JP7214019B2 - バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置 - Google Patents

バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置 Download PDF

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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し、より詳しくは、使用中に火事や熱暴走が発生する場合、火事や熱が伝播することを効果的に防止し、損傷していないバッテリーパックのリサイクルが可能なバッテリーラックに関する。
本出願は、２０２０年３月４日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００２７３７２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。
現在、商用化した二次電池としては、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、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず充放電が自由で、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板が、セパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に封止して収納する外装材、例えば、電池パウチ外装材を備える。
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、重量が軽いなどの長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。
一方、最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高くなるにつれ、電気的に直列及び／または並列接続した複数の二次電池、及びこのような二次電池を内部に収容したバッテリーモジュール及びバッテリー管理システム（ＢＭＳ）を備えたバッテリーパックを複数個含むバッテリーラックに対する需要が増加しつつある。
また、このようなバッテリーラックは、複数のバッテリーパックを外部衝撃から保護するか、または収納保管するために、金属材質のラックケースを備えることが通常であった。さらに、最近、高容量のバッテリーラックの需要が高くなるつれ、多数のバッテリーパックが収納されたバッテリーラックに対する要求が高まりつつある。
ところで、従来技術のバッテリーラックは、複数のバッテリーパックのうちいずれか一つのバッテリーパックの二次電池に熱暴走が発生して二次電池が発火または爆発する場合、隣接する二次電池へ熱または火炎が移されて二次爆発などが起こる場合があり、二次発火または爆発を防止するための努力が加重している。
これによって、バッテリーラックにおける一部の二次電池に熱暴走が発生する場合、即刻に措置が可能な迅速かつ完全な消火技術が求められる。
さらに、従来技術では、火事や熱暴走が発生した複数のバッテリーパックに消火液を投入して火事を鎮圧していたが、複数のバッテリーパックのうち火事が発生していないバッテリーパックにも消火液の浸透や汚染が発生してしまい、火事や熱暴走が発生していないバッテリーパックの再使用が不可能になる問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、使用中に火事や熱暴走が発生する場合、火事や熱が伝播することを効果的に防止し、損傷していないバッテリーパックのリサイクルが可能なバッテリーラックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーラックは、
各々が、一方向へ積層された複数の二次電池と、前記複数の二次電池が収納される内部空間が形成され、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火液が内部へ供給されるように構成されたパックハウジングと、を含み、上下方向に配列された複数のバッテリーパックと、
前記複数のバッテリーパックが収納される収納空間を有し、各々が、前記バッテリーパックが搭載され、ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いた搭載面と、前記ある一方向の端部が下方に位置したバッテリーパックよりも外側方向へ突出した延長部と、を備えた複数の棚プレートが備えられたラックケースと、を含む。
さらに、前記ラックケースは、
前記複数のバッテリーパックの前端に位置し、地面に支持されるように構成された柱部を備えた前方フレームと、
前記複数のバッテリーパックの後端に位置し、地面に支持されるように構成された柱部を備えた後方フレームと、
前記棚プレートと結合し、前記前方フレーム及び前記後方フレームの各々の柱部に前記ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いて結合した固定ブラケットと、を備え得る。
そして、前記複数の棚プレートのうち相対的に下段に位置した棚プレートの延長部の突出した端部は、相対的に上段に位置した棚プレートの延長部の端部よりも内側に位置し得る。
さらに、前記複数のバッテリーパックのうち相対的に下段に位置したバッテリーパックの前記ある一方向の端部は、相対的に上段に位置したバッテリーパックの端部よりも内側に位置し得る。
また、前記棚プレートには、前記搭載されたバッテリーパックの前記ある一方向の移動を阻止するストッパが形成され得る。
