KR102449836B1 - Lithium-ion battery thermal runaway detection and fire extinguishing system using LN2 for ESS improved reliability - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 ESS 안정성 향상을 위한 리튬이온 배터리의 열폭주 전조현상 감지 및 LN2를 이용한 소화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 리튬이온 배터리로 구성된 ESS 설비의 열폭주 전조현상을 미리 감지하고, LN2를 이용해 리튬이온 배터리의 온도 및 주변 온도를 급격히 냉각시켜 폭발, 화재로부터의 피해를 최소화할 수 있는 안정성 기반의 소화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal runaway precursor detection of a lithium ion battery for improving ESS stability and a fire extinguishing system using LN2. It relates to a safety-based fire extinguishing system that can minimize damage from explosions and fires by rapidly cooling the temperature and ambient temperature of lithium-ion batteries using
에너지저장시스템(energy storage system; ESS)은 생산된 전기에너지를 배터리에 저장했다가 전력이 필요할 때 공급하는 시스템으로서 화석연료의 대안 및 온실가스 배출량 감소를 위해 도입되고 있다.An energy storage system (ESS) is a system that stores produced electrical energy in a battery and supplies it when power is needed, and is being introduced to reduce greenhouse gas emissions and alternatives to fossil fuels.
즉, 국내·외적으로 태양광발전, 풍력발전 등 신재생에너지 발전설비 관련 투자가 확대되고 있으며, 이와 더불어 생산된 에너지를 저장하는 ESS의 수요는 급격히 증가하고 있는 추세이다.In other words, domestic and foreign investments related to renewable energy power generation facilities such as solar power generation and wind power generation are increasing, and the demand for ESS that stores the produced energy is rapidly increasing.
이러한 ESS는 고에너지 밀도에 효율이 높은 리튬이온배터리를 주로 사용하고 있으며, 최소 단위인 배터리 셀(Cell) 단위부터 수십 개의 셀이 직·병렬로 연결된 모듈(Module) 단위, 수십 개의 모듈을 쌓아 구성된 랙(Rack) 단위로 이루어져 있는데, ESS의 경우 랙 단위로 집약되어 있는 대규모 설비라 할 수 있다. 또한, ESS의 효율적인 운용 및 안전한 관리를 위해서 전력관리시스템(Power management system;PMS), 에너지모니터링시스템(Energy monitoring system; EMS), 전력조절시스템(Power conditioning system; PCS), 배터리관리시스템(Battery management system; BMS)을 구성하여 사용하고 있지만, ESS 관련 화재가 끊이지 않고 있는 추세로 ESS 화재위험성이 대두되었다.These ESSs mainly use high-efficiency lithium-ion batteries with high energy density. It consists of a rack unit, and in the case of ESS, it can be said that it is a large-scale facility that is concentrated in a rack unit. In addition, for efficient operation and safe management of ESS, power management system (PMS), energy monitoring system (EMS), power conditioning system (PCS), battery management system (Battery management) system; BMS), but as ESS-related fires continue to occur, the risk of ESS fire has emerged.
한편, 리튬이온배터리는 에너지밀도가 높고 가볍다는 장점이 있지만 인화성 전해액을 사용하기 때문에 온도에 민감하고 과방전 시엔 용량 감소가 크고, 과충전 시엔 매우 불안정한 상태가 되어 내부 전극의 쇼트 혹은 외부 충격에 의한 폭발 및 화재로 이어지는 등의 시스템의 안전성을 위협하는 치명적인 단점들이 존재한다.On the other hand, lithium-ion batteries have the advantage of high energy density and light weight, but because they use a flammable electrolyte, they are sensitive to temperature, have a large capacity decrease during overdischarge, and become very unstable when overcharged, resulting in an explosion due to a short circuit of the internal electrode or an external shock. And there are fatal disadvantages that threaten the safety of the system, such as leading to a fire.
특히, 리튬이온배터리의 화재를 소화하기 위해서는 고분자 분리막 붕괴로 산화성 양극과 환원성 음극이 만나 스스로 급격히 발열하는 열폭주(Thermal runaway) 현상과 그로 인한 인접 셀로의 화재전이(Fire propagation)를 통한 연속적인 재발화(Reignition)를 방지하여야 하는데, 기존 소화 설비는 열폭주 시 발생되는 고온을 급격히 낮출 정도의 기능을 기대하기에는 역부족이다.In particular, in order to extinguish a fire in a lithium-ion battery, a thermal runaway phenomenon in which an oxidizing anode and a reducing anode meet and rapidly heat themselves due to the collapse of the polymer separator and continuous recurrence through fire propagation to adjacent cells Reignition must be prevented, but the existing fire extinguishing facilities are insufficient to expect the function to rapidly lower the high temperature generated during thermal runaway.
따라서, ESS의 보급이 증대되는 만큼 전용 소방시설에 대한 필요성이 증대되어야 하지만, 현재까지 전용 소화시스템에 대한 연구 및 개발이 부족한 실정이다.Therefore, as the supply of ESS increases, the need for a dedicated firefighting facility must increase, but research and development of a dedicated firefighting system is insufficient so far.
본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 리튬이온 배터리로 구성된 ESS 설비의 열폭주 전조현상을 미리 감지하고, LN2를 이용해 리튬이온 배터리의 온도 및 주변 온도를 급격히 냉각시켜 폭발, 화재로부터의 피해를 최소화할 수 있는 안정성 기반의 소화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the problems in the prior art in consideration of the above problems, by detecting in advance the thermal runaway precursor phenomenon of an ESS facility composed of a lithium ion battery, and rapidly cooling the temperature and ambient temperature of the lithium ion battery using LN2 The purpose of this is to provide a safety-based fire extinguishing system that can minimize damage from explosions and fires.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, ESS가 내장되는 하우징랙; 상기 하우징랙에 설치되며 ESS 주변 온도를 측정하여 온도정보를 출력하는 온도센서; 상기 하우징랙 내부로 냉각물질을 분사하는 냉각부; 및 상기 온도센서에서 측정된 온도정보를 토대로, 측정된 온도를 기설정된 임계온도와 비교해 측정온도가 임계온도 이상으로 판정되면 냉각신호를 출력하여 하우징랙 내부로 냉각물질이 분사되도록 상기 냉각부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 냉각물질은 LN2(액화질소)인 것을 특징으로 한다.The present invention is a means for achieving the above object, the ESS is built-in housing rack; a temperature sensor installed in the housing rack and outputting temperature information by measuring the ambient temperature of the ESS; a cooling unit for spraying a cooling material into the housing rack; And, based on the temperature information measured by the temperature sensor, comparing the measured temperature with a preset threshold temperature, when the measured temperature is determined to be above the critical temperature, output a cooling signal to inject the cooling material into the housing rack, the operation of the cooling unit It includes; a control unit for controlling, the cooling material is characterized in that LN2 (liquid nitrogen).
또한, 상기 하우징랙의 후면은 개방 형성되며 내부에는 상하 방향으로 복수의 단위ESS모듈이 적층되고, 상기 냉각부는 상하로 이격된 단위ESS모듈 사이로 냉각물질을 분사하는 것을 특징으로 한다.In addition, the rear surface of the housing rack is formed open, and a plurality of unit ESS modules are stacked inside, and the cooling unit sprays a cooling material between the unit ESS modules spaced up and down.
또한, 상기 냉각부는, 상부로 상기 하우징랙을 고정 지지하며 상면에는 전후 길이방향을 따라 가이드레일이 형성되는 베이스; 상기 가이드레일에 접속되어 전후 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합되며 전면이 개방 형성되고, 상면에 전후 방향으로 길게 장홀이 관통 형성되는 케이싱; 상기 케이싱에 내장되며, 냉각물질이 압축 저장된 봄베에 연결되어 냉각물질을 전달받아 상기 제어부의 제어하에 냉각물질을 기체상으로 분사하는 분사부재; 상기 케이싱의 전면에 설치되며 상기 분사부재에서 분사된 냉각물질을 확산하는 확산팬; 상기 케이싱과 하우징랙 사이를 밀폐 구성하는 실링부재; 및 상기 케이싱과 베이스 사이에 설치되며 상기 제어부의 제어하에 신장 또는 압축 운동하여 상기 케이싱 및 분사부재를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 액츄에이터;를 포함하며, 상기 제어부는 상기 케이싱 및 분사부재를 동시에 전방으로 이동시켜 케이싱의 전면이 하우징랙의 후면에 밀착되도록 액츄에이터를 제어하고, 동시에, 냉각물질이 분사되도록 분사부재를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling unit, the base fixed to support the housing rack to the upper surface and guide rails are formed along the front and rear longitudinal direction on the upper surface; a casing connected to the guide rail and coupled to be reciprocally movable in the front-rear direction, the front surface of which is open, and the long hole formed through the upper surface in the front-rear direction; a spray member embedded in the casing, connected to a cylinder in which the cooling material is compressed and stored, receiving the cooling material, and spraying the cooling material in a gaseous phase under the control of the control unit; a diffusion fan installed on the front surface of the casing to diffuse the cooling material sprayed from the spray member; a sealing member configured to seal between the casing and the housing rack; and an actuator installed between the casing and the base and extending or compressing under the control of the control unit to reciprocate the casing and the injection member in the front-rear direction; wherein the control unit simultaneously moves the casing and the injection member forward to control the actuator so that the front surface of the casing is in close contact with the rear surface of the housing rack, and at the same time, control the injection member so that the cooling material is sprayed.
또한, 상기 실링부재는, 상기 케이싱의 전면 테두리를 따라 형성되는 제1 영구자석; 및 상기 제1 영구자석과 반대극성을 가지며 상기 제1 영구자석과 대칭되는 형상으로 상기 하우징랙의 후면 테두리를 따라 형성되는 제2 영구자석을 포함하며, 상기 분사부재는, 상기 봄베와 직결되며 상기 장홀을 통과해 케이싱 내부에 상하 방향으로 길게 배치되는 수직배관; 상기 수직배관의 경로 상에서 전방으로 분기 형성되는 복수 개의 수평배관; 상기 복수 개의 수평배관 각각에 형성되는 분사노즐; 및 상기 제어부의 제어하에 상기 복수 개의 수평배관 각각의 관로를 개폐제어하는 제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sealing member, a first permanent magnet formed along the front edge of the casing; and a second permanent magnet having a polarity opposite to that of the first permanent magnet and formed along the rear edge of the housing rack in a shape symmetrical to the first permanent magnet, wherein the injection member is directly connected to the cylinder and the a vertical pipe that passes through the long hole and is vertically disposed inside the casing; a plurality of horizontal pipes branched forward on the path of the vertical pipe; injection nozzles formed in each of the plurality of horizontal pipes; and a control valve for controlling opening and closing of each of the plurality of horizontal pipes under the control of the controller.
