WO2021162538A1 - 전력 저장 시스템 - Google Patents

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WO2021162538A1
WO2021162538A1 PCT/KR2021/095009 KR2021095009W WO2021162538A1 WO 2021162538 A1 WO2021162538 A1 WO 2021162538A1 KR 2021095009 W KR2021095009 W KR 2021095009W WO 2021162538 A1 WO2021162538 A1 WO 2021162538A1
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WO
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fire extinguishing
heat exchanger
outdoor heat
tank
air conditioner
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Application number
PCT/KR2021/095009
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English (en)
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박동호
유지호
이용태
이종수
홍상우
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power storage system, and more particularly, to a power storage system that increases heat exchange efficiency of an outdoor heat exchanger and facilitates maintenance of an air conditioner.
  • a lithium secondary battery mainly use a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and a casing for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery pouch casing.
  • secondary batteries have been widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in medium and large devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary batteries are electrically connected to increase capacity and output.
  • a pouch-type secondary battery is widely used in such a medium-to-large device due to the advantage of easy stacking.
  • an object of the present invention is to provide a power storage system that increases heat exchange efficiency of an outdoor heat exchanger and facilitates maintenance of an air conditioner.
  • At least one or more battery racks having at least two or more battery modules
  • a container accommodating the at least one or more battery racks
  • an air conditioner having an outdoor heat exchanger configured to cool the heated heat exchange medium inside the container, and a circulation passage configured to circulate the heat exchange medium between the container and the outdoor heat exchanger;
  • a fire extinguishing tank having a built-in fire extinguishing liquid therein is provided, and when the temperature of the at least one battery module exceeds a predetermined temperature or smoke is generated in the at least one battery module, the fire extinguishing liquid is supplied to the battery module by sensing this.
  • a configured fire extinguishing unit
  • an air conditioner management unit configured to spray the extinguishing liquid of the fire extinguishing tank on the outer surface of the outdoor heat exchanger.
  • the outdoor heat exchanger may include a spiral tube configured to move the heat exchange medium along an inner space and provided with ribs protruding outward from an outer surface and extending linearly along the tube, or a tube having a plurality of fins.
  • a water collecting plate configured to collect the extinguishing liquid sprayed on the outdoor heat exchanger
  • a recovery pipe configured to connect between the outlet of the collecting plate and the inlet of the fire extinguishing tank
  • a recovery pump configured to transport the fire extinguishing liquid collected by the water collecting plate to the fire fighting tank through the recovery pipe may be further provided.
  • a filtration filter located in the recovery pipe and configured to remove contaminants from the collected digestive juice may be further provided.
  • a feed pipe configured to connect the outlet of the fire tank and the inlet of the feed header
  • a supply pump to supply the extinguishing liquid to the supply header through the supply pipe
  • an active valve capable of regulating the opening and closing of the supply pipe
  • It may further include a control unit configured to control the operation of the active valve and the feed pump.
  • a first temperature sensor configured to measure a temperature of the outdoor heat exchanger
  • a second temperature sensor configured to measure a temperature of the extinguishing liquid in the extinguishing tank
  • It may further include a heater configured to heat the built-in extinguishing liquid of the extinguishing tank.
  • control unit controls the control unit
  • the active valve When the temperature of the outdoor heat exchanger is greater than or equal to a predetermined temperature, the active valve may be opened and the supply pump may be driven.
  • control unit Furthermore, the control unit,
  • the heater When the temperature of the fire extinguishing liquid stored in the fire extinguishing tank is below a predetermined temperature, the heater may be operated to increase the temperature of the fire extinguishing liquid inside the fire extinguishing tank.
  • the fire extinguishing tank may further include an antifreeze mixed with the fire extinguishing liquid.
  • An auxiliary tank configured to replenish the extinguishing fluid when the extinguishing fluid is stored therein and the amount of the extinguishing fluid in the extinguishing tank is less than or equal to a predetermined value may be further provided.
  • the power storage device of the present invention includes an air conditioner management unit configured to spray the fire extinguishing liquid in the fire extinguishing tank on the outer surface of the outdoor heat exchanger, thereby using heat of vaporization or heat exchange of the fire extinguishing liquid sprayed to the outdoor heat exchanger, It is possible to increase the heat exchange efficiency of the outdoor heat exchanger. Accordingly, it is possible to apply a small-scale outdoor heat exchanger, thereby increasing the price competitiveness of the power storage system.
  • the air conditioner management unit includes a supply header having a plurality of nozzles spaced apart from each other at predetermined intervals so that the extinguishing liquid is evenly distributed on the outer surface of the outdoor heat exchanger, and the outdoor heat exchanger heat exchanges along the inner space.
  • a spiral tube configured to move the medium and having ribs extending linearly along the tube on the outer surface
  • the extinguishing fluid supplied from the feed header to the outdoor heat exchanger is not lost directly by gravity and moves from top to bottom along the spiral tube. can be, it is possible to effectively increase the heat exchange rate between the fire extinguishing liquid and the spiral tube. Accordingly, it is possible to maximize the heat exchange (cooling) efficiency of the outdoor heat exchanger by the air conditioner management unit.
  • the frost formed on the outdoor heat exchanger can be effectively melted and removed.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating configurations of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a battery rack and a container according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram schematically illustrating some configurations of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically illustrating a cell assembly of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram schematically illustrating a supply header, an outdoor heat exchanger, and a water collecting plate of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view schematically illustrating a supply header of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a cross-sectional state of the spiral tube of the outdoor heat exchanger of FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a schematic diagram schematically illustrating an outdoor heat exchanger of a power storage system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating configurations of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view schematically showing a battery rack and a container according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram schematically illustrating some configurations of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage system 400 of the present invention includes at least one battery rack 300, a container 410, an air conditioner 420, a fire extinguishing unit 430, and an air conditioner management unit ( 440) may be included.
  • the battery rack 300 may include at least two or more battery modules 200 .
  • the battery module 200 may include at least one cell assembly ( 100 in FIG. 4 ).
  • the cell assembly 100 may have a plurality of secondary batteries 110 arranged in one direction.
