JP2022160365A - エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】リチウムイオン電池など高エネルギー密度電池における熱暴走事象を抑制するという点で現在の航空機保護の方法論では不十分である。【解決手段】エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステム。１つのエネルギー貯蔵システムは、複数の電池セルを支持する容器と、容器内に配置され、容器によって支持された複数の電池セルと、容器に取り付けられた薬剤供給ポートと、容器内に配置され、閉口端及び開口端を有する管とを備える。管の開口端は、薬剤供給ポートと流体連通している。管は、管の他の部分の溶融温度又は軟化温度よりも低い温度で溶融又は軟化するように設計された可融性部分を含む。管の可融性部分の溶融又は軟化に応答して、加圧発熱反応抑制剤が管を介して容器内に供給される。【選択図】図１
Description
本出願は、エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応（例えば、火災又は熱暴走）の抑制に関し、より詳細には、航空機に搭載された電池内での有害な発熱反応の抑制に関する。
火災抑制システムは、多くの場合、有害な発熱反応が検出されたときに放出される圧縮ガスなどの加圧流体を使用する。いくつかの自動火災抑制システムでは、圧縮ガス（例えば、二酸化炭素）で満たされたシリンダが、ある長さの可融性管に接続される。可融性管は、圧縮ガスが有害な発熱反応の箇所で放出されるように、十分に高い温度に加熱されると破断するように設計されている。産業機械、電気パネル及び装置、ならびにビークルにこのようなシステムを設置することができる。
航空機、特に、民間航空機は、通常、貨物室に防火システムを備えている。一般的な防火システムは、２つのサブシステム、即ち、火災検出システムと火災抑制システムを備える。火災検出システムは、１つ又は複数の火災検出器（例えば、煙検出器）を備え、火災抑制システムは、消火剤を吐出することができる。貨物室内で火災が検知されると、消火剤が放出され、貨物室内を水浸しにする。薬剤の放出は、火災検出器による検出に応答して自動的に行われる場合もあり、代替的にパイロットの手動介入（例えば、警告信号に続いてスイッチを入れる）に応答して行われる場合もある。
現在の航空機保護には、初期事象を緩和することで航空機を保護するために、エネルギー貯蔵容器の包装規制又は貨物内容物の制限を規定することが含まれている。航空機用電池の場合、この方法は非常に深刻で、航空機に性能上の不利益を課してしまう。電池の貨物輸送の場合、緩和には、航空輸送を利用する航空会社と製造業者の両方からのあるレベルの誓約が必要となる。現在の取り決めを実施することは困難である。航空機でのエネルギー貯蔵容器の使用に関しては、現在進行中の火災事象を抑制するための方法論が利用可能である。しかしながら、リチウムイオン電池などの高エネルギー密度電池において進行中の熱暴走事象を抑制するために使用する場合には、これらの方法論では不十分である。
以下に開示される主題は、エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステムに関する。様々な実施形態によれば、保護システムは、エネルギー貯蔵容器の構造部品として一体化される。システムは、エネルギー貯蔵容器内に引き回しされる剛性管を備える。剛性管は、発熱反応を抑制する非導電性薬剤を液体状態で供給するための手段として機能する。本明細書で使用される場合、「管（ｔｕｂｉｎｇ）」という用語は、複数の管を意味する。このような複数の管は、共通の薬剤供給ポートと流体連通していてもよい。剛性管は、また、エネルギー貯蔵容器内の電気部品（電池セルなど）を支持するように構成されていてもよい。
本明細書で提案される実施形態は、剛性管に取り付けられるか、又はそれと一体化される可融性部品を含む。１つの受動的な実施形態によれば、各可融性部品は、管のそれぞれの開口部を覆い、管の溶融温度よりも低い溶融温度を有する材料で作られる。別の受動的な実施形態によれば、管の相対的に厚い部分よりも相対的に薄い部分がより速く溶融するので、各可融性部品は、それぞれの開口部を形成する管の相対的に薄い部分と一体となっている。各可融性部品の溶融により、発熱反応抑制液を目標の箇所に吐出して、（特に、航空機において、加圧された占有容積の中での）火災や熱暴走事象の伝播を緩和することができる。１つの積極的な実施形態によれば、選択された可融性部品は、可融性部品の溶融の手動又は自動始動を可能にするために、電気加熱要素に電気的に結合される。更なるハイブリッドな実施形態によれば、システムは、受動的な可融性部品と始動可能な可融性部品の両方を備えることができる。このようなハイブリッドな実施形態の１つの利点は、発熱反応抑制液を分散させる方法の始動を受動的又は電気的に行うことができることであり、冗長性と故障低減を可能にする。
