KR102338516B1 - 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치에 관한 것으로서, 리튬이온 배터리들이 수용된 함체와, 함체 내부 온도를 측정하는 온도센서와, 함체 내부에서 발생되는 연기를 감지하는 연기감지센서와, 함체 내부에서 발생되는 일산화탄소를 검출하는 제1가스센서와, 함체 내부에서 발생되는 에틸렌가스를 검출하는 제2가스센서와, 함체 내부에서 발생되는 수소가스를 검출하는 제3가스센서와, 함체로 소화약제를 분사할 수 있도록 된 소화약제 공급부와, 온도센서, 연기감지센서 및 제1 내지 제3가스센서에서 출력되는 신호를 이용하여 리튬이온 배터리와 전기적으로 접속되게 결선되어 있으며 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 단위 전력스위치와, 다수의 단위 전력스위치들을 통합적으로 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 메인 전력스위치를 온/오프 제어하고, 소화약제 공급부의 함체로의 소화약제 분사를 제어하는 제어유니트를 구비한다. 이러한 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치에 의하면, 리튬이온 배터리의 열폭주 진행 단계별로 구분하여 검출할 수 있으면서, 열폭주 진행단계별로 안전조치를 수행할 수 있도록 지원함으로써 화재사고 발생 피해를 최소화 할 수 있는 장점을 제공한다.
Description
본 발명은 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 리튬이온배터리의 열폭주 단계별로 안전 조치를 수행할 수 있도록 구축된 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치에 관한 것이다.
일반적으로 ESS(Energy Storage System)는 에너지저장시스템을 뜻하며, 필요한 시기에 저장된 전기에너지를 재사용할 수 있도록 만들어주는 장치로써, 전기에너지를 배터리 시스템에 저장하여 필요할 때 사용함으로써 신재생에너지의 활용도를 제고하여 전력공급 시스템의 안정화를 도모할 수 있으며, 전기에너지를 공급하는 여러 분야에 응용함으로써 친환경적이고 효율적인 에너지원으로 사용된다.
이와 유사하게 전기자동차 배터리 팩은 전기자동차에 운행에 필요한 전기에너지를 배터리 시스템에 저장하였다가 주행 중에 사용하는 전기에너지저장 장치이다.
ESS와 전기자동차 배처리 팩은 주로 전력을 저장하는 배터리 시스템, 전기를 교류 또는 직류로 변환하는 전력변환 장치와 전체 에너지시스템을 관리 제어하는 전력 관리 시스템(Energy Management System, EMS)으로 구성되어 있다.
이 중 전력을 저장하는 배터리 시스템에 채용되는 배터리는 전기화학식 리튬이온배터리가 주로 이용되고 있으며, 고밀도 에너지를 저장하는 전기화학식 리튬이온배터리의 특성상 높은 화재 위험성을 안고 있으며 배터리 화재의 원인으로 알려진 열 폭주 시 내부 온도와 압력 상승으로 인해 내부 온도 상승뿐만 아니라, 전해질 분해 가스와 화염성 연기가 방출하고, 열 폭주가 지속될 경우에는 배터리 시스템의 연쇄 폭발의 위험성을 가지고 있다.
이러한 이유로 배터리 시스템을 안전하게 사용할 수 있도록 열폭주를 조기에 검출하여 필요한 조치를 하거나 관리감시하는 장치가 필수적으로 주로 배터리관리시스템(BMS)에서 담당한다.
BMS(Battery Management System)는 배터리 셀, 모듈, 랙 또는 배터리 팩을 관리하는 전자적 시스템으로, 배터리 충전상태 연산, 배터리 온도상태 및 사용 이력 정보제공, 잔존 수명예측정보, 과충전/과방전 보호, 외부기기와의 통신 등 배터리 시스템이 최적의 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 관리하는 장치다.
BMS의 주된 기능과 역할은 배터리 사용을 안전하게 관리하고, 배터리 운전정보를 외부에 알리거나 제어하는 기능으로, 충방전시 배터리 셀의 충전량 정보를 제공하고, 과충전 또는 과방전시에는 단자전압이 일정치 이상 또는 이하로 내려갈 경우에 자동으로 충방전 전류를 차단 제어하고, 셀간 불균형된 셀의 충전상태를 셀 밸랜싱을 통해 균형화된 충전상태로 제어하는 기능과, 배터리 셀의 온도를 상시 감시하여 그 정보를 제공하는 기능을 수행한다. 즉 리튬이온배터리는 충전시에는 일정 전압 이상 상승을 방지하고, 방전시에도 일정치 이하로 떨어지지 않게 유지해주는 BMS에 의해 관리되어야만 장기간 사용 수명이 보장된다.
