KR101940496B1

KR101940496B1 - 공조기능을 포함하는 ess시스템

Info

Publication number: KR101940496B1
Application number: KR1020180101811A
Authority: KR
Inventors: 송기택; 이철송; 김종현; 강영준
Original assignee: (주)대은
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2019-01-21

Abstract

본 발명은 ESS시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리팩을 수용하는 ESS하우징 각각에 착탈식공조장치를 부착하고, 착탈식공조장치를 통해 배터리팩 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기를 공급하도록 함으로써, 효율적인 냉각 및 보온이 가능하고 ESS하우징의 추가·변경에도 착탈식공조장치의 신속하고 용이한 설치가 가능하도록 하는 공조기능을 포함하는 ESS시스템에 관한 것이다.

Description

공조기능을 포함하는 ESS시스템{An ESS System Having Air Conditioning Function}

일반적으로 ESS(Energy Storage System)는 발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해주는 저장장치를 말하며, 최근 들어서는 대규모 ESS 장치를 소형으로 구성하여 빌딩, 공장, 가정 등의 일반 수용가에서 정전 대비용 또는 피크 전력 감축용으로 사용하는 경우가 늘고 있다.

최근에는 전력 수급 불균형 등으로 인해 신재생에너지에 대한 관심이 급격하게 증가하면서, ESS를 통해 신재생에너지를 활용해 생산된 전기를 저장하고 필요한 시간대에 활용하도록 하는 기술에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

특히, 최근 들어 신축되는 공공건물에 대한 ESS의 설치가 의무화되고, 민간건물 등에도 에너지 절감 차원에서 ESS의 설치가 증가함에 따라 ESS 시장은 그 성장을 계속하고 있다.

건물 등에 ESS를 설치하는 경우에는 아래 특허문헌과 같은 ESS의 배터리 랙에 에너지를 저장하는 배터리, 배터리를 관리하는 BMS, 전력을 변환하는 PCS 등을 수용하도록 하고, 이러한 배터리 랙을 지하실 등의 일정 공간에 수용하여 운용토록 하고 있다.

이때, 외부 온도가 높은 여름철에는 ESS시스템의 배터리 등에서 발생하는 많은 열에 의해 ESS시스템의 온도가 과도하게 상승하게 되고, 이에 따라 화재 발생의 위험이 높으며 ESS시스템의 오류를 발생시키게 되고, 외부 온도가 낮은 겨울철에는 너무 낮은 온도로 인해 ESS시스템이 정상적으로 작동하지 않는 문제가 있다.

그러나 현재에는 ESS시스템이 수용된 공간 전체에 대한 냉난방만이 실시되고 있어, 배터리 랙에 수용된 배터리 각각에 대한 냉각과 보온이 제대로 이루어지지 못하여 효율적이고 안정적인 ESS시스템의 운영이 어려운 실정이다.

(특허문헌)

공개특허공보 제10-2016-0094216호(2016. 08. 09. 공개) "ESS 배터리 RACK"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 배터리팩 각각에 대한 효율적인 냉각 및 보온이 가능하고 ESS하우징의 추가·변경에도 착탈식공조장치의 신속하고 용이한 설치가 가능하도록 하는 공조기능을 포함하는 ESS시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 ESS하우징에 수용된 배터리팩의 개수에 상관없이 각 배터리팩에 대한 효율적인 냉각 또는 보온이 가능하도록 하는 공조기능을 포함하는 ESS시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 냉기 또는 온기가 송풍팬을 향해 정확하게 효율적으로 공급될 수 있도록 하는 공조기능을 포함하는 ESS시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 각 배터리팩에 대한 신속하고 효율적인 소화가 가능하도록 하는 공조기능을 포함하는 ESS시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 ESS하우징에 수용되는 배터리팩의 개수에 따라 착탈식공조장치를 조합·결합하여 사용할 수 있도록 하는 공조기능을 포함하는 ESS시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템은 일정 공간에 설치되어 복수의 배터리팩을 수용하는 ESS하우징과; ESS하우징에 적층되어 수용되며, 각종 발전장치에 의해 생산된 전력을 저장하고, 부하로 저장된 전력을 공급하는 배터리팩과; 상기 ESS하우징에 착탈식으로 결합되어 ESS하우징에 수용된 배터리팩 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기를 공급하는 착탈식공조장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 착탈식공조장치는 ESS하우징 각각에 착탈식으로 결합하여 냉기 또는 온기가 공급되는 경로를 형성하는 고정하우징과; 상기 고정하우징에 결합되어 냉기 또는 온기를 전달받으며, ESS하우징에 수용된 각각의 배터리팩으로 냉기 또는 온기를 공급하는 공기투입유닛;을 포함하고, 상기 공기투입유닛은 ESS하우징 내의 배터리팩 개수에 상응하는 개수로 형성되어, 각 배터리팩의 송풍팬 위치에 냉기 또는 온기를 공급하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 고정하우징은 고정하우징 내로 냉기 또는 온기가 유입되는 공기유입부와, 공기유입부와 연통되어 유입된 냉기 또는 온기가 상하 방향으로 유동되도록 하는 공기유동로를 포함하고, 상기 공기투입유닛은 상기 공기유동로와 연통되어 각 배터리팩에 냉기 또는 온기가 공급되는 경로를 형성하는 공기투입로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 공기투입로는 공기유동로 측에서 배터리팩 측으로 갈수록 내경이 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 공기투입유닛은 각 배터리팩의 송풍팬 위치에 따라 공기투입로의 위치를 좌우로 조절하는 좌우조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 좌우조절부는 공기투입유닛의 끝단에서 일정 영역 개방되도록 형성되는 좌우이동공과; 상기 공기투입로의 끝단 둘레를 따라 돌출되도록 형성되어 좌우이동공을 차단하며, 좌우이동레을 따라 이동하는 차단판과; 상기 차단판이 지지되어 좌우 방향을 따라 이동하도록 하는 좌우이동레일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 공기투입유닛은 상기 고정하우징에 착탈식으로 삽입되어 결합할 수 있도록 하고, 각 배터리팩 송풍팬의 위치에 따라 상하 위치를 조절하여 고정하우징에 삽입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 공기투입유닛은 공기투입유닛의 끝단에서 상하측으로 돌출되어 형성되는 겹침판을 포함하여, 인접하는 공기투입유닛의 겹침판이 서로 겹쳐진 상태에서 고정하우징에 삽입되도록 함으로써 냉기 또는 온기의 유출 없이 공기투입로의 상하 조절이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 착탈식공조장치는 화재 감지시 각 배터리팩에 소화물질을 공급하는 소화설비를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 소화설비는 상기 공기유동로 상부에 형성되어 화재 감지시 소화에어로졸을 분사하는 소화에어로졸분사부와, 분사된 소화에어로졸이 유동하는 힘을 제공하여 각 공기투입로를 통해 배터리팩에 전달되도록 하는 송풍부와, 공기유입부를 폐쇄하여 공기유동로로의 외기 유입을 차단하는 공기유입차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 ESS시스템에 있어서, 상기 착탈식공조장치는 배터리팩에서 발생하는 아크의 발생을 감지하는 아크센서모듈과, 아크의 감지에 따라 ESS시스템의 작동을 중단하는 아크차단부를 포함하고, 상기 아크차단부는 아크 발생 신호를 수신하는 아크신호수신모듈과, 아크 발생 신호가 수신되면 전원 레벨을 상승시켜 공급하는 전원공급모듈과, 아크센서모듈의 전압 레벨을 소정 주기마다 검출하는 전압신호검출모듈과, 상기 전압신호검출모듈에 의해 검출된 전압레벨이 미리 설정된 경보 레벨 이상으로 3주기 연속되는 경우 ESS시스템의 작동을 중단하는 시스템작동중지모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 배터리팩을 수용하는 ESS하우징 각각에 착탈식공조장치를 부착하고, 착탈식공조장치를 통해 배터리팩 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기를 공급하도록 함으로써, 효율적인 냉각 및 보온이 가능하고 ESS하우징의 추가·변경에도 착탈식공조장치의 신속하고 용이한 설치가 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 착탈식공조장치에 냉기 또는 온기가 유동하는 상하 방향의 공기유동로를 형성하도록 하고, 공기유동로의 일측에는 배터리팩과 상응하는 개수로 공기투입유닛이 삽입되어 각 배터리팩의 송풍팬 위치로 냉기 또는 온기를 공급하도록 함으로써, ESS하우징에 수용된 배터리팩의 개수에 상관없이 각 배터리팩에 대한 효율적인 냉각 또는 보온이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 공기투입유닛의 공기투입로가 배터리팩의 송풍팬과 연통되도록 하면서, 송풍팬 측으로 갈수록 내경이 작아지도록 하여 냉기 또는 온기의 공급이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하고, 공기투입로의 위치가 상하좌우로 조절될 수 있도록 하여, 정확한 위치로의 외기 공급이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 화재감지시 공기유동로 상부에서 소화에어로졸을 분사하여, 공기투입로를 통해 각 배터리팩에 소화에어로졸이 공급될 수 있도록 함으로써, 각 배터리팩에 대한 소화가 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 착탈식공조장치가 다양한 개수의 공기투입유닛을 삽입할 수 있는 형태로 분할되어 형성되도록 함으로써, ESS하우징에 수용되는 배터리팩의 개수에 따라 착탈식공조장치를 조합·결합하여 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS시스템의 구성도
도 2는 복수의 ESS하우징에 대한 착탈식공조장치의 설치예를 나타내는 참고도
도 3은 ESS하우징에 착탈식공조장치가 결합된 상태에서의 단면도
도 4는 복수의 공기투입유닛이 삽입되는 상태를 나타내는 사시도
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절단한 단면도
도 6은 고정하우징을 도 3의 B-B선을 따라 절단한 단면도
도 7은 고정하우징의 받침이동부의 동작예를 나타내는 참고도
도 8은 착탈식공조장치의 소화제어부의 구성을 나타내는 블럭도
도 9는 착탈식공조장치의 시스템차단부의 구성을 나타내는 블럭도
도 10은 아크센서모듈의 전달 함수의 네트워크 다이어그램
도 11은 착탈식공조장치의 다른예를 나타내는 참고도

