KR20230105641A - 소화수 저장 탱크와 월 마운트 유닛을 구비한 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은, 상단부에 소화액을 공급받을 수 있는 주수 구멍과 하단부로 소화액을 유출시킬 수 있는 적어도 하나의 배수구를 구비하는 배터리 모듈; 소화액을 보유하고 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되며, 상기 주수 구멍을 통해 상기 배터리 모듈에 소화액을 공급할 수 있게 구성된 소화 탱크유닛; 및 상기 배터리 모듈을 지지하며, 소정의 (주택 또는 건물의)벽체에 고정 결합 가능하게 마련되는 월 마운트 유닛을 포함하고, 상기 월 마운트 유닛은, 상기 배수구를 통해 상기 배터리 모듈에서 낙하는 소화액을 수용하는 오염수 보관함을 구비할 수 있다.

Description

소화수 저장 탱크와 월 마운트 유닛을 구비한 배터리 팩{Battery pack with fire water storage tank and wall mount unit}

본 발명은 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에 소화수를 투입해 화재 진압이 가능하고, 화재 진압 후 오염된 소화수의 외부 유출을 방지할 수 있도록 구성된 배터리 팩에 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 전력 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)과 같은 중대형 장치에도 널리 이용되고 있으며, 그 이용 정도가 급격하게 증대되고 있다. 더욱이, 최근에는, 전력을 저장하기 위한 용도로서, 주택용 배터리 팩의 이용 추세가 점차 늘어나고 있다.

이러한 주택용 배터리 팩을 비롯한 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 증폭될 수 있다.

만일, 배터리 셀 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 여러 배터리 셀의 열적 이벤트를 일으키게 되어, 전체 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산상 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.

이 같은 문제를 해결하기 위한 일환으로, 최근 배터리 팩 내부에 소화수를 투입하여 화재를 진압하는 소위 주수 타입(Type)의 소화시스템을 배터리 팩에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

한편, 주수 타입의 소화시스템은 소화수가 소화 과정에서 유해물질과 섞여서 오염수가 되고, 이러한 오염수가 배터리 팩 밖으로 배출됨에 따라 환경오염 등 새로운 문제가 파생될 수 있다. 예를 들어, 주택용 배터리 팩은, 예컨대, 주택(건물 기타 구조물)의 벽면에 설치하는 경우가 많은데, 배터리 팩의 화재 진압시 주수된 소화수가 배터리 팩 내부에서 유해물질과 섞이고 이것이 배터리 팩에서 배출될 경우, 주택의 벽면을 오염시키고 나아가 지면에 떨어진 오염수는 상하수도로 유입될 수도 있다. 따라서 상기와 같이 배터리 팩에서 나온 오염수가 예컨대 벽면을 오염시키거나 주택의 상하수도 등으로 유입되는 것을 막을 대책도 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩 내부에서 발생된 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있도록 소화 탱크가 적용된 배터리 팩을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 주택이나 건물의 벽에 설치할 수 있는 배터리 팩으로서, 화재 등의 진압에 사용된 후 오염된 소화액으로 인해 주변 환경이 오염되는 것을 방지하는 것을 일 목적으로 한다.

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.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 상단부에 소화액을 공급받을 수 있는 주수 구멍과 하단부로 소화액을 유출시킬 수 있는 적어도 하나의 배수구를 구비하는 배터리 모듈; 소화액을 보유하고 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되며, 상기 주수 구멍을 통해 상기 배터리 모듈에 소화액을 공급할 수 있게 구성된 소화 탱크유닛; 및 상기 배터리 모듈을 지지하며, (주택 또는 건물의)벽체에 고정 결합 가능하게 마련되는 월 마운트 유닛을 포함하고, 상기 월 마운트 유닛은, 상기 배수구를 통해 상기 배터리 모듈에서 낙하는 소화액을 수용하는 오염수 보관함을 구비할 수 있다.

상기 월 마운트 유닛은, 상기 벽체에 고정 결합되는 벽체 고정플레이트; 및 상기 벽체 고정판에 대해 수평하고 상기 배터리 모듈이 상면에 안착 가능하게 마련되고, 상기 배수구와 연통하는 하나 이상의 통공을 구비하는 선반 플레이트를 포함하고, 상기 오염수 보관함은, 상기 선반 플레이트의 하부에 배치될 수 있다.

상기 월 마운트 유닛은, 상기 선반 플레이트의 좌측 모서리와 우측 모서리에 수직으로 연결되고 일부분은 상기 벽체 고정플레이트와 중첩 배치되어 상기 벽체에 고정 결합되는 한 쌍의 강도 보강플레이트를 포함할 수 있다.

상기 벽체 고정플레이트 및 상기 한 쌍의 강도 보강플레이트는, 상기 선반 플레이트를 기준으로 상하로 대칭적으로 마련될 수 있다.

상기 오염수 보관함은 상기 선반 플레이트의 하부에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다.

상기 선반 플레이트는, 상기 통공으로부터 상방향으로 돌출된 모듈 연결포트을 구비하고, 상기 모듈 연결포트이 상기 배터리 모듈의 상기 배수구에 억지끼움 결합되게 구성될 수 있다.

상기 배터리 모듈은, 각각 상기 주수 구멍을 구비하는 제1 배터리 서브모듈과 제2 배터리 서브모듈을 포함하고, 상기 제1 배터리 서브모듈과 상기 제2 배터리 서브모듈은 각각의 상기 주수 구멍을 통해 상기 소화 탱크유닛으로부터 개별적으로 소화액를 공급 받을 수 있게 구성될 수 있다.

상기 배터리 모듈은, 상기 제1 배터리 서브모듈의 하부 및 상기 제2 배터리 서브모듈의 하부를 일체로 커버하는 모듈 커넥트 바틈커버를 포함할 수 있다.

상기 배수구는, 상기 제1 배터리 서브모듈의 바닥면에 마련되는 제1 배수구; 상기 제2 배터리 서브모듈의 바닥면에 마련되는 제2 배수구; 및 상기 모듈 커넥트 바틈커버의 바닥면에 마련되는 제3 배수구를 포함할 수 있다.

상기 제3 배수구는, 상기 모듈 커넥트 바틈커버의 바닥면에서, 상기 제1 배터리 서브모듈의 바닥면과 대응하는 위치에 구비되는 제3_1 배수구; 및 상기 제2 배터리 서브모듈의 바닥면과 대응하는 위치에 구비되는 제3_2 배수구를 포함할 수 있다.

