WO2021177761A1 - 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치 Download PDF

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rack
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case
fire
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손권
정관수
이종수
이진규
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery rack and a power storage device comprising such a battery rack.
  • Secondary batteries that are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels but also the fact that no by-products are generated from the use of energy.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • the types of secondary batteries currently widely used include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like.
  • the operating voltage of the unit secondary battery cell is about 2.5V to 4.5V. Accordingly, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells are connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel to form a battery pack 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 the at least one battery module. It is common to configure battery packs or battery racks. In the case of a battery pack, it is generally provided as an energy source such as an electric vehicle, and recently, as an energy source for home or industrial use, a power storage device including a plurality of battery racks is attracting attention.
  • the battery pack or battery rack of the prior art has a plurality of battery modules, and when thermal runaway occurs in the battery cells of each battery module, ignites or explodes, heat or flame is transferred to adjacent battery cells. There are cases where a secondary explosion or the like occurs, and efforts are being made to more rapidly prevent secondary ignition or explosion.
  • an object of the present invention is to provide a battery rack capable of initially suppressing thermal runaway or fire in the event of a thermal runaway or fire inside the battery module, and a power storage device including such a battery rack.
  • another object of the present invention is to provide a battery rack capable of guiding the drainage of a fire extinguishing agent used in fire suppression, etc. of the battery modules of the battery rack, and a power storage device including such a battery rack.
  • Another object of the present invention to provide a battery rack and a power storage device including such a battery rack that can prevent the extinguishing agent used for fire suppression of a specific battery module of the battery rack from flowing into the adjacent battery module side to provide it is for
  • the present invention as a battery rack, includes at least one battery cell and a module case for accommodating the at least one battery cell, when thermal runaway or fire of the at least one battery cell occurs.
  • a plurality of battery modules having a fire extinguishing unit capable of supplying an extinguishing agent into the module case;
  • a rack case accommodating the plurality of battery modules;
  • a drainage guide unit provided in the rack case and configured to guide drainage of the extinguishing agent used in the case of thermal runaway or fire.
  • the drain guide unit may be provided between the plurality of battery modules in the rack case.
  • the drainage guide unit may be disposed to have a predetermined inclination along the front-rear direction of the rack case.
  • the drainage guide unit may be provided to be inclined downward along the rear of the rack case from the front of the rack case.
  • the battery rack is connected to the drainage guide unit, the extinguishing agent discharge pipe for discharging the extinguishing agent; may include.
  • the extinguishing agent discharge pipe may be provided at the rear of the rack case.
  • the drainage guide unit may be provided with a guide passage for guiding the flow for drainage of the extinguishing agent.
  • the drainage guide unit may be made of plastic or copper.
  • the extinguishing agent may be fire extinguishing water provided with water.
  • the present invention as a power storage device, at least one battery rack according to the above-described embodiments; provides a power storage device comprising a.
  • a battery rack capable of initially suppressing thermal runaway or fire more quickly, and a power storage device including such a battery rack.
  • a battery rack capable of guiding the drainage of a fire extinguishing agent used in fire suppression of the battery modules of the battery rack, and a power storage device including such a battery rack.
  • a battery rack capable of preventing the extinguishing agent used for suppression of fire of a specific battery module of the battery rack, etc. from flowing into the adjacent battery module side, and a power storage device including such a battery rack can provide
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a side view of the battery rack of Figure 1;
  • 3 and 4 are views for explaining the drain guide unit of the battery rack of FIG.
  • Figure 5 is a view for explaining a drain guide unit according to another embodiment of the battery rack of Figure 1.
  • Figure 6 is a view for explaining the battery module of the battery rack of Figure 1.
  • FIG. 7 is a partially exploded view of the battery module of FIG. 6 .
  • FIG. 8 is a view for explaining a fire extinguishing unit of the battery module of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a view for explaining a spray nozzle of the fire extinguishing unit of FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 6 .
  • 11 to 14 are views for explaining a mechanism for injecting an extinguishing agent inside the module case when a fire or thermal runaway situation occurs in the battery module of FIG. 6 .
  • 15 is a view for explaining the drainage of the extinguishing agent through the drainage guide unit of the battery rack of FIG. 1 and prevention of the inflow of the extinguishing agent into the adjacent battery module.
  • 16 is a view for explaining a battery rack according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a diagram for explaining a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a side view of the battery rack of Figure 1.
  • the battery rack 1 may include a plurality of battery modules 10 , a rack case 20 and a drain guide unit 30 .
  • Each of the plurality of battery modules 10 includes at least one battery cell 100 (refer to FIG. 7) and a module case 200 for accommodating the at least one battery cell 100 (refer to FIG. 7),
  • a fire extinguishing unit 300 capable of supplying a fire extinguishing agent to the inside of the module case 200 may be provided in case of thermal runaway or fire of the at least one battery cell 100 .
  • the extinguishing agent may be provided as extinguishing water provided with water.
  • the rack case 20 is for accommodating the plurality of battery modules 10, and may be provided in a frame structure of a predetermined height or the like.
  • the rack case 20 may be stacked at a predetermined height of the plurality of battery modules 10 .
  • the plurality of battery modules 10 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance in order to secure cooling performance, etc. when stacking the rack case 20 .
  • the drainage guide unit 30 is for guiding the drainage of the extinguishing agent used in the case of the thermal runaway or fire, and may be provided in the rack case 20 .
  • the drain guide unit 30 may be provided between the plurality of battery modules 10 in the rack case 20 , and may be made of plastic or copper.
  • the drainage guide unit 30 guides the drainage of the extinguishing agent and prevents the extinguishing agent from penetrating into the battery module 10 adjacent to the battery module 10 from which the extinguishing agent flows.
  • the drainage guide unit 30 may be disposed to have a predetermined inclination along the front-rear direction of the rack case 20 . Specifically, the drainage guide unit 30 may be provided to be inclined downward along the rear of the rack case 20 from the front of the rack case 20 so that the extinguishing agent can be easily drained.
  • 3 and 4 are views for explaining the drain guide unit of the battery rack of FIG.
