KR20210015197A - Water cooling type battery device and floater with the battery device - Google Patents

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KR20210015197A KR1020190093680A KR20190093680A KR20210015197A KR 20210015197 A KR20210015197 A KR 20210015197A KR 1020190093680 A KR1020190093680 A KR 1020190093680A KR 20190093680 A KR20190093680 A KR 20190093680A KR 20210015197 A KR20210015197 A KR 20210015197A
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Abstract

The present invention provides a water cooling type battery device for constantly maintaining temperature of a lithium-ion battery by using seawater, and a floating structure having the same. The floating structure includes: a hull; and a plurality of battery devices provided in the hull and supplying power to the hull, wherein the battery devices include: housings; battery modules installed in the housings and supplying the stored power to the hull; and pipe members made of pipes through which the seawater flows and installed adjacent to the battery modules in the housings, thereby maintaining temperature of the battery modules by using the seawater.

Description

수냉식 배터리 장치 및 이를 구비하는 부유식 구조물 {Water cooling type battery device and floater with the battery device}Water cooling type battery device and floater with the battery device {Water cooling type battery device and floater with the battery device}

본 발명은 배터리 장치 및 이를 구비하는 부유식 구조물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수냉식 배터리 장치 및 이를 구비하는 부유식 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a battery device and a floating structure having the same. More specifically, it relates to a water-cooled battery device and a floating structure including the same.

리튬 이온 배터리(lithium ion battery)는 이차 전지의 일종으로서, 메모리 효과를 가지지 않기 때문에 장기간 사용할 수 있으며, 방전시에 양극의 리튬 이온이 중간 물질을 지나서 음극의 탄소 격자 속으로 들어가기 때문에 극판의 손실이 거의 없어 수명이 길다는 장점이 있다.A lithium ion battery is a type of secondary battery and can be used for a long time because it does not have a memory effect. When discharging, the lithium ion of the positive electrode passes through the intermediate material and enters the carbon lattice of the negative electrode. It has the advantage of having a long lifespan because there are few.

그래서 최근 들어 리튬 이온 배터리는 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기 뿐만 아니라, 차량, 선박 등의 분야에서도 널리 사용되고 있다.Therefore, in recent years, lithium-ion batteries are widely used not only in portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, but also in fields such as vehicles and ships.

한국공개특허 제10-2019-0068985호 (공개일: 2019.06.19.)Korean Patent Publication No. 10-2019-0068985 (Publication date: 2019.06.19.)

리튬 이온 배터리는 도 1에 도시된 바와 같이 배터리 트레이(battery tray; 110)의 내부에 설치되어 사용될 수 있다. 도 1은 종래의 배터리 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.The lithium ion battery may be installed and used in a battery tray 110 as shown in FIG. 1. 1 is a perspective view schematically showing the structure of a conventional battery module.

리튬 이온 배터리는 그 온도가 상승할 경우 폭발 위험성이 있기 때문에, 배터리 트레이(110)는 그 측면에 열 배출구(120)가 형성되어 있다.Since the lithium ion battery has a risk of explosion when its temperature rises, the battery tray 110 has a heat outlet 120 formed on its side.

그런데 리튬 이온 배터리를 선박에 적용하기 위해서는, 리튬 이온 배터리를 탑재한 배터리 트레이(110)가 방진 방수 기능(예를 들어, IP(Ingress Protection) 등급 44 이상)을 가져야 한다.However, in order to apply a lithium ion battery to a ship, the battery tray 110 equipped with the lithium ion battery must have a dustproof and waterproof function (eg, IP (Ingress Protection) grade 44 or higher).

그러나 배터리 트레이(110)의 측면에 열 배출구(120)가 형성되어 있어, 방진 방수 기능을 만족시키는 것이 어려운 문제가 있다.However, since the heat outlet 120 is formed on the side of the battery tray 110, it is difficult to satisfy the dustproof waterproof function.

또한 열 배출구(120)를 통해 산소가 지속적으로 공급될 수 있기 때문에, 리튬 이온 배터리에 화재가 발생하는 경우, 화재를 지속시키는 문제도 있다.In addition, since oxygen can be continuously supplied through the heat outlet 120, there is a problem of continuing the fire when a fire occurs in the lithium ion battery.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 해수를 이용하여 리튬 이온 배터리의 온도를 일정하게 유지시키는 수냉식 배터리 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to provide a water-cooled battery device that maintains a constant temperature of a lithium ion battery using seawater.

또한 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 해수를 이용하여 리튬 이온 배터리의 온도를 일정하게 유지시키는 수냉식 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved in the present invention is to provide a floating structure including a water-cooled battery device that maintains a constant temperature of a lithium ion battery using seawater.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 부유식 구조물의 일 면(aspect)은, 선체; 및 상기 선체 내에 복수 개 구비되며, 상기 선체에 전력을 공급하는 배터리 장치를 포함하며, 상기 배터리 장치는, 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되며, 저장된 전력을 상기 선체에 공급하는 배터리 모듈; 및 해수가 흐르는 배관으로 형성되며, 상기 하우징의 내부에서 상기 배터리 모듈에 인접하여 설치되는 파이프 부재를 포함하고, 상기 해수를 이용하여 상기 배터리 모듈의 온도를 유지시킨다.One aspect (aspect) of the floating structure of the present invention for achieving the above object, the hull; And a battery device provided in the ship body and supplying power to the ship body, wherein the battery device includes: a housing; A battery module installed inside the housing and supplying stored power to the hull; And a pipe member formed of a pipe through which seawater flows, and installed adjacent to the battery module in the housing, and maintains the temperature of the battery module using the seawater.

