JP7331151B2 - バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーラック、並びに電力貯蔵装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーラック、並びに電力貯蔵装置に関し、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モジュールに関する。
本出願は、２０２０年２月２７日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００２４４５７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モジュールハウジングを備えたバッテリーモジュールに対する需要が増加しつつある。
ところで、従来技術のバッテリーモジュールは、複数の二次電池を備え、各々の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。
さらに、発火した二次電池の火炎が、ガス排出のために形成されたガス通路によって隣接する二次電池へ伝播する恐れがあり、これを防止することができる技術の開発が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次発火または爆発の危険性を減らしたバッテリーモジュール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発明によるバッテリーモジュールは、
複数の二次電池を有するセルアセンブリーと、
セルアセンブリーを内部空間に収容し、内部空間と外部空間とが連通するように構成された開口が形成されたモジュールハウジングと、
開口の少なくとも一部をカバーしてモジュールハウジングの内部に供給された消火剤を所定の高さ以上まで満たすように構成された調節カバーと、を含む。
また、調節カバーは、開口の外側に位置し、端部がモジュールハウジングの外側面と連結されるように構成され得る。
さらに、調節カバーは、上部が開放されるように構成され得る。
そして、開口には、外部空気がモジュールハウジングの内部に流入されるように構成された流入口と、モジュールハウジングの一部に形成され、流入した空気が外部へ排出されるように構成された排出口と、が備えられ得る。
さらに、調節カバーは、流入口及び排出口に各々備えられ得る。
また、バッテリーモジュールは、所定の温度以上にモジュールハウジングの内部温度が上昇する場合、モジュールハウジングの内部へ消火剤が供給されるように構成され、
調節カバーは、バッテリーモジュールに供給された消火剤によって調節カバーの上部を密閉するように構成された密閉部材を備え得る。
密閉部材は、バッテリーモジュールに消火剤が供給される場合、浮力によって調節カバーの上部を密閉するように構成された栓を備え得る。
さらに、密閉部材は、消火剤によって外部へ排出されることを阻むように調節カバーの上部に備えられたストッパと、栓と連結された固定紐と、を備え得る。
密閉部材は、モジュールハウジングの内部に供給された消火剤と接触する場合、消火剤の一部を吸収して体積が膨張し、開口の少なくとも一部を閉塞するように構成された合成繊維を備え得る。
なお、上記のような目的を達成するための本発明によるバッテリーラックは、バッテリーモジュールと、バッテリーモジュールを収容するラックケースと、を含む。
また、上記のような目的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。
本発明の一面によると、本発明は、モジュールハウジングに形成された開口の少なくとも一部をカバーしてバッテリーモジュールの内部に供給された消火剤を所定の高さ以上まで満たすように構成された調節カバーを含むことで、バッテリーモジュールが所定の温度以上に上昇するか、または火事が発生して、モジュールハウジングの内部に消火剤を供給する場合、バッテリーモジュールの内部に供給された消火剤を所定の高さ以上まで満たすことができ、熱暴走した二次電池を速やかに冷却して、火事が発生した二次電池を迅速に消火させることができる。これによって、本発明は、火事安全性を大幅向上させることができる。
また、本発明の他の一実施例の一面によると、本発明のバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールに供給された消火剤によって開口の少なくとも一部を閉塞するように構成された密閉部材を備えることで、バッテリーモジュールに消火剤が供給される場合、調節カバーから消火剤が抜け出されることを阻むことができる。即ち、モジュールハウジングの内部に供給される消火剤の水位をさらに高めることができるという効果を奏する。これによって、熱暴走した二次電池を速やかに冷却し、火事が発生した二次電池を迅速に消火させることができる。これによって、本発明は、火事安全性を大幅向上させることができる。
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モジュール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モジュールの構成を分解して概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した部分斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュール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モジュールの内部を概略的に示した部分左側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの内部を概略的に示した部分右側面図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を示した概念図である。 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。 