WO2021091328A1 - 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 Download PDF

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WO2021091328A1
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extinguishing water
battery
bracket
rack
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정관수
이승준
손권
이종수
이진규
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery rack and a power storage device including the same.
  • Secondary batteries with high ease of application and high energy density according to product group are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • Such a secondary battery is attracting attention as a new energy source for environmentally friendly and energy efficiency enhancement in that it does not generate by-products from the use of energy as well as the primary advantage of being able to drastically reduce the use of fossil fuels.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using at least one battery module. It is common to construct a battery pack or battery rack.
  • the battery rack including at least one battery module may constitute a power storage device including at least one such battery rack according to various voltage and capacity requirements.
  • an object of the present invention is to provide a battery rack capable of quickly preventing propagation to a peripheral battery module side due to thermal runaway, and a power storage device including the battery rack.
  • Another object of the present invention is to provide a battery rack capable of securing overall rigidity and protecting nozzles from external shocks, etc. through a double bracket structure, and a power storage device including the battery rack.
  • the present invention provides a battery rack, comprising: a plurality of battery modules including at least one battery cell; A rack case accommodating the plurality of battery modules; A fire extinguishing water supply unit disposed at the rear of the rack case and connected to the plurality of battery modules; And a bracket unit that covers the fire extinguishing water supply unit and is disposed at the rear of the rack case.
  • the fire extinguishing water supply unit may include a fire extinguishing water pipe disposed along a height direction of the rack case; And a plurality of fire extinguishing water nozzles connected to the fire extinguishing water pipe and mounted through the plurality of battery modules.
  • the bracket unit may include a first bracket covering the fire extinguishing water pipe; And a second bracket fixed to the first bracket and supporting the plurality of fire extinguishing water nozzles.
  • a plurality of venting holes disposed opposite to the plurality of fire extinguishing water nozzles may be provided in the first bracket.
  • Each of the plurality of fire extinguishing water nozzles may include a nozzle body mounted through the second bracket; And a nozzle head connected to the nozzle body and passing through the plurality of battery modules.
  • Each of the plurality of fire extinguishing water nozzles may include a sealing member provided outside the nozzle body.
  • the sealing member may be disposed in close contact with the second bracket.
  • the plurality of venting holes may be disposed in a direction opposite to the fire extinguishing water nozzle.
  • the plurality of venting holes may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the height direction of the first bracket.
  • the present invention provides a power storage device comprising: at least one battery rack according to the above-described embodiments as a power storage device.
  • a battery rack capable of quickly preventing propagation to a peripheral battery module due to thermal runaway, and a power storage device including the battery rack may be provided.
  • a battery rack capable of securing overall rigidity through a double bracket structure and protecting a fire extinguishing water nozzle from external shocks, and a power storage device including such a battery rack may be provided. I can.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the battery rack of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a rear view of the battery rack of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a side view of the battery rack of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view for explaining the fire extinguishing water supply unit of the battery rack of FIG.
  • FIG. 6 is a view for explaining a fire extinguishing water nozzle of the fire extinguishing water supply unit of FIG. 5.
  • FIG. 7 and 8 are views for explaining a bracket unit of the battery rack of FIG. 1.
  • 9 and 10 are views for explaining a fire extinguishing water supply unit mounted on the bracket unit of the battery rack of FIG.
  • FIG. 11 is a view for explaining a mounting structure of the fire extinguishing water supply unit mounted on the bracket unit of the battery rack of FIG. 1 with a battery module.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the battery rack of FIG. 1
  • FIG. 3 is a rear view of the battery rack of FIG. 1
  • FIG. 4 is Is a side view of the battery rack.
  • the battery rack 10 may include a battery module 100, a rack case 200, a fire extinguishing water supply unit 300, and a bracket unit 400.
  • the battery module 100 may be provided in plurality.
  • the plurality of battery modules 100 may be stacked together so that they may be electrically connected to each other.
  • the plurality of battery modules 100 may be arranged in two rows along the height direction of the battery rack 200 to be described later.
