WO2020197111A1 - 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치 Download PDF

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery rack including the same, and a power storage device.
  • Secondary batteries with high ease of application by product group and electrical characteristics such as high energy density are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by electric drive sources. It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • Such a secondary battery is attracting attention as a new energy source for eco-friendly and energy efficiency enhancement in that it does not generate by-products from the use of energy as well as the primary advantage that it can dramatically reduce the use of fossil fuels.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • the battery pack including at least one battery module may constitute a power storage device including battery racks including at least one such battery pack according to various voltage and capacity requirements.
  • a firefighting facility in order to cope with the risk of fire, such as overheating, which may occur due to the characteristics of the battery cell in the rack container accommodating battery racks including a plurality of battery modules.
  • the structure is provided.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of suppressing fire and preventing the spread of fire in a battery module unit when a fire situation occurs, a battery rack including the same, and a power storage device.
  • the present invention provides a battery module, comprising: a plurality of battery cells; A module case accommodating the plurality of battery cells; An air intake part provided on one side of the module case and guiding air into the module case for cooling the plurality of battery cells; An air discharge part provided on the other side of the module case to discharge air that has entered the module case through the air intake part outside the module case; And at least one sheet member attached to the inner wall of the module case between the air discharge part and the air intake part, and expanding at a predetermined temperature or higher to seal the inner space of the module case. to provide.
  • the sheet member may be provided in plural, and the plurality of sheet members may be attached to a front inner wall, a rear inner wall, both side inner walls, an upper inner wall, and a lower inner wall of the module case, respectively.
  • the plurality of sheet members may be mutually sealed at each rim.
  • the battery module may include a pair of air circulation guide members disposed inside both sides of the module case to face the air intake part and the air discharge part, and forming an air circulation passage therein.
  • the pair of air circulation guide members may be made of the same material as the at least one sheet member.
  • the pair of air circulation guide members may be disposed to face each other with the plurality of battery cells interposed therebetween.
  • the pair of air circulation guide members may include a plurality of guide slits provided on one side facing the plurality of battery cells and spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the pair of air circulation guide members may include a plurality of guide partition walls provided adjacent to the plurality of guide slits and disposed inclined at a predetermined angle in the air circulation passage.
  • the present invention as a battery rack, at least one battery module according to the above-described embodiments; And a rack case for accommodating the at least one battery module.
  • the present invention provides a power storage device comprising: at least one battery rack according to the above-described embodiment as a power storage device.
  • a battery module capable of suppressing fire and preventing the spread of fire in a battery module unit when a fire situation occurs, a battery rack including the same, and a power storage device may be provided.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an air circulation guide member of the battery module of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the air circulation guide member of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a view for explaining another embodiment of the air circulation guide member of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram for describing air circulation for cooling the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the seat member and the air circulation guide member when a predetermined temperature of the battery module of FIG. 1 or more.
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 1.
  • the battery module 10 includes a battery cell 100, a module case 200, an air intake part 300, an air discharge part 400, and a sheet member 500. I can.
  • the battery cell 100 is a secondary battery, and may be provided as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 is limited to being provided as a pouch-type secondary battery.
  • the battery cells 100 may be provided in plurality.
  • the plurality of battery cells 100 may be provided to be stacked on each other.
  • the plurality of battery cells 100 may be electrically connected to each other.
  • the module case 200 may accommodate the plurality of battery cells 100.
  • the module case 200 may include a case body 210 and a case cover 250.
  • An accommodation space for accommodating the plurality of battery cells 100 may be provided in the case body 210.
  • the case cover 250 is disposed above the plurality of battery cells 100 and may be coupled to the case body 210.
  • the air intake unit 300 is provided at one side of the module case 200, specifically, at the rear of the case body 210, and the module case 200 for cooling the plurality of battery cells 100 ) Air can be guided inside.
  • the air discharge unit 400 is the other side of the module case 200, specifically, so that air that has entered the module case 200 through the air intake unit 300 can be discharged out of the module case 200. , It may be provided in front of the case body 210.
