JP2017526111A - バッテリモジュール - Google Patents

Abstract

バッテリモジュールは、内部ボリュームを規定する筐体を含み、筐体は、筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャから内部ボリュームを経由し筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャに到る気流経路を含んでおり、電池モジュールはさらに、筐体の内部ボリュームにおいて搭載された複数の電力セルを含み、電力セルの各々は電力セルの端部にベント部材を含んでおり、電池モジュールはさらに、気流経路にわたって複数の電力セルと筐体の第２の端部部材において形成されたアパーチャとの間に搭載された火炎防止部を含む。火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、流体経路は、気流経路からの気流が流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている。

Description

技術分野
この開示は、バッテリモジュールに関し、より特定的には、火炎防止部を含む１つ以上の電力セルのためのバッテリモジュールに関する。

背景
リチウムイオンセルのような電力セルは、一般的なタイプの再充電可能なセルであり、エネルギー密度が高いことと、メモリ効果がないことと、アイドル状態にある間に電荷の損失が遅いこととによって特徴付けられている。それらの利点により、リチウムイオンセルは、コンシューマ電子機器だけでなく軍事用途、電気自動車用途および航空宇宙用途においても一般的である。リチウムイオンセルの性能は温度および動作電圧の両方に依存する。リチウムイオンセルについての１つの懸念は、重大な障害を引き起こし得、その結果、電解液のような可燃性流体の燃焼現象を引き起こし得る多くの障害メカニズムの存在である。確かに、リチウムイオンセルの障害は、腐食性、伝導性および可燃性の電解液の放出と、リチウムイオンセルのベント部材を通る小量の溶融アルミニウムの放出とを伴い得、これにより、リチウムイオンセルが設置される機器に影響を与え得る。そのような放出は燃焼現象につながり得る。燃焼現象においては、上記の可燃性流体が燃焼して電力セルのパッケージングにおいて火災を引き起こし、これが他のパッケージおよびその先に広がり得る。

概要
この開示は、いくつかの局面において、１つ以上の火炎防止部サブアセンブリを含むバッテリモジュールの実現例を記載する。いくつかの実現例では、１つ以上の火炎防止部サブアセンブリを有するバッテリモジュールが、燃焼された流体（たとえばガス、液体、多相流体、または蒸気など）および／または火炎の流れがバッテリモジュールから周囲環境に出ることを防止または実質的に妨げ得る。いくつかの局面において、バッテリモジュール内に位置決めされた各火炎防止部は、燃焼された流体および／または火炎が通過するのを防止または妨げつつ、たとえばバッテリモジュール内の１つ以上の電力セルおよび／または他の熱を生成する構成要素を冷却するために冷却気流が通過することを可能にし得る。いくつかの局面において、燃焼された流体および／または火炎がバッテリモジュールから出るのを防止または妨げることによって、他の隣接したバッテリモジュールまたは他の機器へのさらなるダメージが最小化または防止され得る。

例示的な一般的な実現例において、バッテリモジュールは、内部ボリュームを規定する筐体を含み、筐体は、筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャから内部ボリュームを経由し筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャに到る気流経路を含んでおり、電池モジュールはさらに、筐体の内部ボリュームにおいて搭載された複数の電力セルを含み、電力セルの各々は電力セルの端部にベント部材を含んでおり、電池モジュールはさらに、気流経路にわたって複数の電力セルと筐体の第２の端部部材において形成されたアパーチャとの間に搭載された火炎防止部を含む。火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、流体経路は、気流経路からの気流が流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている。

一般的な実現例と組み合わせ可能である第１の局面は、筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャと筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャとの間において気流を循環させるように筐体に搭載されたファンをさらに含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第２の局面において、複数の電力セルは、ベント部材が、第１の端部部材に形成されたアパーチャまたは筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャの少なくとも１つに対するオフセット方向に向くように、方向性を持って内部ボリュームに搭載される。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第３の局面において、火炎防止部はさらに筐体に取り付け可能なフレームを含み、スクリーンはフレーム内に搭載される。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第４の局面において、フレームは、火炎防止部の側面同士の間にケーブル経路を形成する貫通孔を含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第５の局面において、スクリーンは第１のスクリーンを含み、火炎防止部は、第１のスクリーンと実質的に平行にフレーム内に搭載された第２のスクリーンをさらに含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第６の局面において、第２のスクリーンは複数の第２の流体経路を含み、少なくとも第２の流体経路の部分は、第１のスクリーンの流体経路の部分とは異なるサイズである。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第７の局面において、火炎防止部は第１の火炎防止部を含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第８の局面において、モジュールはさらに、気流経路にわたって複数の電力セルと筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャとの間に搭載される第２の火炎防止部を含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第９の局面において、第２の火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、流体経路は、気流経路からの気流が流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第１０の局面において、複数の電力セルは複数のリチウムイオンバッテリを含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第１１の局面において、リチウムイオンバッテリの各々はフォームファクタ１８６５０リチウムイオンバッテリを含む。

別の例示的な一般的な実現例において、バッテリモジュールにおける燃焼現象を管理する方法は、第１の端部部材および第２の端部部材を有する筐体と筐体に搭載された複数の電力セルとを含むバッテリモジュールをデータセンタに位置決めすることを含み、電力セルの各々は電力セルの端部にベント部材を含んでおり、方法はさらに、第１の端部部材におけるアパーチャから、複数の電力セルを冷却するよう筐体の内部ボリュームを経由して、第２の端部部材におけるアパーチャに気流を循環させることと、筐体内において複数の電力セルと筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャとの間に搭載された火炎防止部を通るように気流を循環させることと、燃焼された流体が筐体を通ってデータセンタにおける周囲環境に到達するのを火炎防止部により妨げることとを含む。

一般的な実現例と組み合わせ可能である第１の局面は、筐体に搭載されたファンにより気流を循環させることをさらに含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第２の局面において、気流は自然対流により循環される。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第３の局面において、火炎防止部を通るように気流を循環させることは、火炎防止部のフレーム内に搭載されたスクリーンを通るように気流を循環させることを含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第４の局面において、スクリーンは第１のスクリーンを含み、方法はさらに、第１のスクリーンと実質的に平行にフレーム内に搭載された第２のスクリーンを通るように気流を循環させることを含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第５の局面において、火炎防止部は第１の火炎防止部を含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第６の局面は、筐体内において複数の電力セルと筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャとの間に搭載された第２の火炎防止部を通るように気流を循環させることと、燃焼された流体が筐体を通ってデータセンタにおける周囲環境に到達するのを第２の火炎防止部により妨げることとをさらに含む。

別の例示的な一般的な実現例において、電力システムは、データセンタにおける複数のラックマウント電子デバイスに電力を提供するように構成された電力ユニットを形成するように電気的に結合された複数の電池モジュールを含む。バッテリモジュールのうちの少なくとも１つはケースを含み、ケースはケースの端部上において周囲環境に対して少なくとも部分的に開いており、ケースの端部同士の間に流体経路を規定しており、バッテリモジュールのうちの少なくとも１つは、ケースに搭載された複数の電力セルと、複数の電力セルを冷却するよう流体経路を通るように気流を循環させるようケースに搭載されたファンと、流体経路にわたって複数の電力セルとケースの端部のうちの一方との間に搭載された第１のスクリーンとを含み、第１のスクリーンは、気流が通過することを可能にするとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む。

一般的な実現例と組み合わせ可能である第１の局面において、バッテリモジュールはさらに、流体経路にわたって複数の電力セルとケースの端部のうちの他方との間に搭載された第２のスクリーンを含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第２の局面において、第２のスクリーンは、気流が通過することを可能にするとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第３の局面において、バッテリモジュールはさらに、流体経路内に位置決めされるとともにケースの端部同士の間を延在する熱シールドを含む。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第４の局面において、熱シールドは、ケース内において第１および第２のスクリーンの間を延在する。

