KR102567801B1 - 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템 - Google Patents

차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템 Download PDF

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이재용
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Abstract

개시되는 본 발명에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템은, 격벽으로 구분되는 복수의 격실에 복수의 배터리 모듈을 수용하는 팩 하우징과 팩 하우징을 덮는 팩 커버를 구비하는 배터리 팩; 외부 소화액 공급 장치와 연결될 수 있는 커넥터 장치; 및 배터리 팩과 커넥터 장치 사이에 결합되고 팩 하우징 내부로 주입되는 소화액의 흐름을 결정하는 밸브 장치를 포함하되, 밸브 장치는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 개방되고, 소화액이 팩 하우징 내부에 충전되어 배터리 모듈을 단락시킬 수 있으므로, 배터리 팩에 발생하는 화재를 신속하게 진압할 수 있다.

Description

차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템{Rapid Fire Extinguishing System for Vehicle Battery Pack Fire}
본 발명은 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 배터리 팩에서 발생한 화재를 외부에서 소화액을 주입하여 신속하게 소화할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용되고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬이온 전지, 리튬폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 25V ~ 42V이다.
따라서, 이보다 더 높은 출력 전압과 에너지 용량이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성하거나 상기 배터리 모듈을 2개 이상 직렬 내지 병렬로 연결하고 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성한다. 이를테면 배터리 모듈은 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 장치를 의미하고, 배터리 팩은 용량 및 출력 등을 높이기 위해 배터리 모듈이 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다. 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
배터리 모듈 내부의 배터리 셀은 충전과 방전을 반복하면 배터리 셀이 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 일어날 수 있다.
스웰링 현상은 과충전이나 과방전, 단락, 고온 방치 등과 같이 다양한 원인에 의해 발생할 수 있는데, 이는 이차전지의 수명 단축, 용량 저하, 성능 저하뿐만 아니라, 발화 및 폭발과 같은 안전사고로 이어질 수 있다.
종래의 배터리 모듈은 배터리 셀의 적층 배치 시 배터리 셀들을 일정한 간격 이격으로 배치시키거나, 스웰링 시 배터리 셀을 지지하기 위한 압축 패드를 배터리 셀들 사이에 배치하였다.
배터리 모듈 내부의 일부 배터리 셀에 단락 발생 등의 문제가 생겨 온도가 지속적으로 상승하여 배터리 셀의 온도가 임계 온도를 넘어서게 되면 열폭주 현상이 발생할 수 있다.
배터리 모듈 내부의 일부 배터리 셀에서 열폭주 현상에 의해 발생하는 화염 등은 인접한 배터리 셀들의 온도를 급격히 상승시키게 되고, 이로 인해 인접한 셀들로 열 폭주 현상이 급격하게 전파될 수 있다.
결국, 일부 배터리 셀에서 발생된 열 폭주 현상에 신속히 대처하지 못한다면, 배터리 셀보다 더 큰 용량의 전지 단위인 배터리 모듈이나 배터리 팩이 발화하거나 폭발하는 등의 안전사고로 이어질 수 있다.
일반적으로 차량 하부에 배터리 팩이 설치되는 전기차의 배터리 팩에 화재가 발생하면 연쇄폭발·화재로 번질 가능성이 높다는 문제점이 있다.
주로 배터리 팩에서 발생하는 전기차 화재는 내연기관차에 발생하는 화재에 비해 화재 진압에 필요한 물의 양이 약 90배가량 더 필요하고, 배터리 팩은 침수 사고에 대비해 강력한 방수 성능을 보유하므로 화재 진압이 어렵고 많은 시간이 걸린다는 문제점도 있다.
