KR102494248B1 - Battery Fire Prevention System for Electric Vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 전기자동차의 배터리 충전시 원인 모를 오류로 인해 발생할 수 있는 배터리 화재를 초기에 진압하여 배터리의 열폭주로 인한 자동차 화재 및 폭발로 인한 대형 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery fire prevention system for an electric vehicle, and more particularly, to suppress a battery fire that may occur due to an unknown error during battery charging of an electric vehicle at an early stage, thereby preventing a vehicle fire and explosion due to thermal runaway of the battery. It is about a battery fire prevention system for electric vehicles that can prevent large-scale accidents caused by fire in advance.
최근에는 화석에너지 연료소모 방식의 자동차 주행이 아닌 친환경을 목표로 전기 배터리로서 주행이 이루어지는 전기자동차의 보급이 나날이 발전하고 있다.In recent years, the supply of electric vehicles driven by electric batteries is developing day by day with the goal of being environmentally friendly rather than driving vehicles that consume fossil energy.
이러한 전기자동차에 적용된 배터리는 충전가능한 2차전지 배터리팩을 사용하여 기존 차량의 엔진 및 이와 관련된 부품수를 현저히 줄여 주행 연비조건을 만족시키고 화석에너지 연소에 의한 환경 오염을 줄일 수 있는 역할을 제공한다.Batteries applied to these electric vehicles use rechargeable secondary battery packs to significantly reduce the number of engines and related parts of existing vehicles, thereby satisfying driving fuel efficiency conditions and providing a role in reducing environmental pollution caused by burning fossil energy. .
사실적으로 배터리팩에서 발생하는 에너지를 모터와 동력전달장치를 통해서 타이어에 전가하는 동력전달 부품수는 일반 자동차들에 비해 적지만 아직까지는 차량의 원가면에서 2차전지인 배터리팩이 전기자동차 원가의 40%에 달하는 고가로서 일반차량에 비해 전기자동차의 판매가가 월등히 높다.In fact, the number of power transmission parts that transfer the energy generated from the battery pack to the tires through the motor and power transmission device is smaller than that of general cars, but the battery pack, which is a secondary battery, is still 40% of the cost of an electric vehicle in terms of cost of a vehicle. Compared to general vehicles, the sales price of electric vehicles is much higher.
대부분의 전기자동차에 탑재되는 배터리팩은 현실적인 사용 용량을 위해 엔진룸이 아닌 섀시 프레임 상에 탑재되며, 배터리 케이싱 내부에는 다수개의 배터리팩이 배열 내장되어 외부로부터 충전 및 전기공급 배선을 제외한 나머지 기밀 상태로 처리된다.The battery packs installed in most electric vehicles are mounted on the chassis frame rather than the engine room for realistic usable capacity, and a number of battery packs are arrayed inside the battery casing, leaving the rest confidential except for charging and electricity supply wiring from the outside. is processed as
이러한 전기자동차용 배터리 구조는 2차전지인 리튬이온 배터리를 사용하며, 비교적 양극, 음극, 전해질, 분리막의 4가지로 구성되어 충전시에는 리튬이온과 전자가 음극으로 모여져 충전이 이루어지고, 차량의 주행에 따른 방전(소모)은 전자와 리튬이온이 양극으로 이동하면서 전자는 외부금속을 통해서 리튬이온은 배터리팩의 내부에서 전해질을 통해 양극으로 이동하는 과정을 통해 배터리의 소모가 이루어진다.The battery structure for an electric vehicle uses a lithium ion battery, which is a secondary battery, and is composed of four components: a cathode, a cathode, an electrolyte, and a separator. Discharge (consumption) according to the battery is consumed through the process in which electrons and lithium ions move to the positive electrode, while electrons pass through external metals and lithium ions move to the positive electrode through the electrolyte inside the battery pack.
보통 상기와 같은 배터리팩에 있어, 양극은 금속산화물계열이고, 음극은 흑연으로 이루어지며, 전해질은 액체 전해질을 이용하며, 분리막은 양극재와 음금재가 만나 쇼트나는 것을 방지하는 역할로서 배터리의 충,방전이 이루어진다.In general, in the battery pack as described above, the positive electrode is a metal oxide series, the negative electrode is made of graphite, the electrolyte uses a liquid electrolyte, and the separator serves to prevent the positive electrode material and the negative electrode material from meeting and shorting, discharge takes place
상기와 같은 전기자동차의 배터리는 사용된 배터리 충전을 위해 전기충전소의 충전대에서 충전케이블을 꽂아 충전후 주행을 하게 되는데, 충전시 차량의 배터리 불량 조건 혹은 충전시 고전압 등등의 여러 원인에 의해 배터리의 과열하고, 열폭주로 인한 화재 및 폭발사고가 발생하고 있다.The battery of an electric vehicle as described above is charged by plugging in a charging cable at a charging base of an electric charging station to charge the used battery, and then drives. And there are fires and explosions due to thermal runaway.
