JP7403665B2 - ボックス、電池及び装置 - Google Patents
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Description
［関連出願の相互参照］
本願は、２０２０年１０月１９日に提出された、名称が「ボックス、電池及び装置」である中国特許出願２０２０１１１２０２５４．９の優先権を主張し、該出願の全内容は援用により本明細書に組み込まれる。
本願は、２０２０年１０月１９日に提出された、名称が「ボックス、電池及び装置」である中国特許出願２０２０１１１２０２５４．９の優先権を主張し、該出願の全内容は援用により本明細書に組み込まれる。
本願は電池技術分野に関し、特にボックス、電池及び装置に関する。
新エネルギー自動車の幅広い用途により、電池は、新エネルギー自動車のパワーテイクオフ装置として新エネルギー自動車に幅広く応用される。
電池は、通常にボックス及びボックス内に位置する複数の電池セルを含み、電池セルが熱暴走する時に高温ガス及び／又は炎を生成するため、高温ガス及び／又は炎が電池セルの防爆バルブを介してボックス内に放出する。高温ガス及び／又は炎をボックスの外部に伝達するために、通常にボックスの側壁に排出孔を設置することにより、高温ガス及び／又は炎が排出孔を介してボックスの外部に排出される。
しかし、排出孔は高温ガスをボックスの外部に排出するとともに、炎をボックスから排出し、その結果、電池の安全性能が低下する。
本願の実施例はボックス、電池及び装置を提供し、電池セルが熱暴走する時に生じた炎を消火して温度低下させることに用いられ、電池の安全性能を向上させる。
上記目的を実現するために、本願の実施例は以下の技術案を提供する。
本願の実施例の第１態様は、電池に用いられるボックスを提供し、ボックスに排出孔が設けられ、排出孔は電池セルが熱暴走する時に生じた炎をボックスの内部から排出することに用いられ、ボックスに消火部品がさらに設けられ、消火部品は炎が排出孔を通過する時、炎を消火して温度低下させることに用いられる。
本実施例はボックスに排出孔及び消火部品を設置することにより、電池セルが熱暴走する時に生じた炎が排出孔を通過する時、消火部品は消火剤を放出し、上記炎を消火して温度低下させ、炎が排出孔を介してボックスの内部から排出されることを防止することができ、電池の安全性能を向上させる。
いくつかの実施例では、排出孔の外周に消火部品が設置される。
本実施例では、排出孔の外周に消火部品を設置することにより、炎が排出孔を通過する時、消火部品は炎をタイムリーに消火して温度低下させることができ、炎が排出孔からボックスの外部に排出することを回避し、該電池を使用する装置及びユーザーの安全を脅かすことを防止し、電池の安全性能を向上させる。
いくつかの実施例では、消火部品は排出孔の一部を被覆するように構成される。
本実施例では、消火部品を排出孔の一部を被覆するように構成することにより、炎が排出孔を通過する時、炎が消火部品に迅速に接触し、それにより消火部品は炎をタイムリーに消火して温度低下させることができ、炎が排出孔からボックスの外部に排出することを回避し、該電池を使用する装置及びユーザーの安全を脅かすことを防止し、電池の安全性能を向上させる。
また、本実施例では消火部品は排出孔全体を被覆することがなく、このようにすると、電池セルに熱暴走が発生しない場合、収容キャビティ内のガスが排出孔を介してボックスの内部から排出され、ボックスの内外の気圧のバランスを維持し、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、ボックスは底壁及び底壁の外周に接続される側壁を含み、底壁と側壁は電池セルを配置するための収容キャビティを囲み、排出孔は側壁及び／又は底壁に設置される。
本実施例では、排出孔を側壁及び／又は底壁に設置することにより、炎を排出孔に迅速にガイドし、炎がボックス内に集まることを防止し、電池セルに火災が発生するリスクを低減させる。
いくつかの実施例では、側壁及び／又は底壁の内部に排出通路を有し、排出通路の一端は排出孔に連通しており、排出通路の他端はボックスの外部に連通している。
本実施例では、側壁及び／又は底壁の内部に排出通路を有し、排出通路の設置により、熱暴走により生じたガスを緩衝させ、上記ガスの速度が高すぎるためボックスを破壊することを防止する。
いくつかの実施例では、ボックスは圧力逃しバルブをさらに含み、排出通路の他端は圧力逃しバルブを介してボックスの外部に連通しており、圧力逃しバルブは排出通路の内部圧力が閾値に達するときに内部圧力を解放することに用いられる。
本実施例は圧力逃しバルブの設置により電池セルの排出物がボックスの外部にタイムリーかつ効果的に排出されることを容易にする。
いくつかの実施例では、排出通路内に消火部品が設置される。
本実施例では、排出通路内に設置される消火部品によって炎に対して２回目の消火を行い、このように２回の消火により、ボックスの外部に排出されるガスには炎をほとんど含有せず又は非常に少ない炎を含有することを保証し、それにより電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、消火部品は消火剤を含む消火板として構成され、消火板はボックス内に固定され、且つ消火板は炎が排出孔を通過する時に消火剤を放出して炎を消火して温度低下させるように構成される。
