(57)【要約】  本発明の一実施形態によるバッテリーラックは、少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数のバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールを収容し、複数の空気循環部が設けられるラックケースと、ラックケースに取り付けられ、複数の空気循環部を露出又は密閉できるように摺動可能な隔離ユニットと、隔離ユニットと電気的に接続され、隔離ユニットの摺動を制御する制御ユニットとを含むことを特徴とする。
2021520039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数のバッテリーモジュールと、
前記複数のバッテリーモジュールを収容し、複数の空気循環部が設けられるラックケースと、
前記ラックケースに取り付けられ、前記複数の空気循環部を露出又は密閉できるように摺動可能な隔離ユニットと、
前記隔離ユニットと電気的に接続され、前記隔離ユニットの摺動を制御する制御ユニットとを含む、バッテリーラック。
【請求項２】
前記隔離ユニットは、
前記ラックケースに取り付けられ、前記制御ユニットと電気的に接続されるユニット本体と、
前記ユニット本体から摺動可能に結合され、前記複数の空気循環部を露出又は密閉できるように摺動する摺動部材とを含む、請求項１に記載のバッテリーラック。
【請求項３】
前記制御ユニットは、予め決められた所定温度以上で前記摺動部材を摺動させて前記複数の空気循環部を密閉させる、請求項２に記載のバッテリーラック。
【請求項４】
前記ラックケースに備えられ、前記制御ユニットと電気的に接続される温度センサを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
【請求項５】
前記ラックケースに備えられ、前記制御ユニットと電気的に接続され、所定の消火液を有する消火装置を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリーラック。
【請求項６】
前記制御ユニットは、
前記バッテリーラックの温度が予め決められた第１温度以上であるとき、前記隔離ユニットを制御して前記複数の空気循環部を密閉させ、
前記バッテリーラックの温度が予め決められた第２温度以上であるとき、前記消火装置を制御して前記ラックケースの内部に消火液を噴射させる、請求項５に記載のバッテリーラック。
【請求項７】
前記摺動部材は、難燃材質から構成される、請求項２又は３に記載のバッテリーラック。
【請求項８】
前記摺動部材は、消防布または空気遮断用シートからなる、請求項２又は３に記載のバッテリーラック。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも一つのバッテリーラックと、
前記少なくとも一つのバッテリーラックを収容するラックコンテナとを含む、電力貯蔵装置。
【請求項１０】
前記バッテリーラックは、複数が備えられ、
前記複数のバッテリーラックは、それぞれ独立的に制御される、請求項９に記載の電力貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置に関する。
【０００２】
本出願は、２０１９年２月２１日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−００２０７０４号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
【０００４】
現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列で接続してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーセルを並列で接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、上記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は求められる出力電圧または充放電容量によって多様に設定され得る。
【０００５】
一方、複数のバッテリーセルを直列／並列で接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールをまず構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールにその他の構成要素を付け加えてバッテリーパックを構成する方法が一般的である。また、多様な電圧及び容量の要求条件などに応じて、このようなバッテリーパックを少なくとも一つ以上含むバッテリーラックを備える電力貯蔵装置を構成することもある。
【０００６】
従来の電力貯蔵装置は、複数個のバッテリーラック及び複数個のバッテリーラックを収容するラックコンテナを含んで構成される。一般に、ラックコンテナ内にはバッテリーセルの特性から発生し得る過熱などによる火災などの危険に対処するため、消防施設構造物が備えられる。
【０００７】
しかし、従来の電力貯蔵装置では、消防施設構造物がラックコンテナの中でバッテリーラックとは別途に備えられるため、バッテリーラックの火災などの危険状況が発生したとき、危険状況がラックコンテナ内にある程度拡散して初めて消防施設構造物が作動し、感知及び消火作業などが行われるという問題がある。
