JP6639914B2 - 充電式電池用の収納装置 - Google Patents
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Description
リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池（ＬＩＢ）は、モバイルコンピューティングデバイスや、特定の自動車や航空機には望ましい。リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池及びニッケルカドミウム電池などの充電式電池よりも軽量で、エネルギー密度が高い。リチウムイオン電池には、メモリ劣化がない。
しかしながら、あるリチウムイオン電池には、熱暴走を含む長期にわたる問題がある。本明細書で使用されるように、熱暴走は、温度上昇が、効率低下につながり得る更なる温度上昇を引き起こす状況を意味する。例えば、発熱化学反応から生じる熱は、化学反応の速度を増加させ得る。複合システムの設計者は、様々な方法でそのような非効率性に対処し得る。
本明細書の実施態様によれば、装置は、熱暴走の影響を受けやすい充電式電池と、電池用の金属収納装置とを備える。収納装置は、熱暴走から生じる電池の故障結果を軽減するように構成される。
本明細書の別の実施態様によれば、装置は、空洞を画定する金属収納装置を備える。収納装置は、常に開放されている少なくとも一つの均圧穴を除き、密閉される。装置は、空洞内部に装着される充電式電池を更に備える。電池は、熱暴走の影響を受けやすい。
本明細書の別の実施形態によれば、電池収納装置は、電池空洞を画定する延性金属壁であって、その壁の少なくとも一つが、均圧穴を有する延性金属壁と、充電式電池を空洞内部に装着するためのアセンブリと、壁の一つを通って延びる通常は閉鎖されている通気弁であって、電池の故障事象に対応する空洞圧力の変化に応じて開放されるように構成される通気弁と、通気弁に連結される通気口とを備える。
本明細書の別の実施形態によれば、充電式電池を含む収納装置の火災を防止する方法は、収納装置の第１の環境と収納装置を取り巻く第２の環境との間の均圧を継続的に実行することを含む。電池の故障事象を示す第１の環境の圧力の急激な変化の際には、第１の環境は、収納装置から離れている第３の環境に通気される。
本開示の態様によれば、熱暴走の影響を受けやすい充電式電池と、電池用の金属収納装置であって、熱暴走から生じる電池の故障結果を軽減するように構成される収納装置とを備える装置が提供される。
有利には、収納装置の一又は複数の収納壁は、延性材料でつくられる。
好ましくは、延性材料は、０．１２５インチのステンレス鋼を含む。
有利には、収納装置は、熱暴走の結果として電池によって排出される材料を含むための自由空間を含む。
有利には、装置は、収納装置から離れた環境に収納装置を通気するための通気口を更に備える。
好ましくは、装置は、収納装置内部の圧力が電池の故障事象に対応するときに通気口を開放するための通常は閉鎖されている通気弁を更に備える。
好ましくは、収納装置の収納壁は、通気口用の開口を有し、通気弁は、開口に配置される破裂可能なダイヤフラムを含む。
好ましくは、収納装置の壁は、通気口用の開口を有し、通気弁は、開口を通って延びるバーストディスクエレメントと、バーストディスクエレメントを開口に保持するための壁の反対側にあるリテーナ及び収納装置固定具とを含み、通気口は、リテーナに取り付けられる。
好ましくは、バーストディスクエレメントは、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成される薄い半球状の膜を含む。
好ましくは、リテーナ及び壁は、整列した均圧用の穴を有する。
好ましくは、収納装置の少なくとも一つの壁は、電池の故障事象によって生じる圧力が収納装置内で高まり、通気弁を作動させることを可能にしつつ、均圧を行うように構成される少なくとも一つの穴を有する。
好ましくは、穴は、通気弁の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成される。
好ましくは、穴は、電池の故障事象中の収納装置への空気流の質量速度を制限するように更に構成される。
好ましくは、穴は、約１６：１の長さと直径の比を有する。
好ましくは、穴は、通気口付近に配置される。
有利には、収納装置は、空洞を画定する開口部分と、開口部分を囲むためのカバーと、カバーを開口部分に密閉するためのシールであって、酸化鉄を多く含んだ熱安定化されたケイ素部材を含むシールとを含む。
有利には、装置は、収納装置内に延び、収納装置に密閉されているアイソレータマウントであって、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウントを更に備える。
好ましくは、装置は、電池に電気的に接続するための収納装置内部の導体であって、絶縁体スリーブとして機能するロジウムコーティングを有する導体を更に備える。
有利には、電池は、乗用車用電池である。
本開示の態様によれば、空洞を画定する金属収納装置であって、少なくとも一つの常に開放されている均圧穴を除いて密閉される金属収納装置と、空洞内部に装着される充電式電池であって、熱暴走の影響を受けやすい充電式電池とを備える装置が提供される。
有利には、収納装置は、延性ステンレス鋼を含む複数の壁を含む。
