KR20200088178A - Energy storage system - Google Patents

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KR20200088178A
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KR1020190004859A
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박동호
이용태
김동현
이종수
이현민
홍상우
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주식회사 엘지화학
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Abstract

According to one aspect of the present invention, a power storage system comprises a plurality of battery racks and a container for forming a space for accommodating the plurality of battery racks. In particular, the power storage system comprises: at least one refrigeration device for providing cooling air into the container; and a duct unit for guiding the cooling air ejected from the refrigeration device to a position adjacent to the plurality of battery racks. In particular, the duct unit may comprise: a first duct which is disposed on the bottom surface of the container in a length direction; and at least one second duct which is in communication with the first duct, is disposed in a height direction of the container, and is formed of a porous structure.

Description

전력 저장 장치{ENERGY STORAGE SYSTEM}Electric power storage device {ENERGY STORAGE SYSTEM}

본 발명은 전력 저장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 냉동기와 이에 특화된 덕트시스템을 적용하여 배터리 랙들의 온도를 관리할 수 있는 전력 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power storage device, and more particularly, to a power storage device capable of managing the temperature of the battery racks by applying a refrigerator and a duct system specialized therefor.

전력 저장 장치는 오프피크(off-peak) 때 전력을 저장하였다가 피크 때 저장된 전기 에너지를 이용하여 부하 평준화를 도모하기 위한 장치이다. 이러한 전력 저장 장치는 전력설비를 효율적으로 이용하는데 도움을 줄 수 있다.The power storage device is a device for storing power when off-peak and attempting to level load using electrical energy stored at peak. Such a power storage device can help to efficiently use power facilities.

종래에는 양수식 발전이나, 복수의 납-산 배터리를 직렬 또는 병렬로 조합하는 화학적 에너지 저장 방식이 주로 이용되었다. 하지만, 양수식 발전의 경우, 다량의 물과 입지 조건이 까다로워 건설 비용에 막대한 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 납-산 배터리의 경우, 에너지 저장 밀도가 낮아 고전압, 대용량으로 구성할 수 없는 문제점이 있었다.Conventionally, a pumping power generation or a chemical energy storage method in which a plurality of lead-acid batteries are combined in series or in parallel has been mainly used. However, in the case of a pumping-type power generation, there was a problem in that a large amount of water and location conditions were difficult, and thus, a huge cost was required for construction. In addition, in the case of a lead-acid battery, there is a problem that it cannot be configured with high voltage and large capacity due to low energy storage density.

최근에는 에너지 저장 밀도가 높은 리튬이온 배터리의 발달로 화학적 에너지 저장 방식으로 고전압, 대용량의 전력 저장 장치를 구축하는 것이 가능해 졌다.In recent years, with the development of a lithium ion battery with a high energy storage density, it has become possible to build a high-voltage, large-capacity power storage device using a chemical energy storage method.

화학적 에너지 저장 방식을 이용한 전력 저장 장치는 일예로 에너지 밀도가 높은 리튬이온 배터리로 구성된 배터리 모듈이 포함되며, 이 배터리 모듈은 다단으로 형성된 배터리 랙에 일정 개수가 서로 전기적으로 연결되어 적재된다. 상기 배터리 랙들은 ESS 컨테이너 내부에 보관된다. 그리고 리튬이온 배터리는 충/방전시 다량의 열을 발생시키기 때문에 전력 저장 장치는 냉각 시스템을 구비한다. 현재는 상기 냉각 시스템의 일 예로서, 공조기를 이용하여 ESS 컨테이너 내부의 공기를 순환시켜 배터리 랙들의 온도를 일정하게 유지하고 있다.The power storage device using the chemical energy storage method includes, for example, a battery module composed of a lithium ion battery having a high energy density, and the battery module is loaded with a certain number of electrically connected to each other in a battery rack formed in multiple stages. The battery racks are stored inside the ESS container. In addition, since the lithium ion battery generates a large amount of heat during charging/discharging, the power storage device includes a cooling system. Currently, as an example of the cooling system, the air inside the ESS container is circulated using an air conditioner to keep the temperature of the battery racks constant.

한편, C-rate가 매우 높은 배터리는 통상의 배터리보다 발열량이 더 크기 때문에 공조기 용량도 그만큼 더 큰 것이 요구되기 때문에 이러한 공조기의 설계 및 제작에 어려움이 따른다. 나아가 최근에는 ESS 컨테이너의 사이즈가 커지고 그 안에 보관되는 배터리 랙들의 수가 증가하면서 매우 큰 공조기를 달아도 배터리 랙들의 온도를 적절히 냉각시키지 못하는 상황이 발생하고 있다.On the other hand, a battery having a very high C-rate has a greater heat generation amount than a conventional battery, and therefore, it is difficult to design and manufacture such an air conditioner because it is required to have a larger air conditioner capacity. Furthermore, in recent years, as the size of the ESS container increases and the number of battery racks stored therein increases, there is a situation in which the temperature of the battery racks cannot be adequately cooled even with a very large air conditioner.

