JP7085169B1 - 電池パックの消火システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電池パックの初期火災および再発火した場合の消火および抑制を可能にする、電池パックの消火システムを提供する。【解決手段】電池パック１の内部または外部に配置される検知制御装置２、電池パック１の外部に配置される火災抑制装置３および電池パック１の外部に配置される水消火装置４を含み、上記の検知制御装置２が火災抑制装置３に接続され、水消火装置４が火災抑制装置３に接続されることにより、消防水を速やかに、電池パック１の内部に直接に搬送する。【選択図】図１

Description

本発明は、電池パック消火の技術分野に関し、具体的には、電池パックの消火システムに関する。
２０２０年５月１２日に、工業情報化部により策定されたＧＢ １８３８４－２０２０《電気自動車安全要求》、ＧＢ ３８０３２－２０２０《電気バス安全要求》およびＧＢ ３０３８１－２０２０《電気自動車用動力蓄電池安全要求》の三つの強制的国家標準（以下、“三つの強力な標準”と単に呼ばれる）が国家市場監督管理総局、国家標準化管理委員会から承認、公布され、２０２１年１月１日から施行される。
三つの強力な標準は、電池セルが熱暴走に入ると、電池システムが５分間以内にアラーム信号を出力することを規定しており、乗員の安全避難時間を確保する要求が、強制的標準になるため、新エネルギー車に対してより高い安全性を求めている。但し、ＧＢ ７２５８－２０１７《原動機付車両運転安全技術的条件》１２．１０．３条として、全長６ ｍ以上の純電気バス、プラグインハイブリッドバスが、パワー電池の動作状態を監視し、異常の場合にアラームを発すると共に、アラーム後５ ｍｉｎ内に電池ケースが発火して爆発しないようにする必要がある。ＪＴ／Ｔ１２４０－２０１９《都市バス車両専用安全実施技術要件》１１．３条として、熱暴走を起こした場合、電池ケース消火装置は、熱故障に関する信号を発した後５ ｍｉｎ内に電池ケースの外部に火事や爆発が発生しないようにする必要がある。《電気バス動力リチウムイオン電池ケース火災予防制御装置通用技術要件》（ＣＣＣＦ／ＸＦＪＪ－０１）において、電気バス動力リチウムイオン電池ケースにおける火災予防制御装置中に、危険源同定製品、データ情報収集、伝送、連携、フィードバック装置、音響光学アラーム、火災抑制剤および保存、放出装置などを含むことが提案された。電池の熱暴走を抑制する三つの強力な標準を満足することは、新エネルギー車の安全分野における至急に解決しなければならない難しい問題となる。
従来の熱暴走技術的対策は、単一の複合型検知コントローラーによりアラーム信号を与えるか、または、複合型検知コントローラーと火災抑制装置より構成されるかのどちらかである。上記のいくつかの技術的対策において、単一の複合型検知コントローラーの対策は、早期警報信号しか提供しないため、熱暴走を抑制することができない。複合型検知コントローラーと火災抑制装置より構成される対策は、初期の火災を抑制することができるが、末期の再発火を解決できず、三元電池などの急激な熱暴走によって圧力が大きくなり過ぎてしまい、ひいては、パワー電池パックケース本体が破裂することにより、火災を一瞬に起こす可能性がある。
複合型検知コントローラー＋火災抑制装置という対策は、現在、その市場応用が最多になり、初期反応の遅い熱暴走を抑制することができるが、末期再発火、激しい燃焼反応といった熱暴走を抑制不能である。
熱暴走の末期再発火および急激な熱暴走への対策は、当業者にとって、現在の急務になり、これによって、初期火災も、末期再発火も解決することができるように保証し、財産損害低減および死傷者防止を達成することができる。
本発明は、従来技術の欠点を克服するために、火災抑制装置が、初期火災の消火および抑制を保証することができ、水消火装置および／または水消火機構を増加することによって、電池パックが再発火した場合に、消火を行えるように、消防水を速やかに接続して、電池パックの内部に直接に搬送する電池パックの消火システムを提供することを目的とする。当然ながら、電池パックにおける初期火災消火から消防水接続までは時間が掛かるため、電池パックが再発火した後、電池パックの内部の熱暴走、爆発の発生を解決するために、本発明は、電池パックの内部における熱暴走が発生した場合に形成された多量の燃焼ガスや爆発物をスムーズに電池パックから排出することによって、圧力放出をして電池パックを保護すると共に、時間を無駄にせず消防水を接続する排気フィルターを提供する。
本発明の目的は、以下の技術的手段によって、検知制御装置、火災抑制装置および水消火装置を含み、上記の検知制御装置が火災抑制装置に接続され、上記の水消火装置が火災抑制装置に接続される電池パックの消火システムを達成することである。
さらに、上記の検知制御装置は、複合型検知制御装置であり、温度センサ、煙センサ、ＣＯセンサ、光電センサ、水素センサ、ＶＯＣセンサおよびタクタイルスイッチうちの１種または複数種を有する検知素子を含み、検知素子により検知されたパラメーター信号を、複合判断で火災抑制装置に転送する。
さらに、上記の火災抑制装置は、排気フィルターである。
さらに、上記の火災抑制装置は、媒体として、凝縮エアロゾル、ドライパウダー、ヘプタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパンまたはペルフルオロ（２－メチル－３－ペンタノン）を選定し、媒体噴射として単回噴射または複数回噴射を選定する。
さらに、複数回噴射とされる上記の火災抑制装置は、ポンプ式消火器である。