そして、前記バッテリーパックには、上段の棚プレートから落下した消火液を外部へ流すように前記バッテリーパックの端部から外側方向へ延びた蓋部がさらに備えられ得る。
さらに、前記棚プレートには、前記パックハウジングから排出された消火液の移動をガイドするように構成されたガイド溝が形成され得る。
また、前記棚プレートには、上方のバッテリーパックから落下した消火液を受けて外部へ流すように構成された排出部が備えられ得る。
さらに、前記バッテリーパックにおいて、前記複数の二次電池のうち前記ある一方向の反対方向に位置した二次電池には、前記消火液を吸収するように構成された吸収部材が備えられ得る。
なお、上記の課題を達成するための本発明による電力貯蔵装置は、前記バッテリーラックを少なくとも一つ以上含む。
本発明の一面によると、本発明は、複数のバッテリーパックが収納される収納空間を有し、バッテリーパックが搭載され、ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いた搭載面と、ある一方向の端部が下方に位置したバッテリーパックよりも外側方向へ突出した延長部と、を備えた複数の棚プレートが備えられたラックケースを含むことで、複数のバッテリーパックのうち特定のバッテリーパックに熱暴走や火事が発生する場合、特定のバッテリーパックに供給された消火液が下方に位置したバッテリーパックへ流れ込むことを防止することができる。これによって、従来技術において消火液の供給によって、熱暴走や火事が発生したバッテリーパックを除いた残りのバッテリーパックも消火液によって浸水されて再使用が不可能になる問題を解決することができる。
また、本発明の一実施例の一面によると、本発明は、複数の棚プレートのうち相対的に下段に位置した棚プレートの延長部の突出端部は、相対的に上段に位置した棚プレートの延長部の端部よりも内側に位置することで、消火液が供給される場合、パックハウジングの外部へ抜け出た消火液が延長部を通して外部へ排出され、この際、相対的に下段に位置した延長部の突出長さが上段に位置した延長部よりも短いため、下段に位置したバッテリーパックは、上段の延長部から重力方向へ落下した消火液による汚染を避けることができる。
そして、本発明の一面によると、本発明は、複数のバッテリーパックのうち相対的に下段に位置したバッテリーパックのある一方向の端部は、相対的に上段に位置したバッテリーパックの端部よりも内側に位置することで、消火液がバッテリーパックに供給される場合、パックハウジングの外部へ抜け出た消火液が相対的に下段に位置したバッテリーパックに流入せず重力によって垂直落下するように構成することができる。即ち、上段の延長部から重力方向へ落下した消火液によるバッテリーパックの汚染を避けることができる。
さらに、本発明の他の一面によると、本発明は、棚プレートにパックハウジングから排出された消火液の移動をガイドするように構成されたガイド溝が形成されることで、棚プレートの特定の位置へ消火液の移動を制御でき、予期せぬ消火液の流れによって下段に位置したバッテリーパックに消火液が流入することを防止することができる。これによって、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパックの消火液による汚染を防止することができる。本発明は、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパックのリサイクルが可能である。
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概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーラックの一部構成であるバッテリーパックを概略的に示した後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーラックの一部構成であるバッテリーパックのセルアセンブリーを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーラックにおけるラックケースの一部の内部構成を概略的に示した後方部分斜視図である。 本発明の実施例１によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。 本発明の実施例２によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。 本発明の実施例３によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。 本発明の実施例４によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。 本発明の実施例５によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。 本発明の実施例６によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した後方斜視図である。 本発明の実施例７によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。 本発明の一実施例による電力貯蔵装置を概略的に示した正面図である。
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。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示した斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーラックの一部構成であるバッテリーパックを概略的に示した後方斜視図である。そして、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーラックの一部構成であるバッテリーパックのセルアセンブリーを概略的に示した斜視図である。参照までに、図１のＸ軸の正の方向及び負の方向は、右方及び左方であり得る。図１のＺ軸の正の方向及び負の方向は、上方及び下方であり得る。図１のＹ軸の正の方向及び負の方向は、後方及び前方であり得る。
