JP2022165055A - 電池装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池セルが発火した場合に、速やかに消火することが可能な電池装置を提供する。【解決手段】電池装置は、電池セルと、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含む消火剤40、42、44、46と、限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい難燃部材48、50と、前記電池セル、前記消火剤および前記難燃部材を収容する樹脂製のケーシングを備えていてもよい。前記消火剤は、前記電池セルと前記ケーシングの間に介在していてもよい。前記難燃部材は、前記消火剤と前記ケーシングの間に介在していてもよい。【選択図】図6

Description

本明細書で開示する技術は、電池装置に関する。
特許文献1には、電池装置が開示されている。前記電池装置は、電池セルと、前記電池セルの燃焼時に体積が膨張する防火部材と、前記電池セルおよび前記防火部材を収容するケーシングを備えている。
米国特許出願公開第2015/0325826号明細書
特許文献1の技術では、不適切な扱いがなされて電池セルが発火した場合に、防火部材によって消火されるまである程度の時間を要する。本明細書では、電池装置において電池セルが発火した場合に、速やかに消火することが可能な技術を提供する。
本明細書は、電池装置を開示する。前記電池装置は、電池セルと、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含む消火剤と、限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい難燃部材と、前記電池セル、前記消火剤および前記難燃部材を収容する樹脂製のケーシングを備えていてもよい。前記消火剤は、前記電池セルと前記ケーシングの間に介在していてもよい。前記難燃部材は、前記消火剤と前記ケーシングの間に介在していてもよい。
上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セルが発火した時に、消火剤による負触媒効果によって、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池装置において電池セルから発火した火炎が消火剤を突き破った場合であっても、難燃部材によって火炎が遮られるので、ケーシングまで火炎が到達することを抑制することができる。
実施例1の電池装置4を備える背負式電源2の斜視図である。 実施例1の電池装置4の斜視図である。 実施例1の電池装置4を電動作業機52に接続した状態の斜視図である。 実施例1の電池装置4の後側ケーシング24を取り外した状態の斜視図である。 実施例1の電池装置4の後側ケーシング24とインナカバー26を取り外した状態の斜視図である。 実施例1の電池装置4の電池セルモジュール34,36と消火剤40,42,44,46と難燃部材48,50の位置関係を示す斜視図である。 実施例1の電池装置4の複数の電池セル56,58の斜視図である。 実施例1の電池装置4の消火剤40,42,44,46と難燃部材48,50の斜視図である。 実施例1の電池装置4の前側ケーシング22の斜視図である。 実施例1の電池装置4の部分的な縦断面図である。 実施例1の電池装置4の部分的な横断面図である。 実施例2の電池パック202の斜視図である。 実施例2の電池パック202の分解斜視図である。 実施例2の電池パック202の複数の電池セル222の斜視図である。
本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して以下に詳細に説明する。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、開示された追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善された電池装置を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。
また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、以下の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、特許請求の範囲に記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。
本明細書及び/又は特許請求の範囲に記載された全ての特徴は、実施例及び/又は特許請求の範囲に記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびに特許請求の範囲に記載された特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびに特許請求の範囲に記載された特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池装置は、電池セルと、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含む消火剤と、限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい難燃部材と、前記電池セル、前記消火剤および前記難燃部材を収容する樹脂製のケーシングを備えていてもよい。前記消火剤は、前記電池セルと前記ケーシングの間に介在していてもよい。前記難燃部材は、前記消火剤と前記ケーシングの間に介在していてもよい。なお、本明細書でいう負触媒効果とは、燃焼の連鎖反応を抑制する効果のことをいう。燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分としては、例えば、水素、硫化水素、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、エチレン等の燃焼ガスを吸収する成分であってもよい。あるいは、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分としては、燃焼時に塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等を生成して可燃物の酸化を抑制する成分であってもよい。
上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セルが発火した時に、消火剤による負触媒効果によって、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池装置において電池セルから発火した火炎が消火剤を突き破った場合であっても、難燃部材によって火炎が遮られるので、ケーシングまで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記電池セルは、略円柱形状を有していてもよい。前記消火剤と前記難燃部材が、前記電池セルの長手方向の端面と前記ケーシングの間に介在していてもよい。