様々な実施形態によれば、可融性部品は、エネルギー貯蔵容器内の内部流体供給ネットワークにおいて、進行中の火災又は熱暴走事象に関与又は寄与する領域（複数可）への非導電性の気体又は液体の発熱反応抑制剤（以下、「発熱反応抑制剤」）の標的放出のために使用される。任意選択的に、発熱反応に対する即時応答を迅速化するために、供給ネットワークを予め発熱反応抑制剤で充填しておいてもよい。初期放出後、発熱反応抑制剤は、外部の加圧容器から供給ネットワークに供給され続ける。１つの提案された実施形態では、可融性部品は、エネルギー貯蔵容器全体のいくつかの箇所で電気作動ベースの部品に結合されており、これにより、パイロットは、火災又は熱暴走事象の関係のない実体への伝播を緩和する目的で、流体の供給を作動させることができる。
エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステムの様々な実施形態を以下である程度詳細に説明するが、それらの実施形態のうちの１つ又は複数は、以下の態様のうちの１つ又は複数によって特徴付けられる場合がある。
以下に詳細に開示される主題の一態様は、複数の電池セルを支持する容器と、容器内に配置され、容器に支持された複数の電池セルと、電池セル間に配置された管と、管に取り付けられた複数のストリップとを備えるエネルギー貯蔵システムである。管は、複数の開口部を有する。ストリップは、複数の開口部を覆う。管は、第１の溶融温度を有する第１の材料で作られる。ストリップは、第１の溶融温度よりも低い第２の溶融温度を有する第２の材料で作られる。第２の材料の溶融による開口部の露出に応答して、加圧発熱反応抑制剤が管を介して容器内に供給される。
以下に詳細に開示される主題の別の態様は、複数の電池セルを支持する容器と、容器に取り付けられた薬剤供給ポートと、容器内に配置され、容器によって支持される複数の電池セルと、容器内に配置され、閉口端と開口端を有する管であって、管の開口端は薬剤供給ポートと流体連通し、管の他の部分の溶融温度又は軟化温度よりも低い温度で溶融又は軟化するように設計された可融性部分を備える、管とを備える、エネルギー貯蔵システムである。エネルギー貯蔵システムのいくつかの実施形態によれば、管の他の部分は、壁の相対的に厚い部分を備え、管の可融性部分は、壁の相対的に薄い部分を備える。エネルギー貯蔵システムの他の実施形態によれば、管の他の部分は、開口部を有する壁を備え、管の可融性部分は、可融性カバーの温度が可融性カバーの溶融温度又は軟化温度よりも低い場合に開口部を覆う可融性カバーを備える。エネルギー貯蔵システムの更なる実施形態によれば、管の他の部分は、第１の開口部と第２の開口部とを有する壁を備え、管の可融性部分は、ストリップの温度がストリップの溶融温度又は軟化温度よりも低い場合に第１の開口部と第２の開口部とを覆うストリップを備える。
以下に詳細に開示される主題の更なる態様は、複数の電池セルを支持する容器と、容器に取り付けられた薬剤供給ポートと、容器内に配置され、容器に支持された複数の電池セルと、薬剤供給ポートと流体連通する薬剤プレナムと、容器内に配置され、薬剤プレナムと流体連通している複数の管であって、各管が第１の溶融温度を有する第１の材料で作られ、各管が閉口端と複数の開口部を有する壁とを備える、複数の管と、複数の管にそれぞれ取り付けられ、複数の開口部をそれぞれ覆う複数のストリップであって、各ストリップは、第１の溶融温度よりも低い第２の溶融温度を有する第２の材料で作られる、複数のストリップとを備える、エネルギー貯蔵システムのためのシステムである。
エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステムの他の態様を以下に開示する。
前項で説明した形状、機能及び効果を様々な実施形態で個別に実現したり、更に別の実施形態に組み込んだりしてもよい。以下、上述の態様と他の態様とを図示するために、図面を参照して様々な実施形態を説明する。どの図も正確な縮尺で描かれていない。
