JP7285943B2 - 電池パック、車両及び電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法 - Google Patents

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本出願は、２０１９年９月２６日に提出された「電池パック、車両及び電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法」という名称の中国特許出願２０１９１０９１４６７４．５の優先権を主張することを要求し、該出願の全ての内容は引用により本明細書に組み込まれる。

本出願は、エネルギー貯蔵装置の技術分野に属し、具体的には電池パック、車両及び電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法に関する。

環境保護問題が日増しに重視されるにつれて、新エネルギー電気自動車は日増しに普及されている。電池パックのエネルギー密度は電気自動車の航続距離に依存する。高エネルギーの要求を取得するために、現在電池パックは数が多い二次電池を用いて直並列接続組み合わせを行う。電池パックのエネルギー密度がますます高くなるにつれて、その熱安全の問題もますます深刻になる。

電池パックの安全は電気自動車と乗客の安全に直接影響を与え、したがって、電池パックの安全問題は電気自動車のさらなる普及を阻害する抵抗となる。どのように電池パックの安全問題を効果的に解決するかは早急に解決すべき技術的問題となる。
本出願は、電池パック、車両及び電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法を提供する。

本出願の第１の態様は複数の二次電池とスプレー管路とを備えた電池パックを提供し、
前記複数の二次電池は、それぞれのケースが脆弱部を有することにより、二次電池の熱暴走による熱流が脆弱部を突き破って排出されるように構成され、
前記スプレー管路は、二次電池の脆弱部に対応し、かつ脆弱部と距離Ｂを隔てて設置され、スプレー管路の少なくとも脆弱部に対応する部分が破口領域であり、破口領域が熱流により開口を形成することができ、スプレー管路におけるスプレー媒体が開口を介して熱暴走した異常な二次電池に噴射され、
但し、二次電池のＡｈで計算した容量Ａと、脆弱部とスプレー管路との間のｍｍで計算した距離Ｂとは、
１０≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦３５
という関係を満たす。

好ましくは、１５≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦２８である。
好ましくは、１７．５≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦２８である。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂは０．５ｍｍ～２５ｍｍであり、好ましくは１ｍｍ～１５ｍｍであり、さらに好ましくは２ｍｍ～１０ｍｍである。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、スプレー管路の幅Ｃと脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂとは、以下の式を満たし、
１≦（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５≦５．５、好ましくは、１．５≦（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５≦２．５、
ここで、Ｃ及びＢの単位はいずれもｍｍである。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、前記スプレー管路の前記破口領域は前記二次電池の前記脆弱部に対向して設置されてもよい。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、電池パックは貯蔵タンクをさらに備え、スプレー管路は貯蔵タンクに接続され、かつ少なくとも一部のスプレー管路は二次電池の上方に位置され、又は、スプレー管路は並列に設置された複数の管路ユニットを含み、各管路ユニットは少なくとも１つの二次電池に対応して設置され、各管路ユニットはいずれも貯蔵タンクに接続される。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、貯蔵タンクは、
内部空洞を有するタンク本体と、
タンク本体の内部空洞に位置し、タンク本体を液体貯蔵部と気体貯蔵部に仕切る仕切り部材と、を備え、
液体貯蔵部がスプレー管路に連通し、気体貯蔵部が圧縮ガスを流入させるための入口を有し、仕切り部材が気体貯蔵部内の圧縮ガスの作用で液体貯蔵部内のスプレー媒体をスプレー管路に入るように駆動することができる。

好ましくは、仕切り部材は仕切り板又は弾性仕切り膜である。仕切り部材が仕切り板である場合、仕切り板はタンク本体の内壁に摺動可能に接続される。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、
貯蔵タンクは、
内部空洞を有するタンク本体と、
タンク本体の内部空洞に設置され、弾性部材及び駆動部材を含み、弾性部材が駆動部材に接続され、駆動部材が貯蔵タンクの壁部と囲んで液体貯蔵部を形成し、液体貯蔵部がスプレー管路に連通する駆動装置と、を備え、
ここで、弾性部材の弾力作用で、駆動部材は液体貯蔵部におけるスプレー媒体をスプレー管路に入るように駆動することができる。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、前記貯蔵タンクと前記スプレー管路の前記破口領域との間に高さの差があり、好ましくは、前記貯蔵タンクは前記スプレー管路の前記破口領域より高く設置される。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、破口領域は受熱溶融部を有することにより、二次電池の脆弱部から噴射された熱流の熱作用で溶融して開口を形成し、又は、破口領域は応力集中部を有することにより、二次電池の脆弱部から噴射された熱流の衝撃作用で破裂して開口を形成する。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、前記受熱溶融部の融点は２００℃～５００℃であってもよく、好ましくは３００℃～５００℃である。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、前記脆弱部は前記ケースに設置された防爆弁であってもよく、又は、前記脆弱部は前記ケースに切り込み又は厚さ薄化領域を設置することにより形成される。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、前記スプレー媒体の潜熱Ｄは１００ｋＪ／ｋｇ以上であってもよく、好ましくは２００ｋＪ／ｋｇ～５０００ｋＪ／ｋｇであり、さらに好ましくは２００ｋＪ／ｋｇ～２０００ｋＪ／ｋｇである。

本出願の第１の態様の上記任意の実施形態において、前記スプレー媒体は消防ガス、消防液、消防コロイド及び消防粉体のうちの１種又は複数種から選択することができる。好ましくは、前記スプレー媒体は水、エチレングリコール、液体窒素、液体アルゴン、液体二酸化炭素、液体ヘプタフルオロプロパン及びフッ化ケトンのうちの１種又は複数種から選択される。

本出願の第２の態様は、本出願の第１の態様の電池パックを含む車両を提供する。

本出願の第３の態様は、本出願の第１の態様の電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法を提供し、前記制御方法は、
二次電池の熱暴走による熱流は、脆弱部を突き破り、かつスプレー管路に作用することにより、破口領域は熱流により開口を形成することと、
スプレー媒体は、開口を介して熱暴走した二次電池に噴射することにより、電池パックの熱暴走の拡散を緩和することと、を備える。

本出願の第３の態様の上記任意の実施形態において、スプレー管路のスプレー圧力Ｐと二次電池の容量Ａとは、以下の式（１）を満たす。
ここで、Ｐの単位はｋＰａであり、Ａの単位はＡｈである。

本出願の第３の態様の上記任意の実施形態において、スプレー管路のスプレー圧力Ｐは１０ｋＰａ以上であり、好ましくは１２ｋＰａ～１５０ｋＰａである。

本出願が提供する電池パック、車両及び電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法において、二次電池が熱暴走して発生した熱流はそのケースの脆弱部を突き破って排出することができ、かつスプレー管路の破口領域に作用する。破口領域は熱流により開口を形成することができ、これによりスプレー管路中のスプレー媒体は開口により熱暴走した二次電池に噴射される。かつ、二次電池の容量Ａと脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂとの間は特定の関係を満たす。これにより、スプレー媒体は熱暴走した二次電池により十分に作用することができ、二次電池の熱暴走による高温を効果的に低減し、かつ熱量が他の二次電池に拡散することを防止し、これにより異常な二次電池の熱暴走を効果的に制御し、同時に電池パック内の熱暴走の拡散を効果的に緩和する。したがって、本出願の電池パックは高い安全性能を有する。

本出願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下に本出願の実施例に必要な図面を簡単に紹介する。明らかに、以下に記載の図面は本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働をしなくても、図面に基づいてさらに他の図面を取得することができる。
なお、図面は実際の比率に応じて描かれない。