상기 파이프 부재는 상기 배터리 모듈의 상부면에 인접하여 설치되거나, 상기 배터리 모듈의 하부면에 인접하여 설치되거나, 상기 배터리 모듈의 상부면과 하부면 및 양측면을 둘러싸도록 설치되거나, 또는 상기 배터리 모듈의 상부면 및 하부면에 각각 인접하여 설치될 수 있다.The pipe member is installed adjacent to an upper surface of the battery module, adjacent to a lower surface of the battery module, installed to surround the upper surface, lower surface, and both side surfaces of the battery module, or It may be installed adjacent to each of the upper and lower surfaces.

상기 파이프 부재는 상기 배터리 모듈 상에 지그재그 형태로 설치될 수 있다.The pipe member may be installed on the battery module in a zigzag shape.

상기 파이프 부재는 적어도 일부가 가연성 물질을 소재로 하여 형성될 수 있다.At least part of the pipe member may be formed of a combustible material.

상기 부유식 구조물은, 상기 해수를 상기 선체의 내부로 유입시키는 펌프; 상기 펌프와 상기 배터리 장치를 연결하는 배관 부재; 및 상기 배관 부재 상에서의 상기 해수의 이동을 제어하는 개폐 밸브를 더 포함할 수 있다.The floating structure, a pump for introducing the seawater into the interior of the hull; A piping member connecting the pump and the battery device; And it may further include an on-off valve for controlling the movement of the seawater on the pipe member.

상기 부유식 구조물은, 상기 해수를 상기 배터리 장치로 안내하는 배관 부재; 상기 배관 부재 상에 설치되며, 상기 배관 부재의 내부 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 배관 부재 상에서의 상기 해수의 이동을 제어하는 개폐 밸브; 및 상기 배관 부재의 내부 압력을 측정하여 얻은 결과를 기초로 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The floating structure may include a pipe member guiding the seawater to the battery device; A pressure sensor installed on the piping member and measuring an internal pressure of the piping member; An opening/closing valve for controlling movement of the seawater on the piping member; And a controller for controlling the opening and closing of the on/off valve based on a result obtained by measuring the internal pressure of the piping member.

상기 하우징은 난연성 물질을 소재로 하여 제조될 수 있다.The housing may be made of a flame retardant material.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 배터리 장치의 일 면은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되며, 저장된 전력을 선체에 공급하는 배터리 모듈; 및 해수가 흐르는 배관으로 형성되며, 상기 하우징의 내부에서 상기 배터리 모듈에 인접하여 설치되는 파이프 부재를 포함하며, 상기 해수를 이용하여 상기 배터리 모듈의 온도를 유지시킨다.One aspect of the water-cooled battery device of the present invention for achieving the above object, the housing; A battery module installed inside the housing and supplying stored power to the hull; And a pipe member formed of a pipe through which seawater flows, and installed adjacent to the battery module in the housing, and maintains the temperature of the battery module by using the seawater.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

도 1은 종래의 배터리 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치에서 배터리 모듈과 파이프 부재 간 결합 형태를 보여주는 제1 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치에서 배터리 모듈과 파이프 부재 간 결합 형태를 보여주는 제2 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치에서 배터리 모듈과 파이프 부재 간 결합 형태를 보여주는 제3 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 파이프 부재의 다양한 형상을 보여주는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 파이프 부재의 재질적 특성을 설명하기 위한 제1 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 파이프 부재의 재질적 특성을 설명하기 위한 제2 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 하우징의 내부 특성을 보여주는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a perspective view schematically showing the structure of a conventional battery module.
2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a floating structure including a battery device according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing the internal structure of a battery device according to an embodiment of the present invention.
4 is a first exemplary view showing a coupling form between a battery module and a pipe member in a battery device according to an embodiment of the present invention.
5 is a second exemplary view showing a coupling form between a battery module and a pipe member in a battery device according to an embodiment of the present invention.
6 is a third exemplary view showing a coupling form between a battery module and a pipe member in a battery device according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view showing various shapes of pipe members constituting a battery device according to an embodiment of the present invention.
8 is a first exemplary view for explaining material characteristics of a pipe member constituting a battery device according to an embodiment of the present invention.
9 is a second exemplary view for explaining material characteristics of a pipe member constituting a battery device according to an embodiment of the present invention.
10 is an exemplary view showing internal characteristics of a housing constituting a battery device according to an embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a floating structure including a battery device according to another embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a floating structure including a battery device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments to be posted below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the posting of the present invention complete and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.

본 발명은 해수를 이용하여 리튬 이온 배터리(lithium ion battery)의 온도를 일정하게 유지시키는 수냉식 배터리 장치에 관한 것이다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.The present invention relates to a water-cooled battery device that maintains a constant temperature of a lithium ion battery using seawater. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a floating structure including a battery device according to an embodiment of the present invention.