하지만 이러한 안전관리 보호 기능에도 불구하고 제조상의 결함, 설치 시 부주의, 운전 환경의 변화, 그리고 연계기기 및 시스템 간 통합운영의 부조화 등에 의해 배터리에 가해지는 지속적인 전기적, 물리적 또는 화학적 스트레스 요인 등으로 인해 결국 배터리 셀 내부에 손상과 이상 작용이 발생할 수 있다.
실례로 부주의한 보호 시스템 설계와 관리 미흡 등으로 2017년 이후로 국내에서만 연달아 약 30여 건의 ESS 화재 사고가 발생하였으며 그 피해액은 수백억에 이른다. 이에 따라 배터리 화재에 대한 불안한 심리가 반영되어 국내 ESS 산업의 시장은 전반적인 침체로 위축되고 관련 업계의 막대한 피해는 물론 위기가 감돌고 있다. ESS산업과 전기자동차 산업의 질적인 성장과 산업 경쟁력 강화를 위해 리튬이온 배터리 화재에 대한 안전과 신뢰성 향상이 무엇보다 시급한 실정이다.
리튬이온 배터리의 화재를 감지하는 방식에 대해 국내 공개특허 제10-2020-0096889호 등 다양한 방식이 제안되어 있으나, 열폭주 진행 단계별로 구분하여 안전조치를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 방식이 꾸준히 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 리튬이온 배터리의 열폭주 진행 단계를 구분하여 검출할 수 있으면서, 열폭주 진행단계별로 안전조치를 대응되게 수행하여 피해를 최소화 할 수 있도록 지원하는 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치는 리튬이온 배터리들이 수용된 함체와; 상기 함체 내부 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 함체 내부에서 발생되는 연기를 감지하는 연기감지센서와; 상기 함체 내부에서 발생되는 일산화탄소를 검출하는 제1가스센서와; 상기 함체 내부에서 발생되는 에틸렌가스를 검출하는 제2가스센서와; 상기 함체 내부에서 발생되는 수소가스를 검출하는 제3가스센서와; 상기 함체로 소화약제를 분사할 수 있도록 된 소화약제 공급부와; 상기 온도센서, 상기 연기감지센서 및 상기 제1 내지 제3가스센서에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 리튬이온 배터리와 전기적으로 접속되게 결선되어 있으며 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 단위 전력스위치와, 다수의 단위 전력스위치들을 통합적으로 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 메인 전력스위치를 온/오프 제어하고, 상기 소화약제 공급부의 상기 함체로의 소화약제 분사를 제어하는 제어유니트;를 구비한다.
바람직하게는 상기 제어유니트는 상기 온도센서에서 검출된 온도가 설정된 제1보호조치온도범위에 해당하고 상기 제1가스센서로부터 수신된 일산화탄소 검출신호가 조치조건에 해당하면 상기 단위 전력스위치가 오프되게 제어하고, 상기 온도센서에서 검출된 온도가 상기 제1보호조치온도범위보다 높게 설정한 제2보호조치온도범위에 해당하고 상기 제2가스센서로부터 수신된 에틸렌가스 검출신호가 조치조건에 해당하면 상기 메인 전력스위치가 오프되게 제어하면서 상기 소화약제 공급부로부터 에틸렌가스가 검출된 해당 함체로 소화약제가 투입되게 상기 소화약제 공급부를 제어한다.
또한, 상기 제어유니트는 상기 온도센서에서 검출된 온도가 상기 제2보호조치온도범위보다 높게 설정한 제3보호조치온도범위에 해당하고 상기 제3가스센서로부터 수신된 수소가스 검출신호가 조치조건에 해당하고, 상기 연기감지센서로부터 수신된 연기감지신호가 조치조건에 해당하는 것으로 판단되면, 상기 메인 전력스위치가 오프된 상태를 유지하면서 상기 소화약제 공급부로부터 수소가스가 검출된 해당 함체와 주변 함체에도 소화약제가 투입되게 상기 소화약제 공급부를 제어한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제어유니트는 상기 온도센서, 상기 연기감지센서 및 상기 제1 내지 제3가스센서에서 검출된 신호로부터 설정된 경보조건에 해당하는 지를 판단하고, 경보조건에 해당하면 통신망을 통해 경보정보를 관리 단말기로 전송한다.