本出願の実施例に係る電池パックの構造概略図であり、ここで電池パックの外装及び他の部品が省略される。 図１の部分構造概略図である。 本出願の実施例に係る別の電池パックの構造概略図であり、ここで電池パックの外装及び他の部品が省略される。 本出願の実施例に係る別の電池パックの構造概略図であり、ここで電池パックの外装及び他の部品が省略される。 本出願の実施例に係る貯蔵タンクの構造概略図である。 本出願の実施例に係る別の貯蔵タンクの構造概略図である。

本出願の発明の目的、技術案及び有益な技術的効果をより明確にするために、以下に実施例を参照して本出願をさらに詳細に説明する。理解すべきことは、本明細書に記載の実施例は本出願を説明するためのものに過ぎず、本出願を限定するものではない。

簡略化するために、本明細書はいくつかの数値範囲のみを明確に開示する。しかしながら、任意の下限は任意の上限と組み合わせて明確に記載されない範囲を形成することができる。また、任意の下限は他の下限と組み合わせて明確に記載されない範囲を形成することができる。同様に、任意の上限は任意の他の上限と組み合わせて明確に記載されない範囲を形成することができる。また、明確に記載されていないが、範囲の端点間の各点又は単一の数値はいずれも該範囲内に含まれる。したがって、各点又は単一の数値は自身の下限又は上限として任意の他の点又は単一の数値と組み合わせるか又は他の下限又は上限と組み合わせて明確に記載されていない範囲を形成することができる。

本明細書の説明において、説明すべきこととして、他に説明しない限り、「複数」の意味は１つ又は１つ以上である。「複数個／複数種」の意味は２つ／２種以上である。「以上」、「以下」は本数を含む。用語「上」、「下」、「内」、「外」等の指示された方位又は位置関係は図面に基づいて示された方位又は位置関係であり、説明を容易にして説明を簡略化するためのものであり、指定された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成されて操作されることを指示するか又は暗示するものではなく、したがって、本明細書を限定するものと理解すべきではない。

本出願の説明においてさらに説明すべきことは、他に明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「接続」、「連結」を広義に理解すべきであり、例えば固定接続であってもよく、取り外し可能に接続されてもよく、又は一体的に接続されてもよい。直接的に接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて本出願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

本明細書の説明において、特に説明しない限り、用語「又は」は包括的なものである。即ち、文句「Ａ又はＢ」は「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢの両方」を表す。より具体的には、以下のいずれかの条件はいずれも条件「Ａ又はＢ」を満たす。Ａが真（又は存在する）でありかつＢが偽（又は存在しない）である。Ａが偽（又は存在しない）でありかつＢが真（又は存在する）である。又はＡ及びＢがいずれも真である（又は存在する）。

上述した本出願の発明の概要は、本出願の各実施形態や各実現方式を説明するためのものではない。以下、本実施形態をより具体的に例示する。出願全体の複数箇所において、一連の実施例により指導を提供し、これらの実施例は様々な組み合わせ形式で使用することができる。各実施例において、代表的なグループのみとして列挙し、網羅的に解釈すべきではない。

電池パックの熱安全問題を解決し、電池パックの安全性能を向上させるために、本出願の実施例は電池パックを提供する。図１及び図２に示すとおり、本出願の実施例の電池パックは二次電池１０及びスプレー管路２０を含む。

二次電池１０のケースは脆弱部１１を有することにより、二次電池１０が熱暴走して生成した熱流が脆弱部１１を突き破って排出することができる。

スプレー管路２０は、二次電池１０の脆弱部１１に対応して、脆弱部１１から離間して設けられている。スプレー管路２０の少なくとも脆弱部１１に対応する部分は破口領域２１であり、破口領域２１は熱流により開口を形成することができる。スプレー管路２０内のスプレー媒体は開口を介して熱暴走した異常な二次電池１０に噴射される。

電池パックにおいて、二次電池１０のＡｈで計算する容量はＡであり、二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間のｍｍで計算する距離はＢであり、かつＡとＢとの間は以下の式を満たす。
１０≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦３５

便宜上、本明細書において二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との距離パラメータＫ＝３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５を定義する。即ち、１０≦Ｋ≦３５である。距離パラメータＫの算出式には、数値の算出のみが関与する。例えば、二次電池１０の容量Ａが２０５Ａｈであり、二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間の距離Ｂが６ｍｍであり、そうすると、
Ｋ＝３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５＝３×［（２０５＋２５）／６］^０．５＝１８．６である。

本出願の実施例の電池パックは、二次電池１０が熱暴走して発生した熱流がそのケースの脆弱部１１を突き破って排出することができ、かつスプレー管路２０の破口領域２１に作用する。破口領域２１は熱流により開口を形成することができ、これによりスプレー管路２０内のスプレー媒体は開口を通過して熱暴走した異常な二次電池１０に噴射する。かつ、本発明者らの鋭意研究により、二次電池１０の容量Ａと二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間の距離Ｂとの間に特定の関係を満たし、スプレー媒体を熱暴走した二次電池により十分に作用させることができることを発見する。これは二次電池１０の熱暴走による高温を効果的に低減し、かつ熱が他の二次電池１０に拡散することを防止することができ、これにより異常な二次電池１０の熱暴走を効果的に制御し、同時に電池パックにおける熱暴走の拡散を効果的に緩和する。したがって、本出願の実施例の電池パックは高い安全性能を有する。

また、本出願の実施例の電池パックにおいて、二次電池１０が熱暴走して排出した熱流によりスプレー管路２０をトリガーして噴射する。この電池パックは、二次電池１０の熱暴走に対する応答が迅速かつ正確である。また、該電池パックに熱暴走監視装置及びスプレー制御装置を設置する必要がないため、その構造が簡単であり、特に電池パックの重量及び体積がいずれも小さく、それに高い重量エネルギー密度及び体積エネルギー密度を備えさせることに役立つ。

本出願は、二次電池１０のタイプを特に限定せず、そのうちの正極、負極活物質及び電解液等はいずれも本分野の既知の材料を採用することができる。二次電池１０は、典型的には、電極体および電解液をケースに封入したものである。二次電池１０のケースにおいて、脆弱部１１はケースに設置された防爆弁であってもよい。又は、二次電池１０のケースに切り込み又は厚さ薄化領域を設置して脆弱部１１を形成してもよい。

熱暴走が発生する時、二次電池１０内の様々な材料は熱分解、さらに燃焼等の反応が発生し、その内部の温度及び圧力を急激に上昇させる。二次電池１０内の圧力が一定の限度に達する場合、高温高圧の混合流体はケースの脆弱部１１を突き破り、ケース内の圧力を低下させ、防爆作用を果たす。即ち、熱流は二次電池１０が熱暴走する時に脆弱部１１により噴出された高温高圧の混合流体である。該混合流体は高温高圧の気体及び液体を含み、そのうち液体は主に電解液である。

スプレー管路２０の破口領域２１は二次電池１０の脆弱部１１に対応して設置され、これにより二次電池１０が熱暴走して噴射した熱流が破口領域２１に直接作用して開口を形成することができる。また、このようにスプレー管路２０は熱流の流出源に対応してスプレー媒体を噴射し、熱流の拡散をより効果的に低減することができ、これにより熱暴走及びその拡散の制御効率を向上させる。特に、破口領域２１は脆弱部１１に対応して設置されることにより、さらにスプレー媒体が二次電池１０のケース内部に流入することができる。これはケース内部の材料のさらなる熱分解、燃焼等の反応を抑制し、熱流の継続的な発生を制御し、これにより熱暴走及びその拡散の制御効率をさらに向上させることができる。