以下では、異なる図面における類似の要素に同じ参照番号を付した図面を参照することができる。
エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステムの例示的な実施形態を、以下に若干詳細に説明する。ただし、実際の実施形態の全ての形状が本明細書で説明されているわけではない。当業者であれば、このような任意の実施形態の開発において、システム関連及びビジネス関連の制約への準拠など、実施形態ごとに異なる開発者の特定の目標を達成するために、多数の実施形態固有の決定を行わなければならないことを理解するであろう。更に、このような開発努力は複雑で時間がかかる可能性があるが、それでも本開示の利益を有する当業者にとっては日常的な仕事であることが理解されるであろう。
説明のために、以下に説明するシステムは、航空機に搭載される機器として設置される、又は貨物として格納されるエネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するように構成されている。しかしながら、本明細書で提案される技術は、航空機への適用に限定されず、地上に設置された、又は自動車、産業用トラック、及び列車などの他の種類のビークルに搭載されたエネルギー貯蔵容器にも適用することができる。
図１は、第１の実施形態による、内部発熱反応を抑制するための流体供給ネットワークの部品を組み込んだ電池モジュール２の形態のエネルギー貯蔵容器の３Ｄ図である。電池モジュール２は、エネルギー貯蔵容器４（以下、「容器４」）の内部に配置され、かつ容器４によって支持される複数の電池セル１２を備える。容器４は、複数の電池セル１２を支持するように構成されているトレイ４ａと、ベントプレナム１８を部分的に画定する蓋４ｂとを備える。ベントプレナム１８は、電池セル１２と蓋４ｂとの間の開放空間である。電池モジュール２は、蓋４ｂに取り付けられるベント８を更に備える。ベント８は、ベントプレナム１８と流体連通している。例えば、ベントプレナム１８内の煙は、ベント８を介してベントプレナム１８から出ることができる。ベント８は、図１には示されていないベントマニホールド（ただし、図４のベントマニホールド６０を参照）に接続されている。
図１に示す電池モジュール２は、閉口端１５と連続壁１３ａとを有する管１４を更に備える。管１４は、ベントプレナム１８内に配置されている。管１４の開口端は、薬剤供給ポート６に接続されており、薬剤供給ポート６と流体連通している。１つの提案された実施形態によれば、薬剤供給ポート６は、容器４の蓋４ｂに取り付けられる取付具である。薬剤供給ポート６は、薬剤マニホールド（図１には示されていないが、図４の薬剤マニホールド５８を参照）に接続されている。次いで、薬剤マニホールドは、加圧容器（図１には示されていないが、図４の加圧容器４２を参照）に接続されており、この容器は、気体又は液体の形態の加圧発熱反応抑制剤（図４の加圧薬剤１６参照）を収容する。
容器４の内部での有害な発熱反応の検出に応答して、発熱反応抑制剤が管１４を介してベントプレナム１８内に分散される。いくつかの実施形態によれば、管１４の連続壁１３ａの材料は、容器４の内部で有害な発熱反応が発生したときのベントプレナム１８の内部の予想温度に応じて選択される。より具体的には、管材料は、容器４内での火災又は熱暴走の場合に予想される温度よりも低い溶融温度を有するべきである。このような管１４は、しばしば「可融性管」と呼ばれる。連続壁１３ａの溶融又は軟化中に薬剤が管１４から放出及び分散されるように、管１４を予め加圧発熱反応抑制剤で充填しておいてもよい。
一実施形態によれば、壁厚が可変の等方性プラスチック材料で管１４を作ってもよい。より具体的には、管１４は、第１の厚さよりも厚い第２の厚さの厚い部分よりも速く溶融する、第１の厚さの薄い部分を有していてもよい。例えば、管１４の開口部－薄い部分（厚い部分ではない）が溶融したときに形成される－を、電池モジュール２内の戦略的箇所で発熱反応抑制剤を放出するように配置及び成形してもよい。
他の実施形態によれば、管１４は、有害な発熱反応中に溶融しない多孔壁を有し、代わりに、管１４の多孔壁は、容器４内で有害な発熱反応が発生したときに溶融又は軟化するそれぞれのカバーによって閉じられる複数の開口部（穿孔）を有する。カバーが溶融又は軟化する場合、管１４の多孔壁は溶融せず、多孔壁の現在開いている開口部を介して発熱反応抑制剤がベントプレナム１８内に吐出される。