  • the drainage guide unit 30 may include a guide base 32 , a guide flow path 34 , a guide wall 37 , and a pipe connection part 39 .
  • the guide base 32 may form the bottom of the drainage guide unit 30 .
  • the guide base 32 may be provided inclined downward along the rear of the rack case 20 from the front of the rack case 20 (see FIG. 2 ).
  • the guide passage 34 is for guiding the flow for drainage of the extinguishing agent, and may be formed inside the guide base 32 .
  • the guide flow path 34 communicates with the pipe connection part 39 to be described later, so that the extinguishing agent can be discharged to the pipe connection part 39 side.
  • the guide passage 34 may be provided with a backflow preventing sill 35 .
  • the backflow barrier 35 is to prevent a backflow of the extinguishing agent in the guide flow path 34 , and may be formed on the upper surface of the guide flow path 34 .
  • a plurality of the backflow barriers 35 may be provided, and the plurality of backflow barriers 35 may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the length direction of the guide flow path 34 .
  • the guide wall 37 is provided on the edge side of the guide base 32 and may be formed at a predetermined height.
  • the guide wall 37 may prevent an external outflow of the extinguishing agent in the guide passage 34 .
  • the pipe connection part 39 communicates with the guide passage 32 , and may be provided on the guide wall 37 .
  • the pipe connection part 39 may communicate with an extinguishing agent discharge pipe 40 to be described later to guide the extinguishing agent of the guide flow path 34 toward the extinguishing agent discharge pipe 40 .
  • Figure 5 is a view for explaining a drain guide unit according to another embodiment of the battery rack of Figure 1.
  • drain guide unit 31 is similar to the drain guide unit 30 of the previous embodiment, redundant descriptions of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted, and hereinafter, Differences from the embodiment will be mainly described.
  • the drainage guide unit 31 may include a guide base 32 , a guide flow path 36 , a guide wall 37 , and a pipe connection part 39 .
  • the guide flow path 36 is provided in a groove shape of a predetermined depth, is provided in a plurality of flow path groove shapes at one side of the guide base 32 , and the pipe connection part 39 is provided at the other side of the guide base 32 . It may be provided in the form of being integrated into one flow groove toward the .
  • the extinguishing agent that is, the extinguishing water provided with water can flow more smoothly toward the pipe connection part 39 .
  • the battery rack 1 may further include an extinguishing agent discharge pipe 40 and an extinguishing agent supply pipe 70 .
  • the extinguishing agent discharge pipe 40 is for discharging the extinguishing agent, and may be connected to the drainage guide unit 30 .
  • the extinguishing agent discharge pipe 40 is provided at the rear of the rack case 20 and may be connected in communication with the pipe connection part 39 (refer to FIG. 3 ) of the drain guide unit 30 .
  • the extinguishing agent discharge pipe 40 is connected in communication with a drain unit (D, see FIG. 17 ) to be described later, so that the extinguishing agent in the drain guide unit 30 can be discharged to the drain unit D side.
  • the fire extinguishing agent supply pipe 70 communicates with a fire extinguishing unit 300 (refer to FIG. 6) of the battery module 10 to be described later and a fire extinguishing tank unit T (refer to FIG. 17) to be described later, and the plurality of battery modules ( 10), when an abnormal situation such as a fire situation occurs, the supply of the extinguishing agent of the fire fighting tank unit T to the battery module 10 in which the abnormal situation occurs may be guided.
  • the extinguishing agent supply pipe 70 is disposed at the rear of the battery rack 20 and may be provided at a position where it does not interfere with the extinguishing agent discharge pipe 40 from each other.
  • Figure 6 is a view for explaining the battery module of the battery rack of Figure 1
  • Figure 7 is a partial exploded view of the battery module of Figure 6.
  • the battery module 10 may include a battery cell 100 , a module case 200 , and a fire extinguishing unit 300 .
  • the battery cell 100 as a secondary battery, may be provided as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described by limiting it to a pouch-type secondary battery.
  • At least one battery cell 100 may be provided in plurality.
  • the battery cell 100 will be described by limiting it to a plurality.
  • the module case 200 may accommodate the plurality of battery cells 100 . To this end, an accommodation space for accommodating the plurality of battery cells 100 may be provided in the module case 200 .
  • a connection hole 205 may be provided in the module case 200 .
  • connection hole 205 is provided at the rear of the module case 200 and may be provided with an opening of a predetermined size. A fire extinguishing unit 300 to be described later may pass through the connection hole 205 .
  • the fire extinguishing unit 300 is mounted through the module case 200 and is connected to a fire extinguishing tank unit (T, see FIG. 17 ) having a fire extinguishing agent to cause thermal runaway of the plurality of battery cells 100 , or , when a fire occurs, the extinguishing agent may be directly sprayed into the module case 200 .
  • the extinguishing agent may be provided with water.
  • the fire extinguishing unit 300 may be interconnected with the fire extinguishing tank unit T through an extinguishing agent supply pipe 70 .
  • the fire extinguishing unit 300 may be extended from one end side of the module case 200 toward the inside of the module case 200 to be elongated along the longitudinal direction of the module case 2000 .
  • the fire extinguishing unit 300 may be mounted to penetrate toward the inside of the module case 200 through the connection hole 205 of the module case 200 from one rear side of the module case 200, , may be connected to each other in communication with the extinguishing agent supply pipe 70 .
  • FIG. 8 is a view for explaining a fire extinguishing unit of the battery module of FIG. 7 .
  • the fire extinguishing unit 300 may include a unit body 310 and a spray nozzle 330 .
  • the unit body 310 has a predetermined length and may be provided in an approximately elongated pipe shape.
  • the unit body 310 has an internal flow path for storing and flowing the fire extinguishing agent, and is connected to a fire extinguishing tank unit (T, see FIG. 17) to be described later through the fire extinguishing agent supply pipe 70, and the module Penetrates through the case 200 and may be disposed to be elongated in the longitudinal direction of the module case 200 .
  • a pipe coupling part 315 may be provided at one end of the unit body 310 .