本開示の態様によれば、電池空洞を画定する複数の延性金属壁であって、その壁の少なくとも一つが、均圧穴を有する複数の延性金属壁と、充電式電池を空洞内部に装着するためのアセンブリと、壁の一つを通って延びる通常は閉鎖されている通気弁であって、電池の故障事象に対応する空洞圧力の変化に応じて開放されるように構成される通気弁と、通気弁に連結される通気口とを備える電池収納装置が提供される。
有利には、電池空洞は、自由空間を含み、自由空間は、一部は通気弁を有する一つの壁によって画定される。
有利には、通気弁は、一つの壁の開口を通って延びるバーストディスクエレメントと、バーストディスクエレメントを開口に保持するための一つの壁の反対側にあるリテーナ及び収納装置固定具とを含み、通気口は、リテーナに取り付けられる。
好ましくは、バーストディスクエレメントは、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成される薄い半球状の膜を含む。
好ましくは、リテーナは、均圧穴を有する。
有利には、穴は、通気弁の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成される。
好ましくは、電池収納装置は、壁の一つの内部に延び密閉されるアイソレータマウントであって、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウントと、マウントによって支持される電気コネクタとを備える。
好ましくは、アセンブリは、乗用車用電池を保持するように構成される。
本開示の態様によれば、充電式電池を含む収納装置における電池の故障結果を軽減する方法であって、収納装置内部の第１の環境と収納装置を取り巻く第２の環境との間の均圧を継続的に実行することと、電池の故障事象を示す第１の環境の圧力の急激な変化の際には、第１の環境を収納装置から離れている第３の環境に通気することとを含む方法が提供される。
これらの特徴及び機能は、種々の実施態様において単独で達成することができるか、又は他の実施態様において組み合わせることができる。実施態様のさらなる詳細は、下記の説明及び図面を参照することによって理解することができる。
ここで図１を参照するが、図１は、充電式電池１１０を示す。充電式電池１１０は、電池シャーシ１３０に配置された複数の個々の密閉された電池セル１２０を含む。各電池セル１２０は、正極及び負極と、両電極用の外側ケースと、ケース内部に密閉される電解質とを含み得る。電池セル１２０の端子は、バスバーによって相互接続され得る。
電池セル１２０は、いかなる特定の化学的性質に限定されない。例は、リチウムイオン、金属カドミウム、及びニッケル水素を含むが、これらに限定されない。電池の化学的性質次第で、電池セル１２０は、熱暴走の影響を受けやすくなり得る。
電池セル１２０は、いかなる特定の形状に限定されない。例えば、電池セル１２０は、角柱状又は円筒状であり得る。
電池１１０の容量及び電力は、電池１１０が対象とするプラットフォームの種類によって決定される。いくつかの実施態様では、電池１１０は、乗用車（例えば、航空機、自動車、トラック、バス、電車、又はボート）を対象とする。
図１はまた、充電式電池１１０用の収納装置１４０を示す。収納装置１４０は、空洞１４２を画定し、電池１１０は、空洞１４２内部に配置される。収納装置１４０は、電池の故障結果を軽減するように構成される。
更にここで、図２を参照する。収納装置１４０は、電池の故障結果を軽減するための次の特徴のうちの一つ又は複数を含み得る。
収納装置１２０の一又は複数の収納壁は、延性材料でつくられ得る。延性材料は、収納装置のエネルギー吸収能力を増加させる。その結果、電池の故障が破裂を含む場合、電池１１０からの突然のガス放出をもたらすが、そのガスは、延性収納壁２１０に影響を与える。延性収納壁２１０は、ガスからエネルギーを吸収し、変形し得る。
延性壁２１０は、耐食鋼でつくられ得る。耐食鋼は、高湿度に曝される環境にとって、特に重要である。いくつかの実施態様では、延性壁２１０は、米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）規格３０４及び３２１のどちらか少なくとも一つに従った０．１２５インチの耐食鋼でつくられ得る。耐食性及び延性に加え、これらのステンレス鋼は、強くて溶接可能である。
空洞１４２は、電池１１０の体積よりも大きな体積を有する。用語「自由空間」とは、空洞体積と電池体積との差を指す。自由空間は、燃焼を維持するために利用できる空気の体積を最小にする（即ち、化学量論的混合気を維持するのではなく）だけではなく、電池１１０によって排出される任意の材料を含むように計算される。
空洞１４２内部の第１の環境（ＥＶ１）は、収納装置１４０を取り巻く第２の環境（ＥＶ２）と異なる。第３の環境（ＥＶ３）（図示されず）は、収納装置１４０を取り巻く第２の環境（ＥＶ２）から離れている。例えば、収納装置１４０が乗用車内の客室内部に配置される場合、客室は、第２の環境（ＥＶ２）を画定し、第３の環境（ＥＶ３）は、車両の外側にあり得る。
収納装置１４０は、空洞１４２に連結され、第３の環境（ＥＶ３）に延びる少なくとも一つの通気口２２０を有する。通気口２２０は、通常、通気弁２３０によって閉鎖されている。通気弁２３０は、収納装置１４０内部の圧力がいったん閾値を超えて増加すると（閾値は、電池の故障事象に対応する）、通気口２２０を開放するように構成される。通気口２２０がいったん開放されると、空洞１４２内部の環境（ＥＶ１）は、第３の環境（ＥＶ３）に通気される。例えば、電池１１０によって排出されるガスが空洞１４２内部の圧力を増加させ続ける場合、及び空洞圧力が最終的に閾値を超える場合、通気弁２３０が開放され、ガスが第３の環境（ＥＶ３）に通気される。
