KR20210104217A - 전력 저장 시스템 - Google Patents

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KR20210104217A
KR20210104217A KR1020200018535A KR20200018535A KR20210104217A KR 20210104217 A KR20210104217 A KR 20210104217A KR 1020200018535 A KR1020200018535 A KR 1020200018535A KR 20200018535 A KR20200018535 A KR 20200018535A KR 20210104217 A KR20210104217 A KR 20210104217A
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KR
South Korea
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fire extinguishing
heat exchanger
outdoor heat
tank
air conditioner
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KR1020200018535A
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박동호
유지호
이용태
이종수
홍상우
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 실외 열교환기의 열교환 효율을 높이고 공조기의 유지 관리가 손쉬운 전력 저장 시스템을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 시스템은, 적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하는 적어도 하나 이상의 배터리 랙; 상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙을 수용하는 컨테이너; 상기 컨테이너 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기, 및 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너와 상기 실외 열교환기 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로를 구비한 공조기; 내부에 소화액을 내장한 소화 탱크를 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되거나 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액을 상기 배터리 모듈에 공급하도록 구성된 소화 유닛; 및 상기 소화 탱크의 소화액을 상기 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛을 포함한다.

Description

전력 저장 시스템 {Energy Storage System}
본 발명은 전력 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외 열교환기의 열교환 효율을 높이고 공조기의 유지 관리가 손쉬운 전력 저장 시스템에 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 다수의 이차전지를 내부에 수용한 다수의 배터리 팩을 구비한 다수의 배터리 랙, 이러한 다수의 배터리 랙을 내부에 보관하도록 구성된 컨테이너, 및 다수의 배터리 랙을 냉각하기 위한 공조기를 포함한 전력 저장 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 전력 저장 장치의 종래의 일반적인 공조기의 경우, 여름철에는 실외 공기 온도가 급상승하여, 실외에 구비된 공조기의 열교환기(응축기)를 효과적으로 냉각 시킬 수 없어, 공조기가 고장 나거나, 셧다운 되는 등의 문제가 발생되었다.
더욱이, 열대 지방이나, 사막 지역의 경우, 실외 공기의 온도가 섭씨 40도 이상으로 유지되고, 이로 인해, 소형의 실외 열교환기(응축기)를 효과적으로 냉각 시킬 수 없어, 대형의 실외 열교환기로 대체해야 하는 문제가 있다.
그리고, 겨울철에는, 배터리 팩이 냉각되지 않도록, 배터리 랙이 수용되는 컨테이너 내부를 난방 시킬 필요가 있었다. 그러나, 겨울철에는 실외기에 장착된 열교환기에 착상이 생겨, 컨테이너의 내부의 난방을 잠시 중단하고, 공조기의 냉동 사이클을 반대로 돌려서 제상을 해줘야 하는 문제가 있다. 이로 인해, 컨테이너 난방이 잠시 중단되어, 내부의 다수의 배터리 팩이 과냉각될 수 있는 위험성이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 실외 열교환기의 열교환 효율을 높이고 공조기의 유지 관리가 손쉬운 전력 저장 시스템을 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 전력 저장 시스템은,
적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하는 적어도 하나 이상의 배터리 랙;
상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙을 수용하는 컨테이너;
상기 컨테이너 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기, 및 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너와 상기 실외 열교환기 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로를 구비한 공조기;
내부에 소화액을 내장한 소화 탱크를 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되거나 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액을 상기 배터리 모듈에 공급하도록 구성된 소화 유닛; 및
상기 소화 탱크의 소화액을 상기 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛을 포함한다.