  • Each of the plurality of battery modules 100 may include a battery cell 110 and a module case 130.
  • the battery cell 110 is a secondary battery, and may be provided as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 110 is limited to being provided as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cells 110 may be provided in a plurality of at least one or more. Hereinafter, in the present embodiment, a description will be made limited to that the battery cells 110 are provided in plural.
  • the module case 130 may accommodate the plurality of battery cells 110. To this end, an accommodation space capable of accommodating the plurality of battery cells 110 may be provided in the module case 130.
  • the module case 130 may be provided with a nozzle insertion part 135 (refer to FIG. 11 ).
  • the nozzle insertion part 135 is provided on the rear surface of the module case 130, and the nozzle head 353 of the fire extinguishing water nozzle 350 (see FIG. 11) of the fire extinguishing water supply unit 300 to be described later, see FIG. 11 ) Can be installed.
  • the rack case 200 may accommodate the plurality of battery modules 100. To this end, an accommodation space capable of accommodating the plurality of battery modules 100 may be provided in the rack case 200.
  • the fire extinguishing water supply unit 300 is disposed behind the rack case 200 and may be connected to the plurality of battery modules 100.
  • the fire extinguishing water supply unit 300 may supply fire extinguishing water into the plurality of battery modules 100 when an abnormal situation such as thermal runaway occurs in the plurality of battery modules 100.
  • the fire extinguishing water supply unit 300 is mounted through the module case 200 of the plurality of battery modules 100, and the battery cells 110 inside the module case 200 in the event of the abnormal situation.
  • the fire extinguishing water can be injected directly to the side.
  • the fire extinguishing water supply unit 300 that can directly inject the fire extinguishing water toward the battery cells 110 inside the module case 200, the heat inside the battery module 100 In the event of a runaway or fire, it is possible to extinguish a thermal runaway or fire more quickly in the early stage.
  • the fire extinguishing water supply unit 300 is a fire extinguishing water tank unit 90 through a fire extinguishing water supply line (70 (see FIG. 12) to be described later) provided outside the battery rack 10 for supply of the fire extinguishing water. 12).
  • FIG. 5 is a view for explaining the fire extinguishing water supply unit of the battery rack of FIG. 1
  • FIG. 6 is a view for explaining the fire extinguishing water nozzle of the fire extinguishing water supply unit of FIG. 5.
  • the fire extinguishing water supply unit 300 may include a supply pipe 310, a fire extinguishing water pipe 330, and a fire extinguishing water nozzle 350.
  • the supply pipe 310 may be connected to the fire extinguishing water tank unit 90 (refer to FIG. 12) through a fire extinguishing water supply line 70 (refer to FIG. 12) to be described later.
  • the supply pipe 310 may receive the fire extinguishing water from the fire extinguishing water tank unit 90 through the fire extinguishing water supply line 70.
  • the fire extinguishing water pipe 330 is connected to the supply pipe 310 and may be disposed along the height direction of the rack case 200.
  • the fire extinguishing water supply pipe 300 may be disposed in two rows along the height direction of the rack case 200 and may be provided in an approximately rectangular frame shape.
  • the fire extinguishing water nozzle 350 is connected to the fire extinguishing water pipe 330 and may be mounted through the plurality of battery modules 200. Accordingly, a plurality of fire extinguishing water nozzles 350 may be provided to correspond to the plurality of battery modules 200.
  • the plurality of fire extinguishing water nozzles 350 may include a nozzle body 351, a nozzle head 353, and a sealing member 355.
  • the nozzle body 351 may be mounted through the second bracket 430 of the bracket unit 400 to be described later.
  • the nozzle body 351 may be mounted through the bracket unit 400 to be described later.
  • the nozzle body 351 is connected to the fire extinguishing water pipe 330 and may be at least partially disposed inside the plurality of battery modules 100.
  • the nozzle body 353 may be at least partially disposed between the second bracket 430 and the rear surface of the rack case 200.
  • the nozzle body 351 may be provided with a passive valve or an active valve.