図１～図３を参照すると、本発明のバッテリーラック３００は、上下方向へ配列された複数のバッテリーパック２００と、ラックケース３１０と、を含む。
具体的には、前記バッテリーパック２００の各々は、一方向へ積層された複数の二次電池１１０を備え得る。前記二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。
特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）及びパウチ１１６を備え得る。
前記各々の二次電池１１０は、Ｆ方向（図１に図示）から見たとき、二つの広い面が前後方向に各々位置し、上、下、左、右の方向には封止部が位置するように地面にほぼ垂直に立てられるように配置され得る。言い換えれば、各二次電池１１０は、上下方向へ立てられるように構成され得る。一方、本明細書では、特別な説明がない限り、上、下、前、後、左、右の方向は、Ｆ方向から見た場合を基準にする。
ここで、前記パウチは、凹んだ形態の収容部が形成されているパウチから構成され得る。また、前記収容部には、電極組立体及び電解液が収納され得る。そして、各々のパウチは、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備え、パウチの周縁部には内部接着層が互いに溶着することで、封止部が形成され得る。さらに、前記二次電池１１０の正極リード１１２及び負極リード１１１が形成された左右方向の端部には各々テラス部が形成され得る。
そして、前記電極組立体は、電極活物質が塗布された電極板と分離膜の組立体であって、一枚以上の正極板及び一枚以上の負極板が分離膜を挟んで配置されるように構成され得る。また、前記電極組立体の正極板には、正極タブが備えられ、一つ以上の正極タブが正極リード１１２と接続し得る。
ここで、前記正極リード１１２は、一他が前記正極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１１０の電極端子、例えば、二次電池１１０の正極端子として機能できる。
また、前記電極組立体の負極板には負極タブが備えられ、一つ以上の負極タブが負極リード１１１と接続し得る。そして、前記負極リード１１１は、一端が前記負極タブに接続し、他端がパウチの外部に露出し、このように露出した部分が二次電池１１０の電極端子、例えば、二次電池１１０の負極端子として機能できる。
さらに、図３に示したように、Ｆ方向から見たとき、前記正極リード１１２及び前記負極リード１１１は、二次電池１１０の中心を基準で互いに反対方向の左右方向の端部に形成され得る。即ち、前記正極リード１１２は、前記二次電池１１０の中心を基準として一他部（左端部）に備えられ得る。また、前記負極リード１１１は、二次電池１１０の中心を基準として他端部（右端部）に備えられ得る。
例えば、図３に示したように、セルアセンブリー１００の各々の二次電池１１０は、正極リード１１２及び負極リード１１１が左右方向へ突出するように構成され得る。
ここで、本明細書で記載された、前、後、左、右、上、下のように方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見ることを基準にして、前、後、左、右、上、下などの方向に区分して示す。
したがって、本発明のこのような構成によると、一つの二次電池１１０において、正極リード１１２と負極リード１１１との干渉がなくなり、電極リードの面積を広げることができる。
また、前記正極リード１１２及び前記負極リード１１１は、プレート形態で構成され得る。特に、前記正極リード１１２及び前記負極リード１１１は、広い面が前後方向に向かうように立てられた状態で水平方向（Ｘ方向）へ突出し得る。
ここで、水平方向とは、バッテリーパック２００を地面に置いたとき、地面に平行する方向を意味し、上下方向に垂直する平面上の少なくとも一方向ともいえる。
しかし、本発明によるバッテリーパック２００には、前述したパウチ型二次電池１１０のみならず、本願発明の出願時における公知の多様な二次電池１１０が採用可能である。
また、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー１００は、前後方向（Ｙ軸方向）へ配列され得る。
前記バッテリーパック２００は、前記複数の二次電池１１０を電気的に相互に接続するように構成された少なくとも一つ以上のバスバー２７２及びバスバーフレーム２７６を備えたバスバーアセンブリー２７０を含み得る。具体的には、前記バスバー２７２は伝導性金属を含み得、例えば、銅、アルミニウム、ニッケルなどを含み得る。また、前記バスバーフレーム２７６は、電気伝導性の少ないプラスチック素材を含み得る。
一方、前記パックハウジング２１０は、前記セルアセンブリー１００を内部に収納するように内部空間が形成され得る。具体的には、Ｆ方向から見たとき、前記パックハウジング２１０は、上部カバー２２０、ベースプレート２４０、前方カバー２６０及び後方カバー２５０を含み得る。
具体的には、前記ベースプレート２４０は、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー１００を上部に搭載するように前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー１００の下面の大きさよりも大きい面積を有し得る。前記ベースプレート２４０は、水平方向へ延びたプレート状であり得る。