図１Ａは、第１の溶融温度を有する第１の材料で作られた多孔壁１３ｂを有し、管１４の開口端と閉口端との間に配置された複数の開口部２４を有する管１４の一部の側面図である。図１Ａには１つの開口部２４のみが示されているが、複数の開口部が管１４の長さに沿って等間隔で配置されてもよいことを理解すべきである。各開口部２４は、第１の溶融温度よりも低い第２の溶融温度を有する材料で作られたそれぞれのカバー２１によって閉じられる。ベントプレナム１８内の温度が第２の溶融温度（第１の溶融温度ではない）を超えると、カバー２１が破断する程度にカバー２１が溶融又は軟化し、管１４内の加圧発熱反応抑制剤が覆われていない開口部２４を介してベントプレナム１８内に吐出される。
可融性カバー２１の破断に先立ち、可融性カバー２１によって閉じられた開口部２４を有する管１４を予め加圧発熱反応抑制剤で充填しておいてもよい。代替的に、破断に先立ち、管１４を不活性ガスで充填しておいてもよい。後者の場合、発熱反応抑制剤は、加圧容器４２（図４参照）から管１４に流入し、次いで開口部２４から流出してベントプレナム１８に流入する。
図２は、第２の実施形態による、内部発熱反応を抑制するための流体供給ネットワークの部品を組み込んだ電池モジュール２の一部の３Ｄ図である。この例では、管１４は、トレイ４ａと蓋４ｂとの界面で容器４を密封する縁部シール２０と一体的に形成される。前述のように、管１４は、溶融又は軟化する材料で作られた連続壁、又は容器４の内部の有害な発熱反応に応答して溶融又は軟化する材料で作られたカバー２１を有する多孔壁のいずれかを備えることができる。管１４は、トレイ４ａと蓋４ｂとの界面の周囲の１つ又は複数の側面を延伸してもよい。
図３は、第３の実施形態による、内部発熱反応を抑制するための流体供給ネットワークの部品を組み込んだ（蓋が取り外された）電池モジュール２の３Ｄ図である。図３Ａは、図３に示す電池モジュール２の正面図である。図３Ｂは、電池モジュール２内部の形状を明らかにするために３Ｄモデルの表面要素を除去した破断図である。
図３、図３Ａ及び図３Ｂに示す電池モジュール２は、エネルギー貯蔵容器４のトレイ４ａの内部に並列に配置され、トレイ４ａによって支持された複数の電池セル１２を備える。図３Ａに最もよく示されているように、電池セル１２は、任意の１つの行における隣接する電池セルの各対と、隣接する行における隣接する電池セルの対とが、４つのセルの中心が正方形の各角に位置するそれぞれの２×２のセルアレイを形成するように、行及び列に配置される。
図３、図３Ａ及び図３Ｂに示す電池モジュール２は、各電池セル１２の間に配置され、かつ電池セル１２に平行な複数の管１４を更に備え、各管１４の中心は、それぞれの２×２セルアレイによって形成される正方形の中心に位置する。各管１４は、閉口端１５及び開口端を有する。管１４の開口端は、薬剤プレナム１９に接続され、流体連通している。次いで、薬剤プレナム１９は、薬剤供給ポート６と流体連通している。この例では、薬剤供給ポート６は、取付具である。
薬剤プレナム１９及び管１４を予め加圧発熱反応抑制剤で充填しておいてもよい。各管１４は、溶融又は軟化して薬剤を放出する材料で作られた連続壁、又は容器４内の有害な発熱反応に反応して溶融又は軟化して薬剤を放出する材料で作られたカバー（図３、図３Ａ及び図３Ｂに図示せず）を有する多孔壁のいずれかを備えてもよい。代替の提案された実施形態では、最初に、薬剤プレナム１９及び管１４を不活性ガスで充填しておいてもよい。有害な発熱反応が検出された後、加圧発熱反応抑制剤は、加圧容器から薬剤供給ポート６を介して薬剤プレナム１９に供給される。
図４は、一実施形態による、図１に示すタイプの複数の電池モジュール２が各々薬剤供給システム４０及びベントシステム４１に接続されている電池システム１０の部品を識別するハイブリッド図である。各電池モジュール２は、薬剤供給システム４０に接続された薬剤供給ポート６と、ベントシステム４１に接続されたベント８とを備える。
ベントシステム４１は、ベントマニホールド６０を介してベント８に接続され、ベント８と流体連通する船外ベント６２を備える。ベントシステム４１は、ベントマニホールド６０を通って流れるガス中の燃焼副生成物の存在を検出するように構成されている検出器２８（例えば、煙又はガス検出器）を更に備える。
