KR20210041704A - 화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지 저장 장치의 함체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지저장 장치의 함체에 관한 것으로서, 상세하게는 연진부재로 인해 함체내에 설치한 배터리가 흔들리면 그 흔들림을 흡수하는 함체를 제공하고자 한다.

Description

화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지 저장 장치의 함체{ENERGY STORAGE DEVICE}

본 발명은 화재방지 예방를 위해 내진 기능을 부설한 에너지 저장 장치의 함체에 관한 것으로서 상세하게는, 연진부재로 인해 함체내에 설치한 배터리가 흔들리면 그 흔들림을 흡수하는 함체를 제공하고자 한다.

또, 지진에 의한 변형, 지반침하로 인한 에너지저장 장치의 함체내에 이상 현상이 발생할 경우 복수의 배터리를 연이어 연결시킨 금속판에 과전류가 흐르거나 다른 여러가지 이유로 단락(합선)되며 화재로 이어지는데 이처럼 단락되는 경우 금속판이 용이하게 단선되도록 하는 기술을 제공한다.

에너지 저장 장치에 사용되는 배터리는 작은 배터리 수십(대집단)개를 서로 연이어 결선시켜 하나의 함체에 수용한다.

그러다 보니 배터리가 흔들리고 그로인해 충돌하는 등의 문제점이 있다.

또, 일반적으로 에너지저장 장치는 수개의 배터리를 연이여 결선시켜 함체에 수용하는데 이 함체가 지진에 의해 변형, 지반침하로 인한 함체내의 이상 현상이 발생할 경우 배터리 결선부분이 접지가 헐거워지는 경우 그 접지부분에서 아크가 발생하여 화재로 이어진다. 이 경우를 감안하여 안출된 것으로서,

에너지 저장 시스템(ESS : Energy Storage System)은 에너지를 배터리처럼 저장해서 언제든 꺼내 쓸 수 있는 저장장치를 의미하는 것으로, 지금까지의 전기에너지는 생산과 저장의 차이가 있으므로 전기에너지를 사용하는데 있어서 생산이 함께 움직여줘야 하는데 ESS는 에너지를 효과적으로 저장해 사용하기 위한 시스템으로 에너지 생산에 대한 여유를 가질 수 있게 해준다.

그래서 ESS가 활성화되면 비교적 에너지 소비량이 적은 새벽에 생산되는 에너지를 저장하여 에너지 공급이 몰릴 때 효과적으로 사용할 수 있고 에너지 생산 가동률을 높일 수 있다.

그리고 미미하게 모이는 신재생에너지를 축적하여 에너지를 나눠 쓸 수 있기 때문에 지금의 전력난을 많이 해소시킬 수 있는 중요한 에너지 시스템으로 인식되고 있다.

그 중 제주도에서 펼쳐지는 ESS 실증 사업은 한 개의 변전소와 맞먹는 규모의 8메가와트급으로 진행되고 있어 전력난을 해소해 줄 수 있는 것으로 기대가 되고 있다.

근래 국가적 차원에서 에너지 확보를 위한 신재생에너지 보급 확대 정책으로 풍력, 태양광 등의 에너지 생산설비가 급속히 증가하는 추세이다.

이러한 신재생 에너지는 화석에너지의 고갈문제와 환경문제에 대한 핵심 해결방안이라는 점에서 선진국을 비롯하여 각 국가에서 연구가 활발히 진행중이다. 특히 신재생에너지 중 태양에너지를 이용하여 전력을 발전시키는 태양광 발전시스템은 공해가 없고 설치 및 유지보수가 용이하다는 장점 등으로 인해 최근 각광을 받고 있다.

이와 같은 태양광 발전 시스템에는 태양광 발전시스템 단독으로만 운전하는 독립형 발전 시스템과, 태양광 발전시스템과 상용전력 계통과 연계하여 운전하는 계통연계형 발전 시스템 두 종류가 있다.

태양광 발전 시스템을 구성하는 컨버터와 인버터는 시스템 설계시 설정된 전격전압이나 전격전류에 따라 내부회로 소자가 결정된다. 이 경우 용량이 고정되어 있기 때문에 용량 확장이 요청되는 경우 별도의 시스템을 구축해야 하므로 공간적, 소비전력 면에서 어려운 점이 있다.

