WO2021177762A1 - 배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

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WO2021177762A1
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정지원
김승현
이영석
배경현
신진규
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Definitions

  • the present invention relates to a battery rack and a power storage device including the same, and more particularly, when a fire or thermal runaway occurs during use, effectively preventing the propagation of fire or heat, and recycling an undamaged battery pack It is about possible battery racks.
  • 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.
  • the present invention was created to solve the above problems, and when a fire or thermal runaway occurs during use, it effectively prevents the propagation of fire or heat, and a battery rack capable of recycling an undamaged battery pack. aims to provide
  • a plurality of secondary batteries each stacked in one direction, and an internal space accommodating the plurality of secondary batteries is formed, and when the internal temperature rises above a predetermined temperature, a pack housing configured to supply extinguishing liquid to the inside; a plurality of battery packs arranged in a direction; and
  • a battery having a storage space for accommodating the plurality of battery packs, a mounting surface inclined at a predetermined angle such that the battery pack is mounted and the height decreases in one direction, and an end in one direction is located below and a rack case provided with a plurality of shelf plates having extension portions protruding further outward than the pack.
  • a front frame positioned at the front end of the plurality of battery packs and having a pillar portion configured to support the ground;
  • a rear frame positioned at rear ends of the plurality of battery packs and having a pillar portion configured to support the ground;
  • a fixing bracket coupled to the shelf plate and inclined at a predetermined angle such that the height of each of the front frame and the rear frame decreases in one direction may be provided.
  • the protruding end of the extension of the shelf plate located at the lower end may be located inside the end of the extension portion of the extension portion of the shelf plate located at the upper end.
  • an end of the battery pack located at the lower end in one direction may be located inside the end of the battery pack located at the upper end.
  • a stopper may be formed on the shelf plate to prevent movement of the mounted battery pack in one of the directions.
  • a cover portion extending outwardly from an end of the battery pack may be further provided to flow the extinguishing liquid dropped from the upper shelf plate to the outside.
  • the shelf plate may be provided with a guide groove configured to guide the movement of the digestive fluid discharged from the pack housing.
  • the shelf plate may be provided with a discharge unit configured to receive the extinguishing liquid dropped from the upper battery pack and flow it to the outside.
  • a secondary battery located in a direction opposite to the one direction among the plurality of secondary batteries may include an absorption member configured to absorb the extinguishing liquid.
  • the power storage device for achieving the above object includes at least one or more of the battery rack.
  • the present invention has a storage space so that a plurality of battery packs can be accommodated, a mounting surface inclined at a predetermined angle so that the battery pack is mounted and the height decreases in one direction, and which
  • a rack case provided with a plurality of shelf plates having extended portions having an end in one direction more protruding outward than a battery pack located below, thermal runaway or fire may occur in a specific battery pack among a plurality of battery packs. In this case, it is possible to prevent the extinguishing liquid supplied to a specific battery pack from flowing into the battery pack located below.
  • the protruding end of the extension part of the shelf plate located at the lower end is inner than the end of the extension part of the shelf plate located at the upper end.
  • an end in one direction of a battery pack located at a relatively lower end is located inside than an end of a battery pack located at a relatively upper end, so that the extinguishing liquid When supplied to this battery pack, it can be configured so that the extinguishing fluid that has escaped to the outside of the pack housing does not flow into the battery pack located at the lower end but falls vertically by gravity. That is, it is possible to avoid contamination of the battery pack by the extinguishing liquid that has fallen from the extension of the upper end in the direction of gravity.
  • a guide groove configured to guide the movement of the extinguishing liquid discharged from the pack housing is formed in the shelf plate, thereby controlling the movement of the extinguishing liquid to a specific position of the shelf plate.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a rear perspective view schematically showing the state of the battery pack as a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating a state of a cell assembly of a battery pack, which is a part of a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a rear partial perspective view schematically showing the appearance of some internal components of the rack case of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the second embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the fifth embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a rear perspective view schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic view schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a front view schematically illustrating a state of a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a rear perspective view schematically showing the state of the battery pack as a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view schematically showing the state of the cell assembly of the battery pack, which is a part of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • the positive and negative directions of the X axis of FIG. 1 may be a right direction and a left direction.
  • the positive and negative directions of the Z-axis of FIG. 1 may be upward and downward directions.
  • the positive and negative directions of the Y-axis of FIG. 1 may be a backward direction and a forward direction.
  • the battery rack 300 of the present invention includes a plurality of battery packs 200 arranged in a vertical direction, and a rack case 310 .
  • the battery pack 200 may include a plurality of secondary batteries 110 each stacked in one direction.
  • the secondary battery 110 may be a pouch-type secondary battery 110 .
  • the pouch-type secondary battery 110 may include an electrode assembly (not shown), an electrolyte (not shown), and a pouch 116 .
  • Each of the secondary batteries 110 when viewed in the F direction (shown in FIG. 1), has two wide surfaces respectively located in the front and rear directions, and sealing parts are located in the upper, lower, left and right directions. It can be arranged in a form erected perpendicular to the. In other words, each secondary battery 110 may be configured in a vertical direction.
  • each secondary battery 110 may be configured in a vertical direction.
  • the pouch may be configured as a pouch in which a concave accommodating part is formed.
  • the electrode assembly and the electrolyte may be accommodated in the accommodating part.
  • each pouch includes an outer insulating layer, a metal layer, and an inner adhesive layer, and the inner adhesive layer is adhered to each other on the edge of the pouch, thereby forming a sealing portion.
  • terraces may be formed at the ends of the secondary battery 110 in the left and right directions where the positive lead 112 and the negative lead 111 are formed.
  • the electrode assembly is an assembly of an electrode plate and a separator coated with an electrode active material, and may be configured in a form in which one or more positive electrode plates and one or more negative electrode plates are disposed with a separator interposed therebetween.
  • a positive electrode tab is provided on the positive electrode plate of the electrode assembly, and one or more positive electrode tabs may be connected to the positive electrode lead 112 .
  • the positive electrode lead 112 has one end connected to the positive electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch, and the exposed portion is an electrode terminal of the secondary battery 110 , for example, the secondary battery 110 . ) can function as a positive terminal.
  • a negative electrode tab is provided on the negative electrode plate of the electrode assembly, and one or more negative electrode tabs may be connected to the negative electrode lead 111 .
  • the negative lead 111 has one end connected to the negative electrode tab and the other end exposed to the outside of the pouch, and the exposed portion is an electrode terminal of the secondary battery 110 , for example, the secondary battery 110 . can function as the negative terminal of
  • the positive electrode lead 112 and the negative electrode lead 111 are formed at the ends in the left and right directions opposite to each other with respect to the center of the secondary battery 110 .
  • the positive lead 112 may be provided at one end (left end) with respect to the center of the secondary battery 110 .
  • the negative lead 111 may be provided at the other end (right end) with respect to the center of the secondary battery 110 .
  • each secondary battery 110 of the cell assembly 100 may be configured such that a positive electrode lead 112 and a negative electrode lead 111 protrude in the left and right directions.
  • directions such as front, back, left, right, up, and down may vary depending on the position of the observer or the placed shape of the object.
  • directions such as front, rear, left, right, top, and bottom are separately indicated with reference to the time of viewing in the F direction.
  • the positive lead 112 and the negative lead 111 may be configured in a plate shape.
  • the positive lead 112 and the negative lead 111 may protrude in a horizontal direction (X direction) in a state in which a wide surface is erected to face the front-rear direction.
  • the horizontal direction may mean a direction parallel to the ground when the battery pack 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.
  • the battery pack 200 according to the present invention is not limited to the aforementioned pouch-type secondary battery 110 , and various secondary batteries 110 known at the time of filing of the present invention may be employed.
  • the at least two cell assemblies 100 may be arranged in a front-rear direction (Y-axis direction).
  • the battery pack 200 may include at least one bus bar 272 configured to electrically interconnect the plurality of secondary batteries 110 and a bus bar assembly 270 including a bus bar frame 276 .
