WO2023121260A1 - 안전성이 향상된 배터리 팩 - Google Patents

안전성이 향상된 배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
WO2023121260A1
WO2023121260A1 PCT/KR2022/020891 KR2022020891W WO2023121260A1 WO 2023121260 A1 WO2023121260 A1 WO 2023121260A1 KR 2022020891 W KR2022020891 W KR 2022020891W WO 2023121260 A1 WO2023121260 A1 WO 2023121260A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire extinguishing
tank
cover
battery pack
extinguishing tank
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/020891
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
안종규
김기연
김현규
문정오
박기동
윤영원
이성주
이재기
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220146362A external-priority patent/KR20230095799A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to EP22911893.0A priority Critical patent/EP4290679A1/en
Priority to JP2023556842A priority patent/JP2024511347A/ja
Priority to US18/276,144 priority patent/US20240097238A1/en
Priority to AU2022421902A priority patent/AU2022421902A1/en
Priority to CN202280017697.6A priority patent/CN116918169A/zh
Publication of WO2023121260A1 publication Critical patent/WO2023121260A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/02—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery, and more particularly, to a battery pack having improved safety and durability, and an energy storage system including the same.
  • a lithium secondary battery mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator therebetween, and an exterior material that seals and houses the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • lithium secondary batteries can be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of an exterior material.
  • a plurality of battery cells are included in various battery packs, including those used in such residential ESSs, to increase capacity and/or output.
  • a plurality of battery cells are often arranged in a dense state in a very narrow space.
  • one of the typically important issues is safety.
  • a thermal event occurs in one battery cell among a plurality of battery cells included in a battery pack
  • propagation of the event to other battery cells needs to be suppressed.
  • a venting gas may be ejected from a battery cell in which thermal runaway occurs, and the venting gas may cause thermal runaway of other battery cells, resulting in thermal propagation.
  • a thermal event of a specific battery cell is not properly suppressed, this causes a chain of events in several battery cells included in the battery pack, which may cause a bigger problem such as ignition or explosion of the entire battery pack.
  • ignition or explosion generated in the battery pack may cause great damage to nearby lives or property.
  • a thermal event generated in a battery cell included in a battery pack needs to be quickly and effectively suppressed.
  • a typical method is to suppress fire or heat using a fire extinguishing fluid.
  • the extinguishing fluid may be stored in a sealed storage space (tank), and the state of the extinguishing fluid may change depending on various circumstances, such as the installation environment of the battery pack or the type of liquid.
  • the battery pack is installed outdoors, in situations where the outdoor temperature is low, such as in an arctic region or winter, there is a possibility that the fire extinguishing fluid freezes.
  • the pressure inside the tank changes, and there is a possibility that the tank may be damaged or damage such as cracks may occur.
  • the tank may be configured in a sealed state, and due to this sealing, a problem in that the digestive fluid is not smoothly discharged to the outside of the tank may occur.
  • the extinguishing fluid is reduced inside the tank due to fire suppression or evaporation, maintenance such as replenishment of the extinguishing fluid needs to be well performed.
  • an object of the present invention is to provide a battery pack that is advantageous in maintenance and management together with effective control of thermal events.
  • a battery pack according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes a battery module including one or more battery cells; a fire extinguishing tank holding a fire extinguishing liquid, disposed above the battery module and having a through hole; and a cover member installed in the through hole of the fire extinguishing tank and configured to open or close the through hole according to a change in internal pressure of the fire extinguishing tank.
  • the fire extinguishing tank may be configured to be ruptured under a predetermined condition, and may include an rupture member configured to allow the outflow of the extinguishing liquid when ruptured.
  • the battery pack according to the present invention may further include a control module connected to the battery module and configured to manage the battery module, and the fire extinguishing tank may be mounted between the battery module and the control module.
  • cover member may be configured to perform an opening and closing operation in a direction compensating for a pressure change inside the fire extinguishing tank.
  • the cover member may have a first cover configured to be opened when the pressure inside the fire extinguishing tank increases.
  • first cover may be configured to be openable in an outward direction.
  • the fire extinguishing tank includes an inner tank for holding the fire extinguishing liquid in an inner space, and an outer tank at least partially surrounding an outer side of the inner tank, and the first cover may be mounted on the outer tank.
  • the first cover may be located on the side of the fire extinguishing tank.
  • cover member may have a second cover configured to be opened when the pressure inside the fire extinguishing tank decreases.
  • the second cover may be configured to be openable in an inward direction.
  • the fire extinguishing tank includes an inner tank for holding the fire extinguishing liquid in an inner space, and an outer tank at least partially surrounding an outer side of the inner tank, and the second cover may be mounted on the inner tank.
  • the second cover may be located on the upper side of the fire extinguishing tank.
  • the cover member may be configured to switch from an open state to a closed state when a pressure difference between the pressure inside the fire tank and the external air pressure falls within a certain level.
  • an energy storage system for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • a battery pack with improved safety may be provided.
  • a thermal event such as a thermal runaway situation occurs in a battery cell or the like
  • the propagation of the thermal runaway situation is prevented through the injection of a fire extinguishing liquid, thereby causing a larger problem such as fire or explosion. can reduce the likelihood of occurrence.
  • the extinguishing fluid when the extinguishing fluid is discharged from the inside of the extinguishing tank to the battery cell, the extinguishing fluid can be smoothly discharged.
  • the durability of the components in which the digestive fluid is stored can be improved.
  • the fire extinguishing tank can be prevented from being damaged or damaged even in a situation where the fire extinguishing fluid is frozen.
  • a battery pack particularly a fire extinguishing tank
  • maintenance of a battery pack may be convenient and advantageous in cost reduction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged view of portion A1 in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a perspective view of a configuration of a fire extinguishing tank viewed from the bottom according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a fire extinguishing tank according to an embodiment of the present invention in isolation.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a fire extinguishing tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a configuration for injecting a digestive fluid into a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of another portion of a fire extinguishing tank according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view of portion A1 of FIG. 2 .
  • the battery pack according to the present invention includes a battery module 100, a fire extinguishing tank 200, and a cover member 300.
  • the battery module 100 may include one or more battery cells.
  • each battery cell may mean a secondary battery.
  • a secondary battery may include an electrode assembly, an electrolyte, and a battery case.
  • the battery cells included in the battery module 100 may be pouch-type secondary batteries.
  • other types of secondary batteries such as cylindrical batteries or prismatic batteries, may also be employed in the battery module 100 of the present invention.
  • the battery module 100 may include a module case for accommodating battery cells.
  • the module case may have an empty space therein so that a plurality of battery cells may be accommodated in the empty space.
  • the module case as shown in FIG. 1, may be formed in a substantially rectangular parallelepiped shape and erected in a vertical direction (Z-axis direction) perpendicular to the ground.
  • the fire extinguishing tank 200 may hold fire extinguishing fluid, that is, fire extinguishing agent in a liquid state.
  • fire extinguishing fluid various substances capable of suppressing or suppressing fire or lowering the temperature may be employed.
  • the digestive fluid may be water or a liquid containing water.
  • the fire extinguishing tank 200 may include a tank housing for holding such fire extinguishing fluid in an internal space.
  • the fire extinguishing tank 200 may be disposed above the battery module 100.
  • the fire extinguishing tank 200 may be configured to be detachable.
  • the tank housing of the fire extinguishing tank 200 may be configured to be mounted on and detached from the top of the module case of the battery module 100 .
  • the fire extinguishing tank 200 may be formed with a through hole.
  • This through hole H may be configured to communicate between the internal space and the external space of the fire extinguishing tank 200.
  • the through hole H may be located at a higher position than the water level of the digestive fluid stored in the internal space of the digestive tank 200.
  • the cover member 300 may be installed in the through hole H of the fire extinguishing tank 200. Also, the cover member 300 may be configured to open or close the through hole H of the fire extinguishing tank 200.
  • the cover member 300 is hinged at a portion indicated by I in FIG. 3, and the through hole H of the fire extinguishing tank 200 can be opened and closed through hinge rotation. That is, as shown in FIG. 3, in a state in which one end of the cover member 300 is attached to the fire extinguishing tank 200 in a hinged manner, the other end is separated from the through hole H in the direction indicated by arrow B1 By doing so, it is possible to open the through hole (H).
  • the cover member 300 may close the through hole H by rotating in the opposite direction of the arrow B1 in FIG. 3 so that the other end covers the through hole H.
  • a sealing material such as rubber or silicon may be provided in a portion of the cover member 300 that closes the through hole H in order to secure sealing property.
  • the cover member 300 may also be located at a higher level than the water surface of the digestive fluid.
  • the cover member 300 may be configured to open and close the through hole H according to a change in internal pressure of the fire extinguishing tank 200. That is, the cover member 300 may be configured to be automatically opened and closed when the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 is higher or lower than a predetermined pressure. In addition, the cover member 300 may be configured to be opened and closed manually in addition to automatically.
  • the safety of the battery pack can be greatly improved by the fire extinguishing tank 200 located on the upper side of the battery module 100.
  • the fire may be suppressed or the fire may be extinguished through the extinguishing liquid.
  • a thermal runaway situation or an overheating situation may be prevented. Therefore, it is possible to prevent an increase in risk of fire or explosion to other parts outside the battery pack due to an abnormal situation such as a fire or overheating situation of the battery pack.
  • the injection of digestive fluid can be made more smoothly.
  • the cover member 300 is automatically opened and closed according to the change in internal pressure, so that breakage or damage due to the change in internal pressure of the fire extinguishing tank 200 can be prevented. Accordingly, durability of the fire extinguishing tank 200 and the battery pack including the same can be greatly improved.
  • the fire extinguishing tank 200 may be configured such that the fire extinguishing fluid freely falls toward the battery module 100.
  • the fire extinguishing tank 200 is located on the upper side of the battery module 100, a separate power source is not required to move the fire extinguishing fluid to the battery module 100 side, and the fire extinguishing fluid can be quickly injected.
  • the extinguishing fluid is injected into the battery module 100, and this injection process may be performed naturally in a free fall manner. Therefore, according to this embodiment of the present invention, it is possible to efficiently thermally control a battery cell whose temperature has risen due to thermal runaway or the like.
  • the fire extinguishing tank 200 may include a tearing member 210. This will be described in more detail with further reference to FIG. 4 .
  • Figure 4 is a perspective view of the configuration of the fire extinguishing tank 200 according to an embodiment of the present invention viewed from the bottom.
  • a rupture member 210 may be provided under the fire extinguishing tank 200. This rupturable member 210 may be ruptured under certain conditions. And, when the rupture member 210 ruptures, it may be configured to allow the outflow of digestive fluid.
  • the rupture member 210 may be configured to communicate with the inner space of the fire extinguishing tank 200.
  • the fire extinguishing tank 200 may be formed in a substantially sealed form, and an input hole may be formed.
  • the rupture member 210 may be inserted into the input hole to close the input hole.
  • the input hole is opened, and the extinguishing liquid contained in the extinguishing tank 200 may be discharged to the outside.
  • the fire extinguishing fluid may be injected into the battery module 100 in a free fall manner.
  • At least one rupture member 210 may be provided in one fire extinguishing tank 200 .
  • four rupture members 210 may be provided in one fire extinguishing tank 200 .
