JP2022536406A - 火事発生時、内部に注水された消火用水の外部流出を遅延可能な構造を有するバッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及びエネルギー貯蔵装置 - Google Patents

火事発生時、内部に注水された消火用水の外部流出を遅延可能な構造を有するバッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及びエネルギー貯蔵装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2022536406000001
本発明によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが一方向へ積層されて形成されたセル積層体と、セル積層体を収容する内部空間と空気の流出入を許容する空気流入口と空気流出口を備えるモジュールハウジングと、モジュールハウジングの一側壁面に貫通して形成された弁設置ホールと、弁設置ホールの位置からモジュールハウジングの内部空間に向かうように配置される注水弁ノズルと、モジュールハウジングの内部に備えられ、注水弁ノズルの作動時、水分を吸収することによって体積が膨張し、空気流入口、空気流出口及び弁設置ホールのうち少なくとも一つを閉塞する水膨張部材と、を含む。

Description

本発明は、火事発生などのような非常時に初期鎮圧が可能なバッテリーモジュールに関し、より詳しくは、迅速に消火用水を投入することができ、この際、投入された消火用水の外部流出を最大限に遅延させてバッテリーモジュール内の水位を一定水位以上に維持できるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーラックまたはエネルギー貯蔵装置に関する。
本出願は、２０２０年２月１７日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００１９３０８号に基づく優先権を主張し、該当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。
複数のバッテリーセルを含む形態のバッテリーモジュールにおいて、一部のバッテリーセルに短絡発生などの異常が生じて持続的に温度が上昇し、これによってバッテリーセルの温度が臨界温度を超えるようになると、熱暴走現象が発生するようになる。このように一部のバッテリーセルに熱暴走現象が発生するようになると、安全性のイシューが発生する。
一部のバッテリーセルで起こった熱暴走現象によって火炎などが発生すると、隣接するバッテリーセルの温度を急激に上昇させるようになり、短い時間内に隣接するセルへ熱暴走現象が伝播する恐れがある。
結局、一部のバッテリーセルに発生した熱暴走現象に迅速に対処できない場合、バッテリーセルよりも大きい容量の電池単位であるバッテリーモジュールやバッテリーラックの発火及び爆発などにつながり得、これは財産的被害だけではなく安全の問題までも招来し得る。
そこで、バッテリーモジュール内部における一部のバッテリーセルに熱暴走現象による火炎が発生する場合、バッテリーモジュールの内部温度を迅速に低めて火炎が大きく拡散することを阻むことが重要である。
一方、空冷式構造を採択しているバッテリーモジュールは、内部の火事時、消火用水を投入したとき、内外部に連通している空気流路のため消火用水が外部へ漏れやすくてバッテリーモジュールの内部に長く留まれないことによって、内部火事の鎭圧に困難がある。したがって、空冷式バッテリーモジュールにおいて、平常時には空気流路を維持しながらも、消火用水を注水するときには空気流路を遮ることができる方案が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュール内部のバッテリーセルにガスまたは火炎が発生したとき、消火用水を迅速に投入してバッテリーセル同士の転移及び火炎を抑制することを目的とする。
本発明は、消火用水の水位がバッテリーモジュール内で一定水準以上に維持されるように消火用水の外部流出を最大限に遅延させることを他の目的とする。
