JP2017073270A - 蓄電池ユニット及び蓄電池収容装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度及び組立性の高い蓄電池ユニットを実現する。【解決手段】蓄電池ユニットＡの電池収容体１０は、基台１１ａの周囲の隅角部に立設された４本の支柱１２と、前後方向に対向する支柱１２間に架設された第１支持部材２１と、左右方向に対向する支柱１２間に架設された第２支持部材２２とを備え、第１支持部材２１が電池モジュール３０の着脱移動を案内する案内部を構成するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、電池モジュールが着脱可能に収納された蓄電池ユニット及び電池モジュールを収容するための蓄電池収容装置に関するものである。

従来、太陽光発電装置等で発電された電力を蓄電する蓄電池ユニットが知られている。一般的に、蓄電池ユニットは、複数個の電池モジュールを直列に接続し、１００Ｖ程度の電圧になるように構成されている。

従来構成の蓄電池ユニットでは、例えば、特許文献１に示されるように、筐体内に組み込まれるすべての単位電池又は電池モジュールを一体化して１個の組電池を構成し、組電池にした後で筐体内に収めるか、あるいは、電池モジュールを下から上に積み上げて実装する方法が一般的であった。

近年、蓄電池ユニットの大容量化が進んでおり、例えば、太陽光発電装置の家庭用途において数ｋＷｈ程度、産業用途になると数十ｋＷｈ程度のものが普及している。上記の従来の方法を用いて大容量の蓄電池ユニットを構成する場合、電池の取り付け、交換に対する作業性が悪く、不意の落下による電池破損や電池信頼性への影響等があり、取扱いの煩雑さに課題を有するものであった。

これに対し、特許文献２及び特許文献３では、複数個の電池モジュールを筐体内に配置すると共に、筐体の側面部分から各電池モジュールを内部に挿入したり、取り出したりできるようにした蓄電システムが開示されている。

特開２００４−２２３１７号公報 特開２０１５−８１２１号公報 特開２０１２−９３０９号公報

ところで、近年、環境負荷の低減等を目的として、電池モジュールの取り付け、交換に対する作業性の向上に加えて、蓄電池ユニット全体としての組み立て及び解体がしやすく、かつ、リサイクル性の高い蓄電池ユニットが望まれている。すなわち、構成がよりコンパクトで、かつ、シンプルであることが望まれる。さらに、設置スペースを有効に活用するために、電池モジュールの収納効率が高いことが望まれる。

一方で、蓄電池ユニットには、電池モジュール（例えば、１個あたり１０〜１５ｋｇ程度）が複数個格納されるため、蓄電池ユニットが十分な強度を有することが求められる。さらに、電池モジュールの着脱方向へのスライド操作がスムーズであることが望まれる。

ところが、特許文献２に記載された蓄電装置では、構造が複雑であり、かつ、構成部品点数が多いため、蓄電池装置全体としての組み立て及び解体が容易ではない。

これに対し、特許文献３に記載された蓄電システムは、シンプルな構成で実現されているが、電池モジュールの着脱方向及びその着脱方向と直交する横方向における支持部材として、底板、棚板及び天板が設けられているのみであり、水平方向の揺れや振動等に対する強度が十分ではない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、強度及び組立性の高い蓄電池ユニットを実現することで、蓄電池ユニットの機能性向上を図ることを目的とする。さらに、組立性と同時に電池モジュールの交換時等における解体性、リサイクル性を高めることで、環境に配慮した製品を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電池ユニットでは、四角形状の基台の周囲の隅角部に４本の支柱が立設されている。そして、前後方向に対向する支柱間に左右の第１支持部材を架設するとともに、左右方向に対向する支柱間に前後の第２支持部材を架設するようにし、そのうちの第１支持部材が、電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成するようにした。

この態様によると、４本の支柱間が第１支持部材及び第２支持部材で架設されているため、シンプルな構成で高い強度を実現することができる。さらに、第１支持部材が、電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成しているため、案内部と支持部材とを別々に設けた場合と比較して、高い組立性を実現することができる。これにより、蓄電池ユニットの機能性向上を図ることができる。

すなわち、本発明の第１態様では、電池モジュールと、前記電池モジュールが前後方向にスライドして着脱可能に収容される電池収容体とを備える蓄電池ユニットであって、前記電池収容体は、四角形状の基台と、前記基台の周囲の隅角部に前後方向及び該前後方向と直交する左右方向に対向するように立設された４本の支柱と、前後方向に対向する前記支柱間に左右方向に対応するように架設された左右の第１支持部材と、左右方向に対向する前記支柱間に前後方向に対応するように架設された前後の第２支持部材とを有し、前記第１支持部材は、前記電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している。

この態様によると、前後方向に対向する支柱間に左右の第１支持部材を架設するとともに、左右方向に対向する支柱間に前後の第２支持部材を架設するようにしている。これにより、例えば特許文献２に記載されたように棚板や天板等で支柱間を支持する構成と比較して、シンプルな構成で、かつ、高い強度を実現することができる。さらに、第１支持部材が、電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している。そのため、案内部と支持部材とを別々に設けた場合と比較して、部品点数を削減することができるとともに、電池収容体の組み立ての容易化をすることができる。すなわち、高い組立性を実現することができ、蓄電池ユニットの機能性向上を図ることができる。

