WO2022059938A1 - 온도 측정장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치 - Google Patents

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WO2022059938A1
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outer section
power device
temperature
cable
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최형석
한수환
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엘에스일렉트릭(주)
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a temperature measuring device for measuring the temperature of a power device module and an energy storage device including the same.
  • an energy storage system refers to a device that stores energy using a physical medium.
  • Energy storage can be largely divided into a physical energy storage method and a chemical energy storage method according to the storage method.
  • Representative physical energy storage includes pumping-up power generation, compressed air storage, and flywheels.
  • Chemical energy storage mainly uses batteries, such as lithium-ion batteries, lead-acid batteries, sodium sulfur, etc. (NaS) batteries and the like.
  • the battery type ESS is referred to as a BESS (Battery Energy Storage System), and in general, the ESS refers to the BESS.
  • the energy storage device is usually provided with a temperature sensor therein.
  • the energy storage device is usually composed of a cell (cell), a module (module), and a rack (rack) unit.
  • the energy storage device using a battery is formed in the form of a rack (1).
  • the rack 1 is configured in a form in which the battery module 2 is stacked in multiple stages on a structure such as a beam.
  • each battery module 2 is composed of a combination of a plurality of battery cells (not shown).
  • a temperature sensor (not shown) for self-temperature measurement is provided inside each battery module 2 .
  • the temperature sensor fails, the temperature measurement of the battery module 2 becomes impossible.
  • the temperature sensor is provided inside the battery module 2 , it is not possible to measure the temperature between adjacent battery modules 2 . That is, if the temperature sensor fails, since the temperature measurement around the battery module 2 is not made, temperature management for the rack 1 cannot be made.
  • One problem to be solved by the present invention is to provide a temperature measuring device capable of sensing not only the temperature of the space between a plurality of power device modules, but also the temperature outside the space, and an energy storage device including the same.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a temperature measuring device that is easy to check and replace, and an energy storage device including the same.
  • the temperature measuring device may be provided in an energy storage device having a plurality of power device modules.
  • the temperature measuring device may include: an optical fiber cable including a plurality of sensing spots for sensing a temperature, the plurality of sensing spots being spaced apart from each other by a predetermined unit interval; and a plurality of cable fixing units disposed between the plurality of power device modules and fixing the optical fiber cables.
  • the optical fiber cable may include a plurality of inner sections positioned between the plurality of power device modules and fixed to the cable fixing unit; and at least one outer section connecting the plurality of inner sections in series with each other and having a length longer than the unit interval.
  • the temperature measuring apparatus may further include a controller to which the optical fiber cable is connected, and to visualize temperature information sensed by the plurality of sensing spots in a graph and output it on a display.
  • the outer section may be located adjacent to one circumferential surface of the power device module.
  • the outer section may include a curling part positioned to overlap one circumferential surface of the power device module in a horizontal direction and having a shape rolled at least once.
  • a plurality of the outer sections may be provided, and a plurality of curling portions of the plurality of outer sections may be arranged in a line in a vertical direction.
  • a radius of curvature of the curling part may be 20 times or more of a cross-sectional diameter of the optical fiber cable.
  • the number of sensing spots positioned in the inner section may be greater than the number of sensing spots positioned in the outer section.
  • the outer section is provided in plurality, and the plurality of outer sections includes: a first outer section located in front of one power device module; and a second outer section located at the rear of the other power device module adjacent to the one power device module.
  • the first outer section and the second outer section may be alternately positioned with each other.
  • a rack (Rack); a plurality of power device modules installed in multiple stages in the rack; an optical fiber cable comprising a plurality of sensing spots for sensing a temperature, wherein the plurality of sensing spots are spaced apart from each other by a predetermined unit interval; and a plurality of cable fixing units disposed on the upper surfaces of the plurality of power device modules and fixing the optical fiber cables.
  • the optical fiber cable may include a plurality of inner sections positioned between the plurality of power device modules and fixed to the cable fixing unit; and at least one outer section connecting the plurality of inner sections in series with each other and having a length longer than the unit interval.
  • the energy storage device may further include at least one hook formed in the rack and fixing the at least one outer section of the optical fiber cable.
  • the outer section may include a curling portion positioned to overlap the front or rear surface of the power device module in the horizontal direction and having a shape rolled at least once.
  • the power device module may be a battery module.
  • the outer section of the optical fiber cable since the outer section of the optical fiber cable has a length longer than a unit interval between sensing spots, the outer section may include at least one sensing spot. Therefore, there is an advantage that the ambient temperature of the power device module can be detected through the outer section of the optical fiber cable.
  • the outer section of the optical fiber cable is located outside the space between the plurality of power device modules, the temperature of the chamber (indoor) in which the energy storage device is installed can be sensed through the outer section of the optical fiber cable.
  • the outer section of the optical fiber cable has a length longer than the unit interval between sensing spots, the length of the outer section has room. Accordingly, the inspection and replacement of the power device module or the temperature measuring device can be facilitated.
  • a high temperature section corresponding to the temperature sensed in the inner section and a low temperature section corresponding to the temperature sensed in the outer section can be clearly distinguished and displayed. Accordingly, the manager can intuitively and quickly determine whether the specific portion of the graph is the temperature of the space between the plurality of power device modules or the temperature outside the space.
  • the manager can intuitively and quickly grasp which power device module temperature each part of the graph corresponds to.
  • the outer section may include a curling portion having a shape rolled at least once. Accordingly, within a limited area corresponding to one circumferential surface (eg, the front surface) of the power device module, the outer section may include at least one sensing spot.
  • the curling unit may be positioned to overlap one circumferential surface of the power device module in the horizontal direction. Accordingly, it is possible to prevent the temperature measurement regions of the plurality of curling units from interfering with or overlapping each other.
  • the plurality of curling units may be arranged in a line in a vertical direction. Accordingly, the plurality of curling units may consistently measure the temperature of the same region with respect to the plurality of power device modules.
  • the radius of curvature of the curling part may be 20 times or more of the cross-sectional diameter of the optical fiber cable. Accordingly, the reliability of temperature sensing of the curling unit may be ensured.
  • the number of sensing spots positioned in the inner section may be greater than the number of sensing spots positioned in the outer section. Accordingly, the temperature distribution on one surface (eg, the upper surface) of the power device module can be reliably sensed with high resolution through the inner section.
  • FIG. 1 is a perspective view of an energy storage device according to the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an energy storage device and a temperature measuring device included therein according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view showing an unfolded state of an optical fiber cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a second section and its periphery of an optical fiber cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a cable fixing unit.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another example of the cable fixing unit.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an energy storage device according to another embodiment of the present invention.
  • an element when an element is described as being “fastened” or “connected” to another element, it means that two elements are directly fastened or connected, or there is a third element between the two elements and two elements are connected by the third element. It may mean that elements are connected or fastened to each other. On the other hand, when it is described that one element is “directly fastened” or “directly connected” to another element, it may be understood that a third element does not exist between the two elements.
  • FIG. 2 is a diagram showing an energy storage device and a temperature measuring device included therein according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 2
  • FIG. 4 is an embodiment of the present invention It is a view showing a state in which the optical fiber cable is unfolded.
  • the energy storage device 10 may include a rack 11 , a plurality of power device modules 20 , and a plurality of temperature measuring devices 25 .
  • the rack 11 may be configured such that a plurality of power device modules 20 are installed in multiple stages.
  • the power device module 20 is a battery module
  • the same reference numerals are used for convenience.
  • the rack 11 may include an upper plate 12 , a lower plate 13 , and a plurality of frames 14 that connect the upper plate 12 and the lower plate 13 and extend vertically.
  • a plurality of battery modules 20 may be installed in multiple stages with respect to the vertical direction in the rack (11).
  • the rack 11 may be provided with a module guide for guiding the installation of the battery module (20).
  • the module guide may be a support plate supporting the battery module 20 .
  • the module guide may be a rail or a rail counterpart for guiding the insertion of the battery module 20 .
  • the temperature measuring device 25 may detect the temperature of the battery module 20 and its surroundings.
  • the temperature measuring device 25 measures the surface temperature of the battery module 20 or the space temperature between the battery modules 20 .
  • the temperature measuring device 25 may include a cable fixing unit 30 and an optical fiber cable 40 .