  • the sheet member 500 is attached to the inner wall of the module case 200 between the air discharge unit 400 and the air intake unit 300, and expands at a predetermined temperature or higher to the inner space of the module case 200 Can be sealed.
  • the sheet member 500 may be formed of a material capable of expanding its volume at a predetermined temperature or higher.
  • the sheet member 500 may be formed of a foam-type material whose volume increases at a predetermined temperature or higher.
  • the sheet member 500 may be provided in plural.
  • the plurality of sheet members 500 may be attached to a front inner wall, a rear inner wall, both side inner walls, an upper inner wall, and a lower inner wall of the module case 200, respectively. Specifically, the plurality of sheet members 500 may be attached to a front inner wall, a rear inner wall, both side inner walls, a lower inner wall, and an upper inner wall of the case cover 210 of the case body 210. Here, the plurality of sheet members 500 may be mutually sealed at each rim.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 2
  • FIG. 4 is a view for explaining an air circulation guide member of the battery module of FIG. 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the air circulation guide member of FIG. 4
  • FIG. 6 is 5 is a view for explaining another embodiment of the air circulation guide member
  • FIG. 7 is a view for explaining air circulation for cooling the battery module of FIG. 1.
  • the battery module 10 may further include a pair of air circulation guide members 600 and 700.
  • the pair of air circulation guide members 600 and 700 face the air intake part 300 and the air discharge part 400 to face the module case 200, specifically, of the case body 210 It can be placed inside both sides of the room. Specifically, the pair of air circulation guide members 600 and 700 may be disposed to face each other with the plurality of battery cells 100 interposed therebetween.
  • the pair of air circulation guide members 600 and 700 may be made of the same material as the at least one sheet member 500. That is, the pair of air circulation guide members 600 and 700 may be formed of a material whose volume expands at a predetermined temperature or higher.
  • the pair of air circulation guide members 600 and 700 may include a first air circulation guide member 600 and a second air circulation guide member 700.
  • the first air circulation guide member 600 is for guiding the air introduced through the air intake unit 300 toward the plurality of battery cells 100, and includes an air circulation passage 610 and a guide slit 630. ) And a guide partition wall 650 may be included.
  • the air circulation passage 610 communicates with the air intake unit 300 and may be elongated along the stacking direction of the plurality of battery cells 100.
  • the guide slit 630 communicates with the air circulation passage 610 and may be provided on one side facing the plurality of battery cells 100.
  • the guide slit 630 may be provided in plurality.
  • the plurality of guide slits 630 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the stacking direction of the battery cells 100, and the air in the air circulation passage 610 toward the plurality of battery cells 100 Can guide the movement of.
  • the guide partition wall 650 may be provided in plurality.
  • the plurality of guide partition walls 650 may be disposed adjacent to the plurality of guide slits 630 and may be disposed inclined at a predetermined angle within the air circulation passage 610.
  • the plurality of guide partition walls 650 may guide more uniform air inflow toward the plurality of guide slits 630.
  • the second air circulation guide member 700 is for guiding the air cooled by the plurality of battery cells 100 toward the air discharge unit 400, and includes an air circulation passage 710 and a guide slit 730 And it may include a guide partition (750).
  • the air circulation passage 710 communicates with the air discharge part 400 and may be elongated along the stacking direction of the plurality of battery cells 100.
  • the guide slit 730 communicates with the air circulation passage 710 and may be provided to face the plurality of battery cells 100.
  • the guide slit 730 may be provided in plurality.
  • the plurality of guide slits 730 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the stacking direction of the battery cells 100, and the air circulation passage 710 of the air at the side of the plurality of battery cells 100 You can guide the movement to the side.
  • the guide partition wall 750 may be provided in plurality.
  • the plurality of guide partition walls 750 may be disposed adjacent to the plurality of guide slits 730, and may be disposed inclined at a predetermined angle within the air circulation passage 710.