さらに、上記の水消火装置は、筐体、係合機構、開閉制御ユニットおよびコネクタ機構を含み、上記の係合機構、開閉制御ユニットおよびコネクタ機構は、筐体に設けられ、上記の筐体は、メイン筐体と該メイン筐体に蝶着するゲートを有し、開閉制御ユニットは、係合機構がゲートをオン／オフにするように制御する。
さらに、上記の係合機構は、電子ロックである。
さらに、上記の開閉制御ユニットは、電子制御によって係合スイッチをオンにする電子制御モジュール、機械的伝達によって係合スイッチをオンにする連動ユニットおよび係合スイッチを含む。
さらに、上記のコネクタ機構は、ボルトにより筐体に固着される開口部と、ボルトにより筐体に固着され筐体の側壁にシールして接続する継手を含む。
さらに、上記の電池パックの消火システムは、さらに、電池パックに接続され、電池パックの内部に燃焼を起こす場合に、燃焼ガスを排出する排気フィルターを含む。
さらに、上記の排気フィルターは、一端が電池パックに接続され、他端が下記のろ過装置に接続される防爆弁、および、筐体の一端に配置される入力口、筐体の他端に配置される出力口、筐体ならびに筐体に配置され複数のフィルターホールが開設されているろ過機構を有するろ過装置を含む。
さらに、上記のフィルターホールは、最小径が０．４２８ ｍｍ未満である。
さらに、上記のろ過機構は、ろ過機構の転送方向の一側に配置され、離間して設けられる少なくとも２つの第１ろ過板を備える第１ろ過ユニットおよび、ろ過機構の転送方向の他側に配置され、離間して設けられる少なくとも２つの第２ろ過板を備える第２ろ過ユニットを含み、ろ過機構の転送方向において、少なくとも２つの第１ろ過板がフィルターホールの穴径の大きい順に並び、少なくとも２つの第２ろ過板がフィルターホールの穴径の大きい順に並ぶ。
さらに、単一の上記の第１ろ過板における穴径のガス透過面積と、隣接する第２ろ過板における穴径のガス透過面積と、単一の上記の隙間のガス透過有効面積との和は、入力口の断面積よりも大きいろ過機構における単一層のガス透過面積になる。
さらに、上記の第１ろ過板は、筐体の長尺方向の側壁と０°より大きく１８０°より小さい交差角が設置され、そのガス透過面積が、入力口の断面積よりも大きく、第２ろ過板は、筐体の長尺方向の側壁と０°より大きく１８０°より小さい交差角が設置され、そのガス透過面積が、入力口の断面積よりも大きい。
さらに、上記の出力口に、水消火機構が設けられる。上記の水消火機構は、具体的構成が水消火装置と同一である。
さらに、上記の防爆弁は、枠体、枠体に配置され防爆弁と電池パックのシール接続に用いられるシールガスケット、および、枠体に配置され電池パックの熱暴走の場合における圧力放出に用いられるガス透過性防水膜を含む。
本発明は、従来の技術と比べて、火災抑制装置が、初期火災の消火および抑制を保証することができ、水消火装置および／または水消火機構を増加することによって、電池パックが再発火した場合に、消火を行えるように、消防水を速やかに接続して、電池パックの内部に直接に搬送することができる点で有用な効果が発揮される。電池パックにおける初期火災消火から消防水の接続までは時間が掛かることが勿論、電池パックが再発火した後、電池パックの内部の熱暴走、爆発の発生を解決するために、本発明は、電池パックの内部における熱暴走が発生した場合に形成された多量の燃焼ガスや爆発物をスムーズに電池パックから排出することによって、圧力放出をして電池パックを保護すると共に、時間を無駄にせず消防水を接続する排気フィルターを提供する。
以下、本発明は、図面と具体的実施形態に合わせて詳しく説明される。
電池パックの消火システムの構造模式図である。 消火システムにおける火災抑制装置の一部構造模式図である。 消火システムにおける排気フィルターの一部構造模式図である。 水消火装置の内部構造模式図である。 水消火装置における第２チャンバーの内部構造模式図である。 防爆弁の構造模式図である。 複数の実施例におけるろ過装置の構造模式図である。 隙間ガス透過有効面積の模式図である。 １５３Ａｈ三元電池を例とする燃焼温度検出図である。 ポンプ式消火器の構造模式図である。
図１～１０に示すように、電池パック１の内部または外部に設置されワイヤハーネス６を介して火災抑制装置３と接続される検知制御装置２、電池パック１の内部または外部に設置される火災抑制装置３、および、電池パック１の外部に設置される水消火装置４を含み、上記の火災抑制装置３は、消火パイプライン９、ノズル１０、および消火剤タンク８を備え、消火剤タンク８が消火パイプライン９を介して上記のノズル１０の一端と接続され、上記のノズル１０の他端が電池パック１の内部に入り込み、検知制御装置２が火災抑制装置３に接続され、水消火装置４が火災抑制装置３に接続され、具体的に、水消火装置４が三方弁７を介して消火パイプライン９に接続される電池パックの消火システムである。上記の検知制御装置２は、複合型検知制御装置２であり、温度センサ、煙センサ、ＣＯセンサ、光電センサ、水素センサ、ＶＯＣセンサおよびタクタイルスイッチうちの１種または複数種を有する検知素子を含み、検知素子により検知されたパラメーター信号を複合判断で火災抑制装置に転送することによって、消火剤の噴出を開始させる。上記の検知制御装置２は、電池パック１の内部の初期火災を覚知して知能的に判断し、検知されたパラメーター信号を火災抑制装置３に転送する。火災抑制装置３は、検知制御装置２からの作動信号を受信後、消火剤タンク８内の火災抑制媒体を消火パイプライン９、ノズル１０を介して電池パック１の内部に転送することによって、初期火災を抑制し、電池パック１の熱暴走初期における早期警報、自動消火の機能を発揮し、また、手動でスイッチをオンにすることによって火災抑制装置３の手動制御を達成することができる。末期再発火または激しい熱暴走の場合、水消火装置４または水消火機構１１に消火ホースを外付けて通水後、水を電池パック１にスムーズに入力することによって、火災の完全抑制を保証することもできる。水消火機構１１に接続される排気フィルター５は、電池パック１からの燃焼ガスをスムーズに排出すると共に、圧力を放出し、それにより、熱暴走が遅延される。さらに、上記の検知制御装置２は、１つまたは複数であって、１つの検知制御装置２は、１つまたは複数の電池セルを対応して検出する。
