JP2023112526A - 街灯 - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの設置やメンテナンスの作業性を向上させることができる街灯を提供すること。【解決手段】柱状部材２の内部に設置され、照明装置４に電力を供給可能な電池パック５と、柱状部材２の内部において電池パック５の上方に配置され、電池パック５を制御する制御装置６と、を備え、電池パック５の内部には、バッテリ、リレー及び水没センサが設けられ、電池パック５には、バッテリの電圧を電池パック５の外部に出力する正極端子が設けられ、バッテリの正極と正極端子とは、リレーを介して導通可能に接続されており、リレーは、水没センサにより水没が検出された場合に切断状態に切り替えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、街灯に関する。

近年、車両に搭載されていた電池パックをリユースする取り組みが知られている。こうした取り組みにおいては、電池パックをセルやモジュールに分解すると、コスト面で採算が合わないという課題があるため、電池パックをそのままリユースすることになる。

しかしながら、小型リチウムイオン電池を用いた電池パックは、電池容量が小さいため、そのまま家庭用電源に用いることができない。そこで、小型リチウムイオン電池を用いた電池パックのリユース用途として、街灯用蓄電池がある。さらに、街灯をソーラー式の街灯（以下、「ソーラー街灯」という）とする場合がある。

市場より回収した電池パックは、新品よりも例えば容量や内部抵抗といった性能が劣化しており、また性能のばらつきもある。こうした事情を考慮し、電池パックのリユースには、複数の電池パックを組み合わせて容量を増やすことが必要である。

特許文献１には、太陽光パネルと同じ高さに組電池を配置することで、洪水や津波等の災害時に組電池を内蔵した電池ボックスが浸水するといったリスクを低減するようにした太陽電池電源装置を用いた街路灯が開示されている。

特開２０１１－１５５２３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の街路灯にあっては、重量物である電池ボックスの搭載位置が高いため、電池ボックスの設置やメンテナンスの作業性が悪いという課題があった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、電池パックの設置やメンテナンスの作業性を向上させることができる街灯を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、柱状部材の内部に設置され、照明装置に電力を供給可能な電池パックと、前記柱状部材の内部において前記電池パックの上方に配置され、前記電池パックを制御する制御装置と、を備え、前記電池パックの内部には、バッテリ、リレー及び水没センサが設けられ、前記電池パックには、前記バッテリの電圧を前記電池パックの外部に出力する正極端子が設けられ、前記バッテリの正極と前記正極端子とは、前記リレーを介して導通可能に接続されており、前記リレーは、前記水没センサにより水没が検出された場合に切断状態に切り替えられる構成を有する。

本発明によれば、電池パックの設置やメンテナンスの作業性を向上させることができる街灯を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係るソーラー街灯の概略構成図であって、（ａ）に正面図、（ｂ）に左側面図を示している。 図２は、本発明の一実施例に係るソーラー街灯の電池パックの概略構成図である。 図３は、本発明の一実施例に係るソーラー街灯の電気的接続の概略を示すブロック図である。

本発明の一実施の形態に係る街灯は、柱状部材の内部に設置され、照明装置に電力を供給可能な電池パックと、柱状部材の内部において電池パックの上方に配置され、電池パックを制御する制御装置と、を備え、電池パックの内部には、バッテリ、リレー及び水没センサが設けられ、電池パックには、バッテリの電圧を電池パックの外部に出力する正極端子が設けられ、バッテリの正極と正極端子とは、リレーを介して導通可能に接続されており、リレーは、水没センサにより水没が検出された場合に切断状態に切り替えられることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る街灯は、電池パックの設置やメンテナンスの作業性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施例に係る街灯について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施例は、街灯として、屋外に設置されるソーラー街灯を例に説明するものである。

（ソーラー街灯の構成）
ソーラー街灯１は、柱状部材２と、ソーラーパネル３と、照明装置４と、複数の電池パック５と、制御装置６と、を含んで構成されている。ソーラー街灯１は、地面Ｇ上に設置されている。

以下においては、柱状部材２を基準に、照明装置４側を「前」、その反対側を「後」、後側から前側を見たときに左側を「左」、右側を「右」、上側を「上」と、それぞれ定義する。また、柱状部材２の各側面のうち、照明装置４が設置された側面をソーラー街灯１の正面側とする。

柱状部材２は、四角柱からなり、内部に空間を有する中空状に形成されている。柱状部材２は、角柱又は円柱など、四角柱以外の形状も採用可能である。柱状部材２の内部には、後述するように、照明装置４に電力を供給可能な複数の電池パック５と、制御装置６とが設置されている。

