KR20240030838A - 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템 - Google Patents

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KR20240030838A
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이승준
박정범
최병혁
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

열적 이벤트를 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 랙은, 셀 어셈블리 및 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스 및 상기 랙 케이스의 일측에 배치되며, 상기 모듈 케이스에 연결되는 노즐부 및 상기 노즐부에 구비되고 상기 모듈 케이스의 외면에 밀착되도록 구성된 누수 방지부를 구비한 소화제 공급 모듈을 포함한다.

Description

배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템{BATTERY RACK AND ENERGY STORAGE SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트를 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템에 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 추가함으로써 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다. 한편, 이러한 배터리 랙을 적어도 하나 이상 구비하여 에너지원으로서 전력 저장 시스템을 구성한다.
이러한 배터리 랙의 경우, 복수 개의 배터리 모듈의 일부 배터리 셀에서 단락 발생 등의 이상이 생겨 지속적으로 온도가 상승하고 이로 인해 배터리 셀의 온도가 임계 온도를 넘어서게 되면 열적 이벤트가 발생할 수 있다. 이와 같이 일부 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생하게 되면, 안전성 이슈가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 배터리 랙에 인접하게 주수 시스템을 구성하여 배터리 모듈에서 발생된 열적 이벤트를 제어하였다.
그러나, 이러한 종래의 주수 시스템은, 배터리 랙의 광범위한 영역에 소화제를 분사하므로, 전술한 열적 이벤트를 신속하고 효과적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열적 이벤트를 효과적으로 제어할 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
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 랙은, 셀 어셈블리 및 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스 및 상기 랙 케이스의 일측에 배치되며, 상기 모듈 케이스에 연결되는 노즐부 및 상기 노즐부에 구비되고 상기 모듈 케이스의 외면에 밀착되도록 구성된 누수 방지부를 구비한 소화제 공급 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 노즐부는, 노즐 바디 및 상기 노즐 바디에 연결되며, 상기 모듈 케이스의 노즐 삽입홀을 통해 상기 모듈 케이스 내로 삽입되는 노즐 헤드를 포함하고, 상기 누수 방지부는, 상기 노즐 바디에 구비되어 상기 모듈 케이스의 외면에 밀착되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 측면이 소정 깊이로 압축되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 적어도 일부가 상기 노즐 삽입홀에 삽입되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 측면으로부터 돌출되고, 상기 노즐 삽입홀과 상기 노즐 헤드 사이를 밀폐하도록 구성된 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 측면이 상기 노즐 삽입홀보다 큰 외경을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화제 공급 모듈은, 상기 노즐 바디와 연결되어, 상기 노즐 헤드에 소화제를 공급하는 소화 파이프 및 상기 소화 파이프를 지지하고, 상기 랙 케이스에 연결되는 파이프 지지부를 더 포함하고, 상기 누수 방지부는, 상기 소화 파이프와 이격되어 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 노즐 바디는, 외주면에 상기 누수 방지부가 구비되고, 상기 노즐 헤드와 연결되는 제 1 부분 및 상기 소화 파이프와 연결되는 제 2 부분을 포함하고, 상기 소화제 공급 모듈은, 상기 제 1 부분의 외주면에 구비되고, 상기 누수 방지부와 상기 제 2 부분 사이에 배치되어 상기 누수 방지부를 상기 모듈 케이스에 밀착하도록 구성된 밀착 보조 부재를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 측면이 상기 소화 파이프를 향하는 측면보다 넓은 면적을 가지도록, 상기 모듈 케이스 측으로 갈수록 외주면이 경사지게 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 모듈은 복수 개로 구비되고, 상기 노즐부는 복수 개로 구비되며, 상기 노즐부는, 각각, 각각의 배터리 모듈에 대응되게 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 측면의 하측으로부터 돌출되고, 상기 노즐 삽입홀에 삽입되도록 구성된 삽입부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 누수 방지부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 일부분이 다른 부분보다 작은 경도를 가지도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 전력 저장 시스템은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 모듈 내에 소화제를 직접적으로 배출할 수 있으므로, 배터리 모듈의 열적 이벤트를 신속하게 진압할 수 있다.