  • the secondary battery 110 may be a pouch-type secondary battery 110 .
  • the cell assembly 100 may be configured in a form in which a plurality of pouch-type secondary batteries 110 are stacked side by side in the front-rear direction.
  • one cell assembly 100 may include 21 pouch-type secondary batteries 110 .
  • the pouch-type secondary battery 110 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch 116 .
  • the positive lead 111 and the negative lead 112 may be formed at left and right ends in opposite directions with respect to the center of the secondary battery 110 . That is, the positive lead 111 may be provided at one end (right end) with respect to the center of the secondary battery 110 . In addition, the negative lead 112 may be provided at the other end (left end) with respect to the center of the secondary battery 110 .
  • the battery module 200 according to the present invention is not limited to the pouch-type secondary battery 110 described above, and various secondary batteries known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the container 410 may have an internal space to accommodate the at least one or more battery rack (300).
  • the container 410 may have an outer wall to form the exterior of the power storage system 400 .
  • the container 410 may be a general type container 410 capable of storing items therein. Accordingly, a description of the specific configurations of the container 410 will be omitted herein.
  • the container 410 may have a rectangular box shape with an empty interior.
  • a supply port K3 for supplying a heat exchange medium was formed at the upper end of each of the front wall and the rear wall of the container 410 .
  • suction ports K2 are formed in each of the front wall and the rear wall of the container 410 so that the heated heat exchange medium can be sucked and discharged to the outside.
  • the air conditioner 420 may include an outdoor heat exchanger 422 configured to cool the heated heat exchange medium inside the container 410 .
  • the outdoor heat exchanger 422 may function to increase the temperature of the heat exchange medium.
  • the outdoor heat exchanger 422 may include a metal (copper, aluminum, etc.) having high thermal conductivity.
  • the heat exchange medium may be, for example, an industrial refrigerant material or air.
  • the air conditioner 420 may include a circulation passage 424 configured to circulate the heat exchange medium between the container 410 and the outdoor heat exchanger 422 . That is, the circulation passage 424 includes a delivery pipe 424b configured to supply the heat exchange medium cooled in the outdoor heat exchanger 422 by the blower 427 to the container 410, and to the container 410. A suction pipe 424a for transferring the heated heat exchange medium to the outdoor heat exchanger 422 may be provided.
  • the air conditioner 420 may include a blower 427 configured to transfer the heat exchange medium.
  • the blower 427 sucks the heated heat exchange medium inside the container 410 and transfers it to the outdoor heat exchanger 422 or transfers the heat exchange medium heat-exchanged in the outdoor heat exchanger 422 to the container 410 . It may be configured to feed internally.
  • the fire extinguishing unit 430 detects when the temperature of the at least one or more battery modules 200 exceeds a predetermined temperature or when smoke is generated from the at least one or more battery modules 200 and detects the fire extinguishing solution 433 .
  • the predetermined temperature may be 200 degrees Celsius or more.
  • the fire extinguishing unit 430 may include a fire extinguishing tank 432 having a fire extinguishing liquid 433 therein.
  • the fire extinguishing tank 432 may contain a fire extinguishing liquid 433 therein.
  • the extinguishing solution 433 may be a rich solution of an inorganic salt such as potassium carbonate, chemical foam, air bubbles, carbon dioxide, or water.
  • the fire extinguishing tank 432 may have a compressed gas therein in order to spray the fire extinguishing liquid 433 at an appropriate pressure or move it along a pipe.
  • the fire extinguishing tank 432 may contain a fire extinguishing liquid 433 therein.
  • the digestive fluid 433 may be, for example, water.
  • the fire extinguishing tank 432 may have a compressed gas therein in order to spray the fire extinguishing liquid 433 at an appropriate pressure or move it along a pipe.
  • the air conditioner management unit 440 may be configured to spray the extinguishing liquid 433 of the extinguishing tank 432 on the outer surface of the outdoor heat exchanger 422 .
  • the air conditioner management unit 440 may evenly spray the fire extinguishing liquid 433 of the fire extinguishing tank 432 to the cooling part where heat exchange of the heat exchange medium of the outdoor heat exchanger 422 is performed.
  • the present invention includes an air conditioner management unit 440 configured to spray the extinguishing liquid 433 of the fire extinguishing tank 432 on the outer surface of the outdoor heat exchanger 422 ,
  • the heat exchange efficiency of the outdoor heat exchanger 422 may be increased by using the heat of vaporization of the extinguishing liquid 433 sprayed on the outdoor heat exchanger 422 . Accordingly, it is possible to apply the small-scale outdoor heat exchanger 422, thereby increasing the price competitiveness of the power storage system.
  • FIG. 5 is a schematic diagram schematically illustrating a supply header, an outdoor heat exchanger, and a water collecting plate of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a side view schematically illustrating a supply header of a power storage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of the spiral tube of the outdoor heat exchanger of FIG. 5 .
  • the air conditioner management unit 440 may include a supply header 442 .
  • the supply header 442 may have a plurality of nozzles 442a spaced apart from each other at predetermined intervals so that the extinguishing liquid 433 is evenly distributed on the outer surface of the outdoor heat exchanger 422 .
  • a pair of nozzles 442a may be arranged in the longitudinal direction of the supply header 442 at predetermined intervals under the supply header 442 .
  • the outdoor heat exchanger 422 may include a spiral tube 444 extending in the vertical direction.
  • the spiral tube 422a may be configured to move the heat exchange medium along the inner space.
  • a rib R1 extending linearly along the tube may be formed on the outer surface of the spiral tube 422a.
  • the rib R1 may have a shape protruding outward.
  • the spiral tube 422a may be configured such that the extinguishing liquid 433 supplied from the supply header 442 moves downward along the space between the ribs R1 .
  • the air conditioner management unit 440 includes a plurality of nozzles 442a spaced apart from each other at predetermined intervals so that the extinguishing liquid 433 is evenly distributed on the outer surface of the outdoor heat exchanger 422 .
  • the outdoor heat exchanger 422 is configured to move the heat exchange medium along the inner space and has a spiral tube 422a on its outer surface provided with ribs R1 extending linearly along the tube. ), the extinguishing liquid 433 supplied from the supply header 442 to the outdoor heat exchanger 422 can be moved from the top to the bottom along the spiral tube 422a without being lost directly by gravity.
