KR20220027863A - 배터리 팩의 배기 필터 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명이 공개하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 폭발 방지 밸브와 필터장치를 포함하고, 상기 폭발 방지 밸브의 일단은 배터리 팩과 연결하고, 폭발 방지 밸브의 다른 일단은 필터장치와 연결하고, 상기 필터장치는 입력구, 출력구, 하우징과 필터기구를 포함하고, 상기 입력구와 출력구는 각각 하우징의 양단에 설치하고, 필터기구는 하우징의 내부에 설치하고, 상기 필터기구 상에 다수 개의 필터 홀이 개설된다. 발명의 효과: 신형 폭발 방지 밸브와 신형 필터장치의 최적화 설계를 통해 본 출원에 따른 기술방안의 적합성이 더 광범해지도록 하고, 대용량 배터리이든지 소용량 배터리이든지를 막론하고 모두 그의 열폭주 후에 화재가 발생하게 되는 문제를 아주 잘 해결할 수 있고, 배기가 더 원활하고, 필터 효과가 더 우수하고, 배터리 팩의 열폭주 후속 처리 효과가 더 우수하다.
Description
본 발명은 배터리 팩의 열폭주 기술 분야에 관한 것으로, 상세하게는, 배터리 팩의 배기 필터 시스템에 관한 것이다.
2020년 5월 12일, 공업과 정보화부의 조직 하에 제정된 GB 18384-2020《전기자동차 안전 요구》, GB 38032-2020《전기버스 안전 요구》와 GB 30381-2020《전기자동차용 동력 축전지 안전 요구》의 3개 강제성 국가표준(이하, “3개 강제 표준”이라 약칭함)은 국가시장감독관리총국, 국가표준화관리위원회의 비준을 거쳐 반포되었고, 2021년1월1일부터 실시하기 시작하였다.
3개 강제 표준의 규정에 의해, 배터리 셀에 열폭주가 발생한 후, 배터리시스템은 5분 내에 화재가 발생하지 않고 폭발하지 않아 탑승자가 안전하게 탈출하는 시간을 미리 남겨두는 데 대한 요구가 강제성 표준으로 되었고, 신에너지 차량의 안전성에 대해 더 높은 요구를 제출하였다. 3원계 배터리의 열폭주를 억제해 3개 강제 표준의 요구를 만족시키는 것은 신에너지 차량의 안전 분야가 시급히 해결해야 하는 어려움으로 되었다.
종래의 열폭주 후속 처리 기술방안은 배기파이프가 단독으로 외부로 방출하거나 또는 배기파이프와 폭발 방지 밸브에 의해 구성되거나 또는 배기파이프와 필터장치에 의해 구성되고, 그 필터장치는 중화제 또는 흡착제(예를 들어, 거친입자분리층, 활성탄층, 과망산산칼륨층, 활성 산화알루미늄층, 미립자필터층)를 이용하는 방식으로 연기를 필터링한다. 상술한 다수 개의 처리기술방안 중에서, 필터장치를 포함하는 마지막 실천에서 이루는 처리효과가 상대적으로 좋을 것 같다. 하지만, 이런 방식도 제한성을 갖고 있는 데, 배터리 용량이 작고(용량이 20Ah일 경우) 열폭주 반응이 완화되었을 경우, 이 방식은 필터 역할을 할 수 있으며, 대용량의 셀이 열폭주할 경우(용량이 40 Ah보다 클 경우), 특히, 3원계 배터리에 대량의 연기가 생성되고, 극렬히 연소하고, 배출한 연기의 압력이 아주 클 경우, 중화제 또는 흡착제의 필터방식은 연기의 배출에 대해 심각한 방해 역할을 하므로, 압력이 너무 커 필터장치를 파손하게 되고, 심지어 동력 배터리 팩의 케이스에 폭발이 발생하게 되고, 연소하는 고체 입자물이 폭발로 파열된 지점을 따라 분출하고, 분출된 가연성 기체를 점화해 화재가 신속히 확산하게 된다.
따라서, 어떻게 대용량 배터리 또는 배터리 모듈의 열폭주 후속 처리 문제를 해결하면 순간적으로 생성된 대량의 연기가 순리롭게 배출되도록 보장할 수 있고, 필터장치, 심지어 배터리 팩의 구조가 파손되는 것을 피할 수 있느냐 하는 것은 현재 기술자들이 시급히 연구해야 하는 문제이다.