  • the cable fixing unit 30 may be disposed to be in surface contact with one surface (eg, an upper surface) of the battery module 20 or may be installed to have a predetermined gap with the one surface.
  • the cable fixing unit 30 may fix the optical fiber cable 40 .
  • the cable fixing unit 30 may fix the optical fiber cable 40 in a bent state along a preset path.
  • the cable fixing unit 30 may have a panel or frame shape. The configuration of the cable fixing unit 30 will be described in detail later.
  • the plurality of cable fixing units 30 may be positioned between the plurality of battery modules 20 .
  • each cable fixing unit 30 may be positioned between a pair of battery modules 20 adjacent to each other.
  • the cable fixing unit 30 located at the uppermost end may be located above the battery module 20 located at the uppermost end.
  • Each cable fixing unit 30 may be inserted and installed between a pair of battery modules 20 adjacent to each other by operating like a drawer.
  • the rack 11 or the battery module 20 may be provided with a unit guide for guiding the installation of the cable fixing unit (30).
  • the unit guide may be a support plate for supporting the cable fixing unit 30 .
  • the unit guide may be a rail or a rail counterpart for guiding the insertion of the cable fixing unit 30 .
  • the fiber optic cable 40 may be a single cable. However, the present invention is not limited thereto.
  • the method of measuring the temperature using the optical fiber cable 40 is applied to temperature measurement of conventional power underground lines and oil refinery chemical pipelines, and is also called Distributed Temperature Sensing (DTS).
  • DTS Distributed Temperature Sensing
  • Dispersion temperature measurement utilizes the proportional characteristic of temperature and wavelength, which is one of the unique characteristics of optical fibers.
  • the quartz constituting the optical fiber There are three types of scattered waves reflected by the quartz constituting the optical fiber. These are a Rayleigh-scattering wave, a Raman-scattering wave, and a Brillouin-scattering wave.
  • the Raman wave represents a wavelength that is directly proportional to the temperature. This can be used to measure the temperature (converting the measured wavelength to temperature according to the size).
  • the optical fiber cable 40 is formed linearly. Therefore, it is possible to measure the temperature of the optical fiber cable 40 by measuring the scattering frequency of the optical fiber cable 40 at regular unit intervals (L). That is, the optical fiber cable 40 includes a plurality of sensing spots 45 for sensing temperature, and the plurality of sensing spots 45 are spaced apart from each other by a predetermined unit interval L along the optical fiber cable 40 . can be spaced apart.
  • the unit interval L may be 50 cm, and the resolution of each sensing spot 45 may be 0.01°C. That is, the temperature of the optical fiber cable 40 can be measured at a resolution of 0.01° C. per 50 cm.
  • the unit spacing and resolution of the optical fiber cable 40 may be changed as needed.
  • the optical fiber cable 40 includes a plurality of inner sections 41 located between the plurality of battery modules 20 and at least one outer section 42 connecting the plurality of inner sections 41 in series with each other.
  • Each inner section 41 may be fixed to the cable fixing unit 30 and positioned between a pair of adjacent battery modules 20 . Accordingly, the temperature of one surface (eg, the upper surface) of each battery module 20 may be sensed through each inner section 41 .
  • one surface (eg, an upper surface) of the battery module 20 may be divided into a plurality of regions.
  • Each region may be a region in which battery cells inside the battery module 20 are physically separated, such as a partition or partition wall, or a virtual region in which the upper surface of the battery module 20 is divided into a predetermined area.
  • the inner section 41 of the optical fiber cable 40 may have a plurality of sensing spots 45 .
  • the arrangement shape of the optical fiber cable 40 may be determined so that the plurality of sensing spots 45 may be appropriately arranged in each area.
  • each cable fixing unit 30 may fix each inner section 41 in a bent state along a preset path.
  • the plurality of inner sections 41 may have shapes and lengths corresponding to each other.
  • Each inner section 41 may include a plurality of sensing spots 45 . That is, the length L1 of each inner section 41 may be longer than twice the unit interval L between a pair of adjacent sensing spots 45 .
  • the temperature distribution on the one surface of the battery module 20 can be reliably sensed through each inner section 41 .
  • Each outer section 42 may be located outside the space between the plurality of batteries 20 .
  • Each outer section 42 may be located adjacent to one circumferential surface of the battery module 20 .
  • the at least one outer section 42 may be located adjacent to the front surface 21 of the battery module 20 .
  • each outer section 42 may have shapes and lengths corresponding to each other.
  • Each outer section 42 may include at least one sensing spot 45 . That is, the length L2 of each outer section 42 may be longer than the unit interval L between a pair of adjacent sensing spots 45 .
  • each outer section 42 the peripheral surface of each battery module 20 or the ambient temperature of each battery module 20 may be sensed through each outer section 42 .
  • the length of the outer section 42 has a margin, the inspection and replacement of the battery module 20 or the temperature measuring device 25 can be facilitated.
  • each inner section 41 may be longer than the length L2 of each outer section 42 . That is, the number of sensing spots 45 positioned in each inner section 41 may be greater than the number of sensing spots 45 positioned in each outer section 42 .
  • each inner section 41 may include four sensing spots 45
  • each outer section 42 may include one sensing spot 45 .
  • the outer section 42 of the optical fiber cable 40 is at least It may include a curling part 43 having a shape rolled once.
  • the curling part 43 may form a ring shape.
  • the curling unit 43 may include at least one sensing spot 45 .
  • the radius of curvature of the curling part 43 may be 20 times or more of the cross-sectional diameter D of the optical fiber cable 40 . This is in consideration of the material properties of the optical fiber cable 40 . In the optical fiber cable 40 , the reliability of temperature sensing can be ensured when the radius of curvature of each point over the entire section is maintained at least 20 times the cross-sectional diameter of the optical fiber cable 40 .
  • the curling part 43 may be positioned to overlap one circumferential surface of the battery module 20 in a horizontal direction.
  • the height H2 of each curling part 43 may be lower than the height H1 of each battery module 20 .
  • the plurality of curling units 43 may be arranged in a line.
  • the plurality of curling parts 43 may be arranged in a line in a vertical direction. Accordingly, temperatures in the same region may be consistently measured with respect to the plurality of battery modules 20 through the plurality of curling units 43 .
  • the energy storage device 10 may further include a controller 60 having at least one processor.
  • the controller 60 may receive a plurality of temperature information sensed by the plurality of sensing spots 45 included in the optical fiber cable 40 .
  • the controller 60 may be configured as a DTS server.
  • the controller 60 may display or notify a warning alarm on the output interface when there is temperature information out of a preset limit temperature range among a plurality of temperature information in the plurality of sensing spots 45 .
  • the output interface may include a display 61 .
  • the controller 60 includes a communication module that communicates with a terminal and the like, and of course it is also possible to display or notify the warning alarm to the operator through the terminal.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a second section and its periphery of an optical fiber cable according to an embodiment of the present invention.
  • At least one hook 15 for fixing at least one outer section 42 of the optical fiber cable 40 may be formed in the rack 11 .
  • each hook 15 may fix each curling part 43 .
  • a plurality of hooks 15 may be formed in the frame 14 of the rack 11 .
  • the plurality of hooks 15 may be arranged in a line by being spaced apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction.
  • each curling part 43 can be supported without being sagged downward. Accordingly, the peripheral temperature of each battery module 20 can be reliably sensed through each outer section 42 .
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a cable fixing unit.
  • the cable fixing unit 30 may include at least one panel 31 , 32 .
  • the cable fixing unit 30 may include an upper panel 31 and a lower panel 32 attached to a lower surface of the upper panel 31 .
  • the optical fiber cable 40 more specifically, the inner section 41 may be inserted and installed between the upper panel 31 and the lower panel 32 . That is, at least one of the upper panel 31 and the lower panel 32 may have a receiving groove in which the optical fiber cable 40 is accommodated.
  • the upper panel 31 and the lower panel 32 may be thin plates in the form of boards or films. Accordingly, the load applied to each battery module 20 or the rack 11 is reduced, and the space required to install the cable fixing unit 30 can be reduced.
  • the upper panel 31 and the lower panel 32 may have a material having good heat resistance, such as a Teflon sheet.
  • the present invention is not limited thereto, and the cable fixing unit 30 is configured as a single panel, and the optical fiber cable 40 may be attached to or fixed to one surface of the panel.
  • the inner section 41 of the optical fiber cable 40 may be bent at least once.
  • the inner section 41 may have a zigzag shape including a plurality of straight portions 41a and a plurality of curved portions 41b.
  • the radius of curvature of the curved portion 41b may be 20 times or more of the cross-sectional diameter D of the optical fiber cable 40 (refer to FIG. 4 ).
  • FIG. 7 is a perspective view showing another example of the cable fixing unit.
  • the cable fixing unit 30 may include at least one frame 33 , 34 .
  • the area covering one surface (eg, the upper surface) of the battery module 20 is reduced and there is an advantage of excellent ventilation. .
  • the cable fixing unit 30 includes a support frame 33 for supporting the optical fiber cable 40, and a fixing frame 34 connected to the support frame 33 and to which the optical fiber cable 40 is fixed. can do.
  • the support frame 33 may have a rectangular frame shape.
  • the support frame 33 may include a pair of long frames 33a that are parallel to each other, and a pair of short frames 33b that connect both ends of the pair of long frames to each other and are parallel to each other. .
  • the long frame 33a may be formed to be longer than the depth of the battery module 20 , that is, the long side.
  • the short frame 33b may be formed shorter than the width of the battery module 20 , that is, the short side.
  • the support frame 33 may be formed of a synthetic resin or a metal material. That is, the support frame 33 may have a material having strong heat resistance and high thermal conductivity. Accordingly, the support frame 33 may perform heat dissipation of the battery module 20 while in contact with the upper surface of the battery module 20 .
  • a stopper 36 that can limit the insertion degree may be provided.
  • the stopper 36 may protrude downward from the short frame 33b or may protrude downward from the end of the long frame 33a.
  • the fixed frame 34 may extend in parallel with the long frame 33a, and may connect the central portions of the pair of short frames 33b to each other.
  • the fixing frame 34 may have a bar shape.
  • the fixing frame 34 may be disposed to be stepped upwards of the support frame 33 .
  • a plurality of fixing grooves 35 to which the optical fiber cable 40, more specifically, the inner section 41 are fixed, may be formed on the bottom surface of the fixing frame 34 .
  • the plurality of fixing grooves 35 may be spaced apart from each other along the extending direction of the fixing frame 34 .
  • Each fixing groove 35 may extend long in the width direction of the fixing frame 34 .
  • Each of the fixing grooves 35 has a side cross-section formed as a part of a circle.
  • the inlet of each fixing groove 35 may be formed smaller than the diameter of the optical fiber cable 40 . Therefore, after the optical fiber cable 40 is fixed to the fixing groove 35 in a press fit manner, it may not be separated from the fixing groove 35 .
  • the optical fiber cable 40 more specifically, the inner section 41 is inserted and installed between the support frame 33 and the fixed frame 34 .
  • the optical fiber cable 40 may be supported by the long frame 33a of the support frame 33 , and may be fixedly inserted into the fixing groove 35 of the fixing frame 34 .
  • the optical fiber cable 40 may be disposed between the support frame 33 and the fixed frame 34 in a rolled or bent form. That is, the optical fiber cable 40 may be disposed while a single cable is continuously wound. The fiber optic cables 40 may be overlapped when bent.
  • the optical fiber cable 40 may advance in the extension direction of the fixing frame 34 while being wound in any one of a clockwise direction or a counterclockwise direction.
  • the optical fiber cable 40 may be wound in a spring form a plurality of times and then disposed in a form that is collapsed to one side.
  • the optical fiber cable 40 may be wound in an elliptical shape.
  • the optical fiber cable 40 may be disposed so that portions overlapping each other are formed while being wound.
  • the optical fiber cable 40 may be mounted on a pair of long frames 33a. That is, the width of the shape of the optical fiber cable 40 may be formed to be longer than the length of the short frame 33b.
  • the order in which the optical fiber cable 40 is fitted into the plurality of fixing grooves 35 may follow a predetermined rule.
  • the plurality of fixing grooves 35 are sequentially arranged along the extending direction of the fixing frame 34 , a first fixing groove 35-1, a second fixing groove 35-2, ..., n-th. It may be called a fixing groove (35-n).
  • the optical fiber cable 40 includes a third fixing groove 35-3, a first fixing groove 35-1, a fifth fixing groove 35-5, a second fixing groove 35-2, and a seventh fixing groove.
  • the fixing groove (35-7), the fourth fixing groove (35-6), the ninth fixing groove (35-9), the sixth fixing groove (35-6), ... may be fitted in the same order.
  • the rule of increasing 5 fixing grooves and decreasing 3 fixing grooves may be followed. These rules may vary as needed.
  • the configuration of the cable fixing unit 30 is not limited thereto, and the cable fixing unit 30 includes an upper frame and a lower frame, and the optical fiber cable 40 is inserted between the upper frame and the lower frame to be fixed. there is.
  • the cable fixing unit 30 is configured as a single frame in which the fixing groove 35 is formed.
  • the controller 60 may visualize a plurality of temperature information detected by the plurality of sensing spots 45 included in the optical fiber cable 40 as a graph and output it to the display 61 .
  • the controller 60 may output the graph to an external terminal or the like.
  • the horizontal axis of the graph may correspond to the order of the sensing spots 45 arranged along the length direction of the optical fiber cable 40
  • the vertical axis of the graph may correspond to the temperature sensed by the sensing spot 45 .
  • the temperature of the space between the plurality of battery modules 20 is generally higher than the temperature outside the space. Accordingly, the temperature sensed in the inner section 41 of the optical fiber cable 40 may be higher than the temperature sensed in the outer section 42 .
  • relatively high temperature sections P1, P3, and P5 and relatively low temperature sections P2 and P4 may be alternately repeated. That is, the high temperature sections P1 , P3 , and P5 may correspond to the temperature sensed in the inner section 41 of the optical fiber cable 40 , and the low temperature sections P2 and P4 are the optical fiber cables 40 . ) may correspond to the temperature sensed in the outer section 42 .
  • the manager can intuitively grasp the high temperature section (P1), (P3) (P5) and the low temperature section (P2) (P4) by looking at the graph. That is, the manager can intuitively determine whether the specific portion of the graph is the temperature of the space between the plurality of battery modules 20 or the temperature outside the space.
  • the manager can intuitively grasp which battery module 20 corresponds to the temperature of each part of the graph.
  • the manager includes a first high-temperature section P1 corresponding to the temperature of one surface of any one battery module 20 and a second high-temperature section P3 corresponding to the temperature of one surface of the other battery module 20,
  • the third high-temperature section P5 corresponding to the temperature of one surface of another battery module 20 can be quickly identified.
  • the outer section 42 of the optical fiber cable 40 does not include the sensing spot 45, only the plurality of high temperature sections P1, P3, and P5 will be continuously displayed on the graph. Accordingly, it is difficult for the manager to intuitively determine which battery module 20 corresponds to the temperature of each part of the graph, and there is an inconvenience of having to classify it through a separate process.
  • the present invention can solve such inconvenience.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an energy storage device according to another embodiment of the present invention.
  • the plurality of outer sections 42 include a first outer section 42a located in front of one battery module 20 and another battery module 20 adjacent to the one battery module 20 . It may include a second outer section 42b located at the rear.
  • the first outer section 42a and the second outer section 42b may be alternately positioned along the optical fiber cable 40 .
  • the first outer section 42a may be positioned adjacent to the front surface 21 of the battery module 20
  • the second outer section 42b may be positioned adjacent to the rear surface 22 of the battery module 20 .
  • Each of the outer sections 42a and 42b may include a curling part 43 including at least one sensing spot 45 , respectively.
  • the curling part 43 of the first outer section 42a may be positioned to overlap the front surface 21 of the battery module 20 in the horizontal direction.
  • the curling part 43 of the second outer section 42b may be positioned to overlap the rear surface 22 of the battery module 20 in a horizontal direction.
  • the front surface 21 of the battery module 20 or the ambient temperature of the front surface 21 can be sensed through the first outer section 42a.
  • the rear surface 22 of the battery module 20 or the ambient temperature of the rear surface 22 may be sensed through the second outer section 42b.
  • the optical fiber cable 40 according to the present embodiment has the advantage of being able to sense the temperature distribution around the battery module 20 more widely.
  • the plurality of curling portions 43 included in the plurality of first outer sections 42a may be arranged in a line in a vertical direction. Accordingly, the plurality of curling units 43 may consistently measure the temperature of the same region with respect to the front surface 21 of the plurality of battery modules 20 .
  • the plurality of curling portions 43 included in the plurality of second outer sections 42b may be arranged in a line in a vertical direction. Accordingly, the temperature of the same region with respect to the rear surface 22 of the plurality of battery modules 20 can be consistently measured through the plurality of curling parts 43 .

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 장치는 복수개의 전력기기 모듈이 구비된 에너지 저장장치에 구비될 수 있다. 상기 온도 측정 장치는, 온도를 감지하는 복수개의 센싱 스팟을 포함하고 상기 복수개의 센싱 스팟은 일정한 단위 간격만큼 서로 이격된 광섬유 케이블; 및 상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 배치되고 상기 광섬유 케이블을 고정하는 복수개의 케이블 고정유닛을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 케이블은, 상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 위치하며 상기 케이블 고정유닛에 고정된 복수개의 이너 구간; 및 상기 복수개의 이너 구간을 서로 직렬 연결하며 상기 단위 간격보다 긴 길이를 갖는 적어도 하나의 아우터 구간을 포함할 수 있다.

Description

온도 측정장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 장치
본 발명은 전력기기 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정장치 및 이를 포함하는 에너지 저장장치에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)는 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 장치를 말한다. 에너지 저장은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장 방식과 화학적 에너지 저장 방식으로 구분할 수 있다. 대표적인 물리적 에너지 저장으로는 양수 발전(pumping-up power generation)과 압축공기 저장, 플라이휠(flywheel) 등을 들 수 있으며, 화학적 에너지 저장으로는 주로 배터리를 이용한 저장으로 리튬이온배터리, 납축전지, 나트륨 황(NaS) 전지 등이 있다. 여기서, 배터리 형식의 ESS를 BESS(Battery Energy Storage System)라고 하며, 일반적으로 ESS라고 하면 BESS를 말한다.
배터리를 이용한 에너지 저장 장치는 열이 많이 발생하므로 화재가 발생하지 않도록 열 관리를 하는 것이 중요하다. 이를 위해 에너지 저장 장치에는 내부에 온도 센서가 구비되는 것이 보통이다.
종래기술에 따른 에너지 저장 장치는 보통 셀(cell), 모듈(module), 랙(rack) 단위로 구성되어 있다.
도 1을 참조하면, 배터리를 이용한 에너지 저장 장치는 랙(1) 형태로 형성된다. 랙(1)은 빔(beam) 등의 구조물에 배터리 모듈(2)이 다단으로 적층된 형태로 구성된다. 여기서, 각 배터리 모듈(2)은 다수 개의 배터리 셀(미도시)의 조합으로 구성된다. 이때, 각 배터리 모듈(2)의 내부에는 자체적으로 온도 측정을 위한 온도 센서(미도시)가 구비되는 것이 보통이다.
그런데, 이러한 온도 센서가 고장나는 경우에는 배터리 모듈(2)의 온도 측정이 불가하게 된다. 또한, 온도 센서가 배터리 모듈(2) 내부에 구비되어 있으므로 인접한 배터리 모듈(2) 사이의 온도 측정도 가능하지 않다. 즉, 온도 센서가 고장나면 배터리 모듈(2) 주변의 온도 측정이 이루어지지 않으므로 랙(1)에 대한 온도 관리가 이루어질 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 복수개의 전력기기 모듈의 사이 공간의 온도뿐만 아니라, 상기 공간 외부의 온도를 감지 가능한 온도측정 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 점검 및 교체가 용이한 온도측정 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 온도 측정 장치는, 복수개의 전력기기 모듈이 구비된 에너지 저장장치에 구비될 수 있다. 상기 온도 측정 장치는, 온도를 감지하는 복수개의 센싱 스팟을 포함하고 상기 복수개의 센싱 스팟은 일정한 단위 간격만큼 서로 이격된 광섬유 케이블; 및 상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 배치되고 상기 광섬유 케이블을 고정하는 복수개의 케이블 고정유닛을 포함할 수 있다. 상기 광섬유 케이블은, 상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 위치하며 상기 케이블 고정유닛에 고정된 복수개의 이너 구간; 및 상기 복수개의 이너 구간을 서로 직렬 연결하며 상기 단위 간격보다 긴 길이를 갖는 적어도 하나의 아우터 구간을 포함할 수 있다.
상기 온도 측정 장치는, 상기 광섬유 케이블이 연결되고, 상기 복수개의 센싱 스팟에서 감지된 온도 정보를 그래프로 시각화하여 디스플레이에 출력하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 아우터 구간은, 상기 전력기기 모듈의 일 둘레면에 인접하게 위치할 수 있다.
상기 아우터 구간은, 수평 방향으로 상기 전력기기 모듈의 일 둘레면과 중첩되게 위치하며 적어도 1회 말린 형상을 갖는 컬링부를 포함할 수 있다.
상기 아우터 구간은 복수개가 구비되고, 복수개의 아우터 구간의 복수개의 컬링부는, 수직 방향으로 일렬 배치될 수 있다.
상기 컬링부의 곡률 반경은 상기 광섬유 케이블의 단면 지름의 20배 이상일 수 있다.
상기 이너 구간에 위치한 센싱 스팟의 개수는, 상기 아우터 구간에 위치한 센싱 스팟의 개수보다 많을 수 있다.
상기 아우터 구간은 복수개가 구비되고, 복수개의 아우터 구간은, 일 전력기기 모듈의 전방에 위치한 제1아우터 구간; 및 상기 일 전력기기 모듈과 이웃한 타 전력기기 모듈의 후방에 위치한 제2아우터 구간을 포함할 수 있다. 상기 제1아우터 구간과 상기 제2아우터 구간은 서로 교번적으로 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치는, 랙(Rack); 상기 랙에 다단으로 설치된 복수개의 전력기기 모듈; 온도를 감지하는 복수개의 센싱 스팟을 포함하고 상기 복수개의 센싱 스팟은 일정한 단위 간격만큼 서로 이격된 광섬유 케이블; 및 상기 복수개의 전력기기 모듈의 상면에 배치되고 상기 광섬유 케이블을 고정하는 복수개의 케이블 고정유닛을 포함할 수 있다.
상기 광섬유 케이블은, 상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 위치하며 상기 케이블 고정유닛에 고정된 복수개의 이너 구간; 및 상기 복수개의 이너 구간을 서로 직렬 연결하며 상기 단위 간격보다 긴 길이를 갖는 적어도 하나의 아우터 구간을 포함할 수 있다.
상기 에너지 저장장치는, 상기 랙에 형성되고 상기 광섬유 케이블의 상기 적어도 하나의 아우터 구간을 고정시키는 적어도 하나의 후크를 더 포함할 수 있다.
상기 아우터 구간은, 수평 방향으로 상기 전력기기 모듈의 전면 또는 배면과 중첩되게 위치하며 적어도 1회 말린 형상을 갖는 컬링부를 포함할 수 있다.
상기 전력기기 모듈은 배터리 모듈일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광섬유 케이블의 아우터 구간은 센싱 스팟 간의 단위 간격보다 긴 길이를 가지므로, 상기 아우터 구간에는 적어도 하나의 센싱 스팟이 포함될 수 있다. 따라서 광섬유 케이블의 아우터 구간을 통해서 전력기기 모듈의 주변 온도를 감지 가능한 이점이 있다.
또한, 광섬유 케이블의 아우터 구간은 복수개의 전력기기 모듈의 사이 공간의 외부에 위치하므로, 광섬유 케이블의 아우터 구간을 통해서 에너지 저장장치가 설치된 챔버(실내)의 온도를 감지할 수 있다.
또한, 광섬유 케이블의 아우터 구간은 센싱 스팟 간의 단위 간격보다 긴 길이를 가지므로, 아우터 구간의 길이에 여유가 있다. 이로써, 전력기기 모듈 또는 온도측정 장치의 점검 및 교체 작업이 용이해질 수 있다.
또한, 광섬유 케이블에서 감지된 온도 정보를 시각화한 그래프에는, 이너 구간에서 감지된 온도에 대응되는 고온 구간과, 아우터 구간에서 감지된 온도에 대응되는 저온 구간이 확연하게 구분되어 표시될 수 있다. 이로써, 관리자는 상기 그래프의 특정부분이 복수개의 전력기기 모듈 사이 공간의 온도인지, 상기 공간 외부의 온도인지를 직관적으로 신속하게 파악할 수 있다.