【０００８】
さらに、このような従来の電力貯蔵装置では、ラックコンテナ内の消防施設構造物が作動した後、ラックコンテナの全体領域にスプリンクラーや二酸化炭素の排出残骸物などが残るため、危険状況が解消された後の後始末にも多くの時間とコストがかかるという問題がある。
【０００９】
そこで、このような危険状況の発生時に火災の拡散をより迅速に防止できる方案が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明は、火災状況が発生したとき、バッテリーラック単位で火災の拡散を防止できるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、火災状況が発生したとき、バッテリーラック単位で自体的に消火できるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を解決するため、本発明は、少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数のバッテリーモジュールと、上記複数のバッテリーモジュールを収容し、複数の空気循環部が設けられるラックケースと、上記ラックケースに取り付けられ、上記複数の空気循環部を露出又は密閉できるように摺動可能な隔離ユニットと、上記隔離ユニットと電気的に接続され、上記隔離ユニットの摺動を制御する制御ユニットとを含む、バッテリーラックを提供する。
【００１３】
上記隔離ユニットは、上記ラックケースに取り付けられ、上記制御ユニットと電気的に接続されるユニット本体と、上記ユニット本体から摺動可能に結合され、上記複数の空気循環部を露出又は密閉できるように摺動する摺動部材とを含み得る。
【００１４】
上記制御ユニットは、予め決められた所定温度以上で上記摺動部材を摺動させて上記複数の空気循環部を密閉させ得る。
【００１５】
上記バッテリーラックは、上記ラックケースに備えられ、上記制御ユニットと電気的に接続される温度センサを含み得る。
【００１６】
上記バッテリーラックは、上記ラックケースに備えられ、上記制御ユニットと電気的に接続され、所定の消火液を有する消火装置を含み得る。
【００１７】
上記制御ユニットは、上記バッテリーラックの温度が予め決められた第１温度以上であるとき、上記隔離ユニットを制御して上記複数の空気循環部を密閉させ、上記バッテリーラックの温度が予め決められた第２温度以上であるとき、上記消火装置を制御して上記ラックケースの内部に消火液を噴射させ得る。
【００１８】
上記摺動部材は、難燃材質から構成され得る。
【００１９】
上記摺動部材は、消防布または空気遮断用シートからなり得る。
【００２０】
また、本発明は、上述した本発明による少なくとも一つのバッテリーラックと、上記少なくとも一つのバッテリーラックを収容するラックコンテナとを含む、電力貯蔵装置を提供する。
【００２１】
上記バッテリーラックは、複数が備えられ、上記複数のバッテリーラックは、それぞれ独立的に制御され得る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、火災状況が発生したとき、バッテリーラック単位で火災の拡散を防止できるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することができる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、火災状況が発生したとき、バッテリーラック単位で自体的に消火できるバッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することができる。
【００２４】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーラックを説明するための図である。
【図２】図１のバッテリーラックの断面図である。
【図３】図２のバッテリーラックの隔離ユニットの動作を説明するための図である。
【図４】図２のバッテリーラックの隔離ユニットの動作を説明するための図である。
【図５】図１のバッテリーラックの隔離ユニットの他の実施形態を説明するための図である。
【図６】図１のバッテリーラックの隔離ユニットの他の実施形態を説明するための図である。
【図７】所定温度以上における図１のバッテリーラックの制御動作を説明するための図である。
【図８】所定温度以上における図１のバッテリーラックの制御動作を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態による電力貯蔵装置を説明するための図である。
【図１０】図９の電力貯蔵装置の制御動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明することでより明らかになるであろう。ここで説明される実施形態は発明の理解を助けるための例示的なものであり、本発明はここで説明される実施形態と異なる多様な形態で変形されて実施可能であることを理解しなければならない。また、発明の理解を助けるため、添付された図面は実際の縮尺通りではなく、一部構成要素の寸法を誇張して図示し得る。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーラックを説明するための図であり、図２は図１のバッテリーラックの断面図であり、図３及び図４は図２のバッテリーラックの隔離ユニットの動作を説明するための図であり、図５及び図６は図１のバッテリーラックの隔離ユニットの他の実施形態を説明するための図である。
【００２８】
図１〜図６を参照すると、バッテリーラック１０は、バッテリーモジュール１００、ラックケース２００、制御ユニット３００、温度センサ４００、消火装置５００及び隔離ユニット６００を含むことができる。
【００２９】
上記バッテリーモジュール１００は、一つまたはそれ以上のバッテリーセルを含み得る。上記バッテリーセルは、二次電池であって、パウチ型二次電池、円筒型二次電池及び角形二次電池のうち少なくとも一つであり得る。以下、本実施形態では、上記バッテリーセルをパウチ型二次電池に限定して説明する。
【００３０】
上記バッテリーモジュール１００は、一つまたはそれ以上の複数個が備えられ得る。以下、本実施形態では、上記バッテリーモジュール１００が複数個備えられ、それぞれが複数のバッテリーセルを含むことに限定して説明する。
【００３１】
上記ラックケース２００は、上記複数のバッテリーモジュール１００を収容できる。そのため、上記ラックケース２００には上記複数のバッテリーモジュール１００を収容可能な収容空間が設けられ得る。
【００３２】
上記ラックケース２００には、上記複数のバッテリーモジュール１００の冷却のための一つまたはそれ以上の複数の空気循環部２５０を設けることができる。以下、本実施形態では、上記空気循環部２５０が複数個備えられることに限定して説明する。
【００３３】
上記複数の空気循環部２５０は、上記複数のバッテリーモジュール１００が上記ラックケース２００の外側に露出できるように、上記ラックケース２００に前方、両側方及び後方のうち少なくとも一方に形成され得る。
【００３４】
上記制御ユニット３００は、上記ラックケース２００の内部に設けられ、上記バッテリーラック１０の全般的な動作及び管理などのための制御機能を果たすことができる。このような上記制御ユニット３００は、上記複数のバッテリーモジュール１００、後述する温度センサ４００、消火装置５００及び隔離ユニット６００などと電気的に接続され得る。
【００３５】
このような上記制御ユニット３００は、後述する隔離ユニット６００の摺動を制御することができる。具体的には、上記制御ユニット３００は、予め決められた所定温度以上で、後述する隔離ユニット６００の摺動部材６３０を摺動させ、上記複数の空気循環部２５０を上記バッテリーラック１０の外側から密閉させることができる。
【００３６】
より具体的には、上記制御ユニット３００は、後述する温度センサ４００で感知した上記バッテリーラック１０の温度が予め決められた所定温度以上であるとき、上記隔離ユニット６００の摺動を制御することができる。より具体的には、上記制御ユニット３００は、上記バッテリーラック１０の温度が予め決められた第１温度以上であるとき、上記隔離ユニット６００を制御して上記複数の空気循環部２５０を密閉させ、上記バッテリーラック１０の温度が予め決められた第２温度以上であるとき、後述する消火装置５００を制御して上記ラックケース２００の内部に消火液を噴射させることができる。ここで、予め決められた第２温度は、予め決められた第１温度よりも高い温度であり得る。
【００３７】
上記温度センサ４００は、上記ラックケース２００に備えられ、上記バッテリーラック１０の温度を感知することができる。上記温度センサ４００は、上記ラックケース２００内に複数個が備えられ得、上記制御ユニット３００と電気的に接続され得る。
【００３８】
上記消火装置５００は、上記ラックケース２００に備えられ、上記制御ユニット３００と電気的に接続され得る。上記消火装置５００は、複数個が備えられ得、所定の消火液を有し得る。
【００３９】
上記隔離ユニット６００は、上記複数の空気循環部２５０を上記バッテリーラック１０の外側に露出させるか又は上記バッテリーラック１０の外側から密閉できるように、摺動可能に上記ラックケース２００に取り付けられ得る。一方、図５及び図６に示されたように、隔離ユニット６００は水平方向に沿った回転動作によって上記複数の空気循環部２５０を上記バッテリーラック１０の外側に露出させるか又は上記バッテリーラック１０の外側から密閉させるように備えられてもよい。
【００４０】
このような上記隔離ユニット６００は、一つまたはそれ以上の複数個が備えられ得る。以下、本実施形態では、上記隔離ユニット６００が複数個備えられることに限定して説明する。
【００４１】
このような複数の隔離ユニット６００は、それぞれ、ユニット本体６１０及び摺動部材６３０を含むことができる。
【００４２】
上記ユニット本体６１０は、上記ラックケース２００に取り付けられ、上記制御ユニット３００と電気的に接続され得る。上記ユニット本体６１０には、後述する摺動部材６３０の摺動のための各種の構成部品などが設けられ得る。
【００４３】
上記摺動部材６３０は、上記ユニット本体６１０から摺動可能に結合され、複数の空気循環部２５０を露出または密閉できるように、摺動することができる。
【００４４】
このような上記摺動部材６３０は、火災拡散防止及び火災遅延などのため、難燃材質から構成され得る。一例として、上記摺動部材６３０は、消防布または空気遮断用シートからなり得る。
【００４５】
以下、本実施形態による上記バッテリーラック１０で火災状況が発生したときの具体的な制御動作について説明する。
【００４６】
図７及び図８は、所定温度以上における図１のバッテリーラックの制御動作を説明するための図である。
【００４７】
図７を参照すると、上記バッテリーラック１０のラックケース２００内の複数のバッテリーモジュール１００のうち少なくとも一つから過熱などによる火災状況のような危険状況が発生し得る。
【００４８】
この場合、上記制御ユニット３００は、上記温度センサ４００で感知した上記バッテリーラック１０の温度が予め決められた第１温度以上であれば、上記隔離ユニット６００を作動させることができる。予め決められた第１温度以上で、上記複数の隔離ユニット６００の上記摺動部材６３０の摺動を通じて、上記複数の空気循環部２５０が全て密閉されるため、上記バッテリーラック１０の内部を外部と隔離することができる。
【００４９】
これによって、本実施形態による上記バッテリーラック１０は、危険状況が発生したとき、火災の拡散をより迅速に防止することができる。
【００５０】
図８を参照すると、もし、上記バッテリーラック１０内部の火災が鎮圧されず、火災状況が持続されると、密閉されたバッテリーラック１０内部の温度がさらに上昇することになる。
【００５１】
この場合、上記制御ユニット３００は、上記温度センサ４００で感知した上記バッテリーラック１０の温度が予め決められた第２温度以上であれば、上記消火装置５００を制御して上記ラックケース２００の内部に消火液を噴射させ、上記バッテリーラック１０で自体的に消火作業を迅速に実施することができる。
【００５２】
このように本実施形態では、上記バッテリーラック１０の火災状況が発生したとき、上記バッテリーラック１０単位で火災の拡散を防止でき、上記バッテリーラック１０単位で自体的に消火作業を実施することができる。
【００５３】
図９は本発明の一実施形態による電力貯蔵装置を説明するための図であり、図１０は図９の電力貯蔵装置の制御動作を説明するための図である。
【００５４】
図９及び図１０を参照すると、電力貯蔵装置１は、家庭用または産業用エネルギー源として用いることができる。上記電力貯蔵装置１は、少なくとも一つ、本実施形態の場合、複数のバッテリーラック１０、及び上記複数のバッテリーラック１０を収容し、別途の消防施設構造物を備えるラックコンテナ５を含むことができる。ここで、上記複数のバッテリーラック１０は、上記ラックコンテナ５内で独立的に制御できる。
【００５５】
本実施形態の場合、少なくとも一つのバッテリーラック１０で火災状況が発生したとき、火災状況が発生したバッテリーラック１０の隔離ユニット６００が動作して１次的に上記火災状況が発生したバッテリーラック１０を密閉させ、２次的に密閉されたバッテリーラック１０の内部で自体的に消火作業を実施することができる。
【００５６】
これによって、本実施形態では、上記ラックコンテナ５内の少なくとも一つのバッテリーラック１０で火災状況が発生したとき、火災状況が発生したバッテリーラック１０単位でより迅速なバッテリーラック１０の密閉及び自体消火作業が行われるため、火災状況が発生したバッテリーラック１０から隣接したバッテリーラック１０に火災状況が拡がる危険を最小化することができる。
【００５７】
したがって、本実施形態によれば、いずれか一つのバッテリーラック１０で火災が起きても、火災状況を迅速に鎮圧でき、火災鎮圧の後にも、従来の消防施設構造物の作動によって残る、ラックコンテナ５の全体領域からスプリンクラーや二酸化炭素の排出残骸物などを処理するためにかかるコストや時間を著しく低減させることができる。
【００５８】
以上のような多様な実施形態によって、火災状況が発生したとき、バッテリーラック１０単位で火災の拡散を防止できるバッテリーラック１０及びそれを含む電力貯蔵装置１を提供することができる。
【００５９】
さらに、以上のような多様な実施形態によって、火災状況が発生したとき、バッテリーラック１０単位で自体的に消火できるバッテリーラック１０及びそれを含む上記電力貯蔵装置１を提供することができる。
【００６０】
以上のように、本発明の望ましい実施形態を図示して説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱せずに本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって多様に変形実施可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。
【符号の説明】
【００６１】
１  電力貯蔵装置
５  ラックコンテナ
１０  バッテリーラック
１００  バッテリーモジュール
２００  ラックケース
２５０  空気循環部
３００  制御ユニット
４００  温度センサ
５００  消火装置
６００  隔離ユニット
６１０  ユニット本体
６３０  摺動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2021520039.tif 000010
【図９】
2021520039.tif 000011
【図１０】
2021520039.tif 000012
【国際調査報告】
2021520039.tif 000013
2021520039.tif 000014
2021520039.tif 000015
2021520039.tif 000016