KR20210138062A - 배터리용 하우징 및 소화 유체를 하우징으로 도입하는 방법 - Google Patents

배터리용 하우징 및 소화 유체를 하우징으로 도입하는 방법 Download PDF

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마튜 르그랑
마사토 오리구치
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Abstract

배터리용 하우징(1)은 엔벨로프(2) 및 파열 캡(7)이 제공된 적어도 하나의 파열 장치(5)를 포함하고, 파열 장치는 엔벨로프에 형성된 개구(3)의 위치에 장착되고, 파열 캡(7)은 하우징의 외측에 위치하는 외부 표면(8)에 과도 압력이 가해질 때 파괴되도록 구성된다.

Description

배터리용 하우징 및 소화 유체를 하우징으로 도입하는 방법
본 발명은 배터리용 하우징에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 하우징을 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명은 그러한 하우징을 포함하는 모터 차량에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 하우징을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 마지막으로 그러한 하우징 내로 소화 유체를 도입하는 방법에 관한 것이다.
일부 모터 차량, 특히 전기 차량 또는 하이브리드 구동 차량은, 전기 모터, 특히 구동 모터에 전기 에너지를 공급하기 위한 전력 공급 배터리를 포함한다.
전기 차량 또는 하이브리드 구동 차량의 전력 공급 배터리는 예를 들어 리튬 이온(Li-ion) 유형이다. 이러한 배터리는 전해질을 포함하는 전기화학 셀(electrochemical cells )을 포함한다. 그러한 배터리는 일반적으로 전기화학 셀의 여러개의 배터리 모듈 또는 세트들을 포함한다. 배터리는 하우징에 의해 둘러싸여 있다.
전기 차량 또는 하이브리드 구동 차량의 그러한 전력 공급 배터리는 특히 차량 화재의 경우, 예를 들어 도로 사고 또는 기물 파손 행위 이후에, 또는 매우 가능성이 매우 낮은 배터리의 내부 고장 이후에 점화될 수 있다. 배터리 근처에서의 매우 큰 열 방출은 전기화학 셀 내부에서 열 폭주 현상(thermal runaway phenomenon )을 유발할 수 있다. 그런 다음 배터리 내부에서 차례로 점화될 수 있다. 이러한 화학적 원인의 화재는 특히 배터리의 하우징에 제한되어 있다면, 진압하기가 매우 어렵다. 결과적으로 배터리가 폭발할 위험이 있다. 또한, 전기화학적 셀은 독성 및 가연성 액체 및/또는 가스를 방출할 수 있다.
그러한 배터리의 화재를 진압하기 위해, 하나의 해법은 배터리 하우징 내부에 소화 유체를, 특히 물을 주입하여 배터리를 "소화(quenching)"하는 것으로 이루어진다.
프랑스 출원 FR2987701에는 소방관이 전기 또는 하이브리드 자동차의 견인 배터리를 채울 수 있는 장치가 개시되어 있는데, 이것은 해치 차단 수단이 제거되거나 용해되자마자 배터리에 소화 유체를 주입할 수 있게 한다.
그러나 이 해법에는 단점이 있다. 특히, 해치 차단 수단(hatch blocking means)의 개방은 개방 순간을 정밀하게 제어할 수 없으면서 열의 영향하에 종종 이루어진다. 그러나, 배터리 안에 더 이상 포함되지 않는 연기 및 화염이 차량 내부로 진입하는 결과를 가져오는 조기 개방을 회피하기 위하여, 개방의 순간을 정확하게 제어할 수 있다는 사실은 특정 상황들에서 유용할 수 있다.
본 발명의 목적은 하우징 안으로 소화 유체를 도입하는 배터리용 하우징 및 방법을 제공하는 것으로서, 이것은 상기 단점을 치유하고 종래 기술에서 알려진 배터리 화재 진압 장치 및 방법을 개선한다. 특히, 본 발명은, 연기 및 화염이 가능한한 오래 동안 차량 내부로 진입하는 것을 방지하고 배터리 화재로부터의 고온을 견딤으로써, 차량 승객의 안전을 보호할 수 있는 모터 차량의 배터리용 하우징 및 상기 하우징 안으로의 소화 유체 도입 방법을 만들 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 배터리용 하우징은 엔클로져 및, 파열 캡이 제공된 적어도 하나의 파열 장치를 포함하고, 파열 장치는 엔클로져에 형성된 개구의 위치에 장착되고, 파열 캡은 하우징의 외부에 위치된 외부 표면상에 과도 압력이 가해질 때 파괴되도록 구성된다.
