(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池温度管理のための方法であって、
少なくとも1つの温度センサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度を検知するステップであって、前記少なくとも1つの電池セルが、電池ケース内に含まれている液体中に少なくとも部分的に沈められているステップと、
少なくとも1つのプロセッサを用いて前記少なくとも1つの電池セルの前記温度と最高限界温度とを比較するステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサが前記少なくとも1つの電池セルの前記温度が前記最高限界温度を上回ったと判定したときに前記少なくとも1つのプロセッサによって冷却部に作動するように指令するステップと、
少なくとも1つのポンプによって、管類を介して前記電池ケースから前記冷却部を経由して再び前記電池ケースへ前記液体を循環させるステップと
を含み、
通気孔を有する圧力逃がし弁が、前記電池ケースから分離して配置され、かつ、前記液体の液面の上方で前記電池ケースに接続されている、方法。
【請求項２】
電池温度管理のための方法であって、
少なくとも1つの温度センサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度を検知するステップであって、前記少なくとも1つの電池セルが、電池ケース内に含まれている第1の液体中に少なくとも部分的に沈められているステップと、
少なくとも1つのプロセッサを用いて前記少なくとも1つの電池セルの前記温度と最高限界温度とを比較するステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサが前記少なくとも1つの電池セルの前記温度が前記最高限界温度を上回ったと判定したときに前記少なくとも1つのプロセッサによって冷却部に作動するように指令するステップと、
少なくとも1つのポンプによって、管類を介して、前記電池ケース内に配置された熱交換器から前記冷却部を経由して再び前記熱交換器へ第2の液体を循環させるステップと
を含み、
通気孔を有する圧力逃がし弁が、前記電池ケースから分離して配置され、かつ、前記第1の液体の液面の上方で前記電池ケースに接続されている、方法。
【請求項３】
前記少なくとも1つのプロセッサを用いて前記少なくとも1つの電池セルの前記温度と最低限界温度とを比較するステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサが前記少なくとも1つの電池セルの前記温度が前記最低限界温度を下回ったと判定したときに前記少なくとも1つのプロセッサによって前記冷却部に停止するように指令するステップと
をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
電池温度管理のためのシステムであって、
電池ケースと、
前記電池ケース内に含まれている液体中に少なくとも部分的に沈められている少なくとも1つの電池セルと、
前記少なくとも1つの電池セルの温度を検知する少なくとも1つの温度センサと、
少なくとも1つのプロセッサであって、前記少なくとも1つの電池セルの前記温度と最高限界温度とを比較し、前記少なくとも1つのプロセッサが前記少なくとも1つの電池セルの前記温度が前記最高限界温度を上回ったと判定したときに冷却部に作動するように指令する少なくとも1つのプロセッサと、
管類を介して前記電池ケースから前記冷却部を経由して再び前記電池ケースへ前記液体を循環させる少なくとも1つのポンプと
を備え、
通気孔を有する圧力逃がし弁が、前記電池ケースから分離して配置され、かつ、前記液体の液面の上方で前記電池ケースに接続されている、システム。
【請求項５】
電池温度管理のためのシステムであって、
電池ケースと、
前記電池ケース内に含まれている第1の液体中に少なくとも部分的に沈められている少なくとも1つの電池セルと、
前記少なくとも1つの電池セルの温度を検知する少なくとも1つの温度センサと、
少なくとも1つのプロセッサであって、前記少なくとも1つの電池セルの前記温度と最高限界温度とを比較し、前記少なくとも1つのプロセッサが前記少なくとも1つの電池セルの前記温度が前記最高限界温度を上回ったと判定したときに冷却部に作動するように指令する少なくとも1つのプロセッサと、
管類を介して、前記電池ケース内に配置された熱交換器から前記冷却部を経由して再び前記熱交換器へ第2の液体を循環させる少なくとも1つのポンプと
を備え、
通気孔を有する圧力逃がし弁が、前記電池ケースから分離して配置され、かつ、前記第1の液体の液面の上方で前記電池ケースに接続されている、システム。
【請求項６】