상기 모듈 커넥트 바틈커버는, 상기 제1 배수구에서 낙하한 소화액은 상기 제3_2 배수구로 이동하지 않고, 상기 제2 배수구에서 낙하한 소화액은 상기 제3_1 배수구로 이동하지 않도록, 상기 모듈 커넥트 바틈커버의 바닥면에서 상기 소화액의 이동 경로를 제한하는 차단벽을 포함할 수 있다.

상기 제1 배수구 및 상기 제2 배수구는, 메쉬필터를 포함할 수 있다.

상기 소화 탱크유닛은, 상기 소화액을 수용할 수 있게 마련된 탱크 본체; 및 일측은 상기 탱크 본체의 내부와 연통하게 결합되고 타측은 상기 탱크 본체의 하부로 돌출된 복수 개의 토출 부재들을 포함할 수 있다.

상기 토출 부재들은, 하나씩 상기 제1 배터리 서브모듈의 주수 구멍 및 상기 제2 배터리 서브모듈의 주수 구멍에 적어도 일부분이 삽입되게 배치되고 고온 내지 충격에 의해 파손되어 상기 탱크 본체의 소화액이 토출되도록 구성될 수 있다.

상기 토출 부재는, 유리 벌브, 플라스틱 및 비닐 재질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 소화 탱크유닛의 상부에 배치되고 상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀들에 대한 충방전을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명에 의하면, 안전성이 향상된 배터리 팩이 제공될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 배터리 팩 내부에서 열적 이벤트가 발생하더라도, 이러한 열적 이벤트가 신속하게 제어될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 배터리 팩을 주택이나 건물의 벽체에 안정적으로 설치할 수 있으며, 열적 이벤트 발생시 화재 진압 등에 사용된 후 오염된 소화액을 오염수 보관함에 모아둘 수 있어 오염수에 의해 주택이나 건물의 벽면이 오염되거나 상하수도 등으로 유입되지 않도록 할 수 있다.

또한, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀 중, 일부 배터리 셀에서 벤팅 가스 등이 발생한 경우, 소화제의 주입을 통해, 해당 배터리 셀의 온도가 신속하게 낮아지도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 열이나 벤팅 가스로 인해 다른 배터리 셀로 열 폭주 상황 등이 전파되거나 화재가 일어나는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 열적 이벤트가 발생한 배터리 서브모듈에서 열적 이벤트가 발생하지 않은 배터리 서브모듈로 벤팅 가스가 전이되는 것을 막을 수 있고, 열적 이벤트가 발생한 쪽에 대응하는 (소화 탱크의) 유리 벌브만 깨어져 소화제가 열적 이벤트가 발생한 배터리 서브모듈에만 공급되도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 다수의 배터리 모듈 중 이벤트가 발생한 배터리 서브모듈에 대하여 집중적이면서 효과적인 화재 진압이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 이벤트가 발생하지 않은 배터리 서브모듈에 대해서는 계속적인 사용이 가능하므로, 효율적일 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 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 주요부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 주요부분 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 배터리 모듈에서 모듈 커넥트 바틈커버를 분리하여 제1 및 제2 배터리 서브모듈의 하부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하단부에 대한 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 월 마운트 유닛을 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 선반 플레이트의 하부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 월 마운트 유닛의 오염수 보관함의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절개 사시도이다.
도 10은 도 9의 A 영역 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 월 마운트 유닛의 변형예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 10과 대응되는 도면으로, 도 11의 월 마운트 유닛과 배터리 모듈의 일 부분을 절개하여 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크유닛의 하부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크유닛에 의해 제1 및 제2 배터리 서브모듈에 소화액이 투입될 수 있는 구성을 개략적으로 나타낸 부분 절개도이다.
도 15는 도 2의 제어 모듈의 개략적인 하부 사시도이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 주요부분 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈(100)과, 소화 탱크유닛(200), 제어 모듈(300) 및 월 마운트 유닛(400)을 포함한다.

상기 배터리 모듈(100)은 배터리 셀들을 구비할 수 있다. 여기서, 배터리 셀은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이차 전지는, 전극 조립체, 전해질 및 전지 케이스를 구비할 수 있다. 상기 이차 전지는 외형적으로 파우치형 이차 전지, 원통형 이차 전지 또는 각형 전지 형태로 제작된 것일 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈(100)은, 배터리 셀들과 상기 배터리 셀들을 수납하기 위한 모듈 케이스를 구비할 수 있다. 특히, 모듈 케이스는, 내부에 빈 공간을 구비하여, 상기 빈 공간에 다수의 배터리 셀을 수용할 수 있게 마련될 수 있다. 여기서, 상기 모듈 케이스는 그 상단부의 적어도 일부가 개방된 형태로 마련된 주수 구멍(G1,G2)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 모듈 케이스는 상기 주수 구멍(G1,G2)으로부터 배터리 셀들이 위치한 내부 공간까지 소화액이 흘러 들어갈 수 있게 구성될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 제1 배터리 서브모듈(M1)과 제2 배터리 서브모듈(M2)을 포함한다.

상기 제1 배터리 서브모듈(M1)과 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)은 각각 내부에 배터리 셀들을 수용하고 있어, 각각 에너지 저장장치로서 기능할 수 있다.

예컨대 제1 및 제2 배터리 서브모듈(M1,M2) 중 어느 하나가 작동 불능 상태가 되더라도 나머지 하나는 작동이 가능해 운용이 효율적일 수 있다. 또한, 상기와 같이 배터리 모듈(100)을 구성할 경우, 작동 불능 상태인 배터리 서브모듈을 교체하거나 일부만 분리하여 수리하면 되는 이점이 있다. 뿐만 아니라 배터리 셀들이 제1 배터리 서브모듈(M1)과 제2 배터리 서브모듈(M2)에 각각 나누어져 수용됨으로써, 예컨대 제1 배터리 서브모듈(M1)에 수용된 배터리 셀들에 열적 이벤트가 발생한 경우, 제2 배터리 서브모듈(M2)에 수용된 배터리 셀들로 열 에너지가 전파되는 것을 억제할 수 있다. 더욱이, 자세히 후술하겠지만, 위와 같은 상황에서 소화액이 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)로 공급되고 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)에는 공급되지 않도록 함으로써 열적 이벤트가 발생하지 않은 제2 배터리 서브모듈(M2)을 계속적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 실시예의 배터리 모듈(100)은 2개의 배터리 서브모듈(M1,M2)을 포함하고 있지만, 본 실시예와 달리, 배터리 모듈(100)은 3개 또는 4개 이상의 배터리 서브모듈을 포함하도록 구성될 수도 있다.