  • FIG. 8 is a schematic diagram schematically illustrating an outdoor heat exchanger of a power storage system according to another embodiment of the present invention.
  • the outdoor heat exchanger 422A of the power storage system when compared with the outdoor heat exchanger 422 of FIG. 5 , a plurality of fins 422b1 instead of a spiral tube. It may be provided with the formed tube (422b).
  • the tube 422b has one end connected to a delivery pipe 424b configured to supply a cooled heat exchange medium to the container 410 , and the other end of the tube 422b is connected to the heat exchange medium heated to the container 410 for the outdoor heat exchange. It may be connected to the suction pipe 424a that transfers to the group 422A.
  • the extinguishing liquid is sprayed from the nozzle 442a of the supply header 442 to the plurality of fins 422b1 and the tube 442b of the outdoor heat exchanger 422A, Heat exchange is made between the extinguishing liquid and the heat exchange medium, and the cooling efficiency of the heat exchanger can be maximized.
  • the air conditioner management unit 440 may further include a supply pipe P1 , a supply pump 446 , an active valve 447 , and a control unit 448 .
  • the supply pipe P1 may be configured to connect the outlet of the fire fighting tank 432 and the inlet of the supply header 442 .
  • the supply pump 446 may generate a pressure to supply the extinguishing liquid 433 to the supply header 442 through the supply pipe P1 .
  • the active valve 447 may be configured to enable opening and closing of the supply pipe P1 according to a signal from the control unit 448 .
  • the control unit 448 may be configured to control the operation of the active valve 447 and the feed pump 446 .
  • the active valve 447 may be, for example, a control valve, an electric valve, a solenoid valve, or a pneumatic valve.
  • the air conditioner management unit 440 may further include a water collection plate 449 , a recovery pipe P2 , a recovery valve 447b , and a recovery pump 445 .
  • the water collecting plate 449 may be configured to collect the extinguishing liquid 433 sprayed on the outdoor heat exchanger 422 .
  • the water collecting plate 449 may have a bowl shape sized to cover a lower portion of the outdoor heat exchanger 422 .
  • the recovery pipe P2 may be a pipe configured to connect between the outlet of the water collecting plate 449 and the inlet of the fire fighting tank 432 .
  • the recovery pipe P2 may provide a movement path through which the extinguishing liquid 433 collected in the water collecting plate 449 can move to the extinguishing tank 432 .
  • the recovery valve 447b may be controlled to open or close the recovery pipe P2 by the controller 448 .
  • the recovery pump 445 may generate pressure in the recovery pipe P2 to transfer the extinguishing liquid 433 collected in the water collecting plate 449 to the fire fighting tank 432 through the recovery pipe P2. have.
  • the air conditioner management unit 440 may further include a first temperature sensor S1 , a second temperature sensor S2 , and a heater 443 .
  • the first temperature sensor S1 may be configured to measure the temperature of the outdoor heat exchanger 422 .
  • the first temperature sensor S1 may be configured to transmit temperature information measured using a signal cable to the controller 448 .
  • the second temperature sensor S2 may be configured to measure the temperature of the extinguishing liquid 433 of the extinguishing tank 432 .
  • the second temperature sensor S2 may be configured to transmit temperature information measured using a signal cable to the controller 448 .
  • the heater 443 may be configured to heat the built-in extinguishing liquid 433 of the extinguishing tank 432 .
  • the heater 443 may be turned on/off according to a signal from the controller 448 .
  • the present invention provides a first temperature sensor (S1), a second temperature sensor (S2), and a heater (S1), when frost is formed on the outdoor heat exchanger 422 in winter, the extinguishing liquid 433 heated by the heater 443 may be sprayed onto the outdoor heat exchanger 422 . Accordingly, there is an advantage that the idea of the outdoor heat exchanger 422 can be quickly removed.
  • the controller 448 may be configured to open the active valve 447 and drive the supply pump 446 . That is, in summer, when cooling efficiency greater than or equal to the cooling capacity of the outdoor heat exchanger 422 is required, the control unit 448 determines that the temperature of the outdoor heat exchanger 422 is set to a predetermined temperature ( 40 degrees Celsius) or higher, the active valve 447 is opened and the supply pump 446 is driven to supply the extinguishing liquid 433 of the extinguishing tank 432 to the supply header 442 . .
  • the control unit 448 opens the active valve 447 and drives the supply pump 446 to drive the fire extinguishing tank
  • the extinguishing liquid 433 of 432 may be supplied to the supply header 442 .
  • the extinguishing liquid 433 may be heated to about 50 degrees Celsius or more by the heater 443 .
  • the control unit 448 operates the heater 443 to control the fire extinguishing liquid 433 inside the fire extinguishing tank 432 . It may be configured to raise the temperature. That is, when the power storage system is installed in winter or in a cold climate region, the controller 448 determines that the temperature of the extinguishing liquid 433 of the extinguishing tank 432 received from the second temperature sensor S2 is predetermined. When the temperature (eg, 0 degrees Celsius) or less, the heater 443 may be operated to increase the temperature of the fire extinguishing liquid 433 inside the fire extinguishing tank 432 .
  • the controller 448 when the temperature of the fire extinguishing liquid 433 built in the fire extinguishing tank 432 is below a predetermined temperature, the controller 448 operates the heater 443 to extinguish the fire.
  • the controller 448 By being configured to increase the temperature of the extinguishing liquid 433 in the tank 432 , it is possible to effectively remove the implantation of the outdoor heat exchanger 422 in winter.
  • the fire extinguishing liquid 433 inside the fire extinguishing tank 432 can be maintained so that it does not freeze, so that the problem that the fire extinguishing liquid 433 is not supplied when a fire occurs can be solved.
  • the fire extinguishing tank 432 may further include an antifreeze (not shown) mixed with the fire extinguishing liquid 433 .
  • the antifreeze may be configured so that the extinguishing liquid 433 does not freeze when the temperature is low and maintains a liquid state.
  • the antifreeze may include ethylene glycol or propylene glycol.