  • the rupturable member 210 may be configured to be broken by conditions such as temperature or pressure.
  • the rupturable member 210 may be configured to rupture under conditions of a certain temperature or higher and/or a certain pressure or higher.
  • the rupture member 210 may be configured to be ruptured by venting gas. That is, when an event such as thermal runaway occurs in the battery module 100 , venting gas may be generated and discharged from the battery module 100 .
  • the rupture member 210 may be formed of a material or shape capable of being ruptured by heat or pressure of the venting gas.
  • the rupture member 210 may be implemented as a glass bulb.
  • an input hole may be formed in the fire extinguishing tank 200, and the glass bulb may be inserted into and fastened to the input hole.
  • the glass bulb may be damaged when in contact with the venting gas, so that the fire extinguishing fluid inside the fire extinguishing tank 200 is ejected to the outside, particularly to the battery module 100 side.
  • the fire extinguishing tank 200 and the battery pack including the fire extinguishing tank 200 are simply configured, and the fire extinguishing liquid is injected into the battery module 100 side more smoothly.
  • a configuration in which the rupture member 210 is ruptured by the venting gas generated from the battery module 100 can be more easily provided.
  • the rupturable member 210 may be implemented in various materials or shapes capable of rupturing according to changes in conditions such as heat or pressure.
  • the rupture member 210 may be implemented in the form of a vinyl material or an injection molding product.
  • An opening may be formed in the battery module 100 to communicate with an internal space.
  • the battery module 100 may have an opening formed at an upper end thereof. Also, these openings O1 may communicate with the inner space of the module case where the battery cells are located.
  • the rupture member 210 may be inserted into the opening O1 of the battery module 100 .
  • the rupturable member 210 may be inserted into the inner space of the battery module 100 through the opening O1.
  • the digestive fluid can easily flow into the inner space of the battery module 100 . Accordingly, it is possible to more effectively respond to thermal events occurring inside the battery module 100, such as thermal runaway, gas ejection, fire, and the like. Furthermore, a battery cell that is a direct target of a thermal event may be located in the inner space of the battery module 100 . Therefore, according to the above embodiment, the extinguishing fluid may be directly injected into the battery cells. Therefore, it can be more advantageous for suppression or prevention of fire or the like.
  • the rupturable member 210 such as a glass bulb can more quickly respond to the venting gas. That is, when venting gas is generated in the inner space of the battery module 100, the venting gas may be discharged to the outside of the battery module 100 through the opening O1.
  • the opening O1 may function as a venting gas outlet in the battery module 100 .
  • a large amount of venting gas may be discharged toward the opening O1 located on the upper side.
  • the glass bulb may be quickly ruptured when the venting gas is generated. Therefore, when a thermal event occurs, a more rapid input of the digestive fluid may be possible. Moreover, a separate operating power source or control configuration may not be required for the injection of the digestive fluid. In addition, in this case, since the extinguishing liquid may be directly injected into the venting gas, the temperature of the venting gas may be lowered and discharge of an external ignition source such as a flame or spark included in the venting gas may be suppressed.
  • an external ignition source such as a flame or spark included in the venting gas may be suppressed.
  • the opening O1 formed in the battery module 100 may not necessarily be provided for discharging a venting gas or the like.
  • the opening O1 provided at the top of the battery module 100 shown in FIG. 2 may be provided for carrying the battery module 100 . That is, the opening O1 may be configured to provide a space in which a worker or a carrying device can insert and grip a finger or a gripping tool when the battery module 100 is transported.
  • the opening O1 may be provided with a configuration for inserting a control module 400 or a fire extinguishing tank 200 described later.
  • the battery pack according to the present invention may further include a control module 400 .
  • the control module 400 may be electrically connected to the battery module 100 . Also, the control module 400 may be configured to manage the battery module 100 . In particular, the control module 400 may be configured to control a charging operation or a discharging operation of the battery module 100 . In addition, the control module 400 may be configured to measure, calculate, receive, or control various electrical, physical, and chemical characteristics of the battery module 100, a battery cell included therein, or its surrounding environment. For example, the control module 400 may measure, calculate, or control voltage, current, temperature, state of charge (SOC), state of health (SOH), internal resistance, etc. of the battery cell or battery module 100. can
  • the control module 400 may receive operating power from the battery module 100 to manage the battery module 100 .
  • the control module 400 may exchange various data with the battery module 100 or other external devices through a wired or wireless communication network.
  • the control module 400 may include various electric components such as a battery management system (BMS), a relay, and a current sensor.
  • BMS battery management system
  • the control module 400 may include a control housing for accommodating such electrical components.
  • control module 400 may include a pack terminal. These pack terminals may be configured to be connected to a battery pack and an external charging or discharging device.
  • the pack terminal may include an outlet, a plug, or a connector to be connected to commercial power or a load.
  • the control module 400 may have a power path for exchanging charging power and discharging power with the battery module 100 . This power path may function as a path for exchanging charging and discharging power between the pack terminal and the battery module 100 .
  • the fire extinguishing tank 200 may be mounted between the battery module 100 and the control module 400.
  • the battery module 100 may be located under the control module 400 .
  • the fire extinguishing tank 200 may be located above the battery module 100 and below the control module 400 .
  • the fire extinguishing tank 200 may be configured to be coupled to the battery module 100 and the control module 400.
  • the lower end of the fire extinguishing tank 200 may be fastened and fixed to the upper end of the battery module 100 by bolting or hooking.
  • the upper end of the fire extinguishing tank 200 may be fastened and fixed to the lower end of the control module 400 by bolting or hooking.
  • the fire extinguishing tank 200 may include a connection member for connecting the battery module 100 and the control module 400.
  • the fire extinguishing tank 200 may include a cable extending in a vertical direction, and connection connectors may be provided at both ends of the cable.
  • the connection connector provided at the upper end of the cable may be connected to the connector of the control module 400, and the connection connector provided at the lower end of the cable may be connected to the connector of the battery module 100.
  • the cable may allow electrical connection to be made between the battery module 100 and the control module 400 through this connection.
  • the fire extinguishing tank 200 is interposed between the battery module 100 and the control module 400, so that the battery Thermal event response for both module 100 and control module 400 may be possible.
  • the cover member 300 may be configured to open and close in a direction compensating for a pressure change inside the fire extinguishing tank 200. That is, when a change occurs in the internal pressure of the fire extinguishing tank 200, the cover member 300 may be opened and closed in a direction to reduce the pressure change.
  • the cover member 300 may be opened and closed so that the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 decreases again when a pressure change occurs in a direction in which the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 increases.
  • the cover member 300 may be opened and closed so that the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 increases again when a pressure change occurs in a direction in which the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 decreases.
  • the pressure change inside the fire extinguishing tank 200 may not exceed a certain level. Therefore, it is possible to prevent breakage or damage of the fire extinguishing tank 200 due to a change in pressure inside the fire extinguishing tank 200, and to enable smooth discharge of the fire extinguishing fluid.
  • the cover member 300 may include one or multiple unit covers. Moreover, when the cover member 300 includes a plurality of unit covers, through holes H corresponding to each unit cover may be formed in the fire extinguishing tank 200 .
  • the cover member 300 may include a first cover 310 as a unit cover.
  • the first cover 310 may be configured to be opened when the pressure inside the fire extinguishing tank 200 increases.
  • a first hole H1 may be formed as a through hole H at one side of the fire extinguishing tank 200 .
  • the first cover 310 may be configured to open or close the first hole H1.
  • the first cover 310 may remain closed to the first hole H1.
  • the first cover 310 may rotate in the direction of arrow B1 in FIG. 3 . At this time, the first hole H1 may be opened.
  • the gas inside the fire extinguishing tank 200 may be discharged to the outside through the first hole H1.
  • a situation in which the digestive fluid is frozen may occur due to a decrease in external temperature, and in this freezing situation, the volume of the digestive fluid such as water may increase.
  • the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 may increase, and the gas inside the fire extinguishing tank 200 may be discharged to the outside by the first cover 310 opening the first hole H1. Therefore, by preventing the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 from continuously increasing, problems in which the fire extinguishing tank 200 is damaged, broken, or exploded can be prevented.
  • battery packs used in residential energy storage systems and the like are generally used outdoors. Therefore, a freezing situation of fire extinguishing fluid may occur depending on the usage environment such as winter season or polar region. can be prevented
  • the first cover 310 may be configured to be openable in an outward direction.
  • the first cover 310 may be configured to open outward, as indicated by arrow B1 in FIG. 3 . And, through this opening operation, gas inside the fire extinguishing tank 200 may be discharged to the outside.
  • the opening operation of the first cover 310 can be made more smoothly. That is, the first cover 310 may be opened to allow gas inside the fire extinguishing tank 200 to be discharged to the outside due to an increase in the internal pressure of the fire extinguishing tank 200. The operation can be performed more easily. In addition, in this case, gas inside the fire extinguishing tank 200 may not be hindered by the first cover 310 while entering the first hole H1. Therefore, the internal gas can be more smoothly discharged to the outside.
  • the fire extinguishing tank 200 may include a plurality of unit tanks. This will be described in more detail with further reference to FIGS. 5 and 6 .
  • FIG. 5 is a perspective view showing the fire extinguishing tank 200 according to an embodiment of the present invention in isolation.
  • 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the fire extinguishing tank 200 according to an embodiment of the present invention. For example, it can be said that FIG. 6 shows the right side of the cross-sectional configuration along line A2-A2' in FIG. 1 .
  • the fire extinguishing tank 200 may include an inner tank 201 and an outer tank 202.
  • the inner tank 201 has an empty space therein, and can directly hold the digestive fluid as indicated by L in this inner space.
  • the inner tank 201 may be configured in a sealed form to accommodate the digestive fluid (L).
  • the inner tank 201 may be configured to have an airtight performance of IP grade 55 or higher so that the fire extinguishing liquid L or the like does not leak under normal conditions.
  • the outer tank 202 may be larger than the inner tank 201 and configured to accommodate the inner tank 201 in the inner space. Therefore, it can be said that the fire extinguishing tank 200 is, at least partially, composed of a double structure.
  • the outer tank 202 may be configured to at least partially enclose the outside of the inner tank 201 .
  • the outer tank 202 may cover all or part of the inner tank 201 from the outside.
  • the first cover 310 may be mounted on the external tank 202 .
  • the first cover 310 may be mounted on the right side of the external tank 202 .
  • the first cover 310 is mounted on the outer surface of the outer tank 202 and can be opened by pivoting the hinge outward as indicated by arrow B1'.
  • the volume of the digestive fluid may expand as indicated by arrow B3 in FIG. 6 .
  • the first cover 310 may be opened while the pressure of the upper portion of the digestive fluid in the inner tank 201 increases.
  • gas inside the fire extinguishing tank 200 may be discharged to the outside. That is, in the direction indicated by arrow B3' in FIG. 6, the gas inside the fire extinguishing tank 200 may be discharged to the external space.
  • opening of the first cover 310 can be made easily. Therefore, when the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 is increased, gas can be discharged quickly and smoothly.
  • the first hole H1 which is the through hole H to which the first cover 310 is mounted, may be configured to communicate with each other in the inner tank 201 and the outer tank 202.
  • the first hole H1 may include a first inner hole formed in the inner tank 201 and a first outer hole formed in the outer tank 202 .
  • the first inner hole and the first outer hole may be connected to each other as one hole.
  • a connection portion between the first inner hole and the first outer hole may be sealed with an O-ring made of a material such as rubber or silicon.
  • one pipe may pass through the first inner hole and the first outer hole, and the inner space of the pipe may function as the first hole H1.