薬剤供給システム４０は、加圧発熱反応抑制剤１６（以下、「加圧薬剤１６」）を、薬剤マニホールド５８を介して薬剤供給ポート６に供給する加圧容器４２を備える。管が破断した電池モジュールにのみ、薬剤が受動的に供給される。あるいは、破断した管への薬剤の供給は、電池モジュール２のいずれか１つの内部での有害な発熱反応の発生を示す検出器２８からの信号の受信に応答して、コントローラー（図４には図示せず）によってトリガされてもよい。
図５は、一実施形態による薬剤供給システム４０の部品を識別するプロセスフロー図である。薬剤供給システム４０は、液状の加圧薬剤１６と、加圧容器４２内の加圧薬剤１６の上方の空間を占める加圧不活性アレージガス１７（例えば、窒素）とを含有する加圧容器４２を備える。加圧容器４２には、電池モジュール２内で有害な発熱反応が発生する前に、充填ポートを介して加圧薬剤１６が部分的に充填される。有害な発熱反応の発生に応答して、加圧薬剤１６は、加圧容器４２から流出し、薬剤マニホールド５８を通って電池モジュール２に流入する（図４に示す）。
図５に示す薬剤供給システム４０は、高圧の不活性補給ガスを収容する加圧容器４４を更に備える。加圧容器４４は、パイプ６４を介して加圧容器４２に接続される。薬剤供給システム４０は、パイプ６４内のアレージガス圧力（加圧容器４２内のアレージガス圧力に等しい）を測定する圧力計４６を更に備える。加圧容器４４から加圧容器４２への不活性アレージガスの供給は、圧力調整器４８によって調整される。提案された一実施形態によれば、圧力調整器４８は、加圧容器４２内の加圧薬剤１６が枯渇すると、アレージガス圧力を一定に維持する、ダイヤフラム内臓の自己完結型装置である。
図６は、電池モジュール２（図４参照）内の管１４に液体薬剤が事前に充填されていない代替の実施形態による、薬剤供給システム５０の部品を識別するプロセスフロー図である。薬剤供給システム５０は、液状の加圧薬剤１６と、加圧不活性アレージガス１７とを含有する加圧容器４２を備える。加圧容器４２内のアレージガス圧力は、圧力計４６によって測定される。加圧容器４２は、二方弁５４を介して流体で満たされる。アレージガス１７はまた、二方弁５４を介して排気されてもよい。加圧容器４２は、∩形状のパイプ５２を介して薬剤マニホールド５８（図４参照）と流体連通している。より具体的には、∩形状のパイプ５２は、薬剤マニホールド５８を介して薬剤供給ポート６に接続されている。火災抑制システムの作動に先立ち、電池モジュール２内の管１４には、一方向弁５６を介して不活性ガスが充填されている。∩形状のパイプ５２は、可融性管又は可融性カバーが破断するまで、加圧薬剤１６を薬剤マニホールド５８から遠ざけておくものである。管がどこかで破断する前に、ネットワーク内のガスは流れる場所がないため、液体抑制剤が移動する。管の破断によって薬剤マニホールド５８内の圧力が低下して、加圧薬剤１６が∩形状のパイプ５２、少なくとも薬剤マニホールド５８の一部を通って流れ、次いで管が破断した任意の電池モジュール２に流入することができる。健全な管を備えた電池モジュール２と薬剤マニホールド５８とを接続するパイプ内にアレージガス１７が存在することにより、液体抑制剤がこれらのパイプ内に閉じ込められるのが防止される。
薬剤供給システムの代替的な実施形態では、加圧薬剤１６はクリーン剤であってもよい。クリーン剤は、蒸発時に残留物を残さない電気的に非導電性の揮発性又は気体状の消火剤である。クリーン剤は、２つの広範な種類の薬剤である、不活性ガス剤及びハロカーボン剤からなる。一般的な不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、二酸化炭素、及びこれらの混合物が挙げられる。不活性ガス剤は液体状態に圧縮することができないため、高圧ガスとして貯蔵しなければならない。ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）などのハロカーボン剤は液体として保存できるため、同じ容積に保存できる薬剤の質量が不活性ガスと比べて非常に大きくなる。
図５及び図６に示す実施形態によれば、加圧薬剤１６は周囲条件において液体である。加圧薬剤１６は、非反応性で、高絶縁耐力、高熱質量、及び低粘度であるべきである。１つの適切なクリーン剤は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から市販されているＮｏｖｅｃ（商標）１２３０防火液である。この薬剤の化学名はドデカフルオロ－２－メチルペンタン－３－オンである。Ｎｏｖｅｃ（商標）６４９、Ｎｏｖｅｃ（商標）７１００（３Ｍ社専売のハイドロフルオロエーテル）、又はエチレングリコール／水混合物も、潜在的な代替品である。
図７は、受動的及び能動的な熱暴走伝播の緩和を可能にするための液体冷却手段を組み込んだ電池モジュールの一部の３Ｄ図である。図７に示す電池モジュール部品は、マルチポート押出（ＭＰＥ）管２５と、ＭＰＥ管２５に隣接して配置された１対の電池セル１２ａ及び１２ｂとを備える。ＭＰＥ管２５は、ＭＰＥ管２５の内部容積を複数の流路に仕切る複数の内壁２７を備える。作動流体（加圧薬剤）は、流路を流れる。代替的な実施形態では、内壁は省略されてもよく、その結果、単一の平坦な流通管となる。
更に、ＭＰＥ管２５は、電池セル１２ａと１２ｂとの間の領域に配置された複数の開口部２４（図７において破線の楕円で示されている）を有する。開口部２４は、ＭＰＥ管２５にろう付けされる可融性ストリップ２２によって覆われる。可融性ストリップ２２は、図７には示されていない加熱要素によって溶融温度まで加熱されると溶融する材料からなる。図８は、複数の開口部２４（破線円で示す）を覆う可融性ストリップ２２に取り付けられた蛇行加熱要素２６を示す。加熱要素２６は、電気エネルギーを可融性ストリップ２２の材料を溶融するのに十分な熱に変換し、それによって作動流体を開口部２４を介してＭＰＥ管２５からエネルギー貯蔵容器内に逃がすことができるようにする。
再び図７を参照すると、加熱要素２６は、絶縁電気配線３２を介して５ＶのＤＣ電源（図示せず）から直流（ＤＣ）を受電する。加熱要素２６への直流の供給については、電池モジュール内での有害な発熱反応の発生に応答して、パイロットが手動で、又はプログラムされたコントローラーが自動的に始動してもよい。任意選択的に、可融性ストリップ２２を、有害な発熱反応に起因して電池モジュール内の温度が上昇したときにも溶融する材料で作ってもよい。このような実施形態により、発熱反応抑制剤の放出を受動的又は能動的に始動できるシステムが提供される。提案されている一実施形態によれば、ＭＰＥ管２５はアルミニウムで作られ、可融性ストリップはスズで作られ、加熱要素はニクロムで作られる。
図９は、更なる実施形態による、流体供給ネットワークによって保護されている電池セル１２の列の正面図である。この例における流体供給ネットワークは、平行な区分を有してその間に２列の電池セル１２が配置されている蛇行管１４を含む。蛇行管１４には、電池セル１２が部分的に占有する大気容積内に放出される加圧薬剤１６を、事前に充填しておいてもよい。
図１０は、一実施形態による複数の加熱要素２６を電気的に始動するための抑制作動システム３０の部品を識別するブロック図である。抑制作動システム３０は、加熱要素２６に電気的に接続される複数のスイッチ３４と、スイッチが閉じられたときに加熱要素２６に直流を供給するためにスイッチ３４に電気的に接続されるＤＣ電源３６とを備える。抑制作動システム３０は、スイッチ３４に電気的に接続され、スイッチの状態を制御するように構成されているコントローラー３８を更に備える。更に、抑制作動システム３０は、コントローラー３８に電気的に接続される検出器２８を備える。前述のように、検出器２８は、例えば、電池モジュール２（図４参照）内での有害な発熱反応が存在することに応答して電気信号をコントローラー３８に出力するように構成されている。コントローラー３８は、電池モジュール２内での有害な発熱反応の発生を示す信号を検出器２８から受信したことに応じて、スイッチ３４を閉じる。加熱要素２６及びＤＣ電源３６は、加熱要素２６に供給されるＤＣ電力が、加圧薬剤を放出するために可融性ストリップの状態を変化させるのに十分であるように設計されてもよい。
上記の実施形態は、１つ又は複数のコントローラーを使用する。一般的にはこのような装置には、例えば、中央処理装置、マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータプロセッサ、特定用途向け集積回路、プログラム可能論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、デジタル信号プロセッサ及び／又は本明細書で説明されている機能を発揮することができるその他任意の回路若しくは処理装置などのプロセッサ又はコンピュータが含まれる。
エネルギー貯蔵容器内での有害な発熱反応を抑制するためのシステムが様々な実施形態を参照して説明されてきたが、本明細書の教示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素を等価物で置き換えることができることが当業者には理解されるであろう。これに加えて、本明細書の教示を特定の状況に適応させるために、その教示の範囲を逸脱することなく、多数の修正を行ってもよい。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に開示された特定の実施形態に限定されないことが意図される。
本明細書に添付された方法クレームにおいては、ステップの任意のアルファベット順は、後で、先行するステップへの簡潔な参照を可能にすることのみを目的としており、方法ステップをアルファベット順で実行することを要求するために特許請求の範囲を限定することを目的としていない。
２ 電池モジュール
４ エネルギー貯蔵容器／容器
４ａ トレイ
４ｂ 蓋
６ 薬剤供給ポート
８ ベント
１０ 電池システム
１２ 電池セル
１２ａ 電池セル
１２ｂ 電池セル
１３ａ 連続壁
１３ｂ 多孔壁
１４ 管
１５ 閉口端
１６ 加圧発熱反応抑制剤／加圧薬剤
１７ 加圧不活性アレージガス
１８ ベントプレナム
１９ 薬剤プレナム
２０ 縁部シール
２１ 可融性カバー
２２ 可融性ストリップ
２４ 開口部
２５ マルチポート押出（ＭＰＥ）管
２６ 加熱要素
２７ 内壁
２８ 検出器
３０ 抑制作動システム
３２ 絶縁電気配線
３４ スイッチ
３６ ＤＣ電源
３８ コントローラー
４０ 薬剤供給システム
４１ ベントシステム
４２ 加圧容器
４４ 加圧容器
４６ 圧力計
４８ 圧力調整器
５０ 薬剤供給システム
５２ ∩形状のパイプ
５４ 二方弁
５６ 一方向弁
５８ 薬剤マニホールド
６０ ベントマニホールド
６２ 船外ベント
６４ パイプ
４ エネルギー貯蔵容器／容器
４ａ トレイ
４ｂ 蓋
６ 薬剤供給ポート
８ ベント
１０ 電池システム
１２ 電池セル
１２ａ 電池セル
１２ｂ 電池セル
１３ａ 連続壁
１３ｂ 多孔壁
１４ 管
１５ 閉口端
１６ 加圧発熱反応抑制剤／加圧薬剤
１７ 加圧不活性アレージガス
１８ ベントプレナム
１９ 薬剤プレナム
２０ 縁部シール
２１ 可融性カバー
２２ 可融性ストリップ
２４ 開口部
２５ マルチポート押出（ＭＰＥ）管
２６ 加熱要素
２７ 内壁
２８ 検出器
３０ 抑制作動システム
３２ 絶縁電気配線
３４ スイッチ
３６ ＤＣ電源
３８ コントローラー
４０ 薬剤供給システム
４１ ベントシステム
４２ 加圧容器
４４ 加圧容器
４６ 圧力計
４８ 圧力調整器
５０ 薬剤供給システム
５２ ∩形状のパイプ
５４ 二方弁
５６ 一方向弁
５８ 薬剤マニホールド
６０ ベントマニホールド
６２ 船外ベント
６４ パイプ
Claims (15)
- 複数の電池セルを支持するように構成された容器と、
前記容器に取り付けられた薬剤供給ポートと、
前記容器内に配置され、前記容器によって支持された複数の電池セルと、
前記容器内に配置され、閉口端及び開口端を有する管であって、前記管の前記開口端は前記薬剤供給ポートと流体連通し、前記管は前記管の他の部分の溶融温度又は軟化温度よりも低い温度で溶融又は軟化するように設計された可融性部分を含む、管と
を備える、エネルギー貯蔵システム。 - 前記管の前記他の部分は、壁の比較的厚い部分を備え、前記管の前記可融性部分は、前記壁の比較的薄い部分を備える、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記管の前記他の部分は、開口部を有する壁を備え、前記管の前記可融性部分は、可融性カバーの温度が前記可融性カバーの溶融温度又は軟化温度よりも低い場合に前記開口部を覆う前記可融性カバーを備える、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記管の前記他の部分は、第１の開口部及び第２の開口部を有する壁を備え、前記管の前記可融性部分は、ストリップを備え、前記ストリップは前記ストリップの温度が前記ストリップの溶融温度又は軟化温度よりも低い場合に前記第１の開口部及び前記第２の開口部を覆う、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記ストリップに取り付けられた加熱要素を更に備え、前記管はアルミニウム合金で作られ、前記ストリップはスズ合金で作られ、前記加熱要素はニクロムで作られる、請求項４に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記加熱要素に電気的に接続されるスイッチと、前記スイッチに電気的に接続される電源と、前記スイッチに電気的に接続され、前記スイッチの状態を制御するよう構成されたコントローラーと、前記コントローラーに電気的に接続され、前記容器内での有害な発熱反応の発生に応答して前記コントローラーに電気信号を出力するよう構成された検出器とを更に備える、請求項４に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記容器は、ベントプレナムを画定するように構成されており、前記システムは、前記ベントプレナムと流体連通するベントを更に備え、前記管は、前記ベントプレナム内の空間を占有し、前記容器は、前記複数の電池セルを支持するトレイと、前記ベントプレナムを部分的に画定するカバーとを更に備え、前記システムは、前記トレイと前記カバーとの間に配置され、前記管と一体的に形成された縁部シールを更に備える、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記複数の電池セルは、２×２アレイに配置された第１～第４の電池セルを含み、前記管は、前記２×２アレイの中心に、前記第１～第４の電池セルと平行に配置される、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 発熱反応抑制剤を流体状態で収容した加圧容器と、
前記加圧容器及び前記薬剤供給ポートと流体連通する∩形状のパイプと
を更に備える、請求項１に記載のエネルギー貯蔵システム。 - 複数の電池セルを支持するよう構成された容器と、
前記容器に取り付けられた薬剤供給ポートと、
前記容器内に配置され、前記容器によって支持された複数の電池セルと、
前記薬剤供給ポートと流体連通する薬剤プレナムと、
前記容器内に配置され、前記薬剤プレナムと流体連通している複数の管であって、各管は第１の溶融温度を有する第１の材料で作られ、各管は閉口端及び複数の開口部を有する壁を備える、複数の管と、
前記複数の管にそれぞれ取り付けられ、前記複数の開口部をそれぞれ覆う複数のストリップであって、各ストリップは前記第１の溶融温度よりも低い第２の溶融温度を有する第２の材料で作られる、複数のストリップと
を備える、エネルギー貯蔵システム。 - 前記複数のストリップにそれぞれ取り付けられた複数の加熱要素を更に備え、前記管はアルミニウム合金で作られ、前記ストリップはスズ合金で作られ、前記加熱要素はニクロムで作られる、請求項１０に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 前記複数の加熱要素にそれぞれ電気的に接続される複数のスイッチと、前記複数のスイッチに電気的に接続される電源と、前記複数のスイッチに電気的に接続され、前記複数のスイッチの状態を制御するコントローラーと、前記コントローラーに電気的に接続され、前記容器内での有害な発熱反応の発生に応答して前記コントローラーに電気信号を出力する検出器とを更に備える、請求項１１に記載のエネルギー貯蔵システム。
- 発熱反応抑制剤を流体状態で収容した加圧容器と、
前記加圧容器及び前記薬剤供給ポートと流体連通する∩形状のパイプと
を更に備える、請求項１２に記載のエネルギー貯蔵システム。 - 複数の電池セルを支持するよう構成された容器と、
前記容器内に配置され、前記容器によって支持された複数の電池セルと、
前記電池セルの間に配置され、複数の開口部を有する管であって、前記管は第１の溶融温度を有する第１の材料から作られる、管と、
前記管に取り付けられ、前記複数の開口部を覆う複数のストリップであって、前記ストリップが、前記第１の溶融温度よりも低い第２の溶融温度を有する第２の材料から作られる、複数のストリップと
を備える、エネルギー貯蔵システム。 - 前記複数のストリップにそれぞれ取り付けられる複数の加熱要素と、
前記複数の加熱要素にそれぞれ電気的に接続される複数のスイッチと、
前記複数のスイッチに電気的に接続される電源と、
前記容器内での有害な発熱反応の発生に応答して電気信号を出力する検出器と、
前記検出器及び前記複数のスイッチに電気的に接続されるコントローラーであって、前記コントローラーは前記検出器からの前記電気信号の受信に応答して前記複数のスイッチを開くように構成されている、コントローラーと
を更に備える、請求項１４に記載のエネルギー貯蔵システム。
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