本実施例は消火部品を、消火剤を含む消火板として構成すると、消火剤の設置が容易になり、炎が排出孔を通過する時、消火剤が大量の熱量を吸収し、熱溶融、ガス化等の物理的吸収過程が発生して、ガス化された後の消火剤が出口を介して排出孔まで拡散し、炎を消火して温度低下させる。
いくつかの実施例では、消火板に貫通孔が設置され、貫通孔は排出孔に連通している。
本実施例は排出孔に連通している貫通孔を消火板に設置することにより、消火剤の放出を容易にし、消火部品の消火及び温度低下の効果を向上させることができる。
いくつかの実施例では、ボックスは収容溝をさらに含み、収容溝は消火部品を収容することに用いられ、且つ収容溝の溝壁に排出孔が設置される。
本実施例は収容溝の設置により、消火部品を取り付けるための配置体積を増大することができ、さらに収容溝内に複数の消火部品を取り付けることができ、消火部品の消火効果を高める。
また、収容溝はさらにボックスの外部からボックス内に入る水蒸気を貯蔵し、水蒸気が電池セルの正極端子及び／又は負極端子に接続されることに起因する電池セルの短絡による電池セルの耐用年数への影響を防止することができる。
いくつかの実施例では、ボックスはガイド部材をさらに含み、ガイド部材は排出孔の外周に接続され、ガイド部材は炎を排出孔にガイドすることに用いられる。
本実施例はガイド部材の設置により、炎を排出孔にガイドし、炎がボックス内に集まることを防止し、電池セルに火災が発生するリスクを低減させる。
いくつかの実施例では、ガイド部材は排出孔に連通しているガイド通路を含み、ガイド通路内に消火部品が設置される。
本実施例では、ガイド部材内に消火部品を有するガイド通路を設置することにより、炎がガイド通路に伝達されると、炎が消火部品に迅速に接触し、炎をタイムリーかつ効果的に消火して温度低下させることができる。
いくつかの実施例では、ガイド部材は両端が開いている筒体を含み、筒体の内部空洞はガイド通路を形成することに用いられ、且つ筒体の直径は排出孔に近い端から排出孔から離れた端へ徐々に増大する。
本実施例は筒体の直径を設計することにより、筒体内に渦巻き効果が形成し、電池セルが生じた高温高圧気体、炎又は他の物質を、ボックスの排出通路内にタイムリーかつ効果的に伝導し、高温高圧気体、炎の消火及び温度低下を容易にし、電池の安全性能を向上させる。
いくつかの実施例では、ガイド部材はファンをさらに含み、ファンは電池セルが熱暴走する時に起動して炎の排出孔への流れを加速する。
本実施例では、ファンの設置により電池セルが熱暴走する時に生じた炎を排出孔及び排出通路内に迅速に伝導し、消火部品を利用して炎を消火して温度低下させ、電池の安全性能を向上させる。
いくつかの実施例では、ガイド部材はファンを保護するためのファンカバーをさらに含み、ファンカバーはボックス内に固定され、ファンはファンカバー内に設置される。
本実施例では、ファンカバーによってファンを保護することができ、ファンの耐用年数を延ばす。
本願の実施例の第２態様は電池を提供し、上記ボックス及び電池セルを含み、ボックスは収容キャビティを有し、電池セルは収容キャビティ内に設置される。
本実施例の電池は上記ボックスを含み、従って、電池セルが熱暴走する時に生じた炎が排出孔を通過する時、消火部品は消火剤を放出して、上記炎を消火して温度低下させ、炎が排出孔を介してボックスの内部から排出することを防止することができ、電池の安全性能を向上させる。
本願の実施例の第３態様は装置を提供し、上記電池を含み、電池は電気エネルギーを提供することに用いられる。
本実施例の装置は上記電池を含み、従って、電池セルが熱暴走する時に生じた炎が排出孔を通過する時、消火部品は消火剤を放出して、上記炎を消火して温度低下させ、炎が排出孔を介してボックスの内部から排出されることを防止することができ、電池の安全性能を向上させる。
本願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、本願の実施例に使用される図面を簡単に説明し、明らかに、以下の説明における図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働を必要とせずにこれらの図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
図面では、図面は実際の比例で描かれていない。
以下、図面及び実施例を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は、本願の原理を例示的に説明するが、本願の範囲を限定するものではなく、すなわち、本願は説明される実施例に限定されない。