또한, 상기 수직배관의 하단에는 케이싱의 내측 하면에 구름 가능하게 지지되는 캐스터가 형성되고, 상부와 하부에는 각각 전방을 향해 지지대가 돌출 형성되며, 상기 케이싱의 전면 상단과 하단에는 걸림턱이 형성되고, 상기 지지대와 걸림턱 사이에는 상기 분사부재를 후방으로 탄성 가압하는 탄성스프링이 개재되며, 상기 액츄에이터는 수직배관에 연결 설치되어 상기 케이싱과 분사부재를 동시에 전후 방향으로 이동시키되, 상기 케이싱이 하우징랙에 접촉된 상태에서 더 신장되면 상기 분사부재 일체가 케이싱 내부에서 전방으로 이동하여 상기 수평배관이 상하로 인접한 단위ESS모듈 사이로 개재되며, 상기 하우징랙과 베이스의 내부는 서로 연통되며 상기 베이스의 일측에는 배기구가 형성되되, 상기 베이스의 내부에는 상기 하우징랙 내부로 분사된 냉각물질을 상기 배기구 방향으로 흡입 배출하는 배출팬이 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the lower end of the vertical pipe is formed with a caster supported so as to be able to roll on the inner lower surface of the casing, the upper and lower supports are formed to protrude toward the front, respectively, and the upper and lower ends of the front of the casing are formed with locking protrusions, , An elastic spring for elastically pressing the injection member to the rear is interposed between the support and the locking jaw, and the actuator is connected to a vertical pipe to move the casing and the injection member in the front-rear direction at the same time, the casing is the housing rack When it is further extended in a state of contact with the injection member, the whole of the injection member moves forward inside the casing, and the horizontal pipe is interposed between the unit ESS modules adjacent up and down, and the inside of the housing rack and the base communicate with each other, and at one side of the base An exhaust port is formed, and an exhaust fan for sucking and discharging the cooling material sprayed into the housing rack in the direction of the exhaust port is installed inside the base.
본 발명은 리튬이온 배터리로 구성된 ESS 설비의 열폭주 전조현상을 미리 감지하고, LN2를 이용해 리튬이온 배터리의 온도 및 주변 온도를 급격히 냉각시켜 폭발, 화재로부터의 인, 물적자원의 피해를 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention detects in advance the thermal runaway precursor phenomenon of an ESS facility composed of lithium ion batteries and rapidly cools the temperature and ambient temperature of the lithium ion battery using LN2 to minimize damage to phosphorus and material resources from explosions and fires. provides an effect.
도 1은 본 발명에 따른 ESS 안정성 향상을 위한 리튬이온 배터리의 열폭주 전조현상 감지 및 LN2를 이용한 소화 시스템의 구성을 블록 형태로 도시한 도면.
도 2은 본 발명에 따른 ESS 안정성 향상을 위한 리튬이온 배터리의 열폭주 전조현상 감지 및 LN2를 이용한 소화 시스템의 개략적인 단면구성을 도시한 도면.
도 3a는 하우징랙의, 도 3b는 케이싱의 정면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3b에 도시된 A-A선을 기준으로 하는 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 ESS 안정성 향상을 위한 리튬이온 배터리의 열폭주 전조현상 감지 및 LN2를 이용한 소화 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 7은 냉각물질의 흐름을 1점쇄선으로 도시한 도면.1 is a block diagram showing the configuration of a fire extinguishing system using LN2 and thermal runaway detection of a lithium-ion battery for improving ESS stability according to the present invention.
2 is a view showing a schematic cross-sectional configuration of a fire extinguishing system using LN2 and thermal runaway precursor detection of a lithium-ion battery for improving ESS stability according to the present invention.
Figure 3a is a view schematically showing the front configuration of the housing rack, Figure 3b is a casing.
4 is a view schematically showing a cross-sectional configuration based on the line AA shown in FIG. 3B.
5 to 6 are diagrams for explaining the operation of the fire extinguishing system using LN2 and detection of thermal runaway precursor of a lithium-ion battery for improving ESS stability according to the present invention.
7 is a view showing the flow of the cooling material with a dashed-dotted line.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시 예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent through the following examples in conjunction with the accompanying drawings. The following specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms, and the implementation described herein It should not be construed as being limited to the examples.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the embodiment according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. Terms such as first and/or second may be used to describe various elements, but the elements are not limited to the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named as a second component, and similar The second component may also be referred to as the first component.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions for describing the relationship between elements, that is, expressions such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of an embodied feature, number, step, action, component, part, or a combination thereof, but one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not
본 발명에 따른 ESS 안정성 향상을 위한 리튬이온 배터리의 열폭주 전조현상 감지 및 LN2를 이용한 소화 시스템(이하, 소화 시스템이라 함)은 ESS 주변으로 ESS를 구성하는 배터리모듈의 열폭주 전조현상을 실시간으로 모니터링하고, 열폭주 전조현상이 발현되면 이에 따른 후속조치로서 ESS를 빠르게 냉각하여 화재로 이어지는 것을 억제하여 화재 초기진압을 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하며, 아울러 배터리모듈의 열분해에 의한 열화를 방지하여 인, 물적 피해를 최소화시킬 수 있도록 하는데 그 특징이 있다.The fire extinguishing system (hereinafter referred to as the fire extinguishing system) using LN2 and detection of thermal runaway precursors of lithium-ion batteries for improving ESS stability according to the present invention detects the thermal runaway precursor of battery modules constituting the ESS around the ESS in real time. Monitoring, and when a thermal runaway precursor occurs, as a follow-up measure, the ESS is cooled quickly to prevent it from leading to a fire so that the initial fire suppression can be performed more effectively. , and to minimize material damage.
즉, 본 발명에 따른 소화 시스템은, ESS 주변으로 배터리모듈의 열폭주 감지 및 열폭주 억제를 위한 위한 소화 냉각회로를 일체로 구성하여 보다 안정적인 ESS의 운영을 가능케 한다.That is, the fire extinguishing system according to the present invention enables more stable operation of the ESS by integrally configuring the fire extinguishing cooling circuit for thermal runaway detection and thermal runaway suppression of the battery module around the ESS.
이를 위해, 본 발명에 따른 소화 시스템은 크게, 도 1에 도시된 바와 같이 하우징랙(20), 온도센서(30), 냉각부(100) 및 제어부(40)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.To this end, the fire extinguishing system according to the present invention may be largely defined as including a
먼저, 하우징랙(20)은 내부로 ESS가 내장될 수 있다. 이때, ESS는 복수 개의 단위ESS모듈(10)로서 하우징랙(20) 내부에 수용 설치되어질 수 있되, 각각의 단위ESS모듈(10)은 배터리모듈의 집합구성으로 이해될 수 있다.First, the
하우징랙(20)의 내부에는 상하 방향으로 복수의 단위ESS모듈(10)이 적층될 수 있도록 상하 방향으로 복수의 선반(21)이 형성되어, 각각의 선반(21)에 단위ESS모듈(10)이 개별 적층될 수 있도록 한다.Inside the
이때, 선반(21)은 상하로 마주하는 단위ESS모듈(10)의 서로 마주하는 면이 연통될 수 있도록 단위ESS모듈(10)의 하면 일부분, 예컨대, 좌우 모서리 부분만을 부분적으로 지지할 수 있도록 한다.At this time, the
이에 따라, 후술 될 냉각부(100)에서 냉각물질을 분사하게 되면 분사된 냉각물질은 상하로 이격된 단위ESS모듈(10) 사이로 분사된 뒤 충분한 접촉면적을 가지고 단위ESS모듈(10)의 상면과 하면에 고루 접촉이 이루어질 수 있게 된다.Accordingly, when the cooling material is injected from the
하우징랙(20)은 함체 형태로 이루어지되 전면은 개폐 가능한 도어가 마련될 수 있으며, 후면은 상시 개방 형성될 수 있다.The
하우징랙(20)의 개방된 후면으로는 후술 될 냉각부(100)가 선택적으로 결합되어, ESS의 열폭주 현상이 발현되면 하우징랙(20) 내부로 ESS의 냉각을 위한 냉각물질을 분사할 수 있도록 마련된다.A
다음으로, 온도센서(30)는 하우징랙(20)에 설치되며 ESS 주변 온도를 측정하여 온도정보를 제어부(40)로 송출하는 역할을 담당한다. 이때 온도정보는 온도센서(30)에 의해 측정된 ESS 주변의 실시간 온도일 수 있다.Next, the
온도센서(30)는 복수 개로 이루어진 단위ESS모듈(10) 각각의 온도를 측정할 수 있도록 복수 개로 마련될 수 있으며, 이에 따라, 특정 단위ESS모듈(10)의 과열을 감지할 수 있게 된다.A plurality of
다음으로, 제어부(40)는 냉각부(100)의 동작을 제어하는 구성으로, 온도센서(30)와 냉각부(100) 각각의 구성을 전원과 서로 전기적으로 연결하여 전원이 인가될 수 있도록 하고, 제어부(40)의 제어신호는 각각의 구성에 전달될 수 있도록 하는 구조를 갖춘다.Next, the
예컨대, 제어부(40)는 온도센서(30)에서 측정된 온도정보를 토대로, 측정된 온도를 기설정된 임계온도와 비교해 측정온도가 임계온도 이상으로 판정되면 하우징랙(20) 내부로 냉각물질이 분사되도록 상기 냉각부(100)의 작동을 제어할 수 있다. 이때, 임계온도는 60˚C~70˚C 범위 내에서 제어부(40) 상에 적절히 기설정될 수 있다.For example, the
다음으로, 냉각부(100)는 상기 하우징랙(20) 내부로 냉각물질을 분사하여 ESS의 열폭주가 화재로 확산되는 것을 조기에 억제시키도록 하는 구성으로, 제어부(40)에 의해 작동하여, ESS의 열폭주 시에만 ESS의 냉각작용을 선택적으로 수행할 수 있도록 한다.Next, the
이때, 냉각부(100)에서 분사되는 냉각물질로는 LN2(액화질소)가 이용될 수 있다. 냉각부(100)로부터 LN2가 분사되면 분사된 LN2가 기체상(질소가스)으로 상변화하는 과정에서 기화열 흡수작용에 의한 ESS 외표면 냉각효과을 제공하게 된다.In this case, LN2 (liquid nitrogen) may be used as the cooling material injected from the
이에 따라, 과열된 ESS의 온도를 급격히 낮출 수 있으면서도, 배터리모듈에 특별한 화학, 물리적인 위해를 가하지 아니하게 되어 소화진압 후에도 ESS의 정상적인 작동이 가능하도록 한다.Accordingly, the temperature of the overheated ESS can be rapidly lowered, and no special chemical or physical harm is applied to the battery module, enabling the ESS to operate normally even after extinguishing the fire.
보다 구체적으로, 냉각부(100)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 크게, 베이스(110), 케이싱(120), 분사부재(140), 확산팬(150), 실링부재(130) 및 액츄에이터(160)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.More specifically, the
먼저, 베이스(110)는 상부로 하우징랙(20)을 고정 지지하며 상면에는 전후 길이방향을 따라 가이드레일(111)이 형성되는 구조를 갖춘다.First, the
상기 가이드레일(111) 상에는 케이싱(120)이 접속되어 전후 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합될 수 있다.A
즉, 베이스(110)의 상면 전방에는 하우징랙(20)이 고정 설치되는데 반해, 케이싱(120)은 베이스(110)의 상면에서 상기 하우징랙(20)을 향해 왕복 이동하여 ESS의 과열시에만 하우징랙(20)과 연결 결합이 이루어질 수 있도록 한다.That is, the
베이스(110)는 내부가 빈 함체형 배관구조로 이루어지게 되며 이때 하우징랙(20)과 베이스(110)의 내부는 서로 연통될 수 있다.The
예컨대, 하우징랙(20)의 하면에는 제1 연통공(22)이 관통 형성되고, 베이스(110)의 상면에는 상기 제1 연통공(22)의 대응위치에 제2 연통공(112)이 관통 형성되도록 해 하우징랙(20)과 베이스(110)의 내부가 서로 연통해 하나의 채널을 구성할 수 있도록 한다.For example, a
그리고, 베이스(110)의 일측에는 배기구(113)가 형성될 수 있으며, 내부에는 상기 하우징랙(20) 내부로 분사된 냉각물질을 상기 배기구(113) 방향으로 흡입 배출하는 배출팬(114)이 설치될 수 있다.And, an
이에 따라, 하우징랙(20) 내부로 분사된 냉각물질은 배출팬(114)의 흡입력에 의해 하우징랙(20) 하부에 이어 베이스(110) 내부로 흡입되어진 후 배기구(113)를 통해 외부로 배기처리되어, 하우징랙(20) 내부 잔류를 방지할 수 있도록 한다.Accordingly, the cooling material injected into the
한편, 베이스(110)의 상면 후방에는 후술 될 액츄에이터(160)의 고정 설치를 위한 고정브라켓(115)이 형성될 수 있다.Meanwhile, a fixing
다음으로, 케이싱(120)은 내부가 빈 함체형태의 구조로 이루어지며 하면에는 상기 가이드레일(111)에 접속되는 가이드부재(121)가 마련되어 가이드레일(111)에 접속되어진 상태에서 베이스(110) 위를 전후 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합되어질 수 있다.Next, the
케이싱(120)의 전면은 개방 형성될 수 있으며, 내부로는 후술 될 분사부재(140)가 설치될 수 있다.The front surface of the
케이싱(120)의 개방된 전면은 케이싱(120)의 하우징랙(20) 방향 이동에 따라, 하우징랙(20)의 개방된 후면과 인접하게 연결 결합되어질 수 있으며, 이에 내부로 설치된 분사부재(140)가 하우징랙(20) 내부를 향해 냉각물질을 분사할 수 있도록 하는 구조가 갖춰진다.The open front of the
이때, 실링부재(130)는 서로 맞닿은 케이싱(120)과 하우징랙(20) 사이를 밀폐 구성하여 분사된 냉각물질이 하우징랙(20)과 케이싱(120) 사이 틈으로 유출되지 아니하도록 하는 역할을 한다.At this time, the sealing
상기 실링부재(130)는 예를 들어, 케이싱(120)의 전면 테두리를 따라 형성되는 제1 영구자석(131) 및 상기 제1 영구자석(131)과 반대극성을 가지며 상기 제1 영구자석(131)과 대칭되는 형상으로 상기 하우징랙(20)의 후면 테두리를 따라 형성되는 제2 영구자석(132)으로 예시될 수 있다. 이에, 제1 영구자석(131)과 제2 영구자석(132)이 케이싱(120)의 전면과 하우징랙(20)의 후면을 각각 자력으로 강하게 밀착 구성함과 동시에, 그 사이를 긴밀하게 밀폐시킴으로써 냉각물질의 유출을 효과적으로 방지할 수 있도록 한다. 실링부재(130)는 전술한 사항 이외에도, 통상의 오링 등으로 이루어질 수 있음을 밝힌다.The sealing
케이싱(120)의 상면에는 전후 방향으로 길게 장홀(122)이 관통 형성될 수 있으며, 상기 장홀(122)로는 후술 될 분사부재(140)의 수직배관(141)이 통과할 수 있다.A
한편, 케이싱(120) 내부에 설치된 분사부재(140)는 케이싱(120)에서 전후 방향으로 상대이동할 수 있는데, 이때, 상기 장홀(122)이 전후 방향으로 이동하는 수직배관(141)의 이동을 허용 및 가이드하게 된다.On the other hand, the
개방된 케이싱(120)의 전면 상단과 하단에는 걸림턱(123)이 형성될 수 있으며, 상기 걸림턱(123)에는 후술 될 탄성스프링(145)이 지지될 수 있다.Locking
다음으로, 분사부재(140)는 냉각물질이 압축 저장된 봄베(미도시)에 연결되어 냉각물질을 전달받아 냉각물질을 기체상으로 분사하는 역할을 담당한다.Next, the
이때, 분사부재(140)의 분사동작은 ESS의 열폭주 감지시에만 이루어질 수 있도록 제어부(40)의 제어하에 동작이 제어될 수 있다.At this time, the injection operation of the
보다 구체적으로, 분사부재(140)는, 봄베와 직결되며 상기 장홀(122)을 통과해 케이싱(120) 내부에 상하 방향으로 길게 배치되는 수직배관(141), 수직배관(141)의 경로 상에서 전방으로 분기 형성되는 복수 개의 수평배관(142), 복수 개의 수평배관(142) 각각에 형성되는 분사노즐(143) 및 제어부(40)의 제어하에 상기 복수 개의 수평배관(142) 각각의 관로를 개폐제어하는 제어밸브(144)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.More specifically, the
도시하지 않았지만, 봄베 또는 수직배관(141)의 관로 상에는 냉각물질을 압송하기 위한 펌프가 결합될 수 있으며, 이에, 봄베에 저장된 냉각물질은 수직배관(141)으로 흡입된 뒤 각각의 수평배관(142)으로 분배되어 분사노즐(143)을 통해 외부로 분사 이루어질 수 있다.Although not shown, a pump for pumping the cooling material may be coupled on the tube of the cylinder or the
상기 수직배관(141)의 하단에는 케이싱(120)의 내측 하면에 구름 가능하게 지지되는 캐스터(141a)가 형성되고, 상부와 하부에는 각각 전방을 향해 지지대(141b)가 돌출 형성될 수 있다.At the lower end of the
캐스터(141a)는 분사부재(140) 자체가 전후 방향으로 이동하게될 때 케이싱(120) 내에서 상대이동이 이루어질 수 있도록 수직배관(141)을 안정적으로 지지하며, 각각의 지지대(141b)는 케이싱(120)에 마련된 각각의 걸림턱(123)과 마주보게 배치되도록 해 지지대(141b)와 걸림턱(123) 사이에 탄성스프링(145)이 개재될 수 있도록 한다.The
상기 탄성스프링(145)은 분사부재(140)를 후방으로 탄성 가압하는 역할을 담당하며, 이에 따라, 분사부재(140)가 후술 될 액츄에이터(160)에 의해 전방을 향해 밀리기 전까지는 케이싱(120) 내부에 삽입 수용된 상태가 유지될 수 있게 되며, 전방으로 이동된 분사부재(140)를 다시 후방으로 원위치시킴으로써 케이싱(120)에 수용될 수 있도록 한다.The
각각의 수평배관(142)은 복수 개가 상하 등간격을 가지고 배열될 뿐만 아니라 도 4에 도시된 바와 같이 좌우 대칭되도록 배열될 수 있으며, 이때 각각의 수평배관(142)은 전면을 향하는 방향으로 'ㄱ'자 형태로 절곡 형성될 수 있다.A plurality of each
수평배관(142)은 분사부재(140)의 전방 이동에 따라 케이싱(120)의 전면으로 노출되어지는 한편, 하우징랙(20) 내의 상하로 인접한 단위ESS모듈(10) 사이로 개재될 수 있다.The
제어밸브(144)는 각각의 수평배관(142) 대응개소에 마련되어 수평배관(142)의 관로를 개폐제어하는 역할을 담당한다. 이때, 제어밸브(144)는 전자제어식 솔레노이드밸브로 이루어질 수 있으며 제어부(40)는 각각의 제어밸브(144)를 개별 또는 일괄 제어할 수 있다.The