상기 제1 배터리 서브모듈(M1)과 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)은, 각각, 모듈 케이스를 구비한다. 상기 모듈 케이스는, 도 3에 도시한 바와 같이, 미들 케이스(111), 탑 플레이트(112) 및 바틈 플레이트(113)를 포함할 수 있다.

상기 미들 케이스(111)는, 배터리 셀들 수용할 수 있는 내부 공간을 갖도록 중공 구조로 마련될 수 있다. 예컨대, 상기 미들 케이스(111)는, 일측면부가 개방된 형태의 케이스 본체(111a)와, 상기 케이스 본체(111a)의 개방부를 커버하되 상기 케이스 본체에 볼트 또는 스냅-핏 결합된 부분을 결합 해제하여 상기 케이스 본체에서 분리해 낼 수 있는 덮개판(111b)을 포함할 수 있다. 이러한 미들 케이스(111)는, 케이스 본체(111a)에서 덮개판(111b)을 떼어낼 수 있어 예컨대, 배터리 셀들이나 기타 전장부품을 수납하기 수월한 이점이 있다.

탑 플레이트(112)는 상기 미들 케이스(111)의 상단 개방부에 결합되는 구성 요소로서, 각 배터리 서브모듈의 상단부를 형성한다. 상기 탑 플레이트(112)는 주수 구멍(G1,G2)을 포함한다. 상기 주수 구멍(G1, G2)은 열적 이벤트 발생시, 소화 탱크유닛(200)의 소화액을 모듈 케이스 내부로 공급하기 위해 마련된 구성 요소이다. 본 실시예는 탑 플레이트(112)에 2개의 주수 구멍(G1 or G2)이 마련되어 있으나, 상기 주수 구멍(G1,G2)은 하나 이거나 3개 이상 마련될 수도 있다.

또한, 도 2와 같이, 상기 주수 구멍(G1,G2)은 제1 배터리 서브모듈(M1) 및 제2 배터리 서브모듈(M2)에 각각 마련된다. 따라서 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)과 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)은 각각의 상기 주수 구멍(G1,G2)을 통해 소화 탱크유닛(200)으로부터 개별적으로 소화액를 공급 받을 수 있다. 자세히 후술하겠으나, 상기 구성에 의하면, 예컨대 제1 및 제2 배터리 서브모듈(M2) 중 제1 배터리 서브모듈(M1)에만 이벤트가 발생할 경우 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)에 대하여 집중적이면서 효과적인 화재 진압이 가능할 수 있다. 또한, 이벤트가 발생하지 않은 제2 배터리 서브모듈(M2)에 대해서는 계속적인 사용이 가능하다는 이점이 있다.

상기 탑 플레이트(112)는, 도 3과 같이, 그 테두리를 따라 이어진 실링 부재(140)를 구비할 수 있다. 상기 실링 부재(140)는 예컨대, 실리콘이나 내열성이 우수한 소재로 마련될 수 있다. 상기 실링 부재(140)는 탑 플레이트(112)의 표면에서 상방 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 탑 플레이트(112)의 상부에 소화 탱크유닛(200)이 안착된 때, 상기 실링 부재(140)는 소화 탱크유닛(200)의 하면과 접촉되어 탑 플레이트(112)의 상부가 밀봉될 수 있다. 예컨대 배터리 셀에서 벤팅 가스가 발생한 때, 상기 벤팅 가스가 주수 구멍(G1,G2)을 통해 탑 플레이트(112)의 상부로 나와도 탑 플레이트(112)의 테두리가 상술한 바와 같이 밀봉되어 있어, 탑 플레이트(112)의 테두리 외측으로 새어나가지 않을 수 있다.

특히, 제1 배터리 서브모듈(M1)과 제2 배터리 서브모듈(M2)은 각각의 탑 플레이트(112)에 상기 실링 부재(140)를 구비한다. 이에 제1 배터리 서브모듈(M1)의 주수 구멍(G1)을 통해 탑 플레이트(112) 위로 올라온 벤팅 가스는 탑 플레이트(112)의 테두리를 따라 이어져 있는 실링 부재(140)와 소화 탱크유닛(200)에 가로 막혀 제2 배터리 서브모듈(M2)의 탑 플레이트(112) 쪽으로 스며들지 않을 수 잇다.

바틈 플레이트(113)는, 도 3에 도시한 바 같이, 미들 케이스(111)의 하단부에 결합되는 구성요소로서, 각 배터리 서브모듈의 바닥면을 형성한다. 또한, 상기 바틈 플레이트(113)는 도 4와 같이, 배수구(130)를 포함한다. 여기서 상기 바틈 플레이트(113)에 구비된 배수구(130)는 배터리 모듈(100)에 구비되는 복수 개의 배수구(130) 중 일부이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 복수 개의 배수구(130)를 포함할 수 있다. 예들들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배수구(130)는 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)의 바닥면에 마련되는 제1 배수구(131)와 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)의 바닥면에 마련되는 제2 배수구(132)를 포함한다.

또한, 상기 제1 배수구(131) 및 상기 제2 배수구(132)는 하나 이상이 마련될 수 있고, 바람직하게는 메쉬 필터로 커버될 수 있다. 상기 메쉬 필터는, 화염이나 파티클(배터리 셀의 발화시 탈리된 전극판 또는 활물질 조각 등)의 외부 유출을 억제하는 역활을 담당할 수 있다. 또한, 상기 메쉬 필터는 약간의 수밀성을 가져 소화액의 외부 유출을 지연시켜 모듈 케이스 내부에 소화액이 일정 시간 동안 머물 수 있도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 배터리 모듈(100)은 배수구(130)를 구비함으로써, 제1 및 제2 배터리 서브모듈(M2)의 내부에 소화액이 주수될 경우, 소화액이 화재 진압에 사용된 후 상기 제1 배수구(131) 또는 상기 제2 배수구(132)를 통해 모듈 케이스의 하부로 빠져나가도록 구성되어 있다. 뿐만 아니라, 배터리 셀들에서 벤팅 가스가 발생할 경우, 상기 벤팅 가스가 제1 배수구(131) 또는 제2 배수구(132)를 통해 배터리 모듈(100)의 하부 방향으로 배출될 수 있다. 열적 이벤트 발생시, 상술한 바와 같이 벤팅 가스가 외부로 배출될 수 있어 배터리 모듈의 내부 압력 상승에 따른 배터리 모듈(100)의 붕괴 내지 폭발을 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 모듈 커넥트 바틈커버(120)를 더 포함할 수 있다.

