DE112015004465T5

DE112015004465T5 - Akkumodul

Info

Publication number: DE112015004465T5
Application number: DE112015004465.5T
Authority: DE
Inventors: Richard Lidio Blanco; Dave Alexander; Philippe H. Gow; William Leslie Dailey
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2017-06-08
Also published as: KR20170012482A; EP3201974A1; BR112016029997A2; WO2016053570A1; KR101892915B1; CN106663766A; SG11201610706WA; EP3201974B1; GB2545105A; JP6412597B2; CN106663766B; JP2017526111A; US20160093842A1; GB201621533D0; BR112016029997B1; DK3201974T3; DE202015009269U1

Abstract

Ein Akkumodul beinhaltet ein Gehäuse, das ein Innenvolumen definiert und einen Luftstrompfad von einer in einem ersten Endteil des Gehäuses gebildeten Öffnung durch das Innenvolumen und eine Öffnung beinhaltet, die in einem zweiten Endteil des Gehäuses ausgebildet ist; eine Vielzahl von Akkuzellen, die in dem inneren Volumen des Gehäuses angebracht sind, wobei jede der Akkuzellen ein Entlüftungsbauteil an einem Ende der Akkuzellen beinhaltet; und eine Flammensperre, die über dem Luftstrompfad und zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und der Öffnung, die in dem zweiten Endteil des Gehäuses ausgebildet ist, angebracht ist. Die Flammensperre beinhaltet einen Schirm, der eine Vielzahl von Fluidpfaden beinhaltet, die so bemessen sind, um einen Luftstrom aus dem Luftstrompfad durch die Fluidpfade zu ermöglichen und so bemessen sind, um verbranntes Fluid daran zu hindern hindurchzuströmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Akkumodul und insbesondere auf ein Akkumodul für eine oder mehrere Akkuzellen, die eine Flammensperre beinhaltet.
HINTERGRUND
Akkuzellen, wie zum Beispiel Lithium-Ionen-Zellen, sind beliebte Arten wiederaufladbarer Zellen, die sich durch eine hohe Energiedichte, einen fehlenden Gedächtniseffekt und geringe Ladeverluste bei Nichtverwendung auszeichnen. Aufgrund dieser Vorteile werden Lithium-Ionen-Zellen nicht nur in der Unterhaltungselektronik, sondern auch im militärischen Bereich sowie in Elektrofahrzeugen und der Luftfahrt eingesetzt. Die Leistung von Lithium-Ionen-Zellen hängt von der Temperatur sowie der Betriebsspannung ab. Eine der Herausforderungen bei Lithium-Ionen-Zellen ist das Vorhandensein verschiedener Versagensmechanismen, die ein katastrophales Versagen und somit ein Verbrennungsereignis mit entzündlichem Fluid (z. B. Elektrolytfluid) verursachen können. Bei einem Versagen von Lithium-Ionen-Zellen kann es zu einem Austritt von korrosivem, leitendem und entflammbarem Elektrolyt sowie dem Austritt einer kleinen Menge an geschmolzenem Aluminium durch ein Entlüftungsbauteil der Lithium-Ionen-Zellen kommen, was Folgen für die Geräte haben kann, in denen sie installiert sind. Ein derartiger Austritt kann zum Verbrennungsereignis führen, wobei das entflammbare Fluid verbrennt und zu einem Feuer im Gehäuse der Akkuzellen führt, welches auf andere Gehäuse und darüber hinaus übergreifen kann.
KURZDARSTELLUNG
In dieser Offenbarung werden Implementierungen eines Akkumoduls beschrieben, das in einigen Aspekten ein oder mehrere Baugruppen vom Typ Flammensperre beinhaltet. Bei manchen Implementierungen kann ein Akkumodul mit einer oder mehreren Baugruppen vom Typ Flammensperre verhindern bzw. im Wesentlichen verhindern, dass ein Strom von entzündetem Fluid (z. B. Gas, Flüssigkeit, mehrphasiges Fluid, Dampf oder Ähnliches) und/oder Flammen das Akkumodul verlassen und einen umgebenden Raum erreichen. In einigen Aspekten kann jede Flammensperre, die im Akkumodul montiert ist, zulassen, dass ein kühlender Luftstrom passiert, um zum Beispiel eine oder mehrere Akkuzellen und/oder andere wärmeerzeugende Komponenten im Akkumodul zu kühlen, und gleichzeitig verhindern oder erschweren, dass das entzündete Fluid und/oder Flammen das Modul passieren. In einigen Aspekten kann durch Verhindern oder Erschweren der Möglichkeit, dass entzündetes Fluid und/oder Flammen das Akkumodul verlassen, weiterer Schaden an angrenzenden Akkumodulen bzw. anderen Geräten minimiert oder verhindert werden.
In einer exemplarischen allgemeinen Implementierung beinhaltet ein Akkumodul ein Gehäuse, das ein Innenvolumen definiert und einen Luftstrompfad von einer Öffnung in einem ersten Endbauteil des Gehäuses durch das Innenvolumen hin zu einer Öffnung in einem zweiten Endbauteil des Gehäuses beinhaltet; eine Vielzahl von Akkuzellen, die im Innenvolumen des Gehäuses montiert sind, wobei jede Akkuzelle ein Entlüftungsbauteil an einem Ende der Akkuzelle beinhaltet; und eine Flammensperre, die im Luftstrompfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen sowie der Öffnung im zweiten Endbauteil des Gehäuses montiert ist. Die Flammensperre beinhaltet einen Filter, der eine Vielzahl von Fluidpfaden beinhaltet, die so bemessen sind, dass ein Luftstrom vom Luftstrompfad durch die Fluidpfade passieren kann, während ein Strom von entzündetem Fluid aufgehalten wird.
Ein erster Aspekt, der mit der allgemeinen Implementierung kombinierbar ist, beinhaltet ferner einen im Gehäuse montierten Lüfter, der dafür sorgt, dass der Luftstrom zwischen der Öffnung im ersten Endbauteil des Gehäuses und der Öffnung im zweiten Endbauteil des Gehäuses zirkuliert.
In einem zweiten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, ist die Vielzahl der Akkuzellen im Innenvolumen so montiert, dass sich die Entlüftungsbauteile bezüglich mindestens einer der Öffnungen im ersten oder zweiten Endbauteil des Gehäuses in einer Versatzrichtung angeordnet befinden.
In einem dritten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet die Flammensperre ferner einen Rahmen, der sich am Gehäuse befestigen lässt, wobei in dem Rahmen der Filter montiert ist.
In einem vierten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet der Rahmen eine Durchgangsbohrung, die einen Kabelpfad zwischen Seiten der Flammensperre bildet.
In einem fünften Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet der Filter einen ersten Filter, wobei die Flammensperre ferner einen zweiten Filter beinhaltet, der im Rahmen im Wesentlichen parallel zum ersten Filter montiert ist.
In einem sechsten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet der zweite Filter eine Vielzahl von sekundären Fluidpfaden, wobei mindestens ein Abschnitt der sekundären Fluidpfade andere Größen aufweist als ein Abschnitt der Fluidpfade des ersten Filters.
In einem siebten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet die Flammensperre eine erste Flammensperre.
In einem achten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet das Modul ferner eine zweite Flammensperre, die im Luftstrompfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und der Öffnung im ersten Endbauteil des Gehäuses montiert ist.
In einem neunten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet die zweite Flammensperre einen Filter, der eine Vielzahl von Fluidpfaden beinhaltet, die so bemessen sind, dass ein Luftstrom vom Luftstrompfad her die Fluidpfade passieren kann, während ein Strom von entzündetem Fluid aufgehalten wird.
In einem zehnten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet die Vielzahl von Akkuzellen eine Vielzahl von Lithium-Ionen-Akkus.
In einem elften Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet jede der Lithium-Ionen-Akkus einen Lithium-Ionen-Akku im Formfaktor 18650.
In einer anderen exemplarischen allgemeinen Implementierung beinhaltet ein Verfahren zum Umgang mit einem Verbrennungsereignis in einem Akkumodul die Platzierung eines Akkumoduls in einem Rechenzentrum, wobei das Akkumodul ein Gehäuse mit einem ersten Endbauteil und einem zweiten Endbauteil sowie eine Vielzahl von Akkuzellen beinhaltet, die im Gehäuse montiert sind, und jede der Akkuzellen an einem Ende der Akkuzelle ein Entlüftungsbauteil beinhaltet; das Zirkulieren eines Luftstroms von einer Öffnung im ersten Endbauteil durch ein Innenvolumen des Gehäuse, um die Vielzahl von Akkuzellen zu kühlen, zu einer Öffnung im zweiten Endbauteil; das Zirkulieren des Luftstroms durch eine Flammensperre, die im Gehäuse zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und der Öffnung im zweiten Endbauteil des Gehäuses montiert ist; und Verhindern mithilfe der Flammensperre, dass ein entzündetes Fluid durch das Gehäuse in einen umgebenden Raum im Rechenzentrum strömen kann.
Ein erster Aspekt, der mit der allgemeinen Implementierung kombinierbar ist, beinhaltet das Zirkulieren des Luftstroms mit einem im Gehäuse montierten Lüfter.
In einem zweiten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, zirkuliert der Luftstrom mittels natürlicher Konvektion.
In einem dritten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet das Zirkulieren des Luftstroms durch eine Flammensperre das Zirkulieren des Luftstroms durch einen Filter, der in einem Rahmen der Flammensperre montiert ist.
In einem vierten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet der Filter einen ersten Filter, wobei das Verfahren ferner das Zirkulieren des Luftstroms durch einen zweiten Filter beinhaltet, der im Rahmen im Wesentlichen parallel zum ersten Filter montiert ist.
