KR102067214B1 - Ess용 배터리케이스 및 그 공조제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ESS용 배터리케이스의 공기조화를 위해 형성된 공기흡입구와 열기배출구 및 배연구를 개폐시키기 위한 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼를 개폐동작을 센싱하여 오작동을 판단할 수 있는 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 다수개의 배터리 모듈(100)과, 상기 배터리 모듈 전면부에서 관통되는 공기흡입구(110)를 개폐하기 위한 흡입루버댐퍼(200)를 포함한 공기흡입부와, 상기 배터리 모듈 배면부에서 관통되는 열기배출구(120)를 개폐하기 위한 배출루버댐퍼(300)를 포함한 열기배출부와, 상기 배터리 모듈 상부로 내부의 연기 내지 열기를 배출하기 위한 배연구(130)를 개폐하기 위한 배연댐퍼(400)를 포함한 배연부와, 비연소가스를 저장하는 가압캡슐과, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하고, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하며, 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하기 위한 가압신호를 출력하는 제어부(800)를 포함하는 ESS용 배터리케이스에 있어서, 상기 공기흡입부는, 상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱하기 위한 흡입구 개폐센서(500)를 포함하고, 상기 열기배출부는, 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배출구 개폐센서(600)를 포함하며, 상기 배연부는, 상기 배염댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배연센서(700)를 포함하고, 상기 제어부(800)는, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하기 위한 개폐출력부(810)와, 상기 개폐출력부(810)에 의해 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐된 후 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600) 및 상기 배연센서(700)로부터 입력된 개폐입력신호를 상기 개폐출력신호와 동기화하여 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하기 위한 오작동판단부(820)와, 상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 해당 댐퍼의 오작동을 알림하기 위한 오작동알람부(830)와, 상기 오작동판단부(820)에서 오작동으로 판단된 댐퍼가 재개폐되도록 미리 설정된 재판단횟수에 따라 상기 개폐출력신호를 일정 간격으로 재출력하기 위한 재개폐출력부(840)와, 내부에 화재가 발생하여 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 인접한 컨테이너의 공기흡입부와 열기배출부와 배연부가 폐쇄되도록 제어신호를 출력하기 위한 확산방지부(850)와, 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하여 컨테이너의 내부압력을 가압하기 위한 가압신호를 출력하기 위한 가압신호부(860)를 포함한다.

Description

ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법{BATTERY CASE AND AIR CONDITIONING CONTROL METHOD FOR ESS}
본 발명은 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ESS용 배터리케이스의 공기조화를 위해 형성된 공기흡입구와 열기배출구 및 배연구를 개폐시키기 위한 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼를 개폐동작을 센싱하여 오작동을 판단할 수 있는 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법에 관한 것이다.
배터리 형식의 ESS(Energy Storage System)는 높은 에너지 밀도, 기동·정지 및 부하 추종 특성의 우수성, 분산배치의 가능, 무진동 및 무소음, 높은 저장 효율 등과 같은 많은 장점들을 가지고 있어, ESS용 에너지 저장 매체로 활발히 적용되고 있다.
ESS는 계통으로부터 교류 전력을 제공받아 직류 전력으로 변환하고, 직류 전력을 받아 교류로 변환하여 계통으로 전달하는 계통 연계형 인버터와, 상기 인버터에 PWM 스위칭신호를 인가하는 스위칭 제어부, 상기 계통 연계형 인버터에 직류 전력을 공급하는 배터리팩들 및 배터리팩의 전압, 전류, SOC(State of Charge) 검출 등의 기능을 갖는 BMS(Battery Management System) 등으로 구성된다.
ESS는 리튬계열 배터리 셀의 직렬, 병렬 및 직병렬 조합된 배터리팩으로 구성된다.
상기 다수의 배터리팩은 배터리 모듈을 통해 종 방향으로 배열하여 구성된다.
이러한 ESS는 사용 환경이나 배터리팩 등에서 발생하는 많은 열에 의해 내부 온도가 과도하게 상승하게 되고, 이에 따라 화재 발생의 위험이 높은 문제점이 있었다.
이에, 공개특허 제10-2016-0107571호(공개일자: 2016년 09월 17일)에 기재된 바와 같이, 배터리를 올려놓기 위한 바닥부, 상기 바닥부와 대향하는 천장부 및 상기 바닥부와 상기 천장부를 연결하는 측벽부를 구비하는 바디와, 상기 천장부의 내측 면에 설치되며, 컨테이너의 내부 공기를 조화시키는 공기조화 유닛을 포함하고, 상기 공기조화 유닛은, 상기 바닥부를 향하여 공기를 분사하는 송풍부 및 상기 송풍부로부터 분사된 후 상기 컨테이너 내부를 순환한 공기를 흡입하는 흡입부를 포함하는 공기조화가 가능한 컨테이너를 사용할 수 있다.
상기 공개특허와 같이 배터리팩의 과열을 방지하기 위해서는 ESS의 내부 공기를 순환시키는 것이 중요하다. 이에, BSS의 공기조화를 위해 형성된 공기흡입구와 열기배출구는 평상시 개방된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
그러나, ESS 내에 화재가 발생할 경우에는 화기, 화염 등이 외부로 유출되지 않도록 공기흡입구와 열기배출구를 폐쇄시키고 상기 배열구를 개방시켜야 한다.
따라서 상기 공기흡입구와 열기배출구 및 배연구를 개폐시키기 위한 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 개폐작동이 가장 중요해지고 있다.
그러나, ESS는 관리자가 직접 방문하여 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 개폐작동을 점검해야 하기 때문에 번거로움이 있으며, 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 고장 등을 신속하고 용이하게 판단할 수 없어 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 오작동이 발생하거나 미작동할 수 있는 문제점이 있다.
특히, ESS의 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 오작동이나 미작동으로 인해 ESS의 내부공기를 순환시키지 못하여 배터리팩의 과열로 인해 화재가 발생하거나 화재발생 시 폐쇄되지 않아 화재가 확산 될 수 있는 안전사고의 발생률이 상승되는 문제점이 있다.
이에, ESS의 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 개폐동작을 주기적으로 점검하여 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 오작동과 미작동을 미연에 방지할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, ESS용 배터리케이스의 공기조화를 위해 형성된 공기흡입구와 열기배출구 및 배연구를 개폐할 수 있는 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 개폐상태를 센싱하여 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 오작동을 판단할 수 있는 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법을 제공하는 목적이 있다.
또한, ESS용 배터리케이스의 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 개폐작동을 일정 간격에 따라 오작동을 판단할 수 있는 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법을 제공하는 목적이 있다.
또한, ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생하여 상기 배연구가 개방될 경우에 상기 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 뿐만 아니라 인접한 ESS용 배터리케이스의 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼를 폐쇄시킬 수 있는 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법을 제공하는 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법은, 다수개의 배터리 모듈(100)과, 상기 배터리 모듈 전면부에서 관통되는 공기흡입구(110)를 개폐하기 위한 흡입루버댐퍼(200)를 포함한 공기흡입부와, 상기 배터리 모듈 배면부에서 관통되는 열기배출구(120)를 개폐하기 위한 배출루버댐퍼(300)를 포함한 열기배출부와, 상기 배터리 모듈 상부로 내부의 연기 내지 열기를 배출하기 위한 배연구(130)를 개폐하기 위한 배연댐퍼(400)를 포함한 배연부와, 비연소가스를 저장하는 가압캡슐과, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하고, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하며, 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하기 위한 가압신호를 출력하는 제어부(800)를 포함하는 ESS용 배터리케이스에 있어서, 상기 공기흡입부는, 상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱하기 위한 흡입구 개폐센서(500)를 포함하고, 상기 열기배출부는, 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배출구 개폐센서(600)를 포함하며, 상기 배연부는, 상기 배염댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배연센서(700)를 포함하고, 상기 제어부(800)는, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하기 위한 개폐출력부(810)와, 상기 개폐출력부(810)에 의해 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐된 후 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600) 및 상기 배연센서(700)로부터 입력된 개폐입력신호를 상기 개폐출력신호와 동기화하여 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하기 위한 오작동판단부(820)와, 상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 해당 댐퍼의 오작동을 알림하기 위한 오작동알람부(830)와, 상기 오작동판단부(820)에서 오작동으로 판단된 댐퍼가 재개폐되도록 미리 설정된 재판단횟수에 따라 상기 개폐출력신호를 일정 간격으로 재출력하기 위한 재개폐출력부(840)와, 내부에 화재가 발생하여 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 인접한 컨테이너의 공기흡입부와 열기배출부와 배연부가 폐쇄되도록 제어신호를 출력하기 위한 확산방지부(850)와, 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하여 컨테이너의 내부압력을 가압하기 위한 가압신호를 출력하기 위한 가압신호부(860)를 포함한다.