いくつかの実施例において、スプレー管路２０の破口領域２１は二次電池１０の脆弱部１１に対向して設置される。例えば、二次電池１０のケースの頂部に防爆弁が取り付けられ、スプレー管路２０の破口領域２１は防爆弁の直上に位置し、かつ防爆弁と互いに間隔を隔てる。

スプレー管路２０に破口領域２１を設ける方式は様々である。一例として、スプレー管路２０の少なくとも脆弱部１１に対応する（又は正対する）部分は受熱溶融部を有する。受熱溶融部の融点はスプレー管路２０の他の領域の融点より小さく、かつ二次電池１０から噴射された熱流の高温作用で、受熱溶融部は溶融されて開口を形成し、噴射を実現することができる。例えば、二次電池１０の熱暴走噴射の熱流温度は５００℃以上に達することができ、例えば６００℃である。受熱溶融部の融点は熱流温度よりも小さいことにより、それは熱流の高温作用で溶融される。受熱溶融部の融点は２００℃～５００℃であってもよく、例えば３００℃～５００℃である。スプレー管路２０の他の領域の融点は熱流温度より大きいことにより、それはスプレー媒体に対し熱暴走した二次電池１０へ流れる流路を提供し、所定の位置で噴射を行うことができる。

別の例として、スプレー管路２０の少なくとも脆弱部１１に対応する（又は正対する）部分に応力集中部を備えさせることができる。二次電池１０の脆弱部１１から噴射された熱流の圧力が大きく、熱流の高圧衝撃作用で、応力集中部は強度が低くかつ応力が集中するため破裂され、これにより開口を形成し、噴射を実現する。スプレー管路２０の他の領域は、十分な強度を有するため損害されない。

これから分かるように、電池パックが正常に動作する状態で、スプレー管路２０の構造が完全であり、スプレー媒体をその内部に貯蔵する。充放電サイクル過程において、二次電池１０の内部に複雑な化学反応が発生し、かつそれは一般的に一定の内部抵抗を有することにより、二次電池１０は正常な動作過程において熱量を生成する。この時、スプレー管路２０に貯蔵されたスプレー媒体はさらに二次電池１０に対する降温作用を果たすことができ、二次電池１０のサイクル耐用年数を向上させることに役立つ。二次電池１０が熱暴走して熱流を噴射する場合、熱流によりスプレー管路２０が開口する。該開口から熱暴走した二次電池１０にスプレー媒体を噴射し、熱暴走及びその拡散に対する効果的な制御を実現する。

いくつかの実施例において、二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との距離パラメータＫは≦３５、≦３２、≦３０、≦２８、≦２５であってもよい。かつ、距離パラメータＫは≧１０、≧１２、≧１５、≧１８、≧２０であってもよい。このようにして、開口から噴射されたスプレー媒体は自身が拡散するか又は高温高圧熱流により拡散される現象が明らかに減少し、これにより、より多くのスプレー媒体は熱暴走した二次電池１０に噴射することができ、かつより多くのスプレー媒体は脆弱部１１の破口から該二次電池１０のケース内部に入ることができる。熱暴走した二次電池１０により生成された熱の大部分は所定の位置で吸収され、これにより熱暴走した二次電池１０の温度を効果的に低下させることができ、かつ熱が他の二次電池１０に拡散することを阻止する。かつ、二次電池１０のケース内部に入るスプレー媒体はさらにケース内部の材料のさらなる熱分解、燃焼等の反応を抑制し、熱流の継続的な発生を制御することができる。これにより、電池パックは高い二次電池１０の熱暴走及び熱暴走の拡散に対する制御効果を有する。好ましくは、１５≦Ｋ≦２８である。好ましくは、１７．１≦Ｋ≦２８である。好ましくは、１７．５≦Ｋ≦２８である。

いくつかの実施例において、二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間の距離Ｂは０．５ｍｍ～２５ｍｍであってもよい。例えば、Ｂは０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、又は５ｍｍ以上であってもよい。かつＢは２５ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下であってもよい。二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間に適切な距離を有し、電池パックが高い熱暴走及び熱暴走拡散の制御効果を有することに役立ち、これにより電池パックの安全性能を向上させる。

好ましくは、二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間の距離Ｂは１ｍｍ～１５ｍｍであってもよく、例えば２ｍｍ～１０ｍｍである。

異なる容量の二次電池１０に対して、脆弱部１１の面積が異なる。容量が大きい二次電池１０ほど必要な脆弱部１１の面積も大きくなる。いくつかの実施例において、スプレー管路２０の幅Ｃと二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間の距離Ｂとの間は以下の式を満たし、
１≦（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５≦５．５
ここで、Ｃ及びＢの単位はいずれもｍｍである。

本明細書において、スプレー管路２０の特性パラメータＴ＝（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５を定義する。特性パラメータＴは、スプレー管路２０の幅Ｃと、二次電池１０の脆弱部１１とスプレー管路２０との間の距離Ｂとの間の特定の関係を表している。本発明者らの研究によると、特性パラメータＴが上記範囲内にあり、電池パックが高い熱暴走及び熱暴走拡散の制御効果を有すると同時に、スプレー管路２０が高い力学的性質を有することを保証することができる。

特性パラメータＴ≦５．５であり、好ましくは≦４であり、さらに好ましくは≦２．５である。これにより、二次電池１０が熱暴走する時に生成された大量の高温高圧熱流をタイムリーに排出し、該二次電池１０の爆発を防止することができる。同時に、高温高圧熱流がスプレー媒体を吹き飛ばすことを効果的に防止し、スプレー媒体の熱暴走制御作用を十分に発揮することができる。かつ、特性パラメータＴ≦５．５であり、スプレー管路２０は高い剛性を有することができ、これによりそれが高圧熱流により打破されることを効果的に防止し、スプレー媒体が所定の位置で熱暴走した二次電池１０に対して噴射を行うことを保証することができる。また、特性パラメータＴ≦５．５であり、スプレー管路２０はさらに小さい体積及び重量を有することができる。

特性パラメータＴ≧１であり、好ましくは≧１．５であり、さらに好ましくは≧２である。これにより、スプレー管路２０が熱流で開口を形成することを十分に保証することができ、かつより多くのスプレー媒体が二次電池１０のケース内に入ることができ、これにより電池パックがより高い熱暴走及び熱暴走拡散の制御効果を有する。

好ましくは、特性パラメータＴは、１．５≦Ｔ≦２．５を満たす。

スプレー媒体は当技術分野で既知の電池の熱暴走を制御することに用いることができる材料であってもよい。例えば、スプレー媒体は消防ガス、消防液、消防コロイド、消防粉体などから選択することができる。具体的な例として、スプレー媒体は水、エチレングリコール、液体窒素、液体アルゴン、液体二酸化炭素、液体ヘプタフルオロプロパン、フッ化ケトンのうちの１種又は複数種から選択することができる。

いくつかの実施例において、スプレー媒体の潜熱は１００ｋＪ／ｋｇ以上、２００ｋＪ／ｋｇ以上、５００ｋＪ／ｋｇ以上、１０００ｋＪ／ｋｇ以上、１５００ｋＪ／ｋｇ以上、又は２０００ｋＪ／ｋｇ以上であってもよい。スプレー媒体の潜熱が大きく、それは多くの熱量を吸収することができ、これにより熱暴走二次電池１０及びその放出された熱流の温度を迅速に低減させることができ、電池パックの熱暴走拡散の緩和効果を向上させる。かつ、二次電池１０の熱暴走により放出された熱量が一定である場合、スプレー媒体の潜熱が大きいほど、必要なスプレー媒体の使用量が少なくなる。これは、システム全体の軽量化に有利である。