그 중에서 대한민국 등록특허 10-1084214호(계통 연계형 전력저장시스템 및 전력 저장시스템 제어방법)에서는 공간 및 소비전력을 개선하면서 용량을 확장할 수 있는 전력 저장 시스템에 대하여 게시하고 있다.

그러나 종래의 기술에서는 대부분의 경우 소비전력을 개선하면서 용량을 확장하는데 초점을 맞추고 있을 뿐,

방재 기능이 없어 화재를 예방하거나 상황을 모니터링 하는 기술적인 부분이 존재하지 않아 문제가 발생하는 경우 신속하게 문제를 해결할 수 없고 미연에 화재를 방지할 수 없게 된다.

이로 인해 화재가 발생하면 고가의 에너지 저장 장치 전체가 전소되는 문제점이 있는 것이다.

그리고 에너지 저장 장치의 구성을 더 살펴보면, 랙에 복수의 트레이가 직렬로 결선되고 상기 트레이 내부에 복수의 충전지(배테리)가 수용되어 충전지와 충전지 사이를 금속판에 의해 직렬로 결선되어 있다.

따라서 지진에 의한 변형, 지반침하로 인한 에너지 저장 장치의 함체(랙이라 칭함) 내에 수용된 트레이가 흔들릴 때 복수의 배터리 또한 흔들리는데 이때 배터리와 배터리를 결선하는 결선회로가 배터리의 단자로부터 훨거워지는데 이 경우 복수로 겹쳐진 복수의 금속판(도 4 참조)이 흔들려 아크가 발생하고 그 이유로 화재로 이어진다.

상기 복수의 금속판이란 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 복수의

배터리(20)가 금속판(2)에 의해 서로 연결되어 있는 상태에서 흔들릴

경우 금속판(2)이 탄성력을 갖도록 얇은 철판을 여러장 겹친 구성이다.

그러므로 헐거워질 경우 금속판과 금속판 사이에서 아크가 발생할 확률을 가지고 있는 것이다. 이러한 기술은 종래기술이다.

그러므로 금속판이 헐거워지면 아크가 발생하고 그로 인해 에너지 저장 장치 전체가 전소되는 것이다.

특히 여러장의 금속판이 밀착(하나의 금속판 처럼)된 상태로 있기 때문에 상기 금속판에 과전류가 흐르면 쉽게 단선되지 않아 과부하로 인해 화재가 발생하고 있다.

상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지 저장 장치의 함체에 관한 것으로 상세하게는, 연진부재로 인해 함체내에 설치한 배터리가 흔들리면 그 흔들림을 흡수하는 함체를 제공하고자 한다.

그리고 본 발명은 복수의 금속판(2) 중에서 적어도 하나 내지는 두개의 금속판(2a)은 나머지 복수의 금속판과 비교할 경우 금속판 두께를 더 얇게 형성하였다.

이처럼 복수의 금속판(2) 중에서 하나 내지는 두개의 금속판(2a)을 얇게 하므로서 과전류가 흐르면 얇은 금속판(2a)이 먼저 녹아 단선된다.

그 후 나머지 복수의 금속판으로 과전류가 집중되므로

나머지 복수의 금속판(2b)이 연이어 단선되거나 동시에 단선되도록 하는 기술을 제공하고자 한다.

상기 이상의 과제는 구체적인 내용에서 더 밝혀진다.

첨부한 도면에 의해 구성을 살펴보면,

상용전력과, 상기 상용전력을 DC전원으로 변환하여 에너지 저장 장치로 출력하거나 상기 에너지 저장 장치의 DC전원을 인입받아 AC전력으로 변화하여 상용전력으로 출력하는 인버터로 이루어진다.

복수의 배터리(20)를 하나의 카트리지(100)에 있어서,

상기 복수의 카트리지(100)를 수용하는 함체(200)를 제공하되 상기 함체(200)는 상기 함체(200)의 사방 내부 벽면에 복수의 연질재질(210)이 사방에 일정간격으로 부착된 구성이다.

