KR20220050710A - Compact Energy Storage System Having Uniform Temperature Distribution - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공조 유닛을 구비한 에너지 저장 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지 저장 설비 케이스 내부에 공조 유닛을 구비하여 내부 배터리 모듈들에 대한 냉각효율을 향상시킬 수 있는 균일한 온도 분포를 갖는 에너지 저장 설비에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage facility having an air conditioning unit, and more particularly, energy having a uniform temperature distribution that can improve cooling efficiency for internal battery modules by providing an air conditioning unit inside an energy storage facility case. It is about storage equipment.
에너지 저장 설비는 발전소에서 과잉 생산되는 전력을 저장해 두었다가 정전이나 전력부족 등 전력이 필요할 때 전력을 공급하는 저장 설비를 말하며, 최근 들어서는 대규모 ESS 장치를 소형으로 구성하여 빌딩, 공장, 가정 등의 일반 수용가에서 정전 대비용 또는 피크 전력 감축용으로 사용하는 경우가 늘고 있다.Energy storage facilities are storage facilities that store excess power in power plants and supply power when power is needed, such as power outages or power shortages. It is increasingly being used for power outages or peak power reduction.
일반적으로, 에너지 저장 설비는 랙(Rack)에 다수의 배터리 모듈들이 다단으로 적재된 형태로 제공된다.In general, energy storage facilities are provided in a form in which a plurality of battery modules are stacked in multiple stages on a rack.
에너지 저장 설비에 있어서, 각 배터리 모듈에서 발생하는 열은 배터리의 효율과 수명에 직접적으로 영향을 주게 되는데, 충/방전용량이 클수록 더 많은 전기에너지가 열에너지로 소모되어 많은 열이 발생하므로 배터리에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각하여 배터리 성능을 극대화 시키는 기술이 필요하다.In energy storage facilities, the heat generated from each battery module directly affects the efficiency and lifespan of the battery. The larger the charge/discharge capacity, the more electrical energy is consumed as thermal energy and a lot of heat is generated from the battery. A technology that maximizes battery performance by effectively cooling the generated heat is needed.
또한 에너지 저장 설비에 있어서, 배터리 모듈의 온도가 급격히 상승으로 인한 화재발생 방지를 위한 기술도 필요하다.In addition, in the energy storage facility, a technology for preventing a fire due to a rapid increase in the temperature of the battery module is also required.
에너지 저장 설비 냉각 기술과 관련하여, 특허문헌 1에는 케이스 내에 구비되는 배터리 적재부, 냉각부 및 냉각부에서 배출되는 온도조절 공기를 배터리 적재부까지 이동시키는 기류 안내부를 포함하는 에너지 저장설비를 공개하였으나, 냉각부가 케이스 외부에 위치되고 온도조절 공기를 냉각부로 재순환하는 기술을 개시하고 있지 않다.In relation to the energy storage facility cooling technology, Patent Document 1 discloses an energy storage facility including a battery loading unit provided in the case, a cooling unit, and an airflow guide unit for moving the temperature control air discharged from the cooling unit to the battery loading unit, but However, it does not disclose a technique in which the cooling unit is located outside the case and recirculates the temperature control air to the cooling unit.
또 특허문헌 2에는 정사각형 또는 직사각형 형상의 베이스; 한 쌍의 측면패널; 도어패널; 후면패널; 복수 개의 베터리가 각각 배치될수 있는 내부프레임부; 상기 한 쌍의 측면패널, 도어패널 및 후면패널의 상측에 배치되는 지붕; 및 온도를 조절하기 위한 공조유닛을 포함하는 에너지 저장 설비용 외함을 개시하고 있으나, 온도 조절을 위한 공조유닛은 도어외측에 배치되고 온도제어용 공기를 순환하여 공조유닛으로 재 유입하는 기술에 대해서는 개시하고 있지 않다. In addition, Patent Document 2 includes a base having a square or rectangular shape; a pair of side panels; door panel; rear panel; an inner frame portion in which a plurality of batteries can be respectively disposed; a roof disposed above the pair of side panels, door panels and rear panels; and an air conditioning unit for temperature control is disclosed, but the air conditioning unit for temperature control is disposed on the outside of the door and circulates air for temperature control to re-introduce it into the air conditioning unit. there is not
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 케이스 내부에 공조유닛을 배치하여, 배터리 모듈 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 에너지 저장 설비를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to provide an energy storage facility capable of improving battery module cooling efficiency by arranging an air conditioning unit inside a case to solve the above problems.
또한 균일한 유동장을 형성할 수 있는 열유체 덕트를 구비하는 적재된 배터리 모듈 사이의 온도 편차를 줄여 균일한 온도 분포를 갖는 에너지 저장 설비를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.Another object of the present invention is to provide an energy storage facility having a uniform temperature distribution by reducing the temperature deviation between the loaded battery modules having a thermal fluid duct capable of forming a uniform flow field.
또한 본 발명에서는 배터리 모듈을 냉각 시킨 열유체를 공조유닛에 재순환시켜 에너지 효율이 향상되는 에너지 저장 설비를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.Another object of the present invention is to provide an energy storage facility in which energy efficiency is improved by recirculating a thermal fluid cooled by a battery module to an air conditioning unit.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비는, 케이스(100), 상기 케이스의 내부 공간에 구비되어 다수의 배터리 모듈(200)을 수평 및 수직으로 이격 적재하는 랙 본체(120), 상기 케이스(100) 도어 내측면에 위치하는 공조유닛(400), 상기 케이스(100) 내부에 위치하며 상기 공조유닛(400)과 연통 결합되는 열유체 덕트(300), 상기 배터리 모듈(200)에 위치하는 온도센서(700) 및 상기 온도센서(700)와 전기적으로 연결되는 제어부(700)를 포함하고, 상기 열유체 덕트(300)는 상기 공조유닛(400)이 공급하는 열유체를 상기 배터리 모듈(200)로 유도하는 것을 특징으로 한다.The energy storage facility according to the present invention for achieving this object is a
본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 열유체 덕트(300)는 열유체 덕트 유입부(310), 열유체 덕트 가이드부(320) 및 열유체 덕트 배출부(330)을 포함하고, 상기 열유체 덕트 배출부(330)는 내부 유로가 확장될 수 있다.In the energy storage facility according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 열유체 덕트 배출부(330)에는 상기 랙 본체(120)에 적재되는 각각의 배터리 모듈(200)에 대면하는 열유체 덕트 배출구(340)를 포함할 수 있다.In addition, in the energy storage facility according to the present invention, the thermal
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 열유체 덕트 배출구(340)에 배출되는 열유체는 상기 배터리 모듈(200)의 열유체 입구(210)를 통해 유입될 수 있다.Also, in the energy storage facility according to the present invention, the thermal fluid discharged to the thermal
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 열유체 덕트 배출구(340)에는 유량조절 수단(350)이 구비되고, 상기 유량조절 수단(350)은 제어부(700)에 의해 상기 배터리 모듈(200)로 유입되는 열유체 유량을 조절할 수 있다.In addition, in the energy storage facility according to the present invention, a flow rate control means 350 is provided at the thermal
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 열유체 덕트 배출구(340)와 대면하는 열유체 덕트(300)의 내측벽면에는 열유체의 유동 방향을 조절하는 베인(360)이 구비될 수 있다.Also, in the energy storage facility according to the present invention, a
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 베인(360)의 열유체와의 접촉면은 열유체 덕트 배출부(330)의 상부에서 하부쪽으로 점차 증가될 수 있다.Also, in the energy storage facility according to the present invention, the contact surface of the
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 베인(360)은 상기 제어부(700)에 의한 각도 조절에 의해 열유체의 유동 방향을 변경시킬 수 있다.Also, in the energy storage facility according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 랙 본체(120) 내부와 연통되는 소화부를 포함하고, 상기 소화부는 상기 제어부(700)에 의해 개폐될 수 있다.Also, in the energy storage facility according to the present invention, a fire extinguishing unit communicating with the inside of the
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 공조유닛(400)과 상기 열유체 덕트(300)는 플랙시블 덕트(500)에 의해 연통될 수 있다.Also, in the energy storage facility according to the present invention, the
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에서, 상기 플랙시블 덕트(500)에는 상기 플랙시블 덕트(500)의 절곡 방향 및 각도를 조절하는 가이드 유닛(510)이 위치할 수 있다.In addition, in the energy storage facility according to the present invention, a
본 발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.In the present invention, one or two or more non-conflicting configurations among the above configurations may be selected and combined.
본 발명에 따른 에너지 저장 설비에 따르면, 에너지 저장 설비의 케이스내부에 공조유닛을 구비하여, 공조유닛에서 배터리 모듈로 공급되는 열유체의 열손실을 줄일 수 있어 배터리 모듈에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.According to the energy storage facility according to the present invention, by providing an air conditioning unit inside the case of the energy storage facility, it is possible to reduce the heat loss of the thermal fluid supplied from the air conditioning unit to the battery module, thereby improving the cooling efficiency of the battery module. There is an advantage that there is
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에 따르면, 균일한 유동장을 형성할 수 있는 열유체 덕트를 구비하여 배터리 모듈에 열유체 량을 균등하게 공급할 수 있어 배터리 모듈 사이 온도 편차를 줄이고 배터리 모듈의 온도분포를 균일하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the energy storage facility according to the present invention, a thermal fluid duct capable of forming a uniform flow field is provided so that the amount of thermal fluid can be uniformly supplied to the battery modules, thereby reducing the temperature deviation between the battery modules and reducing the temperature distribution of the battery modules. It has the advantage of being able to control uniformly.
또한 본 발명에 따른 에너지 저장 설비에 따르면, 공조유닛에서 공급되어 배터리 모듈을 냉각 시킨 열유체를 공조유닛으로 재순환 시켜 에너지 효율을 향상 시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the energy storage facility according to the present invention, there is an advantage that the energy efficiency can be improved by recirculating the thermal fluid supplied from the air conditioning unit and cooling the battery module to the air conditioning unit.
게다가 배터리 모듈 온도가 상승 시 소화부가 자동으로 작동하여 온도 상승 배터리 모듈에 대해서만 냉각 및 사전 화재 방지할 수 있기 때문에 경제성을 향상시키는 이점이 있다.In addition, when the temperature of the battery module rises, the fire extinguishing unit automatically operates, so that it is possible to cool and prevent fire in advance only for the battery module with an increase in temperature, which improves economic efficiency.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 저장 설비 외형도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 저장 설비 내부 개요도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 랙 본체에 배치되는 배터리 모듈 적재 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열유체 덕트 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플랙시블 덕트 개요도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열유체 덕트 배출부 개요도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 에너지 저장 설비 내부 개요도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 CFD 해석 결과이다.
도 10은 본 발명의 비교예 1에 따른 CFD 해석 결과이다.
도 11은 본 발명의 비교예 2에 따른 CFD 해석 결과이다.
도 12는 본 발명의 비교예 3에 따른 CFD 해석 결과이다.1 is an external view of an energy storage facility according to a first embodiment of the present invention.
2 is an internal schematic diagram of an energy storage facility according to a first embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a battery module according to a first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a battery module loading state disposed on the rack body according to the first embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a thermal fluid duct according to a first embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a flexible duct according to a second embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a thermal fluid duct outlet according to a third embodiment of the present invention.
8 is an internal schematic diagram of an energy storage facility according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a CFD analysis result according to the fifth embodiment of the present invention.
10 is a CFD analysis result according to Comparative Example 1 of the present invention.
11 is a CFD analysis result according to Comparative Example 2 of the present invention.
12 is a CFD analysis result according to Comparative Example 3 of the present invention.
본 출원에서 "포함한다", "가지다", "위치하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprise", "have", "locate" or "include" are intended to designate the presence of a feature, number, step, component, part, or combination thereof described in the specification. It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of one or more other features or numbers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when it is said that a certain part is connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of any component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
이하, 본 발명에 따른 전지 모듈에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery module according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 저장 설비 외형도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 저장 설비 내부 개요도이다.1 is an external view of an energy storage facility according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an internal schematic view of an energy storage facility according to a first embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에너지 저장 설비를 설명하면, 대략 육면체 외형을 갖는 케이스(100), 케이스(100)의 내부에 배치되는 랙 본체(120), 랙 본체(120)에 수평으로 및 수직으로 이격 적재되는 배터리 모듈(200), 열유체 덕트(300), 배터리 모듈(200)을 냉각시키는 열유체를 공급하는 공조유닛(400), 열유체 덕트(300)과 공조유닛(400)을 연결하는 플랙시블 덕트(500) 및 제어부(700)를 포함하여 구성된다.1 and 2, when explaining the energy storage facility according to the first embodiment of the present invention, the
먼저 케이스(100)에 관해 구체적으로 설명하면, 케이스(100)는 상부 커버(111), 한쌍의 측면 커버(112), 후면 커버(113), 랙 본체(120)의 하부에 위치되어 있는 하부 커버(미도시) 및 케이스(100)의 전면에 위치하는 개폐 가능한 한 개 이상의 도어(110)를 포함할 수 있다.First, if the
다음은 랙 본체(120)에 관하여 설명하기로 한다.The following will be described with respect to the rack body (120).
본 발명에서의 랙 본체(120)는 수직으로 구성된 랙 프레임(미도시), 랙 프레임 내부에서 수평방향으로 형성되어 상부에 배터리 모듈(200)을 배치할 수 있는 복수의 랙 선반(121)을 포함할 수 있다.The
여기서, 랙 선반(121)은 수직으로 형성된 랙 프레임에 결합 고정되어, 수평 방향(x축 방향)으로 랙 프레임 사이에 형성되는 하나의 시트 형태로 구성될 수 있다. 랙 선반(121)은 수평 플레이트 형상일 수 있고, 한쌍의 평행으로 위치하는 랙 프레임에 각각 형성되고, 하나의 수평면 상에 이격되어 위치하는 핀 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 한쌍의 이격되는 핀 상부에 배터리 모듈(200)을 배치하면 상기 핀사이에 공간이 형성되어 열유체가 흐를 수 있어 배터리 모듈(200)의 냉각에 유리하다. Here, the
여기서, 랙 선반(121)은 열전도성이 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 메쉬타입 재질이면 더 바람직하다. 상기와 같은 구성은 열유체와의 열교환을 진행하는데 유리하다.Here, the
랙 본체(120)의 랙선반(121)에는 배터리 모듈이 수직 또는 수평으로 적층되어 있다.Battery modules are stacked vertically or horizontally on the
케이스(100) 내부 일 측면에는 열유체 덕트(300)가 위치하고, 상기 열유체 덕트(300)의 끝단에 위치하는 열유체 유입구(311)는 후술 플랙시블 덕트(500)과 연결된다. 또한 상기 열유체 유입구(311)에는 열유체의 이송을 원활하게 진행시킬 수 있는 유입 팬(312)이 구비될 수 있다.A
본 발명에서의 공조유닛(400)은 도어(110)의 내측면에 배치될 수 있고, 에너지 저장 설비(10)의 용량 및 공조유닛(400)의 열유체 공급 특성에 따라 도어(110)별 구비될 수 있다.The
여기서 공조유닛(400)은 케이스(100)의 내부 온도가 상승할 경우에는 배터리 모듈(200)을 냉각시키기 위한 냉각 열유체를 공급할 수 있고, 겨울철에는 일정 온도를 유지시키기 위하여 가열 열유체를 공급할 수 있다. 공조유닛(400)은 냉난방 겸용으로 적정 온도 이상으로 상승할 경우 냉각 열유체를 공급하고 적정 온도 이하로 하강할 경우에는 가열 열유체를 공급한다.Here, the
따라서, 공조유닛(400)은 배터리 모듈(200)이 적정 실내온도로 항시 유지될 수 있게 냉각 열유체를 공급하여 냉각시키거나 가열된 열유체를 공급하여 승온 시킬 수 있다.Accordingly, the
또한, 공조유닛(400)은 배터리 모듈(200)이 케이스(100)의 내부 공간의 습도를 조절할 수 있도록 습도 조절 기능도 포함할 수 있다. In addition, the
본 발명에서 공조유닛(400)의 외함(미도시)의 상측면에는 공조유닛 공급부(410)가 위치하고, 하부 외측벽에는 공조유닛 재순환부(420)가 위치하고 있다.In the present invention, the air conditioning
본 발명에 따른 공조유닛(400)의 상부측에 위치하는 공급부(410)는 후술 플랙시블 덕트(500)와 연결될 수 있다. 공조유닛(400)의 하부에는 재순환부(420)가 위치하여 배터리 모듈(200)과 열교환을 진행한 열유체를 흡입하여 재순환 시킴으로써 에너지 효율 향상에 유리하다. 상기 재순환부(420)은 공조유닛(400)의 하부에 위치하여 랙 본체(120)의 하부 측에서 흘러나오는 열교환 된 열유체를 바로 흡입하여 케이스(100) 내부공간에서의 열유체의 유동경로를 최대한 줄일 수 있어 열유체의 열손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.The
플랙시블 덕트(500)는 수평 및 수직으로 수축 및 팽창이 가능한 덕트이다. 플랙시블 덕트(500)의 일단은 공조유닛(400)의 공급부(410)와 연결되고 타단은 열유체 덕트(300)의 열유체 덕트 유입구(311)과 연결된다.The
플랙시블 덕트(500)의 끝단 단면은 공조유닛 공급부(410)와 대응되는 단면 형상을 가지고, 플랙시블 덕트(500)의 타단 단면은 열유체 덕트 유입구(311)의 단면과 대응되는 형상을 가질수 있다. The end cross-section of the
플랙시블 덕트 끝단과 대응되는 공조유닛 공급부(410), 플랙시블 덕트 다단과 열유체 덕트 유입구(311)는 서로 대면 밀착되어 열유체 유동 통로가 형성된다. The air conditioning
상기 대응되는 각각의 대면하는 단면은 케이스(100)의 내부 방향쪽으로 좁아지는 형상인 것이 바람직하다. Each of the corresponding cross-sections facing each other is preferably in a shape that narrows toward the inside of the
상기 단면은 사각형 혹은 삼각형일 수 있다. 사각형일 경우 도어(110)의 내측면에 대면하는 단면의 변 대비 케이스(100) 내부 쪽을 대면하는 변의 길이가 짧은 것이 바람직하고 도어(110)의 내측면에서 케이스(100) 내부쪽으로 향하는 두개의 변은 도어(110)와 케이스(100)가 결합되는 방향으로 만곡되어 형성되는 것이 더 바람직하다. 또한 삼각형일 경우 삼각형의 한 개 변이 도어(110)의 내측면에 대면하여 위치하고 케이스(100)의 내부 공간 방향으로 삼각형의 꼭짓점이 위치하는 것이 바람직하다. 도어(110)와 대면하는 변의 끝점에서 상기 꼭짓점까지 연결되는 두개 변은 도어(110)와 케이스(100)가 결합되는 방향으로 만곡되어 도어(110)의 이동 궤적을 따라 이동함으로써 상기 대응되는 단면들이 더 정확하게 대면하여 위치하여 원활한 열유체 유동에 유리하다.The cross section may be rectangular or triangular. In the case of a quadrangular shape, it is preferable that the side facing the inside of the
또한 상기 대응되는 대면하는 면이 밀착되어 열유체의 외부 누출을 방지하는 것은 자명하다.In addition, it is self-evident that the corresponding facing surfaces are closely adhered to prevent external leakage of the thermal fluid.
본 발명에서 플랙시블 덕트(500)의 끝단면과 대응되는 공조유닛 공급부(410) 및 열유체 덕트 유입구(311)의 단면부는 서로 끼움 방식으로 결합되는 홈과 돌기를 가질 수 있다. 대응되는 두개 단면 중 어느 하나에 홈이 형성되면 나머지에는 홈과 대응하는 형상의 돌기가 형성될 수 있다. 홈은 탄성 재질로 도포되어 강성 재질의 돌기와 결합되면서 실링 효과가 상승할 수 있다. 상기 탄성 재질은 고무류, 수지류 등 탄성이 있는 내마모성 재질이라면 한정되지 않는다. In the present invention, the cross-section of the air conditioning
또한 홈과 돌기는 슬라이딩 도브테일(dovetail)형 방식일 수 있고, 도어(110)에서 케이스(100)의 내부로 향하는 상기 대응 단면들의 끝단에 슬라이딩 도브테일이 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the groove and the protrusion may be of a sliding dovetail type, and it is preferable that the sliding dovetail be formed at the ends of the corresponding cross-sections from the
또한 홈과 돌기의 어느 하나에 볼 부재를 구비하여 슬라이딩 효과를 향상시킬 수 있는 볼 슬라이딩 도브테일 형태일 수 있다.In addition, it may be in the form of a ball sliding dovetail capable of improving the sliding effect by providing a ball member in any one of the groove and the protrusion.
여기서 제어부(700)은 도어(110)에 위치할 수 있고, 외부에서 제어가능하도록 구성되어 있을 수 있다. 제어부(700)는 배터리 모듈(200)의 온도 상황에 따라 열유체의 유량 등을 제어하여 최정 운전상태를 유지할 수 있도록 한다. 또한 제어부(700)는 에너지 저장 설비(10)의 외부에 배 될 수 있어 원격 제어와 동시에 현장에서 제어 가능하도록 구성될 수 있다.Here, the
또한 도면에는 도시 되지 않았지만, 소화부를 구비할 수 있다. 소화부는 열유체 덕트(300)을 관통하여 형성될 수 있고 케이스(100)를 관통하여 직접 배터리 모듈에 대면하여 구성될 수 있다. 배터리 모듈(200)의 온도가 급속하게 상승하여 열폭주 현상이 발생하거나 발화시 소화부를 통해서 소화가스가 공급되어 화재를 방지할 수 있다. 소화부는 한 개 이상 구비될 수 있고, 배터리 모듈(200)별 대응하여 구비될 수 있다. 온도 폭주 혹은 발화 시 문제가 발생한 배터리 모듈 및 인접한 배터리 모듈에 대응되는 소화부만 가동하여 소화 혹은 냉각시킴으로써 경제적 손실을 줄일 수 있는 이점이 있다. In addition, although not shown in the drawings, a fire extinguishing unit may be provided. The fire extinguishing unit may be formed through the
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 랙 본체에 배치되는 배터리 모듈 적재 상태를 나타내는 사시도이다. Figure 3 is a perspective view of a battery module according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a battery module loading state disposed in the rack body according to the first embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면서 배터리 모듈(200)에 관해 상세하게 설명하기로 한다.The
본 발명에서의 배터리 모듈(200)은 대략 육면체의 모듈케이스(201)을 가지고, 배터리 모듈(200)의 전면의 일 측면에는 열유체가 유입될 수 있는 열유체 입구(210)가 위치할 수 있다. 열유체 입구(210)가 형성된 배터리 모듈(200)의 케이스의 측면과 내부의 배터리 측면을 따라 제1 측면 유로(231)가 형성된다. 열유체 입구(210)를 통해 유입되는 열유체는 제1 측면 유로(231)을 따라 배터리 모듈(200)의 후면까지 이동할 수 있다. 제1 측면 유로(231)는 모듈 케이스(201)의 상단부와 배터리 상단면 사이에 형성되어 있는 수평 유로(232)와 연결되어 있어, 제1 측면 유로(231)를 흘러 지나는 열유체의 일부가 수평 유로(232)에 유입된다. 수평 유로(232)에 흘러 들어온 열유체는 배터리를 사이에 두고 제1 측면 유로(231)와 대향 위치하는 제2 측면 유로(233)에 유입될 수 있다. 제2 측면 유로(233)를 흘러 지난 열유체는 배터리 모듈(200)의 후면의 일측에 위치하는 열유체 출구(220)를 통해 배터리 모듈(200)의 외부로 배출된다. 상기와 같은 과정에서 배터리 모듈(200)과 열유체는 열교환을 진행하며, 따라서 배터리 모듈(200)의 온도 조절이 가능해진다.The
여기서, 배터리 모듈(200)의 전면에는 모듈 팬(240)이 구비되어 열유체를 열유체 입구(210)로 흡입하는 역할을 할 수 있다.Here, the
본 발명에서는 배터리 모듈(200)의 열유체 입구(210)가 수직으로 일직선에 놓일 수 있도록 랙 본체(120)에 적재하여 에너지 저장 설비(10)를 구성한다.In the present invention, the
본 발명에서 배터리 모듈(200)은 모듈 케이스 내부에 배치되는 복수개의 배터리들이 수직으로 혹은 수평으로 적층되어 구성될 수 있다. 배터리는 전극조립체를 수납하는 배터리 케이스와 전극리드를 포함하여 구성된다.In the present invention, the
여기서, 배터리 케이스는 파우치형 배터리 케이스로서, 적어도 하나의 수납부에 전극 조립체가 수납된 후, 테두리가 융착됨으로써 수납부가 밀폐되며, 전극 조립체 양측 또는 일측으로는 한 쌍의 전극리드가 연결된 채 배터리 케이스의 외측으로 돌출된다. 물론 전극 조립체의 양극 탭과 음극 탭이 각각 전기적으로 연결된 후 셀 케이스 외부로 노출되거나, 탭을 생략하고 셀 조립체와 전극리드가 직접 연결되어도 무방하다.Here, the battery case is a pouch-type battery case, and after the electrode assembly is accommodated in at least one receiving unit, the receiving unit is closed by fusion bonding, and a pair of electrode leads are connected to both sides or one side of the electrode assembly. protrudes to the outside of Of course, after the positive electrode tab and the negative electrode tab of the electrode assembly are electrically connected, they may be exposed to the outside of the cell case, or the cell assembly and the electrode lead may be directly connected to each other without the tab.
한편, 전극조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 스택형 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체, 또는 전지 셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다. On the other hand, the electrode assembly is a jelly-roll type assembly having a structure in which a separator is interposed between a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode and then wound up, or a stack-type assembly in which a rectangular positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween. , a stack-folding assembly in which unit cells are wound by a long separation film, or a lamination-stacking assembly in which battery cells are stacked and attached to each other with a separator interposed therebetween, but is not limited thereto.
또한, 전해질은 일반적으로 통용되는 액체전해질 외에도, 고체전해질이나, 고체전해질에 첨가제를 부가하여 액체와 고체 중간형태를 띄는 겔 형태의 준고체전해질로 치환되어도 문제가 없음은 당연하다.In addition, it is natural that there is no problem even if the electrolyte is replaced with a solid electrolyte or a semi-solid electrolyte in the form of a gel having an intermediate form between liquid and solid by adding an additive to the solid electrolyte in addition to the generally used liquid electrolyte.
상기와 같은 전극조립체는 배터리 케이스에 수납되며, 배터리 케이스는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.The electrode assembly as described above is accommodated in a battery case, and the battery case typically has a laminate sheet structure of an inner layer/metal layer/outer layer. Since the inner layer is in direct contact with the electrode assembly, it must have insulation and electrolyte resistance, and for sealing with the outside, the sealing property, that is, the sealing portion where the inner layers are thermally bonded to each other must have excellent thermal bonding strength. The material of the inner layer may be selected from polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, polybutylene, etc., polyurethane resins and polyimide resins having excellent chemical resistance and good sealing properties, but is not limited thereto, Polypropylene excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, and impact resistance and chemical resistance is the most preferable.
내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 박막을 사용할 수 있다.The metal layer in contact with the inner layer corresponds to a barrier layer that prevents moisture or various gases from penetrating into the battery from the outside.
그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습 방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.And an outer layer is provided on the other side of the metal layer, and this outer layer can use a heat-resistant polymer excellent in tensile strength, moisture permeability and air permeability to secure heat resistance and chemical resistance while protecting the electrode assembly, As an example, nylon or polyethylene terephthalate may be used, but is not limited thereto.
또한 배터리 모듈(200)에는 온도 센서(600)를 배치하여 배터리 모듈의 온도를 탐지하고 열유체의 량을 제어할 수 있다. 온도 센서(600)는 모듈 케이스(201)의 외부에 위치할 수 있고, 배터리 모듈(200)의 가운데 위치하는 배터리의 전극 리드 근처에 위치하는 것이 바람직하다. 복수개의 배터리들이 밀착된 경우, 외측에 위치하는 배터리에 비해 가운데에 위치하는 배터리의 온도가 상대적으로 높고, 단위 배터리에서의 온도 분포는 전극 리드 부근이 가장 높으므로, 온도 센서(600)를 배터리 모듈(200)의 가운데 배치되는 배터리의 전극 리드 근처에 배치함으로써 온도 변화를 탐지하는데 유리하다. 이로부터 온도의 상승에 의한 열폭주 등 현상을 즉각 확인할 수 있고 사고를 사전에 방지할 수 할 수 있다. 여기서 온도센서(600)는 제어부(700)와 전기적으로 연결되어, 각 배터리 모듈(200)로 공급되는 열유체의 유량을 조절할 수 있다.In addition, a
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열유체 덕트 사시도이다.5 is a perspective view of a thermal fluid duct according to a first embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에서의 열유체 덕트(300)는 케이스(100)의 내부에 위치하고 주로 공조유닛(400)에서 공급되는 열유체를 배터리 모듈(200)로 이송하여 배터리 모듈(200)의 온도를 제어하는 역할을 한다.5, the
열유체 덕트(300)는 수직 상향으로 배치되는 열유체 덕트 유입부(310), 케이스(100)의 상부커버(111)에 인접하여 수평으로 배치되는 열유체 덕트 가이드부(320) 및 케이스(100)의 측면 커버(112)에 인접하여 수직 하향으로 배치되고, 열유체를 배터리 모듈(200)에 유도하는 열유체 덕트 배출부(330)를 포함한다.The
상기 열유체 덕트 유입부(310), 열유체 덕트 가이드부(320) 및 열유체 덕트 배출부(330)는 일체형으로 제조되거나 각각 제조된 후 용접에 의해 결합되어 구성될 수 있다.The thermal
본 발명에서 열유체 덕트 유입부(310)와 열유체 덕트 가이드부(320), 열유체 덕트 가이드부(320)와 열유체 덕트 배출부(330)는 90도의 각도를 이루면서 연통되는 형상으로 구성될 수 있고, 에너지 저장 설비의 케이스 내에서 배치가 용이하고 및 부피 확장을 초래하지 않는다면 연결 각도는 특히 한정되지 않는다.In the present invention, the thermal
공조유닛(400)에서 공급되는 열유체는 열유체 덕트 유입부(310) 및 열유체 덕트 가이드부(320)를 통과한 후 단면적이 확대되는 열유체 덕트 배출부(330)에 유입되는데, 이때 상기 단면적이 확대된 열유체 덕트 배출부(330)의 내부에서 동일한 압력장이 이루어 지게 됨으로, 열유체가 상기 열유체 덕트 배출부(330) 내부에서 균일한 유량을 유지할 수 있다. 따라서 랙 본체(120)에 수직으로 적재되어 있는 배터리모듈(200)으로 열유체를 일정하게 공급할 수 있는 효과가 있다.The thermal fluid supplied from the
열유체 덕트 배출부(330)의 단면적이 전단에 연결되는 열유체 덕트 가이드부(320)의 단면적보다 확대되면, 유입되는 열유체의 흐름속도가 감소되면서 상기 열유체 덕트 배출부(330)의 전체 구역에서 안정적인 흐름이 이루어지고, 안정적이고 균등한 압력장을 형성할 수 있어 수직방향으로 적재되어 있는 배터리모듈(200)에 균등하게 열유체를 공급하는데 유리하다.When the cross-sectional area of the thermal fluid
본 발명에서 열유체 덕트 배출부(330)의 단면적은 열유체 덕트 가이드부(320) 단면적의 1.2배 내지 1.5배 일 수 있고, 더 바람직하게는 1.3배 내지 1.4배일 수 있다. 1.2배 이하일 경우 열유체 덕트 배출부(330)로 유입되어 확산되는 열유체가 안정적인 유동장을 이루기 어렵고, 1.5배 이상일 경우에는 열유체 덕트 배출부(330)의 부피 증가로 전체 시스템의 부피 증가를 초래하게 되는 문제점이 있다.In the present invention, the cross-sectional area of the thermal fluid
열유체 덕트 유입부(310)의 끝단에 형성되는 열유체 덕트 유입구(311)는 도어(110)를 닫을 경우, 전술한 공조유닛 공급부(410)과 대면하도록 배치하고, 열유체 덕트 유입구(311) 후단에는 유입 팬(312)이 배치되어 열유체의 후단으로의 흐름을 추진시킬 수 있다. The thermal fluid duct inlet 311 formed at the end of the thermal
열유체 덕트 배출부(330)의 일 측면 벽에는 다수개의 열유체 덕트 배출구(340)가 구비될 수 있다. 상기 열유체 덕트 배출구는 랙 본체(120)에 적재된 배터리 모듈(200)의 개수와 대응되게 구비되는 것이 바람직하고, 배터리 모듈(200)의 열유체 입구(210)과 대면하여 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 열유체 덕트 배출부(330)를 흘러지나는 열유체는 열유체 덕트 배출구(340)을 통해 에너지 저장 설비(10)의 케이스(100)내부로 유입된다. 배터리 모듈(200)의 열유체 입구(210)이 상기 열유체 덕트 배출구(340)과 대면하여 위치하면 배출되는 열유체가 바로 배터리 모듈(200)로 유입될 수 있으므로, 열유체의 최단 이동경로를 확보할 수 있어, 열손실을 최소화할 수 있어 배터리모듈(200)과의 열교환에 유리하다.A plurality of thermal
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플랙시블 덕트 개요도이다.6 is a schematic diagram of a flexible duct according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예는 플랙시블 덕트(500)의 가이드 유닛(510)을 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일함으로, 이하에는 가이드 유닛(510)을 포함하는 플랙시블 덕트(500)에 관해서만 설명하기로 한다. The second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 except for the
본 발명의 제2 실시예에 따른 플랙시블 덕트(500)의 양쪽 끝단 내부에는 확장 및 절곡에 의한 플랙시블 덕트(500)의 피로 손상을 줄일 수 있는 가이드 유닛(510)이 배치될 수 있다. 가이드 유닛(510)은 일측으로 만곡된 형태의 플레이트 혹은 소정의 지름을 가지는 원기둥 형태일 수 있고, 플랙시블 덕트(500)의 끝단 내면에 밀착되어 하나 이상 배치될 수 있으며, 바람직하게는 두개 이상 배치될 수 있다.A
도어(110)의 개폐에 따라 플랙시블 덕트(500)가 수직방향 및 수평방향으로 동시에 확장되는데 수평으로 확장으로 인해 플랙시블 덕트(500)가 가이드 유닛(510)과 접촉되는 부분에서 작용력이 발생하게 되고, 반복 작동으로 인해 결국에는 플랙시블 덕트(500)의 파손을 초래하게 된다. 따라서 다수개의 가이드 유닛(510)을 배치함으로써 수평 확장에 의한 작용력을 분산시킬 수 있어 플랙시블 덕트(500)의 사용 수명을 연장시키는 이점이 있다.According to the opening and closing of the
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열유체 덕트 배출부 개요도이다.7 is a schematic diagram of a thermal fluid duct outlet according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시예는 열유체 덕트 배출부(330)에 배출 게이트(350)를 구비하고, 열유체 덕트 배출부(330)에 베인(360)을 구비한 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일함으로, 이하에는 배출 게이트(350)과 베인(360)에 관해서만 설명하기로 한다.The third embodiment of the present invention is shown in Figs. 1 to, except that the
도 7을 참조하면 열유체 덕트 배출부(330)는 배출구 게이트(350)를 구비할 수 있다. 배출구 게이트(350)는 하나 혹은 두개 구비될 수 있고, 열유체 덕트 배출부(330)와 피벗형태로 결합되거나 슬라이드 형태로 결합될 수 있다. 또한 전술한 온도센서(600)의 탐지에 제어부(700)가 배출구 게이트(350)의 개폐 정도를 자동제어 할 수 있다. 배터리 모듈(200)의 온도가 상승 시 제어부(700)는 해당 배터리 모듈(200)에 대응하여 위치하는 배출구 게이트(350)를 오픈하여 열유체 덕트 배출구(340)를 통해서 해당 배터리 모듈(200)로 공급되는 열유체 량을 증가하여 배터리 모듈의 온도 상승을 제어할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the thermal
열유체 공급량을 제어하면서 열유체 덕트(300)의 운전에 영향을 미치지 않는다면 배출구 게이트(350)의 형상은 특히 한정되지 않는다.The shape of the
열유체 덕트 배출부(330)에는 베인(360)이 구비될 수 있다. 베인(360)은 열유체 덕트 배출구(340)와 대면하여 열유체 덕트 배출부(330)의 내벽에 하나 이상 구성될 수 있고, 열유체 덕트 배출구(340) 개수에 대응하여 구성될 수 있다. 베인(360)은 열유체 덕트 배출부(330)의 상부에서 하부로 유동하는 열유체의 흐름 방향을 대면하여 소정의 면적을 가지는 플레이트 형태가 바람직하고, 대응하는 배출구(340)를 향하는 방향으로 베인(360)의 폭이 좁아지는 형태로 구성되는 것이 더 바람직하다. 열유체가 베인(360)의 플레이트 면과 부딪친 후, 흐름 방향이 굴곡되어 배출구(340)로 유입이 용이하고, 열유체 덕트 배출구(340)를 향하는 쪽의 베인 폭이 좁아지는 형상으로 열유체 덕트 배출구(340)으로의 열유체 공급량을 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다. 또한 베인은 평평한 면을 가지는 플레이트 일 수 있고, 일정하게 만곡된 형상의 플레이트 일 수 있으며, 열유체의 흐름방향을 제어할 수 있다면 그 형상은 특히 한정되지 않는다. A
베인(360)은 열유체 덕트 배출부(330)의 내부 벽면에 상부에서 하부쪽으로 소정 거리 이격되어 배치될 수 있고 열유체와의 접촉면적이 점차 커지도록 할 수 있다. 열유체 덕트 배출부(330)의 하부쪽으로 갈수록 열유체 량은 감소함으로 베인의 접촉면적을 늘려서 대응하는 배터리 모듈로의 열유체 량을 담보할 수 있다. The
각각의 베인(360)은 배출구 게이트(350)와 마찬가지로 제어부(700)에 의해 배치되는 각도가 자동 조절되어 열유체 덕트 배출구(340)으로 공급하는 열유체량을 제어할 수 있다. Each
도 8은 본 발명에 제4 실시예에 따른 에너지 저장 설비 내부 개요도이다.8 is an internal schematic diagram of an energy storage facility according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제4 실시예는 공조유닛 공급부(410)와 열유체 덕트 유입부(310)가 직접 결합되는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일함으로 구체적인 설명은 생략한다.The fourth embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5, except that the air conditioning
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 의해 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
<실시예> <Example>
열유체를 공급받는 열유체 덕트 유입부(310), 유입된 열유체를 후단으로 이송하는 열유체 덕트 가이드부(320) 및 열유체를 배터리 모듈(200)에 유도하는 열유체 덕트 배출부(330)를 포함하는 열유체 덕트(300)를 이용하여 에너지 저장 설비의 랙 본체에 적재되어 있는 배터리 모듈들에 대한 냉각 성능을 CFD를 이용하여 해석하였다.The thermal
본 실시예에서 배터리모듈(200)의 전면의 일측에는 열유체가 유입되는 열유체 입구(210)이 형성되어 있고, 상기 열유체 입구(210)들이 수직 일직선상에 위치하도록 배터리모듈(200)들을 랙 본체(120)에 수직으로 적재한다.In this embodiment, a
본 실시예에서의 열유체 덕트(300)는 수직 상향으로 배치되는 열유체 덕트 유입부(310), 케이스(100)의 상부커버(111)에 인접하여 수평으로 배치되는 열유체 덕트 가이드부(320) 및 케이스(100)의 측면 커버(112)에 인접하여 수직 하향으로 배치되고, 열유체를 배터리 모듈(200)에 유도하는 열유체 덕트 배출부(330)를 포함한다.In this embodiment, the
여기서 열유체 덕트 배출부(330)는 전단의 열유체 덕트 유입부(310) 및 열유체 덕트 가이드부(320) 대비 단면적이 확장되었다. 상기 열유체 덕트 배출부의 단면적은 연통되어 있는 열유체 덕트 가이드부의 단면적의 1.3배이다.Here, the thermal fluid
또한 랙 본체(120)에 적재되어 있는 배터리모듈(200)들을 대면하는 상기 열유체 덕트 배출부(330)의 측벽면에는 상기 각각 배터리모듈(200)의 열유체 입구(210)에 대면하여 각각에 대응되는 열유체 덕트 배출구(340)가 형성되어 있다.In addition, on the side wall surface of the thermal fluid
또한 공조유닛(400)에서 배출되는 열유체는 열유체 덕트 유입부(310)에 공급된다.Also, the thermal fluid discharged from the
본 실시예에서 냉각성능 평가를 위한 CFD 해석에서 적용한 사양은 표 1에 나타내었다.The specifications applied in CFD analysis for cooling performance evaluation in this example are shown in Table 1.
실시예에 따른 CFD 해석 결과, 랙 본체(120)에 수직으로 적재되어 있는 각각의 배터리 모듈(200)들이 냉각된 정도가 거의 비슷한 것으로 나타났다.As a result of CFD analysis according to the embodiment, it was found that the degree of cooling of each of the
표 1. CFD 해석 적용 사양Table 1. CFD analysis application specifications
<비교예 1> <Comparative Example 1>
공조유닛(400)에서 공급되는 열유체를 이송하는 열유체 덕트는 수평상의 위치하는 열유체 덕트 유입부와 상기 열유체 덕트 유입부와 직접 연결되며 수직으로 위치하는 열유체 덕트 배출부로 구성되는 것을 제외하고는 실시예와 동일하다.The thermal fluid duct for transporting the thermal fluid supplied from the
비교예 1에 따른 CFD 해석 결과, 랙 본체(120)에 수직으로 적재되어 있는 각각의 배터리 모듈(200)들이 냉각된 정도가 불균일한 것으로 나타났고, 열유체 덕트 유입부와 인접하는 배터리모듈이 더 냉각된 것으로 나타났다.As a result of CFD analysis according to Comparative Example 1, it was found that the degree of cooling of each of the
<비교예 2> <Comparative Example 2>
열유체 덕트 배출부(330)의 단면적이 열유체 덕트 가이드부(320)의 단면적과같은 것을 제외하고는 실시예와 동일하다.Except that the cross-sectional area of the thermal fluid
비교예 2에 따른 CFD 해석 결과, 랙 본체(120)에 수직으로 적재되어 있는 각각의 배터리 모듈(200)들이 냉각된 정도가 불균일한 것으로 나타났고, 열유체 덕트 배출부의 상부측에 인접하는 배터리모듈이 더 냉각된 것으로 나타났다.As a result of CFD analysis according to Comparative Example 2, it was found that the degree of cooling of each of the
<비교예 3> <Comparative Example 3>
열유체 덕트 배출부(330)의 단면적이 열유체 덕트 가이드부(320)의 단면적의1/2인것을 제외하고는 실시예와 동일하다.The same as in the embodiment except that the cross-sectional area of the thermal fluid
비교예 3에 따른 CFD 해석 결과, 랙 본체(120)에 수직으로 적재되어 있는 각각의 배터리 모듈(200)들이 냉각된 정도가 불균일한 것으로 나타났고, 열유체 덕트 배출부의 상부측에 인접하는 배터리모듈이 더 냉각된 것으로 나타났다.As a result of CFD analysis according to Comparative Example 3, it was found that the degree of cooling of each of the
10: 에너지 저장 설비
100: 케이스
110: 도어
111: 상부 커버
112: 측면 커버
113: 후면 커버
120: 랙 본체
121: 랙 선반
200: 배터리 모듈
201: 모듈 케이스
210: 열유체 입구
220: 열유체 출구
230: 열유체 유로
231: 제1 측면 유로
232: 수평 유로
233: 제2 측면 유로
240: 모듈 팬
300: 열유체 덕트
310: 열유체 덕트 유입부
311: 열유체 덕트 유입구
312: 유입 팬
320: 열유체 덕트 가이드부
330: 열유체 덕트 배출부
340: 열유체 덕트 배출구
350: 배출구 게이트
360: 베인
400: 공조유닛
410: 공조유닛 공급부
420: 공조유닛 재순환부
500: 블랙시블덕트
510: 가이드 유닛
600: 온도 센서
700: 제어부10: Energy storage equipment
100: case
110: door
111: upper cover
112: side cover
113: back cover
120: rack body
121: rack shelf
200: battery module
201: module case
210: thermal fluid inlet
220: thermal fluid outlet
230: thermal fluid flow path
231: first side flow path
232: horizontal flow
233: second side flow path
240: module fan
300: thermal fluid duct
310: thermal fluid duct inlet
311: thermal fluid duct inlet
312: inlet fan
320: thermal fluid duct guide unit
330: thermal fluid duct outlet
340: thermal fluid duct outlet
350: outlet gate
360: vane
400: air conditioning unit
410: air conditioning unit supply unit
420: air conditioning unit recirculation unit
500: black sible duct
510: guide unit
600: temperature sensor
700: control unit
Claims (11)
상기 케이스의 내부 공간에 구비되어 다수의 배터리 모듈(200)을 수평 및 수직으로 이격 적재하는 랙 본체(120);
상기 케이스(100) 도어 내측면에 위치하는 공조유닛(400);
상기 케이스(100) 내부에 위치하며 상기 공조유닛(400)과 연통 결합되는 열유체 덕트(300);
상기 배터리 모듈(200)에 위치하는 온도센서(700); 및
상기 온도센서(700)와 전기적으로 연결되는 제어부(700); 를 포함하고,
상기 열유체 덕트(300)는 상기 공조유닛(400)이 공급하는 열유체를 상기 배터리 모듈(200)로 유도하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
case 100;
a rack body 120 provided in the inner space of the case to horizontally and vertically spaced apart a plurality of battery modules 200;
an air conditioning unit 400 positioned on the inner surface of the case 100 door;
a thermal fluid duct 300 positioned inside the case 100 and coupled to the air conditioning unit 400 in communication;
a temperature sensor 700 located in the battery module 200; and
a control unit 700 electrically connected to the temperature sensor 700; including,
The thermal fluid duct (300) is an energy storage facility, characterized in that for guiding the thermal fluid supplied from the air conditioning unit (400) to the battery module (200).
상기 열유체 덕트(300)는 열유체 덕트 유입부(310), 열유체 덕트 가이드부(320) 및 열유체 덕트 배출부(330)을 포함하고,
상기 열유체 덕트 배출부(330)는 내부 유로가 확장되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
According to claim 1,
The thermal fluid duct 300 includes a thermal fluid duct inlet 310, a thermal fluid duct guide 320 and a thermal fluid duct outlet 330,
The heat fluid duct discharge part 330 is an energy storage facility, characterized in that the internal flow path is expanded.
상기 열유체 덕트 배출부(330)에는 상기 랙 본체(120)에 적재되는 각각의 배터리 모듈(200)에 대면하는 열유체 덕트 배출구(340)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
3. The method of claim 2,
The thermal fluid duct outlet 330 has an energy storage facility, characterized in that it includes a thermal fluid duct outlet 340 facing each battery module 200 loaded on the rack body 120 .
상기 열유체 덕트 배출구(340)에 배출되는 열유체는 상기 배터리 모듈(200)의 열유체 입구(210)를 통해 유입되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
4. The method of claim 3,
Energy storage facility, characterized in that the thermal fluid discharged to the thermal fluid duct outlet (340) is introduced through the thermal fluid inlet (210) of the battery module (200).
상기 열유체 덕트 배출구(340)에는 유량조절 수단(350)이 구비되고, 상기 유량조절 수단(350)은 제어부(700)에 의해 상기 배터리 모듈(200)로 유입되는 열유체 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
4. The method of claim 3,
The thermal fluid duct outlet 340 is provided with a flow rate control means 350, and the flow rate control means 350 adjusts the flow rate of the thermal fluid flowing into the battery module 200 by the control unit 700 energy storage equipment.
상기 열유체 덕트 배출구(340)와 대면하는 열유체 덕트(300)의 내측벽면에는 열유체의 유동 방향을 조절하는 베인(360)이 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
4. The method of claim 3,
Energy storage facility, characterized in that the vane 360 for controlling the flow direction of the thermal fluid is provided on the inner wall surface of the thermal fluid duct (300) facing the thermal fluid duct outlet (340).
상기 베인(360)의 열유체와의 접촉면은 열유체 덕트 배출부(330)의 상부에서 하부쪽으로 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
7. The method of claim 6,
Energy storage facility, characterized in that the contact surface of the vane (360) with the thermal fluid gradually increases from the upper part to the lower part of the thermal fluid duct discharge part (330).
상기 베인(360)은 상기 제어부(700)에 의한 각도 조절에 의해 열유체의 유동 방향을 변경시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장설비.
7. The method of claim 6,
The vane 360 is an energy storage facility, characterized in that it changes the flow direction of the thermal fluid by the angle adjustment by the control unit (700).
상기 랙 본체(120) 내부와 연통되는 소화부를 포함하고, 상기 소화부는 상기 제어부(700)에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
According to claim 1,
and a fire extinguishing unit communicating with the inside of the rack body (120), wherein the fire extinguishing unit is opened and closed by the control unit (700).
상기 공조유닛(400)과 상기 열유체 덕트(300)는 플랙시블 덕트(500)에 의해 연통되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The air conditioning unit (400) and the thermal fluid duct (300) is an energy storage facility, characterized in that the communication by a flexible duct (500).
상기 플랙시블 덕트(500)에는 상기 플랙시블 덕트(500)의 절곡 방향 및 각도를 조절하는 가이드 유닛(510)이 위치하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 설비.
11. The method of claim 10,
Energy storage facility, characterized in that the flexible duct (500) has a guide unit (510) for adjusting the bending direction and angle of the flexible duct (500) is located.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020200134695A KR20220050710A (en) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | Compact Energy Storage System Having Uniform Temperature Distribution |
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Citations (2)
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KR102059301B1 (en) | 2019-07-19 | 2019-12-24 | 나성호 | Enclosure for energy storage system |
KR20200023023A (en) | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 주식회사 가이아에너지 | Temperature-controllable Solar Energy Storage Apparatus |
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- 2020-10-16 KR KR1020200134695A patent/KR20220050710A/en active Search and Examination
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