또한, 상기 그래프에는 복수개의 고온 구간이 서로 구분되어 표시되므로, 관리자는 그래프의 각 부분이 어느 전력기기 모듈의 온도에 대응되는지를 직관적으로 신속하게 파악할 수 있다.
또한, 아우터 구간은 적어도 1회 말린 형상을 갖는 컬링부를 포함할 수 있다. 이로써, 전력기기 모듈의 일 둘레면(예를 들어, 전면)에 대응되는 한정된 면적 내에서, 아우터 구간은 적어도 하나의 센싱 스팟을 포함할 수 있다.
또한, 컬링부는 수평 방향으로 전력기기 모듈의 일 둘레면과 중첩되게 위치할 수 있다. 이로써, 복수개의 컬링부의 온도 측정 영역이 서로 간섭되거나 중첩되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 복수개의 컬링부는 수직 방향으로 일렬 배치될 수 있다. 이로써, 복수개의 컬링부는 복수개의 전력기기 모듈에 대해 서로 동일한 영역의 온도를 일관성있게 측정할 수 있다.
또한, 컬링부의 곡률 반경은 상기 광섬유 케이블의 단면 지름의 20배 이상일 수 있다. 이로써, 컬링부의 온도 감지의 신뢰성을 보장할 수 있다.
또한, 이너 구간에 위치한 센싱 스팟의 개수는, 아우터 구간에 위치한 센싱 스팟의 개수보다 많을 수 있다. 이로써, 이너 구간을 통해서 전력기기 모듈의 일면(예를 들어, 상면)에 대한 온도 분포를 높은 해상도로 신뢰성있게 감지할 수 있다.
도 1 은 종래기술에 따른 에너지 저장장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치 및 그에 포함된 온도측정 장치가 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 케이블이 펴진 상태가 도시된 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 케이블의 제2구간 및 그 주변을 확대 도시한 도면이다.
도 6는 케이블 고정유닛의 일 예가 도시된 사시도이다.
도 7는 케이블 고정유닛의 다른 예가 도시된 사시도이다.
도 8은 디스플레이에 표시되는 그래프의 일 예이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장장치의 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
이하에서, 일 요소가 타 요소에 "체결" 또는 "연결"된다고 기재된 것은, 두 요소가 직접 체결되거나 연결된 것을 의미하거나, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하고 상기 제3의 요소에 의해 두 요소가 서로 연결되거나 체결된 것을 의미할 수 있다. 반면, 일 요소가 타 요소에 "직접 체결" 또는 "직접 연결"된다고 기재한 것은, 두 요소 사이에 제3의 요소가 존재하지 않는다고 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치 및 그에 포함된 온도측정 장치가 도시된 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A'에 대한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 케이블이 펴진 상태가 도시된 도면이다.
본 발명의 실시예에 다른 에너지 저장장치(10)는, 랙(11)과, 복수개의 전력기기 모듈(20)과, 복수개의 온도 측정 장치(25)를 포함할 수 있다.
랙(11)은 복수개의 전력기기 모듈(20)이 다단으로 설치되도록 구성될 수 있다. 이하에서는, 전력기기 모듈(20)이 배터리 모듈인 경우를 예로 들어 설명하며, 편의상 동일 부호를 사용한다.
좀 더 상세히, 랙(11)은 상판(12)과, 하판(13)과, 상기 상판(12) 및 하판(13)을 연결하며 수직하게 연장된 복수개의 프레임(14)을 포함할 수 있다.
복수개의 배터리 모듈(20)은 랙(11)에 상하 방향에 대해 다단으로 설치될 수 있다. 각 배터리 모듈(20)은, 드로워(drawer)와 같이 동작하여, 랙(11)에 수평 방향으로 삽입 설치될 수 있다.
이를 위해, 랙(11)에는 배터리 모듈(20)의 설치를 가이드하기 위한 모듈 가이드가 구비될 수 있다. 일례로, 상기 모듈 가이드는 배터리 모듈(20)을 지지하는 받침 플레이트일 수 있다. 다른 예로, 상기 모듈 가이드는 배터리 모듈(20)의 삽입을 가이드하는 레일이나 레일 상대물일 수 있다.
온도 측정 장치(25)는 배터리 모듈(20) 및 그 주변의 온도를 감지할 수 있다. 온도 측정 장치(25)는 배터리 모듈(20)의 표면 온도 또는 배터리 모듈(20)들 사이의 공간 온도를 측정한다.
좀 더 상세히, 온도 측정 장치(25)는 케이블 고정유닛(30) 및 광섬유 케이블(40)을 포함할 수 있다.
케이블 고정유닛(30)은 배터리 모듈(20)의 일면(예를 들어, 상면)에 면접촉하도록 배치되거나, 상기 일면과 소정의 간극을 갖도록 설치될 수 있다.
케이블 고정유닛(30)은 광섬유 케이블(40)을 고정할 수 있다. 좀 더 상세히, 케이블 고정유닛(30)은 광섬유 케이블(40)을 기설정된 경로를 따라 휘어진 상태로 고정할 수 있다.
케이블 고정 유닛(30)은 패널 또는 프레임 형상을 가질 수 있다. 케이블 고정 유닛(30)의 구성에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
복수개의 케이블 고정유닛(30)은 복수개의 배터리 모듈(20)의 사이에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 각 케이블 고정유닛(30)은 서로 인접한 한 쌍의 배터리 모듈(20) 사이에 위치할 수 있다. 다만, 최상단에 위치한 케이블 고정 유닛(30)은, 최상단에 위치한 배터리 모듈(20)의 상측에 위치할 수 있다.
각 케이블 고정유닛(30)은, 드로워(drawer)와 같이 동작하여, 서로 인접한 한 쌍의 배터리 모듈(20) 사이로 삽입 설치될 수 있다.
이를 위해, 랙(11) 또는 배터리 모듈(20)에는 케이블 고정유닛(30)의 설치를 가이드하기 위한 유닛 가이드가 구비될 수 있다. 일례로, 상기 유닛 가이드는 케이블 고정유닛(30)을 지지하는 받침 플레이트일 수 있다. 다른 예로, 상기 유닛 가이드는 케이블 고정유닛(30)의 삽입을 가이드하는 레일이나 레일 상대물일 수 있다.
다만 별도의 유닛 가이드가 구비되지 않고, 배터리 모듈(20)의 상면 및 저면이 케이블 고정유닛(30)의 삽입 설치를 가이드하는 것도 가능함은 물론이다.
광섬유 케이블(40)은 단일의 케이블일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
광섬유 케이블(40)을 이용하여 온도를 측정하는 방식은 종래 전력 지중선로 및 정유 화학 송유관 등의 온도 측정에 적용되는 것으로 분산 온도 측정(DTS: Distributed Temperature Sensing)이라고도 한다. 분산 온도 측정은 광섬유가 갖는 독특한 특징 중의 하나인 온도와 파장의 비례 특성을 활용한 것이다.
광섬유를 구성하는 석영에 반사되는 산란파는 3가지 종류가 있다. 레이리 산란파(Rayleigh-scattering wave), 라만 산란파(Raman-scattering wave), 브릴로인 산란파(Brillouin-scattering wave)가 그것이다. 이 중에서, 라만파는 온도에 따라 정비례하는 파장을 나타낸다. 이를 이용해 온도를 측정(측정되는 파장을 크기에 따라 온도로 환산)할 수 있다.
도 4를 참조하면, 광섬유 케이블(40)은 선형적으로 형성된다. 따라서 일정한 단위 간격(L)마다 광섬유 케이블(40)의 산란 주파수를 측정하여 광섬유 케이블(40)의 온도 측정이 가능하다. 즉, 광섬유 케이블(40)은 온도를 감지하는 복수개의 센싱 스팟(sensing spot)(45)을 포함하고 상기 복수개의 센싱 스팟(45)은 광섬유 케이블(40)을 따라 일정한 단위 간격(L)만큼 서로 이격될 수 있다.
예를 들어, 상기 단위 간격(L)은 50cm 일 수 있고, 각 센싱 스팟(45)의 해상도는 0.01℃일 수 있다. 즉, 50cm당 0.01℃의 해상도로 광섬유 케이블(40)의 온도를 측정할 수 있다. 광섬유 케이블(40)의 단위 간격 및 해상도는 필요에 따라 달라질 수 있다.
광섬유 케이블(40)은 복수개의 배터리 모듈(20)의 사이에 위치한 복수개의 이너 구간(41)과, 상기 복수개의 이너 구간(41)을 서로 직렬 연결하는 적어도 하나의 아우터 구간(42)을 포함할 수 있다.
각 이너 구간(41)은, 케이블 고정유닛(30)에 고정되어 서로 이웃한 한 쌍의 배터리 모듈(20)의 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 각 이너 구간(41)을 통해서 각 배터리 모듈(20)의 일면(예를 들어, 상면)의 온도를 감지할 수 있다.
좀 더 상세히, 배터리 모듈(20)의 일면(예를 들어 상면)은 다수의 영역으로 나누어질 수 있다. 각 영역은 배터리 모듈(20) 내부의 배터리 셀들이 파티션이나 격벽 등 물리적으로 구분된 영역이거나, 배터리 모듈(20)의 상면을 소정 면적으로 구분한 가상의 영역일 수 있다.
상기 다수의 영역 각각의 온도를 측정하기 위하여 광섬유 케이블(40)의 이너 구간(41)은 복수개의 센싱 스팟(45)을 가질 수 있다. 복수개의 센싱 스팟(45)은 각 영역에 적절히 배치될 수 있도록 광섬유 케이블(40)의 배치 형상이 결정될 수 있다.
배터리 모듈(20)의 상기 일면에 대응되는 한정된 면적 내에서 다수의 센싱 스팟(45)을 확보하기 위해, 광섬유 케이블(40)의 이너 구간(41)은 적어도 1회 구부러진 형태로 배치될 수 있다. 즉, 각 케이블 고정유닛(30)은 각 이너 구간(41)을 기설정된 경로를 따라 휘어진 상태로 고정할 수 있다.
복수개의 이너 구간(41)은 서로 대응되는 형상 및 길이를 가질 수 있다. 각 이너 구간(41)은 복수개의 센싱 스팟(45)을 포함할 수 있다. 즉, 각 이너 구간(41)의 길이(L1)는, 서로 이웃한 한 쌍의 센싱 스팟(45) 사이의 단위 간격(L)의 2배보다 길 수 있다.
따라서, 각 이너 구간(41)을 통해서 배터리 모듈(20)의 상기 일면에 대한 온도 분포를 신뢰성있게 감지할 수 있다.
각 아우터 구간(42)은 복수개의 배터리(20) 사이의 공간에 대해, 상기 공간의 외부에 위치할 수 있다. 각 아우터 구간(42)은 배터리 모듈(20)의 일 둘레면에 인접하게 위치할 수 있다. 본 실시예의 경우, 적어도 하나의 아우터 구간(42)은 배터리 모듈(20)의 전면(21)에 인접하게 위치할 수 있다.
아우터 구간(42)이 복수개 구비된 경우, 복수개의 아우터 구간(42)은 서로 대응되는 형상 및 길이를 가질 수 있다. 각 아우터 구간(42)은 적어도 하나의 센싱 스팟(45)을 포함할 수 있다. 즉, 각 아우터 구간(42)의 길이(L2)는, 서로 이웃한 한 쌍의 센싱 스팟(45) 사이의 단위 간격(L)보다 길 수 있다.
따라서, 각 아우터 구간(42)을 통해서 각 배터리 모듈(20)의 둘레면 또는 각 배터리 모듈(20)의 주변 온도를 감지할 수 있다. 또한, 아우터 구간(42)의 길이에 여유가 있으므로, 배터리 모듈(20) 또는 온도측정 장치(25)의 점검 및 교체 작업이 용이해질 수 있다.
각 이너 구간(41)의 길이(L1)는, 각 아우터 구간(42)의 길이(L2)보다 길 수 있다. 즉, 각 이너 구간(41)에 위치한 센싱 스팟(45)의 개수는, 각 아우터 구간(42)에 위치한 센싱 스팟(45)의 개수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 각 이너 구간(41)에는 4개의 센싱 스팟(45)이 포함되고, 각 아우터 구간(42)에는 1개의 센싱 스팟(45)이 포함될 수 있다.
배터리 모듈(20)의 상기 일 둘레면(예를 들어, 전면)에 대응되는 한정된 면적 내에서 적어도 하나의 센싱 스팟(45)을 확보하기 위해, 광섬유 케이블(40)의 아우터 구간(42)은 적어도 1회 말린 형상을 갖는 컬링부(43)를 포함할 수 있다. 컬링부(43)는 고리 형상을 이룰 수 있다. 컬링부(43)는 적어도 하나의 센싱 스팟(45)을 포함할 수 있다.
컬링부(43)의 곡률 반경은, 광섬유 케이블(40)의 단면 지름(D)의 20배 이상일 수 있다. 이는 광섬유 케이블(40)의 재질적 특성을 고려한 것이다. 광섬유 케이블(40)은 전 구간에 걸친 각 지점의 곡률 반경이 최소 광섬유 케이블(40)의 단면 지름의 20배 이상을 유지하여야 온도 감지의 신뢰성을 보장할 수 있다.
컬링부(43)는 수평 방향으로 배터리 모듈(20)의 일 둘레면과 중첩되게 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 각 컬링부(43)의 높이(H2)는 각 배터리 모듈(20)의 높이(H1)보다 낮을 수 있다.
이로써, 복수개의 컬링부(43)의 온도 측정 영역이 서로 간섭되거나 중첩되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 복수개의 컬링부(43)를 통해서 복수개의 배터리 모듈(20) 주변의 온도를 각각 신뢰성있게 측정할 수 있는 이점이 있다.
복수개의 컬링부(43)는 일렬로 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 복수개의 컬링부(43)는 수직 방향으로 일렬 배치될 수 있다. 따라서, 복수개의 컬링부(43)를 통해서 복수개의 배터리 모듈(20)에 대해 서로 동일한 영역의 온도를 일관성있게 측정할 수 있다.
한편, 에너지 저장장치(10)는 적어도 하나의 프로세서를 갖는 컨트롤러(60)를 더 포함할 수 있다.
컨트롤러(60)에는 광섬유 케이블(40), 좀 더 상세히는 광섬유 케이블(40)의 일단이 연결될 수 있다. 컨트롤러(60)는 광섬유 케이블(40)에 포함된 복수개의 센싱 스팟(45)에서 감지된 복수개의 온도 정보를 전달받을 수 있다. 일 예로, 컨트롤러(60)는 DTS 서버로 구성될 수 있다.
컨트롤러(60)는, 복수개의 센싱 스팟(45)에서 복수개의 온도 정보 중 기설정된 제한 온도 범위를 벗어나는 온도 정보가 존재하는 경우, 출력 인터페이스에 경고 알람을 표시하거나 알릴 수 있다. 예를 들어, 상기 출력 인터페이스는 디스플레이(61)를 포함할 수 있다.
또는, 컨트롤러(60)는 단말기 등과 통신하는 통신 모듈을 포함하여, 상기 단말기를 통해 작업자에게 상기 경고 알람을 표시하거나 알리는 것도 가능함은 물론이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 케이블의 제2구간 및 그 주변을 확대 도시한 도면이다.
랙(11)에는 광섬유 케이블(40)의 적어도 하나의 아우터 구간(42)을 고정시키는 적어도 하나의 후크(15)가 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 각 후크(15)는 각 컬링부(43)를 고정시킬 수 있다.
복수개의 후크(15)는 랙(11)의 프레임(14)에 형성될 수 있다. 복수개의 후크(15)는 수직 방향으로 서로 일정 간격만큼 이격되어 일렬 배치될 수 있다.
후크(15)에 의해, 각 컬링부(43)가 하측으로 쳐지지 않고 지지될 수 있다. 따라서, 각 아우터 구간(42)을 통해서 각 배터리 모듈(20)의 주변부 온도를 신뢰성있게 감지할 수 있다.
도 6는 케이블 고정유닛의 일 예가 도시된 사시도이다.
일 예로, 케이블 고정유닛(30)은 적어도 하나의 패널(31)(32)을 포함할 수 있다. 좀 더 상세히, 케이블 고정유닛(30)은 어퍼 패널(31) 및 상기 어퍼 패널(31)의 저면에 부착된 로어 패널(32)을 포함할 수 있다. 광섬유 케이블(40), 좀 더 상세히 이너 구간(41)은 어퍼 패널(31)과 로어 패널(32)의 사이에 삽입 설치될 수 있다. 즉, 어퍼 패널(31) 및 로어 패널(32) 중 적어도 하나에는 광섬유 케이블(40)이 수용되는 수용홈이 형성될 수 있다.
어퍼 패널(31) 및 로어 패널(32)는 보드나 필름 형태의 박판일 수 있다. 따라서, 각 배터리 모듈(20) 또는 랙(11)에 가해지는 하중이 줄어들고, 케이블 고정 유닛(30)을 설치하는데 필요한 공간이 줄어들 수 있다.
어퍼 패널(31) 및 로어 패널(32)은 테프론 시트 등과 같이 내열성이 좋은 재질을 가질 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 케이블 고정유닛(30)은 단일의 패널로 구성되고, 광섬유 케이블(40)은 상기 패널의 일면에 부착되거나 고정되는 것도 가능함은 물론이다.
앞서 설명한 바와 같이, 광섬유 케이블(40)의 이너 구간(41)은 적어도 1회 구부러진 형태로 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 이너 구간(41)은 복수의 직선부(41a) 및 복수의 곡선부(41b)를 포함하는 지그재그 형상을 가질 수 있다.
상기 곡선부(41b)의 곡률 반경은, 광섬유 케이블(40)의 단면 지름(D)(도 4 참조)의 20배 이상일 수 있다.
도 7는 케이블 고정유닛의 다른 예가 도시된 사시도이다.
다른 예로, 케이블 고정유닛(30)은 적어도 하나의 프레임(33)(34)을 포함할 수 있다. 이 경우, 케이블 고정유닛(30)이 패널(31)(32)로 구성된 경우와 비교하여 배터리 모듈(20)의 일면(예를 들어, 상면)을 커버하는 면적이 감소하고 통기성이 우수한 이점이 있다.
좀 더 상세히, 케이블 고정유닛(30)은 광섬유 케이블(40)을 지지하는 지지 프레임(33)과, 상기 지지 프레임(33)에 연결되고 광섬유 케이블(40)이 고정되는 고정 프레임(34)을 포함할 수 있다.
지지 프레임(33)은 사각틀 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지 프레임(33)은 서로 나란한 한 쌍의 롱 프레임(33a)과, 상기 한 쌍의 롱 프레임의 양 단부를 서로 연결하며 서로 나란한 한 쌍의 숏 프레임(33b)을 포함할 수 있다.
롱 프레임(33a)는 배터리 모듈(20)의 깊이(depth), 즉 장변보다 길게 형성될 수 있다. 숏 프레임(33b)는 배터리 모듈(20)의 폭(width), 즉 단변보다 짧게 형성될 수 있다.
지지 프레임(33) 은 합성수지 또는 금속재료로 형성될 수 있다. 즉, 지지 프레임(33) 은 내열성이 강하고 열전도율이 높은 재질을 가질 수 있다. 따라서, 지지 프레임(33)은 배터리 모듈(20)의 상면에 접촉한 상태에서 배터리 모듈(20)의 방열을 수행할 수 있다.
지지 프레임(33)에는 서로 인접한 한 쌍의 배터리 모듈(20)의 사이에 삽입시, 삽입 정도를 제한할 수 있는 스토퍼(stopper)(36)가 구비될 수 있다. 스토퍼(36)는 숏 프레임(33b)에서 하방으로 돌출 형성되거나, 롱 프레임(33a)의 단부에서 하방으로 돌출 형성될 수 있다.
고정 프레임(34)은 롱 프레임(33a)과 나란하게 연장되고, 한 쌍의 숏 프레임(33b)의 중앙부를 서로 연결할 수 있다. 고정 프레임(34)은 바(bar) 형상일 수 있다.
고정 프레임(34)은 지지 프레임(33)의 상측으로 단차지게 배치될 수 있다. 고정 프레임(34)의 저면에는 광섬유 케이블(40), 좀 더 상세히는 이너 구간(41)이 고정되는 다수의 고정홈(35)이 형성될 수 있다. 다수의 고정홈(35)은 고정 프레임(34)의 연장 방향을 따라 서로 이격될 수 있다.
각 고정홈(35)은 고정 프레임(34)의 폭방향으로 길게 연장될 수 있다. 각 고정홈(35)은 측단면이 원의 일부로 형성된다. 각 고정홈(35)의 입구는 광섬유 케이블(40)의 지름보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 광섬유 케이블(40)이 고정홈(35)에 억지끼움 방식으로 고정된 후 고정홈(35)으로부터 이탈되지 않을 수 있다.
광섬유 케이블(40), 좀 더 상세히는 이너 구간(41)은 지지 프레임(33)과 고정 프레임(34)의 사이에 삽입 설치된다.
광섬유 케이블(40)은 지지 프레임(33)의 롱 프레임(33a)에 의해 지지될 수 있고, 고정 프레임(34)의 고정홈(35)에 끼워져 고정될 수 있다.
광섬유 케이블(40)은 지지 프레임(33)과 고정 프레임(34) 사이에 말아지는 형태 또는 구부러지는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 광섬유 케이블(40)은 단일의 케이블이 연속적으로 권회되면서 배치될 수 있다. 광섬유 케이블(40)은 구부러질 때 중첩적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 광섬유 케이블(40)은 시계 방향 또는 반시계 방향 중에서 어느 한 방향으로 권회되면서 고정 프레임(34)의 연장 방향으로 전진할 수 있다. 광섬유 케이블(40)은 스프링 형태로 복수회 권회되었다가 일측으로 쓰러진 형태로 배치될 수 있다. 광섬유 케이블(40)은 타원 형태로 권회될 수 있다. 광섬유 케이블(40)은 권회되면서 서로 중첩되는 부분이 생기도록 배치될 수 있다.
광섬유 케이블(40)은 한쌍의 롱 프레임(33a)에 얹힐 수 있다. 즉, 광섬유 케이블(40)이 이루는 형상의 폭은 숏 프레임(33b)의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
광섬유 케이블(40)이 다수의 고정홈(35)에 끼워지는 순서는 소정의 규칙에 따를 수 있다. 예를 들어, 복수개의 고정홈(35)은 고정 프레임(34)의 연장 방향을 따라 순서대로 제1고정홈(35-1), 제2고정홈(35-2), ... , 제n고정홈(35-n)으로 명명될 수 있다. 이 때 광섬유 케이블(40)은 제3고정홈(35-3), 제1고정홈(35-1), 제5고정홈(35-5), 제2고정홈(35-2), 제7고정홈(35-7), 제4고정홈(35-6), 제9고정홈(35-9), 제6고정홈(35-6), ... 과 같은 순서로 끼워질 수 있다. 예를 들어, 광섬유 케이블(40)의 두번째 회전부터는 5 고정홈 증가 및 3 고정홈 감소의 연속이라는 규칙을 따를 수 있다. 이러한 규칙은 필요에 따라 달라질 수 있다.
케이블 고정 유닛(30)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 케이블 고정 유닛(30)은 어퍼 프레임과 로어 프레임을 포함하고, 광섬유 케이블(40)은 상기 어퍼 프레임과 로어 프레임의 사이에 끼워져 고정될 수 있다. 그 외에도, 또한, 케이블 고정유닛(30)이 고정홈(35)이 형성된 단일의 프레임으로 구성되는 것도 가능하다.
도 8은 디스플레이에 표시되는 그래프의 일 예이다.
컨트롤러(60)는, 광섬유 케이블(40)에 포함된 복수개의 센싱 스팟(45)에서 감지된 다수의 온도 정보를 그래프로 시각화하여 디스플레이(61)에 출력할 수 있다. 컨트롤러(60)는 상기 그래프를 외부의 단말기 등에 출력할 수도 있다.
상기 그래프의 가로축은 광섬유 케이블(40)의 길이 방향을 따라 배치된 센싱 스팟(45)의 순서에 대응될 수 있고, 상기 그래프의 세로축은 센싱 스팟(45)에서 감지된 온도에 대응될 수 있다.