상기와 같은 전기자동차의 배터리는 성능이 향상된 만큼 배터리에서 충전시 발생하는 화재는 배터리의 열폭주로 인해, 소방 차량이 오기 전에 대형 폭발사고를 불러일으킨다. 더욱이 이러한 전기자동차의 배터리의 열폭주는 미리 발견되었다 하더라도 배터리팩이 내장된 배터리 케이싱 내에서 발생하기 때문에 일반 소화기를 이용하여서는 진압할 수 없는 최대 단점이 있고, 배터리 열폭주에 의한 폭발사고는 충전중인 주변 차량들의 화재, 건물의 화재로 이루어질 수 있는 문제점이 있었다.As the performance of the battery of the electric vehicle as described above is improved, a fire that occurs when the battery is charged causes a large-scale explosion before a firefighting vehicle arrives due to thermal runaway of the battery. Moreover, even if such thermal runaway of the battery of an electric vehicle is discovered in advance, it has the biggest disadvantage that cannot be suppressed using a general fire extinguisher because it occurs within the battery casing in which the battery pack is built. There was a problem that could be caused by a fire in nearby vehicles or a fire in a building.
한편, 전기자동차의 배터리 충전 관련 선원기술을 살피면, 대한민국 등록특허 제10-2328844호(명칭: 이동식 전기자동차 충전장치, 이하, '특허문헌'이라 함)가 개시되어 있다.On the other hand, looking at source technology related to battery charging of electric vehicles, Republic of Korea Patent Registration No. 10-2328844 (name: mobile electric vehicle charging device, hereinafter referred to as 'patent literature') is disclosed.
상기 특허문헌의 충전장치는, 내부에 수용 공간이 형성되는 본체, 상기 본체에 설치되며, 상용 전원 또는 전기자동차 충전기와 연결되는 전원 연결부, 상기 전원 연결부와 연결된 상용 전원 또는 전기자동차 충전기에서 공급되는 전력을 저장하는 전력 저장부, 상기 전력 저장부에 저장된 충전 전력을 방전하여 전기자동차에 공급하는 전력 공급부 및 상기 본체에 설치되며, 전기자동차에 대한 충전 위치로의 이동이 가능하도록 형성되는 이동부를 포함하여 구성되며, 상기 본체는, 상기 수용 공간에 구비되며, 상기 수용 공간의 온도가 기 설정된 감지 온도 이상인 것으로 판단되면, 상기 수용공간 내부에 마련된 소화부재를 작동시키도록 제어하는 제어부가 구비된다.The charging device of the patent document includes a main body having an accommodation space therein, a power connection part installed in the main body and connected to a commercial power supply or an electric vehicle charger, and power supplied from commercial power supply or an electric car charger connected to the power supply connection part. A power storage unit for storing a power storage unit, a power supply unit for discharging the charging power stored in the power storage unit and supplying it to an electric vehicle, and a moving unit installed in the main body and formed to enable movement to a charging position for the electric vehicle. The main body is provided in the accommodating space, and when it is determined that the temperature of the accommodating space is equal to or higher than a predetermined detected temperature, a controller is provided to control a fire extinguishing member provided inside the accommodating space to operate.
상기와 같은 구성에 있어, 전기자동차의 충전중 수용 공간의 온도가 기 설정된 감지 온도 이상인 것으로 판단시 본체의 내부에 장착된 미니 캡슐 등으로 이루어진 소화부재를 작동시켜 충전장치의 화재를 방지할 수 있도록 한 것이다.In the configuration as described above, when it is determined that the temperature of the accommodation space during charging of the electric vehicle is higher than the preset detection temperature, a fire extinguishing member made of a mini capsule mounted inside the main body is operated to prevent a fire in the charging device. it did
하지만, 전기자동차의 배터리에서 발생할 수 있는 화재는 근본적으로 이를 초기에 진압할 수 없는 문제점이 있다However, there is a problem in that the fire that can occur in the battery of an electric vehicle cannot be extinguished in the initial stage.