본 발명에 따른 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치에 의하면, 리튬이온 배터리의 열폭주 진행 단계별로 구분하여 검출할 수 있으면서, 열폭주 진행단계별로 안전조치를 수행할 수 있도록 지원함으로써 화재사고 발생 피해를 최소화 할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치가 적용되는 에너지 저장장치의 일 예를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 함체들에 장착된 리튬이온배터리의 보호장치를 나타내보인 블록도이고,
도 3은 도 1의 함체를 분해하여 도시한 분해 사시도이고,
도 4는 도 2의 제어유니트의 제어과정을 나타내 보인 플로우도이고,
도 5는 리튬이온배터리의 열폭주 진행단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 함체들에 장착된 리튬이온배터리의 보호장치를 나타내보인 블록도이고,
도 3은 도 1의 함체를 분해하여 도시한 분해 사시도이고,
도 4는 도 2의 제어유니트의 제어과정을 나타내 보인 플로우도이고,
도 5는 리튬이온배터리의 열폭주 진행단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치가 적용되는 에너지 저장장치의 일 예를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 함체들에 장착된 리튬이온배터리의 보호장치를 나타내보인 블록도이고, 도 3은 도 1의 함체를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 보호장치(100)는 단위센싱모듈(110), 소화약제공급부(150) 및 제어유니트(180)를 구비한다.
단위센싱모듈(110)은 챔버(50) 내부에 마련된 랙케이스(30)에 수직상으로 장착된 배터리 트레이(20) 마다 독립적으로 설치되어 있다.
여기서, 배터리 트레이(20)는 리튬이온배터리(22)가 다수 어레이되어 수용되는 함체에 해당하며, 랙케이스(30)에 수납 및 인출가능하게 장착된 것을 말하며 목적하는 배터리 에너지 저장시스템의 최종단 충방전 전력에 맞게 상호 직렬 또는 병렬 연결처리되는 부분이다.
단위센싱모듈(110)은 온도센서(112), 연기감지센서(114), 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)을 구비한다.
온도센서(112)는 함체로 적용된 배터리 트레이(20) 내부에 설치되어 온도를 측정한다. 도시된 예에서는 배터리 트레이(20) 내부에 4개의 온도센서(112) 온도센서가 상호 이격되게 배치되어 있고, 적용 개수 및 배치 위치는 적절하게 적용하면 된다.
연기감지센서(114)는 함체로 적용된 배터리 트레이(20)에 설치되어 내부에서 발생되는 연기를 감지한다.
제1가스센서(121)는 함체로 적용된 배터리 트레이(20)에 설치되어 내부에서 발생되는 일산화탄소(CO)를 검출한다.
제2가스센서(122)는 함체로 적용된 배터리 트레이(20)에 설치되어 내부에서 발생되는 에틸렌가스(C2H4)를 검출한다.
제3가스센서(123)는 함체로 적용된 배터리 트레이(20)에 설치되어 내부에서 발생되는 수소가스(H2)를 검출한다.
여기서, 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)는 리튬이온배터리(22)의 열폭주 진행 단계별로 방출되는 가스를 구분하여 검출하기 위해 적용된 것이다.
연기감지센서(114) 및 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)는 배터리 트레이(20)의 상부에 공기 유통을 위해 형성된 통기구(21) 상에 배치되게 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 단위센싱모듈(110)은 온도센서(112), 연기감지센서(114), 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)에서 검출된 정보를 수집하여 제어부(186)에 전송하는 단위수집처리부를 갖게 구축될 수 있음은 물론이다. 이 경우 단위수집처리부는 온도센서(112), 연기감지센서(114), 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)에서 검출된 정보를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털변환기와, 디지털 신호로 변환된 제어부(186)로 전송하기 위한 통신인터페이스를 포함한다.