ただし、本願の説明では、特に説明されていない限り、「複数」は２つ以上を意味し、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が示した方位又は位置関係は本願を容易に説明し、説明を簡素化するためのものに過ぎず、示した装置又は素子が必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構築、操作されたりすることを指示又は示唆しないため、本願を限定するものとして理解できない。また、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明するためのものに過ぎず、相対的な重要性を指示又は示唆するものとして理解できない。「垂直」は厳密な意味での垂直ではなく、誤差許容範囲内のものである。「平行」は厳密な意味での平行ではなく、誤差許容範囲内のものである。
以下の説明に現れる方位詞はいずれも図示される方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。なお、本願の説明では、特に明確に規定、限定されない限り、「装着」、「連結」、「接続」という用語は広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続又は一体的な接続であってもよく、直接連結であってもよく、中間媒体を介した間接的連結であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本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。
本願の出願人は実際の作業中に以下を発見した。電池セルが外界の衝撃又は電池セル自体の影響を受け、たとえば、電池セルに過充電及び過放電が存在し又は電池セルに短絡が発生する場合、電池セルに熱暴走が発生し、電池セルに熱暴走が発生する場合、電池セルが炎を放出し、該炎はボックス内に火災が発生することをもたらす可能性があり、電池の安全及び該電池を使用する装置の安全を脅かす。
上記技術的課題に対して、本願の実施例はボックス、電池及び装置を提供し、ボックスに排出孔及び消火部品を設置することにより、電池セルが熱暴走する時に生じた炎が排出孔を通過する時、消火部品は消火剤を放出して、上記炎を消火して温度低下させ、炎が排出孔を介してボックスの内部から排出されることを防止することができ、電池の安全性能及び該電池を使用する装置の安全性能を向上させる。
一具体的な実施例では、本願の実施例は電池２０を含む装置１００を提供し、電池２０は装置１００に電気エネルギーを提供することに用いられ、本願の実施例で提供される装置１００は車両であってもよく、たとえば、車両は燃料自動車、燃料ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、且つ新エネルギー自動車は純電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー式自動車等であってもよい。
また、装置１００はさらに他のエネルギー蓄積装置、たとえば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電気玩具、電動工具、船舶及び宇宙船等であってもよく、ここで、宇宙船は飛行機、ロケット、スペースシャトル又は宇宙船を含んでもよい。
本願の実施例で説明される電池は上記説明された装置１００に適用可能であることに限定されないが、簡潔にするために、以下の実施例はいずれも車両を例として説明する。
図１に示すように、車両は車両本体１０及び車両本体１０に設置される電池２０を含んでもよく、車両本体１０はフレームと、フレームに設置される駆動機構３０及び車輪５０とを含み、駆動機構３０は伝動機構を介して車輪５０に接続され、電池２０は駆動機構３０に電気的に接続され、駆動機構３０に電気エネルギーを提供し、さらに車輪５０に動力を提供し、それにより車輪５０が所定の経路に沿って走行する。
フレームにコントローラ４０がさらに設置されてもよく、コントローラ４０は電池２０が駆動機構３０に給電するように制御することに用いることができる。
本願の実施例における電池２０は、駆動機構３０及びコントローラ４０に電気エネルギーを提供することに用いられるだけでなく、車両のナビゲーションシステムに電気エネルギーを提供することにも用いられる。
図２及び図３に示すように、本願の実施例は電池２０を提供し、電池２０は上記装置１００に適用でき、電池２０はボックス２１及び電池セル２２を含む。
該ボックス２１は収容キャビティを有し、それにより複数の電池セル２２を収容キャビティ内に取り付けることができ、複数の電池セル２２はボックス２１内に配列して配置され、各電池セル２２は通常に電極組立体（図示せず）及び電解液（図示せず）を含み、電極組立体は正極板、負極板、及び正極板と負極板の間に設置されるセパレータで構成され、電池セル２２は主に金属イオン（たとえばリチウムイオン）が正極板と負極板の間に移動することによって電気エネルギーを提供する。
正極板は正極集電体及び正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面にコーティングされ、正極活物質層がコーティングされていない集電体は正極活物質層がコーティングされた集電体から突起し、正極活物質層がコーティングされていない集電体は正極タブとして機能する。リチウムイオン電池を例として、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。