본 발명은 상기와 같이 제반되는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 전기자동차의 배터리 충전시 원인 모를 오류로 인해 발생할 수 있는 배터리 화재를 초기에 진압하여 배터리의 열폭주로 인한 자동차 화재 및 폭발로 인한 대형 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve the conventional problems as described above, and by suppressing a battery fire that may occur due to an unknown error when charging an electric vehicle battery at an early stage, a car fire and explosion due to thermal runaway of the battery The purpose is to provide a battery fire prevention system for electric vehicles that can prevent major accidents caused by
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템은,
전기자동차의 배터리 케이싱 내에 구비된 다수의 배터리 유닛으로부터 전기배선으로 연결되는 충전접속부와, 상기 배터리 케이싱 내부에 다방향 분사노즐이 다수개 구비된 소화액 공급라인 및 소화액 공급라인의 타단에 원터치형 커플러타입으로 상기 충전접속부에 구비된 연결구와, 상기 충전접속부로부터 배터리 케이싱 내부에 전기배선으로 연결되어 배터리 케이싱 내부온도에 따른 열을 감지하는 열감지센서 및 배터리 케이싱 내부로부터 전기적으로 연결 설치되어 배터리 케이싱 내에서 발생한 불꽂을 감지하는 불꽃감지센서를 포함하는 충전부;
상기 충전부의 충전접속부에 접속하는 전력공급 커넥터 및 연결구에 접속되는 소화액공급 커넥터와, 상기 열감지센서와 전기적으로 연결 접속되는 감지커넥터가 마련되어 원터치형 커플러타입으로 착탈이 이루어지는 충전모듈;
상기 충전모듈의 전력공급 커넥터와 전기적으로 연결 설치되어 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력공급부와, 상기 충전모듈의 소화액공급 커넥터로부터 공급호스로 연결되어 저장된 액화질소의 소화액을 공급하기 위한 제1소화액 공급탱크 및 수용성 침윤제 또는 물중 어느 하나인소화액이 저장되어 상기 제1소화액 공급탱크의 액화질소 투입 완료 후 수용성 침윤제가 배터리 케이싱 내부의 분사노즐을 통해 공급되도록 하는 제2소화액 공급탱크와, 상기 제1소화액 공급탱크 및 제2소화액 공급탱크로부터 공급호스로 연결 설치되어 소화액 공급을 제어하는 제1전자밸브 및 제2전자밸브와, 상기 전력공급부, 제1전자밸브, 제2전자밸브 및 충전모듈의 감지커넥터와 전기적으로 연결되어 열감지센서와 불꽂감지센서가 동시 감지된 신호에 따라 상기 제1소화액 공급탱크 및 제2소화액 공급탱크로부터 소화액이 배터리 케이싱 내부로 공급하거나, 배터리 케이싱 내부온도 80~140℃ 내에서 열감지 신호가 제어부에 전달되면, 제어부를 통해 충전 전력공급이 차단되고, 배터리 케이싱 내부온도가 140℃ 이상일 때에는 제1전자밸브를 개방하여 제1소화액 공급탱크의 소화액을 배터리 케이싱 내부로 공급하여 배터리 이상 과열로 인한 열폭주 및 화재를 진압하고, 제2전자밸브를 개방하여 제2소화액 공급탱크의 소화액을 배터리 케이싱 내부로 공급하여 열폭주 및 화재의 진압이 이루어지도록 제어하는 제어부를 포함하는 충전대;로 이루어진 것을 특징으로 한다.Battery fire prevention system for electric vehicles according to the present invention for achieving the above object,
A charging connection connected by electric wiring from a plurality of battery units provided in the battery casing of an electric vehicle, a fire extinguishing fluid supply line equipped with a plurality of multi-directional spray nozzles inside the battery casing, and a one-touch coupler type at the other end of the fire extinguishing fluid supply line. With the connection hole provided in the charging connection part, a heat sensor that is connected by an electric wire from the charging connection part to the inside of the battery casing and detects heat according to the internal temperature of the battery casing, and is installed electrically connected from the inside of the battery casing to A charging unit including a flame detection sensor for detecting a generated fire;
A power supply connector connected to the charging connection part of the charging unit and a fire extinguishing fluid supply connector connected to the connector, and a detection connector electrically connected to the thermal sensor, provided with a one-touch coupler type charging module;
A power supply unit electrically connected to the power supply connector of the charging module to charge the battery of the electric vehicle, and a first extinguishing liquid supply for supplying stored liquefied nitrogen extinguishing liquid connected to a supply hose from the extinguishing liquid supply connector of the charging module. A second fire extinguishing fluid supply tank in which a tank and a water-soluble wetting agent or water, which is either water, are stored and the water-soluble wetting agent is supplied through a spray nozzle inside the battery casing after liquid nitrogen is injected into the first fire extinguishing fluid supply tank; and Detection of the first and second solenoid valves connected to the supply hose from the digestive fluid supply tank and the second digestive fluid supply tank to control the supply of the digestive fluid, and the power supply unit, the first solenoid valve, the second solenoid valve and the charging module It is electrically connected to the connector, and according to the signals detected by the heat detection sensor and the fire detection sensor at the same time, the extinguishing fluid is supplied from the first extinguishing fluid supply tank and the second extinguishing fluid supply tank to the inside of the battery casing, or the internal temperature of the battery casing is 80 to 140 ° C. When a heat detection signal is transmitted to the control unit within, the charging power supply is cut off through the control unit, and when the internal temperature of the battery casing is over 140°C, the first solenoid valve is opened to supply the extinguishing liquid in the first extinguishing liquid supply tank to the inside of the battery casing. to suppress thermal runaway and fire due to abnormal overheating of the battery, and open the second electronic valve to supply the extinguishing fluid in the second extinguishing fluid supply tank to the inside of the battery casing to suppress thermal runaway and fire. It is characterized in that it consists of; charging stand.
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본 발명에 따른 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템은, 전기자동차의 배터리 충전시 이상조건에서 발생할 수 있는 고온을 감지하고, 설정된 온도 이상이 감지되면 액화질소 소화액 및 액상의 침윤제 또는 물을 배터리 케이싱 내에 긴급 투입시켜 배터리의 케이싱 내부에서의 열폭주를 차단하여 외부에서는 진압하기 어려운 배터리의 화재, 폭발로 인한 차량의 전소, 주변 차량들의 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.A battery fire prevention system for an electric vehicle according to the present invention detects a high temperature that may occur under abnormal conditions when charging a battery of an electric vehicle, and when a set temperature or higher is detected, liquid nitrogen extinguishing solution and a liquid wetting agent or water are injected into the battery casing. Emergency injection blocks thermal runaway inside the casing of the battery, thereby preventing battery fires that are difficult to extinguish from the outside, vehicle burnt out due to explosions, and fires in surrounding vehicles in advance.
도 1은 본 발명인 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템 구성을 도시한 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템의 제어구성을 보여주는 블럭구성도,
도 3은 본 발명에 따른 충전모듈을 전기자동차측의 충전부에 접속하는 상태를 예시한 측단면도,
도 4는 도 3에서 전기자동차측의 충전부에 충전모듈이 접속된 상태를 보여주는 측단면도이다.1 is a plan view showing the configuration of a battery fire prevention system for an electric vehicle according to the present invention;
2 is a block diagram showing a control configuration of a battery fire prevention system for an electric vehicle according to the present invention;
3 is a side cross-sectional view illustrating a state in which the charging module according to the present invention is connected to a charging unit on the electric vehicle side;
FIG. 4 is a cross-sectional side view showing a state in which a charging module is connected to a charging unit of an electric vehicle side in FIG. 3 .
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 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.Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, so at the time of this application, they can be replaced. It should be understood that there may be many equivalents and variations.
본 발명인 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템은 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.A battery fire prevention system for an electric vehicle according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 attached.
그 구성은, 충전부(100), 충전모듈(200) 및 충전대(300)로 구성된다.Its configuration consists of a
상기 충전부(100)는 전기자동차의 배터리 케이싱(110) 내에 구비된 다수의 배터리 유닛으로부터 전기배선으로 연결되는 충전접속부(120)와, 상기 배터리 케이싱(110) 내부에 다방향 분사노즐(N)이 다수개 구비된 소화액 공급라인(P) 및 소화액 공급라인의 타단에 마련되어 상기 충전접속부(120)에 구비된 연결구(130)와, 상기 충전접속부로부터 배터리 케이싱(110) 내부에 전기배선으로 연결되어 배터리 케이싱 내부 온도를 감지하는 열감지센서(140)를 포함하여 구성된다.The
상기 충전접속부 및 연결구는 전기자동차에 마련된 통상적인 연료충전 커버를 개방하면, 노출되어 있는 부분으로 상기 충전접속부는 다수의 접속단자부가 마련되고, 전방에 별도의 보호커버가 구비된다.The charging connector and connector are exposed portions when a typical fuel charging cover provided in an electric vehicle is opened, and a plurality of connection terminals are provided in the charging connector, and a separate protective cover is provided at the front.