In einem fünften Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet die Flammensperre eine erste Flammensperre.
In einem sechsten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet das Zirkulieren des Luftstroms durch eine zweite Flammensperre, die im Gehäuse zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und der Öffnung im ersten Endbauteil des Gehäuses montiert ist; und das Verhindern mithilfe der zweiten Flammensperre, dass entzündetes Fluid durch das Gehäuse in den umgebenden Raum des Rechenzentrums gelangt.
In einer weiteren exemplarischen allgemeinen Implementierung beinhaltet ein Akkusystem eine Vielzahl von Akkumodulen, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, um ein Stromaggregat zu bilden, das so konfiguriert ist, dass es eine Vielzahl von Rack-montierten elektronischen Geräten in einem Rechenzentrum mit Strom versorgt. Mindestens eines der Akkumodule beinhaltet ein Gehäuse, das an Enden des Gehäuses zumindest teilweise zu einem umgebenden Raum hin geöffnet ist und einen Fluidpfad zwischen den Enden des Gehäuses bildet; eine Vielzahl von Akkuzellen, die im Gehäuse montiert sind; und einen Lüfter, der im Gehäuse montiert ist, um einen Luftstrom durch den Fluidpfad zu leiten und die Vielzahl von Akkuzellen zu kühlen; und einen ersten Filter, der im Fluidpfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und einem der Enden des Gehäuses montiert ist, wobei der erste Filter eine Vielzahl von Öffnungen beinhaltet, die so bemessen sind, dass der Luftstrom passieren kann, während ein entzündetes Fluid aufgehalten wird.
In einem ersten Aspekt, der mit der allgemeinen Implementierung kombinierbar ist, beinhaltet das Akkumodul ferner einen zweiten Filter, der im Fluidpfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen sowie dem anderen Ende des Gehäuses montiert ist.
In einem zweiten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet der zweite Filter eine Vielzahl von Öffnungen, die so bemessen sind, dass sie den Luftstrom durchlassen und das entzündete Fluid aufhalten.
In einem dritten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet das Akkumodul ferner einen Wärmeschild im Fluidpfad, der von einem Ende des Gehäuses bis zum anderen reicht.
In einem vierten Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, reicht der Wärmeschild im Gehäuse vom ersten Filter bis zum zweiten Filter.
In einem fünften Aspekt, der mit beliebigen der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, beinhaltet das Akkumodul im Fluidpfad zwischen dem ersten Filter und dem einen Ende des Gehäuses ferner ein Batteriemanagementsystem.
Verschiedene Implementierungen eines Akkumoduls können gemäß der vorliegenden Offenbarung eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen. Das Akkumodul kann zum Beispiel ein Verbrennungsereignis (z. B. Entzündung eines entflammbaren Fluids wie beispielsweise Elektrolyt der Akkuzellen im Akkumodul) daran hindern, auf angrenzende Akkumodule überzugreifen. Als weiteres Beispiel kann das Akkumodul verhindern oder größtenteils verhindern, dass sich eine Flamme oder brennendes Fluid über das Modul hinaus verbreitet. In manchen Beispielen kann das Akkumodul (die gesamte oder überwiegende) Verbrennung von entflammbaren Fluiden im Modul eindämmen. Ferner kann das Akkumodul (vollständig oder teilweise) verhindern, dass es außerhalb des Moduls (z. B. außerhalb eines definierten Brandvolumens) zu einem zweiten Brand bzw. einer zweiten Verbrennung kommt. Als weiteres Beispiel kann das Akkumodul durch konvektive Kühlung eine oder mehrere Akkuzellen im Modul kühlen und gleichzeitig verhindern bzw. größtenteils verhindern, dass sich ein Verbrennungsereignis über das Modul hinaus verbreitet. Als weiteres Beispiel kann das Akkumodul den Austritt eines Verbrennungsereignisses durch einen definierten Austritt des Akkumoduls kontrollieren bzw. zur Kontrolle (oder Lenkung) beitragen. Die exemplarischen Implementierungen des Akkumoduls können außerdem redundant verhindern bzw. einen Beitrag zum Verhindern leisten, dass ein Verbrennungsereignis auf benachbarte oder angrenzende Akkumodule übergreift. Die exemplarischen Implementierungen des beschriebenen Akkumoduls können außerdem verhindern bzw. zum Verhindern beitragen, dass interne Komponenten des Moduls bei einem Verbrennungsereignis beschädigt werden.
Diese allgemeinen und spezifischen Aspekte lassen sich mit einem Gerät, System, Verfahren oder einer Kombination daraus implementieren. Die Einzelheiten einer oder mehrerer Implementierungen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Gegenstände und Vorteile werden anhand der Beschreibung und Zeichnungen sowie anhand der Ansprüche ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1D stellen schematische Drauf-, Seiten-, Vorder- und Rückansichten eines exemplarischen Akkumoduls dar;
2A–2B stellen schematische Drauf- und Rückansichten eines anderen exemplarischen Akkumoduls dar;
3 stellt eine schematische Draufansicht eines anderen exemplarischen Akkumoduls dar;
4A–4D stellen exemplarische Implementierungen einer Baugruppe vom Typ Flammensperre dar, die in einem Akkumodul verwendet wird; und
5 stellt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Umgang mit einem Verbrennungsereignis in einem Akkumodul dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der vorliegenden Offenbarung wird ein Akkumodul beschrieben, das in einigen Aspekten eine oder mehrere Flammensperren beinhaltet, um bei einem Verbrennungsereignis einen Austritt entzündeten Fluids aus dem Modul zu verhindern oder zu reduzieren (z. B. eines oder mehrerer entflammbarer Fluide wie Sauerstoff, Elektrolyt oder Ähnliches, das sich aufgrund von Überhitzung im Modul entzündet hat). 1A veranschaulicht eine schematische Draufansicht eines Akkumoduls 100. Im Allgemeinen beinhaltet und umschließt das Akkumodul 100 eine Vielzahl von Akkuzellen 102 sowie ein Batteriemanagementsystem (BMS) 104 in einer kontrollierten Umgebung.
Das Akkumodul 100 kann in einigen Aspekten dafür sorgen, dass die Akkuzellen 102 und das BMS 104 bestimmte Umgebungsbedingungen aufweisen (z. B. Temperatur und Ähnliches), beispielsweise Umgebungsbedingungen, die für den Betrieb geeignet sind. Das dargestellte Akkumodul 100 kann zum Beispiel Ausrüstung für Kühlung und Stromversorgung beinhalten, z. B. eine elektrische Verbindung, die elektrisch mit der Vielzahl von Akkuzellen 102 gekoppelt und einer Außenseite des Gehäuses 106 ausgesetzt ist. In manchen Beispielen kann das Akkumodul 100 ein LiFePO₄-Akkupaket, ein LiCoO₂Akkupaket, ein LiMnNi-Akkupaket, ein LiNiMnCo-Akkupaket oder ein anderes Akkupaket sein, das sich in verschiedene Ausrüstungsarten wie Rechenzentren, Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge einbauen lässt. In manchen Beispielen kann jede Akkuzelle 102 eines geeigneten Akkupakets ein Lithium-Ionen-Akku im Formfaktor 18650 sein.
Das Akkumodul 100 beinhaltet ein Gehäuse 106, das ein Innenvolumen 108 definiert, eine Vielzahl von im Innenvolumen 108 des Gehäuse 106 montierten Akkuzellen 102 sowie Flammensperren 112. Das Gehäuse 106 kann aus nicht entflammbaren Materialien geformt sein (z. B. aus Metalllegierungen, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen). Das Gehäuse 106, das das Innenvolumen 108 definiert, beinhaltet zudem einen Luftstrompfad. Das Gehäuse 106 empfängt einen Außenluftstrom 114 durch eine Öffnung 116 in einem ersten Endbauteil 118 des Gehäuses 106. Der Außenluftstrom 114 wird in diesem Beispiel von einem Lüfter 120 zum Zirkulieren gebracht, wodurch ein Zuluftstrom (z. B. kühlender Luftstrom) für das Innenvolumen 108 erzeugt wird, wie in den 1A–1C dargestellt.
Der Lüfter 120 kann den erzeugten Luftstrom durch eine vordere Flammensperre 112 in das Innenvolumen 108 zirkulieren lassen. Der Luftstrom wird im Innenvolumen 108 um die Akkuzellen 102 herumgeleitet. Jede Akkuzelle 102 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form, die von einem Durchmesser eines Gehäuses der Akkuzelle 102 sowie einer Länge des Gehäuses definiert wird. Der Luftstrom 114 wird an der Vielzahl von Akkuzellen 102 entlang durch eine hintere Flammensperre 112 und dann in ein Hilfsvolumen 128 geleitet, welches das BMS 104 umschließt. Der Luftstrom 114 kann dann durch eine oder mehrere Öffnungen 124 des Endbauteils 126 in einen umgebenden Raum geleitet werden.
Jede Akkuzelle 102 beinhaltet ein Entlüftungsbauteil 122 an einem Ende der Akkuzelle 102. Das Entlüftungsbauteil 122 kann eine Ableitung von Wärmeenergie ermöglichen. Das Entlüftungsbauteil 122 kann zum Beispiel eine einzelne Freisetzung von hohem internen Druck zulassen, der Folge eines internen Kurzschlusses in der Akkuzelle 102 oder einer Überhitzung der Zelle 102 sein kann. Das Entlüftungsbauteil 122 kann zudem beispielsweise als sekundäre Funktion indirekt bei der Wärmeableitung helfen.