負極板は負極集電体及び負極活物質層を含み、負極活物質層は負極集電体の表面にコーティングされ、負極活物質層がコーティングされていない集電体は負極活物質層がコーティングされた集電体から突起し、負極活物質層がコーティングされていない集電体は負極タブとして機能する。リチウムイオン電池を例として、負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質はカーボン又はシリコーン等であってもよい。
セパレータの材質はＰＰ又はＰＥ等であってもよい。また、電極組立体は巻取型構造であってもよく、積層型構造であってもよく、電極組立体の数は１つ又は複数であってもよく、本願の実施例はこれについて具体的に制限しない。
電池セル２２はハウジングをさらに含み、電極組立体及び電解液はいずれもハウジング内にパッケージされ、ハウジングは中空矩形、立方体又は円柱体であってもよく、ハウジングの材質はアルミニウム又は鋼及びその合金であってもよく、プラスチック材質又はアルミニウムラミネートであってもよい。
ハウジングに正極端子２２１及び負極端子２２２がさらに設置され、正極タブは正極端子２２１に電気的に接続され、負極タブは負極端子２２２に電気的に接続され、電気エネルギーを出力する。
ハウジングに防爆バルブ２２３がさらに設置され、防爆バルブ２２３はハウジングの任意の位置に設置されてもよく、たとえば防爆バルブ２２３はハウジングの最上部、底部又は側部に設置されてもよく、防爆バルブ２２３は正極端子２２１と負極端子２２２の間に設置されてもよく、本願はこれについて具体的に制限せず、電池セル２２の内部圧力を解放できればよい。
いくつかの実施例では、図４～図７に示すように、ボックス２１は底壁２１１及び底壁２１１の外周に接続される側壁２１２を含んでもよく、底壁２１１と側壁２１２は電池セル２２を収容するための収容キャビティ２１３を囲み、本実施例では、ボックス２１を利用して収容キャビティ２１３内に収容される電池セル２２を保護し、収容キャビティ２１３は長方形などの規則形状であってもよく、他の任意の不規則形状であってもよい。
収容キャビティ２１３は複数のサブ収容キャビティを含んでもよく、たとえば、収容キャビティ２１３内に複数の仕切板２１４が設置され、複数の仕切板２１４は収容キャビティ２１３内に十字に交差しており、収容キャビティ２１３を複数のサブ収容キャビティに分割し、このようにボックス２１の構造強度を強化するだけではなく、電池セル２２の配置を容易にする。
ボックス２１は上壁（図示せず）を含んでもよく、上壁は側壁２１２の最上部にカバーされ、外部の雑異物が側壁２１２で囲まれた最上部の開口箇所からボックス２１の収容キャビティ２１３内に入ることを防止し、収容キャビティ２１３の清浄度及び安全性を向上させる。
理解すべきこととして、本実施例における側壁２１２は別体構造であってもよく、すなわち側壁２１２は４つのサブ側壁が端から端まで接続して囲んで形成され、側壁２１２は一体型部材であってもよく、側壁２１２が一体型部材である場合、ボックス２１の構造強度を強化することができる。
電池セル２２に熱暴走が発生する場合、高温高圧気体、炎又は他の排出物が生成し、上記物質は電池セル２２の防爆バルブ２２３から収容キャビティ２１３内に排出され、これらの高温高圧気体、炎又は他の排出物をボックス２１の外部に排出するために、通常、ボックス２１に排出孔２１５を設置し、排出孔２１５は高温高圧気体、炎及び他の排出物をボックス２１外に排出することに用いられる。
排出孔２１５はボックス２１の少なくとも１つの壁に設置されてもよく、たとえば、排出孔２１５は上記上壁、底壁２１１又は側壁２１２に設置されてもよく、また、たとえば、排出孔２１５は底壁２１１及び側壁２１２に同時に設置されてもよく、又は、側壁２１２及び上壁に同時に設置されてもよい。
排出孔２１５が側壁２１２に設置される場合、図４に示すように、排出孔２１５は対向して設置される２つのサブ側壁に設置されてもよく、この２つのサブ側壁はボックス２１の長さ方向に沿って間隔をおいて分布してもよく、ボックス２１の長さ方向はすなわち図４のＸ方向であり、また、各サブ側壁における排出孔２１５の数は複数であってもよく、複数の排出孔２１５はボックス２１の幅方向に沿って間隔をおいて分布しており、ボックス２１の幅方向はすなわち図４のＹ方向である。
電池セル２２が外部衝撃又は電池セル２２自体の影響（たとえば過充電又は短絡）を受けると、熱暴走が発生し、さらに電池セル２２が炎又は他の物質を放出し、該炎は排出孔２１５から排出され、ボックス２１内に火災が発生し、電池２０の安全及び該電池２０を使用する装置１００の安全を脅かすことを防止するために、本願の実施例はボックス２１に消火部品２３が設けられ、炎が排出孔２１５を通過する時、消火部品２３は炎を消火して温度低下させ、炎がボックス２１の外側に広がることを防止することができ、該電池２０を使用する装置１００及びユーザーの安全を保証する。
本実施例では、電池セル２２から放出される他の物質は、電解液、金属チップ又は固体粒子であってもよい。
電池セル２２の熱暴走とは、電池セル２２の使用中に発生する累積的な強化作用及び徐々な破損である。たとえば、電池セル２２は動作過程に熱量が発生し、通常の状態では、電池セル２２が生じた熱量は制御可能であるが、衝撃、過充電状態等の異常な状態では、電池セル２２が生じた熱量は制御可能ではなく、熱暴走を引き起こす。