상기 충전모듈(200)은, 통상적으로 전기자동차 배터리 충전을 위해 충전대에 구비된 충전용 건(Gun)을 개량한 것으로서, 상기 전기자동차 측에 마련된 충전부(100)의 충전접속부(120)에 연결하는 전력공급 커넥터(210) 및 연결구(130)에 접속되는 소화액공급 커넥터(220)와, 상기 열감지센서(140)와 접속되어 전도된 열을 감지하는 감지커넥터(230)가 마련된다.The
즉, 상기 충전모듈(200)의 전력공급 커넥터(210)는 상기 충전부(100)의 접속단자부에 삽입되는 접속소켓부가 마련되며, 상기 전력공급 커넥터를 충전접속부에 꽂으면, 상기 충전모듈측의 소화액공급 커넥터는 충전부의 연결구에 접속할 수 있는 구조이다.That is, the
상기 충전대(300)는, 충전모듈(200)의 전력공급 커넥터(210)와 전기적으로 연결 설치되어 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력공급부(310)와, 상기 충전모듈(200)의 소화액공급 커넥터(220)로부터 공급호스(H)로 연결되어 소화액을 공급하기 위한 제1소화액 공급탱크(320) 및 제2소화액 공급탱크(340)와, 상기 제1소화액 공급탱크(320) 및 제2소화액 공급탱크(340)로부터 공급호스로 연결 설치되어 소화액 공급을 제어하는 제1전자밸브(330) 및 제2전자밸브(350)와, 상기 전력공급부(310), 제1전자밸브(330), 제2전자밸브(350) 및 충전모듈(200)의 열감지센서(230)와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하는 제어부(360)를 포함한다.The
상기 제1소화액 공급탱크(320)의 소화액은 액화질소가 저장되고, 상기 제2소화액 공급탱크(340) 내의 소화액은 수용성 침윤제 또는 물이 저장되어 상기 제1소화액 공급탱크의 액화질소 투입 완료 후 수용성 침윤제가 배터리 케이싱(110) 내부의 분사노즐(N)을 통해 공급되어 화재를 진압할 수 있도록 구성한다.Liquid nitrogen is stored in the extinguishing liquid of the first extinguishing
상기 열감지센서(140)는 배터리 케이싱(110) 내부온도 80~140℃ 내에서 열감지 신호가 제어부(360)에 전달되면, 제어부(360)를 통해 충전 전력공급이 차단되고, 배터리 케이싱(110) 내부온도가 140℃ 이상일 때에는 제1전자밸브(330)를 개방하여 제1소화액 공급탱크(320)의 소화액을 배터리 케이싱(110) 내부로 공급하여 배터리 이상 과열로 인한 열폭주 및 화재를 진압하고, 제2전자밸브(350)를 개방하여 제2소화액 공급탱크(340)의 소화액을 배터리 케이싱(110) 내부로 공급하여 열폭주 및 화재를 진압이 이루어지도록 구성한다.When the
한편, 본 발명에 있어서, 상기 충전부(100)에는 배터리 케이싱(110) 내부로부터 전기적으로 연결 설치되어 배터리 케이싱 내에서 발생한 불꽂을 감지하는 불꽃감지센서(150)를 더 포함하며, 제어부(360)를 통해 열감지센서(140)와 불꽂감지센서(150)가 동시 감지된 신호에 따라 상기 제1소화액 공급탱크(320) 및 제2소화액 공급탱크(340)로부터 소화액이 배터리 케이싱(110) 내부로 공급되도록 한다. 이는 배터리 케이싱 내부에서 배터리유닛의 이상으로 열폭주와 더불어 불꽂이 감지된 신호를 제어부에 전달되면, 배터리 화재로 결정 판단하여 상기 소화액을 즉시 투입할 수 있도록 한 것이다.On the other hand, in the present invention, the
상기 충전부(100)의 연결구(130) 및 충전모듈(200)의 전력공급 커넥터(210)는 원터치형 커플러로서 착탈이 이루어지도록 한다.The
이와 같이 구성된 본 발명인 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템의 운영에 따른 작용을 기술하면 다음과 같다.The operation of the battery fire prevention system for an electric vehicle according to the present invention configured as described above is described as follows.
