KR20240055234A - 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙 - Google Patents

자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙 Download PDF

Info

Publication number
KR20240055234A
KR20240055234A KR1020220135252A KR20220135252A KR20240055234A KR 20240055234 A KR20240055234 A KR 20240055234A KR 1020220135252 A KR1020220135252 A KR 1020220135252A KR 20220135252 A KR20220135252 A KR 20220135252A KR 20240055234 A KR20240055234 A KR 20240055234A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rack
coolant
battery
rack case
energy storage
Prior art date
Application number
KR1020220135252A
Other languages
English (en)
Inventor
박준영
김태영
Original Assignee
주식회사 오씨모바일
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 오씨모바일 filed Critical 주식회사 오씨모바일
Priority to KR1020220135252A priority Critical patent/KR20240055234A/ko
Publication of KR20240055234A publication Critical patent/KR20240055234A/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561Gases
    • H01M10/6563Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • H01M10/6568Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/251Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for stationary devices, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • H01M50/682Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor accommodated in battery or cell casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/691Arrangements or processes for draining liquids from casings; Cleaning battery or cell casings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 배터리 모듈을 적재할 수 있는 내부공간을 구비하고 하면부와 상기 하면부에 연결되어 상기 내부공간을 둘러싸는 측면부와 상기 측면부의 상단에 결합된 상면부를 가진 랙 케이스; 상기 랙 케이스의 일측에 배치되어 상기 랙 케이스의 내부로 냉각액을 주입하는 냉각액 주입노즐; 상기 냉각액 주입노즐과 연결된 냉각액 공급부; 상기 냉각액 주입노즐과 상기 냉각액 공급부 사이에 개재된 제어밸브; 상기 랙 케이스에 수용된 상기 배터리 모듈에서 발생하는 열, 불꽃 또는 연기를 감지하는 화재감지센서; 및 상기 제어밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 화재감지센서에 의해 화재가 감지됐을 때 상기 제어밸브를 오픈하여 상기 랙 케이스의 내부로 상기 냉각액을 주입하는 제1 기능과, 상기 랙 케이스의 내부에 상기 냉각액이 채워져서 상기 복수의 배터리 모듈이 완전히 침지된 이후에 상기 제어밸브를 클로즈하여 상기 냉각액의 주입을 종료하는 제2 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙을 개시한다.

Description

자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙{BATTERY RACK OF ENERGY STORAGE SYSTEM HAVING AUTOMATIC FIRE EXTINGUISHING APPARATUS}
본 발명은 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 모듈에 화재가 발생했을 때 신속히 질식소화(extinguishment by smothering) 및 냉각소화(extinguishment by cooling)를 수행하여 배터리의 열폭주(thermal runaway)를 방지하고 화재 확산을 차단하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)은 발전설비에서 생산된 전력을 배터리에 저장했다가 필요 시 공급하는 시스템으로서 친환경 에너지의 사용과 탄소중립화를 위해 활발히 도입되고 있다. 전세계적으로 태양광발전, 풍력발전 등 신재생에너지 발전설비 관련 투자가 확대되고 있으며 이와 더불어 생산된 전기에너지를 저장하는 ESS의 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다.
이러한 ESS는 고에너지 밀도에 효율이 높은 리튬이온배터리를 주로 사용하고 있으나, 리튬이온배터리의 취약한 안전성으로 인해 ESS 관련 화재가 끊이지 않고 발생하고 있다.
리튬이온배터리는 에너지밀도가 높고 가볍다는 장점이 있지만 인화성 전해액을 사용하기 때문에 온도에 민감하고 과방전 시엔 용량 감소가 크고, 과충전 시엔 매우 불안정한 상태가 되어 내부 전극의 쇼트 혹은 외부 충격에 의한 폭발 및 화재로 이어지는 등의 시스템의 안전성을 위협하는 치명적인 단점들이 존재한다.
