JP2022532576A - 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、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、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、複数個のバッテリーモジュールと連結される消火水供給ユニットと、消火水供給ユニットをカバーし、ラックケースに後方に配置されるブラケットユニットと、を含むことを特徴とする。
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１１月０８日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１４２９２７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、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の場合、バッテリーモジュールの少なくともいずれか一つのバッテリーセルで異常発熱が発生して、持続的に温度が上昇する場合、特定の温度を超えると、熱暴走が発生して周辺のバッテリーモジュール側へ伝播され、安全上の問題が発生し得るという問題がある。
そこで、熱暴走の周辺のバッテリーモジュール側への伝播をより迅速に防止可能な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ための方案が求められる。
本発明は、熱暴走の周辺のバッテリーモジュール側へ伝播を迅速に防止可能な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、二重ブラケット構造によって、全体剛性の確保及び外部衝撃などからノズルなどを保護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、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、ラックケースの後方に配置され、複数個のバッテリーモジュールと連結される消火水供給ユニットと、消火水供給ユニットをカバーし、ラックケースの後方に配置されるブラケットユニットと、を含むことを特徴とする、バッテリーラックを提供する。
消火水供給ユニットは、ラックケースの高さ方向に沿って配置される消火水パイプと、消火水パイプと連結され、複数個のバッテリーモジュールに貫通して装着される複数個の消火水ノズルと、を含み得る。
ブラケットユニットは、消火水パイプをカバーする第１ブラケットと、第１ブラケットに固定され、複数個の消火水ノズルを支持する第２ブラケットと、を含み得る。
第１ブラケットには、複数個の消火水ノズルに対向して配置される複数個のベンティングホールが備えられ得る。
複数個の消火水ノズルは、各々、第２ブラケットに貫通して装着されるノズルボディーと、ノズルボディーと連結され、複数個のバッテリーモジュールに貫通するノズルヘッドと、を含み得る。
複数個の消火水ノズルは、各々、ノズルボディーの外側に備えられるシーリング部材を含み得る。
シーリング部材は、第２ブラケットに密着するように配置され得る。
複数個のベンティングホールは、消火水ノズルの反対方向に配置され得る。
複数個のベンティングホールは、第１ブラケットの高さ方向に沿って相互に所定の距離で離隔して配置され得る。
そして、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、熱暴走の周辺のバッテリーモジュール側への伝播を迅速に防止可能な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、二重ブラケット構造によって全体剛性の確保及び外部衝撃などからの消火水ノズルなどの保護が可能な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。
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正面図であり、図３は、図１のバッテリーラックの後面図であり、図４は、図１のバッテリーラックの側面図である。
図１～図４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、消火水供給ユニット３００及びブラケットユニット４００を含み得る。
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、相互に電気的に接続可能に相互に積層され得る。例えば、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の高さ方向に沿って二列に配置され得る。
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及びモジュールケース１３０を含み得る。
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、角形二次電池または円筒型二次電池であり得る。以下、本実施例では、バッテリーセル１１０がパウチ型二次電池であることに限定して説明する。