上記の火災抑制装置３は、排気フィルター５である。本発明における排気フィルター５は、火災抑制装置３の形態のうちの１種でありうり、電池パックの消火システムのうちの１つの個別機器、すなわち、火災抑制装置３における並列したもう１つの機器で存在してもよい。具体的に、異なる電池について、異なる消火計画で消火を行う。リン酸鉄リチウム電池を例として、検知制御装置２と、火災抑制装置３（この場合、火災抑制装置３が請求項に記載の媒体のいずれか１種、例えばペルフルオロ（２－メチル－３－ペンタノン）を選んでよい）と水消火装置４との組み合わせを選んで消火してよく、上記組み合わせに基づき、排気フィルター５を追加して消火を行ってもよく、三元電池を例として、検知制御装置２と、火災抑制装置３（この場合、火災抑制装置３が排気フィルター５を選ぶ）と水消火装置４との組み合わせを選んで消火してもよい。
上記の火災抑制装置３は、媒体として凝縮エアロゾル、ドライパウダー、ヘプタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパンまたはペルフルオロ（２－メチル－３－ペンタノン）を選定し、媒体噴射として単回噴射または複数回噴射を選定する。単回噴射とされる火災抑制装置３は、当該技術分野においてよく利用され、例えば、爆破式（凝縮エアロゾル）、空圧ピストン式（非蓄圧）、メカニカルピストン式（非蓄圧）、蓄圧式（ドライパウダー消火器）などのようなものであって、複数回噴射とされる火災抑制装置３は、ポンプ式消火器などのようなものである。
上記のポンプ式消火器は、液体導入経路２および液体排出経路３が形成されており、内部に消火剤を充填した薬剤タンク６０が配置され、上記の液体導入経路２を介して上記の薬剤タンク６０に接続される薬剤入力配管６１、および、上記の液体排出経路３に接続され末端に薬剤出口６３が形成されている薬剤出力配管６２を接続しているポンプセット５９が設けられる外枠体５６を備える。外枠体５６は、内部にコントローラー６４がさらに設けられ、上記の薬剤タンク６０は、内部に上記のコントローラー６４との間で電気回路により接続され、薬剤タンク６０の内部の消火剤液面を監視するための液面センサ６５が設けられ、上記のポンプセット５９は、上記のコントローラー６４との間で電気回路により接続され、薬剤タンク６０の内部の消火剤を薬剤出口６３を通してポンプアウトするために用いられる。
具体的に、ポンプセット５９およびコントローラー６４は、本来、従来の技術に属し、必要に応じて、例えばコントローラー６４が単一経路で汚染を排出し定常圧力で制御されるインテリジェント水ポンプコントローラー６４ＧＹＫ－１ＬＰ２３０Ｘを利用するように適当な型番を選択してもよい。
外枠体５６には、上記のコントローラー６４との間で電気回路により接続され、上記のコントローラー６４が電池パック熱暴走危険早期警報信号を受信するための外部監視ポート６６が接続される。外枠体５６には、上記のコントローラー６４との間で電気回路により接続され、上記のコントローラー６４が電池熱暴走アラーム情報を出力するための早期警報ポート６７が接続される。
具体的に、コントローラー６４は、外部監視ポート６６により電池パック熱暴走危険早期警報信号を受信し、従来のコントローラー６４に整合されるアルゴリズムに基づき、降温または消火を開始させるレベルになるように、早期警報データレベルを認識・解析・判断すると共に、熱暴走モデルおよびプリセット危険レベルと比較し、また、アルゴリズムが始動命令を出すことによって、ポンプセット５９は電流を通すと動作し始め、薬剤タンク６０の出口から消火薬剤を吸い込み、ポンプセット５９を経由して薬剤出口６３から薬剤フローを出力することで、薬剤噴出を達成する。
コントローラー６４は、早期警報ポート６７によって日常監視データ、機器異常データ、目標危険データをバックグラウンドに長距離伝送して遠隔監視をなすことによって、実際の適用において障害情報や危険情報が放置される課題を解決することができる。
１つの実施例において、ポンプ式消火器は、さらに、上記のコントローラー６４との間で電気回路により接続され、ポンプセット５９が起動するか、または外部電源が停電する場合、ポンプ式消火器に対して給電するための予備電源６８を含む。予備電源６８は、ポンプセット５９のモーターが起動するか、または外部電源が停電する場合にのみ一時的に給電する。また、非危険、すなわち正常状態の場合、外部電源によりコントローラー６４に給電する。
１つの実施例において、ポンプ式消火器は、さらに、上記のポンプセット５９と上記のコントローラー６４の間に接続される継電器を含む。継電器のオン・オフ動作によってポンプセット５９の動作を制御する。
１つの実施例において、ポンプ式消火器は、上記の薬剤タンク６０の側部にスタンドストッパー７０が設けられ、上記の薬剤タンク６０が上記のスタンドストッパー７０の間に局在化され、その天井部にレバー７１が接続される。スタンドストッパー７０は、薬剤タンク６０に対して位置リミットを行うように機能することによって、振動変位による配管損害を回避しつつ、ポンプ式消火器の安定性を保証する。レバー７１は、薬剤を補足するための薬剤タンク６０の装着が容易になるように設計されている。
具体的に、上記の外枠体５６は、側部に、固定穴６９が設置されている固定台７２が接続される。固定台７２は、ボルトによって固定穴６９を通して外枠体５６を固定することによって、外枠体５６の内部部材の安定性を保証しつつ、外枠体５６の変位を回避する。薬剤タンク６０と外枠体５６は、共に個別に固定されることによって、両者間における距離の安定を保証しつつ、振動による配管の損害を回避する。