도 3과 같이, 배터리 모듈(100)은, 제1 배터리 서브모듈(M1), 제2 배터리 서브모듈(M2) 및 모듈 커넥트 바틈커버(120)로 이루어진 3개의 구성품을 포함할 수 있고, 상기 3개의 구성품들을 조립하여 도 2과 같은 형태로 구성될 수 있다. 이를 테면, 배터리 모듈(100)은 제1 배터리 서브모듈(M1)과 제2 배터리 서브모듈(M2)을 서로 간의 측면부가 대면하게 밀착시키고, 이들의 하부에 모듈 커넥트 바틈커버(120)를 결합하여 상기 제1 및 제2 배터리 서브모듈(M2)이 한꺼번에 고정할 수 있게 구성될 수 있다. 여기서 상기 모듈 커넥트 바틈커버(120)는 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)의 하부 및 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)의 하부를 일체로 커버할 수 있는 형태로 마련될 수 있다.

이러한 모듈 커넥트 바틈커버(120)에 의하면, 제1 배터리 서브모듈(M1)과 제2 배터리 서브모듈(M2)이 서로 분리되지 않고 안정적으로 지지될 수 있으며, 모듈 서포터 유닛(400)의 상부에 대한 안착이 용이해질 수 있다.

또한, 상기 모듈 커넥트 바틈커버(120)는 배수구(130)를 포함한다. 다시 말하면, 도 4에 도시한 바와, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)의 배수구(130)는 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 바닥면(120B)에 마련되는 제3 배수구(133)를 더 포함한다.

특히, 상기 제3 배수구(133)는 상기 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 바닥면(120B)에서, 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)의 바닥면과 대응하는 위치에 구비되는 제3_1 배수구(133a) 및 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)의 바닥면과 대응하는 위치에 구비되는 제3_2 배수구(133b)를 포함할 수 있다.

이러한 상기 제3 배수구(133) 구성에 따르면, 제1 배터리 서브모듈(M1)의 바닥면에 마련된 제1 배수구(131)에서 낙하한 소화액은 상기 제3_1 배수구(133a)를 통해 모듈 커넥트 바틈커버(120) 아래로 원활하게 배출될 수 있고, 제2 배터리 서브모듈(M2)의 바닥면에 마련된 제2 배수구(132)에서 낙하한 소화액은 상기 제3_2 배수구(133b)를 통해 모듈 커넥트 바틈커버(120) 아래로 원활하게 배출될 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 모듈 커넥트 바틈커버(120)는, 제1 배수구(131)에서 낙하한 소화액이 제3_2 배수구(133b)로 이동하지 않고 제3_1 배수구(133a)로 흐르고, 상기 제2 배수구(132)에서 낙하한 소화액은 상기 제3_1 배수구(133a)로 이동하지 않고 제3_2 배수구(133b)로 흐르도록, 상기 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 바닥면(120B)에서 상기 소화액의 이동 경로를 제한하는 차단벽(122)을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 및 제2 배터리 서브모듈(M1, M2)의 바닥면과 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 바닥면(120B) 사이에는 일정량의 소화액이 모일 수 있는 버퍼공간이 마련될 수 있다. 상기 버퍼공간은, 도 5에서, 상기 차단벽(122)을 사이에 두고 T1으로 표시한 제1 버퍼공간과 T2로 표시한 제2 버퍼공간을 포함할 수 있다. 상기 제1 배수구(131)와 상기 제3_1 배수구(133a)는 상기 제1 버퍼공간의 상부측 및 하부측에 위치할 수 있고, 상기 제2 배수구(132)와 상기 제3_2 배수구(133b)는 상기 제2 버퍼공간의 상부측 및 하부측에 위치할 수 있다.

이러한 실시 구성에서, 예컨대, 소화액이 제1 배터리 서브모듈(M1)의 주수 구멍(G1)에 주입될 경우, 상기 소화액은 도 5의 화살표와 같이, 제1 배터리 서브모듈(M1)의 제1 배수구(131)를 통해 모듈 커넥트 바틈커버(120)로 낙하될 수 있다. 이때, 버퍼공간에서는 소화액이 상기 차단벽(122)에 의해 이동이 제한되어 제1 배수구(131)에서 낙하한 소화액(도 5에 FW로 표시함)은 제1 버퍼공간(T1)에 모였다가 제3_1 배수구(133a)를 통해 모듈 커넥트 바틈커버(120) 아래로 빠져 나가게 된다. 즉, 이벤트가 발생한 제1 배터리 서브모듈(M1)에 주수되어 오염된 소화액은, 도 5에서 P1으로 표시한 것과 같이, 제3_1 배수구(133a)를 통해 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 아래로 바로 빠져 나가서 제2 배터리 서브모듈(M2) 측이 오염되지 않을 수 있다. 이렇게 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 아래로 배출된 소화액은 최종적으로 월 마운트 유닛(400)의 오염수 보관함(430)으로 낙하될 수 있다.

상기 월 마운트 유닛(400)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 모듈(100)을 벽체에 설치하기 위한 수단으로서, 배터리 모듈(100)을 지지하며 벽체에 고정 가능하게 마련된 구성요소이다. 여기서, 벽체는, 도 1의 W로 표시된 부분과 같이, 상하 방향으로 세워진 형태로서, 특히 배터리 팩을 향하여 평평한 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 벽체는 주택, 건물, 창고 등의 벽일 수 있다.

특히, 상기 월 마운트 유닛(400)은, 배터리 모듈을 지면에 대해 이격되게 지지하는 역할과 더불어, 배터리 모듈에서 낙하하는 소화액을 수용할 수 있게 구성될 수 있다.

구체적으로, 도 6 내지 도 8을 주로 참조하면, 본 실시예에 따른 월 마운트 유닛(400)은, 벽체에 고정 결합되는 벽체 고정플레이트(410) 및 상기 벽체 고정플레이트(410)에 대해 수평하고 배터리 모듈이 상면에 안착 가능하게 마련되고 상기 배터리 모듈(100)의 배수구(130)와 연통하는 하나 이상의 통공(421)을 구비하는 선반 플레이트(420)를 포함한다.

또한, 상기 월 마운트 유닛(400)은 상기 선반 플레이트(420)의 하부에 배치되어 상기 통공(421)을 통해 낙하되는 소화액을 임시 수용할 수 있는 오염수 보관함(430)을 포함한다. 상기 오염수 보관함(430)은 오염된 소화액을 내부 공간(S)에 모았다가 안전한 장소에서 폐기 처리하기 수월하게 마련될 수 있다.

상기 벽체 고정플레이트(410)는, 도 6과 같이, 복수 개의 벽 고정홀(410a)들을 구비하여 볼트(미도시) 체결 방식에 의해 벽체에 고정될 수 있게 마련될 수 있다. 상기 벽체 고정플레이트(410)는 배터리 팩의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 강성이 높은 금속 소재로 마련될 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 벽 고정홀(410a)들은 벽체 고정플레이트(410)의 길이 방향(X방향)과 너비 방향(Z방향)을 따라 일측 끝에서 타측 끝까지 일정 간격마다 구비될 수 있다. 이 경우, 볼트 체결 포인트를 충분하게 추가할 수 있어 볼트 체결 포인트들에 작용하는 응력을 여러 곳으로 분산시킬 수 있다.

상기 선반 플레이트(420)는, 배터리 모듈(100)의 하부보다 큰 면적으로 가지고 상기 배터리 모듈(100)을 지지하면서, 배수가 가능하도록 마련될 수 있다. 예컨대, 상기 선반 플레이트(420)는, 배터리 모듈(100)의 배수구(130)와 연통하는 적어도 하나의 통공(421)을 구비하여 유체가 상기 통공(421)을 통과하여 상기 선반 플레이트(420)의 두께 방향으로 이동할 수 있게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 실시예는 선반 플레이트(420)에 배터리 모듈(100)을 올려 놓은 때, 배터리 모듈(100)의 제3 배수구(133)와 선반 플레이트(420)의 통공(421)이 상하로 일치하여 상기 제3 배수구(133)와 상기 선반 플레이트(420)의 통공(421)이 직접 연통하게 구성될 수 있다. 대안으로는, 상기 선반 플레이트(420) 전체를 그레이팅(grating) 구조로 제작하여 배수 가능 범위를 넓히는 것도 얼마든지 가능하다.

또한, 월 마운트 유닛(400)은, 도 6과 같이, 상기 선반 플레이트(420)의 좌측 모서리와 우측 모서리에 수직으로 연결되고 일부분은 상기 벽체 고정플레이트(410)와 중첩 배치되어 상기 벽체에 고정 결합되는 한 쌍의 강도 보강플레이트(440)를 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 강도 보강플레이트(440)는, 선반 플레이트(420)의 양쪽 모서리를 지지하는 함으로써 배터리 팩의 하중으로 인해 선반 플레이트(420)가 아랫 방향으로 휘어지거나 좌우가 뒤틀리지 않게 하는 역할을 할 수 있다.

특히, 본 실시예의 월 마운트 유닛(400)은, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 벽체 고정플레이트(410) 및 한 쌍의 강도 보강플레이트(440)가, 상기 선반 플레이트(420)를 기준으로 상하로 대칭되게 마련될 수 있다. 이 경우, 선반 플레이트(420)에 대한 강도 보강플레이트(440)의 지지력이 증대되고 응력이 보다 효과적으로 분산될 수 있다.

예컨대, 상기 한 쌍의 강도 보강플레이트(440)는 선반 플레이트(420)의 좌측 모서리 라인에 수직으로 연결된 좌측 강도 보강플레이트(440L)와 선반 플레이트(420)의 우측 모서리 라인에 수직으로 연결된 우측 강도 보강플레이트(440R)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 강도 보강플레이트(440)는 각각 선반 플레이트(420)를 기준으로 상하가 대칭으로 상부 파트(441)와 하부 파트(442)를 구비할 수 있다.

도 6에서 H1,H2로 표시한 바와 같이, 상기 상부 파트(441)는 일부분 절곡된 형태로 마련되어, 상기 절곡된 부분이 상부 벽체 고정플레이트(410(U))와 중첩 배치되고 상기 상부 벽체 고정플레이트(410(U))와 일체로 볼트 체결에 의해 벽체에 고정될 수 있다. 또한, 도 7에서 H3,H4로 표시한 바와 같이, 상기 하부 파트(442)는 일부분 절곡된 형태로 마련되어, 상기 절곡된 부분이 하부 벽체 고정플레이트(410(D))와 중첩 배치되고 상기 하부 벽체 고정플레이트(410(D))와 일체로 볼트 체결에 의해 벽체에 고정될 수 있다.

오염수 보관함(430)은 상기 선반 플레이트(420)의 하부에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다. 이 경우, 오염수 보관함(430)에 모인 오염된 소화액을 오염수 보관함(430)에서 비우기가 매우 편리해질 수 있다.

예를 들어, 오염수 보관함(430)은, 도 6과 같이, 측면부에 거치부(431)를 구비하고, 강도 보강플레이트(440)의 하부 파트에는, 도 7과 같이, 레일부(442a)를 구비할 수 있다. 오염수 보관함(430)의 거치부(431)와 상기 강도 보강플레이트(440)의 레일부(442a)는, 서로 간 슬라이드 이동 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 구성으로, 도 8과 같이, 오염수 보관함(430)은, 선반 플레이트(420)의 하부에 배치되고, 전후 방향(±Y방향)으로 움직일 수 있게 마련될 수 있다. 상기 오염수 보관함(430)은, 도 8에서 -Y방향으로 당김으로써, 선반 플레이트(420)의 하부에서 쉽게 빼내어질 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 배터리 팩은, (도 1 및 도 2 참조) 상단 고정 브라켓(450)을 더 포함할 수 있다. 상기 상단 고정 브라켓(450)은, 벽체에 고정되고 배터리 팩의 상단부에 연결될 수 있다. 예를 들면, 상단 고정 브라켓(450)과 제어 모듈(300)은 상호 간 걸림 결합 및 걸림 결합해제 가능하게 마련될 수 있다. 이 경우, 상단 고정 브라켓(450)에 의해 배터리 팩의 상단부가 홀딩될 수 있어, 외부 충격이 가해져도 배터리 팩이 벽체에 대해 전방으로 넘어지지 않는다. 또한, 하중이 월 마운트 유닛(400)과 상단 고정 브라켓(450)으로 분산됨으로 배터리 팩의 벽체 설치가 보다 안정적일 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절개 사시도이고, 도 10은 도 9의 A 영역 확대도이다.

