KR20230095799A - 안전성이 향상된 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열적 이벤트의 효과적인 제어와 유지 관리에 유리한 배터리 팩을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈; 소화액을 보유하며 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되고 관통홀이 형성된 소화 탱크; 및 상기 소화 탱크의 상기 관통홀에 설치되어 상기 소화 탱크의 내부 압력 변화에 따라 상기 관통홀을 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 커버 부재를 포함할 수 있다.

Description

안전성이 향상된 배터리 팩{Battery pack with improved safety}

본 발명은 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전성과 내구성 등이 향상된 배터리 팩과 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 등에 관한 것이다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

이러한 이차 전지는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)과 같은 중대형 장치에도 널리 이용되고 있으며, 그 이용 정도가 급격하게 증대되고 있다. 더욱이, 최근에는, 주택이나 빌딩 등의 건물에서 사용되기 위한 전력을 저장 및 공급하기 위해, 주택용 에너지 저장 시스템이 널리 이용되고 있다. 그리고, 이러한 주택용 에너지 저장 시스템의 핵심 구성은, 배터리 팩이라 할 수 있다.

이러한 주택용 ESS 등에 이용되는 배터리 팩을 비롯하여 다양한 배터리 팩에는, 용량 및/또는 출력 증대를 위해, 다수의 배터리 셀(이차 전지)이 포함된다. 특히, 배터리 팩의 에너지 밀도를 높이기 위해, 다수의 배터리 셀은 매우 좁은 공간에 밀집된 상태로 배치되는 경우가 많다.

이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀 중, 어느 하나의 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트는 다른 배터리 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 더욱이, 열 폭주(thermal runaway) 등이 발생한 배터리 셀에서는 벤팅 가스가 분출될 수 있고, 이러한 벤팅 가스는 다른 배터리 셀의 열폭주 등을 일으킬 수 있어, 열적 전파(thermal propagation)가 야기될 수 있다.

만일, 특정 배터리 셀의 열적 이벤트가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 여러 배터리 셀의 연쇄적인 이벤트를 일으키게 되어, 전체 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 특히, 주택용 배터리 팩의 경우, 화재나 폭발이 발생하게 되면, 주택에 거주하는 사람의 안전을 해칠 수 있고, 주택의 화재로 확산되어 더욱 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 따라서, 배터리 팩에 포함된 배터리 셀에서 발생한 열적 이벤트는 신속하게 효과적으로 억제될 필요가 있다.

이와 같은 배터리 팩 내부의 열적 이벤트를 제어하기 위해 다양한 방식이 제안되고 있다. 그 중 대표적인 방식은 소화액 등을 이용하여 화재나 열 등을 진압하는 것을 들 수 있다. 이러한 소화액은 밀폐된 수납 공간(탱크)에 저장될 수 있는데, 배터리 팩의 설치 환경이나 액체의 종류 등, 여러 상황에 따라 소화액의 상태가 변할 수 있다. 특히, 배터리 팩이 실외에 설치되는 경우, 극지방이나 겨울철과 같이 실외 온도가 낮은 상황에서는, 소화액이 동결될 가능성이 있다. 이때, 탱크 내부의 압력이 변화하게 되어, 탱크가 파손되거나 크랙과 같은 손상이 발생할 가능성이 있다.

뿐만 아니라, 탱크는 밀폐된 상태로 구성될 수 있는데, 이러한 밀폐로 인해, 소화액이 탱크 외부로 원활하게 배출되지 못하는 문제가 발생할 수도 있다. 또한, 화재 진압이나 증발 등으로 인해 소화액이 탱크 내부에서 감소되면, 소화액의 보충 등 유지 관리도 잘 이루어질 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열적 이벤트의 효과적인 제어와 함께 유지 관리에 유리한 배터리 팩 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈; 소화액을 보유하며 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되고 관통홀이 형성된 소화 탱크; 및 상기 소화 탱크의 상기 관통홀에 설치되어 상기 소화 탱크의 내부 압력 변화에 따라 상기 관통홀을 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 커버 부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 소화 탱크는, 소정 조건에서 파열 가능하도록 구성되어, 파열 시 상기 소화액의 유출이 가능하도록 구성된 파열 부재를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈과 연결되어 상기 배터리 모듈을 관리하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하며, 상기 소화 탱크는, 상기 배터리 모듈과 상기 제어 모듈 사이에 장착될 수 있다.

또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력 변화를 보상하는 방향으로 개폐 동작이 이루어지록 구성될 수 있다.

또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 증가할 때 개방되도록 구성된 제1 커버를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 커버는, 외측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며, 상기 제1 커버는, 상기 외부 탱크에 장착될 수 있다.

또한, 상기 제1 커버는, 상기 소화 탱크의 측부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 감소할 때 개방되도록 구성된 제2 커버를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제2 커버는, 내측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며, 상기 제2 커버는, 상기 내부 탱크에 장착될 수 있다.

또한, 상기 제2 커버는, 상기 소화 탱크의 상부 측에 위치할 수 있다.

또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력과 외부 기압의 압력 차가 일정 수준 이내로 들어오는 경우, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 저장 시스템은, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 안전성이 향상된 배터리 팩이 제공될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 배터리 셀 등에서 열폭주 상황과 같은 열적 이벤트가 발생하는 경우, 소화액의 투입을 통해, 열폭주 상황이 전파하는 것을 방지하여, 화재나 폭발과 같은 보다 큰 문제에 대한 발생 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 배터리 셀 측에서 화재가 발생하더라도, 이러한 화재가 신속하게 진압되도록 하여, 주거 공간 등 주변으로 화재가 확산되는 것을 막을 수 있다.