도 2에 따르면, 부유식 구조물(200)은 선체(210), 배터리 룸(battery room; 220) 및 배터리 장치(230)를 포함하여 구성될 수 있다.According to FIG. 2, the floating structure 200 may include a hull 210, a battery room 220, and a battery device 230.

부유식 구조물(floater; 200)은 해상에 부유하는 것이다. 이러한 부유식 구조물(200)은 해상에서 사람이나 화물을 목적지까지 운송하는 선박으로 구현될 수 있다. 이 경우, 부유식 구조물(200)은 예를 들어, 여객선, 화물 운반선, LNGC(LNG Carrier) 등으로 구현될 수 있다.Floating structures (floaters) 200 are those that float on the sea. This floating structure 200 may be implemented as a ship that transports people or cargo to a destination at sea. In this case, the floating structure 200 may be implemented as, for example, a passenger ship, a cargo carrier, or LNGC (LNG Carrier).

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 부유식 구조물(200)은 원유, 천연가스 등의 해양 자원을 개발하기 위해 해상에 건설되는 해양 구조물로 구현되는 것도 가능하다. 이 경우, 부유식 구조물(200)은 예를 들어, FSRU(Floating, Storage and Regasification Unit), FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), FLNG(Floating LNG) 등으로 구현될 수 있다.However, this embodiment is not limited thereto. The floating structure 200 may be implemented as an offshore structure built on the sea to develop marine resources such as crude oil and natural gas. In this case, the floating structure 200 may be implemented as, for example, a Floating, Storage and Regasification Unit (FSRU), Floating, Production, Storage and Offloading (FPSO), and Floating LNG (FLNG).

선체(210)는 부유식 구조물(200)의 몸체를 구성하는 것이다. 이러한 선체(210)는 해상에서 부유한 상태로 그 내부에 구비되는 각각의 장소(예를 들어, 조타실, 선실 등)에 전력을 공급하기 위해 적어도 하나의 배터리 룸(220)을 포함할 수 있다.The hull 210 constitutes the body of the floating structure 200. The hull 210 may include at least one battery room 220 to supply power to each place (eg, a steering room, a cabin, etc.) provided therein in a floating state at sea.

선체(210)는 배터리 룸(220)과 더불어 그 내부에 복수 개의 발전기를 포함하여 전력을 공급할 수 있다. 이러한 선체(210)는 배터리 룸(220) 외에 연료전지 장치를 더 포함하여 전력을 공급하는 것도 가능하다.The hull 210 may supply power by including a plurality of generators in the battery room 220 together with the battery room 220. In addition to the battery room 220, the hull 210 may further include a fuel cell device to supply power.

배터리 룸(220)은 그 내부에 배터리 장치(230)를 보관할 수 있도록 소정 크기의 공간을 제공하는 것이다. 이러한 배터리 룸(220)은 선체(210)의 내부에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리 룸(220)은 선체(210)의 데크(deck) 상에 설치되는 것도 가능하다.The battery room 220 provides a space of a predetermined size so that the battery device 230 can be stored therein. The battery room 220 may be installed inside the hull 210. However, this embodiment is not limited thereto. The battery room 220 may be installed on a deck of the hull 210.

배터리 장치(230)는 선체(210) 내의 각각의 장소에 전력을 공급할 수 있도록 제공되는 것이다. 이러한 배터리 장치(230)는 배터리 룸(220)의 내부에 복수 개 설치될 수 있다.The battery device 230 is provided to supply power to each place in the hull 210. A plurality of such battery devices 230 may be installed inside the battery room 220.

배터리 장치(230)는 해수를 이용하여 배터리 모듈의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이하에서는 이에 대해 자세하게 설명한다.The battery device 230 may maintain a constant temperature of the battery module using seawater. Hereinafter, this will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.3 is a perspective view schematically showing the internal structure of a battery device according to an embodiment of the present invention.

도 3에 따르면, 배터리 장치(230)는 하우징(310), 배터리 모듈(battery module; 320) 및 파이프 부재(330)를 포함하여 구성될 수 있다.According to FIG. 3, the battery device 230 may include a housing 310, a battery module 320, and a pipe member 330.

하우징(310)은 배터리 장치(230)의 몸체를 구성하는 것이다. 이러한 하우징(310)은 그 내부가 비어 있는 형상으로 형성될 수 있다. 하우징(310)의 비어 있는 내부에는 배터리 모듈(320)과 파이프 부재(330)가 설치될 수 있다.The housing 310 constitutes the body of the battery device 230. The housing 310 may be formed in a shape in which the inside is empty. A battery module 320 and a pipe member 330 may be installed in the empty interior of the housing 310.

하우징(310)은 난연성 물질(fire retardant material)을 소재로 하여 제조될 수 있다. 하우징(310)이 이와 같이 제조되는 경우, 배터리 룸(220) 내의 어떤 배터리 장치에서 화재가 발생하더라도 다른 배터리 장치로 화재가 확산되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.The housing 310 may be made of a fire retardant material. When the housing 310 is manufactured in this way, even if a fire occurs in any battery device in the battery room 220, it is possible to obtain an effect of preventing the fire from spreading to other battery devices.