先行する局面のいずれかと組み合わせ可能である第５の局面において、バッテリモジュールは、流体経路内において第１のスクリーンとケースの端部のうちの一方との間に位置決めされるバッテリ管理システムをさらに含む。

本開示に従ったバッテリモジュールのさまざまな実現例は、以下の特徴の１つ以上を含んでもよい。たとえば、バッテリモジュールは、燃焼現象（たとえばバッテリモジュール内での電力セル電解液のような可燃性流体の燃焼）が近隣または隣接したバッテリモジュールに広がるのを防止し得る。別の例として、バッテリモジュールは、火炎または燃焼された流体がモジュールを越えて拡大するのを防止または最小化し得る。いくつかの例において、バッテリモジュールは、モジュール内に可燃性流体の（すべてまたはほとんどの）燃焼を封じ込め得る。さらに、バッテリモジュールは、（すべてまたは部分的に）二次的な焼けまたは燃焼がモジュールの外部（たとえば規定された燃焼ボリュームの外部）で発生することを防止し得る。別の例として、バッテリモジュールは、燃焼現象が当該モジュールを越えて拡大することを最小化および／または防止しつつ、モジュール内の１つ以上の電力セルの対流冷却を提供し得る。さらに別の例として、バッテリモジュールは、燃焼現象の出力をバッテリモジュールの規定された出口へまたはバッテリモジュールの規定された出口を通るように制御するまたは制御することを支援（すなわち方向付け）し得る。バッテリモジュールの例示的な実現例はさらに、燃焼現象が近隣または隣接するバッテリモジュールへ広がることを重畳的に防止するまたは防止することを支援し得る。記載されたバッテリモジュールの例示的な実現例はさらに、燃焼現象の間に、モジュールの内部構成要素へのダメージを防止または防止することを支援し得る。

これらの一般的および特定の局面は、デバイス、システム、方法、または、デバイス、システムもしくは方法の任意の組合せを使用して実現されてもよい。１つ以上の実現例の詳細は、添付の図面および以下の説明において記載される。他の特徴、目的および利点は、説明および図ならびに請求の範囲から明白になるであろう。

例示的なバッテリモジュールの概略的な上面図を示す図である。 例示的なバッテリモジュールの概略的な側面図を示す図である。 例示的なバッテリモジュールの概略的な正面図を示す図である。 例示的なバッテリモジュールの概略的な端面図を示す図である。 別の例示的なバッテリモジュールの概略的な上面図を示す図である。 別の例示的なバッテリモジュールの概略的な端面図を示す図である。 別の例示的なバッテリモジュールの概略的な上面図を示す図である。 バッテリモジュールにおいて使用される火炎防止部サブアセンブリの例示的な実現例を示す図である。 バッテリモジュールにおいて使用される火炎防止部サブアセンブリの例示的な実現例を示す図である。 バッテリモジュールにおいて使用される火炎防止部サブアセンブリの例示的な実現例を示す図である。 バッテリモジュールにおいて使用される火炎防止部サブアセンブリの例示的な実現例を示す図である。 バッテリモジュールにおける燃焼現象を管理する方法についてのフローチャートを示す図である。

詳細な説明
本開示は、いくつかの局面において、燃焼現象（たとえば酸素または電解液などといった１つ以上の可燃性流体がモジュールにおける過熱により燃焼すること）の場合にモジュールからの燃焼された流体の流出を防止または低減するために１つ以上の火炎防止部を含むバッテリモジュールを記載する。図１Ａは、バッテリモジュール１００の概略的な上面図を示す。一般にバッテリモジュール１００は、制御環境において、複数の電力セル１０２とバッテリ管理システム（ＢＭＳ：battery management system）１０４を含みおよび包含する。

いくつかの局面におけるバッテリモジュール１００は、動作に好適である周囲の状態のような特定の環境状態（たとえば温度など）に電力セル１０２およびＢＭＳ１０４を維持し得る。たとえば、示されるバッテリモジュール１００は、冷却機器と、複数の電力セル１０２に電気的に結合されるとともに筐体１０６の外面に露出される電気的接続のような電源機器とを含む。いくつかの例において、バッテリモジュール１００は、データセンタ、電気自動車およびハイブリッド自動車のようなさまざまなタイプの機器に含まれるためのＬｉＦｅＰＯ_４バッテリパック、ＬｉＣｏＯ_２バッテリパック、ＬｉＭｎＮｉバッテリパック、ＬｉＮｉＭｎＣｏバッテリパックまたは他の好適なバッテリパックであり得る。いくつかの例において、好適なバッテリパックの各電力セル１０２は、フォームファクタ１８６５０リチウムイオンバッテリであり得る。

バッテリモジュール１００は、内部ボリューム１０８を規定する筐体１０６と、筐体１０６の内部ボリューム１０８に搭載された複数の電力セル１０２と、火炎防止部１１２とを含む。筐体１０６は、高い融点を有する金属合金のような不燃性材料から形成され得る。内部ボリューム１０８を規定する筐体１０６はさらに気流経路を含む。筐体１０６は、筐体１０６の第１の端部部材１１８に形成されたアパーチャ１１６を通じて外部気流１１４を受け入れる。この例における外部気流１１４はファン１２０によって循環され、これにより、図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、内部ボリューム１０８のための供給気流（たとえば冷却気流）が生成される。

ファン１２０は、生成された気流を前部火炎防止部１１２を経由して内部ボリューム１０８へと循環させ得る。当該気流は、内部ボリューム１０８内において電力セル１０２のまわりを循環する。各電力セル１０２は、電力セル１０２の本体の直径と本体の長さとによって規定される実質的に円筒形状を有する。気流１１４は、複数の電力セル１０２を通過し、後部火炎防止部１１２を経由して、その後、ＢＭＳ１０４を包含する補助ボリューム１２８へと循環する。その後、気流１１４は端部部材１２６の１つ以上のアパーチャ１２４を通って周囲環境へ入るように循環し得る。

各電力セル１０２は、電力セル１０２の端部においてベント部材１２２を含む。ベント部材１２２は、熱エネルギーの放散を可能にし得る。たとえばベント部材１２２は、電力セル１０２の内部短絡またはセル１０２の過度の加熱から発生し得る高い内圧を一回で解放する（single release）ことを可能にし得る。ベント部材１２２はさらに、二次的な機能として、たとえば間接的に熱の放散を支援し得る。

この例示的な実現例における電力セル１０２は、ベント部材１２２が、第１の端部部材１１８に形成されたアパーチャ１１６または筐体１０６の第２の端部部材１２６に形成されたアパーチャ１２４の少なくとも１つに対するオフセット方向に向くように、方向性を持って内部ボリューム１０８に搭載される。いくつかの実現例では、ベント部材１２２は、複数のベント事故の場合に液体（たとえば可燃性電解液）がボリューム１０８内においてより均等に分散される（たとえば貯留しない）ように、１行（または列）おきに反対方向に方向付けされる。さらに、この反対方向への方向付けによって電力セル１０２間の電気的な相互接続の容易さが促進される。電力セル１０２の各本体の軸はさらに、ファン１２０と第２の端部部材１２６との間に規定された気流経路に実質的に直交し得る。電力セル１０２の方位（アパーチャに直交するベント）とバリア１１２との組合せにより、漏出流体について迂遠な経路がベントとアパーチャ１２４との間に作り出され得、これにより、流体が筐体１０６から漏出またはＢＭＳ１０４に到達するリスクが減少される。