리튬이온배터리의 화재를 소화하기 위해서는, 고분자 분리막 붕괴로 산화성 양극과 환원성 음극이 만나 스스로 급격히 발열하는 열폭주(Thermal runaway) 현상과 그로 인한 인접 셀로의 화재전이(Fire propagation)를 통한 연속적인 재발화(Reignition)를 방지하여야 하는데, 기존 소화 설비는 열폭주 시 발생되는 고온을 급격히 낮출 정도의 기능을 기대하기에는 역부족이다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제10-2057656호(2019.12.13.등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 화재 발생 시 랙 케이스에 적재된 배터리 모듈들을 신속히 냉각액에 침지시켜서 질식소화 및 냉각소화할 수 있는 구조를 가진 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수의 배터리 모듈을 적재할 수 있는 내부공간을 구비하고 하면부와 상기 하면부에 연결되어 상기 내부공간을 둘러싸는 측면부와 상기 측면부의 상단에 결합된 상면부를 가진 랙 케이스; 상기 랙 케이스의 일측에 배치되어 상기 랙 케이스의 내부로 냉각액을 주입하는 냉각액 주입노즐; 상기 냉각액 주입노즐과 연결된 냉각액 공급부; 상기 냉각액 주입노즐과 상기 냉각액 공급부 사이에 개재된 제어밸브; 상기 랙 케이스에 수용된 상기 배터리 모듈에서 발생하는 열, 불꽃 또는 연기를 감지하는 화재감지센서; 및 상기 제어밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 화재감지센서에 의해 화재가 감지됐을 때 상기 제어밸브를 오픈하여 상기 랙 케이스의 내부로 상기 냉각액을 주입하는 제1 기능과, 상기 랙 케이스의 내부에 상기 냉각액이 채워져서 상기 복수의 배터리 모듈이 완전히 침지된 이후에 상기 제어밸브를 클로즈하여 상기 냉각액의 주입을 종료하는 제2 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙을 제공한다.
상기 냉각액은 물, 절연유 및 절연세척액 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 랙 케이스의 내부에 상기 배터리 랙보다 높은 지점에 설치된 수위센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 수위센서의 감지신호 출력 시 상기 제2 기능을 수행할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 기능을 수행한 후 정해진 시간이 경과된 후 자동으로 상기 제2 기능을 수행할 수 있다.
상기 랙 케이스의 하부 일측에 연결된 배수관; 및 상기 배수관에 설치된 퇴수밸브;를 더 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스의 적어도 전면에 마련된 도어는 내부를 투시할 수 있는 유리문으로 구성되거나 적어도 일부에 유리창을 구비하고, 상기 도어의 가장자리 둘레에는 수밀 가능한 패킹부재가 부착될 수 있다.
상기 랙 케이스는 상기 측면부 중 상기 배터리 랙보다 높은 적어도 하나의 개소에 마련된 환기구; 및 상기 랙 케이스의 상기 상면부에 마련되어 외부로 열을 방출하는 방열구;를 구비할 수 있다.
상기 환기구로부터 상기 랙 케이스의 하부로 연장되게 배치된 하부 급기용 덕트;를 더 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스의 상기 하면부에 설치되어 상기 복수의 배터리 모듈에 냉기를 공급하는 냉각장치;를 더 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스의 내부에 설치되어 상기 랙 케이스에 채워진 상기 냉각액의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서의 측정값에 기초하여 상기 냉각액의 온도 변화를 시각적으로 디스플레이부에 표시할 수 있다.
상기 랙 케이스는 타워형 박스 형태로 구성되어 지상 건조물, 지하 건조물 또는 화물수송용기의 실내에 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면 ESS에 화재 발생 시 신속히 해당 배터리 랙을 냉각액에 침지시켜서 질식소화 및 냉각소화함으로써 배터리의 열폭주를 방지하고 다른 배터리 랙으로의 화재 확산을 차단할 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용할 경우 신재생 에너지 저장이나 기업 데이터센터의UPS 등으로 활용되고 있는 ESS에 화재가 발생했을 때 신속하고 효과적인 대응이 가능하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 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 바람직한 실시예에 따른 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙을 개략적으로 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙을 도시한 전면 구성도이다. 도면에는 화재 이벤트가 발생하여 배터리 랙의 내부로 냉각액(1)이 자동 주입되고 이에 따라 복수의 배터리 모듈(1)이 냉각액(2) 속에 침지된 상태가 도시되어 있다. 즉, 정상 시에는 배터리 랙의 내부공간에 냉각액(2)이 채워지지 않는다.
