KR20230126266A - 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템은 배터리부를 내부에 실장하는 복수의 배터리 트레이를 포함하여 구성되는 배터리 에너지 저장 시스템; 배터리의 화재에 대응하는 소화약제를 저장하는 소화약재 저장탱크; 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 포함된 각각의 배터리 트레이와 소화약재 저장탱크 사이에 소화약재가 이동되는 배관; 각각의 배터리 트레이에 연결된 배관에 설치되어 소화약재 전달을 제어하는 제어밸브; 상기 제어밸브와 소화약재 저장탱크 사이에 설치되되, 배터리 에너지 저장 시스템 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브; 상기 소화약재 저장탱크에 연결되어 필요 구동압력을 제공하는 압축펌프; 상기 배터리 트레이 내부에 설치되어 배터리의 화재 여부를 검측하는 화재 감지 센서; 및 상기 화재 감지 센서의 센싱데이터를 입력받아 대응 출력 신호를 제어밸브에 전달하여 소화약재의 흐름을 제어하는 제어부;로 구성되되, 상기 화재 감지 센서는 온도 센서, 연기 감지 센서, 배터리부의 물리적 스웰링을 검출하는 스웰링 검출 센서, VOC 가스 센서, 수소 센서, 이산화탄소 센서를 포함하여 구성되며, 상기 배터리 트레이는 격벽으로 분리되어 배터리셀 또는 배터리 팩이 설치되는 공간과 화재 감지 센서가 설치되는 하부 트레이; 및 제어밸브가 상부 또는 측면에 설치되어 소화약재가 일시 저장되는 공간인 분사 스페이스와 분사 스페이스 하부에 소화약재가 상기 하부 트레이에 설치되는 배터리셀 또는 배터리 팩에 균질하게 분사될 수 있도록 하는 복수의 분사홀을 갖추되 상기 하부 트레이와 맞물려 밀폐 박스 형태가 되도록 하는 상부 커버로 구성되되, 배터리셀 또는 배터리 팩이 설치되는 공간의 80% 이상되는 높이에서 복수의 플로우홀이 설치되어 소화약재가 배터리셀 또는 배터리 팩에 분사되어 잉여분이 넘칠 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 과제(결과물)는 2021년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과입니다.(2021RIS-002)

Description

이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법{Moving Transportation Vehicle Battery Fire Suppression System And Its Control Method}
본 발명은 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템은 배터리부를 내부에 실장하는 복수의 배터리 트레이를 포함하여 구성되는 배터리 에너지 저장 시스템; 배터리의 화재에 대응하는 소화약제를 저장하는 소화약재 저장탱크; 상기 배터리 에너지 저장 시스템에 포함된 각각의 배터리 트레이와 소화약재 저장탱크 사이에 소화약재가 이동되는 배관; 각각의 배터리 트레이에 연결된 배관에 설치되어 소화약재 전달을 제어하는 제어밸브; 상기 제어밸브와 소화약재 저장탱크 사이에 설치되되, 배터리 에너지 저장 시스템 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브; 상기 소화약재 저장탱크에 연결되어 필요 구동압력을 제공하는 압축펌프; 상기 배터리 트레이 내부에 설치되어 배터리의 화재 여부를 검측하는 화재 감지 센서; 및 상기 화재 감지 센서의 센싱데이터를 입력받아 대응 출력 신호를 제어밸브에 전달하여 소화약재의 흐름을 제어하는 제어부;로 구성되되, 상기 화재 감지 센서는 온도 센서, 연기 감지 센서, 배터리부의 물리적 스웰링을 검출하는 스웰링 검출 센서, VOC 가스 센서, 수소 센서, 이산화탄소 센서를 포함하여 구성되며, 상기 배터리 트레이는 격벽으로 분리되어 배터리셀 또는 배터리 팩이 설치되는 공간과 화재 감지 센서가 설치되는 하부 트레이; 및 제어밸브가 상부 또는 측면에 설치되어 소화약재가 일시 저장되는 공간인 분사 스페이스와 분사 스페이스 하부에 소화약재가 상기 하부 트레이에 설치되는 배터리셀 또는 배터리 팩에 균질하게 분사될 수 있도록 하는 복수의 분사홀을 갖추되 상기 하부 트레이와 맞물려 밀폐 박스 형태가 되도록 하는 상부 커버로 구성되되, 배터리셀 또는 배터리 팩이 설치되는 공간의 80% 이상되는 높이에서 복수의 플로우홀이 설치되어 소화약재가 배터리셀 또는 배터리 팩에 분사되어 잉여분이 넘칠 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 전기자동차나 연료전지 자동차, 전기 구동 선박등에는 차량 구동을 위한 전기에너지를 공급하기 위해 배터리 전력 저장 시스템이 사용된다.
