(57)【要約】【課題】たとえ障害状態にある１つ以上のバッテリーセルが存在しても、より低い許容電圧出力を生み出すために動作することができるバッテリーシステムを有すること、バッテリーセルの温度を上昇させる問題を考慮することができるシステムを有することが所望され得る。【解決手段】バッテリーシステムを動作させるための方法および装置。装置は、ハウジング、複数のバッテリーセル、およびバイパス回路を備える。複数のバッテリーセルは、ハウジング内で直列回路において接続される。複数のバッテリーセルは、合計電圧出力を供給するように構成される。バイパス回路は、複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成される。バイパス回路はさらに、バッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して直列回路におけるバッテリーセルをバイパスするように構成される。【選択図】図１
2015208213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
複数の壁と、
前記ハウジング内で直列回路において接続された複数のバッテリーセルであって、合計電圧出力を供給するように構成された複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成されたバイパス回路であって、前記バッテリーセルからの前記電圧出力が前記選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して前記直列回路における前記バッテリーセルをバイパスするように構成されたバイパス回路と、
を備える装置。
【請求項２】
前記バイパス回路は、複数の比較器を備え、前記複数の比較器における比較器は、前記バッテリーセルからの前記電圧出力が前記選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バイパス回路はさらに、複数のスイッチを備え、前記複数のスイッチにおけるスイッチは、前記バッテリーセルからの前記電圧出力が前記選択されたしきい値を下回っているとの前記比較器による判定に応答して、第１の状態から第２の状態に変化する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記直列回路における前記バッテリーセルに対する前のバッテリーセルは、前記スイッチが前記第１の状態にある場合、前記バッテリーセルに接続され、
前記前のバッテリーセルは、前記スイッチが前記第２の状態にある場合、前記バッテリーセルがバイパスされるように、前記直列回路における前記バッテリーセルに対する次のバッテリーセルに接続される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングの前記複数の壁によって形成されたバッテリー室に調整された空気を注入するように構成された空調システムをさらに備え、
前記調整された空気は、流体を前記バッテリー室から前記ハウジングの外部の環境へと流れさせる前記バッテリー室の内部の正の圧力を作り出し、前記調整された空気は、前記ハウジングの周囲の環境以外の供給源からのものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記複数のバッテリーセルのいずれか１つの中の圧力上昇が前記ハウジングにおける対応する開口部を通って解放されることを可能にするように構成された圧力解放システムをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
直列回路において接続された複数のバッテリーセルであって、合計電圧出力を供給するように構成された複数のバッテリーセルと、
ハウジングであって、
複数の壁と、
前記複数の壁によって形成されたバッテリー室であって、前記複数のバッテリーセルを収納するように構成されたバッテリー室と、
前記複数の壁における複数の開口部であって、流体が前記バッテリー室から前記ハウジングの外部の環境に流れることを可能にするように構成された複数の開口部と
を備えるハウジングと、
前記ハウジングの前記バッテリー室に調整された空気を注入するように構成された空調システムであって、前記調整された空気は、前記流体を前記バッテリー室から前記ハウジングの外部の前記環境へと流れさせる前記バッテリー室の内部の正の圧力を作り出す、空調システムと、
前記複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成されたバイパス回路であって、前記バッテリーセルからの前記電圧出力が前記選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して前記直列回路における前記バッテリーセルをバイパスするように構成されたバイパス回路と、
を備えるバッテリーシステム。
【請求項８】
複数の脆弱な部材をさらに備え、前記複数の脆弱な部材における脆弱な部材は、対応するバッテリーセルのケーシングに関連づけられ、前記ケーシング内の内圧が選択された圧力しきい値を上回ることに応答して粉砕されるように構成されるので、前記ケーシング内の圧力上昇が、前記ケーシングから、粉砕された前記脆弱な部材によって前記ケーシングに形成された開口部を通り、前記ハウジングにおける前記複数の開口部における対応する開口部から出て解放される、請求項７に記載のバッテリーシステム。
【請求項９】
前記複数のバッテリーセルのケーシングの温度に基づいて前記複数のバッテリーセルに流入する電流または前記複数のバッテリーセルから流出する電流の少なくとも１つを制御するように構成された電流変調システムをさらに備える、請求項７または８に記載のバッテリーシステム。
【請求項１０】
前記電流変調システムは、
複数の温度センサであって、前記複数の温度センサにおける温度センサが、前記複数のバッテリーセルにおける対応するバッテリーセルのケーシングの温度を測定するように構成される、複数の温度センサと、
複数の変調器であって、前記複数の変調器における変調器が、前記ケーシングの前記温度が選択された許容差外であることに応答して、前記対応するバッテリーセルに流入する電流または前記対応するバッテリーセルから流出する電流の少なくとも１つを変調するように構成される、複数の変調器と、
を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
バッテリーシステムを動作させるための方法であって、
ハウジング内で直列回路において接続された複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するステップと、
前記バッテリーセルからの前記電圧出力が前記選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して前記直列回路における前記バッテリーセルをバイパスするステップと、
を備える方法。
【請求項１２】
前記バッテリーセルをバイパスするステップは、
前記バッテリーセルからの前記電圧出力が前記選択されたしきい値を下回っているとの前記判定に応答して、スイッチを第１の状態から第２の状態に変化するよう制御するステップを備え、
前記直列回路における前記バッテリーセルに対する前のバッテリーセルは、前記スイッチが前記第１の状態にある場合、前記バッテリーセルに接続され、
前記前のバッテリーセルは、前記スイッチが前記第２の状態にある場合、前記バッテリーセルがバイパスされるように、前記直列回路における前記バッテリーセルに対する次のバッテリーセルに接続される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
流体が前記複数のバッテリーセルを収納するように構成された前記ハウジング内のバッテリー室から前記ハウジングの複数の壁における複数の開口部を通って前記ハウジングの外部の環境へと流れるよう、調整された空気を使用して前記バッテリー室の内部に正の圧力を作り出すステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記バッテリーセルの内圧が選択された圧力しきい値を上回ることに応答して、前記バッテリーセルのケーシングに関連づけられた脆弱な部材を粉砕するステップと、
粉砕された前記脆弱な部材によって作り出された前記ケーシングにおける開口部を通し、前記ハウジングにおける対応する開口部を通して、圧力上昇を解放するステップと、
をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のバッテリーセルの各々のケーシングの温度に基づいて前記複数のバッテリーセルの各々に流入する電流または前記複数のバッテリーセルの各々から流出する電流の少なくとも１つを制御するステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のバッテリーセルの各々に流入する電流または前記複数のバッテリーセルの各々から流出する電流の少なくとも１つを制御するステップは、