  • the passive valve or the active valve maintains the inner flow path of the nozzle body 351 in a closed state in a general situation, and the battery module 100 in which the abnormal situation occurs in an abnormal situation such as thermal runaway of the battery module 100 It can be operated to open the inner flow path so that the fire extinguishing water can be sprayed to the side.
  • One end of the nozzle body 351 may be disposed inside the module case 130 of the battery module 100. Accordingly, when an abnormal situation such as thermal runaway of the battery module 100 occurs, the nozzle body 353 injects the fire extinguishing water into the module case 130, and the battery module 100 in which the abnormal situation occurs. ) Of the battery cells 110 can be cooled more quickly.
  • the nozzle head 353 is connected to the nozzle body 351 and may be mounted through the plurality of battery modules 200. Specifically, the nozzle head 353 may be mounted on the nozzle insertion part 135 of the module case 130 to penetrate through the module case 130 of the battery module 200.
  • the sealing member 355 may be provided outside the nozzle body 351.
  • the sealing member 355 may be disposed to be in close contact with the second bracket 430 of the bracket unit 400 to be described later.
  • the sealing member 355 may be disposed to surround the outside of the nozzle body 351 and may be disposed in contact with the second bracket 430. Through this, the sealing member 355 can more reliably prevent the outflow of fire extinguishing water or the like to the outside of the nozzle body 351. Specifically, when an abnormal condition occurs in any one of the plurality of battery modules 100, the nozzle body of the fire extinguishing water nozzle 350 connected to the battery module 100 in which the abnormal condition occurs ( 351) can be sprayed with fire extinguishing water.
  • the nozzle body 351 When the fire extinguishing water is sprayed, when the fire extinguishing water flows out of the nozzle body 351, it may be necessary to prevent the fire extinguishing water from flowing into the battery module 100 in which an abnormal situation has not occurred.
  • the sealing member 355 is disposed in close contact with the second bracket 430 of the bracket unit 400 from the outside of the nozzle body 351, the nozzle body ( 351) It can more reliably and firmly prevent the outflow of fire extinguishing water to the outside.
  • the bracket unit 400 covers the fire extinguishing water supply unit 300 and may be disposed behind the rack case 200.
  • bracket unit 400 will be described in more detail through the following related drawings.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining the bracket unit of the battery rack of FIG. 1
  • FIGS. 9 and 10 are views for explaining the fire extinguishing water supply unit mounted on the bracket unit of the battery rack of FIG. 1
  • FIG. 11 is a view for explaining the mounting structure of the battery module and the fire extinguishing water supply unit mounted on the bracket unit of the battery rack of FIG. 1.
  • the bracket unit 400 may include a first bracket 410 and a second bracket 430.
  • the first bracket 410 may cover the fire extinguishing water pipe 330 of the fire extinguishing water supply unit 300.
  • the first bracket 410 may be disposed to surround the fire extinguishing water pipe 330.
  • direct shock transmission such as an external shock to the fire extinguishing water pipe 330 is prevented, and an external shock that may be transmitted to the fire extinguishing water pipe 330 is effectively buffered. I can make it. Accordingly, in the present embodiment, damage to the fire extinguishing water pipe 330 can be effectively prevented through the first bracket 410.
  • a venting hole 415 may be provided in the first bracket 410.
  • the venting holes 415 may be provided in plurality.
  • the plurality of venting holes 415 may be provided in a number corresponding to the plurality of fire extinguishing water nozzles 350.
  • the plurality of venting holes 415 may be disposed a predetermined distance apart from each other along the height direction of the first bracket 410, and may be disposed in two rows along the height direction.
  • the plurality of venting holes 415 may be disposed opposite to the plurality of fire extinguishing water nozzles 350.
  • the plurality of venting holes 415 may be disposed in a direction opposite to the fire extinguishing water nozzle 350.
  • the plurality of venting holes 415 may guide discharge of gases generated when an abnormal situation such as a thermal runaway or a fire occurs in the battery modules 100. Accordingly, in the present embodiment, through the plurality of venting holes 414, the high-temperature gas that may be generated when the abnormal situation occurs more quickly outside the battery rack 10, specifically, the battery Can be exported to the rear side of the rack (10).
  • the second bracket 430 is fixed to the first bracket 410 and may support the plurality of fire extinguishing water nozzles 350.
  • the fire extinguishing water nozzle 350 of the fire extinguishing water supply unit 300 may be more stably supported.
  • the second bracket 430 may form a double bracket structure together with the first bracket 410 to cover the front of the fire extinguishing water pipe 330, so that the fire extinguishing water pipe 330 It can be protected more reliably, and the overall rigidity of the bracket unit 400 can be further increased.
  • the second bracket 430 may be provided with a nozzle mounting portion 435 through which the fire extinguishing water nozzle 350 is mounted.
  • the nozzle mounting portion 435 may be provided in plural to correspond to the number of the fire extinguishing water nozzles 350.
  • the plurality of nozzle mounting portions 435 may be disposed a predetermined distance apart from each other along the height direction of the second bracket 430, and may be disposed in two rows along the height direction.
  • the battery rack 10 supports the fire extinguishing water pipe 330 of the fire extinguishing water supply unit 300 through the bracket unit 400, and the fire extinguishing water nozzle 350 ) Can guide more stable support and installation.
  • the battery rack 10 through the bracket unit 400, forms a double bracket structure to maximize the protection and buffering effect from the external impact of the fire extinguishing water supply unit 300 In addition, the overall stiffness can be further increased.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device 1 as an energy source, can be used for home or industrial use.
  • the power storage device 1 may include at least one battery rack 10 of the previous embodiment and a rack container 50 accommodating the at least one battery rack 10.
  • the rack container 50 may be provided with a fire extinguishing tank unit 90 for supplying fire extinguishing water to the plurality of battery racks 10.
  • a fire extinguishing tank unit 90 for supplying fire extinguishing water to the plurality of battery racks 10.
  • the fire extinguishing water that is, the fire extinguishing water provided with water is filled.
  • the fire extinguishing water tank unit 90 may be connected through the plurality of battery racks 10 and the fire extinguishing agent supply line 70 to supply fire extinguishing water to the plurality of battery racks 10.
  • the power storage device 1 since the power storage device 1 according to the present embodiment includes the battery rack 10 of the previous embodiment, a power storage device 1 including all the advantages of the battery rack 10 of the previous embodiment is provided. Can provide.
  • the battery rack 10 capable of quickly preventing propagation to the peripheral battery module 100 due to thermal runaway, and the power storage device 1 including the battery rack 10 Can provide.
  • a power storage device 1 can be provided.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙은, 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈, 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스, 복수 개의 배터리 모듈과 연결되는 소화수 공급 유닛 및 소화수 공급 유닛을 커버하며, 랙 케이스에 후방에 배치되는 브라켓 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 11월 08일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2019-0142927호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
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 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙은 다양한 전압과 용량 요구 조건 등에 따라, 이러한 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함하는 전력 저장 장치를 구성하기도 한다.
종래 배터리 랙의 경우, 배터리 모듈들 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 배터리 셀에서 이상 발열 증상이 발생하여 지속적으로 온도가 상승할 경우, 어떤 특정 온도를 넘어서면 열 폭주가 발생하여 주변 배터리 모듈 측으로 전파되어 안전상 큰 문제가 발생할 수 있는 문제가 있다.
그러므로, 열 폭주로 인한 주변 배터리 모듈 측으로의 전파를 신속히 방지할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 열 폭주로 인한 주변 배터리 모듈 측으로의 전파를 신속히 방지할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 이중 브라켓 구조를 통해 전체 강성 확보 및 외부 충격 등으로부터의 노즐 등을 보호할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈; 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스; 상기 랙 케이스의 후방에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈과 연결되는 소화수 공급 유닛; 및 상기 소화수 공급 유닛을 커버하며, 상기 랙 케이스의 후방에 배치되는 브라켓 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
상기 소화수 공급 유닛은, 상기 랙 케이스의 높이 방향을 따라 배치되는 소화수 파이프; 및 상기 소화수 파이프와 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈에 관통 장착되는 복수 개의 소화수 노즐;을 포함할 수 있다.