상기 연질재질(210)은 함체(200)가 내진으로 인해 흔들일 경우 배터리(20)가 충격을 받지 않록 쿠션(210a)을 갖도록 한다.

상기 에너지 저장 장치(보호 1에 해당)의 구성을 더 살펴보면, 랙(함체)에 복수의 트레이(1)가 직렬로 결선되고 상기 트레이(1) 내부에 복수의 배터리(충전지)가 수용되어 직렬로 결선되거나 병렬로 결선된 구성에 있다.

상기 트레이(1)에 수용된 배터리(20)의 단자(21)에 복수로 겹쳐진 복수의 금속판(2)의 일측이 결선되고 상기 복수의 금속판(2)의 타측은 상기

복수의 금속판(2) 연이어 결선되는 제2배터리(20a)의 단자(21a)에

결선되는 구성에 있어서,

상기 복수의 금속판(2)은 상기 복수의 금속판(2)에 과전류가 흐르는 경우 단선이 용이하도록 상기 복수의 금속판(2)을 서로 일정간격을 이격시키는 것과,

상기 복수의 금속판(2) 중에서 적어도 하나 내지는 두개의 금속판(2a)은 나머지 복수의 금속판(2b)과 비교할 경우 금속판 두께를 더 얇게 형성한 것을 특징으로 한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지 저장 장치의 함체에 관한 것으로 상세하게는 연질부재로 인해 함체내에 설치한 배터리가 흔들리면 그 흔들림을 흡수하는 함체를 제공함으로서 배터리가 지진 및 여진으로부터 안전하다.

그리고 본 발명은 복수의 금속판(2) 중에서 적어도 하나 내지는 두개의 금속판(2a)은 나머지 복수의 금속판과 비교할 경우 금속판 두께를 더 얇게 형성하였다.

이처럼 복수의 금속판(2) 중에서 하나 내지는 두개의 금속판(2a)을 얇게 하므로서 과전류가 흐르면 얇은 금속판(2a)이 먼저 녹아 단선된다.

그 후 나머지 복수의 금속판으로 과전류가 집중되므로

나머지 복수의 금속판(2b)이 연이어 단선되거나 동시에 단선된다.

이와 같이 구성함으로서 에너지저장장치를 화재로부터 보호할 수 있는 것이다.

상기 이상의 효과는 구체적인 내용에서 더 밝혀진다.

제 1도는 본 발명의 화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지저장 장치의 함체의 사시도.
제 2도는 제 1도의 일부 절개 사시도.
제 3도는 본 발명의 참고도.
제 4도는 본 발명의 에너지저장 장치의 사시도.
제 5도는 제 4도에서 요부를 확대하고 일부를 분해한 사시도.
제 6도는 에너지저장 장치의 사시도로서 랙에서 배터리를 인출한 상태를 나타낸 사시도.
제 7도는 본 발명의 또 다른 실시예의 설명도.

첨부한 도면에 의해 구성을 살펴보면,(도 1,2,3 참조)

복수의 배터리(20)를 하나의 카트리지(100)에 있어서,

상기 복수의 카트리지(100)를 수용하는 함체(200)를 제공하되 상기 함체(200)는 상기 함체(200)의 사방 내부 벽면에 복수의 연질재질(210)가 사방에 일정간격으로 부착된 구성이다.

상기 연질재질(210)는 함체(200)가 내진으로 인해 흔들일 경우 배터리(20)가 충격을 받지 않도록 쿠션(210a)을 갖도록 한다.

상기 연질재질(210)은 사각형으로 형성하여 이면에 접착제(미도시)가 코팅되고 제착제는 제작재를 보호하기 위한 보호필름(미도시)에 접착된다.

그러므로 보호필름을 제거하고 연질재질을 함체 벽면에 부착하면 된다.

상기 구성의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

실시, 함체(200)의 내부 벽면 사방에 복수의 연질재질(210)이 일정간격으로 부착되어 있다.

그래서 함체(200)가 여러가지 이유로 흔들릴 경우 상기 함체(200) 내부에 수용된 트레이의 충격을 흡수한다.