파열 캡은 하우징 내부에서 오목한 형태일 수 있고 하우징 외부에서 볼록한 형태일 수 있다.
예를 들어 파열 캡은 디스크 형태를 취한다.
파열 캡은 예를 들어 스틸로 만들어지고, 예를 들어 316 타입 스테인리스 스틸(316 type stainless steel)로 제조된다.
파열 장치는 내부 지지체 및 외부 지지체를 더 포함할 수 있고, 파열 캡은 내부 지지체와 외부 지지체 사이에 삽입되고, 내부 지지체는 파열 캡의 내부 표면의 주위 부분에 대해 위치되고 외부 지지체는 상기 파열 캡의 외부 표면 주위 부분에 대해 위치하며, 상기 파열 캡의 중심 부분을 노출시키도록 내부 지지체 및 외부 지지체에는 구멍이 형성된다.
내부 지지체는 예를 들어 스틸로 만들어지고, 예를 들어 316 타입 스테인리스 스틸(316 type stainless steel)로 제조된다.
외부 지지체는 예를 들어 스틸로 만들어지고, 예를 들어 316 타입 스테인리스 스틸(316 type stainless steel)로 제조된다.
하우징은 파열 장치를 하우징의 엔클로져에 고정하는 고정 수단을 더 포함할 수 있다.
고정 수단은 드로잉-타입 방법(drawing type method)에 의해 얻어진 고정 부재를 포함할 수 있다.
상기 고정 부재는 예를 들어 스틸로 만들어지고, 예를 들어 DX56 유형 스틸로 만들어진다.
하우징은 상기 고정 부재와 하우징의 엔클로져 사이에 위치되도록 의도된, 특히 O-링 시일 유형의 밀봉을 더 포함할 수 있다.
고정 수단은 하우징의 엔클로져에 고정 부재의 고정을 위하여:
예를 들어 RIVKLE 유형의 밀폐형 고정 시스템(seal-tight fixing system)인, 스터드 및 너트를 포함하는 적어도 하나의 고정 시스템; 또는,
적어도 하나의 나사;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 하우징을 포함하는, 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 모터 자동차에 전력을 공급하는, 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이전에 정의된 전력 공급 배터리 팩 또는 이전에 정의된 하우징을 포함하는 모터 차량, 특히 전기 차량 또는 하이브리드 구동 모터 차량에 관한 것이다.
본 발명은 특히 레이저에 의해 내부 지지체 및 외부 지지체를 파열 장치의 파열 캡에 용접하는 단계를 포함하는, 앞서 정의된 바와 같은 하우징을 제조하는 방법에 관한 것이다.
방법은 다음을 포함할 수 있다:
특히 레이저에 의해 고정 부재를 파열 장치에 용접하는 단계; 및/또는,
적어도 고정 부재 및 선택적으로는 파열 장치의 전기영동(cataphoresis)의 단계.
마지막으로 본 발명은, 파열 캡의 파열을 일으키도록 파열 장치에 과도 압력을 가하는 단계를 포함하는, 앞서 정의된 하우징 내로 소화 유체를 도입하는 방법에 관한 것이다.
과도 압력은 소방 노즐로부터 분출되어 파열 장치를 향하는 물에 의해 가해진 힘에 의해 얻어질 수 있다.
첨부된 도면은 일 예로서 본 발명에 따른 하우징의 실시예를 나타낸다.
도 1 은 배터리용 하우징의 일 실시예를 부분적으로 나타내는 사시 단면도이다.
도 2는 배터리용 하우징의 일 실시예를 부분적으로 나타내는 평면도이다.
본 발명은 과도 압력이 하우징 외부에 위치한 표면에 가해질 때 파괴되도록 구성된 파열 캡을 배터리의 하우징에 제공하는 것을 제안한다. 본 발명은 배터리 화재의 경우, 소방 노즐로부터 분출되고 파열 캡을 지향하는 물에 의해 가해진 힘을 사용하여 파열 캡을 파괴하고 하우징 내부에 소화 유체를 도입하는 것을 가능하게 한다.
배터리용 하우징(1)의 실시예는 도 1 및 도 2를 참조하여 이하에서 설명된다.