略円柱形状を有する電池セルが発火した場合、電池セルの端面から火炎が延びることが多い。上記の構成によれば、電池セルが発火した時に、消火剤が火炎に曝されやすくなり、負触媒効果を速やかに発揮させることができる。不適切な扱いがなされて電池セルが発火した時に、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池セルの端面から延びる火炎が消火剤を突き破った場合であっても、難燃部材によって火炎が遮られるので、ケーシングまで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記電池装置は、前記電池セルを保持するセルホルダをさらに備えていてもよい。前記電池セルは、前記長手方向の前記端面が前記セルホルダの側面で露出するように前記セルホルダに保持されていてもよい。前記難燃部材は前記セルホルダの前記側面の全体を覆っていてもよい。
上記の構成によれば、電池セルの端面が露出しているセルホルダの側面の全体を難燃部材が覆っているので、電池セルの端面から延びる火炎がケーシングまで到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記難燃部材は、前記セルホルダと前記ケーシングによって挟持されていてもよい。
上記の構成によれば、電池装置を持ち運んで使用する際に、難燃部材の位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記ケーシングは、肩ベルトが取り付けられた背負子に着脱可能であってもよい。前記難燃部材は、前記ケーシングの前記背負子に対向する部分と、前記電池セルの間に介在していてもよい。
上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セルが発火した時に、ケーシングの背負子に対向する部分まで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記難燃部材は前記ケーシングに係合していてもよい。
上記の構成によれば、電池装置を持ち運んで使用する際に、難燃部材の位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記ケーシングは、前記ケーシングの内面から内側に向けて突出するボスを有していてもよい。前記難燃部材は、前記ボスに対応する貫通孔を有していてもよい。前記ボスが前記貫通孔に入り込むことで、前記難燃部材が前記ケーシングに係合していてもよい。
ケーシングの内面には、セルホルダの位置決めやねじ止めのためにボスが設けられていることがある。上記の構成によれば、ケーシングに設けられているボスを利用して難燃部材をケーシングに係合させることができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記難燃部材は、前記ケーシングに貼着されていてもよい。
上記の構成によれば、電池装置を持ち運んで使用する際に、難燃部材のケーシングに対する位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記難燃部材は、前記消火剤に貼着されていてもよい。
上記の構成によれば、電池装置を持ち運んで使用する際に、難燃部材の消火剤に対する位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記電池装置は、前記難燃部材を覆う保護部材をさらに備えていてもよい。
上記の構成によれば、電池装置に衝撃が加わったり、電池装置の内部に水が侵入した場合でも、難燃部材を保護することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記保護部材は、前記難燃部材と前記消火剤を一緒に覆っていてもよい。
上記の構成によれば、電池装置に衝撃が加わったり、電池装置の内部に水が侵入した場合でも、難燃部材と消火剤を保護することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記電池セルはSOC(State of Charge)90%以上で充電されてもよい。
電池セルのSOCが高い状態では、電池セルが発火したときに激しく燃えるおそれがある。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セルが発火した時に、激しく燃えてしまうことを抑制することができる。また、電池セルが発火した場合であっても、火炎がケーシングまで到達してしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記電池セルのエネルギ密度は、300Wh/リットル以上であってもよい。例えば、前記電池セルのエネルギ密度は、400Wh/リットル以上であってもよく、500Wh/リットル以上であってもよく、600Wh/リットル以上であってもよく、700Wh/リットル以上であってもよい。
電池セルのエネルギ密度が高いと、電池セルが発火したときに激しく燃えるおそれがある。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セルが発火した時に、激しく燃えてしまうことを抑制することができる。また、電池セルが発火した場合であっても、火炎がケーシングまで到達してしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記電池セルは、リチウムイオン電池セルを備えていてもよい。
リチウムイオン電池セルは、他の種類の電池セルに比べて、様々な原因によって発火するリスクが高い。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされてリチウムイオン電池セルが発火した場合でも、速やかに消火することができる。また、リチウムイオン電池セルが発火した場合であっても、火炎がケーシングまで到達してしまうことを抑制することができる。
(実施例1)
図1に示すように、本実施例の背負式電源2は、電池装置4と、電池装置4が着脱可能な背負子6と、背負子6に取り付けられた肩ベルト8と、背負子6に取り付けられた腰ベルト10を備えている。ユーザは、肩ベルト8を肩にかけて、腰ベルト10を腰に巻き付けることで、背負式電源2を背負った状態で保持することができる。なお、以下の説明では、ユーザが背負式電源2を背負った状態において、ユーザから見た上下方向、左右方向、前後方向を、それぞれ背負式電源2の上下方向、左右方向、前後方向という。
図2に示すように、電池装置4は、充電プラグ12と、放電ケーブル14と、放電プラグ16と、残量表示ランプ18と、残量表示ボタン20を備えている。放電プラグ16は、放電ケーブル14の先端に設けられている。電池装置4は、充電ケーブル(図示せず)を介して充電プラグ12を外部電源(図示せず)に接続することで、外部電源から充電可能である。また、図3に示すように、電池装置4は、放電ケーブル14を介して電動作業機52に接続することで、電動作業機52に放電可能である。図3に示す例では、電動作業機52は、電池パック取付部52aに電池パック(図示せず)を着脱可能なブロワである。図3に示す例では、電動作業機52の電池パック取付部52aに、電池パックの代わりにアダプタ54が取り付けられており、アダプタ54に放電プラグ16が接続されている。なお、電動作業機52は、アダプタ54を介さずに、放電プラグ16を直接接続可能な構成としてもよい。また、電動作業機52は、例えば、草刈機やチェーンソー等の他の電動作業機であってもよいし、ドライバやドリル等のいわゆる電動工具であってもよい。残量表示ランプ18は、電池装置4の電池残量を表示する。残量表示ボタン20は、残量表示ランプ18による電池残量の表示のオンとオフを切り換える。