본 발명은 종래기술의 부족한 점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 그 목적은, 신형 폭발 방지 밸브와 신형 필터장치의 최적화 설계를 통해 본 출원에 따른 기술방안의 적합성이 더 광범해지도록 하고, 대용량 배터리이든지 소용량 배터리이든지를 막론하고 모두 그의 열폭주 후에 화재가 발생하게 되는 문제를 아주 잘 해결할 수 있고, 배기가 더 원활하고, 필터 효과가 더 우수하고, 배터리 팩의 열폭주 후속 처리 효과가 더 우수해지는 배터리 팩의 배기 필터 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 아래의 기술 조치를 통해 달성한다. 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 폭발 방지 밸브와 필터장치를 포함하고, 상기 폭발 방지 밸브의 일단은 배터리 팩과 연결하고, 폭발 방지 밸브의 다른 일단은 필터장치와 연결하고, 상기 필터장치는 입력구, 출력구, 하우징과 필터기구를 포함하고, 상기 입력구와 출력구는 각각 하우징의 양단에 설치하고, 필터기구는 하우징의 내부에 설치하고, 상기 필터기구 상에 다수 개의 필터 홀이 개설된다.
더 나아가, 상기 필터기구는 제1 필터판 어셈블리와 제2 필터판 어셈블리를 포함하고, 제1 필터판 어셈블리와 제2 필터판 어셈블리는 각각 필터기구의 수송방향의 양측에 설치하고, 제1 필터판 어셈블리는 간격을 두고 설치하는 적어도 2개의 제1 필터판을 포함하고，제2 필터판 어셈블리는 간격을 두고 설치하는 적어도 2개의 제2 필터판을 포함하고，필터기구의 수송방향에서, 적어도 2개의 제1 필터판은 필터 홀의 구경에 의해 큰 것부터 작은 것으로 배포되고, 적어도 2개의 제2 필터판은 필터 홀의 구경에 의해 큰 것부터 작은 것으로 배포된다.
더 나아가, 필터기구에 수직되는 수송방향에서, 상기 제1 필터판과, 가장 가까운 제2 필터판 사이에 간극이 설치되고, 상기 간극은 배터리 팩이 열폭주할 때 연기를 통과시키는데 사용한다.
더 나아가, 1개의 상기 제1 필터판 상의 구경의 통기면적, 인접하는 제2 필터판 상의 구경의 통기면적과 1개의 상기 간극의 유효 통기면적의 합이 필터기구의 단일층 통기면적을 구성하고, 상기 단일층 통기면적은 입력구의 횡단면적보다 크다.
더 나아가, 상기 간극의 유효 통기면적은 입력구의 횡단면적보다 크다.
더 나아가, 상기 제1 필터판과 하우징 길이방향의 측벽에 협각이 설치되고, 상기 협각의 각도는 0°보다 크되 180°보다 작고, 상기 제1 필터판의 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 크며, 제2 필터판과 하우징 길이방향의 측벽에 협각이 설치되고, 상기 협각의 각도는 0°보다 크되 180°보다 작고, 상기 제2 필터판의 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 크다.
더 나아가, 상기 필터 홀의 최소 직경은 0.428mm보다 작다.
더 나아가, 상기 입력구와 인접하는 제1 필터판은 입력구의 연기 직선 통로를 완전히 커버한다.
더 나아가, 필터기구의 수송방향에서, 전후로 인접하는 2개의 상기 제1 필터판 상의 필터 홀은 홀 중심이 교차되게 설치하고, 전후로 인접하는 2개의 상기 제2 필터판 상의 필터 홀은 홀 중심이 교차되게 설치한다.
더 나아가, 상기 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 배기파이프를 더 포함하고, 상기 배기파이프는 폭발 방지 밸브와 필터장치 사이를 연결하는 데 사용한다.
더 나아가, 상기 배기파이프는 내고압, 내고온 재료이다.
더 나아가, 상기 배기파이프는 스테린리스강 재료이다.
더 나아가, 상기 배기파이프의 단면적≤필터장치의 단면적이다.
더 나아가, 상기 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 소방 인터페이스를 더 포함하고, 상기 소방 인터페이스는 필터장치의 출력구와 연결한다.
더 나아가, 상기 폭발 방지 밸브는 프레임바디, 실링 와셔(sealing washer)와 방수 통기막을 포함하고, 상기 실링 와셔와 방수 통기막은 각각 프레임바디 상에 설치하고, 실링 와셔는 폭발 방지 밸브와 배터리 팩 사이를 밀폐시켜 연결하는 데 사용하고, 방수 통기막은 배터리 팩이 열폭주할 때 압력을 방출하는 데 사용한다.