前記バッテリーセルの前記ケーシングの温度を測定するステップと、
前記ケーシングの前記温度が選択された許容差外であることに応答して、前記バッテリーセルに流入する電流または前記バッテリーセルから流出する電流の少なくとも１つを変調するステップと、
を備える、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的にバッテリーシステムに関し、具体的には、複数のバッテリーセルで構成されたバッテリーシステムに関する。さらにより具体的には、本開示は、バッテリーセルの性能、バッテリーセルの温度、および他の選択されたファクターに基づいて、バッテリーシステムの動作を制御するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーシステムは、１つ以上のバッテリーセルを含み得る。本明細書において使用される場合、「バッテリーセル」は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換して電圧を供給する単一の電気化学デバイスである。バッテリーセルは典型的に、３つのコンポーネント、すなわち、アノード、カソード、および電解質を含む。電解質は、例えば、液体電解質であり得る。
【０００３】
任意の数のバッテリーセルが、少なくとも選択された合計電圧出力を提供するように構成された直列回路を形成するために電気的に接続され得る。本明細書において使用される場合、「直列回路」は、電流が１つの経路に沿って流れることしかできない回路である。直列回路では、同一の電流が回路におけるすべてのコンポーネントを通過し得る。しかしながら、電流が流れ得る経路が１つしか存在しないので、回路に沿った任意のポイントで直列回路を開くことまたは切断することは、直列回路全体が所望のとおりに機能することを停止させ得る。言い換えると、開路状態が作り出され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、バッテリーシステムにおいて直列回路で配列されたバッテリーセルのグループ内の１つのバッテリーセルが所望のとおりに機能することを停止し得ると、それは、直列回路における開放をもたらし得る。バッテリーセルは、障害状態であると呼ばれ得る。このバッテリーセルの障害状態は、バッテリーシステムにおける開路状態を作り出し得る。たとえバッテリーシステムにおける他のバッテリーセルが選択された許容差内で動作していることができたとしても、開路状態ゆえに、バッテリーシステムは、選択された合計電圧出力を生み出すことが不可能であり得る。たとえ障害状態にある１つ以上のバッテリーセルが存在しても、より低い許容電圧出力を生み出すために動作することができるバッテリーシステムを有することが所望され得る。
【０００５】
加えて、現在利用可能ないくつかのバッテリーシステムは、適切に冷却することが不可能とされる場合がある。例えば、現在利用可能ないくつかのバッテリーシステムによると、バッテリーシステムにおけるバッテリーセルが過熱し得、それは、バッテリーシステムが所望されるように動作することを停止させる場合がある。バッテリーセルの温度を上昇させる問題を考慮することができるシステムを有することが所望され得る。したがって、上述された問題の少なくともいくつかだけでなく、他の可能な問題を考慮に入れた方法および装置を有することが所望されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの例示的な実施形態において、装置は、ハウジング、複数のバッテリーセル、およびバイパス回路を備える。複数のバッテリーセルは、ハウジング内で直列回路において接続される。複数のバッテリーセルは、合計電圧出力を供給するように構成される。バイパス回路は、複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成される。バイパス回路はさらに、バッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して直列回路におけるバッテリーセルをバイパスするように構成される。
【０００７】
別の例示的な実施形態において、バッテリーシステムは、複数のバッテリーセル、ハウジング、空調システム、およびバイパス回路を備える。複数のバッテリーセルは、直列回路において接続される。複数のバッテリーセルは、合計電圧出力を供給するように構成される。ハウジングは、複数の壁、バッテリー室、および複数の壁における複数の開口部を備える。バッテリー室は、複数の壁によって形成される。バッテリー室は、複数のバッテリーセルを収納するように構成される。複数の開口部は、流体がバッテリー室からハウジングの外部の環境へと流れることを可能にするように構成される。空調システムは、調整された空気をハウジングのバッテリー室に注入するように構成される。調整された空気は、流体をバッテリー室からハウジングの外部の環境へと流れさせるバッテリー室の内部の正の圧力を作り出す。バイパス回路は、複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成される。バイパス回路はさらに、バッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して直列回路におけるバッテリーセルをバイパスするように構成される。
【０００８】
さらなる別の例示的な実施形態では、バッテリーシステムを動作させるための方法が提供される。ハウジング内で直列回路において接続された複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかについての判定が行われる。直列回路におけるバッテリーセルは、バッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答してバイパスされる。
【０００９】
特徴および機能は、本開示のさまざまな実施形態において独立して達成され得るか、または、以下の説明と図面を参照してさらなる詳細が理解され得るさらなる他の実施形態において組み合わせられ得る。
【００１０】
例示的な実施形態の新規な特徴であると確信された特色が、添付の請求項に記載される。しかしながら、例示的な実施形態、ならびに、好ましい使用モード、そのさらなる目的および特徴は、添付図面とともに読まれた場合に本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明の参照により最良に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態に係るブロック図の形態のバッテリーシステムの図である。
【図２】例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの上面等角図である。
【図３】例示的な実施形態に係る蓋なしのバッテリーシステムの上面等角図である。
【図４】例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの異なる上面等角図である。
【図５】例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの上面図である。
【図６】例示的な実施形態に係る、複数のバッテリーセルに接続されたバイパス回路を有する複数のバッテリーセルおよび保持構造の上面図である。
【図７】例示的な実施形態に係る空調システムを有するバッテリーシステムの等角図である。
【図８】例示的な実施形態に係る空調システムを有するバッテリーシステムの断面図である。
【図９】例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの底面等角図である。
【図１０】例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの断面図である。
【図１１】例示的な実施形態に係る、バッテリーシステムにおけるバッテリーセルの端子に対し配置された端子分離システムを有するバッテリーシステムの図である。
【図１２】例示的な実施形態に係る端子分離システムの上に配置された蓋を有するバッテリーシステムの図である。
【図１３】例示的な実施形態に係る、蓋を有するバッテリーシステムの断面図である。
【図１４】例示的な実施形態に係る、バッテリーセルに接続された電流変調デバイスの図である。
【図１５】例示的な実施形態に係るフローチャートの形態のバッテリーシステムを動作させるための処理の図である。
【図１６】例示的な実施形態に係るフローチャートの形態のバッテリーシステムを動作させるための処理の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示的な実施形態は、異なる問題点を認識および考慮する。例えば、例示的な実施形態は、バッテリーシステムにおいて直列回路で配列された複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルが障害状態にある場合に、バッテリーシステムが選択された許容差内で動作し続けるよう、そのバッテリーセルをバイパスするための方法および装置を有することが所望され得る、ということを認識および考慮する。
