KR102176097B1 - 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 배터리팩을 장착하는 에너지 저장시스템(ESS)의 내부에 상하로 움직이는 이송수단을 구비하고, 각 배터리팩 사이의 거리를 거리센서를 이용하여 측정하고, 에너지 저장시스템 내부의 온도와 각 배터리팩 사이의 거리 정보를 토대로 배터리팩 사이의 거리를 변화시키고, 배터리팩에서 방출되는 전자파의 세기에 따라 충전량 또는 발열량을 유추하여 고온의 열기로 인해 에너지 저장시스템에 이상이 생기거나 과열로 인해 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 보관함 내부에 장착되는 배터리팩의 크기의 변화에 따라 적절한 공간을 확보할 수 있으며, 특정 영역의 온도 변화에 실시간으로 대응할 수 있어서 에너지 저장장치의 파손이나 오작동을 방지할 수 있으며, 공냉식과 수냉식을 동시에 적용함으로써 효과적인 효과가 있다.

Description

냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템{ENERGY STORAGE SYSTEM WITH COLLING APPARATUS}
본 발명은 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 배터리팩을 장착하는 에너지 저장시스템(ESS)의 내부에 상하로 움직이는 이송수단을 구비하고, 각 배터리팩 사이의 거리를 거리센서를 이용하여 측정하고, 에너지 저장시스템 내부의 온도와 각 배터리팩 사이의 거리 정보를 토대로 배터리팩 사이의 거리를 변화시키고, 배터리팩에서 방출되는 전자파의 세기에 따라 충전량 또는 발열량을 유추하여 고온의 열기로 인해 에너지 저장시스템에 이상이 생기거나 과열로 인해 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템에 관한 것이다.
4차 산업혁명 시대의 도래 및 신재생에너지의 보급 확대 정책에 따라 국내외에서 에너지저장장치(ESS)의 사용이 대폭적으로 증가하고 있다. 또한 지구 온난화 및 미세먼지 등에 대한 대책으로 태양광, 풍력 등의 신재생에너지로의 전환이 국가적 사업으로 추진되고 있어, 다양한 위치에서 생산된 전기에너지를 저장했다가 필요한 시간대에 사용하는 에너지저장장치(ESS)의 보급이 가파르게 증가하고 있다.
일반적으로 에너지 저장 시스템(Energy Storage System/ESS)이란, 일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하지는 않고, 일반적으로 수백 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 한다.
에너지 저장은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지저장과 화학적 에너지저장으로 구분할 수 있다. 대표적인 물리적 에너지저장으로는 양수발전과 압축공기저장, 플라이휠 등을 들 수 있으며, 화학적 에너지저장으로는 리튬이온배터리, 납축전지, NaS 전지 등이 있다. 배터리 형식의 ESS를 BESS(Battery Energy Storage System)라고 하며, 일반적으로 ESS라고 하면 BESS를 말한다.
그런데 에너지 저장 시스템으로 많이 사용되는 리튬이온배터리는 고온에 취약하다는 단점이 있어 리튬이온배터리를 집약하여 저장하는 에너지 저장 시스템은 화재 위험이 상존하는 문제점이 있다.
이와 같은 에너지 저장장치는 고집적, 고성능화로 인해 열을 많이 발생시키므로 발열 부하를 제거하지 않을 경우 시스템 정지, 고장 등을 유발시킬 수 있다. 이에 에너지 저장장치의 일반적인 냉각 방법은 별도의 수용공간을 구성하고, 랙함 내부에 공조 유닛을 거친 냉각된 공기를 불어 넣는 방식이나, 비용, 공간 등의 문제로 수용공간을 별도 운영할 수 없는 경우에는 랙함 내부에 팬을 구비하여 발열 부하에 대응하고 있는 경우도 있다.
도 1은 종래기술에 따른 항온 항습장치의 구조를 나타낸 사시도이다.