また、前記上部カバー２２０は、上壁２２４及び前記上壁２２４から下方へ延びた側壁２２６を備え得る。前記上壁２２４は、前記セルアセンブリー１００の上部をカバーするように水平方向へ延びたプレート状であり得る。前記側壁２２６は、前記セルアセンブリー１００の左右方向の両側部をカバーするように前記上壁２２４の左右方向の両端部から下方へ延びたプレート状であり得る。
そして、前記側壁２２６は、前記ベースプレート２４０の一部と結合し得る。例えば、図２に示したように、前記上部カバー２２０は、前後左右方向へ延びたプレート状の上壁２２４を備え得る。前記上部カバー２２０には、前記上壁２２４の左右方向の両端部の各々から下方へ延びた二つの側壁２２６が備えられ得る。さらに、前記二つの側壁２２６の各々の下端部は、前記ベースプレート２４０の左右方向の両端部と結合するように構成され得る。この際、結合方式は、雌雄結合方式または溶接結合方式であり得る。
さらに、前記前方カバー２６０は、前記複数の二次電池１１０の前方をカバーするように構成され得る。例えば、前記前方カバー２６０は、複数の二次電池１１０の前面よりも大きい大きさのプレートを有し得る。前記プレートは、上下方向へ立てられた形態であり得る。
また、前記後方カバー２５０は、前記セルアセンブリー１００の後方をカバーするように構成され得る。例えば、前記後方カバー２５０は、複数の二次電池１１０の後面よりも大きい大きさのプレート状であり得る。
さらに、前記パックハウジング２１０は、前記複数の二次電池１１０を収納する内部空間が形成され、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火液が内部へ供給されるように構成され得る。ここで、所定の温度とは３００℃以上であり得る。
具体的には、前記少なくとも二つ以上のバッテリーパック２００の各々の後方に位置した後方カバー２５０には、前記消火液が投入されるように構成された投入口２６４が備えられ得る。前記投入口２６４は、前記冷媒移動路２１１と連通するように位置し得る。即ち、前記投入口２６４は、前記セルアセンブリー１００を中心として左右方向の両側に位置した冷媒移動路２１１と連通するように構成され得る。
また、前記パックハウジング２１０は、前記セルアセンブリー１００を内部に収容し、外部空気が前記パックハウジング２１０の内部と外部に流通するように送風口２１５を備え得る。例えば、図２に示したように、前記送風口２１５は、流入口２１３及び排出口２１２を備え得る。前記流入口２１３及び排出口２１２は各々、前記パックハウジング２１０の一部に形成され得る。前記流入口２１３は、外部空気が前記パックハウジング２１０の内部へ流入されるように構成され得る。前記排出口２１２は、前記パックハウジング２１０の一部に形成され、前記流入した空気が外部へ排出されるように構成され得る。
一方、図１をさらに参照すると、前記バッテリーラック３００は、消火タンク３２０、配管３３０及び消火弁３４０を備え得る。
先ず、前記消火タンク３２０は、内部に消火液（図示せず）が収容され得る。例えば、前記消火液は、炭酸カリウムのような無機塩の濃厚溶液、化学泡、空気泡、二酸化炭素または水であり得る。また、前記消火タンク３２０は、消火液を適切な圧力で噴射するか、または前記配管３３０に沿って移動させるために内部に圧縮ガスを備え得る。
例えば、前記消火タンク３２０の容量は５９Ｌであり得、前記圧縮ガスは８ｂａｒの窒素であり得、前記消火液は４０Ｌの水であり得る。ここで、消火液として水を使用する場合、前記バッテリーパック２００の内部に噴霧したときには、消火冷却効果と共に熱遮断作用があるためである。特に、熱暴走による高温のガス及び火炎が発生した場合、熱伝播（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）の防止に効果的である。これによって、複数のバッテリーパック２００への火事や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。
また、前記配管３３０は、前記消火タンク３２０から前記少なくとも二つ以上のバッテリーパック２００に各々前記消火液を供給可能に連結されるように構成され得る。例えば、前記配管３３０は、水に腐食しない素材を含み得る。例えば、前記配管３３０は、ステンレススチールを含み得る。前記配管３３０は、一端が前記消火タンク３２０の吐出口３２１（図１）と連結されるように構成され得る。前記配管３３０は、他端が前記パックハウジング２１０の投入口２６４と連結されるように構成され得る。
さらに、前記消火弁３４０は、前記バッテリーパック２００の内部ガス（空気）が所定の温度以上に上昇する場合、前記消火タンク３２０から前記消火液が前記バッテリーパック２００の内部へ供給されるように構成され得る。即ち、前記消火弁３４０は、所定の温度以上のバッテリーパック２００の内部に前記消火液が注入されるように出口が開放される能動型弁であり得る。前記能動型弁は、例えば、遠隔調整が可能なコントロール弁、油圧弁、ソレノイド弁などであり得る。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリーラックのラックケースにおける一部の内部構成を概略的に示した後方部分斜視図である。そして、図５は、本発明の実施例１によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。
図１と共に図４及び図５を参照すると、前記ラックケース３１０は、前記複数のバッテリーパック２００の各々を収納保管できるように両側が開放された収納空間を有し得る。前記ラックケース３１０は、前記複数のバッテリーパック２００が上下方向へ配置されるように構成され得る。前記ラックケース３１０は、前記複数のバッテリーパック２００が上下方向へ所定の間隔で離隔して配置されるように構成され得る。
