JP2010135261A - 蓄電池パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】船内で回収した回生エネルギーや、回収エネルギーを船内固定の蓄発電設備とは独立した蓄電池パッケージに蓄電することにより、他の箇所へ容易に移設して利用する。
【解決手段】容器に、蓄電池１または／及び蓄電池として作用させることができる原料を備えた蓄電池モジュール２と、蓄電池モジュール２に接続される交流／直流変換装置３とを配置し、容器の外面に、交流／直流変換装置３から容器外の外部電源系統４へ給電し得るよう外部電源系統４と接続可能な電源端子５を備え、
容器を輸送手段Ｔを用いて輸送し得る荷物搬送用の定型状にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電・充電を為し得る蓄電池パッケージに関するものである。

近年、船舶等の輸送手段は、船内で発生したエネルギーを有効に活用する種々の設備を備えているものがある。その一例としては、船内に装備された荷役装置や回転機器等から発生した回生エネルギーを電源に戻す設備がある（特許文献１、２参照）。また他の例としては、ディーゼルエンジン等の主機によって発生した廃熱を回収し、電気エネルギーに変換して船内で再利用するようにしている（特許文献３参照）。
特開２００８−８１０５４号公報 特開２００８−２４１８７号公報 特開２００７−１３３９号公報

上述のように船内で回収した回生エネルギーや回収エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電池に蓄電し、船内でも船外でも利用するという発想はなかった。これは蓄発電設備は船舶等の輸送手段の内部に固定設備として設置されるため、輸送手段と蓄発電設備を切り離すことができなかったためであり、回収されたエネルギーを蓄電した蓄発電設備を他の箇所で容易に利用することができないという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、船内で回収した回生エネルギーや、回収エネルギーを船内固定の蓄発電設備とは独立した蓄電池パッケージに蓄電することにより、他の箇所へ容易に移設して利用することを目的としている。更にこの蓄電池パッケージを用いることにより、予め船内発電設備の容量を回生・回収エネルギーの利用を前提として計画し、船内電力不足の場合この蓄電池から電力を取り出し不足分を補うことも可能で、これによって電気設備の設備容量を低減することも可能となる。

本発明の蓄電池パッケージは、容器に、蓄電池または／及び蓄電池として作用させることができる原料を備えた蓄電池モジュールと、該蓄電池モジュールに接続される交流／直流変換装置とを配置し、容器の外面に、前記交流／直流変換装置から容器外の外部電源系統へ給電し得るよう外部電源系統と接続可能な電源端子を備え、
前記容器を輸送手段を用いて輸送し得る荷物搬送用の定型状にしたことを特徴とするものである。

本発明の蓄電池パッケージにおいて、容器をコンテナとすることが好ましい。

本発明の蓄電池パッケージにおいて、輸送手段への電源、または輸送手段から独立した他の箇所への電源として使用するように構成することが好ましい。

本発明の蓄電池パッケージにおいて、輸送手段は、船舶、車両、鉄道、航空機であり、容器は、輸送手段の少なくとも１つ以上で輸送される荷物搬送用の定型状を備えることが好ましい。

本発明の蓄電池パッケージにおいて、蓄電池の状態監視及び／又は充電・放電切替操作を行い得る制御用端子を備えることが好ましい。

本発明の蓄電池パッケージにおいて、交流／直流変換装置と電源端子との間に接続される変圧器を備えることが好ましい。

本発明の蓄電池パッケージにおいて、交流負荷に給電する場合、負荷の力率に応じて無効電力を発生させる力率変換装置を備えることが好ましい。

上記した本発明によれば、蓄電池モジュール、交流／直流変換装置、電源端子を備えた容器を、輸送手段を用いて輸送し得る荷物搬送用の定型状にするので、前記容器を搬送用の荷物として積み込み、前記容器の蓄電池モジュールを輸送手段への電源として利用し、結果的に輸送手段の電源設備の構成を変更可能にして変更の自由度を向上させることができる。また蓄電池モジュール等を備えた容器を輸送手段から下ろして他の箇所に配置し、容器の蓄電池モジュール等を輸送手段と切り離し、独立して他の箇所への電源として容易に利用することができる。更に蓄電池モジュールを用いることにより、輸送手段の発電機負荷に余剰分がある場合には蓄電池モジュールを充電し、輸送手段の発電機負荷に余剰分がない場合には蓄電池モジュールから給電して使用することができる。更にまた予め船内発電設備を回生・回収エネルギーの利用を前提として計画することにより、蓄電池モジュールを用いて電気設備の設備容量を低減することができる。また、積荷や輸送手段の目的に変更があり、電気設備の設備容量が不足する場合には、この蓄電池パッケージを必要数輸送手段に搭載することにより、輸送手段の目的に叶った発電容量を入手することができるという種々の優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

図１、図２は本発明の蓄電池パッケージを実施する形態例である。

本発明の蓄電池パッケージの形態例は、容器に、蓄電池１または／及び蓄電池として作用させることができる原料（図示せず）を備えた蓄電池モジュール２と、蓄電池モジュール２に接続される交流／直流変換装置３とを配置し、容器の外面には、交流／直流変換装置３から容器外の外部電源系統４へ給電し得る電源端子５を備えている。

容器は、コンテナ船等の船舶、トラックやワゴン等の車両、貨物列車等の鉄道、輸送機等の航空機の輸送手段Ｔに直接搭載し得る定型状のコンテナ６であり、コンテナ６は、矩形状の基台７及び床フレーム（図示せず）に床面（図示せず）を配して構成される底部８と、底部８からの支柱９及び補強フレーム１０に側面１１を配して構成される側部１２と、支柱９からの上梁部材１３及び補強フレーム（図示せず）に上面１４を配して構成される天井部１５とを備えている。また側部１２の一面には、施錠手段を備えた扉部１６を設けてコンテナ６を開閉可能に構成している。

ここでコンテナ６は、海上輸送用コンテナ、鉄道輸送用コンテナ、航空貨物用コンテナを用いることが好ましいが、規格化されて輸送手段Ｔに用いられるならば、ＩＳＯ規格等の一般的な規格に限定されるものではなく、他の規格でも良い。またコンテナ６は、ドライコンテナに限定されるものではなく、リーファーコンテナ、タンクコンテナ、特殊用途のコンテナでも良い。更にコンテナ６は、航空貨物として搭載できるように丸みを帯びた形状でも良く、扉部１６の構成も、両側が開閉するものでも良いし、片側のみが開閉するものでも良い。

蓄電池モジュール２は、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池、ＮＡＳ電池、レドックスフロー電池等の種々の蓄電池１から選択されており、蓄電池１の一端面には、交流／直流変換装置３に着脱し得る接続部１７が構成されている。ここで蓄電池モジュール２は、新たな蓄電池モジュールや他の蓄電池モジュールと交換可能に配置されても良いし、単数または複数で配置されても良い（図１では蓄電池モジュール２をｎ個の複数個で示す）。また電池モジュール２がレドックスフロー電池（蓄電池）のような場合には、酸化還元反応を起こしてレドックスフロー電池として作用させることができるように、酸化側の電解液（原料）を貯留するタンクと、還元側の電解液（原料）を貯留するタンクと、その他の補機類とを備えている。更に蓄電池モジュール２は再充電／放電が可能な二次電池を使用しても良いし、燃料電池のような発電装置を使用しても良い。更に蓄電池１に希硫酸等の腐食性溶液を含有する場合には、コンテナ６の床面及び内部側面にコールタール等の耐腐食性の素材を予め塗布することが好ましい。更に蓄電池モジュール２、交流／直流変換装置３から電磁波を生じる場合には、コンテナ６の内面に電磁シールド用の金属系塗料や金属シートを備えることが好ましい。

交流／直流変換装置３は、蓄電池モジュール２からの放電電流を外部電源系統４に供給し得るようサイリスタ等のパワーエレクトロニクス素子を用いており、蓄電池モジュール２を充電する際には外部電源系統４が直流であった場合には直流のまま、交流であった場合には直流に変換して蓄電池１を充電し、蓄電池モジュール２から放電する際には蓄電池１の直流電力を外部電源系統４に合致した直流または交流電源に変換するようにしている。ここで交流／直流変換装置３は、外部電源系統４に接続して交流と直流を変換し得るならば方式や構成は特に制限されるものではない。

また交流／直流変換装置３は、コンテナ６の側部１２を切り欠いた開口１２ａに、側面３ａを露出して配置されており、露出する側面３ａには制御用端子１８が設けられている。制御用端子１８は、一般的な電気的情報伝送方式、光伝送方式等の方式であり、外部の監視・制御装置とのデータ伝送を行って蓄電池モジュール２の個々の蓄電池１の状態監視及び／または充電・放電切替操作を為し得るようにしている。ここで制御用端子１８は、通信方式に特に制約はなく、有線方式でも良いし、アンテナを有する無線方式でも良い。また制御用端子１８の制御用データを電源搬送方式としたり、制御用端子１８を電源端子５と一体型にして電源ケーブルと同一のケーブルにより伝送しても良い。更にコンテナ６の開口１２ａ及び制御用端子１８は、図１に示す如くコンテナ６の扉部１６と対向する側部１２に配置されているが、コンテナ６の他の側部１２に配置しても良い。

電源端子５は、制御用端子１８と隣接するようにコンテナ６の側部１２の外面に配置され、外部電源系統４に接続し得るように構成されている。ここで電源端子５は、ケーブルを使用する場合には一般的な冷凍コンテナへの給電に用いる電源コネクタを使用しても良いし、プラグ式の気中コンタクタを用いても良い。また電源端子５は、予め延長ケーブルを備えるものでも良い。更に電源端子５は、制御用端子１８と同様に、コンテナ６の扉部１６と対向する側部１２に配置されているが、コンテナ６の他の側部１２に配置しても良い。

交流／直流変換装置３と電源端子５との間には変圧器１９が接続されており、変圧器１９は、外部電源系統４に電圧を合致させるようにしている。ここで交流／直流変換装置３からの電圧が外部電源系統４の電源と一致している場合には、変圧器１９は無くても良い。また交流／直流変換装置３と変圧器１９を図１の仮想線の如く一体的にユニット化して蓄電池モジュール２と同様に交換可能な構成にしても良い。

また変圧器１９と電源端子５との間には、リアクトルやシンクロコンデサ等の力率変換装置２０が接続されても良い。具体的には、外部電源系統４が交流であって無効電力の供給が必要になる場合には、力率変換装置２０を適用するようにしており、蓄電池モジュール２の放電時に外部交流電源と並列運転を行う際には、力率変換装置２０により力率改善を図るようにしている。ここで、力率変換装置２０は、変圧器１９の構成と同様に、交流／直流変換装置３、変圧器１９と一体的にユニット化しても良いし、着脱可能な構成にしても良い。

一方、蓄電池パッケージの電源端子５と接続し得る外部電源系統４は、船舶、車両、鉄道、航空機等の輸送手段Ｔに使用し得る駆動源や、輸送手段Ｔに備えられた種々の装置及び電気機器へ、必要に応じて給電するようにしている。また外部電源系統４は、輸送前または輸送中に充電した電気を用いて輸送手段Ｔと別の独立した他の外部電源系統、駆動源、種々の装置、電気機器に給電するようにしても良い。

以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。

蓄電池モジュール２等のコンテナ６を積載する際には、通常の荷物搬送用のコンテナ６と同様に船舶、車両、鉄道、航空機の輸送手段Ｔに積み込み、電源端子５を輸送手段Ｔの外部電源系統４に接続する。ここで蓄電池モジュール２等のコンテナ６は、異なる輸送手段Ｔの２つ以上により搬送しても良く、特に制限されるものではない。また蓄電池モジュール２等のコンテナ６をコンテナ船に搭載する場合で示すと、蓄電池モジュール２等のコンテナ６をコンテナクレーンにより搭載し、荷物搬送用のコンテナと同様にコンテナ固定金具等の固定手段を用いて固定し、電源端子５を輸送手段Ｔの外部電源系統４に接続する。ここで、蓄電池モジュール２等のコンテナ６の搭載方法は、通常の荷物搬送用のコンテナの上段、下段に蓄電池モジュール２等のコンテナ６を積載しても良いし、蓄電池モジュール２等のコンテナ６を複数段で積載しても良い。一方、蓄電池モジュール２等のコンテナ６をコンテナ船から下ろす場合には、外部電源系統４を電源端子５から外し、コンテナ６の固定手段を解除して蓄電池モジュール２等のコンテナ６をコンテナクレーンにより下ろし、陸揚げする。

蓄電池モジュール２等のコンテナ６を電源として使用する際には、電源端子５を輸送手段Ｔの外部電源系統４に接続し、蓄電池モジュール２から交流／直流変換装置３、変圧器１９、力率変換装置２０、電源端子５を介して外部電源系統４へ放電し、必要に応じて輸送手段Ｔの駆動源、種々の装置、電気機器に利用する。また輸送手段Ｔの駆動源により余剰電力を生じる場合には、外部電源系統４から電源端子５、力率変換装置２０、変圧器１９、交流／直流変換装置３を介して蓄電池モジュール２の蓄電池１へ充電する。同時に蓄電池モジュール２等から電力を供給する外部電源系統４の負荷が低負荷で、外部電源系統４の発電能力に余裕がある場合（発電機負荷に余剰分がある場合）には充電し、電力を供給する外部電源系統４の負荷が高負荷で外部電源系統４の発電能力を超える場合（発電機負荷に余剰分がない場合）には放電して電力不足を補うように制御することが好ましい。

また緊急・災害の際には、船舶の海上輸送、トラックの陸上輸送、飛行機の空中輸送の物流ネットワークを用いて蓄電池モジュール２等のコンテナ６を災害地等の他の箇所に搬送し、蓄電池モジュール２等のコンテナ６と輸送手段Ｔとを切り離し、照明等の他の箇所へ接続し、供給電源として使用することも可能となる。

而して、このように実施の形態例によれば、蓄電池モジュール２、交流／直流変換装置３、電源端子５を備えた容器を、輸送手段Ｔを用いて輸送し得る荷物搬送用の定型状にするので、容器を搬送用の荷物として積み込み、容器の蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔへの電源として利用し、結果的に輸送手段Ｔの電源設備の構成を変更可能にして変更の自由度を向上させることができる。また蓄電池モジュール２等を備えた容器を輸送手段Ｔから下ろして他の箇所の近傍に配置し、容器の蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔと切り離し、独立して他の箇所への電源として容易に利用することができる。更に蓄電池モジュール２等の容器を輸送手段Ｔにより容易に搬送し、通常の電源として使用し得るので、緊急・災害用電池装置として好適に使用することができる。更に蓄電池モジュール２を用いることにより、輸送手段Ｔの発電機負荷に余剰分がある場合には蓄電池モジュール２を充電し、輸送手段Ｔの発電機負荷に余剰分がない場合には蓄電池モジュール２から給電して使用することができる。更にまた予め船内発電設備を回生・回収エネルギーの利用を前提として計画することにより、蓄電池モジュール２を用いて電気設備の設備容量を低減することができる。また、積荷や輸送手段Ｔの目的に変更があり、電気設備の設備容量が不足する場合には、この蓄電池パッケージを必要数輸送手段Ｔに搭載することにより、輸送手段Ｔの目的に叶った発電容量を入手することができる。

実施の形態例において容器をコンテナ６とすると、輸送手段Ｔを用いて好適に輸送し得るので、蓄電池モジュール２等のコンテナ６を搬送用の荷物として積み込み、蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔへの電源として利用し、結果的に輸送手段Ｔの電源設備の構成を容易に変更可能にして変更の自由度を向上させることができる。また蓄電池モジュール２等のコンテナ６を輸送手段Ｔにより一層容易に搬送し、通常の電源として使用し得るので、緊急・災害用電池装置として好適に使用することができる。

実施の形態例において、蓄電池モジュール２等の容器を、輸送手段Ｔへの電源、または輸送手段Ｔから独立した他の箇所への電源として使用するように構成すると、緊急・災害用電池装置として好適に使用することができると共に汎用性を高めることができる。

実施の形態例において、輸送手段Ｔは、船舶、車両、鉄道、航空機であり、容器は、輸送手段Ｔの１つ以上で輸送される荷物搬送用の定型状を備えると、蓄電池モジュール２等の容器を適切に搬送し、通常の電源として使用し得るので、緊急・災害用電池装置として好適に使用することができる。

実施の形態例において、蓄電池１の状態監視及び／又は充電・放電切替操作を行い得る制御用端子１８を備えると、蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔへの電源として好適に利用し、電源設備の構成を変更可能にして変更の自由度を向上させることができる。また蓄電池モジュール２等を備えたコンテナ６を輸送手段Ｔから下ろして他の箇所の近傍に配置し、コンテナ６の蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔと切り離し、独立して他の箇所への電源として容易に利用することができる。

実施の形態例において、交流／直流変換装置３と電源端子５との間に接続される変圧器１９を備えると、蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔへの電源として好適に利用し、輸送手段Ｔの電源設備の構成を変更可能にして変更の自由度を向上させることができる。また蓄電池モジュール２等を備えたコンテナ６を輸送手段Ｔから下ろして他の箇所の近傍に配置し、コンテナ６の蓄電池モジュール２等を輸送手段Ｔと切り離し、独立して他の箇所への電源として容易に利用することができる。

実施の形態例において、交流負荷に給電する場合、負荷の力率に応じて無効電力を発生させる力率変換装置２０を備えると、効率的且つ安定的に給電し得るので、電源設備の構成を容易に変更可能にすることができる。また緊急・災害用電池装置として好適に使用することができる。

尚、本発明の蓄電池パッケージは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態例を示す概念図である。 コンテナを示す概念図である。

符号の説明

１ 蓄電池
２ 蓄電池モジュール
３ 交流／直流変換装置
４ 外部電源系統
５ 電源端子
６ コンテナ（容器）
１８ 制御用端子
１９ 変圧器
２０ 力率変換装置
Ｔ 輸送手段

Claims (7)

1. 容器に、蓄電池または／及び蓄電池として作用させることができる原料を備えた蓄電池モジュールと、該蓄電池モジュールに接続される交流／直流変換装置とを配置し、容器の外面に、前記交流／直流変換装置から容器外の外部電源系統へ給電し得るよう外部電源系統と接続可能な電源端子を備え、
   前記容器を、輸送手段を用いて輸送し得る荷物搬送用の定型状にしたことを特徴とする蓄電池パッケージ。
2. 容器をコンテナとしたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池パッケージ。
3. 輸送手段への電源、または輸送手段から独立した他の箇所への電源として使用するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池パッケージ。
4. 輸送手段は、船舶、車両、鉄道、航空機であり、容器は、輸送手段の１つ以上で輸送される荷物搬送用の定型状を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄電池パッケージ。
5. 蓄電池の状態監視及び／又は充電・放電切替操作を行い得る制御用端子を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の蓄電池パッケージ。
6. 交流／直流変換装置と電源端子との間に接続される変圧器を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蓄電池パッケージ。
7. 交流負荷に給電する場合、負荷の力率に応じて無効電力を発生させる力率変換装置を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の蓄電池パッケージ。

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