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、本実施例は、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。
モジュールケース１３０は、複数個のバッテリーセル１１０を収容し得る。このために、モジュールケース１３０には、複数個のバッテリーセル１１０を収容できる収容空間が設けられ得る。
モジュールケース１３０には、ノズル挿入部１３５（図１１参照）が備えられ得る。ノズル挿入部１３５は、モジュールケース１３０の後面に備えられ、後述する消火水供給ユニット３００の消火水ノズル３５０（図１１参照）のノズルヘッド３５３（図１１参照）が装着され得る。
ラックケース２００は、複数個のバッテリーモジュール１００を収容し得る。このために、ラックケース２００には、複数個のバッテリーモジュール１００を収容できる収容空間が設けられ得る。
消火水供給ユニット３００は、ラックケース２００の後方に配置され、複数個のバッテリーモジュール１００と連結され得る。このような消火水供給ユニット３００は、複数個のバッテリーモジュール１００の熱暴走のような異常状況の発生時、複数個のバッテリーモジュール１００の内部で消火水を供給できる。
このために、消火水供給ユニット３００は、複数個のバッテリーモジュール１００のモジュールケース１３０に貫通して装着され、異常状況時にモジュールケース１３０の内部のバッテリーセル１１０側へ消火水を直接的に注水できる。
本実施例の場合、このようなモジュールケース１３０の内部のバッテリーセル１１０側へ消火水を直接的に注水できる消火水供給ユニット３００によって、バッテリーモジュール１００の内部の熱暴走や火事の発生時、より迅速に熱暴走や火事を初期に鎮圧することができる。
このような消火水供給ユニット３００は、消火水供給のためにバッテリーラック１０の外部に備えられる後述する消火水供給ライン７０（図１２参照）を介して消火水タンクユニット９０（図１２参照）に連結され得る。
以下、本実施例による消火水供給ユニット３００についてより具体的に説明する。
以下、本実施例による消火水供給ユニット３００についてより具体的に説明する。
図５は、図１のバッテリーラックの消火水供給ユニットを説明するための図であり、図６は、図５の消火水供給ユニットの消火水ノズルを説明するための図である。
図５及び図６を参照すると、消火水供給ユニット３００は、供給パイプ３１０、消火水パイプ３３０及び消火水ノズル３５０を含み得る。
供給パイプ３１０は、後述する消火水供給ライン７０（図１２参照）を介して消火水タンクユニット９０（図１２参照）と連結され得る。このような供給パイプ３１０は、消火水タンクユニット９０から消火水供給ライン７０によって消火水が供給され得る。
消火水パイプ３３０は、供給パイプ３１０と連結され、ラックケース２００の高さ方向に沿って配置され得る。例えば、消火水供給パイプ３００は、ラックケース２００の高さ方向に沿って二列に配置され、ほぼ長方形のフレーム状で設けられ得る。
消火水ノズル３５０は、消火水パイプ３３０と連結され、複数個のバッテリーモジュール１００に貫通して装着され得る。これによって、消火水ノズル３５０は、複数個のバッテリーモジュール１００に対応するように複数個が設けられる。
このような複数個の消火水ノズル３５０は、ノズルボディー３５１、ノズルヘッド３５３及びシーリング部材３５５を含み得る。
ノズルボディー３５１は、後述するブラケットユニット４００の第２ブラケット４３０に貫通して装着され得る。ノズルボディー３５１は、後述するブラケットユニット４００に貫通して装着され得る。このようなノズルボディー３５１は、消火水パイプ３３０と連結され、少なくとも部分的に複数個のバッテリーモジュール１００の内側に配置され得る。具体的に、ノズルボディー３５１は、少なくとも部分的に、第２ブラケット４３０とラックケース２００の後面との間に配置され得る。
このようなノズルボディー３５１には、受動弁または能動弁が備えられ得る。受動弁または能動弁は、平常時はノズルボディー３５１の内部流路を閉状態に維持し、バッテリーモジュール１００の熱暴走のような異常状況時には、異常状況が発生したバッテリーモジュール１００側へ消火水を噴射可能に内部流路を開放するように動作し得る。
ノズルボディー３５１の一端部は、バッテリーモジュール１００のモジュールケース１３０の内側に配置され得る。これによって、バッテリーモジュール１００の熱暴走のような異常状況の発生時、ノズルボディー３５１は、モジュールケース１３０の内側へ消火水を噴射し、異常状況が発生したバッテリーモジュール１００のバッテリーセル１１０をより迅速に冷却できる。
ノズルヘッド３５３は、ノズルボディー３５１と連結され、複数個のバッテリーモジュール１００に貫通して装着され得る。具体的には、ノズルヘッド３５３は、モジュールケース１３０のノズル挿入部１３５に装着され、バッテリーモジュール１００のモジュールケース１３０に貫通するように装着され得る。
シーリング部材３５５は、ノズルボディー３５１の外側に備えられ得る。シーリング部材３５５は、後述するブラケットユニット４００の第２ブラケット４３０に密着するように配置され得る。