いくつかの実施例において、スプレー媒体の潜熱は５０００ｋＪ／ｋｇ以下、４５００ｋＪ／ｋｇ以下、４０００ｋＪ／ｋｇ以下、３５００ｋＪ／ｋｇ以下、又は３０００ｋＪ／ｋｇ以下であってもよい。このように、要求を満たすスプレー媒体の重量が適切であることにより、熱暴走拡散の緩和により噴射されたスプレー媒体の体積が適切であり、熱暴走した二次電池１０及びその放出された熱流に十分に作用することができ、これにより二次電池１０の熱暴走及び熱暴走拡散を効果的に制御する。

スプレー管路２０から熱暴走した異常な二次電池１０にスプレー媒体を噴射することを様々な方式で実現することができる。

いくつかの実施例において、図３に示すとおり、スプレー管路２０は電池パック内の全ての二次電池１０に少なくとも部分的に対応する連続的な管路であってもよい。管路内に電池パックの熱暴走拡散を緩和する使用量の要求を満たすスプレー媒体が封入されてもよい。電池パック内のある二次電池１０に熱暴走が発生する場合、熱流によりスプレー管路２０は該二次電池１０の破口領域１１に対応して開口を生成し、管路内のスプレー媒体は開口から該二次電池１０に噴射され、熱暴走及び熱暴走拡散の効果的な制御を実現する。

他の実施例では、図４に示すとおり、スプレー管路２０は複数の管路ユニット２２を含むことができ、各管路ユニット２２は電池パック内の少なくとも１つの電池セルに対応して設置され、かつ各管路ユニット２２内に電池パックの熱暴走拡散を緩和する使用量の要求を満たすスプレー媒体をパッケージすることができる。各電池セルは、１つ以上の二次電池１０を含んでいてもよい。

例えば、電池パックは電池パックの幅方向に沿って配列された複数の電池セルを含むことができ、各電池セルは電池パックの長さ方向に沿って配列された複数の二次電池１０を含むことができる。各電池セルに対応して１つの管路ユニット２２がそれぞれ設置されてもよい。

いずれか１つの電池セル中のある二次電池１０が、熱暴走が発生する場合、該電池セルに対応する管路ユニット２２の破口領域１１は熱流で開口を生成し、該管路ユニット２２内のスプレー媒体を熱暴走した二次電池１０に噴射し、二次電池１０の熱暴走及び熱暴走拡散の効果的な制御を実現する。各電池セルに対応してスプレー媒体を入れた管路ユニット２２はそれぞれ設置されるため、異なるいくつかの電池セルにおける二次電池１０が、熱暴走が発生する場合、いずれもそれに対応する管路ユニット２２により使用量の要求を満たすスプレー媒体を独立して迅速に噴射し、所定の位置で噴射を行うことができる。電池パック内の熱暴走及び熱暴走拡散の制御効率がさらに向上する。

いくつかの実施例において、電池パックはさらに貯蔵タンク３０を含むことができる。

スプレー管路２０は電池パック内の全ての二次電池１０に対応する連続的な管路であれば、貯蔵タンク３０は連続的な管路の任意の一端又は両端に連通することができる。かつ、１つの貯蔵タンク３０が連続的な管路の両端にそれぞれ連通することができる。又は、２つの貯蔵タンク３０のうちの１つが連続的な管路の一端に連通し、もう１つが連続的な管路の他端に連通することができる。さらに、スプレー管路２０は少なくとも部分的に二次電池１０の上方に位置することができる。

スプレー管路２０は複数の管路ユニット２２を含むと、貯蔵タンク３０は各管路ユニット２２の任意の一端又は両端に連通することができる。例えば、複数の貯蔵タンク３０を有し、各貯蔵タンク３０は独立して少なくとも１つの管路ユニット２２の任意の一端又は両端に連通する。又は、貯蔵タンク３０は１つであってもよく、複数の管路ユニット２２における各管路ユニット２２の任意の一端又は両端はいずれも該貯蔵タンク３０に接続される。即ち、スプレー管路２０における複数の管路ユニット２２は並列に設置される。

好ましくは、電池パックは分配器４０を含むことができる。分配器４０は複数の媒体出口（図示せず）を有し、それは該複数の媒体出口によりそれぞれ複数の管路ユニット２２に連通することができる。例えば図４に示すように、２つの分配器４０はそれぞれ複数の管路ユニット２２の両端に設けられ、かつそのうちの１つの分配器４０は該複数の管路ユニット２２の一端に連通し、もう１つの分配器４０は該複数の管路ユニット２２の他端に連通する。分配器４０の接続口４１は、貯蔵タンク３０に連通している。分配器４０は貯蔵タンク３０とスプレー管路２０との間に設置され、貯蔵タンク３０内のスプレー媒体を異なる管路ユニット２２に分流するために用いられる。

電池パックにおける貯蔵タンク３０はスプレー媒体を貯蔵することができ、かつ貯蔵タンク３０はスプレー管路２０と連通する。スプレー管路２０は熱暴走した二次電池１０にスプレー媒体を噴射する時、貯蔵タンク３０はスプレー管路２０にスプレー媒体を提供することができ、電池パックの熱暴走拡散を緩和するスプレー媒体の使用量の要求を満たす。即ち、使用量の要求を満たすスプレー媒体はスプレー管路２０及び貯蔵タンク３０に貯蔵される。かつ、一部のスプレー媒体を貯蔵タンク３０に貯蔵し、スプレー管路２０の体積及び重量を減少させることができ、これによりシステム全体の体積及び重量を減少させることができる。

いくつかの実施例において、電池パックは貯蔵タンク３０を含み、かつ貯蔵タンク３０と開口との間に高度差を有することができる。具体的には、貯蔵タンク３０の位置はスプレー管路２０の開口より高い。スプレー管路２０が開口を形成して噴射する時、貯蔵タンク３０内のスプレー媒体は高さの差によりスプレー管路２０内のスプレー媒体に圧力を印加する。これにより、スプレー媒体は所定のスプレー圧力を有することができる。このようにスプレー媒体はスプレー管路２０内の流動抵抗及び高圧熱流の衝撃力を克服することができ、スプレー媒体が開口から噴射することに役立つ。特に、スプレー媒体に所定のスプレー圧力を持たせてスプレー媒体のスプレー液量を増加させ、スプレー媒体の利用率を向上させることができる。特に、より多くのスプレー媒体を二次電池１０のケース内に入らせ、これにより熱暴走をよりよく制御することができる。

他の実施例において、図５に示すとおり、貯蔵タンク３０は内部空洞を有するタンク本体３１を含み、タンク本体内にさらに仕切り部材３２が設置され、かつ該仕切り部材３２はタンク本体３１を液体貯蔵部３１ａと気体貯蔵部３１ｂに仕切る。そのうち、液体貯蔵部３１ａはスプレー管路２０に連通する。気体貯蔵部３１ｂは圧縮ガスが流入するための入口を有し、気体貯蔵部３１ｂにガスを充填する。仕切り部材３２は気体貯蔵部３１ｂ内の圧縮ガスの作用で液体貯蔵部３１ａ内のスプレー媒体をスプレー管路２０に入るように駆動することができる。

電池パックが正常に動作する状態で、スプレー媒体は液体貯蔵部３１ａ及びスプレー管路２０に貯蔵される。この時、液体貯蔵部３１ａにおけるスプレー媒体の仕切り部材３２に対する作用力は気体貯蔵部３１ｂにおける圧縮ガスの仕切り部材３２に対する作用力と平衡する。二次電池１０が熱暴走する場合、スプレー管路２０は熱流で開口を生成し、かつ該開口から熱暴走した二次電池１０にスプレー媒体を噴射する。この時、液体貯蔵部３１ａにおけるスプレー媒体の仕切り部材３２に対する作用力が減少し、気体貯蔵部３１ｂにおける圧縮ガスが仕切り部材３２により反対側のスプレー媒体に駆動力を印加し、これによりスプレー媒体が所定のスプレー圧力を有する。必要に応じて、気体貯蔵部３１ｂの入口により気体貯蔵部３１ｂにガスを補充することにより、気体貯蔵部３１ｂ内の圧縮ガスが十分な圧力を有することを保証し、これによりスプレー管路２０がスプレー媒体を噴射する重量及びスプレー圧力の要求を満たす。

好ましくは、仕切り部材３２は弾性仕切り膜であってもよい。スプレー管路２０がスプレーする時、液体貯蔵部３１ａにおけるスプレー媒体の弾性仕切り膜に対する作用力が減少することにより、弾性仕切り膜が気体貯蔵部３１ｂにおける圧縮ガスの作用で膨張し、これにより圧縮ガスがスプレー媒体に圧力を印加する。例として、弾性仕切り膜は皮膜であってもよく、例えばＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ、エチレンプロピレンジエンゴム）皮膜である。

好ましくは、仕切り部材３２は仕切り板であってもよく、仕切り板はタンク本体３１の内壁に摺動可能に接続される。これにより、スプレー管路２０が噴射する時、液体貯蔵部３１ａにおけるスプレー媒体の仕切り板に対する作用力が減少し、気体貯蔵部３１ｂにおける圧縮ガスの作用で、仕切り板は液体貯蔵部３１ａの流体出口方向に向かって移動することができる。このように、圧縮ガスは仕切り板によりスプレー媒体に圧力を印加することができる。

さらに、仕切り板の外周壁とタンク本体３１の内壁との間にさらに摺動シールが設置されてもよい。摺動シールを設置することにより、仕切り板がタンク本体３１の内壁に対して移動することができると同時に、良好なシール作用を保持することができ、スプレー媒体及び／又は圧縮ガスが仕切り板の外周壁とタンク本体３１の内壁との間から流通するリスクを減少させ、これにより仕切り板の移動の感度を向上させる。例えば、摺動シールは充填材シール等の構造であってもよい。

他の実施例において、図６に示すとおり、貯蔵タンク３０は内部空洞を有するタンク本体３１を含み、タンク本体内にさらに駆動装置３３が設置される。該駆動装置３３は弾性部材３３ａ及び駆動部材３３ｂを含み、弾性部材３３ａは駆動部材３３ｂに接続され、駆動部材３３ｂはタンク本体３１の壁部と囲んで液体貯蔵部３１ａを形成し、液体貯蔵部３１ａはスプレー管路２０に連通する。ここで、駆動部材３３ｂは弾性部材３３ａの弾力の作用で液体貯蔵部３１ａ内のスプレー媒体がスプレー管路２０に入るように駆動することができる。

電池パックが正常に動作する状態で、スプレー媒体は液体貯蔵部３１ａ及びスプレー管路２０に貯蔵される。このとき、液体貯蔵部３１ａにおけるスプレー媒体の駆動部材３３ｂに対する作用力は弾性部材３３ａの駆動部材３３ｂに対する圧力と平衡する。二次電池１０が熱暴走する場合、スプレー管路２０は熱流で開口を生成し、かつ該開口から熱暴走した二次電池１０にスプレー媒体を噴射する。このとき、液体貯蔵部３１ａにおけるスプレー媒体の駆動部材３３ｂに対する作用力が減少し、弾性部材３３ａは駆動部材３３ｂにより反対側のスプレー媒体に駆動力を印加し、これによりスプレー媒体は所定のスプレー圧力を有する。

実際の要求に応じて適切な弾力を有する弾性部材３３ａを選択することにより、それがスプレー媒体に十分な圧力を提供することを保証し、これによりスプレー管路２０がスプレー媒体を噴射する重量及びスプレー圧力の要求を満たす。例えば、弾性部材３３ａはバネ、弾性ゴム等から選択することができる。

駆動部材３３ｂは、駆動板であってもよい。駆動板はタンク本体３１の内壁に摺動可能に接続される。さらに、駆動板の外周壁とタンク本体３１の内壁との間にさらに摺動シールが設置されてもよい。摺動シールの作用および種類は前述の通りでよい。

一例として、弾性部材３３ａの一端はタンク本体３１の内壁に接続され、当接接続又は固定接続であってもよい。弾性部材３３ａの他端は、駆動部材３３ｂに接続されている。スプレー管路２０が噴射しない場合、液体貯蔵部３１ａ内のスプレー媒体は駆動部材３３ｂにより弾性部材３３ａを圧縮し、駆動システムは平衡安定状態にある。スプレー管路２０が噴射する時、液体貯蔵部３１ａ内のスプレー媒体の駆動部材３３ｂに対する作用力が減少し、弾性部材３３ａの弾性復元力が駆動部材３３ｂによりスプレー媒体に作用し、これによりスプレー媒体が所定のスプレー圧力を有する。

別の例として、弾性部材３３ａの両端にそれぞれ駆動部材３３ｂが接続される。２つの駆動部材３３ｂはそれぞれタンク本体３１の内壁と囲んで２つの液体貯蔵部３１ｂを形成する。該２つの液体貯蔵部３１ｂにそれぞれ流体出口が設置され、それぞれスプレー管路２０の１つのポートに接続することができる。例えば、該２つの液体貯蔵部３１ｂはそれぞれ上記連続的な管路の両端に接続される。又は、該２つの液体貯蔵部３１ｂはそれぞれ上記管路ユニット２２の両端に接続される。即ち、スプレー媒体は連続的な管路又は管路ユニット２２の両端から入り、かつ開口から噴射を実現することができる。このようにスプレー媒体の噴射重量及び圧力を増大させ、熱暴走及び熱暴走拡散を制御する効果を向上させる。

さらに、弾性部材３３ａの両端の駆動部材３３ｂの間にさらに位置制限部材３３ｃを設置することができる。スプレー管路２０がスプレー媒体を噴射しない場合、位置制限部材３３ｃは駆動システムの平衡安定性を向上させることができる。スプレー管路２０がスプレー媒体を噴射する場合、位置制限部材３３ｃは弾性部材３３ａの弾力作用で位置制限作用を解除することにより、弾性部材３３ａはスプレー媒体に駆動力を印加する。

例として、位置制限部材３３ｃは２つの駆動部材３３ｂのうちの１つに接続された第１の位置制限アームｃ１、及び２つの駆動部材３３ｂのうちの他の１つに接続された第２の位置制限アームｃ２を含む。スプレー管路２０が噴射しない場合、第１の位置制限アームｃ１と第２の位置制限アームｃ２は接着され、これにより、位置制限部材３３ｃは位置制限作用を果たし、駆動システムの平衡安定性を強化する。スプレー管路２０が噴射する時、弾性部材３３ａの弾力作用で、第１の位置制限アームｃ１と第２の位置制限アームｃ２の粘着作用が解除され、これにより位置制限作用が解除され、弾性部材３３ａがスプレー媒体に駆動力を印加する。接着剤、ゴムストリップ等により第１の位置制限アームｃ１と第２の位置制限アームｃ２の接着を実現することができる。

位置制限部材３３ｃは弾性部材３３ａの外周側に設置された１つ又は複数であってもよく、例えば弾性部材３３ａの外周側に均一に分布した２つ又は３つである。

本発明の実施例はさらに車両を提供する。この車両は、本出願実施例のいずれかの電池パックを備えている。

理解できるように、車両はハイブリッド自動車、純粋な電気自動車等であってもよいがこれらに限定されない。いくつかの実施例において、車両は動力源を含むことができ、該動力源は車両に動力を提供し、電池パックは動力源に電力を供給するように構成される。

本出願の実施例の車両は本出願の実施例の電池パックを採用するため、対応する有益な効果を有することができ、ここで車両は高い安全性能を有する。車両の電池パックに二次電池が熱暴走する場合、電池パックの熱暴走の拡散を効果的に緩和することができるため、これは車内の乗員の脱出時間を大幅に延長し、これにより乗員の安全をより大きく保障する。

本出願の実施例はさらに電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法を提供し、ここで電池パックは本出願の実施例のいずれかの電池パックである。本出願の実施例の電池パックの熱暴走拡散を緩和する制御方法は以下の工程を含む。

Ｓ１０は、二次電池が熱暴走して生成した熱流は脆弱部を突き破り、かつスプレー管路に作用し、スプレー管路の破口領域に熱流により開口を形成させる。

Ｓ２０は、スプレー媒体は開口を介して熱暴走した異常な二次電池に噴射することにより、二次電池の熱暴走の拡散を緩和する。

本出願の実施例の電池パックの熱暴走拡散を緩和する制御方法は、二次電池が熱暴走して発生した熱流はそのケースの脆弱部を突き破って排出することができ、かつスプレー管路の破口領域に作用する。破口領域は熱流により開口を形成することができ、これによりスプレー管路中のスプレー媒体は開口により熱暴走した異常な二次電池に噴射される。かつ、本発明者らの鋭意研究により、二次電池の容量Ａと二次電池の脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂとの間に特定の関係を満たし、スプレー媒体を熱暴走した二次電池により十分に作用させることができることを発見した。これは二次電池の熱暴走による高温を効果的に低減し、かつ熱が他の二次電池に拡散することを防止することができ、これにより異常な二次電池の熱暴走を効果的に制御し、同時に電池パックにおける熱暴走の拡散を効果的に緩和する。したがって、本出願の実施例の電池パックは高い安全性能を有する。

また、本出願の実施例の電池パックの熱暴走拡散を緩和する制御方法において、二次電池の熱暴走により排出された熱流によりスプレー管路をトリガーして噴射する。該方法は二次電池の熱暴走に対する応答が迅速で正確である。また、該方法を採用すると電池パックに熱暴走監視装置及びスプレー制御装置を設置する必要がなく、したがって電池パックの構造を簡単にし、特に電池パックの重量及び体積をいずれも小さくし、電池パックに高い重量エネルギー密度及び体積エネルギー密度を備えさせることに役立つ。

二次電池が熱暴走する時に大量の高温流体を生成するため、二次電池のケース内部の圧力が急激に増大する。本発明者らの研究によると、スプレー管路の開口が熱暴走した二次電池に噴射するスプレー圧力Ｐと二次電池の容量Ａとの間に特定の関係を満たすことにより、スプレー媒体がスプレー管路内に搬送する抵抗及び高温流体の圧力を効果的に克服することができ、これによりスプレー媒体を熱暴走した二次電池によりタイムリーで、効率的に噴射することを実現する。これにより、電池パック内の二次電池の熱暴走及び熱暴走拡散の制御効率をさらに向上させることができる。

スプレー管路の開口が熱暴走した二次電池に噴射するスプレー圧力Ｐと二次電池の容量Ａとの間は以下の式（１）を満たす。

上式において、Ｐはスプレー管路のｋＰａでのスプレー圧力を示し、Ａは二次電池１０のＡｈでの容量を示す。同様に、該式は数値の計算のみに関する。例えば、開口のスプレー圧力Ｐは１２０ｋＰａであり、二次電池１０の容量Ａは１８０Ａｈであり、以下の式（２）を満たす。

いくつかの実施例において、スプレー管路のスプレー圧力Ｐは１０ｋＰａ以上、１２ｋＰａ以上、２０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以上、又は５０ｋＰａ以上であってもよい。このことは、二次電池１０の熱暴走およびその拡散をより効果的に制御する上で有利である。スプレー管路のスプレー圧力Ｐは１５０ｋＰａ以下、１２０ｋＰａ以下、１００ｋＰａ以下、又は８０ｋＰａ以下であってもよい。これはスプレー圧力が大きすぎることによる二次電池１０のケースへの破損等の損傷を防止することができ、高温高圧流体が迅速に周囲に拡散することを回避し、これは電池パック内の熱暴走拡散を緩和することに役立つ。

スプレー管路の開口から熱暴走した二次電池に噴射するスプレー圧力がＰであることを様々な方式で実現することができる。

例えば、いくつかの実施例において、電池パックは貯蔵タンクを含み、かつ貯蔵タンクと開口との間に高度差を有することができる。好ましくは、貯蔵タンクはスプレー管路の開口より高く設置される。スプレー管路が開口を形成して噴射する時、貯蔵タンク内のスプレー媒体は高さの差によりスプレー管路内のスプレー媒体に圧力を印加し、これによりスプレー管路のスプレー圧力がＰに達する。

他の実施例において、貯蔵タンクは内部空洞を有するタンク本体を含み、タンク本体内に仕切り部材が設置され、かつ該仕切り部材はタンク本体を液体貯蔵部と気体貯蔵部に仕切る。そのうち、液体貯蔵部はスプレー管路に連通する。気体貯蔵部は圧縮ガスが流入するための入口を有し、気体貯蔵部にガスを充填する。仕切り部材は気体貯蔵部内の圧縮ガスの作用下で液体貯蔵部内のスプレー媒体をスプレー管路に入るように駆動することができる。噴射する時に、気体貯蔵部内の圧縮ガスは仕切り部材により反対側のスプレー媒体に駆動力を印加し、これにより開口のスプレー圧力がＰに達する。必要に応じて、気体貯蔵部の入口により気体貯蔵部にガスを補充することができ、気体貯蔵部内の圧縮ガスが十分な圧力を有することを保証し、これによりスプレー管路がスプレー媒体を噴射する重量及びスプレー圧力の要求を満たす。

他の実施例において、貯蔵タンクは内部空洞を有するタンク本体を含み、タンク本体内にさらに駆動装置が設置される。該駆動装置は弾性部材及び駆動部材を含み、弾性部材は駆動部材に接続され、駆動部材はタンク本体の壁部と囲んで液体貯蔵部を形成し、液体貯蔵部はスプレー管路に連通する。ここで、駆動部材は弾性部材の弾力作用で液体貯蔵部におけるスプレー媒体をスプレー管路に入るように駆動することができる。スプレー管路が噴射する時、弾性部材の弾性復元力は駆動部材によりスプレー媒体に作用し、これによりスプレー管路のスプレー圧力がＰに達する。

本明細書において、本出願の実施例の電池パックに記載された他の詳細も本出願の方法に適用することができ、ここで説明を省略する。

下記実施例は本出願に開示された内容をより具体的に説明し、これらの実施例は容易に理解するためのものに過ぎず、本出願に開示された内容の範囲内で様々な修正及び変更を行うことは当業者にとって明らかである。特に断らない限り、実施例に使用される全ての試薬は市販されるか又は従来の方法に従って合成して取得され、かつさらに処理する必要がなく直接使用することができ、及び実施例に使用される機器はいずれも市販される。

図１に示すように、電池パックは複数のリチウムイオン二次電池、該複数の二次電池の上方に位置しかつ二次電池と間隔を隔てて設置されたスプレー管路、及びスプレー管路に接続された貯蔵タンクを含む。各二次電池のケースは脆弱部を有することにより、二次電池が熱暴走して生成した熱流が脆弱部を突き破って排出することができる。スプレー管路のリチウムイオン二次電池の脆弱部に対向する部分は破口領域であり、該破口領域は熱流により開口を形成することができる。かつ二次電池のＡｈでの容量Ａと脆弱部とスプレー管路との間のｍｍでの距離Ｂとの間は３×［（１８０＋２５）／１．６］^０．５＝３４．０を満たす。また、スプレー管路の幅Ｃと脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂとの間は（０．６×２８／１．６）^０．５＝３．２４を満たす。

貯蔵タンクの構造は図５に示すように、貯蔵タンクは内部空洞を有するタンク本体及びタンク本体の内部空洞に位置する仕切り板を含み、かつ仕切り板はタンク本体を液体貯蔵部と気体貯蔵部に仕切る。液体貯蔵部はスプレー管路に連通し、液体貯蔵部とスプレー管路にスプレー液を有し、該スプレー液は水である。気体貯蔵部内に圧縮ガスを有する。仕切板は気体貯蔵部中の圧縮ガスの作用下で液体貯蔵部中のスプレー液をスプレー管路に入るように駆動することができる。

電池パックの１つの二次電池に熱暴走を発生させ、例えば該二次電池に過充電、ニードルパンチ又は加熱等の手段を行うことによりそれを熱暴走させることができる。二次電池が熱暴走して発生した熱流は脆弱部を突き破ってスプレー管路に作用する。破口領域は熱流により開口を形成する。スプレー液は開口を介して熱暴走した二次電池に噴射することにより、二次電池の熱暴走及び熱暴走の拡散を制御する。

１０個の電池パックをテストし、熱暴走拡散の制御成功率を記録する。

熱暴走拡散の制御成功率＝熱暴走の拡散が発生していない電池パックの数／テストされた電池パックの総数×１００％

（実施例２～１９及び比較例１～６）
実施例と類似し、異なることは、電池パックの関連パラメータを調整することであり、詳細は表１に示すとおりである。

注：表１において、Ｋ＝３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５、Ｔ＝（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５。

表１の結果から分かるように、本出願の電池パックにスプレー管路を設置し、かつスプレー管路は二次電池のケースの脆弱部に対応して破口領域を有することにより、該破口領域は二次電池の熱暴走による熱流で開口を形成することができ、これによりスプレー管路におけるスプレー媒体は開口を介して熱暴走した異常な二次電池に噴射される。かつ、二次電池の容量Ａと脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂとの間は特定の関係を満たす。これにより、スプレー媒体は熱暴走した二次電池により十分に作用し、二次電池の熱暴走による高温を効果的に低減し、かつ熱量が他の二次電池に拡散することを防止し、これにより異常な二次電池の熱暴走を効果的に制御し、同時に電池パック内の熱暴走の拡散を効果的に緩和する。したがって、本出願の電池パックは高い安全性能を有する。

比較例における電池パックにおいて、二次電池の容量Ａと脆弱部とスプレー管路との間の距離Ｂとの間は上記特定の関係を満たすことができず、電池パックにおける二次電池が熱暴走する時、該二次電池の熱暴走をよく制御することができず、電池パック内に熱暴走の拡散が発生しやすく、深刻な安全上の問題が存在する。

前記のように、本出願の具体的な実施形態に過ぎず、本出願の保護範囲はこれに限定されず、当業者は本出願に開示された技術的範囲内で、様々な等価の修正又は置換を容易に想到することができ、これらの修正又は置換はいずれも本出願の保護範囲内に含まれるべきである。したがって、本出願の保護範囲は特許請求の範囲を基準とすべきである。

１０ 二次電池
１１ 脆弱部
２０ スプレー管路
２１ 破口領域
２２ 管路ユニット
３０ 貯蔵タンク
３１ タンク本体
３１ａ 液体貯蔵部
３１ｂ 気体貯蔵部
３２ 仕切り部材
３３ 駆動装置
３３ａ 弾性部材
３３ｂ 駆動部材
３３ｃ 位置制限部材
ｃ１ 第１の位置制限アーム
ｃ２ 第２の位置制限アーム
４０ 分配器
４１ 接続口

Claims (27)