더욱이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소화 탱크 내부로부터 배터리 셀 측으로 소화액이 배출되는 경우, 소화액 배출이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 소화액이 저장된 구성요소의 내구성이 향상될 수 있다. 특히, 소화액이 동결되는 상황 등에서도 소화 탱크가 파손되거나 손상되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩, 특히 소화 탱크의 유지 보수가 편리하고 비용 절감에 유리한 효과를 가질 수 있다.

이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.

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 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 도 2의 A1 부분에 대한 확대도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크의 구성을 하부에서 바라본 형태의 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크를 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크의 일부분에 대한 확대 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 소화액의 주입 구성의 일례를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크의 다른 일부분에 대한 확대 단면도이다.

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.

한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 A1 부분에 대한 확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈(100), 소화 탱크(200) 및 커버 부재(300)를 포함한다.

상기 배터리 모듈(100)은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비할 수 있다. 여기서, 각각의 배터리 셀은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이차 전지는, 전극 조립체, 전해질 및 전지 케이스를 구비할 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(100)에 구비된 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지일 수 있다. 다만, 이차 전지의 다른 형태, 이를테면 원통형 전지나 각형 전지도 본 발명의 배터리 모듈(100)에 채용될 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈(100)은, 배터리 셀을 수납하기 위한 모듈 케이스를 구비할 수 있다. 특히, 모듈 케이스는, 내부에 빈 공간을 구비하여, 이러한 빈 공간에 다수의 배터리 셀이 수용되도록 할 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대략 직육면체 형태로 형성되어, 지면에 수직인 상하 방향(Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.

상기 소화 탱크(200)는, 소화액, 즉 액체 상태의 소화제를 보유할 수 있다. 여기서, 소화액으로는, 화재를 억제 내지 진압하거나, 온도를 낮출 수 있는 다양한 물질이 채용될 수 있다. 예를 들어, 소화액은, 물이거나 물을 포함하는 액체일 수 있다. 또한, 소화 탱크(200)는, 이러한 소화액을 내부 공간에 보유하기 위한 탱크 하우징을 구비할 수 있다.

또한, 상기 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부에 배치될 수 있다. 특히, 상기 소화 탱크(200)는, 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소화 탱크(200)의 탱크 하우징은, 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스에 대하여 상부에서 장착 및 분리 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 소화 탱크(200)는, 도 2 및 도 3에서 H로 표시된 바와 같이, 관통홀이 형성될 수 있다. 이러한 관통홀(H)은, 소화 탱크(200)의 내부 공간과 외부 공간 사이를 연통시키는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 관통홀(H)은, 소화 탱크(200)의 내부 공간에 저장된 소화액의 수면보다 높은 위치에 위치할 수 있다.

상기 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 관통홀(H)에 설치될 수 있다. 그리고, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 관통홀(H)을 개방시키거나 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커버 부재(300)는, 도 3에서 I로 표시된 부분에서 힌지 결합되고, 힌지 회동을 통해 소화 탱크(200)의 관통홀(H)을 개폐시킬 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 부재(300)의 일단은 힌지 결합 방식으로 소화 탱크(200)에 부착된 상태에서, 화살표 B1으로 표시된 바와 같은 방향으로 타단이 관통홀(H)로부터 이탈됨으로써 관통홀(H)을 개방시킬 수 있다. 그리고, 커버 부재(300)는, 도 3에서 화살표 B1의 반대 방향으로 회전하여 타단이 관통홀(H)을 덮음으로써, 관통홀(H)을 폐쇄시킬 수 있다. 상기 커버 부재(300)에서 관통홀(H)을 폐쇄시키는 부분에는, 실링성 확보를 위해, 고무나 실리콘과 같은 실링재가 구비될 수 있다. 한편, 관통홀(H)의 위치에 의해, 커버 부재(300) 역시, 소화액의 수면보다 높은 위치에 위치할 수 있다.

특히, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력 변화에 따라 관통홀(H)을 개폐시키도록 구성될 수 있다. 즉, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 미리 설계된 압력보다 일정 수준 이상 높아지거나 낮아지는 경우, 자동으로 개폐 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 커버 부재(300)는, 자동 이외에 수동으로 개폐 가능하도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 상부 측에 위치하는 소화 탱크(200)에 의해 배터리 팩의 안전성이 크게 향상될 수 있다. 특히, 배터리 팩에 비정상적인 상황이 발생한 경우, 이를테면 배터리 모듈(100)의 내부에서 열폭주 상황이나 화재가 발생하면, 소화액을 통해 화재 발생을 억제하거나 발생된 화재가 진압될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)의 온도를 낮추어 열폭주 상황이나 과열 상황을 차단할 수 있다. 그러므로, 배터리 팩의 화재나 과열 상황 등 비정상적인 상황으로 인해, 배터리 팩 외부의 다른 부분으로 화재나 폭발 등의 위험성이 증대되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 소화액의 투입이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 내부 압력 변화에 따라 커버 부재(300)가 자동적으로 개폐됨으로써, 소화 탱크(200)의 내부 압력 변화로 인한 파손 내지 손상 등이 방지될 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200) 및 이를 포함하는 배터리 팩의 내구성이 크게 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 구성에서, 소화 탱크(200)는, 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 자유 낙하하도록 구성될 수 있다.

즉, 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부 측에 위치하므로, 소화액을 배터리 모듈(100) 측으로 이동시키기 위해, 별도의 동력원을 필요로 하지 않으며, 신속한 소화액 투입이 가능할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시 구성을 참조하면, 화살표 B2로 표시된 바와 같이, 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 투입되는데, 이러한 투입 과정은, 자유 낙하 방식으로 자연스럽게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 열 폭주 등으로 인해 온도가 상승한 배터리 셀에 대하여 효율적인 열적 제어가 가능할 수 있다.