  • the air conditioner management unit 440 may include a filtration filter 441 located in the recovery pipe P2 .
  • the filtration filter 441 may be connected to the recovery pipe P2.
  • the filtering filter 441 may be configured to remove contaminants from the collected digestive fluid 433 .
  • the filtering filter 441 may be configured to remove contaminants having a size of 10 ⁇ m or more.
  • the filtration filter 441 may be configured to filter contaminants of the digestive fluid 433 passing through the recovery pipe P2 .
  • the air conditioner management unit 440 is further provided with a filtration filter 441 positioned in the recovery pipe P2 and configured to remove contaminants from the collected extinguishing fluid 433 .
  • a filtration filter 441 positioned in the recovery pipe P2 and configured to remove contaminants from the collected extinguishing fluid 433 .
  • the air conditioner management unit 440 may further include an auxiliary tank 432b.
  • the auxiliary tank 432b may have an extra extinguishing liquid 433 built therein.
  • the auxiliary tank 432b may be configured to replenish the fire extinguishing liquid 433 when the amount of the extinguishing liquid 433 stored in the fire extinguishing tank 432 is less than a predetermined value.
  • a measuring sensor (not shown) for measuring the water level of the extinguishing liquid 433 may be provided in the fire fighting tank 432 .
  • the control unit 448 may receive information on the water level of the extinguishing liquid 433 in the extinguishing tank 432 through the measurement sensor. When the water level of the extinguishing liquid 433 in the extinguishing tank 432 is below a predetermined level, the control unit 448 assists in supplying an excess extinguishing liquid 433 from the auxiliary tank 432b to the extinguishing tank 432 .
  • the valve 432b1 may be opened.
  • the auxiliary tank 432b and the fire extinguishing tank 432 may be connected through an auxiliary pipe 432b2.
  • the auxiliary pipe 432b2 may be configured to transfer the excess fire extinguishing liquid 433 of the auxiliary tank 432b to the fire extinguishing tank 432 .
  • the battery rack 300 may further include other components such as a battery management system (BMS) inside or outside the rack case 310 .
  • BMS battery management system
  • the rack case 310 may also be configured to accommodate the plurality of battery modules 200 in a vertically stacked form. Inside the rack case 310, the lower surface of the battery module 200 may be mounted in a form parallel to the horizontal plane.
  • the horizontal direction may mean a direction parallel to the ground when the battery module 200 is placed on the ground, and may also be referred to as at least one direction on a plane perpendicular to the vertical direction.
  • At least one side of the rack case 310 is configured to be openable, and the battery module 200 can be introduced into the internal space through the open side.
  • the rack case 310 may be configured such that the open side can be closed.
  • the power storage system 400 again may include at least two or more of the battery rack 300 .
  • the two or more battery racks 300 may be arranged to be arranged in one direction.
  • the power storage system 400 may be configured such that three battery racks 300 are arranged in one direction.
  • the power storage system 400 may be provided with a separate central control unit (not shown) that can control the charging and discharging of the three battery racks (300).
  • fire-fighting unit 432 fire-fighting tank
  • control unit 449 water collecting plate
  • S1, S2 first temperature sensor, second temperature sensor
  • heater 441 filtration filter

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Abstract

본 발명에 따른 전력 저장 시스템은, 적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하는 적어도 하나 이상의 배터리 랙; 상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙을 수용하는 컨테이너; 상기 컨테이너 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기, 및 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너와 상기 실외 열교환기 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로를 구비한 공조기; 내부에 소화액을 내장한 소화 탱크를 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되거나 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액을 상기 배터리 모듈에 공급하도록 구성된 소화 유닛; 및 상기 소화 탱크의 소화액을 상기 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛을 포함한다.

Description

전력 저장 시스템
본 발명은 전력 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외 열교환기의 열교환 효율을 높이고 공조기의 유지 관리가 손쉬운 전력 저장 시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 02월 14일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0018535호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지를 내부에 수용한 다수의 배터리 팩을 구비한 다수의 배터리 랙, 이러한 다수의 배터리 랙을 내부에 보관하도록 구성된 컨테이너, 및 다수의 배터리 랙을 냉각하기 위한 공조기를 포함한 전력 저장 시스템(ESS)에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 전력 저장 시스템의 종래의 일반적인 공조기의 경우, 여름철에는 실외 공기 온도가 급상승하여, 실외에 구비된 공조기의 열교환기(응축기)를 효과적으로 냉각 시킬 수 없어, 공조기가 고장 나거나, 셧다운(작동 중지) 되는 등의 문제가 발생되었다.
더욱이, 열대 지방이나, 사막 지역의 경우, 실외 공기의 온도가 섭씨 40도 이상으로 유지되고, 이로 인해, 소형의 실외 열교환기(응축기)를 효과적으로 냉각 시킬 수 없어, 대형의 실외 열교환기로 대체해야 하는 문제가 있다.
그리고, 겨울철에는, 배터리 팩이 냉각되지 않도록, 배터리 랙이 수용되는 컨테이너 내부를 난방 시킬 필요가 있었다. 그러나, 겨울철에는 실외기에 장착된 열교환기에 착상이 생겨, 컨테이너의 내부의 난방을 잠시 중단하고, 공조기의 냉동 사이클을 반대로 돌려서 제상을 해줄 필요가 있었다. 이로 인해, 컨테이너 난방이 잠시 중단되어, 내부의 다수의 배터리 팩이 과 냉각될 수 있는 위험이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 실외 열교환기의 열교환 효율을 높이고 공조기의 유지 관리가 손쉬운 전력 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 시스템은,
적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하는 적어도 하나 이상의 배터리 랙;
상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙을 수용하는 컨테이너;
상기 컨테이너 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기, 및 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너와 상기 실외 열교환기 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로를 구비한 공조기;
내부에 소화액을 내장한 소화 탱크를 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되거나 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액을 상기 배터리 모듈에 공급하도록 구성된 소화 유닛; 및
상기 소화 탱크의 소화액을 상기 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛을 포함한다.