도 1을 참조하면 이러한 배터리 전력 저장 시스템은 다수의 단위전지 또는 모듈을 연결하여 고전압을 만들 수 있는 배터리팩이 구성되며, 이를 이용하여 높은 전력을 발생시키는 바, 고전압 배터리에 저장된 에너지를 인버터를 통해 모터에 전달하여 차량 시동, 가속, 엔진 고효율점 운행 등에 사용하고, 엔진에서 잉여에너지가 발생하면 모터를 발전기로 이용하여 그 잉여 에너지를 고전압 배터리에 저장한다.
그런데 문제는 전기자동차의 배터리 화재는 대형 화재로 이어질 개연성이 크다는 데 있는바, 전기자동차를 움직이는 데 쓰이는 배터리는 주로 리튬 전지가 사용되는데, 리튬이나 나트륨, 칼륨, 세슘, 마그네슘처럼 반응성이 큰 가연성 금속은 금속화재가 발생할 위험성이 있기 때문이다.
금속화재의 경우 일반적인 화재처럼 물로 소화할 경우 화학반응으로 수소가 생성되어 자칫 수소폭발이 발생할 수 있기 때문에 굉장히 위험한 화재다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국 특허공개번호 제10-2021-0012103호에 따르면, 차량 구조물에 장착되는 배터리 팩; 및 전자제어장치를 포함하되, 상기 배터리 팩은, 1개 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈로부터 수신한 신호를 전자제어장치로 송신하는 배터리 매니지먼트 시스템(Battery Management System), 및 배터리 내부 가스가 방출되는 가스배출부가 구비된 배터리 팩 케이스를 포함하고, 상기 차량 구조물에는, 상기 가스배출부로부터 배출되는 가스의 온도 및 압력 중 어느 하나 이상을 측정하는 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 차량 배터리 화재 감지 장치 및 감지 방법에 관한 것인바, 이에 따르면 전기 차량의 배터리로부터의 화재가 발생하고 있는데, 여전히 전력을 구동원으로 하여 화재를 감지하고 있는 문제를 가지고 있다.
즉 배터리로부터 촉발된 화재는 순간적으로 열폭주가 일어나는 특성이 있고, 이로부터 차량의 전체 전력원이 마비될 가능성이 존재하는바, 전력을 구동원으로 하는 화재 감지 시스템이나 예방 시스템은 무용지물이 될 수 있는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2021-0012103호(발명의 명칭 : 차량 배터리 화재 감지 장치 및 감지 방법, 출원공개일 : 2021.02.03)
본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.
(1) 본 발명의 목적은 전기차량, 전기선박등의 이동형 수송 차량의 전력 전달원인 배터리의 화재를 감지하고 진압하기 위해 배터리 전력을 구동원으로 하는 것이 아닌, 차량등에 비치되는 압축펌프로부터 전달되는 압력을 구동원으로 하는 압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법을 제공하여, 순간적으로 열폭주 특성을 가지는 배터리로부터 촉발되는 화재를 예방하고 진압하는데 있다.
(2) 본 발명의 또다른 목적은 자체의 소화약제가 부족하여 화재 진압에 불충분한 경우 소방차량등과 같은 외부의 소화약재 제공원으로부터 간단하게 소화약재를 제공받을 수 있는 연결수단을 제공하여 소화약재의 부족을 이유로 차량이 전체 연소됨을 방지함에 있다.
(3) 본 발명의 또다른 목적은 소화약제가 배터리 설치공간에 쉽게 분사될 수 있고, 그 잉여 약제가 흐를 수 있는 구성을 제공하여 차량 화재의 완전 진압을 도모함에 있다.