  • the plurality of guide partition walls 750 may more evenly guide the movement of the air introduced from the side of the plurality of guide slits 730 to the side of the air discharge unit 400.
  • the guide partition wall 750 may be combined as a separate member, or as shown in FIG. 6, the guide partition wall 755 may be integrally formed.
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the seat member and the air circulation guide member when a predetermined temperature of the battery module of FIG. 1 or more.
  • a fire may occur due to overheating or the like in at least one of the plurality of battery cells 100 inside the module case 200.
  • the temperature inside the module case 200 rises, and when the temperature exceeds the predetermined temperature, the plurality of sheet members 500 and the pair of air circulation guide members 600 and 700 expand. While doing so, it is possible to seal the inner space of the module case 200.
  • the air intake unit 300 or the air discharge Inflow of oxygen into the module case 200 from the part 400 side may be blocked.
  • the fire generated inside the battery module 10 may be extinguished more quickly or significantly attenuated, and heat diffusion to the outside of the battery module 10 may be effectively prevented.
  • the battery module 10 through the sheet member 500 and the air circulation guide members 600, 700, more quickly in the unit of the battery module 10 when a fire situation occurs. It can extinguish a fire early or effectively prevent the spread of fire.
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery rack 1 may include a rack case 50 accommodating the plurality of battery modules 10 and the plurality of battery modules 10 of the previous embodiment.
  • the battery rack 1 since the battery rack 1 according to the present embodiment includes the battery module 10 of the previous embodiment, a battery rack 1 including all the advantages of the battery module 10 of the previous embodiment can be provided. I can.
  • the battery rack 1 even if a fire situation occurs in any one battery module 10, the battery module in which a fire situation occurs more quickly than in the unit of the battery module 10 ( By sealing the inside of 10), it is possible to extinguish a fire with a rapid combination and effectively prevent the spread of fire to the adjacent battery module 10.
  • FIG. 10 is a view for explaining a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device E may be used as an energy source and for home or industrial use.
  • the power storage device E may include at least one of the preceding embodiments, and in the case of this embodiment, a plurality of battery racks 1 and a rack container C accommodating the plurality of battery racks 1. .
  • the power storage device E includes the battery rack 1 of the previous embodiment, a power storage device E including all the advantages of the battery rack 1 of the previous embodiment is provided. Can provide.
  • the battery module 10 capable of suppressing fire and preventing the spread of fire in the battery module 10 unit when a fire situation occurs, the battery rack 1 including the same, and the A power storage device (E) may be provided.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수 개의 배터리 셀들, 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스, 모듈 케이스의 일측에 구비되며, 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위해 모듈 케이스 내부로 공기를 안내하는 공기 흡입부, 공기 흡입부를 통해 모듈 케이스 내부로 들어온 공기를 모듈 케이스 밖으로 내보내며, 모듈 케이스의 타측에 구비되는 공기 토출부 및 공기 토출부와 공기 흡입부 사이의 모듈 케이스 내벽에 부착되며, 소정 온도 이상에서 팽창되어 모듈 케이스 내부 공간을 밀폐시키는 적어도 하나의 시트부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 03월 25일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2019-0033749호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩은 다양한 전압과 용량 요구 조건 등에 따라, 이러한 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 랙들로 구비되는 전력 저장 장치를 구성하기도 한다.
종래 전력 저장 장치를 구성하는 배터리 모듈의 경우, 복수 개의 배터리 모듈들을 포함하는 배터리 랙들을 수용하는 랙 컨테이너 내에 배터리 셀의 특성 상 발생될 수 있는 과열 등에 따른 화재 발생 등의 위험에 대처하기 위해 소방 시설 구조물이 구비된다.
그러나, 배터리 모듈 내에서 화재가 시작되는 경우, 신속한 화재 진압이 어려운 문제가 있다. 배터리 모듈 내에서 화재가 신속히 진압되지 않거나 불이 번지는 시간이 지연되지 않을 경우, 주변 배터리 모듈들로의 화재 전이가 빨라지는 문제가 있다. 이에 따라, 추후 랙 컨테이너 내의 소방 시설 구조물이 동작 시점에는 이미 복구하기 어려운 피해가 발생된 이후일 가능성이 높을 수 밖에 없는 문제가 있다.