上記態様において、前記支柱は、前後方向に延びかつ左右方向内面に前記第１支持部材の端部が当接して固定される板状の第１片部と、前記第１片部の前後方向外側端部から左右方向外側に向かって折り曲げられ、前後方向外面に前記第２支持部材の端部が当接して固定される板状の第２片部とを有する断面Ｌ字形状である、ように構成してもよい。

この態様によると、支柱を断面Ｌ字形状にするとともに、支柱の第１片部と第１支持部材とが当接して固定されるように構成されている。これにより、断面Ｌ字形状の支柱を基台の周囲の隅角部に沿った形状に配置した場合と比較して、電池モジュールの収容効率を向上させることができる。

より具体的には、支柱を基台の周囲の隅角部に沿った形状にして、案内部を構成する第１支持部材で支柱間を架設するようにした場合を仮定する。この場合、電池モジュールの着脱移動を案内するためには、第１支持部材が支柱の前側の片部よりも所定の距離だけ内側に突出するように構成されている必要がある。これにより、左右方向において上記突出させた分のデッドスペースが発生し、電池モジュールの収容効率が低下してしまう。さらに、第１支持部材のサイズを支柱の前側の片部の幅の分だけ大きくする必要があるため、第１支持部材が重くなり、組立性が損なわれるとともに、全体としての重量も重くなる。これに対して、本態様に係る蓄電池ユニットではこのような問題が発生しない。

さらに、板状の第２片部は、第１片部の前後方向外側端部で折り曲げられた構成としているため、例えば、前後方向に延びる補強部材を追加するような場合においても、支柱のＬ字形状の内側間で補強部材を架設することができるので、補強部材のための追加のスペースを設ける必要なしに電池収容体（蓄電池ユニット）の強度を高めることができるようになる。

また、上記態様において、前記第１支持部材は、上下方向に延びる板状の基部と、該基部の上下端部から左右方向内側に向かって互いに平行に突設された上下壁部とからなる断面コ字状に形成され、前記基部と上下壁部とにより前記案内部としてのスライドレールが形成され、前記電池モジュールは、前記電池収容体への着脱時に前記スライドレールに係合して前後方向にスライドするスライド部を備えている、ように構成されていてもよい。

この態様によると、スライドレールが断面コ字状に形成され、電池モジュールのスライド部が上記スライドレールと係合しているため、電池モジュールの上下方向の移動が規制される。これにより、スライド時及び装着位置において電池モジュールの位置の安定化を図ることができる。さらに、スライドレールを断面コ字状にすることにより、第１支持部材の補強用リブの役割を持たせることができるため、第１支持部材が平板状である場合に比べて、同じ強度を得るための板厚を薄くすることができる。

さらに、上記態様において、前記スライドレールのうちの下壁部前端は、上壁部前端よりも前側まで延びている、ように構成されていてもよい。

このような構成とすることにより、電池モジュールの電池収容体への挿入開始時に、電池モジュールを前上がりに斜め上方に少し傾けた状態で挿入を開始させることができるようになり、組立作業性が向上する。同様に、電池モジュールの取り外し時においても、電池モジュールが完全に抜き出される前から少し斜め上方に傾けて取り出すことができるので、解体作業性が向上する。

また、上記態様において、後側の前記第２支持部材の前側端部から前側に向かって突出して前記電池モジュールの上下方向への移動を規制する上下動規制部を備えている、ように構成されていてもよい。

この態様によると、上下動規制部によって電池モジュールの上下方向への移動を規制することができるので、電池モジュールの位置の安定性をより高めることができ、揺れや振動に対する耐性及び強度を向上させることができる。

また、上記態様において、前記電池収容体に装着された前記電池モジュールの前端部と、前記前側の第２支持部材との間に上下方向に挿通されて、前記電池モジュールの前方向への移動を規制する固定バーを備えている、ように構成されていてもよい。

この態様によると、固定バーによって電池モジュールの前後方向への移動を規制することができるので、電池モジュールの位置の安定性をより高めることができ、揺れや振動に対する耐性及び強度を向上させることができる。

さらに、上記態様において、前記固定バーは、前記第２支持部材前側に向かって延びる平板部を上端部に有し、前記平板部は、ねじ止めにより前記第２支持部材に固定されている、ように構成されていてもよい。

このような構成にすることにより、前記固定バーの第２支持部材への固定は、平板部における上下方向のねじ止め作業で行うことができるようになる。これにより、横方向にねじ止め作業するように構成されている場合と比較して、蓄電池ユニットの組み立て及び解体に係る作業性が向上する。

また、上記態様において、前記電池モジュールは、各々左右両端に電極を有する複数の単位電池が前後方向に並べられた組電池であり、前記単位電池は、隣接する前記単位電池との間で前記電極の極性が反対になるようにそれぞれ配置されている、構成としてもよい。

この態様によると、隣接する単位電池同士で電極の極性が反転しているため、単位電池を直列接続する場合の配線長さ（バスバーで電極間を接続する場合はバスバーの長さ）を短くすることができる。これにより、電極間の配線に係る作業性（組立性、解体性）を向上させることができる。