気流が電力セル１０２間を循環すると、熱は電力セル１０２から気流に伝達される。いくつかの実現例では、図１Ｂにおいて示されるように、電力セル１０２は、セル本体同士間に間隔を形成する特定の構成で配され得る。たとえば、隣接する電力セル１０２同士の間に約２〜３ｍｍの距離があれば、電力セル１０２から空気への熱伝達が可能になり得、隣接するセルの加熱が実質的に低減される。いくつかの実現例では、電力セル１０２によって生成され気流に伝達される熱の量は、たとえばデバイスの温度に対する気流の温度と、気流の流量と、電力セル１０２の密度とに関係付けられ得る。

気流１１４は、ＢＭＳ１０４を含む補助ボリューム１２８における温度を調節するよう、後部火炎防止部１１２を通って内部ボリューム１０８から出ることが可能である。ＢＭＳ１０４は、たとえば臨界状態で動作することから電力セル１０２を保護することによって電力セル１０２を管理する電子システムである。ＢＭＳ１０４は、電力セル１０２の状態を監視し、二次データを計算し、そのデータを報告し、環境を制御し、データを認証し、データをバランシングし得る。たとえば、ＢＭＳ１０４は、内部ボリューム１０８から排出された空気の温度の監視することにより、バッテリモジュール１００の環境を制御し得る。空気は、図１Ｄにおいて示されるように、筐体１０６の第２の端部部材１２６に形成されたアパーチャ１２４を通って補助ボリューム１２８から出ることができる。いくつかの実現例において、電力セル１０２が障害を起こした場合に気流が出ることを可能にするが外部環境のダメージを防止する形状および構成をアパーチャ１２４が有するように、第２の端部部材１２６もバリアとして設計される。

バッテリモジュール１００はさらに、筐体１０６の内面と複数の電力セル１０２の各々との間にエアギャップを含み得、当該エアギャップにおいて断熱材１３０が搭載される。たとえば、断熱材１３０は、筐体１０６の側部、上部、または底部に加えられ得、内部障害または外部障害の場合に筐体１０６を断熱してバッテリにおける熱伝達およびバッテリからの熱伝達を有意に低減し、たとえば、隣接する筐体１０６から当該筐体１０６への現象の伝搬を防止および／または熱の流れを制限する。いくつかの実現例において、断熱材１３０は、筐体１０６の成形コンパウンドより高い熱伝達係数を有する酸化アルミニウムセラミックのようなセラミック媒体層であり得る。断熱材１３０はさらに、温度の急激な上昇を引き起こし得る電力セル１０２の障害の後にバッテリモジュール１００の完全性（integrity）を維持する高い熱衝撃抵抗性能によって特徴付けられ得る。

この例において前部および後部火炎防止部１１２が示されるが、代替的な実現例は、これらの火炎防止部１１２のうちの１つ（たとえば前部または後部火炎防止部１１２のいずれか）のみを含んでもよく、または、２つより多い火炎防止部１１２（たとえばＢＭＳ１０４と第２の端部部材１２６との間の付加的な防止部１１２もしくは筐体１０６内の冗長性のある火炎防止部１１２）を含んでもよい。代替的な実現例は２つの火炎防止部１１２を含み得、火炎防止部１１２のうちの１つはファン１２０の近傍に搭載され、別の火炎防止部１１２はＢＭＳ１０４と第２の端部部材１２６との間に搭載される。一般に、火炎防止部１１２の各々は、燃焼された流体（たとえば火炎）の流れが通過するのを防止または実質的に妨げるスクリーニング部材（たとえばメッシュ、スクリーン、織物材料、穿孔シート、多孔要素および／またはワイヤーパッド）を含むかまたは当該スクリーニング部材であり得る。火炎防止部１１２は、適切な融点および煙等級（smoke rating）を有するセラミック材料、金属材料、または、他の材料から形成され得る。スクリーニング部材は、燃焼された流体の流れを防止または妨げつつ、気流１１４のような燃焼されていない気流が通過することを可能にするアパーチャを含む。燃焼された流体は、いくつかの局面では、ベント部材１２２から漏れてモジュール１００における温度条件（たとえば過熱）により燃焼した、複数の電力セル１０２からの電解溶液であり得る。いくつかの局面において、燃焼された流体はさらに、電解溶液（たとえば燃焼燃料）と組み合わせられる、気流１１４における（たとえば酸化体としての）酸素を含み得る。

いくつかの局面において、火炎防止部１１２はさらに、火炎からエネルギーを除去することによって、筐体１０６内および／または筐体１０６を超える火炎の広がりを防止および／または妨げ得る。たとえば、エネルギーは、火炎から火炎防止部１１２への熱伝達によって火炎から除去され得る。火炎防止部１１２はたとえば、火炎に対して温度が低くあり得、良好な熱導体として大火を消火し得る。

いくつかの局面において、火炎防止部１１２は筐体１０６に位置決めされ得、筐体１０６は、可燃性流体の実質的に完全な燃焼が電解液のベントの間に発生することを可能にするよう十分なボリュームが筐体内で利用可能であるように設計され得る。たとえば、完全燃焼を可能にするために筐体内（たとえば火炎防止部１１２同士の間）に十分なボリュームを含むことによって、筐体の境界の外側（およびいくつかの局面においては火炎防止部１１２によって境界付けされるボリュームの外側）の可燃性流体の二次的な燃焼が最小化または防止される。

図１Ａ〜図１Ｂにおいて示されるように、火炎防止部１１２によってバッテリモジュール１００の出口が最小化され境界付けされる。たとえばバッテリモジュール１００への前部出口（または入口）は、気流１１４がファン１２０によってモジュール１００内へ循環されることを可能にするアパーチャ１１６である。ここで、前部火炎防止部１１２は、アパーチャ１１６とたとえば複数の電力セル１０２との間に（たとえば気流を通過させるが燃焼された流体を妨げる）通過バリアを形成する。さらに、バッテリモジュール１００への後部出口（または入口）は、気流１１４がファン１２０によってモジュール１００から出るように循環されることを可能にするアパーチャ１２４である。ここで、後部火炎防止部１１２は、アパーチャ１２４とたとえば複数の電力セル１０２との間に（たとえば気流を通過させるが燃焼された流体を妨げる）通過バリアを形成する。

図１Ａ〜図１Ｂにおいて示されるように、バッテリモジュール１００内に搭載される２つの火炎防止部１１２が存在する。いくつかの実現例において、火炎防止部１１２は、ボリューム１０８内の燃焼された流体の流れに影響を与えるように設計され得る。たとえば、各火炎防止部１１２は特定の火炎流抵抗またはユニークな火炎流抵抗を有するように設計され得る。たとえば、各特定の火炎防止部１１２を貫通するアパーチャのサイズおよび／または数に基づいて、各特定の火炎防止部１１２に固有の火炎流抵抗が設計され得る。

いくつかの局面において、異なる火炎流抵抗を有する火炎防止部１１２は、火炎または燃焼された流体の流れに影響を与えるよう、バッテリモジュール１００内の特定の位置に配置され得る。たとえば、相対的に低い火炎流抵抗を有する火炎防止部１１２が、バッテリモジュール１００の前部の近傍（たとえばファン１２０の近傍）に配置され得、相対的に高い火炎流抵抗を有する火炎防止部１１２が、バッテリモジュール１００の後部の近傍（たとえばＢＭＳ１０４の近傍）に配置され得る。そのようなシナリオにおいて、火炎または燃焼された流体は、（たとえば異なる火炎流抵抗によるボリューム１０８内における圧力差により）バッテリモジュール１００の前部に向かって動くよう影響を受け得る。同様に、相対的に高い火炎流抵抗を有する火炎防止部１１２が、バッテリモジュール１００の前部の近傍（たとえばファン１２０の近傍）に配置され得、相対的に低い火炎流抵抗を有する火炎防止部１１２が、バッテリモジュール１００の後部の近傍（たとえばＢＭＳ１０４の近傍）に配置され得る。そのようなシナリオにおいて、火炎または燃焼された流体は、（たとえば異なる火炎流抵抗によるボリューム１０８内における圧力差により）バッテリモジュール１００の後部に向かって動くよう影響を受け得る。