한국등록특허 제10-1424704호 (등록일자: 2014년07월23일)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 화재가 발생한 배터리 팩의 내부에 소화액을 신속하게 주입하여 화재를 진압할 수 있는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템은, 격벽으로 구분되는 복수의 격실에 복수의 배터리 모듈을 수용하는 팩 하우징과 팩 하우징을 덮는 팩 커버를 구비하는 배터리 팩; 외부 소화액 공급 장치와 연결될 수 있는 커넥터 장치; 커넥터 장치에 결합되는 연장 호스; 및 배터리 팩과 연장 호스 사이에 결합되고 팩 하우징 내부로 주입되는 소화액의 흐름을 결정하는 밸브 장치를 포함하되, 밸브 장치는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 개방되고, 소화액이 팩 하우징 내부에 충전되어 배터리 모듈을 단락시킬 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 격벽은 격벽을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 격벽은 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제1 절개부가 형성되고, 제1 절개부가 절개되면 격벽을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결할 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 격벽은 배터리 모듈의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제2 절개부가 형성되고, 제2 절개부가 절개되면 격벽을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결할 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 팩 하우징은 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제3 절개부가 형성되고, 제3 절개부가 절개되면 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 팩 하우징은 배터리 모듈의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제4 절개부가 형성되고, 제4 절개부가 절개되면 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 팩 하우징은 제1 차단 유닛으로 막힌 제1 배출 홀이 형성되고, 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 제1 차단 유닛이 열리면 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 제1 배출 홀을 통해 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 팩 하우징은 제2 차단 유닛으로 막힌 제2 배출 홀이 형성되고, 배터리 모듈의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 제2 차단 유닛이 열리면 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 제2 배출 홀을 통해 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템은, 팩 하우징과 밸브 장치 사이 또는 밸브 장치와 커넥터 장치 사이에 결합되는 연장 호스를 더 포함하고, 커넥터 장치는 프런트 펜더 패널 또는 쿼터 패널에 위치하고, 프런트 펜더 패널 또는 쿼터 패널은 커넥터 장치를 덮는 보호 캡이 결합될 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템은, 소정의 충돌량 이상으로 차량이 충돌하는 경우 또는 배터리 팩에 화재가 발생하는 경우, 보호 캡이 열려 커넥터 장치가 차량의 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에 의하면, 커넥터 장치를 통해 소정의 압력 이상으로 소화액을 주입하면 자동으로 밸브 장치가 열려 팩 하우징 내부에 소화액을 주입할 수 있으므로, 별도의 수조 없이 배터리 팩에 발생하는 화재를 신속하게 진압할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에 의하면, 전체 격실에 소화액을 주입할 수 있으므로, 열폭주가 전파되는 것을 방지하거나 지연할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에 의하면, 팩 하우징 내부로 주입되어 온도가 상승한 소화액을 팩 하우징 내부로 배출할 수 있으므로, 팩 하우징 내부에 새로운 소화액을 지속적으로 공급할 수 있고, 팩 하우징 내부에 남아 있는 소화액의 온도를 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에 의하면, 프런트 펜더 패널 또는 쿼터 패널에 보호 캡으로 덮인 커넥터 장치가 위치할 수 있으므로, 평상시 커넥터 장치를 외부에 노출되지 않게 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에 의하면, 비상시 자동으로 보호 캡이 열려 커넥터 장치가 차량의 외부로 노출될 수 있으므로, 쉽게 커넥터 장치를 찾아 외부 소화액 공급 장치와 신속하게 연결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템에서 팩 커버가 제거된 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템의 사용 상태도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도면에 나타난 X, Y, Z 축은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것으로, X축이 전(화살표 쪽), 후(화살표 반대쪽) 방향을 지시하고, Y축은 좌, 우방향을 지시하며, Z축은 상, 하방향을 지시하는 것으로 정의한다.
이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정, 앞쪽), 후(배, 뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것이고, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템은, 격벽(130)으로 구분되는 복수의 격실(140)에 복수의 배터리 모듈(150)을 수용하는 팩 하우징(110)과 팩 하우징(110)을 덮는 팩 커버(120)를 구비하는 배터리 팩(100); 외부 소화액 공급 장치(500)와 연결될 수 있는 커넥터 장치(200); 커넥터 장치(200)에 결합되는 연장 호스(400); 및 배터리 팩(100)과 연장 호스(400) 사이에 결합되고 팩 하우징(110) 내부로 주입되는 소화액의 흐름을 결정하는 밸브 장치(300)를 포함할 수 있다.