그러므로, 화재 상황 발생 시 보다 신속한 조기 진압이 필요하며, 이를 위해서는 배터리 모듈 단위에서의 화재 진압 및 화재 확산 방지가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 화재 상황 발생 시 배터리 모듈 단위에서 화재 진압 및 화재 확산을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 일측에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위해 상기 모듈 케이스 내부로 공기를 안내하는 공기 흡입부; 상기 공기 흡입부를 통해 상기 모듈 케이스 내부로 들어온 공기를 상기 모듈 케이스 밖으로 내보내며, 상기 모듈 케이스의 타측에 구비되는 공기 토출부; 및 상기 공기 토출부와 상기 공기 흡입부 사이의 상기 모듈 케이스 내벽에 부착되며, 소정 온도 이상에서 팽창되어 상기 모듈 케이스 내부 공간을 밀폐시키는 적어도 하나의 시트부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 시트부재는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 시트부재는, 각각, 상기 모듈 케이스의 전방 내벽, 후방 내벽, 양측방 내벽, 상측 내벽 및 하측 내벽에 부착될 수 있다.
상기 복수 개의 시트 부재는, 각 테두리에서 상호 실링될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 공기 흡입부와 상기 공기 토출부를 마주하게 상기 모듈 케이스의 양측방 내부에 배치되며, 내부에 공기 순환 유로가 형성되는 한 쌍의 공기 순환 가이드부재;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는, 상기 적어도 하나의 시트부재와 같은 재질로 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 마주하는 일측에 구비되며, 상호 소정 거리 이격 배치되는 복수 개의 가이드 슬릿;을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는, 상기 복수 개의 가이드 슬릿과 인접하게 구비되며, 상기 공기 순환 유로 내부에서 소정 각도로 경사지게 배치되는 복수 개의 가이드 격벽;을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 화재 상황 발생 시 배터리 모듈 단위에서 화재 진압 및 화재 확산을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 4는 도 2의 배터리 모듈의 공기 순환 가이드부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 공기 순환 가이드부재의 단면도이다.
도 6은 도 5의 공기 순환 가이드부재의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 냉각을 위한 공기 순환을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 배터리 모듈의 소정 온도 이상 시 시트부재와 공기 순환 가이드부재의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 공기 흡입부(300), 공기 토출부(400) 및 시트부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(100)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 적층되게 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 이러한 상기 모듈 케이스(200)는, 케이스 본체(210) 및 케이스 커버(250)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(210)에는, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 상기 케이스 커버(250)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 상측에 배치되며, 상기 케이스 본체(210)와 상호 결합될 수 있다.
상기 공기 흡입부(300)는, 상기 모듈 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 케이스 본체(210)의 후방에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 냉각을 위해 상기 모듈 케이스(200) 내부로 공기를 안내할 수 있다.
상기 공기 토출부(400)는, 상기 공기 흡입부(300)를 통해 상기 모듈 케이스(200) 내부로 들어온 공기를 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 내보낼 수 있게 상기 모듈 케이스(200)의 타측, 구체적으로, 상기 케이스 본체(210)의 전방에 구비될 수 있다.
상기 시트부재(500)는, 상기 공기 토출부(400)와 상기 공기 흡입부(300) 사이의 상기 모듈 케이스(200) 내벽에 부착되며, 소정 온도 이상에서 팽창되어 상기 모듈 케이스(200) 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다.
이러한 상기 시트부재(500)는 소정 온도 이상에서 그 부피가 팽창될 수 있는 재질로 마련될 수 있다. 예로써, 상기 시트부재(500)는 소정 온도 이상에서 부피가 증가하는 폼(foam) 형태의 재질로 마련될 수 있다.