本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの密閉部材としての栓の作動様子を概略的に示した部分右側面図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの密閉部材としての栓の作動様子を概略的に示した部分右側面図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの密閉部材としての合成繊維の作動様子を概略的に示した部分右側面図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの密閉部材としての合成繊維の作動様子を概略的に示した部分右側面図である。 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モジュール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モジュールの構成を分解して概略的に示した分解斜視図である。図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した部分斜視図である。そして、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後方斜視図である。
図１～図４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、セルアセンブリー１００、モジュールハウジング２１０及び調節カバー２３０を含む。
ここで、セルアセンブリー１００は、前後方向へ互いに積層された複数の二次電池１１０を含み得る。二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。例えば、図２に示したように、二つのセルアセンブリー１００の各々は、２１個のパウチ型二次電池１１０が前後方向（Ｙ方向）へ並んで相互に積層されるように構成され得る。
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。
各々の二次電池１１０は、Ｆ方向（図１に示す）から見るとき、二つの広い面が前後方向に各々位置し、上、下、左、右の方向にはシーリング部が位置するように地面にほぼ垂直に（Ｚ方向）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方向から見たときを基準とする。
ここで、パウチ１１６は、凹んだ形態の収容部が形成されているパウチで構成され得る。また、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、パウチの周縁部の内側には接着層が互いに溶着することで、シーリング部が形成され得る。さらに、二次電池１１０の正極リード１１１及び負極リード１１２が形成された左右方向（Ｘ方向）の端部に各々テラス部が形成され得る。
そして、電極組立体は、電極活物質が塗布された電極板と分離膜との組立体であって、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、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１１１と接続し得る。
ここで、正極リード１１１は、一端が正極タブに接続し、他端がパウチ１１６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、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１１２と接続し得る。そして、負極リード１１２は、一端が負極タブに接続し、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し得る。
さらに、図１のように、Ｆ方向から見たとき、正極リード１１１及び負極リード１１２は、二次電池１１０の中心を基準で互いに反対方向（Ｘ方向）の左右方向の端部に形成され得る。即ち、正極リード１１１は、二次電池１１０の中心を基準で一端部に備えられ得る。また、負極リード１１２は、二次電池１１０の中心を基準で他端部に備えられ得る。
例えば、図２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１１１及び負極リード１１２が左右方向へ突出するように構成され得る。
ここで、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１１１と負極リード１１２との干渉がなくなり、電極リード１１１の面積を広げることができる。
また、正極リード１１１及び負極リード１１２は、プレート形態で構成され得る。特に、正極リード１１１及び負極リード１１２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、二次電池１１０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、本願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。
また、少なくとも一つ以上のセルアセンブリー１００は、前後方向に配列され得る。例えば、図２に示したように、二つのセルアセンブリー１００は、前後方向へ配列されており、二つのセルアセンブリー１００同士は、所定の距離で離隔し得る。
さらに、本発明の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。バスバーアセンブリー２７０は、バスバー２７２と、バスバー２７２を搭載するように構成されたバスバーフレーム２７６と、を備え得る。バスバー２７２は、複数の二次電池１１０を電気的に互いに接続するように構成され得る。バスバー２７２は、電気伝導性を有する金属を含み得る。金属は、アルミニウム、銅、ニッケルなどを含み得る。例えば、バスバー２７２は、二次電池１１０の正極リード１１１及び／または負極リード１１２と接合するように構成され得る。