하우징(1)은 배터리를 위한 엔클로져, 특히 보호 엔클로져를 둘러싸고 및/또는 엔클로져(enclosure)로서의 역할을 하도록 의도된다. 그러한 배터리는 예를 들어 전기 또는 하이브리드 구동 차량(hybrid powered vehicle)의 전력 공급 배터리이다. 그러한 배터리는 예를 들어 리튬 이온(Li-ion) 유형이다.
"배터리"는 배터리 또는 배터리 모듈의 세트를 의미하는 것으로 이해된다.
"배터리 팩"은 하우징 및 상기 하우징 내부에 위치한 적어도 하나의 배터리를 포함하는 세트를 의미하는 것으로 이해된다.
"내부" 또는 "내부" 표면 또는 벽은, 하우징(1)의 내부에 위치하거나 내부를 향하는 표면 또는 벽을 의미하는 것으로 이해된다. "외부" 또는 "외측" 표면 또는 벽은 하우징(1)의 외부에 위치한 표면 또는 벽을 의미하는 것으로 이해된다.
하우징(1)의 "정상적인 사용" 또는 "정상적인 이용"은 국부적 또는 광범위한 화재가 없는 경우에, 특히 배터리가 정상적으로 작동할 때 하우징(1)의 사용 또는 이용을 의미하는 것으로 이해된다.
하우징(1)은 엔클로져(2) 또는 케이싱을 포함한다. 엔클로져(2)는 예를 들어 배터리의 상부 케이싱이다.
하우징(1)은 엔클로져(2)에 형성된 개구(3)의 위치에 장착되도록 의도된 파열 장치(5)를 포함한다.
하우징(1)의 정상적인 사용에서, 파열 장치(5)는 엔클로져(2)의 개구(3)를 차단하거나 또는 밀폐 밀봉하도록 의도된다. 화재가 발생하는 경우, 파열 장치(5)는 소방 노즐로부터 분출되는 소화 유체, 특히 물에 의해 가해지는 힘의 효과로써 통제된 방식으로 잘 선택된 순간에 파괴되도록 의도되며, 이것은 개구(3)를 개방하고 하우징(1) 내부에 소화 유체를 도입할 수 있게 한다.
바람직하게는, 개구(3)는 원형의 형태일 수 있다. 다른 형태, 예를 들어 직사각형 또는 사각형이 개구(3)를 위해 제공될 수도 있다.
개구(3)의 직경은 소방 노즐로부터의 워터 제트(water jet)의 직경과 실질적으로 맞도록 선택될 수 있을 것이다.
유리하게는, 엔클로져(2)는 개구(3)의 위치에서 굴뚝 형태(chimney form)의 부분(4)을 가진다. 상기 부분(4)은 바람직하게는 그것이 연장되는 엔클로져(2) 부분의 표면에 실질적으로 직각이다.
유리하게는, 파열 장치(5) 및 대응하는 개구(3)는 차량 외부로부터 직접 접근 가능한 엔클로져(2)의 위치에 위치된다. 결과적으로 소방관은 화재 발생시 차량에 너무 가까이 가지 않고도 하우징(1)에 소화 유체를 채울 수 있다.
파열 장치(5)는 파열 캡(7)을 포함한다.
파열 캡(7)은 하우징(1)의 내부를 향하거나 하우징(1)의 내부에 위치한 내부 표면(6)을 포함한다. 파열 캡(7)은 내부 표면(6)에 대향하는 외부 표면(8)을 포함한다. 파열 캡(7)의 외부 표면(8)은 하우징(1)의 외부에 위치한다.
하우징(1)의 정상적인 사용에서, 파열 캡(7)은 개구(3)를 막도록 의도된다. 파열 캡(7)은 또한 화재가 발생하는 경우에, 하우징 외부에 위치하는 외부 표면(8)에 가해진 과도 압력의 효과하에, 통제된 방식으로 잘 선택된 순간에 파괴되도록 의도된 파열 장치(5)의 부분에 해당한다.
파열 캡(7)은 하우징 외부에 위치한 외부 표면(8)에 과도 압력이 가해질 때 파괴되도록 구성된다.
파열 캡(7)은 예를 들어 디스크의 형태를 취한다.
"디스크"는 평탄 디스크(flat disk) 또는 돔형 디스크(domed disk)를 의미하는 것으로 이해된다.
유리하게는, 파열 캡(7)은 돔(dome)의 형태를 취한다.
유리하게는, 파열 캡(7)은 하우징(1)의 내부에서 오목한 형태이고 하우징(1)의 외부에서 오목한 형태이다. 파열 캡(7)은 외부 표면(8)에 과도 압력이 가해질 때 파괴되도록 장착된다.