【００１３】
さらに、例示的な実施形態は、バッテリーシステムが過熱せず、望ましくない影響を受けることにならず、選択された許容差内での動作を停止しないように、バッテリーシステムにおけるバッテリーセルを冷却するための方法および装置を有することが所望され得る、ということを認識および考慮する。またさらに、例示的な実施形態は、バッテリーセルのケーシングの温度に基づいて、充電モードにおいてバッテリーセルに流入する電流、放電モードにおいてバッテリーセルから負荷へと流出する電流、またはその両方を変調することができるバッテリーシステムを有することが所望され得る、ということを認識および考慮する。このタイプの電流の調節は、バッテリーセルが障害状態またはいくつかの他の望ましくない状態に入ることを防止するのに役立ち得る。
【００１４】
ここで図面を参照し、特に図１を参照すると、例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの図がブロック図の形態で描かれている。この例示的な例において、バッテリーシステム１００は、プラットフォーム１０１において使用され得る。プラットフォーム１０１は、多数の異なる形態をとり得る。この例示的な例において、プラットフォーム１０１は、航空宇宙ビークル１０２の形態をとる。
【００１５】
航空宇宙ビークル１０２は、実装に応じて、航空機、無人機、ヘリコプター、ロケット、ミサイル、宇宙機、スペースシャトル、または何らかの他の対応の航空宇宙ビークルの形態をとり得る。他の例示的な例において、プラットフォーム１０１は、例えば、陸上車両、水上車両、エンジンシステム、またはバッテリーシステム１００によって供給される電力で動くように構成された任意のデバイスまたはシステムであるがこれに限定されない、何らかの他の形態をとり得る。
【００１６】
描かれているように、バッテリーシステム１００は、ハウジング１０４と複数のバッテリーセル１０５とを含む。ハウジング１０４は、複数の壁１０６を有し得る。この例示的な例において、複数の壁１０６は、仕切り１０８を含み得る。他の例示的な例において、仕切り１０８は、何らかの他の手法で複数の壁１０６に関連づけられてもよい。
【００１７】
本明細書において使用される場合、１つのコンポーネントが別のコンポーネントに「関連づけられる」場合、関連づけは、描かれた例における物理的な関連づけである。例えば、仕切り１０８のような第１のコンポーネントは、複数の壁１０６のような第２のコンポーネントに固定されるか、第２のコンポーネントに接着させられるか、第２のコンポーネントに搭載されるか、第２のコンポーネントに溶接されるか、第２のコンポーネントに締結されるか、または第２のコンポーネントに何らかの他の適切な手法で接続されるか、の少なくとも１つであることにより、第２のコンポーネントに関連づけられるとみなされ得る。第１のコンポーネントはまた、第３のコンポーネントを使用して第２のコンポーネントに接続されてもよい。さらに、第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントの一部、第２のコンポーネントの延伸部分、またはその両方として形成されることにより、第２のコンポーネントに関連づけられるとみなされ得る。
【００１８】
本明細書において使用される場合、アイテムのリストとともに使用される場合の「〜の少なくとも１つ」というフレーズは、リストアップされたアイテムのうちの１つ以上の異なる組み合わせが使用され得ること、及び、リストにおけるアイテムのうちの１つのみが必要とされ得ることを意味する。アイテムは、特定の物体、物事、動作、処理、またはカテゴリーであり得る。すなわち、「〜の少なくとも１つ」は、アイテムの任意の組み合わせまたは複数のアイテムがリストから使用され得るが、リストにおけるアイテムのすべてが必要とされ得るわけではない、ということを意味する。
【００１９】
例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、およびアイテムＣの少なくとも１つ」は、アイテムＡか、アイテムＡおよびアイテムＢか、アイテムＢか、アイテムＡ、アイテムＢ、およびアイテムＣか、またはアイテムＢおよびアイテムＣを意味し得る。いくつかのケースにおいて、「アイテムＡ、アイテムＢ、およびアイテムＣの少なくとも１つ」は、限定ではなく例として、アイテムＡを２つ、アイテムＢを１つ、およびアイテムＣを１０個か、アイテムＢを４つとアイテムＣを７つか、または何らかの他の適切な組み合わせを意味し得る。
【００２０】
複数の壁１０６は、ハウジング１０４の内部室を形成し得る。仕切り１０８は、この内部室をバッテリー室１１０と制御室１１２とに分ける。バッテリー室１１０は、複数のバッテリーセル１０５を収納するために使用される。保持構造１２２が、ハウジング１０４のバッテリー室１１０内で固定配列内の複数のバッテリーセル１０５を保持するために使用され得る。
【００２１】
この例示的な例において、保持構造１２２は、熱伝導性と電気絶縁性の両方である材料で構成される。保持構造１２２は、複数のバッテリーセル１０５の冷却を可能にするために熱伝導性であり得る。保持構造１２２は、複数のバッテリーセル１０５の各々を複数のバッテリーセル１０５における他のバッテリーセルから電気的に分離された状態に保つために電気絶縁性であり得る。
【００２２】
制御室１１２は、制御システム１１４の少なくとも一部を収納するために使用される。制御システム１１４は、実装に応じて、バッテリーシステム１００の一部であるとみなされ得るか、またはバッテリーシステム１００とは別個であるとみなされ得る。いくつかのケースでは、制御システム１１４の一部がバッテリーシステム１００の一部であるとみなされ得る一方で、バッテリーシステム１００の別の部分はバッテリーシステム１００とは別個であるとみなされ得る。
【００２３】
この例示的な例において、制御システム１１４は、複数のコンポーネント１１６を含む。複数のコンポーネント１１６の少なくとも一部は、制御室１１２内に設けられ得る。さらに、実装に応じて、複数のコンポーネント１１６の一部は、ハウジング１０４の外、バッテリー室１１０の中、またはその両方に設けられ得る。
【００２４】
複数のシール１１７または複数のハーメチックコネクタ１１８の少なくとも１つが、ハウジング１０４に関連づけられ得る。本明細書において使用される場合、「複数の」アイテムは、１つ以上のアイテムを含み得る。このように、複数のシール１１７は、１つ以上のシールを含み得、複数のハーメチックコネクタ１１８は、１つ以上のハーメチックコネクタを含み得る。
【００２５】
本明細書において使用される場合、「シール」は、気密シールを形成するように構成された任意の物体とされてもよい。複数のシール１１７におけるシールは、限定ではなく例として、ガスケット、分離プレート、Ｏリング、または何らかの他のタイプのシールの形態をとってもよい。複数のシール１１７の各々は、シリコン材料、ゴムのようなエラストマー材料、または何らかのタイプの材料の少なくとも１つで構成されてもよい。さらに、本明細書において使用される場合、「ハーメチックコネクタ」は、少なくとも２つのコンポーネント間の真空密閉された気密な接続を提供するために使用され得る。
【００２６】
仕切り１０８、複数のシール１１７、および複数のハーメチックコネクタ１１８は、制御室１１２内に設けられたコンポーネントとバッテリー室１１０内に設けられたコンポーネントとの間の分離を作り出すために使用され得る。この分離は、複数のバッテリーセル１０５から漏出し得るまたは排出され得る望ましくないいかなる流体も制御室１１２内に何ら望ましくない影響を引き起こさないよう防止し得る。
【００２７】
本明細書において使用される場合、「流体」は、加えられたせん断応力の下で流れるまたは変形する任意の物質とされてもよい。流体は、任意の数の液体、気体、またはその組み合わせで構成されてもよい。複数のバッテリーセル１０５から漏出し得るまたは排出され得る望ましくない流体は、限定ではなく例として、空気、液体電解質材料、気体電解質材料、または何らかの他のタイプの望ましくない流体の少なくとも１つで構成されてもよい。
【００２８】
複数のハーメチックコネクタ１１８は、仕切り１０８、複数の壁１０６における異なる壁、またはその両方に関連づけられ得る。ハーメチックコネクタ１１９は、複数のハーメチックコネクタ１１８の１つの例とされてもよい。ハーメチックコネクタ１１９は、仕切り１０８に関連づけられる。ハーメチックコネクタ１１９は、任意の数のハーメチックフィードスルーで構成され得る。
【００２９】