消火部品２３は、炎が排出孔２１５を通過する時、炎を消火して温度低下させることに用いられ、従って、消火部品２３は排出孔２１５に対応する必要があり、つまり、図５に示すように、排出孔２１５の外周に消火部品２３を設置し、炎が排出孔を通過する時、消火部品２３は炎をタイムリーに消火して温度低下させることができ、炎が排出孔２１５からボックス２１の外部に排出されることを回避し、該電池２０を使用する装置１００及びユーザーの安全を脅かすことを防止し、電池２０の安全性能を向上させる。
なお、本実施例における外周は、ボックス２１の側壁２１２における排出孔２１５のエッジに近い領域であり、又は、ボックス２１の底壁２１１における排出孔２１５のエッジに近い領域であると理解することができる。
本実施例では、消火部品２３は別体構造であってもよく、すなわち消火部品２３は複数のサブ消火部品で構成されてもよく、複数のサブ消火部品は排出孔２１５のエッジに沿って間隔をおいて設置され、消火部品２３は一体型部材であってもよく、たとえば、排出孔２１５の形状は円形であってもよく、対応して、消火部品２３は円環状であってもよく、円環状の消火部品２３は排出孔２１５の周りに設置される。
いくつかの実施例では、消火部品２３は排出孔２１５の一部を被覆するように構成され、つまり、消火部品２３の排出孔２１５に近いエッジは排出孔２１５のエッジと重なってもよく、又は、消火部品２３の排出孔２１５に近いエッジ且つ消火部品２３の一部は排出孔２１５内に位置するが、排出孔２１５全体を被覆しておらず、このように、炎が排出孔２１５を通過する時、炎が消火部品２３に迅速に接触することができ、消火部品２３は炎をタイムリーに消火して温度低下させることができ、炎が排出孔２１５からボックス２１の外部に排出されることを回避し、該電池２０を使用する装置１００及びユーザーの安全を脅かすことを防止し、電池２０の安全性能を向上させる。
また、消火部品２３は排出孔２１５全体を被覆しておらず、電池セル２２に熱暴走が発生しない場合、収容キャビティ２１３内のガスが排出孔２１５を介してボックス２１の内部に排出され、ボックス２１の内外部の気圧のバランスを維持し、電池２０の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、図８に示すように、側壁２１２及び／又は底壁２１１の内部に排出通路２１６を有し、すなわち側壁２１２及び底壁２１１の少なくとも一方は中空内部空洞を有し、該中空内部空洞は排出通路２１６を構成し、排出通路２１６の一端は排出孔２１５に連通しており、排出通路２１６の他端はボックス２１の外部に連通しており、さらに電池セル２２の内部圧力又は温度が閾値に達するとき、電池セル２２が生じた炎を消火して温度低下させた後、排出通路２１６に排出し、そして排出通路２１６の他端を介してボックス２１の外部に排出する。
電池セル２２が生じた炎を消火して温度低下させた後、低温ガスを形成し、本実施例は排出通路２１６の設置により、上記ガスを緩衝することができ、低温ガスの速度が高すぎることによりボックス２１を破壊することを防止する。
なお、本実施例における排出通路２１６は中空矩形等の規則的な形状であってもよく、他の任意の不規則な形状であってもよい。
さらに、排出通路２１６内に消火部品２３が設置され、電池セル２２に熱暴走が発生する時に生じた炎が、排出孔２１５の外周の消火部品２３に優先的に伝達され、排出孔２１５の外周の消火部品２３を利用して炎を最初に消火し、炎の一部が消火された後に形成されたガス及び消火されていない炎は排出孔２１５から排出通路２１６に入り、この時、排出通路２１６内に設置される消火部品２３は炎に対して２回目の消火を行い、本実施例は２回の消火により、ボックス２１の外部に排出されるガスが炎をほとんど含有せず又は非常に少なく含有することを保証でき、それにより電池２０の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、電池セル２２の排出物がボックス２１の外部にタイムリーかつ効果的に排出されることを容易にするために、本実施例に係るボックス２１は圧力逃しバルブ２１７をさらに含み、排出通路２１６の他端は圧力逃しバルブ２１７を介してボックス２１の外部に連通しており、圧力逃しバルブ２１７は排出通路２１６の内部圧力が閾値に達するときに内部圧力を解放することに用いられる。
圧力逃しバルブ２１７の設置位置は以下の実施形態で説明されてもよく、ただし、以下の実施形態は実現可能な実施形態を例示的に示すが、ボックスの圧力逃しバルブ２１７を限定するものではない。
図４及び図６に示すように、側壁２１２は対向して設置される第１側面２１２１及び第２側面２１２２を有し、第１側面２１２１はボックス２１の収容キャビティ２１３に近く、排出孔２１５は第１側面２１２１に設置され、対応して、圧力逃しバルブ２１７は第２側面２１２２に設置され、且つ圧力逃しバルブ２１７の第１側面２１２１上での投影は排出孔２１５内に位置してもよく、つまり、排出孔２１５は圧力逃しバルブ２１７に対向して設置され、このように電池セル２２の排出物がボックス２１の外部にタイムリーかつ効果的に排出されることを容易にする。
本実施例では、ボックス２１に接続板２１８がさらに設置されてもよく、接続板２１８を介して電池２０を装置１００に取り付けることができ、たとえば、接続板２１８を介して電池２０を車両のフレームに取り付ける。
接続板２１８に補強板２１９が設けられ、補強板２１９の接続板２１８から離れた一端はボックス２１の側壁２１２に接続され、それにより接続板２１８の構造強度が向上する。
いくつかの実施例では、消火部品２３は消火剤を含む消火板として構成され、消火板はボックス２１内に固定され、つまり、消火板は接着方式によって底壁２１１及び／又は側壁２１２に固定されてもよく、消火板は炎が排出孔２１５を通過する時に消火剤を放出して、炎を消火して温度低下させるように構成される。
消火板と消火剤の設置形態は、下記２種の実施形態で説明され、ただし、以下の２種の実施形態は２種の実現可能な実施形態を例示的に提供することに過ぎず、消火板及び消火剤の設置形態を限定するものではない。
消火板と消火剤の設置形態は、下記２種の実施形態で説明され、ただし、以下の２種の実施形態は２種の実現可能な実施形態を例示的に提供することに過ぎず、消火板及び消火剤の設置形態を限定するものではない。
一実施形態では、消火部品２３は空洞を有する消火板であってもよく、消火剤は消火板の内部空洞に設置されてもよく、対応して、消火板に複数の出口が設置されてもよく、炎が排出孔２１５を通過する時、消火剤は大量の熱量を吸収し、熱溶融、ガス化等の物理的吸収過程が起こり、それにより、ガス化された後の消火剤は出口を介して排出孔２１５に拡散され、炎を消火して温度低下させる。
別の実施形態では、消火部品２３は消火剤によって加圧成形して高密度の消火板を形成し、消火剤は金属塩微粒子を含み、このように金属塩イオンは物理的温度低下阻害、気相化学阻害、固相化学阻害及び酸素濃度低減の機能を有する。
炎が排出孔２１５を通過する時、消火剤は大量の熱量を吸収し、熱溶融、ガス化等の物理的吸収過程が起こり、ガス化された後の消火剤は排出孔に拡散され、炎を消火して温度低下させる。
同時に、熱の作用で、消火剤は分解してガス化された金属イオンを生成し、又は、電子を失ったカチオンが燃焼中の活性基と親和性反応を起こし、それにより活性基を大量に消耗し、遊離基を減少させる。
消火剤に大量の微粒子があり、これらの微粒子は大きな表面積及び表面エネルギーを有し、燃焼中の活性基を吸着することができ、かつ化学作用が起こり、活性基を大量に消耗し、燃焼遊離基を減少させる。
また、消火剤は窒素ガス、二酸化炭素等の大量の不活性ガスを生成し、燃焼中の酸素濃度を低減させ、更なる燃焼を妨げることができる。
さらに、消火板に貫通孔（図示せず）がさらに設置され、貫通孔は排出孔２１５に連通しており、炎と消火板の間の接触面積を増加させ、消火板の消火効果を高める。
貫通孔の数は複数であってもよく、複数の貫通孔は消火板にハニカム状に配置され、且つ貫通孔は排出孔２１５に連通しており、このように電池セル２２に熱暴走が発生する前に、収容キャビティ２１３内のガスは貫通孔及び排出孔２１５を介して、ボックス２１の外部に排出され、電池セル２２に熱暴走が発生する時、炎が消火板を通過する時、炎と消火板の間の接触面積を増加させ、さらに消火板の消火効果を高める。
いくつかの実施例では、図９及び図１０に示すように、ボックス２１は収容溝２４をさらに含み、収容溝２４は消火部品２３を収容することに用いられ、且つ収容溝２４の溝壁に排出孔２１５が設置される。
収容溝２４は側壁２１２及び／又は底壁２１１に設置されてもよく、収容溝２４が側壁２１２に設置される場合、収容溝２４は任意のサブ側壁に設置されてもよく、たとえば、図９に示される方位を例として、収容溝２４は左側壁に設置され、且つ該左側壁の収容キャビティ２１３に近い側面は２つの隣接するサブ側面を含み、１つのサブ側面は水平方向と垂直であり、別のサブ側面は水平方向に対して傾斜して設置され、すなわち、２つの隣接するサブ側面の間に予め設定した夾角を有し、それにより、２つの隣接するサブ側面が収容溝２４を囲み、このように、消火部品２３を取り付けるための配置体積を増加させ、さらに収容溝２４内に複数の消火部品２３を取り付けてもよく、消火部品２３の消火効果を高める。
また、実際の応用過程に、外部の水蒸気が排出孔２１５を介してボックス２１の内部に入り、本実施例では、収容溝２４はさらにボックス２１の外部からボックス２１内に入る水蒸気を貯蔵し、水蒸気が電池セル２２の正極端子２２１及び／又は負極端子２２２に接続されることに起因する電池セル２２の短絡による電池セル２２の耐用年数への影響を防止することができる。
本実施例では、予め設定した夾角は鋭角であってもよく、２つの隣接するサブ側面がＶ型収容溝２４を形成し、Ｖ字型の収容溝２４の面積を増加させるために、２つの隣接するサブ側面の間に滑らかに遷移させ、２つの隣接するサブ側面がＵ字型の収容溝２４を形成する。
なお、排出孔２１５の数は複数であってもよく、複数の排出孔２１５は側壁２１２の幅方向に沿って間隔をおいて設置される。
