WO2023287233A1 - 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery rack and a power storage device including the same.
  • Secondary batteries which are highly applicable to each product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by an electrical driving source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving energy efficiency and eco-friendliness in that they do not generate any by-products due to the use of energy as well as the primary advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to a charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery pack is configured by connecting a plurality of battery cells in series/parallel
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module.
  • a method of configuring a battery pack or battery rack is common.
  • at least one battery rack is provided to configure a power storage device as an energy source.
  • electric vehicle waste battery packs may be recycled in fields other than vehicle fuel sources.
  • these electric vehicle waste battery packs can be recycled into an energy storage system called ESS. Waste battery packs for electric vehicles that are recycled in this way are also called reuse battery packs.
  • a reuse battery pack in other fields such as a power storage device.
  • a design of a structure such as a battery pack frame accommodating the battery pack or a mechanism such as fire prevention is required. emerging as a more important factor.
  • an object of the present invention is a battery rack capable of securing safety even in the event of a fire due to an abnormal situation such as overheating while more stably accommodating a battery pack for reuse that has been used for a predetermined period or a predetermined capacity, and including the same It is to provide a power storage device that does.
  • the present invention as a battery rack, at least one battery pack used a predetermined period or a predetermined capacity; and a battery pack frame accommodating the at least one battery pack and having a higher height than the at least one battery pack.
  • Coolant may be injected into the battery pack frame so that the at least one battery pack can be submerged at a predetermined height when an abnormal situation occurs in the at least one battery pack.
  • At least one coolant injection hole may be formed in the at least one battery pack to allow the coolant to be directly injected into the at least one battery pack when the coolant is injected into the battery pack frame.
  • the plurality of cooling water injection holes may be provided, and the plurality of cooling water injection holes may be provided on at least one of upper and lower surfaces of the at least one battery pack.
  • the plurality of coolant injection holes may be provided on upper and lower surfaces of the at least one battery pack, respectively.
  • the at least one battery pack may be provided inside the battery pack frame and spaced apart from an inner lower surface of the battery pack frame by a predetermined distance.
  • At least one pack support supporting the at least one battery pack at a predetermined distance from the lower inner surface of the battery pack frame may be provided on an inner surface of the battery pack frame.
  • At least one water supply pipe for supplying the cooling water may be disposed on an upper side of the battery pack frame.
  • At least one sprinkler configured to spray the cooling water toward the at least one battery pack may be provided in the at least one water supply pipe.
  • At least one cable penetration part through which at least one cable for electrically connecting to the at least one battery pack passes may be formed in the battery pack frame.
  • At least one cable sealing member for preventing leakage of the cooling water may be mounted in the at least one cable penetration part.
  • the battery pack may be a battery pack used in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the battery pack is provided in plurality, and the plurality of battery packs may be mutually stacked along the height direction of the battery rack to be electrically connected to each other.
  • the present invention as a power storage device, at least one battery rack according to the above-described embodiments; provides a power storage device comprising a.
  • a battery rack that can secure safety even in the event of a fire due to an abnormal situation such as overheating while more stably accommodating a battery pack for reuse that has been used for a predetermined period or a predetermined capacity, and A power storage device including this may be provided.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a view for explaining the battery pack of the battery rack of Figure 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining the bottom of the battery pack of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view for explaining a battery pack frame of the battery rack of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a view for explaining a support frame according to another embodiment of the battery pack frame of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a view for explaining the main part of the battery rack of FIG.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams for explaining a cooling water injection mechanism for preventing the spread of fire when an abnormal situation occurs due to overheating of the battery pack of the battery rack of FIG. 1 .
  • FIG. 9 and 10 are diagrams for explaining a mechanism for preventing the inflow of coolant into a battery pack disposed below the battery pack in which an abnormal situation occurs when the coolant is supplied in FIG. 8 .
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • a battery rack 10 may include at least one battery pack 100 and at least one battery pack frame 200 accommodating the at least one battery pack 100 .
  • the at least one battery pack 100 may be a battery pack using a predetermined period or a predetermined capacity. Specifically, the at least one battery pack 100 may be a battery pack used in an electric vehicle or a hybrid vehicle. The at least one battery pack may also be referred to as a reuse battery pack.
  • the battery pack 100 may be provided in at least one or a plurality of pieces. Hereinafter, in this embodiment, the battery pack 100 will be described as being provided in plurality.
  • Figure 2 is a view for explaining the battery pack of the battery rack of Figure 1
  • Figure 3 is a view for explaining the bottom of the battery pack of FIG.
  • the battery pack 100 may include a battery cell 110 , a pack case 130 and a service plug 150 .
  • the battery cell 110 may be provided as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 110 as a secondary battery, will be described as being limited to a pouch-type secondary battery.
  • the battery cells 110 may be provided in at least one or a plurality of numbers.
  • the battery cell 110 will be described as being provided as a battery cell assembly provided in plurality and electrically connected to each other.
  • the pack case 130 may accommodate the plurality of battery cells 110 and various electric components and cooling units constituting the battery pack 100 . To this end, an accommodation space capable of accommodating components constituting the battery pack 100 described above may be provided in the pack case 130 .
  • the service plug 150 can cut off the electrical connection of the battery pack 100 according to a user's operation in order to prevent an electric shock accident or the like of a worker during inspection or management of the battery pack 100, It is mounted on the pack case 130 and can be electrically connected to the battery cells 110 or electric components of the battery pack 100 . Specifically, the service plug 150 may be provided on the upper side of the pack case 130 for ease of user manipulation by the operator or the like.
  • the coolant (C, see FIG. 8) is directly injected into the at least one battery pack 100.
  • At least one cooling water injection hole 170 may be formed.
  • the coolant injection hole 170 may be provided in plurality.
  • the plurality of coolant injection holes 170 may be provided on at least one of the upper and lower surfaces of the battery pack 100 , specifically, the pack case 130 .