또한, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 소화액이 상기 실외 열교환기의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐을 가진 공급 헤더를 구비하고,
상기 실외 열교환기는 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에서 외측 방향으로 돌출되고 관을 따라 선형으로 연장된 리브가 구비된 나선형 관, 또는 다수의 핀이 형성된 튜브를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 실외 열교환기에 살포된 소화액을 집수하도록 구성된 집수판;
상기 집수판의 출구와 상기 소화 탱크의 입구 사이를 연결하도록 구성된 회수관; 및
상기 집수판에 집수된 소화액을 상기 회수관을 통해 상기 소화 탱크로 이송하도록 구성된 회수 펌프를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 회수관에 위치하고 상기 집수된 소화액의 오염 물질을 제거하도록 구성된 여과 필터가 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 소화 탱크의 출구와 상기 공급 헤더의 입구를 연결하도록 구성된 공급관;
상기 소화액을 상기 공급관을 통해 상기 공급 헤더로 공급하도록 공급 펌프;
상기 공급관의 개폐 조절이 가능한 능동형 밸브; 및
상기 능동형 밸브와 상기 공급 펌프의 작동을 제어하도록 구성된 제어부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 공조기 관리 유닛은,
상기 실외 열교환기의 온도를 측정하도록 구성된 제1 온도 센서;
상기 소화 탱크의 소화액의 온도를 측정하도록 구성된 제2 온도 센서; 및
상기 소화 탱크의 내장된 소화액을 가열하도록 구성된 히터를 더 구비할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는,
상기 실외 열교환기의 온도가 소정 온도 이상이거나, 또는 소정 온도 이하일 경우, 상기 능동형 밸브를 개방하고 공급 펌프를 구동 시키도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 제어부는,
상기 소화 탱크의 내장된 소화액의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 상기 히터를 작동시켜 상기 소화 탱크 내부의 소화액의 온도를 높이도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크에는 상기 소화액과 섞여 있는 부동액을 더 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 공조기 관리 유닛은,
소화액이 내장되고 상기 소화 탱크의 소화액의 양이 소정 이하가 될 경우, 소화액을 보충하도록 구성된 보조 탱크를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 전력 저장 장치는, 소화 탱크의 소화액을 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛을 포함함으로써, 실외 열교환기에 살포된 소화액의 기화열 또는 열교환을 이용해, 실외 열교환기의 열교환 효율을 높일 수 있다. 이에 따라, 작은 규모의 실외 열교환기의 적용이 가능하여, 전력 저장 시스템의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 공조기 관리 유닛은, 소화액이 실외 열교환기의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐을 가진 공급 헤더를 구비하고, 실외 열교환기는 내부 공간을 따라 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에 관을 따라 선형으로 연장된 리브가 구비된 나선형 관을 구비함으로써, 공급 헤더로부터 실외 열교환기로 공급된 소화액이 중력에 의해 곧장 유실되지 않고 나선형 관을 따라 상부에서 하부로 이동될 수 있어, 소화액과 나선형 관 간의 열교환율을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 공조기 관리 유닛에 의한 실외 열교환기의 열교환(냉각) 효율을 극대화할 수 있다. 더욱이, 겨울 철에는 실외 열교환기에 형성된 서리를 효과적으로 녹여 제거할 수 있다.
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 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙과 컨테이너를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 셀 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더, 실외 열교환기, 및 집수판을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더를 개략적으로 나타내는 일측면도이다.
도 7은, 도 5의 실외 열교환기의 나선형 관을 절단한 단면 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 실외 열교환기를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
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 전력 저장 시스템의 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙과 컨테이너를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 전력 저장 시스템(400)은, 적어도 하나 이상의 배터리 랙(300), 컨테이너(410), 공조기(420), 소화 유닛(430), 및 공조기 관리 유닛(440)을 포함할 수 있다.
여기서, 배터리 랙(300)은, 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)을 구비할 수 있다. 상기 배터리 모듈(200)은, 복수개가 구비될 경우, 일방향으로 배열될 수 있다. 이때, 상기 배터리 모듈(200)은 적어도 하나 이상의 셀 어셈블리(도 4의 100)를 구비할 수 있다. 상기 셀 어셈블리(100)는 일방향으로 배열된 복수의 이차전지(110)를 가질 수 있다.
또한, 상기 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)는 복수개의 파우치형 이차전지(110)가 전후 방향으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 셀 어셈블리(100)는 21개의 파우치형 이차전지(110)가 구비될 수 있다.
특히, 이러한 파우치형 이차전지(110)는, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치(116)를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 양극 리드(111)와 상기 음극 리드(112)는, 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향의 좌우 방향의 단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(111)는 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 일단부(우단부)에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(112)는 이차전지(110)의 중심을 기준으로 타단부(좌단부)에 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차전지(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지가 채용될 수 있다.
한편, 상기 컨테이너(410)는, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙(300)을 수용하도록 내부 공간을 가질 수 있다. 상기 컨테이너(410)는, 상기 전력 저장 시스템(400)의 외관을 형성하도록 외벽이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 컨테이너(410)는 일반적 내부에 물건을 보관할 수 있는 일반적인 유형의 컨테이너(410)일 수 있다. 이에, 여기서는 컨테이너(410)의 구체적인 구성들의 설명은 생략하기로 한다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컨테이너(410)는 내부가 비어 있는 사각 박스 형태를 가질 수 있다. 상기 컨테이너(410)의 전방벽 및 후방벽 각각의 상단에 열교환 매체를 공급하는 공급구(K3)를 형성시켰다. 또한, 승온된 열교환 매체를 흡입하여 외부로 배출될 수 있도록 컨테이너(410)의 전방벽 및 후방벽 각각에 흡입구(K2)를 형성시켰다.
더욱이, 상기 공조기(420)는, 상기 컨테이너(410) 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기(422)를 구비할 수 있다. 그러나, 반드시 냉각 기능 외에, 상기 실외 열교환기(422)는 열교환 매체의 온도를 높이는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 실외 열교환기(422)는 열전도성이 높은 금속(구리, 알루미늄 등)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 열교환 매체는 예를 들면, 산업용 냉매 물질 또는 공기일 수 있다.