하우징(310)은 그 표면에 배터리 모듈(320)과 전기적으로 연결되는 단자부(311)를 구비할 수 있다. 하우징(310)은 이러한 단자부(311)를 통해 배터리 모듈(320)로부터 공급되는 전력을 선체(210)의 각종 장소에 전달할 수 있다.The housing 310 may have a terminal portion 311 electrically connected to the battery module 320 on its surface. The housing 310 may transmit power supplied from the battery module 320 through such a terminal part 311 to various places of the hull 210.

단자부(311)는 양극 단자에 해당하는 제1 단자(311a) 및 음극 단자에 해당하는 제2 단자(311b)로 구성될 수 있다.The terminal part 311 may include a first terminal 311a corresponding to a positive terminal and a second terminal 311b corresponding to a negative terminal.

하우징(310)은 그 표면에 파이프 부재(330)와 연결되는 한 쌍의 해수 입출구(312)를 구비할 수 있다. 하우징(310)은 이러한 해수 입출구(312)를 통해 해수를 하우징(310)의 내부로 유입시켜 배터리 모듈(320)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.The housing 310 may have a pair of seawater inlet and outlets 312 connected to the pipe member 330 on its surface. The housing 310 may keep the temperature of the battery module 320 constant by introducing seawater into the housing 310 through the seawater inlet 312.

해수 입출구(312)는 해수를 파이프 부재(330)로 유입시키는 해수 유입구(312a) 및 해수를 파이프 부재(330)로부터 배출시키는 해수 배출구(312b)로 구성될 수 있다.The seawater inlet and outlet 312 may include a seawater inlet 312a for introducing seawater into the pipe member 330 and a seawater outlet 312b for discharging seawater from the pipe member 330.

단자부(311) 및 해수 입출구(312)는 하우징(310)의 동일 면 상에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 단자부(311) 및 해수 입출구(312)는 하우징(310)의 서로 다른 면 상에 설치되는 것도 가능하다.The terminal part 311 and the seawater inlet and outlet 312 may be installed on the same surface of the housing 310. However, this embodiment is not limited thereto. The terminal part 311 and the seawater inlet and outlet 312 may be installed on different surfaces of the housing 310.

배터리 모듈(320)은 선체(210) 내의 각종 장소에 전력을 공급하기 위한 것이다. 이러한 배터리 모듈(320)은 하우징(310) 내에 적어도 하나 설치될 수 있다.The battery module 320 is for supplying power to various places within the hull 210. At least one battery module 320 may be installed in the housing 310.

배터리 모듈(320)은 본 실시예에서 리튬 이온 배터리로 구현될 수 있다. 그러나 본 실시예에서 배터리 모듈(320)이 리튬 이온 배터리에 한정되는 것은 아니다.The battery module 320 may be implemented as a lithium ion battery in this embodiment. However, in this embodiment, the battery module 320 is not limited to a lithium ion battery.

파이프 부재(330)는 해수가 흐르는 파이프 형태의 것이다. 이러한 파이프 부재(330)는 하우징(310)의 내부에서 배터리 모듈(320)에 인접하여 설치될 수 있다.The pipe member 330 is in the form of a pipe through which seawater flows. The pipe member 330 may be installed adjacent to the battery module 320 in the housing 310.

배터리 모듈(320)에서 열 폭주가 발생하는 경우 화재로 발전할 수 있는데, 이것은 연소의 3요소인 연료(배터리), 산소, 발화점 이상의 온도 등이 충족되기 때문이다.When thermal runaway occurs in the battery module 320, power may be generated as a fire, because the three elements of combustion, such as fuel (battery), oxygen, and temperature above the ignition point, are satisfied.

그런데 ESS(Energy Storage System) 화재 유형을 보면, 종래의 배터리 트레이(battery tray; 110)는 공냉식을 위해 설치된 열 배출구(120)를 통해 산소가 지속적으로 공급되어 화재를 지속시키기 때문에, 하나의 배터리 모듈(320)에서 시작된 화재가 배터리 룸(220) 내의 전체 배터리 장치(230)로 확산되는 것을 확인할 수 있다.However, looking at the type of ESS (Energy Storage System) fire, a conventional battery tray 110 is continuously supplied with oxygen through the heat outlet 120 installed for air cooling to sustain the fire, so one battery module It can be seen that the fire started at 320 spreads to all battery devices 230 in the battery room 220.

특히, 리튬 이온 배터리의 경우, 화재시 내부 화학 작용으로 인해 리튬 이온 배터리가 자체 발열하여 화재가 지속되는데, 화재 진압을 위해서는 내부 화학 작용이 멈출 때까지 물을 지속적으로 공급하거나 침수시키는 것이 가장 효과적이다.In particular, in the case of a lithium-ion battery, the lithium-ion battery self-heats due to internal chemical action in the event of a fire, and the fire continues.To extinguish the fire, it is most effective to supply water continuously or flood it until the internal chemical action stops. .

한편, 배터리 장치(230)를 부유식 구조물(200)에 적용하기 위해서는, 배터리 장치(230)가 방진 방수 기능을 갖추어야 한다. 예를 들어, 배터리 장치(230)가 IP(Ingress Protection) 등급 44 이상을 갖추어야 한다.On the other hand, in order to apply the battery device 230 to the floating structure 200, the battery device 230 must have a dustproof waterproof function. For example, the battery device 230 must have an Ingress Protection (IP) grade of 44 or higher.