  • the pipe may be made of various materials such as polymer or rubber.
  • the gas inside the fire extinguishing tank 200 passes through the first hole H1 formed by connecting the first inner hole and the first outer hole, as indicated by arrow B3' in FIG. 6, It may be discharged to the outside of the fire extinguishing tank 200.
  • the first cover 310 may be configured such that the digestive fluid is injected into the internal space of the digestive tank 200 from the outside. This will be described in more detail with further reference to FIG. 7 .
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a configuration for injecting a digestive fluid into a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the digestive juice may be injected into the first hole H1.
  • the first cover 310 can be manually opened regardless of the change in the internal pressure of the fire extinguishing tank 200, particularly the internal pressure of the internal tank 201.
  • one end of the hose C is connected to the first hole H1 so that the fire extinguishing liquid can be injected into the fire extinguishing tank 200.
  • the replenishment of the digestive fluid may be performed in the form of injecting the digestive fluid in the opposite direction of the arrow B3' in the exemplary embodiment of FIG. 6 .
  • replenishment of the digestive fluid may be performed outside the external tank 202, and the first external hole and the first internal hole may be connected to each other in a sealed state. Therefore, the digestive fluid injected through the first outer hole may flow into the inner space of the inner tank 201 through the first inner hole.
  • the extinguishing fluid when the extinguishing fluid is used or becomes insufficient in the internal space of the fire extinguishing tank 200 due to evaporation or leakage, the extinguishing fluid may be replenished through the first cover 310 . Accordingly, maintenance of the battery pack may be more easily performed. In addition, by ensuring that the fire extinguishing fluid is always held at a certain level or higher, the state of ensuring safety by the fire extinguishing tank 200 can be continuously maintained.
  • first cover 310 may be located on the side of the fire extinguishing tank 200.
  • first cover 310 may be located on the right side of the external tank 202 as shown in various drawings.
  • first cover 310 may be located in a portion exposed to the outside in the fire extinguishing tank 200.
  • the internal gas discharge process as shown in FIG. 6 can be made more smoothly.
  • the process of injecting the digestive fluid as shown in FIG. 7 can be made more conveniently.
  • the fire extinguishing tank 200 may have other components, such as the battery module 100 or the control module 400, at the top and/or bottom. Therefore, when the first cover 310 is located on the side of the fire extinguishing tank 200, the process of discharging the internal gas to the outside or pouring the fire extinguishing liquid can be easily performed without being hindered by these other components.
  • first hole H1 opened and closed by the first cover 310 in FIG. 6, it may have a form extending in the horizontal direction (X-axis direction), but the present invention is necessarily such a first hole ( It is not limited to the form of H1).
  • the first hole H1 may be inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal direction.
  • the first hole H1 may include an inclined portion configured to decrease in position from the outside to the inside.
  • the outer inlet of the first hole H1 may be positioned higher than the inner inlet.
  • the battery pack according to the present invention may further include an observation window.
  • an observation window W may be provided on one side of the fire extinguishing tank 200, for example, on the side.
  • the observation window W may be made of a transparent or translucent material, and may be provided to observe the digestive fluid held in the internal space of the digestive tank 200.
  • the observation window W is provided in both the inner tank 201 and the outer tank 202, corresponding to each other. position can exist.
  • the present invention by directly checking the level or state of the digestive fluid, it is possible to grasp or predict in advance the point in time when replenishment of the digestive fluid is required.
  • the cover member 300 may include a second cover 320 as a unit cover.
  • the second cover 320 may be configured to open when the pressure inside the fire extinguishing tank 200 decreases. This will be described in more detail with reference to FIG. 8 .
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of another portion of the fire extinguishing tank 200 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows the right side of the cross-sectional configuration along the line A3'-A3' in FIG.
  • a second hole H2 may be formed as a through hole H at one side of the fire extinguishing tank 200 .
  • the second hole H2 may be formed at a location different from that of the first hole H1.
  • the second cover 320 may be configured to open or close the second hole H2.
  • the second cover 320 may maintain the second hole H2 closed. However, when the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 decreases below a certain level, the second cover 320 may pivot as shown by arrow B4 in FIG. 8 . At this time, the second hole H2 may be opened.
  • gas outside the fire extinguishing tank 200 may be introduced into the inside through the second hole H2. That is, as indicated by arrow B5 in FIG. 8 , gas outside the fire extinguishing tank 200 may flow into the fire extinguishing tank 200 through the second hole H2.
  • the fire extinguishing liquid L is injected into the battery module 100 as indicated by arrow B2 in FIG. 2,
  • the water level inside the fire extinguishing tank 200 may be lowered as indicated by B6 in FIG. 8 .
  • the pressure inside the fire extinguishing tank 200 may decrease, and this pressure decrease may reduce the rate at which the fire extinguishing liquid L is injected into the battery module 100 or may interfere with the injection itself.
  • the second cover 320 may be configured to be openable in an inward direction.
  • the second cover 320 may be mounted on the inner surface of the fire extinguishing tank 200. And, when the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 decreases, the second cover 320 may be configured to open toward the inner space of the fire extinguishing tank 200, as indicated by arrow B4 in FIG. 8 . And, through this opening operation, gas outside the fire extinguishing tank 200 may flow into the inner space.
  • the opening operation of the second cover 320 can be made more smoothly. That is, the second cover 320 may be opened to allow gas outside the fire extinguishing tank 200 to flow into the inside due to the decrease in internal pressure of the fire extinguishing tank 200. When opened in the inward direction, the opening operation can be done more easily. In addition, in this case, when external gas flows into the second hole H2, it is not hindered by the second cover 320, so that the external gas can flow more smoothly.
  • fire extinguishing tank 200 may have an inner tank 201 and an outer tank 202, as described above.
  • the second cover 320 may be mounted on the inner tank 201 .
  • the second cover 320 may be configured to be mounted on an inner surface of the inner tank 201 and open in an inward direction.
  • a portion of the inner tank 201 where the second cover 320 is located that is, a portion where the second hole H2 is formed may not be covered by the outer tank 202 .
  • the outer tank 202 may be formed with an open inner space, as indicated by E in FIG. 5 .
  • a portion of the inner tank 201 where the second cover 320 is provided may be located at a portion of the outer tank 202 where the open space E is formed.
  • the opening operation of the second cover 320 and the inflow of external gas can be made more easily.
  • the second cover 320 can open well in the inward direction.
  • the structure of the fire extinguishing tank 200 becomes simpler, and it can contribute to weight reduction of the battery pack.
  • the second hole H2 only needs to be formed in the inner tank 201 and may not be separately formed in the outer tank 202 . In this configuration, when the second cover 320 mounted inside the inner tank 201 is opened, outside air may flow into the inner tank 201 immediately.
  • the second cover 320 may be located on the upper side of the fire extinguishing tank 200.
  • the second hole H2 and the second cover 320 attached thereto may be located on the upper surface side of the fire extinguishing tank 200.
  • the first cover 310 and the second cover 320 are provided as the cover member 300, the first cover 310 is provided on the side of the fire extinguishing tank 200, and the second cover 320 ) may be provided on the upper surface of the fire extinguishing tank 200.
  • the positions of the first cover 310 and the second cover 320 are formed differently, so that the opening and closing operations of the first cover 310 and the second cover 320 do not interfere with each other.
  • the external air is supplied from the upper side to the inside of the fire extinguishing tank 200, so that the pressure of the gas can be evenly distributed in the direction of the fire extinguishing fluid from the upper part of the fire extinguishing fluid. Therefore, even if the digestive fluid is discharged through the glass bulb provided at any location, the digestive fluid can be smoothly discharged.
  • the venting gas flows from the lower side of the fire extinguishing tank 200, it is possible to prevent the venting gas from flowing into the fire extinguishing tank 200 through the side of the second cover 320.
  • the second It may not be obstructed by the cover 320 .
  • the battery pack is installed on an inclined surface, so that even if the water level is inclined in the internal space of the inner tank 201, the leakage of the fire extinguishing fluid to the outside through the second hole H2 is prevented. It can be.
  • the inner tank 201 and the outer tank 202 may be configured to be at least partially spaced apart.
  • the outer tank 202 surrounds the four side surfaces (left side, right side, front side, and rear side) of the inner tank 201, except for the upper and lower surfaces. may consist of
  • a portion where the inner tank 201 is covered by the outer tank 202 may be configured such that the inner tank 201 and the outer tank 202 are spaced apart from each other.
  • side surfaces of the inner tank 201 and the outer tank 202 may be spaced apart from each other, at least partially, in the left and right directions.
  • an empty space may be formed between the right wall of the inner tank 201 and the right wall of the outer tank 202 .
  • the fire extinguishing fluid inside the fire extinguishing tank 200 can be held more safely.
  • the transmission of the shock can be alleviated by the double structure of the outer tank 202 and the inner tank 201 and the empty space formed therebetween. Therefore, by preventing the fire extinguishing tank 200, particularly the inner tank 201, from being damaged by shock or vibration, it is possible to prevent the fire extinguishing liquid from leaking abnormally.
  • the space between the inner tank 201 and the outer tank 202 may function as a venting path.
  • the venting gas discharged from the battery module 100 to the lower portion of the fire extinguishing tank 200 flows along the lower surface of the fire extinguishing tank 200 and then flows between the side of the inner tank 201 and the outer tank 202. It can be discharged to the outside while flowing through the spaced space of the In this case, a venting path is formed inside the fire extinguishing tank 200, so that the venting direction can be controlled.
  • the cover member 300 may be configured to switch from an open state to a closed state when the pressure difference between the internal pressure of the fire extinguishing tank 200 and the external air pressure falls within a certain level.
  • the first cover 310 when the water level of the digestive fluid rises as indicated by the arrow B3 due to the freezing of the digestive fluid stored in the inner tank 201, the first cover 310 is moved in the direction indicated by the arrow B1 ', That is, it may rotate counterclockwise to be in an open state. And, when the air in the inner tank 201 escapes as shown by arrow B3', and the air pressure difference between the inside and outside of the inner tank 201 becomes the same or comes within a certain level, the first cover 310 is opened again as indicated by arrow B1'. It can be rotated in the opposite direction, i.e. clockwise, to a closed state.
  • the cover member 300 may include an elastic body.
  • a spring particularly a torsion spring, may be mounted on a hinge portion indicated by I1 in FIG. 6 .
  • the first cover 310 may be opened.
  • the first cover 310 may be closed.
  • the second cover 320 when the extinguishing fluid stored in the internal tank 201 is injected into the battery module 100 and the water level of the extinguishing fluid decreases as shown by arrow B6, the second cover 320 is moved to the arrow B4 It can be opened by rotating in the direction indicated by , that is, clockwise. And, after external air enters the inner tank 201 to a certain extent, the second cover 320 rotates in the opposite direction of the arrow B4, that is, counterclockwise, to be in a closed state.
  • an elastic body such as a spring may be mounted on the second cover 320 as well.
  • a torsion spring may be mounted on a hinge portion indicated by I2 in FIG. 8 .
  • the second cover 320 may be opened.
  • the second cover 320 may be closed.
  • a configuration in which the cover member 300 is automatically opened and closed according to the pressure change inside the fire extinguishing tank 200 can be easily achieved.
  • a separate power source or control is not required in the closing operation as well as in the opening operation of the cover member 300 .
  • the cover member 300 is automatically and quickly closed, so that the outflow of fire extinguishing liquid through the through hole H It is possible to more reliably prevent the inflow of external foreign substances.
  • An energy storage system includes one or more battery packs according to the present invention described above.
  • the energy storage system according to the present invention may further include general components included in the energy storage system in addition to the battery pack.
  • the energy storage system according to the present invention may be a housing (building) energy storage system used to store energy in houses or buildings.
  • H1 first hole
  • H2 second hole

