KR20240006301A - 전기자동차의 배터리팩 소화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 배터리팩 내부의 화재를 진압하는 소화장치를 제안한다. 본 발명 소화장치는, 전기자동차의 배터리팩 케이싱(10)에 설치되는 벤팅 디바이스(20)와, 벤팅 디바이스(20)와 연결되어 외부로 연장되는 유체 가이드 파이프(30)를 포함한다. 여기서 벤팅 디바이스(20)는 그 내부 또는 외부에서 작용하는 압력에 의한 힘에 기초하여 배터리팩 케이싱(10)의 내외부를 연통상태로 변환시키는 것으로, 파열판을 이용할 수 있다. 그리고 유체 가이드 파이프(30)를 통하여 외부에서 배터리팩 케이싱(10) 내부로 소화액을 공급할 수 있어서 신속하고 효율적인 화재 진압에 유용할 것이다.

Description

전기자동차의 배터리팩 소화장치{Device for extinguishing fire in electric vehicles}

본 발명은 전기자동차의 배터리팩 소화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차의 배터리팩 내부에서 발생하는 화재를 효율적으로 진압할 수 있도록 구성되는 전기자동차의 배터리팩 소화장치에 관한 것이다.

전기자동차는 배터리를 구동원으로 하고 있고, 다수의 배터리셀로 구성되는 배터리모듈이 다수개 집합되어 있고, 케이싱으로 외곽을 형성한 배터리팩 내부의 화재를 효율적으로 진압하기에는 상당한 어려움이 뒤따르고 있다. 예를 들면 선행 특허 문헌인 한국 특허 공개 제10-2022-0008986호에 의하면, 배터리 케이스에 구멍을 뚫고, 소방수를 주입하는 것을 제안하고 있으나 이는 현실적이지 못하다.

본 발명은 전기자동차의 배터리팩 내부에서 발생한 화재를 효율적으로 소화시킬 수 있는 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 보다 구체적인 목적은, 전기자동차의 배터리팩 내부의 화재 또는 폭발 등에 대응하여 고압의 가스 등을 위부로 배출하기 위한 벤팅 디바이스와 같이, 이러한 벤팅디바이스를 이용하는 소화장치를 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 가지는 본 발명 전기자동차의 배터리팩 소화장치는, 전기자동차의 배터리팩 케이싱에 설치되는 벤팅 디바이스와, 벤팅 디바이스와 연결되어 외부로 연장되는 유체 가이드 파이프를 포함한다. 여기서 본 발명 벤팅 디바이스는 그 내부 또는 외부에서 작용하는 압력에 의한 힘에 기초하여 배터리팩 케이싱의 내외부를 연통상태로 변환시킨다. 그리고 유체 가이드 파이프를 통하여 외부에서 배터리팩 케이싱 내부로 소화액을 공급할 수 있어서, 케이싱 내부의 화재 진압에 효율적이다.

다른 실시례에 의하면, 유체 가이드 파이프의 외측 단부에는, 소화액 공급을 위한 외부장치와 도킹될 수 있는 도킹장치가 구비되어 있다. 이러한 도킹장치를 이용하면, 소화액 공급원과의 연결이 편리하여 신속한 화재 진압이 가능할 것으로 기대된다.

바람직한 실시례에 의하면, 벤팅 디바이스 및 유체 가이드 파이프는 한 쌍 이상으로 구성되고 있다.

그리고 본 발명이 다른 실시례에 의하면, 벤팅 디바이스는 설정된 압력에 의하여 파열되는 파열판을 구비하는 것을 사용할 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 전기자동차의 배터리팩 케이싱에는, 내부의 폭발에 의하여 생성되는 고압 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 벤팅 디바이스가 구비되어 있음을 알 수 있다. 따라서 배터리팩의 폭발 등과 같은 이상 이벤트에 신속하게 대응하여 안정화시킬 수 있을 것으로 기대된다.