그런데 종래의 배터리 트레이(110)는 그 측면에 열 배출구(120)가 형성되어 있기 때문에, 방진 방수 기능을 갖추는 데에 어려움이 따른다.However, since the conventional battery tray 110 has a heat outlet 120 formed on its side, it is difficult to have a dustproof waterproof function.

본 실시예에서는 해수가 흐르는 파이프 부재(330)가 배터리 모듈(320)에 인접하여 설치되므로, 배터리 모듈(320)의 온도를 일정하게 유지시키는 것이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.In this embodiment, since the pipe member 330 through which seawater flows is installed adjacent to the battery module 320, it is possible to maintain the temperature of the battery module 320 constant.

파이프 부재(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(320)의 상부면에 인접하여 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 파이프 부재(330)는 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(320)의 하부면에 인접하여 설치되는 것도 가능하다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치에서 배터리 모듈과 파이프 부재 간 결합 형태를 보여주는 제1 예시도이다.The pipe member 330 may be installed adjacent to the upper surface of the battery module 320 as shown in FIG. 3. However, this embodiment is not limited thereto. The pipe member 330 may be installed adjacent to the lower surface of the battery module 320 as shown in FIG. 4. 4 is a first exemplary view showing a coupling form between a battery module and a pipe member in a battery device according to an embodiment of the present invention.

한편, 파이프 부재(330)는 도 5에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(320)의 외측을 둘러싸도록 설치될 수도 있다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치에서 배터리 모듈과 파이프 부재 간 결합 형태를 보여주는 제2 예시도이다.Meanwhile, the pipe member 330 may be installed to surround the outside of the battery module 320 as illustrated in FIG. 5. 5 is a second exemplary view showing a coupling form between a battery module and a pipe member in a battery device according to an embodiment of the present invention.

한편, 파이프 부재(330)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(310)의 내부에 단일 개 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 파이프 부재(330)는 하우징(310)의 내부에 복수 개 설치되는 것도 가능하다.Meanwhile, a single pipe member 330 may be installed inside the housing 310 as shown in FIGS. 3 to 5. However, this embodiment is not limited thereto. A plurality of pipe members 330 may be installed inside the housing 310.

파이프 부재(330)는 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(310)의 내부에 두 개 설치될 수 있다. 이 경우, 제1 파이프 부재(330a) 및 제2 파이프 부재(330b)는 배터리 모듈(320)의 상부면 및 하부면에 각각 인접하여 설치될 수 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치에서 배터리 모듈과 파이프 부재 간 결합 형태를 보여주는 제3 예시도이다.Two pipe members 330 may be installed, for example, in the housing 310 as shown in FIG. 6. In this case, the first pipe member 330a and the second pipe member 330b may be installed adjacent to the upper and lower surfaces of the battery module 320, respectively. 6 is a third exemplary view showing a coupling form between a battery module and a pipe member in a battery device according to an embodiment of the present invention.

한편, 파이프 부재(330)가 하우징(310)의 내부에 복수 개 설치되는 경우, 해수 입출구(312)는 파이프 부재(330)의 개수에 대응하는 수만큼 하우징(310)의 표면에 형성될 수 있다.On the other hand, when a plurality of pipe members 330 are installed inside the housing 310, the seawater inlet and outlet 312 may be formed on the surface of the housing 310 by a number corresponding to the number of the pipe members 330. .

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 해수 입출구(312)는 파이프 부재(330)의 개수에 관계없이 하우징(310)의 표면에 단일 개 형성되거나, 하우징(310)의 표면에 파이프 부재(330)의 개수보다 적은 개수 형성되는 것도 가능하다.However, this embodiment is not limited thereto. Regardless of the number of pipe members 330, the seawater inlet and outlet 312 may be formed singly on the surface of the housing 310, or may be formed on the surface of the housing 310 in less than the number of pipe members 330 .

파이프 부재(330)는 지그재그(zigzag) 형태로 형성될 수 있다. 파이프 부재(330)는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(320) 상에서 제1 방향(10)으로 지그재그 형태로 형성될 수 있다.The pipe member 330 may be formed in a zigzag shape. The pipe member 330 may be formed, for example, in a zigzag shape in the first direction 10 on the battery module 320 as shown in FIG. 3.

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 파이프 부재(330)는 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(320) 상에서 제2 방향(20)으로 지그재그 형태로 형성되는 것도 가능하다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 파이프 부재의 다양한 형상을 보여주는 예시도이다.However, this embodiment is not limited thereto. The pipe member 330 may be formed in a zigzag shape in the second direction 20 on the battery module 320 as shown in FIG. 7. 7 is an exemplary view showing various shapes of pipe members constituting a battery device according to an embodiment of the present invention.