상기 브라켓 유닛은, 상기 소화수 파이프를 커버하는 제1 브라켓; 및 상기 제1 브라켓에 고정되며, 상기 복수 개의 소화수 노즐을 지지하는 제2 브라켓;을 포함할 수 있다.
상기 제1 브라켓에는, 상기 복수 개의 소화수 노즐에 대향 배치되는 복수 개의 벤팅 홀;이 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 소화수 노즐은, 각각, 상기 제2 브라켓에 관통 장착되는 노즐 바디; 및 상기 노즐 바디와 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈에 관통되는 노즐 헤드;를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 소화수 노즐은, 각각, 상기 노즐 바디의 외측에 구비되는 실링부재;를 포함할 수 있다.
상기 실링부재는, 상기 제2 브라켓에 밀착되게 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 벤팅 홀은, 상기 소화수 노즐의 반대 방향에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 벤팅 홀은, 상기 제1 브라켓의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 열 폭주로 인한 주변 배터리 모듈 측으로의 전파를 신속히 방지할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 이중 브라켓 구조를 통해 전체 강성 확보 및 외부 충격 등으로부터의 소화수 노즐 등을 보호할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 랙의 정면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 랙의 후면도이다.
도 4는 도 1의 배터리 랙의 측면도이다.
도 5는 도 1의 배터리 랙의 소화수 공급 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 소화수 공급 유닛의 소화수 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 랙의 브라켓 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 1의 배터리 랙의 브라켓 유닛에 장착된 소화수 공급 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 1의 배터리 랙의 브라켓 유닛에 장착된 소화수 공급 유닛의 배터리 모듈과의 장착 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 랙의 정면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 랙의 후면도이며, 도 4는 도 1의 배터리 랙의 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 랙(10)은, 배터리 모듈(100), 랙 케이스(200), 소화수 공급 유닛(300) 및 브라켓 유닛(400)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)은, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상호 적층될 수 있다. 예로서, 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)은, 후술하는 배터리 랙(200)의 높이 방향을 따라 2열로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(100)은, 각각, 배터리 셀(110) 및 모듈 케이스(130)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(110)이 파우치형 이차 전지로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(110)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(110)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 모듈 케이스(130)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(110)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(130)에는 상기 복수 개의 배터리 셀(110)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 모듈 케이스(130)에는, 노즐 삽입부(135, 도 11 참조)가 구비될 수 있다. 상기 노즐 삽입부(135)는, 상기 모듈 케이스(130)의 후면에 구비되며, 후술하는 소화수 공급 유닛(300)의 소화수 노즐(350, 도 11 참조)의 노즐 헤드(353, 도 11 참조)가 장착될 수 있다.
상기 랙 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 랙 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 소화수 공급 유닛(300)은, 상기 랙 케이스(200)의 후방에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)과 연결될 수 있다. 이러한 상기 소화수 공급 유닛(300)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)의 열 폭주와 같은 이상 상황 발생 시, 상기 복수 개의 배터리 모듈(100) 내부로 소화수를 공급할 수 있다.
이를 위해, 상기 소화수 공급 유닛(300)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈(100)의 상기 모듈 케이스(200)에 관통 장착되어, 상기 이상 상황 시 상기 모듈 케이스(200) 내부의 배터리 셀들(110) 측으로 상기 소화수를 직접적으로 주수할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 모듈 케이스(200) 내부의 배터리 셀들(110) 측으로 상기 소화수를 직접적으로 주수할 수 있는 상기 소화수 공급 유닛(300)을 통해, 상기 배터리 모듈(100) 내부의 열폭주나 화재 발생 시, 보다 신속하게 열폭주나 화재를 초기에 진압할 수 있다.
이러한 상기 소화수 공급 유닛(300)은, 상기 소화수 공급을 위해 상기 배터리 랙(10) 외부에 구비되는 후술하는 소화수 공급 라인(70, 도 12 참조)을 통해 소화수 탱크 유닛(90, 도 12 참조)에 연결될 수 있다.
이하, 이러한 본 실시예에 따른 소화수 공급 유닛(300)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 5는 도 1의 배터리 랙의 소화수 공급 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 5의 소화수 공급 유닛의 소화수 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 소화수 공급 유닛(300)은, 공급 파이프(310), 소화수 파이프(330) 및 소화수 노즐(350)을 포함할 수 있다.
상기 공급 파이프(310)는, 후술하는 소화수 공급 라인(70, 도 12 참조)를 통해 소화수 탱크 유닛(90, 도 12 참조)과 연결될 수 있다. 이러한 상기 공급 파이프(310)는, 상기 소화수 탱크 유닛(90)으로부터 상기 소화수 공급 라인(70)을 통해 상기 소화수를 공급 받을 수 있다.
상기 소화수 파이프(330)는, 상기 공급 파이프(310)와 연결되며, 상기 랙 케이스(200)의 높이 방향을 따라 배치될 수 있다. 예로써, 상기 소화수 공급 파이프(300)는, 상기 랙 케이스(200)의 높이 방향을 따라 2열로 배치되면서 대략적으로 직사각형 프레임 형상으로 구비될 수 있다.
상기 소화수 노즐(350)은, 상기 소화수 파이프(330)와 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈(200)에 관통 장착될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화수 노즐(350)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈(200)에 대응되게 복수 개로 마련될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 소화수 노즐(350)은, 노즐 바디(351), 노즐 헤드(353) 및 실링부재(355)를 포함할 수 있다.
상기 노즐 바디(351)는, 후술하는 브라켓 유닛(400)의 제2 브라켓(430)에 관통 장착될 수 있다. 상기 노즐 바디(351)는, 후술하는 브라켓 유닛(400)에 관통 장착될 수 있다. 이러한 상기 노즐 바디(351)는, 상기 소화수 파이프(330)와 연결되며, 적어도 부분적으로 상기 복수 개의 배터리 모듈(100) 내측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 노즐 바디(353)는, 적어도 부분적으로, 상기 제2 브라켓(430)과 상기 랙 케이스(200)의 후면 사이에 배치될 수 있다.
이러한 상기 노즐 바디(351)에는 패시브 밸브 또는 액티브 밸브가 구비될 수 있다. 상기 패시브 밸브 또는 액티브 밸브는, 일반적인 상황에서는 상기 노즐 바디(351) 내부 유로를 닫힌 상태로 유지하며, 상기 배터리 모듈(100)의 열 폭주와 같은 이상 상황에서 상기 이상 상황이 발생한 배터리 모듈(100) 측으로 상기 소화수를 분사할 수 있게 상기 내부 유로를 개방하도록 동작할 수 있다.
상기 노즐 바디(351)의 일단부는 배터리 모듈(100)의 상기 모듈 케이스(130) 내측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(100)의 열 폭주와 같은 이상 상황 발생 시, 상기 노즐 바디(353)는 상기 모듈 케이스(130) 내측으로 상기 소화수를 분사시켜, 상기 이상 상황이 발생한 배터리 모듈(100)의 배터리 셀들(110)을 보다 더 신속히 냉각시킬 수 있다.
상기 노즐 헤드(353)는, 상기 노즐 바디(351)와 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈(200)에 관통 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 노즐 헤드(353)는, 상기 모듈 케이스(130)의 상기 노즐 삽입부(135)에 장착되어 상기 배터리 모듈(200)의 모듈 케이스(130)에 관통되게 장착될 수 있다.
상기 실링부재(355)는, 상기 노즐 바디(351)의 외측에 구비될 수 있다. 상기 실링부재(355)는, 후술하는 브라켓 유닛(400)의 제2 브라켓(430)에 밀착되게 배치될 수 있다.