  • the plurality of cooling water injection holes 170 are formed on the upper surface of the battery pack 100, specifically, the pack case 130 to maximize the cooling water (C, see FIG. 8) injection efficiency. And it may be provided on the lower surface, respectively. More specifically, the battery pack 100 is provided inside the battery pack frame 200, and the cooling water (C, see FIG. 8) flows from the lower side of the battery pack 100 into the battery pack 100. It may be spaced apart from the inner lower surface of the battery pack frame 200 by a predetermined distance so as to smoothly insert the battery pack.
  • the at least one battery pack frame 200 accommodates the at least one battery pack 100 used for a predetermined period or a predetermined capacity, and may have a height higher than that of the at least one battery pack 100 .
  • a cooling water (C , see FIG. 8) may be filled.
  • the at least one battery pack frame 200 more stably accommodates the at least one battery pack 100 used for a predetermined period or a predetermined capacity, and overheats the at least one battery pack 100.
  • a dangerous situation such as a fire occurs due to an abnormal situation caused by a fire, etc.
  • the dangerous situation such as a fire can be extinguished more quickly through the cooling water (C) filled in the inside.
  • the plurality of battery pack frames 200 may be provided, and the plurality of battery pack frames 200 may be stacked with each other along the height direction of the battery rack 10 .
  • the at least one battery pack frame 200 will be described in more detail.
  • FIG. 4 is a view for explaining a battery pack frame of the battery rack of FIG. 1 .
  • an upper portion of the battery pack frame 200 is exposed and may include an accommodation space capable of accommodating the at least one battery pack 100 therein.
  • At least one water supply pipe 400 for supplying the cooling water (C, see FIG. 7 ) may be disposed on the upper side of the battery pack frame 200 .
  • the at least one water supply pipe 400 will be looked at in more detail in the related description below.
  • At least one smoke detection sensor (500, see FIG. 6) capable of detecting smoke when an abnormal situation occurs due to overheating of the at least one battery pack 100 is provided.
  • the at least one smoke detection sensor 500 will be described in more detail in the following related description.
  • the at least one smoke detection sensor 500 (see FIG. 6) is mounted on the upper side of the battery pack frame 200, and the sensor support 600 for supporting the at least one smoke detection sensor 500 ) may be provided.
  • the sensor support 600 will be examined in more detail in the following related description.
  • the battery pack frame 200 may include a water tank frame 210 and a support frame 250 .
  • the water tank frame 210 accommodates the at least one battery pack 100, has an exposed upper portion, and may have an accommodation space inside which the cooling water (C, see FIG. 8) can be filled.
  • the water tank frame 210 includes at least one cable penetration part 212, at least one cable sealing member 214, a cooling inlet penetration part 215, a cooling outlet penetration part 216, and an inlet sealing member 217. ) and an outlet sealing member 218.
  • the at least one cable penetration part 212 is formed on one side of the battery pack frame 200, specifically, on one side of the water tank frame 210, and is electrically connected to the at least one battery pack 100. At least one cable 700 for connection may pass through.
  • the at least one cable sealing member 214 is to prevent the leakage of the cooling water C through the at least one cable through-hole 212, and is to be mounted on the at least one cable through-hole 212.
  • the at least one cable sealing member 214 may be mounted on the at least one cable penetration part 212 .
  • the cooling water C, see FIG. 8
  • the at least one cable sealing member 214 passes the cooling water C through the cable penetration part 212 to the water tank frame. (210) Outflow can be prevented.
  • the cooling inlet penetration part 215 is formed on one side of the battery pack frame 200, specifically, on one side of the water tank frame 210, and is a cooling inlet 800 for cooling the battery pack 100. can penetrate.
  • the cooling outlet penetration part 216 is formed on one side of the battery pack frame 200, specifically, on one side of the water tank frame 210, and is a cooling outlet 900 for cooling the battery pack 100. can penetrate.
  • the inlet sealing member 217 may be mounted on the cooling inlet penetrating portion 215 .
  • the cooling water (C, see FIG. 8) is filled in the water tank frame 210, the inlet sealing member 217 passes the cooling water (C) through the cooling inlet penetrating portion 215 to the water tank frame 210. ) to prevent outflow.
  • the outlet sealing member 218 may be mounted in the cooling outlet penetration part 216 .
  • the cooling water C, see FIG. 8
  • the outlet sealing member 218 passes the cooling water C through the cooling outlet penetration part 216 to the water tank frame 210. ) to prevent outflow.
  • the support frame 250 is provided at the bottom of the water tank frame 210 and may have an edge protruding outward from the bottom edge of the water tank frame 210 . That is, the support frame 250 may be formed to have a larger area than the bottom area of the water tank frame 210 .
  • the support frame 250 may secure the rigidity of the battery pack frame 200 .
  • the support frame 250 when overflow of the cooling water (C, see FIG. 9) occurs outside the water tank frame 210, to the inside of the water tank frame 210 of the adjacent battery pack frame 200 Infiltration of the cooling water (C) can be prevented.
  • the battery pack 100 is placed at a predetermined distance (H, see FIG. )
  • At least one pack supporter 270 that supports spaced apart may be provided. In this embodiment, description is limited to the fact that the pack supporters 270 are provided as a pair.
  • the lower surface of the battery pack 100 is the inner lower surface of the battery pack frame 200, that is, , the cooling water (C, see FIG. 8) is spaced apart from the bottom surface of the water tank frame 210 at a predetermined height (H, see FIG. We can guide you so that you can be put in more effectively.
  • FIG. 5 is a view for explaining a support frame according to another embodiment of the battery pack frame of FIG. 4 .
  • the battery pack frame 205 may include a water tank frame 210 and a support frame 255 .
  • water tank frame 210 Since the water tank frame 210 is the same as or similar in performance to the previous embodiment, redundant description thereof will be omitted.