이어서, 도 9 및 도 10을 주로 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)에 주수된 소화액의 배수 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 8에 FW로 표시한 바와 같이, 소화 탱크유닛(200)은 내부에 소화액을 보유할 수 있다. 상기 소화액은 배터리 모듈(100)에서 벤팅 가스나 화염과 같은 열적 이벤트가 발생한 때, 배터리 모듈(100)의 내부로 투입될 수 있다.

예컨대, 제1 배터리 서브모듈(M1)에서 이벤트가 발생하여 벤팅 가스가 발생하면, 상기 벤팅 가스에 반응하여 소화 탱크유닛(200)으로부터 소화액이 토출되고, 이때 상기 소화액이 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)의 상단부에 구비된 주수 구멍(G1)을 통해 제1 배터리 서브모듈(M1)의 모듈 케이스 내부로 투입될 수 있다. 이 경우, 열이나 벤팅 가스로 인해 배터리 셀들의 열 폭주 상황 등이 전파되거나 화재가 일어나는 것을 방지할 수 있다.

제1 배터리 서브모듈(M1)에 투입된 소화액은, 도 9에 도시된, 셀 적층체(J1)에 뿌려지고 화살표시와 같은 경로를 따라 모듈 케이스의 바틈 플레이트(113)로 낙하될 수 있다. 그리고 상기 바틈 플레이트(113)에 떨어진 소화액은 제1 배수구(131)를 통과하여 제1 배터리 서브모듈(M1)의 바닥면과 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 바닥면(120B) 사이에 모일 수 있다.

그 다음, 도10의 화살표시와 같이, 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 바닥면(120B)에 소화액이 모였다가, 다시 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 제3 배수구(133) 중 제3_1 배수구(133a)를 통해 배터리 모듈(100)의 하부로 배출될 수 있다. 그 다음, 배터리 모듈(100)의 하부로 배출된 소화액은 선반 플레이트(420)의 통공(421)들을 통과하여 오염수 보관함(430)으로 낙하하여 최종적으로 오염수 보관함(430)에 저장될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 배터리 모듈의 화재 진압에 사용된 후 오염된 소화액에 의해 주택이나 건물의 벽이 오염되거나 상하수도 등으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 월 마운트 유닛(400)의 변형예를 도시한 도면이고, 도 12는 도 10과 대응되는 도면으로, 도 11의 월 마운트 유닛(400)과 배터리 모듈의 일 부분을 절개하여 나타낸 도면이다.

이어서, 도 11과 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 월 마운트 유닛(400)의 변형예에 대해 간략히 설명하기로 한다.

전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

도 11의 실시 구성에 따른 월 마운트 유닛(400)은, 도 6의 실시 구성과 비교할 때, 모듈 연결포트(422)를 포함한 것이 특징이라 할 수 있다.

상기 모듈 연결포트(422)는 선반 플레이트(420)를 상하로 관통하는 통공(421)으로부터 상방향으로 돌출된 형태로 마련될 수 있다. 또한, 상기 모듈 연결포토는 도 12에 도시한 바와 같이, 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 제3 배수구(133)에 억지끼움 결합되게 마련될 수 있다. 즉 상기 모듈 연결포트(422)는 그것의 위치에 상하로 대응하는 제3_1 배수구(133a) 또는 제3_2 배수구(133b)에 억지끼움 결합될 수 있다.

또한, 상기 모듈 연결포트(422)는 도 12와 같이, 상협하광(상부보다 하부의 직경이 큼) 구조의 헤드부를 구비하여 제3 배수구(133)에 끼워넣기 용이하나 역으로 빼내기 어렵게 마련될 수 있다. 이러한 모듈 연결포트(422)의 헤드부는 고무재질과 같은 탄성을 갖는 소재로 마련될 수 있다.

이처럼, 도 11 및 도 12에 나타낸 실시 구성에 의하면, 오염된 소화액이 배터리 모듈(100)의 내부에서 월 마운트 유닛(400)의 오염수 보관함(430)까지 전혀 누수되지 않고 도달할 수 있다. 또한, 상기 모듈 연결포트(422)가 모듈 커넥트 바틈커버(120)의 제3 배수구(133)에 억지 끼움되도록 함으로써, 월 마운트 유닛(400)의 선반 플레이트(420)와 배터리 모듈이 상호 간 기구적으로 연결될 수 있다. 따라서 배터리 모듈(100)이 보다 안정적으로 월 마운트 유닛(400)에 거치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 소화 탱크유닛(200)은, 주수 구멍(G1,G2)을 통해 분출되는 고온의 가스 또는 화염에 반응하여 열적 이벤트가 발생한 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)과 상기 제2 배터리 서브모듈(M2) 중 적어도 어느 하나에 소화액이 선택적으로 공급되도록 구성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크유닛의 하부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크유닛에 의해 제1 및 제2 배터리 서브모듈에 소화액이 투입될 수 있는 구성을 개략적으로 나타낸 부분 절개도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 소화 탱크유닛(200)은 탱크 본체(210), 복수 개의 토출 부재(220) 및 상기 탱크 본체(210)를 외부로부터 보호하고, 배터리 모듈(100)의 상부에 탱크 본체(210)를 보다 안정적으로 결합하기 위한 탱크 케이스를 포함할 수 있다. 이하에서는 소화 탱크유닛(200)의 주요구성이라 할 수 있는 탱크 본체(210)와 토출 부재(220)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 탱크 본체(210)는, 소화제를 수용할 수 있는 저장 공간을 구비하고, 특히 액체 상태의 소화제, 즉 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 투입되지 않도록 일정 수준 이상의 기밀성을 갖는 박스 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 탱크 본체(210)는, IP 등급 55 이상의 기밀 성능을 갖도록 마련될 수 있다. 또한, 상기 탱크 본체(210)는 소화액을 보충해 넣을 수 있도록 소화액 주입구를 구비할 수 있다. 여기서 상기 소화제 주입구 탱크 본체(210)의 상면부 및/또는 측면부에 구비될 수 있다.

상기 복수 개의 토출 부재(220)는, 상기 탱크 본체(210)의 소화제를 배터리 모듈(100)을 향해 분사하기 위한 수단으로서, 일측은 상기 탱크 본체(210)의 내부와 연통하게 결합되고 타측은 상기 탱크 본체(210)의 하부로 돌출되게 마련될 수 있다.

예를 들면, 도 13에서 K2로 표시된 부분과 같이, 탱크 본체(210)의 하부에, 접속포트를 포함할 수 있다. 상기 접속포트는 외주연에 나사산을 구비할 수 있다. 토출 부재(220)는 이러한 접속포트에 스크류 결합 및 결합 해제 가능하게 마련될 수 있다.

또한, 상기 토출 부재(220)는, 토출구(221)를 구비하고 예컨대, 평상시 상기 토출구(221)가 막혀있다가 열이나 압력에 의해 파손됨으로써 토출구(221)가 개방되게 마련될 수 있다. 이를테면, 도 13에 도시된 바와 같이, 토출구(221)에는 유리 벌브(222)가 장착될 수 있다. 상기 유리 벌브(222)는 고온 내지 충격에 의해 파손되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 벌브(222)는 배터리 모듈(100)로부터 배출된 벤팅 가스와 접촉하는 경우, 벤팅 가스의 열과 압력에 의해 파손될 수 있다. 그러면, 토출 부재(220)의 토출구(221)가 개방되어 탱크 본체(210) 내부의 소화제가 탱크 본체(210) 외부로 유출될 수 있다. 상기 유리 벌브(222)의 대안으로 고온에 의해 용융 가능한 플라스틱이나 비닐 재질 등이 적용될 수도 있다.

상기 소화 탱크유닛(200)이 배터리 모듈(100)의 상부에 배치한 때, 상기 토출 부재(220)들이 배터리 모듈(100)의 주수 구멍(G1,G2)들에 적어도 하나씩 삽입될 수 있게 구성될 수 있다. 즉, 상기 토출 부재(220)들은, 하나씩 상기 제1 배터리 서브모듈(M1)의 주수 구멍(G1) 및 상기 제2 배터리 서브모듈(M2)의 주수 구멍(G2)에 적어도 일부분이 삽입 배치되게 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 14를 참조하면, 제1 배터리 서브모듈(M1)과 제2 배터리 서브모듈(M2)이 전후 방향(±Y방향)으로 배치된 경우, 그 상부에 위치한 소화 탱크유닛(200)에도 제1 토출 부재(B1)와 제1 토출 부재(B2)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1 토출 부재(B1)는, 제1 배터리 서브모듈(M1)에 대응되게 제1 배터리 서브모듈(M1)의 상부에 배치되고, 제1 토출 부재(B2)는, 제2 배터리 서브모듈(M2)에 대응되게 제2 배터리 서브모듈(M2)의 상부에 배치될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서, 제1 배터리 서브모듈(M1)에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 벤팅 가스 등에 의해, 제1 토출 부재(B1)가 파손될 수 있다. 그러면, 제1 토출 부재(B1)로부터, 탱크 본체(210) 내부의 소화제가 배출될 수 있다. 따라서, 도 14에서 화살표 C1으로 표시된 바와 같이, 제1 토출 부재(B1)를 통해 제1 배터리 서브모듈(M1)로만 소화액이 투입되고 제2 배터리 서브모듈(M2)로는 소화액이 투입되지 않을 수 있다.

반대로, 제2 배터리 서브모듈(M2)에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 벤팅 가스 등에 의해, 제1 토출 부재(B2)가 파손될 수 있다. 그러면, 제1 토출 부재(B2)로부터, 탱크 본체(210) 내부의 소화제가 배출될 수 있다. 따라서, 도 13에서 화살표 C2로 표시된 바와 같이, 제1 토출 부재(B2)를 통해 제2 배터리 모듈(100)로만 소화제가 투입되고 제1 배터리 서브모듈(M1)로는 소화제가 투입되지 않을 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 각 배터리 서브모듈마다 소화제의 투입이 가능하므로, 소화제에 의한 냉각이나 화재 진압, 열 전파 방지 등이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 소화 탱크유닛(200)의 상부에 배치되는 제어 모듈(300)을 더 포함할 수 있다.

상기 제어 모듈(300)은 배터리 팩의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 상기 제어 모듈(300)은, 배터리 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있고 배터리 모듈(100)의 충전 동작 내지 방전 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 모듈(300)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(300)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(300)은, 배터리 모듈(100)의 관리를 위해, 배터리 모듈(100)로부터 동작 전원을 공급받을 수 있다. 또한, 제어 모듈(300)은, 배터리 모듈(100) 또는 외부의 다른 장치와 유선 또는 무선 통신망을 통해, 각종 데이터를 주고 받을 수 있다.

상기 제어 모듈(300)은, BMS(Battery Management System), 릴레이, 전류 센서 등 다양한 전장 부품을 구비할 수 있다. 또한, 제어 모듈(300)은, 이러한 전장 부품을 수납하기 위한 제어 하우징을 구비할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈(300)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. 또한, 제어 모듈(300)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.

이를 위해, 배터리 모듈(100)은, 도 2에서 E1으로 표시된 부분과 같이, 전기적 연결을 위한 모듈 커넥터(E1)가 상부에 마련될 수 있고, 제어 모듈(300)은, 도 15에서 E2로 표시된 부분과 같이, 전기적 연결을 위한 제어 커넥터(E2)가 하부에 마련될 수 있다. 그리고 소화 탱크유닛(200)은, 연결 부재를 구비할 수 있다. 여기서 연결 부재는 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(300) 사이를 전기적으로 연결시키는 구성요소이다. 상기 연결 부재는, 배터리 모듈(100)에 마련된 모듈 커넥터(E1)와 제어 모듈(300)에 마련된 제어 커넥터 사이에 개재되어, 이들 사이를 연결시키도록 구성될 수 있다.

구체적인 예로서, 상기 연결 부재는, 전원 내지 전기적 신호가 이동할 수 있도록, 일 방향으로 길게 연장된 케이블 형태로 소화 탱크유닛(200)에 내장될 수 있다. 상기 연결 부재는, 케이블과 상기 케이블의 양단에 마련되는 탱크 커넥터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결 부재는, 도 2에서, 소화 탱크유닛(200)의 상단에 배치되는 제1 탱크 커넥터(E32)를 구비하고 상기 제1 탱크 커넥터(E32)는 제어 커넥터(E2)와 플러그 인 방식으로 접속될 수 있게 구성될 수 있다. 또한, 연결부재는 소화 탱크유닛(200)의 하단에 배치되는 제2 탱크 커넥터(미도시)를 구비하고 상기 제2 탱크 커넥터는 모듈 커넥터(E1)와 플러그 인 방식으로 접속될 수 있게 구성될 수 있다.