本発明において、ポンプセット５９は、消火剤を充填した薬剤タンク６０が配置され、液体導入経路２を介して薬剤タンク６０に接続される薬剤入力配管６１、および、液体排出経路３に接続され且つ末端に薬剤出口６３が形成される薬剤出力配管６２が接続されている。外枠体５６の内部は、コントローラー６４がさらに設置されており、薬剤タンク６０の内部は、コントローラー６４との間で電気回路により接続され、薬剤タンク６０の内部の消火剤液面を監視するための液面センサ６５が設置されており、ポンプセット５９は、コントローラー６４との間で電気回路により接続され、薬剤タンク６０の内部の消火剤を薬剤出口６３を通してポンプアウトするために用いられる。継電器のオン・オフ動作によってポンプセット５９の動作を制御する。コントローラー６４は、外部監視ポート６６により電池パック熱暴走危険早期警報信号を受信し、従来のコントローラー６４に整合されるアルゴリズムに基づき、降温または消火を開始させるレベルになるように、早期警報データレベルを認識・解析・判断すると共に、熱暴走モデルおよびプリセット危険レベルと比較し、また、アルゴリズムが始動命令を出すことによって、ポンプセット５９は電流を通すと動作し始め、薬剤タンク６０の出口から消火薬剤を吸い込み、ポンプセット５９を経由して薬剤出口６３から薬剤フローを出力することで、薬剤噴出を達成する。コントローラー６４は、早期警報ポート６７により日常監視データ、機器異常データ、目標危険データをバックグラウンドに長距離伝送して遠隔監視をなすことによって、実際の適用において障害情報や危険情報が放置される課題を解決することができる。予備電源６８は、ポンプセット５９のモーターが起動するか、または外部電源が停電する場合にのみ一時的に給電する。また、非危険、すなわち正常状態の場合、外部電源によりコントローラー６４に給電する。本発明は、信頼性の高いポンプ式の態様で従来の技術における動力供給および圧縮噴出の課題を解決し、基本的に、技術上の信頼性および複数回噴出の目的を果たした。第１、ポンプセット５９による連続的送液で圧力を与えて、従来の予備蓄圧製品からの噴出が１回でおしまいである限界性を解決し、第２、同時に、予備蓄圧製品が圧力蓄積のため年度監査の産業規制に直面する悩みを解決し、第３、ポンプセット５９と薬剤タンク６０の分散レイアウトは、より柔軟で、より多くの車種に適用可能で、実装箇所の適合性が良い。本発明は、従来態様における単回噴出の弊害を打ち破り、電池パックの温度変化や周辺電池パックへの影響を有効に抑制し、電池パックの熱暴走後の熱伝達リスクを減少する。
上記の水消火装置４は、電池パック１の消火パイプライン９に連通しており、外筐体５２と、係合機構と、開閉制御ユニット５３と、コネクタ機構５４とを備え、上記の係合機構、開閉制御ユニット５３およびコネクタ機構５４は、メイン筐体３０およびメイン筐体３０に蝶着するゲート２８を含む外筐体５２に配置され、開閉制御ユニット５３は、係合機構がゲート２８をオン／オフにするように制御する。上記の係合機構は、電子ロック３７である。上記の水消火装置４は、電池パック１の消火パイプライン９に連通しており、消防水を電池パック１に直接に転送して消火を行い、電気自動車コア部への直接消火が可能になる。水消火装置４が発火信号を受信した場合に、開閉制御ユニット５３は、電子ロック３７の解除を制御することで、電子ロック３７を開き、さらに、ゲート２８をオンにして開いた後、外付け消火配管をコネクタ機構５４に連通して、該水消火装置４を用いて消防水を電気自動車のコア部（電池パック１）に直接に搬送して、速やかな消火効果を達成する。
上記のメイン筐体３０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー５１との２つのチャンバーに分けられ、コネクタ機構５４は、第１チャンバー５０に設けられ、ゲート２８は、第１チャンバー５０を閉めるために用いられ、コネクタ機構５４は、ゲート２８から離間する一端で第１チャンバー５０に延長して、電池パック１の消火パイプライン９に接続すると共に、電子ロック３７と開閉制御ユニット５３を第２チャンバー５１に設ける。上記のコネクタ機構５４は、消防水に関連し、上記の電子ロック３７および開閉制御ユニット５３は、電気に更に関連し、コネクタ機構５４を個別に離間して設置することによって、水消火装置４全体の安全性を保証しつつ、電子ロック３７と開閉制御ユニット５３の安全も保護することができる。ゲート２８は、第１シールリング２９を介して、第１チャンバー５０にシールして接続する。
上記の第２チャンバー５１には、一端が第２チャンバー５１の側壁に延長して、開閉制御ユニット５３と接続されるブザー４６がさらに設けられる。水消火装置４が発火信号を受信した場合、電子制御モジュール３９は、ブザー４６およびライト表示をオンにすることによって、ブザー４６がアラーム音を鳴りながら、赤い光を点灯することによって、人が消火するよう促し、また、水コネクタの場所を速やかに見つけるために救助隊員に音と光の案内を与える。
上記の係合機構は、第１締結具４０により第２チャンバー５１に固定接続される電子ロック３７である。電子ロック３７は、第１締結具４０の一端に固定され、第１締結具４０は、他端が第２チャンバー５１に固定される。上記の電子ロック３７がゲート２８をオフにすることが一般的である。