제어부(40)가 제어밸브(144)를 제어하여 수평배관(142)의 관로를 개방하면 냉각물질은 해당 수평배관(142)의 분사노즐(143)을 통해 ESS에 분사되어질 수 있다.When the
다음으로, 확산팬(150)은 상기 분사부재(140)에서 분사된 냉각물질을 하우징랙(20) 내부에서 확산작용시키는 구성으로서, 케이싱(120)의 전면에 복수 개가 상하 등간격을 가지고 설치될 수 있다.Next, the
이때, 확산팬(150)은 케이싱(120)의 전면을 좌우로 가로지르는 지지바(151) 상에 고정 설치될 수 있다.In this case, the
이러한 확산팬(150)이 작동하면 분사된 냉각물질이 하우징랙(20)의 전체적인 공간에 걸쳐 확산되어질 수 있으며, 이에, 직접적인 ESS의 냉각 뿐만 아니라, 그 주변 구조물 또한 냉각시킬 수 있게 되어, 결과적으로 냉각효율이 대폭 향상될 수 있는 구조가 갖춰진다.When the
다음으로, 액츄에이터(160)는 케이싱(120)과 베이스(110) 사이에 설치되며 상기 제어부(40)의 제어하에 신장 또는 압축 운동하여 상기 케이싱(120) 및 분사부재(140)를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 역할을 담당한다.Next, the
예컨대, 액츄에이터(160)는 전자제어식 유,공압 실린더를 이용할 수 있다.For example, the
액츄에이터(160)의 우측단은 베이스(110)에 마련된 고정브라켓(115) 상에 고정 설치되고, 좌측단은 케이싱(120)을 관통해 수직배관(141) 상에 연결 설치될 수 있다.The right end of the
액츄에이터(160)가 수직배관(141)에 연결 설치되어 있다 하더라도, 케이싱(120)의 걸림턱(123)과 수직배관(141)의 지지대(141b)가 서로 마주하게 배치되어 있고, 그 사이에 탄성스프링(145)이 개재 설치되어 있는바, 액츄에이터(160)가 신장 또는 압축 운동하게 되면 케이싱(120)과 분사부재(140)가 동시에 전후 방향으로 이동이 가능해지는 구조가 갖춰진다.Even if the
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 작용을 설명한다. 본 작용에서는 ESS의 열폭주 전조현상 발현시 이에 따른 후속조치로서 시스템이 작동하는 일련의 과정을 간략하게 예로 들어 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this operation, a series of processes in which the system operates as a follow-up measure when the thermal runaway precursor of ESS occurs will be briefly explained as an example.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 하우징랙(20)과 케이싱(120)이 전후로 이격 세팅되어진 상태에서, 온도센서(30)가 ESS의 온도를 측정하는 한편, 온도센서(30)에서 측정된 온도정보가 기설정된 임계온도를 초과하는 상황이 발생하면, 제어부(40)는 ESS를 그 즉시 냉각시킬 수 있도록 냉각부(100)의 동작을 제어한다. First, in a state in which the
예컨대, 상기 제어부(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 케이싱(120) 및 분사부재(140)를 동시에 전방으로 이동시켜 케이싱(120)의 전면이 하우징랙(20)의 후면에 밀착되도록 액츄에이터(160)를 제어할 수 있다.For example, the
케이싱(120)이 하우징랙(20)의 후방을 향해 전방이동하여 하우징랙(20)에 연결되면 제1 영구자석(131)과 제2 영구자석(132)이 서로 자력으로 접촉해 케이싱(120)과 하우징랙(20) 사이를 밀폐 구성하게 되는 한편, 케이싱(120)의 이동은 고정된 하우징랙(20)에 막혀 중지될 수 있다.When the
이때, 케이싱(120)이 하우징랙(20)에 접촉된 상태에서 액츄에이터(160)가 더 신장되면 케이싱(120) 내부에 마련된 분사부재(140)의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 이동이 멈춘 케이싱(120)에 상대적으로 하우징랙(20) 방향으로 이동하게 되는데, 이에 따라 분사부재(140) 일체가 케이싱(120) 내부에서 전방으로 이동하여 수평배관(142)이 상하로 인접한 단위ESS모듈(10) 사이로 개재될 수 있게 된다.At this time, when the
이 상태에서, 제어부(40)는 제어밸브(144)를 제어해 수평배관(142)의 관로를 개방함으로써 냉각물질이 분사될 수 있도록 한다.In this state, the
이렇게 분사되어 하우징랙(20) 내에 잔류한 냉각물질은 베이스(110)의 내부에서 발생된 배출팬(114)의 흡입력에 의해 베이스(110) 내부로 회수되면서, 상하로 마련된 각각의 단위ESS모듈(10)에 고루 접촉되어진 후 잔류하지 아니하게 배기구(113)를 통해 외부로 배기처리될 수 있다.The cooling material sprayed in this way and remaining in the
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments of the present invention described above are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms recited in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and substitutions falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: ESS
20: 하우징랙
30: 온도센서
40: 제어부
100: 냉각부10: ESS
20: housing rack
30: temperature sensor
40: control unit
100: cooling unit
Claims (5)
상기 냉각물질은 LN2(액화질소)이며,
상기 하우징랙의 후면은 개방 형성되며 내부에는 상하 방향으로 복수의 단위ESS모듈이 적층되고, 상기 냉각부는 하우징랙의 개방된 후면에 선택적으로 결합되어 상하로 이격된 단위ESS모듈 사이로 냉각물질을 분사하며,
상기 냉각부는,
상부로 상기 하우징랙을 고정 지지하며 상면에는 전후 길이방향을 따라 가이드레일이 형성되는 베이스;
상기 가이드레일에 접속되어 고정된 하우징랙을 향해 전후 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합되며 전면이 개방 형성되고, 상면에 전후 방향으로 길게 장홀이 관통 형성되는 케이싱;
상기 케이싱에 내장되며, 냉각물질이 압축 저장된 봄베에 연결되어 냉각물질을 전달받아 상기 제어부의 제어하에 냉각물질을 기체상으로 분사하는 분사부재;
상기 케이싱의 전면에 설치되며 상기 분사부재에서 분사된 냉각물질을 확산하는 확산팬;
상기 케이싱과 하우징랙 사이를 밀폐 구성하는 실링부재; 및
상기 케이싱과 베이스 사이에 설치되며 상기 제어부의 제어하에 신장 또는 압축 운동하여 상기 케이싱 및 분사부재를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 액츄에이터;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 케이싱 및 분사부재를 동시에 전방으로 이동시켜 케이싱의 전면이 하우징랙의 후면에 밀착되도록 액츄에이터를 제어하고, 동시에, 냉각물질이 분사되도록 분사부재를 제어하며,
상기 실링부재는,
상기 케이싱의 전면 테두리를 따라 형성되는 제1 영구자석; 및
상기 제1 영구자석과 반대극성을 가지며 상기 제1 영구자석과 대칭되는 형상으로 상기 하우징랙의 후면 테두리를 따라 형성되는 제2 영구자석을 포함하며,
상기 분사부재는,
상기 봄베와 직결되며 상기 장홀을 통과해 케이싱 내부에 상하 방향으로 길게 배치되는 수직배관;
상기 수직배관의 경로 상에서 전방으로 분기 형성되는 복수 개의 수평배관;
상기 복수 개의 수평배관 각각에 형성되는 분사노즐; 및
상기 제어부의 제어하에 상기 복수 개의 수평배관 각각의 관로를 개폐제어하는 제어밸브;를 포함하며,
상기 수직배관의 하단에는 케이싱의 내측 하면에 구름 가능하게 지지되는 캐스터가 형성되고, 상부와 하부에는 각각 전방을 향해 지지대가 돌출 형성되며,
상기 케이싱의 전면 상단과 하단에는 걸림턱이 형성되고, 상기 지지대와 걸림턱 사이에는 상기 분사부재를 후방으로 탄성 가압하는 탄성스프링이 개재되며,