  • the bus bar 272 may include a conductive metal, for example, copper, aluminum, nickel, or the like.
  • the bus bar frame 276 may include a plastic material having low electrical conductivity.
  • the pack housing 210 may have an internal space to accommodate the cell assembly 100 therein. Specifically, when viewed in the F direction of FIG. 3 , the pack housing 210 may include an upper cover 220 , a base plate 240 , a front cover 260 , and a rear cover 250 . .
  • the base plate 240 may have an area larger than the size of the lower surface of the at least two cell assemblies 100 to mount the at least two cell assemblies 100 thereon.
  • the base plate 240 may have a plate shape extending in a horizontal direction.
  • the upper cover 220 may include an upper wall 224 and a sidewall 226 extending downward from the upper wall 224 .
  • the upper wall 224 may have a plate shape extending in a horizontal direction to cover an upper portion of the cell assembly 100 .
  • the side wall 226 may have a plate shape extending downward from both ends of the upper wall 224 in the left and right directions to cover both sides of the cell assembly 100 in the left and right directions.
  • the sidewall 226 may be coupled to a portion of the base plate 240 .
  • the upper cover 220 may include an upper wall 224 having a plate shape extending in front, rear, left and right directions.
  • the upper cover 220 may include two sidewalls 226 extending downward from both ends of the upper wall 224 in the left and right directions.
  • the lower ends of each of the two sidewalls 226 may be configured to be coupled to both ends of the base plate 240 in the left and right directions.
  • the coupling method may be a male-female coupling method or a welding coupling method.
  • the front cover 260 may be configured to cover the front of the plurality of secondary batteries 110 .
  • the front cover 260 may have a plate having a size larger than the size of the front surfaces of the plurality of secondary batteries 110 .
  • the plate may be erected in the vertical direction.
  • the rear cover 250 may be configured to cover the rear of the cell assembly 100 .
  • the rear cover 250 may have a plate shape having a size larger than the size of the rear surfaces of the plurality of secondary batteries 110 .
  • the pack housing 210 may be configured such that an internal space accommodating the plurality of secondary batteries 110 is formed, and when the internal temperature rises above a predetermined temperature, the extinguishing liquid is supplied therein.
  • the predetermined temperature may be 300 degrees Celsius or more.
  • the rear cover 250 located at the rear of each of the at least two or more battery packs 200 may be provided with an inlet 264 configured to inject the extinguishing liquid.
  • the inlet 264 may be positioned to communicate with the refrigerant passage 211 . That is, the inlet 264 may be configured to communicate with the refrigerant passage 211 located on both sides of the cell assembly 100 in the left and right direction.
  • the pack housing 210 may be provided with a vent 215 to accommodate the cell assembly 100 therein and to allow external air to flow into and out of the pack housing 210 .
  • the air outlet 215 may include an inlet 213 and an outlet 212 .
  • Each of the inlet 213 and the outlet 212 may be formed in a portion of the pack housing 210 .
  • the inlet 213 may be configured such that external air is introduced into the pack housing 210 .
  • the outlet 212 may be formed in a portion of the pack housing 210 and configured to discharge the introduced air to the outside.
  • the battery rack 300 may include a fire extinguishing tank 320 , a pipe 330 , and a fire extinguishing valve 340 .
  • the fire extinguishing tank 320 may contain a fire extinguishing liquid (not shown) therein.
  • the extinguishing liquid may be a concentrated solution of an inorganic salt such as potassium carbonate, chemical foam, air foam, carbon dioxide, or water.
  • the fire extinguishing tank 320 may have a compressed gas therein in order to spray the fire extinguishing liquid at an appropriate pressure or move it along the pipe 330 .
  • the capacity of the fire extinguishing tank 320 may be 59 L
  • the compressed gas may be 8 bar nitrogen
  • the fire extinguishing liquid may be 40 L of water.
  • water when water is used as the fire extinguishing liquid, it is because when it is sprayed inside the battery pack 200, there is a fire extinguishing cooling effect and a thermal blocking action.
  • it is effective in preventing thermal propagation when high-temperature gas and flames are generated due to thermal runaway. Accordingly, it is possible to effectively prevent a fire or thermal runaway from propagating between the plurality of battery packs 200 .
  • the pipe 330 may be configured to be connected to supply the fire extinguishing liquid from the fire extinguishing tank 320 to each of the at least two or more battery packs 200 .
  • the pipe 330 may be made of a material that is not corroded by water.
  • the pipe 330 may be made of stainless steel.
  • the pipe 330 may be configured such that one end is connected to a discharge port ( FIGS. 1 and 321 ) of the fire extinguishing tank 320 .
  • the other end of the pipe 330 may be configured to be connected to the inlet 264 of the pack housing 210 .
  • the fire extinguishing valve 340 is configured to allow the fire extinguishing liquid to flow from the fire extinguishing tank 320 into the battery pack 200 when the internal gas (air) of the battery pack 200 rises above a predetermined temperature. It can be configured to be supplied. That is, the fire extinguishing valve 340 may be an active valve configured to open an outlet so that the fire extinguishing liquid can be injected into the battery pack 200 having a predetermined temperature or higher.
  • the active valve may be, for example, a remote controllable control valve, a hydraulic valve, a solenoid valve, or the like.
  • Figure 4 is a rear partial perspective view schematically showing the appearance of some internal components of the rack case of the battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the first embodiment of the present invention.
  • the rack case 310 may have an open storage space on both sides to accommodate and store each of the plurality of battery packs 200 .
  • the rack case 310 may be configured such that the plurality of battery packs 200 are disposed in a vertical direction.
  • the rack case 310 may be configured such that the plurality of battery packs 200 are spaced apart from each other at predetermined intervals in the vertical direction.
  • the rack case 310 may be provided with a shelf plate 312 configured to mount the battery pack 200 .
  • the shelf plate 312 may include a mounting surface 312a and an extension portion 312b. More specifically, the mounting surface 312a may correspond to or have a larger area than the lower surface of the battery pack 200 .
  • the mounting surface 312a may be formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal line P1 so that the height decreases in one direction. That is, the shelf plate 312 may be fixed to other components of the rack case 310 so that the height of the mounting surface 312a decreases in one direction. For example, as shown in FIG.
  • the shelf plate 312 has a front frame 314 and a rear frame 316 of the rack case 310 such that the mounting surface 312a decreases in height toward the rear.
  • Each can be fixed.
  • the shelf plate 312 may be inclined at an angle of 1 degree to 3 degrees with respect to the horizontal.
  • the extended portion 312b of the shelf plate 312 positioned relatively upward may have an end in either direction protruding further outward than the battery pack 200 positioned downward.
  • an extension 312b may be formed at the rear end of the shelf plate 312 .
  • the shelf plate 312 is configured such that the extinguishing fluid M1 flows along the slope of the mounting surface 312a of the shelf plate 312 and is discharged to the outside through the extension part 312b in either direction.
  • the present invention has a storage space so that the plurality of battery packs 200 can be accommodated, and each of the battery packs 200 is mounted and the height increases in one direction.
  • a plurality of shelf plates 312 having a mounting surface 312a inclined at a predetermined angle to be lowered, and an extension 312b having an end in one direction more protruding outward than the battery pack 200 located below. ) by including a rack case 310 provided with, when a thermal runaway or fire occurs in a specific battery pack 200 among a plurality of battery packs, the extinguishing solution M1 supplied to the specific battery pack 200 is located below. It can be prevented from flowing into the located battery pack 200 .
  • the remaining battery pack 200 except for the battery pack 200 in which thermal runaway or fire has occurred is also submerged by the extinguishing fluid M1, thereby resolving the problem that it cannot be reused. have.
  • the rack case 310 may include a front frame 314 , a rear frame 316 , and a fixing bracket 313 .
  • the front frame 314 may be located at the front end of the plurality of battery packs 200 .
  • the front frame 314 may include a pillar portion 314p configured to support the ground.
  • the rear frame 316 may be located at the rear end of the plurality of battery packs 200 .
  • the rear frame 316 may include a pillar portion 316p configured to support the ground.