한편, 본 실시예에서는 배터리 장치(230) 내에 화재가 발생하는 경우, 파이프 부재(330)를 통해 공급되는 해수를 이용하여 화재를 조기 진화하는 것도 가능하다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.On the other hand, in the present embodiment, when a fire occurs in the battery device 230, it is also possible to extinguish the fire early using seawater supplied through the pipe member 330. Hereinafter, this will be described.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 파이프 부재의 재질적 특성을 설명하기 위한 제1 예시도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 파이프 부재의 재질적 특성을 설명하기 위한 제2 예시도이다. 이하 설명은 도 8 및 도 9를 참조한다.8 is a first exemplary view for explaining material characteristics of a pipe member constituting a battery device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a pipe member constituting a battery device according to an embodiment of the present invention. It is a second exemplary diagram for explaining the material properties of. The following description refers to FIGS. 8 and 9.

파이프 부재(330)는 가연성 물질(combustible material)을 소재로 하여 제조되는 제1 배관 부재(331) 및 불연성 물질(incombustible material)을 소재로 하여 제조되는 제2 배관 부재(332)가 결합하여 구성될 수 있다.The pipe member 330 is formed by combining a first piping member 331 made of a combustible material and a second piping member 332 made of an incombustible material. I can.

파이프 부재(330)가 이와 같이 제1 배관 부재(331)를 포함하는 경우, 배터리 장치(230)의 내부에서 화재가 발생하면, 그 화재에 의해 제1 배관 부재(331)가 융해(melting)될 수 있으며, 이에 따라 해수가 배터리 장치(230)의 내부로 유입되어 화재를 조기에 진화하는 것이 가능해질 수 있다.When the pipe member 330 includes the first piping member 331 as described above, when a fire occurs inside the battery device 230, the first piping member 331 will be melted by the fire. Accordingly, seawater may be introduced into the battery device 230 to extinguish a fire early.

파이프 부재(330)가 제1 배관 부재(331)와 제2 배관 부재(332)로 구성되는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 배관 부재(331)가 중앙에 배치되고, 제1 배관 부재(331)의 양측에 제2 배관 부재(332)가 결합될 수 있다.When the pipe member 330 is composed of the first piping member 331 and the second piping member 332, the first piping member 331 is disposed in the center as shown in FIG. 8, and the first piping member The second piping members 332 may be coupled to both sides of 331.

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 파이프 부재(330)가 제1 배관 부재(331)와 제2 배관 부재(332)로 구성되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 배관 부재(332)가 중앙에 배치되고, 제2 배관 부재(332)의 양측에 제1 배관 부재(331)가 결합되는 것도 가능하다.However, this embodiment is not limited thereto. When the pipe member 330 is composed of the first pipe member 331 and the second pipe member 332, as shown in FIG. 9, the second pipe member 332 is disposed in the center, and the second pipe member It is also possible that the first piping member 331 is coupled to both sides of 332.

한편, 파이프 부재(330)가 제1 배관 부재(331)만으로 구성되는 것도 가능하다.On the other hand, it is also possible that the pipe member 330 is composed of only the first piping member 331.

한편, 본 실시예에서는 파이프 부재(330)의 융해로 해수가 배터리 장치(230)의 내부로 유입되는 경우, 이 해수가 배터리 장치(230)의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해, 도 10에 도시된 바와 같이 하우징(310)의 내부에 방수 기능을 갖춘 코팅층(313)이 형성될 수도 있다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 장치를 구성하는 하우징의 내부 특성을 보여주는 예시도이다.On the other hand, in the present embodiment, when seawater flows into the battery device 230 due to the melting of the pipe member 330, in order to prevent the seawater from leaking to the outside of the battery device 230, shown in FIG. As described above, a coating layer 313 having a waterproof function may be formed inside the housing 310. 10 is an exemplary view showing internal characteristics of a housing constituting a battery device according to an embodiment of the present invention.

부유식 구조물(200)은 배터리 장치(230)로 해수를 공급하기 위해 펌프, 해수 저장 탱크 등을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.The floating structure 200 may further include a pump, a seawater storage tank, and the like to supply seawater to the battery device 230. Hereinafter, this will be described.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a floating structure including a battery device according to another embodiment of the present invention.

도 11에 따르면, 부유식 구조물(200)은 선체(210), 배터리 룸(220), 배터리 장치(230), 펌프(410) 및 해수 저장부(420)를 포함하여 구성될 수 있다.According to FIG. 11, the floating structure 200 may include a hull 210, a battery room 220, a battery device 230, a pump 410, and a seawater storage unit 420.

펌프(410)는 해수를 선체(110)의 내부로 유입시키는 것이다. 이러한 펌프(410)는 해수를 해수 저장부(420)로 안내하여, 해수가 해수 저장부(420)에 저장되도록 할 수 있다.The pump 410 is to introduce seawater into the interior of the hull 110. The pump 410 may guide seawater to the seawater storage unit 420 so that the seawater is stored in the seawater storage unit 420.

그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 펌프(410)는 해수 저장부(420)에 해수를 저장시키지 않고, 배터리 장치(230)에 해수를 직접 공급하는 것도 가능하다. 이 경우, 펌프(410)와 배터리 장치(230)를 연결하는 제3 배관 부재(411) 상에는 해수의 이동을 제어하는 제1 개폐 밸브(412)가 설치될 수 있다.However, this embodiment is not limited thereto. The pump 410 may not store seawater in the seawater storage unit 420, but may directly supply seawater to the battery device 230. In this case, a first opening/closing valve 412 for controlling the movement of seawater may be installed on the third piping member 411 connecting the pump 410 and the battery device 230.