상기 액츄에이터는 수직배관에 연결 설치되어 상기 케이싱과 분사부재를 동시에 전후 방향으로 이동시키되, 상기 케이싱이 하우징랙에 접촉된 상태에서 더 신장되면 상기 분사부재 일체가 케이싱 내부에서 전방으로 이동하여 상기 수평배관이 상하로 인접한 단위ESS모듈 사이로 개재되며,
상기 베이스는 내부가 빈 함체형 배관구조로 이루어지되, 하우징랙의 하면에는 제1 연통공이 관통 형성되고, 베이스의 상면에는 상기 제1 연통공의 대응위치에 제2 연통공이 관통 형성되어 하우징랙과 베이스의 내부가 서로 연통해 하나의 채널을 구성하고,
상기 베이스의 일측에는 배기구가 형성되되, 상기 베이스의 내부에는 상기 하우징랙 내부로 분사된 냉각물질을 상기 배기구 방향으로 흡입 배출하는 배출팬이 설치되어 하우징랙 내부로 분사된 냉각물질은 배출팬의 흡입력에 의해 하우징랙 하부에 이어 베이스 내부로 흡입되어진 후 배기구를 통해 외부로 배기처리되며,
상기 하우징랙의 내부에는 상하 방향으로 복수의 단위ESS모듈이 적층될 수 있도록 상하 방향으로 복수의 선반이 형성되어, 각각의 선반에 단위ESS모듈이 개별 적층되고,
상기 복수의 선반은 상하로 마주하는 단위ESS모듈의 서로 마주하는 면이 연통될 수 있도록 단위ESS모듈의 좌우 모서리 부분만을 부분적으로 지지하며,
상기 케이싱은 내부가 빈 함체형태의 구조로 이루어지며 하면에는 상기 가이드레일에 접속되는 가이드부재가 마련되어 가이드레일에 접속되어진 상태에서 베이스 위를 전후 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합되되, 케이싱의 개방된 전면은 하우징랙 방향 이동에 따라, 하우징랙의 개방된 후면과 인접하게 연결 결합되며,
상기 확산팬은 케이싱의 전면을 좌우로 가로지르는 지지바 상에 고정 설치되며,
상기 제어부는,
상기 하우징랙과 케이싱이 전후로 이격된 상태에서 온도센서에서 측정된 온도정보가 기설정된 임계온도를 초과하면, 상기 케이싱 및 분사부재를 동시에 전방으로 이동시켜 케이싱의 전면이 하우징랙의 후면에 밀착되도록 액츄에이터를 제어하고, 케이싱이 하우징랙의 후방을 향해 이동하여 하우징랙에 연결되면 제1 영구자석과 제2 영구자석이 서로 자력으로 접촉해 케이싱과 하우징랙 사이를 밀폐 구성하게 되는 한편, 케이싱의 이동이, 고정된 하우징랙에 막혀 중지되면 케이싱 내부에 마련된 분사부재는 이동이 멈춘 케이싱에 상대적으로 하우징랙 방향으로 이동함에 따라 분사부재 일체가 케이싱 내부에서 전방으로 이동하여 수평배관이 상하로 인접한 단위ESS모듈 사이로 개재되고, 이 상태에서, 제어밸브를 제어해 수평배관의 관로를 개방함으로써 냉각물질이 분사되도록 냉각부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 ESS 안정성 향상을 위한 리튬이온 배터리의 열폭주 전조현상 감지 및 LN2를 이용한 소화 시스템.Based on the housing rack in which the ESS is built, a temperature sensor installed in the housing rack that measures the ambient temperature of the ESS and outputs temperature information, a cooling unit that sprays a cooling material into the housing rack, and the temperature information measured by the temperature sensor , Comparing the measured temperature with a preset critical temperature, when the measured temperature is determined to be higher than the critical temperature, outputting a cooling signal to the fire extinguishing system comprising a control unit for controlling the operation of the cooling unit so that the cooling material is injected into the housing rack,
The cooling material is LN2 (liquid nitrogen),
The rear surface of the housing rack is opened and a plurality of unit ESS modules are stacked inside, and the cooling unit is selectively coupled to the open rear surface of the housing rack to spray a cooling material between the unit ESS modules spaced up and down, ,
The cooling unit,
a base for fixing and supporting the housing rack upward and having guide rails formed on its upper surface in the front and rear longitudinal directions;
a casing connected to the guide rail and coupled to be reciprocally movable in the front and rear directions toward the fixed housing rack, the front is open, and the long hole is formed through the upper surface in the front and rear directions;
a spray member embedded in the casing, connected to a cylinder in which the cooling material is compressed and stored, receiving the cooling material, and spraying the cooling material in a gaseous phase under the control of the control unit;
a diffusion fan installed on the front surface of the casing to diffuse the cooling material sprayed from the spray member;
a sealing member configured to seal between the casing and the housing rack; and
and an actuator installed between the casing and the base and performing an extension or compression motion under the control of the controller to reciprocate the casing and the injection member in the front-rear direction.
The control unit controls the actuator so that the front of the casing is in close contact with the rear of the housing rack by moving the casing and the spraying member forward at the same time, and at the same time, controls the spraying member so that the cooling material is sprayed,
The sealing member,
a first permanent magnet formed along the front edge of the casing; and
and a second permanent magnet having a polarity opposite to that of the first permanent magnet and formed along the rear edge of the housing rack in a shape symmetrical to the first permanent magnet,
The spray member,
a vertical pipe that is directly connected to the bomb and is disposed long in the vertical direction inside the casing through the long hole;