  • the fixing bracket 313 may be coupled to the shelf plate 312 . That is, the shelf plate 312 may be coupled to a lower portion of the fixing bracket 313 .
  • the shelf plate 312 and the fixing bracket 313 may be welded to each other.
  • the fixing bracket 313 may have a plate shape bent at an angle of approximately 90 degrees in an 'L' shape.
  • the fixing bracket 313 is elongated in the front-rear direction. In addition, both ends of the fixing bracket 313 in the front-rear direction may be configured to be bolted to each of the front frame 314 and the rear frame 316 .
  • the fixing bracket 313 may be coupled to the pillars 314p and 316p of the front frame 314 and the rear frame 316 , respectively. At this time, the fixing bracket 313 may be fixed to the pillars 314p and 316p of the front frame 314 and the rear frame 316, respectively, so as to be inclined at a predetermined angle such that the height decreases in one direction. have. For example, as shown in FIG. 4 , the front end of the fixing bracket 313 coupled to the front frame 314 is higher than the rear end coupled to the rear frame 316 of the fixing bracket 313 . position can be combined.
  • Figure 6 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the second embodiment of the present invention.
  • the extension part ( The protruding end of the 312b2 may be located inward than the end of the extension 312b1 of the shelf plate 312A located at the relatively upper end.
  • the shelf plate 312A positioned at the lower end of the rack case 310 protrudes backward (Y-axis direction).
  • the length of the extended portion 312b1 may be shorter than that of the extension portion 312b2 of the other shelf plate 312A located at the upper end. Accordingly, the protruding end of the extension portion 312b2 of the shelf plate 312A located at the lower end may be located inside the end of the extension portion 312b1 of the shelf plate 312A located at the upper end.
  • the rack case 310 is configured such that the protruding length of the extension of the shelf plate 312A gradually decreases toward the bottom based on the extension of the shelf plate 312A on which the battery pack 200 is mounted on the uppermost layer. can do it That is, the protruding length of the extension of the uppermost shelf plate 312A may be the longest, and the protruding length of the extension of the lowermost shelf plate 312A may be the shortest.
  • the protruding end of the extension part 312b2 of the shelf plate 312A located at the lower end is located at the relatively upper end. Since it is located inside the end of the extension part 312b1 of the shelf plate 312A, when the extinguishing fluid is supplied, the extinguishing fluid that has escaped to the outside of the pack housing 210 is inclined of the mounting surface 312a of the shelf plate 312A. flows along and is discharged to the outside through the extension part 312b1 in either direction.
  • the battery pack 200 located at the lower end can avoid contamination by the extinguishing liquid that has fallen in the gravitational direction from the upper extension 312b1.
  • Figure 7 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the third embodiment of the present invention.
  • the arrangement positions of the plurality of battery packs (200B1, 200B2) and the plurality of shelf plates (312B1, 312B2) provided in the battery rack of the third embodiment of the present invention are different.
  • the plurality of shelf plates 312B1 and 312B2 provided in the battery rack of the third embodiment may have the same extended length as the shelf plates 312A of the second embodiment of FIG. 6 .
  • the end of the battery pack 200B2 located at the lower end in either direction is located inside the end of the battery pack 200B1 located at the upper end.
  • the protruding lengths of the extension parts 312b of the shelf plate 312 provided in the battery rack of the third embodiment are all the same, but the shelf plate 312 located in the upper direction is higher than the shelf plate 312 located at the bottom. It may be disposed at positions spaced apart by a predetermined distance forward by a predetermined distance.
  • the battery pack 200 may be positioned in front of the battery pack 200 positioned at the lower end relative to other battery packs 200B2.
  • the battery rack 300 of the present invention can be configured so that the storage position of the battery pack 200 of the rack case 310 is positioned further forward as the battery pack 200 located at the bottom.
  • the position of the extension part 312b of the shelf plate 312 may also be positioned to protrude forward gradually from the upper part to the lower part.
  • the present invention among the plurality of battery packs 200, the end of the battery pack 200 located at the lower end in one direction is the battery pack located at the upper end ( 200), when the extinguishing fluid is supplied to the battery pack 200, the extinguishing fluid that has escaped to the outside of the pack housing 210 does not flow into the battery pack 200 located at the lower end, but by gravity. It can be configured to fall vertically. That is, it is possible to avoid contamination of the battery pack 200 by the extinguishing liquid that has fallen from the upper extension part 312b in the direction of gravity.
  • Figure 8 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a stopper (312c) for preventing the movement of the mounted battery pack 200 in either direction is to be formed.
  • the stopper 312c may be formed to protrude upward from the mounting surface 312a of the shelf plate 312 .
  • the stopper 312c may have an upright plate shape to support the rear of the pack housing 210 in the front.
  • a stopper 312c that blocks the movement of the mounted battery pack 200 in either direction is formed on the shelf plate 312 , thereby preventing the shelf plate 312 from moving. According to the inclination of the mounting surface 312a, the battery pack 200 is moved in one direction to prevent the rack case 310 from being separated from the outside. Accordingly, it is possible to increase the safety of the battery rack 300 of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic diagram schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the battery rack according to the fifth embodiment of the present invention when compared with the battery rack 300 according to the first embodiment, the battery pack 200, the pack housing 210 ) may be further provided with a cover portion 317 on the upper portion.
  • the cover part 317 may be configured to flow the extinguishing fluid dropped from the upper shelf plate 312 to the outside.
  • the cover part 317 may have a plate shape having a width similar to that of the shelf plate 312 . It may have a shape extending outwardly from an end of the battery pack 200 .
  • the rear end of the battery pack 200 may include a cover part 317 that protrudes backward from the rear end of the battery pack 200 .
  • the battery rack according to the fifth embodiment of the present invention is directed outward from the end of the battery pack 200 so as to flow the extinguishing liquid dropped from the upper shelf plate 312 to the outside.
  • the cover part 317 extending to have. Accordingly, it is possible to recycle the battery pack 200 that does not cause thermal runaway or fire.
  • Figure 10 is a rear perspective view schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the battery rack according to Embodiment 6 of the present invention when compared with the battery rack of Embodiment 1 of FIG. 4 , is inserted into the shelf plate 312C in the internal direction.
  • a guide groove 312h may be further formed.
  • the guide groove 312h may be a groove extending linearly along the mounting surface 312a of the shelf plate 312C.
  • the extinguishing liquid discharged to the outside of the pack housing 210 moves toward the extension 312b along the guide groove 312h to the shelf. It may be configured to be discharged to the outside through the rear end of the plate (312C).
  • a guide groove 312h configured to guide the movement of the extinguishing liquid discharged from the pack housing 210 is formed in the shelf plate 312C, so that the shelf plate 312C is specified. It is possible to control the movement of the digestive juice to the location, so that it is possible to prevent the digestive juice from flowing into the battery pack 200 located at the bottom due to an unexpected flow of the digestive juice. Accordingly, it is possible to prevent contamination by the extinguishing liquid of the battery pack 200 that does not cause thermal runaway or fire. In the present invention, it is possible to recycle the battery pack 200 without thermal runaway or fire.
  • the battery rack 300 compared to the battery rack 300 of the first embodiment, receives the extinguishing fluid dropped from the upper battery pack 200 to the outside
  • a discharge unit (312p) configured to flow to may be provided.
  • the discharge part 312p may have a shape of a conduit extending in an upper diagonal direction and having an open upper part.
  • the discharge unit 312p may receive the dropped digestive fluid and induce it to be discharged to one side.
  • the extinguishing fluid moved along the guide groove 312h formed in the shelf plate 312C located at the relatively upper end falls by gravity from the rear end of the shelf plate 312C, and then at the lower end. At least a portion of the digestive fluid is received at the discharge part 312p of the shelf plate 312C located at
  • the shelf plate 312C is provided with a discharge unit 312p configured to receive the extinguishing liquid dropped from the upper battery pack 200 and flow it to the outside. Contamination of the extinguishing fluid of the battery pack 200 in which runaway or fire has not occurred can be avoided. Accordingly, it is possible to recycle the battery pack 200 that does not cause thermal runaway or fire.