해수 저장부(420)는 해수를 저장하는 것으로서, 선체(210)의 내부에 구비될 수 있다. 이러한 해수 저장부(420)는 펌프(410)를 통해 해수를 공급받아 저장할 수 있다. 해수 저장부(420)는 소정 크기의 저장 탱크로 구현될 수 있다.The seawater storage unit 420 stores seawater and may be provided inside the hull 210. The seawater storage unit 420 may receive and store seawater through the pump 410. The seawater storage unit 420 may be implemented as a storage tank having a predetermined size.

해수 저장부(420)는 저장된 해수를 배터리 장치(230)에 공급할 수 있다. 해수 저장부(420)는 이를 위해 제4 배관 부재(421)를 통해 배터리 장치(230)와 연결될 수 있으며, 제4 배관 부재(421) 상에는 해수의 이동을 제어하는 제2 개폐 밸브(422)가 설치될 수 있다.The seawater storage unit 420 may supply the stored seawater to the battery device 230. The seawater storage unit 420 may be connected to the battery device 230 through the fourth piping member 421 for this purpose, and a second opening/closing valve 422 for controlling the movement of seawater on the fourth piping member 421 is provided. Can be installed.

한편, 부유식 구조물(200)은 펌프(410)와 해수 저장부(420) 중 어느 하나의 구성만 포함하는 것도 가능하다.Meanwhile, the floating structure 200 may include only one of the pump 410 and the seawater storage unit 420.

한편, 본 실시예에서는 배터리 장치(230)로 해수를 안내하는 배관 부재의 내부 압력을 측정하여 해수의 이동을 제어하는 것도 가능하다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.Meanwhile, in the present embodiment, it is possible to control the movement of seawater by measuring the internal pressure of a pipe member guiding seawater to the battery device 230. Hereinafter, this will be described.

도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 장치를 구비하는 부유식 구조물의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a floating structure including a battery device according to another embodiment of the present invention.

도 12에 따르면, 부유식 구조물(200)은 선체(210), 배터리 룸(220), 배터리 장치(230), 압력 센서(430) 및 제어부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.According to FIG. 12, the floating structure 200 may include a hull 210, a battery room 220, a battery device 230, a pressure sensor 430, and a control unit 440.

압력 센서(430)는 배터리 장치(230)로 해수를 안내하는 제5 배관 부재(431)의 내부 압력을 측정하는 것이다. 제5 배관 부재(431) 상에는 압력 센서(430)와 더불어 제3 개폐 밸브(432)가 설치될 수 있다.The pressure sensor 430 measures the internal pressure of the fifth piping member 431 guiding seawater to the battery device 230. A third on/off valve 432 may be installed on the fifth piping member 431 in addition to the pressure sensor 430.

제어부(440)는 압력 센서(430)의 측정값과 기준값을 비교하는 것이다. 이러한 제어부(440)는 압력 센서(430)의 측정값이 기준값 이상인 것으로 판단되면, 제3 개폐 밸브(432)를 폐쇄시켜 배터리 장치(230)로 더이상 해수가 공급되지 못하도록 제어할 수 있다.The control unit 440 compares the measured value of the pressure sensor 430 with a reference value. When it is determined that the measured value of the pressure sensor 430 is equal to or greater than the reference value, the control unit 440 may close the third on/off valve 432 so that seawater is no longer supplied to the battery device 230.

이상 도 1 내지 도 12를 참조하여 해수를 이용하는 수냉식 배터리 장치(230)와 이를 구비하는 부유식 구조물(200)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.A water-cooled battery device 230 using seawater and a floating structure 200 having the same have been described above with reference to FIGS. 1 to 12. According to the present invention, the following effects can be obtained.

첫째, 온도가 일정하게 유지되는 해수를 이용함으로써, 배터리 모듈(320)의 온도를 일정하게 유지하는 것이 가능하다.First, it is possible to keep the temperature of the battery module 320 constant by using seawater whose temperature is kept constant.

둘째, 배터리 장치(230)는 종래의 배터리 트레이(110)와 달리 열 배출구(120)가 필요하지 않으므로, 배터리 장치(230)의 방수 방진 등급을 IP 66 등급까지 향상시킬 수 있으며, 열 배출구(120)를 통한 산소의 유입을 최소화하여 화재 발생시 배터리 모듈(320)이 지속적으로 산화되는 것을 방지할 수 있다.Second, since the battery device 230 does not require the heat outlet 120 unlike the conventional battery tray 110, the waterproof and dustproof rating of the battery device 230 can be improved to an IP 66 rating, and the heat outlet 120 ) By minimizing the inflow of oxygen through the battery module 320 can be prevented from being continuously oxidized in case of fire.

셋째, 배터리 장치(230)의 내부에 화재가 발생하는 경우, 가연성 호스 부위의 융해로 배터리 장치(230)의 내부에 해수가 공급되도록 하여, 화재를 조기에 진화할 수 있다.Third, when a fire occurs inside the battery device 230, seawater is supplied to the inside of the battery device 230 by melting of the flammable hose, so that the fire can be extinguished early.

