KR20120136830A - 고전압 배터리팩의 화재진압 장치 및 방법 - Google Patents

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본 발명은 고전압 배터리팩의 화재진압 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량에 구비된 고전압 배터리팩(10)에 화재가 발생한 경우 화재를 초기에 진압할 수 있게 됨으로써, 고전압 배터리팩(10)의 화재로 인한 차량 손상을 최소화할 수 있게 되고, 더 나아가 인명 피해를 예방할 수 있도록 된 것이다.

Description

고전압 배터리팩의 화재진압 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXTINGUISHING FIRE OF HIGH VOLTAGE BATTERY PACK}
본 발명은 고전압 배터리팩의 화재진압 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 케이스내에서 발생한 화재를 초기에 진화할 수 있도록 된 고전압 배터리팩의 화재진압 장치 및 방법에 관한 기술이다.
하이브리드 전기 자동차와 연료전지 자동차 그리고 전기 자동차는 모두 전기모터를 이용하여 차량을 구동시키는 차량으로서, 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리팩이 필수적으로 장착되는 바, 상기 고전압 배터리팩은 차량 운행 중에 충전과 방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하도록 구성되어 있다.
상기와 같은 고전압 배터리팩(10)은 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 배터리 케이스(11)와, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착되는 배터리 모듈(12)과, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착되는 것으로 상기 배터리 모듈(12)을 구성하는 각 단위전지의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 배터리 관리 시스템(13; Battery Management System, 이하 BMS라 한다)을 포함하여 이루어진 구성으로 되어 있다.
상기 고전압 배터리팩(10)은 내부 단락 및 과전류가 흐를 때 휴즈를 끊거나 또는 인버터로 연결된 릴레이를 차단시킴으로써 화재 발생을 미리 예방할 수 있는 구조를 갖추고 있다.
하지만, 배터리 시스템을 구성하는 와이어(wire)나 BMS(13) 등이 외부의 외란 및 오동작을 하여 고전압 배터리팩(10) 내부에 화재가 발생하는 경우, 종래의 고전압 배터리팩(10)은 화재를 초기에 진압할 수 있는 구성이 없었으며, 이로 인해 고전압 배터리팩(10)을 포함한 차량 자체에 화재가 옮겨 붙어서 심한 경우 차량이 전소되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 고전압 배터리팩의 내부에 화재가 발생하는 경우 화재를 초기에 진압할 수 있도록 함으로써 차량 전소를 방지하고, 더 나아가 인명 피해를 예방할 수 있도록 된 고전압 배터리팩의 화재진압 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 고전압 배터리팩의 화재진압 장치는, 배터리 케이스내에서 발생된 연기를 검출하는 다수개의 연기감지센서와; 상기 연기감지센서의 신호를 전달받을 수 있도록 상기 연기감지센서와 전기적으로 연결되고 상기 배터리 케이스내에서 발생된 연기량이 기준 값 이상인지를 판별할 수 있는 기능을 구비한 BMS와; 상기 배터리 케이스내에서 발생된 화재를 진화할 수 있도록 상기 BMS의 신호를 전달받아서 동작하는 다수개의 소화장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 화재진압 장치는 상기 배터리 케이스내에 설치된 배터리 모듈의 온도를 검출하고 상기 BMS와 전기적으로 연결된 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연기감지센서와 상기 소화장치는 상기 배터리 모듈 및 상기 BMS보다 위쪽에 위치할 수 있도록 상기 배터리 케이스의 안쪽 윗면에 고정 설치된 것이 바람직하다.
상기 소화장치는 상기 BMS의 제어신호를 전달받아서 폭발하는 인플레이터와; 상기 인플레이터가 폭발할 때에 상기 배터리 케이스의 내부로 분사되면서 상기 배터리 케이스내에서 발생된 화재를 진화하는 소화물질로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 소화물질은 증발성 소화액체나 소화분말 또는 탄산가스를 이용한 소화냉매 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 고전압 배터리팩의 화재진압 방법은, 배터리 케이스내에 존재하는 연기를 검출하고 검출된 연기량을 기준 값과 비교하는 단계와; 검출된 연기량이 기준 값 이상인 경우 상기 배터리 케이스내에 화재가 발생한 것으로 판단하는 단계와; 화재가 발생한 것으로 판단된 경우 고전압 배터리팩을 구성하는 BMS의 제어신호에 의해 상기 배터리 케이스내에 구비된 소화장치가 작동해서 화재를 진화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 화재진압 방법은 상기 고전압 배터리팩을 구성하는 배터리 모듈의 온도를 검출하고 검출된 온도 값을 기준 값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배터리 모듈에서 검출된 온도 값이 기준 값 이상이면서 상기 배터리 케이스에서 검출된 연기량이 기준 값 이상인 경우에만 상기 BMS가 상기 배터리 케이스내에 화재가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 배터리 모듈에서 검출된 온도 값이 기준 값 이상이면서 상기 배터리 케이스에서 검출된 연기량이 기준 값 이하인 경우에는 상기 BMS가 배터리 시스템의 에러로 판단해서 배터리 시스템의 구동을 종료시키도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량에 구비된 고전압 배터리팩에 화재가 발생한 경우 화재를 초기에 진압할 수 있게 됨으로써, 고전압 배터리팩의 화재로 인한 차량 손상을 최소화할 수 있게 되고, 더 나아가 인명 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고전압 배터리팩의 화재진압 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고전압 배터리팩의 화재진압 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