그러면 트레이 내부에 수용시킨 배터리가 충격으로부터 안전한 것이다.

그리고 상기 연질재질은 카트리지(100)가 충격이 받지 않록 쿠션(210a)을 갖도록 한다.

이와 같이 쿠션(210a)으로 함으로서 카트리지(100)는 충격으로부터 더욱 안전하고 그로인해 배터리(20)가 충격으로부터 더욱 안전한 것이다.

첨부한 도면에 의해 또 다른 구성을 살펴보면, (도 4,5,6,7 참조)

상용전력과, 상기 상용전력을 DC전원으로 변환하여 에너지 저장 장치로 출력하거나 상기 에너지 저장 장치의 DC전원을 인입받아 AC전력으로 변화하여 상용전력으로 출력하는 인버터로 이루어진다.

상기 에너지 저장장치(보호 1에 해당)의 구성을 더 살펴보면, 랙(함체)에 복수의 트레이(1)가 직렬로 결선되고 상기 트레이(1) 내부에 복수의 배터리(충전지)가 수용되어 직렬로 결선되거나 병렬로 결선된 구성에 있다.

상기 트레이(1)에 수용된 배터리(20)의 단자(21)에 복수로 겹쳐진 복수의 금속판(2)의 일측이 결선되고 상기 복수의 금속판(2)의 타측은 상기

복수의 금속판(2)에 연이어 결선되는 제2배터리(20a)의 단자(21a)에

결선되는 구성에 있어서,

상기 복수의 금속판(2)은 상기 복수의 금속판(2)에 과전류가 흐르는 경우 단선이 용이하도록 상기 복수의 금속판(2)을 서로 일정간격으로 이격시키는 것과,

상기 복수의 금속판(2) 중에서 적어도 하나 내지는 두개의 금속판(2a)은 나머지 복수의 금속판(2b)과 비교할 경우 금속판 두께를 더 얇게 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이, 복수의 금속판(2)은 상기 복수의 금속판(2)에 과전류가 흐르는 경우 단선이 용이하도록 서로 일정간격을 이격시킨다.

이와 같이 복수의 금속판(2)을 서로 이격시킨 이격회로(2c)와 서로 밀착시킨 종래의 밀착회로(복수의 금속판을 서로 밀착시킨 상태)에 과전류가 흐르게 되면

본 발명의 상기 이격회로(2c)에 해당하는 상기 복수의 금속판(2) 중에서 취약한 하나의 금속판이 녹아 단선될 확률이 높다.

이처럼 이격시키면 그 복수의 금속판(2) 중에서 취약한 금속판에 과전류가 흐르는 경우 먼저 단선되고 그 후 나머지 복수의 금속판으로 과전류가 집중되므로

나머지 복수의 금속판이 연이어 단선되거나 동시에 단선될 확률이 높다.

상기 복수의 금속판은 그 재질이 알루미늄이고 휴즈 역할을 한다.

그리고 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 복수의 금속판(2) 중에서 적어도 하나 내지는 두개의 금속판(2a)은 나머지 복수의 금속판과 비교할 경우 금속판 두께를 더 얇게 형성하였다.

이처럼 복수의 금속판(2) 중에서 하나 내지는 두개의 금속판(2a)을 얇게 하므로서

과전류가 흐르면 얇은 금속판(2a)이 먼저 녹아 단선된다.

그 후 나머지 복수의 금속판으로 과전류가 집중되므로

나머지 복수의 금속판(2b)이 연이어 단선되거나 동시에 단선된다.

이상과 같이 과전류가 흐르면 단선이 되도록 유도하는 역할을 얇은

금속판(2a)이 함으로서 과전류로 인해 발생될 수 있는 화재를 예방할 수 있는 것이다.

결론적으로, 지반침하로 인한 에너지저장 장치의 함체내에 이상 현상이 발생하여 복수의 금속판(2)에 과전류가 흐르면 금속판(2a)이 단선되고 이어서 나머지

복수의 금속판(2b)이 단선되므로 이로 인해 에너지저장장치(1)가 화재로부터 보호되는 것이다.