대한민국 공개특허 제10-2016-0049761호. 2016.05.10. 주식회사 엘지화학.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0049761. 2016.05.10. LG Chemical Co., Ltd.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부 공간이 매우 넓은 대형 ESS 컨테이너 또는 짧은 시간 동안 다량의 열이 발생하는 High C-rate 배터리 모듈들의 냉각에 특화된 새로운 냉각 시스템을 구비한 전력 저장 장치를 제공하는 것이다. The present invention was devised in consideration of the above problems, and the object of the present invention is a new cooling system specialized in cooling of large ESS containers having a very large internal space or high C-rate battery modules generating a large amount of heat for a short time. It is to provide a power storage device having a.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 배터리 랙들과, 상기 다수의 배터리 랙들을 수용하기 위한 공간을 형성하는 컨테이너를 구비하는 전력 저장 장치로서, 상기 컨테이너의 내부에 냉각 공기를 제공하는 적어도 하나의 냉동기; 및 상기 냉동기에서 토출되는 냉각 공기를 상기 다수의 배터리 랙들에 인접한 위치까지 유도하는 덕트 유닛을 포함하고, 상기 덕트 유닛은, 상기 컨테이너의 저면에 길이 방향으로 배치되는 제1 덕트 및 상기 제1 덕트와 연통하고 상기 컨테이너의 높이 방향으로 배치되며 다공성 구조로 형성된 적어도 하나의 제2 덕트를 포함하는 전력 저장 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a power storage device having a plurality of battery racks and a container forming a space for accommodating the plurality of battery racks, the at least one refrigerator providing cooling air inside the container ; And a duct unit guiding cooling air discharged from the refrigerator to a position adjacent to the plurality of battery racks, wherein the duct unit includes a first duct and the first duct disposed longitudinally on the bottom surface of the container. A power storage device including at least one second duct formed in a porous structure in communication with the container and in a height direction may be provided.

상기 제2 덕트는 상기 배터리 랙들 사이 공간에 배치되고 적어도 상기 배터리 랙들의 높이만큼 수직하게 연장 형성될 수 있다.The second duct may be disposed in a space between the battery racks and extend vertically at least as high as the heights of the battery racks.

상기 제2 덕트는 원뿔 형상 또는 절두 원뿔 형상으로 마련될 수 있다.The second duct may be provided in a cone shape or a truncated cone shape.

상기 제2 덕트는 골조를 형성하는 구조체와 상기 구조체를 커버하는 다공성의 섬유 시트를 포함할 수 있다.The second duct may include a structure forming a frame and a porous fiber sheet covering the structure.

상기 적어도 하나의 2 덕트는 2개 이상으로써 상기 제1 덕트의 길이 방향으로 따라 소정 간격 이격 배치될 수 있다.The at least one two ducts may be two or more, and may be arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first duct.

상기 덕트 유닛은 상기 제2 덕트들을 개별적 또는 선택적으로 개폐시키는 덕트 개폐기를 더 포함할 수 있다.The duct unit may further include a duct switch that individually or selectively opens and closes the second ducts.

상기 덕트 개폐기는 상기 제2 덕트와 상기 제1 덕트가 연결되는 영역인 제2 덕트 입구부를 슬라이드 방식으로 여닫을 수 있게 마련될 수 있다.The duct switch may be provided to open and close the second duct inlet, which is an area where the second duct and the first duct are connected, in a slide manner.

상기 다수의 배터리 랙들은, 상기 컨테이너의 길이 방향을 따라 배치되는 제1 배터리 랙 그룹과 상기 제1 배터리 랙 그룹과 상기 컨테이너의 너비 방향으로 소정 간격 이격된 위치에서 상기 컨테이너의 길이 방향을 따라 상기 제1 배터리 랙 그룹과 나란하게 배치되는 제2 배터리 랙 그룹을 포함하고, 상기 덕트 유닛은 상기 제1 배터리 랙 그룹과 상기 제2 배터리 랙 그룹 사이에 배치될 수 있다.The plurality of battery racks, the first battery rack group disposed along the longitudinal direction of the container and the first battery rack group and the container along the longitudinal direction of the container at a position spaced apart a predetermined distance in the width direction of the container A second battery rack group is disposed parallel to the one battery rack group, and the duct unit may be disposed between the first battery rack group and the second battery rack group.

상기 냉동기는 상기 컨테이너의 길이 방향에 따른 일측 가장자리에 배치되는 제1 냉동기와 타측 가장자리에 배치되는 제2 냉동기를 포함하고, 상기 제1 냉동기는 상기 제1 덕트의 일단부와 연결되고 상기 제2 냉동기는 상기 제1 덕트의 타단부에 연결될 수 있다.The refrigerator includes a first refrigerator disposed at one edge along the longitudinal direction of the container and a second refrigerator disposed at the other edge, wherein the first refrigerator is connected to one end of the first duct and the second refrigerator May be connected to the other end of the first duct.

상기 제2 덕트는 내부에 송풍팬을 더 구비할 수 있다.The second duct may further include a blower fan therein.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기존의 공조기 대신 냉동기를 이용하여 컨테이너 내부의 온도를 낮춤으로써 High C-rate 배터리를 채용한 배터리 랙들의 경우에도 신속한 냉각이 가능하다.According to an aspect of the present invention, rapid cooling is possible even in battery racks employing a high C-rate battery by lowering the temperature inside the container using a refrigerator instead of a conventional air conditioner.

또한, 상기 냉동기에 특화된 덕트 시스템으로 컨테이너 내부 공간에 냉기를 고르게 확산시킬 수 있어 대형 컨테이너라도 그 내부의 지역 간 온도 편차를 없앨 수 있다.In addition, the cooler can be evenly diffused into the space inside the container with a duct system specialized for the freezer, so that even in a large container, temperature variations between regions inside can be eliminated.