また、前記ラックケース３１０には、前記バッテリーパック２００が搭載されるように構成された棚プレート３１２が備えられ得る。具体的には、前記棚プレート３１２は、搭載面３１２ａ及び延長部３１２ｂを備え得る。より具体的には、前記搭載面３１２ａは、前記バッテリーパック２００の下面と対応するか、またはそれより大きい面積を有し得る。前記搭載面３１２ａは、ある一方向へ進むほど高さが低くなるように水平線Ｐ１に対して所定の角度で傾くように形成され得る。即ち、前記棚プレート３１２は、前記搭載面３１２ａがある一方向へ進むほど高さが低くなるようにラックケース３１０の他の構成に固定され得る。例えば、図４に示したように、前記棚プレート３１２は、前記搭載面３１２ａが後方へ進むほど高さが低くなるようにラックケース３１０の前方フレーム３１４及び後方フレーム３１６に各々固定され得る。例えば、前記棚プレート３１２は、水平に対して１°～３°傾けられ得る。
そして、相対的に上方に位置した前記棚プレート３１２の延長部３１２ｂは、前記ある一方向の端部が、下方に位置したバッテリーパック２００よりも外側方向へ突出して形成され得る。例えば、前記棚プレート３１２の後端部には、延長部３１２ｂが形成され得る。例えば、前記棚プレート３１２は、消火液Ｍ１が前記棚プレート３１２の搭載面３１２ａの傾斜に沿って流れて前記ある一方向へ延長部３１２ｂを通して外部へ排出されるように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記複数のバッテリーパック２００の収納が可能な収納空間を有し、各々が、前記バッテリーパック２００が搭載され、ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いた搭載面３１２ａと、前記ある一方向の端部が下方に位置したバッテリーパック２００よりも外側方向へ突出した延長部３１２ｂと、を備えた複数の棚プレート３１２が備えられたラックケース３１０を含むことで、複数のバッテリーパックのうち、特定のバッテリーパック２００に熱暴走や火事が発生する場合、特定のバッテリーパック２００に供給された消火液Ｍ１が下方に位置したバッテリーパック２００へ流れ込むことを防止することができる。これによって、従来技術で、消火液Ｍ１の供給によって、熱暴走や火事が発生したバッテリーパック２００を除いた残りのバッテリーパック２００が消火液Ｍ１によって浸水されて再使用が不可能になる問題を解決することができる。
一方、図１～図５をさらに参照すると、前記ラックケース３１０は、前方フレーム３１４、後方フレーム３１６及び固定ブラケット３１３を備え得る。前記前方フレーム３１４は、前記複数のバッテリーパック２００の前端に位置し得る。前記前方フレーム３１４は、地面に支持されるように構成された柱部３１４ｐを備え得る。
また、前記後方フレーム３１６は、前記複数のバッテリーパック２００の後端に位置し得る。前記後方フレーム３１６は、地面に支持されるように構成された柱部３１６ｐを備え得る。
さらに、前記固定ブラケット３１３は、前記棚プレート３１２と結合し得る。即ち、前記棚プレート３１２は、前記固定ブラケット３１３の下部と結合し得る。例えば、前記棚プレート３１２と前記固定ブラケット３１３とは、互いに溶接によって接合し得る。前記固定ブラケット３１３は、「Ｌ」字状に９０°へ折り曲げられたプレート状であり得る。前記固定ブラケット３１３は、前後方向へ長く延びた形態である。そして、前記固定ブラケット３１３の前後方向の両端部は、前記前方フレーム３１４及び前記後方フレーム３１６の各々とボルト結合するように構成され得る。
そして、前記固定ブラケット３１３は、前記前方フレーム３１４及び前記後方フレーム３１６の各々の柱部３１４ｐ、３１６ｐに結合し得る。この際、前記固定ブラケット３１３は、前記ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾くように前記前方フレーム３１４及び前記後方フレーム３１６の各々の柱部３１４ｐ、３１６ｐに固定され得る。例えば、図４に示したように、前記固定ブラケット３１３の前記前方フレーム３１４に結合した前端部は、前記固定ブラケット３１３の前記後方フレーム３１６に結合した後端部よりも高い位置に結合し得る。
図６は、本発明の実施例２によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。
図１及び図４と共に図６を参照すると、本発明の他の一実施例によるバッテリーラックは、前記複数の棚プレート３１２Ａのうち、相対的に下段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ２の突出端部が、相対的に上段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ１の端部よりも内側に位置し得る。例えば、図６に示したように、上下方向に配列された棚プレート３１２Ａのうち、相対的に下段のラックケース３１０に位置した棚プレート３１２Ａは、後方（Ｙ軸方向）へ突出した延長部３１２ｂ２の長さが、相対的に上段に位置した他の棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ１よりも短く形成され得る。これによって、相対的に下段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ２の突出端部が、相対的に上段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ１の端部よりも内側に位置できる。