상기 소화 탱크(200)는, 파열 부재(210)를 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)의 구성을 하부에서 바라본 형태의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 소화 탱크(200)의 하부에 파열 부재(210)가 구비될 수 있다. 이러한 파열 부재(210)는, 소정 조건에서 파열될 수 있다. 그리고, 파열 부재(210)는 파열 시, 소화액의 유출이 가능하도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 파열 부재(210)는, 소화 탱크(200)의 내부 공간과 연통되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)는 대체로 밀폐된 형태로 형성되되, 투입홀이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 투입홀에 파열 부재(210)가 삽입되어 투입홀이 폐쇄될 수 있다. 그리고, 파열 부재(210)가 파열되면, 투입홀이 개방되어, 소화 탱크(200)에 수용된 소화액이 외부로 유출될 수 있다. 특히, 파열 부재(210)가 파열하면, 소화액은, 자유 낙하 방식으로, 배터리 모듈(100)로 투입될 수 있다. 상기 파열 부재(210)는, 하나의 소화 탱크(200)에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 파열 부재(210)는, 하나의 소화 탱크(200)에 4개 구비될 수 있다.

또한, 상기 파열 부재(210)는, 온도나 압력 등의 조건에 의해 파손되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파열 부재(210)는, 일정 온도 이상 및/또는 일정 압력 이상의 조건에서 파열되도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 파열 부재(210)는, 벤팅 가스에 의해 파열 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)에서 열 폭주 등의 이벤트가 발생하면, 배터리 모듈(100)로부터 벤팅 가스가 생성되어 배출될 수 있다. 이때, 파열 부재(210)는, 이러한 벤팅 가스의 열이나 압력에 의해 파열될 수 있는 재질이나 형태 등으로 구성될 수 있다.

상기 파열 부재(210)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유리 벌브로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)에 투입홀이 형성되고, 유리 벌브는 이러한 투입홀에 삽입 체결될 수 있다. 그리고, 유리 벌브는, 벤팅 가스와 접촉하는 경우, 파손되어, 소화 탱크(200) 내부의 소화액이 외부 측, 특히 배터리 모듈(100) 측으로 분출되도록 할 수 있다.

이와 같은 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200)와 이를 포함하는 배터리 팩이 간단하게 구성되고, 배터리 모듈(100) 측으로 소화액을 투입시키는 구성이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)로부터 생성된 벤팅 가스에 의해 파열 부재(210)가 파열되는 구성이 보다 용이하게 마련될 수 있다.

이 밖에도, 상기 파열 부재(210)는, 열이나 압력 등의 조건 변화에 따라 파열 가능한 다양한 재질 내지 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 파열 부재(210)는, 비닐 재질이나 사출물 형태로 구현될 수도 있다.

상기 배터리 모듈(100)은, 내부 공간과 연통되도록 개구부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 O1으로 표시된 부분과 같이, 배터리 모듈(100)은, 상단에 개구부가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 개구부(O1)는, 배터리 셀이 위치하는 모듈 케이스의 내부 공간으로 연통될 수 있다.

여기서, 파열 부재(210)는, 적어도 일부분이 배터리 모듈(100)의 개구부(O1)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파열 부재(210)는, 개구부(O1)를 통해 배터리 모듈(100)의 내부 공간으로 삽입될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 내부 공간으로, 소화액이 쉽게 유입될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(100)의 내부에서 발생한 열적 이벤트, 이를테면 열 폭주나 가스 분출, 화재 등의 상황에 보다 효과적으로 대응할 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(100)의 내부 공간에는 열적 이벤트의 직접적인 대상이 되는 배터리 셀이 위치할 수 있다. 따라서, 상기 실시 구성에 의하면, 소화액이 배터리 셀로 직접 분사될 수 있다. 그러므로, 화재 등의 억제나 예방에 보다 유리할 수 있다.

또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 유리 벌브 등의 파열 부재(210)가 벤팅 가스에 보다 신속하게 반응할 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)의 내부 공간에서 벤팅 가스가 발생한 경우, 벤팅 가스는 개구부(O1)를 통해 배터리 모듈(100)의 외부로 배출될 수 있다. 다시 말해, 개구부(O1)는, 배터리 모듈(100)에서 벤팅 가스의 배출구 역할을 할 수 있다. 더욱이, 개구부(O1)가 배터리 모듈(100)의 상부 측에 위치하는 경우, 벤팅 가스는 상부에 위치하는 개구부(O1) 측으로 많은 양이 배출될 수 있다.

이때, 벤팅 가스가 배출되는 부분에 유리 벌브가 위치하게 되면, 벤팅 가스 발생 시 유리 벌브가 신속하게 파열될 수 있다. 그러므로, 열적 이벤트 발생 시, 소화액의 보다 신속한 투입이 가능해질 수 있다. 더욱이, 소화액의 투입을 위해, 별도의 동작 전원이나 제어 구성이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 이 경우, 배출되는 벤팅 가스에 소화액이 직접 분사될 수 있으므로, 벤팅 가스의 온도를 낮추고, 벤팅 가스에 포함된 화염이나 스파크 등의 외부 발화원 배출을 억제할 수 있다.