바람직하게는, 배터리 화재로 초래되는 고온에 저항성이 있는 재료가 파열 캡(7)으로 선택된다.
유리하게는, 하우징(1)의 내부 요소에 의해 방출되거나 겪게되는 전자기 간섭(electromagnetic interferences)과 관련하여 절연 특성을 가진 재료가 파열 캡(7)으로 선택될 것이다. 결과적으로, 상기 파열 캡(7)은 개구(3)에 대한 차단 수단으로서의 역할 및 그에 따른 하우징(1) 내부의 봉쇄 역할에 더하여, 하우징(1)의 정상적인 사용에서 전자기 차폐부(electromagnetic shielding)로서의 역할도 한다.
파열 캡(7)은 예를 들어 스테인리스 스틸, 예를 들어 316 타입 스테인리스 스틸(316 type stainless steel)로 제조된다.
파열 캡(7)의 직경은 예를 들어 25mm 내지 200mm 사이이다. 파열 캡(7)의 두께는 예를 들어 1 마이크로미터 내지 10 mm 사이이다.
파열 캡(7)의 직경은 내부 표면(6) 및 외부 표면(8)의 치수를 의미하는 것으로 이해된다. 파열 캡(7)의 두께는 내부 표면(6) 및 외부 표면(8)에 대해 실질적으로 직각인 방향으로 파열 캡(7)의 치수를 의미하는 것으로 이해된다.
파열 캡(7)의 재료 또는 재료들 및 치수는, 소방관의 소방 노즐로부터의 물 제트(water jet)에 의해 파열 캡(7)의 외부 표면(8)에 힘이 가해지는 경우에 파열 노즐(7)이 파괴될 수 있도록 특히 선택되며, 이것은 예를 들어 소방차에서 6 bar 정도의 압력에 해당한다.
예시적인 실시예에 따르면, 파열 캡(7)은 스테인리스 스틸로 제조될 수 있고, 60mm 정도의 직경 및 대략 5 마이크로미터 정도의 두께를 가질 수 있고, 700 mbar 정도의 압력하에서 개방 또는 파괴되도록 계측(gauge)될 수 있으며, 즉, 하우징 외부의 압력과 하우징 내부의 압력 간의 차이가 700 mbar 정도의 쓰레숄드를 초과하는 경우에 파괴되도록 되어 있다.
유리하게는, 파열 캡(7)은 중간 홈으로 호칭되는 적어도 하나의 홈(20), 및/또는 주위 홈으로 호칭되는 적어도 하나의 홈(22)을 포함한다. 홈(20, 22)은 파열 캡(7)의 취약화 라인(lines of embrittlement)에 해당한다. 파열 캡(7)은 특히 홈(20, 22)또는 홈들을 따라 파단되거나 파괴되도록 의도된다.
홈(22)은 예를 들어 파열 캡(7)의 주변 또는 주위를 따라 연장되는 홈이다. 홈(20)은, 예를 들어 실질적으로 파열 캡(7)의 중간 부분을 따라, 파열 캡(7)의 주위에 있거나 또는 주위에 인접한 2 개의 직경 방향으로 대향하는 지점들 사이에서 연장된다.
유리하게는, 중간 홈(20)은 주위 홈(22)의 2개의 직경상으로 대향하는 지점 사이에서 연장된다.
파열 장치(5)는 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)를 더 포함할 수 있으며, 파열 캡(7)은 내부 지지체(9)와 외부 지지체(11) 사이에 삽입된다.
내부 지지체(9)는 파열 캡(7)의 내부 표면(6)의 주위 또는 가장자리 또는 주위 부분에 대하여 위치된다. 외부 지지체(11)는 파열 캡(7)의 외부 표면(8)의 주위 또는 가장자리 또는 주위 부분에 대하여 위치된다.
파열 장치(5)의 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)에는 파열 덮개(7)의 중심 부분을 노출시키도록 바람직스럽게는 구멍이 형성되고 파열 캡(7)이 파단되면 하우징(1) 내부에 소화 유체의 도입을 허용한다.
내부 지지체(9)는 예를 들어 고리 형태이다.
외부 지지체(11)는 바람직하게는 화재의 경우 압력 하에서 파열 캡(7)의 중심 부분을 소화 유체에 직접 노출시킬 수 있게 하는 중심 개구를 가진다.
파열 장치(5)의 외부 지지부(11)는 예를 들어 굴뚝(chimney)의 형태를 취한다.
파열 캡(7)의 노출된 부분은 소화 유체에 의해 외부 표면(8)에 가해지는 과도 압력이 쓰레숄드 값 또는 미리 결정된 최소값을 가질 때 파괴되도록 의도된다. 과도 압력의 쓰레숄드 값 또는 미리 결정된 최소값은, 적용예, 사용 가능한 개방 수단 및, 장치가 견뎌야 하는 내부 배압에 따라 선택될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 과도 압력의 쓰레숄드 값 또는 미리 결정된 최소값은 700mbar 정도일 수 있다.
유리하게는, 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)는 파열 캡(7)의 양쪽에 기밀하게 또는 단단히 고정된다. 결과적으로, 파열 캡(7), 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)를 포함하는 파열 장치(5)는 하우징(1) 내부에 특히 유체를 봉쇄하는 기능을 가진다.
내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)는 예를 들어 동일한 재료로 만들어지며, 예를 들어 파열 캡(7)과 동일한 재료로 제조된다.
바람직하게는, 배터리 화재로 초래되는 고온에 저항성이 있고 전자기 차폐 특성을 나타내는 하나 이상의 재료가 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)를 위해 선택될 것이다.
내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)는, 예를 들어 스테인리스 스틸, 예를 들어 316 타입 스테인리스 스틸(316 type stainless steel)로 이루어진다.
하우징(1)은 파열 장치(5)를 엔클로져(2)에 고정하는 수단을 더 포함할 수 있다.
고정 수단은 예를 들어 고정 부재(13)를 포함한다. 고정 부재(13)는 예를 들어 드로잉 방식(drawing-type method)에 의해 얻어진다.
고정 부재(13)는 특히 하우징(1)의 엔클로져(2)와 파열 장치(5) 사이의 밀봉을 보장하도록 의도된다.
유리하게는, 고정 부재(13)의 형태는 엔클로져(2)의 굴뚝(4)의 외벽을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 고정 부재(13)는 굴뚝(4)의 외부 표면에 대하여 위치된다.
고정 부재(13)는 예를 들어 고리 형태이다.
유리하게는, 고정 부재(13)의 형태는 고정 부재(13)와 엔클로져(2) 사이에 밀봉(15)을 위치시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 밀봉(15)은 고정 부재(13) 및 엔클로져(2)의 굴뚝(4)에 대해 위치된다.
밀봉(15)은 예를 들어 O-링 밀봉이다.
시일(15)은 예를 들어 일반적으로 약어 EPDM으로 지칭되는 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체 또는 일반적으로 약어 NBR로 지칭되는 니트릴 부타디엔 고무로 제조된다.
파열 장치(5) 및 고정 부재(13)는, 특히, 하우징(1)의 정상적인 사용 또는 이용에서 하우징(1)의 엔클로져(2)의 개구(3)를 밀폐되게 폐쇄시킬 수 있다.
바람직하게는, 배터리 화재로 초래되는 고온에 저항성이 있는 재료가 고정 부재(13)용으로 선택된다.
고정 부재(13)는, 예를 들면 스틸, 예를 들면 DX56 형 스틸(DX56 type steel)로 제작된다.
고정 부재(13)는 적어도 하나의 용접된 스터드와 너트를 포함하는 시스템을 통해, 예를 들어 RIVKLE 유형의 밀봉 시스템을 통해, 또는 가능성에 따라 하나 이상의 나사(17)를 통해, 하우징(1)의 엔클로져(2)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 스터드는 고정 부재(13)에 용접되거나 하우징(1)에 직접 통합된다.
위에서 설명된 유형의 하우징의 하나의 장점은, 파열 장치(5)가 하우징(1)의 정상적인 사용에서 효율적이고 구현하기 쉬운 전자기 차폐부를 형성한다는 사실과 관련된다. 파열 장치(5)는, 정상적인 사용에서 하우징(1)의 내부 요소들에 의해 방출되거나 지속되는 전자기 간섭에 대한 절연체 역할을 하면서, 화재 발생시에 하우징(1) 내부로 접근할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 전술한 유형의 하우징(1)을 포함하는 배터리 팩(30)에 관한 것이다. 예를 들어, 배터리 팩(30)은 특히 전기 또는 하이브리드 자동차에 전력을 공급하는 적어도 하나의 배터리를 더 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 유형의 하우징(1) 또는 전술한 유형의 배터리 팩(30)을 포함하는 자동차(40), 특히 전기 또는 하이브리드 동력 자동차에 관한 것이다.
위에 설명된 유형의 하우징의 또 다른 장점은 배터리 화재가 발생한 경우 연기 및 화재의 고온을 견디어 연기 및 화염이 자동차 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다는 사실에 있다. 그 결과 승객 안전이 향상된다.
예를 들어 위에서 설명된 유형의 하우징은 배터리의 열 폭주가 검출된 후 적어도 5 분 동안 차량 내부로 연기 및 화염이 진입하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해 연기와 화염이 차량 내부로 진입되기 전에 승객은 차량에서 내리거나 빠져나갈 수 있다.
전술한 유형의 하우징의 또 다른 장점은, 종래 기술에서 알려진 배터리 화재 소화 장치와 비교하여, 정상적인 사용에서 전자기 차폐의 효율을 향상시키면서, 화재 발생 시에 소방관에게 유용한 소화 유체를 배터리 하우징에 도입하기 위한 효과적인 장치를 제공할 수 있다는 사실에 있다.
전술한 유형의 배터리용 하우징(1)을 제조 또는 장착하기 위한 방법의 실행 모드가 이하에서 설명된다.
특히 드릴링(drilling)에 의하여, 하우징(1)의 엔클로져(2)에 개구(3)가 형성된다.
내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)는 예를 들어 용접에 의해, 특히 레이저 유형 방법에 의해, 파열 장치(5)의 파열 캡(7)의 양측에 고정된다.
특히 레이저에 의해 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)를 파열 장치(5)의 파열 캡(7)에 용접하는 단계와 관련된 한 가지 장점은, 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)가 파열 캡(7)에 단단하게 고정된다는 것이다.
고정 부재(13)는 파열 캡(7)과 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)의 조립체를 포함하는 파열 장치(5) 상에, 예를 들어 용접에 의해, 특히 레이저 유형 방법에 의해 고정된다.
예를 들어 전기영동, 특히 전기이동(cataphoresis) 또는 양이온 전착(cationic electrodeposition)에 의한 페인트의 침착(deposition)은 적어도 고정 부재(13) 상에서, 그리고 선택적으로 파열 장치(5) 상에서 수행될 수 있다.
고정 부재(13)가 DX56 유형 스틸로 제조되는 경우에 전기이동(cataphoresis)단계가 특히 유리하다.
예를 들어 전기영동, 특히 전기 이동 또는 양이온 전착에 의한 페인트의 침착은, 예를 들어 고정 부재(13) 상의 침착과 동시에 파열 장치(5)의 적어도 일부에서 수행될 수 있다.
전술한 유형의 배터리용 하우징을 제조하는 방법의 한 가지 장점은 구현이 간단하고 비용이 저렴하다는 사실과 관련이 있다.
전술한 유형의 배터리용 하우징으로 소화 유체를 도입하기 위한 방법의 실행 모드가 이하에서 설명된다. 이러한 방법은 예를 들어 소방관이 배터리 화재를 진압하는데 사용할 수 있다.
본 발명은 배터리 화재의 경우, 소방 노즐로부터의 제트에 의해 가해지는 힘을 사용하여 파열 장치(5)의 파열 캡(7)이 파열될 수 있고, 따라서 하우징(1)의 엔클로져(2)의 개구(3)를 빌 수 있게 하는 방법을 제안한다. 따라서 결과적으로, 소방관이 하우징(1)에 소화 유체, 특히 물을 채울 수 있고 화재를 진압하기 위해 배터리를 "소화(quench)"할 수 있도록 하우징(1) 내부에 대한 직접 접근이 이루어(clear)진다.
이 방법은 파열 캡(7)이 파열되도록 파열 장치(5)에 과도 압력을 가하는 단계를 포함한다.
과도 압력은 예를 들어 소방 노즐로부터 분출되어 파열 장치(5)를 향하는 물에 의해 가해진 힘에 의해 얻어진다.
파열 캡(7)의 노출된 부분은 소화 유체의 압력이 쓰레숄드 값 또는 미리 결정된 최소값을 나타낼 때 파괴된다. 과도 압력의 쓰레숄드 값 또는 미리 결정된 최소값은, 적용예, 사용 가능한 개방 수단 및, 장치가 견뎌야 하는 내부 배압(internal back pressure)에 따라 선택될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 과도 압력의 쓰레숄드 값 또는 미리 결정된 최소값은 700 mbar 정도일 수 있다.
파괴된 파열 캡(7)은 개구(3)의 적어도 일부가 빌 수 있게 하여, 소화 유체는 하우징(1) 안에 도입될 수 있다.
하우징(1)의 엔클로져(2)의 개구(3)를 막는 차단 수단을 형성했던 파열 캡(7)이 파괴되자마자, 소화 유체는 하우징(1) 내로 도입될 수 있다.
파열 캡(7)의 볼록한 형태의 외부 표면(8)에 소화 유체에 의해 압력이 가해진다. 결과적으로, 영국 출원 EP1710479 에 설명된 바와 같이, 파열 캡(7)은 그 반전(inversion)의 영향하에 파괴되거나 찢어지거나 파단된다. 볼록한 형태의 파열 캡(7)은 압력의 영향하에 반전되고, 절단 요소와의 접촉에 의해 미리 약화된 선을 따라서 찢어진다. 특히, 미리 정의된 압력을 견디기 위해 파열 캡의 두께를 간단히 측정하는 것과 같은 다른 변형이 존재하며, 상기 변형을 사용할 수 있다.
전술한 유형의 배터리용 하우징에 소화 유체를 도입하는 방법의 한 가지 장점은, 소방관이 차량 또는 하우징으로부터 일정 거리를 유지하면서 배터리 화재를 진압할 수 있다는 사실이다. 결과적으로 소방관의 개입은 덜 위험한다.
위에서 설명한 유형의 소화 유체를 도입하는 방법의 또 다른 장점은 예를 들어 소방 트럭에서 6 bar 정도의 압력에 해당하는 가장 일반적으로 사용되는 상태의 소방 노즐로부터의 워터 제트에 의해 가해지는 힘을 사용할 수 있다는 사실이다. 그러한 압력을 나타내는 소방 노즐에서 나오는 워터 제트는 전 세계 모든 소방관이 일반적으로 사용한다. 결과적으로, 그러한 방법은 소방관 장비에 대한 그 어떤 특별한 제공도 필요로 하지 않는다.
전술한 유형의 소화 유체를 도입하는 방법의 또 다른 장점은 하우징(1)의 엔클로져(2)의 개구(3)를 비우는 것(freeing)이 제어된 방식으로 이루어진다는 점이다. 그와 같이 개구를 비우는 순간의 제어는 그 어떤 승객이라도 차량에서 빠져나올 수 있기 전에 배터리에 포함된 연기 및/또는 화염이 차량 내부로 들어가는 것을 회피할 수 있다.
파열 장치(5)를 포함하는 하우징(1)은 도 1 및 도 2 와 관련하여 설명되었다. 명백히, 다수의 파열 장치(5) 및 다수의 관련 개구(3)가 하나의 동일한 하우징(1)을 위해 제공될 수 있을 것이다. 그것은 소방관을 위해, 예를 들어 도로 사고의 경우에 적어도 하나의 파열 장치(5)에 대한 빠르고 간단한 접근을 최적화시킬 수 있다.
변형으로서, 전술한 유형의 배터리용 하우징(1)은 "소방관 접근" 장치라고 하는 다른 장치를 또한 포함할 수 있으며, 이는 소방관에 의한 소화 유체의 도입을 위해 하우징(1)의 내부에 대한 접근을 허용하고, 예를 들어 "소방관 접근" 장치는 여기에 제시된 파열 캡의 개념과, 특히 차량 섀시와의 인터페이스 옆에 위치한, 열융해성 영역(thermo-fusible zone)을 포함하는 장치를 모두 지정한다.
특히 자동차의 전력 공급 배터리, 특히 리튬 이온(Li-ion) 유형의 배터리를 둘러싸도록 의도된 하우징(1)은 도 1 및 도 2 와 관련하여 설명되었다. 이러한 하우징(1)은 특히 자동차, 고정 에너지 저장체(fixed energy storage) 및 항공 분야에서 가연성 전해질을 가진 배터리를 포함하는 모든 응용 분야에 사용될 수 있다.
소화 유체로서 물을 사용하는 경우에 배터리용 하우징(1)에 소화 유체를 도입하는 방법이 위에서 설명되었다. 명백히, 물이 아닌 소화 유체가 사용될 수 있다.
1. 하우징 2. 엔크로져
3. 개구 5. 파열 장치
6. 내측 표면 7. 파열 캡

Claims (16)

  1. 엔클로져(2) 및, 파열 캡(7)이 제공된 적어도 하나의 파열 장치(5)를 포함하는, 배터리용 하우징(1)으로서, 파열 장치는 엔클로져에 형성된 개구(3)의 위치에 장착되고, 파열 캡(7)은 하우징의 외부에 위치된 외부 표면(8)상에 과도 압력이 가해질 때 파괴되도록 구성되는, 배터리용 하우징.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파열 캡(7)은 하우징의 내부에서 오목한 형태이고 하우징의 외부에서 볼록한 형태인, 배터리용 하우징.
  3. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    파열 캡(7)은 디스크 형태를 취하고; 그리고/또는
    파열 캡(7)은 스틸로 만들어지고, 예를 들어 316 유형 스테인리스 스틸(316 type stainless steel)로 만들어지는, 배터리용 하우징.
  4. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 파열 장치(5)는 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)를 더 포함하고, 파열 캡(7)은 내부 지지체(9)와 외부 지지체(11) 사이에 삽입되고, 내부 지지체는 파열 캡의 내부 표면(6)의 주위 부분에 대하여 위치되고, 외부 지지체는 파열 캡의 외부 표면(8)의 주위 부분에 대하여 위치되고, 내부 지지체 및 외부 지지체에는 파열 캡의 중심 부분을 노출시키도록 구멍이 형성되는, 배터리용 하우징.
  5. 전기한 항에 있어서, 내부 지지체(9)는 스틸로 만들어지고, 예를 들어 316 유형 스테인리스 스틸로 만들어지고, 그리고/또는 외부 지지체(11)는 스틸로 만들어지고, 예를 들어 316 유형 스테인리스 스틸로 만들어지는, 배터리용 하우징.
  6. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 파열 장치(5)를 하우징의 엔클로져(2)에 고정하기 위한 고정 수단을 더 포함하는, 배터리용 하우징.
  7. 전기한 항에 있어서, 고정 수단은 드로잉 방식(drawing type method)에 의해 얻어지는 고정 부재(13)를 포함하는, 배터리용 하우징.
  8. 전기한 항에 있어서, 상기 고정 부재(13)는 스틸로 만들어지고, 예를 들어 DX56 유형 스틸로 만들어지는, 배터리용 하우징.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 고정 부재(13)과 하우징의 엔클로져(2) 사이에 위치되는, 특히 O-링 시일 유형의 밀봉(15)을 더 포함하는, 배터리용 하우징.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 수단은, 상기 고정 부재(13)를 상기 하우징의 엔클로져(2)에 고정하기 위해:
    예를 들어 RIVKLE 유형의 밀폐형 고정 시스템(seal-tight fixing system)인, 스터드 및 너트를 포함하는 적어도 하나의 고정 시스템; 또는,
    적어도 하나의 나사(17);를 더 포함하는, 배터리용 하우징.
  11. 전기한 항들중 어느 한 항에 따른 하우징(1)을 포함하는, 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 모터 자동차에 전력을 공급하기 위한, 배터리 팩(30).
  12. 전기한 항에 따른 전력 공급을 위한 배터리 팩(30) 또는 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 따른 배터리용 하우징(1)을 포함하는, 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 구동 자동차인, 자동차(40).
  13. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 배터리용 하우징(1)의 제조 방법으로서, 특히 레이저에 의해 내부 지지체(9) 및 외부 지지체(11)를 파열 장치(5)의 파열 캡(7)에 용접하는 단계를 포함하는, 배터리용 하우징의 제조 방법.
  14. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 하우징(1)을 제조하기 위한 전기한 항에 따른 배터리용 하우징의 제조 방법으로서,
    특히 레이저에 의해 고정 부재(13)를 파열 장치(5)에 용접하는 단계; 및/또는,
    적어도 고정 부재(13) 및 선택적으로는 파열 장치(5)의 전기영동(cataphoresis)의 단계;를 포함하는, 배터리용 하우징의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 따른 배터리용 하우징(1)에 소화 유체를 도입하는 방법으로서, 파열 캡(5)을 파열시키도록 파열 장치(5)에 과도 압력을 가하는 단계를 포함하는, 배터리용 하우징(1)에 소화 유체를 도입하는 방법.
  16. 전기한 항에 있어서, 과도 압력은 소방 노즐로부터 분출되고 상기 파열 장치(5)를 향하여 지향되는 물에 의해 가해지는 힘에 의해 얻어지는, 배터리용 하우징(1)에 소화 유체를 도입하는 방법.
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