먼저, 전기자동차의 배터리 충전을 위해 충전대(300)에 근접 주차한 상태에서 이용자는 충전대측으로부터 구비된 충전모듈(200)을 전기자동차측 연료커버를 개방한 상태에서 충전부에 충전모듈을 꽂아 배터리 케이싱(110) 내부의 배터리를 충전한다.First, in a state where the vehicle is parked close to the charging
통상적으로 배터리의 충전은 충전대(300)의 전력공급부(310)에서 일정시간 동안 완속 또는 급속의 선태에 따라 충전이 이루어지고, 배터리의 충전이 완료되면, 이용자는 전기 사용에 따른 지불과 함께 충전모듈(200)을 전기자동차의 충전부(100)로부터 탈거하고, 이때부터는 전기자동차를 주행할 수 있게 된다.Typically, the charging of the battery is performed according to the slow or rapid selection for a certain time in the
상기와 같이 전기자동차의 배터리 충전이 이루어짐에 있어 충전 접속불량, 배터리 노후 및 배터리의 화학반응 등등의 여러 요인에 의해 이상 과전압에 의해 배터리유닛으로부터 열폭주에 의한 화재 및 폭발사고가 발생할 수 있는데, 본 발명에서의 전기자동차 충전시에는 다음과 같은 초기 대응으로 배터리 화재를 초기에 진압할 수 있도록 하였다.As described above, when the battery of an electric vehicle is charged, fire and explosion accidents may occur due to thermal runaway from the battery unit due to abnormal overvoltage due to various factors such as poor charging connection, aging of the battery, and chemical reaction of the battery. When charging an electric vehicle in the invention, the battery fire can be extinguished at an early stage by the following initial response.
충전상태에서 배터리 케이싱(110) 내에서의 80℃ 이상을 감지 이후 온도가 140℃ 이상을 넘어서면, 배터리 케이싱(110) 내부의 열감지센서(140)와 전기적으로 접속되어 있는 충전모듈(200)측의 감지커넥터(230)를 통해 제어부(360)에 전달되고, 이러한 이상 열감지 신호는 배터리의 화재임을 감지한 신호로 판단한다.When the temperature exceeds 140 ° C after detecting 80 ° C or more in the
이러한 화재감지 전달신호는 제1전자밸브(330)를 개방하여 제1소화액 탱크 (320)내에 저장된 액화질소를 충전모듈(200)의 소화액공급 커넥터(220), 충전부(100)의 연결구(130), 소화액 공급라인(P), 분사노즐(N)을 통해 급속히 배터리 케이싱(110) 내에 분사 투입시켜 배터리 케이싱(110) 내부를 냉각시킴과 동시에 배터리 화재로서 1000℃ 이상으로 치솟는 배터리의 열폭주를 차단함으로써 폭발사고를 방지할 수 있게 한다.This fire detection transmission signal opens the first
참고로 액화질소의 투입은 액체상태로 -150℃로 냉각시킬 수 있고, 이로 인한 배터리의 사용은 불가하지만 화재로 인한 더 큰 화재 및 폭발사고를 방지할 수 있다.For reference, the injection of liquid nitrogen can be cooled to -150 ℃ in a liquid state, and the battery cannot be used due to this, but a larger fire and explosion due to fire can be prevented.