  • the pipe fastening part 315 is connected to the extinguishing agent supply pipe 70, and when the module case 200 of the unit body 310 is mounted, the rear of the module case 200, specifically, the module It may be disposed to protrude out of the connection hole 205 of the case 200 .
  • the spray nozzle 330 is for spraying the extinguishing agent toward the battery cells 100 inside the module case 200 (refer to FIG. 7 ), and may be provided in the unit body 310 .
  • the spray nozzle 330 may be disposed perpendicularly to the unit body 310 and may be disposed to face the plurality of battery cells 100 in the module case 200 .
  • the spray nozzle 330 may be provided in at least one or more plurality. Hereinafter, in the present embodiment, the description will be limited to a plurality of the spray nozzles 330 are provided.
  • the plurality of spray nozzles 330 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the longitudinal direction of the module case 200 .
  • the spray nozzle 330 will be looked at in more detail.
  • FIG. 9 is a view for explaining a spray nozzle of the fire extinguishing unit of FIG. 8 .
  • the spray nozzle 330 may include a nozzle body 331 , a glass bulb 333 , a nozzle cap 335 , and a guide rib 337 .
  • the nozzle body 331 may be mounted on the unit body 310 to communicate with an internal flow path of the unit body 310 .
  • the nozzle body 331 may be disposed to protrude perpendicular to the longitudinal direction of the unit body 310 .
  • the nozzle body 331 may be provided with a spray hole 332 .
  • the injection hole 332 is for injection of the extinguishing agent, and may communicate with an internal flow path of the unit body 310 .
  • the spray hole 332 When the spray hole 332 is opened, the extinguishing agent may be sprayed to the outside.
  • the glass bulb 333 is provided in the nozzle body 331 , and is configured to cover the injection hole 332 so as to seal the internal flow path of the unit body 310 . When is exposed to the internal gas above a predetermined temperature, at least a part may be damaged to open the internal flow path and the injection hole 332 .
  • the glass bulb 333 is filled with a predetermined substance such as a predetermined liquid or gas therein.
  • a predetermined material may have a property of increasing in volume as the temperature increases. Specifically, the glass bulb 333 is broken, melted, or separated from the nozzle body 331 by the volume expansion of the predetermined material at a predetermined temperature, for example, 70 to 100 degrees Celsius or more and the spraying.
  • the hole 332 may be opened.
  • the nozzle cap 335 may be spaced apart from the nozzle body 331 by a predetermined distance, and may support the glass bulb 333 together with the nozzle body 331 . Through the nozzle cap 335 , the glass bulb 333 may be more stably supported by the nozzle body 331 .
  • the guide rib 337 is provided in plurality, and may be respectively connected to the nozzle body 331 and the nozzle cap 335 .
  • the plurality of guide ribs 337 may be spaced apart from each other by a predetermined distance, and may also be spaced apart from the glass bulb 333 by a predetermined distance.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 6 .
  • the battery module 10 may further include a cooling supply supply unit 400 and a cooling air discharge unit 500 .
  • the cooling supply supply unit 400 is provided in front of the module case 200 and supplies cooling air into the module case 200 of the battery module 10 for cooling the battery cells 100 .
  • the cooling air discharge unit 500 is provided at the rear of the module case 200 , and may be disposed diagonally to the cooling supply supply unit 400 .
  • the cooling air discharge unit 500 may discharge the air that has cooled the battery cells 100 inside the module case 200 to the outside of the module case 200 .
  • 11 to 14 are views for explaining a mechanism for injecting an extinguishing agent inside the module case when a fire or thermal runaway situation occurs in the battery module of FIG. 6 .
  • a fire situation or thermal runaway due to overheating, etc. situations can arise in the battery cells 100 inside the module case 200 of the battery module 10 .
  • a fire situation or thermal runaway situation occurs, a high-temperature gas G may be generated inside the module case 200 due to the overheated battery cell 100 .
  • the glass bulb 333 of the fire extinguishing unit 300 is broken, or melted, or, as disclosed in FIG. 13 , the glass bulb 333 is separated from the nozzle body 331 , and the injection hole 332 through which the extinguishing agent can be sprayed may be opened.
  • the extinguishing agent W in the fire extinguishing unit 300 ie, water W, is immediately directed toward the battery cells 100 . and can be sprayed directly.
  • the battery cells 100 are immediately transferred from the inside of the module case 200 through the fire extinguishing unit 300 toward the battery cells 100 . Since direct fire extinguishing is performed, it is possible to extinguish a fire or thermal runaway situation more quickly and quickly.
  • 15 is a view for explaining the drainage of the extinguishing agent through the drainage guide unit of the battery rack of FIG. 1 and prevention of the inflow of the extinguishing agent into the adjacent battery module.
  • the battery rack 1 includes the battery module 10 according to the occurrence of the thermal runaway or fire. ) may leak to the outside through the assembly tolerances or gaps such as holes.
  • the extinguishing agent W leaked from the battery module 10 may damage the side of the adjacent battery module 10 , which is normally operated regardless of the fire situation, and the like.
  • the battery module 10 disposed below the battery module 10 into which the extinguishing agent W is put You may be exposed to these dangerous situations.
  • the drain guide unit 30 is provided between the battery modules 10 in the height direction of the battery rack 20, the extinguishing agent (W) leaked from the battery module 10 It is possible to effectively prevent the inflow into the adjacent battery module 10 , specifically, the battery module 10 disposed below the battery module 10 into which the extinguishing agent W is put.
  • the drain guide unit 30 directs the leaked extinguishing agent (W) to the fire extinguishing water discharge pipe (40) side. By guiding, it is possible to smoothly drain the extinguishing agent (W).
  • the battery rack 1 physically blocks the fire extinguishing agent W from penetrating between the adjacent battery modules 10 through the drain guide unit 30 and The drainage of the extinguishing agent (W) flowing out can also be controlled more effectively.
  • 16 is a view for explaining a battery rack according to another embodiment of the present invention.
  • the battery rack 2 according to this embodiment is similar to the battery rack 1 of the previous embodiment, hereinafter, redundant description is omitted for substantially the same or similar configurations as the previous embodiment, and the previous embodiment and The differences are mainly explained.
  • the battery rack 2 includes a plurality of battery modules 10 , a rack case 20 , a drainage guide unit 30 , an extinguishing agent discharge pipe 40 , an extinguishing agent supply pipe 70 and an auxiliary A guide member 80 may be included.
  • the plurality of battery modules 10, the rack case 20, the drain guide unit 30, the extinguishing agent discharge pipe 40, and the extinguishing agent supply pipe 70 are substantially the same as in the previous embodiment or Since they are similar, hereinafter, redundant description will be omitted.
  • the auxiliary guide member 80 is mounted on the rack case 20 and may be provided in plurality.
  • the plurality of auxiliary guide members 80 may be provided below each drainage guide unit 30 to support the plurality of drainage guide units 30 .
  • the plurality of auxiliary guide members 80 may guide the prevention of penetration of the extinguishing agent into the battery module 10 adjacent to the plurality of drainage guide units 30 together with the plurality of auxiliary guide members 80 .
  • the plurality of auxiliary guide members 80 may be made of a material capable of absorbing an external shock or a fire extinguishing agent so as to achieve a buffer effect in addition to the anti-penetration effect of the extinguishing agent.
  • 17 is a diagram for explaining a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device E may be used as an energy source for home or industrial use.
  • the power storage device (E), at least one of the preceding embodiment, in the case of this embodiment, a plurality of battery racks (1) and a rack container (C) for accommodating the plurality of battery racks (1) may include .
  • the plurality of battery racks in addition to the battery rack (1) of the previous embodiment, it may also be possible to be configured with the battery rack (2) of the previous embodiment, the battery rack (1) and the battery rack (2) all together It may also be possible to configure.
  • the power storage device (E) may further include a fire tank unit (T) and a drain unit (D).
  • the fire fighting tank unit (T) is provided in the rack container (C), and can supply a fire extinguishing agent to the plurality of battery racks (1).
  • the fire extinguishing agent that is, water provided with water is filled in the fire fighting tank unit T.
  • the drain unit D is for drainage or storage of the extinguishing agent, and may be connected to the extinguishing agent discharge pipe 40 of the battery rack 10 .
  • the drain unit (D) may be connected to a drainage facility or a septic tank inside or outside the rack container (C).
  • the power storage device (E) including the battery rack (1,2) of the previous embodiment, the power storage device including all the advantages of the battery rack (1,2) of the previous embodiment (E) can be provided.
  • the battery racks 1 and 2 capable of initially suppressing the thermal runaway or fire more quickly and these battery racks ( It is possible to provide a power storage device (E) including 1, 2).
  • the battery rack (1,2) and these battery racks It is possible to provide a power storage device (E) including 1, 2).
  • the battery rack that can prevent the extinguishing agent used for extinguishing the fire of the specific battery module 10 of the battery racks 1 and 2 from flowing into the adjacent battery module 10 side. It is possible to provide a power storage device (E) including (1,2) and such battery racks (1,2).

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙은, 적어도 하나의 배터리 셀과 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스를 포함하며, 적어도 하나의 배터리 셀의 열폭주나 화재 발생 시 모듈 케이스 내부로 소화제를 공급할 수 있는 소화 유닛을 구비하는 복수 개의 배터리 모듈, 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스 및 랙 케이스에 구비되며, 열폭주나 화재 시 사용된 소화수의 배수를 가이드하기 위한 배수 가이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 03월 04일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2020-0027371호에 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. 배터리 팩의 경우, 일반적으로, 전기 자동차 등의 에너지원으로 구비되며, 최근 들어, 가정용 또는 산업용 에너지원으로서, 복수 개의 배터리 랙들을 포함하는 전력 저장 장치가 주목받고 있다.
그러나, 종래기술의 배터리 팩 또는 배터리 랙은, 복수의 배터리 모듈을 구비하고, 각각의 배터리 모듈의 배터리 셀에서 열폭주가 발생되어, 발화 내지 폭발할 경우, 인접한 배터리 셀들로 열 또는 화염이 전달되어 2차 폭발 등이 일어나는 경우가 있어, 보다 신속하게 2차 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
이러한 열폭주 방지를 위해, 특정 배터리 모듈의 배터리 셀의 온도 등이 비정상적으로 상승될 경우, 과열된 배터리 모듈 내부로 소화수를 직접 투입하는 방안이 고려되고 있다. 아울러, 이 경우, 소화수의 배수 및 특정 배터리 모듈의 화재 진압에 사용되는 소화수가 인접한 배터리 모듈 측으로 유입되는 것을 방지하는 것이 중요한 이슈로 문제되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 모듈 내부의 열폭주나 화재 발생 시, 보다 신속하게 열폭주나 화재를 초기에 진압할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은, 배터리 랙의 배터리 모듈들의 화재 진압 등에 사용되는 소화제의 배수를 가이드 할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 배터리 랙의 특정 배터리 모듈의 화재 진압 등에 사용되는 소화제가 인접한 배터리 모듈 측으로 유입되는 것을 방지할 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 셀과 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스를 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 열폭주나 화재 발생 시 상기 모듈 케이스 내부로 소화제를 공급할 수 있는 소화 유닛을 구비하는 복수 개의 배터리 모듈; 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스; 및 상기 랙 케이스에 구비되며, 상기 열폭주나 화재 시 사용된 소화제의 배수를 가이드하기 위한 배수 가이드 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
상기 배수 가이드 유닛은, 상기 랙 케이스 내에서, 상기 복수 개의 배터리 모듈들 사이 사이에 구비될 수 있다.
상기 배수 가이드 유닛은, 상기 랙 케이스의 전후 방향을 따라 소정 경사를 갖도록 배치될 수 있다.
상기 배수 가이드 유닛은, 상기 랙 케이스의 전방에서 상기 랙 케이스의 후방을 따라 하방으로 경사지게 구비될 수 있다.
상기 배터리 랙은, 상기 배수 가이드 유닛과 연결되며, 상기 소화제의 배출을 위한 소화제 배출 파이프;를 포함할 수 있다.
