JP2017526111A - バッテリモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
この開示は、バッテリモジュールに関し、より特定的には、火炎防止部を含む1つ以上の電力セルのためのバッテリモジュールに関する。
リチウムイオンセルのような電力セルは、一般的なタイプの再充電可能なセルであり、エネルギー密度が高いことと、メモリ効果がないことと、アイドル状態にある間に電荷の損失が遅いこととによって特徴付けられている。それらの利点により、リチウムイオンセルは、コンシューマ電子機器だけでなく軍事用途、電気自動車用途および航空宇宙用途においても一般的である。リチウムイオンセルの性能は温度および動作電圧の両方に依存する。リチウムイオンセルについての1つの懸念は、重大な障害を引き起こし得、その結果、電解液のような可燃性流体の燃焼現象を引き起こし得る多くの障害メカニズムの存在である。確かに、リチウムイオンセルの障害は、腐食性、伝導性および可燃性の電解液の放出と、リチウムイオンセルのベント部材を通る小量の溶融アルミニウムの放出とを伴い得、これにより、リチウムイオンセルが設置される機器に影響を与え得る。そのような放出は燃焼現象につながり得る。燃焼現象においては、上記の可燃性流体が燃焼して電力セルのパッケージングにおいて火災を引き起こし、これが他のパッケージおよびその先に広がり得る。
この開示は、いくつかの局面において、1つ以上の火炎防止部サブアセンブリを含むバッテリモジュールの実現例を記載する。いくつかの実現例では、1つ以上の火炎防止部サブアセンブリを有するバッテリモジュールが、燃焼された流体(たとえばガス、液体、多相流体、または蒸気など)および/または火炎の流れがバッテリモジュールから周囲環境に出ることを防止または実質的に妨げ得る。いくつかの局面において、バッテリモジュール内に位置決めされた各火炎防止部は、燃焼された流体および/または火炎が通過するのを防止または妨げつつ、たとえばバッテリモジュール内の1つ以上の電力セルおよび/または他の熱を生成する構成要素を冷却するために冷却気流が通過することを可能にし得る。いくつかの局面において、燃焼された流体および/または火炎がバッテリモジュールから出るのを防止または妨げることによって、他の隣接したバッテリモジュールまたは他の機器へのさらなるダメージが最小化または防止され得る。
本開示は、いくつかの局面において、燃焼現象(たとえば酸素または電解液などといった1つ以上の可燃性流体がモジュールにおける過熱により燃焼すること)の場合にモジュールからの燃焼された流体の流出を防止または低減するために1つ以上の火炎防止部を含むバッテリモジュールを記載する。図1Aは、バッテリモジュール100の概略的な上面図を示す。一般にバッテリモジュール100は、制御環境において、複数の電力セル102とバッテリ管理システム(BMS:battery management system)104を含みおよび包含する。
Claims (21)
- 電池モジュールであって、
内部ボリュームを規定する筐体を含み、前記筐体は、前記筐体の第1の端部部材に形成されたアパーチャから前記内部ボリュームを経由し前記筐体の第2の端部部材に形成されたアパーチャに到る気流経路を含んでおり、
前記電池モジュールはさらに、前記筐体の前記内部ボリュームにおいて搭載された複数の電力セルを含み、前記電力セルの各々は前記電力セルの端部にベント部材を含んでおり、
前記電池モジュールはさらに、前記気流経路にわたって前記複数の電力セルと前記筐体の前記第2の端部部材において形成された前記アパーチャとの間に搭載された火炎防止部を含み、前記火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、前記流体経路は、前記気流経路からの気流が前記流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている、電池モジュール。 - 前記筐体の前記第1の端部部材に形成された前記アパーチャと前記筐体の第2の端部部材に形成された前記アパーチャとの間において前記気流を循環させるように前記筐体に搭載されたファンをさらに含む、請求項1に記載のバッテリモジュール。
- 前記複数の電力セルは、前記ベント部材が、前記第1の端部部材に形成された前記アパーチャまたは前記筐体の前記第2の端部部材に形成された前記アパーチャの少なくとも1つに対するオフセット方向に向くように、方向性を持って前記内部ボリュームに搭載される、請求項1に記載のバッテリモジュール。
- 前記火炎防止部はさらに前記筐体に取り付け可能なフレームを含み、前記スクリーンは前記フレーム内に搭載される、請求項1に記載のバッテリモジュール。
- 前記フレームは、前記火炎防止部の側同士の間にケーブル経路を形成する貫通孔を含む、請求項4に記載のバッテリモジュール。
- 前記スクリーンは第1のスクリーンを含み、前記火炎防止部は、前記第1のスクリーンと実質的に平行に前記フレーム内に搭載された第2のスクリーンをさらに含む、請求項4に記載のバッテリモジュール。
- 前記第2のスクリーンは複数の第2の流体経路を含み、少なくとも前記第2の流体経路の部分は、前記第1のスクリーンの前記流体経路の部分とは異なるサイズである、請求項6に記載のバッテリモジュール。
- 前記火炎防止部は第1の火炎防止部を含み、前記モジュールはさらに、前記気流経路にわたって前記複数の電力セルと前記筐体の前記第1の端部部材に形成された前記アパーチャとの間に搭載される第2の火炎防止部を含み、前記第2の火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、前記流体経路は、前記気流経路からの気流が前記流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている、請求項1に記載のバッテリモジュール。
- 前記複数の電力セルは複数のリチウムイオンバッテリを含む、請求項1に記載のバッテリモジュール。
- 前記リチウムイオンバッテリの各々はフォームファクタ18650リチウムイオンバッテリを含む、請求項9に記載のバッテリモジュール。
- バッテリモジュールにおける燃焼現象を管理する方法であって、
第1の端部部材および第2の端部部材を有する筐体と前記筐体に搭載された複数の電力セルとを含むバッテリモジュールをデータセンタに位置決めすることを含み、前記電力セルの各々は前記電力セルの端部にベント部材を含んでおり、
前記方法はさらに、
前記第1の端部部材におけるアパーチャから、前記複数の電力セルを冷却するよう前記筐体の内部ボリュームを経由して、前記第2の端部部材におけるアパーチャに気流を循環させることと、
前記筐体内において前記複数の電力セルと前記筐体の前記第2の端部部材に形成された前記アパーチャとの間に搭載された火炎防止部を通るように前記気流を循環させることと、
燃焼された流体が前記筐体を通って前記データセンタにおける周囲環境に到達するのを前記火炎防止部により妨げることとを含む、方法。 - 前記筐体に搭載されたファンにより前記気流を循環させることをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記気流は自然対流により循環される、請求項11に記載の方法。
- 火炎防止部を通るように前記気流を循環させることは、前記火炎防止部のフレーム内に搭載されたスクリーンを通るように前記気流を循環させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記スクリーンは第1のスクリーンを含み、前記方法はさらに、前記第1のスクリーンと実質的に平行に前記フレーム内に搭載された第2のスクリーンを通るように前記気流を循環させることを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記火炎防止部は第1の火炎防止部を含み、
前記方法はさらに、
前記筐体内において前記複数の電力セルと前記筐体の前記第1の端部部材に形成された前記アパーチャとの間に搭載された第2の火炎防止部を通るように前記気流を循環させることと、
前記燃焼された流体が前記筐体を通って前記データセンタにおける周囲環境に到達するのを前記第2の火炎防止部により妨げることとを含む、請求項11に記載の方法。 - 電力システムであって、
データセンタにおける複数のラックマウント電子デバイスに電力を提供するように構成された電力ユニットを形成するように電気的に結合された複数の電池モジュールを含み、
前記バッテリモジュールのうちの少なくとも1つは、ケースを含み、前記ケースは前記ケースの端部上において周囲環境に対して少なくとも部分的に開いており、前記ケースの前記端部同士の間に流体経路を規定しており、
前記バッテリモジュールのうちの前記少なくとも1つは、
前記ケースに搭載された複数の電力セルと、
前記複数の電力セルを冷却するよう前記流体経路を通るように気流を循環させるよう前記ケースに搭載されたファンと、
前記流体経路にわたって前記複数の電力セルと前記ケースの前記端部のうちの一方との間に搭載された第1のスクリーンとを含み、前記第1のスクリーンは、前記気流が通過することを可能にするとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む、電力システム。 - 前記バッテリモジュールはさらに、前記流体経路にわたって前記複数の電力セルと前記ケースの前記端部のうちの他方との間に搭載された第2のスクリーンを含み、前記第2のスクリーンは、前記気流が通過することを可能にするとともに前記燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む、請求項17に記載の電力システム。
- 前記バッテリモジュールはさらに、前記流体経路内に位置決めされるとともに前記ケースの前記端部同士の間を延在する熱シールドを含む、請求項18に記載の電力システム。
- 前記熱シールドは、前記ケース内において前記第1および第2のスクリーンの間を延在する、請求項19に記載の電力システム。
- 前記バッテリモジュールは、前記流体経路内において前記第1のスクリーンと前記ケースの前記端部のうちの一方との間に位置決めされるバッテリ管理システムをさらに含む、請求項17に記載の電力システム。
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