소화약제 공급부(150)는 제어부(186)에 제어되어 배터리 트레이(20)별로 소화약제를 분사할 수 있도록 되어 있다. 소화약제 공급부(150)는 소화약제가 저장된 저장탱크(152)와, 저장탱크(152)로부터 소화재를 이송하는 메인 공급관(154) 및 메인 공급관으로부터 각 배터리 트레이(20)로 분기되는 분기공급관(미도시) 및 각 분기공급관에 설치되어 분사노즐(미도시)로의 소화재 공급 및 차단을 제어부(186)에 제어되어 개폐하는 전자 밸브(미도시)로 구축될 수 있다.
저장탱크(150)는 챔버(50)에 구획되게 별도로 마련된 제어실(54)에 마련되어 있고, 도시된 예와 다르게 챔버(50) 외부에 마련될 수 있음은 물론이다.
제어유니트(180)는 조작부(181), 표시부(182), 기억부(183), 통신부(184) 및 제어부(186)를 구비한다.
조작부(181)는 지원되는 기능을 설정할 수 있도록 되어 있다. 표시부(182)는 제어부(186)에 제어되어 표시정보를 표시한다.
기억부(183)는 제어부(186)에 제어되어 단위센싱모듈(110) 각각에 대해 수집된 센싱 이력정보 및 대응조치 정보가 기록된다.
통신부(184)는 제어부(186)에 제어되어 송신대상정보를 유무선 통신망(190)을 통해 관리 단말기(200)로 전송되게 처리한다.
여기서 관리 단말기(200)는 관리서버 또는 관리자 스마트폰, 에너지 저장장치(ESS)를 관리하는 에너지 관리시스템(EMS) 등 적용하는 시스템 환경에 맞게 다양하게 적용될 수 있다.
제어부(186)는 고유식별정보가 부여된 각 단위센싱모듈(110)의 온도센서(112), 연기감지센서(114) 및 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)에서 출력되는 신호를 이용하여 열폭주 단계 중 어느 단계에 해당하는지를 판정하고, 판정된 열폭주 단계에 따라 리튬이온 배터리(22)와 전기적으로 접속되게 결선되어 있으며 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 단위 전력스위치(131)와, 다수의 단위 전력스위치(131)들을 통합적으로 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 메인 전력스위치(135)를 선택적으로 온/오프 제어하고, 소화약제 공급부(150)의 함체로 적용된 배터리트레이(20)로의 소화약제 공급을 제어한다.
여기서 열폭주 단계는 1 내지 3단계로 구분되고, 도 5에 도시된 바와 같이 열폭주 1단계는 리튬이온배터리(22) 내부의 양극물질, 음극물질, 분리막의 파손, 전해액의 변질 등으로 내부 요소가 손상과 변질이 발생하여 어노드(Anode) 경계면에서 전해질의 SEI 층(solid electrolyte interphase layer)이 파괴되어 양이온이 급속도로 증가되어 전해액의 온도가 증가하기 시작하는 단계에 해당한다.
또한, 열폭주 2단계는 열폭주 1단계 과정이 지속될 경우에는 내부 분리막의 파손이 시작되는 과정이며, 열폭주 3단계는 분리막의 파손되면 양극물질과 음극물질이 서로 혼합되어 비로소 열 폭주가 시작되는 단계이다.
따라서, 제어부(186)는 열폭주의 진전상태에 따라 열폭주발생 초기인 열폭주 1단계에서는 배터리트레이(20)와 접속된 단위전력스위치(131)를 오프시켜 전류를 차단하면 열폭주를 유발시키는 화학작 연쇄반응이 완화되어 열폭주를 완화시켜 화재폭발을 미연에 방지할 수 있다.
즉, 제어부(186)는 온도센서(112)에서 검출된 온도가 설정된 제1보호조치온도범위에 해당하고 제1가스센서(121)로부터 수신된 일산화탄소 검출신호가 조치조건에 해당하면 열폭주 1단계로 결정하고, 결정된 열폭주 1단계에 대응하여 설정된 제1보호조치를 수행한다. 여기서, 제1보호조치 온도범위는 60℃ 내지 110℃로 설정된다. 또한, 제1가스센서(121)로부터 수신된 일산화탄소가 설정된 기준농도 이상에 도달하거나, 일산화탄소의 단위 시간에 따른 농도 변화율이 기준 변화율 이상이되면 조치조건에 해당하는 것으로 판단하도록 설정된다. 또한, 조치조건으로서 일산화탄소 검출값에 대한 지수 이동 평균값을 계산하고 지수이동 평균값을 이용하여 정상적인 가스 농도 변화 범위를 설정하고, 측정된 신호값이 정상적인 변화범위를 벗어나면 조치조건에 해당하는 것으로 판단하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
또한, 제1보호조치는 제1열폭주단계로 판정된 배터리트레이(20)와 접속된 단위 전력스위(131)치가 오프되게 제어한다.