そして、前記ラックケース３１０は、最上層に位置したバッテリーパック２００を搭載した棚プレート３１２Ａの延長部を基準として下段へ進むほど次第に棚プレート３１２Ａの延長部の突出長さが短くなるように構成され得る。即ち、最上段の棚プレート３１２Ａの延長部の突出長さが最も長く、最下段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部の突出長さが最も短く形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記複数の棚プレート３１２Ａのうち、相対的に下段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ２の突出端部は、相対的に上段に位置した棚プレート３１２Ａの延長部３１２ｂ１の端部よりも内側に位置することで、消火液が供給される場合、パックハウジング２１０の外部から抜け出た消火液が前記棚プレート３１２Ａの搭載面３１２ａの傾斜に沿って流れ、前記ある一方向へ延長部３１２ｂ１を通して外部へ排出され、この際、相対的に下段に位置した延長部３１２ｂ２の突出長さが上段に位置した延長部３１２ｂ１よりも短いため、相対的に下段に位置したバッテリーパック２００は、上段の延長部３１２ｂ１から重力方向へ落下した消火液による汚染を避けることができる。
図７は、本発明の実施例３によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。
図１及び図４と共に図７を参照すると、本発明の実施例３のバッテリーラックに備えられた複数のバッテリーパック２００Ｂ１、２００Ｂ２と複数の棚プレート３１２Ｂ１、３１２Ｂ２の配置位置が相違し得る。そして、実施例３のバッテリーラックに備えられた複数の棚プレート３１２Ｂ１、３１２Ｂ２は、図６の実施例２の棚プレート３１２Ａとは異なり、プレートの延長した長さは、互いに同一であり得る。
具体的には、前記複数のバッテリーパック２００Ｂ１、２００Ｂ２のうち、相対的に下段に位置したバッテリーパック２００Ｂ２の前記ある一方向の端部が相対的に上段に位置したバッテリーパック２００Ｂ１の端部よりも内側に位置するように構成され得る。即ち、実施例３のバッテリーラックに備えられた棚プレート３１２の延長部３１２ｂの突出長さは全て同一であるが、上方に位置した棚プレート３１２であるほど、下段に位置した棚プレート３１２よりも前方から所定の距離で離隔した位置に配置され得る。
例えば、図７に示したように、上下方向に配列された複数のバッテリーパック２００Ｂのうち、他のバッテリーパック２００Ｂよりも相対的に下段に位置したバッテリーパック２００Ｂであるほど前方に位置し得る。即ち、本発明のバッテリーラック３００は、ラックケース３１０のバッテリーパック２００の収納位置を、下段に位置したバッテリーパック２００であるほど前方に位置するように構成し得る。また、棚プレート３１２の延長部３１２ｂの位置も上部から下部へ進むほど次第に前方へ位置し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記複数のバッテリーパック２００のうち、相対的に下段に位置したバッテリーパック２００の前記ある一方向の端部は、相対的に上段に位置したバッテリーパック２００の端部よりも内側に位置することで、消火液がバッテリーパック２００に供給される場合、パックハウジング２１０の外部へ抜け出た消火液が相対的に下段に位置したバッテリーパック２００へ流入せず、重力によって垂直落下するように構成することができる。即ち、上段の延長部３１２ｂから重力方向へ落下した消火液によるバッテリーパック２００の汚染を避けることができる。
図８は、本発明の実施例４によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。
図１及び図４と共に図８を参照すると、本発明の実施例４によるバッテリーラックには、前記搭載されたバッテリーパック２００の前記ある一方向の移動を阻止するストッパ３１２ｃが形成され得る。例えば、前記ストッパ３１２ｃは、前記棚プレート３１２の搭載面３１２ａから上方へ突出して形成され得る。前記ストッパ３１２ｃは、前記パックハウジング２１０の後方を前方へ支持するように直立したプレート状であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記棚プレート３１２には、前記搭載されたバッテリーパック２００の前記ある一方向の移動を阻止するストッパ３１２ｃが形成されることで、前記棚プレート３１２の搭載面３１２ａの傾きによって前記バッテリーパック２００がある一方向へ移動して前記ラックケース３１０の外部へ離脱することを防止することができる。これによって、本発明のバッテリーラック３００の安全性を向上させることができる。
図９は、本発明の実施例５によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。
図１及び図４と共に図９を参照すると、本発明の実施例５によるバッテリーラックは、実施例１によるバッテリーラック３００と比較する場合、バッテリーパック２００は、パックハウジング２１０の上部に蓋部３１７がさらに備えられ得る。前記蓋部３１７は、上段の棚プレート３１２から落下した消火液を外部へ流すように構成され得る。
また、前記蓋部３１７は、前記棚プレート３１２と類似の幅を有するプレート状であり得る。前記バッテリーパック２００の端部から外側方向へ延びた形態を有し得る。例えば、図９に示したように、前記バッテリーパック２００の後端には、前記バッテリーパック２００の後端から後方へ突出して延長した蓋部３１７が備えられ得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明の実施例５によるバッテリーラックは、上段の棚プレート３１２から落下した消火液を外部へ流すように前記バッテリーパック２００の端部から外側方向へ延びた蓋部３１７が備えられることで、上段の棚プレート３１２から落下した消火液を遮断することができ、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパック２００の消火液による汚染を防止することができる。これによって、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパック２００のリサイクルが可能である。