  • FIG. 11 is a schematic view schematically showing the appearance of some configurations of the battery rack according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the absorbent member 319 may be further included therein.
  • the absorbent member 319 may be configured to absorb the digestive fluid (M1 in FIG. 5 ).
  • the absorbent member 319 may be a sponge.
  • the absorbent member 319 may include a super absorbent fiber formed by spinning a super absorbent polymer into a net shape.
  • the superabsorbent polymer may be configured to absorb digestive juices (water) weighing about 500 to 1,000 times its own weight.
  • the superabsorbent polymer may be a product of LG Chem's superabsorbent polymer.
  • the absorbent member 319 may be manufactured by collectively polymerizing acrylic acid and methyl acrylate in water as raw materials, extracting the polymerized polymer and spinning it in a net form.
  • the absorbing member 319 may be interposed between the secondary batteries 110 located in the opposite direction to the one direction among the plurality of secondary batteries 110 .
  • the shelf plate 312 is inclined to the rear (Y-axis direction)
  • the extinguishing liquid inside the pack housing 210 is the rear of the pack housing 210 . can be filled from
  • the level of the extinguishing liquid may be lower than that of the rear portion of the inside of the pack housing 210 at the front of the pack housing 210 . . Accordingly, by using the absorbing member 319 , it is possible to sufficiently supply the extinguishing liquid between the plurality of secondary batteries 110 . Cooling or thermal cut-off can be effectively achieved.
  • the battery pack 200D is configured to absorb the digestive fluid in the secondary battery 110 located in the opposite direction to the one direction among the plurality of secondary batteries 110 . Since the member 319 is provided, it can be supplemented so that the extinguishing liquid can be distributed inside the pack housing 210 even when the battery pack 200D is disposed at an angle. Accordingly, when thermal runaway or fire occurs in the secondary battery 110 located in the opposite direction to the one direction of the pack housing 210, a fire extinguishing liquid is supplied to effectively prevent thermal runaway through fire suppression or thermal cutoff. can
  • FIG. 12 is a front view schematically illustrating a state of a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the battery rack 300 may further include other components such as a battery management system (BMS, 350) inside or outside the rack case 310 .
  • BMS battery management system
  • the power storage device 600 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 device 600 may be configured such that three battery racks 300 each having a rack case 310 are arranged in one direction.
  • the power storage device 600 may be provided with a separate battery management system 350 that can control charging and discharging in each of the three battery racks (300).
  • the power storage device 600 may include a binding member configured to form a coupling between the adjacent rack case (310).
  • rack case 312 shelf plate

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Abstract

본 발명은, 화재나 열이 전파되는 것을 효과적으로 방지하고, 손상되지 않은 배터리 팩을 재활용할 수 있는 배터리 랙을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 랙은, 각각이 일방향으로 적층된 복수의 이차전지, 및 상기 복수의 이차전지를 수납하는 내부 공간이 형성되고 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 소화액이 내부로 공급되도록 구성된 팩 하우징을 포함하고, 상하 방향으로 배열된 복수의 배터리 팩; 및 상기 복수의 배터리 팩의 수납이 가능하도록 수납 공간을 가지고, 각각이 상기 배터리 팩이 탑재되고 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어진 탑재면과, 상기 어느 한 방향의 단부가 하방에 위치한 배터리 팩 보다 외측 방향으로 더 돌출된 연장부를 구비한 복수의 선반 플레이트가 구비된 랙 케이스를 포함한다.

Description

배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 중, 화재나 열폭주가 발생할 경우, 화재나 열이 전파되는 것을 효과적으로 방지하고, 손상되지 않은 배터리 팩의 재활용이 가능한 배터리 랙에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 03월 04일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0027372호에 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 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 배터리 모듈 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩을 다수개 포함한 배터리 랙에 대한 수요가 증가하고 있다.
또한, 이러한 배터리 랙은, 복수의 배터리 팩을 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 금속 재질의 랙 케이스를 구비하는 것이 일반적이었다. 더욱이, 최근 고용량의 배터리 랙의 수요가 높아지고 있어, 많은 수의 배터리 팩이 수납된 배터리 랙에 대한 요구가 높아지고 있다.
그러나, 종래기술의 배터리 랙은, 복수의 배터리 팩 중, 어느 하나의 배터리 팩의 이차전지가 열폭주가 발생되어, 이차전지가 발화 내지 폭발할 경우, 인접한 이차전지로 열 또는 화염이 전달되어 2차 폭발 등이 일어나는 경우가 있어, 2차 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
이에 따라, 배터리 랙에서 일부 이차전지가 열폭주가 발생될 경우, 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 빠르고 완전한 소화 기술이 필요한 실정이다.
더욱이, 종래기술에서는 화재나 열폭주가 발생된 복수의 배터리 팩으로 소화액을 투입하여 화재를 진압하였으나, 복수의 배터리 팩 중, 화재가 발생되지 않은 배터리 팩에도 소화액의 침투나 오염이 발생되어, 화재나 열폭주가 발생되지 않은 배터리 팩을 재사용할 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 사용 중, 화재나 열폭주가 발생할 경우, 화재나 열이 전파되는 것을 효과적으로 방지하고, 손상되지 않은 배터리 팩의 재활용이 가능한 배터리 랙을 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 배터리 랙은,
각각이 일방향으로 적층된 복수의 이차전지, 및 상기 복수의 이차전지를 수납하는 내부 공간이 형성되고 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 소화액이 내부로 공급되도록 구성된 팩 하우징을 포함하고, 상하 방향으로 배열된 복수의 배터리 팩; 및
상기 복수의 배터리 팩의 수납이 가능하도록 수납 공간을 가지고, 상기 배터리 팩이 탑재되고 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어진 탑재면과, 상기 어느 한 방향의 단부가 하방에 위치한 배터리 팩 보다 외측 방향으로 더 돌출된 연장부를 구비한 복수의 선반 플레이트가 구비된 랙 케이스를 포함한다.
더욱이, 상기 랙 케이스는,
상기 복수의 배터리 팩의 전단에 위치하고 지면을 지지하도록 구성된 기둥부를 구비한 전방 프레임;
상기 복수의 배터리 팩의 후단에 위치하고 지면을 지지하도록 구성된 기둥부를 구비한 후방 프레임; 및
상기 선반 플레이트와 결합되고 상기 전방 프레임과 상기 후방 프레임 각각의 기둥부에 상기 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어지게 결합된 고정 브라켓을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 선반 플레이트 중, 상대적으로 하단에 위치한 선반 플레이트의 연장부의 돌출된 단부는 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트의 연장부의 단부보다 내측에 위치될 수 있다.
나아가, 상기 복수의 배터리 팩 중, 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩의 상기 어느 한 방향의 단부는 상대적으로 상단에 위치한 배터리 팩의 단부 보다 내측에 위치될 수 있다.
또한, 상기 선반 플레이트에는 상기 탑재된 배터리 팩의 상기 어느 한 방향의 이동을 저지하는 스토퍼가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩은,
상단의 선반 플레이트로부터 낙하된 소화액을 외부로 흘려 보내도록 상기 배터리 팩의 단부로부터 외측 방향으로 연장된 덮개부가 더 구비될 수 있다.
