KR20210029041A - 소화 유닛을 포함한 배터리 팩 - Google Patents

소화 유닛을 포함한 배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20210029041A
KR20210029041A KR1020190110333A KR20190110333A KR20210029041A KR 20210029041 A KR20210029041 A KR 20210029041A KR 1020190110333 A KR1020190110333 A KR 1020190110333A KR 20190110333 A KR20190110333 A KR 20190110333A KR 20210029041 A KR20210029041 A KR 20210029041A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fire extinguishing
battery
pipe
extinguishing agent
battery pack
Prior art date
Application number
KR1020190110333A
Other languages
English (en)
Inventor
이진규
정관수
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190110333A priority Critical patent/KR20210029041A/ko
Priority to CN202080057719.2A priority patent/CN114222608A/zh
Priority to PCT/KR2020/011047 priority patent/WO2021045410A1/ko
Priority to EP20860477.7A priority patent/EP4007037A4/en
Priority to JP2022500589A priority patent/JP7321633B2/ja
Priority to US17/640,741 priority patent/US20220359947A1/en
Publication of KR20210029041A publication Critical patent/KR20210029041A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383Flame arresting or ignition-preventing means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C31/00Delivery of fire-extinguishing material
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C31/00Delivery of fire-extinguishing material
    • A62C31/28Accessories for delivery devices, e.g. supports
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C35/00Permanently-installed equipment
    • A62C35/02Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
    • A62C35/11Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance controlled by a signal from the danger zone
    • A62C35/13Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance controlled by a signal from the danger zone with a finite supply of extinguishing material
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C35/00Permanently-installed equipment
    • A62C35/58Pipe-line systems
    • A62C35/68Details, e.g. of pipes or valve systems
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C37/00Control of fire-fighting equipment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C37/00Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/36Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device
    • A62C37/38Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C37/00Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/36Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device
    • A62C37/38Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone
    • A62C37/40Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone with electric connection between sensor and actuator
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10Temperature sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 2차 발화 내지 폭발의 위험성을 줄인 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 일방향으로 배열된 적어도 둘 이상의 배터리 모듈; 및 내부에 소화제가 수용된 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈 각각에 상기 소화제를 공급하도록 연결된 배관, 상기 배관에 구비되고 상기 소화제의 공급 유량이 일정해지도록 구성된 유량 조절부, 및 상기 소화 탱크로부터 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승된 배터리 모듈로 소화제를 공급하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 구비한 소화 유닛을 포함한다.

Description

소화 유닛을 포함한 배터리 팩 {Battery Pack Having Fire Extinguishing Unit}
본 발명은 소화 유닛을 포함한 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 발화 내지 폭발의 위험성을 줄인 배터리 팩에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 배터리 모듈 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 팩은, 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 외부 하우징을 구비하는 것이 일반적이었다. 한편, 최근 고용량의 배터리 팩이 수요가 높아지고 있다.
그러나, 종래기술의 배터리 팩 또는 배터리 랙은, 복수의 배터리 모듈을 구비하고, 각각의 배터리 모듈의 이차전지가 열폭주가 발생되어, 발화 내지 폭발할 경우, 인접한 이차전지로 열 또는 화염이 전달되어 2차 폭발 등이 일어나는 경우가 있어, 2차 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
이에 따라, 배터리 팩 또는 배터리 랙에서 일부 이차전지가 열폭주가 발생될 경우, 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 빠르고 완전한 소화 기술이 필요한 실정이다.
또한, 종래기술의 배터리 팩 또는 배터리 랙에서는 복수의 배터리 모듈을 구비할 경우, 소화 장치와 물리적 거리에 따라 소화 능력의 편차가 발생하기 쉬웠다. 즉, 상기 소화 장치와 가까운 배터리 모듈은 상대적으로 멀리 위치한 배터리 모듈 보다 소화제가 투입되는 유량이 클 수 있다.
이에 따라, 상대적으로 소화 장치와 멀리 떨어진 배터리 모듈인 경우, 소화 능력이 충분히 발휘되지 않아, 화재 발생시 진압이 어렵거나 소화 속도가 늦어지는 등의 문제가 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 2차 발화 내지 폭발의 위험성을 줄인 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
일방향으로 배열된 적어도 둘 이상의 배터리 모듈; 및
내부에 소화제가 수용된 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈 각각에 상기 소화제를 공급하도록 연결된 배관, 상기 배관에 구비되고 상기 소화제의 공급 유량이 일정해지도록 구성된 유량 조절부, 및 상기 소화 탱크로부터 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승된 배터리 모듈로 소화제를 공급하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 구비한 소화 유닛을 포함한다.
또한, 상기 배관은, 상기 소화 탱크의 소화제가 토출되는 토출구와 연결된 공통 배관, 및 상기 공통 배관으로부터 분지된 적어도 둘 이상의 분배 배관을 구비하고, 상기 유량 조절부는 상기 공통 배관에 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 유량 조절부는 상기 소화제의 공급 압력이 소정 압력 이하로 감압되도록 구성된 적어도 하나 이상의 감압 밸브를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 분배 배관의 상기 소화제가 이동하는 방향의 말단부에는, 상기 배터리 모듈이 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 배터리 모듈 내부로 상기 소화제가 주입될 수 있게 개방되도록 구성된 수동형 밸브가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 배터리 모듈은, 내부에서 발생된 가스가 이동하도록 구성된 가스 통로, 및 상기 가스 통로와 연결되고 상기 배터리 모듈의 내부와 외부가 연통되도록 천공된 투입구가 구비될 수 있다.