ハーメチックコネクタ１１９は、制御室１１２内の制御システム１１４からの第１の複数の線１２０を、仕切り１０８を通して、バッテリー室１１０内の第２の複数の線１２１に接続するために使用され得る。本明細書において使用される場合、第１の複数の線１２０における線または第２の複数の線１２１における線といった「線」は、電線またはワイヤとされてもよい。
【００３０】
１つの例示的な例において、第１の複数の線１２０および第２の複数の線１２１は、複数のバッテリーセル１０５の少なくとも一部におよび複数のバッテリーセル１０５の少なくとも一部から電流を伝えるために使用され得る。第１の複数の線１２０および第２の複数の線１２１は、線１２３の一部とされてもよい。線１２３は、制御システム１１４を複数のバッテリーセル１０５に、他のコンポーネントを複数のバッテリーセル１０５に、複数のバッテリーセル１０５を互いに、複数のコンポーネント１１６におけるコンポーネントを互いに、バッテリーシステム１００を負荷１２９に、またはそれらの何らかの組み合わせを電気的に接続するために使用されてもよい。
【００３１】
描かれているように、バッテリーセル１２４は、複数のバッテリーセル１０５の１つの例である。バッテリーセル１２４は、ケーシング１２５と複数の端子１２６とを含む。ケーシング１２５は、電解質と、いくつかのケースではバッテリーセル１２４の他のコンポーネントを収容してもよい。複数の端子１２６は、アノード１２７とカソード１２８とを含み、それらは、ケーシング１２５に関連づけられる。
【００３２】
複数のバッテリーセル１０５におけるバッテリーセルは、バッテリー室１１０内で直列回路１３０を形成するように電気的に接続される。電流は、直列回路１３０において１つの経路のみに沿って流れ得る。さらに、同一の電流が、直列回路１３０における複数のバッテリーセル１０５の各々を通って流れる。直列回路１３０における複数のバッテリーセル１０５は、合計電圧出力１３１を負荷１２９に供給するように構成される。
【００３３】
この例示的な例において、制御システム１１４は、バイパス回路１３２を含む。バイパス回路１３２は、この例示的な例において直列回路１３０の一部として実装され得る。バイパス回路１３２は、複数のバッテリーセル１０５におけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成され、且つバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して直列回路におけるバッテリーセルをバイパスするように構成される。
【００３４】
１つの例示的な例において、バイパス回路１３２は、複数の比較器１３４と複数のスイッチ１３６とを含む。複数の比較器１３４の各々および複数のスイッチ１３６の各々は、複数のバッテリーセル１０５の１つに対応し得る。例えば、比較器１３８は、複数の比較器１３４の１つの例である。比較器１３８は、複数のバッテリーセル１０５における対応するバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するように構成される。
【００３５】
１つの例示的な例において、バッテリーセル１２４は、比較器１３８のための対応するバッテリーセルであり得る。この例において、比較器１３８は、バッテリーセル１２４の電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定するためにバッテリーセル１２４のカソード１２８での電圧出力を測定する。
【００３６】
スイッチ１４０は、複数のスイッチ１３６の１つの例である。スイッチ１４０は、例示的な例においてバッテリーセル１２４に対応し得る。比較器１３８は、スイッチ１４０が第１の状態にあるかまたは第２の状態にあるかを制御する。
【００３７】
限定ではなく例として、バッテリーセル１２４が選択されたしきい値以上の電圧出力を生み出している場合、スイッチ１４０は第１の状態にあり得る。スイッチ１４０が第１の状態にある場合、バッテリーセル１２４と直列回路１３０における電流フローの経路とに対する前のバッテリーセルは、前のバッテリーセルからの電流がバッテリーセル１２４に流れるよう、バッテリーセル１２４に接続される。
【００３８】
しかしながら、バッテリーセル１２４によって生み出される電圧出力が選択されたしきい値を下回る場合、比較器１３８は、スイッチ１４０が第１の状態から第２の状態に変化するよう、スイッチ１４０を制御する。スイッチ１４０が第２の状態にある場合、前のバッテリーセルは、バッテリーセル１２４がバイパスされるよう、バッテリーセル１２４と直列回路１３０における電流フローの経路とに対する次のバッテリーセルに接続される。
【００３９】
このように、たとえ１つ以上のバッテリーセルが選択された許容差内で機能しない場合でも、バッテリーシステム１００は、少なくとも負荷１２９によって必要とされる合計電圧出力を生み出すように動作し続けることができる。例えば、複数のバッテリーセル１０５の各々は、バッテリーセルが選択された許容差内で動作している場合に約４ボルトの電圧出力を生み出すように構成され得る。このように、複数のバッテリーセル１０５が８つのバッテリーセルを含む場合、合計電圧出力１３１は、約３２ボルトであり得る。しかしながら、負荷１２９は、選択された許容差内で機能するのに約１８ボルトを必要とし得るのみである。
【００４０】
この例示的な例において、複数の比較器１３４の各々について選択されたしきい値は、限定ではなく例として、約２ボルトまたは約２．２５ボルトであり得る。バッテリーセル１２４のような複数のバッテリーセル１０５の１つが選択された許容差内での動作を停止した場合、バイパス回路１３２がそのバッテリーセルがバイパスされるようにするので、開路状態は作り出されない。その代わりに、バッテリーシステム１００は動作し続け、複数のバッテリーセル１０５は約２８ボルトの合計電圧出力１３１を生み出す。負荷１２９が所望のとおりに機能するのに約１８ボルトを必要とする場合、バッテリーシステム１００がもはや負荷１２９に適切な電圧を供給することができなくなる前に、最大３つまでのバッテリーセルがバイパスされ得る。
【００４１】
制御システム１１４はまた、電流変調システム１４２を含む。電流変調システム１４２は、充電モードにおいて複数のバッテリーセル１０５に流入する電流または放電モードにおいて複数のバッテリーセル１０５から負荷へと流出する電流を制御するように構成される。特に、電流変調システム１４２は、充電モードにおいて複数のバッテリーセル１０５の各々に流入する電流または放電モードにおいて複数のバッテリーセル１０５の各々から負荷へと流出する電流の少なくとも１つを、個々にまたは組み合わせて、制御し得る。
【００４２】
特に、電流変調システム１４２は、複数の温度センサ、複数の温度比較器、および複数の変調器を含み、それらはともに複数の電流変調デバイスを形成する。複数の電流変調デバイスの各々は、複数のバッテリーセル１０５における対応するバッテリーセルに流入する電流または対応するバッテリーセルから流出する電流の少なくとも１つを調節するために使用される。このように、複数のバッテリーセル１０５における各々のバッテリーセルは、電流フローに基づいて過熱に対し保護され得る。
【００４３】
この例示的な例において、電流変調デバイス１４４は、電流変調システム１４２における複数の電流変調デバイスの１つの例である。電流変調デバイス１４４は、バッテリーセル１２４に対応する。電流変調デバイス１４４は、温度センサ１４５、温度比較器１４６、および変調器１４８を含む。
【００４４】
温度センサ１４５は、バッテリーセル１２４のケーシング１２５の温度を測定するために使用される。１つの例示的な例において、温度センサ１４５は、熱電対の形態をとり得る。温度比較器１４６は、測定された温度が選択された許容差外であるかどうかを判定するために使用される。すなわち、温度比較器１４６は、測定された温度が最大温度しきい値より高いかまたは最小温度しきい値より低いかを判定し得る。変調器１４８は、ケーシング１２５の温度が選択された許容差外であるとの温度比較器１４６による判定に応答して、バッテリーセル１２４に流入する電流またはバッテリーセル１２４から流出する電流の少なくとも１つを変調する。
【００４５】
バッテリーシステム１００はまた、圧力解放システム１５０を含み得る。圧力解放システム１５０は、複数のバッテリーセル１０５のいずれか１つの中で発生した圧力上昇が解放されることを可能にする。圧力解放システム１５０は、複数のバッテリーセル１０５に関連づけられた複数の脆弱な部材１５２で構成される。１つの例示的な例において、複数の脆弱な部材１５２の各々は、複数のバッテリーセル１０５のうちの対応するバッテリーセルのケーシングに関連づけられる。脆弱な部材１５３は、複数の脆弱な部材１５２の１つの例である。脆弱な部材１５３は、バッテリーセル１２４のケーシング１２５に関連づけられ得る。
【００４６】
複数の壁１０６は、複数の開口部１５４を有し得る。脆弱な部材１５３はバッテリーセル１２４のケーシング１２５内の内圧が選択された圧力しきい値を上回ることに応答して粉砕されるように構成されるので、ケーシング１２５内の圧力上昇が、粉砕された脆弱な部材１５３によって作り出されたケーシング１２５における開口部を通して解放される。特に、ケーシング１２５内の流体がこの開口部を通して解放され得る。流体は、例えば、電解質の気体または何らかの他のタイプの液体、気体、またはそれらの組み合わせで構成された望ましくない流体であり得る。