上記の課題を達成するための本発明によるモジュールは、複数のバッテリーセルが一方向へ積層されて形成されたセル積層体と、セル積層体を収容する内部空間と空気の流出入を許容する空気流入口及び空気流出口とを備えるモジュールハウジングと、モジュールハウジングの一側壁面に貫通して形成された弁設置ホールと、弁設置ホールの位置からモジュールハウジングの内部空間に向かうように配置される注水弁ノズルと、モジュールハウジングの内部に備えられ、注水弁ノズルの作動時、水分を吸収することによって体積が膨張し、空気流入口、空気流出口及び弁設置ホールのうち少なくとも一つを閉塞する水膨張部材と、を含み得る。
水膨張部材は、枠部の内側が空いた空間からなるフレーム状で設けられ、空気流入口、空気流出口または弁設置ホールが形成されているモジュールハウジングの内側面に固定結合可能に設けられる不織布ホルダーと、不織布ホルダーの内側表面に付着される超吸水性不織布と、を含み得る。
不織布ホルダーは四角のフレーム状で設けられ、超吸水性不織布は、不織布ホルダーの左側壁面及び右側壁面に一つずつ付着され得る。
不織布ホルダーの空いた空間が、空気流入口、空気流出口または弁設置ホールと連通するように設けられ得る。
不織布ホルダーの枠部は、空気流入口、空気流出口または弁設置ホールを囲んでモジュールハウジングの内側面に密着するように設けられ得る。
水膨張部材は、空いた空間の前方と後方の少なくとも一箇所をカバーするように不織布ホルダーに結合する網をさらに含み得る。
注水弁ノズルは、消火用水が吐出される経路を遮っているガラスバルブを含み、ガラスバルブは、内部に液体を収容し、液体が一定温度以上で体積膨張して破裂するように設けられ得る。
注水弁ノズルは、弁設置ホールを通じてモジュールハウジングの内部に挿入して配置され得る。
注水弁ノズルは、モジュールハウジングと一体型でモジュールハウジングの内部に配置され、弁設置ホールは、注水弁ノズルの後端部の直径と対応するように形成され得る。
なお、本発明の他の様態によると、ラックハウジングと、ラックハウジング内に層状に配列される本発明による複数のバッテリーモジュールと、ラックハウジングの内部またはラックハウジングの周辺に配置される水槽と、水槽と各々のバッテリーモジュールを連結する配管と、ラックハウジング内に設置され、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも一部で発生した熱暴走現象を感知する少なくとも一つのセンサーと、センサーによって熱暴走現象が感知されると、配管から消火用水がバッテリーモジュールへ流入されるようにする制御信号を出力するコントローラと、を含むバッテリーラックが提供され得る。
配管に設けられる複数の制御弁をさらに含み、複数の制御弁は各々、複数のバッテリーモジュールと隣接して設置され、複数のバッテリーモジュールへ流入する消火用水の流れを個別的に許容または遮断し、センサーは、複数のバッテリーモジュールに各々設けられ、コントローラは、複数の制御弁のうちセンサーによって熱暴走現象が感知されたバッテリーモジュールと隣接して設けられた制御弁を開放するようにする制御信号を出力し得る。
本発明のさらに他の様態によると、前述したバッテリーラックを一つ以上含むエネルギー貯蔵装置が提供され得る。
本発明によると、バッテリーモジュール内部のバッテリーセルでガスまたは火炎が発生したとき、消火用水を迅速に投入してバッテリーセル同士の転移及び火炎を抑制することができる。
特に、本発明によるバッテリーモジュールは、非常時に通風口を閉塞できる水膨張部材を備えることで、迅速に投入された消火用水がバッテリーモジュールの内部で一定の水位を維持しながら留まることが可能である。これによって、バッテリーセルの火炎及びセル同士の転移を効果的に鎮圧することができる。
本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示す斜視図である。 図１によるバッテリーラックの消火システムを説明するための参照図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの部分分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの前方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの内部における消火用水の流れ及び水膨張部材の配置構造を簡略に示した図である。 