JP7321633B2 - 消火ユニットを含むバッテリーパック - Google Patents

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Description

本発明は、消火ユニットを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、二次発火または爆発の危険性を減らしたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１９年９月５日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１１０３３３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ともに封止して収納する外装材、即ち、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、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に対する需要が増加しつつある。
なお、このようなバッテリーパックは、複数の二次電池を外部から保護するか、または収納保管するために、金属材質の外部ハウジングを備えることが通常であった。一方、最近、高容量のバッテリーパックの需要が高まりつつある。
しかし、従来技術のバッテリーパックまたはバッテリーラックは、複数のバッテリーモジュールを備え、各々のバッテリーモジュールの二次電池に熱暴走が発生して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されている。
そこで、バッテリーパックまたはバッテリーラックにおいて一部の二次電池に熱暴走が発生する場合、直ちに措置が可能であり、迅速かつ完全な消火技術が求められる。
また、従来技術のバッテリーパックまたはバッテリーラックにおいては、複数のバッテリーモジュールを備える場合、消火装置との物理的距離によって消火能力の偏差が発生しやすかった。即ち、前記消火装置に近いバッテリーモジュールは、相対的に遠く位置したバッテリーモジュールよりも消火剤が投入される流量が大きかった。
そこで、相対的に消火装置から遠く離れたバッテリーモジュールの場合、消火能力が充分に発揮されず、火事発生時に鎭圧が難しいか、または消火速度が遅くなるなどの問題が発生していた。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次発火及び爆発の危険性を減らしたバッテリーパ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、下記する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分かるであろう。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パックは、一方向に配列された少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールと、
内部に消火剤が収容された消火タンク、前記消火タンクから前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールの各々に前記消火剤を供給するように連結された配管、前記配管に備えられ、前記消火剤の供給流量が一定になるように構成された流量調節部、及び前記消火タンクから内部温度が所定の温度以上に上昇したバッテリーモジュールに消火剤を供給するように構成された少なくとも一つの弁を備える消火ユニットと、を含む。
また、前記配管は、前記消火タンクの消火剤が吐き出される吐出口と連結された共通配管と、前記共通配管から分枝した少なくとも二つ以上の分配管と、を備え、前記流量調節部は、前記共通配管に備えられ得る。
さらに、前記流量調節部は、前記消火剤の供給圧力が所定の圧力以下に減圧するように構成された少なくとも一つ以上の減圧弁を備え得る。
そして、前記分配管の前記消火剤が移動する方向の末端部には、前記バッテリーモジュールが所定の温度以上に上昇する場合、前記バッテリーモジュールの内部に前記消火剤が注入可能に開放されるように構成された受動型弁が備えられ得る。
さらに、前記バッテリーモジュールは、内部で発生したガスが移動するように構成されたガス通路と、前記ガス通路と連結され、前記バッテリーモジュールの内部と外部が連通するように穿孔された投入口と、を備え得る。
また、前記受動型弁は、少なくとも一部が前記投入口を通じて前記バッテリーモジュールに挿入され得る。
そして、前記少なくとも二つ以上の分配管は、管径が相違に構成され得る。
さらに、前記少なくとも二つ以上の分配管のうち分枝した位置が前記吐出口から相対的に近い分配管であるほど、残りの分配管よりも管径が小さく構成され得る。
なお、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、前記バッテリーパック、及び前記バッテリーパックを収容するラックケースを含む。
さらに、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、バッテリーラックを少なくとも二つ以上含む。
そして、前記バッテリーラックの消火ユニットに備えられた配管は、前記消火タンクの消火剤が吐き出される吐出口と連結された共通配管と、前記共通配管から少なくとも二つ以上のバッテリーラックの各々へ分枝した少なくとも二つ以上の並列配管と、を備え得る。
さらに、記流量調節部は、前記少なくとも二つ以上の並列配管のうち少なくとも一部に備えられ得る。
本発明の一面によると、本発明のバッテリーパックは、消火ユニットが配管に備えられ、消火剤の供給流量が一定になるように構成された流量調節部を備えることで、消火剤の供給流量が急激に増減せず一定の流量で供給される区間が長くなる。これによって、従来技術のバッテリーパックにおいて消火装置の消火剤が供給される配管距離によってバッテリーモジュールに対する消火に偏差が発生する問題を解決することができる。
また、本発明の一面によると、流量調節部は、消火剤の供給圧力が所定の圧力以下に減圧されるように構成された少なくとも一つ以上の減圧弁を備えることで、消火剤の供給流量が急激に増減せず一定の流量で供給される区間が長くなる。これによって、供給圧力の経時的偏差が発生して消火装置との配管距離によってバッテリーモジュールに対する消火の偏差が発生する問題を効果的に解決することができる。
さらに、本発明の一実施例の一面によると、受動型弁の少なくとも一部が、バッテリーモジュールに備えられたガス排出通路と連通するように穿孔された投入口に挿入されるように構成することで、熱暴走の発生時、受動型弁が開けられ、熱暴走が発生したバッテリーモジュールにのみ個別的に消火剤を投入することができる。そして、消火剤がバッテリーモジュールの外部ではなく内部に直接噴射でき、熱暴走が起こったバッテリーモジュールの火事を効果的に消火し、冷却させることができるという利点がある。
さらに、本発明の一面によると、少なくとも二つ以上の分配管の管径を相違に構成することで、分配管を通して供給される消火剤の供給流量の偏差が少なくなるように供給することができることから、従来技術のバッテリーパックにおいて消火装置との配管距離によってバッテリーモジュールに対する消火に偏差が発生する問題を解決することができる。即ち、バッテリーパックに対する安定的な消火能力を確保することができる。
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パックを概略的に示す前方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示す後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成を概略的に示す概念図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である減圧弁の断面を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるバッテリーモジュールの内部構成を概略的に示す後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成であるセルアセンブリーを概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるバッテリーモジュールを概略的に示す後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部を概略的に示す部分後面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である配管及び弁を概略的に示す部分斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成の内部構成を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの一部構成である分配管を概略的に示す斜視図である。 本発明の他の実施例による電力貯蔵装置を概略的に示す後方斜視図である。
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パックを概略的に示す前方斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示す後方斜視図である。そして、図３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成を概略的に示す概念図である。
図１～図３を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパック４００は、一方向に配列された少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００と、前記バッテリーモジュール２００を消火するように構成された消火ユニット３００と、を含む。
具体的には、前記消火ユニット３００は、流量調節部３１０、消火タンク３２０、配管３３０及び弁３４０を備え得る。
先ず、前記消火タンク３２０は、消火剤（図示せず）を内部に収容し得る。例えば、前記消火剤は、炭酸カリウムのような無機塩の濃厚溶液、化学泡、空気泡、二酸化炭素及び水のいずれか一つ以上であり得る。また、前記消火タンク３２０は、消火剤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圧縮ガスを内部に備え得る。例えば、前記消火剤は、前記消火剤として水が含まれる場合、水の冷却能力を高めるように構成された添加剤をさらに備え得る。例えば、前記添加剤は、増粘剤または浸透剤であり得る。例えば、前記浸透剤は、界面活性剤であり得る。前記浸透剤は、水の表面張力を低めて水の浸透効果を高めることができる。
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、前記消火剤は４０Ｌの水であり得る。ここで、消火剤として水を使用する場合、前記バッテリーモジュール２００の内部に噴霧したときは、消火冷却効果と共に熱遮断作用があるため、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）を防止するのに効果的である。これによって、複数のバッテリーモジュール２００の間で火事や熱暴走が伝播することを効果的に防止することができる。
さらに、前記消火タンク３２０は、バッテリーパック４００の水平方向の一側に位置し得る。または、図示していないが、前記消火タンク３２０は、バッテリーパック４００の上部Ｔに搭載され得る。前記消火タンク３２０がバッテリーパック４００の上部に搭載される場合、前記消火タンク３２０には、別の圧縮ガスなく消火剤を収容し得る。即ち、前記消火タンク３２０に収容された消火剤は、重力によって前記消火タンク３２０から吐き出されて前記バッテリーパック４００に備えられた複数のバッテリーモジュール２００の各々に供給され得る。
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モジュール２００の各々へ前記消火剤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、水に腐食されない素材からなり得る。例えば、前記配管３３０は、ステンレススチールであり得る。前記配管３３０の一端は、前記消火タンク３２０の吐出口３２１と連結されるように構成され得る。前記配管３３０の他端は、前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００の各々の内部まで延びた形態を有し得る。
例えば、前記配管３３０は、前記消火タンク３２０の消火剤が吐き出される吐出口３２１と連結された共通配管３３３と、前記共通配管３３３から前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００の各々に備えられた投入口２６４と連結されるように分配された構造の分配管３３６と、を備え得る。例えば、図２に示したように、前記配管３３０は、前記消火タンク３２０の吐出口３２１と連結された一つの共通配管３３３と、前記共通配管３３３から分枝した８個の分配管３３６と、を備え得る。そして、前記８個の分配管３３６は、８個のバッテリーモジュール２００の投入口２６４と連結されるように構成され得る。
また、前記流量調節部３１０は、前記配管３３０の一位置に備えられ得る。前記流量調節部３１０は、前記消火剤の供給流量が一定になるように構成され得る。例えば、前記流量調節部３１０は、前記消火タンク３２０から吐き出された消火剤の前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００の各々に供給される流量が一定になるように消火剤の供給圧力を減圧し得る。
さらに、前記弁３４０は、前記消火タンク３２０から内部温度が所定の温度以上に上昇したバッテリーモジュール２００に消火剤を供給するように構成され得る。前記弁３４０は、バッテリーモジュール２００の内部温度が所定の温度以上になる場合、これを制御部３５０で感知し、制御部３５０によって能動的に開放されるように構成され得る。ここで、前記制御部３５０は、複数のバッテリーモジュール２００のうち、最上部に位置したバッテリーモジュールの上に位置し得る。ここで、所定の温度は、１００℃以上であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、消火ユニット３００は、前記配管３３０に備えられ、前記消火剤の供給流量が一定になるように構成された流量調節部３１０を備えることで、消火剤の供給流量が急激に増減せず一定の流量で供給される区間（時間）を長くすることができる。これによって、従来技術のバッテリーパック４００において消火装置の消火剤が供給される配管の距離によってバッテリーモジュール２００に対する消火に偏差が発生する問題を解決することができる。
前記消火ユニット３００は、制御部３５０を備え得る。具体的には、前記制御部３５０は、温度感知センサ３６０から所定の温度以上の温度が感知される場合、前記弁３４０が開放されるように構成され得る。例えば、前記制御部３５０は、前記弁３４０が能動型弁であるとき、前記能動型弁を制御する信号を送信するように構成され得る。例えば、前記温度感知センサ３６０は、線型温度感知センサであり得る。
例えば、前記線型温度感知センサ３６０は、二つの電線に被覆された熱感知物質が基準温度以上の温度になったときに溶融して二つの電線の短絡を起こし、火事または過熱信号を発するように構成され得る。例えば、前記熱感知物質は、７０以上１００℃で溶融する熱可塑性樹脂であり得る。例えば、前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂またはアクリル樹脂であり得る。さらに、前記線型温度感知センサ３６０は、前記熱感知物質を囲むように構成された絶縁性被覆材をさらに備え得る。前記被覆材は、ポリ塩化ビニルを含み得る。
また、前記線型温度感知センサ３６０は、一方向へ配列された少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００に沿って線状で延びた構造を有し得る。 例えば、図２に示したように、前記バッテリーパック４００は、上下方向に配列された前記８個のバッテリーモジュール２００を備え得る。前記線型温度感知センサ３６０は、一端が制御部３５０に接続し、前記上下方向へ配列された前記８個のバッテリーモジュール２００に沿って延び、他端が終端部の低抗体３６５と接続するように構成され得る。この際、前記線型温度感知センサ３６０を部分的に位置固定するためにブラケット（図示せず）及び固定バックル（図示せず）を使用し得る。
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４００は、少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００に沿って線状で延びた温度感知センサ３６０を備えることで、バッテリーパックの製造コストを減らすことができる。
即ち、従来技術で複数の温度センサを適用する場合、複数の温度センサ及び前記複数の温度センサを接続するための別の信号ワイヤーが必要となり、資材コストが高く、設置作業が長くなって製造コストを上昇させる要因になっていた。これに対し、本発明のバッテリーパック４００は、単に一つの線型温度感知センサ３６０を用いるため、複数のバッテリーモジュール２００の温度感知が可能であり、別の信号ワイヤーが不要となるため、軽くて柔軟であり、設置が容易となり、バッテリーパック４００の製造コストを大幅節減することができる。
さらに、前記線型温度感知センサ３６０は、一つのバッテリーモジュール２００にもより正確な温度感知のために多重ポイントを設定しやすい。これによって、本発明は、バッテリーモジュール２００の火事発生感知の失敗率を大幅減らすことができる。
前記消火ユニット３００は、前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００から排出された煙を感知する煙感知センサ３７０をさらに含み得る。具体的には、前記煙感知センサ３７０は、上下方向へ積層された前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００の最上部に位置し得る。即ち、バッテリーモジュール２００に火事が発生する場合、発生したガスは上方へ移動し得るため、前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００の最上部に位置することが望ましい。
また、前記煙感知センサ３７０は、煙を感知する場合、前記消火ユニット３００の制御部３５０へ信号を伝送するように構成され得る。前記制御部３５０は、受信された信号に応じて前記弁３４０を開放し得る。
図４は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である減圧弁の断面を概略的に示す断面図である。
図３と共に図４を参照すると、前記流量調節部３１０は、前記共通配管３３３に備えられ得る。一例で、前記流量調節部３１０は、前記共通配管３３３に入口と出口が各々連結され、少なくとも一つ以上の減圧弁３１２が備えられ得る。前記減圧弁３１２は、前記消火剤の供給圧力が所定の圧力以下に減圧するように構成され得る。
例えば、図４に示したように、前記減圧弁３１２には、弁３４０から入口３１２ａに流入した消火剤の供給圧力を吸収するように構成されたバネ３１２ｂが備えられ得る。前記バネ３１２ｂの一端部に連結されたディスク３１２ｃは、所定の供給圧力以上で前記減圧弁３１２の入口３１２ａを開放するように構成され得る。この際、前記ディスク３１２ｃの開放によって流入した消火剤は、弁本体内部の流路に沿って出口３１２ｄへ移動し得る。
他の実施例で、流量調節部３１０は、前記減圧弁３１２のみに限定されず、前記消火剤の供給流量を所定の量に調節するように構成された少なくとも一つ以上の流量制御弁（図示せず）を備え得る。ここで、流量制御弁は、公知の通常の弁を使用し得る。したがって、これについてのより具体的な説明は省略する。そして、この他にも消火剤の供給流量を一定にすることができる弁や装置であれば、いずれも適用可能である。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記流量調節部３１０は、前記消火剤の供給圧力が所定の圧力以下に減圧するように構成された少なくとも一つ以上の減圧弁３１２を備えることで、消火剤の供給流量が急激に増減せず一定の流量で供給される区間（時間）が長くなる。これによって、供給圧力の経時的偏差が発生して消火装置との配管距離によってバッテリーモジュール２００に対する消火の偏差が発生する従来技術の問題を効果的に解決することができる。
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるバッテリーモジュールの内部構成を概略的に示す後方斜視図である。そして、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成であるセルアセンブリーを概略的に示す斜視図である。ここで、図５では、バッテリーモジュールの内部構成の説明のために、一部を切り取った形態で図示した。
図５及び図６を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール２００は、少なくとも二つ以上のセルアセンブリー１００及びモジュールハウジング２１０を含み得る。
前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー１００の各々は、前後方向へ積層された複数の二次電池１１０を含み得る。前記二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。例えば、図５に示したように、Ｆ方向から（正面から）見る場合、二つ以上のセルアセンブリー１００の各々は、複数個のパウチ型二次電池１１０が前後方向へ平行に相互積層された形態で構成され得る。
一方、本明細書においては、特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右方向に対して、Ｆ方向から見る場合を基準とする。
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。
さらに、前記正極リード１１１と前記負極リード１１２は、前記二次電池１１０の中心を基準で相互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１１１は、前記二次電池１１０の中心を基準で一端部（右端部）に備えられ得る。また、前記負極リード１１２は、二次電池１１０の中心を基準にして他端部（左端部）に備えられ得る。
しかし、本発明によるバッテリーモジュール２００には、前述したパウチ型二次電池１１０のみに限定されず、本発明の出願時点における公知の多様な二次電池１１０が採用され得る。
一方、図５をさらに参照すると、前記バッテリーモジュール２００は、バスバーアセンブリー２７０をさらに含み得る。具体的には、前記バスバーアセンブリー２７０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及び前記少なくとも一つ以上のバスバー２７２を外側に取り付けるように構成された少なくとも二つ以上のバスバーフレーム２７６を備え得る。前記少なくとも二つ以上のバスバーフレーム２７６は、前記セルアセンブリー１００の左右方向の両側に各々備えられ得る。
一方、前記モジュールハウジング２１０には、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、図１のＦ方向から見たとき、前記モジュールハウジング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５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を備え得る。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状であり得る。前記プレート状は、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。
図７は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるバッテリーモジュールを概略的に示す後方斜視図である。
さらに、図１と共に図５及び図７を参照すると、前記モジュールハウジング２１０は、前記セルアセンブリー１００から発生したガスが流通するように内部にガス通路２１１を備え得る。ここで、前記ガス通路２１１は、外部と連通するように前後方向へ長く延びた空間であり得る。前記ガス通路２１１は、前記セルアセンブリー１００の左右方向の一側または両側に備えられ得る。例えば、Ｒ方向から見る場合、前記ガス通路２１１は、セルアセンブリー１００で発生したガスが、右側及び左側へ移動した後、前後方向へ移動可能に空間を有し得る。
より具体的には、前記ガス通路２１１は、前記セルアセンブリー１００の上部または下部と前記モジュールハウジング２１０との間の空間であり得る。即ち、前記バッテリーモジュール２００の内部に収納されたセルアセンブリー１００で発生したガスは、前記セルアセンブリー１００の上部または下部に位置したガス通路２１１を通して前記セルアセンブリー１００の左右方向の両側に移動し、さらに、前記ガス通路２１１の端部に形成され、バッテリーモジュール２００の外部と連通するように穿孔された複数のガス排出口２１２を通して排出され得る。
前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００の各々の後方に位置した後方カバー２５０には、前記消火剤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、前記ガス通路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を中心にして左右方向の両側に位置したガス通路２１１と連通するように構成され得る。
例えば、Ｒ方向から見る場合、前記後方カバー２５０の右側に投入口２６４が備えられ得る。そして、前記投入口２６４から投入された消火剤は、前記セルアセンブリー１００の左側に位置したガス通路２１１に沿って移動し、続いて、前記セルアセンブリー１００の上部または下部に位置したガス通路２１１を通して前記セルアセンブリー１００の右側に位置たガス通路２１１へ消火剤が移動し得る。このような過程によって、発火または過熱した前記バッテリーモジュール２００の内部のセルアセンブリー１００を消火及び冷却することができる。
図８は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部を概略的に示す部分後面図である。図９は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成である配管及び弁を概略的に示す部分斜視図である。そして、図１０は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成の内部構成を概略的に示す断面図である。
図３、図８及び図９と共に図１０をさらに参照すると、前記共通配管３３３から分枝した前記分配管３３６の前記消火剤が移動する方向の末端部には、バッテリーモジュール２００の内部温度が所定の温度以上に上昇する場合に開放されるように構成された弁３４６が備えられ得る。この際、前記弁３４６は、能動型弁または受動型弁３４７であり得る。この際、前記分配管３３６は、Ｔ配管またはエルボ配管であり得る。
例えば、前記弁３４６が受動型弁３４７である場合、前記受動型弁３４７は、前記バッテリーモジュール２００が所定の温度以上に上昇する場合、前記バッテリーモジュール２００の内部へ前記消火剤が注入されるように開放されるように構成され得る。前記バッテリーモジュール２００の内部温度によって開放されるように、前記受動型弁３４７は、少なくとも一部が前記投入口２６４を通してバッテリーモジュール２００の内部へ挿入されるように構成され得る。
例えば、前記受動型弁３４７は、前記バッテリーモジュール２００の内部温度が所定の温度以上になる場合、前記受動型弁３４７が開放されるように構成され得る。例えば、前記受動型弁３４７は、ガラスバルブ（ｇｌａｓｓ ｂｕｌｂ）３４７ａ及び前記ガラスバルブ３４７ａの内部に収容された所定の液体（図示せず）を備え得る。前記ガラスバルブ３４７ａは、前記受動型弁３４７の流体が流れる通路３４７ｃを閉塞するように構成され得る。
また、前記ガラスバルブ３４７ａは、所定の温度、例えば、７０～１００℃以上で前記所定の液体の体積膨張によって壊れるように構成され得る。即ち、前記受動型弁３４７は、前記バッテリーモジュール２００の内部に位置する場合、前記バッテリーモジュール２００の内部温度が所定の温度以上に上昇するとき、弁３４７の流体が流れる通路３４７ｃを遮っていたガラスバルブ３４７ａが壊れながら弁の通路３４７ｃが開放されるように構成され得る。さらに、前記受動型弁３４７は、排出される流体を四方へ分散させるように構成された分散部３４７ｂをさらに備え得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記受動型弁３４７の少なくとも一部が、前記バッテリーモジュール２００に備えられた前記ガス排出通路２１１と連通するように穿孔された投入口２６４に挿入されるように構成することで、熱暴走の発生時、前記受動型弁３４７が開放されながら熱暴走が発生したバッテリーモジュール２００のみに個別的に消火剤を投入できる。さらに、前記消火剤が前記バッテリーモジュール２００の外部ではなく内部へ直接噴射され、熱暴走が発生したバッテリーモジュール２００の火事を効果的に消火し、冷却させることができるという利点がある。
図１１は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックの一部構成である分配管を概略的に示す斜視図である。
図２と共に図１１をさらに参照すると、本発明の他の実施例によるバッテリーパック４００は、分配管３３６Ａに流入する消火剤の流量を相違に構成し得る。例えば、前記少なくとも二つ以上の分配管３３６Ａの管径を相違に構成し得る。前記少なくとも二つ以上の分配管３３６Ａのうち分枝された位置が前記消火タンク３２０から相対的に近い分配管３３６Ａであるほど、残りの分配管３３６Ａよりも管径を小さく構成し得る。
例えば、前記消火タンク３２０から共通配管３３３から分枝した配管までの距離が近い分配管３３６Ａであるほど管径が小さく設定され得る。即ち、このような構成は、前記消火タンク３２０から共通配管３３３から分枝した配管までの距離が近い分配管３３６Ａであるほど消火剤の供給圧力が高いため、相対的に消火剤の供給量が、配管距離の遠い分配管３３６Ａよりも大きくなることから、複数の分配管に供給される流量間の偏差が発生することを防止するように構成したのである。
例えば、図２に示したように、前記消火タンク３２０から共通配管３３３に沿って分枝した配管距離（経路）が近い分配管３３６Ａ、即ち、最も高い箇所に配置された分配管３３６Ａの管径が最も小さく構成され得、順次に前記消火タンク３２０から遠い経路に位置した分配管３３６Ａであるほど管径を大きく構成し得る。
例えば、図１１に示したＴ配管３３６Ａは、前記消火タンク３２０から共通配管３３３から分枝した配管距離（経路）の近い分配管３３６Ａであり得る。即ち、分枝した距離が相対的に遠い他の分配管３３６Ａよりも、図１１に示したＴ配管の出口側の管径３３６Ａ１を小さく構成し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記少なくとも二つ以上の分配管３３６Ａの管径を相違に構成することで、分配管を通して供給される消火剤の供給流量の偏差が少なくなるように供給でき、従来技術のバッテリーパック４００で消火装置との配管距離によってバッテリーモジュール２００に対する消火の偏差が発生する問題を解決することができ、バッテリーパック４００に対する安定的な消火能力を確保することができる。
図１２は、本発明の他の実施例による電力貯蔵装置を概略的に示す後方斜視図である。
図１２を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーラック５００は、前記バッテリーパック４００と、前記バッテリーパック４００を収容するラックケース５１０と、を含み得る。また、前記ラックケース５１０は、前記バッテリーパック４００が複数のバッテリーモジュール２００を上下方向へ積層された形態で収容するように構成され得る。前記ラックケース５１０の内部では、バッテリーモジュール２００の下面が水平面に平行する形態で搭載され得る。
ここで、水平方向とは、前記バッテリーモジュール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。
さらに、前記ラックケース５１０は、少なくとも一側が開放可能な形態で構成され、開放された側面を通じてバッテリーモジュール２００が内部空間へ入れられ得る。但し、前記ラックケース５１０は、このように開放された側面が閉鎖可能に構成されることも可能である。
また、前記バッテリーラック５００は、ラックケース５１０の内部または外部にバッテリー管理装置（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ、図示せず）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５００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５００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、三つのバッテリーラック５００が一方向に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５００の充放電を制御できる別の中央制御部（図示せず）を備え得る。
前記電力貯蔵装置６００に備えられた配管３３０は、前記消火タンク３２０の消火剤が吐き出される吐出口と連結された共通配管３３３Ａと、前記共通配管３３３Ａから少なくとも二つ以上のバッテリーラック５００の各々へ分枝した少なくとも二つ以上の並列配管３３８と、を備え得る。例えば、図１２に示したように、前記電力貯蔵装置６００には、前記消火タンク３２０と連結された配管３３０が、共通配管３３３Ａ、並列配管３３８及び分配管３３６を通して 三つのバッテリーラック５００に備えられた複数のバッテリーモジュール２００の各々に供給されるように構成されている。
前記流量調節部３１０は、前記少なくとも二つ以上の並列配管３３８のうち少なくとも一部に備えられ得る。即ち、前記少なくとも二つ以上の並列配管３３８のうち、前記消火タンク３２０との配管距離（経路）が相対的に近い並列配管３３８に流量調節部３１０を備え、残りの並列配管３３８には流量調節部３１０を備えなくてもよい。例えば、図１２に示したように、共通配管３３３Ａから分枝する三つの並列配管３３８が備えられ得る。前記三つの並列配管３３８のうち、最も近い最初の並列配管３３８には流量調節部３１０が備えられ得る。この際、前記流量調節部３１０は、減圧弁３１２を備え得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明の電力貯蔵装置６００は、共通配管３３３Ａから少なくとも二つ以上のバッテリーラック５００の各々へ分枝した少なくとも二つ以上の並列配管３３８を備え、前記流量調節部３１０は、前記少なくとも二つ以上の並列配管３３８のうち少なくとも一部に備えられることで、複数のバッテリーラック５００ごとに供給される消火剤の供給量に偏差が発生することを減らすことができる。これによって、電力貯蔵装置６００の安定性を効果的に向上させることができる。
また、前記少なくとも二つ以上の並列配管３３８は、管径の大きさを相違に設定し得る。例えば、前記少なくとも二つ以上の並列配管３３８のうち前記消火タンク３２０との配管距離（経路）が相対的に近い並列配管３３８であるほど、管径の大きさを小さく設定し得る。
なお、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、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する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
本発明は、バッテリーパックに関する。また、本発明は、バッテリーパックを含む大規模電力貯蔵装置関連産業に利用可能である。
１００ セルアセンブリー
１１０ 二次電池
２００ バッテリーモジュール
２１０ モジュールハウジング
２１１ ガス通路
２１２ ガス排出口
２６４ 投入口
３１０ 流量調節部
３００ 消火ユニット
３２０ 消火タンク
３２１ 吐出口
３３０ 配管
３３３ 共通配管
３３６ 分配管
３３８ 並列配管
３４０、３４６ 弁
３４４ 減圧弁
３４７ 受動型弁
３５０ 制御部
４００ バッテリーパック
５００ バッテリーラック
５１０ ラックケース
６００ 電力貯蔵装置

Claims (10)

  1. 一方向に配列された少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールと、
    内部に消火剤が収容された消火タンク、前記消火タンクから前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールの各々に前記消火剤を供給するように連結され前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールに沿って延びる共通配管、前記共通配管から分枝した少なくとも二つ以上の分配管、前記共通配管および／または分配管に備えられ、前記少なくとも二つ以上のバッテリーモジュールの各々に供給される前記消火剤の供給流量間の偏差が発生しないように構成された流量調節部、及び前記消火タンクから内部温度が所定の温度以上に上昇したバッテリーモジュールに消火剤を供給するように構成された少なくとも一つの弁を備える消火ユニットと、を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記共通配管は、前記消火タンクの消火剤が吐き出される吐出口と連結され、
    前記流量調節部が、前記共通配管に備えられたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記流量調節部は、前記消火剤の供給圧力が所定の圧力以下に減圧するように構成された少なくとも一つ以上の減圧弁を備えることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記分配管の前記消火剤が移動する方向の末端部には、前記バッテリーモジュールが所定の温度以上に上昇する場合、前記バッテリーモジュールの内部に前記消火剤が注入可能に開放されるように構成された受動型弁が備えられたことを特徴とする、請求項２または３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記バッテリーモジュールは、内部で発生したガスが移動するように構成されたガス通路と、前記ガス通路と連結され、前記バッテリーモジュールの内部と外部が連通するように穿孔された投入口と、を備え、
    前記受動型弁は、少なくとも一部が前記投入口を通じて前記バッテリーモジュールに挿入されたことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記少なくとも二つ以上の分配管は、管径が相違に構成されたことを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  7. 前記少なくとも二つ以上の分配管のうち分枝した位置が前記吐出口から相対的に近い分配管であるほど、残りの分配管よりも管径が小さく構成されたことを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック、及び前記バッテリーパックを収容するラックケースを含む、バッテリーラック。
  9. 請求項８に記載のバッテリーラックを少なくとも二つ以上含む、電力貯蔵装置。
  10. 前記共通配管は、前記消火タンクの消火剤が吐き出される吐出口と連結され、前記共通配管から少なくとも二つ以上のバッテリーラックの各々へ分枝した少なくとも二つ以上の分配管は、並列配管であり、
    前記流量調節部が、前記少なくとも二つ以上の並列配管のうち少なくとも一部に備えられたことを特徴とする、請求項９に記載の電力貯蔵装置。
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