図１０は、本発明の実施例６によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した後方斜視図である。
図１及び図４と共に図１０を参照すると、本発明の実施例６によるバッテリーラックは、図４の実施例１のバッテリーラックと比較する場合、前記棚プレート３１２Ｃに内側方向へ凹んだガイド溝３１２ｈがさらに形成され得る。具体的には、前記ガイド溝３１２ｈは、棚プレート３１２Ｃの搭載面３１２ａに沿って線状で延びた溝であり得る。前記バッテリーパック２００に熱暴走または火事が発生して消火液が供給される場合、パックハウジング２１０の外部へ抜け出た消火液が前記棚プレート３１２Ｃのガイド溝３１２ｈに沿って移動し得る。例えば、図１０に示したように、棚プレート３１２Ｃは、前記パックハウジング２１０の外部へ抜け出た消火液が前記ガイド溝３１２ｈに沿って延長部３１２ｂに向かって移動して前記棚プレート３１２Ｃの後端部から外部へ排出されるように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記棚プレート３１２Ｃには、前記パックハウジング２１０から排出された消火液の移動をガイドするように構成されたガイド溝３１２ｈが形成されることで、前記棚プレート３１２Ｃの特定の位置に消火液の移動を制御することができ、予期せぬ消火液の流れによって下段に位置したバッテリーパック２００へ消火液が流入することを防止することができる。これによって、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパック２００の消火液による汚染を防止することができる。本発明は、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパック２００のリサイクルを可能にする。
図１０をさらに参照すると、本発明の実施例６によるバッテリーラック３００には、実施例１のバッテリーラック３００と比較して、上方のバッテリーパック２００から落下した消火液を受けて外部へ流すように構成された排出部３１２ｐが備えられ得る。例えば、前記排出部３１２ｐは、上方の斜線方向へ延びて上部が開放された導管であり得る。相対的に上段に位置した棚プレート３１２Ｃから消火液が重力方向へ落下する場合、前記排出部３１２ｐは、落下した消火液を受領して一側へ排出するように誘導し得る。
例えば、図１０に示したように、相対的に上段に位置した棚プレート３１２Ｃに形成されたガイド溝３１２ｈに沿って移動した消火液は、前記棚プレート３１２Ｃの後端から重力方向へ落下した後、下段に位置した棚プレート３１２Ｃの排出部３１２ｐに消火液が少なくとも一部受領され、受領された消火液は、排出部３１２ｐの導管に沿ってさらに右側端へ移動して外部へ排出され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記棚プレート３１２Ｃには、上方のバッテリーパック２００から落下した消火液を受けて外部へ流すように構成された排出部３１２ｐが備えられることで、下段に位置して熱暴走や火事が発生していないバッテリーパック２００の消火液による汚染を避けることができる。これによって、熱暴走や火事が発生していないバッテリーパック２００のリサイクルが可能である。
図１１は、本発明の実施例７によるバッテリーラックの一部構成を概略的に示した模式図である。
図２及び図５と共に、図１１を参照すると、本発明の実施例７によるバッテリーラックは、実施例１のバッテリーラック３００と比較する場合、バッテリーパック２００Ｄのパックハウジング２１０の内部に吸収部材３１９をさらに含み得る。前記吸収部材３１９は、消火液（図５のＭ１）を吸収するように構成され得る。前記吸収部材３１９は、スポンジであり得る。または、前記吸収部材３１９は、高吸水性樹脂を網状に紡績して形成された超吸水性ファイバー（ｓｕｐｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｆｉｂｅｒ）を備え得る。ここで、 高吸水性樹脂は、自体重さの約５００～１，０００倍重さの消火液（水）を吸収するように構成され得る。例えば、高吸水性樹脂は、ＬＧ化学社の高吸水性樹脂製品であり得る。例えば、吸収部材３１９は、アクリル酸とメチルアクリレートなどを原料にして水で一括的に重合させた後、重合された高分子を抽出して網状で紡績して製造され得る。
また、前記吸収部材３１９は、前記複数の二次電池１１０のうち、前記ある一方向の反対方向に位置した二次電池１１０の間に介在され得る。例えば、図１１に示したように、前記棚プレート３１２が後方（Ｙ軸方向）へ傾いて構成される場合、前記パックハウジング２１０の内部において消火液は、前記パックハウジング２１０の後方から満たされ得る。
さらに、バッテリーパック２００Ｄが後方へ傾いて配置されることから、相対的に前記パックハウジング２１０の内部の前方部は、消火液の水位が前記パックハウジング２１０の内部の後方部よりも低いことがある。本実施例によって、前記吸収部材３１９を用いて、前記複数の二次電池１１０の間に消火液を充分に供給できるため、前記パックハウジング２１０の内部の前方部に位置した二次電池１１０の冷却または熱遮断を効果的に達成することができる。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記バッテリーパック２００Ｄは、前記複数の二次電池１１０のうち、前記ある一方向の反対方向に位置した二次電池１１０には、前記消火液を吸収するように構成された吸収部材３１９が備えられることで、バッテリーパック２００Ｄが傾いて配置されてもパックハウジング２１０の内部に消火液が分布されるように補完できる。これによって、パックハウジング２１０の前記ある一方向の反対方向に位置した二次電池１１０に熱暴走や火事が発生しても、消火液を供給して火事鎭圧や熱遮断による熱暴走を効果的に阻止することができる。
図１２は、本発明の一実施例による電力貯蔵装置を概略的に示す正面図である。
また、図１と共に図１２を参照すると、前記バッテリーラック３００は、ラックケース３１０の内部または外部にバッテリー管理装置３５０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）などの他の構成要素をさらに含み得る。
一方、本発明の一実施例による電力貯蔵装置６００は、前記バッテリーラック３００を少なくとも二つ以上含み得る。前記二つ以上のバッテリーラック３００は、一方向へ配列されるように配置され得る。例えば、図１２に示したように、前記電力貯蔵装置６００は、各々がラックケース３１０を備えた三つのバッテリーラック３００が一方向へ配列されるように構成され得る。また、前記電力貯蔵装置６００は、三つのバッテリーラック３００には各々、充放電を制御できる別途のバッテリー管理システム３５０が備えられ得る。前記電力貯蔵装置６００は、隣接するラックケース３１０同士の結合をなすように構成された結束部材を備え得る。
一方、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１００ セルアセンブリー
１１０ 二次電池
２００ バッテリーパック
２１０ パックハウジング
３００ バッテリーラック
３１０ ラックケース
３１２ 棚プレート
３１２ａ 搭載面
３１２ｂ 延長部
３１２ｃ ストッパ
３１２ｈ ガイド溝
３１２ｐ 排出部
３１３ 固定ブラケット
３１４ 前方フレーム
３１６ 後方フレーム
３１７ 蓋部
３１９ 吸収部材
６００ 電力貯蔵装置

Claims (10)

  1. 各々が、一方向へ積層された複数の二次電池と、前記複数の二次電池を収納する内部空間が形成され、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、消火液が内部へ供給されるように構成されたパックハウジングと、を含み、上下方向に配列された複数のバッテリーパックと、
    前記複数のバッテリーパックが収納される収納空間を有し、各々が、前記バッテリーパックが搭載され、ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いた搭載面と、前記ある一方向の端部が下方に位置したバッテリーパックよりも外側方向へ突出した延長部と、を備えた複数の棚プレートが備えられたラックケースと、を含むことを特徴とする、バッテリーラック。
  2. 前記ラックケースは、
    前記複数のバッテリーパックの前端に位置し、地面に支持されるように構成された柱部を備えた前方フレームと、
    前記複数のバッテリーパックの後端に位置し、地面に支持されるように構成された柱部を備えた後方フレームと、
    前記棚プレートと結合し、前記前方フレーム及び前記後方フレームの各々の柱部に前記ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いて結合した固定ブラケットと、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーラック。
  3. 前記複数の棚プレートのうち相対的に下段に位置した棚プレートの延長部の突出した端部は、相対的に上段に位置した棚プレートの延長部の端部よりも内側に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリーラック。
  4. 前記複数のバッテリーパックのうち相対的に下段に位置したバッテリーパックの前記ある一方向の端部は、相対的に上段に位置したバッテリーパックの端部よりも内側に位置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  5. 前記棚プレートには、前記搭載されたバッテリーパックの前記ある一方向の移動を阻止するストッパが形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  6. 前記バッテリーパックには、
    上段の棚プレートから落下した消火液を外部へ流すように前記バッテリーパックの端部から外側方向へ延びた蓋部がさらに備えられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  7. 前記棚プレートには、前記パックハウジングから排出された消火液の移動をガイドするように構成されたガイド溝が形成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
  8. 前記棚プレートには、上方のバッテリーパックから落下した消火液を受けて外部へ流すように構成された排出部が備えられることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーラック。
  9. 前記バッテリーパックにおいて、
    前記複数の二次電池のうち前記ある一方向の反対方向に位置した二次電池には、前記消火液を吸収するように構成された吸収部材が備えられ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から９のいずれか一項に記載のバッテリーラックを少なくとも一つ以上含む電力貯蔵装置。
JP2021578110A 2020-03-04 2021-03-04 バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置 Active JP7214019B2 (ja)

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