본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템은 배터리부를 내부에 실장하는 복수의 배터리 트레이를 포함하여 구성되는 배터리 에너지 저장 시스템(100); 배터리의 화재에 대응하는 소화약제를 저장하는 소화약재 저장탱크(300); 상기 배터리 에너지 저장 시스템(100)에 포함된 각각의 배터리 트레이(BT)와 소화약재 저장탱크(300) 사이에 소화약재가 이동되는 배관(부호 미부여); 각각의 배터리 트레이(BT)에 연결된 배관에 설치되어 소화약재 전달을 제어하는 제어밸브(220); 상기 제어밸브(220)와 소화약재 저장탱크(300) 사이에 설치되되, 배터리 에너지 저장 시스템 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브(210); 상기 소화약재 저장탱크(300)에 연결되어 필요 구동압력을 제공하는 압축펌프(350); 상기 배터리 트레이 (BT)내부에 설치되어 배터리의 화재 여부를 검측하는 화재 감지 센서(DS); 및 상기 화재 감지 센서(DS)의 센싱데이터를 입력받아 대응 출력 신호를 제어밸브(220)에 전달하여 소화약제의 흐름을 제어하는 제어부(400);로 구성된다.
상기 화재 감지 센서(DS)는 온도 센서, 연기 감지 센서, 배터리부의 물리적 스웰링을 검출하는 스웰링 검출 센서, VOC 가스 센서, 수소 센서, 이산화탄소 센서를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
상기 배터리 트레이(BT)는 격벽으로 분리되어 배터리셀 또는 배터리 팩을 포함하는 배터리부(B)가 설치되는 공간과 화재 감지 센서(DS)가 설치되는 하부 트레이(BP); 및 제어밸브(220)가 상부 또는 측면에 설치되어 소화약재가 일시 저장되는 공간인 분사 스페이스(SS)와 분사 스페이스(SS) 하부에 소화약재가 상기 하부 트레이에 설치되는 배터리셀 또는 배터리 팩을 포함하는 배터리부(B)에 균질하게 분사될 수 있도록 하는 복수의 분사홀(SH)을 갖추되 상기 하부 트레이(BP)와 맞물려 밀폐 박스 형태가 되도록 하는 상부 커버(UP);로 구성된다.
배터리셀 또는 배터리 팩을 포함하는 배터리부(B)가 설치되는 공간의 80% 이상되는 높이에서 복수의 플로우홀(FH)이 설치되어 소화약재가 배터리부(B)에 분사되어 잉여분이 넘칠 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 화재 진압 시스템은 이동수단 외부에서 소화약제를 공급할 수 있도록 상기 체크밸브와 제어밸브 사이에 외부 배관 연결장치(부호 미부여)를 더 구비함이 바람직하다.
상기 제어부(400))는 화재 감지 센서(DS)의 센싱데이터와 화재 발생 및 그 제어 현황을 사용자의 모바일 통신장치(500)와 이동수단 내부 및 외부의 모니터링 장치(510)에 송신하여 출력할 수 있도록 함이 바람직하다.
압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템의 제어방법은 배터리 트레이에 설치된 화재 감지 센서에 의해 화재 여부를 검측하는 배터리 화재 검측 단계(S100); 화재 감지 센서에 의해 검측되는 온도, VOC 가스 농도, 연기 센싱 데이터가 배터리 열폭주 1단계에 대응하는 값 이상이거나, 배터리의 대응 스웰링 데이터에 의해 배터리 열폭주 1단계 여부를 판별하는 배터리 열폭주 1단계 판별 단계(S200); 상기 배터리 열폭주 1단계 판별 단계에서 배터리 열폭주 1단계인 것으로 판별된 경우 배터리 에너지 저장 시스템 내부의 전류를 차단하는 베터리 에너지 저장 시스템 전류 차단 단계(S300); 화재 감지 센서에 의해 검측되는 온도, 수소 가스 농도, 이산화탄소 센싱 데이터가 배터리 열폭주 2단계에 대응하는 값 이상이거나, 배터리의 대응 스웰링 데이터에 의해 배터리 열폭주 2단계 여부를 판별하는 배터리 열폭주 2단계 판별 단계(S400); 및 상기 배터리 열폭주 2단계 판별 단계에서 배터리 열폭주 2단계인 것으로 판별된 경우 제어부에 의해 제어밸브를 열어 소화약제를 해당 배터리 트레이에 분사하는 소화약제 분사 단계(S500);로 구성된다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
(1) 본 발명은 전기차량, 전기선박등의 전력 전달원인 배터리의 화재를 감지하고 진압하기 위해 배터리 전력을 구동원으로 하는 것이 아닌, 차량, 선박등에 비치되는 압축펌프로부터 전달되는 압력을 구동원으로 하는 압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법을 제공하여, 순간적으로 열폭주 특성을 가지는 배터리 화재를 예방하고 진압하도록 한다.
