연결된 상태로 후면 벽의 후방에 형성되어 있는 외부 커넥터를 포함하고 있는 랙(rack);

으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 전지팩은 상기 전지모듈을 랙에 삽입하는 것만으로도, 전지모듈의 접속부가 랙의 내부 커넥터에 자동으로 결합되면서 외부 커넥터로 연결되므로, 외부로부터 전지모듈의 검출 온도 또는 전압을 검출하기 위한 전기적 연결 구조를 용이하게 구현할 수 있다.

본 발명에서는 온도 또는 전압의 검출 정보를 제어부로 송부하는 수단으로서, 전지모듈의 접속부와 랙의 내부 커넥터를 정의하고 있는 바, 상기 용어의 표현들에도 불구하고, 이들의 형상은 검출 정보의 전달을 위해 접속부와 커넥터가 결합되는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 접속부가 돌출 구조의 수(male) 체결 구조를 가지고 그에 대응하여 내부 커넥터가 만입 구조의 암(female) 체결 구조를 가지는 조합과, 접속부가 만입 구조의 암 체결 구조를 가지고 그에 대응하여 내부 커넥터가 돌출 구조의 수 체결 구조를 가지는 조합이 모두 가능하다. 따라서, 이들 형상들은 용어의 표현에 관계없이 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 랙의 내부 커넥터와 외부 커넥터는 일체형 구조일 수도 있고, 상호 조립 방식의 구조일 수도 있다. 후자의 예로서, 내부 커넥터는 돌출 구조로 형성되어 있고, 외부 커넥터는 관통 구조로 형성되어 있어서, 상호 암수 체결구조로 결합될 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 랙의 후면 벽에는, 전지모듈의 삽입 장착 과정에서, 전지모듈의 접속부가 내부 커넥터에 결합하는 과정을 완충할 수 있는 장착 가이드 부재가 추가로 포함되어 있어서, 상기 접속부와 내부 커넥터의 결합시 충격을 완화하면서 안정적인 결합이 가능할 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 장착 가이드 부재는 후면 벽에 결합되어 있는 본체와, 상기 본체로부터 전지모듈 방향으로 돌출되어 있는 압축 스프링을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 압축 스프링은 전지모듈이 랙에 삽입될 때의 충격을 완충함으로써, 내부 커넥터와 접속부가 안전하게 결합되는 것을 돕는다.

또한, 전지팩의 불량 등의 이유로 급작스러운 전력공급의 중단 및 단선이 행해지는 경우, 서서히 삽입되는 상기 압축 스프링에 의해, 제어부의 회로에 영향을 주는 것을 미연에 방지할 수 있다.

상기 장착 가이드 부재는 전지모듈의 접속부가 내부 커넥터에 결합하는 과정을 완충할 수 있는 위치라면 특별히 한정하는 것은 아니며, 바람직하게는, 장착 가이드 부재들이 내부 커넥터의 양측에 각각 장착되어 있는 구조일 수 있다.

상기 외부 커넥터에는 전지팩의 작동을 제어하는 제어부에 연결되는 와이어 하니스가 결합되어 있을 수 있다.

상기 구조에서, 외부 커넥터는 와이어 하니스의 결합을 용이하게 할 수 있도록 후면 벽으로부터 돌출되어 있을 수 있다.

한편, 상기 제어부는 바람직하게는 전지모듈들의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS (Battery management System)일 수 있다.

본 발명의 전지팩에서, 랙은 전지모듈들이 삽입 방식으로 장착될 수 있는 구획들을 종방향(높이방향)으로 1열 또는 그 이상 가진 격자 구조로 이루어져 있으며, 바람직하게는, 횡방향(폭방향)으로도 둘 이상의 전지모듈들이 삽입방식으로 장착되는 구조를 가질 수 있다.

상기 삽입방식은, 예를 들어, 전지모듈의 하부에 슬라이딩 홈 또는 돌기가 형성되어 있고, 랙에서 전지모듈의 하부에 대응하는 면에 슬라이딩 돌기 또는 홈이 형성되어 있는 구조에 의해 달성될 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 랙은,

(a) 랙의 하단을 형성하는 베이스 플레이트;

(b) 상기 베이스 플레이트의 사각 모서리로부터 각각 상향 연장되어 있는 한 쌍의 좌측 수직 프레임들과 한 쌍의 우측 수직 프레임들;

(c) 구획을 형성하는 높이 단위로, 상기 좌측 수직 프레임들을 연결하는 좌측 수평 프레임들과, 상기 우측 수직 프레임들을 연결하는 우측 수평 프레임들; 및

(d) 동일 구획에서 좌측 수평 프레임과 우측 수평 프레임을 연결하여 구획에 장착되는 전지모듈들을 지지하는 구획 프레임들;

을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 랙은 전지모듈들을 하나씩 삽입하거나, 또는 전지모듈들을 구획별로 동시에 삽입할 수 있다. 또한, 각각의 전지모듈 별로 냉각을 수행하거나, 또는 전지모듈들을 2개 이상 조합하여 층별 냉각이 가능한 구조로 확장할 수도 있다.

