KR102619174B1 - System and method for fire prevention of vehicle based on artificial intelligence - Google Patents
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Abstract
인공지능 기반 차량 화재 방지 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명은 인공지능 기반 차량용 배터리에 발생하는 화재를 방지하기 위한 시스템에 있어서, 상기 차량용 배터리의 상태 정보를 감지하는 센싱부, 상기 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사하는 화재진압 장치 및 상기 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대한 화재 발생 정보를 생성하는 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하고, 상기 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 상기 화재진압 장치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. An artificial intelligence-based vehicle fire prevention system and method are disclosed. The present invention relates to an artificial intelligence-based system for preventing fires occurring in vehicle batteries, including a sensing unit that detects status information of the vehicle battery, and a fire suppression device that sprays fire extinguishing fluid to the vehicle battery based on the status information. and a control unit that performs a clustering-based algorithm to generate fire occurrence information about the vehicle battery based on the status information and controls the fire suppression device based on a result of the clustering-based algorithm.
Description
본 발명은 인공지능 기반의 차량 화재 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 차량용 배터리에서 화재가 발생하거나 그 조짐이 보이는 경우, 이를 인공지능을 통하여 실시간으로 감지하고 소화약을 분사함으로써 화재를 초기에 진입할 수 있는 인공지능 기반의 차량 화재 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial intelligence-based vehicle fire prevention system and method. More specifically, if a fire occurs in a vehicle battery or signs of it are visible, an artificial intelligence-based vehicle fire prevention system and method can detect this in real time through artificial intelligence and spray fire extinguishing agent to prevent fire at an early stage. It's about.
인공지능(Artificial Intelligence, AI) 시스템은 인간 수준의 지능을 구현하는 컴퓨터 시스템이며, 기존 규칙 기반 스마트 시스템과 달리 기계가 스스로 학습하고 판단하며 똑똑해지는 시스템이다. 인공지능 시스템은 사용할수록 인식률이 향상되고 사용자 취향을 보다 정확하게 이해할 수 있게 되어, 기존 규칙 기반 스마트 시스템은 점차 딥러닝 기반 인공지능 시스템으로 대체되고 있다.An artificial intelligence (AI) system is a computer system that implements human-level intelligence, and unlike existing rule-based smart systems, it is a system in which machines learn, make decisions, and become smarter on their own. As artificial intelligence systems are used, the recognition rate improves and users' preferences can be more accurately understood, and existing rule-based smart systems are gradually being replaced by deep learning-based artificial intelligence systems.
인공지능 기술은 기계학습(딥러닝) 및 기계학습을 활용한 요소 기술들로 구성된다. 기계학습은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘 기술이며, 요소기술은 딥러닝 등의 기계학습 알고리즘을 활용하는 기술로서, 언어적 이해, 시각적 이해, 추론/예측, 지식 표현, 동작 제어 등의 기술 분야로 구성된다.Artificial intelligence technology consists of machine learning (deep learning) and element technologies using machine learning. Machine learning is an algorithmic technology that classifies/learns the characteristics of input data on its own, and elemental technology is a technology that utilizes machine learning algorithms such as deep learning, including linguistic understanding, visual understanding, inference/prediction, knowledge expression, and motion control. It consists of the technical fields of
최근, 전기차 기술의 발달로, 차량에는 고용량의 차량용 배터리가 포함되기 시작하고 있다. 특히, 차량용 배터리는 리튬이온 배터리와 같은 복수 개의 배터리가 집약적 밀집된 구조를 이루고 있으며, 이에 작동 시 고온의 열을 발생시키고, 고온의 열에 의해 화재 발생의 가능성이 높은 문제를 가지고 있다. Recently, with the development of electric vehicle technology, vehicles are beginning to include high-capacity vehicle batteries. In particular, vehicle batteries have a structure in which a plurality of batteries, such as lithium-ion batteries, are densely packed together, generating high-temperature heat during operation, and the high-temperature heat creates a high possibility of fire.
차량용 배터리는 화재 가능성이 높은 문제를 갖고 있을 뿐만 아니라, 화재 발생 시 알칼리 금속의 수분 반응 등에 의해 화학 반응을 일으켜 화재발생과 동시에 급격하게 번지는 문제가 있다.Vehicle batteries not only have the problem of a high risk of fire, but also cause a chemical reaction due to the moisture reaction of alkali metals when a fire occurs, causing a fire to spread rapidly at the same time.
이를 해결하기 위한 기존 선행기술 대부분은 소화약제로 일반적인 분말 소화약제를 이용하는 것을 개시하고 있으나, 화재 발생 시 알칼리 금속의 수분 반응 및 구조물 손상에 의한 급격한 화학반응으로 말미암아, 일반적인 분말 소화약제로는 화재 진압 효과가 미미하고, 배터리의 치명적 훼손을 막는데 한계가 있는 실정이다.Most of the existing prior art to solve this problem discloses the use of general powder fire extinguishing agents as fire extinguishing agents. However, due to the rapid chemical reaction caused by moisture reaction of alkali metal and structural damage when a fire occurs, fire suppression is not possible with general powder fire extinguishing agents. The effect is minimal, and there are limits to preventing fatal damage to the battery.
또한, 배터리에 화재 발생 시, 상기 고체 에어로졸 소화기부, 분말 소화기부 및 액상 소화기부의 작동은 모니터링부의 정상 작동 여부에 따라 좌우되므로, 상기 모니터링부에 문제가 생기는 경우 화재를 초기에 적절히 진압할 수 없는 문제가 있다.In addition, when a fire occurs in the battery, the operation of the solid aerosol fire extinguisher unit, powder fire extinguisher unit, and liquid fire extinguisher unit depends on the normal operation of the monitoring unit, so if a problem occurs in the monitoring unit, the fire cannot be properly extinguished at the initial stage. there is a problem.
이에, 상기 문제점들을 적절히 해결하기 위해 한 가지 유형의 소화 약제를 이용함에도 배터리에 발생한 화재 진압 효과가 우수할 뿐만 아니라, 소화 약제가 접촉하는 배터리의 훼손을 최소화시킬 수 있는 소화 약제의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, in order to properly solve the above problems, there is a need to develop a fire extinguishing agent that not only has an excellent effect in suppressing fires occurring in the battery even when using only one type of fire extinguishing agent, but can also minimize damage to the battery that the fire extinguishing agent comes into contact with. am.
또한, 본 출원인은 상기 문제점을 인식하고, 액상 유형의 소화 약제만을 이용함에도 이에 포함되는 성분 간의 혼합에 따른 효과로 배터리의 훼손을 억제함과 동시에 화재 진압 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배터리부의 화재여부를 인공지능을 통하여 실시간으로 감지하고, 실시간 감지 결과에 따라 화재를 진압할 수 있는 인공지능 기반의 차량 화재 방지 시스템 및 방법을 발명하기에 이르렀다.In addition, the present applicant recognized the above problem and, despite using only a liquid type of fire extinguishing agent, not only suppresses damage to the battery and maximizes the fire suppression effect due to the effect of mixing the components contained therein, but also maximizes the fire suppression effect in the battery compartment. We have come to invent an artificial intelligence-based vehicle fire prevention system and method that can detect fire in real time through artificial intelligence and extinguish the fire according to the real-time detection results.
본 발명의 목적은 인공지능 기반의 차량 화재 방지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an artificial intelligence-based vehicle fire prevention system and method.
또한, 본 발명의 목적은 차량용 배터리에서 상태 정보를 수신하고, 상태 정보를 기초로 클러스터링 기법을 적용하여, 연기나 불꽃이 없이도 배터리의 화재 또는 화재 위험성을 실시간으로 감지하기 위한 것이다. Additionally, the purpose of the present invention is to receive status information from a vehicle battery and apply a clustering technique based on the status information to detect fire or fire risk of the battery in real time without smoke or flame.
또한, 본 발명의 목적은 화재 발생 정보를 실시간으로 생성하는 경우, 이를 실시간으로 감지하고, 소화 약제를 분사함으로써 화재를 조기에 진압하기 위함이다. In addition, the purpose of the present invention is to extinguish the fire early by detecting fire occurrence information in real time and spraying fire extinguishing agent when fire occurrence information is generated in real time.
또한, 본 발명의 목적은 배터리팩에 포함되는 배터리 셀에 코팅층을 통하여 화재의 발생을 조기에 방지하기 위함이다.Additionally, the purpose of the present invention is to prevent the occurrence of fire at an early stage through a coating layer on the battery cells included in the battery pack.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 인공지능 기반 차량용 배터리에 발생하는 화재를 방지하기 위한 시스템에 있어서, 상기 차량용 배터리의 상태 정보를 감지하는 센싱부, 상기 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사하는 화재진압 장치 및 상기 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대한 화재 발생 정보를 생성하는 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하고, 상기 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 상기 화재진압 장치를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 상태 정보는 과전류 발생 정보를 포함하는 것일 수 있다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an artificial intelligence-based system for preventing fires occurring in vehicle batteries, including a sensing unit that detects status information of the vehicle battery, and Performing a clustering-based algorithm to generate fire occurrence information for the vehicle battery based on a fire suppression device that sprays fire extinguishing liquid and the status information, and controlling the fire suppression device based on the result of the clustering-based algorithm It includes a control unit, and the status information may include overcurrent occurrence information.
또한, 상기 소화액은 소화약제를 포함하며, 상기 소화약제는 정제수 100 중량부에 대하여, 질산칼륨 40 내지 60 중량부, 인산 암모늄 40 내지 60 중량부, 탄산나트륨 40 내지 60 중량부 및 탄산마그네슘 40 내지 60 중량부를 포함할 수 있다. In addition, the fire extinguishing liquid contains a fire extinguishing agent, and the fire extinguishing agent is 40 to 60 parts by weight of potassium nitrate, 40 to 60 parts by weight of ammonium phosphate, 40 to 60 parts by weight of sodium carbonate, and 40 to 60 parts by weight of magnesium carbonate, based on 100 parts by weight of purified water. It may include weight parts.
또한, 상기 센싱부는 과전류 감지 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 과전류 감지 센서로부터 수신한 측정값을 상기 클러스터링 기반 알고리즘에 입력할 수 있다. Additionally, the sensing unit may include an overcurrent detection sensor, and the control unit may input the measured value received from the overcurrent detection sensor into the clustering-based algorithm.
또한, 상기 화재진압 장치는 상기 소화액을 저장하는 탱크, 상기 탱크로부터 상기 소화액을 상기 차량용 배터리로 분사하기 위한 분사 노즐 및 상기 분사 노즐을 제어하기 위한 밸브를 포함할 수 있다. Additionally, the fire suppression device may include a tank for storing the fire extinguishing liquid, a spray nozzle for spraying the fire extinguishing liquid from the tank to the vehicle battery, and a valve for controlling the spray nozzle.