図2、図4に示すように、電池装置4は、前側ケーシング22と、後側ケーシング24と、インナカバー26を備えている。前側ケーシング22と、後側ケーシング24と、インナカバー26は、いずれも、樹脂(例えばポリカーボネート)製の部材である。なお、以下では、前側ケーシング22と、後側ケーシング24と、インナカバー26を総称して、単にケーシング28ともいう。後側ケーシング24とインナカバー26は、それぞれ、締結具によって前側ケーシング22に固定されている。前側ケーシング22とインナカバー26で囲われた空間を、以下では収容室30(図5参照)ともいう。前側ケーシング22とインナカバー26の接続箇所には、シール部材(図示せず)が設けられている。収容室30はシール部材によって外部から密閉されている。
図5に示すように、収容室30には、電池セルモジュール34,36と、制御回路基板38と、消火剤40,42,44,46と、難燃部材48,50が収容されている。
図6に示すように、電池セルモジュール34,36は、それぞれ、複数の電池セル56,58(図7参照)と、複数の電池セル56,58を保持する樹脂(例えばポリカーボネート)製のセルホルダ60,62と、複数の電池セル56,58を制御回路基板38(図5参照)と電気的に接続するリード板64,66を備えている。図5に示すように、制御回路基板38は、セルホルダ60,62の後面に締結具によって固定されている。制御回路基板38は、例えばガラスエポキシ基板である。
図7に示すように、複数の電池セル56,58のそれぞれは、例えば略円柱形状を有する二次電池セルであり、例えばリチウムイオン電池セルである。複数の電池セル56,58のそれぞれは、例えば、18650型のセル形状を有し、体積エネルギ密度が729Wh/リットルであり、定格容量3.35Ahであり、定格電圧が3.6Vである。なお、複数の電池セル56,58のそれぞれは、体積エネルギ密度が327Wh/リットルであってもよく、定格容量が1.5Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル56,58のそれぞれは、体積エネルギ密度が436Wh/リットルであってもよく、定格容量が2Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル56,58のそれぞれは、体積エネルギ密度が544Wh/リットルであってもよく、定格容量が2.5Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル56,58のそれぞれは、体積エネルギ密度が653Wh/リットルであってもよく、定格容量が3Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル56,58のそれぞれは、21700型のセル形状を有しても良く、体積エネルギ密度が594Wh/リットルであってもよく、定格容量が4Ahであってもよく、定格電圧が3.6Vであってもよい。なお、複数の電池セル56,58のそれぞれは、略円柱形状のものに限られず、いわゆる角型のものであってもよいし、ラミネート型のものであってもよい。電池装置4は、複数の電池セル56,58のそれぞれがSOC(State of Charge)90%以上で充電されるものである。複数の電池セル56,58のそれぞれは、電極として、正極56a,58aと、負極56b,58bを備える。正極56a,58aは、電池セル56,58の長手方向の一方の端面に配置されており、負極56b,58bは、電池セル56,58の長手方向の他方の端面に配置されている。複数の電池セル56,58は、長手方向が左右方向に沿うように、前後方向および上下方向に並んで配置されている。本実施例では、電池セルモジュール34は、上下方向に10個、前後方向に5個が並んだ、計50個の電池セル56を備えており、電池セルモジュール36は、上下方向に10個、前後方向に5個が並んだ、計50個の電池セル58を備えている。複数の電池セル56,58のうちの一部は、正極56a,58aがセルホルダ60,62の右面で露出し、負極56b,58bがセルホルダ60,62の左面で露出するように、セルホルダ60,62に保持されている。複数の電池セル56,58のうちの残りは、正極56a,58aがセルホルダ60,62の左面で露出し、負極56b、58bがセルホルダ60,62の右面で露出するように、セルホルダ60,62に保持されている。リード板64(図6参照)は、電池セルモジュール34の右面および左面に設けられており、複数の電池セル56の正極56aと負極56bのそれぞれを、制御回路基板38に電気的に接続する。リード板66(図6参照)は、電池セルモジュール36の右面および左面に設けられており、複数の電池セル58の正極58aと負極58bのそれぞれを、制御回路基板38に電気的に接続する。
図8に示すように、消火剤40,42は難燃部材48に取り付けられており、消火剤44,46は難燃部材50に取り付けられている。消火剤40,42,44,46は、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含んでいる。消火剤40,42,44,46は、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分として、例えば、水素、硫化水素、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、エチレン等の燃焼ガスを吸収する成分を含んでいてもよい。あるいは、消火剤40,42,44,46は、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分として、燃焼時に塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等を生成して可燃物の酸化を抑制する成分を含んでいてもよい。本実施例の消火剤40,42,44,46は、固体の粉末状の消火剤を薄板状に圧縮成型したものである。なお、消火剤40,42,44,46は、気体または液体の消火剤を薄膜容器に封入したものであってもよい。
難燃部材48,50は、限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい、燃焼しにくい材料である。例えば、難燃部材48,50の限界酸素指数は、例えば、23以上であってもよく、27以上であってもよく、40以上であってもよい。難燃部材48,50は、例えば、難燃クロロプレンゴムからなり、限界酸素指数は、例えば35である。難燃部材48,50の限界酸素指数は、ケーシング28の限界酸素指数(例えば23)よりも大きくてもよい。本実施例の難燃部材48,50は、薄板状に形成されている。難燃部材48は、電池セルモジュール34の前面に対向して配置される前部48aと、電池セルモジュール34の右面に対向して配置される右部48bと、電池セルモジュール34の左面に対向して配置される左部48cを備えている。消火剤40は、難燃部材48の右部48bの左面および上面に取り付けられている。消火剤42は、難燃部材48の左部48cの右面および上面に取り付けられている。本実施例では、消火剤40,42は難燃部材48に粘着テープによって貼着されている。難燃部材50は、電池セルモジュール36の前面に対向して配置される前部50aと、電池セルモジュール36の右面に対向して配置される右部50bと、電池セルモジュール36の左面に対向して配置される左部50cを備えている。消火剤44は、難燃部材50の右部50bの左面および上面に取り付けられている。消火剤46は、難燃部材50の左部50cの右面および上面に取り付けられている。本実施例では、消火剤44,46は難燃部材50に粘着テープによって貼着されている。
図9に示すように、前側ケーシング22は、電池装置4が背負子6に取り付けられた時に背負子6に対向する前板68と、前板68の右端から後方に延びる右外板70と、前板68の左端から後方に延びる左外板72と、前板68の上端から後方に延びる上外板74と、前板68の下端から下外板76を備えている。前板68と、右外板70と、左外板72と、上外板74と、下外板76によって、前側ケーシング22の外形形状が規定されている。前側ケーシング22はさらに、前板68の後面から後方に延びる、右内板78と、左内板80と、上内板82と、下内板84を備えている。右内板78と、左内板80と、上内板82と、下内板84は、インナカバー26(図4参照)とともに、収容室30を規定する。前側ケーシング22はさらに、前板68の後面から後方に延びる右中央板86および左中央板88と、右中央板86と左中央板88の上端、後端および下端を連結する連結板90を備えている。右中央板86は、前板68に形成された上下方向に延びるスリット68a(図11参照)の右縁から後方に延びており、左中央板88はスリット68aの左縁から後方に延びている。
前側ケーシング22に電池セルモジュール34(図6参照)が取り付けられた時に、電池セルモジュール34は、収容室30において、右中央板86よりも右側に配置される。この場合、前板68は電池セルモジュール34の前面と対向し、右内板78は電池セルモジュール34の右面と対向し、右中央板86は電池セルモジュール34の左面と対向し、上内板82は電池セルモジュール34の上面と対向し、下内板84は電池セルモジュール34の下面と対向する。前側ケーシング22に電池セルモジュール36(図6参照)が取り付けられた時に、電池セルモジュール36は、収容室30において、左中央板88よりも左側に配置される。この場合、前板68は電池セルモジュール36の前面と対向し、左中央板88は電池セルモジュール36の右面と対向し、左内板80は電池セルモジュール36の左面と対向し、上内板82は電池セルモジュール36の上面と対向し、下内板84は電池セルモジュール36の下面と対向する。
前板68の後面には、後方に向けて突出しており、上下方向および左右方向に延びる格子状のリブ92,94と、後方に向けて突出する締結ボス96,98と、後方に向けて突出する位置決めボス100,102が形成されている。締結ボス96,98と位置決めボス100,102は、格子状のリブ92,94の交点に配置されている。図8に示すように、難燃部材48の前部48aには、締結ボス96に対応する位置および形状を有する貫通孔48dと、位置決めボス100に対応する位置および形状を有する貫通孔48eが形成されている。難燃部材48は、締結ボス96が貫通孔48dを貫通し、位置決めボス100が貫通孔48eを貫通した状態で、前側ケーシング22に取り付けられている。難燃部材50の前部50aには、締結ボス98に対応する位置および形状を有する貫通孔50dと、位置決めボス102に対応する位置および形状を有する貫通孔50eが形成されている。難燃部材50は、締結ボス98が貫通孔50dを貫通し、位置決めボス102が貫通孔50eを貫通した状態で、前側ケーシング22に取り付けられている。
図10、図11に示すように、電池セルモジュール34,36のセルホルダ60,62の前面には、前方に向けて突出するねじボス104,106と、前方に向けて突出する位置決めボス108,110が形成されている。ねじボス104,106は、前側ケーシング22の締結ボス96,98に対応して配置されており、位置決めボス108,110は前側ケーシング22の位置決めボス100,102に対応して配置されている。ねじボス104,106の外径は、前側ケーシング22の締結ボス96,98の内径よりも僅かに小さい。位置決めボス108,110の内径は、前側ケーシング22の位置決めボス100,102の外径よりも僅かに大きい。電池セルモジュール34,36を前側ケーシング22に取り付ける際には、セルホルダ60,62のねじボス104,106が前板68の締結ボス96,98に入り込むとともに、前板68の位置決めボス108,110がセルホルダ60,62の位置決めボス100,102に入り込むことで、セルホルダ60,62が前側ケーシング22に対して位置決めされる。前側ケーシング22の前面には、締結ボス96,98に対応して、ザグリ穴112,114が形成されている。ザグリ穴112,114には、ねじ116,118が取り付けられている。ねじ116,118が、前側ケーシング22の前板68を貫通して、セルホルダ60,62のねじボス104,106に螺合することで、セルホルダ60,62が前側ケーシング22に対して固定される。セルホルダ60,62が前側ケーシング22に固定された状態では、難燃部材48の前部48aは、セルホルダ60と前側ケーシング22のリブ92によって挟持され、難燃部材50の前部50aは、セルホルダ62と前側ケーシング22のリブ94によって挟持される。
なお、消火剤40,42,44,46は、難燃部材48,50に貼着されていなくてもよい。また、難燃部材48,50は、前側ケーシング22の締結ボス96,98や位置決めボス100,102に係合していなくてもよいし、前側ケーシング22とセルホルダ60,62によって挟持されていなくてもよい。例えば、消火剤40,42,44,46および/または難燃部材48,50は、セルホルダ60,62に粘着テープによって貼着されていてもよいし、前側ケーシング22に粘着テープによって貼着されていてもよい。
電池装置4の不適切な扱いによって、複数の電池セル56,58が発火して、正極56a,58aから火炎が生じることがある。このような場合に、本実施例の電池装置4では、消火剤40,42,44,46の負触媒効果によって、複数の電池セル56,58の火炎を消火する。本実施例の電池装置4によれば、複数の電池セル56,58が発火した場合であっても、速やかに消火することができる。また、本実施例の電池装置4では、複数の電池セル56,58と消火剤40,42,44,46を収容する収容室30が密閉されているので、複数の電池セル56,58が発火した場合に、消火剤40,42,44,46の成分が、収容室30の外部に漏れ出ることを抑制することができる。複数の電池セル56,58の火炎を速やかに消火することができる。
本実施例の電池装置4では、電池セル56の正極56aと前側ケーシング22の右内板78の間に、消火剤40と、難燃部材48の右部48bが介在しており、電池セル56の正極56aと前側ケーシング22の右中央板86の間に、消火剤42と、難燃部材48の左部48cが介在している。また、電池セル58の正極58aと前側ケーシング22の左中央板88の間に、消火剤44と、難燃部材50の右部50bが介在しており、電池セル58の正極58aと前側ケーシング22の左内板80の間に、消火剤46と、難燃部材50の左部50cが介在している。このような構成とすることによって、複数の電池セル56,58から発火した火炎が消火剤40,42,44,46を突き破った場合であっても、難燃部材48,50によって火炎が遮られるので、前側ケーシング22の右内板78、左内板80、右中央板86、左中央板88まで火炎が到達することを抑制することができる。
本実施例の電池装置4では、電池セルモジュール34,36と前側ケーシング22の前板68の間に難燃部材48,50の前部48a,50aが介在している。このような構成とすることによって、複数の電池セル56,58が発火した場合であっても、前側ケーシング22の前板68まで火炎が到達することを抑制することができ、背負式電源2の背負子6が損傷することを抑制することができる。
なお、消火剤40,42,44,46は、表面と裏面を覆う一対のラミネートフィルムによって封止されていてもよい。この場合、消火剤40,42,44,46を保護することができるとともに、電池装置4を製造する際の消火剤40,42,44,46のハンドリング性を向上することができる。また、難燃部材48,50は、表面と裏面を覆う一対のラミネートフィルムによって封止されていてもよい。この場合、難燃部材48,50を保護することができるとともに、電池装置4を製造する際の難燃部材48,50のハンドリング性を向上することができる。また、難燃部材48,50に消火剤40,42,44,46を粘着剤によって貼着した状態で、難燃部材48,50と消火剤40,42,44,46が一緒に、表面と裏面を覆う一対のラミネートフィルムによって封止されていてもよい。上記したラミネートフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレートからなるものであってもよい。
以上のように、1つまたはそれ以上の実施形態において、電池装置4は、電池セル56,58と、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含む消火剤40,42,44,46と、限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい難燃部材48,50と、電池セル56,58、消火剤40,42,44,46および難燃部材48,50を収容する樹脂製のケーシング28を備えている。消火剤40,42,44,46は、電池セル56,58とケーシング28の間に介在している。難燃部材48,50は、消火剤40,42,44,46とケーシング28の間に介在している。
上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル56,58が発火した時に、消火剤40,42,44,46による負触媒効果によって、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池装置4において電池セル56,58から発火した火炎が消火剤40,42,44,46を突き破った場合であっても、難燃部材48,50によって火炎が遮られるので、ケーシング28まで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル56,58は、略円柱形状を有している。消火剤40,42,44,46と難燃部材48,50は、電池セル56,58の長手方向の端面とケーシング28の間に介在している。
略円柱形状を有する電池セル56,58が発火した場合、電池セル56,58の端面から火炎が延びることが多い。上記の構成によれば、電池セル56,58が発火した時に、消火剤40,42,44,46が火炎に曝されやすくなり、負触媒効果を速やかに発揮させることができる。不適切な扱いがなされて電池セル56,58が発火した時に、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池セル56,58の端面から延びる火炎が消火剤40,42,44,46を突き破った場合であっても、難燃部材48,50によって火炎が遮られるので、ケーシング28まで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池装置4は、電池セル56,58を保持するセルホルダ60,62をさらに備えている。電池セル56,58は、長手方向の端面がセルホルダ60,62の側面で露出するようにセルホルダ60,62に保持されている。難燃部材48,50はセルホルダ60,62の側面の全体を覆っている。
上記の構成によれば、電池セル56,58の端面が露出しているセルホルダ60,62の側面の全体を難燃部材48,50が覆っているので、電池セル56,58の端面から延びる火炎がケーシング28まで到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材48,50は、セルホルダ60,62とケーシング28によって挟持されている。
上記の構成によれば、電池装置4を持ち運んで使用する際に、難燃部材48,50の位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、ケーシング28は、肩ベルト8が取り付けられた背負子6に着脱可能である。難燃部材48,50は、ケーシング28の背負子6に対向する部分と、電池セル56,58の間に介在している。
上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル56,58が発火した時に、ケーシング28の背負子6に対向する部分まで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材48,50はケーシング28に係合している。
上記の構成によれば、電池装置4を持ち運んで使用する際に、難燃部材48,50の位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、ケーシング28は、ケーシング28の内面から内側に向けて突出する締結ボス96,98、位置決めボス100,102(ボスの例)を有している。難燃部材48,50は、締結ボス96,98、位置決めボス100,102に対応する貫通孔48d,50d,48e,50eを有している。締結ボス96,98、位置決めボス100,102が貫通孔48d,50d,48e,50eに入り込むことで、難燃部材48,50がケーシング28に係合している。
上記の構成によれば、ケーシング28に設けられている締結ボス96,98、位置決めボス100,102を利用して難燃部材48,50をケーシング28に係合させることができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材48,50は、ケーシング28に貼着されている。
上記の構成によれば、電池装置4を持ち運んで使用する際に、難燃部材48,50のケーシング28に対する位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材48,50は、消火剤40,42,44,46に貼着されている。
上記の構成によれば、電池装置4を持ち運んで使用する際に、難燃部材48,50の消火剤40,42,44,46に対する位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池装置4は、難燃部材48,50を覆うラミネートフィルム(保護部材の例)をさらに備えている。
上記の構成によれば、電池装置4に衝撃が加わったり、電池装置4の内部に水が侵入した場合でも、難燃部材48,50を保護することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、ラミネートフィルムは、難燃部材48,50と消火剤40,42,44,46を一緒に覆っている。
上記の構成によれば、電池装置4に衝撃が加わったり、電池装置4の内部に水が侵入した場合でも、難燃部材48,50と消火剤40,42,44,46を保護することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル56,58はSOC(State of Charge)90%以上で充電される。
電池セル56,58のSOCが高い状態では、電池セル56,58が発火したときに激しく燃えるおそれがある。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル56,58が発火した時に、激しく燃えてしまうことを抑制することができる。また、電池セル56,58が発火した場合であっても、火炎がケーシング28まで到達してしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル56,58のエネルギ密度は、300Wh/リットル以上である。
電池セル56,58のエネルギ密度が高いと、電池セル56,58が発火したときに激しく燃えるおそれがある。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル56,58が発火した時に、激しく燃えてしまうことを抑制することができる。また、電池セル56,58が発火した場合であっても、火炎がケーシング28まで到達してしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル56,58は、リチウムイオン電池セルを備えている。
リチウムイオン電池セルは、他の種類の電池セルに比べて、様々な原因によって発火するリスクが高い。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされてリチウムイオン電池セルが発火した場合でも、速やかに消火することができる。また、リチウムイオン電池セルが発火した場合であっても、火炎がケーシング28まで到達してしまうことを抑制することができる。
(実施例2)
図12に示す本実施例の電池パック202は、電動作業機52(図3参照)の電池パック取付部52aに取り付けて使用される。電動作業機52は、図3に示すようなブロワであってもよいし、草刈機やチェーンソー等の他の電動作業機であってもよいし、ドライバやドリル等のいわゆる電動工具であってもよい。電池パック202は、電動作業機52に対して所定のスライド方向に対してスライドさせることで、電動作業機52に着脱可能である。以下では、電池パック202を電動作業機52に取り付ける際に電池パック202をスライドさせる方向を後方向といい、電池パック202を電動作業機52から取り外す際に電池パック202をスライドさせる方向を前方向という。また、電池パック202を電動作業機52に取り付けた状態で、電池パック202から見て電動作業機52が位置する方向を上方向といい、上方向の逆方向を下方向という。さらに、前後方向および上下方向に直交する方向を左右方向という。
図12に示すように、電池パック202は、下側ケーシング204と、上側ケーシング206を備えている。下側ケーシング204と、上側ケーシング206は、いずれも、樹脂(例えばポリカーボネート)製の部材である。なお、以下では下側ケーシング204と上側ケーシング206を総称して、単にケーシング208ともいう。上側ケーシング206は、締結具によって下側ケーシング204に固定されている。
図11に示すように、ケーシング208の内部には、電池セルモジュール210と、制御回路基板212と、消火剤214,216と、難燃部材218が収容されている。
電池セルモジュール210は、複数の電池セル222(図14参照)と、複数の電池セル222を保持する樹脂(例えばポリカーボネート)製のセルホルダ224と、複数の電池セル222を制御回路基板212と電気的に接続するリード板226を備えている。制御回路基板212は、セルホルダ224の上面に締結具によって固定されている。制御回路基板212は、例えばガラスエポキシ基板である。
図14に示すように、複数の電池セル222のそれぞれは、例えば略円柱形状を有する二次電池セルであり、例えばリチウムイオン電池セルである。複数の電池セル222のそれぞれは、例えば、18650型のセル形状を有し、体積エネルギ密度が653Wh/リットルであり、定格容量3Ahであり、定格電圧が3.6Vである。なお、複数の電池セル222のそれぞれは、体積エネルギ密度が327Wh/リットルであってもよく、定格容量が1.5Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル222のそれぞれは、体積エネルギ密度が436Wh/リットルであってもよく、定格容量が2Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル222のそれぞれは、体積エネルギ密度が544Wh/リットルであってもよく、定格容量が2.5Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル222のそれぞれは、体積エネルギ密度が653Wh/リットルであってもよく、定格容量が3Ahであってもよい。あるいは、複数の電池セル222のそれぞれは、21700型のセル形状を有しても良く、体積エネルギ密度が594Wh/リットルであってもよく、定格容量が4Ahであってもよく、定格電圧が3.6Vであってもよい。なお、複数の電池セル222のそれぞれは、略円柱形状のものに限られず、いわゆる角型のものであってもよいし、ラミネート型のものであってもよい。電池パック202は、複数の電池セル222のそれぞれがSOC(State of Charge)90%以上で充電されるものである。複数の電池セル222のそれぞれは、電極として、正極222aと、負極222bを備える。正極222aは、電池セル222の長手方向の一方の端面に配置されており、負極222bは、電池セル222の長手方向の他方の端面に配置されている。複数の電池セル222は、長手方向が左右方向に沿うように、前後方向および上下方向に並んで配置されている。本実施例では、電池セルモジュール210は、上下方向に2個、前後方向に5個が並んだ、計10個の電池セル222を備えている。複数の電池セル222のうちの一部は、正極222aがセルホルダ224の右面で露出し、負極222bがセルホルダ224の左面で露出するように、セルホルダ224に保持されている。複数の電池セル222のうちの残りは、正極222aがセルホルダ224の左面で露出し、負極222bがセルホルダ224の右面で露出するように、セルホルダ224に保持されている。図13に示すように、リード板226は、電池セルモジュール210の右面および左面に設けられており、複数の電池セル222の正極222aと負極222bのそれぞれを、制御回路基板212に電気的に接続する。
消火剤214,216は、実施例1の消火剤40,42,44,46と同様のものである。難燃部材218は、実施例1の難燃部材48,50と同様のものである。難燃部材218は、電池セルモジュール210の下面に対向して配置される下部218aと、電池セルモジュール210の右面に対向して配置される右部218bと、電池セルモジュール210の左面に対向して配置される左部218cを備えている。消火剤214は、難燃部材218の右部218bの左面に取り付けられている。消火剤216は、難燃部材218の左部220bの右面に取り付けられている。本実施例では、消火剤214,216は難燃部材218に粘着テープによって貼着されている。
下側ケーシング204は、下板228と、下板228の右端から上方に延びる右板230と、下板228の左端から上方に延びる左板232と、下板228の前端から上方に延びる前板234と、下板228の後端から上方に延びる後板236を備えている。下板228と、右板230と、左板232と、前板234と、後板236によって、下側ケーシング204の外形形状が規定されている。
下側ケーシング204に電池セルモジュール210が取り付けられた時に、下板228は電池セルモジュール210の下面と対向し、右板230は電池セルモジュール210の右面と対向し、左板232は電池セルモジュール210の左面と対向し、前板234は電池セルモジュール210の前面と対向し、後板236は電池セルモジュール210の後面と対向する。下側ケーシング204に電池セルモジュール210が取り付けられた時に、難燃部材218の下部218aは、セルホルダ224と下側ケーシング204の下板228によって挟持される。
なお、消火剤214,216は、難燃部材218に貼着されていなくてもよい。難燃部材218は、下側ケーシング204とセルホルダ224によって挟持されていなくてもよい。例えば、消火剤214,216および/または難燃部材218は、セルホルダ224に粘着テープによって貼着されていてもよいし、下側ケーシング204に粘着テープによって貼着されていてもよい。
電池パック202の不適切な扱いによって、複数の電池セル222が発火して、正極222aから火炎が生じることがある。このような場合に、本実施例の電池パック202では、消火剤214,216の負触媒効果によって、複数の電池セル222の火炎を消火する。本実施例の電池パック202によれば、複数の電池セル222が発火した場合であっても、速やかに消火することができる。
本実施例の電池パック202では、電池セル222の正極222aと下側ケーシング204の右板230の間に、消火剤214と、難燃部材218の右部218bが介在しており、電池セル222の正極222aと下側ケーシング204の左板232の間に、消火剤216と、難燃部材218の左部218cが介在している。このような構成とすることによって、複数の電池セル222から発火した火炎が消火剤214,216を突き破った場合であっても、難燃部材218によって火炎が遮られるので、下側ケーシング204の右板230、左板232まで火炎が到達することを抑制することができる。
なお、本実施例の消火剤214,216、難燃部材218も、実施例1の消火剤40,42,44,46、難燃部材48,50と同様に、表面と裏面を覆う一対のラミネートフィルムによって封止されていてもよい。
以上のように、1つまたはそれ以上の実施形態において、電池パック202(電池装置の例)は、電池セル222と、燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含む消火剤214,216と、限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい難燃部材218と、電池セル222、消火剤214,216および難燃部材218を収容する樹脂製のケーシング208を備えている。消火剤214,216は、電池セル222とケーシング208の間に介在している。難燃部材218は、消火剤214,216とケーシング208の間に介在している。
上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル222が発火した時に、消火剤214,216による負触媒効果によって、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池パック202において電池セル222から発火した火炎が消火剤214,216を突き破った場合であっても、難燃部材218によって火炎が遮られるので、ケーシング208まで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル222は、略円柱形状を有している。消火剤214,216と難燃部材218は、電池セル222の長手方向の端面とケーシング208の間に介在している。
略円柱形状を有する電池セル222が発火した場合、電池セル222の端面から火炎が延びることが多い。上記の構成によれば、電池セル222が発火した時に、消火剤214,216が火炎に曝されやすくなり、負触媒効果を速やかに発揮させることができる。不適切な扱いがなされて電池セル222が発火した時に、速やかに消火することができる。また、上記の構成によれば、電池セル222の端面から延びる火炎が消火剤214,216を突き破った場合であっても、難燃部材218によって火炎が遮られるので、ケーシング208まで火炎が到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池パック202は、電池セル222を保持するセルホルダ224をさらに備えている。電池セル222は、長手方向の端面がセルホルダ224の側面で露出するようにセルホルダ224に保持されている。難燃部材218はセルホルダ224の側面の全体を覆っている。
上記の構成によれば、電池セル222の端面が露出しているセルホルダ224の側面の全体を難燃部材218が覆っているので、電池セル222の端面から延びる火炎がケーシング208まで到達することを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材218は、セルホルダ224とケーシング208によって挟持されている。
上記の構成によれば、電池パック202を持ち運んで使用する際に、難燃部材218の位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材218は、ケーシング208に貼着されている。
上記の構成によれば、電池パック202を持ち運んで使用する際に、難燃部材218のケーシング208に対する位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、難燃部材218は、消火剤214,216に貼着されている。
上記の構成によれば、電池パック202を持ち運んで使用する際に、難燃部材218の消火剤214,216に対する位置がずれてしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池パック202は、難燃部材218を覆うラミネートフィルム(保護部材の例)をさらに備えている。
上記の構成によれば、電池パック202に衝撃が加わったり、電池パック202の内部に水が侵入した場合でも、難燃部材218を保護することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、ラミネートフィルムは、難燃部材218と消火剤214,216を一緒に覆っている。
上記の構成によれば、電池パック202に衝撃が加わったり、電池パック202の内部に水が侵入した場合でも、難燃部材218と消火剤214,216を保護することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル222はSOC(State of Charge)90%以上で充電される。
電池セル222のSOCが高い状態では、電池セル222が発火したときに激しく燃えるおそれがある。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル222が発火した時に、激しく燃えてしまうことを抑制することができる。また、電池セル222が発火した場合であっても、火炎がケーシング208まで到達してしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル222のエネルギ密度は、300Wh/リットル以上である。
電池セル222のエネルギ密度が高いと、電池セル222が発火したときに激しく燃えるおそれがある。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされて電池セル222が発火した時に、激しく燃えてしまうことを抑制することができる。また、電池セル222が発火した場合であっても、火炎がケーシング208まで到達してしまうことを抑制することができる。
1つまたはそれ以上の実施形態において、電池セル222は、リチウムイオン電池セルを備えている。
リチウムイオン電池セルは、他の種類の電池セルに比べて、様々な原因によって発火するリスクが高い。上記の構成によれば、不適切な扱いがなされてリチウムイオン電池セルが発火した場合でも、速やかに消火することができる。また、リチウムイオン電池セルが発火した場合であっても、火炎がケーシングまで到達してしまうことを抑制することができる。
2 :背負式電源
4 :電池装置
6 :背負子
8 :肩ベルト
10 :腰ベルト
12 :充電プラグ
14 :放電ケーブル
16 :放電プラグ
18 :残量表示ランプ
20 :残量表示ボタン
22 :前側ケーシング
24 :後側ケーシング
26 :インナカバー
28 :ケーシング
30 :収容室
34 :電池セルモジュール
36 :電池セルモジュール
38 :制御回路基板
40 :消火剤
42 :消火剤
44 :消火剤
46 :消火剤
48 :難燃部材
48a :前部
48b :右部
48c :左部
48d :貫通孔
48e :貫通孔
50 :難燃部材
50a :前部
50b :右部
50c :左部
50d :貫通孔
50e :貫通孔
52 :電動作業機
52a :電池パック取付部
54 :アダプタ
56 :電池セル
56a :正極
56b :負極
58 :電池セル
58a :正極
58b :負極
60 :セルホルダ
62 :セルホルダ
64 :リード板
66 :リード板
68 :前板
68a :スリット
70 :右外板
72 :左外板
74 :上外板
76 :下外板
78 :右内板
80 :左内板
82 :上内板
84 :下内板
86 :右中央板
88 :左中央板
90 :連結板
92 :リブ
94 :リブ
96 :締結ボス
98 :締結ボス
100 :位置決めボス
102 :位置決めボス
104 :ねじボス
106 :ねじボス
108 :位置決めボス
110 :位置決めボス
112 :ザグリ穴
114 :ザグリ穴
116 :ねじ
118 :ねじ
202 :電池パック
204 :下側ケーシング
206 :上側ケーシング
208 :ケーシング
210 :電池セルモジュール
212 :制御回路基板
214 :消火剤
216 :消火剤
218 :難燃部材
218a :下部
218b :右部
218c :左部
220b :左部
222 :電池セル
222a :正極
222b :負極
224 :セルホルダ
226 :リード板
228 :下板
230 :右板
232 :左板
234 :前板
236 :後板

Claims (14)

  1. 電池装置であって、
    電池セルと、
    燃焼に対して負触媒効果をもたらす成分を含む消火剤と、
    限界酸素指数(Limiting Oxygen Index)が大気中の酸素濃度よりも大きい難燃部材と、
    前記電池セル、前記消火剤および前記難燃部材を収容する樹脂製のケーシングを備えており、
    前記消火剤が、前記電池セルと前記ケーシングの間に介在しており、
    前記難燃部材が、前記消火剤と前記ケーシングの間に介在している、電池装置。
  2. 前記電池セルが、略円柱形状を有しており、
    前記消火剤と前記難燃部材が、前記電池セルの長手方向の端面と前記ケーシングの間に介在している、請求項1の電池装置。
  3. 前記電池セルを保持するセルホルダをさらに備えており、
    前記電池セルは、前記長手方向の前記端面が前記セルホルダの側面で露出するように前記セルホルダに保持されており、
    前記難燃部材が前記セルホルダの前記側面の全体を覆っている、請求項2の電池装置。
  4. 前記難燃部材が、前記セルホルダと前記ケーシングによって挟持されている、請求項3の電池装置。
  5. 前記ケーシングは、肩ベルトが取り付けられた背負子に着脱可能であって、
    前記難燃部材が、前記ケーシングの前記背負子に対向する部分と、前記電池セルの間に介在している、請求項1から4の何れか一項の電池装置。
  6. 前記難燃部材が前記ケーシングに係合している、請求項1から5の何れか一項の電池装置。
  7. 前記ケーシングが、前記ケーシングの内面から内側に向けて突出するボスを有しており、
    前記難燃部材が、前記ボスに対応する貫通孔を有しており、
    前記ボスが前記貫通孔に入り込むことで、前記難燃部材が前記ケーシングに係合している、請求項6の電池装置。
  8. 前記難燃部材が、前記ケーシングに貼着されている、請求項1から7の何れか一項の電池装置。
  9. 前記難燃部材が、前記消火剤に貼着されている、請求項1から8の何れか一項の電池装置。
  10. 前記難燃部材を覆う保護部材をさらに備える、請求項1から9の何れか一項の電池装置。
  11. 前記保護部材が、前記難燃部材と前記消火剤を一緒に覆っている、請求項10の電池装置。
  12. 前記電池セルが、SOC(State of Charge)90%以上で充電される、請求項1から11の何れか一項の電池装置。
  13. 前記電池セルのエネルギ密度が、300Wh/リットル以上である、請求項1から12の何れか一項の電池装置。
  14. 前記電池セルが、リチウムイオン電池セルを備える、請求項1から13の何れか一項の電池装置。
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