이와는 다르게 온도센서(112)에서 검출된 온도가 제1보호조치온도범위보다 높게 설정한 제2보호조치온도범위에 해당하고, 제2가스센서(122)로부터 에틸렌가스 검출신호가 수신되면 메인 전력스위치(135)가 오프되게 제어하면서 소화약제 공급부(150)로부터 에틸렌가스가 검출된 해당 배터리 트레이(20)로 소화약제가 투입되게 소화약제 공급부(150)를 제어한다. 여기서, 제2보호조치 온도범위는 110℃ 초과 210℃이하 설정된다. 또한, 제2가스센서(122)로부터 수신된 에틸렌가스에 대해 앞서 설명된 바와 같이 기준농도 이상에 도달하거나, 단위 시간에 따른 농도 변화율이 기준 변화율 이상이되거나, 지수 이동 평균값으로부터 결정된 정상적인 가스 농도 변화 범위를 벗어난 경우 조치조건에 해당하는 것으로 판단하도록 구축된다.
또한, 제어부(186)는 온도센서(112)에서 검출된 온도가 제2보호조치온도범위보다 높게 설정한 제3보호조치온도범위에 해당하고 제3가스센서(123)로부터 수소가스 검출신호가 수신되고, 연기감지센서(114)로부터 연기가 감지된 것으로 판단되면, 메인 전력스위치(135)가 오프된 상태를 유지하면서 소화약제 공급부(150)로부터 수소가스가 검출된 해당 배터리 트레이(20)와 주변 배터리트레이(20)에도 소화약제가 투입되게 소화약제 공급부(150)를 제어한다. 여기서, 제3보호조치 온도범위는 210℃ 초과 600℃ 이하로 설정된다. 또한, 제3가스센서(123)로부터 수신된 수소가스가 앞서와 마찬가지로 기준농도 이상에 도달하거나, 단위 시간에 따른 농도 변화율이 기준 변화율 이상이되거나, 지수 이동 평균값으로부터 결정된 정상적인 가스 농도 변화 범위를 벗어난 경우 조치조건에 해당하는 것으로 판단하도록 구축된다.
또한, 제어부(186)는 온도센서(112), 연기감지센서(114) 및 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123)에서 검출된 신호로부터 설정된 경보조건에 해당하는 지를 판단하고, 경보조건에 해당하면 통신망(190)을 통해 경보정보를 관리 단말기(200)로 전송한다.
여기서, 열폭주 2단계 및 열폭주 3단계는 모두 경보조건에 해당하는 것으로 설정될 수 있다. 이와는 다르게 열폭주 1단계도 경보조건에 포함되게 설정될 수 있음은 물론이다.
또 다르게는 제1 내지 제3가스센서(121 내지 123) 각각에서 검출된 가스농도가 기준농도 이상에 도달하거나, 단위 시간에 따른 농도 변화율이 기준 변화율 이상이되거나, 지수 이동 평균값으로부터 결정된 정상적인 가스 농도 변화 범위를 벗어난 경우 경보조건에 해당하는 것으로 판단하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 이러한 제어부의 처리과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 각 단위센싱모듈(110)에 대해 온도, 가스, 연기 검출 정보를 수집한다(단계 310).
수집된 검출정보로부터 온도 및 일산화탄소가스가 앞서 설명된 열폭주 제1단계에 해당하는지를 판단한다(단계 320).
단계 320에서 제1단계로 판단되면 해당 배터리 트레이(20)와 접속된 단위전력스위치를 오프시킨다(단계 330).
이후 온도 및 일산화탄소가스가 앞서 설명된 열폭주 제2단계에 해당하는지를 판단한다(단계 340).
단계 340에서 열폭주 제2단계로 판단되면 메인전력스위치(135)를 오프시키고, 해당 배터리 트레이(20)에 소화약제가 공급되게 처리한다(단계 350).
이후 온도, 수소가스 및 연기가 앞서 설명된 열폭주 제3단계에 해당하는지를 판단한다(단계 360).