또한, 상기 수동형 밸브는 적어도 일부분이 상기 배터리 모듈에 투입구를 통해 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 적어도 둘 이상의 분배 배관은 서로 관경이 다르게 구성될 수 있다.
나아가, 상기 적어도 둘 이상의 분배 배관 중 분지된 위치가 상기 토출구로부터 상대적으로 가까운 분배 배관일 수록 나머지 분배 배관보다 관경이 작을 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 랙은, 상기 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 수용하는 랙 케이스를 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 배터리 랙을 적어도 둘 이상 포함한다.
그리고, 상기 배터리 랙의 소화 유닛에 구비된 배관은, 상기 소화 탱크의 소화제가 토출되는 토출구와 연결된 공통 배관, 및 상기 공통 배관으로부터 적어도 둘 이상의 배터리 랙 각각으로 분지된 적어도 둘 이상의 병렬 배관을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 유량 조절부는 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관 중 적어도 일부에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은, 소화 유닛이 배관에 구비되고 소화제의 공급 유량이 일정해지도록 구성된 유량 조절부를 구비함으로써, 소화제의 공급 유량이 급 상승하거나 급 하강하지 않고 일정한 유량으로 공급되는 구간이 길어질 수 있다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩에서 소화 장치의 소화제가 공급되는 배관 거리에 따라 배터리 모듈 간의 소화 능력의 편차가 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 유량 조절부는 소화제의 공급 압력이 소정 압력 이하로 감압되도록 구성된 적어도 하나 이상의 감압 밸브를 구비함으로써, 소화제의 공급 유량이 급 상승하거나 급 하강하지 않고 일정한 유량으로 공급되는 구간이 길어질 수 있다. 이에 따라, 시간에 따라 공급 압력의 편차가 발생되어 소화 장치와 배관 거리에 따라 배터리 모듈 간의 소화 능력의 편차가 발생하는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명은, 수동형 밸브를 적어도 일부분이 배터리 모듈에 구비된 가스 배출 통로와 연통되도록 천공된 투입구에 삽입되도록 구성함으로써, 열폭주 발생시, 수동형 밸브가 열리면서 열폭주가 발생된 배터리 모듈만 개별적으로 소화제를 투입할 수 있다. 그리고, 소화제가 배터리 모듈의 외부가 아닌 내부로 직접 분사할 수 있어, 열폭주가 일어난 배터리 모듈의 화재를 효과적으로 소화시키고, 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.
나아가, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 적어도 둘 이상의 분배 배관을 서로 관경이 다르게 구성함으로써, 분배 배관을 통해 공급되는 소화제의 공급 유량의 편차가 적도록 공급할 수 있는 바, 종래기술의 배터리 팩에서 소화 장치의 배관 거리에 따라 배터리 모듈 간의 소화 능력의 편차가 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 배터리 팩의 안정적인 소화 능력을 확보할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 감압 밸브의 단면 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 배터리 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성인 셀 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 후면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 배관 및 밸브를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성의 내부 구성들을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 분배 배관을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 전방 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(400)은, 일방향으로 배열된 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200), 및 상기 배터리 모듈(200)을 소화하도록 구성된 소화 유닛(300)을 포함한다.
구체적으로, 상기 소화 유닛(300)은, 유량 조절부(310), 소화 탱크(320), 배관(330), 및 밸브(340)를 구비할 수 있다.
먼저, 상기 소화 탱크(320)는, 내부에 소화제(보이지 않음)가 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화제는, 탄산칼륨과 같은 무기염의 농후(濃厚)용액, 화학포, 공기포, 이산화탄소, 및 물 중, 어느 하나 이상일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(320)는 소화제를 적절한 압력으로 분사 내지 상기 배관(330)을 따라 이동시키기 위해 압축 가스를 내부에 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 소화제는 상기 소화제로서, 물이 포함될 경우, 물의 냉각 능력을 높이도록 구성된 첨가제를 더 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 증점제, 또는 침투제일 수 있다. 예를 들면, 상기 침투제는 계면 활성제일 수 있다. 상기 침투제는, 물의 표면 장력을 낮춰 물의 침투효과를 높일 수 있다.
예를 들면, 상기 소화 탱크(320)의 용량은 59 L일 수 있고, 상기 압축 가스는 8 bar의 질소일 수 있으며, 상기 소화제는 40 L의 물일 수 있다. 여기서, 소화제로 물을 사용할 경우, 상기 배터리 모듈(200)의 내부에 분무로 했을 때는 소화 냉각 효과와 함께 열차단작용이 있기 때문에 특히, 열폭주로 인한 고온의 가스 및 화염이 발생된 경우, 열 전파(Thermal Propagation)를 방지하는데 효과적이다. 이로 인해, 복수의 배터리 모듈(200) 사이로 화재나 열폭주가 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(320)는 배터리 팩(400)의 수평 방향의 일측에 위치할 수 있다. 또는, 별도로 도면에 나타내진 않았지만, 상기 소화 탱크(320)는 배터리 팩(400)의 상부(T)에 탑재될 수 있다. 상기 소화 탱크(320)가 배터리 팩(400)의 상부에 탑재될 경우, 상기 소화 탱크(320)는 별도의 압축 가스 없이 소화제가 내장될 수 있다. 즉, 상기 소화 탱크(320)에 내장된 소화제는 중력에 의해 상기 소화 탱크(320)로부터 토출되어 상기 배터리 팩(400)에 구비된 복수의 배터리 모듈(200) 각각으로 공급될 수 있다.