도 1을 참조하면, 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙은 랙 케이스(100), 냉각액 공급부(102), 제어밸브(103), 화재감지센서(104) 및 제어부(105)를 포함한다.
랙 케이스(100)는 플레이트 형상의 하면부(100a)와, 하면부(100a)와 연결되어 배터리 모듈(1)을 수밀 가능하게 둘러싸는 측면부(100b)와, 측면부(100b)의 상단에 결합되는 플레이트 형상의 상면부(100c)를 구비한다.
랙 케이스(100)는 알루미늄이나 스테인레스강(SUS)과 같은 금속재료, 고강도/고내열성의 합성수지, 또는 이들의 조합 등 다양한 재료로 구성될 수 있다. 랙 케이스(100)는 실질적으로 타워형 박스 형태로 구성되어 지상 건조물, 지하 건조물 또는 화물수송용 콘테이너의 실내에 설치될 수 있다. 랙 케이스(100)의 코너 연결부위는 누액 방지를 위해 방수 실리콘 등과 같은 방수재에 의해 실링될 수 있다.
랙 케이스(100)의 적어도 전면에 마련된 도어(미도시)는 내부를 투시할 수 있는 유리문으로 구성되거나 적어도 일부에 유리창을 구비하고, 상기 도어의 가장자리 둘레에는 수밀 가능한 패킹부재가 부착될 수 있다.
랙 케이스(100)의 측면부(100b) 중 배터리 모듈(1)보다 높은 적어도 하나의 개소에는 외부 공기를 흡기하기 위한 환기구와 흡입팬이 배치되고, 랙 케이스(100)의 상면부(100c)에는 고온의 공기를 외부로 방열하는 다수의 방열구가 구비된다. 또한, 배터리 모듈(1)의 하부로 외부 공기를 유도하기 위해 상기 환기구에는 하부 급기용 덕트가 연결되어 복수의 배터리 모듈(1) 중 최하단에 위치한 배터리 모듈(1)의 아래쪽 공간까지 연장되게 배치된다. 따라서, 환기구를 통해 흡입된 외부 공기는 하부 급기용 덕트를 통해 랙 케이스(100)의 하부공간을 냉각시킨 후 대류에 의해 상승하여 상면부(100c)의 방열구를 통해 외부로 방출될 수 있다.
부가적으로, 복수의 배터리 모듈(1) 중 최하단에 위치한 배터리 모듈(1)의 하부에는 냉기를 공급하여 방열 작용을 더욱 촉진하는 냉각장치(112)가 배치될 수 있다. 냉각장치(112)는 바람직하게, 복수의 열전소자들이 배열되어 플레이트 형상으로 슬림하게 구성될 수 있다.
랙 케이스(100)의 측면부(100b)에 마련된 상기 환기구는 화재 이벤트 발생 시 배터리 모듈(1)들이 완전히 침지되는 것을 고려하여 최상단에 위치한 배터리 모듈(1)의 높이보다 높은 지점에 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면 공기순환을 통하여 랙 케이스(100) 내부에 수용된 배터리 모듈(1)에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출함과 아울러 화재 발생 시 랙 케이스(100)의 내부공간을 냉각액(2)으로 채우더라도 누액이 발생하지 않는 장점이 있다.
랙 케이스(100)의 내부공간에 적재된 다수의 배터리 모듈(1)은 ESS의 핵심 구성요소이다. 알려진 바와 같이 ESS는 배터리들의 특성이 저하되지 않도록 충전과 방전을 조절하는 배터리들을 관리하는 BMS(Battery Management System)와, 교류-직류 전력변환장치인 PCS(Power Conversion System)와, 시스템의 전반적인 관리와 모니터링을 담당하는 PMS(Power Management System)를 포함한다. 이러한 ESS는 UPS(Uninterruptible Power Supply, 무정전 전원장치)의 전원으로 널리 사용된다.