(2) 본 발명은 자체의 소화약제가 부족하여 화재 진압에 불충분한 경우 소방차량등과 같은 외부의 소화약재 제공원으로부터 간단하게 소화약재를 제공받을 수 있는 연결수단을 제공하여 소화약재의 부족을 이유로 차량이 전체 연소됨을 방지할 수 있다.
(3) 본 발명은 소화약제가 배터리 설치공간에 물리적으로 격리된 각 배터리 트레이별로 쉽게 분사될 수 있고, 그 잉여 약제가 흐를 수 있는 구성을 제공하여 차량 화재의 완전 진압을 도모한다.
도 1은 기존의 운송 및 이동수단인 전기차량, 전기선박등에 배터리 전력 저장 및 구동장치가 적용된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템에 대한 개략적인 블럭선도이다.
도 3은 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 제어 관련 구성을 제외한 나머지에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 배터리부를 포함하는 배터리 트레이를 일부에 대해 투명으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 배터리부를 포함하는 배터리 트레이를 일부에 대해 투명으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 배터리부를 포함하는 배터리 트레이를 일부에 대해 투명으로 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템을 이용한 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 배터리 화재의 전형적인 열폭주 1 단계 및 2 단계에 있어서의 방출되는 가스의 성분표를 보여주는 도면이다.
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 일면에 있어서, 도 2는 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템에 대한 개략적인 블럭선도이며, 도 3은 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 제어 관련 구성을 제외한 나머지에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 배터리부를 포함하는 배터리 트레이를 일부에 대해 투명으로 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 배터리부를 포함하는 배터리 트레이를 일부에 대해 투명으로 나타낸 분리 사시도이고, 도 6은 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 중 배터리부를 포함하는 배터리 트레이를 일부에 대해 투명으로 나타낸 측면도이며, 도 7은 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템 제어방법을 나타낸 순서도이며, 도 8은 배터리 화재의 전형적인 열폭주 1 단계 및 2 단계에 있어서의 방출되는 가스의 성분표를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면 본 발명인 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템은 배터리부를 내부에 실장하는 복수의 배터리 트레이를 포함하여 구성되는 배터리 에너지 저장 시스템(100); 배터리의 화재에 대응하는 소화약제를 저장하는 소화약재 저장탱크(300); 상기 배터리 에너지 저장 시스템(100)에 포함된 각각의 배터리 트레이(BT)와 소화약재 저장탱크(300) 사이에 소화약재가 이동되는 배관(부호 미부여); 각각의 배터리 트레이(BT)에 연결된 배관에 설치되어 소화약재 전달을 제어하는 제어밸브(220); 상기 제어밸브(220)와 소화약재 저장탱크(300) 사이에 설치되되, 배터리 에너지 저장 시스템 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브(210); 상기 소화약재 저장탱크(300)에 연결되어 필요 구동압력을 제공하는 압축펌프(350); 상기 배터리 트레이 (BT)내부에 설치되어 배터리의 화재 여부를 검측하는 화재 감지 센서(DS); 및 상기 화재 감지 센서(DS)의 센싱데이터를 입력받아 대응 출력 신호를 제어밸브(220)에 전달하여 소화약재의 흐름을 제어하는 제어부(400);로 구성된다.
상기 제어 밸브는 제어부의 개폐 제어 신호에 의해 유로를 개폐하게 된다.
상기 화재 감지 센서(DS)는 온도 센서, 연기 감지 센서, 배터리부의 물리적 스웰링을 검출하는 스웰링 검출 센서, VOC 가스 센서, 수소 센서, 이산화탄소 센서를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
온도 센서는 배터리부 수용 공간의 온도를 검출하며, 경우에 따라 배터리부에 부착되어 온도를 검출하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
연기 감지 센서는 배터리부로부터 발생되는 연기를 감지한다.
VOC 가스 센서, 수소 센서, 이산화탄소 센서는 배터리부가 수납되는 공간에 발생되는 대응 가스를 검출한다.
스웰링 검출센서는 배터리의 팽창을 검출하는바, 배터리부의 열폭주 발생시 스웰링 현상을 효과적으로 검출하는 센서로 스트레인 게이지가 적용될 수 있다.
센서부(DS)는 불꽃을 검출하는 불꽃검출센서가 더 구비될 수 있음이 바람직하다.
도 3 내지 6을 참조하면 상기 배터리 트레이(BT)는 격벽으로 분리되어 배터리셀 또는 배터리 팩을 포함하는 배터리부(B)가 설치되는 공간과 화재 감지 센서(DS)가 설치되는 하부 트레이(BP); 및 제어밸브(220)가 상부에 설치되어 소화약재가 일시 저장되는 공간인 분사 스페이스(SS)와 분사 스페이스(SS) 하부에 소화약재가 상기 하부 트레이에 설치되는 배터리셀 또는 배터리 팩을 포함하는 배터리부(B)에 균질하게 분사될 수 있도록 하는 복수의 분사홀(SH)을 갖추되 상기 하부 트레이(BP)와 맞물려 밀폐 박스 형태가 되도록 하는 상부 커버(UP);로 구성된다.
상기 배터리부(B)는 배터리 셀 또는 배터리 셀의 집합인 배터리 팩 또는 배터리 팩이 어레이된 배터리 모듈 어떠한 것이든 배터리 트레이별 물리적으로 격리된 배터리를 말한다.
상기 분사 스페이스는 분사홀을 통해 분사되기 위해 소화약재가 유입되는 공간을 형성하며, 상기 분사홀은 그 직경이 1 내지 3mm로 형성됨이 바람직하다.
이로써, 소화약제가 분사홀을 통해 내부의 배터리부 전체에 고압의 스프레이 형태로 직접 골고루 분사되어 효과적인 화재진압을 가능하게 하며, 타 배터리 트레이로의 화재전이와 확산을 방지하게 된다.
소화약제는 수용성 분말가루 이외에도 액상의 소화약제 또는 기체 상의 소화약제 등 공지된 다양한 소화약제가 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 상부 커버는 좌우 측면판을 포함하고 있음이 바람직하며, 하부 트레이는 전면판과 후면판을 포함하여 구성되며, 이로써 상부 커버와 하부 트레이의 맞물림 구조로 배터리부가 수용되는 가로로 넓적한 육면체 형상을 가지게 된다.
도 3 내지 6을 참조하면 배터리부가 수용되는 부분외에 격벽에 의해 센서부와 센서부가 탑재되는 보드, 통신보드등이 수납되는 보드실이 분리되어 있음이 바람직하다.
이때 배터리부와 보드실을 분리하는 격벽을 관통하여 센서부가 설치되어 배터리부의 각종 화재 징후를 검측하게 된다.
상기 배터리 트레이(BT) 각각은 고유 어드레스가 부여되어 있어, 특정 배터리 트레이에 화재 발생 경우 이를 특정하여 화재를 진압할 수 있는바, 즉 배터리 트레이마다 어드레스를 부여함은 배터리 트레이 단위 소화가 가능할 수 있게 되는 전제가 된다.
도 4 내지 6을 참조하면 배터리셀 또는 배터리 팩 내지 배터리모듈을 포함하는 배터리부(B)가 설치되는 공간 높이의 80% 이상 지점에서 복수의 플로우홀(FH)이 설치되어 소화약재가 배터리부(B)에 분사되어 잉여분이 넘칠 수 있도록 하는 것(Overflowing)을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면 상기 배터리 화재 진압 시스템은 이동수단 외부에서 소화약제를 공급할 수 있도록 상기 체크밸브와 제어밸브 사이에 외부 배관 연결장치(부호 미부여)를 더 구비함이 바람직하다.
도 2를 참조하면 상기 제어부(400))는 화재 감지 센서(DS)의 센싱데이터와 화재 발생 및 그 제어 현황을 사용자의 모바일 통신장치(500)와 이동수단 내부 및 외부의 모니터링 장치(510)에 송신하여 출력할 수 있도록 함이 바람직하다.
도 6을 참조하면 압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템의 제어방법은 배터리 트레이에 설치된 화재 감지 센서에 의해 화재 여부를 검측하는 배터리 화재 검측 단계(S100); 화재 감지 센서에 의해 검측되는 온도, VOC 가스 농도, 연기 센싱 데이터가 배터리 열폭주 1단계에 대응하는 값 이상이거나, 배터리의 대응 스웰링 데이터에 의해 배터리 열폭주 1단계 여부를 판별하는 배터리 열폭주 1단계 판별 단계(S200); 상기 배터리 열폭주 1단계 판별 단계에서 배터리 열폭주 1단계인 것으로 판별된 경우 배터리 에너지 저장 시스템 내부의 전류를 차단하는 베터리 에너지 저장 시스템 전류 차단 단계(S300); 화재 감지 센서에 의해 검측되는 온도, 수소 가스 농도, 이산화탄소 센싱 데이터가 배터리 열폭주 2단계에 대응하는 값 이상이거나, 배터리의 대응 스웰링 데이터에 의해 배터리 열폭주 2단계 여부를 판별하는 배터리 열폭주 2단계 판별 단계(S400); 및 상기 배터리 열폭주 2단계 판별 단계에서 배터리 열폭주 2단계인 것으로 판별된 경우 제어부에 의해 제어밸브를 열어 소화약제를 해당 배터리 트레이에 분사하는 소화약제 분사 단계(S500);로 구성된다.
도 8을 참조하면 상기 배터리 화재의 열폭주 1 단계와 2 단계를 보여주는 특유의 벤트 가스 성분 구성표가 있는데, 특정회사의 배터리마다 그 특성이 있으므로 배터리 회사에서 제공하는 데이터를 고려하여 열폭주 대응하는 값을 정해야 할 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
(1) 본 발명은 전기차량, 전기선박등의 전력 전달원인 배터리의 화재를 감지하고 진압하기 위해 배터리 전력을 구동원으로 하는 것이 아닌, 차량, 선박등에 비치되는 압축펌프로부터 전달되는 압력을 구동원으로 하는 압축공기 구동 배터리 화재 진압 시스템 및 그 제어방법을 제공하여, 순간적으로 열폭주 특성을 가지는 배터리 화재를 예방하고 진압하도록 한다.
(2) 본 발명은 자체의 소화약제가 부족하여 화재 진압에 불충분한 경우 소방차량등과 같은 외부의 소화약재 제공원으로부터 간단하게 소화약재를 제공받을 수 있는 연결수단을 제공하여 소화약재의 부족을 이유로 차량이 전체 연소됨을 방지할 수 있다.
(3) 본 발명은 소화약제가 배터리 설치공간에 물리적으로 격리된 각 배터리 트레이별로 쉽게 분사될 수 있고, 그 잉여 약제가 흐를 수 있는 구성을 제공하여 차량 화재의 완전 진압을 도모한다.
100 : 배터리 에너지 저장 시스템 210 : 체크밸브
220 : 제어밸브 300 : 소화약제 저장탱크
350 : 압축펌프 400 : 제어부
500 : 모바일통신장치 510 : 모니터링 장치
DS : 화재 감지 센서 BT : 배터리 트레이
BP : 하부트레이 UP : 상부 커버
B : 배터리부 SS : 분사 스페이스
SH : 분사홀 FH : 플로우홀

Claims (5)

  1. 배터리 에너지 저장 시스템을 포함하여 배터리 전력으로 구동하는 각종 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압시스템에 있어서,
    상기 배터리 화재 진압 시스템은
    배터리부를 내부에 실장하는 복수의 배터리 트레이를 포함하여 구성되는 배터리 에너지 저장 시스템;
    배터리의 화재에 대응하는 소화약제를 저장하는 소화약재 저장탱크;
    상기 배터리 에너지 저장 시스템에 포함된 각각의 배터리 트레이와 소화약재 저장탱크 사이에 소화약제가 이동되는 배관;
    각각의 배터리 트레이에 연결된 배관에 설치되어 소화약재 전달을 제어하는 제어밸브;
    상기 제어밸브와 소화약재 저장탱크 사이에 설치되되, 배터리 에너지 저장 시스템 방향으로만 흐르게 하는 체크밸브;
    상기 소화약재 저장탱크에 연결되어 필요 구동압력을 제공하는 압축펌프;
    상기 배터리 트레이 내부에 설치되어 배터리의 화재 여부를 검측하는 화재 감지 센서; 및
    상기 화재 감지 센서의 센싱데이터를 입력받아 대응 출력 신호를 제어밸브에 전달하여 소화약재의 흐름을 제어하는 제어부;로 구성되되,
    상기 화재 감지 센서는 온도 센서, 연기 감지 센서, 배터리부의 물리적 스웰링을 검출하는 스웰링 검출 센서, VOC 가스 센서, 수소 센서, 이산화탄소 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 트레이는
    격벽으로 분리되어 배터리셀 또는 배터리 팩이 설치되는 공간과 화재 감지 센서가 설치되는 하부 트레이; 및
    제어밸브가 상부 또는 측면에 설치되어 소화약재가 일시 저장되는 공간인 분사 스페이스와 분사 스페이스 하부에 소화약재가 상기 하부 트레이에 설치되는 배터리셀 또는 배터리 팩에 균질하게 분사될 수 있도록 하는 복수의 분사홀을 갖추되 상기 하부 트레이와 맞물려 밀폐 박스 형태가 되도록 하는 상부 커버로 구성되되,
    배터리셀 또는 배터리 팩이 설치되는 공간의 80% 이상되는 높이에서 복수의 플로우홀이 설치되어 소화약재가 배터리셀 또는 배터리 팩에 분사되어 잉여분이 넘칠 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 화재 진압 시스템은
    이동수단 외부에서 소화약제를 공급할 수 있도록 상기 체크밸브와 제어밸브 사이에 외부 배관 연결장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 화재 감지 센서의 센싱데이터와 화재 발생 및 그 제어 현황을 사용자의 모바일 통신장치와 이동수단 내부 및 외부의 모니터링 장치에 송신하여 출력할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 항에 따른 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템의 제어방법은
    배터리 트레이에 설치된 화재 감지 센서에 의해 화재 여부를 검측하는 배터리 화재 검측 단계;
    화재 감지 센서에 의해 검측되는 온도, VOC 가스 농도, 연기 센싱 데이터가 배터리 열폭주 1단계에 대응하는 값 이상이거나, 배터리의 대응 스웰링 데이터에 의해 배터리 열폭주 1단계 여부를 판별하는 배터리 열폭주 1단계 판별 단계;
    상기 배터리 열폭주 1단계 판별 단계에서 배터리 열폭주 1단계인 것으로 판별된 경우 배터리 에너지 저장 시스템 내부의 전류를 차단하는 베터리 에너지 저장 시스템 전류 차단 단계;
    화재 감지 센서에 의해 검측되는 온도, 수소 가스 농도, 이산화탄소 센싱 데이터가 배터리 열폭주 2단계에 대응하는 값 이상이거나, 배터리의 대응 스웰링 데이터에 의해 배터리 열폭주 2단계 여부를 판별하는 배터리 열폭주 2단계 판별 단계; 및
    상기 배터리 열폭주 2단계 판별 단계에서 배터리 열폭주 2단계인 것으로 판별된 경우 제어부에 의해 제어밸브를 열어 소화약제를 해당 배터리 트레이에 분사하는 소화약제 분사 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 수송 차량용 배터리 화재 진압 시스템의 제어방법.
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