いくつかの実施例では、図１１に示すように、ボックス２１はガイド部材２５をさらに含み、ガイド部材２５は排出孔２１５の外周に接続され、すなわちガイド部材２５は排出孔２１５の周りに設置され、ガイド部材２５は炎を排出孔２１５にガイドし、炎がボックス２１内に集まることを防止し、電池セル２２に火災が発生するリスクを低減させることに用いられる。
消火部品２３の消火速度を加速するために、ガイド部材２５は排出孔２１５に連通しているガイド通路２５２を含み、該ガイド通路２５２内に消火部品２３が設置され、炎がガイド通路２５２に伝達される時、炎は消火部品２３に迅速に接触し、炎をタイムリーかつ効果的に消火して温度低下させることができる。
ガイド部材２５の選択可能な実施形態として、図１２に示すように、ガイド部材２５は両端が開いている筒体２５１を含み、筒体２５１の内部空洞はガイド通路２５２を形成することに用いられ、ガイド部材２５の一端は側壁２１２に固定され、かつガイド通路２５２を排出孔２１５に連通させることができる。
ガイド部材２５の安定性を向上させるために、ガイド部材２５の外面が収容溝２４の溝壁にさらに固定して接続されてもよく、本実施例における固定接続は、溶接又は接着であってもよい。
筒体２５１の直径は排出孔２１５に近い端から排出孔２１５から離れた端へ徐々に増大し、つまり、筒体２５１は円錐台状であり、煙突構造に類似し、対応して、筒体２５１内に渦巻き効果が形成されてもよく、電池セル２２が生じた高温高圧気体、炎又は他の物質をボックス２１の排出通路２１６内にタイムリーかつ効果的に伝導し、高温高圧気体、炎の消火及び温度低下を容易にし、電池２０の安全性能を向上させる。
また、特定の電池セル２２に熱暴走が発生し、炎が形成する時、ガイド部材２５は電池セル２２が生じた炎をガイド通路２５２内にタイムリーかつ効果的に伝導することができ、それにより、炎が筒体２５１内に位置する消火部品２３に迅速に接触し、炎をタイムリーかつ効果的に消火して温度低下させ、該炎は暴走が発生した該電池セル２２に隣接する他の電池セル２２に伝達されることを回避し、他の電池セル２２に熱暴走が発生することにより熱の拡散を引き起こすことを防止し、電池２０の安全性能を向上させる。
本実施例では、ガイド部材２５の数は排出孔２１５の数と一致し、たとえば、排出孔２１５が１つである場合、対応して、ガイド部材２５の数も１つである。また、たとえば、排出孔２１５の数が複数である場合、複数の排出孔２１５は側壁２１２の幅方向に沿って間隔をおいて設置され、且つ各排出孔２１５にいずれも１つのガイド部材２５が設けられ、複数のガイド部材２５の設置により、ガイド部材２５のガイド作用を強化することができる。
ガイド部材２５の別の選択可能な実施形態として、図１３及び図１４に示すように、ガイド部材２５はファン２５３をさらに含み、ファン２５３は側壁２１２及び／又は底壁２１１に固定されてもよく、且つファン２５３は電池セル２２が熱暴走する時に起動して炎の排出孔２１５への流れを加速するように構成される。
側壁２１２の収容キャビティ２１３に近い側面は２つの隣接するサブ側面を含み、１つのサブ側面は水平方向と垂直であり、別のサブ側面は水平方向に対して平行であり、図１３又は図１４に示される構造を形成し、このようにファン２５３は水平方向と平行であるサブ側面に固定されてもよく、且つファン２５３の出口は排出孔２１５に対応している。
本実施例では、排出孔２１５は水平方向と垂直であるサブ側面に設置されてもよく、水平方向と平行であるサブ側面に設置されてもよく、又は、排出孔２１５は２つのサブ側面に同時に設置されてもよく、このように炎の流路を増加させ、かつ消火部品２３の設置個数を増加させることができ、それにより消火速度を向上させ、電池２０の安全性能を向上させる。
ファン２５３はさらに電池管理システム（図示せず）に電気的に接続されてもよく、電池管理システムによってファンに電力を提供し、かつファンの動作状態を制御し、電池セル２２に熱暴走が発生する時、電池管理システムは早期警報信号を受信し、かつファンが動作し始めるように制御し、それにより電池セル２２に熱暴走が発生する時に生じた炎を排出孔２１５及び排出通路２１６内に迅速に伝導し、消火部品２３を利用して炎を消火して温度低下させ、電池２０の安全性能を向上させる。
さらに、ガイド部材２５はファンカバー（図示せず）をさらに含み、ファン２５３はファンカバー内に設置され、ファンカバーを利用してファン２５３を保護する。
ファンカバーはボックス２１内に固定され、つまり、ファンカバーは側壁２１２及び／又は底壁２１１に固定されてもよく、理解すべきこととして、本実施例では、ファンカバーはボックス２１の側壁２１２及び／又は底壁２１１に直接固定されてもよく、ブラケットを介してボックスの側壁２１２及び／又は底壁２１１に固定されてもよい。
ファンカバーは互いに連通している吸気口及び吹出口を有し、吸気口はガイド通路２５２を構成し、吹出口は排出孔２１５の上方に位置し、このように、電池セル２２が生じた炎をガイド通路２５２内にタイムリーかつ効果的に伝導することができる。
本実施例では、消火部品２３は吹出口内に設置されてもよく、且つ消火部品２３はハニカム状であり、電池セル２２に熱暴走が発生していない場合、ファン２５３はボックス２１内のガスをボックス２１の排出通路２１６内にタイムリーかつ効果的に伝導して、さらにボックス２１の外部に排出することができ、それによりボックス２１の内外部の圧力のバランスを維持する。