Landscapes

  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 열적 이벤트의 효과적인 제어와 유지 관리에 유리한 배터리 팩을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈; 소화액을 보유하며 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되고 관통홀이 형성된 소화 탱크; 및 상기 소화 탱크의 상기 관통홀에 설치되어 상기 소화 탱크의 내부 압력 변화에 따라 상기 관통홀을 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 커버 부재를 포함할 수 있다.

Description

안전성이 향상된 배터리 팩
본 출원은 2021년 12월 22일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0185390호 및 2022년 11월 4일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2022-0146362호에 대한 우선권 주장 출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전성과 내구성 등이 향상된 배터리 팩과 이를 포함하는 에너지 저장 시스템 등에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이러한 이차 전지는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)과 같은 중대형 장치에도 널리 이용되고 있으며, 그 이용 정도가 급격하게 증대되고 있다. 더욱이, 최근에는, 주택이나 빌딩 등의 건물에서 사용되기 위한 전력을 저장 및 공급하기 위해, 주택용 에너지 저장 시스템이 널리 이용되고 있다. 그리고, 이러한 주택용 에너지 저장 시스템의 핵심 구성은, 배터리 팩이라 할 수 있다.
이러한 주택용 ESS 등에 이용되는 배터리 팩을 비롯하여 다양한 배터리 팩에는, 용량 및/또는 출력 증대를 위해, 다수의 배터리 셀(이차 전지)이 포함된다. 특히, 배터리 팩의 에너지 밀도를 높이기 위해, 다수의 배터리 셀은 매우 좁은 공간에 밀집된 상태로 배치되는 경우가 많다.
이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀 중, 어느 하나의 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트는 다른 배터리 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 더욱이, 열 폭주(thermal runaway) 등이 발생한 배터리 셀에서는 벤팅 가스가 분출될 수 있고, 이러한 벤팅 가스는 다른 배터리 셀의 열폭주 등을 일으킬 수 있어, 열적 전파(thermal propagation)가 야기될 수 있다.
만일, 특정 배터리 셀의 열적 이벤트가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 여러 배터리 셀의 연쇄적인 이벤트를 일으키게 되어, 전체 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 특히, 주택용 배터리 팩의 경우, 화재나 폭발이 발생하게 되면, 주택에 거주하는 사람의 안전을 해칠 수 있고, 주택의 화재로 확산되어 더욱 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 따라서, 배터리 팩에 포함된 배터리 셀에서 발생한 열적 이벤트는 신속하게 효과적으로 억제될 필요가 있다.
이와 같은 배터리 팩 내부의 열적 이벤트를 제어하기 위해 다양한 방식이 제안되고 있다. 그 중 대표적인 방식은 소화액 등을 이용하여 화재나 열 등을 진압하는 것을 들 수 있다. 이러한 소화액은 밀폐된 수납 공간(탱크)에 저장될 수 있는데, 배터리 팩의 설치 환경이나 액체의 종류 등, 여러 상황에 따라 소화액의 상태가 변할 수 있다. 특히, 배터리 팩이 실외에 설치되는 경우, 극지방이나 겨울철과 같이 실외 온도가 낮은 상황에서는, 소화액이 동결될 가능성이 있다. 이때, 탱크 내부의 압력이 변화하게 되어, 탱크가 파손되거나 크랙과 같은 손상이 발생할 가능성이 있다.
뿐만 아니라, 탱크는 밀폐된 상태로 구성될 수 있는데, 이러한 밀폐로 인해, 소화액이 탱크 외부로 원활하게 배출되지 못하는 문제가 발생할 수도 있다. 또한, 화재 진압이나 증발 등으로 인해 소화액이 탱크 내부에서 감소되면, 소화액의 보충 등 유지 관리도 잘 이루어질 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열적 이벤트의 효과적인 제어와 함께 유지 관리에 유리한 배터리 팩 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈; 소화액을 보유하며 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되고 관통홀이 형성된 소화 탱크; 및 상기 소화 탱크의 상기 관통홀에 설치되어 상기 소화 탱크의 내부 압력 변화에 따라 상기 관통홀을 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 커버 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 소화 탱크는, 소정 조건에서 파열 가능하도록 구성되어, 파열 시 상기 소화액의 유출이 가능하도록 구성된 파열 부재를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈과 연결되어 상기 배터리 모듈을 관리하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하며, 상기 소화 탱크는, 상기 배터리 모듈과 상기 제어 모듈 사이에 장착될 수 있다.
또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력 변화를 보상하는 방향으로 개폐 동작이 이루어지록 구성될 수 있다.
또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 증가할 때 개방되도록 구성된 제1 커버를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 커버는, 외측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며, 상기 제1 커버는, 상기 외부 탱크에 장착될 수 있다.
또한, 상기 제1 커버는, 상기 소화 탱크의 측부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 감소할 때 개방되도록 구성된 제2 커버를 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2 커버는, 내측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며, 상기 제2 커버는, 상기 내부 탱크에 장착될 수 있다.
또한, 상기 제2 커버는, 상기 소화 탱크의 상부 측에 위치할 수 있다.
또한, 상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력과 외부 기압의 압력 차가 일정 수준 이내로 들어오는 경우, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 저장 시스템은, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 안전성이 향상된 배터리 팩이 제공될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 배터리 셀 등에서 열폭주 상황과 같은 열적 이벤트가 발생하는 경우, 소화액의 투입을 통해, 열폭주 상황이 전파하는 것을 방지하여, 화재나 폭발과 같은 보다 큰 문제에 대한 발생 가능성을 낮출 수 있다.
또한, 배터리 셀 측에서 화재가 발생하더라도, 이러한 화재가 신속하게 진압되도록 하여, 주거 공간 등 주변으로 화재가 확산되는 것을 막을 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소화 탱크 내부로부터 배터리 셀 측으로 소화액이 배출되는 경우, 소화액 배출이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 소화액이 저장된 구성요소의 내구성이 향상될 수 있다. 특히, 소화액이 동결되는 상황 등에서도 소화 탱크가 파손되거나 손상되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩, 특히 소화 탱크의 유지 보수가 편리하고 비용 절감에 유리한 효과를 가질 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
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 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 3은, 도 2의 A1 부분에 대한 확대도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크의 구성을 하부에서 바라본 형태의 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크를 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크의 일부분에 대한 확대 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 소화액의 주입 구성의 일례를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크의 다른 일부분에 대한 확대 단면도이다.
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.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 구성에 대한 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 A1 부분에 대한 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈(100), 소화 탱크(200) 및 커버 부재(300)를 포함한다.
상기 배터리 모듈(100)은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비할 수 있다. 여기서, 각각의 배터리 셀은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이차 전지는, 전극 조립체, 전해질 및 전지 케이스를 구비할 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(100)에 구비된 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지일 수 있다. 다만, 이차 전지의 다른 형태, 이를테면 원통형 전지나 각형 전지도 본 발명의 배터리 모듈(100)에 채용될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈(100)은, 배터리 셀을 수납하기 위한 모듈 케이스를 구비할 수 있다. 특히, 모듈 케이스는, 내부에 빈 공간을 구비하여, 이러한 빈 공간에 다수의 배터리 셀이 수용되도록 할 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대략 직육면체 형태로 형성되어, 지면에 수직인 상하 방향(Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
상기 소화 탱크(200)는, 소화액, 즉 액체 상태의 소화제를 보유할 수 있다. 여기서, 소화액으로는, 화재를 억제 내지 진압하거나, 온도를 낮출 수 있는 다양한 물질이 채용될 수 있다. 예를 들어, 소화액은, 물이거나 물을 포함하는 액체일 수 있다. 또한, 소화 탱크(200)는, 이러한 소화액을 내부 공간에 보유하기 위한 탱크 하우징을 구비할 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부에 배치될 수 있다. 특히, 상기 소화 탱크(200)는, 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소화 탱크(200)의 탱크 하우징은, 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스에 대하여 상부에서 장착 및 분리 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 소화 탱크(200)는, 도 2 및 도 3에서 H로 표시된 바와 같이, 관통홀이 형성될 수 있다. 이러한 관통홀(H)은, 소화 탱크(200)의 내부 공간과 외부 공간 사이를 연통시키는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 관통홀(H)은, 소화 탱크(200)의 내부 공간에 저장된 소화액의 수면보다 높은 위치에 위치할 수 있다.
상기 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 관통홀(H)에 설치될 수 있다. 그리고, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 관통홀(H)을 개방시키거나 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커버 부재(300)는, 도 3에서 I로 표시된 부분에서 힌지 결합되고, 힌지 회동을 통해 소화 탱크(200)의 관통홀(H)을 개폐시킬 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 부재(300)의 일단은 힌지 결합 방식으로 소화 탱크(200)에 부착된 상태에서, 화살표 B1으로 표시된 바와 같은 방향으로 타단이 관통홀(H)로부터 이탈됨으로써 관통홀(H)을 개방시킬 수 있다. 그리고, 커버 부재(300)는, 도 3에서 화살표 B1의 반대 방향으로 회전하여 타단이 관통홀(H)을 덮음으로써, 관통홀(H)을 폐쇄시킬 수 있다. 상기 커버 부재(300)에서 관통홀(H)을 폐쇄시키는 부분에는, 실링성 확보를 위해, 고무나 실리콘과 같은 실링재가 구비될 수 있다. 한편, 관통홀(H)의 위치에 의해, 커버 부재(300) 역시, 소화액의 수면보다 높은 위치에 위치할 수 있다.
