JP2010182541A - Charge accumulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直方体状のケーシング内にリチウムイオン電池及びこの電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部を配置した蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device in which a lithium ion battery and an AC power supply controller for supplying AC power from the battery are arranged in a rectangular parallelepiped casing.
矩形パネル状の太陽電池の一方側の面に断熱材を介して蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が取り付けられた太陽電池発電システムがある(特許文献1)。 There is a solar cell power generation system in which a storage battery, a storage battery monitoring circuit, and a bidirectional power conversion circuit are attached to one surface of a rectangular panel solar cell via a heat insulating material (Patent Document 1).
このシステムを屋外設置用とする場合、雨からこれらを守るためにこれらをケーシングに収容する形態となるが、蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が同じ側の面に配置されているため、蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が同じ空間に収容されることとなり、これらから発生する熱によって、蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が高温となり好ましくない。また、蓄電池にリチウムイオン電池を採用する場合は、リチウムイオン電池は、複数のセルが一体に箱詰めされてリチウムイオン電池を構成するため、このセルの一つが劣化して発火または過充電にてセルの電池バランスが崩れて発火したとき等では、その影響が蓄電池監視回路や双方向電力変換回路へも直接及び、これらが損傷を受けることとなる。 When this system is used for outdoor installation, it is configured to accommodate them in the casing in order to protect them from rain, but the storage battery, storage battery monitoring circuit, and bidirectional power conversion circuit are arranged on the same side surface For this reason, the storage battery, the storage battery monitoring circuit, and the bidirectional power conversion circuit are accommodated in the same space, and the storage battery, the storage battery monitoring circuit, and the bidirectional power conversion circuit become undesirably high due to the heat generated from them. In addition, when a lithium ion battery is used as a storage battery, since a plurality of cells are packed together to form a lithium ion battery, one of the cells deteriorates and the cell is ignited or overcharged. When the battery balance is lost and fire occurs, the influence directly affects the storage battery monitoring circuit and the bidirectional power conversion circuit, and they are damaged.
本発明は、このような点に鑑み、屋外設置されることを考慮して、雨が侵入しないケーシング内に、蓄電池及びこの電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部を配置した蓄電装置を提供する。この場合、蓄電池とこの交流電力供給制御部とが、それぞれケーシング内の分離された領域に配置されると共に、交流電力供給制御部の放熱効果が促進される構成とすることによって、動作が安定し、且つ蓄電池が発火または爆発したときでも、それによって交流電力供給制御部が損傷を受けることがない、所謂、防爆構成である蓄電装置を提供するものである。 In view of such a point, the present invention is a storage device in which a storage battery and an AC power supply control unit that supplies AC power from the battery are arranged in a casing where rain does not enter in consideration of being installed outdoors. provide. In this case, the storage battery and the AC power supply control unit are arranged in separate areas in the casing, and the heat dissipation effect of the AC power supply control unit is promoted, thereby stabilizing the operation. In addition, the present invention provides a power storage device having a so-called explosion-proof configuration in which even when the storage battery ignites or explodes, the AC power supply control unit is not damaged thereby.
第1発明は、周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の空間に区画され、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と前記リチウムイオン電池の充電ユニットが、前記左右空間の一方の空間に上下に分かれて配置され、前記左右空間の他方の空間には、この電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して配置されたことを特徴とする。 The first invention includes a lithium ion battery including a rectangular parallelepiped casing surrounded by a metal plate, the inside of the casing being partitioned into left and right spaces by a wall, and a plurality of cells integrally boxed and the lithium ion A battery charging unit is arranged vertically in one of the left and right spaces, and an AC power supply controller that supplies AC power from the battery is disposed in the other space of the left and right spaces. It is characterized in that it is disposed with a heat radiation space between the wall surface.
第2発明は、第1発明において、前記交流電力供給制御部は、前記リチウムイオン電池から供給される直流電力を所定の電力系統に対応した所定周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部と、前記交流電力を前記所定の電力系統への供給制御を行うスイッチング部とを備え、前記DC/AC変換部と前記スイッチング部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して上下に分かれて配置され、前記放熱空間の空気を攪拌するファンを設けたことを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the AC power supply control unit converts the DC power supplied from the lithium ion battery into AC power of a predetermined frequency corresponding to a predetermined power system; A switching unit that controls supply of the AC power to the predetermined power system, and the DC / AC conversion unit and the switching unit have a heat radiation space between the wall surface of the other space. A fan is provided that is divided into upper and lower portions and stirs the air in the heat dissipation space.
第3発明は、商用電力を家庭内配線へ配電する分電盤と、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と、前記商用電力にて前記リチウムイオン電池を充電する充電ユニットと、前記リチウムイオン電池から供給される直流電力を商用電力に対応した所定周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部と、太陽電池から供給される直流電圧を高くする昇圧ユニットと、更に、前記家庭内配線への前記交流電力の供給制御、前記充電ユニットによる前記リチウムイオン電池の充電制御、及び前記昇圧ユニットによる前記リチウムイオン電池の充電制御を行うスイッチング部と、周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングとを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の縦長空間に区画され、前記リチウムイオン電池と前記充電ユニットが前記左右の縦長空間の一方の縦長空間に上下に分かれて配置され、前記左右の縦長空間の他方の縦長空間に、前記分電盤、前記DC/AC変換部、前記昇圧ユニットが、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して上下に分かれて配置され、前記分電盤の背面には前記スイッチング部が配置されたことを特徴とする。 The third invention includes a distribution board for distributing commercial power to home wiring, a lithium ion battery in which a plurality of cells are boxed together, a charging unit for charging the lithium ion battery with the commercial power, A DC / AC converter that converts DC power supplied from a lithium ion battery into AC power having a predetermined frequency corresponding to commercial power; a boosting unit that increases DC voltage supplied from a solar battery; and A switching unit that performs supply control of the AC power to the wiring, charging control of the lithium ion battery by the charging unit, and charging control of the lithium ion battery by the boosting unit, and a rectangular parallelepiped shape that is surrounded by a metal plate And the inside of the casing is divided into left and right vertical spaces by walls, and the lithium ion battery and the charging unit The left and right vertical spaces are vertically divided into one vertical space, and the distribution board, the DC / AC converter, and the booster unit are disposed in the other vertical space of the left and right vertical spaces. The heat dissipating space is provided between the wall surface and the upper and lower parts, and the switching unit is disposed on the rear surface of the distribution board.
本発明によって、屋外設置されることを考慮して、雨が侵入しないケーシング構造とした場合、蓄電池とこの交流電力供給制御部とが、壁によってそれぞれケーシング内の分離された領域に配置されることにより、何らかの原因によってリチウムイオン電池が発火または爆発したときでも、それによって交流電力供給制御部が損傷を受けることがなく、損傷少なくできるものとなる。また、交流電力供給制御部から発生する熱は、その空間の壁面との間に放熱空間が形成されているため、交流電力供給制御部から発生する熱は、この放熱空間へ放散されると共に、この放熱空間の壁面から外部へ放散され、交流電力供給制御部の温度上昇を抑制でき、屋外設置される蓄電装置として、安定した動作の得られるものとなる。 In the case of a casing structure in which rain does not enter in consideration of being installed outdoors according to the present invention, the storage battery and the AC power supply control unit are arranged in separate areas in the casing by walls. Therefore, even when the lithium ion battery ignites or explodes for some reason, the AC power supply control unit is not damaged by this, and the damage can be reduced. In addition, since the heat generated from the AC power supply control unit is formed with a heat dissipation space between the wall surface of the space, the heat generated from the AC power supply control unit is dissipated into the heat dissipation space, It is dissipated from the wall surface of the heat radiating space to the outside, the temperature increase of the AC power supply control unit can be suppressed, and a stable operation can be obtained as a power storage device installed outdoors.
また、放熱空間は、ファンの設置領域としても機能し得るため、それによって放熱空間の空気を攪拌することにより、放熱空間の壁を介した外部の空気との熱交換が促進され、交流電力供給制御部が安定動作を維持できる温度状態に保つことができるものとなる。 In addition, the heat dissipation space can also function as an installation area for the fan, thereby agitating the air in the heat dissipation space to promote heat exchange with the external air through the wall of the heat dissipation space, and supplying AC power The control unit can be kept at a temperature state where stable operation can be maintained.
また、リチウムイオン電池が太陽電池と商用電源との少なくともいずれか一方から充電されるようにした蓄電装置とする場合、一つの直方体状のケーシング内に、リチウムイオン電池、充電ユニット、分電盤、DC/AC変換部、昇圧ユニット、及びスイッチング部を収容する蓄電装置とする場合も、リチウムイオン電池及びその充電ユニットが収容される区画と、その他が収容される区画が分離された領域となるため、何らかの原因によってリチウムイオン電池が発火または爆発したときでも、それによって他方空間に収容された部分の損傷を防止できる。また、DC/AC変換部等から発生する熱は、その空間の壁面との間に放熱空間が形成されているため、この熱はこの放熱空間へ放散されると共に、この放熱空間の壁面から外部へ放散され、DC/AC変換部等の温度上昇を抑制でき、屋外設置される蓄電装置として、防爆構成であって安定した動作の得られるものとなる。 Further, when the lithium ion battery is a power storage device that is charged from at least one of a solar battery and a commercial power source, a lithium ion battery, a charging unit, a distribution board, Even in the case of a power storage device that accommodates a DC / AC conversion unit, a boost unit, and a switching unit, a compartment in which a lithium ion battery and its charging unit are housed and a compartment in which others are housed are separated. Even when the lithium ion battery ignites or explodes for some reason, it is possible to prevent damage to the portion accommodated in the other space. In addition, since the heat generated from the DC / AC converter or the like has a heat dissipation space formed between the heat dissipation space and the wall surface of the space, the heat is dissipated into the heat dissipation space, and from the wall surface of the heat dissipation space to the outside. As a power storage device that is installed outdoors, an explosion-proof configuration and stable operation can be obtained.
以下、本発明に係る蓄電装置1の実施例を図に基づき説明する。本発明の蓄電装置1は、周囲が金属板2Bで囲まれた直方体状のケーシング2を備え、ケーシング2内が金属板の壁3にて左右の空間4、5に区画され、複数のセルが一体に箱詰めされた公知のリチウムイオン電池6とリチウムイオン電池6の充電ユニット7が、左右空間4、5の一方の空間(図3では右側空間5)に上下に分かれて配置され、左右空間4、5の他方の空間(図3では左側空間4)には、この電池6から交流電力を供給する交流電力供給制御部8が、この他方の空間(図3では左側空間4)を形成する壁面9との間に放熱空間10を存して配置されたものである。
Hereinafter, an embodiment of a
これを以下に具体的に説明する。図1乃至図4において、直方体状のケーシング2は、断面L字状等の複数の金属製支柱2Aが縦方向と横方向に組み合わされて直方体状の骨格を形成し、これの前面、背面、左右側面、および底面を覆うように、平板状の金属板2Bが金属製支柱2Aにネジ等によって取り付けられた構成である。このようにして構成されたケーシング2は、その前面、背面、左右側面、および底面が完全に覆われた状態であり、内部へ雨が侵入しない構成であるが、内部の温度上昇を低下させるためには、雨は侵入しないが空気の流通は行なわれるように、特別な通気部を形成した構成(例えば、蓋付きのスリット構造)であってもよい。
This will be specifically described below. 1 to 4, a rectangular
ケーシング2内の直方体状空間は、金属板で形成した壁3にて左右の空間4、5に区画され、左右空間4、5の一方の空間(図3では右側空間5)には、複数のセルが一体に箱詰めされた公知のリチウムイオン電池6と、リチウムイオン電池6の充電ユニット7が、上下に分かれて配置されている。右側空間5は、金属製の棚板11A、11Bによって上下3段の収容室5A、5B、5Cに区画され、重量の大きいリチウムイオン電池6が、最下段の収容室5Aに載置収容され、その上の収容室5Bに充電ユニット7が載置収容されている。
A rectangular parallelepiped space in the
また、左右空間4、5の他方の空間(図3では左側空間4)には、リチウムイオン電池6から交流電力を供給するよう制御動作する交流電力供給制御部8が、左側空間4を取り囲む壁面9との間に放熱空間10を存して配置されている。交流電力供給制御部8は、リチウムイオン電池6から供給される直流電力を所定の電力系統に対応した所定周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部12と、前記交流電力を所定の電力系統への供給制御を行うスイッチング部13とを備えている。DC/AC変換部12とスイッチング部13が、左側空間4の壁面9との間に放熱空間10を存して上下に分かれて配置され、放熱空間10の空気を攪拌するファン14を設けている。上記所定の電力系統は、実施例では、50Hzまたは60Hzの商用電力30を利用する家庭内配線32としている。
Also, in the other space of the left and right spaces 4 and 5 (left space 4 in FIG. 3), an AC power
DC/AC変換部12とスイッチング部13は、左側空間4の左右部分に位置する支柱2Aまたはこれに支持された前後方向支持棒15に略水平に渡る左右方向支持棒16に、直接または間接的に支持されている。
The DC /
実施例で示す蓄電装置1は、50Hzまたは60Hzの商用電力30を家庭内配線32へ配電する配線と、ケーシング2外に設置した太陽電池(太陽電池パネルともいう)31から供給される直流電圧を昇圧してリチウムイオン電池を充電する配線を備えている。このため、ケーシング2内の左側空間4には、DC/AC変換部12とスイッチング部13の他に、電力メータ34を通った50Hzまたは60Hzの商用電力30を各ブレーカを介して家庭内配線32へ配電する分電盤33と、太陽電池31から供給される直流電圧を高くする昇圧ユニット35が収容されている。これらの配置は、左側空間4の下部において昇圧ユニット35が左右方向支持棒16に支持され、左側空間4の中間部においてDC/AC変換部12が左右方向支持棒16に支持され、左側空間4の上部において分電盤33が左右方向支持棒16に支持され、分電盤33の背面にスイッチング部13の配線基板13Aが取り付けられている。
The
上記の配置によって、昇圧ユニット35、DC/AC変換部12、及び分電盤33は、左側空間4を取り囲む壁面9との間に放熱空間10を存して配置された状態である。充電ユニット7、DC/AC変換部12、分電盤33、及び昇圧ユニット35は、夫々ケースに収容されたボックスタイプであり、それぞれ内部の保守・点検・操作等のために、前面が開閉蓋にて開閉できる構成である。このため、ケーシング2の前面板2Bは、内部の保守・点検・操作等のために、支柱2Aにネジにて着脱自在に取り付けられている。
With the above arrangement, the
DC/AC変換部12、スイッチング部13、分電盤33、および昇圧ユニット35は、内部の保守・点検・操作等を考慮し、またこれらから発生する熱の影響およびその熱の放散を考慮して、左側空間4は、前後に仕切る金属製の仕切り板36によって前空間4Aと後空間4Bに区画され、この仕切り板36の前面側に、昇圧ユニット35、DC/AC変換部12、および分電盤33の前面が位置し、これらの内部の保守・点検・操作等をし易くしている。DC/AC変換部12、スイッチング部13、分電盤33、および昇圧ユニット35のうち、熱発生が大きいのはDC/AC変換部12と昇圧ユニット35であるため、これらから発生する熱は、仕切り板36によって後空間4Bへ放散される状態となる。仕切り板36の後側の後空間4Bには、前後方向支持棒15または左右方向支持棒16にファン14が取り付けられている。ファン14は図では2個であるが、1個設置、または3個を上下に間隔を存して配置してもよい。
The DC /
これに関して、図7にはDC/AC変換部12の支持状態を示している。DC/AC変換部12は、そのケースの後面に形成した下面開口の係止部12Bに、左右方向支持棒16に取り付けた上向きフック41が入り込むように係止することにより、DC/AC変換部12の重量を利用してDC/AC変換部12が保持される取り付け構造である。DC/AC変換部12のケースの上面と下面には、後空間4Bに臨む位置に放熱用の孔12Aが形成されており、DC/AC変換部12の熱は、この放熱用の孔12Aから後空間4Bに放出され、ファン14によって攪拌される。また、昇圧ユニット35は、図8に示すように、後空間4Bに臨む位置でそのケース後面に、複数の縦方向フィン35Aが横に空気循環間隔を存して並列配置されており、昇圧ユニット35の熱は、このフィン35Aから後空間4Bに放出され、ファン14によって攪拌される。
In this regard, FIG. 7 shows a support state of the DC /
そして、図9には、分電盤33の支持状態とファン14の支持状態を示している。仕切り板36の前側の前空間4Aには、分電盤33が前後方向支持棒15または左右方向支持棒16に取り付けられて配置され、仕切り板36の後側の後空間4Bには、前後方向支持棒15または左右方向支持棒16に取り付けられたスイッチング部13とファン14が配置され、ファン14によってこの後空間4Bの空気を攪拌して、後空間4Bの周囲壁である金属板2Bと外気との熱交換を促進して、後空間4Bの温度を50〜60℃程度に押えるようにしている。これによって、DC/AC変換部12、スイッチング部13、分電盤33、および昇圧ユニット35は、安定動作を維持できる状態となる。
FIG. 9 shows a support state of the
なお、金属板2Bと外気との熱交換を促進するために、後空間4Bの背面側の金属板2Bには、複数の縦方向フィン40が横に空気循環間隔を存して並列配置されており、これによって後空間4Bの熱はフィン40から後空間4Bの背面側の金属板2Bを通して外気へ放散される。
In order to promote heat exchange between the
このような構成において、スイッチング部13は、DC/AC変換部12が家庭内配線32へ供給する交流電力の供給制御と、充電ユニット7によるリチウムイオン電池6の充電制御と、昇圧ユニット35によるリチウムイオン電池6の充電制御を行うスイッチ動作をする。このため、図6に示すように、スイッチング部13は、24時間タイマ37によってスイッチ動作時刻が制御され、昼間時間と定めた時間においては、リチウムイオン電池6から供給される直流電力を交流電力とするDC/AC変換部12は、その交流電力を家庭内配線32へ供給することがなく、また、分電盤33を通った商用電力30の交流電力を直流電力とするAC/DC変換部38は、その直流電力を充電ユニット7へ供給することがないように制御する。
In such a configuration, the switching
また、昼間時間と定めた時間においては、スイッチング部13は、昇圧ユニット35が太陽電池31から供給される直流電圧を高くする動作状態に制御し、太陽電池31から供給される直流電圧によってリチウムイオン電池6が充電される。なお、スイッチング部13は、検出手段(図示せず)によってリチウムイオン電池6の満充電状態を検知したとき、昇圧ユニット35を不作動状態として、リチウムイオン電池6の過充電を防止する。
In the time determined as daytime, the switching
また、スイッチング部13は、24時間タイマ37によって、昼間時間以外の夜間時間と定めた時間においては、DC/AC変換部12が、その交流電力を家庭内配線32へ供給する状態とする。また、夜間では、太陽電池31が実質機能しないため、リチウムイオン電池6の充電は、商用電力30によってAC/DC変換部38を通して充電されるようにし、昇圧ユニット35を通した充電回路が遮断するように、スイッチング部13は動作する。
Further, the switching
図11には、ケーシング2内の左右空間4、5の一方の空間(図3では右側空間5)に、複数のセルが一体に箱詰めされた公知のリチウムイオン電池6が、上下2個配置した構成を示している。このため、右側空間5には、重量の大きいリチウムイオン電池6が、最下段の収容室5Aと中段の収容室5Bに載置収容され、最上部の収容室5Cに充電ユニット7が載置収容されている。これに対応して、図10には、追加されたリチウムイオン電池6を点線で示している。その他の部分は、図1乃至図10に示すものと同じであるため、図11には図1乃至図10に示す同じ箇所を同じ符号で示している。
In FIG. 11, two known
なお、蓄電装置1は、移動を容易とするために、ケーシング2の底部にキャスタ39を取り付けている。このキャスタ39は公知のストッパ装置(図示せず)を備えており、蓄電装置1を所定場所へ移動した状態で、このストッパ装置によってその場所へ留まらせることができる。
Note that the
本発明に係る蓄電装置は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。 The power storage device according to the present invention is not limited to the configurations shown in the above-described embodiments, and can be applied to various forms, and includes various forms within the technical scope of the present invention.
1・・・・・蓄電装置
2・・・・・ケーシング
2A・・・・金属製支柱
2B・・・・平板状の金属板
3・・・・・壁
3A・・・・冷媒貯留部
4・・・・・左側空間
4A・・・・前空間
4B・・・・後空間
5・・・・・右側空間
5A、5B、5C・・・・収容室
6・・・・・リチウムイオン電池
7・・・・・充電ユニット
8・・・・・交流電力供給制御部
9・・・・・左側空間4を取り囲む壁面
9A・・・・内側パイプ
10・・・・放熱空間
11A、11B・・・・金属製の棚板
12・・・・DC/AC変換部
13・・・・スイッチング部13
14・・・・ファン
15・・・・前後方向支持棒
16・・・・左右方向支持棒
30・・・・商用電力
31・・・・太陽電池
32・・・・家庭内配線
33・・・・分電盤
34・・・・電力メータ
35・・・・昇圧ユニット
36・・・・仕切り板
37・・・・タイマ
38・・・・AC/DC変換部
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14 ....
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