또한, 상기 탱크는 상기 소화액에 압력을 가하기 위한 피스톤부 및 상기 피스톤부를 구동하기 위한 동력을 발생하는 동력발생부를 포함하되, 상기 동력발생부는 폭약을 포함할 수 있다. In addition, the tank includes a piston unit for applying pressure to the fire extinguishing liquid and a power generator that generates power to drive the piston unit, and the power generator may include explosives.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 인공지능 기반으로 차량의 화재를 방지하는 방법에 있어서, 상기 차량용 배터리의 상태 정보를 수신하는 단계, 상기 상태 정보를 기초로 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하는 단계, 상기 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 상기 차량용 배터리의 화재 발생 정보를 획득하는 단계 및 상기 화재 발생 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사하도록 제어하는 단계를 포함하되, 상기 상태 정보는 과전류 발생 정보를 포함할 수 있다. In addition, in order to solve the above-described problem, the present invention provides a method for preventing fire in a vehicle based on artificial intelligence, comprising the steps of receiving status information of the vehicle battery, and performing a clustering-based algorithm based on the status information. A step of obtaining fire occurrence information of the vehicle battery based on the result of the clustering-based algorithm and controlling to spray fire extinguishing liquid to the vehicle battery based on the fire occurrence information, wherein the state information may include overcurrent occurrence information.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 상술한 방법을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. In addition, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a non-transitory computer-readable medium storing instructions, which, when executed by a processor, cause the processor to perform the above-described method. It may be a possible medium.
본 발명은 인공지능 기반의 차량 화재 방지 시스템 및 방법을 제공하여, 본격적인 전기차 시대에서 차량용 배터리에 발생할 수 있는 화재를 효과적으로 방지할 수 있다. The present invention provides an artificial intelligence-based vehicle fire prevention system and method, which can effectively prevent fires that may occur in vehicle batteries in the full-scale electric vehicle era.
또한, 본 발명은 차량용 배터리에서 상태 정보를 수신하고, 상태 정보를 기초로 클러스터링 기법을 적용하여, 연기나 불꽃이 없이도 배터리의 화재 또는 화재 위험성을 실시간으로 감지할 수 있다. In addition, the present invention can receive status information from a vehicle battery and apply a clustering technique based on the status information to detect fire or fire risk of the battery in real time without smoke or flame.
또한, 본 발명은 화재 발생 정보를 실시간으로 생성하는 경우, 이를 실시간으로 감지하고, 소화 약제를 분사함으로써 화재를 조기에 진압할 수 있다. In addition, when fire occurrence information is generated in real time, the present invention can extinguish the fire early by detecting it in real time and spraying fire extinguishing agent.
또한, 본 발명의 목적은 배터리팩에 포함되는 배터리 셀에 코팅층을 통하여 화재의 발생을 조기에 방지할 수 있다. In addition, the object of the present invention is to prevent the occurrence of fire at an early stage through a coating layer on the battery cells included in the battery pack.
이를 통하여, 본 발명은 전기차에 사용되는 차량용 배터리의 화재를 방지하여, 화재에 따른 손해, 비용, 인명 피해 등을 현저하게 줄일 수 있는 효과를 가질 수 있다. Through this, the present invention can have the effect of preventing fires in vehicle batteries used in electric vehicles and significantly reducing damage, costs, and casualties caused by fires.
본 발명에 따라 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained according to the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 차량을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 센싱부를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 배터리팩을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 화재진압 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 화재진압 장치를 적용한 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 차량 화재 방지 방법을 나타낸 도면이다.
도 10는 본 발명에 따른 클러스터링 기반 알고리즘을 적용한 그래프를 나타낸 도면이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.1 and 2 are diagrams schematically showing a vehicle according to the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a control unit according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a sensing unit according to the present invention.
Figures 5 and 6 are diagrams showing a battery pack according to the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a fire suppression device according to the present invention.
Figure 8 is a diagram showing an example of applying the fire suppression device according to the present invention.
Figure 9 is a diagram showing a vehicle fire prevention method according to the present invention.
Figure 10 is a diagram showing a graph to which the clustering-based algorithm according to the present invention is applied.
The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present specification, provide embodiments of the present specification and explain technical features of the present specification together with the detailed description.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 상술한 내용들을 바탕으로 본 명세서의 바람직한 일 실시예에 따른, 차량 화재 방지 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, based on the above-described contents, a vehicle fire prevention system according to a preferred embodiment of the present specification will be described in detail as follows.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 차량을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 and 2 are diagrams schematically showing a vehicle according to the present invention.
도 1에 따르면, 본 발명에 따른 차량(10)은 제어부(100), 센싱부(200), 배터리팩(300) 및 화재진압 장치(400)를 포함할 수 있다. According to FIG. 1, the vehicle 10 according to the present invention may include a control unit 100, a sensing unit 200, a battery pack 300, and a fire suppression device 400.
본 발명에 따른 배터리팩(300)은 차량용 배터리를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리팩(300)은 차량용으로 제작된 배터리 패키지로서, 차량의 하부 플레이트에 설치되고 외부 충격 방지를 위하여 하우징으로 밀폐될 수 있다. 이하, 배터리팩(300)과 차량용 배터리는 혼용되서 기술될 수 있다. The battery pack 300 according to the present invention may refer to a vehicle battery. That is, the battery pack 300 according to the present invention is a battery package manufactured for a vehicle, and can be installed on the lower plate of the vehicle and sealed with a housing to prevent external shock. Hereinafter, the battery pack 300 and the vehicle battery may be described interchangeably.
본 발명에 따른 센싱부(200)는 적어도 하나의 센서를 포함하고 차량용 배터리의 상태 정보를 감지할 수 있다. 본 발명에 따른 센싱부(200)는 감지된 상태 정보를 제어부(100)로 전송할 수 있다. The sensing unit 200 according to the present invention includes at least one sensor and can detect status information of a vehicle battery. The sensing unit 200 according to the present invention can transmit the sensed state information to the control unit 100.
화재진압 장치(400)는 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사되, 소화액 분사 여부는 제어부(100)에 의하여 제어될 수 있다. The fire suppression device 400 sprays fire extinguishing liquid to the vehicle battery based on status information, and whether or not fire extinguishing liquid is sprayed can be controlled by the control unit 100.
본 발명에 따른 제어부(100)는 상태 정보를 기초로 차량용 배터리에 대한 화재 발생 정보를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(100)는 본 발명에 따른 차량 화재 방지 시스템에 있어서, 다른 구성들을 제어할 수 있다. The control unit 100 according to the present invention can generate fire occurrence information about a vehicle battery based on status information. Additionally, the control unit 100 can control other components in the vehicle fire prevention system according to the present invention.
본 발명에 따른 제어부(100)는 상태 정보를 기초로 차량용 배터리에 대한 화재 발생 정보를 생성하는 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하고, 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 화재진압 장치(400)를 제어할 수 있다. 이때, 클러스터링 기반 알고리즘은 도 10에서 상세히 후술한다. The control unit 100 according to the present invention can perform a clustering-based algorithm that generates fire occurrence information for a vehicle battery based on status information, and control the fire suppression device 400 based on the result of the clustering-based algorithm. there is. At this time, the clustering-based algorithm will be described in detail later in FIG. 10.
화재 발생 정보는 상태 정보를 기초로 차량용 배터리에 화재가 발생한 것으로 판단된 경우에 생성되는 정보 또는 데이터를 의미할 수 있다. 화재 발생 정보가 생성되면, 제어부(100)는 차량용 배터리에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다. Fire occurrence information may refer to information or data generated when it is determined that a fire has occurred in a vehicle battery based on status information. When fire occurrence information is generated, the control unit 100 may determine that a fire has occurred in the vehicle battery.
도 2에 따르면, 본 발명에 따른 차량 화재 방지 시스템이 차량에 설치된 모습이 확인된다. 본 발명에 따른 차량 화재 방지 시스템은 차량의 하부에 설치될 수 있다. 전기차는 차량용 배터리를 차량의 하부 또는 하부 플레이트에 포함할 수 있으므로, 해당 위치에 본 발명에 따른 차량 화재 방지 시스템이 설치될 수 있다. According to Figure 2, it can be seen that the vehicle fire prevention system according to the present invention is installed in a vehicle. The vehicle fire prevention system according to the present invention can be installed on the underside of the vehicle. Since an electric vehicle may include a vehicle battery in the lower part or lower plate of the vehicle, the vehicle fire prevention system according to the present invention can be installed at that location.
도 2에 따르면, 본 발명에 따른 시스템은 차량용 배터리의 하우징 및 하우징을 관통하여 형성되는 분사 노즐(430)을 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다. According to FIG. 2, the system according to the present invention may include a housing of a vehicle battery and a spray nozzle 430 formed through the housing. A detailed explanation of this will be provided later.
도 3은 본 발명에 따른 제어부를 나타낸 도면이다. Figure 3 is a diagram showing a control unit according to the present invention.
도 3에 따르면, 본 발명에 따른 제어부(100)는 프로세서(110), 메모리(120) 및 통신 모듈(130)를 포함할 수 있다. According to FIG. 3, the control unit 100 according to the present invention may include a processor 110, a memory 120, and a communication module 130.
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 명령어를 실행하여 다른 구성들을 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 명령어를 수행할 수 있다. The processor 110 may control other components by executing instructions stored in the memory 120. The processor 110 may execute instructions stored in the memory 120.
프로세서(110)는, 연산을 수행하고 다른 장치를 제어할 수 있는 구성이다. 주로, 중앙 연산 장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP), 그래픽스 처리 장치(GPU) 등을 의미할 수 있다. 또한, CPU, AP 또는 GPU는 그 내부에 하나 또는 그 이상의 코어들을 포함할 수 있으며, CPU, AP 또는 GPU는 작동 전압과 클락 신호를 이용하여 작동할 수 있다. 다만, CPU 또는 AP는 직렬 처리에 최적화된 몇 개의 코어로 구성된 반면, GPU는 병렬 처리용으로 설계된 수 천 개의 보다 소형이고 효율적인 코어로 구성될 수 있다.The processor 110 is a component that can perform calculations and control other devices. Mainly, it may mean a central processing unit (CPU), an application processor (AP), a graphics processing unit (GPU), etc. Additionally, the CPU, AP, or GPU may include one or more cores therein, and the CPU, AP, or GPU may operate using an operating voltage and clock signal. However, while a CPU or AP consists of a few cores optimized for serial processing, a GPU can consist of thousands of smaller, more efficient cores designed for parallel processing.
프로세서(110)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(120)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.The processor 110 can provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the components discussed above, or by running an application program stored in the memory 120.
메모리(120)는 제어부(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(120)는 제어부(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 제어부(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 제어부(100)로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 응용 프로그램은, 메모리(120)에 저장되고, 제어부(100)에 설치되어, 프로세서(110)에 의하여 상기 제어부(100)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.The memory 120 stores data supporting various functions of the control unit 100. The memory 120 may store a number of application programs (application programs or applications) running on the control unit 100, data for operating the control unit 100, and commands. At least some of these application programs may be downloaded from the external control unit 100 through wireless communication. Additionally, the application program may be stored in the memory 120, installed in the control unit 100, and driven by the processor 110 to perform the operation (or function) of the control unit 100.
메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 포함할 수도 있다.The memory 120 is a flash memory type, hard disk type, solid state disk type, SDD type (Silicon Disk Drive type), and multimedia card micro type. ), card-type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), EEPROM (electrically erasable programmable read) -only memory), PROM (programmable read-only memory), magnetic memory, magnetic disk, and optical disk may include at least one type of storage medium. Additionally, the memory 120 may include web storage that performs a storage function on the Internet.