나아가, 상기 선반 플레이트는 상기 팩 하우징으로부터 배출된 소화액의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 선반 플레이트는 상방의 배터리 팩으로부터 낙하된 소화액을 받아내 외부로 흘려 보내도록 구성된 배출부가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 팩은, 상기 복수의 이차전지 중, 상기 어느 한 방향의 반대 방향에 위치한 이차전지에는 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재가 구비될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 상기 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 복수의 배터리 팩의 수납이 가능하도록 수납 공간을 가지고, 배터리 팩이 탑재되고 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어진 탑재면과, 어느 한 방향의 단부가 하방에 위치한 배터리 팩 보다 외측 방향으로 더 돌출된 연장부를 구비한 복수의 선반 플레이트가 구비된 랙 케이스를 포함함으로써, 복수의 배터리 팩 중, 특정 배터리 팩에서 열폭주나 화재가 발생할 경우, 특정 배터리 팩에 공급된 소화액이 하방에 위치한 배터리 팩으로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 종래기술에서 소화액 공급으로 인해, 열폭주나 화재가 발생한 배터리 팩을 제외한 나머지 배터리 팩 또한 소화액에 의해 침수되어 재사용이 불가능해지는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명은, 복수의 선반 플레이트 중, 상대적으로 하단에 위치한 선반 플레이트의 연장부의 돌출된 단부는 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트의 연장부의 단부보다 내측에 위치됨으로써, 소화액이 공급될 경우, 팩 하우징 외부로 빠져나간 소화액이 연장부를 통해 외부로 배출되고, 이때, 상대적으로 하단에 위치한 연장부의 돌출된 길이가 상단에 위치한 연장부 보다 짧으므로, 하단에 위치한 배터리 팩은 상단의 연장부로부터 중력 방향으로 낙하된 소화액에 의한 오염을 피할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 본 발명은, 복수의 배터리 팩 중, 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩의 어느 한 방향의 단부는 상대적으로 상단에 위치한 배터리 팩의 단부 보다 내측에 위치됨으로써, 소화액이 배터리 팩에 공급될 경우, 팩 하우징 외부로 빠져나간 소화액이 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩에 유입되지 않고 중력에 의해 수직 낙하되도록 구성 시킬 수 있다. 즉, 상단의 연장부로부터 중력 방향으로 낙하된 소화액에 의한 배터리 팩의 오염을 피할 수 있다.
나아가, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 선반 플레이트에 팩 하우징으로부터 배출된 소화액의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 홈이 형성됨으로써, 선반 플레이트의 특정 위치로 소화액의 이동을 제어할 수 있어, 예상치 못한 소화액의 흐름으로 인해 하단에 위치한 배터리 팩에 소화액이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩의 소화액에 의한 오염을 방지할 수 있다. 본 발명은 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩의 재활용이 가능하다.
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 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 셀 어셈블리의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 랙 케이스의 일부 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 부분 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예2에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 실시예3에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 8은, 본 발명의 실시예4에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 9는, 본 발명의 실시예5에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 10은, 본 발명의 실시예6에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 실시예7에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 일부 구성인 배터리 팩의 셀 어셈블리의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 참고로, 도 1의 X축의 양의 방향 및 음의 방향은 우 방향 및 좌 방향일 수 있다. 도 1의 Z축의 양의 방향 및 음의 방향은 상 방향 및 하 방향일 수 있다. 도 1의 Y축의 양의 방향 및 음의 방향은 후 방향 및 전 방향일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 배터리 랙(300)은, 상하 방향으로 배열된 복수의 배터리 팩(200), 및 랙 케이스(310)를 포함한다.
구체적으로, 상기 배터리 팩(200)은, 각각이 일방향으로 적층된 복수의 이차전지(110)를 구비할 수 있다. 상기 이차전지(110)는 파우치형 이차전지(110)일 수 있다.
특히, 이러한 파우치형 이차전지(110)는, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치(116)를 구비할 수 있다.
상기 각각의 이차전지(110)는, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 2개의 넓은 면이 전후 방향에 각각 위치하고, 상, 하, 좌, 우 방향에는 실링부가 위치하도록 대략 지면에 수직하게 세워지는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 각 이차전지(110)는 상하 방향으로 세워진 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 상, 하, 전, 후, 좌, 우 방향에 대하여, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 한다.
여기서, 상기 파우치는 오목한 형태의 수용부가 형성되어 있는 파우치로 구성될 수 있다. 또한, 상기 수용부에는 전극 조립체 및 전해액이 수납될 수 있다. 그리고, 각각의 파우치는, 외부 절연층, 금속층 및 내부 접착층을 구비하며, 파우치의 테두리 부위에는 내부 접착층이 서로 유착됨으로써, 실링부가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 이차전지(110)의 양극 리드(112) 및 음극 리드(111)가 형성된 좌우 방향의 단부 각각에 테라스부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극 조립체는, 전극활물질이 도포된 전극판과 분리막의 조립체로서, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 구비되며, 하나 이상의 양극 탭이 양극 리드(112)와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 양극 리드(112)는, 일단이 상기 양극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차전지(110)의 전극 단자, 예를 들면, 이차전지(110)의 양극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 음극판에는 음극 탭이 구비되며, 하나 이상의 음극 탭이 음극 리드(111)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 음극 리드(111)는, 일단이 상기 음극 탭에 연결되고 타단이 파우치의 외부로 노출되며, 이와 같이 노출된 부분이 이차전지(110)의 전극 단자, 예를 들면 이차전지(110)의 음극 단자로서 기능할 수 있다.
더욱이, 도 3에서와 같이, F 방향으로 바로 보았을 때, 상기 양극 리드(112)와 상기 음극 리드(111)는, 이차전지(110)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향의 좌우 방향의 단부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 리드(112)는 상기 이차전지(110)의 중심을 기준으로 일단부(좌단부)에 구비될 수 있다. 또한, 상기 음극 리드(111)는 이차전지(110)의 중심을 기준으로 타단부(우단부)에 구비될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)의 각각의 이차전지(110)는 양극 리드(112)와 음극 리드(111)가 좌우 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하나의 이차전지(110)에서, 양극 리드(112)와 음극 리드(111) 간의 간섭이 없게 되어, 전극 리드의 면적을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 양극 리드(112) 및 상기 음극 리드(111)는 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 리드(112) 및 상기 음극 리드(111)는, 넓은 면이 전후 방향을 향하도록 세워진 상태로 수평 방향(X 방향)으로 돌출될 수 있다.
여기서 수평 방향이란, 배터리 팩(200)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이 라고도 할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 이차전지(110)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 이차전지(110)가 채용될 수 있다.
또한, 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)는 전후 방향(Y축 방향)으로 배열될 수 있다.
상기 배터리 팩(200)은 상기 복수의 이차전지(110)를 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나 이상의 버스바(272)와 버스바 프레임(276)을 구비한 버스바 어셈블리(270)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 버스바(272)는 전도성 금속을 구비할 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 구비할 수 있다. 또한, 상기 버스바 프레임(276)은 전기 전도성이 적은 플라스틱 소재를 구비할 수 있다.
한편, 상기 팩 하우징(210)은, 상기 셀 어셈블리(100)를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 3의 F 방향으로 바라 보았을 때, 상기 팩 하우징(210)은, 상부 커버(220), 베이스 플레이트(240), 전방 커버(260), 및 후방 커버(250)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트(240)는 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)를 상부에 탑재하도록 상기 적어도 둘 이상의 셀 어셈블리(100)의 하면 크기보다 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 베이스 플레이트(240)는 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
또한, 상기 상부 커버(220)는 상벽(224) 및 상기 상벽(224)으로부터 하부 방향으로 연장된 측벽(226)을 구비할 수 있다. 상기 상벽(224)은 상기 셀 어셈블리(100)의 상부를 커버하도록 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다. 상기 측벽(226)은 상기 셀 어셈블리(100)의 좌우 방향의 양 측부를 커버하도록 상기 상벽(224)의 좌우 방향의 양 단부로부터 하부 방향으로 연장된 플레이트 형상일 수 있다.
그리고, 상기 측벽(226)은 상기 베이스 플레이트(240)의 일부위와 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 커버(220)는 전후 좌우 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가진 상벽(224)을 구비할 수 있다. 상기 상부 커버(220)는 상기 상벽(224)의 좌우 방향의 양 단부 각각으로부터 하부 방향으로 연장된 2개의 측벽(226)이 구비될 수 있다. 나아가, 상기 2개의 측벽(226) 각각의 하단부는 상기 베이스 플레이트(240)의 좌우 방향의 양 단부와 결합되도록 구성될 수 있다. 이때, 결합 방식은 암수 결합 방식 또는 용접 결합 방식일 수 있다.
더욱이, 상기 전방 커버(260)는 상기 복수의 이차전지(110)의 전방을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전방 커버(260)는 복수의 이차전지(110)의 전면의 크기 보다 큰 크기의 플레이트를 가질 수 있다. 상기 플레이트는 상하 방향으로 세워진 형태일 수 있다.
또한, 상기 후방 커버(250)는 상기 셀 어셈블리(100)의 후방을 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 후방 커버(250)는 복수의 이차전지(110)의 후면의 크기 보다 큰 크기의 플레이트 형상을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 팩 하우징(210)은 상기 복수의 이차전지(110)를 수납하는 내부 공간이 형성되고 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 소화액이 내부로 공급되도록 구성될 수 있다. 여기서 소정 온도는 섭씨 300도 이상일 수 있다.
구체적으로, 상기 적어도 둘 이상의 배터리 팩(200) 각각의 후방에 위치한 후방 커버(250)에는 상기 소화액이 투입되도록 구성된 투입구(264)가 구비될 수 있다. 상기 투입구(264)는 상기 냉매 이동로(211)와 연통되도록 위치될 수 있다. 즉, 상기 투입구(264)는 상기 셀 어셈블리(100)를 중심으로 좌우 방향의 양측에 위치한 냉매 이동로(211)와 연통되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 팩 하우징(210)은 상기 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용하고 외부 공기가 상기 팩 하우징(210)의 내부와 외부로 유통되도록 송풍구(215)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 송풍구(215)는 유입구(213) 및 배출구(212)를 구비할 수 있다. 상기 유입구(213) 및 배출구(212) 각각은, 상기 팩 하우징(210)의 일부분에 형성될 수 있다. 상기 유입구(213)는, 외부 공기가 상기 팩 하우징(210) 내부로 투입되도록 구성될 수 있다. 상기 배출구(212)는 상기 팩 하우징(210)의 일부분에 형성되고 상기 유입된 공기가 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 상기 배터리 랙(300)은 소화 탱크(320), 배관(330), 및 소화 밸브(340)를 구비할 수 있다.
먼저, 상기 소화 탱크(320)는 내부에 소화액(보이지 않음)이 수용될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화액은, 탄산칼륨과 같은 무기염의 농후(濃厚)용액, 화학포, 공기포, 이산화탄소, 또는 물일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(320)는 소화액을 적절한 압력으로 분사 내지 상기 배관(330)을 따라 이동시키기 위해 압축 가스를 내부에 구비할 수 있다.
예를 들면, 상기 소화 탱크(320)의 용량은 59 L일 수 있고, 상기 압축 가스는 8 bar의 질소일 수 있으며, 상기 소화액은 40 L의 물일 수 있다. 여기서, 소화액으로 물을 사용할 경우, 상기 배터리 팩(200)의 내부에 분무로 했을 때는 소화 냉각 효과와 함께 열차단 작용이 있기 때문이다. 특히, 열폭주로 인한 고온의 가스 및 화염이 발생된 경우, 열 전파(Thermal Propagation)를 방지하는데 효과적이다. 이로 인해, 복수의 배터리 팩(200) 사이로 화재나 열폭주가 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 배관(330)은, 상기 소화 탱크(320)로부터 상기 적어도 둘 이상의 배터리 팩(200) 각각으로 상기 소화액을 공급하도록 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 배관(330)은 물에 부식되지 않은 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 배관(330)은 스테인리스 스틸을 구비할 수 있다. 상기 배관(330)은 일단이 상기 소화 탱크(320)의 토출구(도 1, 321)와 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 배관(330)은 타단은 상기 팩 하우징(210)의 투입구(264)와 연결되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 소화 밸브(340)는, 상기 배터리 팩(200)의 내부 가스(공기)가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 상기 소화 탱크(320)로부터 상기 소화액이 상기 배터리 팩(200)의 내부로 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 소화 밸브(340)는 소정 온도 이상의 배터리 팩(200) 내부로 상기 소화액이 주입될 수 있도록 출구가 개방되도록 구성된 능동형 밸브일 수 있다. 상기 능동형 밸브는 예를 들면, 원격 조정이 가능한 컨트롤 밸브, 유압 밸브, 솔레노이드 밸브 등일 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙의 랙 케이스의 일부 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 부분 사시도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1과 함께 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 랙 케이스(310)는 상기 복수의 배터리 팩(200) 각각을 수납 보관이 가능하도록 양측이 개방된 수납 공간을 가질 수 있다. 상기 랙 케이스(310)는 상기 복수의 배터리 팩(200)은 상하 방향으로 배치되도록 구성될 수 있다. 상기 랙 케이스(310)는 상기 복수의 배터리 팩(200)이 상하 방향으로 소정 간격으로 이격되어 배치되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 랙 케이스(310)는 상기 배터리 팩(200)이 탑재되도록 구성된 선반 플레이트(312)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 선반 플레이트(312)는 탑재면(312a)과 연장부(312b)를 구비할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 탑재면(312a)은 상기 배터리 팩(200)의 하면과 대응되거나 더 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 탑재면(312a)은 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 수평선(P1)에 대해 소정 각도로 기울어지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 선반 플레이트(312)는 상기 탑재면(312a)이 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 랙 케이스(310)의 다른 구성들에 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 선반 플레이트(312)는 상기 탑재면(312a)이 후방으로 갈수록 높이가 낮아지도록 랙 케이스(310)의 전방 프레임(314) 및 후방 프레임(316) 각각에 고정될 수 있다. 예를 들면, 상기 선반 플레이트(312)는 수평에 대해 각도로 1도 내지 3도로 기울어져 있을 수 있다.
그리고, 상대적으로 상방에 위치한 상기 선반 플레이트(312)의 연장부(312b)는 상기 어느 한 방향의 단부가 하방에 위치한 배터리 팩(200) 보다 외측 방향으로 더 돌출되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 선반 플레이트(312)의 후단부에는 연장부(312b)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 선반 플레이트(312)는 소화액(M1)이 상기 선반 플레이트(312)의 탑재면(312a)의 경사를 따라 흘러 상기 어느 한 방향으로 연장부(312b)를 통해 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 배터리 팩(200)의 수납이 가능하도록 수납 공간을 가지고, 각각이 상기 배터리 팩(200)이 탑재되고 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어진 탑재면(312a)과, 상기 어느 한 방향의 단부가 하방에 위치한 배터리 팩(200) 보다 외측 방향으로 더 돌출된 연장부(312b)를 구비한 복수의 선반 플레이트(312)가 구비된 랙 케이스(310)를 포함함으로써, 복수의 배터리 팩 중, 특정 배터리 팩(200)에 열폭주나 화재가 발생할 경우, 특정 배터리 팩(200)에 공급된 소화액(M1)이 하방에 위치한 배터리 팩(200)으로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 종래기술에서 소화액(M1) 공급으로 인해, 열폭주나 화재가 발생한 배터리 팩(200)을 제외한 나머지 배터리 팩(200) 또한 소화액(M1)에 의해 침수되어 재사용이 불가능해지는 문제를 해결할 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 랙 케이스(310)는, 전방 프레임(314), 후방 프레임(316), 및 고정 브라켓(313)을 구비할 수 있다. 상기 전방 프레임(314)은 상기 복수의 배터리 팩(200)의 전단에 위치할 수 있다. 상기 전방 프레임(314)은 지면을 지지하도록 구성된 기둥부(314p)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 후방 프레임(316)은 상기 복수의 배터리 팩(200)의 후단에 위치할 수 있다. 상기 후방 프레임(316)은 지면을 지지하도록 구성된 기둥부(316p)를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 고정 브라켓(313)은 상기 선반 플레이트(312)와 결합될 수 있다. 즉, 상기 선반 플레이트(312)는 상기 고정 브라켓(313)의 하부와 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 선반 플레이트(312)와 상기 고정 브라켓(313)은 서로 용접 접합될 수 있다. 상기 고정 브라켓(313)은 'L' 자형으로 대략 90도 각도로 절곡된 플레이트 형태를 가질 수 있다. 상기 고정 브라켓(313)은 전후 방향으로 길게 연장된 형태이다. 그리고, 상기 고정 브라켓(313)의 전후 방향의 양 단부는 상기 전방 프레임(314) 및 상기 후방 프레임(316) 각각과 볼트 결합되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 고정 브라켓(313)은 상기 전방 프레임(314)과 상기 후방 프레임(316) 각각의 기둥부들(314p, 316p)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 고정 브라켓(313)은 상기 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어지게 상기 전방 프레임(314)과 상기 후방 프레임(316) 각각의 기둥부들(314p, 316p)에 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정 브라켓(313)의 상기 전방 프레임(314)에 결합된 전단부는 상기 고정 브라켓(313)의 상기 후방 프레임(316)에 결합된 후단부 보다 높은 위치에 결합시킬 수 있다.
도 6은, 본 발명의 실시예2에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 4와 함께 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 랙은, 상기 복수의 선반 플레이트(312A) 중, 상대적으로 하단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b2)의 돌출된 단부가 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b1)의 단부보다 내측에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 배열된 선반 플레이트(312A) 중, 상대적으로 하단에 랙 케이스(310)에 위치한 선반 플레이트(312A)는, 후방(Y축 방향)으로 돌출된 연장부(312b1)의 길이가 상대적으로 상단에 위치한 다른 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b2) 보다 더 짧게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 하단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b2)의 돌출된 단부가 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b1)의 단부보다 내측에 위치될 수 있다.
그리고, 상기 랙 케이스(310)는 최상층에 위치한 배터리 팩(200)을 탑재한 선반 플레이트(312A)의 연장부를 기준으로 하단으로 갈수록 점진적으로 선반 플레이트(312A)의 연장부의 돌출된 길이가 짧아지도록 구성 시킬 수 있다. 즉, 최상단의 선반 플레이트(312A)의 연장부의 돌출된 길이가 가장 길고, 최하단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부의 돌출된 길이가 가장 짧게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 선반 플레이트(312A) 중, 상대적으로 하단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b2)의 돌출된 단부는 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트(312A)의 연장부(312b1)의 단부보다 내측에 위치됨으로써, 소화액이 공급될 경우, 팩 하우징(210) 외부로 빠져나간 소화액이 상기 선반 플레이트(312A)의 탑재면(312a)의 경사를 따라 흐르고, 상기 어느 한 방향으로 연장부(312b1)를 통해 외부로 배출되고, 이때, 상대적으로 하단에 위치한 연장부(312b2)의 돌출된 길이가 상단에 위치한 연장부(312b1) 보다 짧으므로, 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩(200)은 상단의 연장부(312b1)로부터 중력 방향으로 낙하된 소화액에 의한 오염을 피할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 실시예3에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 4와 함께 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예3의 배터리 랙에 구비된 복수의 배터리 팩들(200B1, 200B2)와 복수의 선반 플레이트들(312B1, 312B2)의 배치 위치가 다를 수 있다. 그리고, 실시예 3의 배터리 랙에 구비된 복수의 선반 플레이트들(312B1, 312B2)은, 도 6의 실시예 2의 선반 플레이트(312A)들과 달리 플레이트의 연장된 길이는 서로 동일할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 배터리 팩(200B1, 200B2) 중, 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩(200B2)의 상기 어느 한 방향의 단부가 상대적으로 상단에 위치한 배터리 팩(200B1)의 단부 보다 내측에 위치되도록 구성될 수 있다. 즉, 실시예3의 배터리 랙에 구비된 선반 플레이트(312)의 연장부(312b)의 돌출된 길이는 모두 동일하나, 상부 방향에 위치한 선반 플레이트(312)일수록 하단에 위치한 선반 플레이트(312) 보다 소정 거리로 전방으로 소정 거리로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 배열된 복수의 배터리 팩(200) 중, 다른 배터리 팩(200B2) 보다 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩(200) 보다 전방에 위치될 수 있다. 즉, 본 발명의 배터리 랙(300)은, 랙 케이스(310)의 배터리 팩(200)의 수납 위치를 하단에 위치한 배터리 팩(200)일수록 좀더 전방에 위치하도록 구성 시킬 수 있다. 더불어, 선반 플레이트(312)의 연장부(312b)의 위치도 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 전방으로 돌출되도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 배터리 팩(200) 중, 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩(200)의 상기 어느 한 방향의 단부는 상대적으로 상단에 위치한 배터리 팩(200)의 단부 보다 내측에 위치됨으로써, 소화액이 배터리 팩(200)에 공급될 경우, 팩 하우징(210) 외부로 빠져나간 소화액이 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩(200)에 유입되지 않고 중력에 의해 수직 낙하되도록 구성 시킬 수 있다. 즉, 상단의 연장부(312b)로부터 중력 방향으로 낙하된 소화액에 의한 배터리 팩(200)의 오염을 피할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 실시예4에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 4와 함께 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예4에 따른 배터리 랙은, 상기 탑재된 배터리 팩(200)의 상기 어느 한 방향의 이동을 저지하는 스토퍼(312c)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스토퍼(312c)는 상기 선반 플레이트(312)의 탑재면(312a)으로부터 상부 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 스토퍼(312c)는 상기 팩 하우징(210)의 후방을 전방으로 지지하도록 직립한 플레이트 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 선반 플레이트(312)에는 상기 탑재된 배터리 팩(200)의 상기 어느 한 방향의 이동을 저지하는 스토퍼(312c)가 형성됨으로써, 상기 선반 플레이트(312)의 탑재면(312a)의 기울기에 따라 상기 배터리 팩(200)이 어느 한 방향으로 이동되어 상기 랙 케이스(310) 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 랙(300)의 안전성을 높일 수 있다.
도 9는, 본 발명의 실시예5에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 4와 함께 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예5에 따른 배터리 랙은, 실시예 1에 따른 배터리 랙(300)과 비교할 경우, 배터리 팩(200)은, 팩 하우징(210)의 상부에 덮개부(317)가 더 구비될 수 있다. 상기 덮개부(317)는 상단의 선반 플레이트(312)로부터 낙하된 소화액을 외부로 흘려 보내도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 덮개부(317)는 상기 선반 플레이트(312)와 유사한 너비를 가진 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 배터리 팩(200)의 단부로부터 외측 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(200)의 후단에는 상기 배터리 팩(200)의 후단으로부터 후방으로 돌출 연장된 덮개부(317)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 실시예5에 따른 배터리 랙은, 상단의 선반 플레이트(312)로부터 낙하된 소화액을 외부로 흘려 보내도록 상기 배터리 팩(200)의 단부로부터 외측 방향으로 연장된 덮개부(317)가 구비됨으로써, 상단의 선반 플레이트(312)로부터 낙하된 소화액을 차단할 수 있어, 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩(200)의 소화액에 의한 오염을 방지할 수 있다. 이에 따라, 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩(200)의 재활용이 가능하다.
도 10은, 본 발명의 실시예6에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 후방 사시도이다.
도 1 및 도 4와 함께, 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예6에 따른 배터리 랙은, 도 4의 실시예1의 배터리 랙과 비교할 경우, 상기 선반 플레이트(312C)에 내부 방향으로 내입된 가이드 홈(312h)이 더 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드 홈(312h)은 선반 플레이트(312C)의 탑재면(312a)을 따라 선형 연장된 홈일 수 있다. 상기 배터리 팩(200)의 열폭주 또는 화재가 발생되어, 소화액이 공급될 경우, 팩 하우징(210) 외부로 빠져나온 소화액이 상기 선반 플레이트(312C)의 가이드 홈(312h)을 따라 이동될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 선반 플레이트(312C)는, 상기 팩 하우징(210) 외부로 빠져나온 소화액이 상기 가이드 홈(312h)을 따라 연장부(312b)를 향해 이동하여 상기 선반 플레이트(312C)의 후단부를 통해 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 선반 플레이트(312C)에는 상기 팩 하우징(210)으로부터 배출된 소화액의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 홈(312h)이 형성됨으로써, 상기 선반 플레이트(312C)의 특정 위치로 소화액의 이동을 제어할 수 있어, 예상치 못한 소화액의 흐름으로 인해 하단에 위치한 배터리 팩(200)에 소화액이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩(200)의 소화액에 의한 오염을 방지할 수 있다. 본 발명은 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩(200)의 재활용이 가능하다.
다시 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예6에 따른 배터리 랙(300)은, 실시예1의 배터리 랙(300)과 비교하여, 상방의 배터리 팩(200)으로부터 낙하된 소화액을 받아내 외부로 흘려 보내도록 구성된 배출부(312p)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 배출부(312p)는 상부 사선 방향으로 연장되고 상부가 개방된 도관의 형태를 가질 수 있다. 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트(312C)로부터 소화액이 중력 낙하할 경우, 상기 배출부(312p)는 낙하된 소화액을 수령하여 일측으로 배출하도록 유도할 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트(312C)에 형성된 가이드 홈(312h)을 따라 이동된 소화액은 상기 선반 플레이트(312C)의 후단으로부터 중력 낙하한 후, 하단에 위치한 선반 플레이트(312C)의 배출부(312p)에 소화액이 적어도 일부 수령되고, 수령된 소화액은 배출부(312p)의 도관 형태를 따라 다시 우측단으로 이동되어 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 선반 플레이트(312C)에는 상방의 배터리 팩(200)으로부터 낙하된 소화액을 받아내 외부로 흘려 보내도록 구성된 배출부(312p)가 구비됨으로써, 하단에 위치하고 열폭주나 화재가 발생되지 않은 배터리 팩(200)의 소화액의 오염을 피할 수 있다. 이에 따라, 열폭주나 화재가 발생하지 않은 배터리 팩(200)의 재활용이 가능하다.
도 11은, 본 발명의 실시예7에 따른 배터리 랙의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 2와 도 5와 함께, 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예7에 따른 배터리 랙은, 실시예 1의 배터리 랙(300)과 비교할 경우, 배터리 팩(200D)의 팩 하우징(210) 내부에 흡수 부재(319)를 더 포함할 수 있다. 상기 흡수 부재(319)는 소화액(도 5의 M1)을 흡수하도록 구성될 수 있다. 상기 흡수 부재(319)는 스폰지 일 수 있다. 또는, 상기 흡수 부재(319)는 고흡수성 수지를 그물 형태로 방적하여 형성된 고흡수성 섬유(super absorbent fiber)를 구비할 수 있다. 여기서, 고흡수성 수지는 자체 무게의 5백 내지 1천배 정도 무게의 소화액(물)을 흡수하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 고흡수성 수지는 LG화학社의 고흡수성 수지 제품일 수 있다. 예를 들면, 상기 흡수 부재(319)는 아크릴산과 메틸 아크릴레이트 등을 원료로 하여 물에서 일괄적으로 중합 시킨 후, 중합된 고분자를 추출하고 그물 형태로 방적 시켜 제조될 수 있다.
또한, 상기 흡수 부재(319)는 상기 복수의 이차전지(110) 중, 상기 어느 한 방향의 반대 방향에 위치한 이차전지(110) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 선반 플레이트(312)가 후방(Y축 방향)으로 기울어져서 구성될 경우, 상기 팩 하우징(210) 내부에 소화액은 상기 팩 하우징(210)의 후방에서부터 채워질 수 있다.
더욱이, 배터리 팩(200D)이 후방으로 기울어져 배치되는 이유로 인해, 상대적으로 상기 팩 하우징(210)의 내부의 전방부에는 소화액의 수위가 상기 팩 하우징(210)의 내부의 후방부 보다 낮을 수 있다. 이에 따라, 상기 흡수 부재(319)를 이용하여, 상기 복수의 이차전지(110) 사이에 소화액을 충분히 공급할 수 있는 바, 상기 팩 하우징(210)의 내부의 전방부에 위치한 이차전지(110)의 냉각 또는 열차단을 효과적으로 이룰 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 배터리 팩(200D)은, 상기 복수의 이차전지(110) 중, 상기 어느 한 방향의 반대 방향에 위치한 이차전지(110)에는 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재(319)가 구비됨으로써, 배터리 팩(200D)의 기울어져 배치되더라도 팩 하우징(210) 내부에 소화액이 분포될 수 있도록 보완할 수 있다. 이에 따라, 팩 하우징(210)의 상기 어느 한 방향의 반대 방향에 위치한 이차전지(110)에서 열폭주나, 화재가 발생할 경우, 소화액을 공급하여 화재 진압이나 열차단을 통한 열폭주를 효과적으로 저지할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치의 모습을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 1과 함께 도 12를 참조하면, 또한, 상기 배터리 랙(300)은, 랙 케이스(310)의 내부 또는 외부에 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS, 350) 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
한편, 다시 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(600)는 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 12에 도시된 바와 같이, 상기 전력 저장 장치(600)는 각각이 랙 케이스(310)를 구비한 3개의 배터리 랙(300)이 일방향으로 배열되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 저장 장치(600)는 3개의 배터리 랙(300) 각각에는 충방전을 제어할 수 있는 별도의 배터리 관리 시스템(350)을 구비할 수 있다. 상기 전력 저장 장치(600)는 인접한 랙 케이스(310) 간의 결합을 이루도록 구성된 결속 부재를 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]
300: 배터리 랙 600: 전력 저장 장치
200: 배터리 팩 100: 셀 어셈블리
110: 이차전지 210: 팩 하우징
310: 랙 케이스 312: 선반 플레이트
312a: 탑재면 312b: 연장부
314: 전방 프레임 316: 후방 프레임
313: 고정 브라켓 312c: 스토퍼
317: 덮개부 312h: 가이드 홈
312p: 배출부 319: 흡수 부재

Claims (10)

  1. 각각이 일방향으로 적층된 복수의 이차전지, 및 상기 복수의 이차전지를 수납하는 내부 공간이 형성되고 내부 온도가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 소화액이 내부로 공급되도록 구성된 팩 하우징을 포함하고, 상하 방향으로 배열된 복수의 배터리 팩; 및
    상기 복수의 배터리 팩의 수납이 가능하도록 수납 공간을 가지고, 각각이 상기 배터리 팩이 탑재되고 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어진 탑재면과, 상기 어느 한 방향의 단부가 하방에 위치한 배터리 팩 보다 외측 방향으로 더 돌출된 연장부를 구비한 복수의 선반 플레이트가 구비된 랙 케이스
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랙 케이스는,
    상기 복수의 배터리 팩의 전단에 위치하고 지면을 지지하도록 구성된 기둥부를 구비한 전방 프레임;
    상기 복수의 배터리 팩의 후단에 위치하고 지면을 지지하도록 구성된 기둥부를 구비한 후방 프레임; 및
    상기 선반 플레이트와 결합되고 상기 전방 프레임과 상기 후방 프레임 각각의 기둥부에 상기 어느 한 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 소정 각도로 기울어지게 결합된 고정 브라켓
    을 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 선반 플레이트 중, 상대적으로 하단에 위치한 선반 플레이트의 연장부의 돌출된 단부는 상대적으로 상단에 위치한 선반 플레이트의 연장부의 단부보다 내측에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 팩 중, 상대적으로 하단에 위치한 배터리 팩의 상기 어느 한 방향의 단부는 상대적으로 상단에 위치한 배터리 팩의 단부 보다 내측에 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선반 플레이트에는 상기 탑재된 배터리 팩의 상기 어느 한 방향의 이동을 저지하는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상단의 선반 플레이트로부터 낙하된 소화액을 외부로 흘려 보내도록 상기 배터리 팩의 단부로부터 외측 방향으로 연장된 덮개부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선반 플레이트는 상기 팩 하우징으로부터 배출된 소화액의 이동을 가이드 하도록 구성된 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선반 플레이트는 상방의 배터리 팩으로부터 낙하된 소화액을 받아내 외부로 흘려 보내도록 구성된 배출부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상기 복수의 이차전지 중, 상기 어느 한 방향의 반대 방향에 위치한 이차전지에는 상기 소화액을 흡수하도록 구성된 흡수 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 랙을 적어도 하나 이상 포함하는 전력 저장 장치.
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