그리고, 상기 공조기(420)는 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너(410)와 상기 실외 열교환기(422) 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로(424)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 순환 유로(424)는 송풍기(427)에 의해 상기 실외 열교환기(422)에서 냉각된 열교환 매체를 상기 컨테이너(410)로 공급하도록 구성된 송출관(424b)과, 상기 컨테이너(410)에 승온된 열교환 매체를 상기 실외 열교환기(422)로 이송하는 흡입관(424a)을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 공조기(420)는 열교환 매체를 이송 시키도록 구성된 송풍기(427)를 구비할 수 있다. 상기 송풍기(427)는, 상기 컨테이너(410) 내부의 승온된 열교환 매체를 흡입하여 실외 열교환기(422)로 이송하거나, 또는 상기 실외 열교환기(422)에서 열교환된 열교환 매체를 상기 컨테이너(410) 내부로 공급하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 소화 유닛(430)은, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)의 온도가 소정 온도 이상이 되거나, 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈(200)에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액(433)을 상기 배터리 모듈(200)에 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소정 온도는 섭씨 200도 이상일 수 있다.
또한, 상기 소화 유닛(430)은 내부에 소화액(433)을 내장한 소화 탱크(432)를 구비할 수 있다. 상기 소화 탱크(432)는 내부에 소화액(433)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화액(433)은, 탄산칼륨과 같은 무기염의 농후(濃厚)용액, 화학포, 공기포, 이산화탄소, 또는 물일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(432)는 소화액(433)을 적절한 압력으로 분사 내지 배관을 따라 이동시키기 위해 압축 가스를 내부에 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(432)는, 내부에 소화액(433)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화액(433)은 예를 들면, 물일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(432)는 소화액(433)을 적절한 압력으로 분사 내지 배관을 따라 이동시키기 위해 압축 가스를 내부에 구비할 수 있다.
한편, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 살포하도록 구성될 수 있다. 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 실외 열교환기(422)의 열교환 매체의 열교환이 이루어지는 냉각부에 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 고르게 분사 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛(440)을 포함함으로써, 상기 실외 열교환기(422)에 살포된 소화액(433)의 기화열을 이용해, 실외 열교환기(422)의 열교환 효율을 높일 수 있다. 이에 따라, 작은 규모의 실외 열교환기(422)의 적용이 가능하여, 전력 저장 시스템의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
더욱이, 겨울철, 실외 열교환기(422)에 착상(서리)이 발생될 경우, 소화액(433)을 살포하여 이를 제거할 수 있다. 즉, 종래기술에서는 실외 열교환기(422)에 착상이 발생할 경우, 실외 열교환기(422)의 냉동 사이클을 역으로 돌려서 제상을 실시하였는 바, 이를 위해 컨테이너(410)의 난방을 중단시키는 것이 불가피하였다. 반면에, 본 발명은, 겨울철 컨테이너(410)의 난방을 중단시키지 않아도 냉각 유닛의 소화액(433)을 이용해 실외 열교환기(422)에 형성된 서리를 제거할 수 있어, 배터리 랙(300)이 과 냉각 되는 위험을 피할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더, 실외 열교환기, 및 집수판을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 공급 헤더를 개략적으로 나타내는 일측면도이다. 그리고, 도 7은, 도 5의 실외 열교환기의 나선형 관을 절단한 단면 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
다시 도 3과 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은 공급 헤더(442)를 구비할 수 있다. 상기 공급 헤더(442)는 상기 소화액(433)이 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐(442a)을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공급 헤더(442)의 하부에는 한 쌍의 노즐(442a)이 소정 간격으로 상기 공급 헤더(442)의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
또한, 상기 실외 열교환기(422)는 상하 방향으로 연장된 나선형의 관(444)을 구비할 수 있다. 상기 나선형 관(422a)은 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 나선형 관(422a)의 외면에는 관을 따라 선형으로 연장된 리브(R1)가 형성될 수 있다. 상기 리브(R1)는 외측 방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 상기 나선형 관(422a)은 상기 공급 헤더(442)에서 공급된 소화액(433)이 상기 리브(R1) 사이의 공간을 따라 하부 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 소화액(433)이 상기 실외 열교환기(422)의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐(442a)을 가진 공급 헤더(442)를 구비하고, 상기 실외 열교환기(422)는 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에 관을 따라 선형으로 연장된 리브(R1)가 구비된 나선형 관(422a)을 구비함으로써, 상기 공급 헤더(442)로부터 상기 실외 열교환기(422)로 공급된 소화액(433)이 중력에 의해 곧장 유실되지 않고 상기 나선형 관(422a)을 따라 상부에서 하부로 이동될 수 있어, 상기 소화액(433)과 상기 나선형 관(422a) 간의 열교환율을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 상기 공조기 관리 유닛(440)에 의한 상기 실외 열교환기(422)의 열교환(냉각) 효율을 극대화할 수 있다. 더욱이, 겨울철에는 상기 실외 열교환기(422)에 형성된 서리를 효과적으로 녹여 제거할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 실외 열교환기를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템의 실외 열교환기(422A)는, 도 5의 실외 열교환기(422)와 비교할 경우, 나선형 관 대신에 다수의 핀(422b1)이 형성된 튜브(422b)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 튜브(422b)는 일단이 냉각된 열교환 매체를 상기 컨테이너(410)로 공급하도록 구성된 송출관(424b)과 연결되고, 타단이 상기 컨테이너(410)에 승온된 열교환 매체를 상기 실외 열교환기(422A)로 이송하는 흡입관(424a)과 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 공급 헤더(442)의 노즐(442a)로부터 소화액이 상기 실외 열교환기(422A)의 다수의 핀(422b1)과 튜브(442b)에 살포됨으로써, 소화액과 열교환 매체 간의 열교환이 이루어져, 열교환기의 냉각 효율을 극대화 시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 공급관(P1), 공급 펌프(446), 능동형 밸브(447), 및 제어부(448)를 더 구비할 수 있다. 상기 공급관(P1)은 상기 소화 탱크(432)의 출구와 상기 공급 헤더(442)의 입구를 연결하도록 구성될 수 있다. 상기 공급 펌프(446)는 상기 소화액(433)을 상기 공급관(P1)을 통해 상기 공급 헤더(442)로 공급하도록 압력을 발생시킬 수 있다. 상기 능동형 밸브(447)는 상기 제어부(448)의 신호에 따라 상기 공급관(P1)의 개폐 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 제어부(448)는 상기 능동형 밸브(447)와 상기 공급 펌프(446)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 능동형 밸브(447)는, 예를 들면, 제어 밸브, 전동 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 공압 밸브 등일 수 있다.