통신 모듈(130)은 안테나를 통해 기지국 또는 통신 기능을 포함하는 카메라와 정보의 송수신을 실행한다. 통신 모듈(130)은 변조부, 복조부, 신호 처리부 등을 포함할 수 있다.The communication module 130 transmits and receives information to and from a base station or a camera including a communication function through an antenna. The communication module 130 may include a modulator, demodulator, signal processor, etc.
무선 통신은, 통신사들이 기존에 설치해둔 통신 시설과 그 통신 시설의 주파수를 사용하는 무선 통신망을 사용한 통신을 말할 수 있다. 이때, 통신 모듈(130)은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있으며, 뿐만 아니라, 통신 모듈(130)은 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution) 등에도 사용될 수 있다. 또한, 최근 상용화 중인 5G 통신뿐만 아니라, 추후 상용화가 예정되어 있는 6G 등도 사용될 수 있다. 다만, 본 명세서는 이와 같은 무선 통신 방식에 구애됨이 없이 기설치된 통신망을 활용할 수 있다.Wireless communication refers to communication using communication facilities already installed by communication companies and a wireless communication network that uses the frequencies of those communication facilities. At this time, the communication module 130 includes code division multiple access (CDMA), frequency division multiple access (FDMA), time division multiple access (TDMA), orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), and single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA). It can be used in various wireless communication systems such as access), and in addition, the communication module 130 can also be used in 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE), etc. In addition, not only 5G communication, which has recently been commercialized, but also 6G, which is scheduled for commercialization in the future, can be used. However, this specification can utilize a pre-installed communication network without being limited by such wireless communication method.
또한, 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), 비콘(Beacon), RFID(Radio Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.In addition, short range communication technologies include Bluetooth, BLE (Bluetooth Low Energy), Beacon, RFID (Radio Frequency Identification), NFC (Near Field Communication), and Infrared Data Association (IrDA). ), UWB (Ultra Wideband), ZigBee, etc. may be used.
도 4는 본 발명에 따른 센싱부를 나타낸 도면이다. Figure 4 is a diagram showing a sensing unit according to the present invention.
본 발명에 따른 센싱부(200)는 가스 감지 센서(210), 온도 센서(220), 가속도 센서(230), 압력 센서(240) 및 과전류 감지 센서(250) 중 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(도 1의 100)는 가스 감지 센서(210), 온도 센서(220), 가속도 센서(230), 압력 센서(240) 및 과전류 감지 센서(250) 중 적어도 하나의 센서로부터 수신한 측정값을 기초로 화재 발생 정보를 생성할 수 있다. The sensing unit 200 according to the present invention may include at least one sensor among a gas detection sensor 210, a temperature sensor 220, an acceleration sensor 230, a pressure sensor 240, and an overcurrent detection sensor 250. there is. In addition, the control unit (100 in FIG. 1) measures measurements received from at least one sensor among the gas detection sensor 210, temperature sensor 220, acceleration sensor 230, pressure sensor 240, and overcurrent detection sensor 250. Fire occurrence information can be generated based on the value.
이때, 본 발명에 따른 상태 정보는 가스 발생 정보, 온도 상승 정보, 차량 충돌 정보, 및 과전류 발생 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. At this time, the status information according to the present invention may include at least one of gas generation information, temperature rise information, vehicle collision information, and overcurrent generation information.
일 예로, 센싱부(200)는 가스 감지 센서(210)를 포함할 수 있다. 센싱부(200)에 의하여 가스가 감지되는 경우, 가스 발생 정보가 생성될 수 있다. 또한, 센싱부(200)는 온도 센서(220)를 포함할 수 있다. 센싱부(200)에 의하여 미리 정해진 온도값보다 높은 온도가 감지되는 경우, 온도 상승 정보가 생성될 수 있다. 또한, 센싱부(200)는 가속도 센서(230) 및 압력 센서(240)를 포함할 수 있다. 센싱부(200)에 의하여 미리 정해딘 가속도값 및 압력값이 감지되는 경우, 차량 충돌 정보가 생성될 수 있다. 또한, 센싱부(200)는 과전류 감지 센서(250)를 포함할 수 있다. 센싱부(200)에 의하여 미리 정해진 전류값보다 큰 전류가 감지되는 경우, 과전류 발생 정보가 생성될 수 있다. As an example, the sensing unit 200 may include a gas detection sensor 210. When gas is detected by the sensing unit 200, gas generation information may be generated. Additionally, the sensing unit 200 may include a temperature sensor 220. When a temperature higher than a predetermined temperature value is detected by the sensing unit 200, temperature rise information may be generated. Additionally, the sensing unit 200 may include an acceleration sensor 230 and a pressure sensor 240. When predetermined acceleration and pressure values are sensed by the sensing unit 200, vehicle collision information may be generated. Additionally, the sensing unit 200 may include an overcurrent detection sensor 250. When a current greater than a predetermined current value is sensed by the sensing unit 200, overcurrent occurrence information may be generated.
이처럼, 가스 발생 정보, 온도 상승 정보, 차량 충돌 정보, 및 과전류 발생 정보 중 적어도 하나가 생성된 경우, 본 발명에 따른 제어부(도 1의 100)는 차량용 배터리에 화재가 발생하였거나 이에 준하는 상태로 판단하고, 화재진압 장치(도 1의 400)를 구동할 수 있다. 이는 화재를 진압하거나 화재를 예방할 수 있는 효과를 가진다. In this way, when at least one of gas generation information, temperature rise information, vehicle collision information, and overcurrent occurrence information is generated, the control unit (100 in FIG. 1) according to the present invention determines that a fire has occurred in the vehicle battery or a state equivalent thereto. And, the fire suppression device (400 in FIG. 1) can be driven. This has the effect of extinguishing a fire or preventing a fire.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 배터리팩을 나타낸 도면이다. Figures 5 and 6 are diagrams showing a battery pack according to the present invention.
도 5 및 도 6에 따르면, 본 발명에 따른 배터리팩(300)은 배터리 셀(310), 써멀 패드(320) 및 열관리 모듈(330)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리팩(300)은 가스 배출관(340)을 더 포함하고, 뿐만 아니라 배터리 셀(310), 써멀 패드(320), 열관리 모듈(330)을 포함하는 하우징(350)을 더 포함할 수 있다. According to FIGS. 5 and 6 , the battery pack 300 according to the present invention may include a battery cell 310, a thermal pad 320, and a thermal management module 330. In addition, the battery pack 300 according to the present invention further includes a gas discharge pipe 340, and a housing 350 including a battery cell 310, a thermal pad 320, and a heat management module 330. It can be included.
본 발명에 따른 배터리팩(300)은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 배터리 셀(310)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 연결한 배터리 셀(310)을 포함하고 있다. 각각의 단위 배터리 셀(310)은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다. The battery pack 300 according to the present invention includes a battery cell 310 in which a plurality of cell assemblies including a plurality of unit battery cells 310 are connected to obtain high output. Each unit battery cell 310 can be repeatedly charged and discharged by electrochemical reactions between its components, including positive and negative current collectors, separators, active materials, and electrolytes.
배터리팩(300)은 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(Equalization) 제어, SOC(State of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 등이 추가적으로 포함될 수 있다. The battery pack 300 is used for controlling power supply to driving loads such as motors, measuring electrical characteristics such as current or voltage, controlling charge and discharge, controlling voltage equalization, and estimating state of charge (SOC). A BMS (Battery Management System) that monitors and controls the status of the secondary battery by applying an algorithm may be additionally included.
하나 이상의 배터리 셀(310)이 포함된 배터리팩(300)은 다수의 이차 전지(배터리 셀)이 좁은 공간에 밀집되는 형태로 제조되기 때문에, 각 이차 전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 이를 위해, 배터리팩(300)은 배터리 셀(310)의 열을 냉각시킬 수 있게 공랭식 또는 수냉식의 냉각 유로를 구비하여 배터리 셀(310)에 장착되는 열관리 모듈(330)을 더 포함할 수 있다. Since the battery pack 300 containing one or more battery cells 310 is manufactured with a large number of secondary batteries (battery cells) crowded together in a small space, it is important to easily dissipate the heat generated from each secondary battery. do. To this end, the battery pack 300 may further include a thermal management module 330 mounted on the battery cell 310 and equipped with an air-cooled or water-cooled cooling passage to cool the heat of the battery cell 310.
열관리 모듈(330)은, 배터리 셀(310)에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 잇다. 열관리 모듈(330)은, 배터리 셀(310)의 하방에 배치되어, 배터리 셀(310)을 지지할 수 있다. 열관리 모듈(330)은, 배터리 셀(310)의 하부에 접촉되게 배치될 수 있다.The thermal management module 330 can cool the heat generated from the battery cell 310. The thermal management module 330 may be disposed below the battery cell 310 and support the battery cell 310. The thermal management module 330 may be placed in contact with the lower portion of the battery cell 310.
배터리팩(300)은, 배터리 셀(310) 및 열관리 모듈(330) 사이에 배치되는 써멀 패드(Thermal Pad, 320)를 포함할 수 있다. 써멀 패드(320)는, 배터리 셀(310)에서 발생된 열을 외부로 전달하기 위한 매개체로 이용될 수 있다. 써멀 패드(320)는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 써멀 패드(320)는 배터리 셀(310)과 열관리 모듈(330) 사이에 배치될 수 있다. 이경우, 써멀 패드(320)는, 배터리 셀(310)에서 발생된 열을 열관리 모듈(330)에 전달할 수 있다.The battery pack 300 may include a thermal pad 320 disposed between the battery cell 310 and the thermal management module 330. The thermal pad 320 may be used as a medium to transfer heat generated in the battery cell 310 to the outside. The thermal pad 320 may be formed of a material with high thermal conductivity. The thermal pad 320 may be disposed between the battery cell 310 and the thermal management module 330. In this case, the thermal pad 320 may transfer heat generated from the battery cell 310 to the thermal management module 330.
또한, 본 발명에 따른 배터리 셀(310)은, 표면에 부식 방지 코팅층을 포함할 수 있으며,In addition, the battery cell 310 according to the present invention may include an anti-corrosion coating layer on the surface,
상기 코팅층은 부식 방지 코팅 조성물로 코팅된 것이며, 상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매, 에폭시 수지, 경화제 및 분산제를 포함할 수 있다.The coating layer is coated with an anti-corrosion coating composition, and the anti-corrosion coating composition may include a solvent, an epoxy resin, a curing agent, and a dispersant.
상기 배터리 셀(310)에서 발생하는 화재는 배터리 셀(310)이 작동하는 과정에서의 고온 발열에 의한 과부하로 발생하는 것이 대부분이며, 더 나아가 배터리 셀(310)의 장기간 사용에 따른 표면 부식으로 내구성이 약해지는 경우 화재 발생의 가능성은 증가되는 문제가 있다.Most fires that occur in the battery cell 310 are caused by overload due to high-temperature heat generation during the operation of the battery cell 310. Furthermore, the durability of the battery cell 310 is increased due to surface corrosion caused by long-term use. If this weakens, the possibility of a fire occurring increases.
이에, 본 발명의 자동 소화 장치는 상기 배터리 셀(310)의 표면에 부식 방지 코팅층을 포함하여, 배터리 셀(310)의 내구성을 향상시킴으로써 화재 발생 자체를 미연에 감소시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the automatic fire extinguishing device of the present invention has the advantage of reducing the occurrence of fire itself in advance by improving the durability of the battery cell 310 by including an anti-corrosion coating layer on the surface of the battery cell 310.
상기 용매는 물(냉수, 열수), 주정, 탄소수 1 내지 4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 주정, 프로판올, 부탄올 등), 톨루엔, 페놀 및 상기 알코올류와 물과의 혼합용매 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The solvent includes water (cold water, hot water), alcohol, anhydrous or hydrous lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms (methanol, ethanol, alcohol, propanol, butanol, etc.), toluene, phenol, and mixed solvents of the alcohols and water. It can be used, but is not limited to this.
상기 에폭시 수지는 저장 안정성을 증가시켜, 상기 배터리 셀(310) 표면을 보호하는 역할을 하는 것으로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지(novolac typeepoxy resin), 브롬화 난연성 에폭시 수지(brominated epoxy resin), 사이클릭알리파픽 에폭시수지(Cycloaliphatic epoxy resin), 고무변성 에폭시 수지(rubber modified epoxy resin), 알리파틱 폴리글리사이딜형 에폭시 수지(aliphatic polyglycidyl type epoxy resin) 등이 적용될 수 있으며, 일 예로 비스페놀 F형 에폭시 수지가 적용될 수 있는 바, 특히 비스페놀 F형 에폭시 수지는 작용기 중 페놀기의 함량이 높아서 경도(hardness)가 높아 내화학성이 우수한 장점이 있다.The epoxy resin increases storage stability and serves to protect the surface of the battery cell 310, and includes bisphenol A-type epoxy resin, bisphenol F-type epoxy resin, novolac type epoxy resin, and brominated flame retardancy. Brominated epoxy resin, cycloaliphatic epoxy resin, rubber modified epoxy resin, aliphatic polyglycidyl type epoxy resin, etc. can be applied. As an example, bisphenol F-type epoxy resin can be applied. In particular, bisphenol F-type epoxy resin has the advantage of excellent chemical resistance due to its high hardness due to the high content of phenol group among the functional groups.
상기 경화제는 반응시간을 단축시켜 코팅층의 피막 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 이소사이네이트계 화합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The curing agent serves to improve the film properties of the coating layer by shortening the reaction time, and may be an isocyanate-based compound, but is not limited thereto.
바람직하게는 상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물이며, 보다 구체적으로 상기 경화제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:Preferably, the curing agent is an isocyanate-based compound, and more specifically, the curing agent may be a compound represented by the following formula (1):
[화학식 1][Formula 1]
한편, 상기 분산제는 각종 혼합물의 분산성을 높여 계면 면적을 향상시켜 코팅제의 저장안정성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 알카리금속 실리케이트, 마그네슘실리케이트 중에서 1종을 선택하여 사용할 수 있지만, 바람직하게는 마그네슘실리케이트를 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the dispersant serves to improve the storage stability of the coating agent by increasing the dispersibility of various mixtures and improving the interfacial area. One type may be selected from alkali metal silicate and magnesium silicate, but magnesium silicate is preferred. It is desirable to use .
보다 바람직하게는 상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지 40 내지 60 중량부, 경화제 10 내지 30 중량부 및 분산제 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.More preferably, the anti-corrosion coating composition may include 40 to 60 parts by weight of an epoxy resin, 10 to 30 parts by weight of a curing agent, and 10 to 30 parts by weight of a dispersant, based on 100 parts by weight of the solvent.
상기 중량범위에 의하는 경우, 각 성분의 혼합에 따른 상승 효과로 배터리 셀(310) 표면의 부식 방지 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 코팅층의 부착성을 극대화시켜 배터리 셀(310)의 내구성을 향상시킴으로써, 배터리 셀(310)에서 발생할 수 있는 화재를 미연에 예방할 수 있는 장점이 있다.In the case of the above weight range, not only can the corrosion prevention effect on the surface of the battery cell 310 be maximized due to the synergistic effect of mixing each component, but also the durability of the battery cell 310 can be improved by maximizing the adhesion of the coating layer. By improving , there is an advantage of being able to prevent fire that may occur in the battery cell 310.
다만, 상기 중량범위 미만이거나, 상기 중량범위를 초과하는 경우, 그 효과가 미미할 수 있다.However, if it is below the above weight range or exceeds the above weight range, the effect may be minimal.
[제조예1: 부식 방지 코팅층의 제조][Preparation Example 1: Preparation of anti-corrosion coating layer]
코팅 조성물의 제조Preparation of coating composition
용매인 톨루엔에 에폭시 수지, 하기 화학식 1로 표시되는 경화제 및 분산제인 마그네슘실리케이트 혼합하여, 부식 방지 코팅 조성물을 제조하였다:An anti-corrosion coating composition was prepared by mixing toluene as a solvent with an epoxy resin, a curing agent represented by the following formula (1), and magnesium silicate as a dispersant:
[화학식 1][Formula 1]
상기 조성물의 구체적인 중량 범위는 하기 표 1과 같다.The specific weight range of the composition is shown in Table 1 below.
(단위: 중량부)코팅층의 제조 (Unit: parts by weight) Manufacturing of coating layer
리튬계 배터리 셀(310)의 표면에 상기 BT1 내지 BT5의 조성물을 도포하고, 열경화시킴으로써 부식 방지 코팅층을 형성하였다.The compositions BT1 to BT5 were applied to the surface of the lithium-based battery cell 310 and thermally cured to form an anti-corrosion coating layer.
[실험예1: 부식 방지 코팅층의 부착성 및 부식 방지 효과 실험][Experimental Example 1: Test of adhesion and corrosion prevention effect of anti-corrosion coating layer]
상기 제조예 1의 코팅 조성물을 알루미늄 강판 시험편에 열경화시켜 코팅층을 제조하였다.A coating layer was prepared by thermosetting the coating composition of Preparation Example 1 on an aluminum steel sheet test piece.
부착성 실험Adhesion experiment
코팅층의 부착성 관련, 부착성은 KS D 6711의 알루미늄 및 알루미늄 합금의 도장판 및 조에 따라 측정하여 코팅면이 완전이 박리된 경우를 0으로 설정하고, 코팅면이 전혀 박리되지 않은 경우를 10으로 하여 그 부착성의 정도를 지수로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 5와 같다.Regarding the adhesion of the coating layer, the adhesion is measured according to KS D 6711 for aluminum and aluminum alloy painted plates and plates, and the case where the coating surface is completely peeled is set to 0, and the case where the coating surface is not peeled at all is set to 10. The degree of adhesion was evaluated by an index. The results are shown in Table 5 below.
(단위: 지수)상기 표 2에 따르면, 본 발명의 부식 방지 코팅 조성물로 배터리 셀(310)의 표면을 코팅하는 경우, 비교적 우수한 부착성을 나타냄을 확인할 수 있으며, 특히, BT2 내지 BT4에 의하는 경우, 부착성이 극대화됨을 알 수 있다.(Unit: Index) According to Table 2 above, it can be seen that when the surface of the battery cell 310 is coated with the anti-corrosion coating composition of the present invention, it exhibits relatively excellent adhesion, especially by BT2 to BT4. In this case, it can be seen that adhesion is maximized.
부식 방지 효과 실험Corrosion prevention effect experiment
KS D 9502의 염수분무 시험기로 시험하여 200 시간 경과 후, 변퇴색 및 변퇴화의 여부를 실험하였다.It was tested using a salt spray tester of KS D 9502 to determine whether the stool was discolored or deteriorated after 200 hours.
비교예로는 상기 코팅층을 형성하지 않은 경우로 설정하였으며, 실험 결과는 하기 표 3과 같다.As a comparative example, the case where the coating layer was not formed was set, and the experimental results are shown in Table 3 below.
[평가표][Evaluation table]
○ : 변퇴색 및 변퇴화가 생기지 않음.○: No discoloration or deterioration of stool occurs.
△ : 5% 이내의 변퇴색 및 변퇴화가 생김.△: Discoloration and deterioration of stool within 5% occur.
Χ : 5% 이상의 변퇴색 및 변퇴화가 생김.Χ: Discoloration and deterioration of stools of more than 5% occur.
상기 표 3에 따르면, 본 발명의 배터리 셀(310)의 표면에 상기 코팅층을 포함하는 경우, 비교예에 비해 부식 방지 효과가 우수함을 알 수 있으며, 특히 BT2 내지 BT4에 의하는 경우 그 효과가 극대화됨을 알 수 있다.According to Table 3, it can be seen that when the coating layer is included on the surface of the battery cell 310 of the present invention, the corrosion prevention effect is superior to that of the comparative example, and especially in the case of BT2 to BT4, the effect is maximized. You can see that it is.
즉 상기 범위에 의하는 경우, 배터리 셀(310) 표면의 부식을 효과적으로 방지하고 내구성을 향상시킴으로써, 고열 등에 의한 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.That is, in the case within the above range, corrosion of the surface of the battery cell 310 is effectively prevented and durability is improved, thereby preventing fire due to high heat, etc. in advance.
도 7은 본 발명에 따른 화재진압 장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 화재진압 장치를 적용한 예시를 나타낸 도면이다. Figure 7 is a diagram showing a fire suppression device according to the present invention, and Figure 8 is a diagram showing an example of applying the fire suppression device according to the present invention.
도 7에 따르면, 본 발명에 따른 화재진압 장치(400)는 소화약(411) 저장 탱크(410), 동력발생부(420), 분사노즐(430) 및 밸브(440)를 포함할 수 있다. 소화약(411) 저장 탱크(410)는 내부에 소화약(411)을 저장할 수 있고, 피스톤부(412)를 포함할 수 있다. 소화약(411)은 피스톤부(412)의 피스톤 운동에 의하여 탱크 외부로 배출될 수 있다. 피스톤부(412)는 동력발생부(420)로부터 동력을 전달받아 피스톤 운동할 수 있다. According to FIG. 7, the fire suppression device 400 according to the present invention may include a storage tank 410 for fire extinguishing agent 411, a power generator 420, a spray nozzle 430, and a valve 440. The fire extinguishing agent 411 storage tank 410 may store the fire extinguishing agent 411 therein and may include a piston portion 412. The fire extinguishing agent 411 may be discharged to the outside of the tank by the piston movement of the piston unit 412. The piston unit 412 may receive power from the power generation unit 420 and perform piston movement.
도 8에 따르면, 본 발명에 따른 동력발생부(420)는 폭약, 화약 등 폭발 물질을 포함할 수 있다. 교통사고와 같이 급박한 상황의 경우, 전력 공급이 끊어져 피스톤부(412)의 운동이 불가능할 수 있으므로, 본 발명에 따른 시스템은 폭발 물질의 힘을 이용하여 피스톤부(412)를 구동할 수 있다. 동력발생부(420)는 제어부(도 1의 100)에 의하여 동작할 수 있으며, 제어부(도 1의 100)에 의하여 폭발 물질이 점화되도록 제어될 수 있다. According to FIG. 8, the power generation unit 420 according to the present invention may include explosive materials such as explosives and gunpowder. In the case of an urgent situation such as a traffic accident, the power supply may be cut off and the movement of the piston unit 412 may be impossible, so the system according to the present invention can drive the piston unit 412 using the force of the explosive material. The power generator 420 can be operated by the control unit (100 in FIG. 1) and can be controlled to ignite the explosive material by the control unit (100 in FIG. 1).
도 8에 따르면, 본 발명에 따른 소화약(411)은 피스톤부(412)에 의하여 연결관(413)으로 분출될 수 있다. 연결관(413)은 화재진압 장치(400)에서 연장되어 형성된 관으로서, 배터리팩(도 1의 300)의 하우징(350)의 내부로 소화약(411)을 주입할 수 있다. 연결관(413)의 일단에는 분사노즐(430)이 설치되고, 분사노즐(430)은 하우징(350)의 내부를 향하여 소화약(411)을 분사할 수 있다. 분사노즐(430)은 밸브(440)에 의하여 개폐되며, 밸브(440)는 제어부(도 1의 100)에 의하여 제어될 수 있다. 또한, 하우징(350) 내부에서 화재로 발생한 가스는 가스 배출관(340)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. According to Figure 8, the fire extinguishing agent 411 according to the present invention can be ejected into the connection pipe 413 by the piston part 412. The connection pipe 413 is a pipe extending from the fire suppression device 400 and can inject the fire extinguishing agent 411 into the housing 350 of the battery pack (300 in FIG. 1). A spray nozzle 430 is installed at one end of the connection pipe 413, and the spray nozzle 430 can spray the fire extinguishing agent 411 toward the inside of the housing 350. The injection nozzle 430 is opened and closed by the valve 440, and the valve 440 can be controlled by the control unit (100 in FIG. 1). Additionally, gas generated in a fire inside the housing 350 may be discharged to the outside through the gas discharge pipe 340.
본 발명에 따른 소화약(411)은 소화약제를 포함하며, 상기 소화약제는 정제수, 질산칼륨, 인산 암모늄, 탄산나트륨, 탄산마그네슘 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 유효성분으로 포함할 수 있다.The fire extinguishing agent 411 according to the present invention includes a fire extinguishing agent, and the fire extinguishing agent may include as an active ingredient a substance selected from the group consisting of purified water, potassium nitrate, ammonium phosphate, sodium carbonate, magnesium carbonate, and mixtures thereof. there is.
상기 질산칼륨은 화학식이 KNO3 인 무기 화합물로, 칼륨이온 K+ 및 질산염이온 NO3 - 로 만들어진 염으로, 초석이라고도 불리운다. 흡입 및 피부 접촉 시 유해하며, 눈에 접촉 시 다량의 붕산과 물로 씻어내야 한다.The potassium nitrate is an inorganic compound with the chemical formula KNO 3 and is a salt made of potassium ion K + and nitrate ion NO 3 - and is also called saltpeter. Harmful when inhaled and in contact with skin. Contact with eyes should be washed with large amounts of boric acid and water.
상기 인산 암모늄은 인에 암모늄을 반응시킨 화합물로, 인산일암모늄, 인산이암모늄 및 인산삼암모늄의 세 종류가 있다. 밀가루와 같은 미세한 분말 형태로 되어 있으며, 냉각효과를 나타낼 수 있어 분말 소화기의 성분으로도 사용된다. 구체적으로 화재 발생 부분에 분사 시, 가라앉아 산소와 접촉하는 것을 막아주어 불꽃이 다시 일어나지 않도록 하는 특징을 갖는다.The ammonium phosphate is a compound obtained by reacting ammonium with phosphorus, and there are three types: monoammonium phosphate, diammonium phosphate, and triammonium phosphate. It is in the form of a fine powder like flour, and can have a cooling effect, so it is also used as an ingredient in powder fire extinguishers. Specifically, when sprayed at the area where a fire occurs, it sinks and prevents contact with oxygen, preventing flames from re-igniting.
상기 탄산나트륨은 화학식 Na2CO3의 화합물로, 탄산의 나트륨염이다. 일반적으로 소다 또는 탄산 소다라고도 불리우며, 무수물은 백색 분말의 흡습성이 강한 소다회이며, 1 수화물, 7 수화물, 10 수화물이 알려져 있다. 구체적으로 유리, 비누 등의 제조 원료로 사용되며, 알칼리로서 종이 제조 등에도 이용된다. 무수물은 소다회, 10 수화물은 세탁소다 또는 결정소다라고 불리운다.The sodium carbonate is a compound of the chemical formula Na 2 CO 3 and is a sodium salt of carbonic acid. It is also commonly called soda or carbonated soda. Anhydrous is a white powder with strong hygroscopicity of soda ash, and monohydrate, heptahydrate, and decahydrate are known. Specifically, it is used as a raw material for manufacturing glass, soap, etc., and as an alkali, it is also used in paper manufacturing. Anhydrous is called soda ash, and decahydrate is called washing soda or crystalline soda.
상기 탄산마그네슘은 탄산의 마그네슘염으로 천연으로는 마그네사이트로 산출되며, 무색의 결정 또는 분말이다. 무수물(無水物)과 1 수화물, 3 수화물, 5 수화물이 알려져 있다. 공업적으로 제조되어 마그네슘화합물의 제조원료나 가황 고무혼화제 등으로 쓰이는 것이 특징이다. 더 나아가, 바닥재, 방화, 소화 조성물, 화장품, 채취 분말 치약 등에 사용되며 식품의 색을 유지하기 위해 사용되기도 한다.The magnesium carbonate is a magnesium salt of carbonate and is naturally produced as magnesite, and is a colorless crystal or powder. Anhydrous substances, monohydrates, trihydrates, and pentahydrates are known. It is manufactured industrially and is used as a raw material for manufacturing magnesium compounds or as a vulcanized rubber admixture. Furthermore, it is used in flooring, fire prevention, fire extinguishing compositions, cosmetics, powdered toothpaste, etc., and is also used to maintain the color of food.
리튬계 배터리의 화재를 진압하기 위한 소화제를 개시한 기존의 선행문헌 상에는 화재 발생 시 알칼리 금속의 수분 반응에 따른 배터리의 훼손을 최소화하기 위해. 고체 에어로졸 소화약제, 분말 소화약제 및 액상 소화약제를 순서대로 분사하는 것을 개시하고 있으며, 소화약제에 일반적으로 포함되는 성분에 천연 추출물 등을 일정 중량범위로 첨가하여, 화재에 대한 소화능을 향상시키는 소화 약제에 대한 선행문헌 또한 개시되어 있다.According to existing literature that discloses fire extinguishing agents for extinguishing fires in lithium-based batteries, this is done to minimize damage to the battery due to the moisture reaction of alkali metal in the event of a fire. It discloses spraying solid aerosol fire extinguishing agent, powder fire extinguishing agent, and liquid fire extinguishing agent in that order, and adding natural extracts etc. to the ingredients generally included in fire extinguishing agents in a certain weight range to improve fire extinguishing ability. Prior literature on fire extinguishing agents is also disclosed.
다만, 상기 기존의 선행문헌들은 여러 종류의 소화약제를 이용해야 하는 번거로움이 있거나 소화능이 미미한 문제가 있었다.However, the existing prior literature had the inconvenience of having to use various types of fire extinguishing agents or had problems with poor fire extinguishing ability.
이에, 본원발명은 정제수를 포함하는 액상 종류의 소화 약제를 사용함에도 불구하고, 상기 소화약제를 구성하는 성분의 혼합에 따른 상승 효과로 배터리의 훼손을 방지하면서도 화재발생에 대한 소화능을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, although the present invention uses a liquid type of fire extinguishing agent containing purified water, the synergistic effect of mixing the components constituting the fire extinguishing agent prevents damage to the battery and maximizes fire extinguishing ability. There is an advantage.
더 나아가, 소화 약제를 장기간 보관하더라도, 소화 약제 자체의 특성 또는 물성의 변화를 최소화하여 그 보관성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Furthermore, even if the fire extinguishing agent is stored for a long period of time, there is an advantage in that the storage properties can be improved by minimizing changes in the characteristics or physical properties of the fire extinguishing agent itself.
보다 구체적으로, 상기 소화약제는 정제수 100 중량부에 대하여, 질산칼륨 40 내지 60 중량부, 인산 암모늄 40 내지 60 중량부, 탄산나트륨 40 내지 60 중량부 및 탄산마그네슘 40 내지 60 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.More specifically, the fire extinguishing agent preferably contains 40 to 60 parts by weight of potassium nitrate, 40 to 60 parts by weight of ammonium phosphate, 40 to 60 parts by weight of sodium carbonate, and 40 to 60 parts by weight of magnesium carbonate, based on 100 parts by weight of purified water. .
상기 중량범위에 의하는 경우, 각 성분의 혼합 작용으로 화재진압 효과를 극대화시킬 수 있으며, 장기간 보관하는 경우에도 각 구성 성분의 특성 또는 물성의 변화를 최소화하여 보관성을 향상시킬 수 있다.In the case of the above weight range, the fire suppression effect can be maximized by mixing each component, and even when stored for a long period of time, changes in the characteristics or physical properties of each component can be minimized to improve storage.
다만, 상기 범위 미만이거나 상기 범위를 초과하는 경우, 그 효과가 미미한 문제가 있다.However, if it is below or exceeds the above range, there is a problem that the effect is minimal.
바람직하게는, 상기 소화약제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 유효성분으로 더 포함할 수 있다:Preferably, the fire extinguishing agent may further include a compound represented by the following formula (2) and a compound represented by the formula (3) as active ingredients:
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
여기서,here,
m 은 0 내지 4의 정수이며,m is an integer from 0 to 4,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이며,L 1 and L 2 are the same or different from each other, and are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,Ar 1 and Ar 2 are the same or different from each other, and each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group with 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group with 3 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkyl group with 1 to 20 carbon atoms. , a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heterocycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, It is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted cycloalkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms and substituted or unsubstituted heteroalkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms,
R1 내지 R3은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로젠, 시아노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환의 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환의 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 20개의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환의 탄소수 3 내지 30의 헤테로아르알킬기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20개의 헤테로알케닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,R 1 to R 3 are the same or different from each other, and each independently represents hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, hydroxy group, substituted or unsubstituted alkyl group with 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkenyl group with 2 to 30 carbon atoms, Substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 24 carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroalkyl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aralkyl group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 30 carbon atoms, substituted or Unsubstituted heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroarylalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted heterocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms , a substituted or unsubstituted cycloalkenyl group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaralkyl group having 3 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted heteroalkenyl group having 1 to 20 carbon atoms,
상기 L1, L2, Ar1, Ar2 및 R1 내지 R3의 치환기는 수소, 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 30의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 3 내지 20개의 시클로알킬기, 탄소수 3 내지 20개의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 및 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환기로 치환되며, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.The substituents of L 1 , L 2 , Ar 1 , Ar 2 and R 1 to R 3 are hydrogen, deuterium, cyano group, nitro group, halogen group, hydroxy group, alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms. , an alkynyl group with 2 to 24 carbon atoms, a heteroalkyl group with 1 to 30 carbon atoms, an aralkyl group with 6 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group with 3 to 20 carbon atoms, a heterocycloalkyl group with 3 to 20 carbon atoms, an aryl group with 5 to 30 carbon atoms, Heteroaryl group with 2 to 30 carbon atoms, heteroarylalkyl group with 3 to 30 carbon atoms, alkoxy group with 1 to 30 carbon atoms, alkylsilyl group with 1 to 30 carbon atoms, arylsilyl group with 6 to 30 carbon atoms, and aryl with 6 to 30 carbon atoms. It is substituted with a substituent selected from the group consisting of oxy groups, and when substituted with a plurality of substituents, they are the same or different from each other.
보다 바람직하게는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다:More preferably, the compound represented by Formula 2 may be a compound represented by Formula 3 below:
[화학식 4][Formula 4]
보다 바람직하게는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있다:More preferably, the compound represented by Formula 3 may be a compound represented by Formula 5 below:
[화학식 5][Formula 5]
한편, 바람직하게는 상기 소화약제는 정제수 100 중량부에 대하여 질산칼륨 40 내지 60 중량부, 인산 암모늄 40 내지 60 중량부, 탄산나트륨 40 내지 60 중량부, 탄산마그네슘 40 내지 60 중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 10 내지 30 중량부 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.Meanwhile, preferably, the fire extinguishing agent is 40 to 60 parts by weight of potassium nitrate, 40 to 60 parts by weight of ammonium phosphate, 40 to 60 parts by weight of sodium carbonate, and 40 to 60 parts by weight of magnesium carbonate, based on the formula (2), based on 100 parts by weight of purified water. It may include 10 to 30 parts by weight of the compound represented by Formula 2 and 10 to 30 parts by weight of the compound represented by Formula 2.
상기 중량 범위에 의하는 경우, 배터리 셀(도 5의 310)에 발생한 화재에 대한 소화능을 보다 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 화재 발생 없이 상기 소화약제가 화재진압 장치(400) 내에 장기간 저장되더라도, 그 물성 또는 특성의 변화 없이 오랫동안 소화능을 유지할 수 있는 장점이 있다.In the case of the above weight range, not only can the fire extinguishing ability for a fire occurring in a battery cell (310 in FIG. 5) be maximized, but even if the extinguishing agent is stored in the fire suppression device 400 for a long period of time without a fire occurring, It has the advantage of maintaining fire extinguishing ability for a long time without changing its physical properties or characteristics.
다만, 상기 중량범위 미만이거나, 상기 중량범위를 초과하는 경우, 그 효과가 미미할 수 있다.However, if it is below the above weight range or exceeds the above weight range, the effect may be minimal.
[제조예2: 본 발명 소화 약제의 제조][Preparation Example 2: Preparation of fire extinguishing agent of the present invention]
정제수에 질산칼륨, 인산 암모늄, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 혼합하고, 75℃를 유지하며, 2 시간 동안 교반하여 상기 소화 약제를 제조하였다:The above fire extinguishing agent was prepared by mixing purified water with potassium nitrate, ammonium phosphate, sodium carbonate, magnesium carbonate, a compound represented by the following formula 3, and a compound represented by the following formula 4, maintaining the temperature at 75° C., and stirring for 2 hours:
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
상기 소화 약제를 이루는 성분의 구체적인 중량부는 하기 표 4과 같다.The specific weight parts of the components constituting the fire extinguishing agent are shown in Table 4 below.
(단위: 중량부)[실험예2: 본 발명 소화 약제의 소화 효과 실험] (Unit: parts by weight) [Experimental Example 2: Experiment on the digestive effect of the fire extinguishing agent of the present invention]
상기 T1 내지 T12의 소화 약제의 소화 효과를 실험하기 위해, 리튬계 배터리 셀(도 5의 310)을 60개 적층시킨 배터리를 제조하고 이에 화재를 발생시킨 후, 상기 T1 내지 T12의 소화 약제를 포함하는 소화기를 이용해 완전히 소화되는데 걸리는 시간을 측정하였다.In order to test the fire extinguishing effect of the fire extinguishing agent of T1 to T12, a battery containing 60 lithium-based battery cells (310 in FIG. 5) is stacked and a fire is generated, and then the fire extinguishing agent of T1 to T12 is included. The time taken for complete digestion was measured using a fire extinguisher.
실험은 10회 반복하여 그 결과를 평균값으로 나타내었다.The experiment was repeated 10 times and the results were expressed as the average value.
그 결과를 하기 표 5에 나타내었으며, 비교예로 인산암모늄 70 중량%, 흑연 10 중량% 및 실리카 20 중량% 비율로 제조된 분말소화약제를 포함하는 소화기로 동일 실험을 하였다.The results are shown in Table 5 below, and as a comparative example, the same experiment was performed with a fire extinguisher containing a powdered fire extinguishing agent prepared at a ratio of 70% by weight of ammonium phosphate, 10% by weight of graphite, and 20% by weight of silica.
한편, 30 내지 50 대 남녀 각각 50명씩의 실험 대상자를 모집하고, 상기 실험에 따라 리튬계 배터리가 완전히 소화된 이후, 화재로 인한 일산화탄소 등의 유독가스 냄새의 정도를 평가하였다.Meanwhile, 50 male and 50 male and female subjects in their 30s to 50s were recruited, and after the lithium-based battery was completely extinguished according to the above experiment, the degree of toxic gas odor such as carbon monoxide caused by the fire was evaluated.
평가 지표는 1 내지 10의 지수로 나타내었으며, 숫자가 높을수록 유독가스의 냄새가 적은 것이다.The evaluation index is expressed as an index from 1 to 10, and the higher the number, the less the smell of toxic gas.
상기 표 5의 결과를 볼 때, T1 내지 T12에 의하는 경우 비교예에 비해 동등 또는 그 이상의 소화 효과 및 유독가스 탈취 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.Looking at the results in Table 5, it can be confirmed that T1 to T12 have the same or better fire extinguishing effect and toxic gas deodorization effect compared to the comparative example.
특하, T9 내지 T11의 경우, 상기 효과가 극대화됨을 확인할 수 있다.In particular, it can be seen that in the case of T9 to T11, the above effect is maximized.
[실험예3: 본 발명 소화 약제의 장기 보관성 실험][Experimental Example 3: Long-term storage test of fire extinguishing agent of the present invention]
본 발명의 소화 약제의 장기 보관성을 실험하기 위해, 상기 T1 내지 T12의 소화 약제를 소화기에 주입하여 1년 간 보관하였다. 이후, 상기 실험예 2과 동일하게 리튬계 배터리 셀(도 5의 310)을 60개 적층시킨 배터리에 화재를 발생시킨 후, 상기 1년 간 보관한 T1 내지 T12의 소화 약제를 포함하는 소화기를 분사하여 화재를 진압하는 실험을 하였다. In order to test the long-term storage of the fire extinguishing agent of the present invention, the fire extinguishing agent T1 to T12 was injected into a fire extinguisher and stored for one year. Then, in the same manner as in Experimental Example 2, a fire was started in a battery in which 60 lithium-based battery cells (310 in FIG. 5) were stacked, and then a fire extinguisher containing the fire extinguishing agent T1 to T12 stored for one year was sprayed. An experiment was conducted to extinguish the fire.
한편, 상기 실험예 2에서 비교예로 사용된 분말 소화약제를 포함하는 소화기로 동일 실험을 하였다.Meanwhile, the same experiment was conducted with a fire extinguisher containing the powder fire extinguishing agent used as a comparative example in Experimental Example 2.
실험은 10회 반복하여 그 결과를 평균값으로 나타내었으며, 하기 표 6에 나타난 바와 같다.The experiment was repeated 10 times and the results were expressed as average values, as shown in Table 6 below.
[평가표][Evaluation table]
○ : 발생한 화재가 30 내지 40분 이내에 완전 연소됨.○: The fire is completely burned within 30 to 40 minutes.
△ : 발생한 화재가 50 내지 60분 이내에 완전 연소됨.△: The fire is completely burned within 50 to 60 minutes.
Χ : 각 조성물의 물성 변화로 소화 약제가 분사되지 않음.Χ: Fire extinguishing agent is not sprayed due to changes in the physical properties of each composition.
상기 표 6의 결과를 볼 때, T1 내지 T12에 의하는 경우 비교예에 비해 동등 또는 그 이상의 장기 보관성이 확인되었다. Looking at the results in Table 6, it was confirmed that T1 to T12 had equal or better long-term storage compared to the comparative example.
특하, T9 내지 T11의 경우, 소화 약제의 장기 보관성 효과가 극대화됨을 확인할 수 있다.In particular, in the case of T9 to T11, it can be seen that the long-term storage effect of the fire extinguishing agent is maximized.
이하, 상술한 내용들을 바탕으로 본 명세서의 바람직한 다른 일 실시예에 따른, 차량 화재 방지 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이때, 차량 화재 방지 방법을 실시하는 주체는 상술한 시스템 또는 시스템의 제어부(도 1의 100)일 수 있다. Hereinafter, based on the above-described contents, a method for preventing vehicle fires according to another preferred embodiment of the present specification will be described in detail as follows. At this time, the subject implementing the vehicle fire prevention method may be the above-described system or the control unit of the system (100 in FIG. 1).
도 9는 본 발명에 따른 차량 화재 방지 방법을 나타낸 도면이다.Figure 9 is a diagram showing a vehicle fire prevention method according to the present invention.
도 9에 따르면, 본 발명에 따른 차량용 배터리를 포함하는 차량의 화재 방지 방법은, 차량용 배터리의 상태 정보를 수신하는 단계(S110), 상태 정보를 기초로 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하는 단계(S120), 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 차량용 배터리의 화재 발생 정보를 획득하는 단계(S130) 및 화재 발생 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사하도록 제어하는 단계(S140)를 포함하되, 상기 상태 정보는, 과전류 발생 정보를 포함할 수 있다. According to Figure 9, the fire prevention method of a vehicle including a vehicle battery according to the present invention includes receiving status information of the vehicle battery (S110), performing a clustering-based algorithm based on the status information (S120), A step of acquiring fire occurrence information of a vehicle battery based on the result of the clustering-based algorithm (S130) and a step of controlling to spray fire extinguishing liquid to the vehicle battery based on the fire occurrence information (S140), wherein the state The information may include overcurrent occurrence information.
차량용 배터리의 상태 정보를 수신하는 단계(S110)는 센싱부(도 1의 200)에 의하여 감지된 상태 정보를 수신하는 단계일 수 있다. ), 상태 정보를 기초로 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하는 단계(S120)는 상술한 도 10에 따른 K-means 클러스터링 기법을 수행하는 단계일 수 있다. 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 차량용 배터리의 화재 발생 정보를 획득하는 단계(S130)는 상술한 도 10에 따른 클러스터링 1 및 클러스터링 2의 중심값의 거리 정보를 기초로 과전류 발생 정보를 생성하고, 과전류 발생 정보를 기초로 화재 발생 정보를 획득하는 단계일 수 있다. 화재 발생 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사하도록 제어하는 단계(S140)는 동력발생부(도 7의 420)를 제어하여 피스톤부(도 7의 412)를 구동하고, 피스톤부(도 7의 412)의 구동을 통하여 소화약(도 7의 411)을 배터리팩(도 1의 300)의 하우징(도 8의 350) 내부로 분사하는 단계일 수 있다. The step of receiving status information of the vehicle battery (S110) may be a step of receiving status information detected by the sensing unit (200 in FIG. 1). ), the step of performing a clustering-based algorithm based on state information (S120) may be a step of performing the K-means clustering technique according to FIG. 10 described above. The step (S130) of acquiring fire occurrence information of the vehicle battery based on the result of the clustering-based algorithm generates overcurrent occurrence information based on the distance information of the center values of clustering 1 and clustering 2 according to FIG. 10 described above, This may be a step of acquiring fire occurrence information based on overcurrent occurrence information. The step (S140) of controlling to spray fire extinguishing liquid on the vehicle battery based on fire occurrence information controls the power generation unit (420 in FIG. 7) to drive the piston unit (412 in FIG. 7), and the piston unit (FIG. This may be a step of spraying fire extinguishing agent (411 in FIG. 7) into the housing (350 in FIG. 8) of the battery pack (300 in FIG. 1) by driving 412 in 7).
이때, 소화약(도 7의 411)은 상술한 바와 같이 소화 약제를 포함할 수 있으며, 이때 소화 약제는 상술한 내용과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명에 따른 차량용 배터리는 복수의 배터리 셀(도 5의 310)을 포함할 수 있고, 복수의 배터리 셀(도 5의 310)은 상술한 바와 같이 부식 방지 코팅 조성물에 의한 코팅층을 포함할 수 있다. 이때, 부식 방지 코팅 조성물은 상술한 내용과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. At this time, the fire extinguishing agent (411 in FIG. 7) may include a fire extinguishing agent as described above, and since the fire extinguishing agent is the same as described above, detailed description will be omitted. In addition, the vehicle battery according to the present invention may include a plurality of battery cells (310 in Figure 5), and the plurality of battery cells (310 in Figure 5) may include a coating layer made of an anti-corrosion coating composition as described above. You can. At this time, since the anti-corrosion coating composition is the same as described above, detailed description will be omitted.
도 10는 본 발명에 따른 클러스터링 기반 알고리즘을 적용한 그래프를 나타낸 도면이다. Figure 10 is a diagram showing a graph to which the clustering-based algorithm according to the present invention is applied.
도 10에 따르면, 본 발명에 따른 클러스터링 기반 알고리즘은 제어부(도 1의 100)에서 수행되며, 제어부(도 1의 100)의 메모리에 저장된 명령어에 의하여 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 클러스터링 기반 알고리즘은 과전류 감지 센서(250)에서 측정된 전류값을 기초로 클러스터별로 분류할 수 있다. According to FIG. 10, the clustering-based algorithm according to the present invention is performed in the control unit (100 in FIG. 1) and can be performed by instructions stored in the memory of the control unit (100 in FIG. 1). The clustering-based algorithm according to the present invention can classify each cluster based on the current value measured by the overcurrent detection sensor 250.
도 10에 따르면, 특징 1과 특징 2를 기초로 제어부(도 1의 100)는 과전류 감지 센서(250)에서 감지된 측정값을 클러스터링할 수 있다. 제어부(도 1의 100)는 각 클러스터를 기준으로 클러스터링하는 단계를 수행할 수 있으며, 형성된 클러스터 내의 특징들에 대하여 평가지표를 산출하고, 평가지표를 이용하여 실시간으로 배터리셀에 화재가 발생하거나 누전이 발생하는지 여부를 판단할 수 있다. According to FIG. 10, based on feature 1 and feature 2, the control unit (100 in FIG. 1) may cluster the measured values detected by the overcurrent detection sensor 250. The control unit (100 in FIG. 1) can perform a clustering step based on each cluster, calculate an evaluation index for the characteristics within the formed cluster, and use the evaluation index to detect fire or short circuit in the battery cell in real time. You can determine whether this occurs.
제어부(도 1의 100)는 센싱부 또는 과전류 감지 센서로부터 감지된 값을 기초로 특징을 추출하고, 추출된 특징으로부터 클러스터를 형성하며, 형성된 클러스터에 대한 평가지표를 계산하고, 계산된 평가지표를 바탕으로 클러스터의 개수를 판단하여 차량용 배터리에 화재 발생 여부 또는 누전 발생 여부를 실시간으로 인지할 수 있다.The control unit (100 in FIG. 1) extracts features based on the values detected from the sensing unit or the overcurrent detection sensor, forms a cluster from the extracted features, calculates an evaluation index for the formed cluster, and uses the calculated evaluation index. Based on this, it is possible to determine in real time whether a fire or a short circuit has occurred in the vehicle battery by determining the number of clusters.
제어부(도 1의 100)는 형성된 클러스터 내의 특징들에 대하여 평균값을 계산하고, 평균값을 통하여 평가지표를 산출할 수 있다. 이때, 사용되는 클러스터링 기법은, 클러스터링 기법 중 K-means 클러스터링을 사용할 수 있다. K-means 클러스터링은 주어진 데이터를 K개의 군집으로 군집화하는 것을 말한다. 이러한 K-means 클러스터링은, 주어진 데이터 표본에서 임의로 샘플값 하나를 고른 후 해당 샘플값에서 다른 샘플 데이터까지의 거리를 측정한다. 이때, 각 데이터 샘플에서 가장 가까운 중심을 선택하여, 다시 해당 샘플을 중심으로 다른 데이터 샘플값까지의 거리를 계산한다. 이러한 과정을 반복하여, 군집화를 이룬다. 즉, 복수의 클러스터(cluster)를 생성한다. 이러한 클러스터링 기법은 주로 파이썬(Python)으로 구현될 수 있다.The control unit (100 in FIG. 1) can calculate an average value for the features in the formed cluster and calculate an evaluation index through the average value. At this time, the clustering technique used may be K-means clustering among clustering techniques. K-means clustering refers to clustering given data into K clusters. This K-means clustering randomly selects one sample value from a given data sample and then measures the distance from that sample value to other sample data. At this time, the closest center of each data sample is selected, and the distance from that sample to other data sample values is calculated again. By repeating this process, clustering is achieved. In other words, multiple clusters are created. This clustering technique can mainly be implemented in Python.
도 10에 따르면, 특징 1 및 특징 2는 배터리 셀의 전압(V) 및 전류(A)의 크기일 수 있다. 이때, 제어부(도 1의 100)는 복수의 배터리 셀에 대하여 각각의 전압(V) 및 전류(A)의 크기를 센싱부로부터 수신하고, 이를 클러스터링할 수 있다. According to FIG. 10, feature 1 and feature 2 may be the magnitude of the voltage (V) and current (A) of the battery cell. At this time, the control unit (100 in FIG. 1) may receive the magnitude of each voltage (V) and current (A) for a plurality of battery cells from the sensing unit and cluster them.
제어부(도 1의 100)는 클러스터링 결과, 클러스터링 1과 클러스터링 2로 측정값들을 분류할 수 있다. 제어부(도 1의 100)는 클러스터링 1의 제1 중심값을 평균 계산법을 통하여 산출하고, 클러스터링 2의 제2 중심값을 평균 계산법을 통하여 산출할 수 있다. The control unit (100 in FIG. 1) may classify the measured values into clustering 1 and clustering 2 as a result of clustering. The control unit (100 in FIG. 1) can calculate the first center value of clustering 1 through an average calculation method, and calculate the second center value of clustering 2 through an average calculation method.
제어부(도 1의 100)는 제1 중심값과 제2 중심값의 거리를 산출하고, 산출된 거리의 크기가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 해당 배터리 셀에 화재가 발생하거나 누전이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(도 1의 100)는 클러스터 2로 분류된 정보를 과전류 발생 정보로 분류할 수 있다. 제어부(도 1의 100)는 과전류 발생 정보를 기초로, 화재 발생 정보를 생성하고, 화재 발생 정보에 기초하여 화재진압 장치(400)를 구동하도록 제어할 수 있다.The control unit (100 in FIG. 1) calculates the distance between the first center value and the second center value, and if the size of the calculated distance is greater than a predetermined value, it determines that a fire or a short circuit has occurred in the corresponding battery cell. You can. That is, the control unit (100 in FIG. 1) can classify information classified into cluster 2 as overcurrent occurrence information. The control unit (100 in FIG. 1) may generate fire occurrence information based on overcurrent occurrence information and control the fire suppression device 400 to operate based on the fire occurrence information.
구체적으로, 본 발명에 따른 클러스터링 기법은 다음과 같을 수 있다. Specifically, the clustering technique according to the present invention may be as follows.
본 발명에 따른 클러스터링 기법은 K-means 클러스터링을 수행하는 알고리즘으로서, 상태 정보를 기초로 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하는 단계(S120)에서 수행되는 알고리즘을 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 상태 정보를 기초로 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하는 단계(S120)는 전기 특성 신호에 대하여 임의의 K개의 데이터를 추출하는 단계(S121), K개의 데이터를 중심으로 복수의 클러스터를 생성하는 단계(S122), 복수의 클러스터 각각의 중심값을 추출하는 단계(S123), 각각의 중심값 간의 중간 거리값을 추출하는 단계(S123), 중간 거리값을 기초로 가장 거리가 짧은 클러스터에 데이터를 할당하는 단계(S124) 및 할당된 데이터를 포함하여 클러스터의 중심을 업데이트하는 단계(S125)를 포함할 수 있다. The clustering technique according to the present invention is an algorithm that performs K-means clustering, and may refer to an algorithm performed in the step (S120) of performing a clustering-based algorithm based on state information. The step of performing a clustering-based algorithm based on the state information according to the present invention (S120) includes the step of extracting K random data for the electrical characteristic signal (S121) and generating a plurality of clusters centered on the K data. Step (S122), extracting the center value of each of the plurality of clusters (S123), extracting the median distance value between each center value (S123), storing data in the cluster with the shortest distance based on the median distance value. It may include an allocation step (S124) and a step of updating the center of the cluster including the allocated data (S125).
본 발명에서 중간 거리값은 최종적인 2개의 클러스터를 생성하는 군집화 과정에서의 클러스터 간의 거리값을 의미할 수 있다. In the present invention, the intermediate distance value may refer to the distance value between clusters in the clustering process that creates the final two clusters.
이때, 전기 특성 신호는 전기차용 배터리에 포함된 복수의 배터리 셀 각각에 대한 전압(V) 및 전류(A) 신호를 포함할 수 있다. 각각의 배터리 셀에 대한 전압(V) 및 전류(A) 신호는 후술된다. At this time, the electrical characteristic signal may include voltage (V) and current (A) signals for each of a plurality of battery cells included in the electric vehicle battery. The voltage (V) and current (A) signals for each battery cell are described below.
이때, 전기 특성 신호를 기초로 K-중심 군집화 과정을 수행하는 알고리즘은 하기 유클리드 거리를 나타내는 수학식 1에 의하여 군집화 과정을 수행할 수 있다. At this time, the algorithm that performs the K-center clustering process based on the electrical characteristic signal can perform the clustering process according to Equation 1, which represents the Euclidean distance below.
[수학식 1][Equation 1]
(단, d는 거리값, (x, y)는 좌표값으로서, x는 전압(V)에 대응되고, y는 전류(A)에 대응함)(However, d is a distance value, (x, y) is a coordinate value, x corresponds to voltage (V), and y corresponds to current (A))
도 10에 따르면, x축은 특징 1로서 전압(V)에 대응되고, y축은 특징 2로서 전류(A)에 대응될 수 있다. 클러스터 1은 보다 낮은 전압(V) 및 전류(A)에 대한 것으로서 안정적인 배터리 상태를 의미할 수 있다. 클러스터 2는 보다 높은 전압(V) 및 전류(A)에 대한 것으로서 불안정한 배터리 상태를 의미할 수 있다. 각각의 점들은 각각의 배터리 셀의 전압(V) 및 전류(A)의 크기를 좌표로 나타낸 것으로서, 특정 시점에서의 크기를 의미할 수 있다. According to FIG. 10, the x-axis may correspond to voltage (V) as feature 1, and the y-axis may correspond to current (A) as feature 2. Cluster 1 is for lower voltage (V) and current (A) and may indicate a stable battery state. Cluster 2 is for higher voltage (V) and current (A) and may indicate an unstable battery condition. Each dot represents the size of the voltage (V) and current (A) of each battery cell in coordinates, and may mean the size at a specific point in time.
본 발명에 따른 전기 신호 분석 방법은 클러스터 1과 클러스터 2의 최종 거리값을 추출하고, 최종 거리값을 기초로 해당 전기차용 배터리에 대한 화재 발생 정보를 획득/생성할 수 있다. The electrical signal analysis method according to the present invention can extract the final distance value of Cluster 1 and Cluster 2, and obtain/generate fire occurrence information about the battery for the electric vehicle based on the final distance value.
이때, 본 발명에 따른 최종 거리값은 다음과 같은 순서로 추출될 수 있다. At this time, the final distance value according to the present invention can be extracted in the following order.
(1) 클러스터 1의 제1 평균값(x1, y1) 및 클러스터 2의 제2 평균값(x2, y2)을 추출(1) Extract the first average value (x1, y1) of cluster 1 and the second average value (x2, y2) of cluster 2
(2) 제1 평균값 및 제2 평균값은 각각 좌표값이고, 제1 평균값 및 제2 평균값 사이의 최종 거리값(L)을 하기 수학식 2를 기초로 추출(2) The first average value and the second average value are each coordinate values, and the final distance value (L) between the first average value and the second average value is extracted based on Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
본 발명은 추출된 최종 거리값(L)이 미리 설정된 거리값보다 큰 경우, 해당 배터리 셀에 화재가 발생하거나 누전이 발생한 것으로 판단하고, 이를 기초로 화재 발생 정보를 획득/생성할 수 있다. In the present invention, if the extracted final distance value (L) is greater than a preset distance value, it is determined that a fire or a short circuit has occurred in the corresponding battery cell, and fire occurrence information can be obtained/generated based on this.
또한, 본 발명에 따른 전기 신호 분석 방법은 배터리 종류에 따라 다른 최종 거리값(L)을 추출할 수 있다. 일반적으로 전기차용 배터리로 많이 사용되는 리튬이온배터리의 경우, 최종 거리값(L)에 보정 계수를 곱하고, 이를 기초로 미리 설정된 거리값과 비교하는 것이 보다 효율적이다. 이를 보정된 최종 거리값(L')이라고 하고 하기 수학식 3 및 수학식 4를 기초로 추출될 수 있다. Additionally, the electrical signal analysis method according to the present invention can extract a different final distance value (L) depending on the type of battery. In the case of lithium-ion batteries, which are generally used as batteries for electric vehicles, it is more efficient to multiply the final distance value (L) by a correction coefficient and compare it with a preset distance value based on this. This is called the corrected final distance value (L') and can be extracted based on Equation 3 and Equation 4 below.
[수학식 3][Equation 3]
(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값을 기초로 생성된 좌표값임)(However, (x1, y1) is a coordinate value created based on the average value of cluster 1, and (x2, y2) is a coordinate value created based on the average value of cluster 2)
[수학식 4][Equation 4]
α는 배터리 셀의 온도가 증가할수록 최종 거리값이 크게 계산되도록 하여 화재 발생 정보가 보다 정확하게 도출되도록 보정하기 위한 하나의 상수이다. 또한, α는 배터리 셀이 단락되어 높은 전류 변화량의 크기를 가질수록 최종 거리값이 크게 계산되도록 하여 화재 발생 정보가 보다 정확하게 도출되도록 보정하기 위한 하나의 상수이다. 또한, α는 배터리 셀의 용량을 함께 고려하여, 화재 발생 정보가 보다 정확하게 도출되도록 보정하기 위한 하나의 상수이다. α는 상수로써 그 단위는 무시될 수 있다. α is a constant for correction so that the final distance value is calculated larger as the temperature of the battery cell increases, so that fire occurrence information is derived more accurately. In addition, α is a constant for correction so that the final distance value is calculated to be larger as the battery cell is short-circuited and the magnitude of the current change is higher, so that fire occurrence information can be derived more accurately. In addition, α is a constant for correction so that fire occurrence information is derived more accurately by considering the capacity of the battery cell. α is a constant and its units can be ignored.
이처럼, 수학식 3 및 수학식 4를 이용한 보정된 최종 거리값(L')을 기초로 화재 발생 정보를 생성하는 경우, 전기차용 배터리에 대한 화재 발생 정보가 보다 정확하게 도출될 수 있는 효과가 있다. In this way, when fire occurrence information is generated based on the corrected final distance value (L') using Equation 3 and Equation 4, there is an effect that fire occurrence information for electric vehicle batteries can be derived more accurately.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 모델링하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 모델링되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.The above-described present invention can be modeled as computer-readable code on a program-recorded medium. Computer-readable media includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. and also includes those modeled in the form of carrier waves (e.g., transmission over the Internet). Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered illustrative. The scope of this specification should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of this specification are included in the scope of this specification.
앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.Any or other embodiments of the present invention described above are not exclusive or distinct from each other. In certain embodiments or other embodiments of the present invention described above, each configuration or function may be used in combination or combined.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in any respect and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
10: 차량
100: 제어부
200: 센싱부
300: 배터리팩
400: 화재진압 장치10: vehicle
100: control unit
200: Sensing unit
300: Battery pack
400: Fire suppression device
Claims (7)
상기 차량용 배터리의 상태 정보를 감지하는 센싱부;
상기 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대하여 소화액을 분사하는 화재진압 장치; 및
상기 상태 정보를 기초로 상기 차량용 배터리에 대한 화재 발생 정보를 생성하는 클러스터링 기반 알고리즘을 수행하고, 상기 클러스터링 기반 알고리즘의 결과값을 기초로 상기 화재진압 장치를 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 상태 정보는 과전류 발생 정보를 포함하고,
상기 클러스터링 기반 알고리즘은 K-means 클러스터링을 수행하는 알고리즘이고, 상기 알고리즘에서 클러스터 1과 클러스터 2로 클로스터 2개를 선정하고, 상기 클러스터 1의 좌표값인 제1 평균값(x1, y1) 및 상기 클러스터 2의 좌표값인 제2 평균값(x2, y2)을 추출하고, 제1 평균값 및 제2 평균값 사이의 최종 거리값(L)을 하기의 식 2로 추출하고, 하기의 식 3 및 식 4로 보정된 거리값을 적용하여 화재가능성을 판단하는 것이고,
상기 소화액은 소화약제를 포함하며,
상기 소화약제는 정제수 100 중량부에 대하여, 질산칼륨 40 내지 60 중량부, 인산 암모늄 40 내지 60 중량부, 탄산나트륨 40 내지 60 중량부 및 탄산마그네슘 40 내지 60 중량부를 포함하고,
배터리 셀 표면에 부식 방지 코팅 조성물로 형성된 부식방지 코팅층을 포함하며,
상기 부식 방지 코팅 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지 40 내지 60 중량부, 경화제 10 내지 30 중량부 및 분산제 10 내지 30 중량부이고
상기 센싱부는,
과전류 감지 센서를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 과전류 감지 센서로부터 수신한 측정값을 상기 클러스터링 기반 알고리즘에 입력하는 것인
인공지능 기반 차량 화재 방지 시스템.
[식 2]
(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값을 기초로 생성된 좌표값)
[식 3]
(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, α는 식 4로 계산되는 상수.)
[식 4]
In a system for preventing fires occurring in artificial intelligence-based vehicle batteries,
A sensing unit that detects status information of the vehicle battery;
a fire suppression device that sprays fire extinguishing liquid to the vehicle battery based on the status information; and
A control unit that performs a clustering-based algorithm to generate fire occurrence information about the vehicle battery based on the status information and controls the fire suppression device based on a result of the clustering-based algorithm,
The status information includes overcurrent occurrence information,
The clustering-based algorithm is an algorithm that performs K-means clustering. In the algorithm, two clusters are selected as cluster 1 and cluster 2, and the first average value (x1, y1), which is the coordinate value of cluster 1, and the cluster The second average value (x2, y2), which is the coordinate value of 2, is extracted, the final distance value (L) between the first average value and the second average value is extracted using Equation 2 below, and corrected using Equation 3 and Equation 4 below. The possibility of fire is determined by applying the distance value,
The digestive juice includes a fire extinguishing agent,
The fire extinguishing agent includes 40 to 60 parts by weight of potassium nitrate, 40 to 60 parts by weight of ammonium phosphate, 40 to 60 parts by weight of sodium carbonate, and 40 to 60 parts by weight of magnesium carbonate, based on 100 parts by weight of purified water,
It includes an anti-corrosion coating layer formed of an anti-corrosion coating composition on the surface of the battery cell,
The anti-corrosion coating composition contains 40 to 60 parts by weight of epoxy resin, 10 to 30 parts by weight of hardener, and 10 to 30 parts by weight of dispersant, based on 100 parts by weight of solvent.
The sensing unit,
Includes an overcurrent detection sensor,
The control unit,
Inputting the measured value received from the overcurrent detection sensor into the clustering-based algorithm.
Artificial intelligence-based vehicle fire prevention system.
[Equation 2]
(However, (x1, y1) is a coordinate value created based on the average value of cluster 1, and (x2, y2) is a coordinate value created based on the average value of cluster 2)
[Equation 3]
(However, (x1, y1) is a coordinate value generated based on the average value of cluster 1, (x2, y2) is a coordinate value generated based on the average value of cluster 2, and α is a constant calculated by Equation 4. )
[Equation 4]
상기 화재진압 장치는,
상기 소화액을 저장하는 탱크;
상기 탱크로부터 상기 소화액을 상기 차량용 배터리로 분사하기 위한 분사 노즐; 및
상기 분사 노즐을 제어하기 위한 밸브;를 포함하는 것인,
인공지능 기반 차량 화재 방지 시스템.
According to paragraph 1,
The fire suppression device is,
A tank storing the extinguishing liquid;
A spray nozzle for spraying the fire extinguishing liquid from the tank to the vehicle battery; and
It includes a valve for controlling the injection nozzle,
Artificial intelligence-based vehicle fire prevention system.
상기 탱크는,
상기 소화액에 압력을 가하기 위한 피스톤부; 및
상기 피스톤부를 구동하기 위한 동력을 발생하는 동력발생부;를 포함하되,
상기 동력발생부는 폭약을 포함하는 것인,
인공지능 기반 차량 화재 방지 시스템.
According to paragraph 4,
The tank is,
A piston unit for applying pressure to the digestive juice; and
Including a power generator that generates power to drive the piston unit,
The power generator includes explosives,
Artificial intelligence-based vehicle fire prevention system.
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| KR1020210073329A KR102619174B1 (en) | 2021-06-07 | 2021-06-07 | System and method for fire prevention of vehicle based on artificial intelligence |
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| KR20220164960A KR20220164960A (en) | 2022-12-14 |
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