KR20230014042A - 배터리 팩 배출 - Google Patents
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Abstract
배터리 팩으로부터의 압력 및 열을 배출시키기 위한 시스템이 본 명세서에 제시된다. 시스템은 복수의 배터리 셀을 둘러싸는 한 세트의 벽들을 포함할 수 있다. 배터리 팩 내에 구축되는 압력 및/또는 온도를 방출하도록 구성될 수 있는 복수의 배출 구조체가 벽 내에 매립될 수 있다. 복수의 배출 구조체는, 제1 유량으로 배출하도록 구성된 고정 밸브 및 제1 유량을 초과하는 제2 유량으로 배출하도록 구성된 이동가능 밸브를 포함하는 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 복수의 배출 구조체는 또한, 제2 유량을 초과하는 제3 유량을 제공하기 위해 물리적으로 변형되도록 구성된 변형가능 배출구 구조체를 포함할 수 있다.
Description
본 개시내용은 배터리 팩으로부터 압력 및 열을 배출하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 배터리 팩으로의 유체 유입을 제한하거나 방지하면서 배터리 팩으로부터 압력 및/또는 열의 배출을 가능하게 하는 조립체에 관한 것이다.
적어도 일부 예시적인 실례에서, 하나 이상의 배터리 셀 및 배터리 셀을 위한 인클로저를 적어도 부분적으로 한정하는 하나의 또는 복수의 벽을 포함하는 배터리 팩이 제공된다. 인클로저는 실질적으로 밀봉되어, 온도 증가가 인클로저 내에서 과잉 압력을 유발하게 한다. 팩은 또한, 복수의 벽 내에 매립된 하나의 또는 복수의 배출구(vent)를 포함하며, 이들 각각은 과잉 압력을 감소시키기 위해 인클로저로부터 배출하도록 구성된다. 복수의 배출구는 적어도 하나의 또는 복수의 밸브를 포함할 수 있고, 밸브는 인클로저로부터 제1 유량으로 배출하도록 구성된 배출구 플러그 밸브, 및 우산 밸브 - 우산 밸브는 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 인클로저로부터 우산 밸브를 통해 배출하도록 구성됨 - 를 포함한다. 팩은 또한, 변형가능 배출구 구조체 - 변형가능 배출구 구조체는 변형가능 배출구 구조체를 통해 제2 유량보다 큰 제3 유량을 허용하기 위해 물리적으로 변형되도록 구성됨 - 를 포함할 수 있다.
적어도 일부 예시적인 실례에서, 차량 시스템은 차량 몸체 및 차량 몸체 내측에 장착된 복수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 배터리 팩은 전술한 바와 같이 하나 이상의 배터리 셀 및 하나 이상의 벽을 포함할 수 있다. 배터리 팩은 복수의 배터리 셀에 대한 인클로저를 적어도 부분적으로 한정하는 복수의 벽을 포함할 수 있다. 인클로저는 실질적으로 밀봉되어, 열 팽창이 인클로저 내에서 과잉 압력을 유발하게 할 수 있다. 배터리 팩은 복수의 벽 내에 매립되는 복수의 배출 구조체를 포함할 수 있고, 이때 복수의 배출 구조체들 각각은 과잉 압력을 배출하도록 구성된다. 복수의 배출 구조체는 복수의 밸브를 포함할 수 있고, 밸브는 고정된 위치 밸브 - 고정된 위치 밸브는 인클로저로부터 고정된 위치 밸브를 통해 제1 유량으로 배출하도록 구성됨 -, 및 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 인클로저로부터 배출하도록 구성된 우산 밸브를 포함한다. 복수의 배출 구조체는 또한 변형가능 배출구 - 변형가능 배출구는 제2 유량보다 큰 제3 유량을 허용하여 인클로저 내측으로부터 변형가능 배출구를 통해 열을 배출하도록 구성됨 - 를 포함할 수 있다.
적어도 일부 예에서, 배터리 조립체 또는 팩을 배출하기 위한 방법은 차량에 전기를 제공하기 위해 복수의 배터리 셀을 배열하는 단계, 및 복수의 벽으로 복수의 배터리 셀을 봉입하는 단계를 포함한다. 복수의 벽은 실질적으로 밀봉되어, 온도 증가가 인클로저 내에서 과잉 압력을 유발하게 할 수 있다. 본 방법은 복수의 배출 구조체를 복수의 벽 내에 매립하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 복수의 배출 구조체들 각각은 과잉 압력을 감소시키기 위해 인클로저로부터 배출하도록 구성될 수 있다. 복수의 배출 구조체는 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있고, 밸브는 인클로저로부터 제1 배출 구조체를 통해 제1 유량으로 배출하도록 구성된 제1 밸브, 및 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 인클로저로부터 제2 배출 구조체를 통해 배출하도록 구성된 제2 밸브 구조체를 포함한다. 복수의 배출 구조체는 변형가능 배출 구조체 - 변형가능 배출 구조체는 제2 유량보다 큰 제3 유량으로 인클로저로부터 변형가능 배출 구조체를 통해 배출하기 위해 물리적으로 변형되도록 구성됨 - 를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용은, 하나 이상의 다양한 실시예에 따라, 하기 도면을 참조하여 상세히 기술된다. 도면은 단지 예시의 목적으로 제공되며, 단지 전형적인 또는 예시적인 실시예를 도시한다. 이들 도면은 본 명세서에 개시된 개념의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며, 이들 개념의 범위, 범주, 또는 적용가능성을 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 명확함 및 예시의 용이함을 위해, 이들 도면은 반드시 축척대로 작성된 것은 아님에 유의하여야 한다. 본 개시내용의 상기 및 다른 목적과 이점이 첨부 도면과 관련하여 취해진, 하기의 상세한 설명을 고려할 때 명백할 것이다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배터리 팩의 벽 내에 복수의 배출 구조체가 구성된 배터리 팩 또는 조립체의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제1 유량 또는 제1 최대 유량으로 배출하도록 구성된 배출구 플러그 밸브인 제1 배출 구조체의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제2 유량 또는 제2 최대 유량으로 배출하도록 구성된 우산 밸브인 제2 배출 구조체의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제3 유량 또는 제3 최대 유량으로 배출하도록 구성된 버스트 디스크(burst disk)인 변형가능 배출 구조체의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배출을 위한 채널을 한정하는 복수의 지지체를 갖는 우산 밸브의 저면도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 변형가능 배출 구조체로 구성된 우산 밸브의 저면도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제1 유량 또는 제1 최대 유량, 제2 유량 또는 제2 최대 유량, 및 제3 유량 또는 제3 최대 유량을 수용하기 위해 복수의 배출구 구조체를 갖는 배터리 팩을 조립하기 위한 예시적인 공정(700)의 흐름도를 도시한다. 예시적인 예에서, 공정(700)은 도 1의 배터리 팩(100)을 형성하는 데 사용될 수 있고, 배터리 팩(100)은 도 2의 배출구 플러그 밸브(200), 도 3의 우산 밸브(300), 도 4의 변형가능 배출 구조체(400), 도 5의 변형가능 우산 지지체(500), 도 6의 변형가능 우산(600), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 예시적인 차량 및 배터리 팩 조립체의 개략도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배터리 팩 조립체에 대한 차량 정보를 제공하도록 배열된 센서들로부터 데이터를 수신 및 처리하기 위한 예시적인 공정의 흐름도를 도시한다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배터리 팩의 벽 내에 복수의 배출 구조체가 구성된 배터리 팩 또는 조립체의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제1 유량 또는 제1 최대 유량으로 배출하도록 구성된 배출구 플러그 밸브인 제1 배출 구조체의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제2 유량 또는 제2 최대 유량으로 배출하도록 구성된 우산 밸브인 제2 배출 구조체의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제3 유량 또는 제3 최대 유량으로 배출하도록 구성된 버스트 디스크(burst disk)인 변형가능 배출 구조체의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배출을 위한 채널을 한정하는 복수의 지지체를 갖는 우산 밸브의 저면도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 변형가능 배출 구조체로 구성된 우산 밸브의 저면도를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제1 유량 또는 제1 최대 유량, 제2 유량 또는 제2 최대 유량, 및 제3 유량 또는 제3 최대 유량을 수용하기 위해 복수의 배출구 구조체를 갖는 배터리 팩을 조립하기 위한 예시적인 공정(700)의 흐름도를 도시한다. 예시적인 예에서, 공정(700)은 도 1의 배터리 팩(100)을 형성하는 데 사용될 수 있고, 배터리 팩(100)은 도 2의 배출구 플러그 밸브(200), 도 3의 우산 밸브(300), 도 4의 변형가능 배출 구조체(400), 도 5의 변형가능 우산 지지체(500), 도 6의 변형가능 우산(600), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 예시적인 차량 및 배터리 팩 조립체의 개략도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배터리 팩 조립체에 대한 차량 정보를 제공하도록 배열된 센서들로부터 데이터를 수신 및 처리하기 위한 예시적인 공정의 흐름도를 도시한다.
구체적으로 차량 추진을 위해 복수의 전자 전력공급 디바이스를 지원하는 현대의 차량 및 다른 기반시설은 배터리 팩 또는 조립체를 생성하기 위해 함께 패키징된 복수의 배터리 셀을 활용할 수 있다. 셀은 팩 내의 복수의 모듈 또는 조립체 내에 포함될 수 있다. 일부 배터리 팩에서, 배터리 셀은 열이 배터리 팩으로부터 배출되지 않는다면 배터리 셀에 손상을 초래할 수 있는 열을 발생한다. 일부 배터리 팩은 포트에 고정된, 예컨대 합성 불소중합체로 형성된, 멤브레인을 통한 열의 수동 배출에 의존한다. 그러나, 이러한 고정된 배출 디바이스는 대체적으로, 예컨대, 배터리 팩 내의 열 및 압력의 신속한 축적을 유발하는 이벤트에 응답하여, 열을 빠르게 또는 더 큰 체적으로 배출시킬 수 없다.
이동가능 멤브레인으로 구성된 이동가능 밸브, 예컨대 우산 밸브는 가스가 배터리 팩을 빠져나가도록 허용하면서, 대체적으로 물 또는 다른 액체의 유입을 방지할 수 있다. 이러한 특성의 우산 밸브를 활용하는 조립체는, 우산 밸브가 밸브를 배터리 팩에 고정시키는 계면 주위를 밀봉시키는 것이 결핍되기 때문에 물 및 습기가 여전히 배터리 팩에 진입할 수 있다는 점에서 결함을 가질 수 있다. 또한, 이러한 밸브는 이것이 설치된 배터리 팩의 면으로부터 외향으로 돌출하는 경향이 있다. 이러한 돌출부는 설치 및 패키징 동안 밸브에 손상을 유발할 수 있으며, 이는 배터리 팩의 사용 동안 물의 유입을 초래할 수 있다. 더욱이, 이러한 이동가능 밸브는 극한 온도 또는 압력 이벤트 하에서 충분한 배출을 제공하지 않을 수 있다.
이들 및 다른 결함은 본 명세서에 기술된 예시적인 배터리 팩 및 방법에 의해 다루어진다. 일부 실시예에서, 배터리 팩 또는 조립체로부터 상대적으로 더 많은 양의 열을 배출하기에 충분한 환기(ventilation)를 증가시키면서, 또한 물 침입에 대항하여 배터리 팩의 밀봉을 향상시키기 위해 복수의 배출 디바이스 또는 구조체가 제공될 수 있다. 복수의 배출 구조체는 상이한 유형 또는 배출 능력을 포함할 수 있으며, 이에 의해 상이한 이벤트에 응답하여 배터리 팩의 대체적으로 단계적인(staged) 배출을 허용한다. 예를 들어, 배출 구조체는 대체적으로, 예컨대, 배터리 팩 내측의 압력의 느리거나 작은 증가에 응답하도록 상대적으로 낮은 배출 속도를 허용하는 고정된 또는 플러그 유형을 포함하는 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 복수의 밸브들 중 다른 밸브는 인클로저로부터 압력을 방출하도록 일시적으로 편향되는 이동가능 멤브레인 또는 다른 밀봉 구조체를 갖는 이동가능 또는 우산 유형 밸브일 수 있다. 이동가능 밸브는 인클로저로부터 플러그/고정된 밸브에 의해 제공되는 것을 초과하는 제2 속도로 배출시킬 수 있다. 배출 구조체는 또한, 복수의 밸브 외에, 예컨대, 인클로저로부터 열 및/또는 압력의 신속한 방출을 가능하게 하기 위해 용융, 파열(bursting) 등에 의해 물리적으로 변형되거나 달리 기계적으로 고장나도록 구성된 변형가능 배출 구조체를 포함할 수 있다. 따라서, 고정된 및/또는 이동가능 밸브에 의해 완화될 수 없는 속도로 축적되는 열 및 압력은 변형가능 배출 구조체를 통해 인클로저로부터 배출될 수 있다. 일부 예에서, 변형가능 배출 구조체의 기계적 고장은 인클로저 벽 내의 개구를 생성하거나 확대하여 배출을 제공한다. 개구는 차량이 횡단할 수 있는 예상된 수위에 기초한 물 유입의 위험을 최소화하도록 위치될 수 있다. 개구는 또한, 배터리 팩의 인클로저 내의 열 또는 압력 이벤트에 대한 외부의 시각적 표시 또는 단서(cue)를 제공하여 배터리 팩의 교체 또는 서비스를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 배출 구조체(들)는 임계치 한계 초과의 온도 또는 압력에 노출 시에 색상을 변화시키는 재료로 형성될 수 있다. 일례에서, 변형가능 배출 구조체가 미리결정된 임계치 또는 한계를 초과하는 온도 또는 압력에 노출될 때, 밝은 색상 수지(예컨대, 백색 수지)가 더 어두운 색상(예컨대, 갈색 또는 흑색)이 된다.
일부 예시적인 접근법에서, 봉입된 배터리 셀의 예상된 열 또는 압력 부하, 및/또는 배터리 셀의 전력 출력 용량에 기초하여, 각각의 상이한 배출 구조체들, 예컨대, 다수의 배출구 플러그들, 우산 밸브들, 및 변형가능 배출 구조체들이 복수 개가 있다. 일부 실시예에서, 변형가능 배출 구조체는, 예컨대 이동가능 또는 우산 밸브의 일부인 변형가능 구조체에 의해 밸브 내에 통합될 수 있다. 단일 배출 디바이스, 예컨대, 이동가능 또는 우산 밸브 내의 다수의 배출 구조체의 이러한 조합은 유리하게는 배터리 팩 인클로저 및/또는 밀봉 계면 내의 개구들의 개수를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 명세서의 예시적인 배터리 시스템 및 방법은 대체적으로 3개의 상이한 유량으로 열 및/또는 압력을 배출하여 배터리 셀 성능에 영향을 미치는 세 가지 상이한 유형의 열 또는 압력 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 예시적인 배터리 팩은 배터리 팩 또는 인클로저의 서비스 또는 교체를 필요로 하지 않으면서 상이한 열 및 압력 이벤트들뿐만 아니라, 상이한 열 및 압력 기반 이벤트들의 다수의 발생에 응답할 수 있다. 추가적으로, 이러한 접근법은 대체적으로 물 및 다른 오염물이 배터리 인클로저에 진입하는 것을 밀봉한다. 본 개시내용의 접근법은 또한, 밸브 및 다른 배출구가 배터리 인클로저의 면으로부터, 예컨대 외벽 표면을 넘어서 돌출할 수 있는 이전 설계에서의 결함을 해결하는 반면, 본 개시내용의 배출 구조체는 배출 구조체 및/또는 밸브의 최외측 부분이 인클로저의 외부 표면의 평면을 넘어 돌출하지 않도록 인클로저의 벽 내에 매립될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 배출 구조체들 각각은 나사형성된 부분에 의해 인클로저 벽 내에 위치되고, 전체 배출 구조체는 그것이 인클로저 벽의 내부 표면 내에 유지되고/되거나 인클로저 벽의 외부 표면을 넘어 돌출되지 않도록 위치된다. 일부 그러한 예에서, 반경방향 시일은, 배터리 인클로저를 둘러싸는 환경으로부터 물의 유입을 방지하기 위해 복수의 밸브들 각각의 나사형성된 생크 또는 부분과 밸브의 반경방향 외부면 사이에 위치된다.
일부 예에서, 배터리 인클로저는 배터리 팩 또는 인클로저 내에 설치된 복수의 센서로부터의 신호들을 처리하도록 구성된 차량 제어 회로부와 통신한다. 복수의 센서는 온도 센서, 전압 센서, 압력 센서, 또는 배터리 인클로저 내의 정수(standing water)를 검출하도록 구성된 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 센서 각각은 배터리 인클로저 내부의 조건 및 그를 둘러싸는 조건과 관련된 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 데이터는 제어 회로부로 구성된 차량 시스템에 의해 처리되며, 제어 회로부는 차량 시스템의 사용자에게 상태 및 경고를 제공하도록 구성된다.
이제 도 1을 참조하면, 대체적으로 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법의 예시적인 실시예를 나타낼 수 있는 예시적인 배터리 팩 또는 조립체(100)가 도시된다. 배터리 팩(100)은 복수의 배출 구조체(108, 110, 112)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 배출 구조체는 배출구 플러그 밸브(200)(도 2 참조), 이동가능 또는 우산 밸브(300)(도 3 참조)와 같은 밸브를 포함할 수 있다. 배출 구조체들(108, 110, 112) 중 하나 이상은 또한 변형가능 배출 구조체를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 변형가능 배출 구조체는, 예컨대 변형가능 버스트 디스크 배출 구조체(400)(도 4 참조)의 형태의, 팩(100)의 다른 배출 구조체와는 별개의 구성요소 또는 디바이스일 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 변형가능 배출 구조체는, 예컨대 반경방향 지지 밸브(500)(도 5 참조) 또는 버스트 디스크 우산(600)(도 6 참조)과 관련하여 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 이동가능 밸브와 통합될 수 있다. 따라서, 반경방향 지지 밸브(500) 및/또는 버스트 디스크 우산(600)은 배출구 플러그(200) 및/또는 우산 밸브(300)와 조합하여 또는 그 대신에 배터리 팩(100) 내에 통합될 수 있다. 또한 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 배터리 팩(100)은 또한 도 7의 방법(700)과 일치하게 구성될 수 있고, 배터리 팩 조립체(804)로서 도 8의 차량 시스템(800) 내에 통합될 수 있다. 배터리 팩(100)은 또한, 도 9의 방법(900)의 실행을 용이하게 하는 데 필요한 정도로 센서들과 함께 구성될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 벽 조립체(102)에 의해 봉입될 수 있다. 벽 조립체(102)는 배터리 셀 모듈들 또는 조립체들(104a 내지 104i) 주위에 인클로저를 생성할 수 있다. 모듈들(104) 각각은 하나 이상의, 그리고 일부 경우에, 많은 배터리 셀을 포함할 수 있다. 팩(100)의 인클로저는 실질적으로 밀봉될 수 있다. 보다 구체적으로, 예컨대 주변 공기의, 벽 조립체(102)에 의해 한정된 인클로저 내외로의 유체 유동은, 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 배출 구조체들(108, 110, 112)에 의해 허용되는 것으로 제한될 수 있다. 따라서, 모듈(104a 내지 104i) 등으로부터 배출되는, 예컨대, 배터리 모듈 조립체(104)의 온도의 증가로 인한, 벽 조립체(102) 내의 압력 및/또는 온도의 증가는 대체적으로 벽 조립체(102) 내의 압력의 증가를 야기할 수 있다. 따라서, 배출 구조체들(108, 110, 112) 중 하나 이상에 의해 벽 조립체(102)의 인클로저 내에서부터 과잉 압력이 배출될 수 있다. 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)는 대형 차량 시스템에 제공될 전기 에너지의 양을 생성하기 위해 상호연결된 복수의 배터리 셀로 구성될 수 있다. 배터리 모듈 조립체들(104a 내지 104i)은, 배터리 팩(100)이 전력을 제공하도록 구성된 구조체의 이용가능한 패킹 공간에 따라 수직으로, 수평으로 배열될 수 있거나, 또는 서로의 위에 적층될 수 있다. 배터리 모듈 조립체들(104a 내지 104i)은 분할 벽들에 의해 분리될 수 있고, 이는 배터리 모듈 조립체들(104a 내지 104i)에 의해 생성된 열을 위한 채널을 생성할 수 있다. 유동(들)(106)은 배터리 모듈 조립체들(104a 내지 104i)에 의해 생성된 압력 및/또는 열의 가능한 경로들을 묘사한다. 유동(들)(106)은 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)의 용도 또는 배터리 팩(100)의 다른 조건에 기초하여 복수의 수준으로 나타날 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)가 내부에 배열되는 시스템에 의해 생성된 전류 인출(current draw)이 낮거나 보통의 작동 수준인 경우, 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)는 더 낮은 속도로 더 낮은 양의 압력 또는 열을 생성할 수 있다. 대조적으로, 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 더 많은 양의 압력 및/또는 열이 벽 조립체(102) 내의 더 상당한 또는 신속한 압력 축적에 응답하여 다른 배출구 구조체(108, 110 및/또는 112)를 통해 배출될 수 있다.
다른 예에서, 배터리 모듈(100) 내의 전류 인출량 및 결과적인 열 출력 또는 압력은, 예컨대, 전력 공급 및/또는 저장을 위한 배터리 모듈 조립체(100)를 활용하는 전기 차량의 일부로서, 활성 사용 중인 다수의 차량 시스템과 관련될 수 있다. 예를 들어, 제1 양의 압력 또는 열은 차량이 차량 활성화 커맨드를 모니터링하기 위한 보조 전력(예컨대, 초당 12 주울의 열 출력과 동등한 12 와트)만을 사용하고 있을 때 생성될 수 있고, 제2 양의 압력은 차량에 전력이 공급되어 대부분의 차량 시스템이 정상 상태로 기능하고 작동하도록 할 수 있을 때의 유휴 전력량(예컨대, 초당 18 주울의 열 출력과 동등한 18 와트)을 차량이 사용하고 있을 때 생성될 수 있고, 제3 양의 압력은 차량 및 차량 내의 시스템이 모두 더 높은 또는 최대 용량으로 작동하고 있을 때의 더 높은 또는 최대 양의 전력(예컨대, 초당 36 주울의 열 출력과 동등한 36 와트)을 차량이 사용하고 있을 때 생성될 수 있다. 이들 출력 각각은, 벽 조립체(102)를 포함하는 복수의 벽의 배열체뿐만 아니라 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)의 에너지 출력 및 위치설정에 기초하여 예시적인 유동(106)에 의해 배터리 팩(100) 전체에 걸쳐 전파될 수 있다.
다른 예에서, 배터리 모듈 조립체(100)는 내부 압력 또는 열의 상이한 수준들 또는 임계치들에 응답하여 모듈(100) 내부로부터 배출하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 배출구 플러그 밸브는 배터리 모듈 조립체(100) 내에서 작동하는 배터리 셀에 의해 생성된 열에 의해 생성될 수 있는, 배터리 모듈(100) 내의 제1 양의 압력, 예컨대, 5 ㎪의 압력을 배출하도록 구성될 수 있다. 더 높은 수준의 압력은 다른 배출구 구조체를 통해 모듈(100)로부터 배출될 수 있다. 보다 구체적으로, 이동가능 또는 우산 유형 밸브는 배터리 셀에 의한 더 높은 수준의 열 출력 또는 모듈(100) 내에 추가 압력을 생성하는 다른 조건에 응답하여 배터리 모듈(100) 내의 더 높은 수준의 압력, 예컨대, 10 ㎪의 압력을 배출하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 더 높은 수준의 압력 및/또는 열, 예컨대, 50 ㎪의 압력 또는 600℃는 변형가능 밸브에 의해 모듈(100)로부터 배출될 수 있다. 이들 출력 각각은 벽 조립체(102)를 포함하는 복수의 벽의 배열체에 기초하여 예시적인 유동(106)에 의해 배터리 팩(100) 전체에 걸쳐 전파될 수 있다.
다른 예에서, 배터리 팩(100) 내의 조건은 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)로부터 발생된 열의 직접적인 결과로서 또는 배터리 팩(100)의 작동에 의해 야기되는 일부 다른 조건에 의해 상승된 압력을 초래할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(100) 내의 조건은 전형적으로 1 atm과 같은 대기압으로 있을 수 있다. 차량의 작동과 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)로부터의 전류 인출 사이에서, 배터리 팩(100) 내의 조건은 1 atm에서 1.1 atm으로 변화될 수 있으며, 이는, 차량이 완화될 제1 유량 또는 제1 최대 유량에 대응하는 차량 활성화 커맨드를 모니터링하기 위한 보조 전력만을 사용하고 있는 동안 수동적으로 0.001 ㎥/초로 배출될 필요가 있는 가스 입자의 유동(들)(106)을 생성할 수 있다. 제2 최대 유량은 1 atm에서 1.4 atm으로의 압력의 변화에 대응할 수 있으며, 이는 차량에 전력이 공급되어 차량 시스템의 대부분이 정상 상태에서 기능하고 작동할 수 있게 하는 동안 더 능동적으로 0.01 ㎥/초로 배출될 필요가 있는 가스 입자의 유동(들)(106)을 생성할 수 있다. 제3 유량 또는 제3 최대 유량은 1 atm에서 2.5 atm으로의 압력의 변화에 대응할 수 있으며, 이는 차량 및 차량 내의 시스템이 모두 설계 임계치를 넘는 기간 동안 최대 용량으로 작동하고 있을 때의 높은 또는 최대 전력량을 차량이 사용하고 있을 때 거의 즉시 1 ㎥/초로 배출될 필요가 있는 가스 입자의 유동(들)(106)을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 팩(100)은 벽 조립체(102) 전체에 걸쳐 다수의 유형의 배출 구조체들을 통합한다. 배출 구조체들 각각은 그가 벽 조립체(102)의 측부들에서 배출하도록 배열될 수 있다. 배출 구조체는 배터리 팩(100)의 특정 섹션 내의 압력 또는 열의 축적을 최소화하기 위해 유동(들)(106)의 고려에 기초하여 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 배출 구조체 유형은 배출구 포트(108a, 108b)일 수 있다. 이러한 예에서, 유동(106)에 기초하여, 유동(106)에 좌우되는 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104c)만이 존재한다. 따라서, 압력 및/또는 열은 더 느린 속도로 축적될 수 있다. 배출구 포트들(108a, 108b)은 각각 도 2의 배출구 플러그(200)를 포함할 수 있고, 벽 조립체(102) 내의 매립된 나사산에 대해 고정된 높이에 위치될 수 있다. 고정된 높이는, 더 낮은 수준의 압력 및/또는 열이 배출구 포트(108a, 108b)로부터 방출될 수 있게 하면서, 배출구 포트(108a, 108b) 내로의 습기 또는 다른 유체의 유입을 방지하는 유출 유동을 생성하는 유동 단면적에 기초하여 결정될 수 있다. 일례에서, 배출구 플러그(200)는 5 ㎪의 팩(100) 내의 과잉 압력을 해결하기에 충분하게 모듈(100)로부터 배출하도록 구성될 수 있다.
제2 배출 구조체는 우산 밸브(110a, 110b)일 수 있다. 이러한 예에서, 유동(106)에 기초하여, 이제 유동(106)에 좌우되는 배터리 모듈(104a 내지 104g)이 존재한다. 따라서, 압력 및/또는 열은 더 빠른 속도로 축적되어, 예컨대, 10 ㎪를 초과하는 배터리 팩(100) 내의 내부 압력을 생성할 수 있다. 또한, 이러한 예에서, 배출구 포트(108a, 108b)는 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104G)에 의해 생성된 모든 압력 또는 열이 우산 밸브(110a, 110b)에 의해 완화되지는 않도록 하는 수동적 속도로 열 축적의 일부분을 완화시키기 위한 위치에 있을 수 있다. 우산 밸브(110a, 110b)는 도 3의 우산 밸브(300)에 의해 묘사될 수 있고, 배터리 팩(100) 내의 배터리 모듈 조립체들(104a 내지 104i)의 배열체의 예상된 열 출력에 따라, 도 5의 반경방향 지지 밸브(500) 및 도 6의 버스트 디스크 우산(600)의 변형가능 특징부들을 통합할 수 있다. 우산 밸브(110a, 110b)는 배터리 모듈(104a 내지 104g)에 의해 생성된 유동(106)이 밸브(110a 및/또는 110b)에 의한 응답을 생성하기에 충분한 압력 및/또는 온도를 생성할 때까지 벽 조립체(102) 상의 시일을 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 유동(106)이 상승된 수준에 도달할 때, 우산 밸브(110a, 110b)는 배터리 팩(100)의 외부의 환경에 대해 개구를 생성하여 벽 조립체(102) 내로부터 압력 및/또는 열을 방출하도록 구성될 수 있다.
제3 배출 구조체는, 도 1에 도시된 바와 같이 버스트 디스크(112a, 112b)의 형태를 취할 수 있는 변형가능 배출 구조체(112)일 수 있다. 이러한 예에서, 유동(106)에 기초하여, 예컨대, 배출하는 증가된 수의 배터리 모듈 조립체들(104a 내지 104i)로 인해, 이제 팩(100) 및/또는 유동들(106) 내에서 압력의 추가적인 증가가 있고/있거나, 또는 팩(100) 내에서 과잉 압력 및/또는 열을 야기하는 더 극심한 이벤트들이 있다. 따라서, 압력은 상당히 빠른 속도로 축적되어 50 ㎪를 초과하는 배터리 팩(100) 내의 압력 및/또는 600℃를 초과하는 온도를 생성할 수 있다. 결과적으로, 배출구 플러그 또는 이동가능/우산 유형 배출구 밸브 단독에 의한 배출은 팩(100)으로부터의 배출을 용이하게 하기에 충분하지 않을 수 있다. 또한, 이러한 예에서, 버스트 디스크는 유동(106)의 방향에 기초하여 이러한 압력/열의 수집 위치에 위치될 수 있으며, 이는 벽 조립체(102)의 구성 및 배터리 팩(100) 내의 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)의 상대적 위치설정에 의존할 수 있다. 버스트 디스크들(112a, 112b)은 도 4의 버스트 디스크(400)에 의해 묘사될 수 있다. 버스트 디스크(112a, 112b)는 벽 조립체(102)에 대한 시일을 유지하도록 구성될 수 있고, 그리고 예컨대, 50 ㎪ 또는 600℃를 초과하는 압력 또는 열 축적에 대응하는 빠른 속도에서 기계적으로 고장나고 파괴 개방되어 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)가 장기간 동안 그 수준의 열 유동에 노출되는 것을 방지하도록 구성된 변형가능 구조체로 구성될 수 있다. 배출구 포트(108a, 108b)뿐만 아니라 우산 밸브(110a, 110b)도 또한, 배터리 모듈 조립체(104a 내지 104i)가 높은 또는 최대 허용 압력 또는 열을 초과하는 유동(106)을 반복적으로 생성한다면 본 개시내용의 일부 실시예에 따른 변형가능 구조체를 통합할 수 있다.
일부 실시예에서, 일단 유동(106)이 예시적인 최대 압력/열 수준을 초과하면, 배터리 팩(100)에 대한 서비스에 대해 경고가 생성될 수 있다. 예를 들어, 일단 예시적인 또는 최대 열 유동이 달성되면, 예컨대, 변형가능 배출 구조체들(112) 중 하나 이상의 변형가능 배출 구조체의 물리적 또는 영구적인 기계적 고장의 결과로서, 작동 조건에 따라 배터리 팩(100) 내로의 유체의 유입을 가능하게 할 수 있는 개구들이 배터리 벽 조립체(102) 내에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 센서(예컨대, 배터리 팩 조립체 내의 정수를 검출하도록 구성된 물 센서, 온도 센서, 전압 센서, 및 압력 센서)를 포함하는 제어 회로부가 배터리 팩(100) 내에 배열될 수 있다. 이들 센서는 도 9의 공정(900)에서 예시된 바와 같이 차량 운전자에게 데이터 및 경고를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제1 최대 유량으로 열을 배출하는 예시적인 배출구 플러그(200)의 단면도를 도시한다. 배출구 플러그(200)는 또한, 대체적으로, 인클로저 내로의 가스 유동을 허용하여 (예컨대, 하나 이상의 배터리 모듈(104a 내지 104i)이 냉각됨에 따른 열 수축으로 인해) 정상 상태 작동 압력을 가능하게 하면서, 또한 인클로저 외부로 더 낮은 수준의 열 및/또는 압력을 배출할 수 있다. 배출구 플러그(200)는, 일례에서, 배터리 팩(100) 내에 배출구 포트(108a, 108b)로서 통합될 수 있다. 배출구 플러그(200)는 또한, 도 5의 반경방향 지지 밸브(500) 및 도 6의 버스트 디스크 우산(600)의 양태들을 통합할 수 있다.
배출구 플러그(200)는 벽(202) 내에 매립될 수 있다. 벽(202)은, 단지 일례로서, 도 1의 벽 조립체(102)를 나타낼 수 있다. 배출구 플러그(200)는, 설치될 때, 배출구 플러그(200)가 벽(202)의 외부 표면에 의해 한정된 평면을 통해 돌출하지 않도록 위치될 수 있다. 배출구 플러그(200)의 최상부 부분은 배출구 캡(204)일 수 있다. 배출구 캡(204)은 열 유동(212)이 도 1로부터 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경에 도달할 수 있게 하는 개구를 포함할 수 있거나, 또는 유동(212)이 유출 압력 또는 열 유동으로서 작용하게 하여 환경으로부터의 유체의 유입이 배출구 플러그(200)로 진입하는 것을 억제할 수 있도록 하는 도 2에 도시된 바와 같은 채널을 생성할 수 있다. 배출구 캡(204)은 열의 제1 최대 유량(예컨대, 배출구 캡(204)을 통한 과잉 압력 또는 열의 배출을 가능하게 하는 5 ㎪의 내부 압력에 의해 생성된 바와 같은 유량)이 배터리 팩(100)을 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 위치된다. 일부 실시예에서, 배출구 캡(204)은 제3 최대 유량의 열 유동을 해결하기 위해 도 5의 반경방향 지지 밸브(500) 및 도 6의 버스트 디스크 우산(600)과 같은 변형가능 부분들을 포함할 수 있다.
반경방향 밀봉 링(206)은 배출구 플러그(200)를 위치시키기 위해 개구에 의해 생성된 측벽들에 대항하여 시일을 생성하도록 홈 내에 위치될 수 있다. 반경방향 밀봉 링(206)은 도 1의 배터리 팩(100)이 위치될 수 있는, 유체의 유입에 대항하여 밀봉하는 것으로 알려진 임의의 재료, 예컨대 실리콘, 고무 등과 같은 순응형 재료로 구성될 수 있다. 반경방향 밀봉 링(206)은 나사형성된 부분(208)에 의해 겪게 되는 부하로부터 결합해제될 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 상대적으로 작은 두께의 벽(202)의 사용을 가능하게 할 수 있는데, 그 이유는 시일이 나사형성된 부분(208)에 의해 제공되는 나사 부하에 의존하지 않기 때문이다. 나사형성된 부분(208)은 반경방향 밀봉 링(206) 아래에 위치될 수 있고, 그리고 벽(202) 내의 배출구 플러그의 위치설정을 가능하게 하기 위해 벽(202)의 나사형성된 부분과 정합하여 배출구 캡(204)이 주변 외부 표면에 의해 한정된 평면을 넘어 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 일부 실시예에서, 나사형성된 부분(208)은 벽(202)의 두께에 기초하여 나사 맞물림에 의해 제공되는 나사 부하를 감소시키도록 구성된다. 투과성 멤브레인(210)은, 배터리 팩(100)의 내측으로부터 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경으로 가열된 가스의 유출을 가능하게 하면서, 또한 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경에 있는 것으로 알려진 유체의 유입을 방지하는 재료로 구성될 수 있다. 압력 및/또는 열의 유출은 유동(212)에 의해 묘사된다. 투과성 멤브레인(210)은 더 낮은 수준의 온도 및/또는 압력, 예컨대, 제1 및 제2 최대 열 또는 압력 유량들을 견디도록 구성될 수 있고, 제3 최대 유량에서 고장나도록 구성될 수 있다. 일례에서, 5 ㎪ 또는 10 ㎪과 같은 더 낮은 수준의 압력은 배출구 캡(204) 및/또는 투과성 멤브레인(210)에 의해 충분히 해결될 수 있는 반면, 더 높은 수준의 온도 및/또는 압력(예컨대, 50 ㎪ 또는 600℃)은 아래에서 더 논의되는 바와 같이 추가적인 배출 능력을 필요로 할 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제2 최대 유량으로 열을 배출하는 우산 밸브(300)의 단면도를 도시한다. 우산 밸브(300)는 배터리 팩(100) 내에 우산 밸브들(110a, 110b)로서 통합될 수 있다. 우산 밸브(300)는 일부 예에서, 또한 도 5의 반경방향 지지 밸브(500) 및 도 6의 버스트 디스크 우산(600)의 양태들을 통합할 수 있다.
우산 밸브(300)는 벽(302) 내에 매립될 수 있다. 벽(302)은 도 1의 벽 조립체(102)의 벽을 나타낼 수 있다. 우산 밸브(300)는, 그의 매립된 위치에서 우산 밸브(300)를 포함하는 전체 조립체가 벽(302)의 외부 표면에 의해 한정된 평면을 통해 돌출되지 않도록 구성될 수 있다. 반경방향 밀봉 링(304)은 우산 밸브(300)를 위치시키기 위해 개구에 의해 생성된 측벽들에 대항하여 시일을 생성하도록 홈 내에 위치될 수 있다. 반경방향 밀봉 링(304)은 도 1의 배터리 팩(100)이 위치될 수 있는, 유체의 유입에 대항하여 밀봉하는 것으로 알려진 임의의 재료로 구성될 수 있다. 나사형성된 부분(306)은 반경방향 밀봉 링(304) 아래에 위치될 수 있고, 그리고 벽(302) 내의 배출구 플러그의 위치설정을 가능하게 하기 위해 벽(302)의 나사형성된 부분과 매칭되어 우산 밸브(300)의 최상부 부분이 주변 외부 표면에 의해 한정된 평면을 넘어 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
우산 시일(308)은, 배터리 팩(100)의 내측으로부터 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경으로 가열된 가스의 유출을 가능하게 하면서, 또한 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경에 있는 것으로 알려진 유체의 유입을 방지하는 재료로 구성될 수 있다. 압력 및/또는 열의 유출은 유동(312)에 의해 묘사된다. 우산 시일(308)은 우산 시일(308)과 우산 밸브(308)의 몸체 사이에 갭을 생성하여 열 수준이 제2 최대 유량과 매칭되거나 초과할 때 열의 유출을 가능하게 하도록 구성될 수 있고, 제3 최대 유량에서 고장나도록 구성될 수 있다. 우산 시일(308)은 지지 구조체(310)에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 지지 구조체(310)는, 우산 시일(308)의 에지를 변위시키기에 충분한 열이 생성될 때(예컨대, 배터리 팩 내측에 적어도 10 ㎪의 압력이 존재함) 유동(312)이 도 1로부터 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경에 도달할 수 있게 하는 개구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 구조체(310)는 제3 최대 유량(예컨대, 50 ㎪를 초과하는 내부 배터리 팩 압력 또는 600℃를 초과하는 온도에 의해 가능하게 되는 바와 같은 가스 유량)에 노출될 때 변형되도록 구성될 수 있는 도 5의 반경방향 지지 밸브(500)와 같은 변형가능 부분을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 우산 시일은 제3 최대 유량으로 유동을 해결하기 위한 버스트 디스크 우산(600)으로 구성될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 팩(100)의 인클로저로부터 제3 최대 유량으로 배출되도록 구성될 수 있는 버스트 디스크 조립체(400)의 단면도를 도시한다. 버스트 디스크 조립체(400)는 변형가능 배출 구조체(112a, 112b)로서 배터리 팩(100) 내에 통합될 수 있다. 버스트 디스크 조립체(400)는 또한, 도 5의 반경방향 지지 밸브(500) 및 도 6의 버스트 디스크 우산(600)의 양태들을 통합할 수 있다.
버스트 디스크 조립체(400)는 벽(402) 내에 매립될 수 있다. 벽(402)은 도 1의 벽 조립체(102)의 벽을 나타낼 수 있다. 버스트 디스크 조립체(400)는, 그의 최종 조정된 위치에서 버스트 디스크 조립체(400)를 포함하는 전체 조립체가 벽(402)의 외부 표면에 의해 한정된 평면을 통해 돌출되지 않도록 구성될 수 있다. 버스트 디스크 조립체(400)의 최상부 부분은 변형가능 부분(404)일 수 있다. 변형가능 부분(404)은 환경으로부터의 유체의 유입이 배출구 플러그(200)로 진입하는 것을 억제하는 시일을 생성하도록 구성될 수 있다. 변형가능 부분(404)은 제3 최대 유량을 초과하는 열 유동에 노출될 때 변형되고 개구를 생성하여, 열 유동(410)이 배터리 팩(100)을 빠져나가게 할 수 있도록 구성될 수 있다(예컨대, 50 ㎪ 초과의 내부 압력 또는 600℃ 초과에 노출될 때 용융될 수 있음). 예를 들어, 변형가능 부분(404)은, 그것이 변형될 때, 변형가능 부분(404)이 이벤트에 노출된 결과로서 변형되기 전에 위치되었던 개방 공간에 더하여 이벤트의 결과로서 남아 있는 색상 변화 또는 다른 잔류물에 의해 열 이벤트의 시각적 표시를 남길 수 있다. 일부 실시예에서, 변형가능 부분(404)은 제3 최대 유량의 유동을 해결하기 위해 도 5의 반경방향 지지 밸브(500) 및 도 6의 버스트 디스크 우산(600)과 같은 변형가능 구조체들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 다른 구조체들은 버스트 디스크 조립체(400)가 상대적으로 낮은 더 유량, 예컨대, 상기 논의된 제1 및/또는 제2 최대 유량의 배출에 기여할 수 있도록 변형가능 부분(404)의 형상 내에 통합될 수 있어, 배터리 팩(100)이 벽 조립체(102) 내의 압력/온도에 도달하여, 예컨대, 제3 최대 유량과 같은 추가의 증가된 유량으로 인클로저로부터 증가된 유동을 생성할 확률을 감소시킨다.
반경방향 밀봉 링(406)은 버스트 디스크 조립체(400)를 위치시키기 위해 개구에 의해 생성된 측벽들에 대항하여 시일을 생성하도록 홈 내에 위치될 수 있다. 반경방향 밀봉 링(406)은 도 1의 배터리 팩(100)으로의 유체의 유입, 예컨대 물의 유입에 대항하여 밀봉하는 것으로 알려진 임의의 재료로 구성될 수 있다. 나사형성된 부분(408)은 반경방향 밀봉 링(406) 아래에 위치될 수 있고, 그리고 벽(402) 내의 버스트 디스크 조립체(400)의 위치설정을 가능하게 하기 위해 벽(402)의 나사형성된 부분과 매칭되어 변형가능 부분(404)이 주변 외부 표면에 의해 한정된 평면을 넘어 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 변형가능 부분(404)은 배터리 팩(100)의 예상되는 환경에 기초하여 유체 또는 가스가 배터리 팩(100)으로 진입하는 것을 방지하는 시일을 생성하기에 적합한 임의의 재료로 구성될 수 있으면서, 또한 제3 최대 열 수준을 초과하는 열 수준에 노출될 때(예컨대, 50 ㎪을 초과하는 배터리 팩 또는 모듈의 내부 압력, 또는 600℃를 초과하는 팩(100) 내의 온도와 관련된 조건에 노출될 때) 변형되어 개구를 생성하도록 구조화된 재료로 제조된다. 압력/열의 유출은 유동(410)에 의해 묘사된다. 변형가능 부분(404)은 제1 및 제2 최대 열 유량(예컨대, 각각 5 ㎪ 및 10 ㎪의 내부 배터리 팩 압력에 대응하는 가스 유량)을 견디도록 구성될 수 있고, 더 높은 수준의 온도 및/또는 압력, 예컨대, 제3 최대 유량에서 고장나도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 변형가능 부분(404)은 변형됨이 없이 제1 및 제2 최대 열 유량의 유출을 가능하게 하기 위해 구조적 요소들을 통합할 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 도 3의 지지 구조체(310)로서 우산 밸브(300) 내에 통합될 수 있는 변형가능 구조체(500)의 저면도를 도시한다. 변형가능 구조체(500)는 또한, 둘 모두 도 2의 투과성 멤브레인(210)을 위한 지지 구조체로서 배출구 플러그(200) 내에 통합될 수 있고, 둘 모두 도 4의 변형가능 구조체(404)의 일부로서 버스트 디스크 조립체(400) 내에 통합될 수 있다.
변형가능 구조체(500)는 지지 링(502)에 의해 한정된 외부 주변부를 가질 수 있다. 외부 지지 링(502)은, 도 2의 배출구 플러그(200), 도 3의 우산 밸브(300), 또는 도 4의 버스트 디스크 조립체(400) 중 하나의 삽입을 허용하도록 구멍이 나고 탭핑된(tapped) 도 1의 벽 조립체(102)의 벽의 일부분의 직경부일 수 있다. 내부 지지 링(504)은 도 3의 우산 시일(308)의 하부 부분의 직경부일 수 있다. 내부 지지 링(504)을 외부 지지 링(502)에 연결하는 것은 지지 아암들(506a 내지 506d)이다. 일부 실시예에서, 도 1의 벽 조립체(102)의 두께 및 도 1의 배터리 팩(100) 내에서 생성될 것으로 예상되는 제3 최대 유량에 따라, 도시된 4개보다 더 많거나 더 적은 지지 아암들(506a 내지 506d)이 있을 수 있다.
지지 아암(506a 내지 506d)은 임계량의 시간 동안 제3 최대 유량에 노출될 때 변형되거나 용융되도록 구조화된 유형의 재료, 예컨대, 플라스틱, 나일론 등으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 제3 최대 유량은 내부 배터리 팩의 600℃의 온도 또는 배터리 팩 내의 50 ㎪ 압력에 의해 야기될 수 있고, 임계량의 시간은 1초일 수 있다. 이러한 예에서, 지지 아암(506a 내지 506d)은 적어도 1초 동안 전술한 조건에 노출될 때 용융되도록 구조화된다. 일부 실시예에서, 변형가능 구조체(500)는 도 3의 지지 구조체(310)로서 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 지지 아암(506a 내지 506d)이 용융될 때, 우산 시일(308)은 도 1의 배터리 팩(100) 외부로 떨어지고, 도 2의 벽 조립체(102) 내에 개구를 생성하여 벽 조립체(102)에 의해 생성된 인클로저로부터 빠른 속도로 열이 유출될 수 있게 할 수 있다. 일례에서, 지지 아암들(506a 내지 506d) 각각은 구조적으로 온전한 단면적을 유지하기 위해 상대적으로 더 큰 축방향 높이를 가지면서 상대적으로 좁은 반경방향 폭을 가질 수 있는 한편, 또한 제3 최대 유량에 대응하는 이벤트 동안 가열/가압 가스의 신속한 용융 및 유출을 가능하게 한다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 둘 모두 도 3의 우산 시일(308)로서 우산 밸브(300) 내에 통합될 수 있는 버스트 디스크 우산(600)의 저면도를 도시한다. 버스트 디스크 우산(600)은 또한, 둘 모두 도 2의 투과성 멤브레인(210)의 대안 실시예로서 배출구 플러그(200) 내에 통합될 수 있고, 둘 모두 도 4의 변형가능 구조체(404)의 일부로서 버스트 디스크 조립체(400) 내에 통합될 수 있다.
버스트 디스크 우산(600)은 지지 링(602)에 의해 한정된 외부 주변부를 가질 수 있다. 외부 지지 링(602)은, 도 2의 배출구 플러그(200), 도 3의 우산 밸브(300), 또는 도 4의 버스트 디스크 조립체(400) 중 하나의 삽입을 허용하도록 구멍이 나고 탭핑된 도 1의 벽 조립체(102)의 벽의 일부분의 직경부일 수 있다. 내부 지지 링(604)은 도 3의 우산 시일(308)의 하부 부분의 직경부일 수 있다. 내부 지지 링(504)을 외부 지지 링(502)에 연결하는 것은 지지 아암들이다. 일부 실시예에서, 도 1의 벽 조립체(102)의 두께 및 도 1의 배터리 팩(100) 내에서 생성될 것으로 예상되는 제3 최대 유량에 따라, 도시된 4개보다 더 많거나 더 적은 지지 아암들이 있을 수 있다.
지지 아암은 제3 최대 유량에 노출됨에도 불구하고 그의 형상 및 구조를 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 우산형 버스트 디스크 직경부(606)는 도 1의 배터리 팩(100) 내측으로부터 배터리 팩(100)을 둘러싸는 환경으로의 열의 신속한 유출을 가능하게 하기 위해 임계량의 시간 동안 제3 최대 유량에 노출될 때 용융, 고장, 변형 또는 달리 물리적으로 변형되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 1초 동안 600℃ 또는 50 ㎪의 모듈(100) 내의 내부 압력에 응답하여, 우산형 버스트 디스크 직경부(606)는 용융되거나 달리 물리적으로 변형되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 버스트 디스크 우산(600)은 도 3의 우산 시일(308)로서 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 우산형 버스트 디스크 직경부(606)가 용융될 때, 우산 시일(308)은 둘러싸는 외부 주변부에서 시일을 유지할 수 있는 반면, 우산형 버스트 디스크 직경부(606)가 있었던 개방 직경부는 개구를 생성하여 열이 도 1의 배터리 팩(100) 외측으로 흐를 수 있게 하고, 도 2의 벽 조립체(102) 내에 작은 개구를 생성하여 벽 조립체(102)에 의해 생성된 인클로저로부터 열이 빠른 속도로 유출될 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 우산형 버스트 디스크 직경부(606)는 도 4의 변형가능 부분(404)보다 직경부가 더 작을 수 있어서, 임계 기간 동안 제3 최대 유량을 초과하는 열 유동 이벤트가 발생할 때 도 1의 벽 조립체(102)의 벽에 더 작은 개구가 존재하게 된다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 제1 최대 유량, 제2 최대 유량, 및 제3 최대 유량을 수용하기 위해 복수의 배출구와 함께 구성된 배터리 팩을 제조하기 위한 예시적인 공정(700)의 흐름도를 도시한다. 예시적인 예에서, 공정(700)은 본 개시내용의 일부 실시예에 따라, 도 1의 배터리 팩(100), 도 2의 배출구 플러그(200), 도 3의 우산 밸브(300), 도 4의 버스트 디스크(400), 도 5의 변형가능 지지체(500), 도 6의 버스트 디스크 우산(600), 또는 이들의 임의의 조합을 형성하는 데 사용될 수 있다.
702에서, 복수의 배터리 셀이 전기를 제공하도록 배열된다. 일부 실시예에서, 복수의 배터리 셀은 차량에 전력을 공급하기 위해 도 1의 배터리 팩(100) 내에 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 배터리 셀은 배터리 셀 단자들 사이의 연결부들의 네트워크를 통해 연결됨으로써 전력을 제공하도록 배열된다. 704에서, 복수의 배터리 셀은, 복수의 배터리 셀이 위치되는(예컨대, 도 1의 벽 조립체(102) 내에 봉입되는) 환경에 대항하여 밀봉되는 복수의 벽 내에 봉입될 수 있다. 706에서, 제1 최대 압력 레벨 또는 유량 또는 열 또는 압력이, 예컨대 정상 작동 조건 동안 복수의 배터리 셀의 최대 에너지 출력에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 최대 유량은, 도 1의 배터리 팩(100)이 설치될 수 있는, 더 낮은 수준의 전력, 예컨대, 차량 활성화 커맨드를 모니터링하기 위한 보조 전력만을 사용하고 있는 차량을 반영할 수 있다. 708에서, 제1 벽 상의 제1 영역에 기초하여, 제1 최대 유량을 보상하기 위해 제1 배출 구조체들 또는 배출구 유형들의 개수가 결정된다. 일부 실시예에서, 배출 구조체는 도 2의 배출구 플러그(200)와 같은 하나 이상의 고정된 배출구일 수 있다.
710에서, 제2 온도, 또는 열 또는 압력 유량은 복수의 배터리 셀에 의해 생성된 제2 양의 열에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 최대 유량은, 도 1의 배터리 팩(100)이 설치될 수 있는 차량이 차량에 전력이 공급될 때의 최대 전력량을 사용하고 있을 때를 반영할 수 있다(예컨대, 배터리 팩(100) 내에서 작동하는 배터리 셀에 의해 발생된 열에 의해 생성된 10 ㎪의 압력에 대응하는, 배출 구조체를 통해 배터리 팩을 떠나는 가스의 유량). 712에서, 제2 벽 상의 제2 영역에 기초하여, 제2 개수의 제2 배출 구조체 또는 배출구 유형이 제2 최대 유량을 보상하도록 결정된다. 일부 실시예에서, 배출 구조체는 도 3의 우산 밸브(300)와 같은 복수의 이동가능 밸브일 수 있다.
714에서, 제3 최대 유량은 복수의 배터리 셀에 의해 생성된 제3 양의 열에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3 양의 열은, 도 1의 배터리 팩(100) 설치될 수 있는 차량이 배터리 모듈들(104a 내지 104i) 중 하나 이상의 배터리 모듈의 열 이벤트 또는 다른 극심한 조건과 같은 극심한 이벤트를 겪고 있는 것을 반영할 수 있다(예컨대, 배터리 팩 내의 적어도 600℃의 내부 온도 및/또는 50 ㎪의 압력에 의해 야기되는 바와 같은 배터리 팩을 떠나는 가스의 유량). 716에서, 제3 벽 상의 제3 영역에 기초하여, 제3 개수의 제3 배출 구조체 또는 배출구 유형이 제3 최대 유량을 보상하도록 결정되고, 제3 배출 구조체는 한 세트의 변형가능 구조체들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 718에서, 변형가능 구조체들의 개수가, 708 및 712에서 각각 결정된 제1 및 제2 개수의 배출 구조체들에 통합될 필요가 있는 것으로 결정된다. 일부 실시예에서, 단계들 716 및 718은, 제1 및 제2 배출 구조체를 수정하는 것이 제3 최대 유량을 적절하게 보상하지 않을 것이라고 결정된다면 함께 수행된다. 일부 실시예에서, 단지 716만이 수행되어, 제3 최대 유량의 이벤트에서 생성된 개구의 수를 감소시킨다. 일부 실시예에서, 단지 718만이 수행되어, 복수의 벽에 추가되는 밀봉 계면들의 수를 감소시킨다.
720에서, 복수의 배출 구조체가 제1, 제2 및 제3 최대 유량들을 보상하도록 복수의 벽 내에 배열되고, 구체적으로 임계량의 시간 동안 제3 최대 압력 또는 유량을 보상하도록 복수의 변형가능 구조체를 통합할 수 있다. 예를 들어, 임계량의 시간은 1초일 수 있고, 제3 최대 압력은 50 ㎪일 수 있다. 이러한 예에서, 벽 내에 배열된 변형가능 구조체는 적어도 1초 동안 600℃의 온도 및/또는 50 ㎪의 내부 압력에 노출된 후에 용융되거나 고장나도록 구조화될 수 있어, 이에 의해 도 1의 배터리 팩(100) 내에 축적된 열의 신속한 배출을 허용하는 확대된 개구를 생성할 수 있게 된다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 차량(802) 및 배터리 팩(804)을 포함하는 예시적인 차량 시스템(800)의 블록도를 도시한다. 배터리 팩(804)은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 도 7의 방법(700)에 의해 생성된 바와 같이 도 1 내지 도 6의 특징부들 중 임의의 것 또는 전부를 통합할 수 있는, 도 1의 배터리 팩(100) 내에 도시된 요소들 중 임의의 것 또는 전부를 통합할 수 있다.
일부 실시예에서, 차량(802)은 배터리 팩(804), 모니터링 회로부(812), 및 리포팅 회로부(reporting circuitry)(816)로 구성될 수 있다. 배터리 팩(804)은 센서(806) 및 통신 회로부(808)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 센서가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 센서는 배터리 팩 내의 정수를 검출하도록 구성된 물 센서, 온도 센서, 전압 센서, 또는 압력 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 또는 복수의 센서가 사용되는 실시예에서, 배터리 팩(804)은 하나의 또는 복수의 센서를 차량(802)에 연결하기 위해 제어 회로부를 활용할 수 있다.
일부 실시예에서, 통신 회로부(808)는 통신 경로(810)에 의해 센서(806)로부터 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 회로부(808)는 센서(806)로부터 통신 경로(814)에 의해 모니터링 회로부(812)에 데이터를 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 모니터링 회로부(812)는 배터리 팩(812) 외부에 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 모니터링 회로부(812)는 센서(806)로부터 통신 경로(818)에 의해 리포팅 회로부(816)에 데이터를 제공할지 여부를 결정하기 위해 비교 방법을 활용할 수 있다. 일부 실시예에서, 모니터링 회로부(812)의 비교 방법은 통신 회로부(808)에 의해 리포팅된 바와 같은 센서(806)로부터 수신된 데이터 값을 임계치 홀드(threshold hold)와 비교할 수 있다. 예를 들어, 센서(806)는 수위 센서일 수 있다. 이러한 예에서, 센서(806)는 배터리 팩(804) 내에 차있는 수위, 예컨대, 1 센티미터(cm)를 검출한다. 수위 데이터 값(이러한 예를 계속하면, 1 cm)이 통신 회로부(808)로부터 통신 경로(814)에 의해 모니터링 회로부(812)로 전송될 수 있다. 모니터링 회로부는 센서(806)로부터의 1 cm 데이터 값을 임계값, 예컨대, 0.5 센티미터와 비교할 수 있다. 이러한 예에서, 모니터링 회로부(812)는 배터리 팩(804) 내의 센서(806)에 의해 리포팅된 물의 양이 임계치를 초과하는지를 결정할 수 있고, 서비스 통지가 생성되어야 한다는 통지를 통신 경로(818)에 의해 리포팅 회로부(816)에 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 리포팅 회로부(816)는 배터리 팩(804) 내에서 서비스가 요구된다는 통지가 차량(802)에 대해 생성되게 할 수 있다(예컨대, 물이 배터리 팩(804)으로 진입하였고 서비스가 요구된다는 경고가 생성될 수 있음).
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 배터리 팩에 대한 차량 정보를 제공하도록 배열된 센서로부터 데이터를 수신 및 처리하기 위한 통지 공정(900)의 흐름도를 도시한다. 통지 공정(900)은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 도 8의 차량 시스템(800)에 의해 실행될 수 있고, 도 7의 방법(700)에 의해 생성된 바와 같이 도 1 내지 도 6의 특징부들 중 임의의 것 또는 전부를 통합할 수 있는, 도 1의 배터리 팩(100)을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
902에서, 제어 회로부가 사용되어 배터리 팩 내의 센서로부터의 데이터를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 차량 시스템(800)의 통신 회로부(808), 모니터링 회로부(812), 및 리포팅 회로부(816)의 집합체일 수 있다. 배터리 팩은 또한, 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 도 7의 방법(700)에 의해 생성된 바와 같이 도 1 내지 도 6의 특징부들 중 임의의 것 또는 전부를 통합할 수 있는, 도 1의 배터리 팩(100) 또는 804로부터의 배터리 팩일 수 있다. 904에서, 데이터는 배터리 팩 내의 센서로부터 제어 회로부에 의해 수신될 수 있다. 예를 들어, 센서는 배터리 팩 내의 정수를 검출하도록 구성된 물 센서, 온도 센서, 전압 센서, 또는 압력 센서 중 적어도 하나일 수 있다. 일부 실시예에서, 센서는 데이터를 통신 경로(810)에 의해 통신 회로부(808)에 제공하는 도 8의 센서(806)일 수 있다.
906에서, 센서로부터 수신된 데이터의 값은 미리결정된 임계치와 비교될 수 있다. 일부 실시예에서, 비교는 도 8로부터의 모니터링 회로부(812)에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 회로부(812)는 센서(806)로부터의 1 센티미터 데이터 값을 0.5 cm일 수 있는 임계값과 비교할 수 있다. 센서로부터의 데이터 값이 임계값을 초과하지 않는다고 결정되면(908에서 아니오), 902에서 시스템은 제어 회로부를 사용하여 배터리 팩 센서로부터의 데이터를 계속 모니터링한다. 센서로부터의 데이터 값이 임계값을 초과하는 것으로 결정되면(908에서 예), 시스템은 사용자에게 서비스 경고를 제공하도록 진행한다. 수위의 예를 계속하면, 도 8로부터의 모니터링 회로부(812)는 배터리 팩(804) 내의 센서(806)에 의해 리포팅된 물의 양이 임계치를 초과하는지를 결정할 수 있고, 서비스 통지가 생성되어야 한다는 통지를 통신 경로(818)에 의해 리포팅 회로부(816)에 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 리포팅 회로부(816)는 배터리 팩(804) 내에서 서비스가 요구된다는 통지가 차량(802)에 대해 생성되게 할 수 있다(예컨대, 물이 배터리 팩(804)으로 진입하였고 서비스가 요구된다는 경고가 생성될 수 있음).
위에서 논의된 시스템 및 공정은 예시적인 것이며 제한하려는 것이 아니다. 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서, 본 명세서에서 논의되는 공정들의 동작들이 생략되고/되거나, 수정되고/되거나, 조합되고/되거나, 재배열될 수 있고, 임의의 추가 동작들이 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더 대체적으로, 상기 개시내용은 예시적인 것이며 제한하려는 것이 아니다. 하기의 청구범위만이 본 개시내용이 포함하는 것에 대한 경계를 설정하는 것으로 의도된다. 더욱이, 임의의 하나의 실시예에 기술된 특징부 및 제한이 본 명세서의 임의의 다른 실시예에 적용될 수 있고, 일 실시예와 관련된 흐름도들 또는 예들이 적합한 방식으로 임의의 다른 실시예와 조합되어, 상이한 순서로 수행되거나, 동시에 수행될 수 있다는 점에 주의해야 한다. 추가로, 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법은 실시간으로 수행될 수 있다. 또한, 전술된 시스템들 및/또는 방법들은 다른 시스템들 및/또는 방법들에 적용될 수 있거나, 또는 그들에 따라 사용될 수 있다는 점에 주의해야 한다.
본 개시내용의 일부 부분이 "관례" 또는 예를 참조할 수 있지만, 임의의 그러한 참조는 단지 본 개시내용에 대한 맥락을 제공하기 위한 것이며, 최신 기술을 구성하는 것에 대한 어떠한 인정도 형성하지 않는다.
Claims (20)
- 배터리 팩으로서,
적어도 하나의 배터리 셀을 위한 인클로저; 및
상기 인클로저의 적어도 하나의 벽 내에 매립된 하나 이상의 배출구(vent)들을 포함하고, 상기 하나 이상의 배출구들 각각은 상기 인클로저 내의 과잉 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 하나 이상의 배출구들은 적어도 하나 이상의 밸브들을 포함하고,
상기 하나 이상의 밸브들은,
배출구 플러그 밸브 - 상기 배출구 플러그 밸브는 배출구 플러그를 통해 제1 유량으로 배출하도록 구성됨 -;
우산 밸브 - 상기 우산 밸브는 상기 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 상기 우산 밸브를 통해 배출하도록 구성됨 -; 및
변형가능 배출구 구조체 - 상기 변형가능 배출구 구조체는 상기 제2 유량보다 큰 제3 유량을 상기 변형가능 배출구 구조체를 통해 허용하도록 구성됨 - 를 포함하는, 배터리 팩. - 제1항에 있어서, 상기 배출구 플러그 밸브는 배출구 포트 위에 고정되는, 배터리 팩.
- 제2항에 있어서, 상기 배출구 플러그 밸브는 상기 벽들 중 하나의 벽의 표면에 대해 축방향으로 조정가능하고, 배출구 플러그는 상기 벽들 중 하나 내에 설치되는, 배터리 팩.
- 제3항에 있어서, 상기 배출구 플러그는 상기 배터리 팩 내의 제1 임계 압력에 응답하여 상기 제1 유량으로 배출하도록 구성되는, 배터리 팩.
- 제1항에 있어서, 상기 우산 밸브는 우산 시일을 포함하는, 배터리 팩.
- 제5항에 있어서, 상기 우산 밸브는 상기 배터리 팩 내의 제2 임계 압력에 응답하여 상기 제2 유량으로 배출하도록 구성되는, 배터리 팩.
- 제6항에 있어서, 상기 우산 밸브는 우산 플러그를 통해 연장되는 복수의 배출구 채널들을 한정하는 복수의 지지체들을 추가로 포함하는, 배터리 팩.
- 제7항에 있어서, 상기 변형가능 배출구 구조체는 상기 복수의 지지체들을 포함하고, 상기 복수의 지지체들 각각은 상기 우산 플러그를 통해 배출되는 미리결정된 양의 열에 응답하여 용융되도록 구성된 지지체 두께를 한정하고, 상기 미리결정된 양의 열은 상기 제3 유량과 연관되는, 배터리 팩.
- 제5항에 있어서, 상기 우산 밸브는 상기 우산 시일의 중심 직경부에 상기 변형가능 구조체를 포함하는, 배터리 팩.
- 제1항에 있어서, 상기 우산 밸브는 상기 인클로저 내로의 액체의 유입을 방지하도록 구성된 멤브레인을 포함하는, 배터리 팩.
- 제1항에 있어서, 상기 변형가능 배출구 구조체는 상기 변형가능 배출구 구조체를 통한 유체 유입을 방지하도록 구성된 시일을 포함하는, 배터리 팩.
- 제11항에 있어서, 상기 변형가능 배출구 구조체는 상기 제3 유량과 연관된 열 에너지의 방출에 노출될 때 용융되도록 구성되는, 배터리 팩.
- 제12항에 있어서, 상기 변형가능 배출구 구조체는 상기 제3 유량과 연관된 상기 열 에너지의 방출에 기초하여 크기설정되는, 배터리 팩.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 배출구들 각각은 상기 복수의 벽들의 각자의 벽의 외부 표면을 넘어 돌출되지 않도록 상기 각자의 벽 내에 매립되는, 배터리 팩.
- 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 배출구들 각각은 상기 하나 이상의 밸브들이 내부에 각각 설치되는 상기 벽 내의 나사형성된 리세스와 정합하도록 구성된 나사형성된 부분을 갖는, 배터리 팩.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브들 각각은 상기 배터리 팩을 둘러싸는 환경에 노출되는 상기 하나 이상의 밸브들 각각의 일부분을 액체가 통과하는 것을 방지하도록 구성된 반경방향 시일을 갖는, 배터리 팩.
- 제1항에 있어서, 상기 배터리 시스템은 상기 인클로저 내에 위치된 하나 이상의 센서들로부터의 신호들을 처리하도록 구성된 제어 회로부를 추가로 포함하는, 배터리 팩.
- 제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 인클로저 내의 정수(standing water)를 검출하도록 구성된 물 센서, 온도 센서, 전압 센서, 및 압력 센서를 포함하는, 배터리 팩.
- 차량 시스템으로서,
복수의 배터리 셀들에 대한 인클로저를 적어도 부분적으로 한정하는 복수의 벽들 - 상기 인클로저는 실질적으로 밀봉되어, 열 팽창이 상기 인클로저 내에서 과잉 압력을 유발하게 함 -; 및
상기 인클로저의 적어도 하나의 벽 내에 매립된 하나 이상의 배출구들을 포함하고, 상기 하나 이상의 배출구들 각각은 상기 인클로저 내의 과잉 압력을 감소시키도록 구성되고, 상기 하나 이상의 배출구들은 적어도 하나 이상의 밸브들을 포함하고,
상기 하나 이상의 밸브들은,
배출구 플러그 밸브 - 상기 배출구 플러그 밸브는 배출구 플러그를 통해 제1 유량으로 배출하도록 구성됨 -;
우산 밸브 - 상기 우산 밸브는 상기 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 상기 우산 밸브를 통해 배출하도록 구성됨 -; 및
변형가능 배출구 구조체 - 상기 변형가능 배출구 구조체는 상기 제2 유량보다 큰 제3 유량을 상기 변형가능 배출구 구조체를 통해 허용하도록 구성됨 - 를 포함하는, 차량 시스템. - 배터리 팩을 배출하기 위한 방법으로서,
차량에 전기를 제공하기 위해 복수의 배터리 셀들을 배열하는 단계;
상기 복수의 배터리 셀들을 복수의 벽들로 봉입하는 단계 - 상기 복수의 벽들은 실질적으로 밀봉되어, 온도 증가가 인클로저 내에서 과잉 압력을 유발하게 함 -; 및
복수의 배출 구조체들을 상기 복수의 벽들 내에 매립하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 배출 구조체들 각각은 상기 과잉 압력을 감소시키기 위해 상기 인클로저로부터 배출하도록 구성되고;
상기 복수의 배출 구조체들 내에 포함된 제1 배출구 유형은 상기 인클로저로부터 제1 유량으로 배출하도록 구성되고;
상기 복수의 배출 구조체들 내에 포함된 제2 배출구 유형은 상기 인클로저로부터 상기 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 배출하도록 구성되고;
상기 복수의 배출 구조체들 내에 포함된 제3 배출구 유형은 상기 인클로저로부터 상기 제2 유량보다 큰 제3 유량으로 배출하도록 구성되는, 방법.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120231306A1 (en) * | 2009-04-22 | 2012-09-13 | Tesla Motors, Inc. | Battery Pack Venting System |
| KR20180039986A (ko) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 팩 |
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| KR20200107214A (ko) * | 2019-03-06 | 2020-09-16 | 주식회사 엘지화학 | 열폭주 현상 발생 시 모듈 내부로 공기 유입을 막을 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩 |
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| WO2012140727A1 (ja) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 二次電池モジュール |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120231306A1 (en) * | 2009-04-22 | 2012-09-13 | Tesla Motors, Inc. | Battery Pack Venting System |
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| KR20180039986A (ko) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 팩 |
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