  • a stepped portion 257 having a predetermined height is provided to prevent the cooling water (C) from flowing downward when the cooling water (C, see FIG. 10) flows out from the water tank frame 210.
  • An additional coolant receiving space capable of secondarily accommodating the coolant C at a predetermined height may be formed at an edge of the support frame 255 through the stepped portion 257 .
  • a drain pipe for draining the cooling water (C) may be connected to one side of the cooling water additional accommodating space formed on the edge of the support frame 255 .
  • FIG. 6 is a view for explaining the main part of the battery rack of FIG.
  • the battery rack 10 includes a rack frame 300, a water supply pipe 400, a smoke detection sensor 500, a sensor support 600, at least one cable 700, a cooling inlet ( 800) and a cooling outlet 900 may be further included.
  • the rack frame 300 may support the plurality of battery pack frames 200 and guide vertical stacking of the plurality of battery pack frames 200 .
  • the water supply pipe 400 is provided in plurality and may be disposed above each battery pack frame 100 .
  • the water supply pipe 400 may be connected to a cooling water tank (not shown) provided outside the battery rack 10 .
  • Each water supply pipe 400 may be provided with at least one sprinkler 450 spraying the cooling water (C, see FIG. 7 ) toward the at least one battery pack 100 .
  • the at least one sprinkler 450 may be disposed on the upper side of the battery pack 100 from the upper side of the battery pack frame 100 . At least one or more sprinklers 450 may be provided. Hereinafter, in this embodiment, it will be described as being limited to having a plurality of sprinklers 450 .
  • the smoke detection sensor 500 may detect smoke emitted from the battery pack 100 to detect a fire situation when a fire situation occurs due to overheating of the battery pack 100 .
  • the smoke detection sensor 500 may be disposed above the service plug 150 of the battery pack 100, where there is a high possibility that smoke will first leak out of the battery pack 100.
  • the sensor support 600 is to more stably support the smoke detection sensor 500, and is provided in a bar shape with a predetermined length to be mounted on the water tank frame 210 of the battery pack frame 200.
  • the at least one cable 700 is for connection to an external electric unit, such as an electric component in the battery pack 100, and may be connected to the battery pack 100.
  • the at least one cable 700 passes through the cable penetration part 212 of the water tank frame 210 of the battery pack frame 200 and is connected to the battery pack 100 within the water tank frame 210. can be connected with
  • An outer surface of the at least one cable 700 may be coated with a waterproof seal to prevent electrical short circuit when the water tank frame 210 is filled with the cooling water (C, see FIG. 8 ).
  • the cooling inlet 800 is for cooling the battery pack 100 and may connect an external cooling unit and the battery pack 100 .
  • the cooling inlet 800 may pass through the cooling inlet penetration part 215 of the water tank frame 210 and be connected to the battery pack 100 within the water tank frame 210 .
  • the cooling outlet 900 is for cooling the battery pack 100 and may connect an external cooling unit and the battery pack 100 .
  • the cooling outlet 900 may be connected to the battery pack 100 within the water tank frame 210 by passing through the cooling inlet penetration part 215 of the water tank frame 210 .
  • FIG. 7 and 8 are diagrams for explaining a cooling water injection mechanism for preventing the spread of fire when an abnormal situation occurs due to overheating of the battery pack of the battery rack of FIG. 1 .
  • an abnormal situation may occur in at least one specific battery pack 100 in the battery pack 100 in the battery rack 10 .
  • the battery pack 100 since it is a reuse battery pack 100 that has been used for a predetermined period or a predetermined capacity, an abnormal situation due to overheating may occur, and accordingly, there is a risk of fire or the like.
  • the smoke detection sensor 500 can quickly detect the abnormal situation by detecting such smoke.
  • the coolant C is discharged from the sprinklers 450 of the water supply pipe 400 disposed above the battery pack 100 where the abnormal situation occurs. It can be rapidly injected toward the battery pack 100 where the abnormal situation occurs.
  • the spraying of the cooling water (C) through the sprinklers 450 allows the battery pack 100 to more reliably block a fire situation of the battery pack 100 in the water tank of the battery pack frame 200. It may last until submerged within the frame 210 .
  • the cooling water (C) is directly injected into the pack case 130 of the battery pack 100 through the plurality of cooling water injection holes 170. It can be. Accordingly, in the present embodiment, since the coolant C is directly injected into the battery pack 100 in which the abnormal situation occurs, suppression of a fire situation or the like of the battery pack 100 in which the abnormal situation occurs is more effective. can be done quickly.
  • the lower part of the battery pack 100 and the battery pack frame 200 are separated from each other by a predetermined height (H), and the cooling water injection holes 170 provided on the lower part of the battery pack 100 also flow toward the side.
  • the injection of the cooling water C into the inside of the pack case 130 may be performed more effectively.
  • FIG. 9 and 10 are diagrams for explaining a mechanism for preventing the inflow of coolant into a battery pack disposed below the battery pack in which an abnormal situation occurs when the coolant is supplied in FIG. 8 .
  • the cooling water C when the cooling water C is sprayed through the sprinklers 450 , the cooling water C may overflow out of the water tank frame 210 of the battery pack frame 200 .
  • the support frame 250 of the battery pack frame 200 protrudes more outward than the water tank frame 210, even if the coolant C overflows out of the water tank frame 210, The coolant C may not enter the side of an adjacent battery pack 100, specifically, the battery pack 100 disposed below.
  • the cooling water (C) can be further accommodated in the inner space through the stepped portion 257 at a predetermined height, so that the cooling water (C) ) can further delay the overflow time to the lower side.
  • the spraying of the cooling water (C) of the sprinkler 450 is stopped so that the cooling water (C) can be prevented from falling to the lower side more reliably.
  • a separate additional drain pipe or the like may be connected to the inner space due to the stepping part 257, and at this time, the cooling water (C) can more surely escape through the additional drain pipe, etc. It is possible to prevent the risk of penetration into the battery pack 100 side.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device 1 may include at least one battery rack 10 of the previous embodiment and a rack container 50 accommodating the at least one battery rack 10 .