항온 항습장치(100)는, 작동시 발열 가능한 복수의 배터리팩(60)을 배치할 수 있도록 구획된 구획공간(40)을 구비한 본체(30)와; 상기 본체(30)의 하부에 상기 배터리팩(60)에서 발생되는 열을 제거하고 구획공간(40)의 습도를 유지하도록 상기 본체(30)의 일측에 결합된 항온 항습 기능을 구비한 항온 항습 모듈(110);을 포함하고, 상기 항온항습 모듈(110)은 일체화로 모듈화되어 상기 본체(30)에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체(30)에는 상기 항온항습 모듈(110)을 상기 본체(30)에 결합 가능하게 상기 본체(30)에 마련된 걸림부(113a)와; 상기 항온항습 모듈(110)에는 상기 걸림부(113a)와 맞물리는 물림부(113b);가 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 걸림부(113a)와 물림부(113b)는 이러한 실시예 이외에도 클램프와 클램프가 결합되는 수단을 포함하는 다양한 공지의 방법으로 변형될 수 있다.
그러나 이러한 항온 항습장치가 설치된 에너지 저장장치 보관함에서도 각 배터리팩 사이의 거리는 본체 내부의 장착 레일의 위치에 따라 고정되기 때문에 온도의 변화나 배터리팩의 크기 변화에 따라 즉시적으로 적재 상태를 변화시킬 수 없는 문제점이 있었다.
KR 10-1476105 B1 KR 10-1545544 B1 KR 10-1617669 B1
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 ESS의 내부 측면에 서버를 장착하는 서버브라켓을 설치하고, 서버브라켓을 상하로 이동시킬 수 있는 이송수단을 구비하고, 서버브라켓의 윗면과 밑면에 거리센서를 각각 장착하고, 상하로 배치된 서버 사이의 거리와 온도를 측정하여 적절한 방법으로 서버를 상하로 이동시킴으로써 ESS 내부의 온도 상승을 최소화할 수 있도록 하는 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 서버 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해 각 서버 사이의 거리를 측정하고, 특히 온도가 높아지는 공간의 거리를 더 벌려서 열기의 배출이나 공기의 순환이 원활해지도록 하는 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 복수의 배터리팩(208)을 장착하는 공간 내부에서 상기 배터리팩(208)을 상하로 움직이는 이송수단을 구비하여 상기 배터리팩(208) 사이의 공간의 온도를 변화시킬 수 있도록 하는 에너지 저장시스템(200)으로서, 내부에 수용공간을 갖는 몸체(202)와; 상기 몸체(202) 내부와 상기 배터리팩(208)의 온도에 따라 냉각수단을 구동하도록 제어하는 제어부(204)와; 상기 몸체(202)의 내부 측면에 지면과 평행하게 전후방향으로 설치되는 슬라이딩레일(206)과; 상기 몸체(202)의 내부에서 상기 슬라이딩레일(206)에 하나씩 삽입 설치되며, 외부에서 공급되는 전력을 저장하고, 저장된 전력을 필요에 따라 공급하는 복수의 배터리팩(208)과; 상기 배터리팩(208)의 좌우 양측 바깥으로 돌출 부착되며, 내부에는 구멍(210a)이 상하 방향으로 뚫려있으며, 모터(210b)에 의해 회전하는 기어(210c)를 포함하는 이송부재(210)와; 상기 이송부재(210)에 형성된 구멍의 직경과 동일한 직경을 가지는 원통형 막대로서, 상기 구멍의 내부에 설치된 기어(210c)의 나사산과 대응되는 나사산이 표면에 형성되며, 상기 이송부재(210)의 구멍에 상하방향으로 관통하여 결합되는 회전볼트(212)와; 상기 배터리팩(208)에 충전된 전력의 양에 비례하는 출력의 RF신호를 전송하며, 상기 RF신호는 상기 배터리팩(208)에 대한 식별정보를 갖도록 생성하는 발진기(218)와; 상기 배터리팩(208)의 위쪽 표면에 설치되어 상기 배터리팩(208)의 위쪽 공간의 온도를 측정하는 온도센서(220)와; 상기 몸체(202)의 내부 일측에 설치되며, 상기 발진기(218)에서 출력되는 상기 RF신호를 감지하고, 상기 RF신호의 출력에 대한 정보 및 상기 RF신호가 어느 배터리팩(208)에 설치된 발진기(218)로부터 출력된 것인지를 확인하는 전자파측정기(226);를 포함한다.
상기 몸체(202)의 바깥에 설치되며, 냉각수가 상기 몸체(202)의 내부로 공급되거나 외부로 유출되도록 안내하는 냉각수배관(214)과; 상기 냉각수배관(214)의 일측에 설치되어 상기 냉각수를 이동시키는 냉각수펌프(216);를 추가로 포함한다.
상기 몸체(202)의 내부 천장에 설치되어 공기를 아래쪽으로 이동시키는 상부팬(222)과; 상기 몸체(202)의 내부 바닥에 설치되어 공기를 위쪽으로 이동시키는 하부팬(224);을 추가로 포함한다.
상기 제어부(204)는 상기 온도센서(220)에서 전송되는 온도 정보를 분석하고, 온도가 기준치 이상으로 상승하는 공간의 상하에 배치된 두 개의 배터리팩(208)이 연결된 두 개의 이송부재(210)를 구동시켜 상기 두 개의 배터리팩(208)의 거리가 멀어지는 방향으로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부(204)는 상기 전자파측정기(226)가 측정한 상기 배터리팩(208)의 충전량을 확인하고, 충전량이 기준치 이상인 경우에 해당 배터리팩(208)에 냉각수가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 보관함 내부에 장착되는 배터리팩의 크기의 변화에 따라 적절한 공간을 확보할 수 있으며, 특정 영역의 온도 변화에 실시간으로 대응할 수 있어서 에너지 저장장치의 파손이나 오작동을 방지할 수 있으며, 공냉식과 수냉식을 동시에 적용함으로써 효과적인 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 항온 항습장치의 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장시스템의 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 에너지 저장시스템의 전면 구조를 나타낸 정면도.
도 4는 배터리팩의 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 발진기와 전자파측정기의 신호 송수신 방법을 나타낸 개념도.
도 6은 배터리팩의 상하 방향 이동 원리를 나타낸 정면도.
도 7은 이송부재 내부의 결합관계를 나타낸 부분사시도.
도 8은 냉각수배관의 결합구조를 나타낸 분해사시도.
도 9는 신축관의 상태 변화를 나타낸 정면도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템"(이하, 'ESS'라 함)을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장시스템의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 에너지 저장시스템의 전면 구조를 나타낸 정면도, 도 4는 배터리팩의 구조를 나타낸 사시도, 도 5는 발진기와 전자파측정기의 신호 송수신 방법을 나타낸 개념도, 도 6은 배터리팩의 상하 방향 이동 원리를 나타낸 정면도, 도 7은 이송부재 내부의 결합관계를 나타낸 부분사시도, 도 8은 냉각수배관의 결합구조를 나타낸 분해사시도, 도 9는 신축관의 상태 변화를 나타낸 정면도이다.
본 발명의 ESS(200)는 종래기술에서와 같이 이차전지 등으로 구성되는 배터리팩(208)을 다수 장착하여 관리하기 위한 용도로 사용되는 에너지 충전 및 저장장치의 일종이다. ESS(200)는 전력실이나 발전장치 등의 시설 내부에 설치되며, 태양광패널과 연결되어 태양광에 의해 생산되는 전력을 저장하기 위해 사용된다. ESS(200)에는 전원공급수단과 냉난방수단, 환기수단 등이 구비될 수 있다.
또한 원격지에서 관리자가 ESS(200) 및 배터리팩(208)의 상태를 확인하기 위한 통신수단과 기타 센서장치가 더 구비될 수 있다.
ESS(200)는 몸체(202)가 전체적인 프레임을 구성하는데, 다수의 배터리팩(208)을 쉽게 탈부착할 수 있도록 하기 위해 상하로 긴 직육면체 형상으로 만들어지는 것이 일반적이며, 배터리팩(208)을 출납할 수 있도록 전면부가 개방된 구조를 갖는다. 전면부에는 내부 구성품의 보호를 위해 도어가 설치될 수도 있을 것이다. 몸체(202)의 구조물을 형성하기 위한 프레임이나 측면판, 인접한 다른 ESS(200)와의 고정수단 등은 통상적인 구성이므로, 본 발명에서는 상세하게 설명하지 않는다.