Die Akkuzellen 102 in dieser exemplarischen Implementierung sind im Innenvolumen 108 so montiert, dass sich die Entlüftungsbauteile 122 in Bezug auf mindestens einer der Öffnungen 116 im ersten Endbauteil 118 oder der Öffnung 124 im zweiten Endbauteil 126 des Gehäuses 106 in einer Versatzrichtung angeordnet befinden. In manchen Implementierungen sind die Entlüftungsbauteile 122 in jeder zweiten Reihe (oder Spalte) umgekehrt ausgerichtet, damit die Flüssigkeit (z. B. entflammbarer Elektrolyt) bei verschiedenen Entlüftungsvorfällen gleichmäßiger im Volumen 108 verteilt wird (wodurch sich zum Beispiel keine Ansammlungen bilden). Diese umgekehrte Ausrichtung kann zudem das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den Akkuzellen 102 erleichtern. Die Achse der einzelnen Gehäuse der Akkuzellen 102 kann außerdem im Wesentlichen im rechten Winkel zum Luftstrompfad verlaufen, der zwischen dem Lüfter 120 und dem zweiten Endbauteil 126 definiert wird. Durch die Kombination der Ausrichtung der Akkuzellen 102 (Durchlässe im rechten Winkel zu den Öffnungen) sowie der Flammensperre 112 kann für ein austretendes Fluid zwischen den Durchlässen und den Öffnungen 124 ein Umweg entstehen, was das Risiko verringert, dass ein Fluid aus dem Gehäuse 106 austreten oder das BMS 104 erreichen kann.
Während der Luftstrom zwischen den Akkuzellen 102 zirkuliert, wird Wärme von den Akkuzellen 102 in den Luftstrom übertragen. In manchen Implementierungen, siehe Darstellung 1B, können die Akkuzellen 102 in einer bestimmten Konfiguration so angeordnet werden, dass zwischen den Gehäusen der Zellen Zwischenräume entstehen. Durch einen Abstand von z. B. etwa 2–3 mm zwischen benachbarten Akkuzellen 102 kann Wärme von Akkuzellen 102 in die Luft abgegeben werden, sodass sich die Erwärmung benachbarter Zellen deutlich reduzieren lässt. In manchen Implementierungen kann eine von den Akkuzellen 102 erzeugte und in den Luftstrom abgegebene Wärmemenge zum Beispiel mit einer Temperatur des Luftstroms verbunden sein – relativ zu einer Temperatur der Geräte, einer Durchflussrate des Luftstroms sowie einer Dichte der Akkuzellen 102.
Der Luftstrom 114 kann das Innenvolumen 108 durch die hintere Flammensperre 112 verlassen, um die Temperatur im Hilfsvolumen 128 zu regulieren, welches das BMS 104 beinhaltet. Das BMS 104 ist ein elektronisches System, das die Akkuzellen 102 steuert, zum Beispiel indem es verhindert, dass die Akkuzellen 102 unter kritischen Bedingungen betrieben werden. Das BMS 104 kann den Zustand der Akkuzellen 102 überwachen, indem es sekundäre Daten berechnet, diese Daten meldet, die Umgebung kontrolliert, Daten authentifiziert und Daten abgleicht. Zum Beispiel kann das BMS 104 die Umgebung des Akkumoduls 100 kontrollieren, indem es die Temperatur der Luft überwacht, die aus dem Innenvolumen 108 ausgestoßen wird. Die Luft kann das Hilfsvolumen 128 durch die Öffnungen 124 im zweiten Endbauteil 126 des Gehäuses 106, wie in 1D dargestellt verlassen. In manchen Implementierungen ist das zweite Endbauteil 126 zudem als Barriere konzipiert, sodass die Öffnungen 124 eine Geometrie und Anordnung aufweisen, die einen Austritt des Luftstroms ermöglichen, bei einem Versagen von Akkuzelle 102 jedoch Schäden in einer externen Umgebung verhindern.
Das Akkumodul 100 kann ferner einen Luftspalt zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäuses 106 und jeder der Vielzahl von Akkuzellen 102 beinhalten, in dem ein Wärmeisolationsmaterial 130 befestigt ist. Das Wärmeisolationsmaterial 130 lässt sich zum Beispiel einer Seite, Oberseite oder Unterseite des Gehäuses 106 hinzufügen, um das Gehäuse 106 im Hinblick auf ein mögliches internes oder externes Versagen zu isolieren und eine Wärmeübertragung in und aus dem Akku signifikant zu reduzieren, sodass sich zum Beispiel eine Ausbreitung des Ereignisses verhindern und/oder ein Wärmestrom in das Gehäuse 106 aus einem benachbarten Gehäuse 106 einschränken lässt. In manchen Implementierungen kann das Wärmeisolationsmaterial 130 eine Keramikmittelschicht (z. B. Aluminiumoxidkeramik) sein, die einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten aufweist als die Formmasse des Gehäuses 106. Das Wärmeisolationsmaterial 130 kann sich außerdem durch hohe Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnen, um die Integrität des Akkumoduls 100 nach einem Versagen einer Akkuzelle 102, das zum einem abrupten Temperaturanstieg führen kann, zu wahren.
In diesem Beispiel werden zwar eine vordere und eine hintere Flammensperre 112 dargestellt, alternative Implementierungen können jedoch nur eine der Flammensperren 112 (z. B. entweder die vordere oder hintere Flammensperre 112) bzw. mehr als zwei Flammensperren 112 beinhalten (z. B. eine zusätzliche Flammensperre 112 zwischen dem BMS 104 und dem zweiten Endbauteil 126 oder redundante Flammensperren 112 im Gehäuse 106). Alternative Implementierungen können zwei Flammensperren 112 beinhalten, wobei eine der Flammensperren 112 nahe des Lüfters 120 und eine weitere Flammensperre 112 zwischen dem BMS 104 und dem zweiten Endbauteil 126 montiert ist. Im Allgemeinen kann jede der Flammensperren 112 ein Filterbauteil (z. B. Netz, Filter, Webstoff poröses Element und/oder Drahtpolster) beinhalten oder sein, der einen Strom entzündetem Fluids (z. B. eine Flamme) daran hindert bzw. größtenteils daran hindert, die Flammensperre zu passieren. Die Flammensperre 112 kann aus Keramik, Metall oder einem anderen Material mit geeignetem Schmelzpunkt sowie geeigneter Rauchentwicklung bestehen. Das Filterbauteil beinhaltet Öffnungen, die einen nicht entzündeten Luftstrom, zum Beispiel einen Luftstrom 114, durchlassen, während sie einen Strom von entzündetem Fluid unterbinden oder aufhalten. Das brennende Fluid kann in einigen Aspekten eine Elektrolytlösung aus der Vielzahl von Akkuzellen 102 sein, die aus den Entlüftungsbauteilen 122 austritt und sich aufgrund von Temperaturverhältnissen (z. B. Überhitzung) im Modul 100 entzündet hat. In einigen Aspekten kann das entzündete Fluid im Luftstrom 114, der sich mit der Elektrolytlösung (z. B. der Verbrennungskraftstoff) verbindet, auch Sauerstoff (z. B. als Oxydationsmittel) beinhalten.
In einigen Aspekten kann die Flammensperre 112 zudem eine Ausbreitung der Flamme in und/oder über das Gehäuse 106 hinaus verhindern und/oder aufhalten, indem der Flamme Energie entzogen wird. Energie kann aus der Flamme zum Beispiel durch Wärmetransfer aus der Flamme in die Flammensperre 112 entfernt werden. Die Flammensperre 112 kann zum Beispiel eine geringere Temperatur im Vergleich zur Flamme aufweisen und das Feuer als guter Wärmeleiter löschen.
In einigen Aspekten können sich die Flammensperren 112 im Gehäuse 106 befinden, und das Gehäuse 106 kann so konzipiert sein, dass im Gehäuse ausreichend Platz vorhanden ist, um bei der Entlüftung des Elektrolyten im Wesentlichen ein vollständiges Verbrennen des entflammbaren Fluids zu ermöglichen. Wenn das Gehäuse (z. B. zwischen den Flammensperren 112) zum Beispiel ein ausreichend großes Volumen beinhaltet, um ein vollständiges Verbrennen zu ermöglichen, wird ein sekundäres Verbrennen entflammbarer Fluide außerhalb der Begrenzungen des Gehäuses (und in einigen Aspekten außerhalb des Volumens, das von den Flammensperren 112 begrenzt wird) minimiert oder verhindert.
Wie in den 1A–1B dargestellt, werden Austritte aus dem Akkumodul 100 minimiert und von den Flammensperren 112 begrenzt. Ein Vorderaustritt (oder Vordereintritt) zum Akkumodul 100 ist zum Beispiel die Öffnung 116, die zulässt, dass der Luftstrom 114 vom Lüfter 120 in das Modul 100 geleitet wird. Hier bildet die vordere Flammensperre 112 eine Passierschranke (um z. B. einen Luftstrom passieren zu lassen, brennende Fluide jedoch zurückzuhalten) zwischen der Öffnung 116 und zum Beispiel der Vielzahl von Akkuzellen 102. Außerdem gibt es einen Hinteraustritt (oder Hintereintritt) zum Akkumodul 100 in Form der Öffnung(en) 124, die zulassen, dass der Luftstrom 114 vom Lüfter 120 aus dem Modul 100 heraus geleitet wird. Hier bildet die hintere Flammensperre 112 eine Passierschranke (um z. B. einen Luftstrom passieren zu lassen, brennende Fluide jedoch zurückzuhalten) zwischen der/den Öffnungen 124 und zum Beispiel der Vielzahl von Akkuzellen 102.