그리고 본 발명에 의하면, 상술한 벤팅 디바이스를 이용하여 외부에서 내부로 소화액을 공급할 수 있는 유체 가이드 파이프가 설치되어 있음을 알 수 있다. 이러한 유체 가이드 파이프는 벤팅 디바이스를 경유하여 소화액을 내부로 공급할 수 있는 것이기 때문에, 케이싱 내부의 화재를 효율적으로 소화시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시례의 소화장치를 설명하는 예시 평면도.
도 2은 본 발명의 제2실시례의 소화장치를 설명하는 예시 평면도.

다음에는 도면에 도시한 실시례에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 다수의 배터리모듈이 모여서 만들어지는 배터리팩은 케이싱(10)에 의하여 외관이 형성되어 있다. 이러한 배터리팩 케이싱(10)은 다수의 배터리셀로 만들어지는 배터리모듈을 다수 개 내장하고 있는 것이다. 본 발명에서는 배터리팩 케이싱(10)에는 특정 환경에서 내부의 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 벤팅 디바이스(20)가 설치되어 있다.

여기서 벤팅 디바이스(20)는 케이싱(10) 내부의 이상 이벤시 발생시 고압의 가스 등을 외부로 배출시키기 위한 것이다. 즉, 배터리팩 케이싱(10)의 내부가 정상적으로 동작하는 경우에는 벤팅 디바이스(10)에 의하여 내외부가 차단되는 상태를 유지하고 있으나, 배터리팩 케이싱(10) 내부의 압력이 높아지는 등의 이상 이벤트가 발생하면 벤팅 디바이스(20)가 폭발함으로써 내부의 고압을 외부로 배출시키도록 구성되어 있는 것이다.

본 발명에서 사용하는 벤팅 디바이스(20)는 압력에 기초하는 힘에 의하여 양측 방향으로 유체가 통과할 수 있도록 변형되는 것을 총칭하는 것으로 정의한다. 예를 들면 파열판(Rupture Disc)가 내장되어 있어서, 어느 일측으로 한도 이상의 힘이 가해지면 파열되어 유체가 흐를 수 있는 것을 들 수 있다. 이하에서는 본 발명의 벤팅 디바이스(20)를 파열판을 구비하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

배터리팩 케이싱(10)에는 한 쌍 이상의 벤팅 디바이스(20)가 설치되어 있다. 이러한 벤팅 디바이스(20)의 외측에는 유체가 흐를 수 있는 유체 가이드 파이프(30)가 각각 설치되어 있다. 유체 가이드 파이프(30)는 실질적으로 상술한 벤팅 디바이스(20)를 통과하는 유체의 흐름을 내부로 안내하거나 외부로 안내하는 유체 흐름 통로라고 정의할 수 있다. 그리고 벤팅 디바이스(20) 내부의 파열판이 파열되면 케이싱(10)의 내외부는 유체 가이드 파이프(30)를 통하여 연통 상태로 된다.

여기서 배터리팩 케이싱(10)의 내외부를 흐르는 유체는 벤팅 디바이스(20)를 반드시 통과해야 함을 알 수 있다. 즉, 배터리팩 케이싱(10)의 내부에서 외부로 배출되는 고압의 기체도 벤팅 디바이스(20)를 통과해야 하고, 외부에서 배터리팩 케이싱(10) 내부로 들어가는 소화액도 벤팅 디바이스(20)를 반드시 통과해야 한다.

본 발명에서는, 이러한 벤팅 디바이스(20)를 배터리팩 케이싱(10) 내부의 폭발 등 이상 이벤트 발생시 고압의 내부 가스를 외부로 배출하는 작용을 수행하는 것과 같이 외부에서 유체를 배터리팩 케이싱(10)의 내부로 유입시키는 작용을 수행할 수 있는 등과 같은 두 가지 작용을 가지도록 설계하고 있다. 이는 본 발명의 벤팅 디바이스(20)가 유체의 고압에 의하여 파열되거나 일측으로 열리면서 유체가 양방향으로 흐를 수 있도록 구성되는 것임을 고려하는 것이다.

이와 같이 벤팅 디바이스(20)와 연결되는 유체 가이드 파이프(30)의 외측 단부에는 도킹장치(32)가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 도킹장치(32)는 소화액을 공급하는 호스의 단부에 설치되는 금속재 연결부와 결합 및 해제 가능한 것을 가장 광범위하게 정의하는 것이라고 할 수 있다. 따라서 도킹장치(32)는, 외부의 급수원 또는 소화용 액체를 공급하는 파이프의 단부와 연결 또는 결합될 수 있는 것이면 어떠한 구성이라도 가능함을 알 수 있고, 원터치 방식의 결합이 가능한 것이면 더욱 바람직하다.

그리고 이러한 도킹장치(32)는 예를 들면 기존의 소화용 연결장치도 사용 가능할 것임은 당연하고, 그 외에도 유체를 통과시킬 수 있을 정도의 기밀성을 가지고 서로 결합되거나 분리될 수 있는 것이면 어떠한 형태의 것을 사용하는 것도 가능할 것으로 기대된다. 다음에는 이상과 같은 구성의 본 발명 소화장치의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

구동원인 배터리팩은 정상적인 상태를 유지하고 있는 상태에서, 배터리팩 케이싱(10)은 벤팅 디바이스에 의하여 외부와 차폐된 상태를 유지하고 있다. 여기서 배터리팩 케이싱(10) 내부에서 이상 이벤트가 발생하게 되면, 케이싱(10)의 내부에는 변화가 발생한다. 예를 들어 폭발이 발생하게 되면 케이싱(10) 내부에서 고압이 만들어지고, 이러한 고압에 의하여 상술한 벤팅 디바이스(20)의 파열판은 파열될 것이다.

이와 같이 벤팅 디바이스(20) 파열판이 파열되면, 실질적으로 케이싱(10)의 내외부가 연통되는 결과로 나타나고, 케이싱(10) 내부의 고압 가스는 벤팅 디바이스(20) 및 유체 가이드 파이프(30)를 통하여 전기자동차의 외부로 배기된다. 이와 같이 폭발이 발생한 후에는 일반적으로 케이싱(10) 내부에는 화염이 잔존하게 된다.

이렇게 배터리팩 케이싱(10) 내부에서 화염이 잔존하는 경우에는, 유체 가이드 파이프(30)의 외측 단부를 통하여 소화액과 같은 유체를 배터리팩 케이싱(10)의 내부로 공급할 수 있다. 여기서 소화액 공급 호스의 단부에 설치된 연결장치(도킹장치)를 유체 가이드 파이프(30)의 외측단부에 설치된 도킹장치(32)와 결합시키게 되면, 소화액을 케이싱(10)의 내부로 공급하는데 더욱 편리하고 효율적임을 알 수 있다.

본 발명에서는 이와 같이 배터리팩 케이싱(10)의 내부에서 폭발이 발생하고, 화염이 남아 있는 경우, 소화액을 일측의 유체 가이드 파이프(30) 및 벤팅 디바이스(20)를 통과시켜서 내부로 공급할 수 있게 된다. 이때 유체 가이드 파이프(30) 및 벤팅 디바이스(20)를 다수 개(예를 들면 한 쌍) 설치함으로써, 일측을 통하여 케이싱(10) 내부로 공급된 소화액이 타측을 통하여 다시 외부로 배출될 수 있기 때문에, 더욱 확실한 소화가 가능하게 될 것이다.

상술한 바와 같이 배터리팩 케이싱(10)의 내부에서 폭발이 발생한 경우 이외에도, 화재 등을 이유로 케이싱(10) 내부에 물 또는 소화액 등의 유체를 공급할 필요가 있을 수 있다. 배터리팩 케이싱(10)의 내부에서 폭발 등이 발생하지 않더라도, 화재가 발생할 수 있다. 이렇게 배터리팩 케이싱(10) 내부에 소화액 등의 유체를 공급할 필요가 있다고 판단되면, 일측의 유체 가이드 파이프(30)를 통하여 외부에서 유체를 소정의 압력으로 공급할 수 있다.

이때 유체의 압력에 기초하는 힘에 의하여 벤팅 디바이스(20)를 열리게 되는데, 예를 들면 유체의 압력이 파열판에 작용하는 힘이 파열판을 파열시키게 된다. 이와 같이 파열판이 파열되는 등으로 벤팅 디바이스(20)가 열리게 되면, 외부에서 배터리팩 케이싱(10)의 내부로 소정의 유체를 공급하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 외부에서 배터리팩 케이싱(10)의 내부로 공급하는 유체의 압력에 의하여 벤팅 디바이스(20)를 열고 내부에 필요한 액체를 공급함으로써 필요한 조치를 완료할 수 있을 것이다.

도 2에는 본 발명의 다른 실시례가 도시되어 있다. 본 실시례는 배터리팩 케이싱(10)에 설치되는 벤팅 디바이스(20)를 통하여 직접 배터리팩 케이싱(10) 내부로 소화용 유체를 공급할 수 있도록 설계되는 것이다. 즉 상술한 제1실시례에서는 벤팅 디바이스(20)와 연결되는 유체 가이드 파이프(30)의 외측 단부에 도킹장치(32)가 구비되도록 설계되었다.

도 2에 도시한 실시례에서는, 벤팅디바이스(20A)의 외측에 소화액 공급을 위한 외부장치와 도킹될 수 있는 도킹장치가 일체로 구비되어 있다. 즉, 벤딩 디바이스(20A)의 외측단부에 도킹장치(32A)가 설계되어 있어서, 외부의 급수원 단부에 설치된 연결부분과 착탈 가능함으로써 케이싱(10A)의 내부로 직접 물 또는 소화액을 공급할 수 있도록 구성된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 벤팅 디바이스(20)를 이용하여, 배터리팩 케이싱 내부의 고압 가스를 외부로 배기시킴과 동시에 배터리팩 케이싱 내부로 물과 같은 소화를 위한 용액을 유입시킬 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 주제로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기술적 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다양한 변형이 가능할 것임은 당연할 것으로 생각한다.

10 ..... 배터리팩 케이싱
20 ..... 벤팅 디바이스
30 ..... 유체 가이드 파이프
32 ..... 도킹장치

Claims (4)

1. 전기자동차의 배터리팩 케이싱(10)에 설치되는 벤팅 디바이스(20)와, 벤팅 디바이스(20)와 연결되어 외부로 연장되는 유체 가이드 파이프(30)를 포함하고;
   벤팅 디바이스(20)는 내부 또는 외부에서 작용하는 압력에 의한 힘에 기초하여 배터리팩 케이싱(10)의 내외부를 연통상태로 변환시키고;
   유체 가이드 파이프(30)를 통하여 외부에서 배터리팩 케이싱(10) 내부로 소화액을 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 소화장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 유체 가이드 파이프(30)의 외측 단부에는, 소화액 공급을 위한 외부장치와 도킹될 수 있는 도킹장치가 구비되는 전기자동차의 배터리팩 소화장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벤팅 디바이스(20) 및 유체 가이드 파이프(30)는 한 쌍 이상으로 구성되는 전기자동차의 배터리팩 소화장치.
   
4. 전기자동차의 배터리팩 케이싱(10A)에 설치되고, 설정된 압력에 의하여 파열되는 파열판을 구비하는 벤팅 디바이스(20A); 그리고 상기 벤팅 디바이스(20A)의 외측단부에 일체로 구비되고 소화액 공급을 위한 외부장치와 도킹될 수 있는 도킹장치(32A)를 포함하고;
   벤팅 디바이스(20A)는 내부 또는 외부에서 작용하는 압력에 의한 힘에 의하여 파열판이 파열되어 배터리팩 케이싱(10)의 내외부를 연통상태로 변환시키고;
   벤팅 디바이스(20A)의 도킹장치(32A)를 통하여 외부에서 배터리팩 케이싱(10) 내부로 소화액을 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 소화장치.