このようなシーリング部材３５５は、ノズルボディー３５１の外側を囲むように配置され、第２ブラケット４３０に接触して配置され得る。これによって、シーリング部材３５５は、ノズルボディー３５１の外部への消火水などの漏水などをより確実に防止できる。具体的には、複数個のバッテリーモジュール１００のいずれか一つのバッテリーモジュール１００で異常状況が発生したとき、異常状況が発生したバッテリーモジュール１００と連結された消火水ノズル３５０のノズルボディー３５１から消火水が噴射され得る。このような消火水の噴射時、ノズルボディー３５１の外部へ消火水が漏れる場合、異常状況が発生していないバッテリーモジュール１００側へ消火水が流れ込むことを防止する必要があり得る。本実施例の場合、シーリング部材３５５が、ノズルボディー３５１の外側からブラケットユニット４００の第２ブラケット４３０に密着して配置されることで、消火水が噴射されるノズルボディー３５１の外部へ消火水が流出することをより確実に防止することができる。
ブラケットユニット４００は、消火水供給ユニット３００をカバーし、ラックケース２００の後方に配置され得る。
以下、ブラケットユニット４００について、関連図面を参照してより具体的に説明する。
図７及び図８は、図１のバッテリーラックのブラケットユニットを説明するための図であり、図９及び図１０は、図１のバッテリーラックのブラケットユニットに装着された消火水供給ユニットを説明するための図であり、図１１は、図１のバッテリーラックのブラケットユニットに装着された消火水供給ユニットのバッテリーモジュールとの装着構造を説明するための図である。
図７～図１１を参照すると、ブラケットユニット４００は、第１ブラケット４１０及び第２ブラケット４３０を含み得る。
第１ブラケット４１０は、消火水供給ユニット３００の消火水パイプ３３０をカバーし得る。第１ブラケット４１０は、消火水パイプ３３０を囲むように配置され得る。このような第１ブラケット４１０によって、消火水パイプ３３０側への外部衝撃のような直接的な衝撃などの伝達を防止し、消火水パイプ３３０側へ伝達され得る外部衝撃などを効果的に緩衝できる。これによって、本実施例では、第１ブラケット４１０によって、消火水パイプ３３０の破損などを効果的に防止することができる。
第１ブラケット４１０には、ベンティングホール４１５が備えられ得る。
ベンティングホール４１５は、複数個が備えられ得る。
複数個のベンティングホール４１５は、複数個の消火水ノズル３５０に対応する個数で備えられ得る。このような複数個のベンティングホール４１５は、第１ブラケット４１０の高さ方向に沿って相互に所定の距離で離隔して配置され得、高さ方向に沿って二列に配置され得る。
複数個のベンティングホール４１５は、複数個の消火水ノズル３５０に対向して配置され得る。このような複数個のベンティングホール４１５は、消火水ノズル３５０の反対方向に配置され得る。
このような複数個のベンティングホール４１５は、バッテリーモジュール１００の熱暴走や火事などのような異常状況の発生時、発生するガスの排出をガイドすることができる。これによって、本実施例では、複数個のベンティングホール４１５を通じて、異常状況の発生時に発生する高温のガスなどをより速かにバッテリーラック１０の外部、具体的には、バッテリーラック１０の後方側へ排出できる。
第２ブラケット４３０は、第１ブラケット４１０に固定され、複数個の消火水ノズル３５０を支持し得る。本実施例の場合、このような第２ブラケット４３０によって、消火水供給ユニット３００の消火水ノズル３５０をより安定的に支持できる。
また、第２ブラケット４３０は、第１ブラケット４１０と共に二重ブラケット構造を形成し、消火水パイプ３３０の前方をカバーできるため、消火水パイプ３３０をより確実に保護可能であり、ブラケットユニット４００の全体剛性もさらに高めることができる。
第２ブラケット４３０には、消火水ノズル３５０が貫通して装着されるノズル装着部４３５が備えられ得る。
ノズル装着部４３５は、消火水ノズル３５０の個数に対応するように複数個で備えられ得る。このような複数個のノズル装着部４３５は、第２ブラケット４３０の高さ方向に沿って相互に所定の距離で離隔して配置され得、高さ方向に沿って二列に配置され得る。
このように、本実施例によるバッテリーラック１０は、ブラケットユニット４００によって、消火水供給ユニット３００の消火水パイプ３３０を支持し、消火水ノズル３５０のより安定的な支持及び装着をガイドすることができる。
また、本実施例によるバッテリーラック１０は、ブラケットユニット４００によって、二重ブラケット構造を形成して消火水供給ユニット３００を外部衝撃などから保護及び緩衝する効果を極大化すると共に、全体剛性をさらに高めることができる。
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、エネルギー源であって、家庭用または産業用に用いられ得る。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のバッテリーラック１０及びそれを収容するラックコンテナ５０を含み得る。