Wie in 1A–1B dargestellt sind im Akkumodul 100 zwei Flammensperren 112 montiert. In manchen Implementierungen können die Flammensperren 112 so konstruiert sein, dass sie einen Strom eines entzündeten Fluids im Volumen 108 beeinflussen. Die einzelnen Flammensperren 112 können zum Beispiel mit einem bestimmten oder einzigartigen Durchflusswiderstand für Flammen ausgestattet sein. Zum Beispiel kann je nach Größe und/oder Zahl von Öffnungen in den einzelnen Flammensperren 112 ein Durchflusswiderstand für Flammen für jede Flammensperre 112 konstruiert werden.
In einigen Aspekten können Flammensperren 112, die unterschiedliche Durchflusswiderstände für Flammen aufweisen, an bestimmten Stellen im Akkumodul 100 platziert werden, um einen Strom von Flammen oder entzündetem Fluid zu beeinflussen. Eine Flammensperre 112, die einen relativ geringen Durchflusswiderstand für Flammen aufweist, kann zum Beispiel nahe einer Vorderseite des Akkumoduls 100 (z. B. nahe des Lüfters 120) platziert werden, während eine Flammensperre 112 mit einem relativ hohen Durchflusswiderstand für Flammen nahe einer Rückseite des Akkumoduls 100 (z. B. nahe des BMS 104) platziert werden kann. In einem solchen Szenario können Flammen oder entzündete Fluide so beeinflusst werden (z. B. durch Druckunterschiede im Volumen 108, die durch unterschiedliche Durchflusswiderstände für Flammen entstehen), dass sich diese in Richtung einer Vorderseite des Akkumoduls 100 bewegen. Genauso kann eine Flammensperre 112, die einen relativ hohen Durchflusswiderstand für Flammen aufweist, nahe einer Vorderseite des Akkumoduls 100 (z. B. nahe des Lüfters 120) platziert werden, während eine Flammensperre 112 mit einem relativ geringen Durchflusswiderstand für Flammen nahe einer Rückseite des Akkumoduls 100 (zum Beispiel nahe des BMS 104) platziert werden kann. In einem solchen Szenario können Flammen oder entzündete Fluide so beeinflusst werden (zum Beispiel durch Druckunterschiede im Volumen 108, die durch unterschiedliche Durchflusswiderstände für Flammen entstehen), dass sich diese in Richtung einer Rückseite des Akkumoduls. 100 bewegen
2A–2B stellen schematische Drauf- und Rückansichten eines anderen exemplarischen Akkumoduls 200 dar. 2A veranschaulicht eine schematische Draufansicht eines Akkumoduls 200. Im Allgemeinen beinhaltet und umschließt das Akkumodul 200 in einer kontrollierten Umgebung eine Vielzahl von Akkuzellen 202 sowie ein Batteriemanagementsystem (BMS) 204. Das Akkumodul 200 kann in einigen Aspekten dafür sorgen, dass die Akkuzellen 202 und das BMS 204 bestimmte Umgebungsbedingungen aufweisen (z. B. Temperatur und Ähnliches), beispielsweise Umgebungsbedingungen, die für den Betrieb geeignet sind. Das dargestellte Akkumodul 200 kann zum Beispiel Ausrüstung für Kühlung und Stromversorgung beinhalten, wie z. B. eine elektrische Verbindung, die mit der Vielzahl von Akkuzellen 202 elektrisch gekoppelt und einer Außenseite des Gehäuses 206 ausgesetzt ist. In manchen Beispielen kann das Akkumodul 200 ein LiFePO₄-Akkupaket, ein LiCoO₂-Akkupaket, ein LiMnNi-Akkupaket, ein LiNiMnCo-Akkupaket oder ein anderes Akkupaket sein, das sich in verschiedene Ausrüstungsarten wie Rechenzentren, Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge einbauen lässt. In manchen Beispielen kann jede Akkuzelle 202 eines geeigneten Akkupakets ein Lithium-Ionen-Akku im Formfaktor 18650 sein.
Das Akkumodul 200 beinhaltet ein Gehäuse 206, das ein Innenvolumen 208 definiert, eine Vielzahl von im Innenvolumen 208 des Gehäuses 206 montierten Akkuzellen 202 sowie Flammensperren 212. Das Gehäuse 206 kann aus nicht entflammbaren Materialien geformt sein (z. B. aus Metalllegierungen, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen). Das Gehäuse 206, welches das Innenvolumen 208 definiert, beinhaltet außerdem einen Luftstrompfad. Das Gehäuse 206 empfängt einen Außenluftstrom 214 durch eine Öffnung 216 in einem ersten Endbauteil 218 des Gehäuses 206. Der Außenluftstrom 214 wird in diesem Beispiel von einem Lüfter 220 zum Zirkulieren gebracht, wodurch ein Zuluftstrom (z. B. ein kühlender Luftstrom) für das Innenvolumen 208 erzeugt wird – siehe Darstellung in 2A–2B.
Der Lüfter 220 kann den erzeugten Luftstrom durch eine vordere Flammensperre 212 in das Innenvolumen 208 leiten. Der Luftstrom wird im Innenvolumen 208 um die Akkuzellen 202 herum zirkuliert. Jede Akkuzelle 202 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form, die von einem Durchmesser eines Gehäuses der Akkuzelle 202 sowie einer Länge des Gehäuses definiert wird. Der Luftstrom 214 wird an der Vielzahl von Akkuzellen 202 entlang durch eine hintere Flammensperre 212 und dann in ein Hilfsvolumen 228 geleitet, welches das BMS 204 umschließt. Der Luftstrom 214 kann dann durch eine oder mehrere Öffnungen 224 des Endbauteils 226 in einen umgebenden Raum geleitet werden.
Jede Akkuzelle 202 beinhaltet ein Entlüftungsbauteil 222 an einem Ende der Akkuzelle 202. Das Entlüftungsbauteil 222 kann eine Ableitung von Wärmeenergie ermöglichen. Das Entlüftungsmodul 222 kann zum Beispiel eine einzelne Freisetzung von hohem internen Druck zulassen, der Folge eines internen Kurzschlusses in der Akkuzelle 202 oder einer Überhitzung der Zelle 202 sein kann. Das Entlüftungsbauteil 222 kann zudem, beispielsweise als sekundäre Funktion, indirekt bei der Wärmeableitung helfen.
Die Akkuzellen 202 in dieser exemplarischen Implementierung sind im Innenvolumen 208 so montiert, dass sich die Entlüftungsbauteile 222 in Bezug auf mindestens eine der Öffnungen 216 im ersten Endbauteil 218 oder der Öffnung 224 im zweiten Endbauteil 226 des Gehäuses 206 in einer Versatzrichtung angeordnet befinden. In manchen Implementierungen sind die Entlüftungsbauteile 222 in jeder zweiten Reihe (oder Spalte) umgekehrt angeordnet, sodass die Flüssigkeit (z. B. entflammbarer Elektrolyt) bei verschiedenen Entlüftungsvorfällen gleichmäßiger im Volumen 208 verteilt wird (wodurch sich zum Beispiel keine Ansammlungen bilden). Diese umgekehrte Ausrichtung kann zudem das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den Akkuzellen 202 erleichtern. Die Achse der einzelnen Gehäuse der Akkuzellen 202 kann außerdem im Wesentlichen im rechten Winkel zum Luftstrompfad verlaufen, der zwischen dem Lüfter 220 und dem zweiten Endbauteil 226 definiert wird. Durch die Kombination der Ausrichtung der Akkuzellen 202 (Durchlässe im rechten Winkel zu den Öffnungen) sowie der Flammensperre 212 kann für ein austretendes Fluid zwischen den Durchlässen sowie den Öffnungen 224 ein Umweg entstehen, was das Risiko verringert, dass ein Fluid aus dem Gehäuse 206 austritt oder das BMS 204 erreicht.
Während der Luftstrom zwischen den Akkuzellen 202 zirkuliert, wird Wärme von den Akkuzellen 202 in den Luftstrom abgegeben. In manchen Implementierungen, siehe Darstellung 2B, können die Akkuzellen 202 in einer bestimmten Konfiguration angeordnet werden, sodass zwischen den Gehäusen der Zellen Zwischenräume entstehen. Durch einen Abstand von z. B. etwa 2–3 mm zwischen benachbarten Akkuzellen 202 kann Wärme von Akkuzellen 202 in die Luft abgegeben werden, sodass sich die Erwärmung benachbarter Zellen deutlich reduzieren lässt. In manchen Implementierungen kann eine von den Akkuzellen 202 erzeugte und in den Luftstrom abgegebene Wärmemenge zum Beispiel mit einer Temperatur des Luftstroms verbunden sein, relativ zu einer Temperatur der Geräte, einer Durchflussrate des Luftstroms sowie einer Dichte der Akkuzellen 202.
Der Luftstrom 214 kann das Innenvolumen 208 durch die hintere Flammensperre 212 verlassen, um die Temperatur im Hilfsvolumen 228 zu regulieren, welches das BMS 204 beinhaltet. Das BMS 204 ist ein elektronisches System, das die Akkuzellen 202 verwaltet, zum Beispiel indem es verhindert, dass die Akkuzellen 202 unter kritischen Bedingungen betrieben werden. Das BMS 204 kann den Zustand der Akkuzellen 202 überwachen, indem es sekundäre Daten berechnet, diese Daten meldet, die Umgebung kontrolliert, Daten authentifiziert und Daten abgleicht. Zum Beispiel kann das BMS 204 die Umgebung des Akkumoduls 200 kontrollieren, indem es die Temperatur der Luft überwacht, die aus dem Innenvolumen 208 ausgestoßen wird. Die Luft kann das Hilfsvolumen 228 durch die Öffnungen 224 im zweiten Endbauteil 226 des Gehäuses 206 verlassen. In manchen Implementierungen ist das zweite Endbauteil 226 auch als Barriere konzipiert, sodass die Öffnungen 224 eine Geometrie und Anordnung aufweisen, die einen Austritt des Luftstroms ermöglichen, bei einem Versagen von Akkuzelle 202 jedoch Schäden in einer externen Umgebung verhindern.
Das Akkumodul 200 kann ferner einen Luftspalt zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäuses 206 und jeder der Vielzahl von Akkuzellen 202 beinhalten, in dem ein Wärmeisolationsmaterial 230 montiert ist. Das Wärmeisolationsmaterial 230 lässt sich zum Beispiel einer Seite, Oberseite oder Unterseite des Gehäuses 206 hinzufügen, um das Gehäuse 206 im Hinblick auf ein mögliches internes oder externes Versagen zu isolieren und eine Wärmeübertragung in und aus dem Akku signifikant zu reduzieren, sodass sich zum Beispiel eine Ausbreitung des Ereignisses verhindern und/oder ein Wärmestrom in das Gehäuse 206 aus einem benachbarten Gehäuse 206 begrenzen lässt. In manchen Implementierungen kann das Wärmeisolationsmaterial 230 eine Keramikmittelschicht (z. B. eine Aluminiumoxidkeramik) sein, die einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten aufweist als die Formmasse des Gehäuses 206. Das Wärmeisolationsmaterial 230 kann sich auch durch hohe Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnen, um die Integrität des Akkumoduls 200 nach einem Versagen einer Akkuzelle 202, das zum einem abrupten Temperaturanstieg führen kann, zu wahren.
Wie in den 2A–2B dargestellt, wird entlang einer Länge des Gehäuses 206 und innerhalb des Volumens 208 ein Wärmeschild 240 platziert. Der Wärmeschild 240 erstreckt sich in diesem Beispiel entlang der Länge des Gehäuses 206 zwischen den Flammensperren 212. In alternativen Beispielen kann der Wärmeschild 240 kürzer (z. B. entlang einer Länge, die kürzer ist, als die zwischen den Flammensperren 212) oder länger (zum Beispiel entlang einer gesamten Länge des Gehäuses 206) sein. Der Wärmeschild 240 wird zwar auf einer Seite des Gehäuses 206 dargestellt, im Gehäuse 206 können ferner jedoch zusätzliche Wärmeschilder platziert werden (z. B. am oder gegen das Gehäuse 206 entlang allen vier längs gerichteten Seiten). Im Allgemeinen kann der Wärmeschild 240 zusätzliche Isolation vor Wärme und/oder eine zusätzliche Barriere (zusammen mit dem Gehäuse 206) für entzündliche Fluide bilden, damit diese das Modul 200 nicht verlassen können. Der Wärmeschild 240 kann zum Beispiel aus einem Material mit hohem R-Wert und/oder nicht entflammbaren Material mit einem hohen Schmelzpunkt und geringer Rauchentwicklung bestehen.
Wie beim Akkumodul 100 werden in dem Beispiel zwar eine vordere und eine hintere Flammensperre 212 dargestellt, alternative Implementierungen können jedoch nur eine der Flammensperren 212 (z. B. entweder die vordere oder hintere Flammensperre 212) bzw. mehr als zwei Flammensperren 212 beinhalten (z. B. eine zusätzliche Flammensperre 212 zwischen dem BMS 204 und dem zweiten Endbauteil 226 oder redundante Flammensperren 212 im Gehäuse 206). Im Allgemeinen kann jede der Flammensperren 212 (genauso wie die Flammensperren 112) ein Filterbauteil (z. B. Netz, Filter, Webstoff, Lochblende, poröses Element und/oder Drahtpolster) beinhalten oder sein, das einen Strom von entzündetem Fluid (z. B. eine Flamme) daran hindert bzw. überwiegend daran hindert, die Flammensperre zu passieren. Zudem können die Flammensperren 212 Energie aus einem Strom von entzündetem Fluid oder Flammen entfernen. Die Flammensperre 212 kann aus Keramik, Metall oder einem anderen Material mit geeignetem Schmelzpunkt sowie geeigneter Rauchentwicklung bestehen. Das Filterbauteil beinhaltet Öffnungen, die einen nicht brennenden Luftstrom, wie beispielsweise Luftstrom 214 durchlassen, während sie einen Strom von brennendem Fluid (z. B. Elektrolyt mit oder ohne Sauerstoff) unterbinden oder aufhalten. In einigen Aspekten können sich die Flammensperren 212 ferner im Gehäuse 206 befinden, und das Gehäuse 206 kann so konzipiert sein, dass im Gehäuse ausreichend Platz vorhanden ist, um bei der Entlüftung des Elektrolyten im Wesentlichen ein vollständiges Verbrennen des entflammbaren Fluids zu ermöglichen (siehe Erklärung oben).
Wie in den 2A–2B dargestellt, werden Austritte aus dem Akkumodul 200 minimiert und von den Flammensperren 212 begrenzt. Ein Vorderaustritt (oder Vordereintritt) zum Akkumodul 200 ist zum Beispiel die Öffnung 216, die zulässt, dass Luftstrom 214 vom Lüfter 220 in das Modul 200 geleitet wird. Hier bildet die vordere Flammensperre 212 eine Passierschranke (um z. B. einen Luftstrom durchzulassen, entzündete Fluide jedoch aufzuhalten) zwischen der Öffnung 216 und zum Beispiel der Vielzahl von Akkuzellen 202. Außerdem besteht ein Hinteraustritt (oder Hintereintritt) zum Akkumodul 200 aus der/den Öffnungen 224, die zulassen, dass der Luftstrom 214 vom Lüfter 220 aus dem Modul 200 heraus geleitet wird. Hier bildet die hintere Flammensperre 212 eine Passierschranke (um z. B. einen Luftstrom durchzulassen, entzündete Fluide jedoch aufzuhalten) zwischen der/die Öffnungen 224 und zum Beispiel der Vielzahl von Akkuzellen 202.
In dieser dargestellten Implementierung beinhalten die Flammensperren 212 ein oder mehrere Drahtlöcher 232 zwischen Seiten der Flammensperren 212, wodurch eine Passage von einer Seite der Flammensperren 212 zu entgegengesetzten Seiten der Flammensperren 212 entsteht. Wie dargestellt können ein oder mehrere Leitungen 240, zum Beispiel von einer externen Verbindung 234 (z. B. Strom, Daten oder Ähnliches), der Lüfter 220, eine oder mehrere der Vielzahl von Akkuzellen 202 und/oder das BMS 204 entlang einer Länge des Moduls 200 durch die Löcher 232 hindurchführen. Wie in 2B dargestellt können die Löcher 232 in den Flammensperren 212 auf einer oder mehreren Höhen gebildet werden. Löcher 232 werden ferner zwar so dargestellt, als ob sie jeweils nur auf einem Ende der einzelnen Flammensperren 212 gebildet werden, sie lassen sich jedoch an beiden Seiten einer Flammensperre 212 sowie in einem oberen und/oder unteren Abschnitt einer Flammensperre 212 formen.
In diesem veranschaulichten Beispiel werden die Leitungen 240 so dargestellt, dass sie entlang einer Länge des Gehäuses 206 verlaufen, wobei sich der Wärmeschild 240 zwischen den Leitungen 240 und den Seitenwänden des Gehäuses 206 befindet. Auf diese Weise kann der Wärmeschild 240 die Leitungen 240 vor übermäßiger Wärme und/oder Flammen, die sich außerhalb des Moduls 200 befinden, schützen bzw. zu deren Schutz beitragen. In alternativen Aspekten kann der Wärmeschild 240 so platziert (oder ein anderer Wärmeschild 240 hinzugefügt) werden, dass sich die Leitungen 240 zwischen dem Wärmeschild 240 und dem Gehäuse 206 befinden. In diesen Beispielen können die Leitungen 240 zudem (z. B. durch den Wärmeschild 240) vor übermäßiger Wärme und/oder Flammen im Modul 200 geschützt werden.
3 stellt eine schematische Draufansicht eines anderen exemplarischen Akkumoduls 300 dar. In diesem dargestellten Beispiel kann das Akkumodul 300 natürliche Konvektion anstelle von Zwangskonvektion nutzen, um eine Vielzahl von Akkuzellen 302 und/oder ein BMS 304 zu kühlen. 3 veranschaulicht eine schematische Draufansicht eines Akkumoduls 300. Im Allgemeinen beinhaltet und umschließt das Akkumodul 300 in einer kontrollierten Umgebung eine Vielzahl von Akkuzellen 302 sowie ein Batteriemanagementsystem (BMS) 304. Das Akkumodul 300 kann in einigen Aspekten dafür sorgen, dass die Akkuzellen 302 und das BMS 304 bestimmte Umgebungsbedingungen aufweisen (z. B. Temperatur und Ähnliches), beispielsweise Umgebungsbedingungen, die für den Betrieb geeignet sind. In manchen Beispielen kann das Akkumodul 300 ein LiFePO₄ Akkupaket, ein LiCoO₂-Akkupaket, ein LiMnNi-Akkupaket, ein LiNiMnCo-Akkupaket oder ein anderes Akkupaket sein, das sich in verschiedene Ausrüstungsarten wie Rechenzentren, Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge einbauen lässt. In manchen Beispielen kann jede Akkuzelle 302 eines geeigneten Akkupakets ein Lithium-Ionen-Akku im Formfaktor 18650 sein.
Das Akkumodul 300 beinhaltet ein Gehäuse 306, das ein Innenvolumen 308 definiert, eine Vielzahl von im Innenvolumen 308 des Gehäuses 306 montierten Akkuzellen 302 sowie Flammensperren 312. Das Gehäuse 306 kann aus nicht entflammbaren Materialien geformt sein, beispielsweise aus Metalllegierungen, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen. Das Gehäuse 306, welches das Innenvolumen 308 definiert, beinhaltet außerdem einen Luftstrompfad. Das Gehäuse 306 empfangt einen Außenluftstrom 314 durch eine Öffnung 316 in einem ersten Endbauteil 318 des Gehäuses 306. Der Außenluftstrom 314 zirkuliert in diesem Beispiel natürlich (z. B. aufgrund eines Druckunterschieds) im Innenvolumen 308. In manchen Beispielen kann das Modul 300 zudem einen Zwangsumwälzungsluftstrom 314 beinhalten, der von einem oder mehreren Lüftern außerhalb des Moduls 300 erzeugt wird.
Der Luftstrom 314 kann durch eine vordere Flammensperre 312 in das Innenvolumen 308 strömen. Der Luftstrom fließt im Innenvolumen 308 um die Akkuzellen 302 herum. Jede Akkuzelle 302 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form, die von einem Durchmesser eines Gehäuses der Alkkuzelle 302 sowie einer Länge des Gehäuses definiert wird. Der Luftstrom 314 wird an der Vielzahl von Akkuzellen 302 entlang durch eine hintere Flammensperre 312 und dann in ein Hilfsvolumen 328 geleitet, welches das BMS 304 umschließt. Der Luftstrom 314 kann dann durch eine oder mehrere Öffnungen 324 des Endbauteils 326 in einen umgebenden Raum geleitet werden.
Jede Akkuzelle 302 beinhaltet ein Entlüftungsbauteil 322 an einem Ende der Akkuzelle 302. Das Entlüftungsbauteil 322 kann eine Ableitung von Wärmeenergie ermöglichen. Das Entlüftungsmodul 322 kann zum Beispiel eine einzelne Freisetzung von hohem internen Druck zulassen, der Folge eines internen Kurzschlusses in der Akkuzelle 302 oder einer Überhitzung der Zelle 302 sein kann. Das Entlüftungsbauteil 322 kann zudem, beispielsweise als sekundäre Funktion, indirekt bei der Wärmeableitung helfen.
Die Akkuzellen 302 sind in dieser exemplarischen Implementierung im Innenvolumen 308 so montiert, dass sich die Lüftungsbauteile 322 in Bezug auf mindestens einer der Öffnungen 316 im ersten Endbauteil 318 oder der Öffnung 324 im zweiten Endbauteil 326 des Gehäuses 306 in einer Versatzrichtung angeordnet befinden. In manchen Implementierungen sind die Lüftungsbauteile 322 in jeder zweiten Reihe (oder Spalte) umgekehrt angeordnet, sodass die Flüssigkeit (z. B. entflammbarer Elektrolyt) bei verschiedenen Belüftungsvorfällen gleichmäßiger im Volumen 308 verteilt wird (wodurch sich zum Beispiel keine Ansammlungen bilden). Diese umgekehrte Ausrichtung kann zudem das Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den Akkuzellen 302 erleichtern. Die Achse der einzelnen Gehäuse der Akkuzellen 302 kann außerdem im Wesentlichen im rechten Winkel zum Luftstrompfad verlaufen. Durch die Kombination der Ausrichtung der Akkuzellen 302 (Durchlässe im rechten Winkel zu den Öffnungen) und der Flammensperre 312 kann für ein austretendes Fluid zwischen den Durchlässen sowie den Öffnungen 324 entstehen, was das Risiko verringert, dass ein Fluid aus dem Gehäuse 306 austritt oder das BMS 304 erreicht.
Während der Luftstrom zwischen den Akkuzellen 302 zirkuliert, wird Wärme von den Akkuzellen 302 in den Luftstrom abgegeben. In manchen Implementierungen können die Akkuzellen 302 in einer bestimmten Konfiguration angeordnet werden, sodass zwischen den Gehäusen der Zellen Zwischenräume entstehen. Durch einen Abstand von z. B. etwa 2–3 mm zwischen benachbarten Akkuzellen 302 kann Wärme von Akkuzellen 302 in die Luft abgegeben werden, sodass sich die Erwärmung benachbarter Zellen deutlich reduzieren lässt. In manchen Implementierungen kann eine von den Akkuzellen 302 erzeugte und in den Luftstrom abgegebene Wärmemenge zum Beispiel mit einer Temperatur des Luftstroms verbunden sein – relativ zu einer Temperatur der Geräte, einer Durchflussrate des Luftstroms sowie einer Dichte der Akkuzellen 302.
Der Luftstrom 314 kann das Innenvolumen 308 durch die hintere Flammensperre 312 verlassen, um die Temperatur im Hilfsvolumen 328 zu regulieren, welches das BMS 304 beinhaltet. Das BMS 304 ist ein elektronisches System, das die Akkuzellen 302 verwaltet, zum Beispiel indem es verhindert, dass die Akkuzellen 302 unter kritischen Bedingungen betrieben werden. Das BMS 304 kann den Zustand der Akkuzellen 302 überwachen, indem es sekundäre Daten berechnet, diese Daten meldet, die Umgebung kontrolliert, Daten authentifiziert und Daten abgleicht. Zum Beispiel kann das BMS 304 die Umgebung des Akkumoduls 300 kontrollieren, indem es die Temperatur der Luft überwacht, die aus dem Innenvolumen 308 ausgestoßen wird. Die Luft kann das Hilfsvolumen 328 durch die Öffnungen 324 im zweiten Endbauteil 326 des Gehäuses 306 verlassen. In manchen Implementierungen ist das zweite Endbauteil 326 auch als Barriere konzipiert, sodass die Öffnungen 324 eine Geometrie und Anordnung aufweisen, die einen Austritt des Luftstroms ermöglichen, bei einem Versagen von Akkuzelle 302 jedoch Schäden in einer externen Umgebung verhindern.
Das Akkumodul 300 kann ferner einen Luftspalt zwischen einer inneren Oberfläche des Gehäuses 306 und jeder der Vielzahl von Akkuzellen 302 beinhalten, in dem ein Wärmeisolationsmaterial 330 montiert ist. Das Wärmeisolationsmaterial 330 lässt sich zum Beispiel einer Seite, Oberseite oder Unterseite des Gehäuses 306 hinzufügen, um das Gehäuse 306 im Hinblick auf ein mögliches internes oder externes Versagen zu isolieren und die Wärmeübertragung in und aus dem Akku signifikant zu reduzieren, sodass sich zum Beispiel eine Ausbreitung des Ereignisses verhindern und/oder ein Wärmestrom aus einem benachbarten Gehäuse 306 in das Gehäuse 306 begrenzen lässt. In manchen Implementierungen kann das Wärmeisolationsmaterial 330 eine Keramikmittelschicht, beispielsweise eine Aluminiumoxidkeramik sein, die einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten aufweist als die Formmasse des Gehäuses 306. Das Wärmeisolationsmaterial 330 kann sich auch durch hohe Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnen, um die Integrität des Akkumoduls 300 nach einem Versagen einer Akkuzelle 302, das zum einem abrupten Temperaturanstieg führen kann, zu wahren.
In diesem Beispiel werden zwar eine vordere und eine hintere Flammensperre 312 dargestellt, alternative Implementierungen können jedoch nur eine der Flammensperren 312 (z. B. entweder die vordere oder hintere Flammensperre 312) bzw. mehr als zwei Flammensperren 312 beinhalten (z. B. eine zusätzliche Flammensperre 312 zwischen dem BMS 304 und dem zweiten Endbauteil 326 oder redundante Flammensperren 312 im Gehäuse 306). Im Allgemeinen kann jede der Flammensperren 312 ein Filterbauteil (z. B. Netz, Filter, Webstoff Lochblende, poröses Element und/oder Drahtpolster) beinhalten oder sein, das einen Strom von entzündetem Fluid (z. B. eine Flamme) daran hindert bzw. größtenteils daran hindert, die Flammensperre zu passieren. Die Flammensperre 312 kann aus Keramik, Metall oder einem anderen Material mit geeignetem Schmelzpunkt sowie geeigneter Rauchentwicklung bestehen. Das Filterbauteil beinhaltet Öffnungen, die einen nicht brennenden Luftstrom, wie z. B. Luftstrom 314, durchlassen, während sie einen Strom von brennendem Fluid unterbinden oder aufhalten. Das brennende Fluid kann in einigen Aspekten eine Elektrolytlösung aus der Vielzahl von Akkuzellen 302 sein, die aus den Entlüftungsbauteilen 322 austritt und sich aufgrund von Temperaturverhältnissen (z. B. Überhitzung) im Modul 300 entzündet hat. In einigen Aspekten kann das entzündete Fluid im Luftstrom 314, der sich mit der Elektrolytlösung (z. B. dem Verbrennungskraftstoff) verbindet. auch Sauerstoff (z. B. als Oxydationsmittel) beinhalten. Zudem können die Flammensperren 312 Energie aus einem Strom von entzündetem Fluid oder Flammen entfernen.
In einigen Aspekten können sich die Flammensperren 312 im Gehäuse 306 befinden. und das Gehäuse 306 kann so konzipiert sein, dass im Gehäuse ausreichend Platz vorhanden ist, um bei der Entlüftung des Elektrolyten im Wesentlichen ein vollständiges Verbrennen des entflammbaren Fluids zu ermöglichen. Wenn das Gehäuse zwischen den Flammensperren 312, z. B. ein ausreichend großes Volumen beinhaltet, um ein vollständiges Verbrennen zu ermöglichen, wird ein sekundäres Verbrennen entflammbarer Fluide außerhalb der Begrenzungen des Gehäuses (und in einigen Aspekten außerhalb des Volumens, das von den Flammensperren 312 begrenzt wird) minimiert oder verhindert.
Wie in 3 dargestellt, werden Austritte aus dem Akkumodul 300 minimiert und von den Flammensperren 312 begrenzt. Ein Vorderaustritt (oder Vordereintritt) zum Akkumodul 300 ist zum Beispiel die Öffnung 316, die zulässt, dass der Luftstrom 314 in das Modul 300 geleitet wird. Hier bildet die vordere Flammensperre 312 eine Passierschranke (z. B. um einen Luftstrom durchzulassen, entzündete Fluide jedoch aufzuhalten) zwischen der Öffnung 316 und zum Beispiel der Vielzahl von Akkuzellen 302. Außerdem besteht ein Hinteraustritt (oder Hintereintritt) zum Akkumodul 300 aus der/den Öffnungen 324, die zulassen, dass der Luftstrom 314 aus dem Modul 300 heraus geleitet wird. Hier bildet die hintere Flammensperre 312 eine Passierschranke (um z. B. einen Luftstrom durchzulassen, entzündete Fluide jedoch aufzuhalten) zwischen der/den Öffnungen 324 und zum Beispiel der Vielzahl von Akkuzellen 302.
4A–4D stellen exemplarische Implementierungen einer Baugruppe vom Typ Flammensperre dar, die in einem Akkumodul verwendet wird. Jede der dargestellten Baugruppen vom Typ Flammensperre kann zum Beispiel als eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Flammensperren 112/212/312 verwendet werden. 4A zeigt eine bestimmte exemplarische Implementierung einer Baugruppe vom Typ Flammensperre 400. In diesem Beispiel kann die Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 einfach aus einem Filter- oder Netzbauteil bestehen (z. B. Webstoff, Lochblende, poröses Element und/oder Drahtpolster). Die Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 kann starr sein und sich zum Beispiel am Gehäuse eines Akkumoduls befestigen lassen. Die Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 beinhaltet wie dargestellt mehrere Öffnungen, die so bemessen sein können, dass ein nicht entzündeter Luftstrom durchgelassen wird, während ein Durchstrom von entzündetem Fluid (z. B. Flammen) aufgehalten oder verhindert wird. Die Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 kann aus Keramik, Metall oder anderen Materialien bestehen; dazu können Materialien mit hohen Schmelzpunkten, geringer Brennbarkeit und/oder geringer Rauchentwicklung gehören. So kann die Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 Energie aus einem entzündeten Fluid oder Flammen entfernen, um eine Ausbreitung der Flammen aufzuhalten oder zu verhindern.
4B zeigt eine andere exemplarische Implementierung einer Baugruppe vom Typ Flammensperre 410. Die Baugruppe vom Typ Flammensperre 410 beinhaltet ein Filterbauteil 414, das von einem Rahmen 412 umschlossen wird. Das Filterbauteil 414 kann im Wesentlichen ähnlich zur Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 sein. Der Rahmen 412 kann das Filterbauteil 414 fest umschließen und zum Beispiel an einem Gehäuse oder einer anderen Komponente eines hierin beschriebenen Akkumoduls befestigt werden. In einigen Aspekten kann der Rahmen 412 mehrere Filterbauteile 414 umschließen, die im Rahmen 412 nacheinander (z. B. in Bezug auf ein/en durchströmenden/s Luftstrom oder Fluid) montiert sind. In einigen Aspekten kann jedes der Filterbauteile 414 individuelle Eigenschaften hinsichtlich Öffnungsgröße, Stärke des Netzes, Material und Ähnlichem aufweisen. Ein Filterbauteil 414 kann zum Beispiel relativ fein sein im Vergleich zu einem anderen Filterbauteil 414, sodass einem Durchstrom von entzündetem Fluid verschiedene Barrieren im Weg stehen, während ein Luftstrom passieren kann.
4C zeigt eine andere exemplarische Implementierung einer Baugruppe vom Typ Flammensperre 420. Die Baugruppe vom Typ Flammensperre 420 beinhaltet ein Filterbauteil 424, das von einem Rahmen 422 umschlossen wird. Das Filterbauteil 424 kann im Wesentlichen ähnlich zur Baugruppe vom Typ Flammensperre 400 sein. Der Rahmen 422 kann das Filterbauteil 424 fest umschließen und zum Beispiel an einem Gehäuse oder einer anderen Komponente eines hierin beschriebenen Akkumoduls befestigt werden. Wie bei der Baugruppe vom Typ Flammensperre 410 kann der Rahmen 422 in einigen Aspekten verschiedene Filterbauteile 424 umschließen, die im Rahmen 422 nacheinander (z. B. in Bezug auf einen passierenden/s Luftstrom oder Fluid) montiert sind, siehe 4D mit einer Draufansicht der Baugruppe vom Typ Flammensperre 420. Wie in 4D dargestellt, kann ein Abschnitt 432 des Rahmens 422 so zwischen den zwei Filterbauteilen 422 platziert werden, dass die Baugruppe vom Typ Flammensperre 420 zum Beispiel strukturell stabil wird.
In einigen Aspekten kann jedes der Filterbauteile 424 eigene Eigenschaften hinsichtlich Öffnungsgröße, Stärke des Netzes, Material und Ähnlichem aufweisen. Ein Filterbauteil 424 kann zum Beispiel relativ fein sein im Vergleich zu einem anderen Filterbauteil 424, sodass einem Durchstrom von entzündeten Fluid verschiedene Barrieren im Weg stehen, während ein Luftstrom passieren kann (wie dargestellt).
Wie dargestellt, beinhaltet der Rahmen 422 einen Seitenabschnitt 426. der zwei Hälften 428 beinhaltet. Im veranschaulichten Beispiel bilden sich durch Montage der zwei Hälften 428 (z. B. durch Befestigung oder Koppelung) Drahtlöcher 430. Zusätzliche Abschnitte des Rahmens 422 können (z. B. auf einer entgegengesetzten Seite des Seitenabschnitts 426) geteilt oder anderweitig so konzipiert sein, dass ein oder mehrere Drahtlöcher 430 entstehen.
5 stellt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren 500 zum Umgang mit einem Verbrennungsereignis in einem Akkumodul dar. In einigen Aspekten kann das Verfahren 500 mit einem oder mehreren der Akkumodule 100, 200 und/oder 300 bzw. anderen Akkumodulen implementiert sein, die sich im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung befinden. Verfahren 500 beinhaltet den Schritt zur Platzierung eines Akkumoduls im Rechenzentrum (502).
Ein Akkumodul, wie beispielsweise eine oder mehrere Implementierungen eines hierin beschriebenen Akkumoduls, kann zum Beispiel zur Versorgung elektronischer Geräte (z. B. Server, Prozessoren, Arbeitsspeicher, Netzwerkgeräte und Ähnliches), die sich in Server-Racks, auf Hauptplatinen oder Ähnlichem befinden, mit Strom verwendet werden (z. B. primäre oder sekundäre Stromversorgung). In einigen Beispielen können ein oder mehrere Akkumodule in oder neben einem Server-Rack mit den elektronischen Geräten montiert werden.
Das Verfahren 500 beinhaltet außerdem den Schritt zum Zirkulieren eines Luftstroms für das Kühlen einer Vielzahl von Akkuzellen im Akkumodul (504). In einigen Aspekten kann ein interner oder externer Lüfter des Moduls einen Luftstrom durch Öffnungen in einem Ende des Akkumoduls durch einen Luftstrompfad leiten, um die Akkuzellen und/oder wärmeerzeugenden Komponenten (z. B. ein Batteriemanagementsystem) zu kühlen, bevor der Luftstrom durch Öffnungen an einem anderen Ende des Akkumoduls austritt. In einigen Aspekten kann zur Zirkulation eines kühlenden Luftstroms durch das Akkumodul natürliche Konvektion verwendet werden.
Verfahren 500 beinhaltet außerdem den Schritt zum Zirkulieren des Luftstroms durch eine Flammensperre, die im Akkumodul montiert ist (506). Im Normalbetrieb des Akkumoduls (z. B. ohne Auftreten eines Verbrennungsereignisses) kann der Luftstrom zum Beispiel eine oder mehrere Flammensperren passieren, die im Akkumodul montiert sind. Die Flammensperren beinhalten einen Filter, ein Netz oder ein poröses Bauteil, der bzw. das ein Passieren des Luftstroms ermöglicht. So haben die im Akkumodul montierten Flammensperren im Normalbetrieb des Akkumoduls keine oder kaum Auswirkungen auf die Bewegung eines kühlenden Luftstroms, der zur Kühlung der Akkuzellen dient.
Verfahren 500 beinhaltet außerdem den Schritt, ein entzündetes Fluid daran zu hindern, vom Akkumodul aus einen umgebenden Raum zu erreichen (508). Zu einem Brand kann es zum Beispiel innerhalb oder außerhalb des Akkumoduls kommen. Der Brand kann auch das Auftreten, innerhalb oder außerhalb des Akkumoduls, eines Ereignisses mit hoher Temperatur sein, das dazu führt, dass sich ein oder mehrere entflammbare Fluide entzünden. Die entflammbaren Fluide können zum Beispiel eine Elektrolytlösung in den Akkuzellen beinhalten, die aus einzelnen im Akkumodul montierten Akkuzellen durch ein Entlüftungsbauteil austreten können. In einem exemplarischen Szenario eines Verbrennungsszenarios kann z. B. entlüftete Elektrolytlösung im Akkumodul Feuer fangen, was im Modul ein entzündetes Fluid (z. B. Flammen) verursacht. In einigen Aspekten kann das entzündete Fluid aufgrund der Anordnung der Akkuzellen und Flammensperren in einem Volumen des Akkumoduls das Akkumodul ausschließlich durch die Flammensperren verlassen. Die Flammensperren können in Schritt 508 das entzündete Fluid und/oder die Flammen aufhalten bzw. am Passieren hindern, sodass das entzündete Fluid und/oder die Flammen im Akkumodul zurückgehalten werden.
Verfahren 500 beinhaltet zudem den Schritt zur Entfernung von Energie aus einer Verbrennungsfront (510). Das entzündete Fluid kann zum Beispiel eine Verbrennungs- oder Flammenfront verursachen, die, wenn sie nicht aufgehalten wird, auf Bereiche außerhalb eines Akkumoduls übergreifen kann. Da die Flammensperren möglicherweise eine niedrigere Temperatur aufweisen oder gute Wärmeleiter sind, kann Energie (z. B. Wärme) aus der Verbrennungsfront an die Flammensperren übertragen werden. Wenn Energie übertragen wird und eine Energiemenge in der Verbrennungsfront abnimmt, lässt sich die Verbrennungsfront aufhalten oder verkleinern.
Es wurden verschiedene Beispiele beschrieben. Dennoch ist zu verstehen, dass unterschiedliche Modifikationen vorgenommen werden können. Der Gesamtluftstrom kann zum Beispiel in einem „Pull-Kühlungssystem” von rechts nach links verlaufen (anders als in den Zeichnungen, in denen der Luftstrom in einem „Push-Kühlungssystem” von links nach rechts verläuft). Ein Pull-System wird gelegentlich als „Kühlungssystem mit Unterdruck” bezeichnet, während ein Push-System gelegentlich als „Kühlungssystem mit Überdruck” bezeichnet wird. Wie bei jeder Art von potenziellem Feldeffekt entscheidet der Gradient über die Strömungsrichtung. Die Schritte des exemplarischen Ablaufdiagramms in 5 lassen sich ferner zum Beispiel in anderen Reihenfolgen, ohne bestimmte Schritte oder mit zusätzlichen Schritten ausführen. Als weiteres Beispiel kann ein Akkumodul (z. B. Akkumodul 100 oder Ähnliches) Luftöffnungen auf Seiten oder Oberseiten zusätzlich zu oder anstelle von Luftöffnungen an Enden beinhalten. Entsprechend liegen weitere Beispiele innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche.

Claims

Ein Akkumodul, umfassend: ein Gehäuse, das ein Innenvolumen definiert und einen Luftstrom von einer Öffnung in einem ersten Endbauteil des Gehäuses durch das Innenvolumen zu einer Öffnung in einem zweiten Endbauteil des Gehäuses umfasst; eine Vielzahl von Akkuzellen, die im Innenvolumen des Gehäuses montiert sind, wobei jede der Akkuzellen ein Entlüftungsbauteil an einem Ende der Akkuzelle umfasst; und eine Flammensperre, die im Luftstrompfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen sowie der Öffnung im zweiten Endbauteil des Gehäuses montiert ist, wobei die Flammensperre einen Filter umfasst, der eine Vielzahl von Fluidpfaden umfasst, die so bemessen sind, dass sie einen Luftstrom vom Luftstrompfad durch die Fluidpfade zulassen und ein entzündetes Fluid am Passieren hindern.
Akkumodul nach Anspruch 1, ferner umfassend einen im Gehäuse montierten Lüfter, der dafür sorgt, dass der Luftstrom zwischen der Öffnung im ersten Endbauteil des Gehäuses und der Öffnung im zweiten Endbauteil des Gehäuses zirkuliert.
Akkumodul nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Akkuzellen im Innenvolumen so montiert sind, dass sich die Entlüftungsbauteile bezüglich mindestens einer der Öffnungen im ersten oder zweiten Endbauteil des Gehäuses in einer Versatzrichtung angeordnet befinden.
Akkumodul nach Anspruch 1, wobei die Flammensperre ferner einen Rahmen umfasst, der am Gehäuse anpassbar ist, wobei der Filter im Rahmen montiert ist.
Akkumodul nach Anspruch 4, wobei der Rahmen eine Durchgangsbohrung umfasst, die einen Kabelweg zwischen Seiten der Flammensperre formt.
Akkumodul nach Anspruch 4, wobei der Filter einen ersten Filter umfasst und die Flammensperre ferner einen zweiten Filter umfasst, der im Rahmen im Wesentlichen parallel zum ersten Filter montiert ist.
Akkumodul nach Anspruch 6, wobei der zweite Filter eine Vielzahl von sekundären Fluidpfaden umfasst und mindestens ein Abschnitt der sekundären Fluidpfade andere Größen aufweist als ein Abschnitt der Fluidpfade des ersten Filters.
Akkumodul nach Anspruch 1, wobei die Flammensperre eine erste Flammensperre umfasst und das Modul ferner eine zweite Flammensperre umfasst, die im Luftstrompfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen sowie der Öffnung im ersten Endbauteil des Gehäuses montiert ist, wobei die zweite Flammensperre einen Filter umfasst, der eine Vielzahl von Fluidpfaden umfasst, die so bemessen sind, dass sie einen Luftstrom vom Luftstrompfad durch die Fluidpfade zulassen und ein entzündetes Fluid am Passieren hindern.
Akkumodul nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Akkuzellen eine Vielzahl von Lithium-Ionen-Akkus umfasst.
Akkumodul nach Anspruch 9, wobei jede der Lithium-Ionen-Akkus einen Lithium-Ionen-Akku im Formfaktor 18650 umfasst.
Ein Verfahren zum Umgang mit einem Verbrennungsereignis in einem Akkumodul, umfassend: das Platzieren eines Akkumoduls in einem Rechenzentrum, wobei das Akkumodul ein Gehäuse mit einem ersten Endbauteil und einem zweiten Endbauteil umfasst und eine Vielzahl von Akkuzellen in dem Gehäuse montiert sind, wobei jede der Akkuzellen an einem Ende der Akkuzelle ein Entlüftungsbauteil umfasst; das Zirkulieren eines Luftstroms von einer Öffnung im ersten Endbauteil durch ein Innenvolumen des Gehäuses für die Kühlung der Vielzahl von Akkuzellen hin zu einer Öffnung im zweiten Endbauteil; das Zirkulieren des Luftstroms durch eine Flammensperre, die im Gehäuse zwischen der Vielzahl von Akkuzellen sowie der Öffnung im zweiten Endbauteil des Gehäuses montiert ist; und das Aufhalten eines entzündeten Fluids mittels der Flammensperre, sodass es das Gehäuse nicht passieren kann, um einen umgebenden Raum im Rechenzentrum zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Zirkulieren des Luftstroms mit einem im Gehäuse montierten Lüfter.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Luftstrom mittels natürlicher Konvektion zum Zirkulieren gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Zirkulieren des Luftstroms durch eine Flammensperre das Zirkulieren des Luftstroms durch einen Filter umfasst, der in einem Rahmen der Flammensperre montiert ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Filter einen ersten Filter umfasst, und das Verfahren ferner das Zirkulieren des Luftstroms durch einen zweiten Filter umfasst, der im Rahmen im Wesentlichen parallel zum ersten Filter montiert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Flammensperre eine erste Flammensperre umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: das Zirkulieren des Luftstroms durch eine zweite Flammensperre, die im Gehäuse zwischen der Vielzahl von Akkuzellen sowie der Öffnung im ersten Endbauteil des Gehäuses montiert ist; und das Aufhalten des entzündeten Fluids mittels der zweiten Flammensperre, sodass es das Gehäuse nicht passieren kann, um einen umgebenden Raum im Rechenzentrum zu erreichen.
Akkusystem, umfassend: eine Vielzahl von Akkumodulen, die elektrisch miteinander gekoppelt sind, um ein Stromaggregat zu bilden, das so konfiguriert ist, dass es eine Vielzahl von Rack-montierten elektronischen Geräten in einem Rechenzentrum mit Strom versorgt, wobei mindestens eines der Akkumodule umfasst: ein Gehäuse, das sich an Enden des Gehäuses zumindest teilweise zu einem umgebenden Raum hin öffnet und zwischen den Enden des Gehäuses einen Fluidpfad definiert; eine Vielzahl von im Gehäuse montierten Akkuzellen; einen im Gehäuse montierten Lüfter, der dafür sorgt, dass ein Luftstrom durch den Fluidpfad strömt, um die Vielzahl von Akkuzellen zu kühlen; und einen ersten Filter, der im Fluidpfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und einem der Enden des Gehäuses montiert ist, wobei der erste Filter eine Vielzahl von Öffnungen umfasst, die so bemessen sind, dass der Luftstrom passieren kann, während ein entzündetes Fluid am Passieren gehindert wird.
Akkusystem nach Anspruch 17, wobei das Akkumodul ferner einen zweiten Filter umfasst, der im Fluidpfad zwischen der Vielzahl von Akkuzellen und dem anderen Ende des Gehäuses montiert ist, wobei der zweite Filter eine Vielzahl von Öffnungen umfasst, die so bemessen sind, dass der Luftstrom passieren kann, während das entzündete Fluid am Passieren gehindert wird.
Akkusystem nach Anspruch 18, wobei das Akkumodul ferner einen Wärmeschild umfasst, der sich im Fluidpfad befindet und von einem Ende des Gehäuses zum anderen reicht.
Akkusystem nach Anspruch 19, wobei der Wärmeschild im Gehäuse vom ersten bis zum zweiten Filter reicht.
Akkusystem nach Anspruch 17, wobei das Akkumodul ferner ein Batteriemanagementsystem umfasst, das sich im Fluidpfad zwischen dem ersten Filter und einem Ende des Gehäuses befindet.