WO2024090924A1 - 배터리화재 자동소화장치 - Google Patents

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WO2024090924A1
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fire extinguishing
battery
battery module
automatic
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유광희
이상규
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유광희
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention is provided with a plurality of fire extinguishing pipes connecting each of the fire extinguishing fluid tank and a plurality of battery modules, and supplies fire extinguishing fluid to the fire generating battery module by communicating the fire extinguishing fluid tank with the fire generating battery module in which the fire occurred among the plurality of battery modules.
  • This relates to an automatic battery fire extinguishing device that can not only extinguish fires immediately in the early stage if a fire occurs in a battery module by spraying, but also prevent large-scale fires and casualties in advance.
  • secondary batteries are an alternative energy source to fossil fuels that cause air pollutants, such as electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEV), and energy storage systems (ESS). Energy Storage System), etc.
  • EV electric vehicles
  • HEV hybrid electric vehicles
  • P-HEV plug-in hybrid electric vehicles
  • ESS energy storage systems
  • an energy storage system is a device that stores large amounts of over-produced power in a battery and allows the power to be drawn out and used again when needed. It maintains the quality of power by linking it with renewable energy generation. It plays a role in increasing the efficiency of power use by maintaining power, storing power during times of low power use, and using the stored power when power demand is high.
  • ESS can be broadly divided into grid system ESS, uninterruptible power supply (UPS), and household ESS.
  • UPS uninterruptible power supply
  • types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, and nickel zinc batteries.
  • the operating voltage of these unit secondary battery cells is approximately It is 2.0V ⁇ 5.0V.
  • a cell module assembly is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, the cell module assembly is connected in series or parallel depending on the required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module can be configured, and a battery pack can be manufactured by adding additional components using at least one battery module.
  • lithium secondary batteries are known to have risks of explosion and fire due to heat generation, so securing safety is known to be one of the important tasks. If such an abnormal phenomenon occurs, if you do not respond appropriately at the initial stage, the internal temperature of the secondary battery may decrease due to heat generation. rises rapidly, causing thermal runaway due to a rapid rise in temperature, which can lead to the explosion of the secondary battery, and can spread to adjacent secondary batteries, causing significant damage to the battery pack.
  • the present invention is provided with a plurality of fire extinguishing pipes connecting each of the fire extinguishing fluid tank and a plurality of battery modules, and supplies fire extinguishing fluid to the fire generating battery module by communicating the fire extinguishing fluid tank with the fire generating battery module in which the fire occurred among the plurality of battery modules.
  • a battery pack including a plurality of battery modules therein; A fire extinguishing fluid tank provided outside the battery pack and filled with fire extinguishing fluid inside; And connecting the fire extinguishing fluid tank and each of the plurality of battery modules, connecting the fire extinguishing fluid tank with a fire-generating battery module in which a fire occurred among the plurality of battery modules, and supplying and spraying the extinguishing fluid to the fire-generating battery module.
  • An automatic battery fire extinguishing device including a plurality of fire extinguishing tubes may be provided.
  • the plurality of fire extinguishing pipes may be provided with an automatic battery fire extinguishing device in which a blocking film is provided at each connection portion of the plurality of battery modules corresponding to each other.
  • an automatic battery fire extinguishing device may be provided in which the blocking film is opened depending on any one of heat, pressure, overcurrent, illuminance, and gas generated in the fire-generating battery module.
  • an automatic battery fire extinguishing device may be provided in which the fire extinguishing liquid is sprayed on the fire-generating battery module according to the pressure difference by opening the barrier according to the heat or pressure.
  • an automatic battery fire extinguishing device may be provided in which the plurality of battery modules are each equipped with a plurality of sensors for measuring the overcurrent, illuminance, and gas.
  • the blocking film is an automatic battery fire extinguishing device that opens according to an opening signal generated when any one of the overcurrent, illuminance, and gas measured through the plurality of sensors exceeds a reference value. may be provided.