いくつかの実施態様では、通気弁２３０は、能動的に感知され制御される弁である。能動通気弁の例は、圧力センサー、ボール弁、及びアクチュエーターを含む。
他の実施態様では、通気弁２３０は、受動弁であり得る。通気弁の例は、ばね式のポペット弁及び破裂可能なダイヤフラムを含む。別の例は、バーストディスクアセンブリであるが、より詳細は以下に記載される。
収納装置１４０の一又は複数の収納壁２１０は、常に開放されている一又は複数の穴２４０を有し得る。穴２４０は、第１の環境（ＥＶ１）を収納装置１４０の外側の第２の環境（ＥＶ２）と流体連通する収納装置１４０内部に配置する。複数の穴２４０は、数秒間にわたって空洞１４２内部の圧力を収納装置１４０外部の圧力と等しくするように設計される。
収納装置１４０の均圧は、収納装置構成要素の疲労範囲を減少する。大きな民間航空機の場合、均圧は、収納装置１４０が航空機外部の環境に通気されるときを除いて、電池１１０が高い高度に曝されないことを保証する。例えば、穴２４０は、航空機が４０，０００フィートで飛行しているときでさえ、電池１１０を約２５，０００フィート未満の高度で維持することができる。この特徴がなければ、電池の圧力は、周囲の航空機の圧力で循環し、これによって電池１１０の寿命を縮めることになるだろう。
収納装置の均圧はまた、破裂可能なダイヤフラムを含む通気弁の疲労範囲を減少する。均圧は、ダイヤフラムの両側の圧力差を縮小する。
更に、穴２４０によって、電池の故障事象によって生じる圧力を収納装置１４０内部で高めることもできる。即ち、穴２４０によって、通気弁２３０は、電池の故障事象を検出し、作動することができる。穴２４０は、通気弁２３０の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成され得る。例えば、破裂可能なダイヤフラムの作動時間は、収納壁２１０の構成、燃焼燃料の潜在エネルギー、及び火炎前面のスピードの関数として選択され得る。
穴２４０はまた、電池の故障の場合、収納装置１２０への空気流の質量速度を制限する。質量速度を制限することによって、穴は、環境ＥＶ２からの空気の流れが、収納装置１４０内で火災を発生させるのを防止する。穴２４０はまた、穴を通過する火炎前面の能力を制限する。火炎前面の能力を制限することによって、穴は、収納装置内で生じる任意の炎が環境ＥＶ２に到達するのを防止する。
穴２４０は、大きさ及び数によって構成され得る。いくつかの実施態様では、穴２４０は、約１６：１の長さと直径の比を有し得る。
穴２４０は、収納壁２１０の任意の特定の場所に限定されない。しかしながら、通気口２２０付近に（例えば、同一の壁上に）穴２４０を配置すると、穴２４０と通気口２２０との間の任意の空気の流れが、電池の故障事象中に電池１１０を通過しないことが保証される。
収納装置１４０は、これらの軽減する特徴２１０〜２４０のうちの一つ又は複数を含み得る。収納装置１４０のいくつかの実施態様は、延性壁２１０だけを含み得る。いくつかの実施態様は、穴２２０だけを含み得る。
収納装置１４０の他の実施態様は、これらの軽減する特徴２１０〜２４０の組み合わせを利用し得る。収納装置１４０のいくつかの実施態様は、通気口２２０及び通気弁２３０を利用し得る。収納装置１４０のいくつかの実施態様は、通気口２２０、通気弁２３０、及び穴２４０を利用し得る。収納装置１４０のいくつかの実施態様は、４つの軽減する特徴２１０〜２４０のすべてを利用し得る。
ここで図３を参照するが、図３は、充電式電池の故障結果を軽減する方法を示す。電池は、熱暴走の影響を受けやすい。この方法は、延性壁、通気口、受動通気弁、及び均圧穴を有する収納装置内の電池と関連して説明されるだろう。
ブロック３１０では、電池は、高度の変化を経験する。一つの例として、電池は、飛行中に航空機に搭載される。この期間中、収納装置内の環境と収納装置を取り巻く環境との間の均圧が、継続して実行される。この時点で、収納装置は、穴を除いて、完全に密閉される。
高度変化を経験している間、電池には、電力が供給されていてもよく、又はされていなくてもよい。例えば、電池は、主として、バックアップ電力源として提供されてもよい。
ブロック３２０では、電池の故障事象が発生する。例えば、電気的なショートによって、かなり大きな電流が電池セルの正極板と負極板との間に流れる。これによって、セルの温度が上昇し、熱暴走につながる。次に、熱暴走が、隣接するセルに広がる。結果として、電池セルのうちの一つ又は複数が破裂する。破裂した電池セルは、材料を収納装置内に排出し始める。
ブロック３３０では、突然ガス爆発が発生した場合、ガスのエネルギーの一部が、収納装置の延性収納壁によって吸収されるだろう。しかしながら、収納装置内部の圧力は、なおも上昇し続けることがある。
ブロック３４０では、収納装置内部の圧力は、通気弁が開放されるまで上昇し続ける。ガスが収納装置から通気され、収納装置内部の圧力が低下する。
ブロック３５０では、特に通気口が開放された後に、収納装置内部で火災を発生させる可能性のある新しい空気の導入を制限する。収納装置の圧力が高温ガスを排出する通気口の能力を超える場合に、炎が航空機の環境に逃げることができないように、穴の大きさが決定される。
図２に戻ると、収納装置１４０は、電池を収納装置１４０に装着し、かつ電池を収納装置１４０から電気的に絶縁するためのスライダーアセンブリ２５０を含み得る。スライダーアセンブリ２５０は、電池が収納装置１４０への接地経路を有さないことを保証する非導電部分を含む。
収納装置１４０は、収納装置１４０に貫通するアイソレータマウント２６０を有し得る。アイソレータマウント２６０によって、収納装置１４０内部の構成要素との外側の電気接続を行うことができる。各アイソレータマウント２６０は、収納装置１４０の開口に挿入され、収納装置１に密閉され得る。したがって、各アイソレータマウント２６０は、壁２１０の浸透に対する圧力シールを供給する。外側電気接続は、電池からの電力及び電池監視ユニット（ＢＭＵ）からのデータを搬送し得る。電池内に構築され得るＢＭＵは、電圧調節、充電、及びセンサー用の電子機器を含み得る。
収納装置１４０内部の電気導体２７０は、電池及びＢＭＵへの外部接続を接続し得る。導体２７０は、ロジウムでコーティングされ得る。ロジウムコーティングは、絶縁体スリーブとして機能する。
収納装置１４０は、収納装置１４０と周囲の構造との間の熱スペーサで、周囲の構造（例えば、フレーム）に固定され得る。収納装置１４０は、絶縁被覆（例えば、熱ブランケット）で覆われ得る。熱スペーサ及び絶縁被覆は、電池の故障による熱が周囲の構造に広がるのを防止する。
収納装置１４０は、高エネルギー電磁気パルスの好ましくない効果による電子機器への損傷を防止するために、ファラデー箱として構成され得る。そのようなものとして構成されるので、収納装置１４０は、いかなる方向にも（電気的に非導電の）隙間がなく、継続的に導電性である。
ここで図４を参照するが、図４は、収納装置４１０の例を示す。収納装置４１０は、開口４２４を介してアクセスできる開放部分を有する空洞４２２を画定する部分的収納装置４２０を含む。部分的収納装置４２０の収納壁４２６は、延性ステンレス鋼などの延性材料でつくられ得る。例えば、壁４２６は、米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）規格３０４又は３２１のどちらかに従った０．１２５インチの耐食鋼でつくられ得る。
収納装置４１０は、また延性材料でつくられ得る収納装置カバー４３０を更に含む。カバー４３０は、部分的収納装置４２０の開放端でフランジ４２８に装着される（例えば、留められる）。Ｏリングガスケットなどのシール４４０は、部分的収納装置４２０と収納装置カバー４３０との間の接合点を密閉するために使用され得る。他の実施態様では、密閉材料は、部分的収納装置４２０と収納装置カバー４３０との間の接合点を密閉する連続的なパターンで適合され得る。
シール４４０は、酸化鉄を多く含んだ熱安定化されたケイ素部材を含み得る。これにより、シールは、華氏５７５度で９０ＰＳＩＤの最大差圧に曝される前、曝されている間、及び曝された後に、圧力密閉を提供することができる。シール４４０は、部分的収納装置４２０又はカバー４３０のどちらか一方の溝（図示されず）に位置し得る。シール溝は、高温に曝される間、シール４４０の熱成長に適応するように構成される。
電気レセプタクル４５０は、収納装置カバー４３０に装着される。レセプタクル４５０をドアに装着するためのハードウェアは、非導電のコネクタカバー４５２で背面部分において被覆され得る。コネクタカバー４５２は、電池端子の偶然の交差接続を防止する。レセプタクル４５０は、電気コネクタピン（図４には示されず）を提供する。アイソレータマウント（図４には示されないが、図９に示される）によって、レセプタクル４５０をカバーパネル４３０に取り付けることができる。
更に図５を参照するが、図５は、部分的収納装置４２０の閉鎖端を示す。閉鎖端の壁４２６は、通気弁用の開口４２７を有する。壁４２６は、アイソレータマウント４７０用の第２の開口４２９を有する。アイソレータマウント４７０によって、空洞４２２内部の構成要素との外側の電気接続を行うことができる。
更に図６を参照するが、図６は、空洞４２２内部の充電式電池６１０を示す。図６はまた、部分的収納装置４２０のフランジ４２８に密閉されるカバー４３０を示す。電池６１０は、絶縁体スリーブとして機能するロジウムでコーティングされた導体６３０を介して、電気コネクタピン６２０に接続される。電気コネクタピン６２０は、第１の絶縁体マウント４５０を介して、カバー４３０に装着される。接地ストラップ６４０は、収納装置４１０を電気的に接地するために使用され得る。
ここで図７を参照するが、図７は、部分的収納装置４２０の閉鎖端に装着されるバーストディスクアセンブリ４６０に接続される通気口７１０を示す。図７はまた、電気コネクタに接続されるセンサーワイヤー７２０を示す。電気コネクタは、アイソレータマウント４７０内部で支えられる。
図８Ａは、バーストディスクアセンブリ４６０の分解図である。アセンブリ４６０は、バーストディスクエレメント８０２、圧力ディスクリテーナ８０４、及び収納装置固定具８０６を含む。バーストディスクエレメント８０２は、部分的収納装置４２０の閉鎖端で壁４２６の開口４２９を通って延びるライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）である。リテーナ８０４及び収納装置固定具８０６は、バーストディスクエレメント８０２を保持するために、壁４２６の反対側に位置する。リテーナ８０４及び壁４２６は、整列した均圧用の穴を有し得る。リテーナ８０４と収納装置固定具８０６の両方は、収納装置４２０に対して固定シールを配置するのに適した表面を提供する。バーストディスクエレメント８０２は、Ｏリング８０８によって密閉され得る。収納装置固定具８０６は、バーストディスクエレメント８０２を取り外し、交換することができるように、取り外され得る。
バーストディスクエレメント８０２は、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂する薄い半球状の膜８０３を含む。バーストディスクエレメント８０２は、ＡＳＴＭ３１６又は３０４に従った溶接可能なステンレス鋼から成り得る。圧力ディスクリテーナ８０４及び収納装置固定具８０６は、ＡＳＴＭ３２１に従ったステンレス鋼（溶接できないが、ＡＴＳＭ３１６及び３０４以上に機械加工できる）から成り得る。
図８Ｂは、部分的収納装置４２０の閉鎖端に装着されるバーストディスクアセンブリ４６０を示す。リテーナ８０４及び収納装置固定具８０６の部分は、二つの均圧穴８１２を示すために、取り除かれている。ある実施態様では、各穴８１２は、約１／３２インチの直径、及び約１／２インチの長さを有し得る。
通気口７１０は、リテーナ８０４に固定される。バーストディスクアセンブリ４６０は、部分的収納装置４２０の閉鎖端に配置されるものとして示されているが、それに限定されない。
図８Ｃは、バーストディスクアセンブリ８０２を示す。特に、図８Ｃは、バーストディスクアセンブリ８０２の半球状の膜８０３を示す。
図９は、ブッシングの形状（スリーブ及びフランジ）のアイソレータマウント９１０を示す。アイソレータマウント９１０は、高い誘電強度、高い電気抵抗率、及び高い温度耐性を有する非多孔質で無収縮の材料でつくられ得る。材料の例は、ガラス、セラミック、又はガラスとセラミックの両方を含む混合物を含む。例えば、材料は、機械加工できるガラスセラミック（例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｍａｃｏｒ（ＴＭ） Ｍａｃｈｉｎａｂｌｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｅｒａｍｉｃ）であり得る。アイソレータマウント９１０は、導体温度が華氏１８００度、圧力が１平方インチ当たり１００ポンドまで達し得る「高温」のショートの場合でも、圧力シールを確実に傷つけないように設計される。
図１０は、レセプタクル４５０をカバーパネル４３０に装着するために、二つのアイソレータマウント９１０を使用することを示す。二つのアイソレータマウント９１０は、収納装置４１０内部からカバーパネル４３０を貫通する。ねじ付きスタッド１０１０は、レセプタクル４５０から、アイソレータマウント９１０を通って延びる。これらのスタッド１０１０は、薄ナット１０２０及びフェンダーワッシャー１０３０で終端する。固定具１０４０は、レセプタクル４５０を取り囲む。
電源線の一端は、ワッシャー及びナットでスタッド１０１０に取り付けられ得る。電源線の他の一端は、標準電池プラグに取り付けられ得る。プラグは、電池外面で既存のレセプタクルに適合する。
図１１は、収納装置４１０内部に装着された電池６１０の図である。電池６１０は、空洞４２２内部に装着され、スライダーレール１１１０によって壁４２６から間隔を置いて配置される。スライダーレール１１１０は、電池６１０を壁４２６から電気的に絶縁するために、非導電材料でつくられ得る。スライダーレール１１１０によって、電池６１０を空洞４２２の内外でスライドさせることができる。
出願人は、下記の条項も本発明であると考える。
条項１
熱暴走の影響を受けやすい充電式電池と、
前記電池用の金属収納装置であって、熱暴走に起因する電池の故障結果を軽減するように構成された収納装置と
を備える装置。
条項２
前記収納装置の一又は複数の収納壁は、延性材料でつくられている、条項１に記載の装置。
条項３
前記延性材料は、０．１２５インチのステンレス鋼を含む、条項２に記載の装置。
条項４
前記収納装置は、熱暴走の結果として前記電池によって排出される物質を包含するための自由空間を含む、条項１に記載の装置。
条項５
前記収納装置から離れた環境への前記収納装置から排気するための通気口を更に備える、条項１に記載の装置。
条項６
前記収納装置内部の圧力が電池の故障事象に対応する場合に前記通気口を開放するため、通常は閉鎖されている通気弁を更に備える、条項５に記載の装置。
条項７
前記収納装置の収納壁は、前記通気口用の開口を有し、前記通気弁は、前記開口に配置された破裂可能なダイヤフラムを有する、条項６に記載の装置。
条項８
前記収納装置の壁は、前記通気口用の開口を有し、前記通気弁は、前記開口を通って延びるバーストディスクエレメントと、前記バーストディスクエレメントを前記開口に保持するための前記壁の反対側にあるリテーナ及び収納装置固定具とを有し、前記通気口は、前記リテーナに取り付けられる、条項６に記載の装置。
条項９
前記バーストディスクエレメントは、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成された薄い半球状の膜を有する、条項８に記載の装置。
条項１０
前記リテーナ及び前記壁は、整列した均圧用の複数の穴を有する、条項８に記載の装置。
条項１１
前記収納装置の少なくとも一つの壁は、電池の故障事象によって生じる圧力が前記収納装置内で高まり前記通気弁を作動させることを可能にしつつ、均圧を行うように構成された少なくとも一つの穴を有する、条項６に記載の装置。
条項１２
前記穴は、前記通気弁の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成されている、条項１１に記載の装置。
条項１３
前記穴は、電池の故障事象中の前記収納装置への空気流の質量速度を制限するように更に構成されている、条項１２に記載の装置。
条項１４
前記穴は、約１６：１の長さと直径の比を有する、条項１３に記載の装置。
条項１５
前記穴は、前記通気口付近に配置される、条項１１に記載の装置。
条項１６
前記収納装置は、空洞を画定する開口部分と、前記開口部分を囲むためのカバーと、前記カバーを前記開口部分に封止するための酸化鉄を含有する熱安定化されたケイ素部材を含むシールとを有する、条項１に記載の装置。
条項１７
前記収納装置内に延び、前記収納装置を密閉するように封じ込められた、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウントを更に備える、条項１に記載の装置。
条項１８
前記電池に電気的に接続するための前記収納装置内部の導体を更に備え、前記導体は絶縁体スリーブとして機能するロジウムコーティングを有する、条項１７に記載の装置。
条項１９
前記電池は、乗用車用電池である、条項１に記載の装置。
条項２０
少なくとも一つの常に開放されている均圧穴を除いて密閉されており、空洞を画定する金属収納装置と、
前記空洞の内部に装着される充電式電池であって、熱暴走の影響を受けやすい充電式電池と
を備える装置。
条項２１
前記収納装置は、延性ステンレス鋼を含む複数の壁を有する、条項２０に記載の装置。
条項２２
電池空洞を画定する複数の延性金属壁であって、前記壁の少なくとも一つは、複数の均圧穴を有する、複数の延性金属壁と、
充電式電池を前記空洞内部に装着するためのアセンブリと、
前記壁のうちの一つを通って延びる通常は閉鎖されている通気弁であって、電池の故障事象に対応する空洞圧力の変化に応じて開放されるように構成された通気弁と、
前記通気弁に連結される通気口と
を備える電池収納装置。
条項２３
前記電池空洞は、自由空間を含み、前記自由空間は、一部は前記通気弁を有する前記一つの壁によって画定される、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２４
前記通気弁は、前記一つの壁の開口を通って延びるバーストディスクエレメントと、前記バーストディスクエレメントを前記開口に保持するための前記一つの壁の反対側にあるリテーナ及び収納装置固定具とを含み、前記通気口は、前記リテーナに取り付けられている、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２５
前記バーストディスクエレメントは、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成された薄い半球状の膜を含む、条項２４に記載の電池収納装置。
条項２６
前記リテーナは、複数の均圧穴を有する、条項２５に記載の電池収納装置。
条項２７
前記穴は、前記通気弁の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成されている、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２８
前記壁の一つの内部に延び前記壁を密閉するように封じ込められ、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウントと、
前記マウントによって支持される電気コネクタと
を更に備える、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２９
前記アセンブリは、乗用車用電池を保持するように構成されている、条項２２に記載の電池収納装置。
条項３０
充電式電池を包含する収納装置における電池の故障結果を軽減する方法であって、
前記収納装置内部の第１の環境と前記収納装置を取り巻く第２の環境との間の均圧を継続的に実行することと、
電池の故障事象を示す前記第１の環境の圧力の急激な変化の際に、前記第１の環境を前記収納装置から離れている第３の環境に通気することと
を有する方法。
出願人は、下記の条項も本発明であると考える。
条項１
熱暴走の影響を受けやすい充電式電池と、
前記電池用の金属収納装置であって、熱暴走に起因する電池の故障結果を軽減するように構成された収納装置と
を備える装置。
条項２
前記収納装置の一又は複数の収納壁は、延性材料でつくられている、条項１に記載の装置。
条項３
前記延性材料は、０．１２５インチのステンレス鋼を含む、条項２に記載の装置。
条項４
前記収納装置は、熱暴走の結果として前記電池によって排出される物質を包含するための自由空間を含む、条項１に記載の装置。
条項５
前記収納装置から離れた環境への前記収納装置から排気するための通気口を更に備える、条項１に記載の装置。
条項６
前記収納装置内部の圧力が電池の故障事象に対応する場合に前記通気口を開放するため、通常は閉鎖されている通気弁を更に備える、条項５に記載の装置。
条項７
前記収納装置の収納壁は、前記通気口用の開口を有し、前記通気弁は、前記開口に配置された破裂可能なダイヤフラムを有する、条項６に記載の装置。
条項８
前記収納装置の壁は、前記通気口用の開口を有し、前記通気弁は、前記開口を通って延びるバーストディスクエレメントと、前記バーストディスクエレメントを前記開口に保持するための前記壁の反対側にあるリテーナ及び収納装置固定具とを有し、前記通気口は、前記リテーナに取り付けられる、条項６に記載の装置。
条項９
前記バーストディスクエレメントは、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成された薄い半球状の膜を有する、条項８に記載の装置。
条項１０
前記リテーナ及び前記壁は、整列した均圧用の複数の穴を有する、条項８に記載の装置。
条項１１
前記収納装置の少なくとも一つの壁は、電池の故障事象によって生じる圧力が前記収納装置内で高まり前記通気弁を作動させることを可能にしつつ、均圧を行うように構成された少なくとも一つの穴を有する、条項６に記載の装置。
条項１２
前記穴は、前記通気弁の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成されている、条項１１に記載の装置。
条項１３
前記穴は、電池の故障事象中の前記収納装置への空気流の質量速度を制限するように更に構成されている、条項１２に記載の装置。
条項１４
前記穴は、約１６：１の長さと直径の比を有する、条項１３に記載の装置。
条項１５
前記穴は、前記通気口付近に配置される、条項１１に記載の装置。
条項１６
前記収納装置は、空洞を画定する開口部分と、前記開口部分を囲むためのカバーと、前記カバーを前記開口部分に封止するための酸化鉄を含有する熱安定化されたケイ素部材を含むシールとを有する、条項１に記載の装置。
条項１７
前記収納装置内に延び、前記収納装置を密閉するように封じ込められた、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウントを更に備える、条項１に記載の装置。
条項１８
前記電池に電気的に接続するための前記収納装置内部の導体を更に備え、前記導体は絶縁体スリーブとして機能するロジウムコーティングを有する、条項１７に記載の装置。
条項１９
前記電池は、乗用車用電池である、条項１に記載の装置。
条項２０
少なくとも一つの常に開放されている均圧穴を除いて密閉されており、空洞を画定する金属収納装置と、
前記空洞の内部に装着される充電式電池であって、熱暴走の影響を受けやすい充電式電池と
を備える装置。
条項２１
前記収納装置は、延性ステンレス鋼を含む複数の壁を有する、条項２０に記載の装置。
条項２２
電池空洞を画定する複数の延性金属壁であって、前記壁の少なくとも一つは、複数の均圧穴を有する、複数の延性金属壁と、
充電式電池を前記空洞内部に装着するためのアセンブリと、
前記壁のうちの一つを通って延びる通常は閉鎖されている通気弁であって、電池の故障事象に対応する空洞圧力の変化に応じて開放されるように構成された通気弁と、
前記通気弁に連結される通気口と
を備える電池収納装置。
条項２３
前記電池空洞は、自由空間を含み、前記自由空間は、一部は前記通気弁を有する前記一つの壁によって画定される、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２４
前記通気弁は、前記一つの壁の開口を通って延びるバーストディスクエレメントと、前記バーストディスクエレメントを前記開口に保持するための前記一つの壁の反対側にあるリテーナ及び収納装置固定具とを含み、前記通気口は、前記リテーナに取り付けられている、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２５
前記バーストディスクエレメントは、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成された薄い半球状の膜を含む、条項２４に記載の電池収納装置。
条項２６
前記リテーナは、複数の均圧穴を有する、条項２５に記載の電池収納装置。
条項２７
前記穴は、前記通気弁の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成されている、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２８
前記壁の一つの内部に延び前記壁を密閉するように封じ込められ、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウントと、
前記マウントによって支持される電気コネクタと
を更に備える、条項２２に記載の電池収納装置。
条項２９
前記アセンブリは、乗用車用電池を保持するように構成されている、条項２２に記載の電池収納装置。
条項３０
充電式電池を包含する収納装置における電池の故障結果を軽減する方法であって、
前記収納装置内部の第１の環境と前記収納装置を取り巻く第２の環境との間の均圧を継続的に実行することと、
電池の故障事象を示す前記第１の環境の圧力の急激な変化の際に、前記第１の環境を前記収納装置から離れている第３の環境に通気することと
を有する方法。
Claims (16)
- 充電式電池（１１０，６１０）であって、熱暴走の結果として物質を排出する充電式電池（１１０，６１０）と、
前記電池（１１０，６１０）用の金属収納装置（１４０，４１０）と、
前記収納装置（１４０、４１０）内部の第１の環境と前記収納装置（１４０、４１０）を取り巻く第２の環境との間に設けられた少なくとも１つの穴（２４０、８１２）と、
前記収納装置（１４０、４１０）から離れた第３の環境へ前記収納装置（１４０、４１０）から通気するための通気口（２２０、７１０）と、
前記収納装置（１４０，４１０）内部の圧力が電池（１１０，６１０）の故障事象に対応する場合に前記通気口（２２０，７１０）を開放するための、通常は閉鎖されている通気弁（２３０）と
を備える装置。 - 前記収納装置（１４０，４１０）は、熱暴走の結果として前記電池（１１０，６１０）によって排出される前記物質を包含するための自由空間を含む、請求項１に記載の装置。
- 前記収納装置（１４０，４１０）の収納壁（２１０，４２６）は、前記通気口（２２０，７１０）用の開口を有し、前記通気弁（２３０）は、前記開口に配置された破裂可能なダイヤフラム（８０３）を有する、請求項１に記載の装置。
- 前記収納装置（１４０，４１０）の壁（２１０，４２６）は、前記通気口（２２０，７１０）用の開口を有し、前記通気弁（２３０）は、前記開口を通って延びるバーストディスクエレメント（８０２）と、前記バーストディスクエレメント（８０２）を前記開口に保持するための前記壁（２１０，４２６）の反対側にあるリテーナ（８０４）及び収納装置固定具（８０６）とを有し、前記通気口（２２０，７１０）は、前記リテーナ（８０４）に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
- 前記バーストディスクエレメント（８０２）は、内側部分と外側部分との圧力の差の絶対値が設計限界を超えると破裂するように構成された薄い半球状の膜（８０３）を有する、請求項４に記載の装置。
- 前記少なくとも１つの穴（２４０、８１２）は、前記リテーナ（８０４）及び前記壁（２１０，４２６）上に整列した均圧用の複数の穴（２４０、８１２）である、請求項４に記載の装置。
- 前記収納装置（１４０，４１０）の少なくとも一つの壁は、電池の故障事象によって生じる圧力が前記収納装置（１４０，４１０）内で高まり前記通気弁（２３０）を作動させることを可能にしつつ、均圧を行うように構成された前記少なくとも一つの穴（２４０、８１２）を有する、請求項１に記載の装置。
- 前記少なくとも１つの穴（２４０、８１２）は、前記通気弁（２３０）の所定の作動時間より長い均圧期間のために構成されている、請求項７に記載の装置。
- 前記少なくとも１つの穴（２４０、８１２）は、電池の故障事象中の前記収納装置（１４０，４１０）への空気流の質量速度を制限するように更に構成されている、請求項８に記載の装置。
- 前記収納装置（１４０，４１０）は、空洞（１４２，４２２）を画定する開口部分と、前記開口部分を囲むためのカバー（４３０）と、前記カバー（４３０）を前記開口部分に封止するための酸化鉄を含有する熱安定化されたケイ素部材を含むシール（４４０）とを有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
- 前記収納装置（１４０，４１０）内に延び、前記収納装置（１４０，４１０）を密閉するように封じ込められた、機械加工できるガラスセラミックから成るアイソレータマウント（２６０，４７０，９１０）を更に備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
- 前記電池（１１０，６１０）に電気的に接続するための前記収納装置（１４０，４１０）内部の導体（２７０，３６０）を更に備え、前記導体（２７０，３６０）は絶縁体スリーブとして機能するロジウムコーティングを有する、請求項１１に記載の装置。
- 前記収納装置（１４０，４１０）は、空洞（１４２，４２２）を画定する金属収納装置（１４０，４１０）であって、少なくとも一つの常に開放されている均圧穴を除いて密閉されており、
前記充電式電池（１１０，６１０）は、前記空洞（１４２，４２２）の内部に装着される、請求項１に記載の装置。 - 前記収納装置（１４０，４１０）は、延性ステンレス鋼を含む複数の壁（２１０，４２６）を有する、請求項１３に記載の装置。
- 熱暴走の結果として物質を排出する充電式電池（１１０，６１０）を包含する収納装置（１４０，４１０）における電池の故障結果に起因する前記収納装置（１４０，４１０）内の圧力変化を軽減する方法であって、
前記収納装置（１４０，４１０）内部の第１の環境と前記収納装置（１４０，４１０）を取り巻く第２の環境との間の均圧を継続的に実行することと、
電池の故障事象を示す前記第１の環境の圧力の急激な変化の際に、前記第１の環境を前記収納装置（１４０，４１０）及び前記第２の環境から離れている第３の環境に通気することと
を有する方法。 - 前記収納装置（１４０，４１０）は、前記第１の環境と前記第３の環境との間に、通常は閉鎖されている通気弁（２３０）を備え、
前記第１の環境の圧力の急激な変化が前記電池（１１０，６１０）の故障事象に対応する場合に、前記通気弁（２３０）を開放して通気口（２２０，７１０）を開放することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
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