在很多領(lǐng)域，目前正在努力將世界的能耗從礦物燃料向可再生能量源過渡。由于當(dāng)今的電力網(wǎng)絡(luò)部分地由非可再生能量源供電，所以過渡的努力部分集中在促進能量的本地生成和存儲，而非在遠(yuǎn)程電廠。這可能涉及太陽能(即將太陽光轉(zhuǎn)換成電力的光伏電池板)或風(fēng)能(即風(fēng)力農(nóng)場的風(fēng)力渦輪機)。由于這些類型的能量源的輸出隨著時間波動，并且由于對能量的需求也隨著時間波動，所以存儲電能用于稍后使用的能力變得很重要。

存儲電能的關(guān)鍵技術(shù)之一是電化學(xué)電池(例如鋰離子電池)。其優(yōu)點是公知的：它們具有高的能量密度，可以根據(jù)需要遞送大量電力，并且可以重新使用很多次。如同多數(shù)類型的能量存儲裝置，電化學(xué)電池必須適當(dāng)?shù)夭僮饕员憬o出最佳性能而非故障。這樣的操作涉及控制充電和放電過程、以及管理電池的溫度。在極端情況下，發(fā)生故障的電池可能經(jīng)歷被稱為熱逃逸(thermal runaway，其中電池生成過多的熱量)的過程。實際上，熱逃逸電池可能開始冒煙和從其殼體噴射電解液。這可能影響附近的電池以及其他設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

第一方面，一種渦流分離器，包括：其中具有圓柱形腔室的殼體；穿過圓柱形腔室的覆蓋部(mantle)的入口，該入口定位在殼體的近端處；管子(pipe)，在近端處進入殼體并且朝著殼體的封閉(closed)的遠(yuǎn)端軸向地延伸穿過圓柱形腔室；穿過覆蓋部的出口，該出口定位在遠(yuǎn)端處；以及在出口處的收集盆(catch basin)。

各實現(xiàn)方式可以包括以下特征中的任何或全部特征。渦流分離器被配置用于在水平定向上安裝圓柱形腔室。該出口面向下并且收 集盆定位在殼體下面。渦流分離器還包括網(wǎng)狀物(mesh)，該網(wǎng)狀物至少部分地覆蓋在圓柱形腔室的內(nèi)部的管子的開口。網(wǎng)狀物為圓柱形。網(wǎng)狀物至少從管子的開口向遠(yuǎn)端延伸。管子在殼體外部具有轉(zhuǎn)彎(turn)，該轉(zhuǎn)彎提供豎直定向的排氣出口(exhaust outlet)。該收集盆包括具有基本上正方形橫截面輪廓的上部部分以及具有矩形橫截面輪廓的下部部分。上部部分比所述下部部分更寬。

在第二方面，一種能量存儲容器，包括：多個莢體(pod)，每個莢體容納電化學(xué)電池，莢體在能量存儲容器內(nèi)部布置成豎直堆疊；煙囪(chimney)；從莢體到煙囪中的多個排氣口(exhaust)；收集盆；以及渦流分離器，該渦流分離器具有：朝著煙囪的入口、朝著收集盆的第一出口、以及朝著能量存儲容器的外部的第二出口。

各實現(xiàn)方式可以包括以下特征中的任何或全部特征。煙囪由能量存儲容器的第一并行壁和第二并行壁限定，第二壁是第一并行壁和第二并行壁中的內(nèi)部壁、并且第二壁中具有多個排氣口。收集盆部分地由在第一并行壁和第二并行壁之間的至少一個分割壁(partition wall)來限定。入口包括穿過分割壁的開口。能量存儲容器還包括部分地覆蓋多個排氣口的至少一個最下部排氣口的灰塵遮擋部(ash shelter)?；覊m遮擋部包括在頂部打開的下部圍擋部(enclosure)、以及通過間隙與下部圍擋部的頂部分離的頂蓋(roof)。間隙對應(yīng)于多個排氣口中的一個排氣口。下部圍擋部的底部比頂部更寬。該底部基本上與煙囪一樣寬。渦流分離器定位在收集盆內(nèi)部。煙囪定位在能量存儲容器的后部、與到多個莢體的門(door)相對。

附圖說明

圖1示出了能量存儲容器的部分橫截面；

圖2示出了圖1中的能量存儲容器的平面視圖；

圖3示出了渦流分離器的透視圖；

圖4示出了圖3中的渦流分離器的俯視圖；

圖5示出了圖3中的渦流分離器的另一透視圖；以及

圖6示出了圖3中的渦流分離器的另一透視圖。

具體實施方式

本文檔描述用于在異常事件(諸如熱逃逸)期間對電化學(xué)電池的系統(tǒng)進行管理的系統(tǒng)和技術(shù)的示例。如以上所討論的，熱逃逸事件可能導(dǎo)致氣體或者其他物質(zhì)從單個電池的殼體強有力的噴出。這一物質(zhì)可能是更大的片的形式(諸如電池殼體或集電片的蓋子(cap))和更小的粒子(諸如電池部件中的任何部件的碎片)。不管大還是小，在熱事件期間可能噴出的碎片(debris)或其他固體物質(zhì)統(tǒng)稱為“粒子(particle)”。由于明顯的熱生成，一些粒子可能到達使得它們發(fā)熱(glow)或者有效地變?yōu)榛鸹?spark)的溫度。如果火花與氣體(諸如由于熱逃逸事件而產(chǎn)生的煙)接觸，則有可能出現(xiàn)著火。這樣，可能想要將火花與氣體分離以便最小化熱事件的后果。本公開的實現(xiàn)方式因此尋求將粒子限制在被稱為收集盆的封閉的容器中，同時使得氣體能夠逃離到外部。

圖1示出了能量存儲容器100的部分橫截面。實質(zhì)上，容器保持批量的電化學(xué)電池(下面進一步描述)并且控制其充放電。本容器基本上是具有定位在頂部與底部之間的三個側(cè)壁(例如左壁、右壁和后壁)的櫥柜(cabinet)的形式。在此，該容器具有被鉸接(hinged)至結(jié)構(gòu)的其余部分的門102。當(dāng)前關(guān)閉的門提供到電化學(xué)電池和系統(tǒng)的其他部件(諸如電池管理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、和通信部件)的服務(wù)接入。

由于這一圖示是橫截面，所以在容器內(nèi)部的莢體104是可見的。莢體在此布置成在容器的頂部與底部之間的豎直堆疊(vertical stack)。在本示例中，容器中有16個莢體，但是其他實現(xiàn)方式可以具有更多或更少的莢體。每個莢體保持大量電化學(xué)電池(例如鋰離子電池)，該電化學(xué)電池耦合至彼此并且耦合至控制部件以便能夠根據(jù)需要接收能量(在充電期間)并且遞送能量(即在放電期間)。例如，莢體可以包括聯(lián)合地提供某個DC電壓的電池，并且還包括 將電池電壓變換成特定(更高的)DC電壓的DC-DC變換器。來自所有莢體的累積電壓因此可以用作來自能量存儲容器的輸出電力。例如，容器可以向逆變器(未示出)提供DC，逆變器生成AC用于在住宅中或者在商業(yè)位置使用。在一些實現(xiàn)方式中可以是不同大小或比例的莢體可以由適合給定類型的電池和意圖用途的任何材料制成。

每個莢體是具有朝著(在本示例中)其后部的出口106的基本上封閉的結(jié)構(gòu)。也就是，可以在莢體上的其他地方做出用于電和通信的觸點(contact)，并且出口被設(shè)計成使得氣體和粒子能夠在熱事件的情況下逃離。每個出口在此被裝配到容器中的內(nèi)壁108的對應(yīng)開口中。每個出口的小的部分(例如蓋子或其他封閉部(closure))在內(nèi)壁108的其他側(cè)上延伸，其在該處形成用于該莢體的相應(yīng)排氣口110。

煙囪112形成在內(nèi)壁108與外壁114之間。在本示例中，兩個壁彼此平行并且用于在容器的后部處限定煙囪。煙囪允許氣體和粒子能夠穿過排氣口110逃離莢體。灰塵遮擋部116部分地封閉最底部排氣口?；覊m遮擋部保護最下部莢體的排氣口不會變得被從上部莢體的排氣口掉落的粒子堵塞(clog)。也就是，灰塵遮擋部使得被覆蓋的莢體能夠排出其自己的氣體和粒子，但是沒有減小來自莢體上方的粒子在其前面的累積。在其他實現(xiàn)方式中，更多或更少的莢體排氣口可能被灰塵遮擋部覆蓋。

分割壁118在此定位在內(nèi)壁108與外壁114之間并且是形成煙囪的結(jié)構(gòu)的部分。如下面將描述的，該分割也可以限定收集盆。特別地，分割壁在此具有開口120，氣體和粒子可以在開口120處逃離煙囪并且從而還從莢體被去除。例如，在能夠?qū)⒘Ｗ邮占绞占柚幸员銓⑵渑c氣體盡可能多地分離的同時，所生成的氣體可以逃離到周圍環(huán)境中。

圖2示出了圖1中的能量存儲容器100的平面視圖。在此，已經(jīng)省略了外壁114(圖1)以示出煙囪112、排氣口110和相關(guān)結(jié)構(gòu)。 特別地，可見，分隔壁118和另一分隔壁200用于限定收集盆202。收集盆是累積從任何莢體排出的粒子的基本上封閉的結(jié)構(gòu)。

該容器在此具有用于將粒子(有可能是火花)與逃逸氣體(其可以是可燃物)分離的渦流分離器204。特別地，渦流分離器通過入口204A接收氣體和粒子的流入(influx)。例如，入口通過使得渦流分離器的面對分割壁中的開口部分進入到煙囪中來形成。在渦流分離器內(nèi)，流動的氣體和粒子被引導(dǎo)到圓柱形殼體內(nèi)部的螺旋流中。殼體在其底部具有出口204B并且在其頂部具有排氣口204C。螺旋流使得粒子在出口204B處逃出并且掉落到收集盆中，而氣體被向上引導(dǎo)并且逃離排氣口204C。也就是，渦流分離器在此定位在收集盆內(nèi)部，但是在其他實現(xiàn)方式中，其可以位于其他地方，諸如在容器外部或者在煙囪內(nèi)部。

灰塵遮擋部116朝著排氣口110的底部定位。在此，灰塵遮擋部包括下部圍擋部206和頂蓋208。下部圍擋部覆蓋最下部排氣口中的一個或多個排氣口(在此為底部6個)并且被封閉在除了頂部之外的所有側(cè)上(即其具有面朝上的開口)。該開口使得來自下部排氣口的氣體和粒子能夠逃離。另外，頂蓋防止從上部排氣口掉落的粒子在下部排氣口前方累積。相反，這樣的粒子將被引導(dǎo)為朝著下部圍擋部與煙囪的壁之間的空間。

下部圍擋部206和頂蓋208通過間隙(gap)分離。也就是，這一間隙使得來自下部圍擋部內(nèi)的氣體和粒子能夠逃離(并且最終到達渦流分離器)而頂蓋會阻擋粒子掉落。在本示例中，該間隙對應(yīng)于排氣口之一(在此為從底部開始的第7個)的大小。

下部圍擋部206的底部可以比頂部更寬。例如，相對寬的基座允許用于粒子的空間能夠在圍擋部內(nèi)部累積而沒有覆蓋任何排氣口，而相對窄的開口防止粒子掉落到圍擋部中。在此，下部圍擋部的基座基本上與煙囪一樣寬，但是其在一些實現(xiàn)方式中可以更窄。

在以上示例中，渦流分離器被豎直地定向，這有助于將粒子與氣體分離，因為粒子脫離底部到收集盆中。然而，其他實現(xiàn)方式可 以具有不同的定向。

圖3示出了要水平地定向的渦流分離器300的透視圖。渦流分離器在此具有基本上圓柱形的殼體302、以及在殼體下面定位的收集盆304。它們通過出口306連接，出口306使得粒子能夠離開殼體，這將在稍后描述。渦流分離器還具有用于氣體逃離的排氣出口308。例如，渦流分離器可以安裝到用于電化學(xué)電池的圍擋部，其被豎直地定向使得其排氣口方向向上。在熱事件期間生成的氣體和粒子通過入口(未示出)進入渦流分離器，并且一旦在內(nèi)部，則粒子可以與氣體分離以減小點火的風(fēng)險。

圖4示出了圖3中的渦流分離器300的俯視圖。用偽影(phantom)示出了一些特征。特別地，入口400允許氣體和粒子(例如來自煙囪)能夠進入到圓柱形腔室402中。管子404在此在一端處進入渦流分離器的殼體并且朝著另一端軸向地延伸穿過圓柱形腔室，該另一端被封閉。管子在圓柱形腔室內(nèi)部形成一個或多個開口；在此，管子的端部被截斷以呈現(xiàn)圓形開口。該開口在此被網(wǎng)狀物406覆蓋。出口306將圓柱形腔室連接至收集盆304。

圖5示出了圖3中的渦流分離器300的另一透視圖。在此，入口500是可見的。例如，這一入口面朝煙囪(或者直接到電池的莢體的排氣口中)以接收氣體和粒子。

圖6示出了圖3中的渦流分離器300的另一透視圖。為了清楚起見，省略了圓柱形殼體的外部蓋子。特別地，箭頭600示意性地圖示粒子的示例性路徑。也就是，被氣流驅(qū)使穿過煙囪或其他結(jié)構(gòu)的粒子在600A處進入圓柱形腔室。在600B處，粒子(和氣體)遵循在圓柱形腔室內(nèi)部的螺旋形路徑。也就是，由于入口相對于圓柱形腔室切線地定向，所以氣體被引導(dǎo)為在圓柱形腔室內(nèi)以螺旋形流動。在這一運動期間，流動的物質(zhì)的更重的成分被驅(qū)動到圓柱形腔室的周圍。這樣，比氣體更重并且具有更大動量的粒子傾向于沿著圓柱形表面移動。實際上，粒子在600C處離開圓柱形腔室，因為出口也相對于圓柱形腔室切線地定位。在此，粒子掉落到收集盆中， 從而與大部分流動氣體分離。

另一方面，流動的氣體不能通過收集盆的方式逃離，因為其為封閉結(jié)構(gòu)。這樣，當(dāng)收集盆內(nèi)部建立壓力時，氣體將通過另一路線逃離。特別地，氣體在圓柱形腔室內(nèi)部穿過管子的開口進入管子，并且氣體被允許逃離到渦流分離器的外部(例如進入到大氣中)。也就是，存在于流動的氣體中的粒子從而與氣體分離以減小點火的風(fēng)險。

管子上的網(wǎng)狀物可以阻擋雜散(stray)的粒子與氣體一起進入。例如，一些粒子可能以其他方式彈開圓柱形壁進入管子中。特別地，氣流可能由于在熱事件期間在電池中進行的化學(xué)反應(yīng)的屬性而間歇(intermittent)。這樣，原始在圓柱形腔室內(nèi)部行進的粒子可能在該氣流平息(subside)時開始停留在其表面上。當(dāng)該氣流再次增加時，粒子可以在不固定的方向上被拋擲并且反彈離開網(wǎng)狀物，但是將最終離開腔室到收集盆中。

已經(jīng)描述了大量實現(xiàn)方式作為示例。然而，以下權(quán)利要求覆蓋其他實現(xiàn)方式。