前記少なくとも1つのプロセッサがさらに、前記少なくとも1つの電池セルの前記温度と最低限界温度とを比較し、前記少なくとも1つのプロセッサが前記少なくとも1つの電池セルの前記温度が前記最低限界温度を下回ったと判定したときに前記冷却部に停止するよう指令するようになっている、請求項4または5に記載のシステム。
【請求項７】
前記圧力逃がし弁に、ばね荷重が加えられている、請求項4または5に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも1つの電池セルのうちの少なくとも1つが、リチウムイオン電池セルである、請求項4または5に記載のシステム。
【請求項９】
前記冷却部が、ファンと関連付けられている、請求項4または5に記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも1種類の前記液体が、相変化材料（PCM）である、請求項5に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも1つの温度センサのうちの少なくとも1つが、前記少なくとも1つの電池セルに接して配置されること、前記電池ケースの内部に配置されること、および前記電池ケースに接して配置されることの少なくとも1つが行われている、請求項4または5に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、温度管理および熱暴走防止に関する。具体的には、本開示は、高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックのための能動的な温度管理および熱暴走防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池セルおよびリチウムイオン電池パックには、安全性および長寿命を確保するために対処すべきである、温度管理に関する2つの主な懸案事項がある。第1の懸案事項は、長寿命を確保し、電池パックの価値を最大にするために個々の電池セルを、その特定の温度範囲内に維持しなければならないこと、および電池パックの内部のセルとセルとの温度差を維持しなければならないことである。第2の懸案事項は、電池設計に関して典型的に制御されていない方法において、欠陥のあるセル、損傷したセル、または酷使されたセルが、熱暴走状態になって（特に高温で）、危険なセルおよび電池をもたらす場合があることである。
【０００３】
現在、パイプ、管、または他の通路に閉じ込められた液体を使用する電池を冷却するための様々なスキームが存在する。そこでは、個々の電池セルの一部は、流路に接するか、または熱を通路に除去する経路を有する（熱伝導性構成要素 （例えば、ヒートスプレッダ）との接触または他の電池セルとの直接の接触のいずれかによって）。これらの方法は、典型的には、個々の電池セルに関して限られた接触領域しか有さず、接触領域にわたって不十分な熱伝導しか行わず、またいくつかの構成要素であって、これらを通って、電池セルからの熱が最終的な冷却流体に達するために移動しなければならないいくつかの構成要素を有する場合があり、この結果、熱を効果的に除去する能力が限定されている。これらの手段は、電池パックの体積、重量、および有効性を悪化させる、かなりの付加的な質量および体積を電池パックに加える一方で、コストを増加させ、熱暴走事象からの有効な保護を行わないことがしばしばある。
【０００４】
別の既存の解決策は、高温で相変化する固体材料に個々の電池セルを埋め込むことである。これにより、融点より上への対応する温度の増加なしに溶融の過程で大量の熱が除去される。個々のセルの熱暴走を防止することに可能性として有益だが、これらの解決策は、どちらも受動的であり、ケースから対流によって除去される熱を超過する熱が相変化材料の融点まで蓄積することを許すか、または従来の能動的な管理の解決策を実施するために、関連する重量および体積を相変化材料自体の重量、体積、およびコストに加えてしまう付加的な管および／もしくはパイプを必要とする。どちらの場合も、相変化材料が、熱暴走の発生時に既にその溶融状態にある場合があり、したがって、望ましくない熱的事象から保護する能力を提供することができない場合があるという可能性がある。さらに、結合剤母材に埋め込まれたバルク相変化材料の製造および結果として得られたバルク材料の、この用途に適した形状への機械加工は、システムのコスト全体を増加させる。
【０００５】