상기 소화제 배출 파이프는, 상기 랙 케이스의 후방에 구비될 수 있다.
상기 배수 가이드 유닛에는, 상기 소화제의 배수를 위한 유동을 가이드 하는 가이드 유로가 구비될 수 있다.
상기 배수 가이드 유닛은, 플라스틱 또는 구리 재질로 마련될 수 있다.
상기 소화제는, 물로 구비되는 소화수일 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, 배터리 모듈 내부의 열폭주나 화재 발생 시, 보다 신속하게 열폭주나 화재를 초기에 진압할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙의 배터리 모듈들의 화재 진압 등에 사용되는 소화제의 배수를 가이드 할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙의 특정 배터리 모듈의 화재 진압 등에 사용되는 소화제가 인접한 배터리 모듈 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
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 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 랙의 측면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 배터리 랙의 배수 가이드 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 랙의 다른 실시예에 따른 배수 가이드 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 랙의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 배터리 모듈의 부분 분해도이다.
도 8은 도 7의 배터리 모듈의 소화 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 소화 유닛의 분사 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 6의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 11 내지 도 14는 도 6의 배터리 모듈의 화재나 열폭주 상황 발생 시 모듈 케이스 내부의 소화제 주입 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 1의 배터리 랙의 배수 가이드 유닛을 통한 소화제 배수 및 인접한 배터리 모듈 측으로의 소화제 유입 방지를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 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 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 랙(1)은, 복수 개의 배터리 모듈(10), 랙 케이스(20) 및 배수 가이드 유닛(30)을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(10)은, 각각, 적어도 하나의 배터리 셀(100, 도 7 참조)과 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)을 수용하는 모듈 케이스(200, 도 7 참조)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 열폭주나 화재 발생 시 상기 모듈 케이스(200) 내부로 소화제를 공급할 수 있는 소화 유닛(300, 도 7 참조)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 소화제는 물로 구비되는 소화수로 마련될 수 있다.
상기 랙 케이스(20)는, 상기 복수 개의 배터리 모듈(10)을 수용하기 위한 것으로서, 소정 높이의 프레임 구조 등으로 마련될 수 있다. 이러한 상기 랙 케이스(20)는 상기 복수 개의 배터리 모듈(10)의 소정 높이로 적층될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 모듈(10)은, 상기 랙 케이스(20) 적층 시, 냉각 성능 확보 등을 위해 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 배수 가이드 유닛(30)은, 상기 열폭주나 화재 시 사용된 소화제의 배수를 가이드하기 위한 것으로서, 상기 랙 케이스(20)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 배수 가이드 유닛(30)은, 상기 랙 케이스(20) 내에서 상기 복수 개의 배터리 모듈들(10) 사이 사이에 구비될 수 있으며, 플라스틱 또는 구리 재질로 마련될 수 있다.
이러한 상기 배수 가이드 유닛(30)은 상기 소화제의 배수를 가이드하면서, 소화제가 유출되는 배터리 모듈(10)과 인접한 배터리 모듈(10) 측으로의 소화제 침투 등을 방지할 수 있다.
상기 배수 가이드 유닛(30)은, 상기 랙 케이스(20)의 전후 방향을 따라 소정 경사를 갖도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 배수 가이드 유닛(30)은, 상기 소화제의 배수가 용이할 수 있게 상기 랙 케이스(20)의 전방에서 상기 랙 케이스(20)의 후방을 따라 하방으로 경사지게 구비될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 배수 가이드 유닛(30)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 3 및 도 4는 도 1의 배터리 랙의 배수 가이드 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 배수 가이드 유닛(30)은, 가이드 베이스(32), 가이드 유로(34), 가이드 벽(37) 및 파이프 연결부(39)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 베이스(32)는, 상기 배수 가이드 유닛(30)의 저부를 형성할 수 있다. 이러한 상기 가이드 베이스(32)의 상기 랙 케이스(20, 도 2 참조)의 전방에서 상기 랙 케이스(20)의 후방을 따라 하방으로 경사지게 구비될 수 있다.
상기 가이드 유로(34)는, 상기 소화제의 배수를 위한 유동을 가이드 하기 위한 것으로, 상기 가이드 베이스(32) 내부에 형성될 수 있다. 이러한 상기 가이드 유로(34)는 후술하는 상기 파이프 연결부(39)와 연통되어 상기 소화제를 상기 파이프 연결부(39) 측으로 내보낼 수 있다.
상기 가이드 유로(34)에는, 역류 방지턱(35)이 구비될 수 있다.
상기 역류 방지턱(35)은, 상기 가이드 유로(34)에서의 상기 소화제의 역류를 방지하기 위한 것으로서, 상기 가이드 유로(34)의 상면에 형성될 수 있다. 이러한 상기 역류 방지턱(35)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 역류 방지턱(35)은 상기 가이드 유로(34)의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 가이드 벽(37)은, 상기 가이드 베이스(32)의 테두리 측면에 구비되며, 소정 높이로 형성될 수 있다. 이러한 상기 가이드 벽(37)은 상기 가이드 유로(34) 내의 상기 소화제의 외부 유출을 방지할 수 있다.
상기 파이프 연결부(39)는, 상기 가이드 유로(32)와 연통되며, 상기 가이드 벽(37)에 구비될 수 있다. 이러한 상기 파이프 연결부(39)는 후술하는 소화제 배출 파이프(40)와 연통되어 상기 가이드 유로(34)의 소화제를 상기 소화제 배출 파이프(40) 측으로 안내할 수 있다.
도 5는 도 1의 배터리 랙의 다른 실시예에 따른 배수 가이드 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배수 가이드 유닛(31)은, 앞선 실시예의 상기 배수 가이드 유닛(30)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 배수 가이드 유닛(31)은, 가이드 베이스(32), 가이드 유로(36), 가이드 벽(37) 및 파이프 연결부(39)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 베이스(32)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 가이드 유로(36)는, 소정 깊이의 홈 형상으로 구비되며, 상기 가이드 베이스(32)의 일측에서 복수 개로 유로 홈 형상으로 구비되며, 상기 가이드 베이스(32)의 타측에서 상기 파이프 연결부(39)를 향해 하나의 유로 홈으로 통합되는 형태로 마련될 수 있다. 이러한 가이드 유로(36)를 통해, 상기 소화제, 즉, 물로 구비되는 소화수가 상기 파이프 연결부(39) 측으로 보다 더 원활히 유동할 수 있다.