전기모터를 이용하여 차량을 구동시키는 차량(하이브리드 전기 자동차, 연료전지 자동차, 전기 자동차)에는 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리팩이 필수적으로 장착되는 바, 상기 고전압 배터리팩(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 배터리 케이스(11)와, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착되는 배터리 모듈(12)과, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착되는 것으로 상기 배터리 모듈(12)을 구성하는 각 단위전지의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 BMS(13)를 포함하여 이루어진 구성으로 되어 있다.
본 발명은 고전압 배터리팩(10)에서 발생한 화재를 초기에 진압하기 위한 기술로서, 본 발명에 따른 고전압 배터리팩의 화재진압 장치는 배터리 케이스(11)내에서 발생된 연기를 검출하는 다수개의 연기감지센서(20)와, 상기 연기감지센서(20)의 신호를 전달받을 수 있도록 상기 연기감지센서(20)와 전기적으로 연결되고 상기 배터리 케이스(11)내에서 발생된 연기량이 기준 값 이상인지를 판별할 수 있는 기능을 구비한 BMS(13)와, 상기 배터리 케이스(11)내에서 발생된 화재를 진화할 수 있도록 상기 BMS(13)의 신호를 전달받아서 동작하는 다수개의 소화장치(30)와, 상기 배터리 케이스(11)내에 설치된 배터리 모듈(12)의 온도를 검출하고 상기 BMS(13)와 전기적으로 연결된 온도센서(40)를 포함하여 이루어진 구성이다.
여기서, 상기 연기감지센서(20)와 소화장치(30)는 상기 배터리 모듈(12) 및 상기 BMS(13)보다 위쪽에 위치할 수 있도록 상기 배터리 케이스(11)의 안쪽 윗면에 고정 설치되는데, 상기 연기감지센서(20)와 소화장치(30)는 상기 배터리 케이스(11)의 안쪽 윗면에 동일한 면적 분포를 갖도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 소화장치(30)는 상기 BMS(13)의 제어신호를 전달받아서 폭발하는 인플레이터(31; INFLATOR)와, 상기 인플레이터(31)가 폭발할 때에 상기 배터리 케이스(11)의 내부로 분사되면서 상기 배터리 케이스(11)내에서 발생된 화재를 진화하는 소화물질(32)로 구성된다.
상기 인플레이터(31)는 에어백장치에서 사용되는 인플레이터와 동일한 원리에 의해 작동하는 것으로, 상기 BMS(13)의 제어신호에 의해 폭발하는 질소가스를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 소화물질(32)은 전기장치로 인해 발생된 화재를 진압하는데 유용한 것으로, 전기장치 화재진압용 증발성 소화액체나 소화분말 또는 탄산가스를 이용한 소화냉매 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 고전압 배터리팩의 화재진압 방법에 대해서는 도 2를 참조로 설명한다.
차량에 구비된 전원장치로부터 전기를 공급받아서 배터리 시스템이 구동을 하게 되면, 고전압 배터리팩(10)에 구비된 온도센서(40)는 배터리 모듈(12)의 온도를 검출하고(단계 S1) 연기감지센서(20)는 배터리 케이스(11)내에 존재하는 연기를 검출하게 된다.(단계 S2)
상기와 같이 검출된 배터리 모듈(12)의 온도에 대한 신호 값과 배터리 케이스(11)내의 연기량에 대한 신호 값이 고전압 배터리팩(10)의 BMS(13)로 전달되면, 상기 BMS(13)는 검출된 온도 값이 기준 값 이상이지를 판별하고(단계 S3), 또한 검출된 연기량이 기준 값 이상인지를 판별하게 된다.(단계 S4)
이때, 상기 배터리 모듈(12)에서 검출된 온도 값이 기준 값 이상이면서 상기 배터리 케이스(11)에서 검출된 연기량이 기준 값 이상이면, 상기 BMS(13)는 상기 배터리 케이스(11)내에 화재가 발생한 것으로 판단하게 된다.(단계 S5)
상기와 같이 BMS(13)가 배터리 케이스(11)내에서 화재가 발생한 것으로 판단하게 되면, 소화장치(30)를 구성하는 인플레이터(31)는 상기 BMS(13)의 제어신호를 전달받아서 폭발하게 되고, 상기 인플레이터(31)의 폭발력에 의해 소화물질(32)은 배터리 케이스(11)의 내부공간으로 분사된다.(단계 S6)
따라서, 배터리 케이스(11)내에서 발생한 화재는 분사되는 소화물질(32)에 의해 신속히 진화되는 바, 이 결과 고전압 배터리팩(10)에서 발생한 화재를 초기에 진압할 수 있게 됨으로써 차량의 전소를 방지할 수 있게 되고, 더 나아가 인명 피해를 예방할 수 있게 된다.
또한, 차주는 화재로 손상된 고전압 배터리팩(10)만을 새것으로 교체해 주면 되는 바, 화재로 인해 차량이 손상된 상황과 비교하여 볼 때 수리비용을 크게 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 배터리 모듈(12)에서 검출된 온도 값이 기준 값 이상이면서 상기 배터리 케이스(11)에서 검출된 연기량이 기준 값 이하인 경우에는, 상기 BMS(13)가 배터리 시스템의 에러로 판단해서(단계 S7) 배터리 시스템의 구동을 종료시키게 된다.(단계 S8)
배터리 시스템의 에러로 인해 배터리 시스템의 구동이 종료되면, BMS(13)의 제어신호에 의해 이때의 상황이 운전석 클러스터에 디스플레이되고, 운전자는 디스플레이된 상황을 인지하여 차량을 정비하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 차량에 구비된 고전압 배터리팩(10)에 화재가 발생한 경우 화재를 초기에 진압할 수 있게 됨으로써, 고전압 배터리팩(10)의 화재로 인한 차량 손상을 최소화할 수 있게 되고, 더 나아가 인명 피해를 예방할 수 있는 장점이 있다.
10 - 고전압 배터리팩 11 - 배터리 케이스
12 - 배터리 모듈 13 - BMS
20 - 연기감지센서 30 - 소화장치
31 - 인플레이터 32 - 소화물질
40 - 온도센서