【００４７】
脆弱な部材１５３がバッテリーセル１２４のケーシング１２５に関連づけられる場合、脆弱な部材１５３が存在するケーシング１２５の側面が、複数の壁１０６における対応する壁に対し密閉され得る。この壁は、通気口を有し得、この通気口は、脆弱な部材１５３が粉砕されることに応答して作り出されたバッテリーセル１２４のケーシング１２５における開口部から逃げる望ましくないいかなる流体もこの通気口を通してハウジング１０４からバッテリーシステム１００の周囲の環境へと抜け出ることを可能にし得る。このように、圧力上昇は、複数のバッテリーセル１０５における他のバッテリーセルのいずれにも影響を及ぼすことなく、バッテリーセル１２４から解放され得る。通気口はまた、通気穴または出口孔と呼ばれ得る。
【００４８】
さらにまた、バッテリーシステム１００は、空調システム１５６を含み得る。空調システム１５６は、バッテリー室１１０の内部の正の圧力を作り出すために、調整された空気１５５をバッテリー室１１０に注入するように構成される。この正の圧力は、流体をバッテリー室１１０からハウジング１０４の外部の環境に流れさせる。この例において、バッテリー室１１０からハウジング１０４の外部の環境へと流れる流体は、任意の数の望ましくない流体、調整された空気１５５の少なくとも一部、またはその両方を含み得る。
【００４９】
さらに、調整された空気１５５は、複数のバッテリーセル１０５の冷却を可能にするために選択された温度まで冷却された空気であり得る。いくつかのケースにおいて、調整された空気１５５は、調整された空気１５５が望ましくないいかなる気体要素も含まないよう、フィルタに通され得る。実装に応じて、調整された空気１５５は、バッテリーシステム１００のハウジング１０４を取り囲む空気以外の供給源から得られた空気とされてもよい。
【００５０】
蓋１５８が、ハウジング１０４を密封するために使用され得る。いくつかのケースにおいて、蓋１５８は、ハウジング１０４の一部であるとみなされてもよい。実装に応じて、調整された空気１５５は、蓋１５８を通してバッテリー室１１０へと注入され得る。
【００５１】
いくつかのケースにおいて、バッテリーシステム１００は、端子分離システム１６０を含み得る。端子分離システム１６０は、複数のバッテリーセル１０５のケーシングから複数のバッテリーセル１０５の端子を分離するために使用され得る。特に、複数のバッテリーセル１０５のケーシングから漏出し得る望ましくないいずれの流体も、複数のバッテリーセル１０５の端子から分離された状態に保たれ得る。端子のこのタイプの分離は、望ましくない電気的影響を防止するのに役立ち得る。端子分離システム１６０は、任意の数の分離プレート、ガスケット、シール、または他のタイプの要素を含み得る。
【００５２】
図１におけるバッテリーシステム１００の図は、例示的な実施形態が実装され得る手法に対する物理的な限定またはアーキテクチャ上の限定を含意することを意味しない。図示されたコンポーネントに加えられたまたは図示されたコンポーネントの代わりの他のコンポーネントが使用されてもよい。いくつかのコンポーネントはオプションとされてもよい。また、ブロックは、いくつかの機能コンポーネントを図示するために提示される。これらのブロックの１つ以上は、例示的な実施形態において実装された場合、組み合わせられるか、分割されるか、または、異なるブロックに組み合わせられ、分割されてもよい。
【００５３】
例えば、制御システム１１４は、図１では全体が制御室１１２内に描かれているが、他の例示的な例では、制御システム１１４の一部がバッテリー室１１０の中に設けられてもよい。いくつかの例示的な例において、電流変調デバイス１４４は、温度センサ１４５、温度比較器１４６、または変調器１４８に加えられるかまたはこれらの代わりであるかの少なくとも一方であるコンポーネントを使用して実装されてもよい。
【００５４】
ここで図２を参照すると、例示的な実施形態に係るバッテリーシステムの上面等角図の図が描かれている。図２において、バッテリーシステム２００は、図１におけるバッテリーシステム１００のための１つの実装の例である。描かれているように、バッテリーシステム２００は、図１におけるハウジング１０４のための１つの実装の例であり得るハウジング２０２を含む。
【００５５】
ハウジング２０２は、図１におけるそれぞれ複数の壁１０６と蓋１５８のための実装の例であり得る、複数の壁２０４と蓋２０６とを含む。描かれているように、複数の壁２０４の壁２０７および壁２１６が示されている。壁２０７は、図１における複数の開口部１５４の一部のための１つの実装の例であり得る、複数の開口部２０８を有する。蓋２０６もまた、複数の開口部２１０を有する。この例示的な例において、複数の開口部２０８および複数の開口部２１０は穿孔である。
【００５６】
ハーメチックコネクタ２１２およびハーメチックコネクタ２１４が、壁２１６に関連づけられる。ハーメチックコネクタ２１２およびハーメチックコネクタ２１４は、図１における複数のハーメチックコネクタ１１８の少なくとも一部のための１つの実装の例である。ハーメチックコネクタ２１２およびハーメチックコネクタ２１４は、バッテリーシステム２００に流入する電流およびバッテリーシステム２００から流出する電流を伝えるための線にバッテリーシステム２００を接続するために使用され得る。
【００５７】
ここで図３を参照すると、例示的な実施形態に係る蓋２０６なしの図２からのバッテリーシステム２００の上面等角図の図が描かれている。描かれているように、バッテリーシステム２００は、図１におけるそれぞれ複数のバッテリーセル１０５と保持構造１２２のための実装の例であり得る、複数のバッテリーセル３００と保持構造３０１とを含む。
【００５８】
複数のバッテリーセル３００は、バッテリーセル３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、および３１６を含む。複数のバッテリーセル３００は、直列回路を形成するように電気的に接続され得る（接続は図示されていない）。保持構造３０１は、固定配列の複数のバッテリーセル３００を収納するために使用され得る。さらに、保持構造３０１は、複数のバッテリーセル３００の冷却を可能にするために熱伝導性であり、複数のバッテリーセル３００を互いに電気的に分離した状態およびハウジング２０２の複数の壁２０４から分離した状態に保つために電気絶縁性である、材料で構成され得る。
【００５９】
ハウジング２０２の複数の壁２０４は、仕切り３２１を含む。仕切り３２１は、図１における仕切り１０８のための１つの実装の例である。仕切り３２１は、ハウジング２０２内にバッテリー室３１８と制御室３２０とを形成するように構成される。バッテリー室３１８および制御室３２０は、図１におけるそれぞれバッテリー室１１０および制御室１１２のための実装の例であり得る。複数のバッテリーセル３００および保持構造３０１は、バッテリー室３１８内に収納される。図１における制御システム１１４のような手法で実装された制御システム（図示せず）が、制御室３２０内に少なくとも部分的に収納され得る。
【００６０】
この例示的な例において、ハーメチックコネクタ３２２およびハーメチックコネクタ３２４が仕切り３２１に関連づけられる。ハーメチックコネクタ３２２およびハーメチックコネクタ３２４は、図１における複数のハーメチックコネクタ１１８の少なくとも一部のための１つの実装の例である。ハーメチックコネクタ３２２およびハーメチックコネクタ３２４は、制御室３２０における線（図示せず）をバッテリー室３１８における線（図示せず）に接続するために使用されてもよい。
【００６１】
この例示的な例において、保持構造３０１は、複数の通路３２３を有し得る。複数のバッテリーセル３００を互いにそしてハーメチックコネクタ３２２およびハーメチックコネクタ３２４に接続する線は、複数の通路３２３に通され得る。
【００６２】
描かれているように、図２からの蓋２０６が複数の壁２０４の上部に載置された場合にバッテリー室３１８と制御室３２０との間にハーメチックシールが形成されるよう、シール３２５が仕切り３２１の上部に配置され得る。図２からの蓋２０６が複数の壁２０４の上部に載置された場合に複数のバッテリーセル３００の各々が複数のバッテリーセル３００における他のバッテリーセルからハーメチックに密閉され得るよう、シール３２６が保持構造３０１の上部に配置され得る。シール３２５およびシール３２６は、図１における複数のシール１１７に含まれ得るシールのための１つの実装の例であり得る。
【００６３】
仕切り３２１、ハーメチックコネクタ２１２、ハーメチックコネクタ２１４、ハーメチックコネクタ３２２、ハーメチックコネクタ３２４、シール３２５、およびシール３２６は、バッテリー室３１８内に設けられたコンポーネントと制御室３２０内に設けられたコンポーネントとの間のハーメチックバリアを提供するために使用され得る。このように、複数のバッテリーセル３００は、複数のバッテリーセル３００から漏出するか、排出されるか、または逃げ得る望ましくないいずれの流体も制御室３２０に入り得ないよう、分離された状態で保たれ得る。
【００６４】
ここで図４を参照すると、例示的な実施形態に係る図３からのバッテリーシステム２００の異なる上面等角図の図が描かれている。この例示的な例において、図３からのバッテリーシステム２００の上面等角図は、図３における線４−４の方向から見て描かれている。
【００６５】
描かれているように、複数の壁２０４は、複数の開口部４０１を有する壁４００を含む。複数の開口部４０１は、図１における複数の開口部１５４の一部のための１つの実装の例であり得る。複数の開口部４０１は、この例において穿孔であり得る。
【００６６】
加えて、回路板４０２が制御室３２０内に設けられる。回路板４０２は、図１におけるバッテリーシステム１００のための制御システム１１４のようなバッテリーシステム２００のための制御システムを形成するコンポーネントの少なくとも一部を含み得る。仕切り３２１およびシール３２５はともに、制御室３２０における回路板４０２をバッテリー室３１８における複数のバッテリーセル３００からハーメチックに分離された状態で保ち得る。
【００６７】
ここで図５を参照すると、例示的な実施形態に係る図４からのバッテリーシステム２００の上面図の図が描かれている。この例示的な例において、図４からのバッテリーシステム２００の上面図は、図４における線５−５の方向から見て描かれている。描かれているように、複数の壁２０４はまた、壁５００を含む。壁５００は、図２の壁２０７における複数の開口部２０８および図４の壁４００における複数の開口部４０１と同様に、複数の開口部（図示せず）を有してもよい。
【００６８】
ここで図６を参照すると、例示的な実施形態に係る、複数のバッテリーセル３００に接続されたバイパス回路を有する、図５からの複数のバッテリーセル３００および保持構造３０１の上面図の図が描かれている。複数のバッテリーセル３００の各々は、図１におけるバッテリーセル１２４のアノード１２７およびカソード１２８のようなアノードおよびカソードを有し得る。電流は、この例示的な例ではアノードからカソードに流れ得る。
【００６９】
描かれているように、バッテリーセル３０２は、アノード６００およびカソード６０２を有し、バッテリーセル３０４は、アノード６０４およびカソード６０６を有し、バッテリーセル３０６は、アノード６０８およびカソード６１０を有し、バッテリーセル３０８は、アノード６１２およびカソード６１４を有し、バッテリーセル３１０は、アノード６１６およびカソード６１８を有し、バッテリーセル３１２は、アノード６２０およびカソード６２２を有し、バッテリーセル３１４は、アノード６２４およびカソード６２６を有し、バッテリーセル３１６は、アノード６２８およびカソード６３０を有する。
【００７０】
描かれているように、複数のバッテリーセル３００におけるバッテリーセルは、直列回路６３１を形成するように負荷６０１に電気的に接続される。電流は、負荷６０１からバッテリーセル３０２のアノード６００へと流れ、バッテリーセル３１６のカソード６３０から負荷６０１へと戻るように流れる。直列回路６３１は、図１における直列回路１３０のための１つの実装の例とされてもよい。負荷６０１は、図１における負荷１２９のための１つの実装の例とされてもよい。
【００７１】
バイパス回路６３２が直列回路６３１内に実装され得る。バイパス回路６３２は、図１におけるバイパス回路１３２のための１つの実装の例である。バイパス回路６３２は、図４から図５に示された回路板４０２上に実装されてもよい。
【００７２】
描かれているように、バイパス回路６３２は、複数の比較器６３４と複数のスイッチ６３６とを含む。複数の比較器６３４および複数のスイッチ６３６は、図１におけるそれぞれ複数の比較器１３４および複数のスイッチ１３６のための実装の例であり得る。複数の比較器６３４は、比較器６３８、６４０、６４２、６４４、６４６、６４８、６５０、および６５２を含み、それらは、それぞれ、バッテリーセル３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、および３１６に対応する。複数のスイッチ６３６は、スイッチ６５３、６５４、６５６、６５８、６６０、６６２、６６４、および６６６を含み、それらは、それぞれ、バッテリーセル３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、および３０２に対応する。
【００７３】
比較器６３８、６４０、６４２、６４４、６４６、６４８、６５０、および６５２は、それぞれ、スイッチ６５３、６５４、６５６、６５８、６６０、６６２、６６４、および６６６を制御するように構成される。複数の比較器６３４の各々は、対応するバッテリーセルがバイパスされる必要があるかどうかを判定し得る。対応するバッテリーセルがバイパスされる必要があるとの判定に応答して、比較器は、比較器に対応するスイッチを、対応するバッテリーセルがバイパスされない第１の状態から対応するバッテリーセルがバイパスされる第２の状態に変化するよう制御し得る。
【００７４】
１つの例示的な例として、スイッチ６５４は現在、第１の状態にある。スイッチ６５４が第１の状態にあると、バッテリーセル３０４はバイパスされない。すなわち、スイッチ６５４が第１の状態にある場合、バッテリーセル３０２のカソード６０２から流出した電流は、バッテリーセル３０４のアノード６０４へと流入する。バッテリーセル３０２は、バッテリーセル３０４と直列回路６３１を通る電流フローの経路とに対する前のバッテリーセルである。
【００７５】
比較器６４０が、バッテリーセル３０４の電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定し得る。バッテリーセル３０４の電圧出力が選択されたしきい値を下回っているとの判定に応答して、比較器６４０は、スイッチ６５４を第１の状態から第２の状態に変化するよう制御する。スイッチ６５４が第２の状態にあると、バッテリーセル３０４はバイパスされる。すなわち、スイッチ６５４が第２の状態にある場合、バッテリーセル３０２のカソード６０２から流出した電流は、バッテリーセル３０４のアノード６０４へと流入しない。その代わりに、スイッチ６５４が第２の状態にあると、カソード６０２から流出した電流は、バッテリーセル３０６に対応するスイッチ６５６が第１の状態にある限り、バッテリーセル３０４をバイパスし、バッテリーセル３０６のアノード６０８へと流入する。バッテリーセル３０６は、バッテリーセル３０４と直列回路６３１を通る電流フローの経路とに対する次のバッテリーセルである。
【００７６】
このように、選択された許容差内で動作していないまたは所望のとおりに機能していないいずれのバッテリーセルも、開路状態が作り出されることを防止するためにバイパスされ得る。かくして、バッテリーシステム２００は、たとえ１つ以上のバッテリーセルが選択された許容差内で動作することまたは所望のとおりに機能することを停止した場合でも動作し続けることを可能にされてもよい。
【００７７】
ここで図７を参照すると、例示的な実施形態に係る、空調システムを有する図２からのバッテリーシステム２００の等角図の図が描かれている。この例示的な例において、バッテリーシステム２００は、空調システム７００を含む。空調システム７００は、図１における空調システム１５６のための１つの実装の例である。
【００７８】
空調システム７００は、構造７０２と管７０４とを含む。空調システム７００は、調整された空気を図３に示されたハウジング２０２のバッテリー室３１８と制御室３２０とに注入するように構成される。
【００７９】
ここで図８を参照すると、例示的な実施形態に係る、図７からの空調システム７００を有するバッテリーシステム２００の断面図の図が描かれている。描かれているように、調整された空気は、管７０４を通って矢印８００の方向に流れ得る。
【００８０】
構造７０２は、空気室８０４を有し得る。空気室８０４は、プレナムとも呼ばれ得る。ファン８０２が、この例示的な例において構造７０２の中に設けられ得る。他の例示的な例において、ファン８０２は、構造７０２とは別個であり得る。
【００８１】
ファン８０２は、管７０４から空気室８０４に入る調整された空気を蓋２０６における複数の開口部２１０を通じてバッテリー室３１８と制御室３２０とに注入するために使用され得る。バッテリー室３１８内の調整された空気は、流体をバッテリー室３１８からハウジング２０２の外部の環境に抜けさせる正の圧力を作り出す。流体は、例えば、限定ではなく例として、空気、液体電解質材料、気体電解質材料、または何らかの他のタイプの望ましくない流体の少なくとも１つで構成された望ましくない流体とされてもよい。
【００８２】
ここで図９を参照すると、例示的な実施形態に係る、図７からのバッテリーシステム２００の底面等角図の図が描かれている。この例示的な例において、図７からのバッテリーシステム２００の底面等角図は、図７における空調システム７００なしで図７における線９−９の方向から見て示されている。
【００８３】
描かれているように、複数の壁２０４は、壁９００を含む。壁９００は、複数の開口部９０１を有する。複数の開口部９０１は、図１における複数の開口部１５４の一部のための１つの実装の例であり得る。複数の開口部９０１は、この例示的な例において複数の通気口であり得る。
【００８４】
複数のバッテリーセル３００のケーシングの底面が、この例示的な例において見られ得る。描かれているように、複数の脆弱な部材９０２が、複数のバッテリーセル３００に関連づけられる。複数の脆弱な部材９０２は、図１における複数の脆弱な部材１５２のための１つの実装の例であり得る。
【００８５】
複数の脆弱な部材９０２は、脆弱な部材９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、９１４、９１６、および９１８を含む。脆弱な部材９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、９１４、９１６、および９１８はそれぞれ、バッテリーセル３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、および３１６のそれぞれのケーシング９０５、９０７、９０９、９１１、９１３、９１５、９１７、および９１９に関連づけられる。
【００８６】
複数の脆弱な部材９０２の各々は、対応するケーシング内の内圧が選択された圧力しきい値を上回ることに応答して粉砕されるように構成される。対応するケーシング内の圧力上昇は、ハウジング２０２を出て複数の開口部９０１の対応する開口部を通って抜けることを可能にされる。
【００８７】
ここで図１０を参照すると、例示的な実施形態に係る、図９からのバッテリーシステム２００の断面図の図が描かれている。この例示的な例において、図９からのバッテリーシステム２００の断面図は、線１０−１０の方向から見て描かれている。
【００８８】
描かれているように、シール１０００、１００２、１００４、および１００６がそれぞれ、ケーシング９１３、９１５、９１７、および９１９と、ハウジング２０２の壁９００との間に配置され得る。シール１０００、１００２、１００４、および１００６は、図１における複数のシール１１７に含まれ得るシールのための１つの実装の例であり得る。シール１０００、１００２、１００４、および１００６は、それぞれ、脆弱な部材９１２、９１４、９１６、および９１８の１つが粉砕されない限り、空気および他のタイプの気体が複数の開口部９０１を通って逃げることを可能にされないよう、ハーメチックシールを提供する。たとえ脆弱な部材９１２、９１４、９１６、および９１８の１つが粉砕されたとしても、対応するバッテリーセル内の、１つ以上の液体、１つ以上の気体、またはその何らかの組み合わせを含み得る流体のみが、ハウジング２０２を抜け出ることを可能にされ得る。
【００８９】
ここで図１１から図１３を参照すると、例示的な実施形態に係る、図２から図１０において説明されたバッテリーシステム２００のハウジング２０２のための異なるタイプの構成の図が描かれている。特に、複数の壁２０４が、図２から図１０において説明されたバッテリーシステム２００の複数の壁２０４と比較すると、図１１から図１３ではより低い高さであり得る。
【００９０】
ここで図１１を参照すると、例示的な実施形態に係る、バッテリーシステム２００におけるバッテリーセルの端子に対し配置された端子分離システムを有するバッテリーシステム２００の図が描かれている。この例示的な例では、壁２０７、２１６、４００、および５００は、複数のバッテリーセル３００（図示せず）の複数の端子１１００より先に延伸しない。
【００９１】
端子分離システム１１０１は、図１における端子分離システム１６０のための１つの実装の例である。端子分離システム１１０１は、この例示的な例においてシール１１０２と分離プレート１１０４とを含む。さらに、シール１１０２は、図１における複数のシール１１７に含まれるシールのための１つの実装の例であり得る。
【００９２】
シール１１０２および分離プレート１１０４は、描かれているように複数の端子１１００がシール１１０２および分離プレート１１０４より先に延伸するよう、複数の端子１１００に対し配置される。分離プレート１１０４は、化学的耐性があり、耐熱性であり、電気絶縁性であり、高温に耐えることができる材料で構成されてもよい。
【００９３】
ここで図１２を参照すると、例示的な実施形態に係る、図１１における端子分離システム１１０１の上に配置された蓋を有する図１１からのバッテリーシステム２００の図が描かれている。この例示的な例において、蓋１２００は、図１１からのバッテリーシステム２００の複数の壁２０４の上部に載置されている。蓋１２００は、図１における蓋１５８のための１つの実装の例である。
【００９４】
ここで図１３を参照すると、例示的な実施形態に係る、図１２からの蓋１２００を有するバッテリーシステム２００の断面図の図が描かれている。この例示的な例において、図１２からの蓋１２００を有するバッテリーシステム２００の断面図は、線１３−１３の方向から見て描かれている。
【００９５】
描かれているように、シール１１０２および分離プレート１１０４は、複数の端子１１００をバッテリー室３１８からハーメチックに分離された状態に保ち得る。このハーメチックな分離は、複数のバッテリーセル３００の１つ以上が選択された許容差内で動作していないことに起因する望ましくないいかなる影響も防止するのに役立ち得る。
【００９６】
ここで図１４を参照すると、例示的な実施形態に係る、バッテリーセルに接続された電流変調デバイスの図が描かれている。電流変調デバイス１４００は、電流変調デバイス１４００がバッテリーセル１４０１に対応するよう、バッテリーセル１４０１に接続される。電流変調デバイス１４００およびバッテリーセル１４０１は、図１におけるそれぞれ電流変調デバイス１４４およびバッテリーセル１２４のための実装の例であり得る。
【００９７】
描かれているように、バッテリーセル１４０１は、図１におけるそれぞれアノード１２７、カソード１２８、およびケーシング１２５のための実装の例であり得る、アノード１４０２、カソード１４０４、およびケーシング１４０５を含む。電流変調デバイス１４００は、図１におけるそれぞれ温度センサ１４５、温度比較器１４６、および変調器１４８のための実装の例であり得る、温度センサ１４０６、温度比較器１４０８、および変調器１４１０を含む。
【００９８】
温度センサ１４０６は、バッテリーセル１４０１のケーシング１４０５の温度を測定するために使用される。この例示的な例において、温度センサ１４０６は、熱電対である。温度比較器１４０８は、ケーシング１４０５について測定された温度が選択された許容差外であるかどうかを判定するために使用される。すなわち、温度比較器１４０８は、測定された温度が最大温度しきい値より高いかまたは最小温度しきい値より低いかを判定してもよい。
【００９９】
変調器１４１０は、ケーシング１４０５の温度が選択された許容差外であるとの温度比較器１４０８による判定に応答して、入力電流１４１２または出力電流１４１４の少なくとも１つを変調する。入力電流１４１２は、バッテリーセル１４０１が充電モードである場合に充電器１４１６からバッテリーセル１４０１に流入する電流である。出力電流１４１４は、バッテリーセル１４０１が放電モードである場合にバッテリーセル１４０１から負荷１４１８へと流出する電流である。
【０１００】
このように、電流変調デバイス１４００は、入力電流１４１２または出力電流１４１４の少なくとも１つを変調することによって、ケーシング１４０５の温度を調節するために使用され得る。いくつかの例示的な例において、電流変調デバイス１４００と同様の手法で実装された電流変調デバイスが、図３から図５における複数のバッテリーセル３００の各々とともに使用され得る。
【０１０１】
図２から図１３におけるバッテリーシステム２００および図１４における電流変調デバイス１４００の図は、例示的な実施形態が実装され得る手法に対する物理的な限定またはアーキテクチャ上の限定を含意することを意味しない。図示されたコンポーネントに加えられたまたは図示されたコンポーネントの代わりの他のコンポーネントが使用され得る。いくつかのコンポーネントはオプションであり得る。
【０１０２】
図２から図１４に示された異なるコンポーネントは、図１においてブロックの形態で示されたコンポーネントがどのように物理的構造として実装され得るかの例示的な例であり得る。加えて、図２から図１４におけるコンポーネントのいくつかは、図１におけるコンポーネントと組み合わせられることができ、図１におけるコンポーネントとともに使用されることができ、または両者の組み合わせであることができる。
【０１０３】
例えば、分離プレート１１０４およびシール１１０２は図１１において２つの別個のコンポーネントとして描かれているが、シール１１０２は、他の例示的な例において分離プレート１１０４の一部として形成されてもよい。すなわち、シール１１０２は、何らかの他の手法で分離プレート１１０４に関連づけられてもよい。さらなる他の例示的な例において、分離プレート１１０４は、分離プレート１１０４がシールとしても機能することを可能にする材料で構成され得る。例えば、分離プレート１１０４の少なくとも一部は、シリコン材料で構成されてもよい。
【０１０４】
ここで図１５を参照すると、例示的な実施形態に係るバッテリーシステムを動作させるための処理の図がフローチャートの形態で描かれている。図１５に示された処理は、図２におけるバッテリーシステム２００を動作させるために使用され得る。
【０１０５】
処理は、直列回路において接続された複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかを判定することにより始まる（動作１５００）。バッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っている場合、バッテリーセルが直列回路においてバイパスされ（動作１５０２）、その後、処理は終わる。そうでなければ、処理は、上述された動作１５００に戻る。
【０１０６】
動作１５０２は、スイッチを第１の状態から第２の状態に変化するよう変化させることまたは制御することによって実行され得る。複数のバッテリーセルにおける各々のバッテリーセルについて、バッテリーセルをバイパスすべきか否かの決定が、図１５において説明された処理と同様の手法で行われ得る。
【０１０７】
ここで図１６を参照すると、例示的な実施形態に係るバッテリーシステムを動作させるための処理の図がフローチャートの形態で描かれている。図１６に示された処理は、図２におけるバッテリーシステム２００を動作させるために使用され得る。
【０１０８】
処理は、直列回路において接続された複数のバッテリーセルにおけるバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っているかどうかをそのバッテリーセルに対応する比較器を使用して判定することにより始まる（動作１６００）。そのバッテリーセルからの電圧出力が選択されたしきい値を下回っていない場合、処理は、上述された動作１６００に戻る。
【０１０９】
そうでなければ、その比較器に対応するスイッチが、第１の状態から、直列回路におけるそのバッテリーセルに対する前のバッテリーセルからの電流フローがそのバッテリーセルではなく直列回路におけるそのバッテリーセルに対する次のバッテリーセルへと流れるようにそのバッテリーセルをバイパスする第２の状態に変化するよう制御され（動作１６０２）、続いて処理は終わる。複数のバッテリーセルにおける各々のバッテリーセルについて、バイパスすべきか否かの決定が、図１６において説明された処理と同様の手法で行われ得る。
【０１１０】
描かれた異なる実施形態におけるフローチャートおよびブロック図は、例示的な実施形態における装置および方法のいくつかの可能な実装のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点について、フローチャートまたはブロック図における各々のブロックは、モジュール、セグメント、機能、動作またはステップの一部、それらの何らかの組み合わせを表し得る。
【０１１１】
例示的な実施形態のいくつかの代替の実装では、ブロックで示された単数の機能または複数の機能は、図面に示された順序とは異なるように生じ得る。例えば、いくつかのケースでは、連続して示された２つのブロックがほぼ同時に実行され得、または、関係のある機能に応じて、ブロックは時に逆の順序で実行され得る。また、他のブロックが、フローチャートまたはブロック図において示されたブロックに加えて追加され得る。
【０１１２】
異なる例示的な実施形態の説明は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であるようにも開示された形態の実施形態に限定されるようにも意図されていない。多くの変更および変形が、当業者に明らかであろう。さらに、異なる例示的な実施形態は、他の望ましい実施形態と比較して異なる特徴を提供し得る。選択された単数の実施形態または複数の実施形態は、実施形態の原理、実際的な応用例を最良に説明するために、また、意図された特定の使用に適するようにさまざまな変更を伴うさまざまな実施形態のための開示を理解することを当業者に可能にさせるために、選ばれ、説明されている。
【符号の説明】
【０１１３】
１００  バッテリーシステム
１０１  プラットフォーム
１０２  航空宇宙ビークル
１０４  ハウジング
１０５  複数のバッテリーセル
１０６  複数の壁
１０８  仕切り
１１０  バッテリー室
１１２  制御室
１１４  制御システム
１１６  複数のコンポーネント
１１７  複数のシール
１１８  複数のハーメチックコネクタ
１１９  ハーメチックコネクタ
１２０  第１の複数の線
１２１  第２の複数の線
１２２  保持構造
１２３  線
１２４  バッテリーセル
１２５  ケーシング
１２６  複数の端子
１２７  アノード
１２８  カソード
１２９  負荷
１３０  直列回路
１３１  合計電圧出力
１３２  バイパス回路
１３４  複数の比較器
１３６  複数のスイッチ
１３８  比較器
１４０  スイッチ
１４２  電流変調システム
１４４  電流変調デバイス
１４５  温度センサ
１４６  温度比較器
１４８  変調器
１５０  圧力解放システム
１５２  複数の脆弱な部材
１５３  脆弱な部材
１５４  複数の開口部
１５５  調整された空気
１５６  空調システム
１５８  蓋
１６０  端子分離システム
２００  バッテリーシステム
２０２  ハウジング
２０４  複数の壁
２０６  蓋
２０７  壁
２０８  複数の開口部
２１０  複数の開口部
２１２  ハーメチックコネクタ
２１４  ハーメチックコネクタ
２１６  壁
３００  複数のバッテリーセル
３０１  保持構造
３０２  バッテリーセル
３０４  バッテリーセル
３０６  バッテリーセル
３０８  バッテリーセル
３１０  バッテリーセル
３１２  バッテリーセル
３１４  バッテリーセル
３１６  バッテリーセル
３１８  バッテリー室
３２０  制御室
３２１  仕切り
３２２  ハーメチックコネクタ
３２３  複数の通路
３２４  ハーメチックコネクタ
３２５  シール
３２６  シール
４００  壁
４０１  複数の開口部
４０２  回路板
５００  壁
６００  アノード
６０１  負荷
６０２  カソード
６０４  アノード
６０６  カソード
６０８  アノード
６１０  カソード
６１２  アノード
６１４  カソード
６１６  アノード
６１８  カソード
６２０  アノード
６２２  カソード
６２４  アノード
６２６  カソード
６２８  アノード
６３０  カソード
６３１  直列回路
６３２  バイパス回路
６３４  複数の比較器
６３６  複数のスイッチ
６３８  比較器
６４０  比較器
６４２  比較器
６４４  比較器
６４６  比較器
６４８  比較器
６５０  比較器
６５２  比較器
６５３  スイッチ
６５４  スイッチ
６５６  スイッチ
６５８  スイッチ
６６０  スイッチ
６６２  スイッチ
６６４  スイッチ
６６６  スイッチ
７００  空調システム
７０２  構造
７０４  管
８００  矢印
８０２  ファン
８０４  空気室
９００  壁
９０１  複数の開口部
９０２  複数の脆弱な部材
９０４  脆弱な部材
９０５  ケーシング
９０６  脆弱な部材
９０７  ケーシング
９０８  脆弱な部材
９０９  ケーシング
９１０  脆弱な部材
９１１  ケーシング
９１２  脆弱な部材
９１３  ケーシング
９１４  脆弱な部材
９１５  ケーシング
９１６  脆弱な部材
９１７  ケーシング
９１８  脆弱な部材
９１９  ケーシング
１０００  シール
１００２  シール
１００４  シール
１００６  シール
１１００  複数の端子
１１０１  端子分離システム
１１０２  シール
１１０４  分離プレート
１２００  蓋
１４００  電流変調デバイス
１４０１  バッテリーセル
１４０２  アノード
１４０４  カソード
１４０５  ケーシング
１４０６  温度センサ
１４０８  温度比較器
１４１０  変調器
１４１２  入力電流
１４１４  出力電流
１４１６  充電器
１４１８  負荷
１５００  動作
１５０２  動作
１６００  動作
１６０２  動作
【図１】
2015208213.tif 000003
【図２】
2015208213.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015208213.tif 000017
【図１６】
2015208213.tif 000018
【外国語明細書】
2015208213000001.pdf