図５のバッテリーモジュールから左側プレートを分離した斜視図である。 図７のＡ領域を拡大した図である。 図７のＢ領域に対応する部分の内側を拡大した図である。 本発明の一実施例による水膨張部材を示した図である。 図１０の水膨張部材の変形例を示した図である。 図８に対応する図面であって、本発明の他の実施例を説明するための図である。 本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置を簡略に示した図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーラックを概略的に示した斜視図であり、図２は、図１によるバッテリーラックの消火システムを説明するための参照図面である。
図１を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーラック１００は、ラックハウジング１１０、複数個のバッテリーモジュール１２０を含む。
ラックハウジング１１０は複数個のフレームからなり、内部に複数個のバッテリーモジュール１２０とコントローラ１４０などを搭載できるように構成され得る。
複数個のバッテリーモジュール１２０は、ラックハウジング１１０内で互いに層状に積載され得る。図面のようにバッテリーモジュール１２０をラックハウジング１１０内に積層して収納することで、バッテリーラック１００の空間活用性、電気的接続の便宜性及びエネルギー密度を向上させることができる。但し、このようなバッテリーラック１００は、複数個のバッテリーモジュール１２０を集積したものであることから、効果的な温度管理のためには各バッテリーモジュール１２０毎に冷却装置が求められる。また、上記のようなバッテリーラック１００の構造上、特定のバッテリーモジュール１２０に火炎が発生する場合、火炎が他のバッテリーモジュール１２０へ移されやすい。
そこで、本発明によるバッテリーラック１００は、バッテリーモジュール１２０でガスまたは火炎が発生したとき、事故の拡散を阻んで損失を最小化するための手段として、水槽１３０、コントローラ１４０、配管１５０及びセンサー１６０をさらに含む。
即ち、本実施例によるバッテリーラック１００は、ラックハウジング１１０の周辺に消火用水を貯蔵した水槽１３０が配置され、配管１５０を使用して水槽１３０と各々のバッテリーモジュール１２０とを連結して非常時に消火用水が各々のバッテリーモジュール１２０に選択的に供給されるように構成され得る。ここで、配管１５０は、水槽１３０から消火用水をバッテリーモジュール１２０へ移送する通路の役割を果たす。便宜上、詳らかには図示していないが、配管１５０から各々のバッテリーモジュール１２０に連結される部分は、層状に配列されたバッテリーモジュール１２０に対応するように多段に分岐したマニホールドタイプで構成され得る。
他の例としては、水槽１３０をラックハウジング１１０の内部、例えば、ラックハウジング１１０の最上端部に水槽１３０が配置されるように構成し得る。この場合、短い配管１５０で水槽１３０と各々のバッテリーモジュール１２０を連結することができ、ポンプを用いなくても自由落下及び水圧によって消火用水を速かにバッテリーモジュール１２０に供給できる。勿論、より迅速かつ円滑に消火用水を供給するために水槽１３０に別のポンプを適用してもよい。
なお、図２を参照して、本発明によるバッテリーラック１００の消火システムを簡略に説明すると以下のようである。
本発明によるバッテリーラック１００のコントローラ１４０は、基本的にバッテリーモジュール１２０の充放電を管理するバッテリー管理システム（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）としての機能と、センサー１６０及び水槽１３０と連結され、センサー１６０のセンシング信号に応じて水槽１３０を開放させる制御信号を出力するように構成され得る。
例えば、コントローラ１４０は、複数のバッテリーモジュール１２０のうち特定のバッテリーモジュール１２０に発生した熱暴走現象によって特定のバッテリーモジュール１２０の内部にガスが感知されるか、または基準値以上に温度上昇が感知される場合、水槽１３０を開放させる制御信号を出力して消火用水が特定のバッテリーモジュール１２０に供給されるようにする。この際、バッテリーモジュール１２０の温度またはガス感知のためにセンサー１６０が使用され得る。