이하에서는 본 발명에 따른 공조기능을 포함하는 ESS시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공조기능을 포함하는 ESS시스템을 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명하면, 상기 ESS시스템은 일정 공간에 설치되어 복수의 배터리팩(5)을 저장하는 ESS하우징(3)과; ESS하우징(3)에 적층되어 수용되며, 각종 발전장치에 의해 생산된 전력을 저장하고, 부하로 저장된 전력을 공급하는 배터리팩(5)과; 상기 ESS하우징(3)에 착탈식으로 결합되어 ESS하우징(3)에 수용된 배터리팩(5) 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기를 공급하는 착탈식공조장치(1);를 포함한다.

상기 착탈식공조장치(1)는 ESS하우징(3)에 착탈식으로 결합되어 냉기 또는 온기를 공급하는 구성으로, ESS하우징(3)에 수용되는 배터리팩(5) 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기(이하 '외기'라 통칭할 수 있음)를 공급하도록 한다. 종래에는 ESS시스템이 설치되는 공간에 단순 냉방 또는 난방을 실시하여 ESS시스템의 냉각 또는 보온이 이루어지도록 하였으나, 이를 통해 각 배터리팩(5)에서 발생되는 많은 열을 효과적으로 냉각시키고, 배터리팩(5) 각각에 대한 효과적인 보온을 실시하는 것이 불가능하였다. 따라서, 여름철에는 ESS시스템의 화재 위험성이 높고 겨울철에는 시스템이 제대로 작동하지 않고 효율적이 떨어지며 잦은 고장을 일으키는 문제가 있었다. 또한, 배터리팩(5)에는 일반적으로 외부 공기가 유입되는 송풍팬(51)이 형성되어 있으나, 다수의 배터리팩(5)이 적층되어 수용되는 ESS하우징(3)에 있어서 자체의 송풍팬(51)만으로 배터리팩(5)들에서 발생되는 열을 냉각시키는데 어려움이 있었으며, 각 배터리팩(5) 자체에 대해서는 보온을 실시할 수조차 없었다. 따라서, 본 발명에 따른 착탈식공조장치(1)는 배터리팩(5)의 송풍팬(51) 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기를 공급할 수 있도록 하여 배터리팩(5)의 효율적인 냉각과 보온이 가능하도록 하고, 이미 설치된 ESS하우징(3)에 결합시켜 설치가 완료되도록 함으로써 시스템의 확장, 변경에도 손쉬운 설치가 가능하도록 하였다. 또한, 복수의 ESS하우징(3)에 결합되는 착탈식공조장치(1) 각각에 대해 냉난방설비(13)에 의한 냉기 또는 온기의 공급이 이루어지도록 함으로써 간소한 시스템의 구성이 이루어질 수 있도록 하였다. 또한, 상기 착탈식공조장치(1)는 소화설비(14)를 포함하여 화재 발생시 배터리팩(5)에 대한 소화가 가능하도록 하면서, 소화설비(14)는 소화에어로졸을 분사하여 외기가 공급되는 통로를 통해 각각의 배터리팩(5)에 분사될 수 있도록 함으로써 신속하고 효율적인 소화가 이루어질 수 있도록 하였다. 상기 착탈식공조장치(1)는 공기투입유닛(11), 고정하우징(12), 냉난방설비(13), 소화설비(14), 소화제어부(15), 시스템차단부(16), 센싱부(17) 를 포함할 수 있다.