종래기술에 대비해, 본 발명은 아래의 기술효과를 이룰 수 있다. 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 신형 폭발 방지 밸브와 신형 필터장치의 최적화 설계를 통해 본 출원에 따른 기술방안의 적합성이 더 광범해지도록 하고, 대용량 배터리이든지 소용량 배터리이든지를 막론하고 모두 그의 열폭주 후에 화재가 발생하게 되는 문제를 아주 잘 해결할 수 있고, 배기가 더 원활하고, 필터 효과가 더 우수하고, 배터리 팩의 열폭주 후속 처리 효과가 더 우수하다. 상세하게, 폭발 방지 밸브의 방수 통기막은 폭발 후에 순리롭게 압력을 방출하여 막히지 않도록 하고, 소방 인터페이스는 물이 공급된 후에 순리롭게 물을 배터리 팩 중에 유입한다. 신형 필터장치, 제1 필터판 어셈블리와 제2 필터판 어셈블리는 이중으로 필터링하고; 제1 필터판과 제2 필터판은 엇갈리게 설치하고 흐름을 편향시켜 필터링하고, 다수 개의 제1 필터판 또는 다수 개의 제2 필터판의 필터 홀은 교차되게 설치하고, 또한 흐름을 편향시켜 필터링하며; 상기 배기파이프의 단면적≤필터장치의 단면적이고, 순간 고압 연기의 압력 방출을 보장한다. 상기 단일층 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 크도록 구성하는 것은 배기가 원활히 진행되도록 보장하는 첫번째 수단이고, 1개의 제1 필터판 또는 1개의 제2 필터판 상 구경의 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 크도록 보장하는 것은 배기가 원횔히 진행되도록 보장하는 두번째 수단이고, 상기 간극의 유효 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 크도록 구성하는 것은 배기가 원활히 진행되도록 보장하는 세번째 수단이며, 상기 3개 수단을 통해 필터 홀이 국부적으로 막히든 전부 막히든지를 막론하고 모두 고압 연기가 필터장치 중에서 방출되어 나갈 수 없는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 배터리 팩 또는 필터장치가 파손되고 폭발하는 것을 효과적으로 피할 수 있다. 필터판 상의 구경은 연기의 수송방향에서 큰 것부터 작은 것으로 배포되어 고체 입자물과 불꽃 등을 충분히 필터링할 수 있는 역할을 할 수 있다.
이하, 도면과 구체 실시방식을 결합해 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 배터리 팩의 배기 필터 시스템의 구조 설명도이고;
도 2는 폭발 방지 밸브의 구조 설명도이고;
도 3은 필터장치의 다수 개 실시예(3A-3 C)의 구조 설명도이고;
도 4는 간극의 유효 통기면적의 설명도이다.
도 2는 폭발 방지 밸브의 구조 설명도이고;
도 3은 필터장치의 다수 개 실시예(3A-3 C)의 구조 설명도이고;
도 4는 간극의 유효 통기면적의 설명도이다.
도 1 내지 도 4에서 도시하는 바와 같이, 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 폭발 방지 밸브(2)와 필터장치(4)를 포함하고, 상기 폭발 방지 밸브(2)의 일단은 배터리 팩(1)과 연결하고, 폭발 방지 밸브(2)의 다른 일단은 필터장치(4)와 연결하고, 상기 필터장치(4)는 입력구(7), 출력구(6), 하우징(9)과 필터기구(8)를 포함하고, 상기 입력구(7)와 출력구(6)는 각각 하우징(9)의 양단에 설치하고, 필터기구(8)는 하우징(9)의 내부에 설치하고, 상기 필터기구(8) 상에 다수 개의 필터 홀(10)이 개설되고, 상기 필터 홀(10)의 최소 직경은 0.428mm보다 작다. 상기 배터리 팩(1)의 배기 필터 시스템은 배기파이프(3)와 소방 인터페이스(5)를 더 포함하고, 상기 배기파이프(3)는 폭발 방지 밸브(2)와 필터장치(4) 사이를 연결시키는 데 사용하고, 상기 소방 인터페이스(5)는 필터장치(4)의 출력구(6)와 연결한다. 상기 소방 인터페이스(5)는 표준 소방 인터페이스(5)를 이용하고, 열폭주가 발생할 경우, 필터장치(4)는 승객을 위해 충분한 시간을 확보하고 소방차가 오기를 기다려 소방대원이 소방용수를 직접 신속히 소방 인터페이스(5) 지점에 연결할 수 있도록 한다. 필터기구(8) 상의 필터 홀(10)은 비교적 큰 폭파 압력을 방출하도록, 특히, 대용량 배터리와 배터리 모듈이 순간적으로 생성된 대량의 연기가 배출되도록 아주 잘 보장해 필터장치(4), 심지어 배터리 팩(1)의 구조가 파손되는 것을 피할수 있다. 필터 홀(10)의 형상은 긴 막대형, 원형 홀, 네모 홀 등일 수 있고, 1개의 제1 필터판(13) 또는 1개의 제2 필터판(14) 상의 다수 개의 필터 홀은 구경이 일치할 수 있고 일치하지 않을 수도 있고, 구경이 앞에서 뒤로 큰 것부터 작은 것으로 구성되면 된다.
상기 필터기구(8)는 제1 필터판 어셈블리(11)와 제2 필터판 어셈블리(12)를 포함하고, 제1 필터판 어셈블리(11)와 제2 필터판 어셈블리(12)는 각각 필터기구(8)의 수송방향의 양측에 설치하고, 제1 필터판 어셈블리(11)는 간격을 두고 설치하는 적어도 2개의 제1 필터판(13)을 포함하고，제2 필터판 어셈블리(12)는 간격을 두고 설치하는 적어도 2개의 제2 필터판(14)을 포함하고，필터기구(8)의 수송방향에서, 적어도 2개의 제1 필터판(13)은 필터 홀(10)의 구경에 의해 큰 것부터 작은 것으로 배포되고, 적어도 2개의 제2 필터판(14)은 필터 홀(10)의 구경에 의해 큰 것부터 작은 것으로 배포된다. 각각의 제1 필터판(13) 상에는 모두 다수 개의 필터 홀(10)이 설치되고, 각각의 제2 필터판(14) 상에도 다수 개의 필터 홀(10)이 설치되고, 1개의 제1 필터판(13) 또는 1개의 제2 필터판(14) 상의 다수 개의 필터 홀(10)은 구경이 같을 수 있으며, 필터기구(8)의 수송방향에서, 평행되게 설치된 제2 필터판(14)이 앞에서 뒤로 구경이 차례대로 작아지고, 평행되게 설치된 제1 필터판(13)이 앞에서 뒤로 구경이 치례대로 작아져 제2 필터판 어셈블리(12) 또는 제1 필터판 어셈블리(11)의 단계별 필터링을 실현할 수 있기만 하면 된다. 필터장치(4)의 입력구(7) 단에 가까이하는 필터기구(8)는 비교적 큰 구경을 이용해 구리 포일, 폭발 방지 밸브(2)가 폭파해 연소된 플라스틱재 등과 같이 큰 고체 입자물을 차단할 수 있고, 수송방향에 가까이할 수록 말단의 구경이 점점 작아지고, 비교적 작은 구경은 불꽃, 먼지 등과 같이 작은 고체 입자물을 필터링할 수 있고, 본 출원에 따른 기술의 실험에서 발견한 데 의하면, 다원계 배터리가 열폭주로 분사해 내보내는 고체 입자물은 95%이상이 고체 입자물 입경≥0.428mm이므로, 필터장치(4)의 필터링 효과를 가장 잘 이루어 배출된 배기가스에 고체 입자물이 포함되지 않도록 하기 위하여, 필터장치(4)에 대해 수송방향의 가장 말단의 구경을 0.428mm보다 작도록 설치하는 데, 이 경우, 필터장치(4)는 불꽃, 먼지 등 고체 입자물을 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 팩(1)이 열폭주하면서 생성하는 비교적 큰 폭파 압력도 방출하여 연기의 원활한 배출을 보장할 수 있다.
적어도 2개의 상기 제1 필터판(13) 간은 평행되게 설치하고, 적어도 2개의 제2 필터판(14) 간은 평행되게 설치한다. 제1 필터판(13) 또는 제2 필터판(14)의 구체 수량은 3개, 4개, 5개 등일 수 있고, 제1 필터판(13) 또는 제2 필터판(14)의 구체 수량이 몇 개든지를 막론하고, 필터기구(8) 수송방향 말단의 제1 필터판(13) 또는 제2 필터판(14)의 구경은 0.428mm보다 작다. 제1 필터판(13)과 이에 인접하는 제2 필터판(14)은 엇갈리게 설치하는 데, 즉, 인접하는 2개의 평행되는 제1 필터판(13) 사이에 1개의 제2 필터판(14)을 삽입하지만, 제2 필터판(14)은 제1 필터판(13)이 하우징(9)을 연결하는 상대측에 설치하고, 제2 필터판(14)은 제1 필터판(13)과 접촉하지 않는다. 더 나아가, 필터기구(8)에 수직되는 수송방향에서, 상기 제1 필터판(13)과, 가장 가까운 제2 필터판(14) 사이에 간극이 설치되고, 상기 간극은 배터리 팩(1)이 열폭주할 때 연기를 통과시키는데 사용한다.
1개의 상기 제1 필터판(13) 상의 구경의 통기면적(S1), 인접하는 제2 필터판(14) 상의 구경의 통기면적(S2)과 1개의 상기 간극의 유효 통기면적(S)의 합이 필터기구(8)의 단일층 통기면적(St1)을 구성하고, 상기 단일층 통기면적(St1)은 입력구(7)의 횡단면적(S3)보다 크다. 입력구(7)와 배기파이프(3)는 직경이 같을 수 있고, 입력구(7)와 배기파이프(3)는 직경이 다를 수도 있다. 직경이 다를 경우, 배기파이프(3)가 입력구(7)의 직경보다 크다면 상기 단일층 통기면적(St1)이 대응되게 배기파이프(3)의 횡단면적(S4)보다 크면 되고, 배기파이프(3)가 입력구(7)의 직경보다 작다면 상기 단일층 통기면적(St1)이 입력구(7)의 횡단면적(S3)보다 크면 된다. 단일층 통기면적(St1)을 계산하는데 있어서, 1개의 구경의 면적을 n1로 가정할 경우, 1개의 상기 제1 필터판(13) 또는 인접하는 제2 필터판(14)에 12개의 홀이 설치되고, 1개의 상기 제1 필터판(13) 상의 구경의 통기면적은 S1=12*n1이고, 인접하는 제2 필터판(14) 상의 구경의 통기면적은 S2=12*n1이다. 간극의 유효 통기면적(S)에 있어서, St1=12*2* n1+S이다. 제1 필터판(13)과 제2 필터판(14)의 면적이 일정한 상황에서, 구경별로 홀 수량을 설치할 수 있다. 12개의 홀은 제1 필터판(13) 또는 인접하는 제2 필터판(14)에 대한 1개의 실시예에 불과하다.
상기 간극의 유효 통기면적(S)은 입력구(7)의 횡단면적(S3)보다 크다. 도 4에서 도시하는 바와 같이, 유효 통기면적(S)은 연기가 간극을 통과하는 최소 단면적이고, 제1 필터판(13)은 길이방향의 저변(ab)에 위치하고, 상기 저변(ab)은 제1 필터판(13) 길이방향에서 제2 필터판(14) 표면의 교선(cd)까지 연장하고, 유효 통기면적(S)은 저변(ab)과 교선(cd)으로 형성된 평면 면적이다.
상기 제1 필터판(13)과 하우징(9) 길이방향의 측벽에 협각β이 설치되고, 0°＜β＜180°이고, 1개의 상기 제1 필터판(13)의 통기면적이 입력구(7)의 횡단면적보다 크며, 제2 필터판(14)과 하우징(9) 길이방향의 측벽에 협각β이 설치되고, 0°＜β＜180°이고, 1개의 상기 제2 필터판(14)의 통기면적이 입력구(7)의 횡단면적보다 크다. 입력구(7)의 횡단면적은 연기의 분출 면적이고, 1개의 상기 제2 필터판(14)의 통기면적 또는 1개의 상기 제1 필터판(13)의 통기면적이 연기 분출면적보다 크도록 설계된 경우에는 1개의 제1 필터판(13) 또는 제2 필터판(14)을 통해 분출된 연기에 대한 1급 필터링을 실현할 수 있고, 다수 개의 제1 필터판(13) 또는 제2 필터판(14)는 분출된 연기에 대한 다수 단계의 필터링을 실현해 필터링 효과를 보장할 수 있다.
상기 입력구(7)와 인접하는 제1 필터판(13)은 입력구(7)의 연기 직선 통로를 완전히 커버한다. 연기에 대한 제1 필터판(13)의 유효 필터링 면적을 확대하여 커버할 수 없을 경우에는 연기에 대한 제1 필터판(13)의 유효 필터링 면적이 감소되며, 연기 직선 통로가 제1 필터판(13)과 이에 인접하는 제2 필터판(14) 사이에 위치할 경우, 다시 말해, 입력구(7)를 거쳐 분출되는 연기의 일부분이 제1 필터판(13)에 의해 필터링되고, 다른 일부분이 제2 필터판(14)에 의해 필터링되고, 또 다른 일부분이 직접 간극에서 뒷면의 필터기구(8)로 진입할 경우에는 이런 방식이 일부 제1 필터판(13)과 제2 필터판(14)의 필터링 면적을 낭비하게 되는 것은 자명한 사실이다.
필터기구(8)의 수송방향에서, 전후로 인접하는 2개의 상기 제1 필터판(13) 상의 필터 홀(10)은 홀 중심이 교차되게 설치하고, 전후로 인접하는 2개의 상기 제2 필터판(14) 상의 필터 홀(10)은 홀 중심이 교차되게 설치한다. 홀 중심이 교차되게 설치하여 연기가 인접하는 2개의 제1 필터판(13)에서 직접 통과하는 것을 피하고, 연기가 인접하는 2개의 제2 필터판(14)에서 직접 통과하는 것도 피하여 연기가 제1 필터판 어셈블리(11)와 제2 필터판 어셈블리(12) 사이에서 흐름이 편향되어 더 우수한 필터링을 실현하도록 보장한다.
153Ah 3원계 배터리를 실례로 들 경우, 실험을 통해 발견한 데 의하면, 153Ah 3원계 배터리는 열폭주할 경우, 극렬히 연소하고, 폭발 방지 밸브(2) 입구의 온도가 최고 1022.20℃에 도달할 수 있으므로, 대용량 배터리에 대해 연기를 방출하는 상기 배기파이프(3)의 재료를 선택해 연기를 방출하는 요구를 더 잘 만족시켜야 하는 동시에, 순간적으로 생성된 대량의 연기가 아주 높은 압력을 갖게 되므로, 배기파이프(3)는 내고압 성능이 가장 우수한 재료로 구성되어야 하며, 상기 대용량 배터리의 열폭주 특징에 기반하여 상기 배기파이프(3)는 내고온, 내고압 스테인리스강 304을 선택해 최적화 해야 한다. 스테인리스강 304 재료는 우수한 특성이 사용 요구를 만족시키는 상황에서, 파이프벽 두께를 약간 얇게 구성해 배기 필터 시스템의 전체 중량을 줄이는 동시에, 원가를 절감할 수 있다.
상기 배기파이프(3)의 횡단면적(S4)≤필터장치(4)의 단면적(S5)이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 상기 폭발 방지 밸브(2)는 프레임바디(15), 실링 와셔(sealing washer)(16)와 방수 통기막(17)을 포함하고, 상기 실링 와셔(16)는 프레임바디(15)의 사방 가장자리에 설치하고, 프레임바디(15)의 중부에 관통하는 통로가 개설되어 통로의 상기 방수 통기막(17)을 커버해 프레임바디(15)에 장착하는 데 사용하고, 실링 와셔(16)는 폭발 방지 밸브(2)와 배터리 팩(1) 사이를 밀폐시켜 연결하는 데 사용하고, 방수 통기막(17)은 배터리 팩(1)이 열폭주할 때 압력을 방출하는 데 사용한다. 프레임바디(15)의 사방 가장자리에 적어도 2개의 볼트 홀(18)이 설치되고, 폭발 방지 밸브(2)는 적어도 2개의 볼트 홀(18)을 통해 배터리 팩(1)과 연결하고, 배터리 팩(1)의 하우징(9) 상에 스루 홀이 개설되고, 스루 홀은 적어도 1개이고, 상기 스루 홀은 방수 통기막(17)의 면적과 매칭되고, 방수 통기막(17)은 스루 홀을 완전히 커버할 수 있다. 본 출원은 대용량 배터리와 배터리 모듈이 순간적으로 대량의 연기가 생성되는 특징에 기반하여 종래의 폭발 방지 밸브(2)를 새롭게 개선하고, 방수 통기막(17)이 방수 통기 성능을 구비하도록 구성함으로써, 배터리 팩(1)의 내부-외부 압력 평행을 아주 잘 유지하고, 열폭주할 때 폭발 방지 밸브(2)의 방수 통기막(17)이 폭파되고, 프레임바디(15) 중부를 관통한 통로가 개방되고, 폭발된 입자물이 통로를 통해 거침없이 배터리 팩(1)에서 배출되고, 압력을 충분히 방출하여 연기의 원활한 배출을 보장한다. 다수 개의 스루 홀이 구성될 경우, 각 스루 홀에 1개의 폭발 방지 밸브(2)를 장착하고, 대응되는 수량의 배기파이프를 통해 일괄적으로 필터장치(4) 내에 접속시킬 수 있다. 물론, 1개의 스루 홀이 1개의 필터장치(4)에 대응되도록 할 수도 있다.
필터장치의 실시예 1에 있어서, 3a에서 도시하는 바와 같이, 필터장치(4)의 좌측 파이프라인은 연기 입구의 배기파이프(3)이고, 입구는 필터장치(4) 꼭대기부의 1/3 지점에 가까이하고, 상층의 제1 필터판 어셈블리(11)는 연기 입구의 직선 통로를 커버할 수 있다. 우측 파이프라인은 연기 출구의 배기파이프(3)이고, 출구는 필터장치(4) 바닥부의 1/3 지점에 가까이하고, 같은 이치로, 하층의 제2 필터판 어셈블리(12)가 연기 출구의 직선 통로를 커버할 수 있다. 입력구(7) 지점의 제1 필터판(13)의 필터 홀(10)은 긴 막대기형 홀을 이용하고, 기타 필터 홀(10)은 원형 홀을 이용하고, 대형 블록의 구리 포일, 폭발 방지 밸브(2)가 폭발해 파열되고 연소된 후의 플라스틱 블록, 실링 와셔(16) 등을 효과적으로 격리시킬 수 있다. 그 다음, 대형 블록의 고체는 필터장치(4) 바닥부의 비어있는 위치에 미끄러져 떨어진다. 후속의 제1 필터판(13)과 제2 필터판(14) 상에 구경이 점차적으로 큰 것부터 작은 것으로 구성되는 필터 홀(10)이 가공되어 단계별 필터링을 실현한다. 전후(前後) 필터판 상의 필터 홀(10) 위치는 교차되게 배치되어 필터링 효과를 효과적으로 증강시킬 수 있다. 제1 필터판(13)과 하우징(9) 길이방향의 꼭대기부 측벽 협각β는 45°이고,제2 필터판(14)과 하우징(9) 길이방향의 바닥부 측벽 협각β은 45°이고, 제1 필터판(13)과 제2 필터판(14)은 엇갈리게 수직되지만 접촉하지 않고, 제1 필터판(13)와 제2 필터판(14) 중간에 간극이 남겨지고, 간극의 유효 통기면적이 배기파이프(3)의 횡단면적(S4)보다 작지 않고, 배기 압력방출 통로가 막히지 않도록 보장하여 제1 필터판(13)과 제2 필터판(14)이 고체 입자물에 의해 완전히 막히는 상황에서도 순리롭게 연기를 배출하도록 구성한다.
필터장치의 실시예 2에 있어서, 3b에서 도시하는 바와 같이, 제1 필터판(13)과 제2 필터판(14)의 배치 각도는 135°이고, 필터링된 고체 입자물을 격리시키고, 연기가 순리롭게 배출된다. 필터 홀(10)은 긴 막대기형 홀과 원형 홀을 서로 결합시키는 방식을 이용한다.
필터장치의 실시예 3에 있어서, 3c에서 도시하는 바와 같이, 제1 필터판(13)은 제2 필터판(14)과 상하로 엇갈리게 배치되고, 제1 필터판(13) 및 제2 필터판(14)과 하우징(9) 길이방향의 측벽 협각은 90°이고, 여전히 필터링된 고체 입자물을 격리시키고 연기를 순리롭게 배출할 수 있다. 필터 홀(10)은 전부 원형 홀을 이용한다.
압력방출 배출과정: 폭발 방지 밸브(2)의 방수 통기막(17)은 배터리 팩(1)의 열폭주로 생성된 대량의 연기가 작용하여 폭파되고, 연기가 폭발 방지 밸브(2)의 통로에서 배기파이프(3)를 따라 필터장치(4)에 진입하고, 필터장치(4) 하우징(9) 내부 압력이 떨어지고, 제1 필터판 어셈블리(11)와 제2 필터판 어셈블리(12)의 단계별 필터링을 통해 흐름을 편향시켜 필터링하고, 막힘없이 충분히 필터링한 후, 소방 인터페이스(5)를 거쳐 최종적으로 배출된다. 소방차가 소방 인터페이스(5)에 접속한 후, 물이 소방 인터페이스(5)에서 필터장치(4)에 진입하고, 필터장치(4) 중에서 필터 홀(10)과 간극의 유동을 거쳐 폭발 방지 밸브(2)의 통로에 진입하고, 마지막으로, 배터리 팩(1)에 진입해 온도를 떨어뜨려 불을 끈다.
본 업계의 기술자들은 본 발명이 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 실시예와 명세서 중에 기재된 내용은 본 발명의 원리를 설명하는 데 불과하고, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 전제 하에, 본 발명은 다양한 변화와 개선을 이룰 수도 있고, 이런 변화와 개선은 모두 보호를 청구한 본 발명의 범위내에 포함되어야 한다는 것을 이해하여야 할 것이다. 본 발명이 청구한 보호범위는 부가된 특허청구범위 및 그 등가물에 의해 확정된다.
1:배터리 팩
2:폭발 방지 밸브
4:필터장치
3:배기파이프
5:소방 인터페이스
6:출력구
7:입력구
8:필터기구
9:하우징
10:필터 홀
11:제1 필터판 어셈블리
12:제2 필터판 어셈블리
13:제1 필터판
14:제2 필터판
15:프레임바디
16:실링 와셔(sealing washer)
17:방수 통기막
18:볼트 홀
2:폭발 방지 밸브
4:필터장치
3:배기파이프
5:소방 인터페이스
6:출력구
7:입력구
8:필터기구
9:하우징
10:필터 홀
11:제1 필터판 어셈블리
12:제2 필터판 어셈블리
13:제1 필터판
14:제2 필터판
15:프레임바디
16:실링 와셔(sealing washer)
17:방수 통기막
18:볼트 홀
Claims (15)
- 배터리 팩의 배기 필터 시스템에 있어서,
폭발 방지 밸브와 필터장치를 포함하고, 상기 폭발 방지 밸브의 일단은 배터리 팩과 연결하고, 폭발 방지 밸브의 다른 일단은 필터장치와 연결하고, 상기 필터장치는 입력구, 출력구, 하우징과 필터기구를 포함하고, 상기 입력구와 출력구는 각각 하우징의 양단에 설치하고, 필터기구는 하우징의 내부에 설치하고, 상기 필터기구 상에 다수 개의 필터 홀이 개설되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 필터기구는 제1 필터판 어셈블리와 제2 필터판 어셈블리를 포함하고, 제1 필터판 어셈블리와 제2 필터판 어셈블리는 각각 필터기구의 수송방향의 양측에 설치하고, 제1 필터판 어셈블리는 간격을 두고 설치하는 적어도 2개의 제1 필터판을 포함하고，제2 필터판 어셈블리는 간격을 두고 설치하는 적어도 2개의 제2 필터판을 포함하고，필터기구의 수송방향에서, 적어도 2개의 제1 필터판은 필터 홀의 구경에 의해 큰 것부터 작은 것으로 배포되고, 적어도 2개의 제2 필터판은 필터 홀의 구경에 의해 큰 것부터 작은 것으로 배포되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제2항에 있어서,
필터기구에 수직되는 수송방향에서, 상기 제1 필터판과, 가장 가까운 제2 필터판 사이에 간극이 설치되고, 상기 간극은 배터리 팩이 열폭주할 때 연기를 통과시키는데 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제3항에 있어서,
1개의 상기 제1 필터판 상의 구경의 통기면적, 인접하는 제2 필터판 상의 구경의 통기면적과 1개의 상기 간극의 유효 통기면적의 합이 필터기구의 단일층 통기면적을 구성하고, 상기 단일층 통기면적은 입력구의 횡단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 간극의 유효 통기면적은 입력구의 횡단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 제1 필터판과 하우징 길이방향의 측벽에 협각이 설치되고, 상기 협각의 각도는 0°보다 크되 180°보다 작고, 상기 제1 필터판의 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 크며, 제2 필터판과 하우징 길이방향의 측벽에 협각이 설치되고, 상기 협각의 각도는 0°보다 크되 180°보다 작고, 상기 제2 필터판의 통기면적이 입력구의 횡단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 필터 홀의 최소 직경은 0.428mm보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 입력구와 인접하는 제1 필터판은 입력구의 연기 직선 통로를 완전히 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제2항에 있어서,
필터기구의 수송방향에서, 전후로 인접하는 2개의 상기 제1 필터판 상의 필터 홀은 홀 중심이 교차되게 설치하고, 전후로 인접하는 2개의 상기 제2 필터판 상의 필터 홀은 홀 중심이 교차되게 설치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 배기파이프를 더 포함하고, 상기 배기파이프는 폭발 방지 밸브와 필터장치 사이를 연결하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 배기파이프는 내고압, 내고온 재료인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 배기파이프는 스테린리스강 재료인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 배기파이프의 단면적≤필터장치의 단면적인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 배기 필터 시스템은 소방 인터페이스를 더 포함하고, 상기 소방 인터페이스는 필터장치의 출력구와 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 폭발 방지 밸브는 프레임바디, 실링 와셔(sealing washer)와 방수 통기막을 포함하고, 상기 실링 와셔와 방수 통기막은 각각 프레임바디 상에 설치하고, 실링 와셔는 폭발 방지 밸브와 배터리 팩 사이를 밀폐시켜 연결하는 데 사용하고, 방수 통기막은 배터리 팩이 열폭주할 때 압력을 방출하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배기 필터 시스템.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2020/111818 WO2022041062A1 (zh) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | 一种电池包的排气过滤系统 |
Publications (1)
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