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본 발명에 있어서, 배터리 셀(10)이 안착된 ESS용 배터리케이스의 공기흡입구(110)를 개폐하기 위한 흡입루버댐퍼(200)와 열기배출구(120)를 개폐하기 위한 배출루버댐퍼(300) 및 배연구(130)를 개폐하기 위한 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하는 개폐출력단계와, 상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱하기 위한 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배출구 개폐센서(600)와 상기 배연댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배연구 개폐센서(700)로부터 각각 센싱된 개폐입력신호를 입력받는 개폐입력단계와, 상기 입력받은 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 배연댐퍼(400)의 개폐입력신호와 상기 개폐출력신호를 동기화하여 상기 각 개폐입력신호와 개폐출력신호의 동일여부를 비교하는 동기화단계와, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호가 동일할 경우에 정상작동으로 판단하고, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호가 동일하지 않을 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하는 오작동판단단계와, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중에서 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 오작동으로 판단된 댐퍼를 추출하는 오작동추출단계와, 상기 추출된 댐퍼의 오작동을 알림하는 오작동알람단계와, 상기 오작동으로 판단된 댐퍼를 재개폐시켜 오작동을 재판단하기 위해 미리 설정된 재판단횟수에 따라 일정 간격으로 상기 개폐출력신호를 재출력하여 상기 오작동판단단계를 통해 재판단단계를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, BESS의 공기조화를 위해 형성된 공기흡입구와 열기배출구 및 배연구를 개폐할 수 있는 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 오작동을 주기적으로 판단하여 추후 화재 등이 발생할 경우에 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼가 오작동하는 확률을 저하시킬 수 있게 되며, 상기 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼에 대한 작동오류와 고장 등을 신속하게 대처할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 일정 간격에 따라 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼의 개폐동작을 점검하여 ESS용 배터리케이스의 공기조화 상태를 유지시키면서 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생하여 상기 배연구가 개방될 경우에 상기 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼를 폐쇄시킬 뿐만 아니라 인접한 ESS용 배터리케이스의 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼를 폐쇄시킬 수 있어 화재가 확산되는 것을 방지하여 경제적인 피해를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 공조상태도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 화재발생시 사용상태도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 구성블럭도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 제어부,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 공조제어방법.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한ESS용 배터리케이스 및 그 공조제어방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 공조상태도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 화재발생시 사용상태도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 구성블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 제어부이며, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스의 공조제어방법이다.
상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일실시 예에 의한 ESS용 배터리케이스는, 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개의 배터리 모듈(100)과, 외부의 공기를 흡입하기 위한 공기흡입부와, 상기 배터리 셀(10)을 냉각시킨 후 외부로 공기를 배출하기 위한 열기배출부와, 내부의 연기 내지 열기를 외부로 배출하기 위한 배연부를 포함한다.
상기 배터리 모듈(100)은, 다수의 배터리 셀이 안착되어 보관될 수 있다.
상기 배터리 셀은 외부온도 등으로 인해 발열되어 화재 등이 발생할 수 있게 된다. 이에, 상기 ESS용 배터리케이스의 내부공기를 순환시켜 상기 배터리 모듈(100)을 냉각시켜주는 것이 바람직하다.
상기 공기흡입부는, 배터리 모듈 전면부에서 관통되는 공기흡입구(110)와, 상기 공기흡입구(110)를 개폐하기 위한 흡입루버댐퍼(200)와, 상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱하기 위한 흡입구 개폐센서(500)를 포함한다.
상기 공기흡입구(110)는 배터리 모듈 전면부에서 관통되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 공기흡입구(110)는 상기 ESS용 배터리케이스 내부공기보다 비교적 차가운 외부공기를 흡입하기 위한 것으로, 차가운 공기가 따뜻한 공기보다 밀도가 높기 때문에 최하단부의 배터리 모듈 전면부에서 관통되도록 형성될 수도 있다.
상기 흡입루버댐퍼(200)는 길고 가는 평판을 수평이나 수직으로 상기 공기흡입구(110)에 설치될 수 있으며, 상기 공기흡입구(110)를 개폐시킬 수 있다.
또한, 상기 흡입루버댐퍼(200)는 모터에 의해 작동되며, 평상시에 상기 ESS용 배터리케이스의 내부공기 순환을 위해 외부 공기가 흡입되도록 상기 공기흡입구(110)를 개방시키게 되고, 화재발생시에 상기 ESS용 배터리케이스가 폐쇄되도록 상기 공기흡입구(110)를 폐쇄시키게 된다.
상기 흡입루버댐퍼(200)에는 상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱할 수 있는 흡입구 개폐센서(500)가 구비된다.
상기 흡입구 개폐센서(500)는, 리미트 스위치 등을 사용할 수 있으며, 상기 흡입루버댐퍼(200)가 폐쇄될 때 상기 흡입루버댐퍼(200)가 접촉되어 센싱될 수 있다.
다시 말해, 상기 흡입구 개폐센서(500)는 상기 공기흡입구(110)가 폐쇄되도록 상기 흡입루버댐퍼(200)를 작동시킬 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)를 감지하여 개폐입력신호인 폐쇄입력신호를 생성하고, 상기 공기흡입구(110)가 개방되도록 상기 흡입구 개폐센서(500)를 작동시킬 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)가 접촉되지 않아 개폐입력신호인 개방입력신호를 생성하게 된다.
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상기 열기배출부는 배터리 모듈 배면부에서 관통되는 열기배출구(120)와, 상기 열기배출구(120)를 개폐하기 위한 배출루버댐퍼(300)와, 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배출구 개폐센서(600)를 포함한다.
상기 열기배출구(120)는, 상기 공기흡입구(110)를 통해 흡입된 공기가 상기 배터리 모듈(100)을 냉각시키면서 상기 배터리 모듈(100)의 열에 의해 가열된 열기를 배출시킬 수 있다. 즉, 상기 열기배출구(120)는 상기 배터리 모듈(100)의 열에 의해 가열된 열기가 밀도가 낮아지면서 상승하기 때문에 최상단부의 배터리 모듈 배면부에서 관통되도록 형성될 수 있다.
상기 열기배출구(120)를 개폐시키기 위해서는 상기 열기배출구(120)에 배출루버댐퍼(300)가 설치된다.
상기 배출루버댐퍼(300)는, 상기 흡입루버댐퍼(300)와 동일하게 형성될 수 있으며, 모터에 의해 작동된다.
또한, 상기 배출루버댐퍼(300)는 평상시에 상기 배터리 모듈(100)의 열에 의해 가열된 열기를 배출시키기 위해 상기 열기배출구(120)를 개방시켜야 하고, 화재발생시에 상기 ESS용 배터리케이스를 폐쇄시키기 위해 상기 열기배출구(120)를 폐쇄시켜야 한다.
상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 측정하기 위해 상기 배출구 개폐센서(600)가 구비된다.
상기 배출구 개폐센서(600)는 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 것으로, 리미트 스위치 등을 사용할 수 있다.
상기 배출구 개폐센서(600)는 상기 배출루버댐퍼(300)가 접촉되어 감지될 경우에 상기 배출루버댐퍼(300)가 폐쇄된 것으로 센싱하여 폐쇄입력신호를 생성하고, 상기 배출루버댐퍼(300)가 접촉되지 않을 경우에 상기 배출루버댐퍼(300)가 감지되지 않아 상기 배출루버댐퍼(300)가 개방된 것으로 센싱하여 개방입력신호를 생성하게 된다.
상기 배연부는, 상기 배터리 모듈 상부로 내부의 연기 내지 열기를 배출하기 위한 배연구(130)와, 상기 배연구(130)를 개폐하기 위한 배연댐퍼(400)와, 상기 배연댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배연센서(700)를 포함한다.
상기 배연구(130)는 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생하였을 경우에 생성되는 연기 내지 열기를 배출하기 위해 최상단부의 배터리 모듈(100) 상부로 형성될 수 있다.
상기 배연구(130)는 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생할 경우에 개방되고, 평상시에 폐쇄되어 있어야 한다.
이에, 상기 배연구(130)를 개폐시키기 위해 배연댐퍼(400)가 구성된다.
상기 배연댐퍼(400)는 상기 배연구(130)에 설치되며, 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생하였을 시에 개방하여 상기 배연구(130)를 통해 연기 내지 열기가 배출되도록 하고, 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생하지 않은 평상시에 폐쇄하도록 한다.
상기 배연센서(700)는 리미트 스위치 등을 사용할 수 있으며, 상기 배연댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하여 개폐입력신호를 생성하게 된다. 즉, 상기 배연센서(700)는 상기 배연댐퍼(400)가 폐쇄되면 상기 배염댐퍼(400)가 감지되어 폐쇄입력신호를 생성하고, 상기 배연댐퍼(400)가 개방되면 상기 배염댐퍼(400)가 감지되지 않아 개방입력신호를 생성하게 된다.
상기 제어부(800)는, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하기 위한 개폐출력부(810)와, 상기 개폐출력부(810)에 의해 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐된 후 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600) 및 상기 배연센서(700)로부터 입력된 개폐입력신호를 상기 개폐출력신호와 동기화하여 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하기 위한 오작동판단부(820)와, 상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 해당 댐퍼의 오작동을 알림하기 위한 오작동알람부(830)와, 상기 오작동판단부(820)에서 오작동으로 판단된 댐퍼가 재개폐되도록 미리 설정된 재판단횟수에 따라 상기 개폐출력신호를 일정 간격으로 재출력하기 위한 재개폐출력부(840)와, 내부에 화재가 발생하여 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 인접한 컨테이너의 공기흡입부와 열기배출부와 배연부가 폐쇄되도록 제어신호를 출력하기 위한 확산방지부(850)를 포함할 수 있다.
상기 개폐출력부(810)는, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 개폐동작을 점검하기 위해 미리 설정된 일정 간격으로 개폐출력신호를 출력한다.
상기 개폐출력신호는 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 출력되는 신호이다.
이때, 상기 개폐출력부(810)는 평상시에 개방된 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300)가 폐쇄되도록 폐쇄출력신호를 전송할 수 있으며, 평상시에 폐쇄된 배연댐퍼(400)가 개방되도록 개방출력신호를 전송할 수 있다.
상기 개폐출력부(810)에서 상기 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력함으로 인해 평상시에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 개폐동작을 주기적으로 확인할 수 있어 추후 화재가 발생하더라도 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 오작동되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
상기 오작동판단부(820)는, 상기 개폐출력신호를 수신받아 작동된 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱한 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600) 및 상기 배연센서(700)로부터 입력된 개폐입력신호를 수신받는다.
여기서, 상기 오작동판단부(820)에는 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600) 및 상기 배연센서(700)로부터 입력된 개폐입력신호를 누적기록할 수도 있다.
상기 오작동판단부(820)는 상기 수신받은 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호와 동기화하여 상기 개폐입력신호와 상기 개폐출력신호가 동일할 경우에 정상동작으로 판단하고, 상기 개폐입력신호와 상기 개폐출력신호가 동일하지 않은 경우에 오작동으로 판단한다.
상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단한다.
예를 들어, 상기 오작동판단부(820)는 상기 개폐출력부(810)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300)로 폐쇄출력신호를 출력한 후, 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600)로부터 폐쇄입력신호를 수신받을 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300)를 각각 정상동작한 것으로 판단하고, 상기 흡입구 개폐센서(500)나 상기 배출구 개폐센서(600)로부터 개방입력신호를 수신받을 경우에 해당 루버댐퍼의 오작동을 판단하게 된다.
또한, 상기 오작동판단부(820)는 상기 개폐출력부(810)에서 상기 배연댐퍼(400)로 개방출력신호를 출력한 후 상기 배연센서(700)로부터 개방입력신호를 수신받을 경우에 상기 배연댐퍼(400)가 정상동작한 것으로 판단하고, 상기 배연센서(700)로부터 폐쇄입력신호를 수신받을 경우에 상기 배연댐퍼(400)가 오작동한 것으로 판단하게 된다.
상기 오작동판단부(820)를 통해 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)에 대한 오작동을 판단할 수 있어 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 고장 등을 신속하게 파악할 수 있게 된다.
상기 오작동알람부(830)는, 상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 해당 댐퍼의 오작동을 알림한다.
상기 오작동알람부(830)로 인해 상기 흡입루버댐퍼(200)나 상기 배출루버댐퍼(300)나 상기 배연댐퍼(400)의 오작동을 관리자에게 실시간으로 알림해줄 수 있어 고장 등에 신속하게 대처할 수 있기 때문에 추후 화재발생 시 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 오작동되는 것을 방지하여 이에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
상기 재개폐출력부(830)는, 상기 오작동판단부(820)에서 오작동으로 판단된 댐퍼로 상기 개폐출력신호를 재출력한다.
이때, 상기 개폐출력신호를 재출력할 때 미리 설정된 재판단횟수에 따라 일정간격으로 출력되는 것이 바람직하다.
상기 재개폐출력부(830)를 통해 미리 설정된 재판단횟수에 따라 일정간격으로 상기 개폐출력신호를 재출력함으로써 해당 댐퍼의 오작동을 재판단할 수 있게 되어 상기 오작동된 댐퍼의 고장 등으로 인해 작동이 되지 않은 것인지 또는 상기 오작동된 댐퍼에 이물질 등으로 인해 작동오류가 발생한 것인지 판단할 수 있어 오작동판단에 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 확산방지부(850)는, 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생할 경우에 상기 배연댐퍼(400)를 개방시키고 상기 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 인접한 컨테이너의 공기흡입부와 열기배출부와 배연부가 폐쇄되도록 제어신호를 출력한다.
상기 확산방지부(850)를 통해 화재가 발생한 ESS용 배터리케이스와 인접한 컨테이너의 공기흡입부와 열기배출부와 배연부가 폐쇄되도록 함으로써 상기 화재가 발생한 컨테이너의 화기, 화염이 인접한 컨테이너로 유입되지 않도록 하여 추가적인 화재발생을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 ESS용 배터리케이스에는, 비연소 가스를 저장하는 가압캡슐을 더 포함할 수 있다.
상기 가압캡슐은 비연소 가스인 탄산가스를 저장할 수 있으며, 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생할 경우에 컨테이너의 내부압력을 가압하여 상기 배연구(130)로 연기 내지 열기가 신속하게 배출될 수 있도록 도움을 줄 수 있게 된다.
즉, 공기가 기압의 배치에 따라서 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하기 때문에 상기 가압캡슐을 이용함으로써 상기 ESS용 배터리케이스의 내부기압이 외부기압보다 높아져 연기 내지 열기를 신속하게 배출시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 가압캡슐이 개방되면서 저장된 비연소 가스가 방사되어 화재가 확산되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있게 된다.
이때, 상기 제어부(800)에는 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하여 컨테이너의 내부압력을 가압하기 위한 가압신호를 출력하기 위한 가압신호부(860)를 포함할 수 있다.
상기 가압신호부(860)는, 상기 ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생하여 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상긱 가압캡슐을 개방시키기 위한 가압신호를 출력한다.
상기 가압신호부(860)에서 가압신호가 출력되어 상기 가압캡슐을 개방시킴으로써 컨테이너의 내부압력을 가압시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 ESS용 배터리케이스의 공조제어방법은, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(800)의 개폐출력부(810)에서 일정 간격으로 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)를 개폐시키기 위한 개폐출력신호를 출력한다(S100).
상기 개폐출력신호를 수신받은 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 배연댐퍼(400)는 각 개폐출력신호에 따라 작동된다.
상기 개폐출력신호에 따라 작동된 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 배연댐퍼(400)의 개폐상태를 센싱하는 흡입구 개폐센서(500)와 배출구 개폐센서(600) 및 개폐센서(700)로부터 개폐입력신호를 입력받는다(S200).
상기 오작동판단부(820)를 통해 상기 흡입구 개폐센서(500)와 배출구 개폐센서(600) 및 개폐센서(700)로부터 입력받은 개폐입력신호와 상기 개폐출력신호를 동기화하여 상기 개폐입력신호와 상기 개폐출력신호의 동일여부를 비교한다(S300).
상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호가 동일할 경우에는 각각 정상동작으로 판단한다. 반면, 상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호가 동일하지 않을 경우에는 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단한다(S400).
상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중에서 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 오작동으로 판단된 댐퍼를 추출한다(S500). 그 후 상기 추출된 댐퍼의 오작동을 알림한다(S600).
상기 오작동판단부(820)에서 오작동으로 판단된 댐퍼를 재개폐시키기 위해 상기 개폐출력신호를 재출력한다(S700). 즉, 상기 오작동으로 판단된 댐퍼로 미리 설정된 재판단횟수에 따라 일정 간격으로 상기 개폐출력신호를 재출력하여 해당 댐퍼가 재개폐된 후 해당 댐퍼의 오작동을 재판단하게 된다.
상기 ESS용 배터리케이스의 공조제어방법을 이용함으로써 주기적으로 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오작동을 판단하여 추후 화재 등이 발생할 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 오작동하는 확률을 현저히 저하시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 작동오류와 고장 등을 신속하게 확인하여 대처할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, ESS용 배터리케이스에 화재가 발생하지 않은 평상시에도 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 오작동되어 있는 것을 판단할 수 있어 ESS용 배터리케이스의 공기조화 상태를 유지시키면서 효율적으로 관리할 수 있게 된다.
또한, ESS용 배터리케이스 내에 화재가 발생할 경우에 인접한 ESS용 배터리케이스의 흡입루버댐퍼와 배출루버댐퍼 및 배연댐퍼를 폐쇄시킬 수 있어 화재가 확산되는 것을 방지하여 경제적인 피해를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100: 배터리 모듈 110: 공기흡입구
120: 열기배출구 130: 배연구
200: 흡입루버댐퍼 300: 배출루버댐퍼
400: 배연댐퍼 500: 흡입구 개폐센서
600: 배출구 개폐센서 700: 배연센서
800: 제어부 810: 개폐검출부
820: 오작동판단부 830: 오작동알람부
840: 재개폐출력부 850: 확산방지부
860: 가압신호부

Claims (4)

  1. 다수개의 배터리 모듈(100)과, 상기 배터리 모듈 전면부에서 관통되는 공기흡입구(110)를 개폐하기 위한 흡입루버댐퍼(200)를 포함한 공기흡입부와, 상기 배터리 모듈 배면부에서 관통되는 열기배출구(120)를 개폐하기 위한 배출루버댐퍼(300)를 포함한 열기배출부와, 상기 배터리 모듈 상부로 내부의 연기 내지 열기를 배출하기 위한 배연구(130)를 개폐하기 위한 배연댐퍼(400)를 포함한 배연부와, 비연소가스를 저장하는 가압캡슐과, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하고, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하며, 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하기 위한 가압신호를 출력하는 제어부(800)를 포함하는 ESS용 배터리케이스에 있어서,
    상기 공기흡입부는, 상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱하기 위한 흡입구 개폐센서(500)를 포함하고,
    상기 열기배출부는, 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배출구 개폐센서(600)를 포함하며,
    상기 배연부는, 상기 배염댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배연센서(700)를 포함하고,
    상기 제어부(800)는, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하기 위한 개폐출력부(810)와, 상기 개폐출력부(810)에 의해 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)가 개폐된 후 상기 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출구 개폐센서(600) 및 상기 배연센서(700)로부터 입력된 개폐입력신호를 상기 개폐출력신호와 동기화하여 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하기 위한 오작동판단부(820)와, 상기 오작동판단부(820)에서 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 해당 댐퍼의 오작동을 알림하기 위한 오작동알람부(830)와, 상기 오작동판단부(820)에서 오작동으로 판단된 댐퍼가 재개폐되도록 미리 설정된 재판단횟수에 따라 상기 개폐출력신호를 일정 간격으로 재출력하기 위한 재개폐출력부(840)와, 내부에 화재가 발생하여 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 인접한 컨테이너의 공기흡입부와 열기배출부와 배연부가 폐쇄되도록 제어신호를 출력하기 위한 확산방지부(850)와, 상기 배연댐퍼(400)가 개방된 경우에 상기 가압캡슐을 개방하여 컨테이너의 내부압력을 가압하기 위한 가압신호를 출력하기 위한 가압신호부(860)를 포함하는 ESS용 배터리케이스.
  2. 배터리 모듈(100)이 안착된 ESS용 배터리케이스의 공기흡입구(110)를 개폐하기 위한 흡입루버댐퍼(200)와 열기배출구(120)를 개폐하기 위한 배출루버댐퍼(300) 및 배연구(130)를 개폐하기 위한 배연댐퍼(400)가 개폐되도록 개폐출력신호를 일정 간격으로 출력하는 개폐출력단계와,
    상기 흡입루버댐퍼(200)의 개폐여부를 센싱하기 위한 흡입구 개폐센서(500)와 상기 배출루버댐퍼(300)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배출구 개폐센서(600)와 상기 배연댐퍼(400)의 개폐여부를 센싱하기 위한 배연구 개폐센서(700)로부터 각각 센싱된 개폐입력신호를 입력받는 개폐입력단계와,
    상기 입력받은 흡입루버댐퍼(200)와 배출루버댐퍼(300) 및 배연댐퍼(400)의 개폐입력신호와 상기 개폐출력신호를 동기화하여 상기 각 개폐입력신호와 개폐출력신호의 동일여부를 비교하는 동기화단계와,
    상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호가 동일할 경우에 정상작동으로 판단하고, 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 각 개폐입력신호와 각 개폐출력신호가 동일하지 않을 경우에 상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400)의 오동작을 각각 판단하는 오작동판단단계와,
    상기 흡입루버댐퍼(200)와 상기 배출루버댐퍼(300) 및 상기 배연댐퍼(400) 중에서 어느 하나 이상이 오작동으로 판단될 경우에 오작동으로 판단된 댐퍼를 추출하는 오작동추출단계와,
    상기 추출된 댐퍼의 오작동을 알림하는 오작동알람단계와,
    상기 오작동으로 판단된 댐퍼를 재개폐시켜 오작동을 재판단하기 위해 미리 설정된 재판단횟수에 따라 일정 간격으로 상기 개폐출력신호를 재출력하는 재판단단계를 포함하는 ESS용 배터리케이스의 공조제어방법.
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