넷째, 배터리 장치(230)로 해수를 공급하는 배관의 압력을 측정하여, 배관의 압력이 지정값까지 상승하면 해수 투입을 중단하여, 배터리 장치(230)가 파열되는 것을 방지할 수 있다.Fourth, the pressure of the pipe supplying seawater to the battery device 230 is measured, and when the pressure in the pipe rises to a specified value, the injection of seawater is stopped, thereby preventing the battery device 230 from being ruptured.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

200: 부유식 구조물 210: 선체
220: 배터리 룸 230: 배터리 장치
310: 하우징 311: 단자부
312: 해수 입출구 313: 코팅층
320: 배터리 모듈 330: 파이프 부재
331: 제1 배관 부재 332: 제2 배관 부재
410: 펌프 411: 제3 배관 부재
412: 제1 개폐 밸브 420: 해수 저장부
421: 제4 배관 부재 422: 제2 개폐 밸브
430: 압력 센서 431: 제5 배관 부재
432: 제3 개폐 밸브 440: 제어부200: floating structure 210: hull
220: battery room 230: battery unit
310: housing 311: terminal
312: seawater inlet and outlet 313: coating layer
320: battery module 330: pipe member
331: first piping member 332: second piping member
410: pump 411: third piping member
412: first on-off valve 420: seawater storage unit
421: fourth piping member 422: second on-off valve
430: pressure sensor 431: fifth piping member
432: third on-off valve 440: control unit

Claims (7)

선체; 및
상기 선체 내에 복수 개 구비되며, 상기 선체에 전력을 공급하는 배터리 장치를 포함하며,
상기 배터리 장치는,
하우징;
상기 하우징의 내부에 설치되며, 저장된 전력을 상기 선체에 공급하는 배터리 모듈; 및
해수가 흐르는 배관으로 형성되며, 상기 하우징의 내부에서 상기 배터리 모듈에 인접하여 설치되는 파이프 부재를 포함하고,
상기 해수를 이용하여 상기 배터리 모듈의 온도를 유지시키는 부유식 구조물.hull; And
A plurality of battery devices provided in the hull and supplying power to the hull,
The battery device,
housing;
A battery module installed inside the housing and supplying stored power to the hull; And
It is formed of a pipe through which seawater flows, and includes a pipe member installed adjacent to the battery module in the housing,
A floating structure for maintaining the temperature of the battery module using the seawater. 제 1 항에 있어서,
상기 파이프 부재는 상기 배터리 모듈의 상부면에 인접하여 설치되거나, 상기 배터리 모듈의 하부면에 인접하여 설치되거나, 상기 배터리 모듈의 상부면과 하부면 및 양측면을 둘러싸도록 설치되거나, 또는 상기 배터리 모듈의 상부면 및 하부면에 각각 인접하여 설치되는 부유식 구조물.The method of claim 1,
The pipe member is installed adjacent to the upper surface of the battery module, adjacent to the lower surface of the battery module, installed to surround the upper surface, the lower surface, and both sides of the battery module, or Floating structures installed adjacent to the upper and lower surfaces, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 파이프 부재는 적어도 일부가 가연성 물질을 소재로 하여 형성되는 부유식 구조물.The method of claim 1,
The pipe member is a floating structure at least partially formed of a combustible material. 제 1 항에 있어서,
상기 해수를 상기 선체의 내부로 유입시키는 펌프;
상기 펌프와 상기 배터리 장치를 연결하는 배관 부재; 및
상기 배관 부재 상에서의 상기 해수의 이동을 제어하는 개폐 밸브를 더 포함하는 부유식 구조물.The method of claim 1,
A pump for introducing the seawater into the hull;
A piping member connecting the pump and the battery device; And
Floating structure further comprising an on-off valve for controlling the movement of the seawater on the piping member. 제 1 항에 있어서,
상기 해수를 상기 배터리 장치로 안내하는 배관 부재;
상기 배관 부재 상에 설치되며, 상기 배관 부재의 내부 압력을 측정하는 압력 센서;
상기 배관 부재 상에서의 상기 해수의 이동을 제어하는 개폐 밸브; 및
상기 배관 부재의 내부 압력을 측정하여 얻은 결과를 기초로 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 부유식 구조물.The method of claim 1,
A piping member guiding the seawater to the battery device;
A pressure sensor installed on the piping member and measuring an internal pressure of the piping member;
An opening/closing valve for controlling movement of the seawater on the piping member; And
Floating structure further comprising a control unit for controlling the opening and closing of the on-off valve based on a result obtained by measuring the internal pressure of the piping member. 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 난연성 물질을 소재로 하여 제조되는 부유식 구조물.The method of claim 1,
The housing is a floating structure made of a flame retardant material. 하우징;
상기 하우징의 내부에 설치되며, 저장된 전력을 선체에 공급하는 배터리 모듈; 및
해수가 흐르는 배관으로 형성되며, 상기 하우징의 내부에서 상기 배터리 모듈에 인접하여 설치되는 파이프 부재를 포함하며,
상기 해수를 이용하여 상기 배터리 모듈의 온도를 유지시키는 배터리 장치.housing;
A battery module installed inside the housing and supplying stored power to the hull; And
It is formed of a pipe through which seawater flows, and includes a pipe member installed adjacent to the battery module in the housing,
Battery device for maintaining the temperature of the battery module using the sea water.
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