したがって、電池セルの温度管理および熱暴走防止のための改善されたシステムおよび方法が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、具体的には高エネルギー密度のリチウムイオン電池パック（または一般に冷却および熱暴走保護を必要とする化学物質の電池パック）の能動的（または受動的）な温度管理および熱暴走防止のための方法、システム、および装置に関する。電池温度管理のための開示されているシステムは、電池ケースおよび少なくとも1つの電池セルを備える。1つ以上の構成において、少なくとも1つの電池セルは、電池ケース内に含まれている液体中に少なくとも部分的に沈められている。少なくとも1つの構成において、本システムは、管類を介して電池ケースから冷却部を経由して再び電池ケースへ液体を循環させる少なくとも1つのポンプをさらに備える。
【０００７】
1つ以上の構成において、電池温度管理のための開示されている方法は、少なくとも1つの温度センサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度を検知するステップを含む。1つ以上の構成において、少なくとも1つの電池セルは、電池ケース内に含まれている液体中に少なくとも部分的に沈められている。本方法は、少なくとも1つのプロセッサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度と最高限界温度とを比較するステップをさらに含む。また、本方法は、少なくとも1つのプロセッサが少なくとも1つの電池セルの温度が最高限界温度を上回ったと判定したときに少なくとも1つのプロセッサによって冷却部に作動するように指令するステップを含む。さらに、本方法は、少なくとも1つのポンプによって、管類を介して電池ケースから冷却部を経由して再び電池ケースへ液体を循環させるステップを含む。
【０００８】
1つ以上の構成において、本方法は、少なくとも1つのプロセッサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度と最低限界温度とを比較するステップをさらに含む。さらに、本方法は、少なくとも1つのプロセッサが少なくとも1つの電池セルの温度が最低限界温度を下回ったと判定したときに少なくとも1つのプロセッサによって冷却部に停止するように指令するステップを含む。
【０００９】
少なくとも1つの構成において、圧力逃がし弁が、電池ケースに接続される。一部の構成において、圧力逃がし弁には、ばね荷重が加えられている。少なくとも1つの構成において、通気孔が、圧力逃がし弁に接続される。
【００１０】
1つ以上の構成において、電池セルのうちの少なくとも1つは、リチウムイオン電池セルである。少なくとも1つの構成において、冷却部は、ファンと関連付けられる。一部の構成において、液体は、相変化材料（PCM：phase change material）である。1つ以上の構成において、温度センサの少なくとも1つは、少なくとも1つの電池セルに接して配置され、電池ケースの内部の内側に配置され、および／または電池ケースに接して配置される。
【００１１】
少なくとも1つの構成において、電池温度管理のためのシステムは、電池ケースおよび少なくとも1つの電池セルを備える。1つ以上の構成において、少なくとも1つの電池セルは、電池ケース内に含まれている液体中に少なくとも部分的に沈められている。本システムは、少なくとも1つの電池セルの温度を検知する少なくとも1つの温度センサをさらに備える。加えて、本システムは、少なくとも1つのプロセッサであって、少なくとも1つの電池セルの温度と最高限界温度とを比較し、少なくとも1つのプロセッサが少なくとも1つの電池セルの温度が最高限界温度を上回ったと判定したときに冷却部に作動するように指令する少なくとも1つのプロセッサを備える。また、本システムは、管類を介して電池ケースから冷却部を経由して再び電池ケースへ液体を循環させる少なくとも1つのポンプを備える。
【００１２】
1つ以上の構成において、少なくとも1つのプロセッサはさらに、少なくとも1つの電池セルの温度と最低限界温度とを比較し、少なくとも1つのプロセッサが少なくとも1つの電池セルの温度が最低限界温度を下回ったと判定したときに冷却部に停止するよう指令するようになっている。
【００１３】
少なくとも1つの構成において、電池温度管理のための方法は、少なくとも1つの温度センサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度を検知するステップを含む。1つ以上の構成において、少なくとも1つの電池セルは、電池ケース内に含まれている第1の液体中に少なくとも部分的に沈められている。本方法は、少なくとも1つのプロセッサを用いて少なくとも1つの電池セルの温度と最高限界温度とを比較するステップをさらに含む。また、本方法は、少なくとも1つのプロセッサが少なくとも1つの電池セルの温度が最高限界温度を上回ったと判定したときに少なくとも1つのプロセッサによって冷却部に作動するように指令するステップを含む。さらに、本方法は、少なくとも1つのポンプによって、管類を介して、電池ケース内に配置された熱交換器から冷却部を経由して再び熱交換器へ第2の液体を循環させるステップを含む。
【００１４】
1つ以上の構成において、第1の液体および／または第2の液体は、相変化材料（PCM）である。
【００１５】
少なくとも1つの構成において、電池温度管理のためのシステムは、電池ケースおよび少なくとも1つの電池セルを備える。少なくとも1つの構成において、少なくとも1つの電池セルは、電池ケース内に含まれている第1の液体中に少なくとも部分的に沈められている。本システムは、少なくとも1つの電池セルの温度を検知する少なくとも1つの温度センサをさらに備える。加えて、本システムは、少なくとも1つのプロセッサであって、少なくとも1つの電池セルの温度と最高限界温度とを比較し、少なくとも1つのプロセッサが少なくとも1つの電池セルの温度が最高限界温度を上回ったと判定したときに冷却部に作動するように指令する少なくとも1つのプロセッサを備える。さらに、本システムは、管類を介して、電池ケース内に配置された熱交換器から冷却部を経由して再び熱交換器へ第2の液体を循環させる少なくとも1つのポンプを備える。
【００１６】
特徴、機能、および利点は、本発明の様々な実施形態において単独で達成されてもよいし、あるいはさらに他の実施形態において組み合わされてもよい。
【００１７】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付図面に関してより良く理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の少なくとも一実施形態に係る、高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のためのシステムであって、該システムの全体にわたって冷却液が循環されるシステムの概略図である。
【図２】本開示の少なくとも一実施形態に係る、図1のシステムの電池ケース内に含まれる液体中に浸漬される複数の電池セルを示す概略図である。
【図３】本開示の少なくとも一実施形態に係る、図1のシステムのための高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のための開示されている方法に関するフローチャートである。
【図４】本開示の少なくとも一実施形態に係る、高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のためのシステムであって、該システムの全体にわたって冷却液が循環されないシステムの概略図である。
【図５】本開示の少なくとも一実施形態に係る、図4のシステムのための高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のための開示されている方法に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書に開示されている方法および装置は、高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止に有効なシステムを提供する。特に、このシステムは、小さな体積および軽い重量と共に安全性の改善および電池寿命の延長のために、改善された温度性能および損傷したセルまたは酷使されたセルの熱暴走を防止または急冷する能力によって、リチウムイオン（または他の化学物質）電池セルのための、電池の熱暴走防止および能動的な流体浸漬冷却を実現する。
【００２０】
本開示のシステムは、電池の安全性および長寿命を確保するために電池の温度管理に関する2つの主な懸案事項に対処している。これらの2つの主な懸案事項とは、（1）複数の電池セル間で均一な温度範囲を維持することおよび（2）損傷した電池セルまたは酷使された電池セルを管理して熱暴走状態にならないようにすることである。
【００２１】
具体的には、開示されているシステムは、他の解決策のいずれにも付随する管類、ヒートスプレッダ、支持構造、または相変化材料に付随する質量、重量、体積、またはコストのいずれも負うことなく、電池セルの表面積のほぼ全体を最終的な冷却媒体に十分に熱的に直接接触させる直接流体浸漬を採用している。適切に選択された沸点を有する流体は、付加的な質量、体積、またはコストを負うことなく相変化材料の機能を実行することができ、電池セルに付随するエネルギーを安全かつ完全に除去することができる（そうでなければ、電池セルは、破滅的に故障し得る）。複数の電池セルは、互いに密集してまとめることができ、これにより、流体への電池セルの熱の伝導を犠牲にすることなく、または電池のセルからセルに広がる熱暴走事象のリスクを冒すことなく、電池の体積全体が低減される。
【００２２】
このシステムは、大気圧で動作することができ、したがって、個々の電池セルに付加的な機械的圧力を加えず、圧力容器に必要とされる電池容器の付加的な質量または補強を必要としない。流体は、均一な温度分布を確保するために最小限の作用力で電池を通って循環され得るし、液体の沸点を十分に下回る温度に電池を保つために標準的な熱交換器を用いて冷却され得る。これにより、電池の有効寿命が延長される。
【００２３】
ポンプの電力または他の外部のセンサもしくはアクチュエータの電力が失われた場合に、熱暴走を防止する能力（すなわち、フェールセーフ）の喪失はない。流体の能動的な循環は、電池ケースへの十分な熱伝導に起因して一部の環境では必要とされない場合がある。上記の手法は、一段階または二段階の（沸騰）冷却システムのいずれかについて説明しているが、この手法が、電池セルが膨張する冷却剤によって噴霧冷却され得る冷却（ヒートポンプ）用途を実現するために拡張され得ることが考えられ得る。選択される冷却液によっては、これは、あらゆる状態にわたる冷却を可能にするためにかなりの圧送力を必要とする場合があり、また、本発明のフェールセーフ特徴を省略する場合がある。さらに、電池を過度に冷却し、低温動作によってセルを損傷させる可能性がある。
【００２４】
熱伝達用途のために設計された流体、すなわち、この用途に適した沸点を有し、無視してよい毒性（生物学的に不活性な）しか有さず、オゾン層破壊の可能性がなく、低い温室効果ガスの可能性しか有さず、非可燃性であり、またこの用途に有利な他の機械的特性を有する流体が市販されていることに留意すべきである。この解決策を完全に実施することは、さらなる材料の開発もしくは発見またはまだ説明されていない、もしくはまだ一般的には入手できない材料の特性に対する修正に依存しない。
【００２５】
以下の説明において、本システムのより完全な説明を提供するために、多くの詳細が述べられている。しかしながら、開示されているシステムが、これらの特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、周知の特徴は、本システムを不必要に不明瞭にしないために詳細には説明されていない。
【００２６】
図1は、本開示の少なくとも一実施形態に係る、高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のためのシステム100であって、システム100の全体にわたって冷却液110が循環されるシステム100の概略図である。この図において、複数の電池セル120は、電池ケース130内に含まれている液体110中に沈められている。1つ以上の実施形態において、電池セル120は、リチウムイオン電池セルである。他の実施形態において、電池セル120は、リチウムイオン電池セル以外の様々な異なる種類の電池セルであってもよいことに留意すべきである。1つ以上の実施形態において、液体110は、相変化材料（PCM）（誘電性の非導電性液体）（例えば、3Mのノベック（Novec）または3Mのフロリナート（Fluorinert））など）である。少なくとも1つの温度センサ140が、電池ケース130内に配置されている。温度センサ140は、電池セル120の少なくとも1つに接して配置されてもよく、電池ケース130の内部の内側に配置されてもよく、および／または電池ケース130自体に接して配置されてもよい。
【００２７】
温度センサ140は、電池セル120の少なくとも1つの温度を検知する。少なくとも1つのプロセッサ（図には示されていない）は、電池セル120の温度と最高限界温度（例えば、この温度は、電池セル120の製造業者によって決定される所定の最高温度であってもよい）とを比較する。プロセッサが、電池セル120の温度が最高限界温度を上回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部150に作動する（例えば、電源オンする）ように指令する（例えば、冷却部150に指令信号を送信することによって）。1つ以上の実施形態において、冷却部150には、ラジエータ型の構造が採用される。一部の実施形態において、冷却部150には、冷却工程を助けるファン160がさらに採用される。
【００２８】
ポンプ170は、管類180、185（例えば、パイプ）によって電池ケース130および冷却部150に接続されている。また、冷却部150は、管類187（例えば、パイプ）によって電池ケース130に接続されている。液体110は、管類180、185、187の全体にわたって流れる。ポンプ170は、電池ケース130から冷却部150を経由して再び電池ケース130へ液体110を循環させる（管類180、185、187を介して）。
【００２９】
加えて、少なくとも1つのプロセッサ（図示せず）は、電池セル120の温度と最低限界温度（例えば、この温度は、電池セル120の製造業者によって決定される所定の最低温度であってもよい）とを比較する。プロセッサが、電池セル120の温度が最低限界温度を下回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部150に停止する（例えば、電源オフする）ように指令する（例えば、冷却部150に指令信号を送信することによって）。
【００３０】
圧力逃がし弁190が、電池ケース130に接続されている。圧力逃がし弁190には、ばね荷重195が加えられており、また、圧力逃がし弁190は、通気孔197を有する。通常動作の間、圧力逃がし弁190は閉じられたままである。しかしながら、極限状況時（例えば、電池セル120の少なくとも1つが熱暴走しているときである熱暴走状態時）、電池ケース130内に生成された過剰な蒸気は、圧力逃がし弁190を押し開き、蒸気は、圧力逃がし弁190の通気孔197を通って漏出する。
【００３１】
図2は、本開示の少なくとも一実施形態に係る、図1のシステムの電池ケース130内に含まれる液体中に浸漬される複数の電池セル120を示す概略図200である。この図は、開示されているシステム100が採用し得る電池ケース130内に含まれる電池セル120の例示的な一構成を示している。他の実施形態において、電池ケース130内の電池セル120の様々な異なる種類の構成が採用され得ることに留意すべきである。
【００３２】
図3は、本開示の少なくとも一実施形態に係る、図1のシステム100のための高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のための開示されている方法300に関するフローチャートである。方法300の開始310と同時に、少なくとも1つの温度センサが、少なくとも1つの電池セルの温度を検知する（320）。電池セルは、電池ケース内に含まれている液体中に少なくとも部分的に沈められている。次に、少なくとも1つのプロセッサが、電池セルの温度と最高温度限界とを比較する（330）。プロセッサが、電池セルの温度が最高温度限界を上回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部に作動するように指令する（340）。少なくとも1つのポンプが、管類を介して電池ケースから冷却部を経由して再び電池ケースへ液体を循環させる（350）。
【００３３】
次に、少なくとも1つのプロセッサが、電池セルの温度と最低温度限界とを比較する（360）。プロセッサが、電池セルの温度が最低温度限界を下回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部に停止するように指令する（370）。次に、方法300は終了する（380）。
【００３４】
他の実施形態において、図3の方法300に関して示されているステップよりも多いまたは少ないステップが実行されてもよいことに留意すべきである。加えて、図3の方法300に示されているステップは、図3に示されている順序とは異なる様々な順序で実行されてもよい。
【００３５】
図4は、本開示の少なくとも一実施形態に係る、高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のためのシステム400であって、システム400の全体にわたって冷却液410（すなわち、「第1の液体」）が循環されないシステム400の概略図である。この図において、複数の電池セル420は、電池ケース430内に含まれている液体410（すなわち、「第1の液体」）中に沈められている。1つ以上の実施形態において、電池セル420は、リチウムイオン電池セルである。他の実施形態において、電池セル420は、リチウムイオン電池セル以外の様々な異なる種類の電池セルであってもよいことに留意すべきである。1つ以上の実施形態において、液体410は、相変化材料（PCM）（誘電性の非導電性液体）（例えば、3Mのノベック（Novec）または3Mのフロリナート（Fluorinert））など）である。少なくとも1つの温度センサ440が、電池ケース430内に配置されている。温度センサ440は、電池セル420の少なくとも1つに接して配置されてもよく、電池ケース430の内部の内側に配置されてもよく、および／または電池ケース430自体に接して配置されてもよい。
【００３６】
温度センサ440は、電池セル420の少なくとも1つの温度を検知する。少なくとも1つのプロセッサ（図には示されていない）は、電池セル420の温度と最高限界温度（例えば、この温度は、電池セル420の製造業者によって決定される所定の最高温度であってもよい）とを比較する。プロセッサが、電池セル420の温度が最高限界温度を上回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部450に作動する（例えば、電源オンする）ように指令する（例えば、冷却部450に指令信号を送信することによって）。1つ以上の実施形態において、冷却部450には、ラジエータ型の構造が採用される。一部の実施形態において、冷却部450には、冷却工程を助けるファン460がさらに採用される。
【００３７】
ポンプ470は、管類480、485（例えば、パイプ）によって熱交換器445および冷却部450に接続されている。熱交換器445は、電池ケース430の内部に、または電池ケース430自体に接して配置される。また、冷却部450は、管類487（例えば、パイプ）によって熱交換器445に接続されている。液体415（すなわち、「第2の液体」）は、管類480、485、487の全体にわたって流れる。液体415は、相変化材料（PCM）（誘電性の非導電性液体）（例えば、3Mのノベック（Novec）または3Mのフロリナート（Fluorinert））など）である。ポンプ470は、熱交換器445から冷却部450を経由して再び熱交換器445へ液体415を循環させる（管類480、485、487を介して）。
【００３８】
また、少なくとも1つのプロセッサ（図示せず）は、電池セル420の温度と最低限界温度（例えば、この温度は、電池セル420の製造業者によって決定される所定の最低温度であってもよい）とを比較する。プロセッサが、電池セル420の温度が最低限界温度を下回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部450に停止する（例えば、電源オフする）ように指令する（例えば、冷却部450に指令信号を送信することによって）。
【００３９】
圧力逃がし弁490が、電池ケース430に接続されている。圧力逃がし弁490には、ばね荷重495が加えられており、また、圧力逃がし弁490は、通気孔497を有する。通常動作の間、圧力逃がし弁490は閉じられたままである。しかしながら、極限状況時（例えば、電池セル420の少なくとも1つが熱暴走しているときである熱暴走状態時）、電池ケース430内に生成された過剰な蒸気は、圧力逃がし弁490を押し開き、蒸気は、圧力逃がし弁490の通気孔497を通って漏出する。
【００４０】
図5は、本開示の少なくとも一実施形態に係る、図4のシステム400のための高エネルギー密度のリチウムイオン電池パックの能動的な温度管理および熱暴走防止のための開示されている方法500に関するフローチャートである。方法500の開始510と同時に、少なくとも1つの温度センサが、少なくとも1つの電池セルの温度を検知する（520）。電池セルは、電池ケース内に含まれている第1の液体中に少なくとも部分的に沈められている。次に、少なくとも1つのプロセッサが、電池セルの温度と最高温度限界とを比較する（530）。プロセッサが、電池セルの温度が最高温度限界を上回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部に作動するように指令する（540）。少なくとも1つのポンプが、管類を介して熱交換器から冷却部を経由して再び熱交換器へ第2の液体を循環させる（550）。
【００４１】
次に、少なくとも1つのプロセッサが、電池セルの温度と最低温度限界とを比較する（560）。プロセッサが、電池セルの温度が最低温度限界を下回ったと判定した場合、プロセッサは、冷却部に停止するように指令する（570）。次に、方法500は終了する（580）。
【００４２】
他の実施形態において、図5の方法500に関して示されているステップよりも多いまたは少ないステップが実行されてもよいことに留意すべきである。加えて、図5の方法500に示されているステップは、図5に示されている順序とは異なる様々な順序で実行されてもよい。
【００４３】
本明細書において、特定の例証的な実施形態および方法を開示してきたが、開示されている技術の真の精神および範囲から逸脱することなく、このような実施形態および方法の変形形態および修正形態が作られ得ることは、上述の開示から当業者には明らかであり得る。開示されている技術の多くの他の例であって、それぞれ、細部の内容のみにおいて他と異なる例が存在する。したがって、開示されている技術は、添付の特許請求の範囲ならびに適用可能な法則の規則および原理に必要とされる程度までしか限定されないことが意図されている。
【符号の説明】
【００４４】
110  液体
120、420  電池セル
130、430  電池ケース
140、440  温度センサ
150、450  冷却部
160、460  ファン
170、470  ポンプ
180、185、187、480、485、487  管類
190、490  圧力逃がし弁
195、495  ばね荷重
197、497  通気孔
410  第1の液体
415  第2の液体
445  熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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