KR20220056027A - 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치 Download PDF

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KR20220056027A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 모듈을 포함하는 복수 개의 배터리 랙 및 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되며, 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈에서 열 폭주 상황 발생 시, 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 복수 개의 배터리 모듈 사이에 소정 유체를 통한 층류를 형성하는 층류 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치{BATTERY RACK AND ENERGY STORAGE SYSTEM COMPRISING THE BATTERY RACK}
본 발명은 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다. 한편, 이러한 배터리 랙을 적어도 하나 이상 구비하여 에너지원으로서 전력 저장 장치를 구성한다.
종래 전력 저장 장치, 일반적으로, 복수 개의 배터리 랙을 포함하여 구성된다. 여기서, 복수 개의 배터리 랙은, 상호 적층되며 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈 및 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 랙 케이스를 포함하여 구성된다.
이러한 종래 전력 저장 장치의 경우, 복수 개의 배터리 랙들 중 특정 배터리 랙에서 이상 상황에 따른 과열이 발생할 경우, 과열된 배터리 랙의 배터리 모듈에서 발생하는 열이 인접한 배터리 모듈이나 배터리 랙들로 그대로 전달되어 열 폭주가 발생하여 전체 전력 저장 장치의 폭발 등의 더 큰 위험으로 이어지는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 랙의 배터리 모듈들 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 열 폭주를 방지할 수 있게 이상 상황이 발생한 배터리 모듈의 열을 분산시키며, 인접한 배터리 랙들 측으로의 직접적인 열 전달을 방지할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 랙의 배터리 모듈들 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 열 폭주를 방지할 수 있는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 이상 상황이 발생한 배터리 모듈의 열을 분산시킬 수 있는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 배터리 랙의 배터리 모듈들 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 인접한 배터리 랙들 또는 배터리 모듈 측으로의 직접적인 열 전달을 방지할 수 있는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 모듈을 포함하는 복수 개의 배터리 랙; 및 상기 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈에서 열 폭주 상황 발생 시, 상기 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 소정 유체를 통한 층류를 형성하는 층류 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
상기 층류 컨트롤러는, 상기 복수 개의 배터리 랙과 전기적으로 연결되며, 상기 소정 유체를 통해 상기 층류를 발생시키는 층류 제어 유닛; 상기 층류 제어 유닛과 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되어 상기 층류를 통과시키는 적어도 하나의 층류 채널; 및 상기 적어도 하나의 층류 채널과 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 랙과 소정 거리 이격되어 상기 적어도 하나의 층류 채널을 통과한 상기 소정 유체를 수용하는 유체 수용 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 층류 채널은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 층류 채널은, 상기 복수 개의 배터리 랙들 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 높이 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 층류 채널은, 상기 복수 개의 배터리 랙들 중 최외곽에 배치되는 배터리 랙들 양측에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 층류 채널은, 각각, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 높이 방향에 따른 길이에 대응되는 길이를 가질 수 있다.
상기 층류 채널은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 층류 채널은, 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 수평 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 층류 채널은, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 높이 방향에서, 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 층류 채널은, 각각, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 수평 방향에서의 총 길이에 대응되는 길이를 가질 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈은, 각각, 적어도 하나의 배터리 셀;을 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다.
상기 소정 유체는, 공기일 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙의 배터리 모듈들 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 열 폭주를 방지할 수 있는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 이상 상황이 발생한 배터리 모듈의 열을 분산시킬 수 있는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙의 배터리 모듈들 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 인접한 배터리 랙들 또는 배터리 모듈 측으로의 직접적인 열 전달을 방지할 수 있는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 전력 저장 장치의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 전력 저장 장치의 열 폭주 상황 발생 시 열 폭주의 확대 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 전력 저장 장치의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 6의 전력 저장 장치의 열 폭주 상황 발생 시 열 폭주의 확대 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 전력 저장 장치의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 저장 장치(10)는, 에너지원으로서, 배터리 랙(100) 및 층류 컨트롤러(200)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 랙(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 랙(100)은 상호 적층될 수 있으며, 예로써, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)을 수평 방향에서 상호 적층될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 랙(100)은, 각각, 복수 개의 배터리 모듈(110), 랙 케이스(130) 및 배터리 관리 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 상호 적층되게 구비될 수 있다. 예로써, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 상기 배터리 랙(100)의 높이 방향을 따라 상호 적층될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(115)을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(115)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 ㅅ 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 셀(115)은, 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 랙 케이스(130)는, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 랙 케이스(130)에는 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 배터리 관리 유닛(150)은, 상기 랙 케이스(130)에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 배터리 관리 유닛(150)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)을 제어할 수 있다. 상기 배터리 관리 유닛(150)은, 후술하는 층류 컨트롤러(200)와도 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 층류 컨트롤러(200)는, 상기 복수 개의 배터리 랙(100) 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈(110) 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110) 중 적어도 하나의 배터리 모듈(110)에서 열 폭주 상황 발생 시, 상기 복수 개의 배터리 랙(100) 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈(110) 사이에 소정 유체(F, 도 4 및 도 5 참조)를 통한 층류를 형성할 수 있다.
여기서, 층류(Laminar air flow)란 난류(Turbulent air flow)에 반대되는 흐름으로서, 유체가 서로 섞이지 않는 흐름이다. 한편, 본 실시예의 경우, 상기 층류를 형성하는 소정 유체는 공기일 수 있다.
이러한 상기 층류 컨트롤러(200)는, 층류 제어 유닛(210), 층류 채널(230), 유체 수용 유닛(250), 순환 파이프(270) 및 순환 펌프(290)를 포함할 수 있다.
상기 층류 제어 유닛(210)은, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)과 전기적으로 연결되며, 상기 소정 유체(F)를 통해 상기 층류를 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 층류 제어 유닛(210)에는 상기 층류 발생을 위한 각종 기구물이나 전장 부품 등이 구비될 수 있다.
상기 층류 채널(230)은, 상기 층류 제어 유닛(210)과 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 랙(100) 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈(110) 사이에 구비되어 상기 층류(F)를 통과시킬 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 층류 채널(230)이 상기 복수 개의 배터리 랙(100) 사이에 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 층류 채널(230)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 층류 채널(230)은, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)들 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)들의 높이 방향을 따라 길게 배치될 수 있다. 아울러, 상기 복수 개의 층류 채널(230)은, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)들 중 최외곽에 배치되는 배터리 랙(100)들 양측에 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 층류 채널(230)은, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)들의 높이 방향에 따른 길이에 대응되는 길이를 가질 수 있다. 예로써, 상기 복수 개의 층류 채널(230)은, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)의 높이 방향에 따른 길이와 적어도 동일한 길이를 갖거나 그 이상의 길이를 가질 수 있다.
상기 유체 수용 유닛(250)은, 상기 적어도 하나의 층류 채널(230)과 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 랙(100)과 소정 거리 이격되어 상기 적어도 하나의 층류 채널(230)을 통과한 상기 소정 유체(F, 도 3 및 도 4 참조)를 수용할 수 있다.
상기 순환 파이프(270)는, 상기 층류 채널(230) 내부에서 층류를 형성하는 상기 소정 유체(F, 도 4 및 도 5 참조)를 순환시키기 위한 것으로서, 상기 층류 채널(230)과 연통되게 연결될 수 있다.
상기 순환 펌프(290)는, 상기 소정 유체(F, 도 4 및 도 5 참조)의 순환을 위한 구동력을 제공할 수 있다. 이러한 상기 순환 펌프(290)는 상기 순환 파이프와 연결될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(10)의 열 폭주 상황 발생 시 열 폭주의 확대 방지 매커니즘에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 전력 저장 장치의 열 폭주 상황 발생 시 열 폭주의 확대 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 전력 저장 장치(10)의 배터리 랙들(100) 중 적어도 하나의 배터리 랙(100)에서 이상 상황 등에 따른 과열이 발생할 수 있다. 예로써, 어느 하나의 배터리 랙(100)의 배터리 모듈(110)의 배터리 셀(115)에서 이상 상황에 따른 과열이 발생할 수 있다. 이 경우, 과열된 배터리 셀(115)을 포함하는 배터리 모듈(110)의 열이 폭주하여 인접한 배터리 랙(100) 측으로의 열이 전파되어 열 폭주로 이어져 전체 전력 저장 장치(10)의 폭발 등으로 이어질 더 큰 피해로 이어질 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 이상 상황 발생 시, 상기 배터리 랙들(100)과 연결된 층류 컨트롤러(200)에서 이러한 이상 상황을 감지할 수 있다. 상기 층류 컨트롤러(200)는, 이러한 이상 상황 발생 시, 상기 층류 채널(230) 측으로 층류를 형성할 수 있게 제어할 수 있다.
상기 층류는 상기 소정 유체(F), 즉, 공기의 흐름을 통해 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 이상 상황 시, 상기 층류 컨트롤러(200)를 통해, 상기 배터리 랙들(100) 사이 사이에 배치되는 층류 채널들(230) 내부에는 상시 소정 유체(F)의 층류가 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 배터리 랙들(100) 사이의 층류 채널들(230) 내부에서의 층류에 따라, 인접한 배터리 랙들(100) 측으로의 열 전달을 효과적으로 억제하거나 또는 차단할 수 있다.
아울러, 본 실시예서는, 상기 층류 채널들(230) 사이의 층류를 통해, 상기 이상 상황이 발생한 배터리 모듈(110)의 배터리 랙(100)의 온도 또한 효과적으로 분산시켜, 상기 과열된 배터리 랙(100)의 온도도 효과적으로 낮출 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 층류 컨트롤러(200)를 통해, 배터리 랙들(100) 중 적어도 하나의 배터리 랙(100)의 이상 상황에 따른 과열 등의 상황 발생 시, 인접한 배터리 랙들(100) 측으로의 열 전달을 효과적으로 차단하여 주변 배터리 랙들(100) 측으로의 열 전달에 따른 열 폭주에 따른 화재나 폭발 등의 위험 상황을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 본 실시예에서는, 공기를 통한 층류를 통해, 열 전달을 차단할 수 있는 바, 별도의 열 차단막 등의 단열재 등이 요구되지 않을 수 있다. 별도의 단열재 등의 경우, 이러한 이상 과열 시 오히려 화재로 이어질 수 있는 인화 물질이 될 수 있는 문제가 있는데, 본 실시예의 경우, 상기 층류 컨트롤러(200)를 통해, 이러한 화재 위험이 있는 별도의 단열재 없이 보다 더 안전하게 주변 배터리 랙들(100) 측으로의 열 전파 등을 차단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 전력 저장 장치의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 전력 저장 장치(20)는, 앞선 실시예의 상기 전력 저장 장치(10)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 전력 저장 장치(20)는, 배터리 랙(100) 및 층류 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 랙(100)은, 배터리 모듈(110), 랙 케이스(130) 및 배터리 관리 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(110), 상기 랙 케이스(130) 및 상기 배터리 관리 유닛(150)은, 앞선 실시예와 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 층류 컨트롤러(300)는, 층류 제어 유닛(310), 층류 채널(330), 유체 수용 유닛(350), 순환 파이프(370) 및 순환 펌프(390)를 포함할 수 있다.
상기 층류 제어 유닛(310)은, 앞선 실시예의 상기 층류 제어 유닛(210)과 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 층류 채널(330)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 층류 채널(330)은, 상기 배터리 랙들(100)의 상기 복수 개의 배터리 모듈(110) 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 랙들(100)의 수평 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 층류 채널(330)은, 상기 복수 개의 배터리 랙들(100)의 높이 방향에서, 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 층류 채널(330)은, 각각, 각각, 상기 복수 개의 배터리 랙들(100)의 수평 방향에서의 총 길이에 대응되는 길이를 가질 수 있다. 예로써, 상기 복수 개의 층류 채널(330)은, 상기 복수 개의 배터리 랙들(100)의 수평 방향에 따른 총 길이와 적어도 동일한 길이를 갖거나 그 이상의 길이를 가질 수 있다.
상기 유체 수용 유닛(350), 상기 순환 파이프(370) 및 상기 순환 펌프(390)는, 앞선 실시예의 상기 유체 수용 유닛(250), 상기 순환 파이프(270) 및 상기 순환 펌프(290)와 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(20)의 열 폭주 상황 발생 시 열 폭주의 확대 방지 매커니즘에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 8 및 도 9는 도 6의 전력 저장 장치의 열 폭주 상황 발생 시 열 폭주의 확대 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 전력 저장 장치(20)의 배터리 랙들(100) 중 적어도 하나의 배터리 랙(100)에서 이상 상황 등에 따른 과열이 발생할 수 있다. 예로써, 어느 하나의 배터리 랙(100)의 배터리 모듈(110)의 배터리 셀(115)에서 이상 상황에 따른 과열이 발생할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 이상 상황 발생 시, 상기 배터리 랙들(100)과 연결된 층류 컨트롤러(300)에서 이러한 이상 상황을 감지할 수 있다. 상기 층류 컨트롤러(300)는, 이러한 이상 상황 발생 시, 상기 층류 채널(330) 측으로 층류를 형성할 수 있게 제어할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 배터리 랙들(100) 사이의 층류 채널들(330) 내부에서의 층류에 따라, 인접한 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전달을 효과적으로 억제하거나 또는 차단할 수 있다. 구체적으로, 이상 상황이 발생한 상기 배터리 모듈(110)의 배터리 셀(115)과 높이 방향에서 인접한 배터리 모듈(110) 측으로 열 전달을 효과적으로 억제하게나 또는 차단할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 층류 컨트롤러(300)를 통해, 어느 하나의 배터리 랙(100)의 이상 상황이 발생 시 높이 방향에서 인접한 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전달을 효과적으로 방지하여 전체 배터리 랙(100)의 폭발 등으로 이어질 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 전력 저장 장치(30)는, 앞선 실시예들의 상기 전력 저장 장치(10, 20)와 유사하므로, 앞선 실시예들의 상기 전력 저장 장치(10, 20)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 10을 참조하면, 상기 전력 저장 장치(30)는, 배터리 랙(100) 및 층류 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 랙(100)은, 배터리 모듈(110), 랙 케이스(130) 및 배터리 관리 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(110), 상기 랙 케이스(130) 및 상기 배터리 관리 유닛(150)은, 앞선 실시예와 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 층류 컨트롤러(400)는, 층류 제어 유닛(410), 층류 채널(430, 440), 유체 수용 유닛(450), 순환 파이프(470) 및 순환 펌프(490)를 포함할 수 있다.
상기 층류 제어 유닛(410)은, 앞선 실시예의 상기 층류 제어 유닛(210)과 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 층류 채널(430, 440)은, 수직 층류 채널(430) 및 수평 층류 패널(440)을 포함할 수 있다.
상기 수직 층류 채널(430)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 수직 층류 채널(430)은, 상기 복수 개의 배터리 랙들(100) 사이 및 최외곽 배터리 랙들(100) 양측에 배치될 수 있다.
상기 수평 층류 채널(440)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 수평 층류 채널(440)은, 상기 배터리 랙들(100)의 상기 배터리 모듈들(110) 사이 사이에 구비될 수 있다.
상기 유체 수용 유닛(450), 상기 순환 파이프(470) 및 상기 순환 펌프(490)는, 앞선 실시예의 상기 유체 수용 유닛(250), 상기 순환 파이프(270) 및 상기 순환 펌프(290)와 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(30)는, 상기 층류 컨트롤러(400)의 상기 층류 채널(430, 440)이 수직 층류 채널(430) 및 수평 층류 패널(440)을 포함하여 구성됨에 따라, 상기 이상 상황 발생 시 주변 배터리 랙(100) 및 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전달을 수직 방향 및 수평 방향 모두에서 효과적으로 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 전력 저장 장치(40)는, 앞선 실시예들의 상기 전력 저장 장치(10, 20, 30)와 유사하므로, 앞선 실시예들의 상기 전력 저장 장치(10, 20, 30)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 11을 참조하면, 상기 전력 저장 장치(40)는, 배터리 랙(100) 및 층류 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 랙(100)은, 배터리 모듈(110), 랙 케이스(130) 및 배터리 관리 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(110), 상기 랙 케이스(130) 및 상기 배터리 관리 유닛(150)은, 앞선 실시예와 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 층류 컨트롤러(500)는, 층류 제어 유닛(510), 층류 채널(530), 유체 수용 유닛(550), 순환 파이프(570) 및 순환 펌프(590)를 포함할 수 있다.
상기 층류 제어 유닛(510)은, 앞선 실시예의 상기 층류 제어 유닛(210)과 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 층류 채널(530)은, 격자 형상으로 구비되어 있다. 이러한 상기 층류 채널(530)은, 수평 방향에서 상기 복수 개의 배터리 랙들(100) 사이 및 수직 방향, 즉, 높이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(110) 사이 사이에 배치될 수 있다.
상기 유체 수용 유닛(550), 상기 순환 파이프(570) 및 상기 순환 펌프(590)는, 앞선 실시예의 상기 유체 수용 유닛(250), 상기 순환 파이프(270) 및 상기 순환 펌프(290)와 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
본 실시예의 경우, 상기 전력 저장 장치(40)는, 상기 층류 컨트롤러(500)의 상기 층류 채널(530)이 격자 형상으로 상기 배터리 랙들(100)의 상기 배터리 모듈(110)의 수평 방향에 따른 좌우측 및 수직 방향에 따른 상하측을 모두 커버하므로, 상기 이상 상황 발생 시 주변 배터리 랙(100) 및 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전달을 수평 방향 및 수직 방향 모두에서 효과적으로 방지할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙(100)의 배터리 모듈들(110) 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 열 폭주를 방지할 수 있는 전력 저장 장치(10, 20, 30, 40)를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 이상 상황이 발생한 배터리 모듈(110)의 열을 분산시킬 수 있는 전력 저장 장치(10, 20, 30, 40)를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙(100)의 배터리 모듈들(110) 중 적어도 하나에서 이상 상황 발생에 따른 과열 발생 시, 인접한 배터리 랙들(100) 또는 배터리 모듈(110) 측으로의 직접적인 열 전달을 방지할 수 있는 전력 저장 장치(10, 20, 30, 40)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10, 20, 30, 40: 전력 저장 장치
100: 배터리 랙
110: 배터리 모듈
115: 배터리 셀
130: 랙 케이스
150: 배터리 관리 유닛
200: 층류 컨트롤러
210: 층류 구동 유닛
230: 층류 채널
250: 유체 수용 유닛
270: 순환 파이프
290: 순환 펌프
300: 층류 컨트롤러
310: 층류 구동 유닛
330: 층류 채널
350: 유체 수용 유닛
370: 순환 파이프
390: 순환 펌프
400: 층류 컨트롤러
410: 층류 구동 유닛
430, 440: 층류 채널
450: 유체 수용 유닛
470: 순환 파이프
490: 순환 펌프
500: 층류 컨트롤러
510: 층류 구동 유닛
530: 층류 채널
550: 유체 수용 유닛
570: 순환 파이프
590: 순환 펌프

Claims (10)

  1. 전력 저장 장치에 있어서,
    상호 적층되는 복수 개의 배터리 모듈을 포함하는 복수 개의 배터리 랙; 및
    상기 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈에서 열 폭주 상황 발생 시, 상기 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 소정 유체를 통한 층류를 형성하는 층류 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 층류 컨트롤러는,
    상기 복수 개의 배터리 랙과 전기적으로 연결되며, 상기 소정 유체를 통해 상기 층류를 발생시키는 층류 제어 유닛;
    상기 층류 제어 유닛과 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 랙 사이 또는 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되어 상기 층류를 통과시키는 적어도 하나의 층류 채널; 및
    상기 적어도 하나의 층류 채널과 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 랙과 소정 거리 이격되어 상기 적어도 하나의 층류 채널을 통과한 상기 소정 유체를 수용하는 유체 수용 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 층류 채널은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 층류 채널은,
    상기 복수 개의 배터리 랙들 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 높이 방향을 따라 길게 배치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 층류 채널은,
    상기 복수 개의 배터리 랙들 중 최외곽에 배치되는 배터리 랙들 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 층류 채널은, 각각,
    상기 복수 개의 배터리 랙들의 높이 방향에 따른 길이에 대응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 층류 채널은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 층류 채널은,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 랙들의 수평 방향을 따라 길게 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 층류 채널은,
    상기 복수 개의 배터리 랙들의 높이 방향에서, 상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 층류 채널은, 각각,
    상기 복수 개의 배터리 랙들의 수평 방향에서의 총 길이에 대응되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 모듈은, 각각,
    적어도 하나의 배터리 셀;을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀은,
    파우치형 이차 전지로 마련되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소정 유체는,
    공기인 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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