몸체(202)의 내부 측면에는 다수의 슬라이딩레일(206)이 평행하게 설치된다. 슬라이딩레일(206)은 비교적 납작한 형상의 배터리팩(208)을 지면에 대해 평행하게 몸체(202) 내부에 장착할 수 있도록 몸체(202)의 전후 방향으로 설치된다. 배터리팩(208) 및 배터리팩(208)을 고정하는 수단은 슬라이딩레일(206)에 끼워진 상태에서 전후 방향으로 평행 이동하게 된다. 관리자는 배터리팩(208)을 고정수단에 끼운 후, 슬라이딩레일(206)을 따라 몸체(202)의 안쪽으로 밀어넣고, 별도의 고정장치를 장착하여 설치를 완료하게 된다.
직육면체 형상의 배터리팩(208)의 좌우 양측 바깥으로는 이송부재(210)가 돌출 부착된다. 이송부재(210)는 배터리팩(208)에서 몸체(202)의 내부 측면 방향으로 돌출된다. 이송부재(210)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일정한 부피를 가지는 부품으로서, 상하방향으로 구멍(210a)이 뚫려있고, 구멍(210a)의 내부에는 나사산이 형성된 구조를 갖는다. 이송부재(210)는 배터리팩(208)의 측판과 일체형으로 또는 체결수단에 의해 결합된 구조로 만들어진다.
이송부재(210)에 형성된 구멍(210a)을 통해 회전볼트(212)가 결합된다. 회전볼트(212)는 이송부재(210)에 형성된 구멍(210a)의 직경과 동일한 직경을 갖는 원통형 막대로서, 표면에는 이송부재(210)의 구멍(210a)의 나사산과 대응되는 나사산이 형성된다. 회전볼트(212)는 구멍(210a)의 내부에 나사결합된다. 따라서 회전볼트(212)가 길이방향 중심축을 따라 회전하면, 이송부재(210)는 나사산의 맞물림에 따라 위쪽으로 또는 아래쪽으로 움직이게 된다.
이송부재(210)의 내부에는 모터(210b)가 설치된다. 모터(210b)는 전기적인 동력의 전달에 따라 회전하면서 회전볼트(212)와 맞물린 기어(210c)를 좌측 또는 우측으로 회전시킨다. 기어(210c)는 이송부재(210)의 내부에 설치되며, 회전볼트(212)에 형성된 나사산과 맞물리도록 구성된다. 모터(210b)와 기어(210c)의 회전에 따라 회전볼트(212)와 맞물린 기어(210c)가 위쪽이나 아래쪽으로 움직이게 된다. 따라서 이송부재(210)도 같은 방향과 거리만큼 위쪽이나 아래쪽으로 움직이게 된다.
상하로 고정된 회전볼트(212)의 표면과 맞물린 기어(210c)를 회전시켜 이송부재(210) 및 배터리팩(208)을 상하로 이송시키는 기술은 일반적인 기계장치의 이동수단과 동일하므로 종래의 기술로부터 도출이 가능하다.
한편, 몸체(202)의 바깥에는 냉각수배관(214)이 설치되며, 냉각수배관(214)의 일부분에는 냉각수펌프(216)가 설치된다. 냉각수배관(214)은 배터리팩(208)에서 발생되는 열을 식혀주기 위한 냉각수를 몸체(202)의 내부로 공급하거나 외부로 배출하는 배관을 의미한다. 냉각수배관(214)은 몸체(202)의 내부로 들어가서 배터리팩(208)과 직접 접촉하는 배관에 냉각수를 공급한다. 필요에 따라서는 온도가 올라간 냉각수를 식혀서 온도를 낮춰주도록 하는 냉각장치를 더 구비할 수 있다.