  • the battery rack 10 may be provided with a plurality of at least one or more.
  • the battery rack 10 will be described as limited to being provided with a plurality.
  • the plurality of battery racks 10 may be provided as a combination of battery racks 10 composed of battery packs 100 for which the predetermined period or predetermined capacity has been used and battery racks composed of general battery packs. Of course there is.
  • the rack container 50 is for accommodating the plurality of battery racks 10, and may have an accommodation space for accommodating the plurality of battery racks 10.
  • the power storage device 1 As such, the power storage device 1 according to the present embodiment, the battery pack 100 (see FIG. 1) used for a predetermined period or a predetermined capacity, that is, the battery pack 100 used in an electric vehicle or a hybrid vehicle Also, the power storage device 1 can be configured.
  • the power storage device 1 can configure the power storage device 1 by utilizing the battery pack 100 used in the vehicle or the like, which is generally discarded, for resource recycling. Accordingly, costs can be reduced, and problems such as environmental pollution caused by the discarded battery pack 100 can be solved.
  • a battery rack 10 and a power storage device 1 may be provided.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙은, 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 적어도 하나의 배터리 팩 및 적어도 하나의 배터리 팩을 수용하며 상기 적어도 하나의 배터리 팩보다 높은 높이를 갖는 배터리 팩 프레임을 포함하여, 소정 기간이나 소정 용량을 사용된 재사용을 위한 배터리 팩을 보다 더 안정적으로 수용하면서 과열과 같은 이상 상황에 따른 화재 발생 시에도 안전성을 확보할 수 있다.

Description

배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2021년 07월 16일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2021-0093531호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다. 한편, 이러한 배터리 랙을 적어도 하나 이상 구비하여 에너지원으로서 전력 저장 장치를 구성한다.
종래 전기 자동차 등에 사용된 배터리 팩의 경우, 일반적으로 소정 기간이나 소정 용량이 사용되면, 자동차 등의 주행 성능 저하로 인해 폐기되었다. 폐기되는 배터리 팩의 경우, 일반적으로, 산화코발트, 리튬, 망간, 니켈 등을 포함하고 있는 바, 환경 오염이나 화재나 감전 등의 위험성이 있는 문제가 있다.
이러한 전기 자동차 등에 사용되고 이후 폐기되는 배터리 팩, 즉, 전기차 폐배터리 팩의 70 내지 80 퍼센트 정도는 자동차의 연료원이 아닌 다른 분야에서는 재활용이 가능할 수 있다. 특히, 이러한 전기차 폐배터리 팩을 ESS로 불리는 전력 저장 장치(Enery Storage System)에 재활용될 수 있다. 이렇게 재활용되는 전기차 폐배터리 팩은 리유즈 배터리 팩으로 명명되기도 한다.
그러므로, 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 배터리 팩, 즉, 리유즈 배터리 팩을 전력 저장 장치 등의 다른 분야에 보다 더 안정적으로 재사용할 수 있는 방안의 모색이 요청된다. 특히, 이러한 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 배터리 팩의 경우, 과열 등에 따른 화재 등의 위험성이 더 클 수 있으므로, 이러한 배터리 팩을 수용하는 배터리 팩 프레임과 같은 구조물의 설계나 화재 방지 등의 매커니즘이 보다 더 중요한 요소로 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 소정 기간이나 소정 용량을 사용된 재사용을 위한 배터리 팩을 보다 더 안정적으로 수용하면서 과열과 같은 이상 상황에 따른 화재 발생 시에도 안전성을 확보할 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 적어도 하나의 배터리 팩; 및 상기 적어도 하나의 배터리 팩을 수용하며, 상기 적어도 하나의 배터리 팩보다 높은 높이를 갖는 배터리 팩 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
상기 배터리 팩 프레임에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩의 이상 상황 발생 시 상기 적어도 하나의 배터리 팩이 소정 높이로 잠길 수 있게 내부에 냉각수가 주입될 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 팩에는, 상기 배터리 팩 프레임 내부에 냉각수가 주입될 때, 상기 냉각수가 상기 적어도 하나의 배터리 팩 내부에 직접적으로 주입될 수 있게 적어도 하나의 냉각수 주입홀;이 형성될 수 있다.
상기 냉각수 주입홀은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 냉각수 주입홀은, 상기 적어도 하나의 배터리 팩의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 냉각수 주입홀은, 상기 적어도 하나의 배터리 팩의 상면 및 하면에 각각 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 팩은, 상기 배터리 팩 프레임 내부에 구비되며, 상기 배터리 팩 프레임의 내측 하면으로부터 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 배터리 팩 프레임의 내면에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩을 상기 배터리 팩 프레임의 내측 하면으로부터 소정 거리 이격되게 지지하는 적어도 하나의 팩 지지대;가 구비될 수 있다.
상기 배터리 팩 프레임의 상측에는, 상기 냉각수의 주수를 위한 적어도 하나의 주수 파이프;가 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 주수 파이프에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩 측으로 상기 냉각수를 분사하는 적어도 하나의 스프링쿨러;가 구비될 수 있다.
상기 배터리 팩 프레임에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩과 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 케이블이 관통되는 적어도 하나의 케이블 관통부;가 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 케이블 관통부에는, 상기 냉각수의 유출을 방지하기 위한 적어도 하나의 케이블 실링부재;가 장착될 수 있다.
상기 배터리 팩은, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에서 사용된 배터리 팩일 수 있다.