さらに、上記態様において、前記電池モジュールは、該電池モジュールの着脱時に作業者が把持可能な一対の把持部を前後両端部に備えている、ように構成されていてもよい。

このような構成にすることにより、組電池の挿入方向を前後逆転させた場合においても、作業者がスムーズに着脱作業を行うことができるようになる。さらに、前後両端部に把持部があるため、作業者が電池モジュールを装着する前、及び取り出しした後に電池モジュールを持ち運びしやすくなる。

また、上記態様において、前後に対応する一対の第２支持部材の左右中間位置間には、前記第１支持部材と同じ高さ位置で前後方向に延びる第３支持部材が架け渡され、前記第３支持部材は、左右両側において前記電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している、ようにしてもよい。

この態様によると、第２支持部材の左右の中間位置と、その第２支持部材と前後方向に対応する位置にある第２支持部材の左右の中間位置との間において、案内部を構成している第３支持部材が前後方向に架け渡されている。これにより、電池収容体内に電池モジュールを左右方向に並べて配置することができるようになる。ここで、第３支持部材の左右両側において案内部を構成するようにしているので、よりシンプルな構成で実現することができている。また、このような第３支持部を設けることで、蓄電池ユニット（電池収容体）の強度をより高めることができるようになる。

本発明の第２態様では、電池モジュールを収納する蓄電池収容装置であって、四角形状の基台と、前記基台の隅角部に前後方向及び該前後方向と直交する左右方向に対向するように立設された４本の支柱と、前後方向に対向する前記支柱間に左右方向に対応するように架設された左右の第１支持部材と、左右方向に対向する前記支柱間に前後方向に対応するように架設された前後の第２支持部材とを有し、前記第１支持部材は、前記電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している。

この態様によると、第１態様と同様に、シンプルな構成で、かつ、高い強度を実現することができる。さらに、案内部と支持部材とを別々に設けた場合と比較して、部品点数を削減することができるとともに、電池収容体の組み立ての容易化をすることができる。

本発明によると、前後方向に対向する支柱間に架け渡された第１支持部材が、電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成するようにしたため、案内部と支持部材とを別々に設けた場合と比較して、シンプルな構成で、強度及び組立性の高い蓄電池ユニットを実現することができる。

本発明の実施形態に係る蓄電池ユニットを左前方の斜め上側から見た一部分解斜視図である。 ハウジングの外側パネルを取り外した状態における蓄電池収容装置を左前方の斜め上側から見た斜視図である。 図２の領域Ｘを拡大した図である。 電池モジュールを斜め上側（表）から見た斜視図である。 電池モジュールを斜め上側（裏）から見た斜視図である。 ハウジングの外側パネルを取り外した状態における蓄電池ユニットを左後方の斜め上側から見た斜視図である。 ハウジングの外側パネルを取り外した状態における蓄電池ユニットを左前方の斜め上側から見た一部分解斜視図である。 固定バー及び第２支持部材の構成を説明するための図である。 ハウジングの外側パネルを取り外した状態における蓄電池ユニットを右前方の斜め上側から見た一部分解斜視図である。 実施形態に係る蓄電池ユニットのブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

−蓄電池ユニットＡの構成−
まず、本実施形態に係る蓄電池ユニットの構成について詳細に説明する。

図１に示すように、蓄電池ユニットＡは、６個の電池モジュール３０，３０，…と、制御ボックス４０と、６個の電池モジュール３０，３０，…が前後方向にスライドして着脱可能に収容される電池収容体１０とを備えている。電池収容体１０の外側は、ハウジング１１で覆われている。また、制御ボックス４０は、金属の筐体で覆われており、内部には、後述する電池モジュールを制御する制御装置（ＥＣＵ）４１と、電源基板４２とが格納されている（図９参照）。なお、電池収容体１０に収容される電池モジュール３０の数は６個に限定されるものではなく、必要な仕様に応じてその数を選定すればよい。

ここで、本実施形態の説明において、「前」とは、電池モジュール３０の電池収容体１０への着脱方向の手前側を指すものとし、「後」とは、上記着脱方向の奥側を指すものとする。また、前後方向と直交する方向を左右方向と称するものとし、前側から見て左側を「左」とし、右側を「右」とする。

ハウジング１１は、四角形枠状の基台１１ａと、前記基台１１ａの周囲の前後左右方向の端部から上に向かって延びるように立設された側面パネル１１ｂ〜１１ｅと、側面パネル１１ｂ〜１１ｅの上端間を一体に接続する上パネル１１ｆとを備えている。なお、本実施形態に係る蓄電池ユニットＡは、左側の側面パネル１１ｂが正面になるように設置されるため、設置状態では、作業者は蓄電池ユニットＡの側方から着脱作業を行うようになっている。ただし、蓄電池ユニットＡの設置に係る正面と電池モジュール３０の着脱方向との位置関係はこれに限定されず、任意に設定することができる。

図１及び図２に示すように、ハウジング１１の内側における基台１１ａの周囲の４つの隅角部の各々には、平面視でＬ字形状の４本の支柱１２，１２，…が立設されている。支柱１２は、Ｌ字形状の一方の片部を構成する第１片部１２ａと、他方の片部を構成する第２片部１２ｂと、第１片部１２ａ又は第２片部１２ｂの上端部から支柱１２の上端を覆うように折り曲げられた上板部１２ｃとを備えている。支柱１２の材質は特に限定されないが、例えばメッキ鋼板を用いることができる。また、軽量化を目的としてアルミ材を採用してもよい。ただし、アルミ材を採用する場合は、強度を上げるためにメッキ鋼板よりも厚さを厚めに設定する必要がある。支柱１２は、図示しないが、下端部において基台１１ａにねじ止め固定されている。また、上板部１２ｃと上パネル１１ｅとがねじ１１ｇによってねじ止め固定されている。このように、ハウジング１１で電池収容体を囲むように固定する構成にすることにより、外部からの雨風の侵入を防ぐことができる。

また、支柱１２直下における基台１１ａの下部４箇所には、それぞれ移動用キャスター１９，１９，…が取り付けられている。このように、移動用キャスター１９を支柱１２の直下に設けることで、基台１１ａのたわみや変形を防止することができる。なお、移動用キャスター１９には、不意の自己移動を防止するために、ロック機構１９ａを設けてもよい（図６参照）。

より具体的には、第２片部１２ｂは、基台１１ａの隅角部から底パネルの前後外側の端面（前側の支柱１２は前端面、後側の支柱は後端面）に沿って、上下方向に延びる板状の片部である。また、第１片部１２ａは、第２片部１２ｂの左右内側の端部（左側の支柱１２では右端部、右側の支柱１２では左端部）から前後方向内側（前側の支柱１２の場合は後側、後側の支柱１２の場合は前側）に向かって折り曲げられた板状の片部である。

前後方向に対向する左右の支柱１２，１２間には、左右の三対の第１支持部材２１，２１が左右方向に同じ高さ位置に対応するように上下方向に所定の間隔を空けて架設されている。また、左右方向に対向する前後の支柱１２，１２間には、前後の三対の第２支持部材２２，２２が前後方向に同じ高さ位置に対応するように上下方向に所定の間隔を空けて架設されている。さらに、前後に対応する第２支持部材２２，２２の各々の左右方向の中央には、第１支持部材２１，２１と同じ高さ位置で前後方向に延びる第３支持部材２３が架け渡されている。なお、本実施形態では、左右方向に２つの電池モジュール３０，３０が配置される例を示しているが、左右方向の電池モジュール３０，３０の数はこれに限定されない。例えば、左右方向の電池モジュール３０の数を３つにする場合は、第２支持部材２２，２２間に掛け渡す第３支持部材２３の数を２つに増やして、お互いの間隔が等ピッチになるようにすればよい。

図３に示すように、第１支持部材２１は、上下方向に延びる板状の基部２１ｂと、基部２１ｂの上端部に左右方向の内側に向かって突設された上壁部２１ｃと、基部２１ｂの下端部に左右方向の内側に向かって突設された下壁部２１ｄとを備えた断面略コ字状のものとされている。上記基部２１ｂ、上壁部２１ｃ及び下壁部２１ｄにより、左右方向内側に開いた溝部を有するスライドレール２１ａが形成されている。このように、第１支持部材２１において、板状の基部２１ｂの上下端から上壁部２１ｃ及び下壁部２１ｄが突設されたような構成にすることによって、上壁部２１ｃ及び下壁部２１ｄがリブの役割をし、電池収容体１０及び蓄電池ユニットＡ全体の強度を高めることができる。

なお、上壁部２１ｃ及び下壁部２１ｄの位置は上記に限定されず、例えば、基部２１ｂの上下端から上下方向に所定の間隔を空けた上下中間位置から突設するようにしてもよく、同様の効果が得られる。ただし、上下端に突設させた方が第１支持部材２１の製造が容易になるメリットがある。以下の第２支持部材２２においても同様のことがいえる。

スライドレール２１ａにおいて、上壁部２１ｃと下壁部２１ｄとは、平行に突設されており、下壁部２１ｄの方が上壁部２１ｃよりも突出量が大きくなっている。また、下壁部２１ｄの前端は、上壁部２１ｃの前端よりも前側まで延びている。このような構成にすることによって、電池モジュール３０を前側から挿入する際に、その水平状態を保った真横からの挿入の必要がなくなり、組立作業に係る作業性が向上する。

より具体的には、下壁部２１ｄには、真上に上壁部２１ｃが存在せずかつ下壁部２１ｄのみによるサポートができる領域があるため、例えば、電池モジュール３０が少し斜め上方に傾いた状態であったり、斜め上方から斜め下方に向かって前上がりの姿勢で挿入されるような場合であったりしても、電池モジュール３０の挿入ができるようになっている。なお、上壁部２１ｃと下壁部２１ｄとの突設方向が平行であるものとしたが、これに限定されない。例えば、上壁部２１ｃ及び下壁部２１ｄが左右方向内側に向かうにしたがってお互いが近づくように若干傾斜していてもよい。

これに対し、特許文献２，３に記載された従来の構成では、電池モジュールの着脱操作用のスライドガイドが電池モジュールに対して上下方向に設けられている。この上下のスライドガイドは、スライド方向手前側の端面が面一になるように構成されており、電池モジュールが上下方向に複数段設置した場合でも電池モジュールの着脱方向手前側の端面が面一になるようになっている。しかしながら、このような構成にした場合、電池モジュールの挿入時に電池モジュールを水平にした状態にしてからスライドガイドにあてがう必要があり、前述のとおり、電池モジュールは非常に重たい（例えば１０ｋｇ程度）ため、作業性が悪いという欠点がある。

各第１支持部材２１の基部２１ｂは、前後端部において支柱１２，１２に固定されている。より具体的には、基部２１ｂの左右方向外側の端面（右側の支持部材２１では右端面、左側の支持部材２１では左端面）と、支柱１２の第１片部１２ａの内側の端面とが前後方向の両端部において当接した状態で、基部２１ｂと第１片部１２ａとがねじ止め固定されている。

第３支持部材２３は、第１支持部材２１と同様の構成をした支持部材２３１，２３１を背中合わせにして２つ組み合わせた構成となっている。より具体的には、各支持部材２３１は、上下方向に延びる板状の基部２３１ｂと、基部２３１ｂの上端部から左右方向の内側に向かって突設された上壁部２３１ｃと、基部２３１ｂの下端部から左右方向の内側に向かって突設された下壁部２３１ｄとを備え、左右両側に溝状のスライドレール２３１ａ，２３１ａが設けられている。そして、左右方向において同じ高さ位置にある、第１支持部材２１のスライドレール２１ａと、それぞれの支持部材２３１のスライドレール２３１ａとが左右方向に対向するように構成されている。これにより、それらスライドレール２１ａ，２３１ａが後述する電池モジュール３０のスライド部３８と係合して電池モジュール３０を前後方向にスライドさせることができるようになっている。

第１支持部材２１のスライドレール２１ａの基部２１ｂと、第３支持部材２３を構成する支持部材２３１のスライドレール２３１ａの基部２３１ｂとの間隔は、電池モジュール３０の左右方向両側に設けられたスライド部３８の左右方向の両外端間の間隔よりも、若干広く構成されているのが好ましい。このような構成にすることにより、電池収容体１０に電池の装着後における蓄電池ユニットＡ全体の歪み、振動衝撃、落下等に対する耐久性を有する効果的な構造となる。

第２支持部材２２は、上下方向に延びる板状の基部２２ａと、基部２２ａの上下端部から前後方向の外側に向かって互いに平行に突設された上下壁部２２ｂ，２２ｃとからなる断面コ字状に形成されている。このように第２支持部材２２の断面をコ字状にし、その開口を外側に向けることで、第１支持部材２１の場合と同様に、上下壁部２２ｂ，２２ｃがリブの役割をし、電池収容体１０及び蓄電池ユニットＡ全体の強度を高めることができる。

また、第２支持部材２２の基部２２ａと上壁部２２ｂとの接合部分である隅角部の第１支持部材２１と対応する位置には、左右方向に延びる細長の貫通孔が設けられている。そして、第１支持部材２１の下壁部２１ｄの前端が下方向に向かって垂直に折り曲げられており、この折り曲げられた前端部２１ｅが上記第２支持部材２２の貫通孔を介して下方向に挿入され、第２支持部材２２の基部２２ａとねじ止め固定されている。これにより、第１支持部材２１の下壁部２１ｄと第２支持部材２２の上壁部２２ｂとが面一になり、電池モジュール３０のスライド動作を阻害しないようになっている。

さらに、後側の第２支持部材２２では、外側（後側）に向かって突設された（折り曲げられた）上壁部２２ｂの一部に左右一対のスリットを形成して、それらスリット間の部分を前側に向かって水平に折り曲げることで、前側に向かって突出する上下動規制部２２ｅを設けるようにしている。このような構成にすることによって、電池モジュール３０がスライドレール２１ａ，２３１ａに沿って電池収容体１０に装着された際に、この上下動規制部２２ｅが電池モジュール３０の後端部上面に嵌合状態に当接して固定されることによって電池モジュール３０の上下方向の移動が規制され、振動や衝撃に強い構造にすることができる。また、電池モジュール３０の後端面が、第２支持部材２２の基部２２ａの前端面に当接するように構成されているため、後側の第２支持部材２２は、電池モジュール３０のストッパーとしての役割も有している。なお、図２では、上下動規制部２２ｅは、後側の第２支持部材２２の左右中央に１箇所設けられている例を示しているが、これに限定されず、例えば、中央から左右に離間した複数の位置から突設されるようにしてもよい。

図４は電池モジュール３０を斜め上側から見た斜視図である。図４に示すように、電池モジュール３０は、４個の単位電池３２，３２，…が前後方向に並べられた組電池３１と、該組電池３１を載せるための細長い受け皿トレイ３６と、組電池３１の外側を覆って固定する固定カバー３７とを備えている。個々の単位電池３２，３２，…は、受け皿トレイ３６に置かれた後、固定カバー３７によって受け皿トレイ３６に密着し固定されている。このような構成にすることで、単位電池３２，３２，…をビス等で固定する必要がなくなり、部品点数の削減、作業性の向上を実現することができる。隣接する単位電池３２，３２，…同士の間隔は、若干（例えば数ｍｍ）あけるようにしてあり、各単位電池３２，３２，…内の電池セルへの間接的な衝撃や応力が吸収できるようになっている。なお、図４では、組電池３１を構成する単位電池３２，３２，…の数は４個であるものとしたが、これに限定されず、必要な仕様に応じてその数を選定すればよい。また、電池モジュール３０は、組電池構成になっているものとしたが、これに限定されず、単一の電池モジュールが受け皿トレイ３６上に固定されるようにしてもよい。

４個の単位電池３２，３２，…は、各々左右両端に電極を有するように受け皿トレイ３６上に載置されており、前後に隣接する単位電池３２，３２，…との間で電極の極性が反対になるように配置されている。各図において、３２ｐは、“＋”極性の電極を示しており、３２ｍは、“−”極性の電極を示している。そして、各電極間３２ｐ，３２ｍは、単位電池が直列接続されるようにバスバー５５や配線５６によって接続されている（図５参照）。単位電池の種類は特に限定されないが、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、鉛蓄電池等である。

受け皿トレイ３６は、単位電池３２，３２，…が置かれる基部３６ａを有しており、基部３６ａの前後方向の端部には、作業者による把持を可能にする一対の把持部３９，３９が形成されている。把持部３９は、基部３６ａ前後方向の端部が上側に向かって折り曲げられた基部３９ａと、基部３９ａの上下方向及び左右方向の中央において前後方向に貫通する矩形状の貫通孔３９ｂとによって構成されている。このように、電池モジュール３０の両側に把持部３９，３９を設けることにより、作業者による電池モジュール３０の持ち運びを容易にするとともに、作業者の持ち手への負担を軽減している。

また、受け皿トレイ３６の基部３６ａの左右方向の端部には、電池収容体１０への着脱時にスライドレール２１ａ，２３１ａに係合して電池モジュール３０の前後方向へのスライドを可能にする一対のスライド部３８，３８が設けられている。スライド部３８は、受け皿トレイ３６の基部３６ａ前後方向の端部が上側に向かって折り曲げられた上側爪部３８ａと、受け皿トレイ３６の左右両方の下側隅角部に固定された樹脂材からなる下側爪部３８ｂとによって構成されている。下側爪部３８ｂは、受け皿トレイ３６の下側隅角部から左右方向の外側に向かって延びた後に、下側に向かって折り曲げられた後に上側に折り返された折返部３８ｃを有する形状になっている。そして、この上側爪部３８ａの上端から下側爪部３８ｂの下端までの幅が、第１支持部材２１の上下壁部２１ｃ，２１ｄ間の幅及び第３支持部材２３の支持部材２３１の上下壁部２３１ｃ，２３１ｄ間の幅よりも若干狭くなっている。このように、受け皿トレイ３６の左右方向両端部を折り曲げてスライド部３８，３８の一部を構成することにより、組電池３１の重みによって受け皿トレイ３６や固定カバー３７のたわみを抑えることができる。さらに、このような構成にしない場合と比較して受け皿トレイ３６の基部３６ａの厚さを薄くすることができるので、電池モジュール３０の軽量化を実現することができる。さらに、下側爪部３８ｂを樹脂材で構成するようにしているため、電池モジュール３０の電池収容体１０への着脱時のスライド性を向上させることができる。なお、受け皿トレイ３６の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、メッキ鋼板やアルミ材を適用することができる。

ここで、図４にも示されているとおり、電池モジュール３０は長手方向において対称になるように構成されている。より具体的には、電池モジュール３０のスライド部３８，３８の長手方向における形状が対称構造となるようにしている。このような構成にすることにより、電池モジュール３０を長手方向のどちらの方向からも挿入できるようになっている。また、すべての電池モジュール３０，３０，…が装着された後は、図５に示すように、各電池モジュール３０の電極面同士が対面するように構成されているため、蓄電池ユニットＡの低背化を図ることができる。さらに、電池モジュール３０，３０，…間の接続が最短化されるので、総合的な作業効率を高めることができる。

図６及び図７に示すように、蓄電池ユニットＡは、電池モジュール３０，３０，…の前方向への移動を規制する固定バー５１を備えている。固定バー５１は、電池収容体１０に装着された電池モジュール３０，３０，…の前側の把持部３９と、前側の第２支持部材２２，２２，…との間に上下方向に挿通可能に構成されている。より具体的には、上記装着後の電池モジュール３０，３０，…の前側の把持部３９と、前側の第２支持部材２２，２２，…との間には所定の間隙があくように構成されており、固定バー５１の前後方向の厚さはその所定の間隙よりも若干狭く設定されている。

各前側の第２支持部材２２の内側（後側）には、固定バー５１の左右方向の幅よりも若干広い間隔で突設された一対の爪部２２ｆが設けられていて、固定バー５１の左右方向への移動を規制している。また、固定バー５１の上端部は、第２支持部材２２の前側に向かって折り曲げられており、この折り曲げられた平板部５１ａの中心には、上下方向に貫通する貫通孔５１ｂが形成されており、この貫通孔５１ｂを介してねじ５２が挿通され、ねじ５２によって固定バー５１を第２支持部材２２に固定している。

このような固定バー５１を用いることにより、複数個の電池モジュール３０，３０，…をまとめて固定することが可能になり、部品点数の削減と、作業性の向上を図ることができる。さらに、固定バー５１に平板部５１ａを設けて、上からのねじ止めによって固定バー５１を固定することができるようにしているため、横方向にねじ止め作業するように構成されている場合と比較して、蓄電池ユニットの組み立て及び解体に係る作業性が向上する。また、作業者が作業時に誤って斜め方向からのねじ止めをおこなうことで装着不良が発生することを防止することができる。

なお、図面では固定バー５１の形状が断面コ字形状の例について示しているが、固定バー５１の形状は特に限定されるものではなく、例えば、断面が矩形板状であったり、円形であったりしてもよい。

図８は、蓄電池ユニットＡのブロック図である。図８に示すように、蓄電池ユニットＡは、入出力端子１６ａ，１６ｂ及び通信端子１６ｃを介して太陽光発電装置本体６０に接続されている。太陽光発電装置本体６０は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池ユニットＡへの充電を行う機能と、蓄電池ユニットＡからの電力供給時（放電時）において、その供給された直流電力を交流電力に変換し、外部負荷（図示しない）に供給する機能とを有している。

前後方向に対向する左右の支柱１２，１２間の上側には、一対の補強部材２４，２４が左右方向に同じ高さ位置に対応するように架設されている。補強部材２４は、上下方向に延びる板状の基部２４ａと、基部２４ａの上下端部から前後方向の外側に向かって互いに平行に突設された上下壁部２４ｂ，２４ｃとからなる断面コ字状に形成されている。そして、補強部材２４の左右方向内側の端面（右側の補強部材２４では左端面、左側の補強部材２４では右端面）と、支柱１２の第１片部１２ａの外側の端面とが前後方向の両端部において当接した状態で、ねじ止め固定されている。

このように、前後方向に延びる補強部材２４，２４を追加するような場合においても、支柱のＬ字形状の内側間で架設することができるので、補強部材２４，２４のための追加のスペースを設ける必要なしに蓄電池ユニット全体としての強度を高めることができるようになる。なお、本実施形態では、補強部材２４，２４が一対設けられた例を示しているが、補強部材２４，２４は二対以上でもよいし、設けなくてもよい。

右側の補強部材２４には、ブレーカスイッチ１８及び電流センサ１７が取り付けられている。電流センサ１７は、蓄電池ユニットＡに流れる電流の電流値を測定する。

−蓄電池ユニットの組み立て及び解体−
以下において、蓄電池ユニットの組み立てについて詳細に説明する。

まず、図２に示すように、作業者は、電池収容体１０が組み立てた後、６個の電池モジュール３０，３０，…を挿入する。電池モジュール３０，３０，…が全て挿入された後、作業者は、固定バー５１を用いて、電池モジュール３０，３０，…が前後方向に動かないように固定する。そして、バスバー５５及び配線５６によって、各単位電池３２，３２，…間が接続される。その後、制御ボックス４０、ブレーカスイッチ１８、電流センサ１７が順次取り付けられた後、入出力端子１６ａ，１６ｂ、通信端子１６ｃが図示しない配線部品によって取り付けられる。そして、最後にハウジング１１を装着して蓄電池ユニットＡが完成される。

次に、蓄電池ユニットＡを修理、解体する場合や、電池モジュール３０を交換する場合について説明する。

電池モジュール３０の交換、修理を行う場合、まず作業者は、電池モジュール３０，３０…を固定している固定バー５１を取り外す。次に、単位電池３２，３２，…間を接続している上下方向のバスバー５５及び配線５６の接続が取り外される。これにより、各電池モジュール３０，３０，…をスライドして取り出すことができるようになるため、電池モジュール３０単位での交換が可能となる。

さらに、各電池モジュール３０，３０，…が取り外された後の解体を行う場合、作業者は、電池モジュール３０，３０，…が取り外された電池収容体１０から制御ボックス４０、ブレーカスイッチ１８、電流センサ１７、入出力端子１６ａ，１６ｂ、通信端子１６ｃが組立て時とは逆の手順で取り外され、最後に入出力端子１６ａ，１６ｂ、通信端子１６ｃが取り付けられた配線部品が取り外され、解体が終了する。以上のように、本実施形態に係る蓄電池ユニットＡは、部材を破損させることなく修理、解体が可能である。

以上のように、６個の電池モジュール３０，３０…の場合、電池収容体１０に対して、組電池ブロック１５の全てを脱着する為に必要とする工数については、ビス及びナット合わせてわずか１２本の取付、取外しで実現することができるように構成されている。すなわち、本開示では、蓄電池ユニットＡの部品点数を最小限にすることで、装置の組立てだけでなくリサイクル性を容易にしている。

−蓄電池ユニットＡの動作−
蓄電池ユニットＡのブレーカスイッチ１８がＯＮされて、太陽光発電装置本体６０と蓄電池ユニットＡとの間が導通されると、電源基板４２が起動され、動作を開始する。

制御装置４１は、電源基板４２からの電圧が供給されると、通信端子１６ｃを介し太陽光発電装置本体６０と双方向通信を行い、充放電動作を確立する。制御装置４１は、電流センサ１７から蓄電池ユニットＡに流れる電流計測値を取得し、太陽光発電装置本体６０での電流計測値と比較して電流制御を行う。さらに、制御装置４１は、個々の電池モジュール３０，３０，…や単位電池３２，３２，…の電池電圧、電流及び電池温度を常にモニターするとともに、電池残容量や異常ログの記録等を行う。例えば、また制御装置４１は、通信端子１６ｃを介して、上記モニター結果や異常ログ等を含む電池情報を太陽光発電装置本体６０に伝達する。さらに、制御装置４１は、蓄電池ユニットＡに流れる電流値をモニターし、太陽光発電装置本体６０で計測された電流値と比較して各電池モジュール３０，３０，…の電流制御を行う。

また、制御装置４１は、システムの異常時において、太陽光発電装置本体６０にその信号を伝送することでリモコンへのエラー表示やシステム全体を停止保護する機能も有している。

本発明に係る蓄電池ユニットは、構成がコンパクトでシンプルであり、かつ、高い強度及び組立性を有するので、太陽光発電装置等に用いられる蓄電池ユニットとして極めて有用である。

A 蓄電池ユニット
１０ 電池収容体
１０ａ 基台
１２ 支柱
２１ 第１支持部材
２２ 第２支持部材
２３ 第３支持部材
３０ 電池モジュール

Claims (11)

1. 電池モジュールと、前記電池モジュールが前後方向にスライドして着脱可能に収容される電池収容体とを備える蓄電池ユニットであって、
   前記電池収容体は、
   四角形状の基台と、
   前記基台の周囲の隅角部に前後方向及び該前後方向と直交する左右方向に対向するように立設された４本の支柱と、
   前後方向に対向する前記支柱間に左右方向に対応するように架設された左右の第１支持部材と、
   左右方向に対向する前記支柱間に前後方向に対応するように架設された前後の第２支持部材とを有し、
   前記第１支持部材は、前記電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
2. 請求項１記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記支柱は、前後方向に延びかつ左右方向内面に前記第１支持部材の端部が当接して固定される板状の第１片部と、前記第１片部の前後方向外側端部から左右方向外側に向かって折り曲げられ、前後方向外面に前記第２支持部材の端部が当接して固定される板状の第２片部とを有する断面Ｌ字形状である
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
3. 請求項１記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記第１支持部材は、上下方向に延びる板状の基部と、該基部の上下端部から左右方向内側に向かって互いに平行に突設された上下壁部とからなる断面コ字状に形成され、
   前記基部と上下壁部とにより前記案内部としてのスライドレールが形成され、
   前記電池モジュールは、前記電池収容体への着脱時に前記スライドレールに係合して前後方向にスライドするスライド部を備えている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
4. 請求項３記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記スライドレールのうちの下壁部前端は、上壁部前端よりも前側まで延びている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
5. 請求項１記載の蓄電池ユニットにおいて、
   後側の前記第２支持部材の前側端部から前側に向かって突出して前記電池モジュールの上下方向への移動を規制する上下動規制部を備えている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
6. 請求項１記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記電池収容体に装着された前記電池モジュールの前端部と、前側の第２支持部材との間に上下方向に挿通されて、前記電池モジュールの前方向への移動を規制する固定バーを備えている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
7. 請求項６記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記固定バーは、前側に向かって延びる平板部を上端部に有し、
   前記平板部は、ねじ止めにより前記第２支持部材に固定されている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
8. 請求項１記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記電池モジュールは、各々左右両端に電極を有する複数の単位電池が前後方向に並べられた組電池であり、
   前記単位電池は、隣接する前記単位電池との間で前記電極の極性が反対になるようにそれぞれ配置されている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
9. 請求項８記載の蓄電池ユニットにおいて、
   前記電池モジュールは、該電池モジュールの着脱時に作業者が把持可能な一対の把持部を前後両端部に備えている
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
10. 請求項１記載の蓄電池ユニットにおいて、
    前後に対応する一対の第２支持部材の左右中間位置間には、前記第１支持部材と同じ高さ位置で前後方向に延びる第３支持部材が架け渡され、
    前記第３支持部材は、左右両側において前記電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している
    ことを特徴とする蓄電池ユニット。
11. 電池モジュールを収納する蓄電池収容装置であって、
    四角形状の基台と、
    前記基台の隅角部に前後方向及び該前後方向と直交する左右方向に対向するように立設された４本の支柱と、
    前後方向に対向する前記支柱間に左右方向に対応するように架設された左右の第１支持部材と、
    左右方向に対向する前記支柱間に前後方向に対応するように架設された前後の第２支持部材とを有し、
    前記第１支持部材は、前記電池モジュールの着脱移動を案内する案内部を構成している
    ことを特徴とする蓄電池収容装置。

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