한편, 배터리 모듈(100)에 형성된 개구부(O1)는, 반드시 벤팅 가스 등을 배출하기 위한 용도로 마련된 것이 아닐 수 있다. 예를 들어, 도 2 등에 도시된 배터리 모듈(100)의 상단에 마련된 개구부(O1)는, 배터리 모듈(100)의 운반을 위한 용도로 마련된 것일 수 있다. 즉, 개구부(O1)는, 배터리 모듈(100)의 운반 시, 작업자나 운반 장치가 손가락 내지 파지용 기구를 넣어 파지할 수 있는 공간을 제공하도록 구성된 것일 수 있다. 또는, 개구부(O1)는, 후술하는 제어 모듈(400) 또는 소화 탱크(200)가 삽입되기 위한 구성으로 마련된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(400)을 더 포함할 수 있다.

상기 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)을 관리하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)의 충전 동작 내지 방전 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)이나 그에 포함된 배터리 셀, 또는 그 주변 환경에 대하여, 각종 전기적, 물리적, 화학적 특성 등을 측정, 연산, 수신 내지 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(400)은, 배터리 셀이나 배터리 모듈(100)의 전압, 전류, 온도, SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), 내부 저항 등을 측정 내지 연산하거나 제어할 수 있다.

상기 제어 모듈(400)은, 이러한 배터리 모듈(100)의 관리를 위해, 배터리 모듈(100)로부터 동작 전원을 공급받을 수 있다. 또한, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100) 또는 외부의 다른 장치와 유선 또는 무선 통신망을 통해, 각종 데이터를 주고 받을 수 있다. 상기 제어 모듈(400)은, BMS(Battery Management System), 릴레이, 전류 센서 등 다양한 전장 부품을 구비할 수 있다. 또한, 제어 모듈(400)은, 이러한 전장 부품을 수납하기 위한 제어 하우징을 구비할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈(400)은, 팩 단자를 구비할 수 있다. 이러한 팩 단자는, 배터리 팩과 외부의 충전 장치 내지 방전 장치와 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 팩 단자는, 상용 전원 또는 부하와 연결되기 위한 콘센트나 플러그, 커넥터 등을 구비할 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)과 충전 전원 및 방전 전원을 주고 받기 위한 전원 경로를 구비할 수 있다. 이러한 전원 경로는, 팩 단자와 배터리 모듈(100) 사이에서 충방전 전원을 주고받는 경로로서 기능할 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서, 상기 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이에 장착될 수 있다. 특히, 배터리 모듈(100)은 제어 모듈(400)의 하부에 위치할 수 있다. 이 경우, 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부 및 제어 모듈(400)의 하부에 위치할 수 있다.

이때, 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400)에 결합 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)의 하단은, 배터리 모듈(100)의 상단과 볼팅 결합 내지 후크 결합 등의 방식으로 체결 고정될 수 있다. 또한, 소화 탱크(200)는 상단은, 제어 모듈(400)의 하단과 볼팅 결합 내지 후크 결합 등의 방식으로 체결 고정될 수 있다.

또한, 상기 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이를 연결하기 위한 연결 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 소화 탱크(200)는, 상하 방향으로 연장된 케이블을 구비하고, 케이블의 양단에 접속 커넥터가 마련될 수 있다. 이때, 케이블의 상단에 마련된 접속 커넥터는 제어 모듈(400)의 커넥터와 연결되고, 케이블의 하단에 마련된 접속 커넥터는 배터리 모듈(100)의 커넥터와 연결될 수 있다. 그리고, 케이블은 이러한 접속을 통해, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이에서 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400)이 포함된 배터리 팩에서, 소화 탱크(200)가 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이에 개재됨으로써, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 모두에 대한 열적 이벤트 대응이 가능할 수 있다.

또한, 상기 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화를 보상하는 방향으로 개폐 동작이 이루어지록 구성될 수 있다. 즉, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력에 변화가 발생한 경우, 이러한 압력 변화를 감소시키는 방향으로 개폐 동작이 이루어질 수 있다.

예를 들어, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 증가하는 방향으로 압력 변화가 일어나는 경우, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 다시 감소되도록 개폐될 수 있다. 다른 예로, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 감소하는 방향으로 압력 변화가 일어나는 경우, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 다시 증가하도록 개폐될 수 있다.

따라서, 커버 부재(300)의 보상 동작을 통해, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화가 일정 수준 이상을 넘어가지 않을 수 있다. 그러므로, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화로 인한, 소화 탱크(200)의 파손이나 손상 등을 예방하는 한편, 소화액의 원활한 배출이 가능하도록 할 수 있다.

상기 커버 부재(300)는, 하나 또는 다수의 단위 커버를 구비할 수 있다. 더욱이, 커버 부재(300)가 다수의 단위 커버를 구비하는 경우, 소화 탱크(200)에는, 각 단위 커버에 대응하는 관통홀(H)이 형성될 수 있다.

특히, 상기 커버 부재(300)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 단위 커버로서 제1 커버(310)를 구비할 수 있다. 특히, 상기 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 증가할 때 개방되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바를 참조하면, 소화 탱크(200)의 일측에는, 관통홀(H)로서 제1 홀(H1)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 커버(310)가 이러한 제1 홀(H1)을 개방시키거나 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 정상적인 수준인 경우에는, 제1 커버(310)가 제1 홀(H1)을 폐쇄시킨 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 정상 수준보다 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 제1 커버(310)는 도 3에서 화살표 B1 방향으로 회동할 수 있다. 이때, 제1 홀(H1)은 개방될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 높아진 경우, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 제1 홀(H1)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 특히, 외부 기온 감소로 소화액이 동결되는 상황이 발생할 수 있는데, 이러한 동결 상황에서는 물과 같은 소화액의 부피가 증가할 수 있다. 이때, 소화 탱크(200)의 내압이 증가할 수 있고, 제1 커버(310)가 제1 홀(H1)을 개방시킴으로써, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200)의 내압이 계속해서 증가하는 것이 방지됨으로써, 소화 탱크(200)가 손상, 파손되거나 폭발되는 문제가 예방될 수 있다.