1. 複数の二次電池とスプレー管路とを備えた電池パックであって、
   前記複数の二次電池は、それぞれのケースが脆弱部を有し、前記二次電池の熱暴走による熱流が前記脆弱部を突き破って排出されるように構成され、
   前記スプレー管路は、前記二次電池の前記脆弱部に対応し、かつ前記脆弱部と距離Ｂを隔てて設置され、前記スプレー管路の少なくとも前記脆弱部に対応する部分が破口領域であり、
   前記破口領域が前記熱流により開口を形成することができ、前記スプレー管路におけるスプレー媒体が前記開口を介して熱暴走した異常な二次電池に噴射され、
   ただし、前記二次電池のＡｈで計算した容量Ａと、前記脆弱部と前記スプレー管路との間のｍｍで計算した距離Ｂとは、１０≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦３５という関係を満たし、
   貯蔵タンクをさらに備え、
   前記スプレー管路は、前記貯蔵タンクに接続され、かつ少なくとも一部の前記スプレー管路は、前記二次電池の上方に位置し、又は、前記スプレー管路は、並列に設置された複数の管路ユニットを含み、各前記管路ユニットは、少なくとも１つの前記二次電池に対応して設置され、
   各前記管路ユニットは、いずれも前記貯蔵タンクに接続され、
   前記貯蔵タンクは、
   内部空洞を有するタンク本体と、
   前記タンク本体の内部空洞に位置し、かつ前記タンク本体を液体貯蔵部と気体貯蔵部に仕切る仕切り部材と、を備え、
   前記液体貯蔵部が前記スプレー管路に連通し、前記気体貯蔵部が圧縮ガスを流入させるための入口を有し、前記仕切り部材が前記気体貯蔵部内の圧縮ガスの作用で前記液体貯蔵部内のスプレー媒体を前記スプレー管路に入るように駆動することができる電池パック。
2. 複数の二次電池とスプレー管路とを備えた電池パックであって、
   前記複数の二次電池は、それぞれのケースが脆弱部を有し、前記二次電池の熱暴走による熱流が前記脆弱部を突き破って排出されるように構成され、
   前記スプレー管路は、前記二次電池の前記脆弱部に対応し、かつ前記脆弱部と距離Ｂを隔てて設置され、前記スプレー管路の少なくとも前記脆弱部に対応する部分が破口領域であり、
   前記破口領域が前記熱流により開口を形成することができ、前記スプレー管路におけるスプレー媒体が前記開口を介して熱暴走した異常な二次電池に噴射され、
   ただし、前記二次電池のＡｈで計算した容量Ａと、前記脆弱部と前記スプレー管路との間のｍｍで計算した距離Ｂとは、１０≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］ ^０．５ ≦３５という関係を満たし、
   貯蔵タンクをさらに備え、
   前記スプレー管路は、前記貯蔵タンクに接続され、かつ少なくとも一部の前記スプレー管路は、前記二次電池の上方に位置し、又は、前記スプレー管路は、並列に設置された複数の管路ユニットを含み、各前記管路ユニットは、少なくとも１つの前記二次電池に対応して設置され、
   各前記管路ユニットは、いずれも前記貯蔵タンクに接続され、
   前記貯蔵タンクは、
   内部空洞を有するタンク本体と、
   前記タンク本体の前記内部空洞に設置され、弾性部材及び駆動部材を含み、前記弾性部材が前記駆動部材に接続され、前記駆動部材が前記貯蔵タンクの壁部と囲んで液体貯蔵部を形成し、前記液体貯蔵部が前記スプレー管路に連通する駆動装置と、を備え、
   前記弾性部材の弾力作用で、前記駆動部材は、前記液体貯蔵部におけるスプレー媒体を前記スプレー管路に入るように駆動することができる電池パック。
3. 複数の二次電池とスプレー管路とを備えた電池パックであって、
   前記複数の二次電池は、それぞれのケースが脆弱部を有し、前記二次電池の熱暴走による熱流が前記脆弱部を突き破って排出されるように構成され、
   前記スプレー管路は、前記二次電池の前記脆弱部に対応し、かつ前記脆弱部と距離Ｂを隔てて設置され、前記スプレー管路の少なくとも前記脆弱部に対応する部分が破口領域であり、
   前記破口領域が前記熱流により開口を形成することができ、前記スプレー管路におけるスプレー媒体が前記開口を介して熱暴走した異常な二次電池に噴射され、
   ただし、前記二次電池のＡｈで計算した容量Ａと、前記脆弱部と前記スプレー管路との間のｍｍで計算した距離Ｂとは、１０≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］ ^０．５ ≦３５という関係を満たし、
   貯蔵タンクをさらに備え、
   前記スプレー管路は、前記貯蔵タンクに接続され、かつ少なくとも一部の前記スプレー管路は、前記二次電池の上方に位置し、又は、前記スプレー管路は、並列に設置された複数の管路ユニットを含み、各前記管路ユニットは、少なくとも１つの前記二次電池に対応して設置され、
   各前記管路ユニットは、いずれも前記貯蔵タンクに接続され、
   前記貯蔵タンクと前記スプレー管路の前記破口領域との間に高さの差がある電池パック。
4. 前記二次電池のＡｈで計算した容量Ａと、前記脆弱部と前記スプレー管路との間のｍｍで計算した距離Ｂとは、１５≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦２８という関係を満たす請求項１～３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 前記二次電池のＡｈで計算した容量Ａと、前記脆弱部と前記スプレー管路との間のｍｍで計算した距離Ｂとは、１７．５≦３×［（Ａ＋２５）／Ｂ］^０．５≦２８という関係を満たす請求項４に記載の電池パック。
6. 前記脆弱部と前記スプレー管路との間の距離Ｂは、０．５ｍｍ～２５ｍｍである請求項１～５のいずれか１項に記載の電池パック。
7. 前記脆弱部と前記スプレー管路との間の距離Ｂは、１ｍｍ～１５ｍｍである請求項６に記載の電池パック。
8. 前記脆弱部と前記スプレー管路との間の距離Ｂは、２ｍｍ～１０ｍｍである請求項７に記載の電池パック。
9. 前記スプレー管路の幅Ｃと前記脆弱部と前記スプレー管路との間の距離Ｂとは、１≦（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５≦５．５という関係を満たし、ただし、前記Ｃ及びＢの単位は、いずれもｍｍである請求項１～８のいずれか１項に記載の電池パック。
10. 前記スプレー管路の幅Ｃと前記脆弱部と前記スプレー管路との間の距離Ｂとは、１．５≦（０．６Ｃ／Ｂ）^０．５≦２．５という関係を満たし、ただし、前記Ｃ及びＢの単位は、いずれもｍｍである請求項９に記載の電池パック。
11. 前記スプレー管路の前記破口領域は、前記二次電池の前記脆弱部に対向して設置される請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池パック。
12. 前記仕切り部材は、仕切り板又は弾性仕切り膜であり、
    前記仕切り部材が前記仕切り板である場合、前記仕切り板は、前記タンク本体の内壁に摺動可能に接続される請求項１に記載の電池パック。
13. 前記貯蔵タンクは、前記スプレー管路の前記破口領域より高く設置される請求項３に記載の電池パック。
14. 前記破口領域は、受熱溶融部を有することにより、前記熱流の熱作用で溶融して前記開口を形成し、又は、
    前記破口領域は、応力集中部を有することにより、前記熱流の衝撃作用で破裂して前記開口を形成する請求項１～１３のいずれか１項に記載の電池パック。
15. 前記受熱溶融部の融点は、２００℃～５００℃である請求項１４に記載の電池パック。
16. 前記受熱溶融部の融点は、３００℃～５００℃である請求項１５に記載の電池パック。
17. 前記脆弱部は、前記ケースに設置された防爆弁であり、又は、
    前記脆弱部は、前記ケースに切り込み又は厚さ薄化領域を設置することにより形成される請求項１～１６のいずれか１項に記載の電池パック。
18. 前記スプレー媒体の潜熱Ｄは１００ｋＪ／ｋｇ以上である請求項１～１７のいずれか１項に記載の電池パック。
19. 前記スプレー媒体の潜熱Ｄは２００ｋＪ／ｋｇ～５０００ｋＪ／ｋｇである請求項１８に記載の電池パック。
20. 前記スプレー媒体の潜熱Ｄは２００ｋＪ／ｋｇ～２０００ｋＪ／ｋｇである請求項１９に記載の電池パック。
21. 前記スプレー媒体は、消防ガス、消防液、消防コロイド及び消防粉体のうちの１種又は複数種から選択される請求項１～２０のいずれか１項に記載の電池パック。
22. 前記スプレー媒体は、水、エチレングリコール、液体窒素、液体アルゴン、液体二酸化炭素、液体ヘプタフルオロプロパン及びフッ化ケトンのうちの１種又は複数種から選択される請求項２１に記載の電池パック。
23. 請求項１～２２のいずれか１項に記載の電池パックを含む車両。
24. 請求項１～２２のいずれか１項に記載の電池パックの熱暴走の拡散を緩和する制御方法であって、
    二次電池の熱暴走による熱流は、前記脆弱部を突き破り、かつ前記スプレー管路に作用することにより、前記破口領域は、前記熱流により前記開口を形成することと、
    前記スプレー媒体は、前記開口を介して熱暴走した二次電池に噴射することにより、前記電池パックの熱暴走の拡散を緩和することと、を備える制御方法。
25. 前記スプレー管路のスプレー圧力Ｐと前記二次電池の容量Ａとは、下記式（１）という関係を満たし、
    前記Ｐの単位は、ｋＰａであり、前記Ａの単位は、Ａｈである請求項２４に記載の制御方法。
    

    
26. 前記スプレー管路のスプレー圧力Ｐは、１０ｋＰａ以上である請求項２４又は２５に記載の制御方法。
27. 前記スプレー管路のスプレー圧力Ｐは、１２ｋＰａ～１５０ｋＰａである請求項２６に記載の制御方法。

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