이러한 상기 실링부재(355)는, 상기 노즐 바디(351)의 외측을 둘러싸게 배치되면서 상기 제2 브라켓(430)에 접촉 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 실링부재(355)는, 상기 노즐 바디(351) 외부로 소화수 등의 유출 등을 보다 더 확실하게 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(100) 중 어느 하나의 배터리 모듈(100)에서의 이상 상황 발생 시, 상기 이상 상황이 발생한 배터리 모듈(100)과 연결된 소화수 노즐(350)의 노즐 바디(351)에서 소화수가 분사될 수 있다. 이러한 소화수 분사 시, 상기 노즐 바디(351) 외부로 소화수가 유출될 경우, 이상 상황이 발생하지 않은 배터리 모듈(100) 측으로 소화수가 유입되는 것을 방지하는 것이 필요할 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 실링부재(355)가, 상기 노즐 바디(351)의 외측에서 상기 브라켓 유닛(400)의 상기 제2 브라켓(430)에 밀착 배치됨에 따라, 상기 소화수가 분사되는 노즐 바디(351) 외부로 소화수가 유출되는 것을 보다 더 확실하고 견고하게 방지할 수 있다.
상기 브라켓 유닛(400)은, 상기 소화수 공급 유닛(300)을 커버하며, 상기 랙 케이스(200)의 후방에 배치될 수 있다.
이하, 이러한 상기 브라켓 유닛(400)에 대해 하기 관련 도면들을 통해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 랙의 브라켓 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 9 및 도 10은 도 1의 배터리 랙의 브라켓 유닛에 장착된 소화수 공급 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 1의 배터리 랙의 브라켓 유닛에 장착된 소화수 공급 유닛의 배터리 모듈과의 장착 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 상기 브라켓 유닛(400)은, 제1 브라켓(410) 및 제2 브라켓(430)을 포함할 수 있다.
상기 제1 브라켓(410)은, 상기 소화수 공급 유닛(300)의 상기 소화수 파이프(330)를 커버할 수 있다. 상기 제1 브라켓(410)은, 상기 소화수 파이프(330)를 둘러싸게 배치될 수 있다. 이러한 상기 제1 브라켓(410)을 통해, 상기 소화수 파이프(330) 측으로의 외부 충격과 같은 직접적인 충격 전달 등을 방지하고, 상기 소화수 파이프(330) 측으로 전달될 수 있는 외부 충격 등을 효과적으로 완충시킬 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 제1 브라켓(410)을 통해, 상기 소화수 파이프(330)의 파손 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 제1 브라켓(410)에는, 벤팅 홀(415)이 구비될 수 있다.
상기 벤팅 홀(415)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 벤팅 홀(415)은, 상기 복수 개의 소화수 노즐(350)에 대응되는 개수로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 벤팅 홀(415)은, 상기 제1 브라켓(410)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있으며, 상기 높이 방향을 따라 2열로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 벤팅 홀(415)은, 상기 복수 개의 소화수 노즐(350)에 대향 배치될 수 있다. 이러한 상기 상기 복수 개의 벤팅 홀(415)은, 상기 소화수 노즐(350)의 반대 방향에 배치될 수 있다.
이와 같은, 상기 복수 개의 벤팅 홀(415)은, 상기 배터리 모듈들(100)의 열 폭주나 화재 등과 같은 이상 상황 발생 시, 발생되는 가스 배출을 가이드할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 벤팅 홀(414)을 통해, 상기 이상 상황 발생 시 발생될 수 있는 고온의 가스 등을 보다 더 신속하게 상기 배터리 랙(10) 외부, 구체적으로, 상기 배터리 랙(10)의 후방 측으로 내보낼 수 있다.
상기 제2 브라켓(430)은, 상기 제1 브라켓(410)에 고정되며, 상기 복수 개의 소화수 노즐(350)을 지지할 수 있다. 본 실시예의 경우, 이러한 상기 제2 브라켓(430)을 통해, 상기 소화수 공급 유닛(300)의 상기 소화수 노즐(350)을 보다 더 안정적으로 지지할 수 있다.