上記の開閉制御ユニット５３は、手動または電子制御で電子ロック３７を開くことによってゲート２８をオンにする。具体的に、上記の開閉制御ユニット５３は、電子制御モジュール３９、連動ユニット５５および係合スイッチ４１を備え、上記の電子制御モジュール３９は、電子制御で係合スイッチ４１をオンにし、上記の連動ユニット５５は、機械的伝達で係合スイッチ４１をオンにする。機械的伝達は、上記の連動ユニット５５は、スイッチロッド４９、ロッド４４および係合ロッド４２を含み、上記のスイッチロッド４９、ロッド４４および係合ロッド４２は、順次に接続され、上記の係合ロッド４２の他端が係合スイッチ４１に接続され、スプリング４７がスイッチロッド４９に套設され、実装位置がスイッチロッド４９と対応するパネルが外筐体５２上に設けられる。上記のパネルは、アクリルパネル４８である。上記のアクリルパネル４８は、第２チャンバー５１の側壁に埋設されている。電子制御モジュール３９は、第２チャンバー５１と固定した第２締結具３８に固着されている。スイッチロッド４９とロッド４４は、第３締結ナット４５によって一体に固定されており、係合ロッド４２とロッド４４は、第２締結ナット４３によって一体に固定されており、電子制御モジュール３９に電気接続されるエアプラグ継手３６が第２チャンバー５１の側壁に接続される。
上記のコネクタ機構５４は、開口部３１と継手３３とを備え、上記の開口部３１と継手３３は、ボルトにより外筐体５２に固着され、継手３３は、外筐体５２の側壁にシールして接続される。継手３３と外筐体５２は、第２シールリング３２および第３シールリング３５によってシールして接続されている。継手３３は、第１締結ナット３４によって外筐体５２に固着されている。継手３３は、消火パイプライン９に接続されている。
排気フィルター５は、一端が電池パック１に接続され、他端がろ過装置１２に接続される防爆弁１３、および、筐体１８の一端に配置される入力口１６、筐体１８の他端に配置される出力口１５、筐体１８ならびに筐体１８に配置され最小径が０．４２８ ｍｍより小さい複数のフィルターホール１９が開設されるろ過機構１７を有するろ過装置１２を含む。上記の電池パック１の排気フィルター５は、さらに、防爆弁１３とろ過装置１２の間の接続に用いられる排気管１４、および、ろ過装置１２の出力口１５に接続される水消火機構１１を含む。上記の水消火機構１１は、標準的な水消火機構１１が用いられ、熱暴走の場合、ろ過装置１２は、消防車の到来に乗客を待たせる時間を十分に稼ぐことによって、消防士が消防水を水消火機構１１に直接に速やかに繋ぐことができる。ろ過機構１７におけるフィルターホール１９は、大きな破裂圧力の放出、特に、大容量電池および電池モジュールに瞬間に発生した多量の燃焼ガスの放出を良好に保証し、ろ過装置１２、ひいては電池パック１の構造の破損を回避することができる。フィルターホール１９の形状は、長尺状、丸穴、角穴などであってよく、１つの第１ろ過板２２または１つの第２ろ過板２３における複数のフィルターホールは、穴径が同一でも異なってもよく、前から後ろまで大きい順に並べればよい。
上記のろ過機構１７は、ろ過機構１７の転送方向の一側に配置され、離間して設けられる少なくとも２つの第１ろ過板２２を備える第１ろ過ユニット２０、および、ろ過機構１７の転送方向の他側に配置され、離間して設けられる少なくとも２つの第２ろ過板２３を備える第２ろ過ユニット２１を含み、ろ過機構１７の転送方向において、少なくとも２つの第１ろ過板２２がフィルターホール１９の穴径の大きい順に並べ、少なくとも２つの第２ろ過板２３がフィルターホール１９の穴径の大きい順に並べる。各第１ろ過板２２には、それぞれ複数のフィルターホール１９が設けられ、各第２ろ過板２３には、それぞれ複数のフィルターホール１９も設けられ、１つの第１ろ過板２２または１つの第２ろ過板２３における複数のフィルターホール１９は、穴径が同一であってよく、ろ過機構１７の転送方向において、平行に設置されている第２ろ過板２３の穴径が前から後ろまで順次に小さくなり、平行に設置されている第１ろ過板２２の穴径も前から後ろまで順次に小さくなることを満足すれば、第２ろ過ユニット２１または第１ろ過ユニット２０の段階的ろ過を達成することができる。ろ過装置１２の入力口１６の端に近いろ過機構１７は、大きい穴径が用いられることで、大きい固体粒子、例えば銅箔、防爆弁１３が爆発して燃焼したプラスチック部品などを遮断することができ、転送方向に向かうにつれて末端の穴径が小さくなり、小さい固体粒子、例えば火花、埃などが小さい穴径によってろ過され、本願の技術的実験によると、多元系電池の熱暴走により噴出された固体粒子は、粒径≧０．４２８ ｍｍのものが９５％以上であることを判明し、そのため、ろ過装置１２は、ろ過効果を最適に発揮させ、排出される排ガスに固体粒子がないようにするために、ろ過装置１２における転送方向の最末端の穴径を０．４２８ ｍｍより小さくすることによって、大きい固体粒子、火花、埃などのろ過機能を発揮するだけではなく、電池パック１の熱暴走の場合の大きい破裂圧力を放出することによって、燃焼ガスの順調な排出を保証する。
少なくとも２つの上記の第１ろ過板２２の間が平行に設置され、少なくとも２つの第２ろ過板２３の間が平行に設置されている。第１ろ過板２２または第２ろ過板２３の具体な数は、３つ、４つ、５つなどであってよく、第１ろ過板２２または第２ろ過板２３の具体な数が幾つであるかにかかわらず、ろ過機構１７の転送方向の末端における第１ろ過板２２または第２ろ過板２３の穴径は、０．４２８ ｍｍより小さい。第１ろ過板２２と隣接する第２ろ過板２３は、千鳥状に配置され、すなわち、隣接する２つの平行な第１ろ過板２２の間に１つの第２ろ過板２３が挟まれているが、第２ろ過板２３は、第１ろ過板２２に接触せずに、第１ろ過板２２に接続されている筐体１８の反対側に設置されている。さらに、ろ過機構１７に垂直な転送方向において、上記の第１ろ過板２２と最も近接する第２ろ過板２３の間に、電池パック１の熱暴走した場合における燃焼ガスの通過に用いられる隙間が設けられる。