더욱이, 주택용 에너지 저장 시스템 등에 사용되는 배터리 팩의 경우, 실외에서 사용되는 경우가 일반적이다. 따라서, 겨울철이나 극지방 등 사용 환경에 따라 소화액의 동결 상황이 발생할 수 있는데, 상기 실시 구성에 의하면, 이러한 상황 발생 시에도, 소화 탱크(200) 또는 그에 포함된 유리 벌브 등의 손상 내지 파손 등이 효과적으로 방지될 수 있다.

또한, 이러한 실시 구성에서, 제1 커버(310)는, 외측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)의 내압 증가 시, 제1 커버(310)는, 도 3의 화살표 B1으로 표시된 바와 같이, 외측 방향으로 열리도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 개방 동작을 통해, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제1 커버(310)의 개방 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200)의 내압 증가로 인해, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출되도록 하기 위해 개방될 수 있는데, 이와 같이 외측 방향으로 열리는 경우, 개방 동작이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 이 경우, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 제1 홀(H1)로 진입하는 과정에서 제1 커버(310)에 의해 방해받지 않을 수 있다. 따라서, 내부 기체의 외부 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

상기 소화 탱크(200)는, 다수의 단위 탱크를 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 5 및 도 6을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)를 분리하여 나타낸 사시도이다. 또한, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)의 일부분에 대한 확대 단면도이다. 예를 들어, 도 6은, 도 1의 A2-A2'선에 대한 단면 구성의 우측 부분을 나타낸다고 할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 소화 탱크(200)는, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)를 구비할 수 있다. 내부 탱크(201)는 내부에 빈 공간을 구비하여, 이러한 내부 공간에 L로 표시된 바와 같은 소화액을 직접 보유할 수 있다. 특히, 내부 탱크(201)는, 소화액(L)을 수용하기 위해 밀폐된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 내부 탱크(201)는, 정상적인 상태에서는 소화액(L) 등이 새지 않도록, IP 등급 55 이상의 기밀 성능을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 외부 탱크(202)는, 내부 탱크(201)보다 크게 구성되어, 내부 공간에 내부 탱크(201)를 수용하도록 구성될 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200)는, 적어도 부분적으로 이중으로 구성된다고 할 수 있다. 더욱이, 외부 탱크(202)는, 내부 탱크(201)의 외측을 적어도 부분적으로 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 탱크(202)는 내부 탱크(201)의 전체 또는 일부분을 외측에서 감쌀 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서, 제1 커버(310)는, 외부 탱크(202)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바를 참조하면, 제1 커버(310)는, 외부 탱크(202)의 우측에 장착될 수 있다. 특히, 제1 커버(310)는, 외부 탱크(202)의 외측 표면에 장착되어, 화살표 B1'으로 표시된 바와 같이, 외측 방향으로 힌지 회동함으로써 개방될 수 있다.

예를 들어, 내부 탱크(201)에 수용된 소화액이 동결되는 경우, 도 6에서 화살표 B3로 표시된 바와 같이, 소화액의 부피가 팽창될 수 있다. 이때, 내부 탱크(201)에서 소화액의 상단 부분의 압력이 증가하면서, 제1 커버(310)는 개방될 수 있다. 그리고, 제1 커버(310)가 개방되면, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있다. 즉, 도 6에서 화살표 B3'로 표시된 방향으로, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부 공간으로 배출될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제1 커버(310)의 개방이 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200)의 내압 증가 시, 기체 배출이 신속하고 원활하게 이루어질 수 있다.

한편, 제1 커버(310)가 장착된 관통홀(H)인 제1 홀(H1)은, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)에서 서로 연통되게 구성될 수 있다. 이를테면, 제1 홀(H1)은, 내부 탱크(201)에 형성된 제1 내부 홀과 외부 탱크(202)에 형성된 제1 외부 홀이 포함될 수 있다. 그리고, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀은 하나의 홀로서 서로 연결될 수 있다. 이때, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀의 연결 부분은 고무나 실리콘과 같은 재질의 O-링 등으로 실링될 수 있다. 또는, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀은, 하나의 파이프가 관통되고, 그러한 파이프의 내부 공간이 제1 홀(H1)로서 기능할 수 있다. 여기서, 파이프는, 폴리머나 고무 등 다양한 재질이 이용될 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서, 소화 탱크(200) 내부의 기체는, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀이 연결되어 형성된 제1 홀(H1)을 경유하여, 도 6에서 화살표 B3'로 표시된 바와 같이, 소화 탱크(200) 외부로 배출될 수 있다.