밸브 장치(300)는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 개방될 수 있다.
소화액이 팩 하우징(110) 내부에 충전되면, 배터리 모듈(150)을 단락시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템은 열폭주 현상에 필요한 열을 제어하여 연쇄적인 열폭주를 방지할 수 있다.
소화액은 염화나트륨을 물과 섞어 액체 상태로 만든 염수를 이용할 수 있다.
염화 이온(Cl-)과 나트륨 이온(Na+)으로 이루어진 염화나트륨은 액체에 해리되어 이온 상태로 존재하는 전해질이므로, 염수로 만들면 구성 입자들이 액체 상태에서 움직일 수 있기 때문에 전류가 잘 흐를 수 있다.
염수가 팩 하우징(110) 내부에 충전되면, 배터리 모듈(150)은 전해질인 염수에 의해 양극과 음극으로 전류가 흐르면서 방전될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 배터리 팩(100)은 차량(10)에 설치되어 전기 에너지를 제공하는 구성으로서, 팩 하우징(110)과 팩 커버(120)를 포함할 수 있다.
팩 하우징(110)은 상부가 개방된 상자 형상의 구조로서 내부에 복수의 격실(140)을 구비할 수 있다.
팩 커버(120)는 팩 하우징(110)의 개방된 상부를 폐쇄하는 구성이다.
팩 하우징(110)은 격벽(130)으로 구분되는 복수의 공간이 형성될 수 있다.
격벽(130)으로 구분되는 복수의 공간 대부분은 배터리 모듈(150)을 수용하는 격실(140)로 사용될 수 있다.
팩 하우징(110)은 후방에 제1 공급 홀(111) 및 제2 공급 홀(112)이 형성될 수 있다.
제1 공급 홀(111)은 제1 밸브(310)에 의해 개폐되고, 제2 공급 홀(112)은 제2 밸브(320)에 의해 개폐될 수 있다.
팩 하우징(110)은 전방에 소화액의 압력에 의해 절개되는 제3 절개부가 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 전방에 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력에 의해 절개되는 제4 절개부가 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 전방에 제1 차단 유닛(160)에 의해 개폐되는 제1 배출 홀(113)이 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 전방에 제2 차단 유닛(170)에 의해 개폐되는 제2 배출 홀(114)이 형성될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 격벽(130)은 팩 하우징(110)의 내부에 배터리 모듈(150), 배터리 관리 시스템(BMS. Battery Management System), 냉각 장치 등을 수용하는 복수의 공간을 형성하기 위한 구성이다.
격벽(130)은 전후 방향으로 하나 이상 배치되고 좌우 방향으로 하나 이상 배치될 수 있다.
격벽(130)은 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 유로(131)가 형성될 수 있다.
격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간은 유로(131)를 통해서 서로 연결될 수 있다.
배터리 팩(100) 내부로 공급되는 소화액은 격벽(130)에 형성되는 유로(131)를 통해서 격벽(130)으로 구분되는 모든 공간으로 이동할 수 있다.
배터리 팩(100) 내부로 공급되는 소화액은 격벽(130)에 형성되는 유로(131)를 통해서 격벽(130)으로 구분되는 모든 공간에 충전될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 커넥터 장치(200)는 외부 소화액 공급 장치(500)를 연결하기 위한 구성이다.
커넥터 장치(200)는 신속한 화재 진화를 위해 퀵 커넥터 (quick connector)를 이용할 수 있다.
커넥터 장치(200)는 연장 호스(400)와 결합되어 차량(10)의 외부 패널에 위치할 수 있다.
연장 호스(400)는 커넥터 장치(200)와 밸브 장치(300) 사이를 연결하는 구성이다.