一方、モジュールハウジング２１０には、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、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、前方プレート２５０及び後方プレート２６０を含み得る。
具体的には、ベースプレート２４０は、少なくとも一つ以上のセルアセンブリー１００を上部に搭載するように少なくとも一つ以上のセルアセンブリー１００の下面よりも大きい面積を有し得る。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、上部カバー２２０は、トップ部２２４及びサイド部２２６を備え得る。トップ部２２４は、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。サイド部２２６は、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トップ部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、サイド部２２６は、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、上部カバー２２０は、前後左右方向へ延びたプレート状のトップ部２２４を備え得る。
さらに、上部カバー２２０は、トップ部２２４の左右方向の両端部の各々から下方へ延びた二つのサイド部２２６が備えられ得る。さらに、二つのサイド部２２６の各々の下端部は、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、サイド部２２６は、一部位に二次電池１１０が位置した内側方向へ隆起したビーディング部Ｂ１が備えられ得る。例えば、図２に示したように、一つのサイド部２２６には、内側方向へ隆起したビーディング部Ｂ１が８個形成され得る。
さらに、前方プレート２５０は、セルアセンブリー１００の前方をカバーするように構成され得る。例えば、前方プレート２５０は、二次電池１１０の前面の大きさよりも大きいプレート状であり得る。プレート状は、上下方向へ立てられた形態であり得る。
さらに、前方プレート２５０の外周部の一部はベースプレート２４０と結合し得る。例えば、前方プレート２５０の外周部の下側部は、ベースプレート２４０の前端部と結合し得る。さらに、前方プレート２５０の外周部の上側部は、上部カバー２２０の前端部と結合し得る。ここで、結合方法は、ボルト結合が適用され得る。
また、後方プレート２６０は、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、後方プレート２６０は、二次電池１１０の後面の大きさよりも大きいプレート状であり得る。
そして、後方プレート２６０の外周部の一部は、ベースプレート２４０と結合し得る。例えば、後方プレート２６０の外周部の下側部は、ベースプレート２４０の後端部と結合し得る。さらに、後方プレート２６０の外周部の上側部は、上部カバー２２０の後端部と結合し得る。ここで、結合方法は、ボルト結合が適用され得る。後方プレート２６０には、外部空気が内部へ流入するか、または内部空気が外部へ抜け出るための排出口Ｐ１ｂが形成され得る。
また、モジュールハウジング２１０には、内部空間と外部空間とが連通するように構成された開口Ｐ１が形成され得る。開口Ｐ１は、流入口Ｐ１ａ及び排出口Ｐ１ｂを備え得る。例えば、図３に示したように、前方プレート２５０には、外部空気がモジュールハウジング２１０の内部へ投入されるように構成された流入口Ｐ１ａが形成され得る。また、例えば、図４に示したように、モジュールハウジング２１０の後方プレート２６０の一部に形成され、流入した空気が外部へ排出されるように構成された排出口Ｐ１ｂが備えられ得る。この際、排出口Ｐ１ｂは、複数の穴を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、モジュールハウジング２１０は、二次電池１１０を外部の衝撃から安定的に保護できる構造を有しており、バッテリーモジュール２００の外部衝撃に対する安全性を高めることができる。
一方、本発明のバッテリーモジュール２００は、セルアセンブリー１００の充放電を制御するように構成されたモジュールＢＭＳ２９０をさらに含み得る。モジュールＢＭＳ２９０は、バッテリーモジュール２００の温度及び電流を感知するように多様なセンサーと電気回路を備え得る。このようなセンサー回路は、図示していない。
図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの内部を概略的に示した部分左側面図である。そして、図６は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの内部を概略的に示した部分右側面図である。
図２～図４と共に図５及び図６を参照すると、調節カバー２３０は、バッテリーモジュール２００の内部に供給された消火剤３２１を所定の高さ以上まで満たすように構成され得る。例えば、調節カバー２３０は、外側から開口Ｐ１の少なくとも一部をカバーするように構成され得る。即ち、調節カバー２３０は、開口Ｐ１の少なくとも一部を囲むように構成され得る。但し、モジュールハウジング２１０の内部空気が外部へ抜け出されるか、または外部空気がモジュールハウジング２１０の内部へ流れ込むように、調節カバー２３０には外部に開放された部分が形成され得る。
また、調節カバー２３０は、開口Ｐ１の外側に位置し、端部がモジュールハウジング２１０の外側面と連結されるように構成され得る。例えば、図３に示したように、調節カバー２３０ａは、前方プレート２５０の外面から延びたコップ形状を有し得る。調節カバー２３０ａは、下部２３０ａ１及び側部２３０ａ２が閉鎖され、上部２３０ａ３が開放されるように構成され得る。即ち、調節カバー２３０ａの下部２３０ａ１及び側部２３０ａ２は、前方プレート２５０の外面と連結され得る。調節カバー２３０ａの上部２３０ａ３は開放されて外部空気が開口Ｐ１を通して移動できるように構成され得る。