또한, 이러한 실시 구성에서, 제1 커버(310)는, 외부에서 소화 탱크(200)의 내부 공간으로 소화액이 주입되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 소화액의 주입 구성의 일례를 도식화하여 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 커버(310)가 개방되어 제1 홀(H1)이 노출되면, 제1 홀(H1)로 소화액이 주입되도록 할 수 있다. 이때, 제1 커버(310)는 소화 탱크(200)의 내부 압력, 특히 내부 탱크(201)의 내부 압력 변화와 관계 없이, 수동으로 개방시킬 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 호스(C)의 일단을 제1 홀(H1)에 연결하여, 소화 탱크(200) 내부로 소화액이 주입되도록 할 수 있다. 예를 들어, 소화액 보충은, 도 6의 실시 도면에서 화살표 B3'의 반대 방향으로 소화액이 주입되는 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 소화액 보충은, 외부 탱크(202)의 외측에서 이루어질 수 있으며, 제1 외부 홀과 제1 내부 홀은 서로 실링된 상태로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 외부 홀을 통해 투입된 소화액은 제1 내부 홀을 거쳐 내부 탱크(201)의 내부 공간으로 유입될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에 의하면, 소화액이 사용되거나 증발 또는 누수 등으로 인해, 소화 탱크(200) 내부 공간에서 부족하게 된 경우, 제1 커버(310)를 통해 소화액이 보충될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 유지 관리가 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 소화액이 항상 일정 수준 이상 보유되도록 함으로써, 소화 탱크(200)에 의한 안전성 확보 상태가 계속해서 유지되도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200)의 측부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 커버(310)는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 외부 탱크(202)의 우측에 위치할 수 있다. 특히, 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200)에서 외부로 노출된 부분에 위치할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같은 내부 기체 배출 과정이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같은 소화액의 주입 공정이 보다 편리하게 이루어질 수 있다.

더욱이, 소화 탱크(200)는, 상부 및/또는 하부에 배터리 모듈(100)이나 제어 모듈(400)과 같은 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 따라서, 제1 커버(310)가 소화 탱크(200)의 측부에 위치하는 경우, 이러한 다른 구성요소에 방해받지 않고, 내부 기체의 외부 배출이나, 소화액 주액 과정이 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 제1 커버(310)에 의해 개폐되는 제1 홀(H1)의 경우, 도 6에서는 수평 방향(X축 방향)으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 제1 홀(H1)의 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 제1 홀(H1)은, 수평 방향과 소정 각도 기울어진 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 홀(H1)은, 외측에서 내측 방향으로 갈수록 위치가 낮아지도록 구성된 경사부를 구비할 수 있다. 특히, 제1 홀(H1)은, 외측 입구가 내측 입구보다 높게 위치할 수 있다.

이러한 경사 구성에 의하면, 소화액의 동결 등으로 인해 수위가 상승하는 경우, 제1 홀(H1)을 통해 소화액이 외부로 빠져나오는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 소화액을 소화 탱크(200) 내부로 주입시키는 경우, 투입된 소화액이 소화 탱크(200) 내부에 이미 존재하던 소화액의 수면에 떨어지면서 거품이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 따라서, 소화액의 보충이 충분히 이루어지도록 하고, 소화액의 보충 후 내부 압력이 설계된 수준과 다르게 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 소화 탱크(200)의 내부 압력에 따라 개폐되는 커버 부재(300)의 기능이 저하되거나 오동작되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 관측창을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 4에서 W로 표시된 부분과 같이, 소화 탱크(200)의 일측, 이를테면 측부에는 관측창(W)이 마련될 수 있다. 이러한 관측창(W)은, 투명 내지 반투명 재질로 구성되어, 소화 탱크(200)의 내부 공간에 보유된 소화액을 관측하도록 마련될 수 있다. 더욱이, 소화 탱크(200)에 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)가 구비된 경우, 관측창(W)은, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)에 모두 마련되며, 서로 대응되는 위치에 존재할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화액의 수위나 상태 등을 직접 확인함으로써, 소화액의 보충 등이 필요한 시점 등을 미리 파악 내지 예측할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 소화액의 상태 파악을 통해, 소화 탱크(200)나 배터리 팩의 전반적인 상태, 이를테면 손상 여부 등을 확인할 수 있다. 그러므로, 상기 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200)나 배터리 팩의 유지, 보수가 보다 용이해질 수 있다.

또한, 상기 커버 부재(300)는, 단위 커버로서 제2 커버(320)를 구비할 수 있다. 특히, 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 감소할 때 개방되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)의 다른 일부분에 대한 확대 단면도이다. 예를 들어, 도 8은, 도 1의 A3'-A3'선에 대한 단면 구성의 우측 부분을 나타낸다고 할 수 있다.

도 8을 참조하면, 소화 탱크(200)의 일측에는, 관통홀(H)로서 제2 홀(H2)이 형성될 수 있다. 이러한 제2 홀(H2)은, 제1 홀(H1)과 다른 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 제2 커버(320)가 이러한 제2 홀(H2)을 개방시키거나 폐쇄시키도록 구성될 수 있다.

보다 구체적인 예로서, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 일정 수준 이상이라면, 제2 커버(320)는 제2 홀(H2)을 폐쇄시킨 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 일정 수준 이하로 감소하는 경우, 제2 커버(320)는 도 8에서 화살표 B4로 표시된 바와 같이 힌지 회동할 수 있다. 이때, 제2 홀(H2)은 개방될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 낮아진 경우, 소화 탱크(200) 외부의 기체가 제2 홀(H2)을 통해 내부로 유입될 수 있다. 즉, 도 8에서 화살표 B5로 표시된 바와 같이, 소화 탱크(200) 외부의 기체는, 제2 홀(H2)을 통해 소화 탱크(200) 내부로 유입될 수 있다.

특히, 소화 탱크(200) 하부에 위치한 배터리 모듈(100)에서 열 폭주 등의 이벤트가 발생하여, 도 2에서 화살표 B2로 표시된 바와 같이, 소화액(L)이 배터리 모듈(100)로 주입되는 경우, 소화 탱크(200) 내부의 수위는 도 8에서 B6으로 표시된 바와 같이 낮아질 수 있다. 이때, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 낮아질 수 있는데, 이러한 압력 감소는, 소화액(L)이 배터리 모듈(100)로 주입되는 속도를 줄어들게 하거나 주입 자체를 방해할 수 있다. 하지만, 도 8의 실시예와 같이, 소화 탱크(200) 내부의 압력 감소 시 제2 커버(320)가 개방되면, 외부 기체가 소화 탱크(200) 내부로 유입되어, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 정상 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 소화액(L)이 배터리 모듈(100) 측으로 신속하고 원활하게 계속해서 배출될 수 있다.

또한, 제2 커버(320)는, 내측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 내측 표면에 장착될 수 있다. 그리고, 소화 탱크(200)의 내압 감소 시, 제2 커버(320)는, 도 8의 화살표 B4로 표시된 바와 같이, 소화 탱크(200)의 내부 공간 측으로 열리도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 개방 동작을 통해, 소화 탱크(200) 외부의 기체가 내부 공간으로 유입될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제2 커버(320)의 개방 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 내압 감소로 인해, 소화 탱크(200) 외부의 기체가 내부로 유입되도록 하기 위해 개방될 수 있는데, 내측 방향으로 열리는 경우, 개방 동작이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 이 경우, 제2 홀(H2)로 외부 기체가 유입될 때, 제2 커버(320)에 의해 방해받지 않게 되므로, 외부 기체의 유입 과정이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

더욱이, 소화 탱크(200)는, 앞서 설명한 바와 같이, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)를 구비할 수 있다. 이때, 제2 커버(320)는, 내부 탱크(201)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바를 참조하면, 제2 커버(320)는, 내부 탱크(201)의 내측 표면에 장착되어, 내측 방향으로 열리도록 구성될 수 있다. 이때, 내부 탱크(201)에서 제2 커버(320)가 위치한 부분, 다시 말해 제2 홀(H2)이 형성된 부분은, 외부 탱크(202)에 의해 감싸지지 않을 수 있다. 예를 들어, 외부 탱크(202)는, 도 5에서 E로 표시된 부분과 같이, 내부 공간이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 내부 탱크(201)에서 제2 커버(320)가 마련된 부분은, 외부 탱크(202)에서 이러한 개방 공간(E)이 형성된 부분에 위치할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제2 커버(320)의 개방 동작과 그에 의한 외부 기체의 유입이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에서는, 제2 커버(320)가 내측 방향으로 잘 열릴 수 있다. 또한, 이 경우, 소화 탱크(200)의 구조가 보다 간단해지고, 배터리 팩의 경량화에 기여할 수 있다. 더욱이, 제2 홀(H2)은, 내부 탱크(201)에만 형성되면 되고, 외부 탱크(202)에는 별도로 형성되지 않을 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서는, 내부 탱크(201)의 내측에 장착된 제2 커버(320)가 개방되면, 곧바로 외부 공기가 내부 탱크(201) 측으로 유입될 수 있다.

상기 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 상부 측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 2, 도 5 및 도 8 등에 도시된 바와 같이, 제2 홀(H2)과 그에 장착된 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 상면 측에 위치할 수 있다.

특히, 커버 부재(300)로서 제1 커버(310)와 제2 커버(320)가 모두 구비된 경우, 제1 커버(310)는 소화 탱크(200)의 측면에 마련되고, 제2 커버(320)는 소화 탱크(200)의 상면에 마련될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에서는, 제1 커버(310)와 제2 커버(320)의 위치가 다르게 형성됨으로써, 제1 커버(310)와 제2 커버(320)의 개폐 동작이 서로 방해되지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 실시 구성에 의하면, 상부 측에서 소화 탱크(200) 내부로 외기가 공급되도록 함으로써, 소화액의 상부에서 소화액 방향으로 기체의 압력이 고르게 분포되도록 할 수 있다. 따라서, 어떠한 위치에 마련된 유리 벌브를 통해 소화액이 배출되더라도, 소화액의 배출이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200)의 하부 측에서 벤팅 가스가 흐르더라도, 이러한 벤팅 가스가 제2 커버(320) 측을 통해 소화 탱크(200) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시 구성에 의하면, 도 7의 실시예와 같이, 소화액을 주입하기 위해 호스(C) 등이 제1 홀(H1)을 통해 내부 탱크(201)의 내부로 삽입되는 과정에서, 제2 커버(320)에 의해 방해받지 않을 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩을 경사진 곳에 설치하여, 내부 탱크(201)의 내부 공간에서 수위가 기울어지게 형성되더라도, 제2 홀(H2)을 통해 소화액이 외부로 누출되는 문제가 예방될 수 있다.

한편, 소화 탱크(200)가 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)를 구비하는 실시 구성에서, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202) 사이는, 적어도 부분적으로 이격되게 구성될 수 있다. 특히, 도 5의 실시 구성을 참조하면, 외부 탱크(202)는, 상면부와 하면부는 제외하고, 내부 탱크(201)의 4개의 측면부(좌측부, 우측부, 전방 측부, 후방 측부)를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 내부 탱크(201)가 외부 탱크(202)에 의해 감싸지는 부분은, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)가 서로 이격되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 8의 실시 구성에서, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)의 측면부는 서로, 적어도 부분적으로 좌우 방향으로 이격되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 내부 탱크(201)의 우측벽과 외부 탱크(202)의 우측벽 사이에는, 빈 공간이 형성되도록 구성될 수 있다.

이 경우, 소화 탱크(200) 내부의 소화액이 보다 안전하게 보유될 수 있다. 특히, 소화 탱크(200)의 측면 등에서 충격 등이 인가되더라도, 외부 탱크(202)와 내부 탱크(201)의 이중 구성과, 그 사이에 형성된 빈 공간에 의해 충격 전달이 완화될 수 있다. 따라서, 충격이나 진동 등에 의해 소화 탱크(200), 특히 내부 탱크(201)가 파손되지 않도록 함으로써, 소화액이 비정상적으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 벤팅 가스 배출 시, 이러한 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202) 사이의 이격 공간이 벤팅 경로로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)에서 소화 탱크(200)의 하부로 배출된 벤팅 가스는, 소화 탱크(200)의 하면을 따라 흐르다가, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)의 측부 사이의 이격 공간을 통해 흐르면서 외부로 배출될 수 있다. 이 경우, 소화 탱크(200) 내부에서 벤팅 경로가 형성되어, 벤팅 방향이 제어될 수 있다.

상기 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력과 외부 기압의 압력 차가 일정 수준 이내로 들어오는 경우, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 6의 실시예를 참조하면, 내부 탱크(201)에 저장된 소화액의 동결로, 소화액의 수위가 화살표 B3와 같이 상승하면, 제1 커버(310)는 화살표 B1'으로 표시된 방향, 즉 반시계 방향으로 회전하여 열린 상태가 될 수 있다. 그리고, 내부 탱크(201)의 공기가 화살표 B3'과 같이 빠져나감으로써, 내부 탱크(201)의 내외부 간 기압차가 동일해지거나 일정 수준 이내로 들어오면, 제1 커버(310)는 다시 화살표 B1'의 반대 방향, 즉 시계 방향으로 회전하여 닫힌 상태가 될 수 있다.

이때, 커버 부재(300)는, 탄성체를 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 커버(310)는, 도 6에서 I1으로 표시된 힌지 부분에 스프링, 특히 비틀림 스프링이 장착될 수 있다. 이 경우, 비틀림 스프링의 탄성력을 넘어서는 수준으로 내부 탱크(201)의 내압이 인가되면, 제1 커버(310)는 개방될 수 있다. 그리고, 내부 기체가 어느 정도 배출되어 내부 탱크(201)의 내압이 비틀림 스프링의 탄성력보다 낮아지게 되면, 제1 커버(310)는 폐쇄될 수 있다.

다른 예로, 도 8의 실시예를 참조하면, 내부 탱크(201)에 저장된 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 투입되어, 소화액의 수위가 화살표 B6와 같이 하강하면, 제2 커버(320)는 화살표 B4로 표시된 방향, 즉 시계 방향으로 회전하여 열린 상태가 될 수 있다. 그리고, 내부 탱크(201)로 외부 공기가 어느 정도 들어온 이후에는, 제2 커버(320)가 다시 화살표 B4의 반대 방향, 즉 반시계 방향으로 회전하여 닫힌 상태가 될 수 있다.

또한, 이러한 제2 커버(320)에도 스프링과 같은 탄성체가 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 I2로 표시된 힌지 부분에는, 비틀림 스프링이 장착될 수 있다. 이 경우, 비틀림 스프링의 탄성력을 넘어서는 수준으로 내부 탱크(201)의 내외부 간 기압차가 발생하면, 제2 커버(320)는 개방될 수 있다. 그리고, 외기가 어느 정도 유입되어 내외부 간 기압차가 비틀림 스프링의 탄성력보다 낮아지게 되면, 제2 커버(320)는 폐쇄될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화에 따라 커버 부재(300)의 개폐가 자동적으로 이루어지는 구성이 용이하게 달성될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 커버 부재(300)의 개방 동작은 물론이고 폐쇄 동작에 있어서도, 별도의 전원이나 제어가 불필요하다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 외부 압력과 유사한 수준으로 들어오면, 커버 부재(300)가 자동으로 신속하게 닫힘으로써, 관통홀(H)을 통한 소화액의 유출이나 외부 이물질 유입 등을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩을 하나 이상 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 이러한 배터리 팩 이외에, 에너지 저장 시스템에 포함되는 일반적인 구성요소를 더 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 주택이나 빌딩 등에서 에너지를 저장하기 위해 사용되는, 주택용(건물용) 에너지 저장 시스템일 수 있다.

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.

100: 배터리 모듈
200: 소화 탱크
201: 내부 탱크, 202: 외부 탱크
210: 파열 부재
300: 커버 부재
310: 제1 커버, 320: 제2 커버
400: 제어 모듈
H: 관통홀
H1: 제1 홀, H2: 제2 홀
L: 소화액
W: 관측창

Claims (14)

1. 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈;
   소화액을 보유하며 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되고 관통홀이 형성된 소화 탱크; 및
   상기 소화 탱크의 상기 관통홀에 설치되어 상기 소화 탱크의 내부 압력 변화에 따라 상기 관통홀을 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 커버 부재
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소화 탱크는, 소정 조건에서 파열 가능하도록 구성되어, 파열 시 상기 소화액의 유출이 가능하도록 구성된 파열 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈과 연결되어 상기 배터리 모듈을 관리하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하며,
   상기 소화 탱크는, 상기 배터리 모듈과 상기 제어 모듈 사이에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제1항에 있어서,
   상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력 변화를 보상하는 방향으로 개폐 동작이 이루어지록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제1항에 있어서,
   상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 증가할 때 개방되도록 구성된 제1 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 커버는, 외측 방향으로 개방 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제6항에 있어서,
   상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며,
   상기 제1 커버는, 상기 외부 탱크에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제1 커버는, 상기 소화 탱크의 측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제1항에 있어서,
   상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 감소할 때 개방되도록 구성된 제2 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 커버는, 내측 방향으로 개방 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
11. 제10항에 있어서,
    상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며,
    상기 제2 커버는, 상기 내부 탱크에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 커버는, 상기 소화 탱크의 상부 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력과 외부 기압의 압력 차가 일정 수준 이내로 들어오는 경우, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.

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