참고로, 본 명세서에서 방향들은, 전지팩의 정면(도 6의 A)에서 전지팩을 투시한 상태를 기준으로, '전', '후', '좌', '우', '상', '하' 등으로 설정하여 표현한다.

하나의 예에서, 상기 좌측 수직 프레임들과 우측 수직 프레임들 사이에는 각각 측벽이 장착되어 있어서, 전지모듈들이 랙의 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또 다른 예에서, 상기 구획 프레임은 전방의 좌측 수평 프레임과 전방의 우측 수평 프레임을 연결하는 전방 프레임, 및 후방의 좌측 수평 프레임과 후방의 우측 수평 프레임을 연결하는 후방 프레임으로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 구획의 높이는 전지모듈의 높이와 일치하는 크기를 가지고 있어서, 전체적인 전지팩의 크기를 콤팩트하게 구성할 수 있다.

한편, 상기 후면 벽의 외면에는 전기절연성 커버가 추가로 장착되어 있을 수 있어서, 전지팩의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 전지셀은 한정된 공간에서 높은 적층률을 제공할 수 있도록 바람직하게는 판상형 전지셀이며, 예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀일 수 있다.

구체적으로는, 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 파우치형 전지셀로서, 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 전지셀은 일반적으로 파우치형의 전지케이스로 이루어져 있으며, 상기 전지케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층; 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층; 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다.

상기 전지셀은 전지모듈 및 전지팩의 구성시 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 이차전지이면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 체적당 에너지 저장량이 크고 소형화하기 쉬운 리튬 이차전지일 수 있다.

바람직하게는, 상기 전지셀의 양극단자와 음극단자는 전지셀의 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있는 구조일 수 있다.

상기 전지팩은 바람직하게는 전력 저장장치의 전원으로 사용될 수 있으며, 상기 전력 저장장치는 예를 들어 전철 차량에 탑재되는 전력 저장 장치, 전철 분야의 지상 설치용 전력 저장 장치, 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차의 충전 장치, 무정전 전원장치, 스마트 그리드 시스템의 전력 저장 장치 등을 들 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 고전압 및 고전류를 필요로 하는 전력 저장 장치 분야에서 전지모듈을 랙에 삽입할 때, 전지모듈의 접속부가 랙의 커넥터에 결합되는 방식으로 연결됨으로써, 전지모듈의 결합 및 교체가 용이하여 조립 공정성이 향상될 수 있다.

도 1은 단위모듈을 구성하는 전지셀의 사시도이다;
도 2는 도 1의 분해 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도이다;
도 4는 도 3의 전지모듈을 나타내는 사시도이다;
도 5는 도 4의 일부 부위를 확대한 모식도이다;
도 6은 도 1의 전지팩의 전면 사시도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 단위모듈을 구성하는 하나의 예시적인 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 분해 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지셀(200)은, 파우치형 전지케이스(100) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체가 그것의 양극 및 음극 탭들(220, 230)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극단자(222, 232)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.

전지케이스(100)는 전극조립체(210)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(142)를 포함하는 케이스 본체(140)와 그러한 본체(140)에 일체로서 연결되어 있는 덮개(150)로 이루어져 있다.

스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(210)는 다수의 양극 탭들(220)과 다수의 음극 탭들(230)이 각각 융착되어 전극단자(222, 232)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 덮개 (150)가 열융착기에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(222, 232) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(222, 232)와 전지케이스(100)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(222, 232)의 상하면에 절연필름(240)이 부착된다.

케이스 본체(140)와 덮개(150)는 외측 수지층(110), 차단성 금속층(120) 및 내측 수지층(130)으로 구성되어 있고, 내측 수지층(130)은 케이스 본체(140)의 외면과 덮개(150)의 외면에 가해지는 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있게 된다.

전해액이 함침된 전극조립체(210)를 수납부(142)에 안착한 상태에서 케이스 본체(140)의 잉여부(144)와 덮개(150)의 접촉부위를 열융착시키면 실링부가 형성된다.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전지모듈을 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 도 4의 일부 부위를 확대한 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전지팩(900)은 12개의 전지모듈들(600)이 4층 구조로 이루어진 랙(700)에 삽입 장착된 구조로 이루어져 있다.

전지모듈들(600)은 단위모듈로 이루어진 단위셀(도시하지 않음) 8개가 측면으로 배열된 구조의 단위셀 배열체(560)가 모듈 케이스(500) 내에 장착되어 있는 구조를 가진다.