특히, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력 변화에 따라 관통홀(H)을 개폐시키도록 구성될 수 있다. 즉, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 미리 설계된 압력보다 일정 수준 이상 높아지거나 낮아지는 경우, 자동으로 개폐 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 커버 부재(300)는, 자동 이외에 수동으로 개폐 가능하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 상부 측에 위치하는 소화 탱크(200)에 의해 배터리 팩의 안전성이 크게 향상될 수 있다. 특히, 배터리 팩에 비정상적인 상황이 발생한 경우, 이를테면 배터리 모듈(100)의 내부에서 열폭주 상황이나 화재가 발생하면, 소화액을 통해 화재 발생을 억제하거나 발생된 화재가 진압될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)의 온도를 낮추어 열폭주 상황이나 과열 상황을 차단할 수 있다. 그러므로, 배터리 팩의 화재나 과열 상황 등 비정상적인 상황으로 인해, 배터리 팩 외부의 다른 부분으로 화재나 폭발 등의 위험성이 증대되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 소화액의 투입이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 내부 압력 변화에 따라 커버 부재(300)가 자동적으로 개폐됨으로써, 소화 탱크(200)의 내부 압력 변화로 인한 파손 내지 손상 등이 방지될 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200) 및 이를 포함하는 배터리 팩의 내구성이 크게 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 구성에서, 소화 탱크(200)는, 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 자유 낙하하도록 구성될 수 있다.
즉, 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부 측에 위치하므로, 소화액을 배터리 모듈(100) 측으로 이동시키기 위해, 별도의 동력원을 필요로 하지 않으며, 신속한 소화액 투입이 가능할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시 구성을 참조하면, 화살표 B2로 표시된 바와 같이, 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 투입되는데, 이러한 투입 과정은, 자유 낙하 방식으로 자연스럽게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 열 폭주 등으로 인해 온도가 상승한 배터리 셀에 대하여 효율적인 열적 제어가 가능할 수 있다.
상기 소화 탱크(200)는, 파열 부재(210)를 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)의 구성을 하부에서 바라본 형태의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 소화 탱크(200)의 하부에 파열 부재(210)가 구비될 수 있다. 이러한 파열 부재(210)는, 소정 조건에서 파열될 수 있다. 그리고, 파열 부재(210)는 파열 시, 소화액의 유출이 가능하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 파열 부재(210)는, 소화 탱크(200)의 내부 공간과 연통되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)는 대체로 밀폐된 형태로 형성되되, 투입홀이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 투입홀에 파열 부재(210)가 삽입되어 투입홀이 폐쇄될 수 있다. 그리고, 파열 부재(210)가 파열되면, 투입홀이 개방되어, 소화 탱크(200)에 수용된 소화액이 외부로 유출될 수 있다. 특히, 파열 부재(210)가 파열하면, 소화액은, 자유 낙하 방식으로, 배터리 모듈(100)로 투입될 수 있다. 상기 파열 부재(210)는, 하나의 소화 탱크(200)에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 파열 부재(210)는, 하나의 소화 탱크(200)에 4개 구비될 수 있다.
또한, 상기 파열 부재(210)는, 온도나 압력 등의 조건에 의해 파손되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파열 부재(210)는, 일정 온도 이상 및/또는 일정 압력 이상의 조건에서 파열되도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 파열 부재(210)는, 벤팅 가스에 의해 파열 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)에서 열 폭주 등의 이벤트가 발생하면, 배터리 모듈(100)로부터 벤팅 가스가 생성되어 배출될 수 있다. 이때, 파열 부재(210)는, 이러한 벤팅 가스의 열이나 압력에 의해 파열될 수 있는 재질이나 형태 등으로 구성될 수 있다.
상기 파열 부재(210)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유리 벌브로 구현될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)에 투입홀이 형성되고, 유리 벌브는 이러한 투입홀에 삽입 체결될 수 있다. 그리고, 유리 벌브는, 벤팅 가스와 접촉하는 경우, 파손되어, 소화 탱크(200) 내부의 소화액이 외부 측, 특히 배터리 모듈(100) 측으로 분출되도록 할 수 있다.
이와 같은 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200)와 이를 포함하는 배터리 팩이 간단하게 구성되고, 배터리 모듈(100) 측으로 소화액을 투입시키는 구성이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)로부터 생성된 벤팅 가스에 의해 파열 부재(210)가 파열되는 구성이 보다 용이하게 마련될 수 있다.
이 밖에도, 상기 파열 부재(210)는, 열이나 압력 등의 조건 변화에 따라 파열 가능한 다양한 재질 내지 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 파열 부재(210)는, 비닐 재질이나 사출물 형태로 구현될 수도 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 내부 공간과 연통되도록 개구부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 O1으로 표시된 부분과 같이, 배터리 모듈(100)은, 상단에 개구부가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 개구부(O1)는, 배터리 셀이 위치하는 모듈 케이스의 내부 공간으로 연통될 수 있다.
여기서, 파열 부재(210)는, 적어도 일부분이 배터리 모듈(100)의 개구부(O1)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파열 부재(210)는, 개구부(O1)를 통해 배터리 모듈(100)의 내부 공간으로 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)의 내부 공간으로, 소화액이 쉽게 유입될 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(100)의 내부에서 발생한 열적 이벤트, 이를테면 열 폭주나 가스 분출, 화재 등의 상황에 보다 효과적으로 대응할 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(100)의 내부 공간에는 열적 이벤트의 직접적인 대상이 되는 배터리 셀이 위치할 수 있다. 따라서, 상기 실시 구성에 의하면, 소화액이 배터리 셀로 직접 분사될 수 있다. 그러므로, 화재 등의 억제나 예방에 보다 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 유리 벌브 등의 파열 부재(210)가 벤팅 가스에 보다 신속하게 반응할 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)의 내부 공간에서 벤팅 가스가 발생한 경우, 벤팅 가스는 개구부(O1)를 통해 배터리 모듈(100)의 외부로 배출될 수 있다. 다시 말해, 개구부(O1)는, 배터리 모듈(100)에서 벤팅 가스의 배출구 역할을 할 수 있다. 더욱이, 개구부(O1)가 배터리 모듈(100)의 상부 측에 위치하는 경우, 벤팅 가스는 상부에 위치하는 개구부(O1) 측으로 많은 양이 배출될 수 있다.
이때, 벤팅 가스가 배출되는 부분에 유리 벌브가 위치하게 되면, 벤팅 가스 발생 시 유리 벌브가 신속하게 파열될 수 있다. 그러므로, 열적 이벤트 발생 시, 소화액의 보다 신속한 투입이 가능해질 수 있다. 더욱이, 소화액의 투입을 위해, 별도의 동작 전원이나 제어 구성이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 이 경우, 배출되는 벤팅 가스에 소화액이 직접 분사될 수 있으므로, 벤팅 가스의 온도를 낮추고, 벤팅 가스에 포함된 화염이나 스파크 등의 외부 발화원 배출을 억제할 수 있다.
한편, 배터리 모듈(100)에 형성된 개구부(O1)는, 반드시 벤팅 가스 등을 배출하기 위한 용도로 마련된 것이 아닐 수 있다. 예를 들어, 도 2 등에 도시된 배터리 모듈(100)의 상단에 마련된 개구부(O1)는, 배터리 모듈(100)의 운반을 위한 용도로 마련된 것일 수 있다. 즉, 개구부(O1)는, 배터리 모듈(100)의 운반 시, 작업자나 운반 장치가 손가락 내지 파지용 기구를 넣어 파지할 수 있는 공간을 제공하도록 구성된 것일 수 있다. 또는, 개구부(O1)는, 후술하는 제어 모듈(400) 또는 소화 탱크(200)가 삽입되기 위한 구성으로 마련된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)을 관리하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)의 충전 동작 내지 방전 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)이나 그에 포함된 배터리 셀, 또는 그 주변 환경에 대하여, 각종 전기적, 물리적, 화학적 특성 등을 측정, 연산, 수신 내지 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(400)은, 배터리 셀이나 배터리 모듈(100)의 전압, 전류, 온도, SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), 내부 저항 등을 측정 내지 연산하거나 제어할 수 있다.
상기 제어 모듈(400)은, 이러한 배터리 모듈(100)의 관리를 위해, 배터리 모듈(100)로부터 동작 전원을 공급받을 수 있다. 또한, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100) 또는 외부의 다른 장치와 유선 또는 무선 통신망을 통해, 각종 데이터를 주고 받을 수 있다. 상기 제어 모듈(400)은, BMS(Battery Management System), 릴레이, 전류 센서 등 다양한 전장 부품을 구비할 수 있다. 또한, 제어 모듈(400)은, 이러한 전장 부품을 수납하기 위한 제어 하우징을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제어 모듈(400)은, 팩 단자를 구비할 수 있다. 이러한 팩 단자는, 배터리 팩과 외부의 충전 장치 내지 방전 장치와 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 팩 단자는, 상용 전원 또는 부하와 연결되기 위한 콘센트나 플러그, 커넥터 등을 구비할 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(400)은, 배터리 모듈(100)과 충전 전원 및 방전 전원을 주고 받기 위한 전원 경로를 구비할 수 있다. 이러한 전원 경로는, 팩 단자와 배터리 모듈(100) 사이에서 충방전 전원을 주고받는 경로로서 기능할 수 있다.
이와 같은 실시 구성에서, 상기 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이에 장착될 수 있다. 특히, 배터리 모듈(100)은 제어 모듈(400)의 하부에 위치할 수 있다. 이 경우, 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)의 상부 및 제어 모듈(400)의 하부에 위치할 수 있다.
이때, 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400)에 결합 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)의 하단은, 배터리 모듈(100)의 상단과 볼팅 결합 내지 후크 결합 등의 방식으로 체결 고정될 수 있다. 또한, 소화 탱크(200)는 상단은, 제어 모듈(400)의 하단과 볼팅 결합 내지 후크 결합 등의 방식으로 체결 고정될 수 있다.
또한, 상기 소화 탱크(200)는, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이를 연결하기 위한 연결 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 소화 탱크(200)는, 상하 방향으로 연장된 케이블을 구비하고, 케이블의 양단에 접속 커넥터가 마련될 수 있다. 이때, 케이블의 상단에 마련된 접속 커넥터는 제어 모듈(400)의 커넥터와 연결되고, 케이블의 하단에 마련된 접속 커넥터는 배터리 모듈(100)의 커넥터와 연결될 수 있다. 그리고, 케이블은 이러한 접속을 통해, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이에서 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400)이 포함된 배터리 팩에서, 소화 탱크(200)가 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 사이에 개재됨으로써, 배터리 모듈(100)과 제어 모듈(400) 모두에 대한 열적 이벤트 대응이 가능할 수 있다.
또한, 상기 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화를 보상하는 방향으로 개폐 동작이 이루어지록 구성될 수 있다. 즉, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력에 변화가 발생한 경우, 이러한 압력 변화를 감소시키는 방향으로 개폐 동작이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 증가하는 방향으로 압력 변화가 일어나는 경우, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 다시 감소되도록 개폐될 수 있다. 다른 예로, 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 감소하는 방향으로 압력 변화가 일어나는 경우, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 다시 증가하도록 개폐될 수 있다.
따라서, 커버 부재(300)의 보상 동작을 통해, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화가 일정 수준 이상을 넘어가지 않을 수 있다. 그러므로, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화로 인한, 소화 탱크(200)의 파손이나 손상 등을 예방하는 한편, 소화액의 원활한 배출이 가능하도록 할 수 있다.
상기 커버 부재(300)는, 하나 또는 다수의 단위 커버를 구비할 수 있다. 더욱이, 커버 부재(300)가 다수의 단위 커버를 구비하는 경우, 소화 탱크(200)에는, 각 단위 커버에 대응하는 관통홀(H)이 형성될 수 있다.
특히, 상기 커버 부재(300)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 단위 커버로서 제1 커버(310)를 구비할 수 있다. 특히, 상기 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 증가할 때 개방되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바를 참조하면, 소화 탱크(200)의 일측에는, 관통홀(H)로서 제1 홀(H1)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 커버(310)가 이러한 제1 홀(H1)을 개방시키거나 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 정상적인 수준인 경우에는, 제1 커버(310)가 제1 홀(H1)을 폐쇄시킨 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 정상 수준보다 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 제1 커버(310)는 도 3에서 화살표 B1 방향으로 회동할 수 있다. 이때, 제1 홀(H1)은 개방될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 높아진 경우, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 제1 홀(H1)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 특히, 외부 기온 감소로 소화액이 동결되는 상황이 발생할 수 있는데, 이러한 동결 상황에서는 물과 같은 소화액의 부피가 증가할 수 있다. 이때, 소화 탱크(200)의 내압이 증가할 수 있고, 제1 커버(310)가 제1 홀(H1)을 개방시킴으로써, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200)의 내압이 계속해서 증가하는 것이 방지됨으로써, 소화 탱크(200)가 손상, 파손되거나 폭발되는 문제가 예방될 수 있다.
더욱이, 주택용 에너지 저장 시스템 등에 사용되는 배터리 팩의 경우, 실외에서 사용되는 경우가 일반적이다. 따라서, 겨울철이나 극지방 등 사용 환경에 따라 소화액의 동결 상황이 발생할 수 있는데, 상기 실시 구성에 의하면, 이러한 상황 발생 시에도, 소화 탱크(200) 또는 그에 포함된 유리 벌브 등의 손상 내지 파손 등이 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 이러한 실시 구성에서, 제1 커버(310)는, 외측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(200)의 내압 증가 시, 제1 커버(310)는, 도 3의 화살표 B1으로 표시된 바와 같이, 외측 방향으로 열리도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 개방 동작을 통해, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제1 커버(310)의 개방 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200)의 내압 증가로 인해, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출되도록 하기 위해 개방될 수 있는데, 이와 같이 외측 방향으로 열리는 경우, 개방 동작이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 이 경우, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 제1 홀(H1)로 진입하는 과정에서 제1 커버(310)에 의해 방해받지 않을 수 있다. 따라서, 내부 기체의 외부 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
상기 소화 탱크(200)는, 다수의 단위 탱크를 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 5 및 도 6을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)를 분리하여 나타낸 사시도이다. 또한, 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)의 일부분에 대한 확대 단면도이다. 예를 들어, 도 6은, 도 1의 A2-A2'선에 대한 단면 구성의 우측 부분을 나타낸다고 할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 소화 탱크(200)는, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)를 구비할 수 있다. 내부 탱크(201)는 내부에 빈 공간을 구비하여, 이러한 내부 공간에 L로 표시된 바와 같은 소화액을 직접 보유할 수 있다. 특히, 내부 탱크(201)는, 소화액(L)을 수용하기 위해 밀폐된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 내부 탱크(201)는, 정상적인 상태에서는 소화액(L) 등이 새지 않도록, IP 등급 55 이상의 기밀 성능을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 외부 탱크(202)는, 내부 탱크(201)보다 크게 구성되어, 내부 공간에 내부 탱크(201)를 수용하도록 구성될 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200)는, 적어도 부분적으로 이중으로 구성된다고 할 수 있다. 더욱이, 외부 탱크(202)는, 내부 탱크(201)의 외측을 적어도 부분적으로 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 탱크(202)는 내부 탱크(201)의 전체 또는 일부분을 외측에서 감쌀 수 있다.
이와 같은 실시 구성에서, 제1 커버(310)는, 외부 탱크(202)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바를 참조하면, 제1 커버(310)는, 외부 탱크(202)의 우측에 장착될 수 있다. 특히, 제1 커버(310)는, 외부 탱크(202)의 외측 표면에 장착되어, 화살표 B1'으로 표시된 바와 같이, 외측 방향으로 힌지 회동함으로써 개방될 수 있다.
예를 들어, 내부 탱크(201)에 수용된 소화액이 동결되는 경우, 도 6에서 화살표 B3로 표시된 바와 같이, 소화액의 부피가 팽창될 수 있다. 이때, 내부 탱크(201)에서 소화액의 상단 부분의 압력이 증가하면서, 제1 커버(310)는 개방될 수 있다. 그리고, 제1 커버(310)가 개방되면, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부로 배출될 수 있다. 즉, 도 6에서 화살표 B3'로 표시된 방향으로, 소화 탱크(200) 내부의 기체가 외부 공간으로 배출될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제1 커버(310)의 개방이 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 소화 탱크(200)의 내압 증가 시, 기체 배출이 신속하고 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 제1 커버(310)가 장착된 관통홀(H)인 제1 홀(H1)은, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)에서 서로 연통되게 구성될 수 있다. 이를테면, 제1 홀(H1)은, 내부 탱크(201)에 형성된 제1 내부 홀과 외부 탱크(202)에 형성된 제1 외부 홀이 포함될 수 있다. 그리고, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀은 하나의 홀로서 서로 연결될 수 있다. 이때, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀의 연결 부분은 고무나 실리콘과 같은 재질의 O-링 등으로 실링될 수 있다. 또는, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀은, 하나의 파이프가 관통되고, 그러한 파이프의 내부 공간이 제1 홀(H1)로서 기능할 수 있다. 여기서, 파이프는, 폴리머나 고무 등 다양한 재질이 이용될 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서, 소화 탱크(200) 내부의 기체는, 제1 내부 홀과 제1 외부 홀이 연결되어 형성된 제1 홀(H1)을 경유하여, 도 6에서 화살표 B3'로 표시된 바와 같이, 소화 탱크(200) 외부로 배출될 수 있다.
또한, 이러한 실시 구성에서, 제1 커버(310)는, 외부에서 소화 탱크(200)의 내부 공간으로 소화액이 주입되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 대하여 소화액의 주입 구성의 일례를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 커버(310)가 개방되어 제1 홀(H1)이 노출되면, 제1 홀(H1)로 소화액이 주입되도록 할 수 있다. 이때, 제1 커버(310)는 소화 탱크(200)의 내부 압력, 특히 내부 탱크(201)의 내부 압력 변화와 관계 없이, 수동으로 개방시킬 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 호스(C)의 일단을 제1 홀(H1)에 연결하여, 소화 탱크(200) 내부로 소화액이 주입되도록 할 수 있다. 예를 들어, 소화액 보충은, 도 6의 실시 도면에서 화살표 B3'의 반대 방향으로 소화액이 주입되는 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 소화액 보충은, 외부 탱크(202)의 외측에서 이루어질 수 있으며, 제1 외부 홀과 제1 내부 홀은 서로 실링된 상태로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 외부 홀을 통해 투입된 소화액은 제1 내부 홀을 거쳐 내부 탱크(201)의 내부 공간으로 유입될 수 있다.
이와 같은 실시 구성에 의하면, 소화액이 사용되거나 증발 또는 누수 등으로 인해, 소화 탱크(200) 내부 공간에서 부족하게 된 경우, 제1 커버(310)를 통해 소화액이 보충될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 유지 관리가 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 소화액이 항상 일정 수준 이상 보유되도록 함으로써, 소화 탱크(200)에 의한 안전성 확보 상태가 계속해서 유지되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200)의 측부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 커버(310)는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 외부 탱크(202)의 우측에 위치할 수 있다. 특히, 제1 커버(310)는, 소화 탱크(200)에서 외부로 노출된 부분에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같은 내부 기체 배출 과정이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같은 소화액의 주입 공정이 보다 편리하게 이루어질 수 있다.
더욱이, 소화 탱크(200)는, 상부 및/또는 하부에 배터리 모듈(100)이나 제어 모듈(400)과 같은 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 따라서, 제1 커버(310)가 소화 탱크(200)의 측부에 위치하는 경우, 이러한 다른 구성요소에 방해받지 않고, 내부 기체의 외부 배출이나, 소화액 주액 과정이 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 제1 커버(310)에 의해 개폐되는 제1 홀(H1)의 경우, 도 6에서는 수평 방향(X축 방향)으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 제1 홀(H1)의 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 홀(H1)은, 수평 방향과 소정 각도 기울어진 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 홀(H1)은, 외측에서 내측 방향으로 갈수록 위치가 낮아지도록 구성된 경사부를 구비할 수 있다. 특히, 제1 홀(H1)은, 외측 입구가 내측 입구보다 높게 위치할 수 있다.
이러한 경사 구성에 의하면, 소화액의 동결 등으로 인해 수위가 상승하는 경우, 제1 홀(H1)을 통해 소화액이 외부로 빠져나오는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 소화액을 소화 탱크(200) 내부로 주입시키는 경우, 투입된 소화액이 소화 탱크(200) 내부에 이미 존재하던 소화액의 수면에 떨어지면서 거품이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 따라서, 소화액의 보충이 충분히 이루어지도록 하고, 소화액의 보충 후 내부 압력이 설계된 수준과 다르게 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 소화 탱크(200)의 내부 압력에 따라 개폐되는 커버 부재(300)의 기능이 저하되거나 오동작되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 관측창을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 W로 표시된 부분과 같이, 소화 탱크(200)의 일측, 이를테면 측부에는 관측창(W)이 마련될 수 있다. 이러한 관측창(W)은, 투명 내지 반투명 재질로 구성되어, 소화 탱크(200)의 내부 공간에 보유된 소화액을 관측하도록 마련될 수 있다. 더욱이, 소화 탱크(200)에 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)가 구비된 경우, 관측창(W)은, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)에 모두 마련되며, 서로 대응되는 위치에 존재할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화액의 수위나 상태 등을 직접 확인함으로써, 소화액의 보충 등이 필요한 시점 등을 미리 파악 내지 예측할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 소화액의 상태 파악을 통해, 소화 탱크(200)나 배터리 팩의 전반적인 상태, 이를테면 손상 여부 등을 확인할 수 있다. 그러므로, 상기 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200)나 배터리 팩의 유지, 보수가 보다 용이해질 수 있다.
또한, 상기 커버 부재(300)는, 단위 커버로서 제2 커버(320)를 구비할 수 있다. 특히, 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 감소할 때 개방되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화 탱크(200)의 다른 일부분에 대한 확대 단면도이다. 예를 들어, 도 8은, 도 1의 A3'-A3'선에 대한 단면 구성의 우측 부분을 나타낸다고 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 소화 탱크(200)의 일측에는, 관통홀(H)로서 제2 홀(H2)이 형성될 수 있다. 이러한 제2 홀(H2)은, 제1 홀(H1)과 다른 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 제2 커버(320)가 이러한 제2 홀(H2)을 개방시키거나 폐쇄시키도록 구성될 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 일정 수준 이상이라면, 제2 커버(320)는 제2 홀(H2)을 폐쇄시킨 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 소화 탱크(200)의 내부 압력이 일정 수준 이하로 감소하는 경우, 제2 커버(320)는 도 8에서 화살표 B4로 표시된 바와 같이 힌지 회동할 수 있다. 이때, 제2 홀(H2)은 개방될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 낮아진 경우, 소화 탱크(200) 외부의 기체가 제2 홀(H2)을 통해 내부로 유입될 수 있다. 즉, 도 8에서 화살표 B5로 표시된 바와 같이, 소화 탱크(200) 외부의 기체는, 제2 홀(H2)을 통해 소화 탱크(200) 내부로 유입될 수 있다.
특히, 소화 탱크(200) 하부에 위치한 배터리 모듈(100)에서 열 폭주 등의 이벤트가 발생하여, 도 2에서 화살표 B2로 표시된 바와 같이, 소화액(L)이 배터리 모듈(100)로 주입되는 경우, 소화 탱크(200) 내부의 수위는 도 8에서 B6으로 표시된 바와 같이 낮아질 수 있다. 이때, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 낮아질 수 있는데, 이러한 압력 감소는, 소화액(L)이 배터리 모듈(100)로 주입되는 속도를 줄어들게 하거나 주입 자체를 방해할 수 있다. 하지만, 도 8의 실시예와 같이, 소화 탱크(200) 내부의 압력 감소 시 제2 커버(320)가 개방되면, 외부 기체가 소화 탱크(200) 내부로 유입되어, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 정상 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 소화액(L)이 배터리 모듈(100) 측으로 신속하고 원활하게 계속해서 배출될 수 있다.
또한, 제2 커버(320)는, 내측 방향으로 개방 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 내측 표면에 장착될 수 있다. 그리고, 소화 탱크(200)의 내압 감소 시, 제2 커버(320)는, 도 8의 화살표 B4로 표시된 바와 같이, 소화 탱크(200)의 내부 공간 측으로 열리도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 개방 동작을 통해, 소화 탱크(200) 외부의 기체가 내부 공간으로 유입될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제2 커버(320)의 개방 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 내압 감소로 인해, 소화 탱크(200) 외부의 기체가 내부로 유입되도록 하기 위해 개방될 수 있는데, 내측 방향으로 열리는 경우, 개방 동작이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 이 경우, 제2 홀(H2)로 외부 기체가 유입될 때, 제2 커버(320)에 의해 방해받지 않게 되므로, 외부 기체의 유입 과정이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
더욱이, 소화 탱크(200)는, 앞서 설명한 바와 같이, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)를 구비할 수 있다. 이때, 제2 커버(320)는, 내부 탱크(201)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바를 참조하면, 제2 커버(320)는, 내부 탱크(201)의 내측 표면에 장착되어, 내측 방향으로 열리도록 구성될 수 있다. 이때, 내부 탱크(201)에서 제2 커버(320)가 위치한 부분, 다시 말해 제2 홀(H2)이 형성된 부분은, 외부 탱크(202)에 의해 감싸지지 않을 수 있다. 예를 들어, 외부 탱크(202)는, 도 5에서 E로 표시된 부분과 같이, 내부 공간이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 내부 탱크(201)에서 제2 커버(320)가 마련된 부분은, 외부 탱크(202)에서 이러한 개방 공간(E)이 형성된 부분에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 제2 커버(320)의 개방 동작과 그에 의한 외부 기체의 유입이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에서는, 제2 커버(320)가 내측 방향으로 잘 열릴 수 있다. 또한, 이 경우, 소화 탱크(200)의 구조가 보다 간단해지고, 배터리 팩의 경량화에 기여할 수 있다. 더욱이, 제2 홀(H2)은, 내부 탱크(201)에만 형성되면 되고, 외부 탱크(202)에는 별도로 형성되지 않을 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서는, 내부 탱크(201)의 내측에 장착된 제2 커버(320)가 개방되면, 곧바로 외부 공기가 내부 탱크(201) 측으로 유입될 수 있다.
상기 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 상부 측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 2, 도 5 및 도 8 등에 도시된 바와 같이, 제2 홀(H2)과 그에 장착된 제2 커버(320)는, 소화 탱크(200)의 상면 측에 위치할 수 있다.
특히, 커버 부재(300)로서 제1 커버(310)와 제2 커버(320)가 모두 구비된 경우, 제1 커버(310)는 소화 탱크(200)의 측면에 마련되고, 제2 커버(320)는 소화 탱크(200)의 상면에 마련될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에서는, 제1 커버(310)와 제2 커버(320)의 위치가 다르게 형성됨으로써, 제1 커버(310)와 제2 커버(320)의 개폐 동작이 서로 방해되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 상부 측에서 소화 탱크(200) 내부로 외기가 공급되도록 함으로써, 소화액의 상부에서 소화액 방향으로 기체의 압력이 고르게 분포되도록 할 수 있다. 따라서, 어떠한 위치에 마련된 유리 벌브를 통해 소화액이 배출되더라도, 소화액의 배출이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200)의 하부 측에서 벤팅 가스가 흐르더라도, 이러한 벤팅 가스가 제2 커버(320) 측을 통해 소화 탱크(200) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 의하면, 도 7의 실시예와 같이, 소화액을 주입하기 위해 호스(C) 등이 제1 홀(H1)을 통해 내부 탱크(201)의 내부로 삽입되는 과정에서, 제2 커버(320)에 의해 방해받지 않을 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 팩을 경사진 곳에 설치하여, 내부 탱크(201)의 내부 공간에서 수위가 기울어지게 형성되더라도, 제2 홀(H2)을 통해 소화액이 외부로 누출되는 문제가 예방될 수 있다.
한편, 소화 탱크(200)가 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)를 구비하는 실시 구성에서, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202) 사이는, 적어도 부분적으로 이격되게 구성될 수 있다. 특히, 도 5의 실시 구성을 참조하면, 외부 탱크(202)는, 상면부와 하면부는 제외하고, 내부 탱크(201)의 4개의 측면부(좌측부, 우측부, 전방 측부, 후방 측부)를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이때, 내부 탱크(201)가 외부 탱크(202)에 의해 감싸지는 부분은, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)가 서로 이격되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 8의 실시 구성에서, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)의 측면부는 서로, 적어도 부분적으로 좌우 방향으로 이격되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 내부 탱크(201)의 우측벽과 외부 탱크(202)의 우측벽 사이에는, 빈 공간이 형성되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 소화 탱크(200) 내부의 소화액이 보다 안전하게 보유될 수 있다. 특히, 소화 탱크(200)의 측면 등에서 충격 등이 인가되더라도, 외부 탱크(202)와 내부 탱크(201)의 이중 구성과, 그 사이에 형성된 빈 공간에 의해 충격 전달이 완화될 수 있다. 따라서, 충격이나 진동 등에 의해 소화 탱크(200), 특히 내부 탱크(201)가 파손되지 않도록 함으로써, 소화액이 비정상적으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 벤팅 가스 배출 시, 이러한 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202) 사이의 이격 공간이 벤팅 경로로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(100)에서 소화 탱크(200)의 하부로 배출된 벤팅 가스는, 소화 탱크(200)의 하면을 따라 흐르다가, 내부 탱크(201)와 외부 탱크(202)의 측부 사이의 이격 공간을 통해 흐르면서 외부로 배출될 수 있다. 이 경우, 소화 탱크(200) 내부에서 벤팅 경로가 형성되어, 벤팅 방향이 제어될 수 있다.
상기 커버 부재(300)는, 소화 탱크(200) 내부의 압력과 외부 기압의 압력 차가 일정 수준 이내로 들어오는 경우, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 실시예를 참조하면, 내부 탱크(201)에 저장된 소화액의 동결로, 소화액의 수위가 화살표 B3와 같이 상승하면, 제1 커버(310)는 화살표 B1'으로 표시된 방향, 즉 반시계 방향으로 회전하여 열린 상태가 될 수 있다. 그리고, 내부 탱크(201)의 공기가 화살표 B3'과 같이 빠져나감으로써, 내부 탱크(201)의 내외부 간 기압차가 동일해지거나 일정 수준 이내로 들어오면, 제1 커버(310)는 다시 화살표 B1'의 반대 방향, 즉 시계 방향으로 회전하여 닫힌 상태가 될 수 있다.
이때, 커버 부재(300)는, 탄성체를 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 커버(310)는, 도 6에서 I1으로 표시된 힌지 부분에 스프링, 특히 비틀림 스프링이 장착될 수 있다. 이 경우, 비틀림 스프링의 탄성력을 넘어서는 수준으로 내부 탱크(201)의 내압이 인가되면, 제1 커버(310)는 개방될 수 있다. 그리고, 내부 기체가 어느 정도 배출되어 내부 탱크(201)의 내압이 비틀림 스프링의 탄성력보다 낮아지게 되면, 제1 커버(310)는 폐쇄될 수 있다.
다른 예로, 도 8의 실시예를 참조하면, 내부 탱크(201)에 저장된 소화액이 배터리 모듈(100) 측으로 투입되어, 소화액의 수위가 화살표 B6와 같이 하강하면, 제2 커버(320)는 화살표 B4로 표시된 방향, 즉 시계 방향으로 회전하여 열린 상태가 될 수 있다. 그리고, 내부 탱크(201)로 외부 공기가 어느 정도 들어온 이후에는, 제2 커버(320)가 다시 화살표 B4의 반대 방향, 즉 반시계 방향으로 회전하여 닫힌 상태가 될 수 있다.
또한, 이러한 제2 커버(320)에도 스프링과 같은 탄성체가 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 I2로 표시된 힌지 부분에는, 비틀림 스프링이 장착될 수 있다. 이 경우, 비틀림 스프링의 탄성력을 넘어서는 수준으로 내부 탱크(201)의 내외부 간 기압차가 발생하면, 제2 커버(320)는 개방될 수 있다. 그리고, 외기가 어느 정도 유입되어 내외부 간 기압차가 비틀림 스프링의 탄성력보다 낮아지게 되면, 제2 커버(320)는 폐쇄될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력 변화에 따라 커버 부재(300)의 개폐가 자동적으로 이루어지는 구성이 용이하게 달성될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 커버 부재(300)의 개방 동작은 물론이고 폐쇄 동작에 있어서도, 별도의 전원이나 제어가 불필요하다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 소화 탱크(200) 내부의 압력이 외부 압력과 유사한 수준으로 들어오면, 커버 부재(300)가 자동으로 신속하게 닫힘으로써, 관통홀(H)을 통한 소화액의 유출이나 외부 이물질 유입 등을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩을 하나 이상 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 이러한 배터리 팩 이외에, 에너지 저장 시스템에 포함되는 일반적인 구성요소를 더 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 주택이나 빌딩 등에서 에너지를 저장하기 위해 사용되는, 주택용(건물용) 에너지 저장 시스템일 수 있다.
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]
100: 배터리 모듈
200: 소화 탱크
201: 내부 탱크, 202: 외부 탱크
210: 파열 부재
300: 커버 부재
310: 제1 커버, 320: 제2 커버
400: 제어 모듈
H: 관통홀
H1: 제1 홀, H2: 제2 홀
L: 소화액
W: 관측창

Claims (14)

  1. 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 배터리 모듈;
    소화액을 보유하며 상기 배터리 모듈의 상부에 배치되고 관통홀이 형성된 소화 탱크; 및
    상기 소화 탱크의 상기 관통홀에 설치되어 상기 소화 탱크의 내부 압력 변화에 따라 상기 관통홀을 개방 또는 폐쇄시키도록 구성된 커버 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소화 탱크는, 소정 조건에서 파열 가능하도록 구성되어, 파열 시 상기 소화액의 유출이 가능하도록 구성된 파열 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈과 연결되어 상기 배터리 모듈을 관리하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하며,
    상기 소화 탱크는, 상기 배터리 모듈과 상기 제어 모듈 사이에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력 변화를 보상하는 방향으로 개폐 동작이 이루어지록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 증가할 때 개방되도록 구성된 제1 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 커버는, 외측 방향으로 개방 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며,
    상기 제1 커버는, 상기 외부 탱크에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 커버는, 상기 소화 탱크의 측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력이 감소할 때 개방되도록 구성된 제2 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 커버는, 내측 방향으로 개방 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소화 탱크는, 내부 공간에 상기 소화액을 보유하는 내부 탱크, 및 상기 내부 탱크의 외측을 적어도 부분적으로 감싸는 외부 탱크를 구비하며,
    상기 제2 커버는, 상기 내부 탱크에 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 커버는, 상기 소화 탱크의 상부 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상기 소화 탱크 내부의 압력과 외부 기압의 압력 차가 일정 수준 이내로 들어오는 경우, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
PCT/KR2022/020891 2021-12-22 2022-12-20 안전성이 향상된 배터리 팩 WO2023121260A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22911893.0A EP4290679A1 (en) 2021-12-22 2022-12-20 Battery pack with improved safety
JP2023556842A JP2024511347A (ja) 2021-12-22 2022-12-20 安全性が向上したバッテリーパック
US18/276,144 US20240097238A1 (en) 2021-12-22 2022-12-20 Battery pack having improved safety
AU2022421902A AU2022421902A1 (en) 2021-12-22 2022-12-20 Battery pack having improved safety
CN202280017697.6A CN116918169A (zh) 2021-12-22 2022-12-20 具有改进安全性的电池组

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210185390 2021-12-22
KR10-2021-0185390 2021-12-22
KR1020220146362A KR20230095799A (ko) 2021-12-22 2022-11-04 안전성이 향상된 배터리 팩
KR10-2022-0146362 2022-11-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023121260A1 true WO2023121260A1 (ko) 2023-06-29

Family

ID=86903426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/020891 WO2023121260A1 (ko) 2021-12-22 2022-12-20 안전성이 향상된 배터리 팩

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240097238A1 (ko)
EP (1) EP4290679A1 (ko)
JP (1) JP2024511347A (ko)
AU (1) AU2022421902A1 (ko)
WO (1) WO2023121260A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2159894A1 (en) * 2008-03-11 2010-03-03 Panasonic Corporation Power apparatus and electronic apparatus using the same
KR20100072176A (ko) * 2008-03-04 2010-06-30 파나소닉 주식회사 전력 기기와 그것을 이용한 전자 기기와 전력 공급 소자 검사 설비
KR20130028023A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 주식회사 엘지화학 배터리 팩 화재진압 장치
JP5618641B2 (ja) * 2010-06-07 2014-11-05 能美防災株式会社 消火装置
KR101616506B1 (ko) * 2015-11-13 2016-04-28 이경로 미분무 소화가 가능한 원유 저장탱크용 브리더밸브
KR20220146362A (ko) 2021-04-23 2022-11-01 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지의 제조 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100072176A (ko) * 2008-03-04 2010-06-30 파나소닉 주식회사 전력 기기와 그것을 이용한 전자 기기와 전력 공급 소자 검사 설비
EP2159894A1 (en) * 2008-03-11 2010-03-03 Panasonic Corporation Power apparatus and electronic apparatus using the same
JP5618641B2 (ja) * 2010-06-07 2014-11-05 能美防災株式会社 消火装置
KR20130028023A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 주식회사 엘지화학 배터리 팩 화재진압 장치
KR101616506B1 (ko) * 2015-11-13 2016-04-28 이경로 미분무 소화가 가능한 원유 저장탱크용 브리더밸브
KR20220146362A (ko) 2021-04-23 2022-11-01 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024511347A (ja) 2024-03-13
US20240097238A1 (en) 2024-03-21
AU2022421902A1 (en) 2023-09-14
EP4290679A1 (en) 2023-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021002626A1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
WO2021025539A1 (ko) 소화 유닛을 포함한 배터리 팩
WO2021045410A1 (ko) 소화 유닛을 포함한 배터리 팩
WO2021091058A1 (ko) 배터리 모듈, 및 배터리 랙, 및 전력 저장 장치
WO2016182170A1 (ko) 배터리 모듈
WO2021054625A1 (ko) 소화 유닛을 포함한 배터리 팩
WO2021177761A1 (ko) 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치
WO2022031056A1 (ko) 배터리 모듈, 그것을 포함하는 배터리 팩, 및 자동차
WO2021153926A1 (ko) 소화 유닛을 포함한 배터리 팩, 이를 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 시스템
WO2021172785A1 (ko) 배터리 모듈, 및 그것을 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 장치
WO2024190970A1 (ko) 사용 후 배터리의 운송 및 성능 검사를 위한 이동 가능한 챔버
WO2022158833A1 (ko) 화재 방지 성능이 향상된 배터리 팩
WO2023121260A1 (ko) 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2021177762A1 (ko) 배터리 랙 및 그것을 포함하는 전력 저장 장치
WO2023128401A1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
WO2023075524A1 (ko) 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023121419A1 (ko) 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023128382A1 (ko) 소화수 저장 탱크를 구비한 배터리 팩
WO2023121417A1 (ko) 안전성이 향상된 배터리 팩
WO2023121076A1 (ko) 소화수 저장 탱크를 구비한 배터리 팩
WO2024191153A1 (ko) 안전성이 향상된 전지 팩
WO2023128422A1 (ko) 안전성이 향상된 전지 팩
WO2023121142A1 (ko) 안전성이 향상된 전지 팩
WO2023287234A1 (ko) 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치
WO2024101772A1 (ko) 전기차의 배터리 팩에 적용되는 소화시스템

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18276144

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22911893

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280017697.6

Country of ref document: CN

Ref document number: 2022421902

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022911893

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022421902

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20221220

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023556842

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022911893

Country of ref document: EP

Effective date: 20230904

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE