JP7430841B1 - Flow rate calculation device and flow rate calculation method - Google Patents
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Abstract
【課題】本開示は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができる流量算出装置を提供することを目的とする。【解決手段】本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第1開口部および第2開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。【選択図】図1An object of the present disclosure is to provide a flow rate calculation device that can accurately determine the flow rate of ejected material ejected from a battery. A flow rate calculation device according to an aspect of the present disclosure includes a cylindrical member having a first opening and a second opening at both longitudinal ends and forming a flow path for ejected ejected from a battery. , and a flow rate calculation means including a differential pressure measuring section disposed in the flow path. [Selection diagram] Figure 1
Description
本開示は、流量算出装置および流量算出方法に関する。 The present disclosure relates to a flow rate calculation device and a flow rate calculation method.
近年、携帯用端末、自動車、再生可能エネルギーなど、多分野で電池の利用が増大している。電池は、使用環境、使用状況によって発熱し、この発熱による熱の制御が不能になって内容物を噴出することがある(熱暴走ともいわれる)。このような熱暴走が起きた際でも安全性が確保されるよう、電池の熱暴走によるシミュレーションが行われている。このシミュレーションにおける重要なパラメータの一つに、噴出された内容物(噴出物)の流量がある。この噴出物の流量を求める方法として、非特許文献1が知られている。
BACKGROUND ART In recent years, the use of batteries has been increasing in many fields such as portable terminals, automobiles, and renewable energy. Batteries generate heat depending on the usage environment and usage conditions, and the heat generated by this heat generation may become uncontrollable and eject the contents (also known as thermal runaway). To ensure safety even when such thermal runaway occurs, simulations of battery thermal runaway are being conducted. One of the important parameters in this simulation is the flow rate of the ejected contents (ejected material).
非特許文献1では、蓄電池の安全弁に整流部を設け、この整流部に近接するように配設したピトー管で噴出物の差圧を測定し、この噴出物の流量を算出している。上記整流部を通過した噴出物は急激に拡散するため、非特許文献1の測定方法では上記差圧の高精度な測定ができず、上記噴出物の正確な流量を求めることが困難になるおそれがある。
In
上述のような事情を鑑み、本開示は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができる流量算出装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present disclosure is to provide a flow rate calculation device that can accurately determine the flow rate of ejected matter ejected from a battery.
上記課題を解決するためになされた本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第1開口部および第2開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。 A flow rate calculation device according to an aspect of the present disclosure made to solve the above problems has a first opening and a second opening at both longitudinal ends, and forms a flow path for ejected matter ejected from a battery. and a flow rate calculating means including a differential pressure measuring section disposed in the flow path.
本開示の一態様に係る流量算出装置は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができる。 The flow rate calculation device according to one aspect of the present disclosure can accurately calculate the flow rate of the ejected material ejected from the battery.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
[Description of embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第1開口部および第2開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。 (1) A flow rate calculation device according to one aspect of the present disclosure includes a cylindrical member that has a first opening and a second opening at both longitudinal ends and forms a flow path for ejected matter ejected from a battery; and a flow rate calculation means including a differential pressure measuring section disposed in the flow path.
当該流量算出装置は、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、当該流量算出装置は、上記噴出物の差圧を精度よく測定することができ、ひいては噴出している上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。 The flow rate calculation device includes a cylindrical member that forms a flow path for the ejected material ejected from the battery, and a differential pressure measuring section disposed in the flow path, so that the ejected material can be diffused. It is possible to measure the differential pressure. Therefore, the flow rate calculation device can accurately measure the differential pressure of the ejected material, and can further accurately calculate the flow rate of the ejected material.
(2)上記(1)において、上記流路が上記噴出物の単一の流路を構成し、上記噴出物の全量が上記流路に導入されていてもよい。このようにすることで、上記差圧をより精度よく測定することができる。 (2) In (1) above, the flow path may constitute a single flow path for the ejected material, and the entire amount of the ejected material may be introduced into the flow path. By doing so, the differential pressure can be measured with higher accuracy.
(3)上記(1)または上記(2)において、電池が噴出物を噴出する噴出部を有し、上記第1開口部が上記噴出部に直接接続されていてもよい。このようにすることで、上記差圧をさらに精度よく測定することができる。 (3) In (1) or (2) above, the battery may have a spouting part that spews out the ejected material, and the first opening may be directly connected to the spouting part. By doing so, the differential pressure can be measured with higher accuracy.
(4)上記(1)または上記(2)において、電池を収容するケーシングをさらに備え、上記ケーシングが、上記第1開口部と接続される接続部を有していてもよい。このようにすることで、上記差圧の測定の精度および容易性を向上することができる。 (4) In (1) or (2) above, the battery may further include a casing that accommodates the battery, and the casing may have a connecting portion connected to the first opening. By doing so, the accuracy and ease of measuring the differential pressure can be improved.
(5)上記(1)から上記(4)のいずれかにおいて、上記噴出物を捕集する捕集部材が上記第2開口部に接続されていてもよい。このようにすることで、上記噴出物を容易に捕集することができる。 (5) In any one of (1) to (4) above, a collection member that collects the ejected material may be connected to the second opening. By doing so, the ejected material can be easily collected.
(6)上記(1)から上記(5)のいずれかにおいて、上記差圧測定部がピトー管またはオリフィスを含んでいてもよい。このようにすることで、上記差圧の測定の容易性をより向上することができる。 (6) In any one of (1) to (5) above, the differential pressure measuring section may include a pitot tube or an orifice. By doing so, it is possible to further improve the ease of measuring the differential pressure.
(7)上記(6)において、上記ピトー管がウエスタン型であってもよい。ウエスタン型のピトー管を用いることで、上記差圧の測定の精度をより向上することができる。 (7) In the above (6), the pitot tube may be a Western type. By using a Western-type pitot tube, the accuracy of the measurement of the differential pressure can be further improved.
(8)本開示の別の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第1開口部および第2開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と、電池を収容し、上記第1開口部と接続される接続部を有するケーシングと、上記第2開口部に接続され、上記噴出物を捕集する捕集部材とを備える。 (8) A flow rate calculation device according to another aspect of the present disclosure includes a cylindrical member that has a first opening and a second opening at both longitudinal ends and forms a flow path for ejected matter ejected from a battery. a flow rate calculating means including a differential pressure measuring section disposed in the flow path; a casing housing a battery and having a connection section connected to the first opening; and a casing connected to the second opening. and a collection member that collects the ejected material.
当該流量算出装置は、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、当該流量算出装置は、上記噴出物の差圧を精度よく測定することができ、ひいては噴出している上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。また、当該流量算出装置は、電池を収容するケーシングを備えるため、上記差圧の測定の精度および容易性を向上することができる。さらに、当該流量算出装置は、上記噴出物を捕集する捕集部材を備えるため、上記噴出物を容易に捕集することができる。 The flow rate calculation device includes a cylindrical member that forms a flow path for the ejected material ejected from the battery, and a differential pressure measuring section disposed in the flow path, so that the ejected material can be diffused. It is possible to measure the differential pressure. Therefore, the flow rate calculation device can accurately measure the differential pressure of the ejected material, and can further accurately calculate the flow rate of the ejected material. Furthermore, since the flow rate calculation device includes a casing that houses the battery, it is possible to improve the accuracy and ease of measuring the differential pressure. Furthermore, since the flow rate calculation device includes a collection member that collects the ejected material, it is possible to easily collect the ejected material.
(9)本開示の一態様に係る流量算出方法は、長手方向の両端に第1開口部および第2開口部を有する筒状部材に差圧測定部を配設する工程と、上記差圧測定部が配設された上記筒状部材の第1開口部を電池に向けて配置する工程と、上記電池を発熱させ、または電池を加熱して温度を上昇する工程と、温度が上昇した電池から噴出する噴出物の差圧を、上記差圧測定部で測定する工程と、測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程とを備える。 (9) A flow rate calculation method according to an aspect of the present disclosure includes a step of disposing a differential pressure measuring section in a cylindrical member having a first opening and a second opening at both ends in the longitudinal direction, and measuring the differential pressure. a step of arranging the first opening of the cylindrical member, in which the cylindrical member is disposed, toward the battery; a step of causing the battery to generate heat or heating the battery to raise the temperature; The method includes a step of measuring a differential pressure of the ejected material using the differential pressure measuring section, and a step of calculating a flow rate of the ejected material from the measured differential pressure.
当該流量算出方法は、筒状部材が形成している流路内を通過する噴出物の差圧を差圧測定部で測定しているため、上記噴出物を拡散させることなく高精度に測定することができる。このため、上記噴出物の流量を精度よく求めることができる。 The flow rate calculation method uses a differential pressure measuring section to measure the differential pressure of the ejected material passing through the flow path formed by the cylindrical member, so it can be measured with high precision without diffusing the ejected material. be able to. Therefore, the flow rate of the ejected material can be determined with high accuracy.
(10)上記(9)において、上記噴出物を捕集する捕集部材を上記第2開口部に接続する工程をさらに備えてもよい。このようにすることで、上記噴出物を容易に捕集することができる。 (10) In (9) above, the method may further include a step of connecting a collection member that collects the ejected material to the second opening. By doing so, the ejected material can be easily collected.
なお、「流量」とは、体積流量[L/s]を意味する。 Note that "flow rate" means volumetric flow rate [L/s].
[発明を実施するための形態の詳細]
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳説する。
[Details of the mode for carrying out the invention]
Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings.
<流量算出装置>
図1に当該流量算出装置100を示す。
<Flow rate calculation device>
FIG. 1 shows the flow
〔第一実施形態〕
当該流量算出装置100は、長手方向の両端に第1開口部111および第2開口部112を有し、電池Bから噴出する噴出物の流路113を形成する筒状部材110と、流路113に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備えている。本実施形態の流量算出装置100は、上記噴出物の温度を測定する温度計Tと、上記噴出物を捕集する捕集部材130とを備えている。本実施形態では、流路113を通過する上記噴出物の差圧を測定する差圧測定部として、ピトー管120を用いている。
[First embodiment]
The flow
電池Bとしては、熱暴走によって内容物を噴出(解放)させるものであれば特に限定されるものでなく、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池が挙げられる。また、電池Bは、略直方体状あるいは円筒状などの筐体を有するものであってもよいし、シート状部材をラミネートして袋状に形成されたものであってもよい。上記内容物(噴出物)は、主に気体(蒸気)であり、液体、固体(粒子状物)が含まれる。上記気体としては、例えば酸化炭素、可燃性ガスなどが含まれる。本実施形態の電池Bは、略直方体状の筐体を有し、一面(天面)に設けられている一対の電極B1,B2間に噴出物を噴出させるための噴出部(安全弁)が形成されている。 The battery B is not particularly limited as long as it ejects (releases) its contents due to thermal runaway, and examples thereof include storage batteries such as lithium ion batteries. Further, the battery B may have a housing having a substantially rectangular parallelepiped shape or a cylindrical shape, or may be formed into a bag shape by laminating sheet-like members. The above-mentioned contents (ejected matter) are mainly gas (steam) and include liquid and solid (particulate matter). Examples of the gas include carbon oxide, combustible gas, and the like. The battery B of this embodiment has a substantially rectangular parallelepiped-shaped casing, and a spouting part (safety valve) for spouting ejected material is formed between a pair of electrodes B1 and B2 provided on one surface (top surface). has been done.
筒状部材110は、上記噴出物の流路113を形成する。すなわち、上記安全弁から噴出した上記噴出物は筒状部材110の内部空間を通過する。長手方向で両端が開口している筒状部材110は、一方の開口である第1開口部111が電池Bの安全弁に向けて配置され、他方の開口である第2開口部112に捕集部材130が接続されている。
The
流路113は、上記噴出物の単一の流路として構成され、上記噴出物の全量が導入されることが好ましい。すなわち、上記噴出物が通過するための他の流路、上記噴出物が筒状部材110外に漏出する孔などが設けられず、上記噴出物の全量が筒状部材110内を通過するように形成されていることが好ましい。また、第1開口部111は、上記安全弁に直接接続されていることが好ましい。具体的には、第1開口部111は、上記安全弁が形成されている電池Bの上記天面に密着し、かつ平面視で第1開口部111内に上記安全弁が収まるように配置されることが好ましい。このようにすることで、流路113における上記噴出物の全量が通過する確実性を向上することができ、ピトー管120による上記噴出物の差圧(動圧)の測定精度を向上することができる。
Preferably, the
筒状部材110の材質としては、噴出する上記噴出物の熱、圧力などに耐えられるものであれば特に限定されるものではなく、金属、樹脂などを用いることができる。また、筒状部材110の内径としては、上記安全弁を収めることができれば特に限定されるものではない。筒状部材110の全長としては、特に限定されるものではなく、電池Bの容量、ピトー管120の配置などに応じて適宜選択することができる。筒状部材110としては、JIS G3452:2019などで規格されている鋼管を用いてもよく、例えば、電池Bが50Ah以下の蓄電池であれば10A以上25A以下の鋼管を用いて、電池Bが50Ah超の蓄電池であれば25A超の鋼管を用いてもよい。
The material of the
ピトー管120は、流路113内で先端の開口を上記安全弁に向けて配置されている。ピトー管120としては、特に限定されるものではないが、上記噴出物による上記先端の開口の詰まりを抑制できるウエスタン型であることが好ましい。
The
ピトー管120が配設される位置(安全からの距離)としては、特に限定されるものでなく、電池Bの容量、流路113の径(筒状部材110の内径)などに応じて適宜選択されてもよく、例えば、上記安全弁から上記先端の開口までの距離が、流路113の径の5倍以上10倍以下となるようにしてもよく、7倍以上9倍以下となるようにしてもよい。
The position (distance from safety) where the
ピトー管120で測定した流路113における上記噴出物の通過による差圧から流速を求めることができる。この流速は、後述する流量算出手段で算出してもよい。具体的には、下記式(1)用いて流速S1を算出する。
上記流体密度ρは、過去の試験などで得た数値を用いてもよいが、本実施形態の流量算出装置100は上記噴出物を捕集する捕集部材130を備えるため、捕集した上記噴出物を分析して得た平均分子量Mから求めた流体密度ρを用いるとよい。
The fluid density ρ may be a numerical value obtained in past tests, but since the flow
流量算出手段(不図示)は、上記式(1)で求めた流速S1を用いて上記噴出物の流量を算出する。具体的には、上記流量算出手段は、下記式(2)を用いて、上記噴出物の流量Q[L/s]を算出する。上記流量算出手段としては、特に限定されるものではなく、例えば、パーソナルコンピータである。
Q = A × S1 ・・・・(2)
ここで、Aは流路113の断面積[m2]である。
A flow rate calculating means (not shown) calculates the flow rate of the ejected material using the flow rate S1 determined by the above equation (1). Specifically, the flow rate calculation means calculates the flow rate Q [L/s] of the ejected material using the following equation (2). The flow rate calculation means is not particularly limited, and may be, for example, a personal computer.
Q = A × S 1 ...(2)
Here, A is the cross-sectional area [m 2 ] of the
流路113には、ピトー管120に換えてオリフィスが配設されてもよい。具体的には、流量計を準備し、筒状部材110内にオリフィスを配設して、その上流と下流とに上記流量計に通じる連通路を設ける。流量算出手段は、2つの上記流量計が測定した上記オリフィスの上流側と下流側との差圧を下記式(3)に用いることで上記噴出物の流量Q[L/s]を算出することができる。
温度計Tは、流路113を通過する上記噴出物の温度を測定する。温度計Tは、ピトー管120または上記オリフィスの下流に配設されてもよいが、上流に配設されることが好ましく、上流と下流とに配設されてもよい。温度計Tは、ピトー管120または上記オリフィスに近接して配設されることが好ましい。温度計Tとしては、特に限定されるものでなく、例えば、熱電対を用いることができる。測定した温度は、流量と共に、電池の熱暴走による各種シミュレーションに用いることができる。
The thermometer T measures the temperature of the ejected material passing through the
第2開口部112に接続されている捕集部材130は、流路113を通過した上記噴出物を捕集する。捕集部材130としては、特に限定されるのではなく、箱状部材、袋状部材などであってもよいが、噴出している上記噴出物の圧力損失を低減するため、予め内部空間が形成されていない袋状部材が好ましい。このような袋状部材としては、例えばガス採取袋(ガスバッグ)が挙げられる。
The
捕集された上記噴出物の分析を行うことで上記噴出物の流速および流量をより精度よく算出することができる。具体的には、捕集された上記噴出物を分析して平均分子量を求め、下記式(4)を用いて上記噴出物の実際の密度ρ[kg/m3]を算出し、この流体密度ρを上記式(1)または上記式(3)に用いることで上記流速および上記流量をより精度よく算出することができる。
ρ = (P ×M) / (R × TM) ・・・・(4)
上記式(4)で、Pは大気圧[Pa]であり、Mは上記噴出物の平均分子量であり、Rは気体定数[J/K・kmol]であり、TMは温度計Tで測定した上記噴出物の温度[℃]である。
By analyzing the collected ejected material, the flow velocity and flow rate of the ejected material can be calculated with higher accuracy. Specifically, the collected ejecta is analyzed to determine the average molecular weight, the actual density ρ [kg/m 3 ] of the ejecta is calculated using the following formula (4), and this fluid density is By using ρ in the above equation (1) or the above equation (3), the above flow velocity and the above flow rate can be calculated with higher accuracy.
ρ = (P × M) / (R × TM ) (4)
In the above formula (4), P is the atmospheric pressure [Pa], M is the average molecular weight of the ejected material, R is the gas constant [J/K kmol], and T M is measured with a thermometer T. This is the temperature [°C] of the ejected material.
当該流量算出装置100は、ピトー管120またはオリフィスと捕集部材130とを備えるため、ピトー管120またはオリフィスによる上記噴出物の差圧の測定と上記噴出物の捕集とを同時に行うことができる。つまり、上記噴出物の実際の密度(流体密度)を得ることができるため、上記噴出物の流速および流量を精度よく算出することできる。
Since the flow
〔第二実施形態〕
図2に、上述の流量算出装置100とは異なる他の実施形態に係る流量算出装置200を示す。上述の流量算出装置100と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
[Second embodiment]
FIG. 2 shows a flow
当該流量算出装置200は、筒状部材110と、ピトー管120と、電池Bを収容するケーシング210とを備える。当該流量算出装置200は、ピトー管120に換えてオリフィスを備えてもよい。また、当該流量算出装置200は、筒状部材110に配設される温度計と、筒状部材110の第2開口部112に接続される捕集部材とを備えていてもよい。
The flow
ケーシング210は、第1開口部111と接続される接続部211を有することが好ましい。このようにすることで、筒状部材110を容易に配置することができ、さらに電池Bの安全弁が噴出する噴出物を筒状部材110に容易に誘導することができる。
It is preferable that the
ケーシング210の材質としては、電池Bの熱暴走に耐えられるものであれば特に限定されるものでなく、例えば金属、樹脂を用いることができる。上記樹脂としては、例えばベークライトが挙げられる。
The material of the
ケーシング210は、電池Bを隙間なく収容するように形成されていることが好ましい。すなわち、ケーシング210の内面と電池Bの外面とが密着するように形成されていることが好ましい。このようにすることで、噴出した上記噴出物がケーシング210内に進入することを抑制でき、ピトー管120または上記オリフィスによる測定の精度が低下することを抑制できる。
It is preferable that the
安全弁を有する電池Bのように、噴出物が噴出する箇所が特定あるいは予測できる電池では、筒状部材110は、電池に直接配置されてもよく、ケーシング210に配置されてもよい。噴出物が噴出する箇所が予測できない電池では、ケーシングに収容し、このケーシングに筒状部材を配置することが好ましい。
In a battery where the location from which ejected material is ejected can be specified or predicted, such as battery B having a safety valve, the
噴出物の噴出する箇所が予測できない電池であれば、ケーシングと電池との間には隙間が形成されることが好ましい。すなわち、電池の外形(電池の容積)に対してケーシングの電池を収容する空間の容積が大きいことが好ましい。このようにすることで、袋状の電池から噴出した噴出物をケーシングの接続部へ容易に誘導することができる。 In the case of a battery in which the location from which ejected material is ejected cannot be predicted, it is preferable that a gap be formed between the casing and the battery. That is, it is preferable that the volume of the space in the casing for accommodating the battery is large relative to the external shape of the battery (volume of the battery). By doing so, the ejected material ejected from the bag-shaped battery can be easily guided to the connection part of the casing.
ケーシング210は、例えば図3および図4で示すように、直方体状の電池Bの天面を覆う蓋部212と、電池Bの背面(一方の幅広面)、両側面および底面を覆う第1側部213と、電池Bの正面(他方の幅広面)を覆う第2側部214とを有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, for example, the
蓋部212には接続部211が形成されている。具体的には、内径が筒状部材110の外径と略同一の穴部分212aが形成され、この穴部分212aに筒状部材110が嵌合する。穴部分212aの底面には、蓋部212の下面(電池B側の面)に向かって貫通している安全弁用孔212bが形成されている。この安全弁用孔212bは、上記安全弁から噴出する上記噴出物を流路113に誘導する。平面視における安全弁用孔212bの中心は、上記安全弁の中心および流路113の中心と一致していることが好ましい。
A connecting
蓋部212の下面には、図5で示すように、電池Bの電極B1,B2との当接を回避するための一対の蓋凹部分212c,212dが形成されている。蓋凹部分212c,212dには、電池Bに給電するための配線(不図示)および電池Bの電圧を測定するための配線(不図示)を挿通するための蓋挿通孔212e,212fが形成されている。蓋部212の下面は、安全弁用孔212bおよび蓋凹部分212c,212d以外の部分で、電池Bの天面、第1側部213の上面(上端)および第2側部214の上面に当接するように形成されていることが好ましい。
As shown in FIG. 5, a pair of lid recesses 212c and 212d are formed on the lower surface of the
蓋部212には、上記噴出物がケーシング210内に漏出することを抑制するシーリング材(不図示)を配置するための溝部分が形成されている。具体的には、安全弁用孔212bを取り囲むように形成されている第1溝部分212gと、一対の蓋凹部分212c,212dを取り囲むように形成されている第2溝部分212hとが形成されている。
A groove portion is formed in the
第1側部213は、図6で示すように、電池Bが載置される底部分213aと、底部分213aに立設し、電池Bの背面を覆う背部分213bおよび両側面を覆う一対の側部分213c,213dとを含む。背部分213bの内面には電池Bを加熱する電熱ヒータ(不図示)を配置するための凹部分213eが形成されている。凹部分213eの近傍には、上記電熱ヒータに給電する配線(不図示)を挿通するための一対のヒータ用挿通孔213f,213gが形成されている。
As shown in FIG. 6, the
第2側部214は、略板状部材であり、図7で示すように、第1側部213との接合面にシーリング材(不図示)を配置するための溝部分214aが形成されている。
The
蓋部212、第1側部213および第2側部214は、それぞれが互いにボルト(不図示)などの公知の手段によって固定されるように形成されている。
The
<流量算出方法>
当該流量算出方法は、長手方向の両端に第1開口部111および第2開口部112を有する筒状部材110に差圧測定部を配設する工程と、上記差圧測定部が配設された筒状部材110の第1開口部111を電池Bに向けて配置する工程と、電池Bを発熱させ、または電池Bを加熱して温度を上昇する工程と、温度が上昇した電池Bから噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程とを備える。当該流量算出方法は、上記温度を上昇する工程の前に、上記噴出物を捕集する捕集部材130を第2開口部112に接続する工程を備えることが好ましい。また、当該流量算出方法は、電池Bをケーシング210に収容する工程を備えていてもよい。
<Flow rate calculation method>
The flow rate calculation method includes a step of disposing a differential pressure measuring section in a
〔収容する工程〕
収容する工程では、電池Bをケーシング210に収容する。具体的には、まず、蓋部212の第1溝部分212g、第2溝部分212hおよび第2側部214の溝部分214aにシーリング材を配置する。第1側部213の凹部213eに電熱ヒータを配置し、給電用の配線をヒータ用挿通孔213fに挿通する。次に、第1側部213内に電池Bを配置して第2側部214を第1側部213に固定する。続いて、蓋部212の蓋挿通孔212e,212fに電池Bに給電する配線と、電圧測定用の配線とを挿通して電極B1,B2に接続し、蓋部212を第1側部213および第2側部214に固定する。各配線を挿通した上記各挿通孔は、エポキシ樹脂などの充填剤を充填して封止することが好ましい。
[Accommodating process]
In the housing step, battery B is housed in
〔配設する工程〕
配設する工程では、長手方向の両端に第1開口部111および第2開口部112を有する筒状部材110に差圧測定部(ピトー管120)を配設する。配設されるピトー管120はウエスタン型であることが好ましい。ピトー管120は、先端の開口を第1開口部111に向けて配設される。筒状部材110には、温度計Tも配設されることが好ましい。
[Process of installing]
In the step of arranging, a differential pressure measuring section (pitot tube 120) is arranged in a
〔配置する工程〕
配置する工程では、ピトー管120(またはオリフィス)が配設された筒状部材110の第1開口部111を電池Bに向けて配置する。すなわち、上記安全弁から噴出する噴出物の流路となるように筒状部材110を配置する。ケーシング210の接続部211(穴部分212a)に第1開口部111を嵌合することで筒状部材110が配置されることが好ましい。電池Bがケーシング210に収容されていない場合は、第1開口部111が上記安全弁に直接接続されるように筒状部材110を配置することが好ましい。
[Process of placing]
In the arranging step, the
〔接続する工程〕
接続する工程では、上記噴出物を捕集する捕集部材130を第2開口部112に接続する。具体的には、捕集部材130の開口部を第2開口部112に接続する。捕集部材130の開口部と第2開口部112との間に隙間が形成される場合には、この隙間をテープなどで封止することが好ましい。
[Connection process]
In the connecting step, the collecting
〔加熱する工程〕
加熱する工程では、電池Bを発熱させ、または電池Bを加熱して温度を上昇する。電池Bの温度を上昇させる方法としては、特に限定されるものでないが、例えば、電池Bに加熱面が当接するように配置されている電熱ヒータに給電して電池Bを加熱してもよいし、過剰な電気を供給して(過剰充電状態にして)発熱させてもよいし、釘などの鋭利な導電材を電池Bに刺して内部で短絡させてもよい。
[Heating process]
In the heating step, battery B is made to generate heat or battery B is heated to increase its temperature. The method for increasing the temperature of battery B is not particularly limited, but for example, battery B may be heated by supplying power to an electric heater placed so that its heating surface is in contact with battery B. Alternatively, excessive electricity may be supplied (by overcharging) to generate heat, or a sharp conductive material such as a nail may be inserted into battery B to cause an internal short circuit.
〔算出する工程〕
算出する工程では、加熱された電池Bの安全弁から噴出する噴出物の流量を、ピトー管120(またはオリフィス)で測定した差圧から算出する。具体的には、上記差圧から上記式(1)および上記式(2)(または上記式(3))を用いて上記噴出物の流量を算出する。算出する工程では、同時に、捕集部材130で上記噴出物を捕集することが好ましく、上記式(1)(または上記式(3))で用いられる流体密度ρは、捕集部材130で捕集した上記噴出物を分析して上記式(4)で算出した平均分子量の値を用いることが好ましい。
[Calculation process]
In the calculating step, the flow rate of the ejected material ejected from the safety valve of the heated battery B is calculated from the differential pressure measured in the pitot tube 120 (or orifice). Specifically, the flow rate of the ejected material is calculated from the differential pressure using the above equation (1) and the above equation (2) (or the above equation (3)). In the calculating step, it is preferable that the ejected material is simultaneously collected by the
<利点>
当該流量算出装置100,200および当該流量算出方法は、電池Bから噴出する噴出物の流路113を形成する筒状部材111と、流路113に配設されている差圧測定部(ピトー管120またはオリフィス)とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。算出した流量は、電池の熱暴走による各種シミュレーション、例えば複数の電池を接続した電池パックの安全性のシミュレーションなどに好適に用いられる。
<Advantages>
The flow
また、筒状部材110の第2開口部112に捕集部材130を接続することで、上記差圧測定部による上記噴出物の測定と上記噴出物の捕集とを同時に行うことができ、上記流量をより精度よく算出することができる。
Further, by connecting the
[その他の実施形態]
上記実施形態は、本開示の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載および技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換または追加が可能であり、それらは全て本開示の範囲に属するものと解釈されるべきである。
[Other embodiments]
The above embodiments do not limit the configuration of the present disclosure. Therefore, in the above embodiment, it is possible to omit, replace, or add components of each part of the above embodiment based on the description of this specification and common general technical knowledge, and all of these are interpreted as falling within the scope of the present disclosure. Should.
筒状部材に配設されるピトー管は、L型であってもよい。 The pitot tube disposed in the cylindrical member may be L-shaped.
図1および図2では、略直線状の筒状部材を図示したが、筒状部材は湾曲していてもよく、直線部分と湾曲部分とが組み合わされたものであってもよい。 Although a substantially straight cylindrical member is shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical member may be curved or may be a combination of a straight portion and a curved portion.
図3、図4および図5では、ケーシングの接続部を平面視で略円形に示している。すなわち、筒状部材の横断面が略円形をなしているものとして図示をしている。筒状部材は、流路を形成できるものであれば、その横断面が、円形であることに限定されるものではなく、楕円形、矩形、多角形などであってもよい。 In FIGS. 3, 4, and 5, the connecting portion of the casing is shown in a substantially circular shape in plan view. That is, the drawings assume that the cross section of the cylindrical member is approximately circular. The cross section of the cylindrical member is not limited to being circular, but may be elliptical, rectangular, polygonal, etc., as long as it can form a flow path.
本開示の流量算出装置および流量算出方法は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができ、算出した流量は、電池の熱暴走による各種シミュレーション、例えば、複数の電池を接続した電池パックの安全性のシミュレーションなどに好適に用いられる。 The flow rate calculation device and flow rate calculation method of the present disclosure can accurately determine the flow rate of ejected matter ejected from a battery, and the calculated flow rate can be used in various simulations due to battery thermal runaway, for example, for a battery with multiple batteries connected. It is suitably used for simulating pack safety.
100,200 流量算出装置
110 筒状部材
111 第1開口部
112 第2開口部
113 流路
120 ピトー管
130 捕集部材
210 ケーシング
211 接続部
212 蓋部
212a 穴部分
212b 安全弁用孔
212c,212d 蓋凹部分
212e,212f 蓋挿通孔
212g 第1溝部分
212h 第2溝部分
213 第1側部
213a 底部分
213b 背部分
213c,213d 側部分
213e 凹部分
213f,213g ヒータ用挿通孔
214 第2側部
214a 溝部分
B 電池
B1,B2 電極
T 温度計
100, 200 Flow
Claims (10)
上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と
を備える流量算出装置。 a cylindrical member having a first opening and a second opening at both ends in the longitudinal direction, and arranged to form a flow path in the direction of ejection of ejected material ejected from the battery;
A flow rate calculation device comprising: a flow rate calculation means including a differential pressure measuring section disposed in the flow path.
上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と、a flow rate calculation means including a differential pressure measuring section disposed in the flow path;
電池を収容するケーシングとA casing that houses the battery and
を備え、Equipped with
上記ケーシングが、電池を隙間なく収容する流量算出装置。A flow rate calculation device in which the casing accommodates a battery without any gaps.
上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と、a flow rate calculation means including a differential pressure measurement unit disposed in the flow path;
電池を収容するケーシングとA casing that houses the battery and
を備え、Equipped with
上記ケーシングの内面と電池の外面とが密着する流量算出装置。A flow rate calculation device in which the inner surface of the casing and the outer surface of the battery are in close contact with each other.
電池から噴出する噴出物の噴出方向に上記筒状部材が流路を形成するように上記差圧測定部が配設された上記筒状部材の第1開口部を電池に向けて配置する工程と、
上記電池を発熱させ、または上記電池を加熱して温度を上昇させる工程と、
温度が上昇した上記電池から噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、
測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程と
を備える流量算出方法。 arranging a differential pressure measuring section in a cylindrical member having a first opening and a second opening at both ends in the longitudinal direction;
arranging the first opening of the cylindrical member, in which the differential pressure measuring section is disposed, toward the battery so that the cylindrical member forms a flow path in the direction of ejection of ejecta from the battery; ,
a step of causing the battery to generate heat or heating the battery to increase the temperature;
a step of measuring a differential pressure of ejected material ejected from the battery whose temperature has increased using the differential pressure measuring section;
A flow rate calculation method comprising: calculating the flow rate of the ejected material from the measured differential pressure.
電池との間に隙間が形成されないように上記電池をケーシングに収容する工程と、accommodating the battery in a casing so that no gap is formed between the battery and the battery;
上記差圧測定部が配設された上記筒状部材の第1開口部を上記電池に向けて上記ケーシングに配置する工程と、arranging a first opening of the cylindrical member, in which the differential pressure measuring section is disposed, in the casing, facing the battery;
上記電池を発熱させ、または上記電池を加熱して温度を上昇させる工程と、a step of causing the battery to generate heat or heating the battery to increase the temperature;
温度が上昇した上記電池から噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、a step of measuring a differential pressure of ejected material ejected from the battery whose temperature has increased using the differential pressure measuring section;
測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程とa step of calculating the flow rate of the ejected material from the measured differential pressure;
を備える流量算出方法。A flow rate calculation method comprising:
The flow rate calculation method according to claim 8 or 9, further comprising the step of connecting a collection member that collects the ejected material to the second opening.
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