또한, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 집수판(449), 회수관(P2), 회수 밸브(447b), 및 회수 펌프(445)를 더 구비할 수 있다. 상기 집수판(449)은 상기 실외 열교환기(422)에 살포된 소화액(433)을 집수하도록 구성될 수 있다. 상기 집수판(449)은 상기 실외 열교환기(422)의 하부를 커버할 수 있는 크기의 볼(bowl) 형태를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 회수관(P2)은 상기 집수판(449)의 출구와 상기 소화 탱크(432)의 입구 사이를 연결하도록 구성된 관일 수 있다. 상기 회수관(P2)은 상기 집수판(449)에 집수된 소화액(433)이 상기 소화 탱크(432)까지 이동할 수 있는 이동 통로를 제공할 수 있다. 상기 회수 밸브(447b)는 상기 제어부(448)에 의해 상기 회수관(P2)이 개방되거나 폐쇄되도록 제어될 수 있다. 상기 회수 펌프(445)는 상기 집수판(449)에 집수된 소화액(433)을 상기 회수관(P2)을 통해 상기 소화 탱크(432)로 이송하도록 상기 회수관(P2)에 압력을 발생시킬 수 있다.
그리고, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 제1 온도 센서(S1), 제2 온도 센서(S2), 및 히터(443)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 온도 센서(S1)는 상기 실외 열교환기(422)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 온도 센서(S1)는 신호 케이블을 이용해 측정된 온도 정보를 상기 제어부(448)로 송신할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 제2 온도 센서(S2)는 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 제2 온도 센서(S2)는 신호 케이블을 이용해 측정된 온도 정보를 상기 제어부(448)로 송신할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 히터(443)는 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)을 가열하도록 구성될 수 있다. 상기 히터(443)는 상기 제어부(448)의 신호에 따라 온/오프 작동될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 제1 온도 센서(S1), 제2 온도 센서(S2), 및 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)을 가열하도록 구성된 히터(443)를 더 구비함으로써, 겨울철, 실외 열교환기(422)에 서리가 형성될 경우, 상기 히터(443)에 의해 가열된 소화액(433)을 상기 실외 열교환기(422)에 살포할 수 있다. 이에 따라, 상기 실외 열교환기(422)의 착상을 빠르게 제거할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 제어부(448)는, 상기 실외 열교환기(422)의 온도가 소정 온도 이상일 경우, 상기 능동형 밸브(447)를 개방하고 공급 펌프(446)를 구동 시키도록 구성될 수 있다. 즉, 여름철, 상기 실외 열교환기(422)의 냉각 능력 이상의 냉각 효율이 필요해질 경우, 상기 제어부(448)는 상기 제1 온도 센서(S1)로부터 상기 실외 열교환기(422)의 온도가 소정 온도(섭씨 40도) 이상이 될 경우, 상기 능동형 밸브(447)를 개방 시키고 상기 공급 펌프(446)를 구동 시켜 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 공급 헤더(442)로 공급 시킬 수 있다.
반대로, 상기 제어부(448)는 상기 실외 열교환기(422)의 온도가 소정 온도(섭씨 영하 10도) 이하일 경우, 상기 능동형 밸브(447)를 개방 시키고 상기 공급 펌프(446)를 구동시켜 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)을 상기 공급 헤더(442)로 공급 시킬 수 있다. 이때, 소화액(433)은 히터(443)에 의해 대략 섭씨 50도 이상까지 승온될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(448)는, 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 히터(443)를 작동시켜 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)의 온도를 높이도록 구성될 수 있다. 즉, 겨울철이나, 냉대 기후 지역에 상기 전력 저장 시스템이 설치될 경우, 상기 제어부(448)는 상기 제2 온도 센서(S2)로부터 수신된 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 온도가 소정 온도(예: 섭씨 0도) 이하일 경우, 상기 히터(443)를 작동시켜 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)의 온도를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 제어부(448)가 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 상기 히터(443)를 작동시켜 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)의 온도를 높이도록 구성됨으로써, 겨울철 실외 열교환기(422)의 착상을 효과적으로 제거할 수 있다. 더욱이, 상기 소화 탱크(432) 내부의 소화액(433)이 얼지 않도록 유지시킬 수 있어, 화재 발생시 소화액(433) 공급이 되지 않는 문제를 해결할 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(432)에는 상기 소화액(433)과 섞여 있는 부동액(보이지 않음)을 더 구비할 수 있다. 상기 부동액은 상기 소화액(433)이 기온이 낮을 때 얼지 않고 액체 상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 부동액은 에틸렌글리콜, 또는 프로필렌글리콜을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 회수관(P2)에 위치한 여과 필터(441)를 구비할 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 상기 회수관(P2)에 연결될 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 상기 집수된 소화액(433)의 오염 물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 10㎛ 이상 크기의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 상기 여과 필터(441)는 상기 회수관(P2)을 통과하는 소화액(433)의 오염 물질을 여과하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 상기 회수관(P2)에 위치하고 상기 집수된 소화액(433)의 오염 물질을 제거하도록 구성된 여과 필터(441)가 더 구비됨으로써, 상기 소화액(433)이 상기 실외 열교환기(422)에 살포되는 과정에서 유입된 오염 물질을 제거할 수 있는 바, 오염 물질에 의해 상기 회수관(P2) 또는 상기 공급관(P1)이 폐색되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전력 저장 시스템(400)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 다시 도 3을 참조하면, 상기 공조기 관리 유닛(440)은, 보조 탱크(432b)를 더 구비할 수 있다. 상기 보조 탱크(432b)는 여분의 소화액(433)이 내장될 수 있다. 상기 보조 탱크(432b)는 상기 소화 탱크(432)의 내장된 소화액(433)의 양이 소정 이하가 될 경우, 소화액(433)을 보충하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 소화 탱크(432)에는 소화액(433)의 수위를 측정하는 측정 센서(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 상기 제어부(448)는 상기 측정 센서를 통해 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 수위 정보를 수신할 수 있다. 상기 제어부(448)는 상기 소화 탱크(432)의 소화액(433)의 수위가 소정 이하가 될 경우, 상기 보조 탱크(432b)로부터 상기 소화 탱크(432)로 여분의 소화액(433)을 공급하도록 보조 밸브(432b1)를 개방 시킬 수 있다. 상기 보조 탱크(432b)와 상기 소화 탱크(432)는 보조 배관(432b2)으로 연결될 수 있다. 상기 보조 배관(432b2)은 상기 보조 탱크(432b)의 여분의 소화액(433)을 상기 소화 탱크(432)로 이송할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 다시 도 2를 참조하면, 상기 배터리 랙(300)은, 랙 케이스(310)의 내부 또는 외부에 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS) 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
상기 랙 케이스(310)는 또한, 상기 복수의 배터리 모듈(200)을 상하 방향으로 적층된 형태로 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 랙 케이스(310) 내부에서는 배터리 모듈(200)의 하부면이 수평면에 평행한 형태로 탑재될 수 있다.