図２Ａ〜図２Ｂは、別の例示的なバッテリモジュール２００の概略的な上面図および端面図を示す。図２Ａは、バッテリモジュール２００の概略的な上面図を示す。一般に、バッテリモジュール２００は制御環境において複数の電力セル２０２およびバッテリ管理システム（ＢＭＳ）２０４を含みおよび包含する。いくつかの局面におけるバッテリモジュール２００は、動作に好適である周囲の状態のような特定の環境状態（たとえば温度など）に電力セル２０２およびＢＭＳ２０４を維持し得る。たとえば、示されるバッテリモジュール２００は、冷却機器と、複数の電力セル２０２に電気的に結合されるとともに筐体２０６の外面に露出される電気的接続のような電源機器とを含む。いくつかの例において、バッテリモジュール２００は、データセンタ、電気自動車およびハイブリッド自動車のようなさまざまなタイプの機器に含まれるためのＬｉＦｅＰＯ_４バッテリパック、ＬｉＣｏＯ_２バッテリパック、ＬｉＭｎＮｉバッテリパック、ＬｉＮｉＭｎＣｏバッテリパックまたは他の好適なバッテリパックであり得る。いくつかの例において、好適なバッテリパックの各電力セル２０２は、フォームファクタ１８６５０リチウムイオンバッテリであり得る。

バッテリモジュール２００は、内部ボリューム２０８を規定する筐体２０６と、筐体２０６の内部ボリューム２０８に搭載された複数の電力セル２０２と、火炎防止部２１２とを含む。筐体２０６は、高い融点を有する金属合金のような不燃性材料から形成され得る。内部ボリューム２０８を規定する筐体２０６はさらに気流経路を含む。筐体２０６は、筐体２０６の第１の端部部材２１８に形成されたアパーチャ２１６を通じて外部気流２１４を受け入れる。この例における外部気流２１４はファン２２０によって循環され、これにより、図２Ａ〜図２Ｂに示されるように、内部ボリューム２０８のための供給気流（たとえば冷却気流）が生成される。

ファン２２０は、生成された気流を前部火炎防止部２１２を経由して内部ボリューム２０８に循環させ得る。当該気流は、内部ボリューム２０８内において電力セル２０２のまわりを循環する。各電力セル２０２は、電力セル２０２の本体の直径と本体の長さとによって規定される実質的に円筒形状を有する。気流２１４は、複数の電力セル２０２を通過し、後部火炎防止部２１２を経由して、その後、ＢＭＳ２０４を包含する補助ボリューム２２８へと循環する。その後、気流２１４は端部部材２２６の１つ以上のアパーチャ２２４を通って周囲環境へ入るように循環し得る。

各電力セル２０２は、電力セル２０２の端部においてベント部材２２２を含む。ベント部材２２２は、熱エネルギーの放散を可能にし得る。たとえばベント部材２２２は、電力セル２０２の内部短絡またはセル２０２の過度の加熱から発生し得る高い内圧を一回で解放することを可能にし得る。ベント部材２２２はさらに、二次的な機能として、たとえば間接的に熱の放散を支援し得る。

この例示的な実現例における電力セル２０２は、ベント部材２２２が、第１の端部部材２１８に形成されたアパーチャ２１６または筐体２０６の第２の端部部材２２６に形成されたアパーチャ２２４の少なくとも１つに対するオフセット方向に向くように、方向性を持って内部ボリューム２０８に搭載される。いくつかの実現例では、ベント部材２２２は、複数のベント事故の場合に液体（たとえば可燃性電解液）がボリューム２０８内においてより均等に分散される（たとえば貯留しない）ように、１行（または列）おきに反対方向に方向付けされる。さらに、この反対方向への方向付けによって電力セル２０２間の電気的な相互接続の容易さが促進される。電力セル２０２の各本体の軸はさらに、ファン２２０と第２の端部部材２２６との間に規定された気流経路に実質的に直交し得る。電力セル２０２の方位（アパーチャに直交するベント）とバリア２１２との組合せにより、漏出流体について迂遠な経路がベントとアパーチャ２２４との間に作り出され得、これにより、流体が筐体２０６から漏出またはＢＭＳ２０４に到達するリスクが減少される。

気流が電力セル２０２間を循環すると、熱は電力セル２０２から気流に伝達される。いくつかの実現例では、図２Ｂにおいて示されるように、電力セル２０２は、セル本体同士間に間隔を形成する特定の構成で配され得る。たとえば、隣接する電力セル２０２同士の間に約２〜３ｍｍの距離があれば、電力セル２０２から空気への熱伝達が可能になり得、隣接するセルの加熱が実質的に低減される。いくつかの実現例では、電力セル２０２によって生成され気流に伝達される熱の量は、たとえばデバイスの温度に対する気流の温度と、気流の流量と、電力セル２０２の密度とに関係付けられ得る。

気流２１４は、ＢＭＳ２０４を含む補助ボリューム２２８における温度を調節するよう、後部火炎防止部２１２を通って内部ボリューム２０８から出ることが可能である。ＢＭＳ２０４は、たとえば臨界状態で動作することから電力セル２０２を保護することによって電力セル２０２を管理する電子システムである。ＢＭＳ２０４は、電力セル２０２の状態を監視し、二次データを計算し、そのデータを報告し、環境を制御し、データを認証し、データをバランシングし得る。たとえば、ＢＭＳ２０４は、内部ボリューム２０８から排出された空気の温度の監視することにより、バッテリモジュール２００の環境を制御し得る。空気は、筐体２０６の第２の端部部材２２６に形成されたアパーチャ２２４を通って補助ボリューム２２８から出ることができる。いくつかの実現例において、電力セル２０２が障害を起こした場合に気流が出ることを可能にするが外部環境のダメージを防止する形状および構成をアパーチャ２２４が有するように、第２の端部部材２２６もバリアとして設計される。

バッテリモジュール２００はさらに、筐体２０６の内面と複数の電力セル２０２の各々との間にエアギャップを含み得、当該エアギャップにおいて断熱材２３０が搭載される。たとえば、断熱材２３０は、筐体２０６の側部、上部、または底部に加えられ得、内部障害または外部障害の場合に筐体２０６を断熱してバッテリにおける熱伝達およびバッテリからの熱伝達を有意に低減し、たとえば、隣接する筐体２０６から当該筐体２０６への現象の伝搬を防止および／または熱の流れを制限する。いくつかの実現例において、断熱材２３０は、筐体２０６の成形コンパウンドより高い熱伝達係数を有する酸化アルミニウムセラミックのようなセラミック媒体層であり得る。断熱材２３０はさらに、温度の急激な上昇を引き起こし得る電力セル２０２の障害の後にバッテリモジュール２００の完全性を維持する高い熱衝撃抵抗性能によって特徴付けられ得る。

図２Ａ〜図２Ｂにおいて示されるように、熱シールド２４０は、筐体２０６の長さに沿ってボリューム２０８内に位置決めされる。この例における熱シールド２４０は、火炎防止部２１２同士の間を筐体２０６の長さに沿って延在する。代替的な例において、熱シールド２４０はより短くてもよく（たとえば火炎防止部２１２同士の間の長さより小さい長さだけ延在してもよく）、または、より長くてもよい（たとえば、筐体２０６の全長だけ延在してもよい）。さらに、熱シールド２４０は筐体２０６の一方の側上に存在しているのが示されるが、付加的な熱シールドが筐体２０６内に同様に（たとえば、すべての４つの縦方向の側に沿って筐体２０６にまたはその筐体２０６に対して）位置決めされてもよい。一般に、熱シールド２４０は、モジュール２００から漏出する可燃性流体に対するさらなる断熱および／または付加的なバリアを（筐体２０６とともに）提供し得る。たとえば、熱シールド２４０は、高Ｒ値材料ならびに／または高融点および低煙等級を有する非可燃性材料から形成されてもよい。