상기 가이드 벽(37) 및 상기 파이프 연결부(39)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 배터리 랙(1)은, 소화제 배출 파이프(40) 및 소화제 공급 파이프(70)를 더 포함할 수 있다.
상기 소화제 배출 파이프(40)는, 상기 소화제의 배출을 위한 것으로서, 상기 배수 가이드 유닛(30)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 소화제 배출 파이프(40)는, 상기 랙 케이스(20)의 후방에 구비되며, 상기 배수 가이드 유닛(30)의 상기 파이프 연결부(39, 도 3 참조)와 연통되게 연결될 수 있다.
상기 소화제 배출 파이프(40)는 후술하는 드레인 유닛(D, 도 17 참조)와 연통되게 연결되어, 상기 배수 가이드 유닛(30) 내의 소화제를 상기 드레인 유닛(D) 측으로 내보낼 수 있다.
상기 소화제 공급 파이프(70)는, 후술하는 상기 배터리 모듈(10)의 소화 유닛(300, 도 6 참조)과 후술하는 소화 탱크 유닛(T, 도 17 참조)과 연통되어, 상기 복수 개의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나의 화재 상황 등의 이상 상황 발생 시 상기 소화 탱크 유닛(T)의 소화제의 상기 이상 상황이 발생된 배터리 모듈(10) 측으로의 공급을 가이드 할 수 있다.
이러한 상기 소화제 공급 파이프(70)는, 상기 배터리 랙(20)의 후방에 배치되며, 상기 소화제 배출 파이프(40)와 상호 간섭되지 않는 위치에 마련될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)의 상기 배터리 모듈(10)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 6은 도 1의 배터리 랙의 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 배터리 모듈의 부분 분해도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200) 및 소화 유닛(300)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지, 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)에는 연결홀(205)이 구비될 수 있다.
상기 연결홀(205)은 상기 모듈 케이스(200)의 후방에 마련되며, 소정 크기의 개구로 구비될 수 있다. 이러한 상기 연결홀(205)에는 후술하는 소화 유닛(300)이 관통될 수 있다.
상기 소화 유닛(300)은, 상기 모듈 케이스(200) 내부에 관통 장착되며, 소화제를 구비하는 소화 탱크 유닛(T, 도 17 참조)과 연결되어 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 열 폭주, 또는, 이에 따른 화재 발생 시, 상기 모듈 케이스(200) 내부에 상기 소화제를 직접적으로 분사시킬 수 있다. 여기서, 상기 소화제는 물로 구비될 수 있다.
상기 소화 유닛(300)은 상기 소화 탱크 유닛(T)과 소화제 공급 파이프(70)를 통해 상호 연결될 수 있다. 이러한 상기 소화 유닛(300)은, 상기 모듈 케이스(200)의 단부 일측에서 상기 모듈 케이스(200) 내부를 향해 관통되어 상기 모듈 케이스(2000)의 길이 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 소화 유닛(300)은 상기 모듈 케이스(200)의 후면 일측에서, 상기 모듈 케이스(200)의 연결홀(205)을 통해 상기 모듈 케이스(200) 내부를 향해 관통되게 장착될 수 있으며, 상기 소화제 공급 파이프(70)와 상호 연통 가능하게 연결될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 소화 유닛(300)의 상기 모듈 케이스(200) 내부로의 직접적인 소화 주수를 통해, 상기 배터리 모듈(10) 내의 배터리 셀들(100)의 화재 발생 시, 보다 더 신속하고 효과적으로 화재를 초기에 진압할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 소화 유닛(300)에 대해 보다 더 자세히 살펴 본다.
도 8은 도 7의 배터리 모듈의 소화 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 소화 유닛(300)은, 유닛 본체(310) 및 분사 노즐(330)을 포함할 수 있다.
상기 유닛 본체(310)는, 소정 길이로서, 대략적으로 길다란 파이프 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 상기 유닛 본체(310)는, 상기 소화제의 저장 및 유동을 위한 내부 유로가 형성되고, 후술하는 소화 탱크 유닛(T, 도 17 참조)과 상기 소화제 공급 파이프(70)를 통해 연결되며, 상기 모듈 케이스(200)에 관통되어 상기 모듈 케이스(200)의 길이 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
상기 유닛 본체(310)의 일단부에는 파이프 체결부(315)가 구비될 수 있다.
상기 파이프 체결부(315)는, 상기 소화제 공급 파이프(70)와 연결되며, 상기 유닛 본체(310)의 상기 모듈 케이스(200) 장착 시, 상기 모듈 케이스(200)의 후방, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 상기 연결홀(205) 밖으로 돌출되게 배치될 수 있다.
상기 분사 노즐(330)은, 상기 모듈 케이스(200, 도 7 참조) 내부의 상기 배터리 셀들(100) 측으로 상기 소화제를 분사하기 위한 것으로서, 상기 유닛 본체(310)에 구비될 수 있다.
이러한 상기 분사 노즐(330)은, 상기 유닛 본체(310)와 수직하게 배치되며, 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 마주 하게 배치될 수 있다.
상기 분사 노즐(330)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 분사 노즐(330)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 분사 노즐(330)은, 상기 모듈 케이스(200)의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이하에서는, 이러한 상기 분사 노즐(330)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 9는 도 8의 소화 유닛의 분사 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 분사 노즐(330)은, 노즐 본체(331), 유리 벌브(333), 노즐 캡(335) 및 가이드 리브(337)를 포함할 수 있다.
상기 노즐 본체(331)는, 상기 유닛 본체(310)의 내부 유로와 연통되게 상기 유닛 본체(310)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 노즐 본체(331)는 상기 유닛 본체(310)의 길이 방향과 수직하게 돌출 배치될 수 있다.