Claims (9)

  1. 배터리 케이스(11)내에서 발생된 연기를 검출하는 다수개의 연기감지센서(20)와;
    상기 연기감지센서(20)의 신호를 전달받을 수 있도록 상기 연기감지센서(20)와 전기적으로 연결되고 상기 배터리 케이스(11)내에서 발생된 연기량이 기준 값 이상인지를 판별할 수 있는 기능을 구비한 BMS(13)와;
    상기 배터리 케이스(11)내에서 발생된 화재를 진화할 수 있도록 상기 BMS(13)의 신호를 전달받아서 동작하는 다수개의 소화장치(30)
    를 포함하는 고전압 배터리팩의 화재진압 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스(11)내에 설치된 배터리 모듈(12)의 온도를 검출하고 상기 BMS(13)와 전기적으로 연결된 온도센서(40)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 연기감지센서(20)와 상기 소화장치(30)는 상기 배터리 모듈(12) 및 상기 BMS(13)보다 위쪽에 위치할 수 있도록 상기 배터리 케이스(11)의 안쪽 윗면에 고정 설치된 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 소화장치(30)는
    상기 BMS(13)의 제어신호를 전달받아서 폭발하는 인플레이터(31)와;
    상기 인플레이터(31)가 폭발할 때에 상기 배터리 케이스(11)의 내부로 분사되면서 상기 배터리 케이스(11)내에서 발생된 화재를 진화하는 소화물질(32)
    로 구성된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 소화물질(32)은 증발성 소화액체나 소화분말 또는 탄산가스를 이용한 소화냉매 중 어느 하나인 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 장치.
  6. 배터리 케이스(11)내에 존재하는 연기를 검출하고 검출된 연기량을 기준 값과 비교하는 단계와;
    검출된 연기량이 기준 값 이상인 경우 상기 배터리 케이스(11)내에 화재가 발생한 것으로 판단하는 단계와;
    화재가 발생한 것으로 판단된 경우 고전압 배터리팩(10)을 구성하는 BMS(13)의 제어신호에 의해 상기 배터리 케이스(11)내에 구비된 소화장치(30)가 작동해서 화재를 진화하는 단계
    를 포함하는 고전압 배터리팩의 화재진압 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 고전압 배터리팩(10)을 구성하는 배터리 모듈(12)의 온도를 검출하고 검출된 온도 값을 기준 값과 비교하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 배터리 모듈(12)에서 검출된 온도 값이 기준 값 이상이면서 상기 배터리 케이스(11)에서 검출된 연기량이 기준 값 이상인 경우에만 상기 BMS(13)가 상기 배터리 케이스(11)내에 화재가 발생한 것으로 판단하는 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 배터리 모듈(12)에서 검출된 온도 값이 기준 값 이상이면서 상기 배터리 케이스(11)에서 검출된 연기량이 기준 값 이하인 경우에는 상기 BMS(13)가 배터리 시스템의 에러로 판단해서 배터리 시스템의 구동을 종료시키도록 된 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 화재진압 방법.
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