커넥터 장치(200)는 차량(10)의 외부 패널에 결합되는 보호 캡(13)에 의해 외부로 노출되지 않을 수 있다.
커넥터 장치(200)는 제1 커넥터(210) 및 제2 커넥터(220)를 포함하는 복수의 커넥터로 구성될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 밸브 장치(300)는 배터리 팩(100)과 연장 호스(400) 사이를 연결하는 구성이다.
밸브 장치(300)는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 개방되어 팩 하우징(110) 내부로 주입되는 소화액의 흐름을 결정할 수 있다.
밸브 장치(300)는 배터리 팩(100) 외부에서 내부 방향으로만 소화액이 이동할 수 있는 원 웨이 밸브(one way valve)를 이용할 수 있다.
밸브 장치(300)는 제1 밸브(310) 및 제2 밸브(320)를 포함하는 복수의 밸브로 구성될 수 있다.
제1 밸브(310)는 팩 하우징(110)의 후방에 형성되는 제1 공급 홀(111)에 결합될 수 있다.
제2 밸브(320)는 팩 하우징(110)의 후방에 형성되는 제2 공급 홀(112)에 결합될 수 있다.
격벽(130)은 소화액의 압력에 의해 절개되는 제1 절개부(미도시)가 하나 이상 형성될 수 있다.
제1 절개부는 인접하는 공간 사이에 위치하는 격벽(130)마다 형성될 수 있다.
제1 절개부는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개될 수 있다.
제1 절개부는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 때 절개될 수 있도록 주위보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.
제1 절개부의 두께를 조절하면, 소화액이 제1 절개부를 절개하기 위한 소정의 압력을 필요에 따라 조절할 수 있다.
제1 절개부가 절개되면, 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간이 연결될 수 있다.
제1 절개부가 절개되면, 소화액이 제1 절개부를 통해 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간 사이를 이동할 수 있다.
격벽(130)은 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 유로(131)에 제1 절개부가 형성되거나, 유로(131) 없이 제1 절개부가 형성될 수 있다.
격벽(130)은 제1 절개부만 형성되거나 제1 절개부와 제2 절개부가 함께 형성될 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 제1 절개부가 형성되는 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간은 서로 연결되지 않는다.
화재가 발생하는 경우, 소화액의 압력에 의해 제1 절개부가 절개되어 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간은 서로 연결될 수 있다.
격벽(130)은 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력에 의해 절개되는 제2 절개부(미도시)가 하나 이상 형성될 수 있다.
제2 절개부는 인접하는 공간 사이에 위치하는 격벽(130)마다 형성될 수 있다.
제2 절개부는 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개될 수 있다.
제2 절개부는 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 때 절개될 수 있도록 주위보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.
제2 절개부의 두께를 조절하면, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스가 제2 절개부를 절개하기 위한 소정의 압력을 필요에 따라 조절할 수 있다.
제2 절개부가 절개되면, 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간이 연결될 수 있다.
제2 절개부가 절개되면, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스가 제2 절개부를 통해 격벽(130)을 기준으로 인접하는 공간으로 이동하여 화재가 발생한 공간의 압력이 상승하여 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
제2 절개부가 절개되면, 소화액이 제2 절개부를 통해 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간 사이를 이동할 수 있다.
격벽(130)은 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 유로(131)에 제2 절개부가 형성되거나, 유로(131) 없이 제2 절개부가 형성될 수 있다.
격벽(130)은 제2 절개부만 형성되거나 제1 절개부와 제2 절개부가 함께 형성될 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 제2 절개부가 형성되는 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간은 서로 연결되지 않는다.
화재가 발생하는 경우, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력에 의해 제2 절개부가 절개되어 격벽(130)을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간은 서로 연결될 수 있다.
팩 하우징(110)은 소화액의 압력에 의해 절개되는 제3 절개부(미도시)가 하나 이상 형성될 수 있다.
제3 절개부는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개될 수 있다.
제3 절개부는 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 때 절개될 수 있도록 주위보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.
제3 절개부의 두께를 조절하면, 소화액이 제3 절개부를 절개하기 위한 소정의 압력을 필요에 따라 조절할 수 있다.
제3 절개부가 절개되면, 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간이 연결될 수 있다.
제3 절개부가 절개되면, 소화액이 제3 절개부를 통해 팩 하우징(110)을 기준으로 내부에서 외부로 배출될 수 있다.
팩 하우징(110)은 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간을 연결하는 제1 배출 홀(113)에 제3 절개부가 형성되거나, 제1 배출 홀(113)과 별도로 제3 절개부가 형성되거나, 제1 배출 홀(113) 없이 제3 절개부만 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 제3 절개부만 형성되거나 제3 절개부와 제4 절개부가 함께 형성될 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 제3 절개부가 형성되는 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 서로 연결되지 않는다.
화재가 발생하는 경우, 소화액의 압력에 의해 제3 절개부가 절개되어 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 서로 연결될 수 있다.
팩 하우징(110)은 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력에 의해 절개되는 제4 절개부(미도시)가 하나 이상 형성될 수 있다.
제4 절개부는 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개될 수 있다.
제4 절개부는 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 때 절개될 수 있도록 주위보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.
제4 절개부의 두께를 조절하면, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스가 제4 절개부를 절개하기 위한 소정의 압력을 필요에 따라 조절할 수 있다.
제4 절개부가 절개되면, 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간이 연결될 수 있다.
제4 절개부가 절개되면, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스가 제4 절개부를 통해 팩 하우징(110)을 기준으로 내부에서 외부로 배출되어 화재가 발생한 공간의 압력이 상승하여 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
제4 절개부가 절개되면, 소화액이 제4 절개부를 통해 팩 하우징(110)을 기준으로 내부에서 외부로 배출될 수 있다.
팩 하우징(110)은 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간을 연결하는 제2 배출 홀(114)에 제4 절개부가 형성되거나, 제2 배출 홀(114)과 별도로 제4 절개부가 형성되거나, 제2 배출 홀(114) 없이 제4 절개부만 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 제4 절개부만 형성되거나 제3 절개부와 제4 절개부가 함께 형성될 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 제4 절개부가 형성되는 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 서로 연결되지 않는다.
화재가 발생하는 경우, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력에 의해 제4 절개부가 절개되어 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 서로 연결될 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 팩 하우징(110)은 소화액을 배출할 수 있는 하나 이상의 제1 배출 홀(113)이 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 제1 배출 홀(113)을 개폐할 수 있는 제1 차단 유닛(160)이 결합될 수 있다.
제1 차단 유닛(160)은 원 웨이 밸브 또는 캡으로 구성될 수 있다.
제1 차단 유닛(160)은 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우 제1 배출 홀(113)을 개방할 수 있다.
제1 차단 유닛(160)이 제1 배출 홀(113)을 개방하면, 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간이 연결될 수 있다.
제1 차단 유닛(160)이 제1 배출 홀(113)을 개방하면, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스는 제1 배출 홀(113)을 통해 팩 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다.
제1 차단 유닛(160)이 제1 배출 홀(113)을 개방하면, 팩 하우징(110)의 내부로 주입된 소화액은 제1 배출 홀(113)을 통해 팩 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 제1 배출 홀(113)이 형성되는 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 제1 차단 유닛(160)에 의해 서로 연결되지 않는다.
팩 하우징(110)은 제1 배출 홀(113)에 제3 절개부가 형성될 수 있고, 제1 차단 유닛(160)은 제3 절개부와 함께 이중으로 제1 배출 홀(113)을 차단할 수 있다.
화재가 발생하는 경우, 소화액의 압력에 의해 제1 배출 홀(113)이 개방되어 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 서로 연결될 수 있다.
팩 하우징(110)은 제1 배출 홀(113)만 형성되거나 제1 배출 홀(113)과 제2 배출 홀(114)이 함께 형성될 수 있다.
배터리 팩(100)에 화재가 발생하는 경우, 배터리 관리 시스템은 제1 차단 유닛(160)을 열어 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스나 팩 하우징(110)의 내부로 주입된 소화액이 제1 배출 홀(113)을 통해 팩 하우징(110)의 외부로 배출되게 할 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 팩 하우징(110)은 소화액을 배출할 수 있는 하나 이상의 제2 배출 홀(114)이 형성될 수 있다.
팩 하우징(110)은 제2 배출 홀(114)을 개폐할 수 있는 제2 차단 유닛(170)이 결합될 수 있다.
제2 차단 유닛(170)은 원 웨이 밸브 또는 캡으로 구성될 수 있다.
제2 차단 유닛(170)은 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우 제1 배출 홀(113)을 개방할 수 있다.
제2 차단 유닛(170)이 제2 배출 홀(114)을 개방하면, 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간이 연결될 수 있다.
제2 차단 유닛(170)이 제2 배출 홀(114)을 개방하면, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스는 제2 배출 홀(114)을 통해 팩 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다.
제2 차단 유닛(170)이 제2 배출 홀(114)을 개방하면, 팩 하우징(110)의 내부로 주입된 소화액은 제2 배출 홀(114)을 통해 팩 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 제2 배출 홀(114)이 형성되는 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 제2 차단 유닛(170)에 의해 서로 연결되지 않는다.
팩 하우징(110)은 제2 배출 홀(114)에 제4 절개부가 형성될 수 있고, 제2 차단 유닛(170)은 제4 절개부와 함께 이중으로 제2 배출 홀(114)을 차단할 수 있다.
화재가 발생하는 경우, 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스의 압력에 의해 제2 배출 홀(114)이 개방되어 팩 하우징(110)을 기준으로 내부와 외부에 위치하는 공간은 서로 연결될 수 있다.
팩 하우징(110)은 제2 배출 홀(114)만 형성되거나 제1 배출 홀(113)과 제2 배출 홀(114)이 함께 형성될 수 있다.
배터리 팩(100)에 화재가 발생하는 경우, 배터리 관리 시스템은 제2 차단 유닛(170)을 열어 배터리 모듈(150)의 화재로 발생하는 가스나 팩 하우징(110)의 내부로 주입된 소화액이 제2 배출 홀(114)을 통해 팩 하우징(110)의 외부로 배출되게 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 커넥터 장치(200)는 프런트 펜더 패널(11) 또는 쿼터 패널(12)에 위치할 수 있다.
커넥터 장치(200)는 좌측 프런트 펜더 패널(11), 좌측 쿼터 패널(12), 우측 프런트 펜더 패널(11) 또는 우측 좌측 쿼터 패널(12) 중 서로 다른 2곳 이상의 패널에 위치할 수 있다.
커넥터 장치(200)가 서로 다른 2곳 이상의 패널에 위치하면, 복수의 커넥터 장치(200)를 동시에 이용해서 배터리 팩(100)의 내부로 소화액을 빠르게 주입할 수 있다.
커넥터 장치(200)가 서로 다른 2곳 이상의 패널에 위치하면, 복수의 커넥터 장치(200) 중 어느 하나가 사용할 수 없는 상태가 되더라도 배터리 팩(100)의 내부로 소화액을 주입할 수 있다.
프런트 펜더 패널(11) 또는 쿼터 패널(12)은 커넥터 장치(200)를 덮는 보호 캡(13)이 결합될 수 있다.
보호 캡(13)은 조명, 소리 등으로 커넥터 장치(200) 위치 안내하는 알림 장치를 구비할 수 있다.
화재가 발생하지 않는 경우, 보호 캡(13)은 프런트 펜더 패널(11) 또는 쿼터 패널(12)에 위치하는 커넥터 장치(200)가 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.
소정의 충돌량 이상으로 차량(10)이 충돌하는 경우, 자동으로 보호 캡(13)이 열려 커넥터 장치(200)가 차량(10)의 외부로 노출될 수 있다.
배터리 팩(100)에 화재가 발생하는 경우, 자동으로 보호 캡(13)이 열려 커넥터 장치(200)가 차량(10)의 외부로 노출될 수 있다.
소정의 충돌량 이상으로 차량(10)이 충돌하는 경우 또는 배터리 팩(100)에 화재가 발생하는 경우, 배터리 관리 시스템은 보호 캡(13)을 열어 커넥터 장치(200)가 차량(10)의 외부로 노출되게 할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.
따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
10: 차량 11: 프런트 펜더 패널
12: 쿼터 패널 13: 보호 캡
100: 배터리 팩 110: 팩 하우징
111: 제1 공급 홀 112: 제2 공급 홀
113: 제1 배출 홀 114: 제2 배출 홀
120: 팩 커버 130: 격벽
131: 유로 140: 격실
150: 배터리 모듈 160: 제1 차단 유닛
170: 제2 차단 유닛 200: 커넥터 장치
210: 제1 커넥터 220: 제2 커넥터
300: 밸브 장치 310: 제1 밸브
320: 제2 밸브 400: 연장 호스
500: 외부 소화액 공급 장치

Claims (10)

  1. 격벽으로 구분되는 복수의 격실에 복수의 배터리 모듈을 수용하는 팩 하우징과 상기 팩 하우징을 덮는 팩 커버를 구비하는 배터리 팩;
    프런트 펜더 패널 또는 쿼터 패널에 위치하고 외부 소화액 공급 장치와 연결될 수 있는 커넥터 장치;
    상기 커넥터 장치에 결합되는 연장 호스; 및
    상기 팩 하우징의 공급 홀과 연장 호스 사이에 결합되고 상기 팩 하우징 내부로 주입되는 소화액의 흐름을 결정하는 밸브 장치를 포함하되,
    상기 팩 하우징은 제1 차단 유닛으로 막힌 제1 배출 홀 및 제2 차단 유닛으로 막힌 제2 배출 홀이 형성되고,
    상기 프런트 펜더 패널 또는 쿼터 패널은 상기 커넥터 장치를 덮는 보호 캡이 결합되고, 소정의 충돌량 이상으로 차량이 충돌하는 경우 또는 상기 배터리 팩에 화재가 발생하는 경우, 상기 보호 캡이 열려 상기 커넥터 장치가 차량의 외부로 노출되고,
    상기 밸브 장치는 상기 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 개방되어 상기 배터리 팩 외부에서 내부 방향으로만 상기 소화액이 이동할 수 있는 원 웨이 밸브이고,
    상기 소화액이 상기 팩 하우징 내부에 충전되어 상기 배터리 모듈을 단락시키고,
    상기 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 상기 제1 차단 유닛이 열리면 상기 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 상기 제1 배출 홀을 통해 상기 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있고,
    상기 배터리 모듈의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 상기 제2 차단 유닛이 열리면 상기 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 상기 제2 배출 홀을 통해 상기 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 격벽을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제1 절개부가 형성되고,
    상기 제1 절개부가 절개되면 상기 격벽을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 배터리 모듈의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제2 절개부가 형성되고,
    상기 제2 절개부가 절개되면 상기 격벽을 기준으로 양쪽에 위치하는 공간을 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 팩 하우징은 상기 소화액의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제3 절개부가 형성되고,
    상기 제3 절개부가 절개되면 상기 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 상기 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 팩 하우징은 상기 배터리 모듈의 화재로 발생하는 가스의 압력이 소정의 압력 이상일 경우에 절개되는 제4 절개부가 형성되고,
    상기 제4 절개부가 절개되면 상기 팩 하우징의 내부로 주입된 소화액은 상기 팩 하우징의 외부로 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 팩 화재의 신속 소화 시스템.
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