상기 배터리 팩은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 팩은, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상기 배터리 랙의 높이 방향을 따라 상호 적층될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 소정 기간이나 소정 용량을 사용된 재사용을 위한 배터리 팩을 보다 더 안정적으로 수용하면서 과열과 같은 이상 상황에 따른 화재 발생 시에도 안전성을 확보할 수 있는 배터리 랙 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 랙의 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 저부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 랙의 배터리 팩 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 배터리 팩 프레임의 다른 실시예에 따른 지지 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 랙의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 랙의 배터리 팩의 과열에 따른 이상 상황 발생 시 화재 확산 방지를 위한 냉각수 주수 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 도 8의 냉각수 주수 시, 이상 상황이 발생된 배터리 팩의 하측에 배치된 배터리 팩 측으로의 냉각수 유입 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 랙(10)은, 적어도 하나의 배터리 팩(100) 및 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)을 수용하는 적어도 하나의 배터리 팩 프레임(200)을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)은, 소정 기간이나 소정 용량을 사용한 배터리 팩일 수 있다. 구체적으로, 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)은, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에서 사용된 배터리 팩일 수 있다. 이러한 상기 적어도 하나의 배터리 팩은, 리유즈 배터리 팩으로도 지칭될 수 있다.
상기 배터리 팩(100)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서, 상기 배터리 팩(100)은, 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
이하, 이러한 상기 배터리 팩(100)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 2는 도 1의 배터리 랙의 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 배터리 팩의 저부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 도 3 및 앞선 도 1을 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, 배터리 셀(110), 팩 케이스(130) 및 서비스 플러그(150)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(110)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서, 상기 배터리 셀(110)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(110)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서, 상기 배터리 셀(110)은, 복수 개로 구비되어 상호 전기적으로 연결되는 배터리 셀 조립체로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 팩 케이스(130)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(110) 및 상기 배터리 팩(100)을 구성하는 각종 전장 부품 및 냉각 유닛 등을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 팩 케이스(130)에는, 전술한 상기 배터리 팩(100)을 구성하는 구성 부품 등을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 서비스 플러그(150)는, 상기 배터리 팩(100)의 점검이나 관리 시, 작업자 등의 감전 사고 등을 방지하기 위해, 사용자 조작에 따라 상기 배터리 팩(100)의 전기적 연결을 차단할 수 있는 것으로서, 상기 팩 케이스(130)에 장착되어 상기 배터리 셀들(110)이나 상기 배터리 팩(100)의 전장 부품 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 서비스 플러그(150)는, 구체적으로, 상기 작업자 등의 사용자 조작 등의 용이함을 위해, 상기 팩 케이스(130)의 상측에 구비될 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩(100)에는, 상기 배터리 팩 프레임(200) 내부에 냉각수가 주입될 때, 상기 냉각수(C, 도 8 참조)가 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100) 내부에 직접적으로 주입될 수 있게 적어도 하나의 냉각수 주입홀(170)이 형성될 수 있다.
상기 냉각수 주입홀(170)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 냉각수 주입홀(170)은, 상기 배터리 팩(100), 구체적으로, 상기 팩 케이스(130)의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 냉각수(C, 도 8 참조) 주입 효율을 극대화할 수 있게 상기 복수 개의 냉각수 주입홀(170)은, 상기 배터리 팩(100), 구체적으로, 상기 팩 케이스(130)의 상면 및 하면에 각각 구비될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 배터리 팩(100)은, 상기 배터리 팩 프레임(200) 내부에 구비되며, 상기 배터리 팩(100) 하측에서 상기 냉각수(C, 도 8 참조)의 상기 배터리 팩(100) 내부로의 투입을 원활히 할 수 있게 상기 배터리 팩 프레임(200)의 내측 하면으로부터 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 팩 프레임(200)은, 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)을 수용하며, 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)보다 높은 높이를 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 팩 프레임(200)에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)의 과열에 따른 이상 상황 발생 시 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)이 소정 높이로 잠길 수 있게 내부에 냉각수(C, 도 8 참조)가 채워질 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 팩 프레임(200)은, 상기 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)을 보다 더 안정적으로 수용함과 아울러 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)의 과열 등에 따른 이상 상황에 따른 화재 등의 위험 상황 발생 시, 상기 내부에 채워지는 냉각수(C)를 통해 상기 화재 등의 위험 상황을 보다 더 신속하게 진압할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩 프레임(200)은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 팩 프레임(200)은, 상기 배터리 랙(10)의 높이 방향을 따라 상호 적층되게 배치될 수 있다.
이하, 이러한 상기 적어도 하나의 배터리 팩 프레임(200)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 4는 도 1의 배터리 랙의 배터리 팩 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 배터리 팩 프레임(200)은, 상부가 노출되며, 내부에 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)을 수용할 수 있는 수용 공간을 구비할 수 있다.
상기 배터리 팩 프레임(200)의 상측에는, 상기 냉각수(C, 도 7 참조)의 주수를 위한 적어도 하나의 주수 파이프(400, 도 6 참조)가 배치될 수 있다. 상기 적어도 하나의 주수 파이프(400)에 대해서는 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
또한, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상측에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)의 과열에 따른 이상 상황 발생 시 연기를 감지할 수 있는 적어도 하나의 연기 감지 센서(500, 도 6 참조)가 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 연기 감지 센서(500)에 대해서는 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
아울러, 상기 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상측에는, 상기 적어도 하나의 연기 감지 센서(500, 도 6 참조)가 장착되며, 상기 적어도 하나의 연기 감지 센서(500)를 지지하기 위한 센서 지지대(600)가 구비될 수 있다. 상기 센서 지지대(600)에 대해서는 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
상기 배터리 팩 프레임(200)은, 수조 프레임(210) 및 지지 프레임(250)을 포함할 수 있다.
상기 수조 프레임(210)은, 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)을 수용하며, 상부가 노출되며, 내부에 상기 냉각수(C, 도 8 참조)가 채워질 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
이러한 상기 수조 프레임(210)은, 적어도 하나의 케이블 관통부(212), 적어도 하나의 케이블 실링부재(214), 쿨링 인렛 관통부(215), 쿨링 아웃렛 관통부(216), 인렛 실링부재(217) 및 아웃렛 실링부재(218)를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 케이블 관통부(212)는, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 일측, 구체적으로, 상기 수조 프레임(210)의 일측에 형성되며, 상기 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100)과 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 케이블(700)을 관통시킬 수 있다.