柱状部材２の内部においては、制御装置６が複数の電池パック５の上方に配置されている。柱状部材２の正面側の側面２ａには、第１の開口部２１と、第１の開口部２１よりも上方に位置する第２の開口部２２と、が形成されている。

第１の開口部２１は、複数の電池パック５の設置位置に設けられている。第１の開口部２１は、例えば電池パック５の交換やメンテナンスの作業を行う際に利用されるもので、それら作業を行わないときは蓋２１ａによって閉塞されている。

第２の開口部２２は、制御装置６の設置位置に設けられている。第２の開口部２２は、例えば制御装置６の操作やメンテナンスの作業を行う際に利用されるもので、それら操作や作業を行わないときは蓋２２ａによって閉塞されている。

本実施例においては、柱状部材２の内部における複数の電池パック５の設置領域が制御装置６の設置領域よりも柱状部材２の高さ方向に長いため、第２の開口部２２よりも第１の開口部２１の高さ方向の長さが長くなっている。

柱状部材２の底部には、地面Ｇの下に埋まったドレン管２５が接続されている。ドレン管２５は、柱状部材２の底部に溜まった水分を排水として地下に流すための配管である。

ソーラーパネル３は、柱状部材２の頂部２３に取り付けられている。ソーラーパネル３は、太陽からの光エネルギを用いて電気を発生させる太陽電池モジュールからなり、ソーラー街灯１の設置箇所に応じて、例えば年間を通して一番多い日射量を得ることのできる向きに調整されている。ソーラーパネル３は、電池パック５及び制御装置６に電力を供給可能に接続されている。

照明装置４は、柱状部材２の正面側の側面２ａの上部に配置され、柱状部材２の上部から下方を照明するようになっている。

電池パック５は、車両に搭載されていた車載用電池パックのリユース品である。本実施例では、ハイブリッド車に使用される容量の小さな電池パックのリユースを実現するため、複数の電池パック５を組み合わせて容量を増やして使用するようにしている。

電池パック５がリユース品であると、使用履歴により容量や内部抵抗等の劣化度合いが異なるため、個々に性能のバラつきがある。組み合わせる複数の電池パック５で残寿命が異なるため、使用途中で電池パック５の交換が必要となる可能性が高い。本実施例では、上述のように柱状部材２の内部に複数の電池パック５を配置することにより、一部の電池パック５に異常が生じても残りの電池パック５で街灯としての動作を保証することができる。

電池パック５は、横置きの場合に水平方向の辺の長さよりも鉛直方向の辺の長さが短い直方体状に構成されている。「横置き」とは、電池パック５の車両搭載時の置き方であり、電池パック５の厚みが最も小さくなる置き方である。

本実施例において、電池パック５は、柱状部材２の内部に縦置きにして搭載されている。さらに、本実施例においては、縦置きにした複数の電池パック５が上下方向に並ぶように柱状部材２の内部に配置されている。

また、柱状部材２の内部で上下方向に並んだ複数の電池パック５は電池パック群を構成している。本実施例においては、上下方向に並んだ５つの電池パック５で１つの電池パック群を構成している。電池パック群を構成する電池パック５の数は任意であり、５つに限定されるものではない。

さらに、本実施例においては、上記電池パック群が柱状部材２の内部に２列設けられている。２列の電池パック群のうち、一方を電池パック群５Ａ、他方を電池パック群５Ｂとする。柱状部材２の内部に設けられる電池パック群の列数は、２列に限定されるものではなく、例えば１列又は３列以上であってもよい。

同一電池パック群の電池パック５は、同一の配線に接続されている。具体的には、電池パック群５Ａを構成する５つの電池パック５は配線５０Ａに接続され、電池パック群５Ｂを構成する５つの電池パック５は配線５０Ｂに接続されている。

配線５０Ａ及び配線５０Ｂは、柱状部材２の内部において上下方向に配策されている。配線５０Ａ及び配線５０Ｂには、それぞれ対応する電池パック群の各電池パック５の後述する正極端子６０、電源端子６３、ソーラーパネル３、照明装置４や制御装置６等が接続されている。

電池パック群５Ａと電池パック群５Ｂとは、互いに別系統の電池パック群を構成しており、それぞれが独立して機能することができるようになっている。このため、一方の系統にトラブルが発生しても、トラブルが発生していない他方の系統によって電池パックを動作可能とすることができる。

制御装置６は、電池パック５内の後述するＢＭＳ（Battery Management System）５５（図２参照）に接続されており、当該ＢＭＳ５５を介して複数の電池パック５を制御する。制御装置６は、ＢＭＳ５５との間で通信を通じて情報のやりとりを行う。

制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。コンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数等とともに、当該コンピュータユニットを制御装置６として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、コンピュータユニットは、本実施例における制御装置６として機能する。

制御装置６には、各種センサ７（図３参照）が接続されている。例えば、照度センサ等の外部環境の変化を検出可能なセンサ類が接続されている。また、制御装置６は、照明時間や照明時刻を管理するタイマを備えていてもよい。制御装置６の詳細な構成については後述する。

（電池パックの電気的構成）
次に、図２を参照して、本実施例の電池パック５の電気的構成について説明する。

図２に示すように、電池パック５は、バッテリ５３と、リレー５４と、ＢＭＳ５５と、水没センサ５６と、を有している。これらバッテリ５３、リレー５４、ＢＭＳ５５及び水没センサ５６は、電池パック５の内部に設けられている。

バッテリ５３は、例えばリチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池によって構成されている。バッテリ５３は、正極５３ａ及び負極５３ｂを有している。

バッテリ５３の正極５３ａは、リレー５４を介して正極端子６０に導通可能に接続されている。正極端子６０は、バッテリ５３の電圧を電池パック５の外部に出力する端子であって、電池パック５の外側に露出している。バッテリ５３の負極５３ｂは、アース端子６１を介して電池パック５のケースに接続されている。

リレー５４は、バッテリ５３の正極５３ａと正極端子６０との間に設けられ、バッテリ５３の正極５３ａと正極端子６０とを接続する接続状態、又は、切断する切断状態を切替可能なスイッチである。

リレー５４は、水没センサ５６により電池パック５の水没が検出された場合に切断状態に切り替えられるようになっている。

ＢＭＳ５５は、バッテリ５３の電圧値や残容量（ＳＯＣ：state of charge）など、バッテリ５３の状態を監視及び管理するようになっている。ＢＭＳ５５は、バッテリ５３の充放電電流に基づきＳＯＣを算出する。ＢＭＳ５５は、リレー５４の接続状態又は切断状態の切替を制御するようになっている。

ＢＭＳ５５は、電池パック５に設けられた通信端子６２を通じて制御装置６に接続されている。ＢＭＳ５５は、電池パック５に設けられた電源端子６３及び電源ＧＮＤ端子６４を介して電源に接続されている。本実施例においては、バッテリ５３及びソーラーパネル３を当該電源として用いる。

水没センサ５６は、電池パック５の水没を検出するセンサである。水没センサ５６としては、例えば、水没を示す所定圧以上の水圧を感知することによって水没を検出するものや、プラスマイナスの端子が水に浸かることによってそれら端子間が導通することで水没を検出するもの等、種々の水没センサを用いることができる。

ここで、電池パック５は、正極端子６０が水没センサ５６よりも上方に位置する向きとなるように、柱状部材２の内部に縦置きに設置される。これにより、正極端子６０が水没センサ５６よりも上方に位置することとなる。

（ソーラー街灯の電気的接続）
次に、図３を参照して、本実施例のソーラー街灯１の電気的接続について説明する。

図３に示すように、本実施例に係るソーラー街灯１においては、電池パック５が１からｎ個（本実施例では、ｎ＝５）設けられている。本実施例においては、複数の電池パック５のそれぞれを区別するために複数の電池パック５をそれぞれ電池パック５（１）から５（ｎ）で示すこととする。電池パック５（１）から５（ｎ）のうちいずれかの電池パックを特定せずに、１つの電池パックを示す場合には単に「電池パック５」と記す。

また、図３では、電池パック５（１）から５（ｎ）として、配線５０Ａに接続される電池パック群５Ａの電池パック５を例に記載している。よって、図４では、配線５０Ｂ及び電池パック群５Ｂを省略している。

電池パック５（１）から５（ｎ）は、配線５０Ａに対して互いに並列に接続されている。

本実施例においては、電池パック５（１）から５（ｎ）のいずれのバッテリ５３、リレー５４及びＢＭＳ５５であるかを区別するため、電池パック５（１）から５（ｎ）のそれぞれに対応するバッテリ５３、リレー５４及びＢＭＳ５５を、バッテリ５３（１）から５３（ｎ）、リレー５４（１）から５４（ｎ）及びＢＭＳ５５（１）から５５（ｎ）で示す。バッテリ５３（１）から５３（ｎ）、リレー５４（１）から５４（ｎ）及びＢＭＳ５５（１）から５５（ｎ）について、電池パック５（１）から５（ｎ）のいずれのものであるかを特定せずに、１つのバッテリ、リレー及びＢＭＳを示す場合にはそれぞれ単に「バッテリ５３」、「リレー５４」、「ＢＭＳ５５」と記す。

ＢＭＳ５５と配線５０Ａとの間には、ＢＭＳ５５と配線５０Ａとを接続するオン状態、又は、切断するオフ状態を切替可能な第１のスイッチ８が設けられている。第１のスイッチ８は、ＢＭＳ５５ごとに少なくとも１つ設けられている。本実施例では、ＢＭＳ５５ごとに第１のスイッチ８が１つ設けられた例を説明するが、ＢＭＳ５５ごとに第１のスイッチ８が２つ以上設けられていてもよい。

本実施例においては、ＢＭＳ５５（１）から５５（ｎ）のいずれの第１のスイッチ８であるかを区別するため、ＢＭＳ５５（１）から５５（ｎ）のそれぞれに対応する第１のスイッチ８を、第１のスイッチ８（１）から８（ｎ）で示す。第１のスイッチ８（１）から８（ｎ）について、ＢＭＳ５５（１）から５５（ｎ）のいずれのものであるかを特定せずに、１つのスイッチを示す場合には単に「第１のスイッチ８」と記す。

第１のスイッチ８のオン状態又はオフ状態の切替は、制御装置６によって制御されるようになっている。

配線５０Ａの一端には、第２のスイッチ９が接続されている。第２のスイッチ９は、配線５０Ａとソーラーパネル３及び照明装置４との間に設けられ、配線５０Ａとソーラーパネル３又は照明装置４とを接続するオン状態、又は、切断するオフ状態を切替可能なスイッチである。

すなわち、第２のスイッチ９は、配線５０Ａとソーラーパネル３とを接続する発電オン状態、又は、配線５０Ａと照明装置４とを接続する放電オン状態のいずれかのオン状態と、ソーラーパネル３及び照明装置４のいずれとも配線５０Ａを接続しないオフ状態と、に切替可能である。

第２のスイッチ９の発電オン状態、放電オン状態又はオフ状態の切替は、制御装置６によって制御されるようになっている。ソーラー街灯１の初回起動時等、制御装置６の電源投入がなされていない状態においては、ソーラー街灯１を起動するための電力を確保する観点から第２のスイッチ９が発電オン状態に切り替えられているのが好ましい。

制御装置６は、配線５０Ａに接続されており、配線５０Ａを介してソーラーパネル３又は電池パック５（１）から５（ｎ）の少なくとも１つから電力が供給されるようになっている。制御装置６は、第１のスイッチ８及び第２のスイッチ９のオン状態又はオフ状態の切替を制御するようになっている。

本実施例では、柱状部材２内において電池パック５（１）から５（ｎ）の順に電池パック５が上から下に並んで配置されている。第１のスイッチ８はリレー５４よりも上方に配置されている。

（ソーラー街灯の動作）
次に、ソーラー街灯１が設置された場所が冠水した場合のソーラー街灯１の動作について説明する。上述のように構成されたソーラー街灯１において、ソーラー街灯１が設置された場所が冠水した場合、次のような動作がなされる。

例えば、電池パック５（ｎ）が電力を供給している状態において、電池パック５（ｎ）の水没センサ５６により水没が検出されると、電池パック５（ｎ）よりも一段上に配置されている電池パック５（ｎ－１）の第１のスイッチ８（ｎ－１）がオン状態に切り替えられる。

第１のスイッチ８（ｎ－１）がオン状態に切り替えられた後は、リレー５４（ｎ－１）が接続状態に切り替えられる。その後、電池パック５（ｎ）のリレー５４（ｎ）が切断状態に切り替えられる。

リレー５４（ｎ）が切断状態に切り替えられると、第１のスイッチ８（ｎ）がオフ状態に切り替えられる。

ソーラー街灯１は、上記のような手順によって動作されることで、電池パック５からの電力供給が途切れないようにすることができる。また、一部の電池パック５が水没しても残りの電池パック５により照明装置４の点灯を継続することができる。

制御装置６は、最上段の電池パック５（１）よりも上方に設置されているため、全ての電池パック５が水没するまで、電池パック５からの電力供給を継続可能にして照明装置４を点灯させ続けることができる。

また上述のように、ソーラー街灯１が設置された場所が冠水した場合、柱状部材２内に設置された最下段の電池パック５から最上段の電池パック５まで順に各電池パック５内の水没センサ５６が作動する。

この場合、上述のように、制御装置６が電池パック５よりも上方に設置されているため、全ての電池パック５が水没しても制御装置６が水没していなければ制御装置６は作動可能である。したがって、制御装置６は、全ての電池パック５の水没の有無を把握可能である。

また、制御装置６は、同一電池パック群に属する複数の電池パック５のうち、ある１つの電池パック５の水没センサ５６から水没を示す情報を受信した場合に、その水没が検出された電池パック５よりも下の電池パック５の水没センサ５６から水没を示す情報を受信していない場合には、水没を示す情報を送信した水没センサ５６に異常があると判定する。

なお、制御装置６は、水没が検出された電池パック５よりも下の電池パック５の水没センサ５６を含む各水没センサ５６からの受信状況の多数決により、水没を示す情報を送信した水没センサ５６の正常又は異常を判定してもよい。

また、制御装置６は、複数の電池パック群のうち、一の電池パック群に属するある１つの電池パック５の水没センサ５６から水没を示す情報を受信した場合に、その水没が検出された電池パック５と高さ位置が同じ同一段であって他の電池パック群に属する電池パック５から水没を示す情報を受信していない場合には、水没を示す情報を送信した水没センサ５６に異常があると判定する。

なお、制御装置６は、水没が検出された電池パック５と同一段であって他の電池パック群に属する電池パック５の水没センサ５６を含む各水没センサ５６からの受信状況の多数決により、水没を示す情報を送信した水没センサ５６の正常又は異常を判定してもよい。

以上のように、本実施例に係るソーラー街灯は、制御装置６が柱状部材２の内部において電池パック５の上方に配置され、水没センサ５６により水没が検出された場合にバッテリ５３の正極５３ａと正極端子６０との間に設けられたリレー５４が切断状態に切り替えられるよう構成されている。

この構成により、本実施例に係るソーラー街灯は、電池パック５が水没した場合にバッテリ５３からの通電が停止され、バッテリ５３からの漏電を防止することができる。これにより、漏電による二次災害も防止できる。

ここで、電池パックの搭載位置が低いと、電池パックの水没の可能性が高くなる。しかしながら、本実施例に係る街灯は、上述のように電池パック５が水没した場合にはバッテリ５３からの通電が停止され漏電が防止されるため、電池パック５の搭載位置を低くすることができる。

この結果、本実施例に係るソーラー街灯は、電池パック５の設置やメンテナンスの作業性を向上させることができる。

また、本実施例に係るソーラー街灯は、柱状部材２の内部に複数の電池パック５が上下方向に並ぶように配置され、それら複数の電池パック５がそれぞれ水没センサ５６を有するので、複数の電池パック５のうち一部の電池パック５が水没しても残りの電池パック５によってソーラー街灯１を動作させることができる。

また、本実施例に係るソーラー街灯は、正極端子６０が水没センサ５６よりも上方に位置するので、正極端子６０が水没する前にリレー５４を切断状態に切り替え、電池パック５の外部に電圧を出力しないようにすることができる。

本実施例においては、発電装置としてソーラーパネル３を用いたソーラー街灯１に本発明に係る街灯を適用した例について説明したが、これに限らず、例えば発電装置として風力発電装置を備える街灯に本発明に係る街灯を適用してもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ ソーラー街灯（街灯）
２ 柱状部材
２ａ 側面
３ ソーラーパネル
４ 照明装置
５ 電池パック
５Ａ、５Ｂ 電池パック群
６ 制御装置
２１ 第１の開口部
２２ 第２の開口部
２３ 頂部
２５ ドレン管
５０Ａ、５０Ｂ 配線
５３ バッテリ
５３ａ 正極
５３ｂ 負極
５４ リレー
５５ ＢＭＳ
５６ 水没センサ
６０ 正極端子
６１ アース端子
Ｇ 地面

Claims (4)

1. 柱状部材の内部に設置され、照明装置に電力を供給可能な電池パックと、
   前記柱状部材の内部において前記電池パックの上方に配置され、前記電池パックを制御する制御装置と、を備え、
   前記電池パックの内部には、バッテリ、リレー及び水没センサが設けられ、
   前記電池パックには、前記バッテリの電圧を前記電池パックの外部に出力する正極端子が設けられ、
   前記バッテリの正極と前記正極端子とは、前記リレーを介して導通可能に接続されており、
   前記リレーは、前記水没センサにより水没が検出された場合に切断状態に切り替えられることを特徴とする街灯。
2. 前記柱状部材の内部に複数の前記電池パックが上下方向に並ぶように配置され、
   前記複数の電池パックは、それぞれ前記水没センサを有することを特徴とする請求項１に記載の街灯。
3. 前記正極端子は、前記水没センサよりも上方に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の街灯。
4. 前記電池パックが車載用の電池パックのリユース品であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の街灯。

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