또한, 단위셀들의 검출 온도 또는 전압을 BMS(810)로 송부하기 위한 접속부(도시하지 않음)가 모듈 케이스(500)의 후면에 장착되어 있다. 참고로, 도면에서는 접속부가 내부 커넥터(520)에 삽입 결합된 상태라서 별도로 표현되어 있지 않다.

랙(700)은 전지모듈들(600)이 삽입 방식으로 각각 장착될 수 있는 구획들을 높이방향으로 각각 4열을 가진 격자 구조로 이루어져 있다.

또한, 랙(700)의 후면 벽(790)에는 내부 커넥터(520), 외부 커넥터(530) 및 장착 가이드 부재(540)가 형성되어 있다.

후면 벽(790)의 전방에는 전지모듈의 접속부가 결합될 수 있는 내부 커넥터(520)가 돌출 구조로 형성되어 있고, 후면 벽(790)의 후방에 내부 커넥터(520)와 전기적으로 연결되는 외부 커넥터(530)가 관통 구조로 장착되어 있다. 따라서, 전지모듈(600)이 랙(700)에 삽입될 때 전지모듈의 접속부와 랙(700)의 내부 커넥터(520)가 결합되면서 접속이 이루어지므로, 조립이 용이하다. 반대로, 전지모듈(600)이 랙(700)으로부터 이탈될 때, 전지모듈의 접속부와 랙(700)의 내부 커넥터(520)가 분리되면서 단전이 이루어지므로, 정비 등을 목적으로 전지모듈(600)을 분리할 때 안전성을 담보할 수 있다.

장착 가이드 부재(540)는 후면 벽에 결합되어 있는 본체(541)와, 본체(541)로부터 전지모듈(600) 방향으로 돌출되어 있는 압축 스프링(542)을 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 내부 커넥터(520)의 양측에 각각 장착되어 있다.

따라서, 전지모듈(600)의 삽입 장착 과정에서, 전지모듈의 접속부가 내부 커넥터(520)에 결합하는 과정을 완충하는 작용을 한다. 이러한 완충 작용은 전지모듈의 접속부와 내부 커넥터(520)의 급격한 결합시 또는 단선시 BMS(810)에 촉발될 수 있는 전기적 충격을 방지하는 특별한 효과를 제공한다.

외부 커넥터(530)에는 전지팩(900)의 작동을 제어하는 BMS(810)에 연결되는 와이어 하니스(550)가 결합되어 있으며, 와이어 하니스(550)의 결합을 용이하게 하기 위해 후면 벽(790)으로부터 돌출되어 있다.

한편, 후면 벽(790)의 외면에는 전기절연성 커버(800)가 추가로 장착된다.

도 6에는 도 1 전지팩의 전면을 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 6을 도 1과 함께 참조하면, 전지팩(900)은 3개의 전지모듈들(600)이 4층 구조로 이루어진 랙(700)에 삽입 장착된 구조로 이루어져 있다.

랙(700)은 랙(700)의 하단을 형성하는 1개의 베이스 플레이트(710), 한 쌍의 좌측 수직 프레임들(730)과 우측 수직 프레임들(720), 4개의 좌측 수평 프레임들(750)과 우측 수평 프레임들(740), 4쌍의 구획 프레임들(760), 및 한 쌍의 측벽들(770)로 이루어져 있다.

좌측 수직 프레임들(730)과 우측 수직 프레임들(720)은 베이스 플레이트(710)의 사각 모서리로부터 각각 상향 연장되어 있고, 좌측 수평 프레임들(750)과 우측 수평 프레임들(740)은 구획을 형성하는 높이(H) 단위로 각각 좌측 수직 프레임들(730)과 우측 수직 프레임들(720)을 연결하고 있다.

또한, 구획 프레임들(760)은 동일 구획에서 좌측 수평 프레임(750)과 우측 수평 프레임(740)을 연결하여 구획에 장착되는 전지모듈들(600)을 지지하고, 측벽(770)이 좌측 수직 프레임들(730)과 우측 수직 프레임들(720) 사이에 각각 장착되어 있다.