상기 적어도 하나의 케이블 실링부재(214)는, 상기 적어도 하나의 케이블 관통부(212)를 통한 상기 냉각수(C)의 유출을 방지하기 위한 것으로서, 상기 적어도 하나의 케이블 관통부(212)에 장착될 수 있다.
이러한 상기 적어도 하나의 케이블 실링부재(214)는, 상기 적어도 하나의 케이블 관통부(212)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 적어도 하나의 케이블 실링부재(214)는, 상기 수조 프레임(210) 내에 냉각수(C, 도 8 참조)가 채워질 때, 상기 냉각수(C)의 상기 케이블 관통부(212)를 통한 상기 수조 프레임(210) 밖으로의 유출을 방지할 수 있다.
상기 쿨링 인렛 관통부(215)는, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 일측, 구체적으로, 상기 수조 프레임(210)의 일측에 형성되며, 상기 배터리 팩(100)의 냉각을 위한 쿨링 인렛(800)을 관통시킬 수 있다.
상기 쿨링 아웃렛 관통부(216)는, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 일측, 구체적으로, 상기 수조 프레임(210)의 일측에 형성되며, 상기 배터리 팩(100)의 냉각을 위한 쿨링 아웃렛(900)을 관통시킬 수 있다.
상기 인렛 실링부재(217)는, 상기 쿨링 인렛 관통부(215)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 인렛 실링부재(217)는, 상기 수조 프레임(210) 내에 냉각수(C, 도 8 참조)가 채워질 때, 상기 냉각수(C)의 상기 쿨링 인렛 관통부(215)를 통한 상기 수조 프레임(210) 밖으로의 유출을 방지할 수 있다.
상기 아웃렛 실링부재(218)는, 상기 쿨링 아웃렛 관통부(216)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 아웃렛 실링부재(218)는, 상기 수조 프레임(210) 내에 냉각수(C, 도 8 참조)가 채워질 때, 상기 냉각수(C)의 상기 쿨링 아웃렛 관통부(216)를 통한 상기 수조 프레임(210) 밖으로의 유출을 방지할 수 있다.
상기 지지 프레임(250)은, 상기 수조 프레임(210)의 저부에 구비되며, 상기 수조 프레임(210)의 저면 테두리보다 바깥쪽으로 돌출된 테두리를 가질 수 있다. 즉, 상기 지지 프레임(250)은, 상기 수조 프레임(210)의 바닥 면적보다 더 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
이러한 상기 지지 프레임(250)은, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 강성을 확보할 수 있다. 아울러, 상기 지지 프레임(250)은, 상기 수조 프레임(210) 밖으로 상기 냉각수(C, 도 9 참조)의 넘침 등의 발생 시, 인접한 배터리 팩 프레임(200)의 수조 프레임(210) 내부로의 상기 냉각수(C)의 침투 등을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 내면에는, 상기 배터리 팩(100)을 상기 배터리 팩 프레임(200)의 내측 하면, 즉, 상기 수조 프레임(210)의 저면으로부터 소정 거리(H, 도 8 참조) 이격되게 지지하는 적어도 하나의 팩 지지대(270)가 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 팩 지지대(270)가 한 쌍으로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 한 쌍의 팩 지지대(270)는, 상기 배터리 팩(100)의 상기 배터리 팩 프레임(200) 내부 수용 시, 상기 배터리 팩(100)의 저면을 상기 배터리 팩 프레임(200)의 내측 하면, 즉, 상기 수조 프레임(210)의 저면으로부터 소정 높이(H, 도 8 참조) 이격시켜, 상기 냉각수(C, 도 8 참조)가 상기 배터리 팩(100)의 저면 측에서도 상기 배터리 팩(100) 내부로 보다 더 효과적으로 투입될 수 있게 가이드할 수 있다.
도 5는 도 4의 배터리 팩 프레임의 다른 실시예에 따른 지지 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 배터리 팩 프레임(205)은, 수조 프레임(210) 및 지지 프레임(255)을 포함할 수 있다.
상기 수조 프레임(210)은, 앞선 실시예와 실적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 지지 프레임(255)의 테두리에는, 상기 수조 프레임(210)으로부터 냉각수(C, 도 10 참조) 유출 시 상기 냉각수(C)가 하부로 흐르는 것을 방지할 수 있게 소정 높이의 단턱부(257)가 형성될 수 있다.
상기 단턱부(257)를 통해, 상기 지지 프레임(255)의 테두리에는, 상기 냉각수(C)를 소정 높이로 2차적으로 수용할 수 있는 냉각수 추가 수용 공간이 형성될 수 있다. 아울러, 상기 지지 프레임(255)의 테두리에 형성되는 냉각수 추가 수용 공간의 일측에는, 상기 냉각수(C)의 배수를 위한 배수 파이프가 연결될 수 있다.
이하, 상기 배터리 랙(10)의 기타 주요 구성들에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 6은 도 1의 배터리 랙의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 배터리 랙(10)은, 랙 프레임(300), 주수 파이프(400), 연기 감지 센서(500), 센서 지지대(600), 적어도 하나의 케이블(700), 쿨링 인렛(800) 및 쿨링 아웃렛(900)를 더 포함할 수 있다.
상기 랙 프레임(300)은, 상기 복수 개의 배터리 팩 프레임(200)를 지지함과 아울러 상기 복수 개의 배터리 팩 프레임(200)의 수직 방향 적층을 가이드할 수 있다.
상기 주수 파이프(400)는, 복수 개로 구비되며, 각각의 배터리 팩 프레임(100)의 상측에 배치될 수 있다. 이러한 상기 주수 파이프(400)는, 상기 배터리 랙(10) 외부에 구비되는 냉각수 탱크(미도시)에 연결될 수 있다.
각각의 주수 파이프(400)에는, 상기 적어도 하나의 배터리 팩(100) 측으로 상기 냉각수(C, 도 7 참조)를 분사하는 적어도 하나의 스프링쿨러(450)가 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 스프링쿨러(450)는, 상기 배터리 팩 프레임(100)의 상측에서 상기 배터리 팩(100)의 상측에 배치될 수 있다. 이러한 상기 스프링쿨러(450)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 스프링쿨러(450)가 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 연기 감지 센서(500)는, 상기 배터리 팩(100)의 과열 등에 따른 화재 상황 발생 시 화재 상황을 감지하기 위해 상기 배터리 팩(100)에서 나오는 연기를 감지할 수 있다.
이러한 상기 연기 감지 센서(500)는, 상기 배터리 팩(100) 외부로 가장 먼저 연기가 새어나올 가능성이 높은 상기 배터리 팩(100)의 상기 서비스 플러그(150) 상측에 배치될 수 있다.
상기 센서 지지대(600)는, 상기 연기 감지 센서(500)를 보다 더 안정적으로 지지하기 위한 것으로서, 소정 길이의 바 형상으로 구비되어 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상기 수조 프레임(210)에 장착될 수 있다.
상기 적어도 하나의 케이블(700)은, 상기 배터리 팩(100) 내의 전장 부품 등과 외부 전장 유닛과의 연결을 위한 것으로서, 상기 배터리 팩(100)과 연결될 수 있다.
이러한 상기 적어도 하나의 케이블(700)은, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상기 수조 프레임(210)의 상기 케이블 관통부(212)를 관통하여 상기 수조 프레임(210) 내에서 상기 배터리 팩(100)과 연결될 수 있다.
상기 적어도 하나의 케이블(700)의 외면은, 상기 수조 프레임(210) 내에 상기 냉각수(C, 도 8 참조)가 채워질 때, 전기적 쇼트 방지를 위해 방수 실링 피복될 수 있다.
상기 쿨링 인렛(800)은, 상기 배터리 팩(100)의 냉각을 위한 것으로서, 외부 냉각 유닛과 상기 배터리 팩(100)을 연결할 수 있다. 이러한 상기 쿨링 인렛(800)은, 상기 수조 프레임(210)의 상기 쿨링 인렛 관통부(215)를 관통하여 상기 수조 프레임(210) 내에서 상기 배터리 팩(100)과 연결될 수 있다.
상기 쿨링 아웃렛(900)은, 상기 배터리 팩(100)의 냉각을 위한 것으로서, 외부 냉각 유닛과 상기 배터리 팩(100)을 연결할 수 있다. 이러한 상기 쿨링 아웃렛(900)은, 상기 수조 프레임(210)의 상기 쿨링 인렛 관통부(215)를 관통하여 상기 수조 프레임(210) 내에서 상기 배터리 팩(100)과 연결될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(10)의 배터리 팩(100)의 과열에 따른 이상 상황 발생 시 화재 확산 방지 매커니즘에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 7 및 도 8은 도 1의 배터리 랙의 배터리 팩의 과열에 따른 이상 상황 발생 시 화재 확산 방지를 위한 냉각수 주수 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 배터리 랙(10)에서, 상기 배터리 팩(100)에서 적어도 하나의 특정 배터리 팩(100)에서 이상 상황이 발생할 수 있다. 상기 배터리 팩(100)의 경우, 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 리유즈 배터리 팩(100)인 바, 과열 등에 따른 이상 상황이 발생할 수 있으며, 이에 따라, 화재 등으로 이어질 수 있는 위험이 있다.
본 실시예의 경우, 특정한 배터리 팩(100), 예로써, 상기 배터리 팩(10)의 최상층에 배치된 배터리 팩(100)에서 과열 등에 따른 이상 상황에 따른 화재 등의 발생 시, 이러한 화재 상황이 발생한 특정 배터리 팩(100)에 대해 보다 더 신속한 화재 진압을 수행함과 아울러 인접한 배터리 팩(100) 측으로의 열 전파를 보다 더 빠르게 차단할 수 있다.
구체적으로, 이상 상황에 따라, 상기 배터리 팩(100)이 과열되어 연기나 화염 등이 발생할 경우, 상기 연기 감지 센서(500)는 이러한 연기 등을 감지하여, 이상 상황을 신속히 감지할 수 있다. 상기 연기 감지 센서(500)에서 상기 연기 등이 감지되면, 상기 이상 상황이 발생한 배터리 팩(100)의 상측에 배치된 상기 주수 파이프(400)의 상기 스프링 쿨러들(450)에서 냉각수(C)가 상기 이상 상황이 발생한 배터리 팩(100) 측으로 신속히 분사될 수 있다.
상기 스프링 쿨러들(450)를 통한 상기 냉각수(C) 분사는, 상기 배터리 팩(100)의 화재 상황을 보다 더 확실히 차단할 수 있게 상기 배터리 팩(100)이 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상기 수조 프레임(210) 내에 잠길 때까지 지속될 수 있다.
이러안 상기 냉각수(C) 분사 시, 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 냉각수 주입홀(170)을 통해, 상기 냉각수(C)가 상기 배터리 팩(100)의 팩 케이스(130) 내부에 직접적으로 투입될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 이상 상황이 발생한 배터리 팩(100) 내부로 상기 냉각수(C)가 직접적으로 주입되므로, 상기 이상 상황이 발생한 배터리 팩(100)의 화재 상황 등의 진압을 보다 더 신속하게 빨리 수행할 수 있다.
아울러, 상기 배터리 팩(100)의 하부, 또한, 상기 배터리 팩 프레임(200)으로부터 소정 높이(H) 이격되는 바, 상기 배터리 팩(100)의 하측에 구비되는 냉각수 주입홀들(170) 측으로도 상기 냉각수(C)의 상기 팩 케이스(130) 내부로의 투입이 보다 더 효과적으로 수행될 수 있다.