例えば、図４に示したように、調節カバー２３０ｂは、後方プレート２６０の外面から延びたコップ形状を有し得る。即ち、調節カバー２３０ｂの下部２３０ｂ１と側部２３０ｂ２は、後方プレート２６０の外面と連結され得る。調節カバー２３０ｂは、後方プレート２６０に形成された調節カバー２３０ｂの上部２３０ｂ３が開放され、外部空気が開口Ｐ１を通して移動す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、開口Ｐ１の少なくとも一部をカバーしてバッテリーモジュール２００の内部に供給された消火剤３２１を所定の高さ以上まで満たすように構成された調節カバー２３０を含むことで、バッテリーモジュール２００が所定の温度以上に上昇するか、または火事が発生して、モジュールハウジング２１０の内部に消火剤３２１を供給する場合、バッテリーモジュール２００の内部に供給された消火剤３２１を所定の高さ以上まで満たすことができ、熱暴走した二次電池１１０を速やかに冷却して、火事が発生した二次電池１１０を迅速に消火させることができる。これによって、本発明は、火事安全性を大幅向上させることができる。
さらに、図２、図５及び図６のように、本発明は、バッテリーモジュール２００に内蔵された複数のセルアセンブリー１００のうち、一部のセルアセンブリー１００で火事が発生する場合、モジュールハウジング２１０のガス通路２１１（図４）に消火剤３２１を供給することで、ガス通路２１１を通して火炎と高温のガスが他のセルアセンブリー１００へ伝播することを阻むことができる。
より具体的には、調節カバー２３０は、流入口Ｐ１ａ及び排出口Ｐ１ｂに各々備えられ得る。例えば、図３に示したように、本発明は、前方プレート２５０に形成された流入口Ｐ１ａの外側に調節カバー２３０が備えられ得る。例えば、図４に示したように、本発明は、後方プレート２６０に形成された排出口Ｐ１ｂの中ほどと下端を全体的に囲むように形成された調節カバー２３０を備え得る。
図７は、本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を示す概念図である。そして、図８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。参照までに、図８は、Ｆ方向から見た場合を基準にして、上、下、左、右の方向を説明する。
また、図４～図６と共に図７及び図８を参照すると、バッテリーモジュール２００は、所定の温度以上にモジュールハウジング２１０の内部温度が上昇する場合、モジュールハウジング２１０の内部へ消火剤３２１が供給されるように構成され得る。例えば、複数のバッテリーモジュール２００を備えたバッテリーラック３００は、消火ユニット３１０をさらに含み得る。
ここで、消火ユニット３１０は、消火タンク３２０、配管３３０及び弁３４６を備え得る。
先ず、消火タンク３２０は、内部に消火剤（図示せず）が収容され得る。例えば、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うちいずれか一つ以上であり得る。また、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、消火剤は、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、添加剤は、増粘剤または浸透剤であり得る。例えば、浸透剤は、界面活性剤であり得る。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、消火タンク３２０の容量は５９Ｌであり得、圧縮ガスは８ｂａｒの窒素であり得、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、バッテリーモジュール２００の内部に噴霧した場合には、消火冷却効果と共に熱遮断の作用があるため、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、複数のセルアセンブリー１００へ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。
また、消火タンク３２０に内蔵された消火剤は、消火タンク３２０から吐出されて複数のバッテリーモジュール２００に各々供給されるように構成され得る。
さらに、配管３３０は、消火タンク３２０から少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００に各々消火剤を供給するように連結されるように構成され得る。例えば、配管３３０は、水に腐食されない素材を含み得る。例えば、配管３３０は、ステンレススチールを含み得る。配管３３０の一端は、消火タンク３２０の吐出口３２２と連結されるように構成され得る。配管３３０の他端は、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、配管３３０は、消火タンク３２０の消火剤が吐出される吐出口３２２と連結された共通配管３３３と、共通配管３３３から少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００に各々備えられた投入口２６４（図４）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７に示したように、配管３３０は、消火タンク３２０の吐出口３２２と連結された一つの共通配管３３３と、共通配管３３３から分枝した複数の分配管３３６と、を備え得る。そして、複数の分配管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。即ち、分配管３３６がモジュールハウジング２１０の投入口２６４と連結されていることから、投入口２６４を通して、消火タンク３２０の消火剤がバッテリーモジュール２００の内部へ注入できる。この際、投入口２６４から注入された消火剤は、モジュールハウジング２１０のガス通路２１１（図４）から先に満たされ得る。
さらに、図７のように、弁３４６は、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。弁３４６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、 制御部３５０がこれを感知して制御部３５０によって能動的に開放されるように構成され得る。この際、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Ｔに位置したバッテリーモジュール２００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。
また、消火ユニット３１０は、制御部３５０を備え得る。具体的には、制御部３５０は、温度感知センサー３６０から所定の温度以上の温度が感知される場合、弁３４６が開放されるように構成され得る。例えば、制御部３５０は、弁３４６が能動型弁である場合、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、温度感知センサー３６０は、線形の温度感知センサーであり得る。
さらに、消火ユニット３１０は、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ー３７０をさらに含み得る。具体的には、煙感知センサー３７０は、上下方向へ積層された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、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、煙感知センサー３７０は、煙を感知する場合、消火ユニット３１０の制御部３５０に信号を送信するように構成され得る。制御部３５０は、受信された信号に応じて弁３４６を開放し得る。
図９及び図１０は、本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの密閉部材としての栓の作動様子を概略的に示した部分右側図である。
図２と共に図９及び図１０を参照すると、調節カバー２３０は、バッテリーモジュール２００に供給された消火剤３２１によって調節カバー２３０の上部を密閉するように構成された密閉部材２８０を備え得る。例えば、図９及び図１０に示したように、密閉部材２８０は、バッテリーモジュール２００に消火剤３２１が供給される場合、浮力によって調節カバー２３０の上部を密閉するように構成された栓２８１を備え得る。
即ち、栓２８１は、調節カバー２３０の開放された上部の大きさと対応する大きさを有し得る。また、栓２８１は、例えば、消火剤３２１（水）に浮び上がる浮力を有するプラスチック素材、またはスチロフォーム素材を含み得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、調節カバー２３０は、バッテリーモジュール２００に供給された消火剤３２１によって開口Ｐ１の少なくとも一部を閉塞するように構成された密閉部材２８０を備えることで、バッテリーモジュール２００に消火剤３２１が供給される場合、調節カバー２３０から消火剤３２１が抜け出されることを阻むことができる。即ち、モジュールハウジング２１０の内部に供給される消火剤３２１の水位をより高めることができる効果を果たす。これによって、熱暴走した二次電池１１０を速やかに冷却して、火事が発生した二次電池１１０を迅速に消火させることができる。これによって、本発明は、火事安全性を大幅向上させることができる。
図９及び図１０をさらに参照すると、密閉部材２８０は、ストッパ２８３と、固定紐２８５を備え得る。ストッパ２８３は、消火剤３２１によって外部へ排出されることを阻むように調節カバー２３０の上部に備えられ得る。例えば、図９に示したように、調節カバー２３０の内側上部には、内面から内側方向（中央方向）へ突出したストッパ２８３が備えられ得る。
また、固定紐２８５は、栓２８１の下面と連結され得る。即ち、栓２８１がモジュールハウジング２１０の内部に消火剤３２１が供給される場合、浮力によって栓２８１が浮び上がると、固定紐２８５は、栓２８１が調節カバー２３０の外部へ排出されないように栓２８１の移動範囲を制限するように構成され得る。即ち、固定紐２８５は、調節カバー２３０の高さと同一または短い長さを有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、密閉部材２８０は、消火剤３２１によって外部へ排出されることを阻むように調節カバー２３０の上部に備えられたストッパ２８３と、栓２８１と連結された固定紐２８５と、を備えることで、栓２８１の調節カバー２３０からの離脱を防止できる。これによって、密閉部材２８０が安定的に調節カバー２３０の上部を密閉でき、バッテリーモジュール２００の火事安全性を効果的に向上させることができる。
図１１及び図１２は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの密閉部材としての合成繊維の作動を概略的に示した部分右側面図である。
図１１及び図１２を参照すると、他の一実施例による密閉部材２８０は、合成繊維２８７を備え得る。ここで、合成纎維２８７は、長方形のパッド形態を有し得る。合成纎維２８７の前後面は、セルアセンブリー１００の前面または後面と対応する大きさであり得る。合成纎維２８７は、消火剤３２１を吸収すると、体積膨張を起こしてその大きさが変わる。そして、合成纎維２８７は、加圧によって変形される弾性を有し得る。
さらに、合成纎維２８７は、消火剤３２１を吸収するように構成され得る。合成纎維２８７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）を含み得る。ここで、 高吸水性樹脂は、自体重さの約５００～１，０００倍重さの消火剤（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、合成纎維２８７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。