バッテリモジュール１００と同様に、前部および後部火炎防止部２１２が示されるが、代替的な実現例は、これらの火炎防止部２１２のうちの１つ（たとえば前部または後部火炎防止部２１２のいずれか）のみを含んでもよく、または、２つより多い火炎防止部２１２（たとえばＢＭＳ２０４と第２の端部部材２２６との間の付加的な防止部２１２もしくは筐体２０６内の冗長性のある火炎防止部２１２）を含んでもよい。一般に、火炎防止部２１２の各々は、火炎防止部１１２のように、燃焼された流体（たとえば火炎）の流れが通過するのを防止または実質的に妨げるスクリーニング部材（たとえばメッシュ、スクリーン、織物材料、穿孔シート、多孔要素および／またはワイヤーパッド）を含むかまたは当該スクリーニング部材であり得る。火炎防止部２１２はさらに、燃焼された流体または火炎の流れからエネルギーを除去し得る。火炎防止部２１２は、適切な融点および煙等級を有するセラミック材料、金属材料、または、他の材料から形成され得る。スクリーニング部材は、燃焼された流体（たとえば酸素を伴うまたは伴わない電解液）の流れを防止または妨げつつ、気流２１４のような燃焼されていない気流が通過することを可能にするアパーチャを含む。さらに、いくつかの局面において、火炎防止部２１２は筐体２０６に位置決めされ得、筐体２０６は、（上で説明したように）可燃性の流体の実質的に完全な燃焼が電解液のベントの間に発生することを可能にするよう十分なボリュームが筐体内で利用可能であるように設計され得る。

図２Ａ〜図２Ｂにおいて示されるように、火炎防止部２１２によってバッテリモジュール２００の出口が最小化され境界付けされる。たとえばバッテリモジュール２００への前部出口（または入口）は、気流２１４がファン２２０によってモジュール２００内へ循環されることを可能にするアパーチャ２１６である。ここで、前部火炎防止部２１２は、アパーチャ２１６とたとえば複数の電力セル２０２との間に（たとえば気流を通過させるが燃焼された流体を妨げる）通過バリアを形成する。さらに、バッテリモジュール２００への後部出口（または入口）は、気流２１４がファン２２０によってモジュール２００から出るように循環されることを可能にするアパーチャ２２４である。ここで、後部火炎防止部２１２は、アパーチャ２２４とたとえば複数の電力セル２０２との間に（たとえば気流を通過させるが燃焼された流体を妨げる）通過バリアを形成する。

この示された実現例において、火炎防止部２１２は、防止部２１２の側同士の間に形成される１つ以上のワイヤーホール２３２を含み、これにより、火炎防止部２１２の一方の側から防止部２１２の対向する側に経路を形成する。示されるように、たとえば外部接続２３４（たとえば電力またはデータなど）、ファン２２０、複数の電力セル２０２の１つ以上、および/または、ＢＭＳ２０４からの１つ以上のワイヤー２４０は、モジュール２００の長さに沿ってホール２３２を通過し得る。図２Ｂにおいて示されるように、ホール２３２は火炎防止部２１２上で１つ以上の高さにて形成され得る。さらに、各火炎防止部２１２の１つの端部のみの上に形成されるのが示されているが、ホール２３２は、火炎防止部２１２の両端に形成されてもよく、火炎防止部２１２の上部および／または底部に形成されてもよい。

この示される例において、ワイヤー２４０は、熱シールド２４０がワイヤー２４０と筐体２０６の側壁との間に存在する状態で、筐体２０６の長さだけ延在することが示されている。これにより、熱シールド２４０は、モジュール２００の外部の過剰な熱および／または火炎からワイヤー２４０を保護するまたは保護することを支援し得る。代替的な局面において、ワイヤー２４０が熱シールド２４０と筐体２０６との間に存在するように、熱シールド２４０が位置決めされ得る（または別の熱シールド２４０が追加され得る）。そのような例において、ワイヤー２４０はさらに（たとえば熱シールド２４０によって）モジュール２００の内部の過剰な熱および／または火炎に対して保護され得る。

図３は、別の例示的なバッテリモジュール３００の概略的な上面図を示す。この示される例において、バッテリモジュール３００は、複数の電力セル３０２および／またはＢＭＳ３０４を冷却するために、強制された対流ではなく自然な対流を使用し得る。図３は、バッテリモジュール３００の概略的な上面図を示す。一般にバッテリモジュール３００は、制御環境において、複数の電力セル３０２およびバッテリ管理システム（ＢＭＳ）３０４を含みおよび包含する。いくつかの局面におけるバッテリモジュール３００は、動作に好適である周囲の状態のような特定の環境状態（たとえば温度など）に電力セル３０２およびＢＭＳ３０４を維持し得る。いくつかの例において、バッテリモジュール３００は、データセンタ、電気自動車およびハイブリッド自動車のようなさまざまなタイプの機器に含まれるためのＬｉＦｅＰＯ_４バッテリパック、ＬｉＣｏＯ_２バッテリパック、ＬｉＭｎＮｉバッテリパック、ＬｉＮｉＭｎＣｏバッテリパックまたは他の好適なバッテリパックであり得る。いくつかの例において、好適なバッテリパックの各電力セル３０２は、フォームファクタ１８６５０リチウムイオンバッテリであり得る。

バッテリモジュール３００は、内部ボリューム３０８を規定する筐体３０６と、筐体３０６の内部ボリューム３０８に搭載された複数の電力セル３０２と、火炎防止部３１２とを含む。筐体３０６は、高い融点を有する金属合金のような不燃性材料から形成され得る。内部ボリューム３０８を規定する筐体３０６はさらに気流経路を含む。筐体３０６は、筐体３０６の第１の端部部材３１８に形成されたアパーチャ３１６を通じて外部気流３１４を受け入れる。この例における外部気流３１４は、内部ボリューム３０８内において（たとえば圧力差により）自然に循環する。さらに、いくつかの例において、モジュール３００は、モジュール３００の外部の１つ以上のファンによって生成された強制された循環気流３１４を含み得る。

気流３１４は、前部火炎防止部３１２を通じて内部ボリューム３０８に移動し得る。当該気流は、内部ボリューム３０８内において電力セル３０２のまわりを循環する。各電力セル３０２は、電力セル３０２の本体の直径と本体の長さとによって規定される実質的に円筒形状を有する。気流３１４は、複数の電力セル３０２を通過し、後部火炎防止部３１２を経由して、その後、ＢＭＳ３０４を包含する補助ボリューム３２８へと循環する。その後、気流３１４は端部部材３２６の１つ以上のアパーチャ３２４を通って周囲環境へ入るように循環し得る。

各電力セル３０２は、電力セル３０２の端部においてベント部材３２２を含む。ベント部材３２２は、熱エネルギーの放散を可能にし得る。たとえばベント部材３２２は、電力セル３０２の内部短絡またはセル３０２の過度の加熱から発生し得る高い内圧を一回で解放することを可能にし得る。ベント部材３２２はさらに、二次的な機能として、たとえば間接的に熱の放散を支援し得る。

この例示的な実現例における電力セル３０２は、ベント部材３２２が、第１の端部部材３１８に形成されたアパーチャ３１６または筐体３０６の第２の端部部材３２６に形成されたアパーチャ３２４の少なくとも１つに対するオフセット方向に向くように、方向性を持って内部ボリューム３０８に搭載される。いくつかの実現例では、ベント部材３２２は、複数のベント事故の場合に液体（たとえば可燃性電解液）がボリューム３０８内においてより均等に分散される（たとえば貯留しない）ように、１行（または列）おきに反対方向に方向付けされる。さらに、この反対方向への方向付けによって電力セル３０２間の電気的な相互接続の容易さが促進される。電力セル３０２の各本体の軸はさらに、気流経路に実質的に直交し得る。電力セル３０２の方位（アパーチャに直交するベント）とバリア３１２との組合せにより、漏出流体について迂遠な経路がベントとアパーチャ３２４との間に作り出され得、これにより、流体が筐体３０６から漏出またはＢＭＳ３０４に到達するリスクが減少される。

気流が電力セル３０２間を循環すると、熱は電力セル３０２から気流に伝達される。いくつかの実現例では、電力セル３０２は、セル本体同士間に間隔を形成する特定の構成で配され得る。たとえば、隣接する電力セル３０２同士の間に約２〜３ｍｍの距離があれば、電力セル３０２から空気への熱伝達が可能になり得、隣接するセルの加熱が実質的に低減される。いくつかの実現例では、電力セル３０２によって生成され気流に伝達される熱の量は、たとえばデバイスの温度に対する気流の温度と、気流の流量と、電力セル３０２の密度とに関係付けられ得る。

気流３１４は、ＢＭＳ３０４を含む補助ボリューム３２８における温度を調節するよう、後部火炎防止部３１２を通って内部ボリューム３０８から出ることが可能である。ＢＭＳ３０４は、たとえば臨界状態で動作することから電力セル３０２を保護することによって電力セル３０２を管理する電子システムである。ＢＭＳ３０４は、電力セル３０２の状態を監視し、二次データを計算し、そのデータを報告し、環境を制御し、データを認証し、データをバランシングし得る。たとえば、ＢＭＳ３０４は、内部ボリューム３０８から排出された空気の温度の監視することにより、バッテリモジュール３００の環境を制御し得る。空気は、筐体３０６の第２の端部部材３２６に形成されたアパーチャ３２４を通って補助ボリューム３２８から出ることができる。いくつかの実現例において、電力セル３０２が障害を起こした場合に気流が出ることを可能にするが外部環境のダメージを防止する形状および構成をアパーチャ３２４が有するように、第２の端部部材３２６もバリアとして設計される。

バッテリモジュール３００はさらに、筐体３０６の内面と複数の電力セル３０２の各々との間にエアギャップを含み得、当該エアギャップにおいて断熱材３３０が搭載される。たとえば、断熱材３３０は、筐体３０６の側部、上部、または底部に加えられ得、内部障害または外部障害の場合に筐体３０６を断熱してバッテリにおける熱伝達およびバッテリからの熱伝達を有意に低減し、たとえば、隣接する筐体３０６から当該筐体３０６への現象の伝搬を防止および／または熱の流れを制限する。いくつかの実現例において、断熱材３３０は、筐体３０６の成形コンパウンドより高い熱伝達係数を有する酸化アルミニウムセラミックのようなセラミック媒体層であり得る。断熱材３３０はさらに、温度の急激な上昇を引き起こし得る電力セル３０２の障害の後にバッテリモジュール３００の完全性を維持する高い熱衝撃抵抗性能によって特徴付けられ得る。

この例において前部および後部火炎防止部３１２が示されるが、代替的な実現例は、これらの火炎防止部３１２のうちの１つ（たとえば前部または後部火炎防止部３１２のいずれか）のみを含んでもよく、または、２つより多い火炎防止部３１２（たとえばＢＭＳ３０４と第２の端部部材３２６との間の付加的な防止部３１２もしくは筐体３０６内の冗長性のある火炎防止部３１２）を含んでもよい。一般に、火炎防止部３１２の各々は、燃焼された流体（たとえば火炎）の流れが通過するのを防止または実質的に妨げるスクリーニング部材（たとえばメッシュ、スクリーン、織物材料、穿孔シート、多孔要素および／またはワイヤーパッド）を含むかまたは当該スクリーニング部材であり得る。火炎防止部３１２は、適切な融点および煙等級を有するセラミック材料、金属材料、または、他の材料から形成され得る。スクリーニング部材は、燃焼された流体の流れを防止または妨げつつ、気流３１４のような燃焼されていない気流が通過することを可能にするアパーチャを含む。燃焼された流体は、いくつかの局面では、ベント部材３２２から漏れてモジュール３００における温度条件（たとえば過熱）により燃焼した、複数の電力セル３０２からの電解溶液であり得る。いくつかの局面において、燃焼された流体はさらに、電解溶液（たとえば燃焼燃料）と組み合わせられる、気流３１４における（たとえば酸化体としての）酸素を含み得る。火炎防止部３１２はさらに、火炎または燃焼された流体からエネルギーを除去または吸収し得る。

いくつかの局面において、火炎防止部３１２は筐体３０６に位置決めされ得、筐体３０６は、可燃性の流体の実質的に完全な燃焼が電解液のベントの間に発生することを可能にするよう十分なボリュームが筐体内で利用可能であるように設計され得る。たとえば、完全燃焼を可能にするために筐体内（たとえば火炎防止部３１２同士の間）に十分なボリュームを含むことによって、筐体の境界の外側（およびいくつかの局面においては火炎防止部３１２によって境界付けされるボリュームの外側）の可燃性流体の二次的な燃焼が最小化または防止される。

図３において示されるように、火炎防止部３１２によってバッテリモジュール３００の出口が最小化され境界付けされる。たとえばバッテリモジュール３００への前部出口（または入口）は、気流３１４がモジュール３００内へ循環されることを可能にするアパーチャ３１６である。ここで、前部火炎防止部３１２は、アパーチャ３１６とたとえば複数の電力セル３０２との間に（たとえば気流を通過させるが燃焼された流体を妨げる）通過バリアを形成する。さらに、バッテリモジュール３００への後部出口（または入口）は、気流３１４がモジュール３００から出るように循環されることを可能にするアパーチャ３２４である。ここで、後部火炎防止部３１２は、アパーチャ３２４とたとえば複数の電力セル３０２との間に（たとえば気流を通過させるが燃焼された流体を妨げる）通過バリアを形成する。

図４Ａ〜図４Ｄは、バッテリモジュールにおいて使用される火炎防止部サブアセンブリの例示的な実現例を示す。示された火炎防止部サブアセンブリの各々は、たとえば上に記載された火炎防止部１１２／２１２／３１２の１つ以上として使用され得る。図４Ａは、火炎防止部サブアセンブリ４００の特定の例示的な実現例を示す。この例において、火炎防止部サブアセンブリ４００は単に、スクリーンまたはメッシュ部材（たとえば織物材料、穿孔シート、多孔要素および／またはワイヤーパッド）からなり得る。火炎防止部サブアセンブリ４００はたとえば、剛体で有り得、バッテリモジュールの筐体に取り付け可能であり得る。火炎防止部サブアセンブリ４００は、示されるように、燃焼された流体（たとえば火炎）が通過して流れることを妨げるまたは防止しつつ、燃焼されていない気流が通過することを可能にするようにサイズ決めされ得る複数のアパーチャを含む。火炎防止部サブアセンブリ４００は、高融点、低可燃性および／または低発煙特性を有する材料を含むセラミック材料、金属材料、または他の材料から形成され得る。したがって、火炎の広がりを妨げるまたは防止するのを支援するよう、火炎防止部サブアセンブリ４００は、燃焼された流体または火炎からエネルギーを除去し得る。

図４Ｂは、火炎防止部サブアセンブリ４１０の別の例示的な実現例を示す。火炎防止部サブアセンブリ４１０は、フレーム４１２内に包含されたスクリーン部材４１４を含む。スクリーン部材４１４は、火炎防止部サブアセンブリ４００と実質的に同様であり得る。フレーム４１２は堅くスクリーン部材４１４を包含し得、たとえば本願明細書において記載されるバッテリモジュールの筐体または他の構成要素に取り付け可能であり得る。いくつかの局面において、フレーム４１２は、フレーム４１２内において（たとえばそれを通る空気または流体の流れに対して）連続して搭載された複数のスクリーン部材４１４を包含し得る。いくつかの局面において、スクリーン部材４１４の各々は、アパーチャサイズまたはメッシュ厚さ、または材料などといった異なる特性を有し得る。たとえば、１つのスクリーン部材４１４は別のスクリーン部材４１４と比較して相対的に微細であり得、これにより、気流が通過することを可能にしつつ、燃焼された流体の流れに対する異なるバリアを提供する。

図４Ｃは、火炎防止部サブアセンブリ４２０の別の例示的な実現例を示す。火炎防止部サブアセンブリ４２０は、フレーム４２２内に包含されたスクリーン部材４２４を含む。スクリーン部材４２４は、火炎防止部サブアセンブリ４００に実質的に同様であり得る。フレーム４２２は堅くスクリーン部材４２４を包含し得、たとえば本願明細書において記載されるバッテリモジュールの筐体または他の構成要素に取り付け可能であり得る。火炎防止部サブアセンブリ４１０と同様に、いくつかの局面において、フレーム４２２は、火炎防止部サブアセンブリ４２０の上面図である図４Ｄにおいて示されるように、フレーム４２２内において（たとえばそれを通る空気または流体の流れに対して）連続して搭載された複数のスクリーン部材４２４を包含し得る。図４Ｄにおいて示されるように、フレーム４２２の部分４３２は２つのスクリーン部材４２２同士の間に位置決めされ得、これにより、たとえば火炎防止部サブアセンブリ４２０に構造的な剛性を提供する。

いくつかの局面において、スクリーン部材４２４の各々は、アパーチャサイズまたはメッシュ厚さ、または材料などといった異なる特性を有し得る。たとえば、１つのスクリーン部材４２４は別のスクリーン部材４２４と比較して相対的に微細であり得、これにより、（示されるように）気流が通過することを可能にしつつ、燃焼された流体の流れに対する異なるバリアを提供する。

示されるように、フレーム４２２は２つの半分部分４２８を含む側部４２６を含む。２つの半分部分４２８が一緒に適合（たとえば取り付けまたは結合）された状態である示される例において、ワイヤーホール４３０が形成される。フレーム４２２（たとえば側部４２６の反対の側上）の付加的な部分も１つ以上のワイヤーホール４３０を形成するように分割または別の態様で設計され得る。

図５は、バッテリモジュールにおける燃焼現象を管理する方法５００についてのフローチャートを示す。いくつかの局面において、方法５００は、本開示の範囲内のバッテリモジュール１００、２００および／もしくは３００の１つ以上または他のバッテリモジュールとともに実現され得る。方法５００は、データセンタにバッテリモジュールを位置決めするステップ（５０２）を含む。

たとえば、本願明細書において記載されたバッテリモジュールの１つ以上の実現例のようなバッテリモジュールは、サーバラックまたはマザーボード上などでサポートされる（たとえばサーバ、プロセッサ、メモリ、またはネットワーキングデバイスなど）電力（たとえば一次または二次電力）電子デバイスに用いられ得る。いくつかの例において、１つ以上のバッテリモジュールは、電子デバイスを有するサーバラック内またはサーバラックに隣接して搭載され得る。

方法５００はさらに、バッテリモジュールにおける複数の電力セルを冷却するために気流を循環させるステップ（５０４）を含む。いくつかの局面において、モジュールに対して内部および／または外部であるファンは、バッテリモジュールの１つの端部における開口部を通って、電力セルおよび／または他の熱を生成する構成要素（たとえばバッテリ管理システム）を冷却するよう気流経路を経由して気流を循環し得、バッテリモジュールの別の端部における開口部を通ってバッテリモジュールから出る。いくつかの局面において、バッテリモジュールを通るように冷却気流を流すために自然対流が使用され得る。

方法５００はさらに、バッテリモジュール内に搭載された火炎防止部を通るように気流を循環させるステップ（５０６）を含む。たとえば、バッテリモジュールの通常動作（たとえば燃焼現象の発生がない）の間、気流は、バッテリモジュール内に搭載された１つ以上の火炎防止部を通過し得る。火炎防止部は、気流が通過することを可能にするスクリーン部材、メッシュ部材または多孔部材を含む。したがって、バッテリモジュールの通常動作の間に、バッテリモジュールに搭載された火炎防止部は、電力セルを冷却する冷却気流の流れに対して影響を有さないか、または、無視できる影響を有し得る。

方法５００はさらに、点火された流体がバッテリモジュールから周囲環境まで通過することを妨げるステップ（５０８）を含む。たとえば、燃焼現象は、バッテリモジュール内でも、または、バッテリモジュールの外部でも発生し得る。燃焼現象は、バッテリモジュール内または外部における、１つ以上の可燃性流体を燃焼させる高温現象の発生であり得る。可燃性流体は、たとえば、バッテリモジュールに搭載された各電力セルからベント部材を通って漏出し得る、電力セルに含まれる電解溶液を含み得る。したがって、例示的な燃焼現象シナリオの間、ベントされた電解溶液はバッテリモジュール内で燃焼し得、これによりモジュール内に燃焼された流体（たとえば火炎）を形成する。いくつかの局面において、バッテリモジュールのボリューム内における電力セルおよび火炎防止部の配置により、燃焼された流体は、火炎防止部を通ってのみバッテリモジュールから出ることができる。ステップ５０８において、火炎防止部は、燃焼された流体および／または火炎が自身を通って流れることを妨げるまたは防止し得、これにより、バッテリモジュール内に燃焼された流体および／または火炎を封じ込める。

方法５００はさらに、燃焼波面からエネルギーを除去するステップ（５１０）を含む。たとえば、点火された流体は、妨げられなければバッテリモジュールを越えて広がり得る燃焼波面または火炎面を生成し得る。火炎防止部がより低い温度であり得る場合または良好な熱導体であり得る場合、燃焼炎面からのエネルギー（たとえば熱）が当該燃焼炎面から火炎防止部に伝達され得る。エネルギーが伝達され、燃焼炎面におけるエネルギー量が減少すると、燃焼炎面は妨げられるまたは減少され得る。

多くの例が記載された。しかしながら、さまざまな修正例がなされてもよいことは理解されるだろう。たとえば、全体的な気流は、（左から右の気流であり「プッシュ型冷却システム（push cooling system）」である図と比較して）「プル型冷却システム（pull cooling system）」において同様に右から左であり得る。プル型システムは「負圧冷却システム（negative pressure cooling system）」とも時に称され、プッシュ型システムは「正圧冷却システム（positive pressure cooling system）」と時に称される。任意のタイプの電位場効果のように、流れを方向付けるのは勾配である。さらに、たとえば、図５における例示的なフローチャートのステップは他の順番で実行され得、いくつかのステップが除去され得、また、他のステップが追加され得る。別の例として、バッテリモジュール（たとえばバッテリモジュール１００など）は、端部上の気流開口部に加えてまたは当該気流開口部の代わりに、側または上部上に気流開口部を含み得る。したがって、他の例は添付の請求の範囲内である。