도 9 및 도 10은 도 8의 냉각수 주수 시, 이상 상황이 발생된 배터리 팩의 하측에 배치된 배터리 팩 측으로의 냉각수 유입 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 스프링 쿨러들(450)를 통한 상기 냉각수(C) 분사 시, 상기 냉각수(C)가 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상기 수조 프레임(210) 밖으로 넘칠 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 배터리 팩 프레임(200)의 상기 지지 프레임(250)이 상기 수조 프레임(210)보다 더 외측으로 돌출되게 마련되므로, 상기 냉각수(C)가 상기 수조 프레임(210) 밖으로 넘치더라도 인접한 배터리 팩(100), 구체적으로, 하부에 배치되는 배터리 팩(100) 측으로 상기 냉각수(C)가 들어가지 않을 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 경우, 상기 지지 프레임(250)을 통해, 상기 화재 상황 등이 발생하지 않는 다른 배터리 팩(100) 등의 상기 냉각수(C)로 인해 야기될 수 있는 파손 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 배터리 팩 프레임(205)의 상기 지지 프레임(255)에 상기 단턱부(257)가 구비될 경우, 상기 냉각수(C)가 상기 수조 프레임(210) 밖으로 넘칠 때, 2차적으로, 상기 단턱부(257)로 인한 내부 공간으로 상기 냉각수(C)가 수용될 수 있다.
이에 따라, 상기 냉각수(C)가 상기 수조 프레임(210) 밖으로 넘치더라도, 상기 단턱부(257)를 통한 상기 내부 공간 내에 상기 냉각수(C)가 소정 높이로 더 수용될 수 있어, 상기 냉각수(C)가 하측으로 넘치는 시간을 보다 더 지연시킬 수 있다. 아울러, 상기 지연되는 시간 동안, 상기 스프링 쿨러(450)의 냉각수(C) 분사를 중단하여 상기 냉각수(C)의 하측으로의 떨어짐 등을 보다 더 확실히 방지할 수 있다.
여기서, 싱기 단턱부(257)로 인한 내부 공간에는, 별도의 추가 배수 파이프 등이 연결될 수 있으며, 이때, 상기 냉각수(C)는, 추가 배수 파이프 등을 통해 빠져나갈 수 있게 보다 더 확실하게 하부 측의 배터리 팩(100) 측으로의 침투 위험을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
전력 저장 장치(1)는, 앞선 실시예의 적어도 하나의 배터리 랙(10) 및 상기 적어도 하나의 배터리 랙(10)을 수용하는 랙 컨테이너(50)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 랙(10)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 랙(10)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
아울러, 상기 복수 개의 배터리 랙(10)들은, 상기 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 배터리 팩(100)으로 구성된 배터리 랙(10)들과 일반적인 배터리 팩으로 구성된 배터리 랙들의 조합체로 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
상기 랙 컨테이너(50)는, 상기 복수 개의 배터리 랙(10)을 수용하기 위한 것으로, 상기 복수 개의 배터리 랙(10)을 수용하기 위한 수용 공간을 구비할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(1)는, 소정 기간이나 소정 용량이 사용된 상기 배터리 팩(100, 도 1 참조), 즉, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등에 사용된 배터리 팩(100)으로도 상기 전력 저장 장치(1)를 구성할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(1)는, 일반적으로 폐기되는 상기 자동차 등에 사용된 배터리 팩(100)을 활용하여 상기 전력 저장 장치(1)를 구성할 수 있는 바, 자원 재활용에 따라 비용을 절감할 수 있으며, 폐기되는 배터리 팩(100)으로 인한 환경 오염 등을 문제를 해결할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 소정 기간이나 소정 용량을 사용된 재사용을 위한 배터리 팩(100)을 보다 더 안정적으로 수용하면서 과열과 같은 이상 상황에 따른 화재 발생 시에도 안전성을 확보할 수 있는 배터리 랙(10) 및 전력 저장 장치(1)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (14)

  1. 배터리 랙에 있어서,
    소정 기간이나 소정 용량이 사용된 적어도 하나의 배터리 팩; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 팩을 수용하며, 상기 적어도 하나의 배터리 팩보다 높은 높이를 갖는 배터리 팩 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩 프레임에는,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩의 이상 상황 발생 시 상기 적어도 하나의 배터리 팩이 소정 높이로 잠길 수 있게 내부에 냉각수가 주입되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩에는,
    상기 배터리 팩 프레임 내부에 냉각수가 주입될 때, 상기 냉각수가 상기 적어도 하나의 배터리 팩 내부에 직접적으로 주입될 수 있게 적어도 하나의 냉각수 주입홀;이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각수 주입홀은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 냉각수 주입홀은,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 냉각수 주입홀은,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩의 상면 및 하면에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩은,
    상기 배터리 팩 프레임 내부에 구비되며, 상기 배터리 팩 프레임의 내측 하면으로부터 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 팩 프레임의 내면에는,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩을 상기 배터리 팩 프레임의 내측 하면으로부터 소정 거리 이격되게 지지하는 적어도 하나의 팩 지지대;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 팩 프레임의 상측에는,
    상기 냉각수의 주수를 위한 적어도 하나의 주수 파이프;가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 주수 파이프에는,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩 측으로 상기 냉각수를 분사하는 적어도 하나의 스프링쿨러;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 팩 프레임에는,
    상기 적어도 하나의 배터리 팩과 전기적으로 연결하기 위한 적어도 하나의 케이블이 관통되는 적어도 하나의 케이블 관통부;가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 케이블 관통부에는,
    상기 냉각수의 유출을 방지하기 위한 적어도 하나의 케이블 실링부재;가 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에서 사용된 배터리 팩인 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 배터리 팩은,
    상호 전기적으로 연결될 수 있게 상기 배터리 랙의 높이 방향을 따라 상호 적층되는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  14. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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