a plurality of horizontal pipes branched forward on the path of the vertical pipe;
injection nozzles formed in each of the plurality of horizontal pipes; and
Includes; a control valve for controlling opening and closing of each of the plurality of horizontal pipes under the control of the control unit;
At the lower end of the vertical pipe, a caster supported so as to be rollable on the inner lower surface of the casing is formed, and at the upper and lower portions, supports are formed to protrude toward the front,
A locking jaw is formed on the front upper end and the lower end of the casing, and an elastic spring for elastically pressing the spray member to the rear is interposed between the support and the locking jaw,
The actuator is installed connected to the vertical pipe to move the casing and the injection member in the front and rear directions at the same time, and when the casing is further extended in a state in contact with the housing rack, the injection member as a whole moves forward inside the casing and the horizontal pipe It is interposed between the upper and lower adjacent unit ESS modules,
The base is made of an empty enclosure-type piping structure, a first communication hole is formed through the lower surface of the housing rack, and a second communication hole is formed through the upper surface of the base at a position corresponding to the first communication hole through the housing rack and The inside of the base communicates with each other to form one channel,
An exhaust port is formed on one side of the base, and an exhaust fan for sucking and discharging the cooling material injected into the housing rack in the direction of the exhaust port is installed inside the base, and the cooling material injected into the housing rack is the suction power of the exhaust fan After being sucked into the base following the lower part of the housing rack by the
A plurality of shelves are formed in the vertical direction so that a plurality of unit ESS modules can be stacked in the vertical direction inside the housing rack, and the unit ESS modules are individually stacked on each shelf,
The plurality of shelves partially support only the left and right corners of the unit ESS module so that the facing surfaces of the unit ESS module facing up and down can communicate with each other,
The casing has a structure in the form of an empty enclosure, and a guide member connected to the guide rail is provided on a lower surface of the casing and coupled to the base so as to be reciprocally moved in the front and rear directions while being connected to the guide rail, the open front surface of the casing is connected and coupled adjacent to the open rear of the housing rack as it moves in the direction of the housing rack,
The diffusion fan is fixedly installed on a support bar that crosses the front side of the casing from side to side,
The control unit is
When the temperature information measured by the temperature sensor exceeds a preset threshold temperature in a state in which the housing rack and the casing are spaced back and forth, the actuator moves the casing and the injection member forward at the same time so that the front of the casing is in close contact with the rear of the housing rack. control, and when the casing moves toward the rear of the housing rack and is connected to the housing rack, the first permanent magnet and the second permanent magnet come into contact with each other magnetically to form a hermetic seal between the casing and the housing rack, while the movement of the casing , when it is blocked by a fixed housing rack and stopped, the injection member provided inside the casing moves in the direction of the housing rack relative to the casing where the movement has stopped, so the entire injection member moves forward inside the casing, so that the horizontal pipe is vertically adjacent to the unit ESS module Interposed between, and in this state, by controlling the control valve to open the conduit of the horizontal pipe to control the operation of the cooling unit so that the cooling material is injected. Detection and Digestive system using LN2.
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