아울러, 상기 제2 브라켓(430)은, 상기 제1 브라켓(410)과 함께 이중 브라켓 구조를 형성하여, 상기 소화수 파이프(330)의 전방을 커버할 수 있어, 상기 소화수 파이프(330)를 보다 더 확실하게 보호할 수 있으며, 상기 브라켓 유닛(400)의 전체 강성 또한 보다 더 높일 수 있다.
상기 제2 브라켓(430)에는, 상기 소화수 노즐(350)이 관통 장착되는 노즐 장착부(435)가 구비될 수 있다.
상기 노즐 장착부(435)는, 상기 소화수 노즐(350)의 개수에 대응되게 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 노즐 장착부(435)는, 상기 제2 브라켓(430)의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있으며, 상기 높이 방향을 따라 2열로 배치될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(10)은, 상기 브라켓 유닛(400)을 통해, 상기 소화수 공급 유닛(300)의 상기 소화수 파이프(330)를 지지하고, 상기 소화수 노즐(350)의 보다 안정적인 지지 및 장착을 가이드할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(10)은, 상기 브라켓 유닛(400)을 통해, 이중 브라켓 구조를 형성하여 상기 소화수 공급 유닛(300)의 외부 충격 등으로부터 보호 및 완충 효과를 극대화함과 아울러 전체 강성 또한 보다 더 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 전력 저장 장치(1)는, 에너지원으로서, 가정용 또는 산업용으로 이용될 수 있다. 이러한 상기 전력 저장 장치(1)는, 앞선 실시예의 적어도 하나의 배터리 랙(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 랙(10)을 수용하는 랙 컨테이너(50)를 포함할 수 있다.
상기 랙 컨테이너(50)에는 상기 복수 개의 배터리 랙(10)으로 소화수를 공급하는 소화 탱크 유닛(90)이 구비될 수 있다. 상기 소화수 탱크 유닛(90) 내에는, 상기 소화수, 즉, 물로 마련되는 소화수가 채워져 있다. 이러한 상기 소화수 탱크 유닛(90)은, 상기 복수 개의 배터리 랙(10)과 상기 소화제 공급 라인(70)을 통해 연결되어, 상기 복수 개의 배터리 랙(10) 측으로 소화수를 공급할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(1)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(10)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(10)의 장점을 모두 포함하는 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 열 폭주로 인한 주변 배터리 모듈(100) 측으로의 전파를 신속히 방지할 수 있는 배터리 랙(10) 및 이러한 배터리 랙(10)을 포함하는 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 이중 브라켓 구조를 통해 전체 강성 확보 및 외부 충격 등으로부터의 소화수 노즐 등을 보호할 수 있는 배터리 랙(10) 및 이러한 배터리 랙(10)을 포함하는 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 랙에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈;
    상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;
    상기 랙 케이스의 후방에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈과 연결되는 소화수 공급 유닛; 및
    상기 소화수 공급 유닛을 커버하며, 상기 랙 케이스의 후방에 배치되는 브라켓 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소화수 공급 유닛은,
    상기 랙 케이스의 높이 방향을 따라 배치되는 소화수 파이프; 및
    상기 소화수 파이프와 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈에 관통 장착되는 복수 개의 소화수 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 브라켓 유닛은,
    상기 소화수 파이프를 커버하는 제1 브라켓; 및
    상기 제1 브라켓에 고정되며, 상기 복수 개의 소화수 노즐을 지지하는 제2 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 브라켓에는,
    상기 복수 개의 소화수 노즐에 대향 배치되는 복수 개의 벤팅 홀;이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 소화수 노즐은, 각각,
    상기 제2 브라켓에 관통 장착되는 노즐 바디; 및
    상기 노즐 바디와 연결되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈에 관통되는 노즐 헤드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 소화수 노즐은, 각각,
    상기 노즐 바디의 외측에 구비되는 실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 제2 브라켓에 밀착되게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 벤팅 홀은,
    상기 소화수 노즐의 반대 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 벤팅 홀은,
    상기 제1 브라켓의 높이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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