또한, 각각의 배터리 랙들에 공급될 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있어 운용 환경에 따라 배터리 랙들의 온도를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.In addition, since the flow rate of cooling air to be supplied to each of the battery racks can be adjusted, the temperature of the battery racks can be more efficiently managed according to the operating environment.

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 전력 저장 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 전력 저장 장치의 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 앞에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 3의 배터리 랙을 뒤에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 제2 덕트의 개략적인 분해 사시도이다.The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described below, and thus the present invention is described in such drawings. It is not limited to interpretation.
1 is a perspective view schematically showing a power storage device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top cross-sectional view of the power storage device of FIG. 1.
3 is a perspective view of a battery rack according to an embodiment of the present invention as viewed from the front.
4 is a perspective view of the battery rack of FIG. 3 as viewed from behind.
5 is a view for explaining a duct unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic exploded perspective view of the second duct of FIG. 5.

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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor appropriately explains the concept of terms to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments shown in the embodiments and the drawings shown in the present specification are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하에서 설명하는 전력 저장 장치는, 에너지를 안정적으로 공급하도록 가이드 하는 것으로서, 발전소 등에서 과잉 생산된 전력을 저장하거나 또는 전력 피크 시 이를 송전하는 장치일 수 있다.The power storage device described below is a guide for stably supplying energy, and may be a device that stores excessively generated power in a power plant or the like or transmits it when a power peak occurs.

상기 전력 저장 장치는 에너지원으로서, 물리적 에너지 또는 화학적 에너지를 이용할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 화학적 에너지원으로서, 이차 전지를 이용하는 것으로 한정하여 설명한다.The power storage device may use physical energy or chemical energy as an energy source. Hereinafter, in the present embodiment, it will be described as limited to using a secondary battery as a chemical energy source.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 전력 저장 장치의 평단면도이다.1 is a perspective view schematically showing a power storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan cross-sectional view of the power storage device of FIG. 1.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 저장 장치(10)는, 컨테이너(100)와, 상기 컨테이너(100)의 내부에 보관되는 다수의 배터리 랙(200)들과, 상기 컨테이너(100)의 내부 공간에 냉각 공기를 제공하는 적어도 하나의 냉동기(310,320)와 상기 냉동기(310,320)에서 상기 다수의 배터리 랙(200)들에 인접한 위치까지 배치되는 덕트 유닛(400)을 포함한다.Referring to these drawings, the power storage device 10 according to the present embodiment includes a container 100, a plurality of battery racks 200 stored inside the container 100, and the container 100 It includes at least one refrigerator (310,320) for providing cooling air in the interior space of the duct unit 400 is disposed in the refrigerator (310,320) to a position adjacent to the plurality of battery rack (200).

상기 컨테이너(100)는 상기 전력 저장 장치(10)의 외관을 형성하며, 내부에 상기 전력 저장 장치(10)를 이루는 배터리 랙(200)들 및 각종 구성 요소를 수용할 수 있는 수용 공간을 제공한다.The container 100 forms an exterior of the power storage device 10 and provides a storage space for accommodating the battery racks 200 and various components constituting the power storage device 10 therein. .

본 실시예에서 상기 배터리 랙(200)들은, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 컨테이너 내부에 3열로 배열될 수 있다. 각 열의 배터리 랙들을 제1 배터리 랙 그룹(210), 제2 배터리 랙 그룹(220), 제3 배터리 랙 그룹(230)으로 정의한다. In this embodiment, the battery racks 200 may be arranged in three rows inside a container, as shown in FIGS. 1 and 2. Each row of battery racks is defined as a first battery rack group 210, a second battery rack group 220, and a third battery rack group 230.

상기 제1 내지 제3 배터리 랙 그룹(210,220,230)들은 컨테이너(100)의 너비 방향(Y축 방향)으로 상호 간 이격된 위치에서 컨테이너(100)의 길이방향(X축 방향)을 따라 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이러한 상기 제1 배터리 랙 그룹(210)과 상기 제2 배터리 랙 그룹(220) 사이 공간과 상기 제2 배터리 랙 그룹(220)과 상기 제3 배터리 랙 그룹(230) 사이 공간에 덕트 유닛(400)이 배치된다. 다만 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 한정되어서는 아니된다. 상기 컨테이너(100)의 폭과 너비에 따라 배터리 랙(200)들과 덕트 유닛(400)의 배치는 본 실시예와 다르게 구성될 수도 있다. 이를테면, 배터리 랙들은 N 개의 배터리 랙 그룹으로 구성될 수 있고, 상기 N 개의 배터리 랙 그룹을 N 열로 배치하고 이들 N개의 배터리 랙 그룹들 사이 마다 덕트 유닛(400)이 배치될 수도 있다.The first to third battery rack groups 210, 220, and 230 are arranged parallel to each other along the longitudinal direction (X-axis direction) of the container 100 at positions spaced apart from each other in the width direction (Y-axis direction) of the container 100. Can be. The space between the first battery rack group 210 and the second battery rack group 220 and the duct unit 400 in the space between the second battery rack group 220 and the third battery rack group 230 It is placed. However, the scope of the present invention should not be limited to these matters. The arrangement of the battery racks 200 and the duct unit 400 according to the width and width of the container 100 may be configured differently from the present embodiment. For example, the battery racks may be composed of N battery rack groups, and the N battery rack groups may be arranged in N rows, and a duct unit 400 may be disposed between the N battery rack groups.