몸체(202)의 내부에는 공기를 유통시켜 내부의 온도를 낮추는 용도로 팬이 설치될 수 있다. 본 발명에서는 몸체(202)의 내부 천장에 설치되는 상부팬(222)과, 내부 바닥에 설치되는 하부팬(224)이 사용된다. 상부팬(222)과 하부팬(224)의 작용으로 공기가 순환하면서 몸체(202) 내부의 열기가 효과적으로 제거될 수 있다.
배터리팩(208)에는 RF신호를 발생시키는 발진기(218)가 설치되며, 몸체(202)의 일측에는 발진기(218)에서 발생된 RF신호를 수신하는 전자파측정기(226)가 설치된다. 발진기(218)는 배터리팩(208)에 충전된 전력의 양에 비례하는 출력으로 RF신호를 출력한다. 이를 위해 발진기(218)는 각각의 배터리팩(208)의 충방전을 제어하는 장치(배터리 관리시스템 등)로부터 충전량에 비례하는 전력을 공급받아 RF생성에 사용한다. 발진기(218)는 복수의 배터리팩(208)에 각각 하나씩 설치되며 출력되는 RF신호는 어느 배터리팩(208)에서 송출된 RF신호인지를 확인할 수 있는 식별정보가 포함된다.
그리고 전자파측정기(226)는 발진기(218)에서 출력된 RF신호를 수신하고, RF신호의 출력이나 주파수 등을 측정한다. 또한 RF신호가 어느 배터리팩(208)에 설치된 발진기(218)로부터 출력된 것인지를 식별정보로부터 확인한다. 전자파측정기(226)는 수신한 RF신호의 출력과 배터리팩(208)의 정보를 제어부(204)로 전송하며, 제어부(204)는 이를 통해 각각의 배터리팩(208)에 충전된 전력의 양을 간접적으로 확인할 수 있다.
전자파측정기(226)는 몸체(202)의 외부에 설치할 수도 있지만, RF신호의 특성상 정확한 측정을 위해 몸체(202)의 내부에 설치하는 것이 바람직하며, 몸체(202)의 내부 천장에 설치하는 것이 가장 바람직하다.
복수의 배터리팩(208)의 표면에는 각각 온도센서(220)가 설치된다. 온도센서(220)는 배터리팩(208)의 위쪽 표면 또는 아래쪽 표면에 설치되는데, 가열된 공기가 위쪽으로 상승하는 것을 고려하여 위쪽 표면에 설치하는 것이 바람직하다. 온도센서(220)는 자신이 설치된 배터리팩(208)의 위쪽 공간의 온도를 측정하여 제어부(204)에 전달한다. 온도센서(220)에서 측정된 온도에 따라 배터리팩(208)의 상하 위치를 조절함으로써 배터리팩(208) 사이의 공간의 온도를 변화시킬 수 있다.
한편, 외부의 냉각수펌프(216)에서 배출된 냉각수는 냉각수배관(214)을 따라 몸체(202)의 내부로 들어온다. 몸체(202)의 내부에서는 냉각수를 배터리팩(208)의 표면에 접촉시켜 배터리팩(208)의 온도를 낮춰주는 방법으로 냉각을 한다.
냉각수배관(214)은 몸체(202)의 내부로 들어오는 배관과 외부로 나가는 배관으로 구성된다. 두 가지 배관을 하나로 묶어주기 위해 배관결합블럭(228)이 사용된다. 배관결합블럭(228)의 내부에는 두 가지 냉각수 이동경로가 서로 분리된 채로 형성된다.
배관결합블럭(228)의 일측에는 두 가지 분리된 배관의 연결부가 형성된다. 그리고 두 가지 배관의 연결부에는 두 개의 신축관(230)이 각각 연결된다. 신축관(230)은 자바라 형태의 배관으로서, 배터리팩(208)의 위치가 변하더라도 일정 범위내에서 신축하면서 냉각수 이동경로를 유지할 수 있도록 해준다.
배터리팩(208)의 위쪽 표면에는 접촉관(232)이 설치된다. 접촉관(232)의 내부에는 냉각수가 흐르는 경로가 형성된다. 접촉관(232)은 입수부와 출수부가 각각 형성되며, 입수부와 출수부가 각각 두 개의 신축관(230)에 각각 연결된다. 따라서 외부의 냉각수는 배관결합블럭(228)을 통과하여 하나의 신축관(230), 접촉관(232)을 통과하면서 배터리팩(208)을 냉각시키고, 온도가 올라간 냉각수는 다른 하나의 신축관(230)과 배관결합블럭(228)을 통과하여 몸체(202)의 외부로 배출된다. 그리고 냉각수단을 통과하면서 열을 바깥으로 방출하여 온도가 내려가고, 다시 몸체(202)의 내부로 유입되면서 계속해서 냉각작용을 하게 된다.
일반적으로 배터리팩(208)을 장시간 사용하면서 전력을 충방전하면, 자체적으로 발생하는 열에 의해 몸체(202)의 내부 온도가 올라간다. 내부 온도가 과도하게 올라가는 경우에는 화재가 발생하기도 하고, 경우에 따라서는 배터리팩(208)이 폭발하는 사고가 발생할 수도 있다.
이러한 화재나 폭발사고를 방지하기 위해 정상상태에서 과도하게 온도가 올라가지 않도로 제어할 필요가 있다.
본 발명에서는 온도센서(220)가 몸체(202)의 내부의 온도를 감지하여 기준치 이상의 온도가 감지될 경우에 상부팬(222)과 하부팬(224)을 동작시켜 공냉식으로 냉각을 한다. 그리고 그 이상의 온도가 감지될 경우에는 냉각수펌프(216)를 가동시켜 냉각수를 배터리팩(208)에 접촉시킴으로써 수냉식으로 냉각을 하게 된다.
그리고 온도센서(220)에서 온도를 감지하기 전에 배터리팩(208)에 충전된 전력량을 감지하여 온도가 올라가지 않도록 선제적으로 냉각동작을 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 각각의 배터리팩(208)에 설치된 발진기(218)는 각각 RF신호를 출력한다. 각각의 발진기(218)에서 출력되는 RF신호의 출력은 배터리팩(208)에 저장된 전력량에 비례한다. 제어부(204)는 출력된 RF신호의 출력에 대한 정보를 분석하고, 가장 전력 충전량이 많은 배터리팩(208) 부터 냉각수가 공급되도록 냉각수펌프(216)를 제어한다. 이를 위해 개별 배터리팩(208)에 설치된 접촉관(232)에 각각 솔레노이드 밸브(도면 미도시)를 설치하여 냉각수의 공급을 선택적으로 제어하도록 한다. 제어부(204)가 개방하도록 제어한 솔레노이드 밸브는 냉각수를 접촉관(232)의 내부로 유입시키고, 이로 인해 해당 접촉관(232)이 설치된 배터리팩(208)의 온도는 내려갈 것이다.
전력 충전량이 높지 않은 배터리팩(208)에 대해서는 냉각수의 공급을 개시하지 않으며, 자연 냉각 또는 공냉식 냉각만 가동하도록 한다.
또한, 상하로 인접한 두 개의 배터리팩(208) 사이의 공간의 온도가 과도하게 올라갈 경우에는 이 공간을 공유하고 있는 상하 두 개의 배터리팩(208)에 각각 냉각수가 공급되도록 한다. 그리고 온도가 과도하게 올라가는 공간의 상하에 배치된 두 개의 배터리팩(208)의 거리가 멀어지도록 이송부재(210)를 구동시킨다. 두 개의 배터리팩(208)에 각각 설치된 이송부재(210)의 모터와 기어를 서로 반대방향으로 회전시켜 위쪽 배터리팩(208)은 위쪽으로, 아래쪽 배터리팩(208)은 아래쪽으로 이동하도록 함으로써 공간의 크기를 늘려준다. 이를 통해 두 개의 배터리팩(208) 사이의 온도가 내려갈 수 있다.
반대로 두 개의 배터리팩(208) 사이의 공간이 다른 공간에 비해 현저히 낮은 경우에는 이송부재(210)를 구동시켜 두 개의 배터리팩(208)이 서로 가까워지도록 제어할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : ESS 202 : 몸체
204 : 제어부 206 : 슬라이딩레일
208 : 배터리팩 210 : 이송부재
212 : 회전볼트 214 : 냉각수배관
216 : 냉각수펌프 218 : 발진기
220 : 온도센서 222 : 상부팬
224 : 하부팬 226 : 전자파측정기
228 : 배관결합블럭 230 : 신축관
232 : 접촉관

Claims (5)

  1. 복수의 배터리팩(208)을 장착하는 공간 내부에서 상기 배터리팩(208)을 상하로 움직이는 이송수단을 구비하여 상기 배터리팩(208) 사이의 공간의 온도를 변화시킬 수 있도록 하는 에너지 저장시스템(200)으로서,
    내부에 수용공간을 갖는 몸체(202)와;
    상기 몸체(202) 내부와 상기 배터리팩(208)의 온도에 따라 냉각수단을 구동하도록 제어하는 제어부(204)와;
    상기 몸체(202)의 내부 측면에 지면과 평행하게 전후방향으로 설치되는 슬라이딩레일(206)과;
    상기 몸체(202)의 내부에서 상기 슬라이딩레일(206)에 하나씩 삽입 설치되며, 외부에서 공급되는 전력을 저장하고, 저장된 전력을 필요에 따라 공급하는 복수의 배터리팩(208)과;
    상기 배터리팩(208)의 좌우 양측 바깥으로 돌출 부착되며, 내부에는 구멍(210a)이 상하 방향으로 뚫려있으며, 모터(210b)에 의해 회전하는 기어(210c)를 포함하는 이송부재(210)와;
    상기 이송부재(210)에 형성된 구멍의 직경과 동일한 직경을 가지는 원통형 막대로서, 상기 구멍의 내부에 설치된 기어(210c)의 나사산과 대응되는 나사산이 표면에 형성되며, 상기 이송부재(210)의 구멍에 상하방향으로 관통하여 결합되는 회전볼트(212)와;
    상기 배터리팩(208)에 충전된 전력의 양에 비례하는 출력의 RF신호를 전송하며, 상기 RF신호는 상기 배터리팩(208)에 대한 식별정보를 갖도록 생성하는 발진기(218)와;
    상기 배터리팩(208)의 위쪽 표면에 설치되어 상기 배터리팩(208)의 위쪽 공간의 온도를 측정하는 온도센서(220)와;
    상기 몸체(202)의 바깥에 설치되며, 냉각수가 상기 몸체(202)의 내부로 공급되거나 외부로 유출되도록 안내하는 냉각수배관(214)과;
    상기 냉각수배관(214)의 일측에 설치되어 상기 냉각수를 이동시키는 냉각수펌프(216)와;
    상기 몸체(202)의 내부 일측에 설치되며, 상기 발진기(218)에서 출력되는 상기 RF신호를 감지하고, 상기 RF신호의 출력에 대한 정보 및 상기 RF신호가 어느 배터리팩(208)에 설치된 발진기(218)로부터 출력된 것인지를 확인하는 전자파측정기(226);를 포함하며,
    상기 제어부(204)는 상기 발진기(218)로부터 출력된 RF신호의 출력에 대한 정보를 분석하고, 상기 RF신호의 출력에 비례하는 상기 배터리팩(208)의 충전 전력의 양을 확인하고, 전력 충전량이 가장 많은 배터리팩(208) 부터 냉각수가 공급되도록 상기 냉각수펌프(216)를 제어하는 것을 특징으로 하는, 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서
    상기 몸체(202)의 내부 천장에 설치되어 공기를 아래쪽으로 이동시키는 상부팬(222)과;
    상기 몸체(202)의 내부 바닥에 설치되어 공기를 위쪽으로 이동시키는 하부팬(224);을 추가로 포함하는, 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(204)는 상기 온도센서(220)에서 전송되는 온도 정보를 분석하고, 온도가 기준치 이상으로 상승하는 공간의 상하에 배치된 두 개의 배터리팩(208)이 연결된 두 개의 이송부재(210)를 구동시켜 상기 두 개의 배터리팩(208)의 거리가 멀어지는 방향으로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(204)는 상기 전자파측정기(226)가 측정한 상기 배터리팩(208)의 충전량을 확인하고, 충전량이 기준치 이상인 경우에 해당 배터리팩(208)에 냉각수가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102277343B1 (ko) * 2021-03-08 2021-07-14 주식회사 인투알 배터리 모듈 랙하우징의 공조 장치
KR102285768B1 (ko) * 2021-02-24 2021-08-04 (주)쿨트론 에너지 저장 시스템용 냉각장치
KR102336108B1 (ko) * 2021-06-01 2021-12-10 (주) 대경엔지니어링 충전케이블 안전구조를 포함하는 전기선박 충전시스템