상기 배관(330)은, 상기 소화 탱크(320)로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각으로 상기 소화제를 공급하도록 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 배관(330)은 물에 부식되지 않은 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 배관(330)은 스테인리스 스틸을 구비할 수 있다. 상기 배관(330)은 일단은 상기 소화 탱크(320)의 토출구(321)와 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 배관(330)은 타단은 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각의 내부까지 연장된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 배관(330)은, 상기 소화 탱크(320)의 소화제가 토출되는 토출구(321)와 연결된 공통 배관(333), 및 상기 공통 배관(333)으로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각에 구비된 투입구(264)와 연결되도록 분배된 구조의 분배 배관(336)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배관(330)은 상기 소화 탱크(320)의 토출구(321)와 연결된 하나의 공통 배관(333), 및 상기 공통 배관(333)으로부터 분지된 8개의 분배 배관(336)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 8개의 분배 배관(336)은 8개의 배터리 모듈(200)의 투입구(264)와 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 유량 조절부(310)는 상기 배관(330) 중 어느 한 위치에 구비될 수 있다. 상기 유량 조절부(310)는 상기 소화제의 공급 유량이 일정해지도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 유량 조절부(310)는 상기 소화 탱크(320)로부터 토출된 소화제의 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각으로 공급되는 유량이 일정해지도록 소화제의 공급 압력을 감압시킬 수 있다.
더욱이, 상기 밸브(340)는 상기 소화 탱크(320)로부터 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승된 배터리 모듈(200)로 소화제를 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 밸브(340)는, 배터리 모듈(200)의 내부 온도가 소정 온도 이상이 될 경우, 이를 제어부(350)에서 이를 감지하여 제어부(350)에 의해 능동적으로 개방되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제어부(350)는 복수의 배터리 모듈(200) 중, 가장 상부에 위치한 배터리 모듈 상에 위치될 수 있다. 여기서, 소정 온도는 섭씨 100도 이상일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 소화 유닛(300)은 상기 배관(330)에 구비되고 상기 소화제의 공급 유량이 일정해지도록 구성된 유량 조절부(310)를 구비함으로써, 소화제의 공급 유량이 급상승하거나 급하강하지 않고 일정한 유량으로 공급되는 구간(시간)이 길어질 수 있다. 이에 따라, 종래기술의 배터리 팩(400)에서 소화 장치의 소화제가 공급되는 배관 거리에 따라 배터리 모듈(200) 간의 소화 능력의 편차가 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
상기 소화 유닛(300)은 제어부(350)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(350)는 온도 감지 센서(360)로부터 소정 온도 이상의 온도가 감지될 경우, 상기 밸브(340)가 개방되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(350)는 상기 밸브(340)가 능동형 밸브일 때, 상기 능동형 밸브를 제어하는 신호를 송신할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 온도 감지 센서(360)는 선형 온도 감지 센서일 수 있다.
예를 들면, 상기 선형 온도 감지 센서(360)는 2개의 전선에 피복되어진 열감지 물질이 기준 온도 이상의 온도 되었을 때, 용융되어 2개의 전선의 단락을 일으켜, 화재 또는 과열 신호를 발하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 열감지 물질은 섭씨 70도 이상 내지 섭씨 100도에서 용융되는 열가소성 수지일 수 있다. 예를 들면, 상기 열가소성 수지는 폴리에스테르 수지, 또는 아크릴 수지일 수 있다. 추가적으로, 상기 선형 온도 감지 센서(360)는 상기 열감지 물질을 감싸도록 구성된 절연성 피복제를 더 구비할 수 있다. 상기 피복제는 폴리염화비닐을 구비할 수 있다.
또한, 상기 선형 온도 감지 센서(360)는 일방향으로 배열된 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)을 따라 선형 연장된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(400)은 상하 방향으로 배열된 상기 8개의 배터리 모듈(200)을 구비할 수 있다. 상기 선형 온도 감지 센서(360)는 일단이 제어부(350)에 연결되고, 상기 상하 방향으로 배열된 상기 8개의 배터리 모듈(200)을 따라 연장되며, 타단이 종단부의 저항체(365)와 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 선형 온도 감지 센서(360)를 부분적으로 위치를 고정시키기 위해 브라켓(도시하지 않음) 및 고정 버클(도시하지 않음)을 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 배터리 팩(400)은, 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)을 따라 선형 연장된 온도 감지 센서(360)를 구비함으로써, 배터리 팩의 제조 비용을 줄일 수 있다.
즉, 종래기술에서 복수의 온도 센서를 적용할 경우, 복수의 온도 센서 및 상기 복수의 온도 센서를 연결을 위한 별도의 신호 와이어가 필요한 바, 자재 비용이 크고 설치 작업이 길어져 제조 비용을 상승시키는 요인이 되었다. 이에 반해, 본 발명의 배터리 팩(400)은 오직 하나의 선형 온도 감지 센서(360)를 이용하여, 복수의 배터리 모듈(200)의 온도 감지가 가능하고, 별도의 신호 와이어가 불필요하며 가볍고 유연하여 설치가 용이하여 배터리 팩(400)의 제조 비용을 크게 줄일 수 있다.
더욱이, 상기 선형 온도 감지 센서(360)는 하나의 배터리 모듈(200)에도 보다 정확한 온도 센싱을 위해 다중 포인트를 설정하기 용이하다. 이에 따라, 본 발명은 배터리 모듈(200)의 화재 발생을 감지하는 것에 대한 실패율을 크게 줄일 수 있다.
상기 소화 유닛(300)은 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)에서 배출된 연기를 감지하는 연기 감지 센서(370)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연기 감지 센서(370)는 상하 방향으로 적층된 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)의 최 상부에 위치될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(200)의 화재가 발생할 경우, 발생된 가스는 상부 방향으로 이동될 수 있으므로, 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)의 최 상부에 위치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연기 감지 센서(370)는 연기를 감지할 경우, 상기 소화 유닛(300)의 제어부(350)에서 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 상기 제어부(350)는 수신된 신호에 의해 상기 밸브(340)를 개방시킬 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 감압 밸브의 단면 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3과 함께 도 4를 참조하면, 상기 유량 조절부(310)는 상기 공통 배관(333)에 구비될 수 있다. 하나의 예를 들면, 상기 유량 조절부(310)는 상기 공통 배관(333)에 입구와 출구 각각이 연결되고 적어도 하나 이상의 감압 밸브(312)가 구비할 수 있다. 상기 감압 밸브(312)는, 상기 소화제의 공급 압력이 소정 압력 이하로 감압되도록 구성될 수 있다.
예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 감압 밸브(312)는, 밸브(340)로부터 입구(312a)에 유입된 소화제의 공급 압력을 흡수하도록 구성된 스프링(312b)이 구비될 수 있다. 상기 스프링(312b)의 일단부에 연결된 디스크(312c)는 소정의 공급 압력 이상에서 상기 감압 밸브(312)의 입구(312a)를 개방하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 디스크(312c) 개방에 따라 유입된 소화제는 밸브 몸체 내부의 관을 따라 출구(312d)로 이동할 수 있다.
다른 일 실시예로, 상기 감압 밸브(312)로만 한정되는 것은 아니고, 상기 유량 조절부(310)는 상기 소화제의 공급 유량을 소정의 양으로 조절하도록 구성된 적어도 하나 이상의 유량 제어 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 다만, 유량 제어 밸브는 이미 공지된 일반적인 밸브를 사용한다. 이에, 좀더 구체적인 구성 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 이외에 소화제의 공급 유량을 일정하게 할 수 있는 밸브나 장치가 있다면 어느 것이든 적용이 가능하다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 유량 조절부(310)는 상기 소화제의 공급 압력이 소정 압력 이하로 감압되도록 구성된 적어도 하나 이상의 감압 밸브(312)를 구비함으로써, 소화제의 공급 유량이 급상승하거나 급하강하지 않고 일정한 유량으로 공급되는 구간(시간)이 길어질 수 있다. 이에 따라, 시간에 따라 공급 압력의 편차가 발생되어 소화 장치와 배관 거리에 따라 배터리 모듈(200) 간의 소화 능력의 편차가 발생하는 종래기술의 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 배터리 모듈의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다. 그리고, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성인 셀 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 5에서는 배터리 모듈의 내부 구성의 설명을 위해, 일부분을 절취한 모습으로 도시하였다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(200)은 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100) 및 모듈 하우징(210)을 포함할 수 있다.
상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100) 각각은 전후 방향으로 적층된 복수의 이차전지(110)를 포함할 수 있다. 상기 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, F 방향으로(정면에서) 바라볼 경우, 2개의 셀 어셈블리(100) 각각은 복수개의 파우치형 이차전지(110)가 전후 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상, 하, 전, 후, 좌, 우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
특히, 이러한 파우치형 이차전지(110)는, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치(116)를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111)와 상기 음극 리드(112)는, 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향의 좌우 방향의 단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111)는 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 일단부(우단부)에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(112)는 이차전지(110)의 중심을 기준으로 타단부(좌단부)에 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차전지(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지(110)가 채용될 수 있다.
한편, 다시 도 5를 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은 버스바 어셈블리(270)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바 어셈블리(270)는 상기 복수의 이차전지(110)를 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(272) 및 상기 적어도 하나 이상의 버스바(272)를 외측에 탑재하도록 구성된 적어도 둘 이상의 버스바 프레임(276)을 구비할 수 있다. 상기 적어도 둘 이상의 버스바 프레임(276)은 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 양측 각각에 구비될 수 있다.
한편, 상기 모듈 하우징(210)은, 상기 셀 어셈블리(100)를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 1의 F 방향으로 바로 보았을 때, 상기 모듈 하우징(210)은, 상부 커버(220), 베이스 플레이트(240), 전방 커버(260), 및 후방 커버(250)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트(240)는 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)를 상부에 탑재하도록 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)의 하면 크기보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 베이스 플레이트(240)는 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
또한, 상기 상부 커버(220)는 상벽(224) 및 상기 상벽(224)으로부터 하부 방향으로 연장된 측벽(226)을 구비할 수 있다. 상기 상벽(224)은 상기 셀 어셈블리(100)의 상부를 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다. 상기 측벽(226)은 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 양 측부를 커버하도록 상기 상벽(224)의 좌우 방향의 양 단부로부터 하부 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
그리고, 상기 측벽(226)은 상기 베이스 플레이트(240)의 일부위와 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 커버(220)는 전후 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가진 상벽(224)을 구비할 수 있다. 상기 상부 커버(220)는 상기 상벽(224)의 좌우 방향의 양 단부 각각으로부터 하부 방향으로 연장된 2개의 측벽(226)이 구비될 수 있다. 나아가, 상기 2개의 측벽(226) 각각의 하단부는 상기 베이스 플레이트(240)의 좌우 방향의 양 단부와 결합되도록 구성될 수 있다. 이때, 결합 방식은 암수 결합 방식 또는 용접 결합 방식일 수 있다.
더욱이, 상기 전방 커버(260)는 상기 복수의 이차전지(110)의 전방을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전방 커버(260)는 복수의 이차전지(110)의 전면의 크기 보다 큰 크기의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 플레이트 형상은 상하 방향으로 세워진 형태일 수 있다.
또한, 상기 후방 커버(250)는 상기 셀 어셈블리(100)의 후방을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 후방 커버(250)는 복수의 이차전지(110)의 후면의 크기 보다 큰 크기의 플레이트 형상을 가질 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
다시 도 1과 함께 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 모듈 하우징(210)은 상기 셀 어셈블리(100)로부터 발생된 가스가 유통되도록 가스 통로(211)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 가스 통로(211)는 외부와 연통되도록 전후 방향으로 길게 연장된 공간일 수 있다. 상기 가스 통로(211)는 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 일측 또는 양측에 구비될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 가스 통로(211)는 상기 셀 어셈블리(100)의 상부 또는 하부와 상기 모듈 하우징(210)과의 사이 공간이 될 수 있다. 즉, 상기 배터리 모듈(200) 내부에 수납된 셀 어셈블리(100)에서 발생된 가스는, 상기 셀 어셈블리(100)의 상부 또는 하부에 위치한 가스 통로(211)를 통해 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 양측으로 이동하고, 다시, 상기 가스 통로(211)의 끝단에 형성되고 배터리 모듈(200)의 외부와 연통되도록 천공된 다수의 가스 배출구(212)를 통해 배출될 수 있다.
상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200) 각각의 후방에 위치한 후방 커버(250)에는 상기 소화제가 투입되도록 구성된 투입구(264)가 구비될 수 있다. 상기 투입구(264)는 상기 가스 통로(211)와 연통되도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 투입구(264)는 상기 셀 어셈블리(100)를 중심으로 좌우 방향의 양측에 위치한 가스 통로(211)와 연통되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 후방 커버(250)의 우측에 투입구(264)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 투입구(264)를 통해 투입된 소화제는 상기 셀 어셈블리(100)의 좌측에 위치한 가스 통로(211)를 따라 이동할 수 있고, 이어서, 상기 셀 어셈블리(100)의 상부 또는 하부에 위치한 가스 통로(211)를 통해 상기 셀 어셈블리(100)의 우측에 위치한 가스 통로(211)로 소화제가 이동될 수 있다. 이러한 과정을 통해, 발화되거나 과열된 상기 배터리 모듈(200) 내부의 셀 어셈블리(100)를 소화 및 냉각시킬 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 후면도이다. 도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 배관 및 밸브를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다. 그리고, 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성의 내부 구성들을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
다시 도 8 및 도 9과 함께 도 10를 참조하면, 상기 공통 배관(333)으로부터 분지된 상기 분배 배관(336)의 상기 소화제가 이동하는 방향의 말단부에는 수동형 밸브(347)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 분배 배관(336)은 티이 배관 또는 엘보우 배관일 수 있다.
상기 수동형 밸브(347)는 상기 배터리 모듈(200)이 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 배터리 모듈(200) 내부로 상기 소화제가 주입될 수 있게 개방되도록 구성될 수 있다. 상기 배터리 모듈(200)의 내부 온도에 의해 개방될 수 있도록, 상기 수동형 밸브(347)는 적어도 일부분이 상기 투입구(264)를 통해 배터리 모듈(200) 내부로 삽입되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 수동형 밸브(347)는 상기 배터리 모듈(200)의 내부 온도가 소정 온도 이상이 될 경우, 상기 수동형 밸브(347)가 열리도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 수동형 밸브(347)는 유리 벌브(347a) 및 상기 유리 벌브(347a) 내부에 수용된 소정의 액체(보이지 않음)를 구비할 수 있다. 상기 유리 벌브(bulb, 347a)는 상기 수동형 밸브(347)의 유체가 흐르는 통로(347c)(입구)를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 유리 벌브(347a)는 소정 온도 예를 들면, 섭씨 70도 내지 섭씨 100도 이상에서 상기 소정의 액체의 부피 팽창에 의해 깨지도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 수동형 밸브(347)는, 상기 배터리 모듈(200)의 내부에 위치될 경우, 상기 배터리 모듈(200)의 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승 시, 밸브(340)의 유체가 흐르는 통로(347c)를 막고 있던 유리 벌브(347a)가 깨지면서 밸트의 통로(347c)가 열리도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 수동형 밸브(347)는 배출되는 유체를 사방으로 분산시키도록 구성된 스프링클러 헤드(347b)를 더 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 수동형 밸브(347)를 적어도 일부분이 상기 배터리 모듈(200)에 구비된 상기 가스 배출 통로(211)와 연통되도록 천공된 투입구(264)에 삽입되도록 구성함으로써, 열폭주 발생시, 상기 수동형 밸브(347)가 열리면서 열폭주가 발생된 배터리 모듈(200)만 개별적으로 소화제를 투입할 수 있다. 더욱이, 상기 소화제가 상기 배터리 모듈(200)의 외부가 아닌 내부로 직접 분사할 수 있어, 열폭주가 일어난 배터리 모듈(200)의 화재를 효과적으로 소화시키고, 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성인 분배 배관을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
다시 도 2와 함께 도 11를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(400)은 분배 배관(336A)에 유입되는 소화제의 유량이 다르도록 구성시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 적어도 둘 이상의 분배 배관(336A)이 서로 관경이 다르게 구성될 수 있다. 상기 적어도 둘 이상의 분배 배관(336A) 중 분지된 위치가 상기 소화 탱크(320)로부터 상대적으로 가까운 분배 배관(336A)일 수록 나머지 분배 배관(336A)보다 관경이 작을 수 있다.
예를 들면, 상기 소화 탱크(320)로부터 공통 배관(333)으로부터 분지된 배관까지의 거리가 가까운 분배 배관(336A)일수록 관경이 가장 작도록 설정될 수 있다. 즉, 이러한 구성은, 상기 소화 탱크(320)로부터 공통 배관(333)으로부터 분지된 배관까지의 거리가 가까운 분배 배관(336A)일수록 소화제의 공급 압력이 높으므로, 상대적으로 소화제의 공급량이 분지된 거리가 먼 분배 배관(336A)이 다른 배관 거리가 먼 분배 배관(336A) 보다 클 수 있으므로, 복수의 분배 배관들에 공급되는 유량과 편차가 발생되는 것을 방지하도록 구성한 것이다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 소화 탱크(320)로부터 공통 배관(333)을 따라 분지된 배관 거리(경로)가 가까운 분배 배관(336A), 즉 가장 높은 곳에 배치된 분배 배관(336A)의 관경이 가장 작도록 구성될 수 있고, 순차적으로 상기 소화 탱크(320)와 먼 경로에 위치한 분배 배관(336A)일수록 관경이 커지도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 티이 배관(336A)은 상기 소화 탱크(320)으로부터 공통 배관(333)으로부터 분지된 배관 거리(경로)가 가까운 분배 배관(336A)일 수 있다. 즉, 상대적으로 소화제의 공급량이 분지된 거리가 먼 분배 배관(336A)이 다른 배관 거리가 먼 분배 배관과 비교하여, 도 11에 도시된 티이 배관의 출구 쪽 관경(336A1)이 더 작도록 구성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은 상기 적어도 둘 이상의 분배 배관(336A)을 서로 관경이 다르게 구성함으로써, 분배 배관을 통해 공급되는 소화제의 공급 유량의 편차가 적도록 공급할 수 있는 바, 종래기술의 배터리 팩(400)에서 소화 장치의 배관 거리에 따라 배터리 모듈(200) 간의 소화 능력의 편차가 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 배터리 팩(400)의 안정적인 소화 능력을 확보할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(500)은 상기 배터리 팩(400), 및 상기 배터리 팩(400)을 수용하는 랙 케이스(510)를 포함할 수 있다. 상기 랙 케이스(510)는 또한, 상기 배터리 팩(400)의 복수의 배터리 모듈(200)을 상하 방향으로 적층된 형태로 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 랙 케이스(510) 내부에서는 배터리 모듈(200)의 하부면이 수평면에 평행한 형태로 탑재될 수 있다.
여기서 수평 방향이란, 상기 배터리 모듈(200)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이 라고도 할 수 있다.
더욱이, 상기 랙 케이스(510)는 적어도 일측이 개방 가능한 형태로 구성되어, 개방된 측면을 통해 배터리 모듈(200)이 내부 공간으로 인입될 수 있다. 다만, 상기 랙 케이스(510)는, 이러한 개방된 측면이 폐쇄 가능하도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 배터리 랙(500)은, 랙 케이스(510)의 내부 또는 외부에 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS, 보이지 않음) 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
한편, 다시 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(600)는 상기 배터리 랙(500)을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 상기 둘 이상의 배터리 랙(500)은 일방향으로 배열되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 전력 저장 장치(600)는 3개의 배터리 랙(500)이 일방향으로 배열되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 저장 장치(600)는 3개의 배터리 랙(500)의 충방전을 제어할 수 있는 별도의 중앙 제어부(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
상기 전력 저장 장치(600)에 구비된 배관(330)은, 상기 소화 탱크(320)의 소화제가 토출되는 토출구와 연결된 공통 배관(333A), 및 상기 공통 배관(333A)으로부터 적어도 둘 이상의 배터리 랙(500) 각각으로 분지된 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 전력 저장 장치(600)에는 상기 소화 탱크(320)와 연결된 배관(330)이 공통 배관(333A), 병렬 배관(338), 및 분배 배관(336)을 통해 3개의 배터리 랙(500)에 구비된 복수의 배터리 모듈(200) 각각으로 공급될 수 있도록 구성되어 있다.
상기 유량 조절부(310)는 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338) 중 적어도 일부에 구비될 수 있다. 즉, 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338) 중, 상기 소화 탱크(320)와의 배관 거리(경로)가 상대적으로 가까운 병렬 배관(338)에 유량 조절부(310)를 구비시키고, 나머지 병렬 배관(338)에는 유량 조절부(310)를 구비시키지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 공통 배관(333A)으로부터 분지되는 3개의 병렬 배관(338)이 구비될 수 있다. 상기 3개의 병렬 배관(338) 중, 가장 가까운 첫번째 병렬 배관(338)에는 유량 조절부(310)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 유량 조절부(310)는 감압 밸브(312)를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 전력 저장 장치(600)는, 공통 배관(333A)으로부터 적어도 둘 이상의 배터리 랙(500) 각각으로 분지된 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338)을 구비하고, 상기 유량 조절부(310)는 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338) 중 적어도 일부에 구비함으로써, 복수의 배터리 랙(500) 마다 공급되는 소화제의 공급량의 편차가 발생되는 것을 줄일 수 있다. 이에 따라, 전력 저장 장치(600)의 안정성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338)은 서로 관경의 크기를 다르게 설정할 수 있다. 예를 들면, 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관(338) 중 상기 소화 탱크(320)와의 배관 거리(경로)가 상대적으로 가까운 병렬 배관(338)일 수록 관경 크기를 작게 설정할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 모듈 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지 210: 모듈 하우징
211: 가스 통로 212: 가스 배출구
264: 투입구 310: 유량 조절부
300: 소화 유닛
320: 소화 탱크 321: 토출구
330, 333, 336, 338: 배관, 공통 배관, 분배 배관, 병렬 배관
340, 344, 347: 밸브, 감압 밸브, 수동형 밸브
350: 제어부
400: 배터리 팩 500: 배터리 랙
510: 랙 케이스
600: 전력 저장 장치

Claims (10)

  1. 일방향으로 배열된 적어도 둘 이상의 배터리 모듈; 및
    내부에 소화제가 수용된 소화 탱크, 상기 소화 탱크로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈 각각에 상기 소화제를 공급하도록 연결된 배관, 상기 배관에 구비되고 상기 소화제의 공급 유량이 일정해지도록 구성된 유량 조절부, 및 상기 소화 탱크로부터 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승된 배터리 모듈로 소화제를 공급하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 구비한 소화 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배관은, 상기 소화 탱크의 소화제가 토출되는 토출구와 연결된 공통 배관, 및 상기 공통 배관으로부터 분지된 적어도 둘 이상의 분배 배관을 구비하고,
    상기 유량 조절부는 상기 공통 배관에 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유량 조절부는 상기 소화제의 공급 압력이 소정 압력 이하로 감압되도록 구성된 적어도 하나 이상의 감압 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분배 배관의 상기 소화제가 이동하는 방향의 말단부에는, 상기 배터리 모듈이 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 배터리 모듈 내부로 상기 소화제가 주입될 수 있게 개방되도록 구성된 수동형 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 내부에서 발생된 가스가 이동하도록 구성된 가스 통로, 및 상기 가스 통로와 연결되고 상기 배터리 모듈의 내부와 외부가 연통되도록 천공된 투입구가 구비되고,
    상기 수동형 밸브는 적어도 일부분이 상기 배터리 모듈에 투입구를 통해 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 분배 배관은 서로 관경이 다르게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 분배 배관 중 분지된 위치가 상기 토출구로부터 상대적으로 가까운 분배 배관일 수록 나머지 분배 배관보다 관경이 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 수용하는 랙 케이스를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제8항에 따른 배터리 랙을 적어도 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 랙의 소화 유닛에 구비된 배관은, 상기 소화 탱크의 소화제가 토출되는 토출구와 연결된 공통 배관, 및 상기 공통 배관으로부터 적어도 둘 이상의 배터리 랙 각각으로 분지된 적어도 둘 이상의 병렬 배관을 구비하고,
    상기 유량 조절부는 상기 적어도 둘 이상의 병렬 배관 중 적어도 일부에 구비된 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
KR1020190110333A 2019-09-05 2019-09-05 소화 유닛을 포함한 배터리 팩 KR20210029041A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190110333A KR20210029041A (ko) 2019-09-05 2019-09-05 소화 유닛을 포함한 배터리 팩
CN202080057719.2A CN114222608A (zh) 2019-09-05 2020-08-19 包括灭火单元的电池组
PCT/KR2020/011047 WO2021045410A1 (ko) 2019-09-05 2020-08-19 소화 유닛을 포함한 배터리 팩
EP20860477.7A EP4007037A4 (en) 2019-09-05 2020-08-19 BATTERY PACK INCLUDING FIRE EXTINGUISHING UNIT
JP2022500589A JP7321633B2 (ja) 2019-09-05 2020-08-19 消火ユニットを含むバッテリーパック
US17/640,741 US20220359947A1 (en) 2019-09-05 2020-08-19 Battery pack comprising fire extinguishing unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190110333A KR20210029041A (ko) 2019-09-05 2019-09-05 소화 유닛을 포함한 배터리 팩

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210029041A true KR20210029041A (ko) 2021-03-15

Family

ID=74852654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190110333A KR20210029041A (ko) 2019-09-05 2019-09-05 소화 유닛을 포함한 배터리 팩

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220359947A1 (ko)
EP (1) EP4007037A4 (ko)
JP (1) JP7321633B2 (ko)
KR (1) KR20210029041A (ko)
CN (1) CN114222608A (ko)
WO (1) WO2021045410A1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113422149A (zh) * 2021-04-30 2021-09-21 广西阳升新能源有限公司 一种具有高能量、防爆功能的磷酸铁锂电池系统
WO2022186658A1 (ko) 2021-03-04 2022-09-09 경북대학교 산학협력단 D-리보-2-헥술로스를 유효성분으로 포함하는 사코페니아 예방, 개선 또는 치료용 조성물
KR102442567B1 (ko) 2021-08-23 2022-09-14 인셀(주) 이차 전지 시스템
KR20220134707A (ko) * 2021-03-25 2022-10-05 주식회사 이엘티 배터리 화재 예방시스템이 적용된 dc 배전 컨테이너형 하우스
KR102461578B1 (ko) * 2021-05-10 2022-11-01 삼성에스디아이 주식회사 Ess의 소화 시스템
KR20230062445A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023121417A1 (ko) * 2021-12-23 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023121419A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2024090924A1 (ko) * 2022-10-26 2024-05-02 유광희 배터리화재 자동소화장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113206316A (zh) * 2021-04-06 2021-08-03 广州汽车集团股份有限公司 一种阻止电池包热蔓延的冷却系统及方法
KR20230115759A (ko) * 2022-01-27 2023-08-03 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템
CN114984488B (zh) * 2022-06-21 2023-01-10 中国电力科学研究院有限公司 一种用于储能电池模块的自动灭火方法及系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006125558A (ja) 2004-10-29 2006-05-18 Koatsu Co Ltd 定流量弁
JP5074809B2 (ja) 2007-04-16 2012-11-14 ホーチキ株式会社 閉鎖型消火ヘッド
KR101057556B1 (ko) * 2010-02-03 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 배터리 시스템 및 그 구동 방법
WO2012015004A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 三洋電機株式会社 二次電池収納システムラック
JP6126816B2 (ja) 2012-09-24 2017-05-10 日本碍子株式会社 組み合わせ製品
KR101829093B1 (ko) * 2014-10-22 2018-03-29 주식회사 엘지화학 배터리 시스템의 냉각 공기 흐름 제어 시스템 및 방법
JP2019075191A (ja) 2016-03-08 2019-05-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電装置
CN205759227U (zh) * 2016-05-30 2016-12-07 北京迅力世达技术有限公司 具有灭火剂存储结构的电池箱系统
JP6779079B2 (ja) * 2016-09-26 2020-11-04 日本ドライケミカル株式会社 二次電池の熱暴走抑止システム
KR101706717B1 (ko) * 2016-11-04 2017-03-09 주식회사 아하정보통신 에너지 저장시스템의 배터리팩 화재예방장치
JP6933071B2 (ja) 2017-09-20 2021-09-08 トヨタ自動車株式会社 電池システム
CN207591147U (zh) * 2017-12-01 2018-07-10 浙江新吉奥汽车有限公司 一种电动汽车电池系统自动灭火装置
CN108091947B (zh) * 2017-12-18 2024-02-02 清华大学 电动车用动力电池组安全防控系统
JP2019126206A (ja) * 2018-01-18 2019-07-25 三菱自動車工業株式会社 車両用電池パック
KR102078154B1 (ko) 2018-03-20 2020-04-07 (주)피멘토르 스프레이 건으로 공급되는 컴프레서 압축공기의 수분제거 및 온도제어 장치
KR101918022B1 (ko) * 2018-08-29 2018-11-13 (주)대은 공조 및 소화 기능을 포함하는 ess시스템
CN109513135B (zh) * 2018-12-07 2023-09-08 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 储能集装箱消防系统及方法
CN109686888A (zh) * 2018-12-29 2019-04-26 广东康鼎电力科技有限公司 一种新型电池柜
CN109985335A (zh) * 2019-04-01 2019-07-09 北京工业大学 一种新能源汽车用锂离子电池的分离式自动灭火系统
KR20210017535A (ko) * 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 소화 유닛을 포함한 배터리 팩

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022186658A1 (ko) 2021-03-04 2022-09-09 경북대학교 산학협력단 D-리보-2-헥술로스를 유효성분으로 포함하는 사코페니아 예방, 개선 또는 치료용 조성물
KR20220134707A (ko) * 2021-03-25 2022-10-05 주식회사 이엘티 배터리 화재 예방시스템이 적용된 dc 배전 컨테이너형 하우스
CN113422149A (zh) * 2021-04-30 2021-09-21 广西阳升新能源有限公司 一种具有高能量、防爆功能的磷酸铁锂电池系统
KR102461578B1 (ko) * 2021-05-10 2022-11-01 삼성에스디아이 주식회사 Ess의 소화 시스템
KR102442567B1 (ko) 2021-08-23 2022-09-14 인셀(주) 이차 전지 시스템
KR102483497B1 (ko) 2021-08-23 2023-01-02 인셀(주) 이차 전지 시스템
WO2023027404A1 (ko) * 2021-08-23 2023-03-02 인셀(주) 이차 전지 시스템
KR20230062445A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023121417A1 (ko) * 2021-12-23 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023121419A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2024090924A1 (ko) * 2022-10-26 2024-05-02 유광희 배터리화재 자동소화장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN114222608A (zh) 2022-03-22
EP4007037A1 (en) 2022-06-01
EP4007037A4 (en) 2022-12-28
WO2021045410A1 (ko) 2021-03-11
JP7321633B2 (ja) 2023-08-07
JP2022540414A (ja) 2022-09-15
US20220359947A1 (en) 2022-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220359947A1 (en) Battery pack comprising fire extinguishing unit
US20240024714A1 (en) Battery pack comprising fire extinguishing unit, battery rack comprising same, and power storage system
JP7233597B2 (ja) 消火ユニットを含むバッテリーパック
US20220376354A1 (en) Battery pack comprising extinguishment unit
KR20210055364A (ko) 배터리 모듈
JP7331151B2 (ja) バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーラック、並びに電力貯蔵装置
JP2022536404A (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置
US20240047820A1 (en) Battery module having structure for blocking oxygen inflow during thermal propagation
US12034177B2 (en) Battery pack comprising extinguishment unit
JP7301162B2 (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及びそのバッテリーラックを含む電力貯蔵装置
JP7214019B2 (ja) バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置
KR20210054330A (ko) 배터리 팩
KR20230055374A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
JP2022536482A (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及びそのバッテリーラックを含む電力貯蔵装置