상기 공기투입유닛(11)은 고정하우징(12)에 삽입되어 고정하우징(12) 내로 유입되는 냉기 또는 온기의 외기를 각 배터리팩(5)으로 공급하는 구성으로, 각 ESS하우징(3)에 수용되는 배터리팩(5)의 개수에 상응하는 개수로 고정하우징(12)에 삽입되어 설치될 수 있다. 상기 공기투입유닛(11)은 직육면체로 형성되어 바닥과 수평 방향으로 고정하우징(12)에 삽입되는 것이 바람직하며, 각 배터리팩(5)에 형성되는 송풍팬(51)의 위치로 외기를 공급할 수 있도록 하기 위해, 외기가 유동되는 공기투입로(111)를 형성하도록 할 수 있다. 다만, 배터리팩(5)은 제조사마다 그 크기가 상이하고, 송풍팬(51)의 위치도 상이하므로, 공기투입로(111)의 위치를 조절하여 공기유동로(122)가 송풍팬(51)과 대응되는 정확한 위치에 형성될 수 있도록 한다. 따라서, 고정하우징(12)의 후술할 공기유동로(122)를 통해 유입되는 외기는 각 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111)를 통해 각 배터리팩(5)의 송풍팬(51)으로 공급되어 각각의 배터리팩(5)에 대한 효율적인 냉각과 보온이 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상기 공기투입유닛(11)은 공기투입로(111), 좌우조절부(112), 상하조절부(113)를 포함한다.

상기 공기투입로(111)는 각 공기투입유닛(11) 내에 관통되도록 형성되어 고정하우징(12)의 공기유동로(122)를 흐르는 외기가 배터리팩(5)의 송풍팬(51)으로 공급될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 공기투입로(111)는 일단에 공기유동로(122)와 연통되는 공기유입구(111a)를 형성하여 공기유동로(122)를 흐르는 외기가 공기투입로(111)로 유입될 수 있도록 하고, 타단에는 송풍팬(51)을 향해 개방되는 공기유출구(111b)를 형성하여 공기투입로(111)를 흐르는 외기가 송풍팬(51)을 향해 공급되도록 한다. 상기 공기투입로(111)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 외기가 각 배터리팩(5)으로 공급되는 통로만을 형성하도록 할 수도 있으나, 바람직하게는 도 3(b)에 도시된 바와 같이 공기유입구(111a)에서 공기유출구(111b) 측으로 갈수록 그 내경이 작아지도록 하여, 공기투입로(111)를 흐르는 외기가 배터리팩(5)의 송풍팬(51) 측으로 갈수록 빠른 속도를 갖도록 함으로써, 송풍팬(51)을 향한 외기의 공급이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 이하에서는 도 3(b)와 같이 공기투입로(111)의 내경이 작아지는 형태를 기준으로 설명하도록 한다. 또한, 공기투입로(111)의 위치는 좌우 방향과 상하 방향으로 조절되어 각 배터리팩(5)의 송풍팬(51)과 상응하는 정확한 위치에 형성될 수 있도록 한다.

상기 좌우조절부(112)는 공기투입로(111)의 위치를 좌우 방향으로 조절하는 구성으로, 송풍팬(51)의 위치에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 ㄱ-ㄴ 방향으로 공기투입로(111)를 이동시키도록 한다. 상기 좌우조절부(112)는 공기투입로(111)의 공기유입구(111a) 측과 공기유출구(111b) 측에 동일하게 형성될 수 있다. 상기 좌우조절부(112)는 좌우이동공(112a), 차단판(112b), 좌우이동레일(112c)을 포함한다.

상기 좌우이동공(112a)은 공기투입로(111)의 양단에 일정 영역 개방되도록 형성되는 구성으로, 공기투입로(111)가 좌우 방향으로 이동하더라도 공기투입로(111)의 공기유입구(111a)과 공기유출구(111b)가 외부와 연통될 수 있도록 하여, 공기투입로(111)를 통한 외기의 유입과 유출이 가능하도록 한다. 또한, 상기 좌우이동공(112a)은 공기투입로(111)의 좌우 이동에도 차단판(112b)에 의해 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 하여, 외기가 공기투입로(111) 외측으로 유출되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기 차단판(112b)은 공기투입로(111)의 양단에 형성되어 좌우이동공(112a)을 폐쇄하는 구성으로, 좌우이동레일(112c)에 지지되어 좌우로 이동하도록 함으로써, 공기투입로(111)의 안정적인 좌우 방향 이동이 가능하도록 한다. 또한, 상기 차단판(112b)은 공기투입로(111)의 좌우 이동에도 좌우이동공(112a)을 폐쇄할 수 있도록 좌우이동공(112a)보다 충분히 넓은 크기로 형성되도록 한다. 상기 차단판(112b)은 공기투입유닛(11)의 양단의 내측과 밀착된 상태에서 좌우이동레일(112c)을 따라 이동하도록 한다.

상기 좌우이동레일(112c)은 공기투입유닛(11)의 양단에 좌우방향을 따라 형성되어 상기 차단판(112b)이 지지되어 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 상기 좌우이동레일(112c)은 공기투입유닛(11)의 양단 내측의 상하측에 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 차단판(112b)을 안정적으로 지지하여 공기투입로(111)가 좌우 방향으로 안정적으로 이동될 수 있도록 한다.

상기 상하조절부(113)는 각 배터리팩(5)의 송풍팬(51) 위치에 공기투입로(111)의 위치를 상하 방향으로 조절하는 구성으로, 공기투입유닛(11) 자체의 높이를 조절할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 상하조절부(113)는 공기투입유닛(11)을 고정하우징(12)에 삽입할 때 도 4에 도시된 바와 같이 ㄷ-ㄹ 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 하며, 공기투입유닛(11)의 양단에 상하 방향으로 겹침판(113a)이 돌출되도록 하여, 겹침판(113a)을 서로 겹친 상태에서 공기투입유닛(11)이 고정하우징(12)에 삽입되도록 한다. 고정하우징(12) 내에 공기투입유닛(11)이 삽입되는 유닛투입부(123)는 양단이 개방된 상태가 되도록 하여 공기투입유닛(11)의 상하 방향 조절에도 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111)를 통한 외기의 유입과 유출이 가능하도록 한다. 따라서, 공기투입유닛(11)의 삽입시 상하측 공기투입유닛(11)의 겹침판(113a)이 서로 겹쳐진 상태에서 고정하우징(12)에 삽입되도록 하여 공기투입유닛(11) 사이로 외기가 유출되는 것을 방지하면서 공기투입로(111)의 높이 조절이 이루어질 수 있도록 한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 제1공기투입유닛(11a)과 제2공기투입유닛(11b)은 겹침판(113a)이 서로 끝단이 밀착되도록 삽입되어 제1공기투입유닛(11a)과 제2공기투입유닛(11b)이 최대한 먼 거리를 유지하도록 할 수 있으며, 제2공기투입유닛(11b)과 제3공기투입유닛(11c)은 겹침판(113a)이 서로 겹쳐진 상태로 삽입되도록 하여 제2공기투입유닛(11b)과 제3공기투입유닛(11c)의 간격을 줄이도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 겹침판(113a)은 공기투입유닛(11)의 상하단에서 서로 엇갈리는 방향으로 돌출되도록 하여 서로 겹쳐진 상태에서 삽입될 수 있도록 한다. 또한, 상기 공기투입유닛(11)은 도면에 도시하지는 않았으나 고정하우징(12)의 내측에 형성되는 돌기 또는 레일 등에 지지되어 고정되도록 할 수 있으며, 돌기나 레일은 일정 간격으로 복수개 형성되어 공기투입유닛(11)의 높이 조절이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 고정하우징(12)은 ESS하우징(3)에 착탈식으로 결합하며, 외부로부터 냉기 또는 온기를 공급받아 각 공기투입유닛(11)으로 공급되도록 한다. 상기 고정하우징(12)은 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 ESS하우징(3)에 착탈식으로 결합하며, 도 3에 도시된 바와 같이 외부로부터 공급되는 냉기 또는 온기가 내부 공간을 통해 상하 방향으로 유동할 수 있도록 한다. 고정하우징(12) 내부를 상하 방향으로 유동하는 외기는 고정하우징(12)에 삽입된 공기투입유닛(11)을 통해 각 배터리팩(5)의 송풍팬(51)으로 공급된다. 또한, 상기 고정하우징(12)은 이동바퀴(125a)를 통해 이동이 가능하도록 하여 ESS하우징(3)에 대한 설치가 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, ESS하우징(3)에 대한 결합시에는 그 높이를 조절하여 ESS하우징(3)의 높이에 맞추어 설치될 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 고정하우징(12)은 공기유입부(121), 공기유동로(122), 유닛투입부(123), 착탈부(124), 받침이동부(125)를 포함할 수 있다.

상기 공기유입부(121)는 고정하우징(12) 내로 외부의 냉기 또는 온기가 공급될 수 있도록 하는 구성으로, 공기유동로(122)의 하단에 형성될 수 있으며, 냉난방설비(13)로부터 냉기 또는 온기를 공급받도록 한다. 상기 공기유입부(121)는 공기유입구(121a)가 관통되어 외기가 유입되도록 하며, 공기유입구(121a)에는 필터유닛(121b)이 설치되어 외부로부터 유입될 수 있는 먼지, 염분 등의 이물질을 차단할 수 있도록 한다. 따라서, 이물질 등의 유입에 의해 배터리팩(5)에서 아크가 발생하고 이를 통해 화재가 발생하는 등의 문제를 방지할 수 있도록 한다. 또한, 상기 필터유닛(121b)은 착탈식으로 형성되어 교체가 이루어지도록 할 수 있으며, 세척, 종류의 변경시 손쉬운 필터유닛(121b)의 교체가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 공기유동로(122)는 공기유입구(121a)를 통해 유입된 외기가 상하 방향으로 유동될 수 있는 통로를 형성하는 구성으로, 공기유동로(122)를 유동하는 외기는 각 공기투입유닛(11)을 통해 송풍팬(51)으로 공급될 수 있도록 한다. 상기 공기유동로(122)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정하우징(12)의 후측에 일정 공간을 갖도록 형성되며, 그 전측에는 유닛투입부(123)가 형성되어 공기투입유닛(11)의 삽입이 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 공기유동로(122)의 상측에는 후술할 소화에어로졸분사부(141)가 형성되어 소화물질의 분사가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 유닛투입부(123)는 고정하우징(12)의 전측에 공기투입유닛(11)이 삽입될 수 있는 공간을 형성하는 구성으로, 공기유동로(122)와 연통되도록 형성되어 공기유동로(122)의 외기가 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111)로 유입될 수 있도록 한다. 또한, 상기 유닛투입부(123)는 도 6에 도시된 바와 같이 공기유동로(122)와 인접하는 지점에 내측으로 돌출되는 돌출턱(123a)을 포함하도록 할 수 있다. 따라서, 공기투입유닛(11)과 유닛투입부(123) 사이의 공간으로 외기가 유출되는 것을 차단할 수 있도록 한다.

상기 착탈부(124)는 상기 고정하우징(12)을 ESS하우징(3)에 착탈식으로 결합시키는 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이 고정하우징(12)의 상단에 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 고정클램프 등으로 형성될 수 있다.

상기 받침이동부(125)는 고정하우징(12)의 하단에 형성되어 바닥에 지지되는 구성으로, 도 7에 도시된 바와 같이 이동바퀴(125a)와 높이조절부재(125b)가 동시에 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 고정하우징(12)의 이동시에는 도 7(a)에 도시된 바와 같이 이동바퀴(125a)를 하측으로 돌출시키도록 하고, 고정하우징(12)을 ESS하우징(3)에 결합시켜 고정시킬 때에는 도 7(b)에 도시된 바와 같이 높이조절부재(125b)를 하측으로 돌출시켜 바닥에 대한 지지가 이루어질 수 있도록 한다. 여기서 높이조절부재(125b)는 바닥으로 돌출되는 높이를 조절하여 ESS하우징(3)의 높이에 따라 고정하우징(12)의 높이를 조절할 수 있도록 한다.

상기 냉난방설비(13)는 각각의 고정하우징(12)에 냉기 또는 온기를 공급하는 구성으로, 공기유입구(121a)와 연결되어 냉기 또는 온기를 공급할 수 있도록 한다. 상기 냉난방설비(13)는 별도의 설비로 설치될 수 있으며, 또는 기존 건물의 냉난방설비와 연결하여 냉기 또는 온기를 공급하도록 구성할 수도 있다.

상기 소화설비(14)는 각 배터리팩(5)의 화재감지시 각 배터리팩(5)에 대한 소화가 이루어도록 하는 구성으로, 소화에어로졸이 각 배터리팩(5)에 공급되도록 하여 효과적인 소화가 이루어질 수 있도록 한다. 따라서, 상기 소화설비(14)는 공기유동로(122) 상부에 형성되어 화재감지시 소화에어로졸을 공기유동로(122)로 분사하도록 하며, 공기유동로(122)에 분사되는 소화에어로졸은 공기투입로(111)를 통해 각 배터리팩(5)에 공급되도록 한다. 또한, 소화에어로졸의 분사와 함께 공기유입구(121a)를 차단하여 소화에어로졸이 고정하우징(12)으로부터 외부로 빠져나가는 것을 방지하며, 외부에서 산소가 공급되는 것을 차단하여 효율적인 소화가 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 상기 소화설비(14)는 화재정도에 따라 각 공기투입로(111)를 통해 공급되는 소화에어로졸을 차단하여 화재가 발생한 배터리팩(5)에 대해서만 소화에어로졸을 공급하도록 함으로써, 고가의 배터리팩(5)에 대한 피해를 최소화할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 소화설비(14)는 도 3에 도시된 바와 같이 소화에어로졸분사부(141), 송풍부(142), 공기유입차단부(143), 공기투입차단부(144)를 포함할 수 있다.

상기 소화에어로졸분사부(141)는 공기유동로(122) 상부에 형성되어 화재 감지시 공기유동로(122)에 소화에어로졸을 분사하는 구성으로, 소화에어로졸은 칼륨 성분을 포함하는 고체에어로졸로 형성될 수 있으며, 화재 과정에서 발생하는 수산화기와의 결합을 통해 효과적인 소화가 이루어지도록 한다. 소화에어로졸은 기체 속에 포함된 미립자를 의미하며, 기타 소화 분말이 분사되도록 할 수도 있으나, 기체 상태의 에어로졸 형태로 분사되도록 하여, 공기투입로(111)를 통해 각 배터리팩(5)으로 원활하게 공급될 수 있도록 하고, 배터리팩(5)에 미치는 영향을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다. 소화에어로졸분사부(141)는 후술할 화재감지모듈(171)에 의해 화재가 감지되는 경우 소화에어로졸을 자동으로 분사하도록 하며, 소화제어부(15)에 의해 그 분사량이 조절되도록 할 수 있다.

상기 송풍부(142)는 소화에어로졸분사부(141)에서 분사되는 소화에어로졸을 하측으로 유동시키는 구성으로, 소화에어로졸분사부(141)의 일측에 형성되어 바람을 발생시키도록 한다. 따라서, 소화에어로졸은 공기유동로(122)를 따라 유동하며 각 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111)를 통해 배터리팩(5)으로 공급된다.

상기 공기유입차단부(143)는 도 3에 도시된 바와 같이 공기유입구(121a)의 일측에 형성되어 화재감지시 공기유입구(121a)를 차단하는 구성으로, 외부에서 산소가 공급되는 것을 차단하며, 소화에어로졸이 외부로 유출되는 것을 차단함으로써 효율적인 소화가 가능하도록 한다.

상기 공기투입차단부(144)는 각 배터리팩(5)에 대한 소화에어로졸의 공급을 차단하는 구성으로, 도 5에 도시된 바와 같이 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111) 상에 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 공기투입차단부(144)는 화재 감지 정보에 따라 각 공기투입로(111)를 개폐하여 개방된 공기투입로(111)를 통해서만 소화에어로졸이 공급될 수 있도록 한다. 다시 말해, 상기 공기투입차단부(144)는 후술할 개폐조절부(152)에 의해 그 개폐가 조절되는데, 각 배터리팩(5)에서 감지되는 화재 정보에 따라 화재가 발생한 배터리팩(5) 또는 화재 정도에 따라 그 주변 일정한 개수의 배터리팩(5)에 대해서만 소화에어로졸의 공급이 이루어지도록 함으로써, 화재가 발생한 배터리팩(5)에 대해서는 소화에어로졸이 공급되지 않도록 한다. 배터리팩(5)는 매우 고가의 제품으로 소화에어로졸이 분사될 경우 재사용이 불가능한바 화재가 발생한 배터리팩(5)에 대해서만 소화에어로졸의 분사가 이루어지도록 함으로써 재산적 피해를 최소화할 수 있도록 한다.

상기 소화제어부(15)는 소화설비(14)의 작동을 제어하는 구성으로, 도 8에 도시된 바와 같이 소화에어로졸분사부(141)의 작동을 조절하는 분사조절부(151)와, 공기투입차단부(144)의 개폐를 조절하는 개폐조절부(152)를 포함할 수 있다.

상기 분사조절부(151)는 화재 감지 정보에 따라 소화에어로졸분사부(141)의 작동을 조절하는 구성으로, 화재가 감지되는 경우 소화에어로졸분사부(141)를 작동시켜 소화에어로졸을 분사하도록 하며, 화재 정도에 따라 그 분사량을 조절하도록 할 수 있다. 또한, 분사조절부(151)는 공기유입차단부(143)를 작동시켜 공기유입구(121a)를 차단시키도록 한다. 이를 위해, 상기 분사조절부(151)는 화재감지정보수신모듈(151a), 분사개시모듈(151b), 분사량조절모듈(151c), 공기유입차단모듈(151d)을 포함할 수 있다.

상기 화재감지정보수신모듈(151a)은 화재 발생 여부에 대한 정보를 수신하는 구성으로, 후술할 화재감지모듈(171)로부터 온도, 연기, 불꽃, 아크 중 어느 하나의 정보를 수신하도록 한다.

상기 분사개시모듈(151b)은 화재 발생 여부에 대한 정보를 수신하여 소화에어로졸분사부(141)를 작동시키는 구성으로, 온도, 연기, 불꽃 등의 정도가 설정된 값을 초과하는 경우 소화에어로졸을 분사하도록 한다.

상기 분사량조절모듈(151c)은 소화에어로졸분사부(141)에 의해 분사되는 소화에어로졸의 분사량을 조절하는 구성으로, 온도, 연기, 불꽃 등의 정보에 따라 분사량을 조절하도록 하며, 예를 들어 온도가 높을수록 많은 소화에어로졸을 분사하도록 구성할 수 있다.

상기 공기유입차단모듈(151d)은 공기유입차단부(143)를 작동시켜 공기유입구(121a)를 폐쇄하는 구성으로, 화재가 발생한 것으로 감지되는 경우 소화에어로졸이 유출되고 산소가 유입되는 것을 막을 수 있도록 한다.

상기 개폐조절부(152)는 공기투입차단부(144)의 작동을 조절하는 구성으로, 화재가 발생한 배터리팩(5)에 대해서만 공기투입로(111)를 통해 소화에어로졸이 공급되도록 하고, 화재가 발생하지 않은 배터리팩(5)에 대해서는 공기투입차단부(144)를 작동시켜 공기투입로(111)를 폐쇄하도록 함으로써 소화에어로졸이 공급되지 않도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이 배터리팩(5)의 고가의 제품으로 소화에어로졸이 분사될 경우 재사용될 수 없으므로, 화재가 발생한 배터리팩(5)에 대해서만 소화에어로졸을 분사하도록 함으로써, 화재가 발생한 경우에도 소화에어로졸이 분사되지 않은 배터리팩(5)에 대해서는 재사용이 가능하도록 한다. 다만, 효과적인 소화를 위해 화재 발생 정도에 따라 개방되는 공기투입로(111)의 개수를 조절할 수 있도록 한다. 이를 위해, 개폐조절부(152)는 배터리별화재감지정보분류모듈(152a), 유닛별공기투입차단부개폐모듈(152b), 기준설정모듈(152c), 개폐유닛결정모듈(152d)을 포함할 수 있다.

상기 배터리별화재감지정보분류모듈(152a)은 상기 화재감지정보수신모듈(151a)에 의해 수신되는 화재감지정보를 각 배터리팩(5)별로 분류하여 화재가 발생한 배터리팩(5)을 구분할 수 있도록 한다. 따라서, 화재가 발생한 배터리팩(5)에 대해서만 소화에어로졸의 분사가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 유닛별공기투입차단부개폐모듈(152b)은 각 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111)에 형성되는 공기투입차단부(144)를 작동시키는 구성으로, 화재가 감지된 배터리팩(5)에 소화에어로졸을 분사하는 공기투입로(111)의 공기투입차단부(144)는 개방된 상태를 유지하도록 하고, 나머지 공기투입유닛(11)의 공기투입차단부(144)는 공기투입로(111)로 돌출되어 공기투입로(111)를 폐쇄하도록 한다.

상기 기준설정모듈(152c)은 개방되는 공기투입로(111)의 개수를 결정하는 기준을 설정하는 구성으로, 화재가 감지된 배터리팩(5)에 대해서만 공기투입로(111)를 개방하여 소화에어로졸이 공급되도록 하는 것이 원칙이나, 화재 정도가 심한 경우 다른 배터리팩(5)에서 화재가 감지되기 전이라도 복수의 공기투입로(111)를 개방시키도록 함으로써 효과적인 소화가 이루어질 수 있도록 한다. 다시 말해, 화재 정도, 예를 들어 온도 등에 따른 기준을 설정하여 온도의 범위에 따라 화재가 감지된 배터리팩(5) 주변의 공기투입로(111)를 개방시켜야 할 공기투입유닛(11)의 개수를 결정할 수 있도록 한다.

상기 개폐유닛결정모듈(152d)은 기준설정모듈(152c)에 의해 설정된 기준에 따라 개방될 공기투입로(111)를 결정하는 구성으로, 예를 들어 화재 정도가 심한 경우에는 화재가 감지된 배터리팩(5) 주변의 개방되는 공기투입로(111)의 개수를 증가시키도록 할 수 있다.

상기 시스템차단부(16)는 ESS시스템의 작동을 중단하여 화재 등에 의해 발생하는 사고를 최소화할 수 있도록 하는 구성으로, 화재가 감지되거나 아크가 연속적으로 발생하는 경우 ESS시스템의 작동을 중지할 수 있도록 한다. 따라서, 시스템차단부(16)는 화재차단부(161), 아크차단부(162)를 포함할 수 있다.

상기 화재차단부(161)는 화재감지시 ESS시스템의 작동을 중단시키는 구성으로, 화재감지수신모듈(161a)과 시스템정지모듈(161b)을 포함하며, 화재감지수신모듈(161a)은 후술할 화재감지모듈(171)로부터 화재 감지정보를 수신하여 일정 정도를 초과하는 경우 시스템정지모듈(161b)에 의해 ESS시스템의 작동을 정지시키도록 한다.

상기 아크차단부(162)는 각 배터리팩(5)에서 아크가 반복적으로 발생하는 경우 ESS시스템의 작동을 중지시켜 아크 발생에 의한 화재를 미리 차단할 수 있도록 한다. ESS시스템 내에서는 비정상적인 전류의 흐름으로 수시로 아크가 발생하게 되는데, 이러한 아크는 대형 화재를 발생시키는 원인이 된다. 수시로 발생하는 아크는 순간적으로 발생하여 잦아드는 경우가 많으며, 이는 지극히 정상적인 현상일 수 있으나, 반복적이고 연속적인 아크가 발생할 경우 화재 발생 등의 큰 사고를 야기하게 된다. 따라서, 상기 아크차단부(162)는 별도의 아크센서모듈(172)에 의해 반복적으로 아크가 발생하는 경우 ESS시스템의 작동을 중지시키도록 함으로써 화재 발생을 미연에 차단하도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 아크차단부(162)는 아크신호수신모듈(162a), 전원공급모듈(162b), 전압신호검출모듈(162c), 채널할당모듈(162d), 시스템작동중지모듈(162e)을 포함할 수 있다.

상기 아크신호수신모듈(162a)은 아크센서모듈(172)에 의해 측정되는 아크 정보를 수신하는 구성으로, 아크 발생이 감지되면 전원공급모듈(162b)에 의해 전원 레벨을 상승시켜 공급하도록 한다.

상기 전원공급모듈(162b)은 아크 발생 신호를 수신할 때마다 전원 레벨을 소정 레벨만큼 상승시켜 공급시켜 전압신호검출모듈(162c)에 의해 일정 주기마다 전압레벨을 검출하도록 한다.

상기 전압신호검출모듈(162c)은 아크센서모듈(172)의 전압레벨을 소정 주기마다 검출하는 구성으로, 3주기 연속으로 전압레벨이 경고 레벨을 초과하는 경우 ESS시스템의 작동을 정지시킬 수 있도록 한다.

상기 채널할당모듈(162d)은 상기 전압신호검출모듈(162c)에 의해 전압레벨을 검출할 때, 현재 아크 신호가 발생하여 전압을 검출할 필요가 있는 아크센서모듈(172)에 대해서만 전압을 검출하도록 한다. 만약 모든 아크센서모듈(172)에 대해 전압을 검출하는 경우 감지 주기가 불필요하게 길어지는 문제가 발생하므로, 감지율이 떨어지게 된다. 따라서, 채널할당모듈(162d)은 아크가 발생되어 전압을 검출할 필요가 있는 아크센서모듈(172)에 대해서만 일정 주기로 전압을 측정하도록 함으로써 감지율이 떨어지는 문제를 방지할 수 있도록 한다.

상기 시스템작동중지모듈(162e)은 전압신호검출모듈(162c)에 의해 검출되는 특정 아크센서모듈(172)의 전압 레벨이 3주기 이상 경고레벨을 초과하는 경우 반복적이고 연속적인 아크의 발생으로 판단하여 ESS시스템의 작동을 중단하도록 하고, 이를 통해 아크 발생에 의한 화재를 미연에 차단할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 3주기 이상 연속되는 경우에만 ESS시스템의 작동을 중단하도록 하여, 정상적인 1회성 아크에 대해서는 ESS시스템의 작동을 중단하지 않도록 함으로써 효율적인 시스템의 운영이 가능하도록 한다.

상기 센싱부(17)는 화재 감지를 위한 정보를 측정하는 구성으로, 각 배터리팩(5)에 형성되어 배터리팩(5) 각각에 대한 화재 감지가 가능하도록 한다. 상기 센싱부(17)는 도 3에 도시된 바와 같이 각 배터리팩(5)마다 화재감지모듈(171)을 형성하여 화재 발생 여부를 감지하도록 할 수 있으며, 화재가 감지되는 경우 소화에어로졸분사부(141)에 의해 소화에어로졸이 분사되도록 하고, 공기유입차단부(143)에 의해 공기유입구(121a)를 차단하도록 한다. 상기 화재감지모듈(171)은 배터리팩(5)의 온도, 연기, 불꽃, 아크 중 어느 하나를 측정하여 일정 정도를 초과하는 경우 화재가 발생한 것으로 감지할 수 있으며, 그 정도에 따라 소화에어로졸의 분사량을 조절하고, 공기투입차단부(144)를 통한 공기투입로(111)의 차단을 조절하도록 할 수 있다.

또한, 상기 센싱부(17)는 아크의 발생을 감지하는 아크센서모듈(172)을 추가로 포함할 수 있으며, 각 배터리팩(5)에서 발생되는 아크를 감지하여 아크가 반복적으로 발생하는 경우 상기 아크차단부(162)에 의해 ESS시스템의 작동을 중단시켜 화재 발생을 미리 차단할수 있도록 한다. 상기 아크센서모듈(172)은 도 1에 도시된 바와 같이 배터리팩(5)의 전원연결부(53) 측에 형성되도록 할 수 있으며, 각 배터리팩(5)에 형성되어 아크 발생을 감지할 수 있도록 한다.

상기 아크센서모듈(172)의 검출 알고리즘에 대해 구체적으로 설명하면, 상기 아크센서모듈(172)은 안티-앨리어싱(anti-aliasing)을 고려한 저대역 필터(LPF)를 이용하여 상기 감지된 아크의 아날로그 신호를 필터링하고, 필터링된 아날로그 신호를 FIR 필터를 이용하여 디지털 신호로 샘플링하고, 샘플링된 디지털 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하여 디지털 신호의 크기 및 주파수를 산출하여 아크를 검출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 저대역 필터는 ADC 샘플링한 신호를 왜곡시키지 않으며, 안티-앨리어싱의 효과를 극대화하기 위해 ADC입력단에 아날로그의 저대역 필터를 부착한다. 한편, FIR 필터는 아날로그의 저대역 필터를 거쳐서 입력된 신호를 디지털의 FIR 필터의 구동 함수를 적용하여 센서의 주파수 영역인 1-100 kHz 대역만 통과시키도록 구성된다. FIR 함수는 필터 입력으로 한한 길이의 신호를 입력 할 수 없으므로 유한한 길이의 입력 128차까지의 데이터만 입력하여 계산하도록 구성된다. 이로 인한 신호의 불연속을 제거하기 위하여 신호 양끝을 0으로 줄어들게 만들어야 하므로 해밍 윈도우잉 함수(Hamming Windowing Function)를 사용하여 FIR 필터를 구현한다.

즉, FIR 필터의 함수는 다음의 수학식 1과 같다.

여기서, 입력 데이터는 128 비트이므로 M이 128이고, x[n]은 저대역필터(LPF)를 통해 ADC 포트로 입력되는 임의의 아크 신호이고, y[n]은 FIR 필터를 통과한 10 kHz 대의 아크 신호로 구성될 수 있다. 여기서, 필터 계수 bk를 구하여 위 수학식 1에 대입하고 함수의 출력을 산출한다. 함수의 출력을 산출하는 프로세스에 대해 잠시 설명한다. y(n)은 다음 수학식 2와 같이 전개될 수 있다.

여기서, y(n)은 인덱스 n에서 FIR 필터의 출력 샘플이고, x(n)은 인덱스 n에서의 FIR 필터의 입력 샘플이다. 전달 함수(transfer function)는 다음 수학식 3과 같이 전개된다.

그리고 네트워크 다이어그램은 도 10과 같이 표현될 수 있다. 도 10을 참조하면, H(0), H(1), H(2), … , H(N)은 필터 계수이고, x(n-1), x(n-2), …, x(n-N)은 필터 상태이고, x(n)은 필터 입력이고, y(n)은 필터 출력이다. 필터 출력을 도출해 내기 위해서는 필터 계수인 H(0)-H(128-1)까지 구해야 한다. 한편, 입력 신호의 속성을 알아내 기 위해서는 FFT 연산을 통해 신호의 크기와 주파수를 산출해 낸다. 이러한 FFT 연산을 수행하는 함수로는 신호를 복원하여 다시 아날로그 신호로 출력하는 시스템이 아니므로 연산 속도의 성능을 향상하기 위해서는 실수 부분(real part)만 연산하도록 하는 실수 FFT 모듈(real FFT module)을 사용한다.

이에 필요한 FFT 함수는 다음 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

여기서, k는 0부터 N-1이고,

은 트위들 팩터(twiddle factor)로서 복소수 연산으로 진행되며 이 부분의 N 포인트가 FFT 연산의 정확도를 좌우하는 요소가 된다. 이 N point가 크면 클수록 연산 결과가 정확해지나 연산 속도가 문제가 될 수 있게 되므로, 이 값을 적절히 선정하도록 구성된다. 여기서는 N을 128 포인트로 정의하여 신호 파형에 해밍 128 윈도우(Hamming 128 Window)를 적용하여 FFT 연산을 수행하도록 구성된다. 이에 앞서, FFT 연산을 위한 데이터를 수집하도록 구성된다. FFT 연산에 필요한 데이터로는 FIR 필터 출력 데이터로서 Filter_Out[ADC_cnt] Array Buffer의 값, 해밍 128 윈도우(Hamming 128 Window)값인 해밍 129 어레이(HAMMING 128 Array) 값, FFT 크기 세이브 버퍼 포인터(FFT Magnitude Save Buffer Pointer), FFT 연산용 버퍼포인터, 버퍼길이(BUFFER_LENGTH)는 512 워드(word)로 한다. 이 연산의 결과로 도출되는 것은 검출 신호의 피크 크기(Peak Magnitude)와 피크 주파수(Peak Frequency) 등이다.

상기 착탈식공조장치(1) 도 11에 도시된 바와 같이 모듈 형태로 구성될 수도 있다. 상기 착탈식공조장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 고정하우징(12)이 일체로 형성되어 공기투입유닛(11)이 삽입되는 것이 아니라, 2개 또는 3개 등의 공기투입유닛(11)이 고정하우징(12)에 삽입될 수 있는 형태로 형성되도록 한다. ESS하우징(3)은 제조사 또는 설치 환경에 따라 다양한 개수의 배터리팩(5)를 수용하도록 구성될 수 있으므로, 고정하우징(12)은 ESS하우징(3)에 수용되는 배터리팩(5)의 개수에 맞추어 모듈식의 착탈식공조장치(1)를 결합시킬 수 있도록 한다. 이때, 상기 착탈식공조장치(1)는 공기유동로(122)의 하부가 개방되고 상부가 차단되는 하부개방형공조장치(1a), 공기유동로(122)의 상하부가 개방되는 상하개방형공조장치(1b), 상부가 개방되고 하부가 차단되는 상부개방형공조장치(1c)를 포함하도록 할 수 있다. 따라서, 결합되는 착탈식공조장치(1)의 상단에는 하부개방형공조장치(1a)가 결합되어 공기유동로(122)의 상단이 차단될 수 있도록 하고, 하단에는 상부개방형공조장치(1c)가 결합되어 공기유동로(122)의 하단이 차단될 수 있도록 하며, 그 사이에는 상하개방형공조장치(1b)가 결합되어 상하단으로 냉기 또는 온기가 유동될 수 있도록 한다. 물론, 하부개방형공조장치(1a)와 상부개방형공조장치(1c)의 결합만으로 착탈식공조장치(1)를 형성하도록 하는 것도 가능하다.

상기 ESS하우징(3)은 복수의 배터리팩(5)을 수용하는 구성으로, 바람직하게는 그 후측에 고정하우징(12)이 결합되어 배터리팩(5)에 냉기, 온기 및 소화에어로졸이 공급될 수 있도록 한다.

상기 배터리팩(5)은 생산된 전력을 저장하며, 각종 부하에 전력을 공급하는 구성으로, 복수의 배터리팩(5)이 상하로 적층되어 ESS하우징(3)에 수용된다. 상기 배터리팩(5)에는 송풍팬(51)이 형성되어 외부 공기의 유입을 통해 배터리팩(5)에서 발생하는 열을 식히도록 하며, 각각의 배터리팩(5)은 전원연결부(53)에 의해 연결될 수 있도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이 각 배터리팩(5)의 송풍팬(51)에는 공기투입유닛(11)의 공기투입로(111)가 대향되도록 형성되어 송풍팬(51)으로 냉기 또는 온기를 공급할 수 있도록 하며, 각 배터리팩(5)에는 화재감지모듈(171)이 형성되어 화재 발생을 감지할 수 있도록 하고, 전원연결부(53)에는 아크센서모듈(172)이 형성되어 아크 발생을 감지할 수 있도록 한다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 착탈식공조장치
1a: 하부개방형공조장치 1b: 상하개방형공조장치 1c: 상부개방형공조장치
11: 공기투입유닛 111: 공기투입로 111a: 공기유입구
111b: 공기유출구 112: 좌우조절부 112a: 좌우이동공
112b: 차단판 112c: 좌우이동레일 113: 상하조절부
113a: 겹침판
12: 고정하우징 121: 공기유입부 121a: 공기유입부
121b: 필터유닛 122: 공기유동로 123: 유닛투입부
123a: 돌출턱 124: 착탈부 125: 받침이동부
125a: 이동바퀴 125b: 높이조절부재
13: 냉난방설비
14: 소화설비 141: 소화에어로졸분사부 142: 송풍부
143: 공기유입차단부 144: 공기투입차단부
15: 소화제어부 151: 분사조절부 152: 개폐조절부
16: 시스템차단부 161: 화재차단부 162: 아크차단부
17: 센싱부 171: 화재감지모듈 172: 아크센서모듈
3: ESS하우징
5: 배터리팩 51: 송풍팬 53: 전원연결부

Claims

일정 공간에 설치되어 복수의 배터리팩을 수용하는 ESS하우징과; ESS하우징에 상하로 적층되어 수용되며, 각종 발전장치에 의해 생산된 전력을 저장하고, 부하로 저장된 전력을 공급하는 배터리팩과; 상기 ESS하우징에 착탈식으로 결합되어 ESS하우징에 수용된 배터리팩 각각에 개별적으로 냉기 또는 온기를 공급하는 착탈식공조장치;를 포함하고,
상기 착탈식공조장치는,
ESS하우징 각각에 착탈식으로 결합하여 냉기 또는 온기가 공급되는 경로를 형성하는 고정하우징과; 상기 고정하우징에 지면과 수평 방향으로 삽입되어 냉기 또는 온기를 전달받으며, ESS하우징에 수용된 각각의 배터리팩으로 냉기 또는 온기를 공급하는 공기투입유닛;을 포함하고,
상기 공기투입유닛은 ESS하우징 내의 배터리팩 개수에 상응하는 개수로 형성되어, 각 배터리팩의 송풍팬 위치에 냉기 또는 온기를 공급하도록 하며,
상기 고정하우징은 고정하우징 내로 냉기 또는 온기가 유입되는 공기유입부와, 공기유입부와 연통되어 유입된 냉기 또는 온기가 상하 방향으로 유동되도록 하는 공기유동로를 포함하고,
상기 공기투입유닛은 상기 공기유동로와 연통되어 각 배터리팩에 냉기 또는 온기가 공급되는 경로를 형성하는 공기투입로와, 각 배터리팩의 송풍팬 위치에 따라 공기투입로의 위치를 좌우로 조절하는 좌우조절부와, 공기투입로의 위치를 상하로 조절하는 상하조절부를 포함하며,
상기 좌우조절부는,
공기투입유닛의 끝단에서 일정 영역 개방되도록 형성되는 좌우이동공과; 상기 공기투입로의 끝단 둘레를 따라 돌출되도록 형성되어 좌우이동공을 차단하며, 좌우이동레일을 따라 이동하는 차단판과; 상기 차단판이 지지되어 좌우 방향을 따라 이동하도록 하는 좌우이동레일;을 포함하고,
상기 상하조절부는,
공기투입유닛의 끝단에서 상하측으로 돌출되어 형성되는 겹침판을 포함하여, 인접하는 공기투입유닛의 겹침판이 서로 겹쳐진 상태에서 고정하우징에 삽입되도록 함으로써 냉기 또는 온기의 유출 없이 공기투입로의 상하 조절이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 ESS시스템.
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제 1 항에 있어서, 상기 착탈식공조장치는
배터리팩에서 발생하는 아크의 발생을 감지하는 아크센서모듈과, 아크의 감지에 따라 ESS시스템의 작동을 중단하는 아크차단부를 포함하고,
상기 아크차단부는,
아크 발생 신호를 수신하는 아크신호수신모듈과, 아크 발생 신호가 수신되면 전원 레벨을 상승시켜 공급하는 전원공급모듈과, 아크센서모듈의 전압 레벨을 소정 주기마다 검출하는 전압신호검출모듈과, 상기 전압신호검출모듈에 의해 검출된 전압레벨이 미리 설정된 경보 레벨 이상으로 3주기 연속되는 경우 ESS시스템의 작동을 중단하는 시스템작동중지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS시스템.