상기 노즐 본체(331)에는 분사홀(332)이 구비될 수 있다.
상기 분사홀(332)은, 상기 소화제의 분사를 위한 것으로서, 상기 유닛 본체(310)의 내부 유로와 연통될 수 있다. 이러한 상기 분사홀(332)은 개방 시 상기 소화제를 외부로 분사할 수 있다.
상기 유리 벌브(333)는, 상기 노즐 본체(331)에 구비되며, 상기 유닛 본체(310)의 내부 유로를 밀폐할 수 있게 상기 분사홀(332)을 커버하도록 구성되되 상기 모듈 케이스(200) 내부가 소정 온도 이상의 내부 가스에 노출될 경우, 적어도 일부분이 파손되어 상기 내부 유로와 상기 분사홀(332)을 개방하도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 유리 벌브(333)에는, 내부에 소정의 액체나 기체 등의 소정 물질이 채워져 있다. 이러한 소정 물질은, 온도가 상승할수록 부피가 커지는 성질을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 벌브(333)는, 소정 온도, 예로써, 섭씨 70도 내지 100도 이상에서 상기 소정 물질의 부피 팽창에 의해 깨지거나, 용융되거나 또는 상기 노즐 본체(331)로부터 이탈되어 상기 분사홀(332)을 개방할 수 있다.
상기 노즐 캡(335)은, 상기 노즐 본체(331)로부터 소정 간격 이격되며, 상기 노즐 본체(331)와 함께 상기 유리 벌브(333)를 지지할 수 있다. 이러한 상기 노즐 캡(335)을 통해, 상기 유리 벌브(333)는 상기 노즐 본체(331)에 보다 더 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 가이드 리브(337)는, 복수 개로 구비되며, 상기 노즐 본체(331)와 상기 노즐 캡(335)에 각각 연결될 수 있다. 상기 복수 개의 가이드 리브(337)는 상호 소정 거리 이격되며, 상기 유리 벌브(333)와도 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
이러한 상기 가이드 리브(337)는, 상기 모듈 케이스(200) 내부에 소정 온도 이상의 고온의 가스 발생 시, 상기 유리 벌브(333)가 깨지거나 이탈되는 등의 동작이 보다 더 원활할 수 있게 상기 고온의 가스의 상기 유리 벌브(333) 측으로의 유동을 가이드 할 수 있다.
도 10은 도 6의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)은, 냉각 공급 공급부(400) 및 냉각 공기 배출부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각 공급 공급부(400)는, 상기 모듈 케이스(200)의 전방에 구비되며, 상기 배터리 셀들(100)의 냉각을 위해 상기 배터리 모듈(10)의 상기 모듈 케이스(200) 내부로 냉각 공기를 공급할 수 있다.
상기 냉각 공기 배출부(500)는, 상기 모듈 케이스(200)의 후방에 구비되며, 상기 냉각 공급 공급부(400)와 대각선으로 배치될 수 있다. 이러한 상기 냉각 공기 배출부(500)는 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 상기 배터리 셀들(100)을 냉각한 공기를 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 내보낼 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 화재 상황 발생 등의 이상 상황 발생 시, 본 실시예에 따른 소화 유닛(300)의 구체적인 매커니즘에 대해 자세히 살펴 본다.
도 11 내지 도 14는 도 6의 배터리 모듈의 화재나 열폭주 상황 발생 시 모듈 케이스 내부의 소화제 주입 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 모듈 케이스(200) 내부의 배터리 셀들(100)에서, 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 이상 상황에 따라, 과열 등으로 인한 화재 상황 또는 열폭주 상황이 발생될 수 있다. 이러한 화재 상황이나 열폭주 상황 발생 시, 과열된 배터리 셀(100)로 인해 상기 모듈 케이스(200) 내부에는 고온의 가스(G)가 발생될 수 있다.
상기 고온의 가스(G)에 의해, 도 12에 개시된 바와 같이, 상기 소화 유닛(300)의 상기 유리 벌브(333)가 깨지거나, 또는 용융되거나, 또는, 도 13에 개시된 바와 같이, 상기 유리 벌브(333)가 상기 노즐 본체(331)로부터 이탈되어, 상기 소화제를 분사할 수 있는 상기 분사홀(332)이 개방될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 실시예의 경우, 상기 분사홀(332)의 개방에 따라, 상기 소화 유닛(300) 내부의 소화제(W), 즉, 물(W)이 상기 배터리 셀들(100) 측으로 즉각적이고 직접적으로 분사될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 모듈(10)의 화재 상황이나 열폭주 상황 발생 시, 상기 소화 유닛(300)을 통해 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 상기 배터리 셀들(100) 측으로의 즉각적이며 직접적인 소화 주수가 수행되기에, 보다 더 빠르게 신속하게 화재 상황이나 열폭주 상황을 초기 진압할 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서는, 이러한 화재 상황이나 열폭주 상황의 신속한 초기 진압을 통해, 인접한 배터리 셀들(100)로의 열 또는 화염이 전달에 따른 2차 폭발 등의 위험 상황 발생을 보다 더 효과적으로 미연에 방지할 수 있다.
이하에서는, 이러한 소화 주수 이후, 상기 배터리 랙(1)에서 상기 소화제(W)의 배수 및 인접한 배터리 모듈(10) 측으로의 소화제 유입 방지 매커니즘을 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 15는 도 1의 배터리 랙의 배수 가이드 유닛을 통한 소화제 배수 및 인접한 배터리 모듈 측으로의 소화제 유입 방지를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 상기 배터리 랙(1)은, 상기 열폭주나 화재 상황 발생에 따라, 상기 소화제(W)가 주수된 배터리 모듈(10)의 경우, 상기 소화제(W)상기 배터리 모듈(10)의 조립 공차나 홀 등의 틈새를 통해 외부로 유출될 수 있다.
이때, 배터리 모듈(10)에서 유출된 소화제(W)는 화재 상황 등과 무관한 정상적으로 작동하는 인접한 배터리 모듈(10) 측에 손상 등을 줄 수 있는 위험이 있다. 특히, 상기 배터리 랙(20)에서 높이 방향으로 적층된 배터리 모듈들(10)의 경우, 특히, 자중에 의해, 상기 소화제(W)가 투입된 배터리 모듈(10) 하측에 배치되는 배터리 모듈(10)이 이러한 위험 상황에 노출될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 배수 가이드 유닛(30)이 상기 배터리 랙(20)의 높이 방향에서, 상기 배터리 모듈들(10) 사이 사이에 구비되므로, 상기 배터리 모듈(10)에서 유출된 소화제(W)가 인접한 배터리 모듈(10), 구체적으로, 상기 소화제(W)가 투입된 배터리 모듈(10)의 하측에 배치되는 배터리 모듈(10) 측으로의 유입을 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 상기 배수 가이드 유닛(30)은, 상기 소화제(W)가 투입된 배터리 모듈(10)에서 상기 소화제(W)가 유출될 경우, 유출된 소화제(W)를 상기 소화수 배출 파이프(40) 측으로 안내하여, 상기 소화제(W)의 배수를 원활히 할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)은, 상기 배수 가이드 유닛(30)을 통해, 인접한 배터리 모듈들(10) 사이에 상기 소화제(W)가 침투되지 않도록 이들을 물리적으로 차단함과 함께 유출되는 상기 소화제(W)의 배수 또한 보다 효과적으로 제어할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 랙(2)은, 앞선 실시예의 배터리 랙(1)과 유사하므로, 이하, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 16을 참조하면, 상기 배터리 랙(2)은, 복수 개의 배터리 모듈(10), 랙 케이스(20), 배수 가이드 유닛(30), 소화제 배출 파이프(40), 소화제 공급 파이프(70) 및 보조 가이드부재(80)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(10), 상기 랙 케이스(20), 상기 배수 가이드 유닛(30), 상기 소화제 배출 파이프(40) 및 상기 소화제 공급 파이프(70)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 보조 가이드부재(80)는, 상기 랙 케이스(20)에 장착되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 보조 가이드부재(80)는, 상기 복수 개의 배수 가이드 유닛(30)을 지지할 수 있게 각각의 배수 가이드 유닛(30)의 하측에 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 보조 가이드부재(80)를 통해 상기 랙 케이스(20) 내에서 상기 복수 개의 배수 가이드 유닛(30)을 보다 더 안정적으로 지지 및 고정할 수 있다.
상기 복수 개의 보조 가이드부재(80)는 상기 복수 개의 배수 가이드 유닛(30)과 함께 인접한 배터리 모듈(10) 측으로의 상기 소화제의 침투 방지를 가이드할 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 보조 가이드부재(80)는 상기 소화제 침투 방지 효과에 더해 완충 효과 또한 도모할 수 있게 외부 충격이나 소화제 등을 흡수할 수 있는 재질로 마련될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 전력 저장 장치(E)는, 에너지원으로서, 가정용 또는 산업용으로 이용될 수 있다. 이러한 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 복수 개의 배터리 랙(1) 및 상기 복수 개의 배터리 랙(1)을 수용하는 랙 컨테이너(C)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 랙은, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1) 이외에 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(2)으로 구성되는 것도 가능할 수 있으며, 상기 배터리 랙(1) 및 상기 배터리 랙(2) 모두가 함께 구성되는 것도 가능할 수 있다.
상기 전력 저장 장치(E)는, 소화 탱크 유닛(T) 및 드레인 유닛(D)을 더 포함할 수 있다.
상기 소화 탱크 유닛(T)은, 상기 랙 컨테이너(C) 내에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 랙(1)으로 소화제를 공급할 수 있다. 이를 위해, 상기 소화 탱크 유닛(T) 내에는, 상기 소화제, 즉, 물로 마련되는 소화수가 채워져 있다.
상기 드레인 유닛(D)은, 상기 소화제의 배수나 저장 등을 위한 것으로서, 상기 배터리 랙(10)의 상기 소화제 배출 파이프(40)와 연결될 수 있다. 이러한 상기 드레인 유닛(D)는 상기 랙 컨테이너(C) 내부 또는 외부의 배수 시설이나 정화조 등과 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1, 2)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1, 2)의 장점을 모두 포함하는 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 모듈(10) 내부의 열폭주나 화재 발생 시, 보다 신속하게 열폭주나 화재를 초기에 진압할 수 있는 배터리 랙(1, 2) 및 이러한 배터리 랙(1, 2)을 포함하는 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙(1, 2)의 배터리 모듈들(10)의 화재 진압에 사용되는 소화제의 배수를 가이드 할 수 있는 배터리 랙(1, 2) 및 이러한 배터리 랙(1, 2)을 포함하는 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
그리고, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 랙(1, 2)의 특정 배터리 모듈(10)의 화재 진압에 사용되는 소화제가 인접한 배터리 모듈(10) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 배터리 랙(1, 2) 및 이러한 배터리 랙(1, 2)을 포함하는 전력 저장 장치(E)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 셀과 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스를 포함하며, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 열폭주나 화재 발생 시 상기 모듈 케이스 내부로 소화제를 공급할 수 있는 소화 유닛을 구비하는 복수 개의 배터리 모듈;
    상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스; 및
    상기 랙 케이스에 구비되며, 상기 열폭주나 화재 시 사용된 소화제의 배수를 가이드하기 위한 배수 가이드 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    상기 랙 케이스 내에서, 상기 복수 개의 배터리 모듈들 사이 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    상기 랙 케이스의 전후 방향을 따라 소정 경사를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    상기 랙 케이스의 전방에서 상기 랙 케이스의 후방을 따라 하방으로 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛과 연결되며, 상기 소화제의 배출을 위한 소화제 배출 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소화제 배출 파이프는,
    상기 랙 케이스의 후방에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛에는,
    상기 소화제의 배수를 위한 유동을 가이드 하는 가이드 유로가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    플라스틱 또는 구리 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 소화제는,
    물로 구비되는 소화수인 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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