여기서 수평 방향이란, 상기 배터리 모듈(200)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이 라고도 할 수 있다.
더욱이, 상기 랙 케이스(310)는 적어도 일측이 개방 가능한 형태로 구성되어, 개방된 측면을 통해 배터리 모듈(200)이 내부 공간으로 인입될 수 있다. 다만, 상기 랙 케이스(310)는, 이러한 개방된 측면이 폐쇄 가능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 다시 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 시스템(400)은 상기 배터리 랙(300)을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 상기 둘 이상의 배터리 랙(300)은 일방향으로 배열되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전력 저장 시스템(400)은 3개의 배터리 랙(300)이 일방향으로 배열되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 저장 시스템(400)은 3개의 배터리 랙(300)의 충방전을 제어할 수 있는 별도의 중앙 제어부(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 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.
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.
[부호의 설명]
400: 전력 저장 장치
410: 컨테이너
420: 공조기 422: 실외 열교환기
424: 순환 유로
430: 소화 유닛 432: 소화 탱크
433: 소화액
440: 공조기 관리 유닛 442: 공급 헤더
442a: 노즐 422a, 422b: 나선형 관, 튜브
R1: 리브 P1: 공급관
446: 공급 펌프 447: 능동형 밸브
448: 제어부 449: 집수판
P2: 회수관 445: 회수 펌프
S1, S2: 제1 온도 센서, 제2 온도 센서
443: 히터 441: 여과 필터
432b: 보조 탱크
300: 배터리 랙 310: 랙 케이스
200: 배터리 모듈 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지

Claims (10)

  1. 적어도 둘 이상의 배터리 모듈을 구비하는 적어도 하나 이상의 배터리 랙;
    상기 적어도 하나 이상의 배터리 랙을 수용하는 컨테이너;
    상기 컨테이너 내부의 승온된 열교환 매체를 냉각시키도록 구성된 실외 열교환기, 및 상기 열교환 매체가 상기 컨테이너와 상기 실외 열교환기 사이를 순환하도록 구성된 순환 유로를 구비한 공조기;
    내부에 소화액을 내장한 소화 탱크를 구비하고, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈의 온도가 소정 온도 이상이 되거나 또는 상기 적어도 하나 이상의 배터리 모듈에서 연기가 발생될 때 이를 감지하여 소화액을 상기 배터리 모듈에 공급하도록 구성된 소화 유닛; 및
    상기 소화 탱크의 소화액을 상기 실외 열교환기의 외면에 살포하도록 구성된 공조기 관리 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 소화액이 상기 실외 열교환기의 외면에 고르게 살포되도록 소정 간격으로 이격된 다수의 노즐을 가진 공급 헤더를 구비하고,
    상기 실외 열교환기는 내부 공간을 따라 상기 열교환 매체가 이동되도록 구성되고 외면에서 외측 방향으로 돌출되고 관을 따라 선형으로 연장된 리브가 구비된 나선형 관, 또는 다수의 핀이 형성된 튜브를 구비한 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 실외 열교환기에 살포된 소화액을 집수하도록 구성된 집수판;
    상기 집수판의 출구와 상기 소화 탱크의 입구 사이를 연결하도록 구성된 회수관; 및
    상기 집수판에 집수된 소화액을 상기 회수관을 통해 상기 소화 탱크로 이송하도록 구성된 회수 펌프
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 회수관에 위치하고 상기 집수된 소화액의 오염 물질을 제거하도록 구성된 여과 필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 소화 탱크의 출구와 상기 공급 헤더의 입구를 연결하도록 구성된 공급관;
    상기 소화액을 상기 공급관을 통해 상기 공급 헤더로 공급하도록 공급 펌프;
    상기 공급관의 개폐 조절이 가능한 능동형 밸브; 및
    상기 능동형 밸브와 상기 공급 펌프의 작동을 제어하도록 구성된 제어부
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    상기 실외 열교환기의 온도를 측정하도록 구성된 제1 온도 센서;
    상기 소화 탱크의 소화액의 온도를 측정하도록 구성된 제2 온도 센서; 및
    상기 소화 탱크의 내장된 소화액을 가열하도록 구성된 히터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실외 열교환기의 온도가 소정 온도 이상이거나, 또는 소정 온도 이하일 경우, 상기 능동형 밸브를 개방하고 공급 펌프를 구동 시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소화 탱크의 내장된 소화액의 온도가 소정 온도 이하일 경우, 상기 히터를 작동시켜 상기 소화 탱크 내부의 소화액의 온도를 높이도록 구성된 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 소화 탱크에는 상기 소화액과 섞여 있는 부동액을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공조기 관리 유닛은,
    소화액이 내장되고 상기 소화 탱크의 소화액의 양이 소정 이하가 될 경우, 소화액을 보충하도록 구성된 보조 탱크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 시스템.
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