したがって、本発明のこのような構成によると、さらに他の一実施例による密閉部材２８０は、モジュールハウジング２１０の内部に供給された消火剤３２１と接触する場合、消火剤３２１の一部を吸収して体積が膨張し、開口Ｐ１の少なくとも一部を閉塞するように構成された合成繊維２８７を備えることで、開口Ｐ１を安定的に遮ることができ、消火剤３２１がモジュールハウジング２１０の内部で所定の高さの水位を維持できる。さらに、合成纎維２８７は、開口Ｐ１から消火剤３２１が抜け出される量を効果的に低減させることができ、バッテリーモジュール２００への迅速な消火または冷却を行うようにする。
図１３は、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。
図２及び図８と共に図１３をさらに参照すると、本発明によるバッテリーラック３００は、ラックケース３１２の内部または外部に複数のモジュールＢＭＳ２９０と情報を交換するラックＢＭＳ３５０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）をさらに含み得る。
本発明による電力貯蔵装置４００は、上述した本発明によるバッテリーラック３００を一つ以上含み得る。特に、電力貯蔵装置４００は、本発明によるバッテリーラック３００を複数含み得る。そして、このような複数のバッテリーラック３００は、相互に電気的に接続し得る。本発明による電力貯蔵装置は、スマートグリッドシステムや電気充電ステーションなどの多様な形態で具現可能である。
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 バッテリーモジュール
２１０ モジュールハウジング
２１１ ガス通路
２３０、２３０ａ、２３０ｂ 調節カバー
２７０ バスバーアセンブリー
２７２ バスバー
２７６ バスバーフレーム
２８０ 密閉部材
２８１ 栓
２８３ ストッパ
２８５ 固定紐
２８７ 合成纎維
３００ バッテリーラック
３１２ ラックケース
３２１ 消火剤
Ｐ１ 開口
Ｐ１ａ 流入口
Ｐ１ｂ 排出口

Claims (10)

  1. 複数の二次電池を有するセルアセンブリーと、
    前記セルアセンブリーを内部空間に収容し、前記内部空間と外部空間とが連通するように構成された開口が形成されたモジュールハウジングと、
    前記開口の少なくとも一部をカバーして前記モジュールハウジングの内部に供給された消火剤を所定の高さ以上まで満たすように構成された調節カバーと、を含み、
    前記調節カバーには、消火剤が供給されているすべての状態において、外部に開放された部分が形成されることを特徴とする、バッテリーモジュール。
  2. 複数の二次電池を有するセルアセンブリーと、
    前記セルアセンブリーを内部空間に収容し、前記内部空間と外部空間とが連通するように構成された開口が形成されたモジュールハウジングと、
    前記開口の少なくとも一部をカバーして前記モジュールハウジングの内部に供給された消火剤を所定の高さ以上まで満たすように構成された調節カバーと、を含むバッテリーモジュールであって、
    前記調節カバーは、前記開口の外側に位置し、端部が前記モジュールハウジングの外側面と連結されるように構成されたことを特徴とする、バッテリーモジュール。
  3. 前記調節カバーは、上部が開放されるように構成されたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記開口には、外部空気が前記モジュールハウジングの内部に流入されるように構成された流入口と、前記モジュールハウジングの一部に形成され、前記流入した空気が外部へ排出されるように構成された排出口と、が備えられ、
    前記調節カバーは、前記流入口及び前記排出口に各々備えられたことを特徴とする、請求項２又は３に記載のバッテリーモジュール。
  5. 複数の二次電池を有するセルアセンブリーと、
    前記セルアセンブリーを内部空間に収容し、前記内部空間と外部空間とが連通するように構成された開口が形成されたモジュールハウジングと、
    前記開口の少なくとも一部をカバーして前記モジュールハウジングの内部に供給された消火剤を所定の高さ以上まで満たすように構成された調節カバーと、を含むバッテリーモジュールであって、
    前記バッテリーモジュールは、所定の温度以上に前記モジュールハウジングの内部温度が上昇する場合、前記モジュールハウジングの内部へ消火剤が供給されるように構成され、
    前記調節カバーは、前記バッテリーモジュールに供給された消火剤によって前記調節カバーの上部を密閉するように構成された密閉部材を備えることを特徴とする、バッテリーモジュール。
  6. 前記密閉部材は、
    前記バッテリーモジュールに消火剤が供給される場合、浮力によって前記調節カバーの上部を密閉するように構成された栓を備えることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記密閉部材は、
    前記消火剤によって外部へ排出されることを阻むように前記調節カバーの上部に備えられたストッパと、前記栓と連結された固定紐と、を備えることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記密閉部材は、
    前記モジュールハウジングの内部に供給された消火剤と接触する場合、前記消火剤の一部を吸収して体積が膨張し、前記開口の少なくとも一部を閉塞するように構成された合成繊維を備えることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールを収容するラックケースと、を含むことを特徴とする、バッテリーラック。
  10. 請求項９に記載のバッテリーラックを少なくとも二つ以上含むことを特徴とする、電力貯蔵装置。
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