상기 단자(21)에 압박부재(40)의 일측을 고정부(41)에 의해 고정하고 상기 압박부재(40)의 타측은 복수의 금속판(2) 평면을 압박하는 탄성부(42)로 구성한다.

이와 같은 구성의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

압박부재(40)의 일측을 단자(21)에 고정하고 타측은 복수의 금속판(2)의 평면을 압박하는 구성이므로, 예를 들어 지진으로 인해 배터리(20)가 흔들려 단자(21)와 연결된 압박부재(40)가 헐거워지더라도 탄성부(42)가 복수의 금속판(2)을 압박하고 있어 아크가 발생할 확률이 낮아 화재를 예방할 수 있는 것이다.

또 배터리(20)가 흔들릴 경우 복수의 금속판(2)가 헐거워져 아크가 발생할 수 있으나 이 경우 또한 탄성부(42)가 압박하고 있어 복수의 금속판(2)이

서로 흔들리지 않아 아크가 발생할 확률이 낮아진다.

구성을 살펴보면 다음과 같다.

상기 배터리(20) 단자(21)에 홀(60)을 형성하여 상기 홀 내측에 걸림부(61)를 형성하고,

상기 고정부(41)에 상기 걸림부(61)에 걸림되는 걸림턱(43)을 형성하여

상기 압박부재(40)의 고정부(41)를 상기 걸림부(61)에 걸림시키면

상기 탄성부(42)가 복수의 금속판(2)의 평면을 압박하는 구성이다.

상기 구성의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

구성과 도면을 보아 홀(60) 내측에 걸림부(61)를 형성하고 고정부(61)에

걸림턱(43)을 형성함으로서 고정부(61)를 홀(60)에 삽입만으로 압박부재(40)

가 단자(21)에 고정되는 효과를 갖게 된다.

그러므로 압박부재 설치시간이 대폭 단축되는 효과가 있는 것이다.

여기서 참고로 설명하면, 랙 내부에는 수십개의 트레이가 수용되고 그 수십개의 트레이 내부에는 수십개의 충전용 배터리가 수용된다.

이들 수십개의 배터리는 금속판(2)에 의해 연결되어 있어 어느 한 곳의 금속판(2)에서 아크가 발생하면 랙 내부에 있는 수백개의 배터리가 전소되므로 이를 예방해야 한다.

그 예방방법으로는 본 발명에서 언급한 압박부재(40)를 이용한 방법이 생산성과 작업성을 포함하여 저렴한 방법이라 할 수 있다.

즉 간단한 방법으로 큰 효과를 갖는 구성이므로 아주 유익한 발명이라 할 수 있다.

1 : 트레이 2 : 금속판
2c: 이격회로 20 : 배터리
20a : 제2배터리 21 : 단자
40 : 압박부재 41 : 고정부
42 : 탄성부 43 : 걸림턱
60 : 홀 61 : 걸림부
100 ; 카트리지 200 ; 함체

Claims (1)

1. 복수의 배터리(20)를 하나의 카트리지(100)에 있어서,
   상기 복수의 카트리지(100)를 수용하는 함체(200)를 제공하되 상기 함체(200)는 상기 함체(200)의 사방 내부 벽면에 복수의 연질재질(210)이 사방에 일정간격으로 부착하는 것과,
   상기 카트리지(1)에 수용된 배터리(20)의 단자(21)에 복수로 겹쳐진 복수의 금속판(2)의 일측이 결선되고 상기 복수의 금속판(2)의 타측은 상기
   복수의 금속판(2)에 연이어 결선되는 제2배터리(20a)의 단자(21a)에
   결선되되,
   상기 복수의 금속판(2)은 상기 복수의 금속판(2)에 과전류가 흐르는 경우 단선이 용이하도록 상기 복수의 금속판(2)을 서로 일정간격을 이격시키는 것과,
   
   상기 복수의 금속판(2) 중에서 적어도 하나 내지는 두개의 금속판(2a)은 나머지 복수의 금속판(2b)과 비교할 경우 금속판 두께를 더 얇게 형성한 것을 포함한 구성을 특징으로 하는 화재방지 예방을 위해 내진 기능을 부설한 에너지 저장 장치의 함체.

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