구획 프레임(760)은 전방의 좌측 수평 프레임(750)과 전방의 우측 수평 프레임(740)을 연결하는 전방 프레임(764), 및 후방의 좌측 수평 프레임(750)과 후방의 우측 수평 프레임(740)을 연결하는 후방 프레임(762)으로 이루어져 있고, 구획의 높이(H)는 전지모듈(600)의 높이(h)와 일치하는 크기로 형성되어 있다. 또한, 전지팩(900)의 최상단에는 제어부재인 BMS(810)가 장착되어 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims

전지셀 또는 단위모듈로 이루어진 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층된 구조의 단위셀 배열체를 육면체 형상의 모듈 케이스에 장착하고 있고, 상기 단위셀들의 검출 온도 또는 전압을 제어부로 송부하기 위한 접속부가 모듈 케이스의 후면에 장착되어 있는 전지모듈들(battery modules); 및
상기 전지모듈들이 삽입 방식으로 각각 장착될 수 있는 구획들을 가진 격자 구조로 이루어져 있으며, 삽입 장착 과정에서 전지모듈의 접속부가 결합될 수 있는 내부 커넥터가 후면 벽의 전방에 형성되어 있고, 상기 내부 커넥터와 전기적 연결된 상태로 후면 벽의 후방에 형성되어 있는 외부 커넥터를 포함하고 있는 랙(rack);
으로 구성되어 있고,
상기 랙의 후면 벽에는, 전지모듈의 삽입 장착 과정에서, 전지모듈의 접속부가 내부 커넥터에 결합하는 과정을 완충할 수 있는 장착 가이드 부재가 추가로 포함되어 있으며,
상기 장착 가이드 부재는 후면 벽에 결합되어 있는 본체와, 상기 본체로부터 전지모듈 방향으로 돌출되어 있는 압축 스프링을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
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제 1 항에 있어서, 상기 장착 가이드 부재는 내부 커넥터의 양측에 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 외부 커넥터에는 전지팩의 작동을 제어하는 제어부에 연결되는 와이어 하니스가 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 5 항에 있어서, 상기 외부 커넥터는 와이어 하니스의 결합을 용이하게 하기 위해 후면 벽으로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 전지모듈들의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS (Battery management System)인 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 랙의 구획에는 (i) 종방향(높이방향)으로 1열 이상의 전지모듈들, 또는 (ii) 횡방향(폭방향)으로 둘 이상의 전지모듈들, 또는 (iii) 종방향(높이방향)으로 1열 이상의 전지모듈들 및 횡방향(폭방향)으로 둘 이상의 전지모듈들이 장착되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 랙은,
(a) 랙의 하단을 형성하는 베이스 플레이트;
(b) 상기 베이스 플레이트의 사각 모서리로부터 각각 상향 연장되어 있는 한 쌍의 좌측 수직 프레임들과 한 쌍의 우측 수직 프레임들;
(c) 구획을 형성하는 높이 단위로, 상기 좌측 수직 프레임들을 연결하는 좌측 수평 프레임들과, 상기 우측 수직 프레임들을 연결하는 우측 수평 프레임들; 및
(d) 동일 구획에서 좌측 수평 프레임과 우측 수평 프레임을 연결하여 구획에 장착되는 전지모듈들을 지지하는 구획 프레임들;
을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 9 항에 있어서, 상기 좌측 수직 프레임들과 우측 수직 프레임들 사이에는 각각 측벽이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 9 항에 있어서, 상기 구획 프레임은 전방의 좌측 수평 프레임과 전방의 우측 수평 프레임을 연결하는 전방 프레임, 및 후방의 좌측 수평 프레임과 후방의 우측 수평 프레임을 연결하는 후방 프레임으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 9 항에 있어서, 상기 구획의 높이는 전지모듈의 높이와 일치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 후면 벽의 외면에는 전기절연성 커버가 추가로 장착되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스가 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 전극단자들은 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전력 저장장치의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
전지셀 또는 단위모듈로 이루어진 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층된 구조의 단위셀 배열체를 육면체 형상의 모듈 케이스에 장착하고 있고, 상기 단위셀들의 검출 온도 또는 전압을 제어부로 송부하기 위한 접속부가 모듈 케이스의 후면에 장착되어 있는 전지모듈들(battery modules); 및
상기 전지모듈들이 삽입 방식으로 각각 장착될 수 있는 구획들을 가진 격자 구조로 이루어져 있으며, 삽입 장착 과정에서 전지모듈의 접속부가 결합될 수 있는 내부 커넥터가 후면 벽의 전방에 형성되어 있고, 상기 내부 커넥터와 전기적 연결된 상태로 후면 벽의 후방에 형성되어 있는 외부 커넥터를 포함하고 있는 랙(rack);
으로 구성되어 있고,
상기 랙은,
(a) 랙의 하단을 형성하는 베이스 플레이트;
(b) 상기 베이스 플레이트의 사각 모서리로부터 각각 상향 연장되어 있는 한 쌍의 좌측 수직 프레임들과 한 쌍의 우측 수직 프레임들;
(c) 구획을 형성하는 높이 단위로, 상기 좌측 수직 프레임들을 연결하는 좌측 수평 프레임들과, 상기 우측 수직 프레임들을 연결하는 우측 수평 프레임들; 및
(d) 동일 구획에서 좌측 수평 프레임과 우측 수평 프레임을 연결하여 구획에 장착되는 전지모듈들을 지지하는 구획 프레임들;
을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.