복수개의 배터리 모듈(20) 사이 공간의 온도는, 상기 공간 외부의 온도보다 높음이 일반적이다. 따라서, 광섬유 케이블(40)의 이너 구간(41)에서 감지된 온도는, 아우터 구간(42)에서 감지된 온도보다 높을 수 있다.
따라서, 디스플레이(61)에 표시된 그래프에는 상대적으로 고온인 고온 구간(P1)(P3)(P5)과 상대적으로 저온인 저온 구간(P2)(P4)이 교번적으로 반복될 수 있다. 즉, 상기 고온 구간(P1)(P3)(P5)은 광섬유 케이블(40)의 이너 구간(41)에서 감지된 온도에 대응될 수 있고, 상기 저온 구간(P2)(P4)은 광섬유 케이블(40)의 아우터 구간(42)에서 감지된 온도에 대응될 수 있다.
따라서, 관리자는 상기 그래프를 보고 상기 고온 구간(P1)(P3)(P5)과 저온 구간(P2)(P4)을 직관적으로 파악할 수 있다. 즉, 관리자는 상기 그래프의 특정부분이 복수개의 배터리 모듈(20) 사이 공간의 온도인지, 상기 공간 외부의 온도인지를 직관적으로 파악할 수 있다.
또한, 그래프에는 복수개의 고온 구간(P1)(P3)(P5)이 서로 구분되어 표시되므로, 관리자는 그래프의 각 부분이 어느 배터리 모듈(20)의 온도에 대응되는지를 직관적으로 파악할 수 있다.
예를 들어, 관리자는 어느 하나의 배터리 모듈(20)의 일면 온도에 대응되는 제1고온 구간(P1)과, 다른 배터리 모듈(20)의 일면 온도에 대응되는 제2고온 구간(P3)과, 또다른 하나의 배터리 모듈(20)의 일면 온도에 대응되는 제3고온 구간(P5)을 신속하게 파악할 수 있다.
만일 광섬유 케이블(40)의 아우터 구간(42)이 센싱 스팟(45)을 포함하지 않는다면, 상기 그래프에는 복수개의 고온 구간(P1)(P3)(P5)만이 연속적으로 표시될 것이다. 따라서, 관리자는 그래프의 각 부분이 어느 배터리 모듈(20)의 온도에 대응되는지를 직관적으로 파악하기 어렵고, 별도의 프로세스를 통해 이를 구분하여야 하는 불편함이 있다. 본 발명은 이러한 불편함을 해소할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장장치의 단면도이다.
본 실시예의 경우, 광섬유 케이블(40)의 아우터 구간(42)의 배치를 제외하고는 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 따라서, 중복되는 부분은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예의 경우, 복수개의 아우터 구간(42)은, 일 배터리 모듈(20)의 전방에 위치한 제1아우터 구간(42a)과, 상기 일 배터리 모듈(20)과 이웃한 타 배터리 모듈(20)의 후방에 위치한 제2아우터 구간(42b)을 포함할 수 있다.
상기 제1아우터 구간(42a)과 상기 제2아우터 구간(42b)은, 광섬유 케이블(40)을 따라 서로 교번적으로 위치할 수 있다.
제1아우터 구간(42a)은 배터리 모듈(20)의 전면(21)에 인접하게 위치하고, 제2아우터 구간(42b)은 배터리 모듈(20)의 배면(22)에 인접하게 위치할 수 있다.
각 아우터 구간(42a)(42b)는 각각 적어도 하나의 센싱 스팟(45)을 포함하는 컬링부(43)를 포함할 수 있다. 제1아우터 구간(42a)의 컬링부(43)는 수평 방향으로 배터리 모듈(20)의 전면(21)과 중첩되게 위치할 수 있다. 제2아우터 구간(42b)의 컬링부(43)는 수평 방향으로 배터리 모듈(20)의 배면(22)과 중첩되게 위치할 수 있다.
따라서, 제1아우터 구간(42a)을 통해서 배터리 모듈(20)의 전면(21) 또는 상기 전면(21)의 주변 온도를 감지할 수 있다. 또한, 제2아우터 구간(42b)을 통해서 배터리 모듈(20)의 배면(22) 또는 상기 배면(22)의 주변 온도를 감지할 수 있다.
이로써, 본 실시예에 따른 광섬유 케이블(40)은 배터리 모듈(20) 주변의 온도 분포를 더 광범위하게 감지 가능한 이점이 있다.
또한, 복수개의 제1아우터 구간(42a)에 포함된 복수개의 컬링부(43)는 수직 방향으로 일렬 배치될 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 컬링부(43)는 복수개의 배터리 모듈(20)의 전면(21)에 대해 서로 동일한 영역의 온도를 일관성있게 측정할 수 있다.
또한, 복수개의 제2아우터 구간(42b)에 포함된 복수개의 컬링부(43)는 수직 방향으로 일렬 배치될 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 컬링부(43)를 통해서 복수개의 배터리 모듈(20)의 배면(22)에 대해 서로 동일한 영역의 온도를 일관성있게 측정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 복수개의 전력기기 모듈이 구비된 에너지 저장장치에 구비된 온도측정 장치에 있어서,
    온도를 감지하는 복수개의 센싱 스팟을 포함하고 상기 복수개의 센싱 스팟은 일정한 단위 간격만큼 서로 이격된 광섬유 케이블; 및
    상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 배치되고 상기 광섬유 케이블을 고정하는 복수개의 케이블 고정유닛을 포함하고,
    상기 광섬유 케이블은,
    상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 위치하며 상기 케이블 고정유닛에 고정된 복수개의 이너 구간; 및
    상기 복수개의 이너 구간을 서로 직렬 연결하며 상기 단위 간격보다 긴 길이를 갖는 적어도 하나의 아우터 구간을 포함하는 온도측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유 케이블이 연결되고, 상기 복수개의 센싱 스팟에서 감지된 온도 정보를 그래프로 시각화하여 디스플레이에 출력하는 컨트롤러를 더 포함하는 온도측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아우터 구간은, 상기 전력기기 모듈의 일 둘레면에 인접하게 위치한 온도측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아우터 구간은,
    수평 방향으로 상기 전력기기 모듈의 일 둘레면과 중첩되게 위치하며 적어도 1회 말린 형상을 갖는 컬링부를 포함하는 온도측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 아우터 구간은 복수개가 구비되고,
    복수개의 아우터 구간의 복수개의 컬링부는, 수직 방향으로 일렬 배치된 온도측정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 컬링부의 곡률 반경은 상기 광섬유 케이블의 단면 지름의 20배 이상인 온도측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너 구간에 위치한 센싱 스팟의 개수는, 상기 아우터 구간에 위치한 센싱 스팟의 개수보다 많은 온도측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 아우터 구간은 복수개가 구비되고,
    복수개의 아우터 구간은,
    일 전력기기 모듈의 전방에 위치한 제1아우터 구간; 및
    상기 일 전력기기 모듈과 이웃한 타 전력기기 모듈의 후방에 위치한 제2아우터 구간을 포함하고,
    상기 제1아우터 구간과 상기 제2아우터 구간은 서로 교번적으로 위치한 온도측정 장치.
  9. 랙(Rack);
    상기 랙에 다단으로 설치된 복수개의 전력기기 모듈;
    온도를 감지하는 복수개의 센싱 스팟을 포함하고 상기 복수개의 센싱 스팟은 일정한 단위 간격만큼 서로 이격된 광섬유 케이블; 및
    상기 복수개의 전력기기 모듈의 상면에 배치되고 상기 광섬유 케이블을 고정하는 복수개의 케이블 고정유닛을 포함하고,
    상기 광섬유 케이블은,
    상기 복수개의 전력기기 모듈의 사이에 위치하며 상기 케이블 고정유닛에 고정된 복수개의 이너 구간; 및
    상기 복수개의 이너 구간을 서로 직렬 연결하며 상기 단위 간격보다 긴 길이를 갖는 적어도 하나의 아우터 구간을 포함하는 에너지 저장장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 랙에 형성되고 상기 광섬유 케이블의 상기 적어도 하나의 아우터 구간을 고정시키는 적어도 하나의 후크를 더 포함하는 에너지 저장장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 아우터 구간은,
    수평 방향으로 상기 전력기기 모듈의 전면 또는 배면과 중첩되게 위치하며 적어도 1회 말린 형상을 갖는 컬링부를 포함하는 에너지 저장장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전력기기 모듈은 배터리 모듈인 에너지 저장장치.
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