JP2012044860A - セルレベルでヒューズを設けたバッテリパック及びそれを用いる方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリパックの小さな領域にしか影響を与えないことにより、バッテリパックの費用、複雑性、重量、寸法に小さな影響しか与えないで、バッテリパックの性能の改善、システムの信頼性及びシステムの安全性を実現する。バッテリパックは、1つのバッテリに関連する可融相互接続、又は、1つのバッテリに関連する特定の可融相互接続が、短絡の間の最後の相互接続となるように設計される。予め選択された相互接続のアーク放電が持続する危険性は、迅速な相互接続の開放によって最小限に抑えられる。結果として、損傷の可能性及び過度の加熱もまた最小限に抑えられる。
【選択図】図3
Description
Claims (22)
- 複数のセルを備え、前記セルの各々は第1のコレクタ板及び第2のコレクタ板に電気的に接続され、かつ、前記複数のセルは電気的に並列に接続され、
第1のセルを除く前記複数のセルの各々の第1の端子を前記第1のコレクタ板に電気的に接続する第1の複数の可融相互接続を備え、前記第1の複数の可融相互接続は第1の通電容量を有し、
前記第1のセルを除く前記複数のセルの各々の第2の端子を前記第2のコレクタ板に電気的に接続する第2の複数の可融相互接続を備え、前記第2の複数の可融相互接続は第2の通電容量を有し、
前記複数のセルにおける前記第1のセルの第1の端子を前記第1のコレクタ板に電気的に接続する第1の可融相互接続を備え、前記第1の可融相互接続は第3の通電容量を有するように選択され、前記第3の通電容量は前記第1の通電容量よりも高く、前記第3の通電容量は前記第2の通電容量よりも高く、かつ、前記第1の可融相互接続は前記第1及び第2の複数の可融相互接続のうちのひとつではなく、
前記第1のセルの第2の端子を前記第2のコレクタ板に電気的に接続する第2の可融相互接続を備え、前記第2の可融相互接続は第4の通電容量を有するように選択され、前記第4の通電容量は前記第1の通電容量よりも高く、第4の通電容量は前記第2の通電容量よりも高く、かつ、前記第2の可融相互接続は、前記第1及び第2の複数の可融相互接続のうちのひとつではなく、かつ、
前記第1及び第2の可融相互接続の少なくとも一方に対応するアーク放電抑制システムを備え、前記アーク放電抑制システムは前記第1のセルを除く前記複数のセルと共に利用されないバッテリパック短絡回路管理システム。 - 前記第1の通電容量は、第1のインピーダンスに対応し、前記第2の通電容量は第2のインピーダンスに対応し、前記第3の通電容量は第3のインピーダンスに対応し、前記第3のインピーダンスは前記第1のインピーダンスよりも低く、かつ、前記第2のインピーダンスよりも低く、前記第4の通電容量は第4のインピーダンスに対応し、前記第4のインピーダンスは前記第1のインピーダンスよりも低く、かつ、前記第2のインピーダンスよりも低い請求項1に記載のバッテリパック短絡回路管理システム。
- 前記第3のインピーダンスは、前記第4のインピーダンスよりも低く、前記アーク抑制システムが、前記第1の可融相互接続に対応する請求項2に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 第1の可融相互接続に対応する相互接続の長さは、前記第1及び第2の複数の可融相互接続に対応する相互接続よりも短く、かつ、前記第2の可融相互接続に対応する相互接続に対応する相互接続の長さは前記第1及び第2の複数の可融相互接続に対応する相互接続の長さよりも短い請求項1〜3に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 前記第1の可融相互接続に対応する相互接続の厚さは、前記第1及び第2の複数の可融相互接続に対応する相互接続の厚さよりも大きく、かつ、前記第2の可融相互接続に対応する相互接続の厚さは前記第1及び第2の複数の可融相互接続に対応する相互接続の厚さよりも大きい請求項1〜4に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 前記第1の可融相互接続は、少なくとも2つの独立した相互接続を備え、前記第2の可融相互接続は、少なくとも2つの独立した相互接続を備え、かつ、前記第1及び第2の複数の可融相互接続の各々の可融相互接続は1つの独立した相互接続を備える請求項1〜5に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 前記第1の相互接続及び前記第2の相互接続は第1の材質を備え、前記第1及び第2の複数の可融相互接続は第2の材質を備え、前記第1の材質は前記第2の材質よりも低いインピーダンスを備える請求項1〜6に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 前記アーク放電抑制システムは、電気的に非伝導な絶縁構造をさらに備え、前記第1の可融相互接続は電気的に非伝導な絶縁構造の中に配置される請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 前記電気的に非伝導な絶縁構造は、前記第1の可融相互接続に適用される非電導な材質を備える請求項8に記載のバッテリパック短絡回路制御システム。
- 前記アーク放電抑制システムは、前記第1の可融相互接続と並列に接続されるキャパシタをさらに備える請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡制御システム。
- 前記アーク放電抑制システムは、正の温度係数の(PTC)要素と直列に接続されるサイリスタとの組合わせをさらに備え、前記組合わせは前記第1の可融相互接続に並列に接続される請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡制御システム。
- 前記アーク放電抑制システムは、前記第1の可融相互接続に隣接した位置に取り付けられた永久磁石をさらに備える請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡制御システム。
- 前記アーク放電抑制システムは前記第1のコレクタ板及び前記第1のセルの前記第1の端子から分離したコンタクトブロックをさらに備え、前記第1の可融相互接続は、前記第1のセルの前記第1の端子を前記コンタクトブロックに電気的に接続し、かつ、二次的な可融相互接続は、前記コンタクトブロックを前記第1のコレクタ板に電気的に接続し、前記二次的な可融相互接続は第5の通電容量を有し、前記第5の通電容量は前記第3の通電容量よりも高い請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡制御システム。
- 前記コレクタ板は前記第1の相互接続が取り付けられる接続領域をさらに備え、前記接続領域は、前記コレクタ板から離れるように延び、かつ、前記接続領域はコレクタ板の他の部分よりも薄い請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡制御システム。
- 前記第1のセル以外の前記複数のセルから前記第1のセルを分離する電気的に非伝導的で断熱絶縁構造を備える請求項1〜7に記載のバッテリパック短絡制御システム。
- バッテリパック内のアーク放電の形成を制御する方法であって、前記バッテリパックが並列構造に配置された複数のセルと、第1のコレクタ板及び第2のコレクタ板とを備え、
第1の複数の可融相互接続のために第1の通電容量を選択し、
第1のセルを除く前記複数のセルの各々の第1の端子を前記第1のコレクタ板に前記複数の可融相互接続によって電気的に結合し、
第2の複数の可融相互接続のために第2の通電容量を選択し、
前記第1のセルを除く前記複数のセルの各々の第2の端子を前記第2のコレクタ板に、前記第2の複数の相互接続によって電気的に結合し、
第1の可融相互接続のために第3の通電容量を選択し、前記第1の可融相互接続は、前記第1及び第2の複数の相互接続のうちの1つではなく、かつ、前記第3の通電容量は前記第1の通電容量及び前記第2の通電容量よりも高くなるように選択され、
前記第1のセルの第1の端子を前記第1のコレクタ板に、前記第1の可融相互接続によって電気的に結合し、
第2の可融相互接続のために第4の通電容量を選択し、前記第2の可融相互接続は前記第1及び第2の複数の相互接続のうちの1つではなく、かつ、前記第4の通電容量は前記第1の通電容量及び前記第2の通電容量よりも高くなるように選択され、
前記第1のセルを前記第2のコレクタ板に、前記第2の可融相互接続によって電気的に結合し、
アーク放電抑制システムは、前記第1のセルを実装し、前記アーク放電抑制システムは、前記複数のセルの前記第1のセルにのみ実装される
ステップを備えるバッテリパック内のアーク放電の形成を制御する方法。 - 前記方法は、
前記第1の複数の可融相互接続のための第1のインピーダンスを選択し、
前記第2の複数の可融相互接続のための第2のインピーダンスを選択し、
前記第1の可融相互接続のための第3のインピーダンスを選択し、前記第3のインピーダンスは前記第1のインピーダンス及び前記第2のインピーダンスよりも低くなるように選択され、
前記第2の可融相互接続のための第4のインピーダンスを選択し、前記第4のインピーダンスは前記第1のインピーダンス及び前記第2のインピーダンスよりも低くなるように選択されるステップをさらに備える請求項16に記載の前記方法。 - 前記アーク放電抑制システムを実装する前記ステップが、第1の電気的に非伝導な絶縁構造の中の前記第1の可融相互接続を配置し、かつ、第2の電気的に非伝導な絶縁構造の中の前記第2の可融相互接続を配置するステップをさらに備え、
前記第1の電気的に非伝導な絶縁構造は、前記第1の可融相互接続を前記第1の複数の可融相互接続から分離し、かつ、前記第2の電気的に非伝導な絶縁構造は、前記第2の可融相互接続を前記第2の複数の可融相互接続から分離する請求項16及び請求項17に記載の方法。 - 前記アーク放電抑制システムを実装する前記ステップが、前記第1及び第2の可融相互接続を電気的に非伝導な材質によって被覆するステップをさらに備える請求項16及び請求項17に記載の方法。
- 短絡の間、前記複数のセルのうちの、前記第1の可融相互接続または前記第2の可融相互接続が最後に溶断し、かつ、前記アーク放電抑制システムを実装する前記ステップが、前記第1または第2の可融相互接続が溶断するときに形成されるアーク放電から電流を奪うステップをさらに備え、前記電流を奪うステップは前記アーク放電を消す請求項16及び請求項17に記載の方法。
- 短絡の間、前記複数のセルのうち、前記第1の可融相互接続または前記第2の可融相互接続回路が最後に溶断し、前記第1または第2の可融相互接続が溶断するときにアーク放電が形成され、かつ、前記アーク放電抑制システムを実装する前記ステップが、前記アーク放電に対応するアークを偏向させまたは伸ばすステップをさらに備え、前記アーク放電を偏向させまたは伸ばすステップが、前記アーク放電を消す請求項16及び請求項17に記載の方法。
- 第1の迅速融解経路で前記第1のコレクタ板を構成し、前記第1の可融相互接続が前記第1の迅速融解経路に取付けられ、
第2の迅速融解経路で前記第2のコレクタ板を構成し、前記第2の可融相互接続は前記第2の迅速融解経路に取付けられる
ステップをさらに備える請求項16及び請求項17に記載の方法。
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