センサー１６０は、上述したように、複数のバッテリーモジュール１２０のうち少なくとも一部から熱暴走現象が発生する場合、温度の上昇及び／またはガスの噴出を感知し、感知信号をコントローラ１４０に送信する。例えば、センサー１６０は、温度センサーまたはガス感知センサーであってもよく、温度センサーとガス感知センサーとが組み合わせられた形態であってもよい。このようなセンサー１６０は、バッテリーモジュール１２０の温度及び／またはバッテリーモジュール１２０から発生するガスを速かにセンシングするために、複数のバッテリーモジュール１２０各々の内側または外側に取り付けられ得る。
また、バッテリーラック１００は、各々のバッテリーモジュール１２０と一対一に対応するように配管１５０に多段で設けられ、対応するバッテリーモジュール１２０へ流入する消火用水の流れを個別的に許容または遮断する制御弁１７０をさらに含み得る。
このように、複数の制御弁１７０を独立的に動作させるために、各々のバッテリーモジュール１２０ごとにセンサー１６０が少なくとも一つ以上備えられる。センサー１６０が各々のバッテリーモジュール１２０毎に備えられる場合、熱暴走現象が発生した一部のバッテリーモジュール１２０のみに消火用水を投入することが可能になる。
即ち、コントローラ１４０は、一部のセンサー１６０から感知信号を受信すると、感知信号を送信したセンサー１６０が取り付けられたバッテリーモジュール１２０に熱暴走現象が発生したと判断し、複数の制御弁１７０のうち熱暴走現象が発生したバッテリーモジュール１２０に隣接して設置された制御弁１７０を開放して消火用水が投入されるようにする。
続いて、図３～図８を参照して、本発明によるバッテリーラック１００に適用されるバッテリーモジュール１２０を詳細に説明する。
本発明によるバッテリーモジュール１２０は、セル積層体１２１、モジュールハウジング１２３、注水弁ノズル１２５、モジュールハウジング１２３の内部に備えられる水膨張部材１２７を含み得る。
セル積層体１２１は、一方向（Ｘ軸方向）に沿って密着するように配列された複数個のバッテリーセル１２１ａから形成され得る。即ち、本実施例は、正極リードと負極リードが互いに反対方向に位置した両方向パウチ型バッテリーセル１２１ａを使用してセル積層体１２１を形成したものである。パウチ型バッテリーセル１２１ａの代案例としては、角形バッテリーセル１２１ａが採用され得る。
セル積層体１２１の長手方向による前面部と後面部には、バスバーフレーム１２１ｃが取り付けられ得る。バスバーフレーム１２１ｃには、金属プレート形態で設けられたバスバーが予め決められたパターンで備えられ得る。このようなバスバーの表面に、あるバッテリーセル１２１ａの正極リードと他のバッテリーセル１２１ａの負極リードとを、例えば、溶接方式で一体に固定してバッテリーセル１２１ａを直列及び／または並列接続させることができる。
モジュールハウジング１２３は、ほぼ直方体のボックス形状でセル積層体１２１を収容する内部空間と、空気の流出入を許容する空気流入口１２２と、空気流出口１２４と、を備える。
具体的には、図４、図５及び図７を参照すると、本実施例によるモジュールハウジング１２３は、下部プレート１２３ａ、上部プレート１２３ｂ、左側プレート１２３ｃ、右側プレート１２３ｄ、前側プレート１２３ｅ、後側プレート１２３ｆで構成され得る。６枚のプレートを各々互いに組立て及び分解可能にモジュールハウジング１２３を構成するか、または６枚のプレートのうち一部は一体型に製作し、残りは個別に製作して部分的に組立て及び分解可能にモジュールハウジング１２３を構成することもできる。
本実施例のモジュールハウジング１２３は、下部プレート１２３ａと上部プレート１２３ｂの左右幅が、セル積層体１２１の長さよりも長く製作され、セル積層体１２１は、その長手方向が下部プレート１２３ａの幅方向と一致するように下部プレート１２３ａに配置され得る。この際、セル積層体１２１の前面部と後面部は各々下部プレート１２３ａの左側端部と右側端部から所定の間隔で離隔して位置させることで、バッテリーモジュール１２０内に空気通路を確保し得る。