また、特定の電池セル２２に熱暴走が発生し、炎が形成する時、ファン２５３は電池セル２２が生じた炎をガイド通路２５２内にタイムリーかつ効果的に伝導することができ、それにより、炎がファンカバー内に位置する消火部品２３に迅速に接触し、炎をタイムリーかつ効果的に消火して温度低下させ、該炎は暴走が発生した該電池セル２２に隣接する他の電池セル２２に伝達されることを回避し、他の電池セル２２に熱暴走が発生することにより熱の拡散を引き起こすことを防止し、電池２０の安全性能を向上させる。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲から逸脱しない場合、様々な改良を行い、等価物でその中の部材を置き換えることができる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例に記載されている各技術的特徴はいずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願は本明細書に開示されている特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲内にある全ての技術的解決手段を含む。
１００ 装置、１０ 車両本体、２０ 電池、２１ ボックス、２１１ 底壁、２１２ 側壁、２１２１ 第１側面、２１２２ 第２側面、２１３ 収容キャビティ、２１４ 仕切板、２１５ 排出孔、２１６ 排出通路、２１７ 圧力逃しバルブ、２１８ 接続板、２１９ 補強板、２２ 電池セル、２２１ 正極端子、２２２ 負極端子、２２３ 防爆バルブ、２３ 消火部品、２４ 収容溝、２５ ガイド部材、２５１ 筒体、２５２ ガイド通路、２５３ ファン、３０ 駆動機構、４０ コントローラ、５０ 車輪
Claims (16)
- 電池に用いられるボックスであって、前記ボックスに排出孔が設けられ、前記排出孔は電池セルが熱暴走する時に生じた炎を前記ボックスの内部から排出することに用いられ、
前記ボックスに消火部品がさらに設けられ、前記消火部品は前記炎が前記排出孔を通過する時、前記炎を消火して温度低下させることに用いられ、
前記ボックスはガイド部材をさらに含み、前記ガイド部材は前記排出孔の外周に接続され、前記ガイド部材は前記炎を前記排出孔にガイドすることに用いられるボックス。 - 前記排出孔の外周に前記消火部品が設置される請求項１に記載のボックス。
- 前記消火部品は前記排出孔の一部を被覆するように構成される請求項１又は２に記載のボックス。
- 前記ボックスは底壁及び前記底壁外周に接続される側壁を含み、前記底壁と前記側壁は電池セルを配置するための収容キャビティを囲み、前記排出孔は前記側壁及び／又は前記底壁に設置される請求項１－３のいずれか一項に記載のボックス。
- 前記側壁及び／又は前記底壁の内部に排出通路を有し、前記排出通路の一端は前記排出孔に連通しており、前記排出通路の他端は前記ボックスの外部に連通している請求項４に記載のボックス。
- 前記ボックスは圧力逃しバルブをさらに含み、前記排出通路の前記他端は前記圧力逃しバルブを介して前記ボックスの外部に連通しており、前記圧力逃しバルブは前記排出通路の内部圧力が閾値に達するときに前記内部圧力を解放することに用いられる請求項５に記載のボックス。
- 前記排出通路内に前記消火部品が設置される請求項５又は６に記載のボックス。
- 前記消火部品は消火剤を含む消火板として構成され、前記消火板は前記ボックス内に固定され、且つ前記消火板は前記炎が前記排出孔を通過する時に前記消火剤を放出して、前記炎を消火して温度低下させるように構成される請求項１－７のいずれか一項に記載のボックス。
- 前記消火板に貫通孔が設置され、前記貫通孔は前記排出孔に連通している請求項８に記載のボックス。
- 前記ボックスは収容溝をさらに含み、前記収容溝は前記消火部品を収容することに用いられ、且つ前記収容溝の溝壁に前記排出孔が設置される請求項１－９のいずれか一項に記載のボックス。
- 前記ガイド部材は前記排出孔に連通しているガイド通路を含み、前記ガイド通路内に前記消火部品が設置される請求項１に記載のボックス。
- 前記ガイド部材は両端が開いている筒体を含み、前記筒体の内部空洞は前記ガイド通路を形成することに用いられ、且つ前記筒体の直径は前記排出孔に近い端から前記排出孔から離れた端へ徐々に増大する請求項１１に記載のボックス。
- 前記ガイド部材はファンをさらに含み、前記ファンは前記電池セルが熱暴走する時に起動して前記炎の前記排出孔への流れを加速するように構成される請求項１、１１又は１２に記載のボックス。
- 前記ガイド部材は前記ファンを保護するためのファンカバーをさらに含み、前記ファンカバーは前記ボックス内に固定され、前記ファンは前記ファンカバー内に設置される請求項１３に記載のボックス。
- 電池であって、請求項１－１４のいずれか一項に記載のボックス及び電池セルを含み、
前記ボックスに収容キャビティを有し、前記電池セルは前記収容キャビティ内に設置される電池。 - 電気エネルギーを提供するための請求項１５に記載の電池を含む装置。
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