이러한 상기 시트부재(500)는, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 시트부재(500)는, 각각, 상기 모듈 케이스(200)의 전방 내벽, 후방 내벽, 양측방 내벽, 상측 내벽 및 하측 내벽에 부착될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수 개의 시트부재(500)는, 상기 케이스 본체(210)의 전방 내벽, 후방 내벽, 양측방 내벽, 하측 내벽 및 상기 케이스 커버(210)의 상측 내벽에 부착될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 시트부재(500)는, 각 테두리에서 상호 실링될 수 있다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 4는 도 2의 배터리 모듈의 공기 순환 가이드부재를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4의 공기 순환 가이드부재의 단면도이며, 도 6은 도 5의 공기 순환 가이드부재의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 냉각을 위한 공기 순환을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)은, 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)는, 상기 공기 흡입부(300)와 상기 공기 토출부(400)를 마주하게 상기 모듈 케이스(200), 구체적으로, 상기 케이스 본체(210)의 양측방 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 사이에 두고 상호 대향 배치될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)는, 상기 적어도 하나의 시트부재(500)와 같은 재질로 마련될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700), 또한, 소정 온도 이상에서 부피가 팽창하는 재질로 마련될 수 있다.
상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)는, 제1 공기 순환 가이드부재(600) 및 제2 공기 순환 가이드부재(700)를 포함할 수 있다.
상기 제1 공기 순환 가이드부재(600)는, 상기 공기 흡입부(300)를 통해 유입된 공기를 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 측으로 안내하기 위한 것으로서, 공기 순환 유로(610), 가이드 슬릿(630) 및 가이드 격벽(650)을 포함할 수 있다.
상기 공기 순환 유로(610)는, 상기 공기 흡입부(300)와 연통되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 가이드 슬릿(630)은, 상기 공기 순환 유로(610)와 연통되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 마주하는 일측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 가이드 슬릿(630)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 가이드 슬릿들(630)은, 상기 배터리 셀들(100)의 적층 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있으며, 상기 공기 순환 유로(610) 내의 공기의 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 측으로의 이동을 가이드 할 수 있다.
상기 가이드 격벽(650)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 가이드 격벽(650)은 상기 복수 개의 가이드 슬릿(630)과 인접하게 배치되며, 상기 공기 순환 유로(610) 내부에서 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 가이드 격벽(650)은 상기 복수 개의 가이드 슬릿(630) 측으로의 보다 더 균일한 공기 유입을 가이드 할 수 있다.
상기 제2 공기 순환 가이드부재(700)는, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 냉각시킨 공기를 상기 공기 토출부(400) 측으로 안내하기 위한 것으로서, 공기 순환 유로(710), 가이드 슬릿(730) 및 가이드 격벽(750)을 포함할 수 있다.
상기 공기 순환 유로(710)는, 상기 공기 토출부(400)와 연통되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)의 적층 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 가이드 슬릿(730)은, 상기 공기 순환 유로(710)와 연통되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 마주하게 구비될 수 있다. 이러한 상기 가이드 슬릿(730)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 가이드 슬릿들(730)은, 상기 배터리 셀들(100)의 적층 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 측의 공기의 상기 공기 순환 유로(710) 측으로의 이동을 가이드 할 수 있다.
상기 가이드 격벽(750)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 가이드 격벽(750)은 상기 복수 개의 가이드 슬릿(730)과 인접하게 배치되며, 상기 공기 순환 유로(710) 내부에서 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 가이드 격벽(750)은 상기 복수 개의 가이드 슬릿(730) 측에서 유입된 공기의 상기 공기 토출부(400) 측으로의 이동을 보다 더 균일하게 가이드 할 수 있다.
한편, 상기 가이드 격벽(750)은, 도 5에 개시된 바와 같이, 별도의 부재로써 결합되거나, 또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드 격벽(755)이 일체로서 형성되는 것도 가능할 수 있다.
도 8은 도 1의 배터리 모듈의 소정 온도 이상 시 시트부재와 공기 순환 가이드부재의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 경우, 상기 모듈 케이스(200) 내부의 상기 복수 개의 배터리 셀(100)의 적어도 하나에서 과열 등으로 인한 화재가 발생할 수 있다.
이와 같은 화재 발생 시, 상기 모듈 케이스(200) 내부의 온도가 상승하여, 상기 소정 온도 이상이 되면, 상기 복수 개의 시트부재(500) 및 상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)가 팽창하면서, 상기 모듈 케이스(200) 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 시트부재(500) 및 상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재(600, 700)의 팽창에 따른 상기 모듈 케이스(200) 내부 공간 밀폐에 따라, 상기 공기 흡입부(300) 또는 상기 공기 토출부(400) 측에서 상기 모듈 케이스(200) 내부로의 산소 유입이 차단될 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리 모듈(10) 내부에서 발생된 화재가 보다 더 신속하게 진압되거나 또는 현저히 약화될 수 있으며, 상기 배터리 모듈(10) 외부로의 열 확산이 효과적으로 방지될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)은, 화재 상황 발생 시, 상기 시트 부재(500) 및 상기 공기 순환 가이드부재(600, 700)를 통해, 상기 배터리 모듈(10) 단위에서 보다 신속히 화재를 조기 진압하거나 화재 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 상기 복수 개의 배터리 모듈(10) 및 상기 복수 개의 배터리 모듈(10)을 수용하는 랙 케이스(50)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)의 장점을 모두 포함하는 배터리 랙(1)을 제공할 수 있다.
다시 말해, 본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)은, 어느 하나의 배터리 모듈(10)에서 화재 상황이 발생되더라도 그 배터리 모듈(10) 단위에서 보다 더 신속하게 화재 상황이 발생된 배터리 모듈(10)의 내부를 밀폐시켜 신속합 화재 진압과 아울러 인접한 배터리 모듈(10)로의 화재 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 전력 저장 장치(E)는, 에너지원으로서, 가정용 또는 산업용으로 이용될 수 있다. 이러한 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 복수 개의 배터리 랙(1) 및 상기 복수 개의 배터리 랙(1)을 수용하는 랙 컨테이너(C)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1)의 장점을 모두 포함하는 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 화재 상황 발생 시 상기 배터리 모듈(10) 단위에서 화재 진압 및 화재 확산을 방지할 수 있는 상기 배터리 모듈(10), 이를 포함하는 상기 배터리 랙(1) 및 상기 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스의 일측에 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 냉각을 위해 상기 모듈 케이스 내부로 공기를 안내하는 공기 흡입부;
    상기 공기 흡입부를 통해 상기 모듈 케이스 내부로 들어온 공기를 상기 모듈 케이스 밖으로 내보내며, 상기 모듈 케이스의 타측에 구비되는 공기 토출부; 및
    상기 공기 토출부와 상기 공기 흡입부 사이의 상기 모듈 케이스 내벽에 부착되며, 소정 온도 이상에서 팽창되어 상기 모듈 케이스 내부 공간을 밀폐시키는 적어도 하나의 시트부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트부재는,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 시트부재는, 각각,
    상기 모듈 케이스의 전방 내벽, 후방 내벽, 양측방 내벽, 상측 내벽 및 하측 내벽에 부착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 시트 부재는,
    각 테두리에서 상호 실링되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기 흡입부와 상기 공기 토출부를 마주하게 상기 모듈 케이스의 양측방 내부에 배치되며, 내부에 공기 순환 유로가 형성되는 한 쌍의 공기 순환 가이드부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는,
    상기 적어도 하나의 시트부재와 같은 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 사이에 두고 상호 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 마주하는 일측에 구비되며, 상호 소정 거리 이격 배치되는 복수 개의 가이드 슬릿;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공기 순환 가이드부재는,
    상기 복수 개의 가이드 슬릿과 인접하게 배치되며, 상기 공기 순환 유로 내부에서 소정 각도로 경사지게 배치되는 복수 개의 가이드 격벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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