또한, 노즐부로부터 소화제가 토출될 때 노즐부 및 배터리 모듈에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 그리고, 노즐부와 배터리 모듈 사이의 틈을 통해 배터리 모듈의 외부로 소화제가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지진이나 태풍 등의 자연재해로 인해 배터리 랙 전체에 강한 진동이 가해지는 경우에도, 충격을 완화하여 열적 이벤트의 안정적인 제어가 가능할 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 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 랙을 후측에서 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 랙에 구비된 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 배터리 랙에 구비된 소화제 공급 모듈을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 소화제 공급 모듈의 노즐부 및 누수 방지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 A부분 확대도이다.
도 9는 도 4의 소화제 공급 모듈과 배터리 모듈과의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 누수 방지부를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 누수 방지부를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 누수 방지부를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 누수 방지부를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템을 나타낸 도면이다.
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 랙(10)을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 랙(10)을 후측에서 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 랙(10)에 구비된 배터리 모듈(100)을 나타낸 도면이고, 도 4 내지 도 6은 도 1의 배터리 랙(10)에 구비된 소화제 공급 모듈(300)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 좌우 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 전후 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(10)은, 배터리 모듈(100), 랙 케이스(200) 및 소화제 공급 모듈(300)을 포함한다.
상기 배터리 모듈(100)은, 셀 어셈블리(110) 및 모듈 케이스(120)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(110)는, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 여기서 배터리 셀은 이차 전지를 의미할 수 있다. 이러한 배터리 셀은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 배터리 셀은 파우치형 전지셀일 수 있다.
상기 모듈 케이스(120)는, 셀 어셈블리(110)를 내부에 수용할 수 있다. 이를 위해 모듈 케이스(120)에는 셀 어셈블리(110)를 내부에 수용하기 위한 내부 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 랙 케이스(200)는, 배터리 모듈(100)을 내부에 수용할 수 있다. 이를 위해 랙 케이스(200)는, 배터리 모듈(100)을 내부에 수용하기 위한 내부 수용 공간을 포함할 수 있다.
상기 소화제 공급 모듈(300)은, 랙 케이스(200)의 일측(예: 랙 케이스(200)의 후측)에 배치될 수 있다. 그리고, 소화제 공급 모듈(300)은, 노즐부(310) 및 누수 방지부(320)를 포함할 수 있다.
상기 노즐부(310)는, 전술한 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스(120)에 연결될 수 있다(도 8 참조). 이러한 노즐부(310)는, 외부의 소화제 공급 탱크(미도시)로부터 소화제를 공급받아 상기 모듈 케이스(120) 내의 셀 어셈블리(110)에 분사할 수 있다(도 9 참조). 일례로서, 상기 소화제는, 액체일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
일 실시예에서, 노즐부(310)는 일부분에 유리 벌브를 포함할 수 있다. 이러한 유리 벌브는, 평상시에는 소화제 토출 경로를 막고 있다가, 셀 어셈블리(110)의 열 폭주 현상과 같은 열적 이벤트 발생시 파손되어 소화제를 모듈 케이스(120) 내로 토출하도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 유리 벌브는 내부에 소정의 액체(예: 물)를 포함할 수 있다. 이러한 유리 벌브는, 셀 어셈블리(110)의 열 폭주 현상에 의해 모듈 케이스(120) 내부의 온도가 소정 온도 이상으로 상승시, 상기 소정의 액체의 부피 팽창에 의해 파손되도록 구성될 수 있다.
또는, 노즐부(310)는 별도의 개폐 밸브를 포함할 수도 있다. 이러한 개폐 밸브는, 모듈 케이스(120) 내부의 온도를 감지하는 온도 감지 센서와 함께 노즐부(310)에 구비될 수 있다. 이에 따라, 개폐 밸브는, 평상시에는 노즐부(310)의 소화제 토출 경로를 닫힌 상태로 유지하다가, 셀 어셈블리(110)의 열 폭주 현상 발생시 소화제 토출 경로를 개방하여 소화제를 모듈 케이스(120) 내로 토출하도록 구성될 수 있다. 예시적으로 개폐 밸브는, 온도 감지 센서가 셀 어셈블리(110)의 열 폭주 현상에 의해 모듈 케이스(120) 내부의 온도가 소정 온도 이상으로 상승한 것을 감지한 경우, 상기 소화제 토출 경로를 개방할 수 있다.
상기 누수 방지부(320)는, 노즐부(310)에 구비되고, 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착되도록 구성될 수 있다. 일례로서, 누수 방지부(320)는, 실리콘 폼(silicon foam)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 완충력과 압축성이 좋은 소재인 경우 적용이 가능하다. 예시적으로, 누수 방지부(320)는, 고무, 스펀지 등의 소재로 구성될 수도 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100) 내에 소화제를 직접적으로 배출할 수 있으므로, 배터리 모듈(100)의 열적 이벤트 발생시 이러한 열적 이벤트를 신속하게 진압할 수 있다.
또한, 노즐부(310)가 배터리 모듈(100)에 연결될 때 완충력과 압축성이 좋은 누수 방지부(320)가 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착되므로, 노즐부(310)로부터 소화제가 토출될 때 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 그리고, 노즐부(310)로부터 소화제가 토출될 때 노즐부(310)와 배터리 모듈(100) 사이의 틈을 통해 배터리 모듈(100)의 외부로 소화제가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 노즐부(310)가 배터리 모듈(100)에 연결될 때, 별도의 고정 구조 없이 누수 방지부(320)가 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착되는 것만으로, 노즐부(310)와 배터리 모듈(100) 사이의 틈을 밀폐하고, 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 특히, 지진이나 태풍 등의 자연재해로 인해 배터리 랙(10) 전체에 강한 진동이 가해지는 경우에도, 누수 방지부(320) 구성을 통해 충격을 완화하여 열적 이벤트의 안정적인 제어가 가능할 수 있다.
도 7은 도 4의 소화제 공급 모듈(300)의 노즐부(310) 및 누수 방지부(320)를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 1의 A부분 확대도이며, 도 9는 도 4의 소화제 공급 모듈(300)과 배터리 모듈(100)과의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 9를 참조하면, 상기 노즐부(310)는, 노즐 바디(312) 및 노즐 헤드(314)를 포함할 수 있다.
상기 노즐 바디(312)는, 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 노즐 바디(312) 내에는, 전술한 소화제 토출 경로가 구비될 수 있다.
상기 노즐 헤드(314)는, 노즐 바디(312)에 연결되며, 모듈 케이스(120)의 노즐 삽입홀(122)을 통해 모듈 케이스(120) 내로 삽입될 수 있다. 일례로서, 노즐 헤드(314)는, 전술한 유리 벌브일 수 있다.
전술한 누수 방지부(320)는, 노즐 바디(312)에 구비되어 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착되도록 구성될 수 있다. 일례로서, 누수 방지부(320)는 대략 중앙부에 홀이 형성되어 노즐 바디(312)의 외주면에 구비될 수 있다.
구체적으로, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 노즐 바디(312)는 일부가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 수 있다. 이 경우, 노즐 바디(312)의 외주면에 구비된 누수 방지부(320)는 모듈 케이스(120)의 외면에 접촉되어 밀착되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 누수 방지부(320)가 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 노즐부(310)와 배터리 모듈(100) 사이의 틈을 밀폐하고, 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
전술한 바와 같이 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 노즐 바디(312)는 일부가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 수 있다. 이 경우, 누수 방지부(320)는 모듈 케이스(120)의 외면에 의해 가압되어 밀착될 수 있다.
이 때, 누수 방지부(320)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 측면이 소정 깊이로 압축되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 누수 방지부(320)가 모듈 케이스(120)에 더욱 밀착될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(100)의 외부로의 소화제의 유출 방지 및 열적 이벤트의 안정적인 제어가 더 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 3 내지 도 9를 다시 참조하면, 누수 방지부(320)는, 적어도 일부가 노즐 삽입홀(122)에 삽입되도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 누수 방지부(320)는 모듈 케이스(120)의 외면에 의해 가압되어 밀착될 수 있다.
일례로서, 누수 방지부(320)에서 내경 측에 인접한 부분은, 누수 방지부(320)의 모듈 케이스(120)를 향하는 측면이 압축될 때, 노즐 삽입홀(122)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 노즐 삽입홀(122)과 노즐 바디(312) 사이에 반경 방향으로 누수 방지부(320)의 일부가 배치될 수 있다.
이 경우, 누수 방지부(320)에서 노즐 삽입홀(122)에 삽입되지 않고 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착된 부분은, 모듈 케이스(120)에 대해 압축될 수 있다. 그리고, 누수 방지부(320)에서 노즐 삽입홀(122)과 노즐 바디(312) 사이에 배치된 부분(B)은, 노즐 바디(312)의 반경 방향 외측으로 노즐 삽입홀(122)에 대해 힘을 가할 수 있다. 이에 따라, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120)에 대해 고정될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 노즐부(310)와 배터리 모듈(100) 사이의 틈을 보다 확실하게 밀폐하고, 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
또한, 노즐부(310)를 노즐 삽입홀(122)에 고정하기 위한 별도의 고정 구조 없이도, 누수 방지부(320)를 통해 노즐 헤드(314)를 모듈 케이스(120)에 대해 고정할 수 있다. 이에 따라, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내로 깊이 들어가지 않도록 하여 노즐 헤드(314)에 의한 셀 어셈블리(110)의 파손을 방지할 수 있다.
도 9를 다시 참조하면, 누수 방지부(320)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 측면이 노즐 삽입홀(122)보다 큰 외경을 가질 수 있다.
즉, 누수 방지부(320)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 측면의 외경을 기준으로 한 면적이 노즐 삽입홀(122) 보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
이에 따라, 노즐부(310)와 배터리 모듈(100)의 사이의 틈을 보다 넓은 누수 방지부(320)의 영역을 통해 밀폐할 수 있다. 또한, 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 보다 확실하게 완화할 수 있다.
도 4 내지 도 9를 다시 참조하면, 상기 소화제 공급 모듈(300)은, 소화 파이프(330) 및 파이프 지지부(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 소화 파이프(330)는, 노즐 바디(312)와 연결되어, 노즐 헤드(314)에 소화제를 공급할 수 있다. 이 때, 소화 파이프(330)는, 노즐 바디(312) 내의 소화제 토출 경로와 연결될 수 있다. 또한, 소화 파이프(330)는, 외부의 소화제 공급 탱크와 연결되어 소화제를 공급받을 수 있다. 일례로서, 소화 파이프(330)는 일체로 압출되어 형성된 압출 파이프일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 파이프 지지부(340)는, 소화 파이프(330)를 지지하고, 랙 케이스(200)에 연결될 수 있다. 이 때, 파이프 지지부(340)는, 소화 파이프(330)에 연결된 노즐부(310)가 배터리 모듈(100)을 향하도록 랙 케이스(200)의 일측에 연결될 수 있다.
일례로서, 소화 파이프(330)는 파이프 지지부(340)에 볼팅 체결될 수 있고, 파이프 지지부(340)는 랙 케이스(200)에 볼팅 체결될 수 있으나, 이러한 결합 방식에 한정되지는 않는다.
한편, 파이프 지지부(340)가 랙 케이스(200)에 연결될 때, 노즐 바디(312)의 외주면에 구비된 누수 방지부(320)는 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착될 수 있다. 이 때, 누수 방지부(320)는, 소화 파이프(330)와 이격되어 구성될 수 있다.
즉, 누수 방지부(320)는, 파이프 지지부(340)가 랙 케이스(200)에 연결될 때, 모듈 케이스(120)에 의해서만 가압되고 노즐 바디(312)에 연결되는 소화 파이프(330)에 의해 가압되지 않을 수 있다.
따라서, 누수 방지부(320)가 모듈 케이스(120)에 대해 최대한 밀착될 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(100)의 외부로의 소화제의 유출 방지 및 열적 이벤트의 안정적인 제어가 더 효과적으로 이루어질 수 있다.
전술한 노즐 바디(312)는, 제 1 부분(312a) 및 제 2 부분(312b)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 부분(312a)은, 외주면에 누수 방지부(320)가 구비되고, 노즐 헤드(314)와 연결될 수 있다.
상기 제 2 부분(312b)은, 소화 파이프(330)와 연결될 수 있다. 일례로서, 제 2 부분(312b)은 소화 파이프(330)에 볼팅 체결될 수 있고, 제 2 부분(312b)과 소화 파이프(330) 간의 결합 부분에는 별도의 실링 부재(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 제 2 부분(312b)은, 제 1 부분(312a) 보다 외경이 크게 구성될 수 있다.
이러한 제 1 부분(312a) 및 제 2 부분(312b) 내에는, 소화제 토출 경로가 구비될 수 있다.
또한, 소화제 공급 모듈(300)은, 밀착 보조 부재(W)를 더 포함할 수 있다.
상기 밀착 보조 부재(W)는, 제 1 부분(312a)의 외주면에 구비되고, 누수 방지부(320)와 제 2 부분(312b) 사이에 배치될 수 있다. 일례로서, 밀착 보조 부재(W)는, 와셔일 수 있다.
이러한 밀착 보조 부재(W)는, 누수 방지부(320)와 제 2 부분(312b) 사이의 간극을 제거할 수 있고, 누수 방지부(320)가 모듈 케이스(120)에 밀착되는 것을 보조할 수 있다. 즉, 밀착 보조 부재(W)는, 파이프 지지부(340)가 랙 케이스(200)에 연결될 때, 누수 방지부(320)를 모듈 케이스(120)에 밀착하도록 구성될 수 있다. 그리고, 밀착 보조 부재(W)는, 모듈 케이스(120)에 누수 방지부(320)가 밀착됨으로써 누수 방지부(320)에 가해지는 응력을 완화할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 누수 방지부(320)의 모듈 케이스(120)에 대한 밀착이 더 효과적으로 이루어질 수 있을 뿐 아니라, 누수 방지부(320)의 손상을 최소화할 수 있다.
도 1 내지 도 8을 다시 참조하면, 배터리 모듈(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 복수 개의 배터리 모듈(100)은, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상하 방향으로 적층되어 구비될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 복수 개의 배터리 모듈(100)은, 랙 케이스(200) 내에서 상하 방향으로 적층된 상태에서 2열로 배치될 수도 있다.
또한, 노즐부(310)는, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 노즐부(310)는, 소화 파이프(330)에 연결되고, 소화 파이프(330)의 상하 방향을 따라 복수 개로 구비될 수 있다.
그리고, 노즐부(310)는, 각각, 각각의 배터리 모듈(100)에 대응되게 구성될 수 있다. 즉, 복수의 노즐부(310) 각각은, 각각의 배터리 모듈(100) 마다 연결될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 복수의 배터리 모듈(100)에서 열적 이벤트가 발생하는 경우에도, 보다 신속하게 열적 이벤트를 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 누수 방지부(322)를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 누수 방지부(322)는, 앞선 실시예의 상기 누수 방지부(320)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 10을 참조하면, 상기 누수 방지부(322)는, 돌출부(322a)를 포함할 수 있다.
이러한 돌출부(322a)는, 누수 방지부(322)의 모듈 케이스(120)를 향하는 측면으로부터 돌출되고, 노즐 삽입홀(122)과 노즐 헤드(314) 사이를 밀폐하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 돌출부(322a)는, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 노즐 삽입홀(122)과 노즐 바디(312) 사이에 반경 방향으로 배치될 수 있다.
이 경우, 누수 방지부(322)에서 노즐 삽입홀(122)에 삽입되지 않고 모듈 케이스(120)의 외면에 밀착된 부분은, 모듈 케이스(120)에 대해 압축될 수 있다. 그리고 돌출부(322a)는, 노즐 바디(312)의 반경 방향 외측으로 노즐 삽입홀(122)에 대해 힘을 가할 수 있다. 이에 따라, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120)에 대해 고정될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의해, 보다 단순한 구조로 노즐부(310)와 배터리 모듈(100) 사이의 틈을 보다 확실하게 밀폐하고, 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
또한, 노즐부(310)를 노즐 삽입홀(122)에 고정하기 위한 별도의 고정 구조 없이도, 누수 방지부(322)를 통해 노즐 헤드(314)를 모듈 케이스(120)에 대해 고정할 수 있다. 이에 따라, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내로 깊이 들어가지 않도록 하여 노즐 헤드(314)에 의한 셀 어셈블리(110)의 파손을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 누수 방지부(324)를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 누수 방지부(324)는, 앞선 실시예의 상기 누수 방지부(320)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 11을 참조하면, 상기 누수 방지부(324)는, 삽입부(324a)를 더 포함할 수 있다.
이러한 삽입부(324a)는, 누수 방지부(324)의 모듈 케이스(120)를 향하는 측면의 하측으로부터 돌출되고, 노즐 삽입홀(122)에 삽입되도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이 배터리 모듈(100)이 복수 개로 구성되는 경우, 복수 개의 배터리 모듈(100) 중 적어도 일부 배터리 모듈(100)에서 열적 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 열적 이벤트가 발생된 배터리 모듈(100)과 연결된 노즐부(310)에서 소화제가 토출될 때, 열적 이벤트가 발생되지 않은 다른 배터리 모듈(100) 측으로 소화제가 유입되는 것을 방지할 필요성이 있다.
본 실시예에 따른 누수 방지부(324)는, 누수 방지부(324)의 모듈 케이스(120)를 향하는 측면의 하측으로부터 돌출되어 각각의 배터리 모듈(100)의 노즐 삽입홀(122)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 열적 이벤트가 발생된 배터리 모듈(100)과 연결된 노즐부(310)에서 토출된 소화제가 하측 방향으로 유출되어, 열적 이벤트가 발생되지 않은 다른 배터리 모듈(100) 측으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 누수 방지부(326)를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 누수 방지부(326)는, 앞선 실시예의 상기 누수 방지부(320)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 12를 참조하면, 상기 누수 방지부(326)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 일부분이 다른 부분보다 작은 경도를 가지도록 구성될 수 있다.
이 때, 누수 방지부(326)에서, 상대적으로 작은 경도를 가지는 부분은 참조부호 '326a'으로 표기하고, 상대적으로 큰 경도를 가지는 부분은 참조부호 '326b'로 표기하기로 한다.
구체적으로, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때, 누수 방지부(326)에서 모듈 케이스(120)를 향하는 일부분은, 모듈 케이스(120)의 외면에 접촉되어 밀착되도록 구성될 수 있다.
그리고, 누수 방지부(326)에서 모듈 케이스(120)를 향하는 일부분과 다른 부분은, 상대적으로 큰 경도를 가지므로, 누수 방지부(326)에서 모듈 케이스(120)를 향하는 일부분보다 상대적으로 덜 압축될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 누수 방지부(326)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 일부분만 상대적으로 작은 경도를 가지도록 하여, 노즐 헤드(314)가 모듈 케이스(120) 내에 삽입될 때 누수 방지부(326)의 전체적인 형태가 유지되도록 할 수 잇다. 또한, 누수 방지부(326) 전체가 노즐 삽입홀(122)로 삽입되는 것이 방지될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 누수 방지부(328)를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 누수 방지부(328)는, 앞선 실시예의 상기 누수 방지부(320)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 13를 참조하면, 상기 누수 방지부(328)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 측면이 소화 파이프(330)를 향하는 측면보다 넓은 면적을 가지도록, 모듈 케이스(120) 측으로 갈수록 외주면이 경사지게 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 누수 방지부(328)는, 모듈 케이스(120)를 향하는 측면은 모듈 케이스(120)에 대한 밀착이 용이하도록 구성하되, 소화 파이프(330)를 향하는 부분에 대해서는 부피가 감소되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 누수 방지부(328)는, 배터리 모듈(100)의 외부로의 소화제의 유출 방지 및 열적 이벤트의 안정적인 제어가 이루어지게 하면서도, 누수 방지부(328)를 최소한으로 구성하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 모듈(100) 내에 소화제를 직접적으로 배출할 수 있으므로, 배터리 모듈(100)의 열적 이벤트를 신속하게 진압할 수 있다.
또한, 노즐부(310)로부터 소화제가 토출될 때 노즐부(310) 및 배터리 모듈(100)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 그리고, 노즐부(310)와 배터리 모듈(100) 사이의 틈을 통해 배터리 모듈(100)의 외부로 소화제가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지진이나 태풍 등의 자연재해로 인해 배터리 랙(10) 전체에 강한 진동이 가해지는 경우에도, 충격을 완화하여 열적 이벤트의 안정적인 제어가 가능할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(1)을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 전력 저장 시스템(1)은 적어도 하나의 배터리 랙(10) 및 랙 컨테이너(50)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리 랙(10)은 두 개 이상의 복수 개로 구비될 수 있다.
또한, 상기 랙 컨테이너(50)는 적어도 하나의 배터리 랙(10)을 수용하기 위한 수용 공간을 포함할 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.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 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.
1 : 전력 저장 시스템
10 : 배터리 랙
100 : 배터리 모듈
110 : 셀 어셈블리
120 : 모듈 케이스
122 : 노즐 삽입홀
200 : 랙 케이스
300 : 소화제 공급 모듈
310 : 노즐부
312 : 노즐 바디
312a : 제 1 부분
312b : 제 2 부분
314 : 노즐 헤드
320, 322, 324, 326, 328 : 누수 방지부
330 : 소화 파이프
340 : 파이프 지지부
W : 밀착 보조 부재

Claims (13)

  1. 셀 어셈블리 및 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스를 구비한 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스; 및
    상기 랙 케이스의 일측에 배치되며, 상기 모듈 케이스에 연결되는 노즐부 및 상기 노즐부에 구비되고 상기 모듈 케이스의 외면에 밀착되도록 구성된 누수 방지부를 구비한 소화제 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐부는,
    노즐 바디; 및
    상기 노즐 바디에 연결되며, 상기 모듈 케이스의 노즐 삽입홀을 통해 상기 모듈 케이스 내로 삽입되는 노즐 헤드를 포함하고,
    상기 누수 방지부는,
    상기 노즐 바디에 구비되어 상기 모듈 케이스의 외면에 밀착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    상기 모듈 케이스를 향하는 측면이 소정 깊이로 압축되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    적어도 일부가 상기 노즐 삽입홀에 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    상기 모듈 케이스를 향하는 측면으로부터 돌출되고, 상기 노즐 삽입홀과 상기 노즐 헤드 사이를 밀폐하도록 구성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    상기 모듈 케이스를 향하는 측면이 상기 노즐 삽입홀보다 큰 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 소화제 공급 모듈은,
    상기 노즐 바디와 연결되어, 상기 노즐 헤드에 소화제를 공급하는 소화 파이프; 및
    상기 소화 파이프를 지지하고, 상기 랙 케이스에 연결되는 파이프 지지부를 더 포함하고,
    상기 누수 방지부는,
    상기 소화 파이프와 이격되어 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 노즐 바디는,
    외주면에 상기 누수 방지부가 구비되고, 상기 노즐 헤드와 연결되는 제 1 부분; 및
    상기 소화 파이프와 연결되는 제 2 부분을 포함하고,
    상기 소화제 공급 모듈은,
    상기 제 1 부분의 외주면에 구비되고, 상기 누수 방지부와 상기 제 2 부분 사이에 배치되어 상기 누수 방지부를 상기 모듈 케이스에 밀착하도록 구성된 밀착 보조 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    상기 모듈 케이스를 향하는 측면이 상기 소화 파이프를 향하는 측면보다 넓은 면적을 가지도록, 상기 모듈 케이스 측으로 갈수록 외주면이 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 복수 개로 구비되고, 상기 노즐부는 복수 개로 구비되며,
    상기 노즐부는, 각각,
    각각의 배터리 모듈에 대응되게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    상기 모듈 케이스를 향하는 측면의 하측으로부터 돌출되고, 상기 노즐 삽입홀에 삽입되도록 구성된 삽입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 누수 방지부는,
    상기 모듈 케이스를 향하는 일부분이 다른 부분보다 작은 경도를 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
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