단계 360에서 열폭주 제3단계로 판단되면 메인전력스위치(135)를 오프상태로 유지시키고, 주변 배터리 트레이(20)에도 소화약제가 공급되게 처리한다(단계 370).
이상에서 설명된 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치에 의하면, 리튬이온 배터리의 열폭주 진행 단계별로 구분하여 검출할 수 있으면서, 열폭주 진행단계별로 안전조치를 수행할 수 있도록 지원함으로써 화재사고 발생 피해를 최소화 할 수 있는 장점을 제공한다.
110: 단위센싱모듈 112: 온도센서
114: 연기감지센서
121 내지 123: 제1 내지 제3가스센서
150: 소화약제공급부 180: 제어유니트
114: 연기감지센서
121 내지 123: 제1 내지 제3가스센서
150: 소화약제공급부 180: 제어유니트
Claims (4)
- 리튬이온 배터리들이 수용된 함체와;
상기 함체 내부 온도를 측정하는 온도센서와;
상기 함체 내부에서 발생되는 연기를 감지하는 연기감지센서와;
상기 함체 내부에서 발생되는 일산화탄소를 검출하는 제1가스센서와;
상기 함체 내부에서 발생되는 에틸렌가스를 검출하는 제2가스센서와;
상기 함체 내부에서 발생되는 수소가스를 검출하는 제3가스센서와;
상기 함체로 소화약제를 분사할 수 있도록 된 소화약제 공급부와;
상기 온도센서, 상기 연기감지센서 및 상기 제1 내지 제3가스센서에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 리튬이온 배터리와 전기적으로 접속되게 결선되어 있으며 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 단위 전력스위치와, 다수의 단위 전력스위치들을 통합적으로 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 메인 전력스위치를 온/오프 제어하고, 상기 소화약제 공급부의 상기 함체로의 소화약제 분사를 제어하는 제어유니트;를 구비하고,
상기 제어유니트는 상기 온도센서에서 검출된 온도가 설정된 제1보호조치온도범위에 해당하고 상기 제1가스센서로부터 수신된 일산화탄소 검출신호가 조치조건에 해당하면 상기 단위 전력스위치가 오프되게 제어하고, 상기 제어유니트는 상기 제1가스센서로부터 수신된 일산화탄소의 단위 시간에 따른 농도 변화율이 기준 변화율 이상이되면 조치조건에 해당하는 것으로 판단하도록 구축되거나 일산화탄소 검출값에 대한 지수 이동 평균값을 계산하고 지수이동 평균값을 이용하여 정상적인 가스 농도 변화 범위를 설정하고, 측정된 신호값이 정상적인 변화범위를 벗어나면 조치조건에 해당하는 것으로 판단하도록 구축되고,
상기 제어유니트는 상기 온도센서에서 검출된 온도가 상기 제1보호조치온도범위보다 높게 설정한 제2보호조치온도범위에 해당하고 상기 제2가스센서로부터 수신된 에틸렌가스 검출신호가 조치조건에 해당하면 상기 메인 전력스위치가 오프되게 제어하면서 상기 소화약제 공급부로부터 에틸렌가스가 검출된 해당 함체로 소화약제가 투입되게 상기 소화약제 공급부를 제어하고,
상기 제어유니트는 상기 온도센서에서 검출된 온도가 상기 제2보호조치온도범위보다 높게 설정한 제3보호조치온도범위에 해당하고 상기 제3가스센서로부터 수신된 수소가스 검출신호가 조치조건에 해당하고, 상기 연기감지센서로부터 수신된 연기감지신호가 조치조건에 해당하는 것으로 판단되면, 상기 메인 전력스위치가 오프된 상태를 유지하면서 상기 소화약제 공급부로부터 수소가스가 검출된 해당 함체와 주변 함체에도 소화약제가 투입되게 상기 소화약제 공급부를 제어하고,
상기 제1보호조치 온도범위는 60℃ 내지 110℃이고, 상기 제2보호조치 온도범위는 110℃ 초과 210℃ 이하이고, 상기 제3보호조치 온도범위는 210℃ 초과 600℃이하인 것을 특징으로 하는 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제어유니트는 상기 온도센서, 상기 연기감지센서 및 상기 제1 내지 제3가스센서에서 검출된 신호로부터 설정된 경보조건에 해당하는 지를 판단하고, 경보조건에 해당하면 통신망을 통해 경보정보를 관리 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |