JP2016005391A

JP2016005391A - 鉄道車両

Info

Publication number: JP2016005391A
Application number: JP2014125254A
Authority: JP
Inventors: 富士雄堀江; Fujio Horie; 良典河野; Yoshinori Kono; 知田淵; Satoru Tabuchi; 倫成隅川; Michinari Sumikawa
Original assignee: Kinki Sharyo Co Ltd
Current assignee: Kinki Sharyo Co Ltd
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-01-12
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: JP6401944B2

Abstract

【課題】蓄電装置内の温度変化を抑止する。【解決手段】箱体１０には複数の電池モジュール１１が収容されている。箱体１０の内側には複数の電池モジュール１１を覆うように断熱シート１８が配置されている。箱体１０の開口１０ａ,１０ｂ,１０ｃには内蓋１２,１３,１４が配置され、その外側にパネル１５,１６,１７が配置される。内蓋１２,１３,１４には貫通孔１２ａ,１３ａ,１４ａが形成されている。パネル１５,１６,１７には通風口１５ａ,１６ａ,１７ａが形成されている。冬季に外気温が低下しても断熱シート１８により蓄電装置２内の温度低下を抑止できる。また夏季には外気温の上昇に加えて日射の影響を受けても、通風口１５ａ,１６ａ,１７ａ及び貫通孔１２ａ,１３ａ,１４ａから蓄電装置２内外に空気が出入りするため、蓄電装置２内を冷却できるとともに蓄電装置２内の熱を逃がすことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置を搭載した鉄道車両に関する。

近年、架線等から電力供給されない非電化区間を走行可能な鉄道車両が開発されている。上記車両には蓄電装置が搭載され、蓄電装置に充電された電力により車両を走行させている。

特開２０１３−２０７９５２号公報

鉄道車両に搭載される蓄電装置として、箱体に複数の電池モジュールを収容したものが知られている。蓄電装置の性能低下を抑止するためには、各電池モジュールを適切な温度に保つことが好ましい。

しかし、蓄電装置は車体の床下等の外気に曝された場所に配置されているため、蓄電装置の断熱性能が不足していると、外気温の影響を受けて温度変化しやすい。例えば、冬季には外気温の低下により蓄電装置内が外気温と同じ低温（０℃以下）となる。特に早朝等の運転開始時には蓄電装置が冷えきって電池の性能を発揮できなくなる。蓄電装置に電気を流して発熱させても断熱性能が不足していると熱が逃げてしまう。このため内部の電池モジュールが温まりにくい。そこで蓄電装置の周囲にヒーターを設置し、ヒーターで蓄電装置を温めることがある。しかし、ヒーターの消費電力により、省エネルギー化（省エネ化）を図りにくい。

また、夏季には外気温の上昇に加えて日射の影響により、蓄電装置内の温度が外気温以上に上昇することがある。これにより蓄電装置が劣化するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ヒーター等を用いることなく蓄電装置内の温度変化を抑止できる鉄道車両を提供することである。

本発明の鉄道車両は、車体と、前記車体に取り付けられた蓄電装置とを備えた鉄道車両であり、
前記蓄電装置は、複数の電池セルと、前記複数の電池セルが収容された収容体とをそれぞれ有する複数の電池モジュールと、前記複数の電池モジュールが収容され且つ２面が開口した箱体と、前記箱体の開口した部分において各々の前記電池モジュールの少なくとも一部を覆い且つ通風口が形成されたパネルと、前記通風口が形成されていない位置において前記複数の電池モジュールを覆うように配置された断熱部材とを備えている。

本発明では蓄電装置が断熱部材を備えているため、冬季に外気温が低下しても蓄電装置内の温度が低下しにくい。また、夏季には外気温の上昇に加えて日射の影響を受けても、パネルの通風口を通じて蓄電装置内外を空気が出入りできるため、蓄電装置内を冷却できるとともに蓄電装置内の熱を外部に逃がすことができる。これにより夏季に蓄電装置内の温度が上昇しにくい。また、蓄電装置内の電池セルへ通電することにより電池セルの温度が上昇しても、蓄電装置内外に空気を出入りさせることができるため、蓄電装置内の温度上昇を抑止できる。したがって１年を通して蓄電装置内の温度変化を抑止できる。

（ａ）は本実施形態の鉄道車両の側面図であり、（ｂ）は鉄道車両の底面図（図１(ａ)のIB-IB線に沿った図）である。蓄電装置の分解斜視図である。蓄電装置の組立後の斜視図である。（ａ）は電池モジュールの斜視図であり、（ｂ）は電池モジュールの平面図である。

以下、本発明の１実施形態である鉄道車両について、図１〜図４を参照しつつ以下に説明する。

鉄道車両１００は、図１に示すように、車体１と、車体１の底部に取り付けられた複数の蓄電装置２,３,４,５及び台車６,７とを備えている。蓄電装置２,３,４,５は車両の幅方向に２列に並び、台車６と台車７との間に配置されている（図１(ｂ)参照）。

蓄電装置２,３,４,５は全て同様な構成であり、以下では蓄電装置２の構成を図２〜４を参照しつつ説明する。

蓄電装置２は、図２に示すように、前面及び背面が開口した箱体１０と、箱体１０に収容された複数の電池モジュール１１と、箱体１０の前面の開口１０ａ,１０ｂ,１０ｃに配置される内蓋１２,１３,１４と、内蓋１２,１３,１４の外側に配置されるパネル１５,１６,１７とを有している。なお、箱体１０の背面の開口（図示せず）にも内蓋及びパネルが配置されるが、図２ではこれらを省略している。また、箱体１０と電池モジュール１１との間には断熱シート（断熱部材）１８が配置されている（図２，３参照）。

箱体１０には内部空間を３段に仕切る仕切板２１,２２,２３が配置されている。仕切板２１,２２,２３には隣り合う２つの電池モジュール１１を隔てる垂直部２１ａ,２２ａ,２３ａが形成されている。開口１０ａ,１０ｂからはそれぞれ９個の電池モジュール１１を箱体１０に収容でき、開口１０ｃからは３個の電池モジュール１１を箱体１０に収容できる。

内蓋１２,１３,１４には各電池モジュール１１に対向する対向部の一部に貫通孔１２ａ,１３ａ,１４ａが形成されている。内蓋１２,１３はそれぞれ９個の電池モジュール１１に対向するため、９個の貫通孔１２ａ,１３ａが形成されている。また、内蓋１４は３個の電池モジュール１１に対向するため、３個の貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１２ａ,１３ａ,１４ａを通じて箱体１０の内外に空気が出入りする。

内蓋１２,１３,１４を箱体１０の開口１０ａ,１０ｂ,１０ｃに配置すると、箱体１０内の各電池モジュール１１の前面の一部が内蓋１２,１３,１４で覆われる。

パネル１５,１６,１７は内蓋１２,１３,１４の外形と同様な大きさであり、それぞれに複数の通風口１５ａ,１６ａ,１７ａが形成されている。通風口１５ａ,１６ａ,１７ａは左右方向に延在し、上下方向に所定の間隔で形成されている。

断熱シート１８は、図２,３に示すように、箱体１０の上壁３１、右壁３２、左壁３３及び底壁の内側に配置されている。また、断熱シート１８は、箱体１０の前縁部３４の内側と、前面の開口１０ａ,１０ｂ,１０ｃを仕切る仕切部３５,３６の内側とにも配置されている。なお図２,３では箱体１０の背面を図示していないが、箱体１０の背面にも同様に後縁部の内側と後面の開口を仕切る仕切部の内側とに断熱シート１８が配置されている。このように断熱シート１８は電池モジュール１１を覆うようにパネル１５,１６,１７の通風口１５ａ,１６ａ,１７ａが位置しない部分に配置されている。これにより箱体１０内を断熱できる。

断熱シート１８には、発砲体、グラスファイバ、シリコン、ゴム、樹脂等を用いることができる。また、断熱シートの代わりに断熱効果を有する板状部材を用いてもよく、断熱効果を有する塗料を箱体１０の内表面又は外表面に塗布してもよい。さらに、断熱シートと断熱効果を有する塗料との両方を用いてもよい。

次に電池モジュール１１の構成を図４を参照しつつ説明する。

電池モジュール１１は、８個の電池セル４１と、８個の電池セル４１が収容された収容箱（収容体）４２と、収容箱４２の後壁５２に取り付けられた２つのファン４３,４４とを有している。

８個の電池セル４１は左右方向に４列に並び、隣り合う２列の間に通路４５,４６,４７が形成されている。前後方向又は左右方向に隣り合う２つの電池セルは正極端子と負極端子とが接続板４８により電気的に接続されている。これにより８個の電池セル４１が直列に接続されている。

収容箱４２の前壁５１には通路４５,４６,４７に対向する位置に貫通孔５１ａ,５１ｂ,５１ｃが形成されている。また、収容箱４２の後壁５２には通路４５,４６,４７に対向する位置に貫通孔５２ａ,５２ｂ,５２ｃが形成されている。

ファン４３,４４を稼働させると、図４（ｂ）に示すように、前壁５１の貫通孔５１ａ,５１ｂ,５１ｃから収容箱４２内に空気が流れる。空気は通路４５,４６,４７を通り、電池セル４１等から発生した熱とともに後壁５２の貫通孔５２ａ,５２ｂ,５２ｃから排出される。

電池モジュール１１を図３に示す箱体１０に配置し、ファン４３を稼働させると、パネル１５,１６,１７の通風口１５ａ,１６ａ,１７ａから箱体１０内に空気が流れる。空気は箱体１０内の熱とともに後面側のパネルの通風口から排出される（図３参照）。

以上に述べたように本実施形態の鉄道車両１００では以下の効果を奏する。蓄電装置２,３,４,５においてパネル１５,１６,１７の通風口１５ａ,１６ａ,１７ａが形成されていない部分に断熱シート１８を配置し、断熱シート１８で複数の電池モジュール１１を覆うように構成している。これにより蓄電装置２,３,４,５内の各電池モジュール１１を断熱できるため、冬季に外気温が低下しても電池モジュール１１の温度低下を抑止できる。また、従来の車両には蓄電装置２,３,４,５を温めるためのヒーターが設置されていたが、本実施形態では断熱できるため、ヒーターが不要となる。

また、パネル１５,１６,１７の通風口１５ａ,１６ａ,１７ａ及び内蓋１２,１３,１４の貫通孔１２ａ,１３ａ,１４ａを通じて蓄電装置２,３,４,５の内外に空気を出入りさせることができる。これにより夏季に外気温の上昇に加えて日射の影響を受けても、蓄電装置２,３,４,５内を冷却できるとともに、蓄電装置２,３,４,５内の熱を外部に逃がすことができる。これにより夏季に蓄電装置２,３,４,５内の温度が上昇しにくい。また、蓄電装置２,３,４,５内の電池セル４１へ通電することにより電池セル４１の温度が上昇しても、蓄電装置２,３,４,５の内外に空気を出入りさせることで、蓄電装置２,３,４,５内の温度上昇を抑止できる。

したがって、蓄電装置２,３,４,５が車体１の床下等の外気に曝された場所に配置されても、１年を通して蓄電装置２,３,４,５内の温度変化を抑止できる。これにより蓄電装置２,３,４,５の性能低下及び劣化を抑え、蓄電装置２,３,４,５を良好に稼働させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の実施形態では蓄電装置２の箱体１０の内側に断熱シート（断熱部材）１８を配置したが、箱体１０の外側に断熱部材を配置してもよい。また、箱体１０の外表面に断熱性を有する塗料を塗布してもよい。さらに、箱体１０でなく、各電池モジュール１１の収容箱４２の外側に断熱部材を配置してもよい（貫通孔５１ａ,５１ｂ,５１ｃ,５２ａ,５２ｂ,５２ｃが形成されている部分を除く）。上記構成によっても断熱部材で各電池モジュール１１を覆うことができるため、各電池モジュール１１を断熱することができる。

さらに、上述の実施形態において内蓋１２,１３,１４（貫通孔１２ａ,１３ａ,１４ａが形成されていない部分）の内側又は外側に断熱部材を配置してもよい。或いはパネル１５,１６,１７（通風口１５ａ,１６ａ,１７ａが形成されていない部分）の内側又は外側に断熱部材を配置してもよい。

また、上述の実施形態では断熱シート１８を箱体１０の前縁部３４の内側及び仕切部３５,３６の内側にも配置したが、これらの内側に断熱シート１８が配置されていなくてもよい。

さらに、上述の実施形態では蓄電装置２が車体１の底部に取り付けられていたが、蓄電装置２を車体１の屋根上に配置してもよい。

また、上述の実施形態では箱体１０の前面と背面とに開口（１０ａ,１０ｂ,１０ｃ）を形成したが、開口を形成する面は上記２面に限られず変更可能である。例えば、箱体１０の側面（右側面又は左側面）と上面又は底面との２面に開口を形成してもよい。

１車体
２蓄電装置
１０箱体
１１電池モジュール
１５,１６,１７パネル
１５ａ,１６ａ,１７ａ通風口
１８断熱シート（断熱部材）
４１電池セル
４２収容箱（収容体）
１００鉄道車両

Claims

車体と、前記車体に取り付けられた蓄電装置とを備えた鉄道車両であり、
前記蓄電装置は、
複数の電池セルと、前記複数の電池セルが収容された収容体とをそれぞれ有する複数の電池モジュールと、
前記複数の電池モジュールが収容され且つ２面が開口した箱体と、
前記箱体の開口した部分において各々の前記電池モジュールの少なくとも一部を覆い且つ通風口が形成されたパネルと、
前記通風口が形成されていない位置において前記複数の電池モジュールを覆うように配置された断熱部材とを備えていることを特徴とする鉄道車両。