CN113793999A (zh) * 2021-08-24 2021-12-14 国网福建省电力有限公司 一种新型储能集装箱热管理系统
CN117096475A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池组的管理方法、装置、电子设备及存储介质
CN117276706A (zh) * 2023-10-20 2023-12-22 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池管理的方法、装置、电子设备及存储介质
KR102643083B1 (ko) * 2023-11-23 2024-02-29 최현수 냉각액을 갖는 에너지 저장장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029844A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Fujifilm Corp 移動電源車及び電力供給方法
KR101476105B1 (ko) 2014-07-03 2014-12-24 (주)다이렉트테크 모듈화되어 착탈이 용이한 서버랙용 항온 항습장치
KR101545544B1 (ko) 2015-02-24 2015-08-20 백대준 서버 케이지
KR101617669B1 (ko) 2015-11-02 2016-05-03 대한실드엔지니어링(주) Emp 방호용 랙
KR20160121107A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 삼성중공업 주식회사 배터리 및 이를 포함하는 선박
KR101981130B1 (ko) * 2018-12-14 2019-05-22 김성준 서버 간격 조절기능을 갖는 서버랙
KR102020569B1 (ko) * 2019-04-29 2019-09-11 (주)대은 냉각 기능을 포함하는 ess시스템

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029844A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Fujifilm Corp 移動電源車及び電力供給方法
KR101476105B1 (ko) 2014-07-03 2014-12-24 (주)다이렉트테크 모듈화되어 착탈이 용이한 서버랙용 항온 항습장치
KR101545544B1 (ko) 2015-02-24 2015-08-20 백대준 서버 케이지
KR20160121107A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 삼성중공업 주식회사 배터리 및 이를 포함하는 선박
KR101617669B1 (ko) 2015-11-02 2016-05-03 대한실드엔지니어링(주) Emp 방호용 랙
KR101981130B1 (ko) * 2018-12-14 2019-05-22 김성준 서버 간격 조절기능을 갖는 서버랙
KR102020569B1 (ko) * 2019-04-29 2019-09-11 (주)대은 냉각 기능을 포함하는 ess시스템

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102285768B1 (ko) * 2021-02-24 2021-08-04 (주)쿨트론 에너지 저장 시스템용 냉각장치
KR102277343B1 (ko) * 2021-03-08 2021-07-14 주식회사 인투알 배터리 모듈 랙하우징의 공조 장치
KR102336108B1 (ko) * 2021-06-01 2021-12-10 (주) 대경엔지니어링 충전케이블 안전구조를 포함하는 전기선박 충전시스템
CN113793999A (zh) * 2021-08-24 2021-12-14 国网福建省电力有限公司 一种新型储能集装箱热管理系统
CN117096475A (zh) * 2023-10-20 2023-11-21 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池组的管理方法、装置、电子设备及存储介质
CN117276706A (zh) * 2023-10-20 2023-12-22 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池管理的方法、装置、电子设备及存储介质
CN117096475B (zh) * 2023-10-20 2024-01-30 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池组的管理方法、装置、电子设备及存储介质
CN117276706B (zh) * 2023-10-20 2024-02-20 珠海中力新能源科技有限公司 一种电池管理的方法、装置、电子设备及存储介质
KR102643083B1 (ko) * 2023-11-23 2024-02-29 최현수 냉각액을 갖는 에너지 저장장치

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