다수의 배터리 모듈(1)은 정해진 간격을 두고 랙 케이스(100)의 상하방향으로 이격되게 적재되어 있고 각각 배터리 모듈(1)은 다수의 셀로 구성된다. 각각의 셀은 예컨대, 리튬이온전지 셀일 수 있다. 대안으로, 각각의 셀은 바나듐레독스흐름전지, 리튬공기전지, 아연공기전지, 리튬황전지, 나트륨황전지, 나트륨이온전지, 마그네슘전지 또는 납축전지 셀일 수도 있다.
냉각액 주입노즐(101)은 바람직하게 랙 케이스(100)의 측면부(100b) 상부에 위치하고 내부로 냉각액(2)을 주입할 수 있게 배치된다. 이때, 냉각액 주입노즐(101)은 상면부(100c)에 고정되어 있는 전력관리장치(111)보다는 낮은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
대안으로, 냉각액 주입노즐(101)은 랙 케이스(100)의 하면부(100a)나 상면부(100c)에 설치되는 것도 가능하다.
냉각액 공급부(102)는 소정의 연결관을 통해 냉각액 주입노즐(101)과 연통된다. 냉각액 공급부(102)는 냉각액(2)을 저장하는 소정의 탱크와 상기 탱크에 저장된 냉각액(2)을 상기 배관을 통해 이송하는 펌프를 포함할 수 있다. 냉각액(2)은 물, 절연유 및 절연세척액 중 선택된 어느 하나가 채용될 수 있다. 여기서, 상기 절연세척액은 전기 배전반 등과 같은 전기시설의 청소에 사용되는 통상의 전기절연성 액상 폴리머 물질 기반 세척제를 의미한다. 부가적으로, 냉각액(2)에는 예컨대, 인산암모늄 수용액과 계면활성제의 혼합약재와 같은 소정의 소화약재가 함유될 수도 있다.
냉각액(2)이 물인 경우 냉각액 공급부(102)는 상수도관과 연결된 소정의 파이프라인 및 커플러의 조립체일 수 있다.
제어밸브(103)는 냉각액 주입노즐(101)과 냉각액 공급부(102) 사이에 개재되어 냉각액(2)의 유로를 개폐한다. 이러한 제어밸브(103)는 솔레노이드밸브나 전동밸브로 구성될 수 있다.
화재감지센서(104)는 랙 케이스(100)에 수용된 상기 배터리 모듈(1)에서 발생하는 열, 불꽃 또는 연기를 감지한다. 랙 케이스(100) 내에 복수의 배터리 모듈(1)이 구비되는 경우 화재감지센서(104)는 각각의 배터리 모듈(1)에 일대일 대응되게 배치되는 것이 바람직하다.
제어부(105)는 제어밸브(103)의 오픈(Open)/클로즈(Close) 작동을 제어한다. 이러한 제어부(105)는 예컨대, ESS에 구비되는 PMS에 배치될 수 있다. 제어부(105)는, 화재감지센서(104)에 의해 특정 배터리 모듈(1)에서 이벤트 모듈(내부 셀에서 열폭주 등이 발생한 모듈)이 포착되어 화재 발생이 감지됐을 때 제어밸브(103)를 오픈하여 상기 랙 케이스(100)의 내부로 상기 냉각액(2)을 주입하는 제1 기능과, 상기 랙 케이스(100)의 내부에 상기 냉각액(2)이 채워져서 상기 배터리 모듈(1)이 완전히 침지된 이후에 상기 제어밸브(103)를 클로즈하여 상기 냉각액(2)의 주입을 종료하는 제2 기능을 수행한다.
수위센서(106)는 랙 케이스(100)의 측면부(100b)에 있어 배터리 모듈(1)보다 높은 지점에 설치된다. 수위센서(106)로는 예컨대, 오뚜기볼이 채용될 수 있다. 제어부(105)는 수위센서(106)의 감지신호 출력 시 상기 제2 기능을 수행한다.
랙 케이스(100)의 측면부(100b) 하단 주변에는 화재 진압 종료 후 랙 케이스(100) 내에 채워진 냉각액(2)을 외부로 배출하기 위한 배수관(108)이 연결되고, 배수관(108)의 일측에는 퇴수밸브(107)가 설치될 수 있다.
온도센서(110)는 랙 케이스(100)에 채워진 냉각액(2)과 접촉 가능하게 설치되어 냉각액(2)의 수온을 측정한다. 제어부(105)는 온도센서(110)의 측정값에 기초하여 냉각액(2)의 온도 변화를 수치로 나타내거나 그래프화하여 시각적으로 디스플레이부(미도시)에 표시할 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이부에 표시되는 정보로부터 소화가 진행되는 과정을 정량적으로 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 랙은 배터리 셀의 내부단락 등으로 인해 배터리 모듈(1)에서 화재가 발생하면(도 1의 별표 참조) 화재감지센서(104)를 통해 이를 감지하고 제어부(105)에서 제어밸브(103)를 오픈상태로 전환하여 랙 케이스(100) 내부로 냉각액(2)을 신속히 자동 주입한다.
냉각액(2)의 주입은 랙 케이스(100)의 내부에 냉각액(2)이 채워져서 배터리 모듈(1)이 완전히 침지될 때까지 지속되고, 수위센서(106)를 통해 정해진 수위까지 냉각액(2)이 채워진 것이 감지되면 제어부(105)가 제어밸브(103)를 클로즈 상태로 전환하여 냉각액(2)의 주입을 중단한다.
상기와 같이 배터리 랙에 적재된 배터리 모듈(1) 모두를 냉각액(2) 속에 완전히 침지된 상태를 예컨대, 수 시간동안 유지하여 질식소화 및 냉각소화를 수행함으로써 배터리의 열폭주를 방지하고 인접한 다른 배터리 모듈(1)이나 인접한 다른 배터리 랙으로의 화재 확산을 차단할 수 있다.
소화가 완료된 후에는 수동(또는 자동)으로 퇴수밸브(107)를 오픈하여 랙 케이스(100) 내부에 채워진 냉각액(2)을 외부로 배출한 후 이벤트 모듈에 대한 화재원인 조사 등 후속작업을 진행하면 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 배터리 모듈 2: 냉각액
100: 랙 케이스 100a: 하면부
100b: 측면부 100c: 상면부
101: 냉각액 주입노즐 102: 냉각액 공급부
103: 제어밸브 104: 화재감지센서
105: 제어부 106: 수위센서
107: 퇴수밸브 108: 배수관
110: 온도센서 111: 전력관리장치
112: 냉각장치

Claims (11)

  1. 에너지 저장 시스템의 배터리 랙에 있어서,
    복수의 배터리 모듈을 적재할 수 있는 내부공간을 구비하고, 하면부와 상기 하면부에 연결되어 상기 내부공간을 둘러싸는 측면부와 상기 측면부의 상단에 결합된 상면부를 가진 랙 케이스;
    상기 랙 케이스의 일측에 배치되어 상기 랙 케이스의 내부로 냉각액을 주입하는 냉각액 주입노즐;
    상기 냉각액 주입노즐과 연결된 냉각액 공급부;
    상기 냉각액 주입노즐과 상기 냉각액 공급부 사이에 개재된 제어밸브;
    상기 랙 케이스에 수용된 상기 배터리 모듈에서 발생하는 열, 불꽃 또는 연기를 감지하는 화재감지센서; 및
    상기 제어밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 화재감지센서에 의해 화재가 감지됐을 때 상기 제어밸브를 오픈하여 상기 랙 케이스의 내부로 상기 냉각액을 주입하는 제1 기능과, 상기 랙 케이스의 내부에 상기 냉각액이 채워져서 상기 복수의 배터리 모듈이 완전히 침지된 이후에 상기 제어밸브를 클로즈하여 상기 냉각액의 주입을 종료하는 제2 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각액은 물, 절연유 및 절연세척액 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스에 있어서 상기 복수의 배터리 모듈 중 최상단의 배터리 모듈보다 높은 지점에 설치된 수위센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 수위센서의 감지신호 출력 시 상기 제2 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 기능을 수행한 후 정해진 시간이 경과된 후 자동으로 상기 제2 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스의 하부 일측에 연결된 배수관; 및
    상기 배수관에 설치된 퇴수밸브;를 더 포함하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스의 적어도 전면에 마련된 도어는 내부를 투시할 수 있는 유리문으로 구성되거나 적어도 일부에 유리창을 구비하고,
    상기 도어의 가장자리 둘레에는 수밀 가능한 패킹부재가 부착된 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 랙 케이스의 측면부 중 상기 배터리 랙보다 높은 적어도 하나의 개소에 마련된 환기구; 및
    상기 랙 케이스의 상기 상면부에 마련되어 외부로 열을 방출하는 방열구;를 구비한 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 환기구에 설치된 흡입팬; 및
    상기 환기구로부터 상기 랙 케이스의 하부로 연장되게 배치된 하부 급기용 덕트;를 더 포함하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 랙 케이스의 상기 하면부에 설치되어 상기 복수의 배터리 모듈에 냉기를 공급하는 냉각장치;를 더 포함하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스의 내부에 설치되어 상기 랙 케이스에 채워진 상기 냉각액의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 온도센서의 측정값에 기초하여 상기 냉각액의 온도 변화를 시각적으로 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스는 타워형 박스 형태로 구성되고,
    지상 건조물, 지하 건조물 또는 화물수송용기의 실내에 설치된 것을 특징으로 하는 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙.
KR1020220135252A 2022-10-19 2022-10-19 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙 KR20240055234A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220135252A KR20240055234A (ko) 2022-10-19 2022-10-19 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220135252A KR20240055234A (ko) 2022-10-19 2022-10-19 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240055234A true KR20240055234A (ko) 2024-04-29

Family

ID=90883910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220135252A KR20240055234A (ko) 2022-10-19 2022-10-19 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240055234A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102057656B1 (ko) 2013-12-27 2019-12-19 에스케이이노베이션 주식회사 에너지 저장 시스템용 소화 장치 및 상기 소화 장치 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102057656B1 (ko) 2013-12-27 2019-12-19 에스케이이노베이션 주식회사 에너지 저장 시스템용 소화 장치 및 상기 소화 장치 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110010809B (zh) 一种具有消防功能的储能电池机柜
KR102338516B1 (ko) 리튬이온배터리 화재 안전을 위한 보호 장치
KR102514682B1 (ko) 효율과 안전성이 향상된 배터리 열관리방법
KR102432910B1 (ko) Ess 자동 소화 시스템
CN213093263U (zh) 一种具有高温防护结构的锂电池组
CN115869563A (zh) 一种用于储能集装箱的消防灭火系统与消防预警控制方法
US20220328927A1 (en) Battery, electric apparatus, and method and device for preparing battery
CN209859995U (zh) 一种具有消防功能的储能电池机柜
KR102552454B1 (ko) 에너지저장장치(ess) 화재예방 시스템
KR102442567B1 (ko) 이차 전지 시스템
KR20230012805A (ko) 배터리 팩 프레임, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
US20220052393A1 (en) Novel lithium ion batteries and battery modules
KR20240055234A (ko) 자동소화장치를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙
CN112615042A (zh) 一种防过充电池组装置
US20230178865A1 (en) Battery cell, battery unit and battery cluster
KR20240054482A (ko) 에너지 저장 시스템의 화재 진압을 위한 자동소화장치
KR20240056885A (ko) 스프링클러를 구비한 에너지 저장 시스템의 배터리 랙
KR20210020443A (ko) 배터리 케이스
US20220336882A1 (en) Method for avoiding the propagation of a thermal event in an enclosure comprising several modules of electrochemical cells
CN117559053B (zh) 一种基坑式储能系统
CN116914339B (zh) 一种双防储能柜及其防控方法
KR102528667B1 (ko) 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템
CN220294018U (zh) 内置自动消防装置的电池储能柜
US20240097238A1 (en) Battery pack having improved safety
KR20230012807A (ko) 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치