そして、図３及び図４を基準とするとき、本実施例のモジュールハウジング１２３において、空気流入口１２２は、前側プレート１２３ｅの左側に備えられ、空気流出口１２４は、後側プレート１２３ｆの右側に備えられる。前側プレート１２３ｅの前面には、個別のバッテリーモジュール１２０の作動を制御するための回路基板などと、これを遮蔽するための保護カバー１２８と、空気流入口１２２に外部空気を流入させるための送風ファンＦと、がさらに取り付けられ得る。
このような構成で、図４の矢印で示したように、本発明のバッテリーモジュール１２０は、送風ファンＦが作動すると、外気がバッテリーモジュール１２０の正面左側に位置した空気流入口１２２から入り、バッテリーモジュール１２０の後面右側に位置する空気流出口１２４から外へ抜け出ることができる。
参照までに、バッテリーモジュール１２０の内部で左側空気通路の外気は、セル積層体１２１の上端と上部プレート１２３ｂとの間に形成されている空間を通して右側空気通路へ流れ得る。この際、外気にバッテリーセル１２１ａの上端エッジ部分が接触して冷却される。本実施例では、エネルギー密度を高めるためにバッテリーセル１２１ａを密着させ、バッテリーセル１２１ａの上端エッジ部分が冷却されるようにしたが、本実施例とは異なり、バッテリーセル１２１ａを完全に密着させず、バッテリーセル１２１ａ同士の間に空気が流れるように構成してもよい。
モジュールハウジング１２３は、セル積層体１２１と、これに取り付けられれるバスバーフレーム１２１ｃを一つ以上収容するように設けられ得る。例えば、本実施例のモジュールハウジング１２３は、二つのセットのセル積層体１２１を収容可能なサイズに設計されたが、これとは異なり、一つのセットのセル積層体１２１または三つ以上のセル積層体１２１を収容するようにそのサイズはいくらでも変更可能である。
また、図５のように、モジュールハウジング１２３は、後側プレート１２３ｆに弁設置ホール１２６をさらに含み、弁設置ホール１２６を通じて注水弁ノズル１２５がバッテリーモジュール１２０の内部空間に向かうように挿入配置され得る。注水弁ノズル１２５は、上述した配管１５０に連結され、消火用水が供給され得る。
本実施例による注水弁ノズル１２５は、平常時は消火用水が吐出される経路（出口）を遮り、非常時に破裂されることで消火用水が吐出されるようにするガラスバルブ１２５ａを含む。
ガラスバルブ１２５ａは、所定の温度、例えば、７０～１００℃以上で所定の液体の体積膨張によって破裂されるように構成され得る。例えば、液体は、水であり得る。即ち、バッテリーモジュール１２０の内部温度が所定の温度以上に上昇すると、注水弁ノズル１２５の消火用水が流れる通路を遮っていたガラスバルブ１２５ａが破裂することで注水弁ノズル１２５の出口が開かれるように構成され得る。
このような構成によって、バッテリーモジュール１２０内にガスまたは火炎が発生すると、図５の矢印のように、消火用水が迅速に投入されてバッテリーモジュール１２０の内部空間に満たされる。
一方、バッテリーモジュール１２０内に消火用水を迅速に投入したとき、バッテリーモジュール１２０内に消火用水の水位が一定に維持されなければ、火炎の鎭圧が効果的に行われない。このために、本発明によるバッテリーモジュール１２０は、図６のように、空気流入口１２２、空気流出口１２４及び弁設置ホール１２６のうち少なくとも一つを閉塞するように設けられる水膨張部材１２７をさらに含む。
より具体的には、図７～図９に示したように、水膨張部材１２７は、不織布ホルダー１２７ａ及び超吸水性不織布１２７ｂを含み、空気流入口１２２、空気流出口１２４、弁設置ホール１２６が形成されているモジュールハウジング１２３の内側面に固定結合するように設けられ得る。
不織布ホルダー１２７ａは、枠部の内側が空いた空間からなる四角のフレーム形状で設けられ、非金属材質として電気絶縁性を有するものであって、例えば、ゴム、シリコーン、プラスチック材質などから製作され得る。
また、図８のように、不織布ホルダー１２７ａは枠部が弁設置ホール１２６を各々囲んで後側プレート１２３ｆの内側面に密着し得る。例えば、シーリング用接着剤またはネジなどを用いて不織布ホルダー１２７ａの枠部を後側プレート１２３ｆの内側面に密着及び固定し得る。この場合、不織布ホルダー１２７ａの枠部内側の空いた空間は、弁設置ホール１２６と連通する位置に置かれるようになる。
このような方式で空気流入口１２２と空気流出口１２４の部分も、不織布ホルダー１２７ａの枠部が空気流入口１２２と空気流出口１２４を囲むように該当のモジュールハウジング１２３の内側面に密着し得る。