상기와 같은 실시 구성에 의하면, 제어 모듈(300)은 소화 탱크유닛(200)의 상부에 안착되는 것만으로 배터리 모듈(100)과 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.

또한, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(300) 사이에서 소화 탱크유닛(200)을 분리하기 쉬워진다. 따라서 소화 탱크유닛(200)의 교체, 유지, 보수가 필요할 때, 해당 작업이 용이하다. 또한, 상기 소화 탱크유닛(200)을 제거하고 배터리 모듈(100)의 상부에 제어 모듈(300)을 배치하여 이들을 전기적으로 직접 연결하여 사용할 수도 있다.

한편, 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.

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

100: 배터리 모듈 111: 미들 케이스
112: 탑 플레이트 113: 바틈 플레이트
120: 모듈 커넥트 바틈커버 130: 배수구
131: 제1 배수구 132: 제2 배수구
133: 제3 배수구 133a: 제3_1 배수구
133b: 제3_2 배수구 140: 실링 부재
200: 소화 탱크유닛 210: 탱크 본체
220: 토출 부재 300: 제어 모듈
400: 월 마운트 유닛 410: 벽체 고정플레이트
420: 선반 플레이트 421: 통공
422: 모듈 연결포트 430: 오염수 보관함
440: 강도 보강플레이트 450: 상단 고정 브라켓
M1: 제1 배터리 서브모듈 M2:제2 배터리 서브모듈
G1,G2: 주수 구멍

Claims (15)

1. 상단부에 소화액을 공급받을 수 있는 주수 구멍과 하단부로 소화액을 유출시킬 수 있는 적어도 하나의 배수구를 구비하는 배터리 모듈;
   소화액을 보유하고 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되며, 상기 주수 구멍을 통해 상기 배터리 모듈에 소화액을 공급할 수 있게 구성된 소화 탱크유닛; 및
   상기 배터리 모듈을 지지하며, (주택 또는 건물의) 벽체에 고정 결합 가능하게 마련되는 월 마운트 유닛을 포함하고,
   상기 월 마운트 유닛은, 상기 배수구를 통해 상기 배터리 모듈에서 낙하는 소화액을 수용하는 오염수 보관함을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 월 마운트 유닛은,
   상기 벽체에 고정 결합되는 벽체 고정플레이트; 및
   상기 벽체 고정플레이트에 대해 수평하고 상기 배터리 모듈이 상면에 안착 가능하게 마련되고, 상기 배수구와 연통하는 하나 이상의 통공을 구비하는 선반 플레이트를 포함하고,
   상기 오염수 보관함은, 상기 선반 플레이트의 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제2항에 있어서,
   상기 월 마운트 유닛은,
   상기 선반 플레이트의 좌측 모서리와 우측 모서리에 수직으로 연결되고 일부분은 상기 벽체 고정플레이트와 중첩 배치되어 상기 벽체에 고정 결합되는 한 쌍의 강도 보강플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제3항에 있어서,
   상기 벽체 고정플레이트 및 상기 한 쌍의 강도 보강플레이트는, 상기 선반 플레이트를 기준으로 상하로 대칭적으로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제2항에 있어서,
   상기 오염수 보관함은 상기 선반 플레이트의 하부에 탈부착 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제2항에 있어서,
   상기 선반 플레이트는, 상기 통공으로부터 상방향으로 돌출된 모듈 연결포트을 구비하고, 상기 모듈 연결포트이 상기 배터리 모듈의 상기 배수구에 억지끼움 결합되게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈은,
   각각 상기 주수 구멍을 구비하는 제1 배터리 서브모듈과 제2 배터리 서브모듈을 포함하고,
   상기 제1 배터리 서브모듈과 상기 제2 배터리 서브모듈은 각각의 상기 주수 구멍을 통해 상기 소화 탱크유닛으로부터 개별적으로 소화액를 공급 받을 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제7항에 있어서,
   상기 배터리 모듈은,
   상기 제1 배터리 서브모듈의 하부 및 상기 제2 배터리 서브모듈의 하부를 일체로 커버하는 모듈 커넥트 바틈커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제8항에 있어서,
   상기 배수구는,
   상기 제1 배터리 서브모듈의 바닥면에 마련되는 제1 배수구;
   상기 제2 배터리 서브모듈의 바닥면에 마련되는 제2 배수구; 및
   상기 모듈 커넥트 바틈커버의 바닥면에 마련되는 제3 배수구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 배수구는, 상기 모듈 커넥트 바틈커버의 바닥면에서,
    상기 제1 배터리 서브모듈의 바닥면과 대응하는 위치에 구비되는 제3_1 배수구; 및 상기 제2 배터리 서브모듈의 바닥면과 대응하는 위치에 구비되는 제3_2 배수구를 포함하고,
    상기 모듈 커넥트 바틈커버는,
    상기 제1 배수구에서 낙하한 소화액은 상기 제3_2 배수구로 이동하지 않고, 상기 제2 배수구에서 낙하한 소화액은 상기 제3_1 배수구로 이동하지 않도록, 상기 모듈 커넥트 바틈커버의 바닥면에서 상기 소화액의 이동 경로를 제한하는 차단벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 배수구 및 상기 제2 배수구는, 메쉬필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제7항에 있어서,
    상기 소화 탱크유닛은, 상기 소화액을 수용할 수 있게 마련된 탱크 본체; 및 일측은 상기 탱크 본체의 내부와 연통하게 결합되고 타측은 상기 탱크 본체의 하부로 돌출된 복수 개의 토출 부재들을 포함하고,
    상기 토출 부재들은, 하나씩 상기 제1 배터리 서브모듈의 주수 구멍 및 상기 제2 배터리 서브모듈의 주수 구멍에 적어도 일부분이 삽입되게 배치되고 고온 내지 충격에 의해 파손되어 상기 탱크 본체의 소화액이 토출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 제12항에 있어서,
    상기 토출 부재는, 유리 벌브, 플라스틱 및 비닐 재질 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 제1항에 있어서,
    상기 소화 탱크유닛의 상부에 배치되고 상기 배터리 모듈에 포함된 배터리 셀들에 대한 충방전을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.

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