単一の上記の第１ろ過板２２における穴径のガス透過面積Ｓ１と、隣接する第２ろ過板２３における穴径のガス透過面積Ｓ２と、単一の上記の隙間のガス透過有効面積Ｓとの和は、入力口１６の断面積Ｓ３より大きいろ過機構１７の単一層のガス透過面積Ｓｔ１になる。入力口１６と排気管１４は、直径が同一でも異なってもよい。直径が異なる場合に、上記の単一層のガス透過面積Ｓｔ１は、排気管１４の直径が入力口１６より大きい場合、排気管１４の断面積Ｓ４より大きく、排気管１４の直径が入力口１６より小さい場合、入力口１６の断面積Ｓ３より大きければよい。単一層のガス透過面積Ｓｔ１を計算すると、１つの穴径の面積をｎ１として、単一の上記の第１ろ過板２２または隣接する第２ろ過板２３にホールが１２個設けられる場合、単一の上記の第１ろ過板２２における穴径のガス透過面積がＳ１＝１２＊ｎ１になり、隣接する第２ろ過板２３における穴径のガス透過面積がＳ２＝１２＊ｎ１になる。隙間のガス透過有効面積をＳとする場合、Ｓｔ１＝１２＊２＊ ｎ１＋Ｓになる。第１ろ過板２２および第２ろ過板２３の面積を一定とする場合に、異なる穴径に応じて、ホール数を設定することができる。１２個のホールは、単に第１ろ過板２２または隣接する第２ろ過板２３の実施例の１つである。
上記の隙間のガス透過有効面積Ｓは、入力口１６の断面積Ｓ３より大きい。ガス透過有効面積Ｓとは、燃焼ガスが隙間を通す最小の断面積を指し、図８において、第１ろ過板２２における長尺方向の底辺をａｂとして、上記の底辺ａｂを第１ろ過板２２の長尺方向で第２ろ過板２３の表面に延長した交線をｃｄとして、ガス透過有効面積Ｓ、すなわち底辺ａｂと交線ｃｄにより形成される平面面積が示される。
上記の第１ろ過板２２は、筐体１８の長尺方向の側壁と０°＜β＜１８０°の交差角βが設置され、単一の上記の第１ろ過板２２のガス透過面積が、入力口１６の断面積より大きくなり、第２ろ過板２３は、筐体１８の長尺方向の側壁と０°＜β＜１８０°の交差角βが設置され、単一の上記の第２ろ過板２３のガス透過面積が、入力口１６の断面積より大きくなる。入力口１６の断面積とは、燃焼ガスの噴出面積であり、単一の上記の第２ろ過板２３のガス透過面積または単一の上記の第１ろ過板２２のガス透過面積が燃焼ガス噴出面積より大きく設計される場合に、単一の第１ろ過板２２または第２ろ過板２３によって噴出される燃焼ガスの第１段階のろ過を実施することができ、複数の第１ろ過板２２または第２ろ過板２３の場合に、噴出される燃焼ガスの多段階のろ過を実施することができるため、ろ過効果が保証される。
上記の入力口１６に隣接する第１ろ過板２２は、入力口１６の燃焼ガスライン経路を完全にカバーする。これによって、第１ろ過板２２による燃焼ガスの有効ろ過面積を増大し、カバーが不能であれば、第１ろ過板２２による燃焼ガスの有効ろ過面積が低下し、燃焼ガスライン経路が第１ろ過板２２と隣接する第２ろ過板２３の間に介在し、すなわち、入力口１６を経由して噴出される燃焼ガスの一部が第１ろ過板２２を通してろ過され、他の一部が第２ろ過板２３を通してろ過され、もう一部が隙間から後のろ過機構１７に直接に進出しうる場合に、第１ろ過板２２と第２ろ過板２３のろ過面積の一部が無駄になってしまう。
ろ過機構１７の転送方向において、前後に隣接する２つの上記の第１ろ過板２２におけるフィルターホール１９は、ホール中心がずれて設置され、前後に隣接する２つの上記の第２ろ過板２３におけるフィルターホール１９は、ホール中心がずれて設置されている。ホール中心をずれて設置することによって、燃焼ガスが隣接する２つの第１ろ過板２２から直接に通過することを回避し、燃焼ガスが隣接する２つの第２ろ過板２３から直接に通過することも回避すると共に、燃焼ガスの流れを第１ろ過ユニット２０と第２ろ過ユニット２１の間にバッフルすることを保証し、より良いろ過を達成する。
１５３Ａｈの三元電池を例として、実験から、１５３Ａｈの三元電池が熱暴走した場合に、燃焼が激しく、防爆弁１３の弁口の温度が最高１０２２．２０℃になるため、大容量電池では、燃焼ガスの排ガスの要求を良好に満足させるため、燃焼ガスを排出する上記の排気管１４に対して材質を選ぶと共に、瞬間に発生する多量の燃焼ガスが高い圧力を持ち込み、そのため、排気管１４は、できるだけ高耐圧のものであって、上記大容量電池の熱暴走の特徴に基づき、ステンレス鋼３０４の材質、耐高温、高耐圧、さらに軽質化のものを最適に選択する。ステンレス鋼３０４の材質として、特性が優れ、使用要求が満足されている場合、管壁の厚さを薄くすることによって、排気フィルター５の全体重量を下がると共に、コストを低下することができる。
上記の排気管１４の断面積Ｓ４≦ろ過装置１２の断面積Ｓ５である。
図３に示すように、上記の防爆弁１３は、中部に貫通する経路を開設した枠体２４、枠体２４の周辺の縁部に設けられるシールガスケット２５、および、枠体２４に設けられ経路を被覆するためのガス透過性防水膜２６を含み、シールガスケット２５は、防爆弁１３と電池パック１との間のシール接続に用いられ、ガス透過性防水膜２６は、電池パック１の熱暴走の場合における圧力放出に用いられる。枠体２４の周辺の縁部に、ボルトホール２７が少なくとも２つ設けられ、防爆弁１３が少なくとも２つのボルトホール２７を介して電池パック１に接続され、電池パック１の筐体１８に、ガス透過性防水膜２６の面積に合わせて、ガス透過性防水膜２６に完全にカバーされる少なくとも１つのスルーホールが開設されている。本願は、大容量電池および電池モジュールが多量の燃焼ガスを瞬間に発生する特徴について、ガス透過性防水膜２６が水から守ると共にガスを透過させるように、従来の防爆弁１３を新たに改善し、電池パック１内外圧力のバランスを良好に維持し、熱暴走の場合、防爆弁１３のガス透過性防水膜２６が爆破され、枠体２４の中部に貫通する経路が開かれ、爆発された粒子が経路を経由して電池パック１からスムーズに排出されることによって、圧力が十分に放出され、燃焼ガスの円滑な排ガスが保証されている。複数のスルーホールの場合、各スルーホールにそれぞれ防爆弁１３を１つ実装し、数の対応する排気管を介してろ過装置１２に一括して接続することができる。スルーホールは、１対１でろ過装置１２を実装することが言うまでもない。
実施例１におけるろ過装置は、１Ａに示すように、第１ろ過板２２と第２ろ過板２３の配置角度が、１３５°であり，ろ過装置１２の左側配管が、ろ過装置１２の天井部の１／３に近接する燃焼ガス入口の排気管１４であって、上層にある第１ろ過ユニット２０が燃焼ガス入口のライン経路をカバーすることができる。右側配管は、ろ過装置１２の底部の１／３に近接する燃焼ガス出口の排気管１４であって、同じく、下層にある第２ろ過ユニット２１が燃焼ガス出口のライン経路をカバーすることができる。入力口１６における第１ろ過板２２のフィルターホール１９は、長尺穴が用いられ、他のフィルターホール１９は丸穴が用いられ、それにより、大きな銅箔、防爆弁１３が破裂燃焼して得られたプラスチックピース、シールガスケット２５などを効果的に分けることができる。そして、大きな固体は、ろ過装置１２の底部における空き箇所に滑り落ちる。続く第１ろ過板２２と第２ろ過板２３にフィルターホール１９が穴径の大きい順に開設されており、段階的ろ過が実現される。前後のろ過板において、フィルターホール１９をずれて配置することによって、ろ過効果が効果的に増強されている。第１ろ過板２２と筐体１８の長尺方向の天井部の側壁の交差角βは４５度であり、第２ろ過板２３と筐体１８の長尺方向の底部の側壁の交差角βは４５度であり、第１ろ過板２２と第２ろ過板２３が交互に垂直に並んでいるが互いに接触せず、間にガス透過有効面積が排気管１４の断面積Ｓ４よりも小さくない隙間を開けることによって、ガス排出や圧力放出の経路がスムーズになることを保証し、第１ろ過板２２と第２ろ過板２３が固体粒子により完全に塞がれても排ガスをスムーズに行える。
実施例２のろ過装置は、図１Ｂに示すように、第１ろ過板２２と第２ろ過板２３は、配置角度が４５°であり、固体粒子をろ過しつつ、燃焼ガスをスムーズに排出する。フィルターホール１９は、長尺穴と丸穴の組み合わせに用いられる。
実施例３のろ過装置は、図１Ｃに示すように、第１ろ過板２２と第２ろ過板２３は、上下で千鳥状に配置され、筐体１８の長尺方向の側壁との交差角が、９０度であり、固体粒子を効果的に分けてろ過し、燃焼ガスをスムーズに排出することができる。フィルターホール１９のすべては、丸穴が用いられる。
圧力放出プロセスでは、防爆弁１３のガス透過性防水膜２６は、電池パック１の熱暴走による多量の燃焼ガスによって爆破され、燃焼ガスは、防爆弁１３の経路から排気管１４に沿ってろ過装置１２に入り、ろ過装置１２の筐体１８に降圧され、第１ろ過ユニット２０および第２ろ過ユニット２１で多段階にろ過されて、バッフルろ過が行われ、目詰まりなく十分にろ過後、水消火機構１１により最終的に排出される。消防車を水消火機構１１に接続後、水が水消火機構１１からろ過装置１２に入り、ろ過装置１２でフィルターホール１９と隙間を経由して防爆弁１３の経路に流し、最終的に電池パック１に入って降温および消火をする。
本発明は、当該技術分野における当業者にとって、上記例示的実施例の詳細に限定されず、本発明の趣旨または基本的な特徴を逸脱しない範囲において、他の具体的態様で達成されることは言うまでもない。従って、実施例は、いずれかの点において、決して限定的ではなく例示的ものであって、本発明の範囲が上記の説明ではなく添付の請求項により限定され、そのため、請求項における同等要素の意味および範囲におけるすべての変化が本発明に含まれている。請求項におけるいずれの図面符号も、係る請求項を限定しないとする。
なお、本明細書は、実施形態に従って解釈を行ったが、各実施形態は、それぞれ独立な技術的形態を１つしか含まないわけではなく、また、明細書は、このような記載は、詳しい説明のためのものに過ぎず、当該技術分野における当業者が、該明細書を１つの全体として、各実施例における技術的態様を適切に組み合わせることによって、想到の容易な他の実施形態を形成することができる。
１．電池パック、２．検知制御装置、３．火災抑制装置、４．水消火装置、５．排気フィルター、６．ワイヤハーネス、７．三方弁、８．消火剤タンク、９．消火パイプライン、１０．ノズル、１１． 水消火機構、１２．ろ過装置、１３．防爆弁、１４．排気管、１５．出力口、１６．入力口、１７．ろ過機構、１８．筐体、１９．フィルターホール、２０．第１ろ過ユニット、２１．第２ろ過ユニット、２２．第１ろ過板、２３．第２ろ過板、２４．枠体、２５．シールガスケット、２６．ガス透過性防水膜、２７．ボルトホール、２８．ゲート、２９．第１シールリング、３０．メイン筐体、３１．開口部、３２．第２シールリング、３３．継手、３４．第１締結ナット、３５．第３シールリング、 ３６．エアプラグ継手、 ３７．電子ロック、 ３８．第２締結具、３９．電子制御モジュール、４０．第１締結具、４１．係合スイッチ、４２．係合ロッド、４３．第２締結ナット、４４．ロッド、４５．第３締結ナット、４６．ブザー、４７．スプリング、４８．アクリルパネル、４９．スイッチロッド、５０．第１チャンバー、５１．第２チャンバー、５２．外筐体、５３．開閉制御ユニット、５４．コネクタ機構、５５．連動ユニット、５６．外枠体、５７．液体導入経路、５８．液体排出経路、５９．ポンプセット、６０．薬剤タンク、６１．薬剤入力配管、６２．薬剤出力配管、６３．薬剤出口、６４．コントローラー、６５．液面センサ、６６．外部監視ポート、６７．早期警報ポート、６８．予備電源、６９．定ホール、７０．スタンドストッパー、７１．レバー、７２．固定台。

Claims (17)

  1. 検知制御装置、火災抑制装置および水消火装置を含み、前記検知制御装置が火災抑制装置に接続され、前記水消火装置が火災抑制装置に接続され、
    前記火災抑制装置は、初期火災を抑制し、前記水消火装置は、末期再発火を抑制する
    ことを特徴とする、電池パックの消火システム。
  2. 前記検知制御装置は、複合型検知制御装置であり、温度センサ、煙センサ、ＣＯセンサ、光電センサ、水素センサ、ＶＯＣセンサおよびタクタイルスイッチうちの１種または複数種を有する検知素子を含み、検知素子により検知されたパラメーター信号を火災抑制装置に転送する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの消火システム。
  3. 前記火災抑制装置は、排気フィルターである
    ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの消火システム。
  4. 前記火災抑制装置は、媒体として、凝縮エアロゾル、ドライパウダー、ヘプタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパンまたはペルフルオロ（２－メチル－３－ペンタノン）を選定し、媒体噴射として単回噴射または複数回噴射を選定する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの消火システム。
  5. 複数回噴射とされる前記火災抑制装置は、ポンプ式消火器である
    ことを特徴とする、請求項４に記載の電池パックの消火システム。
  6. 前記水消火装置は、筐体、係合機構、開閉制御ユニットおよびコネクタ機構を含み、前記係合機構、開閉制御ユニットおよびコネクタ機構は、筐体に設けられ、前記筐体は、メイン筐体と該メイン筐体に蝶着するゲートを有し、開閉制御ユニットは、係合機構がゲートをオン／オフにするように制御する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの消火システム。
  7. 前記係合機構は、電子ロックである
    ことを特徴とする、請求項６に記載の電池パックの消火システム。
  8. 前記開閉制御ユニットは、電子制御によって係合スイッチをオンにする電子制御モジュール、機械的伝達によって係合スイッチをオンにする連動ユニットおよび係合スイッチを含む
    ことを特徴とする、請求項６に記載の電池パックの消火システム。
  9. 前記コネクタ機構は、ボルトにより筐体に固着される開口部と、ボルトにより筐体に固着され筐体の側壁にシールして接続する継手を含む
    ことを特徴とする、請求項６に記載の電池パックの消火システム。
  10. さらに、電池パックに接続され、電池パックの内部に燃焼を起こす場合に、燃焼ガスを排出する排気フィルターを含む
    ことを特徴とする、請求項１に記載の電池パックの消火システム。
  11. 前記排気フィルターは、一端が電池パックに接続され、他端が下記のろ過装置に接続される防爆弁、および、筐体の一端に配置される入力口、筐体の他端に配置される出力口、筐体ならびに筐体に配置され複数のフィルターホールが開設されているろ過機構を有するろ過装置を含む
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の電池パックの消火システム。
  12. 前記フィルターホールは、最小径が０．４２８ ｍｍ未満である
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の電池パックの消火システム。
  13. 前記ろ過機構は、ろ過機構の転送方向の一側に配置され、離間して設けられる少なくとも２つの第１ろ過板を備える第１ろ過ユニットおよび、ろ過機構の転送方向の他側に配置され、離間して設けられる少なくとも２つの第２ろ過板を備える第２ろ過ユニットを含み、ろ過機構の転送方向において、少なくとも２つの第１ろ過板がフィルターホールの穴径の大きい順に並び、少なくとも２つの第２ろ過板がフィルターホールの穴径の大きい順に並ぶ
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の電池パックの消火システム。
  14. 単一の前記第１ろ過板における穴径のガス透過面積と、隣接する第２ろ過板における穴径のガス透過面積と、単一の隙間のガス透過有効面積との和は、入力口の断面積よりも大きいろ過機構における単一層のガス透過面積になる
    ことを特徴とする、請求項１３に記載の電池パックの消火システム。
  15. 前記第１ろ過板は、筐体の長尺方向の側壁と０°より大きく１８０°より小さい交差角が設置され、そのガス透過面積が、入力口の断面積よりも大きく、第２ろ過板は、筐体の長尺方向の側壁と０°より大きく１８０°より小さい交差角が設置され、そのガス透過面積が、入力口の断面積よりも大きい
    ことを特徴とする、請求項１４に記載の電池パックの消火システム。
  16. 前記出力口に、水消火機構が設けられる
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の電池パックの消火システム。
  17. 前記防爆弁は、枠体、枠体に配置され防爆弁と電池パックのシール接続に用いられるシールガスケット、および、枠体に配置され電池パックの熱暴走の場合における圧力放出に用いられるガス透過性防水膜を含む
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の電池パックの消火システム。
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