ラックコンテナ５０には、複数個のバッテリーラック１０に消火水を供給する消火水タンクユニット９０が備えられ得る。消火水タンクユニット９０内には、消火水、即ち、水で設けられる消火水が満たされている。このような消火水タンクユニット９０は、複数個のバッテリーラック１０と消火剤供給ライン７０によって連結され、複数個のバッテリーラック１０側へ消火水を供給できる。
本実施例による電力貯蔵装置１は、前述した実施例のバッテリーラック１０を含むことから、前述した実施例のバッテリーラック１０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、熱暴走による周辺のバッテリーモジュール１００側への伝播を迅速に防止可能なバッテリーラック１０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、二重ブラケット構造であることから、全体剛性を確保し、外部衝撃などからの消火水ノズルなどを保護できるバッテリーラック１０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いけない。
１ 電力貯蔵装置
１０ バッテリーラック
５０ ラックコンテナ
７０ 消火水供給ライン
９０ 消火水タンクユニット
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
１３５ ノズル挿入部
２００ ラックケース
３００ 消火水供給ユニット
３１０ 供給パイプ
３３０ 消火水パイプ
３５０ 消火水ノズル
３５１ ノズルボディー
３５３ ノズルヘッド
３５５ シーリング部材
４００ ブラケットユニット
４１０ 第１ブラケット
４１５ ベンティングホール
４３０ 第２ブラケット
４３５ ノズル装着部
１０ バッテリーラック
５０ ラックコンテナ
７０ 消火水供給ライン
９０ 消火水タンクユニット
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
１３５ ノズル挿入部
２００ ラックケース
３００ 消火水供給ユニット
３１０ 供給パイプ
３３０ 消火水パイプ
３５０ 消火水ノズル
３５１ ノズルボディー
３５３ ノズルヘッド
３５５ シーリング部材
４００ ブラケットユニット
４１０ 第１ブラケット
４１５ ベンティングホール
４３０ 第２ブラケット
４３５ ノズル装着部
Claims (10)
- 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配置され、前記複数個のバッテリーモジュールと連結される消火水供給ユニットと、
前記消火水供給ユニットをカバーし、前記ラックケースの後方に配置されるブラケットユニットと、
を含むことを特徴とする、バッテリーラック。 - 前記消火水供給ユニットは、
前記ラックケースの高さ方向に沿って配置される消火水パイプと、
前記消火水パイプと連結され、前記複数個のバッテリーモジュールに貫通して装着される複数個の消火水ノズルと、
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。 - 前記ブラケットユニットは、
前記消火水パイプをカバーする第１ブラケットと、
前記第１ブラケットに固定され、前記複数個の消火水ノズルを支持する第２ブラケットと、
を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーラック。 - 前記第１ブラケットには、
前記複数個の消火水ノズルに対向して配置される複数個のベンティングホールが備えられることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーラック。 - 前記複数個の消火水ノズルは、各々、
前記第２ブラケットに貫通して装着されるノズルボディーと、
前記ノズルボディーと連結され、前記複数個のバッテリーモジュールに貫通するノズルヘッドと、
を含むことを特徴とする、請求項３または４に記載のバッテリーラック。 - 前記複数個の消火水ノズルは、各々、
前記ノズルボディーの外側に備えられるシーリング部材を含むことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーラック。 - 前記シーリング部材は、
前記第２ブラケットに密着するように配置されることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーラック。 - 前記複数個のベンティングホールは、
前記消火水ノズルの反対方向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。 - 前記複数個のベンティングホールは、
前記第１ブラケットの高さ方向に沿って相互に所定の距離で離隔して配置されることを特徴とする、請求項４または８に記載のバッテリーラック。 - 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ことを特徴とする、電力貯蔵装置。
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