상기와 같이 제1소화액 탱크 (320) 내에 저장된 액화질소의 투입에 이어 충전대(300) 내에 구비된 제2전자밸브(350)를 개방시키면, 제2소화액공급 탱크(340) 내에 압축 저장된 침윤제 또는 물을 상기와 같이 배터리 케이싱(110)에 긴급 분사시켜 투입함으로써, 배터리 화재를 초기에 진압할 할 수 있다.As described above, when the
한편, 본 발명에 따른 일 실시예로서 상기 충전부(100)에는 배터리 케이싱(110) 내부로부터 전기적으로 연결 설치된 불꽃감지센서(150)는 상기 열감지센서(140)를 통한 배터리 케이싱(110) 내부 온도 감지와 더불어 불꽂이 감지된 신호를 충전대(300)의 제어부(360)에 전달하고, 이들의 두 신호가 현재 배터리유닛의 화재임을 판단 결정하면, 상기 제1소화액 공급탱크(320) 및 제2소화액 공급탱크(340)로부터 소화액이 배터리 케이싱(110) 내부로 긴급 투입되도록 함으로써, 상술한 바와 같이 배터리의 열폭주 현상을 미연에 차단함으로써, 전기자동차의 충전시 발생할 수 있는 대형화재사고를 방지할 수 있게 한다.On the other hand, as an embodiment according to the present invention, the
주지하는 바와 같이 전기자동차의 배터리 화재사고는 배터리 케이싱 내에서 발생함에 있어, 다수의 배터리팩의 열폭주 현상으로 외부에서는 많은 물을 분사하더라도 진압이 어렵기 때문에 배터리 화재 및 폭발사고는 전기자동차를 전소시킬 수 밖에 없는 실정이다.As is well known, battery fire accidents in electric vehicles occur within the battery casing, and it is difficult to extinguish even if a lot of water is sprayed from the outside due to the thermal runaway phenomenon of multiple battery packs. There is no choice but to do it.
하지만 본 발명에서는 전기자동차의 충전시 발생할 수 있는 배터리의 화재, 폭발, 차량의 전소, 주변 차량의 전소되는 대형사고를 미연에 방지할 수 있으며, 진압된 배터리만을 교체하는 정도로서 전기자동차를 수리할 수 있는 이점이 제공된다. However, in the present invention, it is possible to prevent a large-scale accident in which a battery fire, explosion, vehicle burnout, and surrounding vehicles are burned down, which may occur during charging of the electric vehicle, and the electric vehicle can be repaired to the extent of replacing only the suppressed battery. advantages are provided.
현재까지 전기자동차에 대한 국내 전기차 화재사고율은 10만 대당 2.7대로 내연차에 비해 낮은 수치(10만 대당 10대)이지만, 점차 증가하는 전기차 수에 따라 화재사고율을 차량의 배터리 충전시에 발생할 수 있는 사고를 미연에 대응할 수 있다.Until now, the domestic electric vehicle fire accident rate for electric vehicles is 2.7 units per 100,000 units, which is lower than that of internal combustion vehicles (10 units per 100,000 units). Accidents can be dealt with in advance.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , Those skilled in the art in the field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .
100: 충전부 110: 배터리 케이싱
120: 충전접속부 130: 연결구
140: 열감지센서 150: 불꽃감지센서
200: 충전모듈 210: 전력공급 커넥터
220: 소화액공급 커넥터 230: 감지커넥터
300: 충전대 310: 전력공급부
320: 제1소화액 공급탱크 330: 제1전자밸브
340: 제2소화액 공급탱크 350: 제2전자밸브
360: 제어부 H: 공급호스
N: 분사노즐 P: 소화액 공급라인100: charging unit 110: battery casing
120: charging connection 130: connector
140: heat sensor 150: flame sensor
200: charging module 210: power supply connector
220: digestive fluid supply connector 230: detection connector
300: charging stand 310: power supply unit
320: first digestive fluid supply tank 330: first solenoid valve
340: second digestive fluid supply tank 350: second solenoid valve
360: control unit H: supply hose
N: Injection nozzle P: Extinguishing fluid supply line
Claims (5)
상기 충전부(100)의 충전접속부(120)에 접속하는 전력공급 커넥터(210) 및 연결구(130)에 접속되는 소화액공급 커넥터(220)와, 상기 열감지센서(140)와 전기적으로 연결 접속되는 감지커넥터(230)가 마련되어 원터치형 커플러타입으로 착탈이 이루어지는 충전모듈(200);
상기 충전모듈(200)의 전력공급 커넥터(210)와 전기적으로 연결 설치되어 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력공급부(310)와, 상기 충전모듈(200)의 소화액공급 커넥터(220)로부터 공급호스(H)로 연결되어 저장된 액화질소의 소화액을 공급하기 위한 제1소화액 공급탱크(320) 및 수용성 침윤제 또는 물중 어느 하나인소화액이 저장되어 상기 제1소화액 공급탱크의 액화질소 투입 완료 후 수용성 침윤제가 배터리 케이싱(110) 내부의 분사노즐(N)을 통해 공급되도록 하는 제2소화액 공급탱크(340)와, 상기 제1소화액 공급탱크(320) 및 제2소화액 공급탱크(340)로부터 공급호스로 연결 설치되어 소화액 공급을 제어하는 제1전자밸브(330) 및 제2전자밸브(350)와, 상기 전력공급부(310), 제1전자밸브(330), 제2전자밸브(350) 및 충전모듈(200)의 감지커넥터(230)와 전기적으로 연결되어 열감지센서(140)와 불꽂감지센서(150)가 동시 감지된 신호에 따라 상기 제1소화액 공급탱크(320) 및 제2소화액 공급탱크(340)로부터 소화액이 배터리 케이싱(110) 내부로 공급하거나, 배터리 케이싱(110) 내부온도 80~140℃ 내에서 열감지 신호가 제어부(360)에 전달되면, 제어부(360)를 통해 충전 전력공급이 차단되고, 배터리 케이싱(110) 내부온도가 140℃ 이상일 때에는 제1전자밸브(330)를 개방하여 제1소화액 공급탱크(320)의 소화액을 배터리 케이싱(110) 내부로 공급하여 배터리 이상 과열로 인한 열폭주 및 화재를 진압하고, 제2전자밸브(350)를 개방하여 제2소화액 공급탱크(340)의 소화액을 배터리 케이싱(110) 내부로 공급하여 열폭주 및 