  • the present invention obtains a plurality of fire extinguishing pipes connecting each of the fire extinguishing fluid tank and a plurality of battery modules, and connects the fire extinguishing fluid tank with the fire generating battery module in which the fire occurred among the plurality of battery modules to supply the extinguishing fluid to the fire generating battery module.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an automatic battery fire extinguishing device according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 6 are diagrams for explaining an automatic battery fire extinguishing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a diagram illustrating an automatic battery fire extinguishing device according to an embodiment of the present invention
  • Figures 2 to 6 are diagrams for explaining an automatic battery fire extinguishing device according to an embodiment of the present invention.
  • the automatic battery fire extinguishing device includes a battery pack 110, a fire extinguishing liquid tank 120, a fire extinguishing pipe 130, a barrier film 140, and a plurality of sensors 150. It may include etc.
  • the battery pack 110 is a package equipped with a plurality of battery modules 111 inside, and is used for electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (P-HEV), and energy storage systems (ESS), etc.
  • EV electric vehicles
  • HEV hybrid electric vehicles
  • P-HEV plug-in hybrid electric vehicles
  • ESS energy storage systems
  • the fire extinguishing liquid tank 120 is provided on the outside of the battery pack 110, but is a tank filled with fire extinguishing liquid inside, and may be provided in an integrated manner by being attached to the external surface of the battery pack 110.
  • the fire extinguishing liquid for example, liquefies a fire extinguishing powder containing at least one of sodium bicarbonate, ammonium bicarbonate, sodium phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, silicon dioxide, aluminum hydroxide, and magnesium hydroxide, thereby reducing viscosity and corrosion resistance. It can be provided by adding improving ingredients.
  • the fire extinguishing liquid tank 120 as described above can store an amount of fire extinguishing liquid that can fill 1-2 battery modules 111 for a plurality of battery modules 111, and the fire extinguishing liquid tank 120 provided through this By reducing the weight, the fuel efficiency of the installed electric vehicle can be improved.
  • the shape of the fire extinguishing liquid tank 120 is shown as a rectangular parallelepiped, but of course, it can be provided in a cylindrical shape, polygonal shape, etc., as needed.
  • the fire extinguishing pipe 130 is provided in plural pieces to connect each of the fire extinguishing liquid tank 120 and the plurality of battery modules 111 provided in the battery pack 110.
  • the fire-generating battery in which the fire occurred By connecting the module 111a and the fire extinguishing liquid tank 120, the fire extinguishing liquid can be supplied and sprayed to the fire battery module 111a.
  • This fire extinguishing pipe 130 may be provided with a blocking film 140 at each part connected to the plurality of battery modules 111, and the fire extinguishing liquid stored in the fire extinguishing liquid tank 120 is filled up to the fire extinguishing pipe 130 portion.
  • the blocking film 140 is opened according to any one of heat, pressure, overcurrent, illumination, and gas generated in the battery module 111a, and the fire extinguishing tract 130 and the fire occurring battery module 111a due to the opening of the blocking film 140. Depending on the internal pressure difference, it may flow into and be sprayed into the interior of the fire battery module 111a as shown in FIG. 3.
  • only one fire extinguishing pipe 130 as described above may be provided in one battery module 111, but as shown in FIG. 2 in order to smoothly introduce and spray fire extinguishing liquid into the interior of the fire generating battery module 111a.
  • at least two battery modules 111 may be provided. As shown in FIG. 3, the barrier film 140a of one fire extinguishing pipe 130a is opened and the heat and pressure of the fire-generating battery module 111a are released.
  • the blocking film 140 may be provided at each part connected to the plurality of battery modules 111, which are the ends of the fire extinguishing tube 130.
  • the heat, pressure, and overcurrent generated in the fire-generating battery module 111a may be opened depending on any one of illuminance and gas.
  • the blocking film 140 may be opened according to the heat or pressure of the fire generating battery module 111a so that fire extinguishing liquid can be sprayed into the fire generating battery module 111a according to the pressure difference, at a preset temperature (e.g. For example, it can be manufactured using a readily meltable metal material that melts at 70-80°C, etc., and lead or an alloy containing lead with a low melting point can be used.
  • a preset temperature e.g.
  • it can be manufactured using a readily meltable metal material that melts at 70-80°C, etc., and lead or an alloy containing lead with a low melting point can be used.
  • the blocking film 140 is opened in such a way that the blocking film 140 is melted by the heat of the fire generating battery module 111a, or the blocking film 140 is ruptured according to the pressure due to thermal expansion, thereby allowing the fire extinguishing tract 130 and Depending on the internal pressure difference of the fire battery module 111a, it may flow into and be sprayed into the fire battery module 111a.
  • the blocking film 140 is shown in FIGS. 4 and 5 when any one of the overcurrent, illuminance, and gas measured through the plurality of sensors 150 exceeds the reference value (i.e., overcurrent reference value, illuminance reference value, gas generation, etc.). As shown, it can be opened according to an opening signal generated, and the blocking pin 141 provided on the outside of the blocking film 140 is cut by a switching method, fuse cutting method, etc. according to the opening signal, thereby opening the blocking film 140. , it may flow into and be sprayed into the interior of the fire battery module (111a) according to the internal pressure difference between the fire extinguishing pipe 130 and the fire battery module (111a).
  • the reference value i.e., overcurrent reference value, illuminance reference value, gas generation, etc.
  • This blocking film 140 may be opened to the inside of the fire extinguishing pipe 130, or may be opened toward the fire generating battery module 111a as shown in FIG. 6.
  • a plurality of sensors 150 are provided to measure overcurrent, illumination, and gas in the plurality of battery modules 111 provided in the battery pack 110, for example, a current detection sensor, an illumination sensor, and a gas detection sensor. etc., and a signal generator 151 that generates an opening signal according to each of these measured values may be additionally provided.
  • These plurality of sensors 150 may be provided in each of the plurality of battery modules 111 as shown in FIGS. 1 and 2 and can measure battery module overcurrent, internal illumination, gas, etc., and a current detection sensor If the current measured through exceeds the overcurrent reference value, the battery module 111 is determined to be in an overcurrent state (i.e., the fire occurring battery module 111a), and then, as shown in FIGS. 4 and 5, a signal generator ( An opening signal of the blocking film 140 can be provided through 151).
  • the plurality of sensors 150 detect a fire state in the battery module 111 (i.e., a fire outbreak) when the internal illuminance of the battery module 111 due to a spark exceeds the preset reference illuminance value through the illuminance sensor. After determining that the battery module 111a), an opening signal of the blocking film 140 can be provided through the signal generator 151, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the plurality of sensors 150 detect the battery module 111 in a fire state (i.e. After determining the fire occurrence battery module 111a), an opening signal of the blocking film 140 can be provided through the signal generator 151, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • smoke or combustible gas e.g., methane, etc.
  • the automatic battery fire extinguishing device detects whether a primary fire occurs in each of the plurality of battery modules 111 using overcurrent, illuminance, gas, etc. through a plurality of sensors 150. Not only can it determine the primary fire extinguishing operation for the fire battery module 111a, but also in the event of a sensing error, secondary fire extinguishing operation can be performed on the fire battery module 111a according to heat, pressure, etc. It has the advantage of being able to perform an immediate fire extinguishing operation.
  • the automatic battery fire extinguishing device detects overcurrent, spark (light), and smoke (gas) in advance before a fire progresses with high temperature heat and a large amount of combustion gas to extinguish the fire.
  • overcurrent, spark (light), and smoke (gas) in advance before a fire progresses with high temperature heat and a large amount of combustion gas to extinguish the fire.
  • the automatic battery fire extinguishing device can recycle other battery modules (111) in which a fire has not occurred through initial suppression of the fire-generating battery module (111a) in which a fire has occurred, and can recycle other battery modules (111) in which a fire has not occurred. It can facilitate the analysis of the cause of a battery fire.
  • a plurality of fire extinguishing pipes are provided to connect each of the fire extinguishing fluid tank and a plurality of battery modules, and the fire extinguishing fluid tank is communicated with the fire-generating battery module in which the fire occurred among the plurality of battery modules to extinguish the fire.

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Abstract

본 발명은 배터리화재 자동소화장치에 관한 것으로, 복수의 배터리모듈이 내부에 구비되는 배터리팩; 상기 배터리팩의 외부에 구비되되, 소화액이 내부에 충진되는 소화액탱크; 및 상기 소화액탱크와 상기 복수의 배터리모듈 각각을 연결하되, 상기 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 상기 소화액탱크를 연통시켜 상기 소화액을 상기 화재발생배터리모듈로 상기 소화액을 공급 분사하는 복수의 소화관;을 포함함으로써, 배터리모듈에서 화재가 발생할 경우 초기에 즉각적으로 소화할 수 있을 뿐만 아니라 대형화재 및 인명사고를 미연에 방지할 수 있다.

Description

배터리화재 자동소화장치
본 발명은 소화액탱크와 복수의 배터리모듈 각각을 연결하는 복수의 소화관을 구비하되, 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 소화액탱크를 연통시켜 소화액을 화재발생배터리모듈로 소화액을 공급 분사함으로써, 배터리모듈에서 화재가 발생할 경우 초기에 즉각적으로 소화할 수 있을 뿐만 아니라 대형화재 및 인명사고를 미연에 방지할 수 있는 배터리화재 자동소화장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV), 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System) 등에 적용되고 있다.
여기에서, 에너지저장시스템(ESS)이란 대용량의 과잉 생산된 전력을 배터리에 저장했다가, 필요 시 전력을 다시 끌어내 사용할 수 있도록 하는 장치로, 신재생에너지 발전과 연계하여 전력의 품질을 일정하게 유지하고, 전력 사용량이 낮은 시간에 전력을 저장하고, 전력 수요가 높아질 때 저장된 전력을 사용함으로써, 전력 사용의 효율을 증가시키는 역할 등을 하고 있다.
이러한 ESS는 크게 그리드 시스템 ESS, 무정전전원장치(UPS), 가정용 ESS 등으로 나눌 수 있다.
한편, 현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬이온전지, 리튬폴리머전지, 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 니켈아연전지 등이 있는데, 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리셀의 작동 전압은 약 2.0V ~ 5.0V이다.
따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리셀을 직렬로 연결하여 셀모듈어셈블리를 구성하기도 하며, 또한 셀모듈어셈블리를 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리팩을 제작할 수도 있다.
그러나, 리튬이차전지는 발열에 의한 폭발, 화재 등의 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제중의 하나로 알려져 있는데, 이러한 이상현상 발생 시 초기에 적절하게 대응하지 못하면 발열에 의하여 이차전지의 내부온도가 급격하게 상승하게 되고, 온도의 급격한 상승으로 열폭주 현상(thermal runaway)을 일으킴으로써 이차전지의 폭발까지 이어질 수 있고, 인접한 이차전지로 전파되어 배터리팩에 큰 피해가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 배터리팩의 안전성을 확보하기 위하여 배터리팩 내의 리튬 이차전지의 냉각이나 단열을 하는 방안들이 제시되고 있으나, 이러한 기법만으로는 이상현상 발생 시 리튬이차전지에 발생하는 열에너지로 인해 발생하는 화재에 즉각적으로 대처하는데 미흡함이 있다.
아울러, 전기차에 적용되는 배터리에 화재가 발생할 경우 화재 진압이 어렵기 때문에, 대형화재로 이어져 인명사고 위험성이 매우 높은 문제점이 있으며, 이에 배터리모듈에서 화재가 발생할 경우 초기에 즉각적으로 소화하기 위한 기술의 개발이 시급히 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
1. 한국공개특허 제10-2020-0137711호(2020.12.09.공개)
본 발명은 소화액탱크와 복수의 배터리모듈 각각을 연결하는 복수의 소화관을 구비하되, 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 소화액탱크를 연통시켜 소화액을 화재발생배터리모듈로 소화액을 공급 분사함으로써, 배터리모듈에서 화재가 발생할 경우 초기에 즉각적으로 소화할 수 있을 뿐만 아니라 대형화재 및 인명사고를 미연에 방지할 수 있는 배터리화재 자동소화장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 배터리모듈이 내부에 구비되는 배터리팩; 상기 배터리팩의 외부에 구비되되, 소화액이 내부에 충진되는 소화액탱크; 및 상기 소화액탱크와 상기 복수의 배터리모듈 각각을 연결하되, 상기 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 상기 소화액탱크를 연통시켜 상기 소화액을 상기 화재발생배터리모듈로 상기 소화액을 공급 분사하는 복수의 소화관;을 포함하는 배터리화재 자동소화장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 복수의 소화관은, 대응되는 상기 복수의 배터리모듈의 각 연결부분에 차단막이 각각 구비되는 배터리화재 자동소화장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 차단막은, 상기 화재발생배터리모듈에 발생되는 열, 압력, 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나에 따라 개방되는 배터리화재 자동소화장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 소화액은, 상기 열 또는 압력에 따라 상기 차단막이 개방되어 압력차이에 따라 상기 화재발생배터리모듈에 분사되는 배터리화재 자동소화장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리모듈은, 상기 과전류, 조도 및 가스를 측정하기 위한 복수의 센서가 각각 구비되는 배터리화재 자동소화장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 차단막은, 상기 복수의 센서를 통해 측정된 상기 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나가 기준값을 초과할 경우 발생되는 개방신호에 따라 개방되는 배터리화재 자동소화장치가 제공될 수 있다.
본 발명은 소화액탱크와 복수의 배터리모듈 각각을 연결하는 복수의 소화관을 구하되, 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 소화액탱크를 연통시켜 소화액을 화재발생배터리모듈로 소화액을 공급 분사함으로써, 배터리모듈에서 화재가 발생할 경우 초기에 즉각적으로 소화할 수 있을 뿐만 아니라 대형화재 및 인명사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치를 예시한 도면이고,
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치를 예시한 도면이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치는 배터리팩(110), 소화액탱크(120), 소화관(130), 차단막(140), 복수의 센서(150) 등을 포함할 수 있다.
배터리팩(110)은 복수의 배터리모듈(111)이 내부에 구비되는 패키지로서, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV), 에너지저장시스템(ESS) 등에 구비될 수 있다.
소화액탱크(120)는 배터리팩(110)의 외부에 구비되되, 소화액이 내부에 충진되는 탱크로서, 배터리팩(110)의 외부면에 부착되는 방식으로 일체화되어 구비될 수 있다.
여기에서, 소화액은 예를 들면, 중탄산나트륨, 중탄산암모늄, 인산나트륨, 인산2수소암모늄, 이산화규소, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 적어도 하나가 배합된 소화분말을 액상화하면서 점성을 감소시키고, 내부식성을 향상시키는 성분을 첨가하여 제공될 수 있다.
상술한 바와 같은 소화액탱크(120)는 복수의 배터리모듈(111)에 대해 1-2 개의 배터리모듈(111)을 채울 수 있는 양만큼의 소화액을 저장할 수 있으며, 이를 통해 구비되는 소화액탱크(120)의 무게를 감소시켜 장착된 전기차의 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 소화액탱크(120)의 형태가 직육면체형태로 하여 도시하였지만, 필요에 따라 원통형태, 다각형형태 등으로 구비될 수 있음은 물론이다.
소화관(130)은 소화액탱크(120)와 배터리팩(110)에 구비되는 복수의 배터리모듈(111) 각각을 연결하도록 복수개가 구비되되, 복수의 배터리모듈(111) 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈(111a)과 소화액탱크(120)를 연통시켜 소화액을 화재발생배터리모듈(111a)로 소화액을 공급 분사할 수 있다.
이러한 소화관(130)은 복수의 배터리모듈(111)과 연결되는 각 부분에 차단막(140)이 구비될 수 있으며, 소화액탱크(120)에 저장된 소화액은 소화관(130) 부분까지 충진되어 있는 상태에서 화재발생배터리모듈(111a)에 발생되는 열, 압력, 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나에 따라 차단막(140)이 개방되어 차단막(140)의 개방으로 인한 소화관(130)과 화재발생배터리모듈(111a)의 내부 압력차이에 따라 도 3에 도시한 바와 같이 화재발생배터리모듈(111a)의 내부에 유입 및 분사될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 소화관(130)은 하나의 배터리모듈(111)에 하나만 구비될 수 있지만, 화재발생배터리모듈(111a)의 내부에 원활하게 소화액을 유입 및 분사시키기 위해 도 2에 도시한 바와 같이 하나의 배터리모듈(111)에 적어도 두 개가 구비될 수도 있는데, 도 3에 도시한 바와 같이 어느 하나의 소화관(130a)의 차단막(140a)이 개방되어 화재발생배터리모듈(111a)의 열과 압력이 어느 하나의 소화관(130a)으로 배출되고, 이에 따라, 소화탱크(120)의 소화액이 다른 소화관(130b)으로 이동되고, 개방된 차단막(140b)을 통해 다른 소화관(130b)로 이동된 소화액이 화재발생배터리모듈(111a)의 내부에 유입 및 분사될 수 있다.
차단막(140)은 소화관(130)의 끝단부인 복수의 배터리모듈(111)과 연결되는 각 부분에 각각 구비될 수 있는데, 예를 들면, 화재발생배터리모듈(111a)에 발생되는 열, 압력, 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나에 따라 개방될 수 있다.
여기에서, 차단막(140)은 압력차이에 따라 화재발생배터리모듈(111a)에 소화액이 분사될 수 있도록 화재발생배터리모듈(111a)의 열 또는 압력에 따라 개방될 수 있는데, 기 설정된 온도(예를 들면, 70-80 ℃ 등)에서 용융되는 이융성금속재질 등을 이용하여 제조될 수 있고, 융점이 낮은 납이나 납을 포함하는 합금을 이용할 수 있다.
이에 따라, 차단막(140)은 화재발생배터리모듈(111a)의 열에 의해 차단막(140)이 용융되거나, 혹은 열팽창에 따른 압력에 따라 차단막(140)이 파열되는 방식으로 개방됨으로써, 소화관(130)과 화재발생배터리모듈(111a)의 내부 압력차이에 따라 화재발생배터리모듈(111a)의 내부에 유입 및 분사될 수 있다.
한편, 차단막(140)은 복수의 센서(150)를 통해 측정된 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나가 기준값(즉, 과전류기준값, 조도기준값, 가스발생 등)을 초과할 경우 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 발생되는 개방신호에 따라 개방될 수 있는데, 차단막(140)의 외부에 구비되는 차단핀(141)이 개방신호에 따라 스위칭방식, 퓨즈커팅방식 등으로 끊어져 차단막(140)이 개방됨으로써, 소화관(130)과 화재발생배터리모듈(111a)의 내부 압력차이에 따라 화재발생배터리모듈(111a)의 내부에 유입 및 분사될 수 있다.
이러한 차단막(140)은 소화관(130)의 내측으로 개방되거나, 혹은 도 6에 도시한 바와 같이 화재발생배터리모듈(111a) 방향으로 개방될 수 있다.
복수의 센서(150)는 배터리팩(110)에 구비되는 복수의 배터리모듈(111)에 과전류, 조도 및 가스를 측정하기 위해 각각 구비되는 것으로, 예를 들어 전류감지센서, 조도센서, 가스검출센서 등을 포함할 수 있고, 이들의 각 측정값에 따라 개방신호를 발생시키는 신호발생기(151)가 추가로 구비될 수 있다.
이러한 복수의 센서(150)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 복수의 배터리모듈(111)에 각각 구비될 수 있으며, 배터리모듈 과전류, 내부 조도, 가스 등을 측정할 수 있고, 전류감지센서를 통해 측정된 전류가 과전류기준값을 초과한 경우 해당 배터리모듈(111)이 과전류인 상태(즉, 화재발생배터리모듈(111a))로 판단한 후에, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 신호발생기(151)를 통해 차단막(140)의 개방신호를 제공할 수 있다.
또한, 복수의 센서(150)는 조도센서를 통해 스파크로 인한 배터리모듈(111)의 내부 조도가 기 설정된 기준조도값을 초과하는 경우 해당 배터리모듈(111)이 화재가 발생한 상태(즉, 화재발생배터리모듈(111a))로 판단한 후에, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 신호발생기(151)를 통해 차단막(140)의 개방신호를 제공할 수 있다.
한편, 복수의 센서(150)는 가스검출센서를 통해 배터리모듈(111)에서 연기 또는 가연성가스(예를 들면, 메탄 등)가 검출되는 경우 해당 배터리모듈(111)이 화재가 발생한 상태(즉, 화재발생배터리모듈(111a))로 판단한 후에, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 신호발생기(151)를 통해 차단막(140)의 개방신호를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치는 복수의 센서(150)를 통해 과전류, 조도, 가스 등을 이용하여 복수의 배터리모듈(111) 각각에 대해 일차적인 화재 발생 여부를 판단할 수 있으며, 이에 따라 화재발생배터리모듈(111a)에 대한 일차적인 소화 작동을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 센싱 오류가 발생할 경우에도 이차적으로 열, 압력 등에 따라 화재발생배터리모듈(111a)에 대한 즉각적인 소화 작동을 수행할 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치는 고온의 열과 대량의 연소가스와 함께 화재가 진행되기 전에, 과전류발생, 스파크(빛) 발생, 연기(가스) 발생 등을 미리 감지하여 화재발생초기에 배터리모듈(111)에서 화재 발생을 감지함으로써, 초기에 화재발생배터리모듈(111a)에 대한 화재를 진화할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리화재 자동소화장치는 화재가 발생한 화재발생배터리모듈(111a)에 대한 초기 진압을 통해 화재가 발생하지 않은 다른 배터리모듈(111)을 재활용할 수도 있고, 화재가 발생한 배터리의 화재발생에 대한 원인분석을 용이하게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 소화액탱크와 복수의 배터리모듈 각각을 연결하는 복수의 소화관을 구비하되, 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 소화액탱크를 연통시켜 소화액을 화재발생배터리모듈로 소화액을 공급 분사함으로써, 배터리모듈에서 화재가 발생할 경우 초기에 즉각적으로 소화할 수 있을 뿐만 아니라 대형화재 및 인명사고를 미연에 방지할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
[부호의 설명]
110 : 배터리팩
120 : 소화액탱크
130 : 소화관
140 : 차단막
150 : 복수의 센서

Claims (6)

  1. 복수의 배터리모듈이 내부에 구비되는 배터리팩;
    상기 배터리팩의 외부에 구비되되, 소화액이 내부에 충진되는 소화액탱크; 및
    상기 소화액탱크와 상기 복수의 배터리모듈 각각을 연결하되, 상기 복수의 배터리모듈 중 화재가 발생된 화재발생배터리모듈과 상기 소화액탱크를 연통시켜 상기 소화액을 상기 화재발생배터리모듈로 상기 소화액을 공급 분사하는 복수의 소화관;
    을 포함하는 배터리화재 자동소화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 소화관은,
    대응되는 상기 복수의 배터리모듈의 각 연결부분에 차단막이 각각 구비되는
    배터리화재 자동소화장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 차단막은,
    상기 화재발생배터리모듈에 발생되는 열, 압력, 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나에 따라 개방되는
    배터리화재 자동소화장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 소화액은,
    상기 열 또는 압력에 따라 상기 차단막이 개방되어 압력차이에 따라 상기 화재발생배터리모듈에 분사되는
    배터리화재 자동소화장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 배터리모듈은,
    상기 과전류, 조도 및 가스를 측정하기 위한 복수의 센서가 각각 구비되는
    배터리화재 자동소화장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 차단막은,
    상기 복수의 센서를 통해 측정된 상기 과전류, 조도 및 가스 중 어느 하나가 기준값을 초과할 경우 발생되는 개방신호에 따라 개방되는
    배터리화재 자동소화장치.
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