단위 배터리 랙(200)은 도 3 및 도 4를 참조하면, 랙 하우징(201)과 상기 랙 하우징(201) 속에 다단으로 적재되는 배터리 모듈(202)들, 냉각 팬(203)들 그리고 컨트롤부(204)를 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the unit battery rack 200 includes a rack housing 201 and battery modules 202 loaded in multiple stages in the rack housing 201, cooling fans 203, and a control unit ( 204).

랙 하우징(201)은 대체로 직육면체 캐비닛 형상으로 내부에 복수 개의 배터리 모듈(202)을 수용하는 공간을 갖는다. 랙 하우징(201)의 전면부(201a)는 여닫이와 통풍이 가능하게 그물망 타입의 도어 형태로 구현될 수 있고 랙 하우징(201)의 후면부(201b)는 냉각 팬(203)이 내외로 설치될 수 있게 그 벽면 일부가 절개된 형태를 취할 수 있다. 냉각 팬(203)은 랙 하우징(201) 내의 배터리 모듈(202)의 일측에 장착되어 냉각 공기의 흐름을 배터리 모듈(202)의 내부로 안내할 수 있다. 상기 냉각 팬들을 구동시키면 외부 공기가 랙 하우징(201)의 전면으로 들어와 각 배터리 모듈(202)들을 냉각시키고 랙 하우징(201)의 후면으로 빠져나갈 수 있다.The rack housing 201 has a space for accommodating a plurality of battery modules 202 therein in a substantially cuboid cabinet shape. The front portion 201a of the rack housing 201 may be implemented in the form of a mesh-type door to enable opening and closing, and a cooling fan 203 may be installed inside and outside the rear portion 201b of the rack housing 201. It is possible to take the form of a part of the wall. The cooling fan 203 is mounted on one side of the battery module 202 in the rack housing 201 to guide the flow of cooling air to the interior of the battery module 202. When the cooling fans are driven, external air may enter the front of the rack housing 201 to cool each battery module 202 and exit to the rear of the rack housing 201.

배터리 모듈(202)은 복수 개의 이차 전지들 포함할 수 있다. 본 실시예의 배터리 모듈(202)에 제공되는 이차 전지는 파우치형 리튬 이차 전지로서 High C-rate의 고용량 리튬 이차 전지일 수 있다. 상기 파우치형 리튬 이차전지는 당업자에게 잘 알려진 것이므로 자세한 설명을 생략한다. 참고로, 상기 배터리 모듈(202)은 파우치형 이차 전지 이외의 기타 다른 방식이나 형태에 따른 이차 전지로 구성될 수 있다.The battery module 202 may include a plurality of secondary cells. The secondary battery provided in the battery module 202 of this embodiment may be a high-capacity lithium secondary battery of high C-rate as a pouch type lithium secondary battery. Since the pouch type lithium secondary battery is well known to those skilled in the art, detailed descriptions thereof will be omitted. For reference, the battery module 202 may be configured as a secondary battery according to another method or form other than the pouch-type secondary battery.

High C-rate의 고용량 리튬 이차 전지는 충방전시 일반 이차 전지보다 짧은 시간에 더 고온에 도달한다. 본 발명은 이러한 High C-rate의 고용량 리튬 이차 전지들로 구성된 배터리 모듈(202)들을 신속히 냉각시킬 수 있도록 냉동기(310,320)를 이용한다. 상기 냉동기(310,320)는 한기를 컨테이너(100) 내부 공간에 공급할 수 있는 공냉식 냉동기일 수 있다.High C-rate high-capacity lithium secondary batteries reach higher temperatures in a shorter time than normal secondary batteries during charging and discharging. The present invention uses the refrigerators 310 and 320 to rapidly cool the battery modules 202 composed of high-capacity high-capacity lithium secondary batteries. The refrigerators 310 and 320 may be air-cooled refrigerators capable of supplying cold air to the interior space of the container 100.

본 실시예의 냉동기는 제1 냉동기(310)와 제2 냉동기(320)를 포함한다. 상기 제1 냉동기(310)와 제2 냉동기(320)는 배터리 랙 그룹(210,220,230)들을 사이에 두고 컨테이너(100)의 길이 방향에 따른 양쪽 가장자리 영역에 배치된다. 본 실시예는 2대의 냉동기를 설치하였으나, 컨테이너(100)의 크기 또는 배터리 랙(200)들의 개수 등에 따라 상기 냉동기는 1대 또는 3대 이상이 설치될 수도 있다.The freezer of this embodiment includes a first freezer 310 and a second freezer 320. The first refrigerator 310 and the second refrigerator 320 are disposed at both edge regions along the longitudinal direction of the container 100 with the battery rack groups 210, 220 and 230 interposed therebetween. In this embodiment, two refrigerators are installed, but one or three refrigerators may be installed depending on the size of the container 100 or the number of battery racks 200.

또한, 본 실시예는 냉동기가 제공하는 한기의 영향력을 극대화시키기 위해 덕트 유닛(400)을 더 포함한다.In addition, the present embodiment further includes a duct unit 400 to maximize the influence of the cold air provided by the refrigerator.

다시 도 2와 5를 같이 참조하면, 상기 덕트 유닛(400)은, 각 배터리 랙 그룹들 사이에 위치하고 컨테이너(100)의 저면에 길이 방향(X축 방향)으로 배치되는 제1 덕트(410) 및 상기 제1 덕트(410)와 연통하고 컨테이너(100)의 높이 방향(Z축 방향)으로 배치되며 다공성 구조로 형성된 적어도 하나의 제2 덕트(420)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 5 again, the duct unit 400 is located between each battery rack group, the first duct 410 disposed in the longitudinal direction (X-axis direction) on the bottom surface of the container 100 and It includes at least one second duct 420 that is in communication with the first duct 410 and is disposed in a height direction (Z-axis direction) of the container 100 and formed in a porous structure.

제1 덕트(410)는 속이 빈 관 내지 파이프(pipe) 형태로 제공될 수 있고 그 한쪽 끝단은 제1 냉동기(310)에 연결되고 다른 쪽 끝단은 제2 냉동기(320)에 연결될 수 있다. 편의상 자세히 도시하지 않았으나, 제1 냉동기(310)와 제2 냉동기(320)는 냉각 공기를 토출시키는 토출구가 그 하부에 위치하고 상기 제1 덕트(410)는 상기 토출구와 연통할 수 있다. 따라서 제1 냉동기(310)와 제2 냉동기(320)가 토출하는 냉각 공기는 제1 덕트(410)를 통해 그 흐름이 제1 덕트(410)가 연장되는 방향으로 안내되게 된다. The first duct 410 may be provided in the form of a hollow pipe or pipe, and one end thereof may be connected to the first refrigerator 310 and the other end may be connected to the second refrigerator 320. For convenience, although not shown in detail, the first freezer 310 and the second freezer 320 have an outlet through which cooling air is discharged, and the first duct 410 can communicate with the outlet. Therefore, the cooling air discharged from the first refrigerator 310 and the second refrigerator 320 is guided through the first duct 410 in the direction in which the first duct 410 extends.

제1 덕트(410)는 컨테이너(100)의 저면, 즉 바닥면 상에 브라켓 또는 앵커 등으로 고정해 놓거나 컨테이너(100)의 바닥면 아래에 매립하는 방식으로 유동하지 않게 설치할 수 있다. The first duct 410 may be installed so as not to flow in a manner that is fixed to the bottom surface of the container 100, that is, a bracket or an anchor on the bottom surface or buried under the bottom surface of the container 100.

상기 제1 덕트(410)는 금속 또는 플라스틱(PP 또는 PVC와 같은 폴리머로 비닐재질 포함)재질로 제작될 수 있다. 예컨대 강성과 열 전도율이 좋은 알루미늄 합금이 제1 덕트(410)의 소재로 바람직할 수 있다. The first duct 410 may be made of metal or plastic (including a vinyl material made of a polymer such as PP or PVC). For example, an aluminum alloy having good stiffness and thermal conductivity may be preferable as a material of the first duct 410.

제2 덕트(420)는 컨테이너(100) 내부 공간에 냉각 공기를 퍼뜨리는 역할을 하는 구성요소로서 상기 제1 덕트(410)에 수직 방향으로 교차하게 연결되고 상기 배터리 랙 그룹들 사이 공간에 솟은 타워 형상으로 구현될 수 있다. 상기 제2 덕트(420)의 높이는 적어도 배터리 랙들의 높이와 같거나 그보다 더 높은 것이 바람직할 수 있다.The second duct 420 is a component that serves to spread cooling air in the interior space of the container 100, and is connected to the first duct 410 in a vertical direction and crosses the tower shape in the space between the battery rack groups. Can be implemented as It may be desirable that the height of the second duct 420 is at least equal to or higher than the height of the battery racks.

이러한 제2 덕트(420)는 복수 개로 제1 덕트(410)에 일정 간격마다 하나씩 연결될 수 있다. 제2 덕트(420)의 개수는 각 배터리 랙 그룹에 속한 배터리 랙들의 개수에 대응하게 일치시키는 것이 냉각 성능 확보 면에서 가장 바람직할 수 있다.A plurality of such second ducts 420 may be connected to the first ducts 410 one by one at regular intervals. The number of the second ducts 420 may be most preferable in terms of securing cooling performance to match the number of battery racks belonging to each battery rack group.

이를테면, 본 실시예는 각 배터리 랙 그룹이 5개의 배터리 랙으로 이루어져 있어 상기 5개의 배터리 랙에 일대일 대응하게 5개의 제2 덕트(420)를 제1 덕트(410)의 연장 방향(X축 방향)을 따라 등 간격으로 배치한 것이다. 물론 본 발명의 권리범위가 이러한 사항에 한정되는 것은 아니다. 즉, 배터리 랙들의 개수와 제2 덕트(420)의 개수는 가감될 수 있고, 그 위치도 필요에 따라 변경될 수 있다.For example, in this embodiment, each battery rack group is composed of five battery racks, so that the five second ducts 420 correspond to the five battery racks one-to-one in the extending direction of the first duct 410 (X-axis direction). It is arranged at equal intervals. Of course, the scope of the present invention is not limited to these matters. That is, the number of the battery racks and the number of the second ducts 420 may be adjusted, and the position thereof may be changed as necessary.

제2 덕트(420)들은 다공성 구조로 이루어진 관형 내지 파이프 형태로 제1 덕트(410)와 연통된다. 상기 다공성 구조는 제2 덕트(420) 전 영역에 걸쳐 촘촘하게 배기홀(421)들을 형성하여 구현할 수 있다. The second ducts 420 communicate with the first duct 410 in the form of a tubular or pipe made of a porous structure. The porous structure may be realized by forming exhaust holes 421 densely over the entire area of the second duct 420.

따라서 제1 덕트(410) 내의 냉각 공기가 제2 덕트(420)로 유입되고 제2 덕트(420)를 따라 상승하면서 제2 덕트(420)의 배기홀(421)들을 통해 제2 덕트(420) 외부로 토출될 수 있다. 이때, 제2 덕트(420) 내에 송풍팬(423)을 설치하여 제1 덕트(410)에서 제2 덕트(420)로의 공기 흐름을 더 좋게 할 수 있다. Therefore, the cooling air in the first duct 410 flows into the second duct 420 and rises along the second duct 420, and the second duct 420 through the exhaust holes 421 of the second duct 420. It can be discharged to the outside. At this time, the blowing fan 423 may be installed in the second duct 420 to further improve air flow from the first duct 410 to the second duct 420.

전술한 바와 같이, 각각의 제2 덕트(420)들은 제1 배터리 랙 그룹(210)과 제2 배터리 랙 그룹(220) 또는 제2 배터리 랙 그룹(220)과 제3 배터리 랙 그룹(230)들 사이 공간에서 대응하는 배터리 랙들에 근접해 있으므로, 각 배터리 랙들과 각 제2 덕트(420)들에서 도출된 냉각 공기 간의 열교환이 빠르게 촉진될 수 있다. As described above, each of the second ducts 420 includes a first battery rack group 210 and a second battery rack group 220 or a second battery rack group 220 and a third battery rack group 230 Since it is close to the corresponding battery racks in the interspace, heat exchange between the cooling air drawn from each battery rack and each second duct 420 can be rapidly promoted.

상기 제2 덕트(420)들은 원뿔 형상 또는 절두 원뿔 형상으로 마련될 수 있다. 이를테면, 제2 덕트(420)는 상부 방향으로 갈수록 지름이 점진적으로 줄어든다 할 수 있다. 이는 제2 덕트(420) 상부에 냉각 공기의 병목 현상을 유도하고 제2 덕트(420) 하부의 냉각 공기 토출성을 높이기 위한 목적이 있다.The second ducts 420 may be provided in a cone shape or a truncated cone shape. For example, it may be said that the diameter of the second duct 420 gradually decreases toward the upper direction. This is intended to induce a bottleneck of cooling air in the upper portion of the second duct 420 and to increase the cooling air ejection performance in the lower portion of the second duct 420.

예컨대, 제2 덕트(420)를 높이에 따른 지름의 변화가 없는 원통형이나 각형으로 제작할 경우, 유체의 관성 때문에 제2 덕트(420)의 상부 영역에 냉각 공기의 양이 집중될 수 있다. 또한, 제2 덕트(420)의 배기홀(421)들이 냉각 공기의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 형성되어 있어 제2 덕트(420)의 하부 영역에서의 공기 토출성은 상부 영역보다 더 나빠질 수 있다. 따라서 높이에 따른 지름의 변화가 없는 원통형이나 각형으로 제2 덕트(420)를 제작시 상부 영역에 비해 하부 영역에서의 냉각 공기 토출양이 상대적으로 부족해질 수 있다.For example, when the second duct 420 is manufactured in a cylindrical shape or a square shape with no change in diameter according to height, the amount of cooling air may be concentrated in the upper region of the second duct 420 due to fluid inertia. In addition, since the exhaust holes 421 of the second duct 420 are formed in a direction crossing the flow direction of the cooling air, the air discharge property in the lower region of the second duct 420 may be worse than the upper region. Therefore, when manufacturing the second duct 420 in a cylindrical or square shape without a change in diameter according to the height, the amount of cooling air discharge in the lower region may be relatively insufficient compared to the upper region.

이에 본 실시예는 제2 덕트(420)의 상부를 좁게 하고 냉각 공기가 상부로 갈수록 병목이 일어나 정체되게 하여 상대적으로 하부 영역의 냉각 공기의 양을 늘려 상부 영역과 하부 영역에서의 냉각 공기 토출양이 균일해질 수 있도록 하였다.Accordingly, the present embodiment narrows the upper portion of the second duct 420 and increases the amount of cooling air in the lower region by increasing the amount of cooling air in the lower region by causing the bottleneck to become stagnant as the cooling air goes to the upper portion. It was made to be uniform.

또한, 원뿔 또는 절두 원뿔 형상으로 마련되는 제2 덕트(420)의 표면상에 구비되는 배기홀(421)들은 냉각 공기의 흐름 방향과 직각을 이루고 있지 않기 때문에 냉각 공기 토출성이 더 좋다.In addition, since the exhaust holes 421 provided on the surface of the second duct 420 provided in a conical or truncated cone shape do not form a right angle to the flow direction of the cooling air, cooling air ejection is better.

제2 덕트(420)는 제1 덕트(410)와 마찬가지로 금속 또는 플라스틱 재질로 마련될 수도 있겠으나, 본 실시예의 제2 덕트(420)는 골조를 형성하는 구조체와 이에 씌울 수 있는 다공성 내지 매쉬 구조의 섬유 시트로 형성될 수 있다.The second duct 420 may be formed of a metal or plastic material, like the first duct 410, but the second duct 420 of the present embodiment is a structure forming a frame and a porous or mesh structure that can be covered therewith. It can be formed of a fiber sheet.

즉, 도 6과 같이, 제2 덕트(420)는 절두 원뿔 형상의 골조를 형성하는 구조체(420b)에 다공성 내지 매쉬 구조의 섬유 시트(420a)를 상기 구조체(420b)에 씌운 형태일 수 있다. 섬유 시트(420a)는 금속이나 플라스틱보다 공기와의 표면 마찰 계수가 더 크고 배기홀(421)들을 더 촘촘하게 형성할 수 있어 제2 덕트(420)의 둘레 방향으로의 통풍성이 더 좋을 수 있다.That is, as shown in FIG. 6, the second duct 420 may be in a form of covering the structure 420b with a porous to mesh structured fiber sheet 420a in the structure 420b forming a truncated cone-shaped frame. The fiber sheet 420a has a larger surface friction coefficient with air than metal or plastic and can form the exhaust holes 421 more densely, so that the second duct 420 may have better ventilation in the circumferential direction.

한편, 다시 도 5와 도 6을 참조하면, 본 실시예의 덕트 유닛(400)은 제2 덕트(420)들에 공급되는 냉각 공기의 유량을 조절할 수 있게 덕트 개폐기(500)를 더 포함한다.Meanwhile, referring again to FIGS. 5 and 6, the duct unit 400 of the present embodiment further includes a duct switch 500 to control the flow rate of cooling air supplied to the second ducts 420.

상기 덕트 개폐기(500)는, 상기 제2 덕트(420)와 상기 제1 덕트(410)가 연결되는 영역인 제2 덕트 입구부(422)를 슬라이드 방식으로 여닫을 수 있게 마련될 수 있고, 각각의 제2 덕트(420)들을 개별적 또는 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 제2 덕트(420)들의 제2 덕트 입구부(422)들 마다 하나씩 배치될 수 있다. The duct switch 500 may be provided to open and close the second duct inlet 422, which is an area where the second duct 420 and the first duct 410 are connected, in a slide manner, respectively. One of the second ducts 420 may be individually or selectively opened and closed for each of the second duct inlets 422 of the second ducts 420.

상기 덕트 개폐기(500)들에 의하면, 각 배터리 랙(200)들에 공급되는 냉각 공기의 유량이 조절될 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 곳에 냉각 공기가 과잉 공급되는 것을 막을 수 있어 컨테이너 내부의 온도가 보다 효율적으로 관리될 수 있다.According to the duct switch 500, the flow rate of the cooling air supplied to each of the battery racks 200 can be adjusted as well as preventing the excessive supply of cooling air to unnecessary places, so that the temperature inside the container is more efficient. Can be managed as

예컨대, 배터리 랙 그룹(210,220,230)들의 온도를 실시간으로 체크하고 이들의 적정 온도이거나 그 보다 낮을 경우, 덕트 개폐기(500)들을 절반만 열어 냉각 공기의 양을 절반으로 줄임으로써 온도가 지나치게 낮아지는 것을 방지할 수 있다.For example, if the temperature of the battery rack groups 210, 220, and 230 is checked in real time and their proper temperature is lower or lower, the temperature of the cooling air is prevented from being excessively low by reducing the amount of cooling air by half by opening the duct switch 500 only half can do.

또한, 동일 배터리 랙 그룹(210)에서 일부 구역의 배터리 랙(200)들만 운용하고 나머지 구역의 배터리 랙(200)들은 운용하지 않을 경우, 냉각이 필요없는 상기 나머지 구역의 덕트 개폐기(500)들은 닫아둠으로써 에너지 낭비를 줄일 수 있다.In addition, when only the battery racks 200 of some zones are operated in the same battery rack group 210 and the battery racks 200 of the other zones are not operated, the duct switches 500 of the remaining zones that do not require cooling are closed. By putting, you can reduce energy waste.

이처럼 본 실시예에 따른 전력 저장 장치(10)는 냉동기(310,320)와 이에 특화된 덕트 유닛(400)으로 빠르고 효과적으로 컨테이너(100)의 내부 온도를 낮출 수 있어 기존의 공조기를 사용하는 전력 저장 장치의 냉각 시스템보다 냉각 성능이 더 우수하다. 특히, 상술한 바와 같이 냉동기(310,320)에 특화된 덕트 유닛(400)으로 배터리 랙(200)들의 주변 곳곳에 냉각 공기를 공급해 줌으로써 High C-rate의 고용량 리튬 이차 전지들도 충방전시 최적의 온도를 유지 할 수 있다.As described above, the power storage device 10 according to the present embodiment can cool down the internal temperature of the container 100 quickly and effectively with the refrigerators 310 and 320 and the specialized duct unit 400, thereby cooling the power storage device using the existing air conditioner. It has better cooling performance than the system. In particular, as described above, by supplying cooling air to the periphery of the battery racks 200 with the duct unit 400 specialized for the refrigerators 310 and 320, high C-rate high-capacity lithium secondary batteries also have an optimal temperature during charging and discharging. Can be maintained.

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.As described above, although the present invention has been described by a limited number of embodiments and drawings, the present invention is not limited by this, and the technical idea of the present invention and the following will be described by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the equivalent scope of the claims to be described.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.On the other hand, in the present specification, terms indicating directions such as up, down, left, and right are used, but these terms are for convenience of explanation only and may vary depending on the position of an object or the position of an observer. It is apparent to those skilled in the art.

10 : 전력 저장 장치 100 : 컨테이너
200 : 배터리 랙 201 : 랙 하우징
202 : 배터리 모듈 210 : 제1 배터리 랙 그룹
220 : 제2 배터리 랙 그룹 230 : 제3 배터리 랙 그룹
310 : 제1 냉동기 320 : 제2 냉동기
400 : 덕트 유닛 410 : 제1 덕트
420 : 제2 덕트 421 : 배기홀
422 : 제2 덕트 입구부 423 : 송풍팬
500 : 덕트 개폐기10: power storage device 100: container
200: battery rack 201: rack housing
202: battery module 210: first battery rack group
220: second battery rack group 230: third battery rack group
310: first freezer 320: second freezer
400: duct unit 410: first duct
420: second duct 421: exhaust hole
422: second duct inlet 423: blowing fan
500: duct switch

Claims (10)

다수의 배터리 랙들과, 상기 다수의 배터리 랙들을 수용하기 위한 공간을 형성하는 컨테이너를 구비하는 전력 저장 장치에 있어서,
상기 컨테이너의 내부에 냉각 공기를 제공하는 적어도 하나의 냉동기; 및
상기 냉동기에서 토출되는 냉각 공기를 상기 다수의 배터리 랙들에 인접한 위치까지 유도하는 덕트 유닛을 포함하고,
상기 덕트 유닛은, 상기 컨테이너의 저면에 길이 방향으로 배치되는 제1 덕트 및 상기 제1 덕트와 연통하고 상기 컨테이너의 높이 방향으로 배치되며 다공성 구조로 형성된 적어도 하나의 제2 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.In the power storage device having a plurality of battery racks, and a container forming a space for accommodating the plurality of battery racks,
At least one refrigerator that provides cooling air inside the container; And
And a duct unit guiding cooling air discharged from the refrigerator to a position adjacent to the plurality of battery racks,
The duct unit includes a first duct disposed in a longitudinal direction on the bottom surface of the container and at least one second duct communicating with the first duct and disposed in a height direction of the container and formed in a porous structure. Electric power storage device. 제1항에 있어서,
상기 제2 덕트는 상기 배터리 랙들 사이 공간에 배치되고 적어도 상기 배터리 랙들의 높이만큼 수직하게 연장 형성된 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.According to claim 1,
The second duct is disposed in the space between the battery racks, characterized in that at least vertically extended by the height of the battery racks, power storage device. 제2항에 있어서,
상기 제2 덕트는 원뿔 형상 또는 절두 원뿔 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.According to claim 2,
The second duct is a power storage device, characterized in that provided in a conical or truncated cone shape. 제2항에 있어서,
상기 제2 덕트는 골조를 형성하는 구조체와 상기 구조체를 커버하는 다공성의 섬유 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.According to claim 2,
The second duct is a power storage device comprising a structure forming a frame and a porous fiber sheet covering the structure. 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 2 덕트는 2개 이상으로써
상기 제1 덕트의 길이 방향으로 따라 소정 간격 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.According to claim 1,
The at least one two ducts are two or more
Power storage device, characterized in that spaced apart a predetermined distance along the longitudinal direction of the first duct. 제5항에 있어서,
상기 덕트 유닛은 상기 제2 덕트들을 개별적 또는 선택적으로 개폐시키는 덕트 개폐기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.The method of claim 5,
The duct unit further comprises a duct switch that individually or selectively opens and closes the second ducts. 제6항에 있어서,
상기 덕트 개폐기는 상기 제2 덕트와 상기 제1 덕트가 연결되는 영역인 제2 덕트 입구부를 슬라이드 방식으로 여닫을 수 있게 마련된 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.The method of claim 6,
The duct switch is a power storage device characterized in that the second duct and the first duct are connected to the second duct inlet, which is an area to be opened and closed in a slide manner. 제1항에 있어서,
상기 다수의 배터리 랙들은,
상기 컨테이너의 길이 방향을 따라 배치되는 제1 배터리 랙 그룹과
상기 제1 배터리 랙 그룹과 상기 컨테이너의 너비 방향으로 소정 간격 이격된 위치에서 상기 컨테이너의 길이 방향을 따라 상기 제1 배터리 랙 그룹과 나란하게 배치되는 제2 배터리 랙 그룹을 포함하고,
상기 덕트 유닛은 상기 제1 배터리 랙 그룹과 상기 제2 배터리 랙 그룹 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.According to claim 1,
The plurality of battery racks,
A first group of battery racks arranged along the longitudinal direction of the container and
And a second battery rack group arranged in parallel with the first battery rack group along a length direction of the container at a position spaced apart at a predetermined interval in the width direction of the first battery rack group and the container,
The duct unit is a power storage device, characterized in that disposed between the first battery rack group and the second battery rack group. 제8항에 있어서,
상기 냉동기는 상기 컨테이너의 길이 방향에 따른 일측 가장자리에 배치되는 제1 냉동기와 타측 가장자리에 배치되는 제2 냉동기를 포함하고,
상기 제1 냉동기는 상기 제1 덕트의 일단부와 연결되고 상기 제2 냉동기는 상기 제1 덕트의 타단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.The method of claim 8,
The refrigerator includes a first refrigerator disposed at one edge along the longitudinal direction of the container and a second refrigerator disposed at the other edge,
The first refrigerator is connected to one end of the first duct, and the second refrigerator is connected to the other end of the first duct. 제1항에 있어서,
상기 제2 덕트는 내부에 송풍팬을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.According to claim 1,
The second duct is a power storage device further comprising a blower fan therein.
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