화재의 진압이 이루어지도록 제어하는 제어부(360)를 포함하는 충전대(300);로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 화재방지 시스템.A charging connection 120 connected by electric wiring from a plurality of battery units provided in the battery casing 110 of an electric vehicle, and a plurality of multi-directional spray nozzles N inside the battery casing 110 supplying fire extinguishing fluid. The connection hole 130 provided in the charging connection part 120 as a one-touch coupler type at the other end of the line P and the fire extinguishing fluid supply line, and connected to the inside of the battery casing 110 from the charging connection part with an electric wire to form a battery casing ( 110) Charging unit 100 including a thermal sensor 140 that detects heat according to the internal temperature and a flame sensor 150 that is electrically connected from the inside of the battery casing 110 and detects a fire occurring in the battery casing );
The power supply connector 210 connected to the charging connection part 120 of the charging unit 100 and the fire extinguishing fluid supply connector 220 connected to the connector 130, and the thermal sensor 140 and electrically connected detection. A charging module 200 having a connector 230 provided and detachable as a one-touch coupler type;
A supply hose ( H) connected to the first digestion liquid supply tank 320 for supplying the stored liquid nitrogen digestion liquid and a water-soluble wetting agent or water, which is stored, and after completion of the injection of liquid nitrogen into the first digestion liquid supply tank, the water-soluble wetting agent Connected to the second digestive fluid supply tank 340 supplied through the injection nozzle N inside the battery casing 110 and the supply hose from the first digestive fluid supply tank 320 and the second digestive fluid supply tank 340 The first solenoid valve 330 and the second solenoid valve 350 installed to control the supply of digestive fluid, the power supply unit 310, the first solenoid valve 330, the second solenoid valve 350 and the charging module ( 200) is electrically connected to the first digestive fluid supply tank 320 and the second digestive fluid supply tank 340 according to signals simultaneously detected by the heat detection sensor 140 and the fire detection sensor 150. ), when the extinguishing fluid is supplied to the inside of the battery casing 110 or when a thermal detection signal is transmitted to the control unit 360 within the battery casing 110 internal temperature of 80 to 140 ° C, the charging power supply is cut off through the control unit 360 And, when the internal temperature of the battery casing 110 is 140 ° C. or higher, the first solenoid valve 330 is opened to supply the extinguishing fluid in the first extinguishing fluid supply tank 320 to the inside of the battery casing 110 to heat due to abnormal overheating of the battery. Control unit for suppressing runaway and fire, and opening the second solenoid valve 350 to supply the extinguishing fluid in the second extinguishing fluid supply tank 340 to the inside of the battery casing 110 to control thermal runaway and fire suppression ( A battery fire prevention system for an electric vehicle, characterized in that consisting of;
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|---|---|---|---|
| KR1020220006421A KR102494248B1 (en) | 2022-01-17 | 2022-01-17 | Battery Fire Prevention System for Electric Vehicles |
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| KR102651068B1 (en) | 2023-05-15 | 2024-03-26 | 주식회사 마스테코 | Automatic ev fire control device in parking space with charging fac |
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- 2022-01-17 KR KR1020220006421A patent/KR102494248B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant |