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KR20130028023A - 배터리 팩 화재진압 장치 - Google Patents

배터리 팩 화재진압 장치 Download PDF

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KR20130028023A
KR20130028023A KR1020120099794A KR20120099794A KR20130028023A KR 20130028023 A KR20130028023 A KR 20130028023A KR 1020120099794 A KR1020120099794 A KR 1020120099794A KR 20120099794 A KR20120099794 A KR 20120099794A KR 20130028023 A KR20130028023 A KR 20130028023A
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outlet
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신동석
신영준
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 화재가 발생하는 경우 배터리 팩의 화재를 진압할 수 있는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩 화재진압 장치는, 배터리 팩의 화재 발생 여부를 감지하는 화재감지 센서; 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화제 보유 탱크; 및 상기 화재감지 센서에 의해 화재 발생이 감지된 경우, 상기 소화제 보유 탱크의 소화제가 상기 배터리 팩의 내부로 주입되도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 팩 화재진압 장치{Fire suppression apparatus for battery pack}
본 발명은 배터리 팩을 보호하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩에 화재가 발생하는 경우 배터리 팩의 화재를 진압할 수 있는 장치에 관한 것이다.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
최근에는 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 차량용 배터리이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다.
한편, 배터리와 관련하여 사회적으로 가장 큰 이슈가 되고 있는 것 중 하나가 배터리의 안전성 문제이다. 노트북이나 휴대폰과 같은 소형 장치에서부터, 자동차나 전력저장시스템과 같은 중대형 장치에 이르기까지, 배터리의 수요 및 사용자는 급격히 증가하고 있고, 배터리의 폭발이나 화재는 이들이 장착된 장치의 파손을 가져올 뿐만 아니라 추가적인 화재로 연결될 수 있다는 점에서 배터리의 안전성 확보가 중요한 문제로 인식되고 있다.
특히, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등에 사용되는 중대형 배터리의 경우, 일반 휴대용 전자제품 등에 사용되는 소형 배터리보다 더욱 높은 안전성이 요구된다. 이러한 중대형 배터리는 고전압을 생성하기 때문에 그 자체로 많은 열을 발생시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 차량용 배터리 등의 경우 무더운 여름철에 고온에 노출된 상태에서 배터리 팩이 무리하게 동작하였거나, 차량 충돌과 같은 사고로 큰 충격이 배터리에 전해져 보호 기능이 제대로 동작하지 않거나 내부 단락 등이 발생하면 차량용 배터리에 화재가 발생할 수 있다.
이와 같이 차량용 배터리에 화재가 발생하면, 차량용 배터리 자체의 파손으로 끝나는 것이 아니라, 차량으로 화재가 확산되어 재산상 피해를 가져오는 것은 물론, 차량에 탑승한 탑승자의 안전에 큰 위험을 초래할 수도 있다. 뿐만 아니라, 도로상에서의 차량 화재는 다른 차량으로 화재가 확산될 수 있고, 교통 장애를 유발할 수도 있기 때문에 더욱 심각한 피해를 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩에 화재가 발생하거나 화재 발생 위험이 감지되는 경우, 화재를 신속하게 진압할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩 화재진압 장치는, 배터리 팩의 화재 발생 여부를 감지하는 화재감지 센서; 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화제 보유 탱크; 및 상기 화재감지 센서에 의해 화재 발생이 감지된 경우, 상기 소화제 보유 탱크의 소화제가 상기 배터리 팩의 내부로 주입되도록 하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 소화제 보유 탱크는, 상기 배터리 팩 내부와 연결되어 상기 소화제를 유출시키는 유출구, 이동을 통해 상기 소화제를 상기 유출구로 유출시키는 피스톤, 및 폭발시 상기 피스톤을 이동시키는 폭약을 구비하고, 상기 제어부는, 화재 발생이 감지된 경우, 상기 소화제 보유 탱크의 폭약을 폭발시켜 상기 피스톤이 이동되도록 함으로써 상기 소화제 보유 탱크의 소화제가 상기 배터리 팩의 내부로 주입되도록 한다.
이때, 상기 소화제 보유 탱크는, 상기 유출구를 개폐하는 제1 유출 밸브를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩에 화재가 발생하는 경우, 화재를 신속하게 진압할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 팩에 화재 발생 위험, 즉 화재가 발생될 개연성이 있는 경우, 이를 예측하여 화재가 발생 및 확산되지 않도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따를 경우, 배터리 팩의 화재를 조기에 진압할 수 있어, 배터리 팩이 장착된 장치나 장비로 화재가 확산되는 것을 방지함으로써, 배터리 팩 화재로 인한 재산 및 인명 피해를 방지 내지 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 화재진압 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는, 도 1의 배터리 팩 화재진압 장치에서 소화제가 배터리 팩 내부로 주입되는 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 화재진압 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는, 도 3의 배터리 팩 화재진압 장치에서 소화제가 배터리 팩 내부로 주입되는 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 화재진압 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적으로 배터리 팩(10)에는 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(11)이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 배터리 팩 화재진압 장치는 이와 같은 배터리 팩(10)에 화재가 발생한 경우, 화재를 진압할 수 있는 장치이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 화재진압 장치는, 화재감지 센서(100), 소화제 보유 탱크(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
상기 화재감지 센서(100)는, 배터리 팩(10)의 화재발생 여부를 감지한다. 여기서, 배터리 팩(10)의 화재발생 여부란, 배터리 팩(10)에 실제로 화재가 발생하였는지 여부는 물론이고, 배터리 팩(10)에 화재가 발생하기 전이라도 화재가 발생할 위험이 있는지 여부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 화재감지 센서(100)는, 온도 센서, 충격 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함하여 구현될 수 있다.
우선, 배터리 팩(10)에 화재가 발생하면 화재로 인해 배터리 팩(10)의 온도가 높아질 수 있기 때문에, 상기 화재감지 센서(100)는 온도 센서로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 온도 센서는, 배터리 팩(10)에 대하여 일정 수준 이상의 온도가 감지되는지 여부를 판별함으로써, 배터리 팩(10)의 화재 발생 여부를 감지할 수 있다.
또한, 배터리 팩(10)에 높은 충격이 가해지면 내부 단락 등으로 인해 배터리 팩(10)에 화재가 발생할 위험이 있기 때문에, 상기 화재감지 센서(100)는 충격 센서로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 충격 센서는, 배터리 팩(10)에 대하여 일정 수준 이상의 충격이 감지되는지 여부를 판별함으로써, 배터리 팩(10)에 화재가 발생할 위험이 있는지 여부를 감지할 수 있다.
또한, 배터리 팩(10)에 높은 압력이 가해지는 경우에도 배터리 팩(10)에 화재가 발생할 위험이 있기 때문에, 상기 화재감지 센서(100)는 압력 센서로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 압력 센서는, 배터리 팩(10)에 대하여 일정 수준 이상의 압력이 감지되는지 여부를 판별함으로써, 배터리 팩(10)에 화재가 발생할 위험이 있는지 여부를 감지할 수 있다.
이때, 상기 온도 센서, 충격 센서 또는 압력 센서가 화재 발생 여부를 감지하는데 기준이 되는 온도, 충격량 또는 압력 등에 대한 정보는, 해당 화재감지 센서(100) 또는 다른 저장 장치에 미리 저장되어 있을 수 있다.
한편, 도면에는 상기 화재감지 센서(100)가 배터리 팩(10)에 부착된 것으로 도시되었으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 이러한 화재감지 센서(100)가 반드시 배터리 팩(10)에 부착된 형태로 구성되어야 하는 것은 아니며, 배터리 팩(10)과 분리되어 구성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 상기 화재감지 센서(100)는, 온도 센서, 충격 센서 및 압력 센서 이외에도 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 화재감지 센서(100)는 연기를 감지하는 연기감지 센서로 구현될 수 있다.
상기 소화제 보유 탱크(200)는, 내부에 소정 공간이 형성되어 있으며, 이러한 내부 공간에 소화제(201)를 보유한다.
여기서, 소화제(201)는 화재를 진압할 수 있는 물질 및 형태이면 되며, 본 발명은 이러한 소화제(201)의 특정 종류나 형태 등에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 소화제(201)는 물이나 물에 소화 물질을 용해시킨 용액 등, 불연성 내지 난연성 용액일 수 있다.
또한, 상기 소화제(201)는 둘 이상의 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 둘 이상의 물질은 각각 존재할 때에 소화성을 갖는 물질일 수도 있고, 상호 반응으로 소화성을 갖는 물질일 수도 있다. 예를 들어, 상기 소화제(201)는 중탄산나트륨과 황산알루미늄을 포함할 수 있으며, 이들은 화학 반응을 통해 거품을 발생시켜 화재를 진압할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 소화 물질이 본 발명의 소화제(201)로 이용될 수 있다. 또한, 상기 소화제(201)는 소화제 보유 탱크(200)에 액체, 기체 또는 분말 상태로 보유될 수 있다. 그리고, 이러한 소화제(201)는 액체, 기체 또는 분말 상태로 배터리 팩(10) 내부로 주입될 수 있다.
상기 제어부(300)는, 화재감지 센서(100)에 의해 화재 발생이 감지된 경우, 소화제 보유 탱크(200)의 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입되도록 한다. 즉, 배터리 팩(10)에 화재가 발생하거나 화재발생의 개연성이 있는 경우, 화재감지 센서(100)가 이러한 화재발생 또는 화재발생 위험을 감지하고 그러한 정보를 제어부(300)로 전송하면, 제어부(300)는 소화제 보유 탱크(200) 내부에 수용되어 있는 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입되도록 한다.
이러한 제어부(300)는, 배터리 팩(10)에 BMS(Battery Management System)가 존재하는 경우, BMS에 의해 구현될 수 있다. 여기서, BMS란 배터리 셀(11)에 연결되어 배터리 팩(10)의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치를 의미한다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 제어부(300)의 실시 형태에 의해 한정되는 것은 아니며, 제어부(300)는 BMS와 별도로 구성될 수 있음은 물론이다.
바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 소화제 보유 탱크(200)는, 유출구(210), 피스톤(220) 및 폭약(230)을 구비할 수 있다.
여기서, 소화제 보유 탱크(200)의 유출구(210)는, 배터리 팩(10) 내부와 연결되어 소화제 보유 탱크(200) 내부의 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입될 수 있도록 하는 경로를 제공한다.
상기 피스톤(220)은, 소화제 보유 탱크(200) 내에서 이동 가능하게 구비되며, 이동을 통해 소화제 보유 탱크(200) 내부의 소화제(201)가 유출구(210)를 통해 유출되어 배터리 팩(10) 내부로 주입될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 폭약(230)은, 이러한 피스톤(220)이 이동 운동을 할 수 있는 구동력을 제공한다. 즉, 폭약(230)은 폭발시 그 폭발력으로 인해 피스톤(220)이 이동될 수 있도록 하며, 이를 위해, 폭발력이 피스톤(220)에 전달될 수 있는 위치에 구비된다.
한편, 이와 같은 실시예의 경우, 폭약(230)의 폭발은 제어부(300)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 상기 제어부(300)는, 화재 발생이 감지된 경우, 소화제 보유 탱크(200)의 폭약(230)을 폭발시켜 피스톤(220)이 이동될 수 있도록 함으로써, 소화제 보유 탱크(200)의 소화제(201)가 배터리 팩(10)의 내부로 주입될 수 있도록 한다. 이와 같은 실시예에 따른 배터리 팩(10) 내부로의 소화제(201) 주입 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는, 도 1의 배터리 팩 화재진압 장치에서 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입되는 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(10)에 화재가 발생한 경우, 화재감지 센서(100)에 의해 화재가 감지되고, 화재감지 센서(100)는 이러한 화재감지 신호를 제어부(300)로 전송한다. 그리고 이러한 신호를 수신한 제어부(300)는 소화제 보유 탱크(200)의 폭약(230)이 폭발될 수 있도록 한다. 그러면, 폭약(230)이 폭발하게 되며, 폭발시 발생하는 폭발력으로 인해 피스톤(220)을 이동시키게 되는데, 이러한 피스톤(220)의 이동은 소화제 보유 탱크(200) 내부의 소화제(201)가 유출구(210)를 통해 유출되어 배터리 팩(10) 내부로 주입될 수 있도록 한다. 따라서, 배터리 팩(10) 내부로 주입된 소화제(201)로 인해 배터리 팩(10)에서 발생한 화재는 진압될 수 있다.