このような不織布ホルダー１２７ａの内側表面、即ち、枠部の内側面に超吸水性不織布１２７ｂが付着され得る。超吸水性不織布１２７ｂは、水分を吸収すると、非常に大きい膨張率を有する樹脂を含むものであって、十分な量の水分が提供される場合、初期体積に対して少なくとも約二倍以上にその体積が増加する樹脂を含む。超吸水性不織布１２７ｂに用いられる樹脂としては、例えば、高吸収性ファイバー （ｓｕｐｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｆｉｂｅｒ；ＳＡＦ）、ポリエステルファイバー（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｉｂｅｒ）またはこれらを混合した不織布が挙げられる。ＳＡＦは、高吸水性樹脂（ｓｕｐｅｒ ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｐｏｌｙｍｅｒ；ＳＡＰ）を繊維（ｆｉｂｅｒ）形態に製作したものである。
また、超吸水性不織布１２７ｂは、不織布ホルダー１２７ａの枠部内側の空間よりも小さいサイズを有する。特に、空気流入口１２２と空気流出口１２４に設けられる水膨張部材１２７は、平常時には空気の流れが円滑になるように超吸水性不織布１２７ｂが空気流入口１２２と空気流出口１２４の面積に対して約３０％未満のサイズを有するようにすることが望ましい。
このような水膨張部材１２７は、バッテリーモジュール１２０の組立時、乾燥した状態で提供されるので、平常時には空気流入口１２２などを閉塞しない。そのため、平常時には外気が円滑にモジュールハウジング１２３の内外へ出入可能である。しかし、バッテリーモジュール１２０内にガスや火炎が発生してバッテリーモジュール１２０の内部へ消火用水が迅速に投入される場合、超吸水性不織布１２７ｂが水分と接触して膨張し、これによって空気流入口１２２などが閉塞される。このように空気流入口１２２などが閉塞される場合、バッテリーモジュール１２０の内部へ流入した消火用水は、外部へ抜け出ずバッテリーモジュール１２０の内部に溜まるようになり、これによってバッテリーモジュール１２０内に発生したガスや火炎の迅速な鎭圧が可能になる。
なお、図１０に示したように、本実施例による超吸水性不織布１２７ｂは、一対で不織布ホルダー１２７ａの左側壁面と右側壁面に一つずつ付着され、水分と接触すると、膨張して不織布ホルダー１２７ａの枠部内側が超吸水性不織布１２７ｂによって詰まり得る。即ち、前述したように、空気流入口１２２などは、不織布ホルダー１２７ａの枠部によって囲まれているので、枠部内側の空いた空間が超吸水性不織布１２７ｂで満たされると、空気流入口１２２が閉塞される。ここで、閉塞とは、必ずしも消火用水が漏水されない水準の完全な閉塞を意味することではなく、漏水量を減らすことができる水準で閉まっている場合を含む。
そして、超吸水性不織布１２７ｂは、必ずしも図示したものに限定されることではない。例えば、超吸水性不織布１２７ｂは、四角のリング状で四角フレーム形状の不織布ホルダー１２７ａの枠部の内側面に付着されるか、または不織布ホルダー１２７ａの枠部内側の下面または上面に付着された形態で提供され得る。
また、本実施例の水膨張部材１２７の変形例として、図１１に示したような水膨張部材１２７が提供され得る。即ち、変形例による水膨張部材１２７は、不織布ホルダー１２７ａの前方及び後方の少なくとも一箇所をカバーする網をさらに含み得る。網が装着された不織布ホルダー１２７ａは、超吸水性不織布１２７ｂを内部に収容し、通風性を有するボックスに類似の形態であるといえる。
前述した実施例では、超吸水性不織布１２７ｂが、水分を吸収して増加する重さまたはモジュールハウジング１２３内の水圧のため、不織布ホルダー１２７ａの外へ離脱する恐れがある。しかし、本変形例による水膨張部材１２７は、網が備えられており、上記のような恐れを解消することができる。即ち、本変形例のようにメッシュまたは格子構造の網を使用することで、平常時には通風性を確保し、非常時には超吸水性不織布１２７ｂの膨張を不織布ホルダー１２７ａの内側へガイド及び制限することができ、超吸水性不織布１２７ｂの増加した重さや消火用水の水圧にも超吸水性不織布１２７ｂが不織布ホルダー１２７ａの外へ離脱する恐れがない。
参照までに、弁設置ホール１２６には、注水弁ノズル１２５が設けられるため、当該部分に設ける水膨張部材１２７の場合、中央部分が空いている網を適用することが望ましい。
続いて、図１２を参照して、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１２０を説明する。
本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１２０は、前述した本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１２０と比較して、弁設置ホール１２６Ａと注水弁ノズル１２５Ａのみを除いては、他の構成要素は実質的に同一である。
したがって、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール１２０を説明するに際し、前述した実施例と重複する説明は省略する。
本実施例による注水弁ノズル１２５Ａは、モジュールハウジング１２３と一体型で設けられ、モジュールハウジング１２３の内部に配置される。そして、弁設置ホール１２６Ａは、注水弁ノズル１２５Ａの後端部の直径と対応するように形成される。
具体的には、図１２のように、注水弁ノズル１２５Ａは、後側プレート１２３ｆと一体型で製作され得る。例えば、注水弁ノズル１２５Ａを後側プレート１２３ｆの内側壁面に溶接またはネジ締結方式で構成し得る。そして、弁設置ホール１２６は、注水弁ノズル１２５Ａの後端部の内径と同一であるか、またはそれよりも小さく形成して注水弁ノズル１２５Ａによって完全に遮蔽されるようにする。消火用水は、弁設置ホール１２６Ａに配管１５０を連結して供給し得る。この場合、該当の部分の気密性が解決されるため、本実施例の場合、水膨張部材１２７は空気流入口１２２と空気流出口１２４のみに設置すればよい。
以上、上述したように、本発明によるバッテリーモジュール１２０は、空冷式バッテリーモジュール１２０に消火用水が投入された場合、消火用水がモジュールハウジング１２３の内部に一定の水位を維持するように空気通風口が閉塞可能な構成及び構造を有することで、さらに効果的にかつ迅速に火事を鎮圧することができ、他のバッテリーモジュール１２０への二次火事の拡散を防止することができる。
一方、本発明によるエネルギー貯蔵装置２００は、上述したバッテリーモジュール１２０で構成されるバッテリーラック１００を一つ以上含んで構成され得る。
バッテリーラック１００は複数個であり、図１３のように、一方向へ連続して配列されるように構成され得る。また、エネルギー貯蔵装置２００は、バッテリーモジュール１２０及びバッテリーラック１００を統合的に制御するためのマスターバッテリー管理装置（Ｍａｓｔｅｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，図示せず）などをさらに含み得る。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
一方、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
１００ バッテリーラック
１１０ ラックハウジング
１２０ バッテリーモジュール
１２１ セル積層体
１２２ 空気流入口
１２３ モジュールハウジング
１２４ 空気流出口
１２５ 注水弁ノズル
１２６ 弁設置ホール
１２７ 水膨張部材
１２８ 保護カバー
１３０ 水槽
１４０ コントローラ
１５０ 配管
１６０ センサー
１７０ 制御弁
２００ エネルギー貯蔵装置

Claims (12)

  1. 複数のバッテリーセルが一方向へ積層されて形成されたセル積層体と、
    前記セル積層体を収容する内部空間と、空気の流出入を許容する空気流入口及び空気流出口と、を備えるモジュールハウジングと、
    前記モジュールハウジングの一側壁面に貫通して形成された弁設置ホールと、前記弁設置ホールの位置から前記モジュールハウジングの内部空間に向かうように配置される注水弁ノズルと、
    前記モジュールハウジングの内部に備えられ、前記注水弁ノズルの作動時、水分を吸収することによって体積が膨張し、前記空気流入口、前記空気流出口及び前記弁設置ホールのうち少なくとも一つを閉塞する水膨張部材と、を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。
  2. 前記水膨張部材は、
    枠部の内側が空いた空間からなるフレーム状で設けられ、
    前記空気流入口、前記空気流出口または前記弁設置ホールが形成されている前記モジュールハウジングの内側面に固定結合可能に設けられる不織布ホルダーと、
    前記不織布ホルダーの内側表面に付着される超吸水性不織布と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
  3. 前記不織布ホルダーは四角のフレーム状で設けられ、前記超吸水性不織布は、前記不織布ホルダーの左側壁面及び右側壁面に一つずつ付着されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
  4. 前記不織布ホルダーの空いた空間が、前記空気流入口、前記空気流出口または前記弁設置ホールと連通することを特徴とする、請求項２または３に記載のバッテリーモジュール。
  5. 前記不織布ホルダーの枠部は、前記空気流入口、前記空気流出口または前記弁設置ホールを囲んで前記モジュールハウジングの内側面に密着することを特徴とする、請求項２～４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  6. 前記水膨張部材は、前記空いた空間の前方と後方の少なくとも一箇所をカバーするように前記不織布ホルダーに結合する網をさらに含むことを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記注水弁ノズルは、消火用水が吐出される経路を遮っているガラスバルブを含み、
    前記ガラスバルブは、内部に液体を収容し、前記液体が一定温度以上で体積膨張して破裂するように設けられることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  8. 前記注水弁ノズルは、前記弁設置ホールを通じて前記モジュールハウジングの内部に挿入して配置されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  9. 前記注水弁ノズルは、前記モジュールハウジングと一体型で前記モジュールハウジングの内部に配置され、
    前記弁設置ホールは、前記注水弁ノズルの後端部の直径と対応するように形成されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
  10. ラックハウジングと、
    前記ラックハウジング内に層状に配列される請求項１～９のいずれか一項に記載の複数のバッテリーモジュールと、
    前記ラックハウジングの内部または前記ラックハウジングの周辺に配置される水槽と、
    前記水槽と各々のバッテリーモジュールを連結する配管と、
    前記ラックハウジング内に設置され、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも一部で発生した熱暴走現象を感知する少なくとも一つのセンサーと、
    前記センサーによって熱暴走現象が感知されると、前記配管から消火用水が前記バッテリーモジュールへ流入されるようにする制御信号を出力するコントローラと、を含むことを特徴とする、バッテリーラック。
  11. 前記配管に設けられる複数の制御弁をさらに含み、
    前記複数の制御弁は各々、前記複数のバッテリーモジュールと隣接して設置され、前記複数のバッテリーモジュールへ流入する消火用水の流れを個別的に許容または遮断し、
    前記センサーは、前記複数のバッテリーモジュールに各々設けられ、
    前記コントローラは、前記複数の制御弁のうち前記センサーによって熱暴走現象が感知されたバッテリーモジュールと隣接して設けられた制御弁を開放するようにする制御信号を出力することを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーラック。
  12. 請求項１０または１１に記載のバッテリーラックを一つ以上含む、エネルギー貯蔵装置。
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