例示的な一般的な実現例において、バッテリモジュールは、内部ボリュームを規定する筐体を含み、筐体は、筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャから内部ボリュームを経由し筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャに到る気流経路を含んでおり、バッテリモジュールはさらに、筐体の内部ボリュームにおいて搭載された複数の電力セルを含み、電力セルの各々は電力セルの端部にベント部材を含んでおり、バッテリモジュールはさらに、気流経路にわたって複数の電力セルと筐体の第２の端部部材において形成されたアパーチャとの間に搭載された火炎防止部を含む。火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、流体経路は、気流経路からの気流が流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている。

別の例示的な一般的な実現例において、電力システムは、データセンタにおける複数のラックマウント電子デバイスに電力を提供するように構成された電力ユニットを形成するように電気的に結合された複数のバッテリモジュールを含む。バッテリモジュールのうちの少なくとも１つはケースを含み、ケースはケースの端部上において周囲環境に対して少なくとも部分的に開いており、ケースの端部同士の間に流体経路を規定しており、バッテリモジュールのうちの少なくとも１つは、ケースに搭載された複数の電力セルと、複数の電力セルを冷却するよう流体経路を通るように気流を循環させるようケースに搭載されたファンと、流体経路にわたって複数の電力セルとケースの端部のうちの一方との間に搭載された第１のスクリーンとを含み、第１のスクリーンは、気流が通過することを可能にするとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む。

Claims (21)

1. 電池モジュールであって、
   内部ボリュームを規定する筐体を含み、前記筐体は、前記筐体の第１の端部部材に形成されたアパーチャから前記内部ボリュームを経由し前記筐体の第２の端部部材に形成されたアパーチャに到る気流経路を含んでおり、
   前記電池モジュールはさらに、前記筐体の前記内部ボリュームにおいて搭載された複数の電力セルを含み、前記電力セルの各々は前記電力セルの端部にベント部材を含んでおり、
   前記電池モジュールはさらに、前記気流経路にわたって前記複数の電力セルと前記筐体の前記第２の端部部材において形成された前記アパーチャとの間に搭載された火炎防止部を含み、前記火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、前記流体経路は、前記気流経路からの気流が前記流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている、電池モジュール。
2. 前記筐体の前記第１の端部部材に形成された前記アパーチャと前記筐体の第２の端部部材に形成された前記アパーチャとの間において前記気流を循環させるように前記筐体に搭載されたファンをさらに含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 前記複数の電力セルは、前記ベント部材が、前記第１の端部部材に形成された前記アパーチャまたは前記筐体の前記第２の端部部材に形成された前記アパーチャの少なくとも１つに対するオフセット方向に向くように、方向性を持って前記内部ボリュームに搭載される、請求項１に記載のバッテリモジュール。
4. 前記火炎防止部はさらに前記筐体に取り付け可能なフレームを含み、前記スクリーンは前記フレーム内に搭載される、請求項１に記載のバッテリモジュール。
5. 前記フレームは、前記火炎防止部の側同士の間にケーブル経路を形成する貫通孔を含む、請求項４に記載のバッテリモジュール。
6. 前記スクリーンは第１のスクリーンを含み、前記火炎防止部は、前記第１のスクリーンと実質的に平行に前記フレーム内に搭載された第２のスクリーンをさらに含む、請求項４に記載のバッテリモジュール。
7. 前記第２のスクリーンは複数の第２の流体経路を含み、少なくとも前記第２の流体経路の部分は、前記第１のスクリーンの前記流体経路の部分とは異なるサイズである、請求項６に記載のバッテリモジュール。
8. 前記火炎防止部は第１の火炎防止部を含み、前記モジュールはさらに、前記気流経路にわたって前記複数の電力セルと前記筐体の前記第１の端部部材に形成された前記アパーチャとの間に搭載される第２の火炎防止部を含み、前記第２の火炎防止部は、複数の流体経路を含むスクリーンを含んでおり、前記流体経路は、前記気流経路からの気流が前記流体経路を通過することを可能にするようにサイズ決めされるとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされている、請求項１に記載のバッテリモジュール。
9. 前記複数の電力セルは複数のリチウムイオンバッテリを含む、請求項１に記載のバッテリモジュール。
10. 前記リチウムイオンバッテリの各々はフォームファクタ１８６５０リチウムイオンバッテリを含む、請求項９に記載のバッテリモジュール。
11. バッテリモジュールにおける燃焼現象を管理する方法であって、
    第１の端部部材および第２の端部部材を有する筐体と前記筐体に搭載された複数の電力セルとを含むバッテリモジュールをデータセンタに位置決めすることを含み、前記電力セルの各々は前記電力セルの端部にベント部材を含んでおり、
    前記方法はさらに、
    前記第１の端部部材におけるアパーチャから、前記複数の電力セルを冷却するよう前記筐体の内部ボリュームを経由して、前記第２の端部部材におけるアパーチャに気流を循環させることと、
    前記筐体内において前記複数の電力セルと前記筐体の前記第２の端部部材に形成された前記アパーチャとの間に搭載された火炎防止部を通るように前記気流を循環させることと、
    燃焼された流体が前記筐体を通って前記データセンタにおける周囲環境に到達するのを前記火炎防止部により妨げることとを含む、方法。
12. 前記筐体に搭載されたファンにより前記気流を循環させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記気流は自然対流により循環される、請求項１１に記載の方法。
14. 火炎防止部を通るように前記気流を循環させることは、前記火炎防止部のフレーム内に搭載されたスクリーンを通るように前記気流を循環させることを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記スクリーンは第１のスクリーンを含み、前記方法はさらに、前記第１のスクリーンと実質的に平行に前記フレーム内に搭載された第２のスクリーンを通るように前記気流を循環させることを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記火炎防止部は第１の火炎防止部を含み、
    前記方法はさらに、
    前記筐体内において前記複数の電力セルと前記筐体の前記第１の端部部材に形成された前記アパーチャとの間に搭載された第２の火炎防止部を通るように前記気流を循環させることと、
    前記燃焼された流体が前記筐体を通って前記データセンタにおける周囲環境に到達するのを前記第２の火炎防止部により妨げることとを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 電力システムであって、
    データセンタにおける複数のラックマウント電子デバイスに電力を提供するように構成された電力ユニットを形成するように電気的に結合された複数の電池モジュールを含み、
    前記バッテリモジュールのうちの少なくとも１つは、ケースを含み、前記ケースは前記ケースの端部上において周囲環境に対して少なくとも部分的に開いており、前記ケースの前記端部同士の間に流体経路を規定しており、
    前記バッテリモジュールのうちの前記少なくとも１つは、
    前記ケースに搭載された複数の電力セルと、
    前記複数の電力セルを冷却するよう前記流体経路を通るように気流を循環させるよう前記ケースに搭載されたファンと、
    前記流体経路にわたって前記複数の電力セルと前記ケースの前記端部のうちの一方との間に搭載された第１のスクリーンとを含み、前記第１のスクリーンは、前記気流が通過することを可能にするとともに燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む、電力システム。
18. 前記バッテリモジュールはさらに、前記流体経路にわたって前記複数の電力セルと前記ケースの前記端部のうちの他方との間に搭載された第２のスクリーンを含み、前記第２のスクリーンは、前記気流が通過することを可能にするとともに前記燃焼された流体が通過することを妨げるようにサイズ決めされた複数の開口部を含む、請求項１７に記載の電力システム。
19. 前記バッテリモジュールはさらに、前記流体経路内に位置決めされるとともに前記ケースの前記端部同士の間を延在する熱シールドを含む、請求項１８に記載の電力システム。
20. 前記熱シールドは、前記ケース内において前記第１および第２のスクリーンの間を延在する、請求項１９に記載の電力システム。
21. 前記バッテリモジュールは、前記流体経路内において前記第１のスクリーンと前記ケースの前記端部のうちの一方との間に位置決めされるバッテリ管理システムをさらに含む、請求項１７に記載の電力システム。

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