특히, 이러한 실시예에 따르면, 폭약(230)의 폭발력으로 인한 피스톤(220)의 이동으로 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입되므로, 소화제(201)의 주입 속도가 매우 빠르다. 따라서, 배터리 팩(10)에 화재가 발생한다 하더라도 그러한 화재는 초기에 신속하게 진압될 수 있어 화재가 확산되는 것을 방지하고 그로 인한 인명 및 재산 피해를 예방할 수 있다.
바람직하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 소화제 보유 탱크(200)는 제1 유출 밸브(240)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 유출 밸브(240)는, 소화제 보유 탱크(200)의 유출구(210)에 마련되어 유출구(210)를 개폐하는 역할을 한다. 즉, 평상시에는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 유출 밸브(240)가 닫혀 있어 소화제 보유 탱크(200)의 소화제(201)가 유출구(210)를 통해 유출되지 않도록 하다가, 배터리 팩(10)에 화재가 발생하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유출 밸브(240)가 열리면서 소화제 보유 탱크(200)의 소화제(201)가 유출구(210)를 통해 배터리 팩(10) 내부로 주입되기 위한 경로가 제공되도록 할 수 있다.
이와 같은 제1 유출 밸브(240)는, 제어부(300)의 제어 하에 개방될 수 있다. 예를 들어, 화재감지 센서(100)로부터 화재 감지 신호를 수신하면, 제어부(300)는 제1 유출 밸브(240)가 개방되도록 제어할 수 있다. 그리고 나서 제어부(300)는, 그와 동시에 또는 그 이후에, 폭약(230)이 폭발되도록 함으로써 피스톤(220)의 이동을 통해 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입되도록 할 수 있다.
또는, 제1 유출 밸브(240)는, 소화제 보유 탱크(200) 내부의 압력이 일정 수준 이상인 경우, 자동으로 개방될 수 있다. 즉, 제1 유출 밸브(240)는 제어부(300)를 비롯한 다른 구성요소의 제어를 통해 개방되는 것이 아니라, 소화제 보유 탱크(200) 내부의 압력이 일정 수준 이상으로 높아지게 되는 경우 개방되도록 할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 평상시에는 제1 유출 밸브(240)가 막혀 있다가, 배터리 팩(10)에 화재가 발생하여 제어부(300)에 의해 폭약(230)이 폭발되는 경우, 피스톤(220)의 이동으로 소화제 보유 탱크(200) 내부의 압력이 높아지게 된다. 그러면, 이와 같은 소화제 보유 탱크(200)의 내부 압력 증가로 인해 제1 유출 밸브(240)가 자동으로 개방되며, 따라서 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입될 수 있는 경로가 열릴 수 있게 된다.
한편, 상기 제1 유출 밸브(240)는 체크 밸브일 수 있다. 이와 같이, 제1 유출 밸브(240)가 체크 밸브로 구현되는 경우, 소화제(201)는 유출구(210)를 통해 소화제 보유 탱크(200)에서 배터리 팩(10) 방향으로만 이동될 수 있으며, 배터리 팩(10)에서 소화제 보유 탱크(200) 방향으로 역류하는 것이 방지될 수 있다. 다만, 본 발명이 이러한 제1 유출 밸브(240)의 종류에 의해 제한되는 것은 아니며, 이러한 제1 유출 밸브(240)는 다양한 밸브로 구현될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 소화제 보유 탱크(200)는, 상기 유출구(210)에 캡(250)을 더 구비할 수 있다. 이러한 캡(250)은, 평상시에는 도 1에 도시된 바와 같이, 유출구(210)를 폐쇄하여 소화제 보유 탱크(200) 내부의 소화제(201)가 유출구(210)로 유출되지 않도록 하다가, 폭약(230)의 폭발로 소화제 보유 탱크(200) 내부의 압력이 일정 수준 이상이 되는 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 유출구(210)가 개방되도록 한다. 이때, 유출구(210)의 개방은 캡(250)의 파쇄나 유출구(210)로부터의 분리 등을 통해 이루어질 수 있다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 화재진압 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 1에서와 마찬가지로, 배터리 팩 화재진압 장치는, 화재감지 센서(100), 소화제 보유 탱크(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 이하에서는, 도 1 및 도 2의 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 소화제 보유 탱크(200)는 배터리 팩(10) 내부와 연결되어 소화제(201)를 유출시키는 유출구(210) 및 유출구(210)를 개폐하는 제2 유출 밸브(260)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 소화제 보유 탱크(200)는, 내부 공간에 소화제(201)를 고압으로 압축하여 보유할 수 있다. 즉, 소화제 보유 탱크(200)는, 고압 탱크로서 높은 내부 압력으로 소화제(201)를 보유하다가, 제2 유출 밸브(260)가 개방되면 소화제 보유 탱크(200) 내부의 높은 압력으로 인해 소화제(201)가 자동으로 유출되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 소화제 보유 탱크(200)는, 제2 유출 밸브(260)가 열리면 소화제(201)가 유출구(210)를 통해 자동으로 유출될 수 있을 만한 수준의 내부 압력으로 소화제(201)를 압축 보유하면 된다.
이러한 실시예에서, 상기 제어부(300)는 화재 발생이 감지된 경우 제2 유출 밸브(260)를 개방할 수 있다. 그러면, 소화제 보유 탱크(200) 내부의 고압으로 인해 소화제(201)가 자동으로 유출되어 배터리 팩(10)의 내부로 주입될 수 있게 되며, 따라서 배터리 팩(10)의 화재는 진압될 수 있다.
여기서, 상기 제2 유출 밸브(260)는 솔레노이드 밸브일 수 있으나, 본 발명이 이러한 제2 유출 밸브(260)의 특정 종류에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 4는, 도 3의 배터리 팩 화재진압 장치에서 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 주입되는 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리 팩(10)에 화재가 발생한 경우, 화재감지 센서(100)에 의해 화재가 감지되고, 화재감지 센서(100)는 이러한 화재감지 신호를 제어부(300)로 전송한다. 그리고, 제어부(300)는 이러한 화재감지 신호를 수신하는 즉시 소화제 보유 탱크(200)의 제2 유출 밸브(260)를 개방한다. 그러면, 소화제 보유 탱크(200) 내부의 높은 압력으로 인해 내부의 소화제(201)가 유출구(210)를 통해 유출되어 배터리 팩(10) 내부로 주입될 수 있게 된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩 화재진압 장치는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 배출부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 배출부(400)는, 배터리 팩(10)의 적어도 일부분에 마련되어 배터리 팩(10)의 내부 가스가 외부로 배출될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이때, 상기 가스 배출부(400)는, 배터리 팩(10)의 내부로부터 외부로 관통되도록 형성된 가스 배출구(410) 및 이러한 가스 배출구(410)를 개폐하는 가스 밸브(420)를 구비함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 배터리 팩(10)의 내부 가스란 배터리 팩(10)의 화재로 인해 생성된 가스일 수도 있고, 배터리 팩(10)의 충방전 과정에서 생성된 가스일 수도 있다.
만일, 배터리 팩(10)의 내부 공간에 가스가 많이 채워져 있다면, 이러한 가스로 인해 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 제대로 유입되지 못할 수 있다. 하지만, 상기 실시예에 의할 경우, 배터리 팩(10)에 화재 발생시 가스 배출부(400)에 의해 배터리 팩(10)의 내부 가스가 외부로 배출되므로, 화재를 진압하기 위한 소화제(201)가 배터리 팩(10) 내부로 쉽게 유입될 수 있다. 뿐만 아니라, 배터리 팩(10) 내부에 가스가 가득 차게 되면 이러한 가스의 압력으로 인해 배터리 팩(10)이 폭발될 수 있으나, 상기 실시예에 의할 경우 내부 가스가 외부로 신속하게 배출되어 이러한 배터리 팩(10)의 폭발도 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 상술한 배터리 팩 화재진압 장치를 포함한다. 즉, 배터리 팩(10)은, 하나 이상의 배터리 셀(11), BMS와 같은 배터리 관리 시스템 및 각종 배터리 팩 보호 장치와 함께, 상술한 배터리 팩 화재진압 장치를 배터리 팩(10)의 외부 또는 내부에 구비할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩 화재진압 장치는 자동차에 구비될 수 있다. 더욱이, 전기 자동차(EV)나 하이브리드 자동차(HEV)와 같이 배터리 팩을 이용하여 구동되는 자동차는 배터리 팩의 높은 전압, 교통 사고, 다양한 온도에의 노출 등으로 인해 화재가 발생하기 쉽고, 화재 발생시 차량 손상은 물론 탑승자의 안전을 해칠 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 배터리 팩 화재진압 장치가 장착된 경우, 배터리 팩에 화재가 발생하더라도 신속하게 진압될 수 있으므로, 이러한 피해가 발생하거나 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 '제어부', '가스 배출부' 등과 같이 '부'라는 용어를 사용하였으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
10: 배터리 팩
11: 배터리 셀
100: 화재감지 센서
200: 소화제 보유 탱크
201: 소화제
210: 유출구
220: 피스톤
230: 폭약
240: 제1 유출 밸브
250: 캡
300: 제어부
400: 가스 배출부
410: 가스 배출구
420: 가스 밸브

Claims (16)

  1. 배터리 팩의 화재 발생 여부를 감지하는 화재감지 센서;
    내부 공간에 소화제를 보유하는 소화제 보유 탱크; 및
    상기 화재감지 센서에 의해 화재 발생이 감지된 경우, 상기 소화제 보유 탱크의 소화제가 상기 배터리 팩의 내부로 주입되도록 하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소화제 보유 탱크는, 상기 배터리 팩 내부와 연결되어 상기 소화제를 유출시키는 유출구, 이동을 통해 상기 소화제를 상기 유출구로 유출시키는 피스톤, 및 폭발시 상기 피스톤을 이동시키는 폭약을 구비하고,
    상기 제어부는, 화재 발생이 감지된 경우, 상기 소화제 보유 탱크의 폭약을 폭발시켜 상기 피스톤이 이동되도록 함으로써 상기 소화제 보유 탱크의 소화제가 상기 배터리 팩의 내부로 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소화제 보유 탱크는, 상기 유출구를 개폐하는 제1 유출 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유출 밸브는, 상기 소화제 보유 탱크 내부의 압력이 일정 수준 이상인 경우, 자동으로 개방되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유출 밸브는, 상기 제어부의 제어 하에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유출 밸브는, 체크 밸브인 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 소화제 보유 탱크는, 상기 유출구에 마련되어 상기 유출구를 폐쇄하되, 상기 소화제 보유 탱크 내부의 압력이 일정 수준 이상인 경우 상기 유출구를 개방시키는 캡을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소화제 보유 탱크는, 상기 배터리 팩 내부와 연결되어 상기 소화제를 유출시키는 유출구 및 상기 유출구를 개폐하는 제2 유출 밸브를 구비하되, 상기 제2 유출 밸브가 개방되면 상기 소화제가 상기 유출구를 통해 자동으로 유출될 수 있는 내부 압력으로 상기 소화제를 보유하고,
    상기 제어부는, 화재 발생이 감지된 경우, 상기 제2 유출 밸브를 개방하여, 상기 소화제 보유 탱크의 소화제가 상기 배터리 팩의 내부로 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 유출 밸브는, 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화재감지 센서는, 온도 센서, 충격 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 적어도 일부분에 마련되어 상기 배터리 팩의 내부 가스가 외부로 배출되도록 하는 가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스 배출부는, 상기 배터리 팩의 내부로부터 외부로 관통된 가스 배출구 및 상기 가스 배출구를 개폐하는 가스 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 소화제는, 액체 또는 기체 상태로 상기 배터리 팩의 내부로 주입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 BMS에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 화재진압 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 화재진압 장치를 포함하는 배터리 팩.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 화재진압 장치를 포함하는 자동차.
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