또한, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 소화액이 상기 실외 열교환기의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐을 가진 공급 헤더를 구비하고,
상기 실외 열교환기는 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에서 외측 방향으로 돌출되고 관을 따라 선형으로 연장된 리브가 구비된 나선형 관, 또는 다수의 핀이 형성된 튜브를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 소화 탱크의 출구와 상기 공급 헤더의 입구를 연결하도록 구성된 공급관;
상기 소화액을 상기 공급관을 통해 상기 공급 헤더로 공급하도록 공급 펌프;
상기 공급관의 개폐 조절이 가능한 능동형 밸브; 및
상기 능동형 밸브와 상기 공급 펌프의 작동을 제어하도록 구성된 제어부를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 실외 열교환기에 살포된 소화액을 집수하도록 구성된 집수판;
상기 집수판의 출구와 상기 소화 탱크의 입구 사이를 연결하도록 구성된 회수관; 및
상기 집수판에 집수된 소화액을 상기 회수관을 통해 상기 소화 탱크로 이송하도록 구성된 회수 펌프를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 실외 열교환기의 온도를 측정하도록 구성된 제1 온도 센서;
상기 소화 탱크의 소화액의 온도를 측정하도록 구성된 제2 온도 센서; 및
상기 소화 탱크의 내장된 소화액을 가열하도록 구성된 히터를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어부는,
상기 실외 열교환기의 온도가 소정 온도 이상이거나, 또는 소정 온도 이하일 경우, 상기 능동형 밸브를 개방하고 공급 펌프를 구동 시키도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제어부는,
상기 소화 탱크의 내장된 소화액의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 상기 히터를 작동시켜 상기 소화 탱크 내부의 소화액의 온도를 높이도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 소화 탱크에는 상기 소화액과 섞여 있는 부동액을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 회수관에 위치하고 상기 집수된 소화액의 오염 물질을 제거하도록 구성된 여과 필터가 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 공조기 관리 유닛은,
소화액이 내장되고 상기 소화 탱크의 소화액의 양이 소정 이하가 될 경우, 소화액을 보충하도록 구성된 보조 탱크를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 전력 저장 장치는, 소화 탱크의 소화액을 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛을 포함함으로써, 실외 열교환기에 살포된 소화액의 기화열 또는 열교환을 이용해, 실외 열교환기의 열교환 효율을 높일 수 있다. 이에 따라, 작은 규모의 실외 열교환기의 적용이 가능하여, 전력 저장 시스템의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 공조기 관리 유닛은, 소화액이 실외 열교환기의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐을 가진 공급 헤더를 구비하고, 실외 열교환기는 내부 공간을 따라 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에 관을 따라 선형으로 연장된 리브가 구비된 나선형 관을 구비함으로써, 공급 헤더로부터 실외 열교환기로 공급된 소화액이 중력에 의해 곧장 유실되지 않고 나선형 관을 따라 상부에서 하부로 이동될 수 있어, 소화액과 나선형 관 간의 열교환율을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 공조기 관리 유닛에 의한 실외 열교환기의 열교환(냉각) 효율을 극대화할 수 있다. 더욱이, 겨울철에는 실외 열교환기에 형성된 서리를 효과적으로 녹여 제거할 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 전력 저장 시스템의 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙과 컨테이너를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 셀 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더, 실외 열교환기, 및 집수판을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더를 개략적으로 나타내는 일측면도이다.
도 7은, 도 6의 실외 열교환기의 나선형 관을 절단한 단면 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 실외 열교환기를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
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 전력 저장 시스템의 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙과 컨테이너를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 전력 저장 시스템(400)은, 적어도 하나 이상의 배터리 랙(300), 컨테이너(410), 공조기(420), 소화 유닛(430), 및 공조기 관리 유닛(440)을 포함할 수 있다.
여기서, 배터리 랙(300)은, 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)을 구비할 수 있다. 상기 배터리 모듈(200)은, 복수개가 구비될 경우, 일방향으로 배열될 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(200)은 적어도 하나 이상의 셀 어셈블리(도 4의 100)를 구비할 수 있다. 상기 셀 어셈블리(100)는 일방향으로 배열된 복수의 이차전지(110)를 가질 수 있다.
또한, 상기 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)는 복수개의 파우치형 이차전지(110)가 전후 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 셀 어셈블리(100)는 21개의 파우치형 이차전지(110)가 구비될 수 있다.
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, 상기 컨테이너(410)는, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙(300)을 수용하도록 내부 공간을 가질 수 있다. 상기 컨테이너(410)는, 상기 전력 저장 시스템(400)의 외관을 형성하도록 외벽이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 컨테이너(410)는 일반적 내부에 물건을 보관할 수 있는 일반적인 유형의 컨테이너(410)일 수 있다. 이에, 여기서는 컨테이너(410)의 구체적인 구성들의 설명은 생략하기로 한다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컨테이너(410)는 내부가 비어 있는 사각 박스 형태를 가질 수 있다. 상기 컨테이너(410)의 전방벽 및 후방벽 각각의 상단에 열교환 매체를 공급하는 공급구(K3)를 형성시켰다. 또한, 승온된 열교환 매체를 흡입하여 외부로 배출될 수 있도록 컨테이너(410)의 전방벽 및 후방벽 각각에 흡입구(K2)를 형성시켰다.
더욱이, 상기 공조기(420)는, 상기 컨테이너(410) 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기(422)를 구비할 수 있다. 그러나, 반드시 냉각 기능 외에, 상기 실외 열교환기(422)는 열교환 매체의 온도를 높이는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 실외 열교환기(422)는 열전도성이 높은 금속을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 열교환 매체는 예를 들면, 산업용 냉매 물질 또는 공기일 수 있다.
그리고, 상기 공조기(420)는 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너(410)와 상기 실외 열교환기(422) 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로(424)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 순환 유로(424)는 송풍기(427)에 의해 상기 실외 열교환기(422)에서 냉각된 열교환 매체를 상기 컨테이너(410)로 공급하도록 구성된 송출관(424b)과, 상기 컨테이너(410)에 승온된 열교환 매체를 상기 실외 열교환기(422)로 이송하는 흡입관(424a)을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 공조기(420)는 열교환 매체를 이송 시키도록 구성된 송풍기(427)를 구비할 수 있다. 상기 송풍기(427)는, 상기 컨테이너(410) 내부의 승온된 열교환 매체를 흡입하여 실외 열교환기(422)로 이송하거나, 또는 상기 실외 열교환기(422)에서 열교환된 열교환 매체를 상기 컨테이너(410) 내부로 공급하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 소화 유닛(430)은, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)의 온도가 소정 온도 이상이 되거나, 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액(433)을 상기 배터리 모듈(200)에 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소정 온도는 섭씨 200도 이상일 수 있다.
또한, 상기 소화 유닛(430)은 내부에 소화액(433)을 내장한 소화 탱크(432)를 구비할 수 있다. 상기 소화 탱크(432)는 내부에 소화액(433)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화액(433)은, 탄산칼륨과 같은 무기염의 농후(濃厚)용액, 화학포, 공기포, 이산화탄소, 또는 물일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(432)는 소화액(433)을 적절한 압력으로 분사 내지 배관을 따라 이동시키기 위해 압축 가스를 내부에 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(432)는, 내부에 소화액(433)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화액(433)은, 물일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(432)는 소화액(433)을 적절한 압력으로 분사 내지 배관을 따라 이동시키기 위해 압축 가스를 내부에 구비할 수 있다.
한편, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 살포하도록 구성될 수 있다. 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 실외 열교환기(422)의 열교환 매체의 열교환이 이루어지는 냉각부에 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 고르게 분사 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛(440)을 포함함으로써, 상기 실외 열교환기(422)에 살포된 소화액(433)의 기화열을 이용해, 실외 열교환기(422)의 열교환 효율을 높일 수 있다. 이에 따라, 작은 규모의 실외 열교환기(422)의 적용이 가능하여, 전력 저장 시스템의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
더욱이, 겨울철, 실외 열교환기(422)에 착상(서리)이 발생될 경우, 소화액(433)을 살포하여 이를 제거할 수 있다. 즉, 종래기술에서는 실외 열교환기(422)에 착상이 발생할 경우, 실외 열교환기(422)의 냉동 사이클을 역으로 돌려서 제상을 실시하였는 바, 이를 위해 컨테이너(410)의 난방을 중단시키는 것이 불가피하였다. 반면에, 본 발명은, 겨울철 컨테이너(410)의 난방을 중단시키지 않아도 냉각 유닛의 소화액(433)을 이용해 실외 열교환기(422)에 형성된 서리를 제거할 수 있어, 배터리 랙(300)이 과냉각 되는 위험을 피할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더, 실외 열교환기, 및 집수판을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더를 개략적으로 나타내는 일측면도이다. 그리고, 도 7은, 도 6의 실외 열교환기의 나선형 관을 절단한 단면 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
다시 도 3과 도 5 내지 도 7를 참조하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은 공급 헤더(442)를 구비할 수 있다. 상기 공급 헤더(442)는 상기 소화액(433)이 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐(442a)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공급 헤더(442)의 하부에는 한 쌍의 노즐(442a)이 소정 간격으로 상기 공급 헤더(442)의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기(422)는 상하 방향으로 연장된 나선형의 관(444)을 구비할 수 있다. 상기 나선형 관(422a)은 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 나선형 관(422a)의 외면에는 관을 따라 선형으로 연장된 리브(R1)가 형성될 수 있다. 상기 리브(R1)는 외측 방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 상기 나선형 관(422a)은 상기 공급 헤더(442)에서 공급된 소화액(433)이 상기 리브(R1) 사이의 공간을 따라 하부 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 소화액(433)이 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐(442a)을 가진 공급 헤더(442)를 구비하고, 상기 실외 열교환기(422)는 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에 관을 따라 선형으로 연장된 리브(R1)가 구비된 나선형 관(422a)을 구비함으로써, 상기 공급 헤더(442)로부터 상기 실외 열교환기(422)로 공급된 소화액(433)이 중력에 의해 곧장 유실되지 않고 상기 나선형 관(422a)을 따라 상부에서 하부로 이동될 수 있어, 상기 소화액(433)과 상기 나선형 관(422a) 간의 열교환율을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 상기 공조기 관리 유닛(440)에 의한 상기 실외 열교환기(422)의 열교환(냉각) 효율을 극대화할 수 있다. 더욱이, 겨울 철에는 상기 실외 열교환기(422)에 형성된 서리를 효과적으로 녹여 제거할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 실외 열교환기를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 실외 열교환기(422A)는, 도 5의 실외 열교환기(422)와 비교할 경우, 나선형 관 대신에 다수의 핀(422b1)이 형성된 튜브(422b)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 튜브(422b)는 일단이 냉각된 열교환 매체를 상기 컨테이너(410)로 공급하도록 구성된 송출관(424b)과 연결되고, 타단이 상기 컨테이너(410)에 승온된 열교환 매체를 상기 실외 열교환기(422A)로 이송하는 흡입관(424a)과 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 공급 헤더(442)의 노즐(442a)로부터 소화액이 상기 실외 열교환기(422A)의 다수의 핀(422b1)과 튜브(442b)에 살포됨으로써, 소화액과 열교환 매체 간의 열교환이 이루어져, 열교환기의 냉각 효율을 극대화 시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 공급관(P1), 공급 펌프(446), 능동형 밸브(447), 및 제어부(448)를 더 구비할 수 있다. 상기 공급관(P1)은 상기 소화 탱크(432)의 출구와 상기 공급 헤더(442)의 입구를 연결하도록 구성될 수 있다. 상기 공급 펌프(446)는 상기 소화액(433)을 상기 공급관(P1)을 통해 상기 공급 헤더(442)로 공급하도록 압력을 발생시킬 수 있다. 상기 능동형 밸브(447)는 상기 제어부(448)의 신호에 따라 상기 공급관(P1)의 개폐 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 제어부(448)는 상기 능동형 밸브(447)와 상기 공급 펌프(446)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 능동형 밸브(447)는, 예를 들면, 제어 밸브, 전동 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 공압 밸브 등일 수 있다.
또한, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 집수판(449), 회수관(P2), 회수 밸브(447b), 및 회수 펌프(445)를 더 구비할 수 있다. 상기 집수판(449)은 상기 실외 열교환기(422)에 살포된 소화액(433)을 집수하도록 구성될 수 있다. 상기 집수판(449)은 상기 실외 열교환기(422)의 하부를 커버할 수 있는 크기의 볼(bowl) 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 회수관(P2)은 상기 집수판(449)의 출구와 상기 소화 탱크(432)의 입구 사이를 연결하도록 구성된 관일 수 있다. 상기 회수관(P2)은 상기 집수판(449)에 집수된 소화액(433)이 상기 소화 탱크(432)까지 이동할 수 있는 이동 통로를 제공할 수 있다. 상기 회수 밸브(447b)는 상기 제어부(448)에 의해 상기 회수관(P2)이 개방되거나 폐쇄되도록 제어될 수 있다. 상기 회수 펌프(445)는 상기 집수판(449)에 집수된 소화액(433)을 상기 회수관(P2)을 통해 상기 소화 탱크(432)로 이송하도록 상기 회수관(P2)에 압력을 발생시킬 수 있다.
그리고, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 제1 온도 센서(S1), 제2 온도 센서(S2), 및 히터(443)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 온도 센서(S1)는 상기 실외 열교환기(422)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 온도 센서(S1)는 신호 케이블을 이용해 측정된 온도 정보를 상기 제어부(448)로 송신할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 제2 온도 센서(S2)는 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 제2 온도 센서(S2)는 신호 케이블을 이용해 측정된 온도 정보를 상기 제어부(448)로 송신할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 히터(443)는 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)을 가열하도록 구성될 수 있다. 상기 히터(443)는 상기 제어부(448)의 신호에 따라 온/오프 작동될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 제1 온도 센서(S1), 제2 온도 센서(S2), 및 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)을 가열하도록 구성된 히터(443)를 더 구비함으로써, 겨울철, 실외 열교환기(422)에 서리가 형성될 경우, 상기 히터(443)에 의해 가열된 소화액(433)을 상기 실외 열교환기(422)에 살포할 수 있다. 이에 따라, 상기 실외 열교환기(422)의 착상을 빠르게 제거할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 제어부(448)는, 상기 실외 열교환기(422)의 온도가 소정 온도 이상일 경우, 상기 능동형 밸브(447)를 개방하고 공급 펌프(446)를 구동 시키도록 구성될 수 있다. 즉, 여름철, 상기 실외 열교환기(422)의 냉각 능력 이상의 냉각 효율이 필요해질 경우, 상기 제어부(448)는 상기 제1 온도 센서(S1)로부터 상기 실외 열교환기(422)의 온도가 소정 온도(섭씨 40도) 이상이 될 경우, 상기 능동형 밸브(447)를 개방 시키고 상기 공급 펌프(446)를 구동 시켜 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 공급 헤더(442)로 공급 시킬 수 있다.
반대로, 상기 제어부(448)는 상기 실외 열교환기(422)의 온도가 소정 온도(섭씨 영하 10도) 이하일 경우, 상기 능동형 밸브(447)를 개방 시키고 상기 공급 펌프(446)를 구동시켜 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 공급 헤더(442)로 공급 시킬 수 있다. 이때, 소화액(433)은 히터(443)에 의해 대략 섭씨 50도 이상까지 승온될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(448)는, 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 히터(443)를 작동시켜 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)의 온도를 높이도록 구성될 수 있다. 즉, 겨울철이나, 냉대 기후 지역에 상기 전력 저장 시스템이 설치될 경우, 상기 제어부(448)는 상기 제2 온도 센서(S2)로부터 수신된 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 온도가 소정 온도(예: 섭씨 0도) 이하일 경우, 상기 히터(443)를 작동시켜 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)의 온도를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 제어부(448)가 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 상기 히터(443)를 작동시켜 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)의 온도를 높이도록 구성됨으로써, 겨울철 실외 열교환기(422)의 착상을 효과적으로 제거할 수 있다. 더욱이, 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)이 얼지 않도록 유지시킬 수 있어, 화재 발생시 소화액(433) 공급이 되지 않는 문제를 해결할 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(432)에는 상기 소화액(433)과 섞여 있는 부동액(보이지 않음)을 더 구비할 수 있다. 상기 부동액은 상기 소화액(433)이 기온이 낮을 때 얼지 않고 액체 상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 부동액은 에틸렌글리콜, 또는 프로필렌글리콜을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 회수관(P2)에 위치한 여과 필터(441)를 구비할 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 상기 회수관(P2)에 연결될 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 상기 집수된 소화액(433)의 오염 물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 10㎛ 이상 크기의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 상기 회수관(P2)을 통과하는 소화액(433)의 오염 물질을 여과하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 회수관(P2)에 위치하고 상기 집수된 소화액(433)의 오염 물질을 제거하도록 구성된 여과 필터(441)가 더 구비됨으로써, 상기 소화액(433)이 상기 실외 열교환기(422)에 살포되는 과정에서 유입된 오염 물질을 제거함으로써, 오염 물질에 의해 상기 회수관(P2) 또는 상기 공급관(P1)이 폐색되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전력 저장 시스템(400)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 다시 도 3을 참조하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 보조 탱크(432b)를 더 구비할 수 있다. 상기 보조 탱크(432b)는 여분의 소화액(433)이 내장될 수 있다. 상기 보조 탱크(432b)는 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)의 양이 소정 이하가 될 경우, 소화액(433)을 보충하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(432)에는 소화액(433)의 수위를 측정하는 측정 센서(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 상기 제어부(448)는 상기 측정 센서를 통해 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 수위 정보를 수신할 수 있다. 상기 제어부(448)는 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 수위가 소정 이하가 될 경우, 상기 보조 탱크(432b)로부터 상기 소화 탱크(432)로 여분의 소화액(433)을 공급하도록 보조 밸브(432b1)를 개방 시킬 수 있다. 상기 보조 탱크(432b)와 상기 소화 탱크(432)는 보조 배관(432b2)으로 연결될 수 있다. 상기 보조 배관(432b2)은 상기 보조 탱크(432b)의 여분의 소화액(433)을 상기 소화 탱크(432)로 이송할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 상기 배터리 랙(300)은, 랙 케이스(310)의 내부 또는 외부에 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS) 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스(310)는 또한, 상기 복수의 배터리 모듈(200)을 상하 방향으로 적층된 형태로 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 랙 케이스(310) 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(310)는 적어도 일측이 개방 가능한 형태로 구성되어, 개방된 측면을 통해 배터리 모듈(200)이 내부 공간으로 인입될 수 있다. 다만, 상기 랙 케이스(310)는, 이러한 개방된 측면이 폐쇄 가능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 다시 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(400)은 상기 배터리 랙(300)을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 상기 둘 이상의 배터리 랙(300)은 일방향으로 배열되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전력 저장 시스템(400)은 3개의 배터리 랙(300)이 일방향으로 배열되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 저장 시스템(400)은 3개의 배터리 랙(300)의 충방전을 제어할 수 있는 별도의 중앙 제어부(도시하지 않음)를 구비할 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.
400: 전력 저장 장치
410: 컨테이너
420: 공조기 422: 실외 열교환기
424: 순환 유로
430: 소화 유닛 432: 소화 탱크
433: 소화액
440: 공조기 관리 유닛 442: 공급 헤더
442a: 노즐 422a, 422b: 나선형 관, 튜브
R1: 리브 P1: 공급관
446: 공급 펌프 447: 능동형 밸브
448: 제어부 449: 집수판
P2: 회수관 445: 회수 펌프
S1, S2: 제1 온도 센서, 제2 온도 센서
443: 히터 441: 여과 필터
432b: 보조 탱크
300: 배터리 랙 310: 랙 케이스
200: 배터리 모듈 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지

Claims (10)

  1. 적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하는 적어도 하나 이상의 배터리 랙;
    상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙을 수용하는 컨테이너;
    상기 컨테이너 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기, 및 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너와 상기 실외 열교환기 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로를 구비한 공조기;
    내부에 소화액을 내장한 소화 탱크를 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되거나 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액을 상기 배터리 모듈에 공급하도록 구성된 소화 유닛; 및
    상기 소화 탱크의 소화액을 상기 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 소화액이 상기 실외 열교환기의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐을 가진 공급 헤더를 구비하고,
    상기 실외 열교환기는 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에서 외측 방향으로 돌출되고 관을 따라 선형으로 연장된 리브가 구비된 나선형 관, 또는 다수의 핀이 형성된 튜브를 구비한 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 소화 탱크의 출구와 상기 공급 헤더의 입구를 연결하도록 구성된 공급관;
    상기 소화액을 상기 공급관을 통해 상기 공급 헤더로 공급하도록 공급 펌프;
    상기 공급관의 개폐 조절이 가능한 능동형 밸브; 및
    상기 능동형 밸브와 상기 공급 펌프의 작동을 제어하도록 구성된 제어부
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 실외 열교환기에 살포된 소화액을 집수하도록 구성된 집수판;
    상기 집수판의 출구와 상기 소화 탱크의 입구 사이를 연결하도록 구성된 회수관; 및
    상기 집수판에 집수된 소화액을 상기 회수관을 통해 상기 소화 탱크로 이송하도록 구성된 회수 펌프
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 실외 열교환기의 온도를 측정하도록 구성된 제1 온도 센서;
    상기 소화 탱크의 소화액의 온도를 측정하도록 구성된 제2 온도 센서; 및
    상기 소화 탱크의 내장된 소화액을 가열하도록 구성된 히터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실외 열교환기의 온도가 소정 온도 이상이거나, 또는 소정 온도 이하일 경우, 상기 능동형 밸브를 개방하고 공급 펌프를 구동 시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소화 탱크의 내장된 소화액의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 상기 히터를 작동시켜 상기 소화 탱크 내부의 소화액의 온도를 높이도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소화 탱크에는 상기 소화액과 섞여 있는 부동액을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 회수관에 위치하고 상기 집수된 소화액의 오염 물질을 제거하도록 구성된 여과 필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    소화액이 내장되고 상기 소화 탱크의 소화액의 양이 소정 이하가 될 경우, 소화액을 보충하도록 구성된 보조 탱크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
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