JP2023122870A - storage battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池システムに関する。 The present invention relates to storage battery systems.
従来、バッテリーモジュールと、該バッテリーモジュールを内部に収容するバッテリーケースとを備えた蓄電池システムが知られている。下記特許文献1には、バッテリーケース内に複数段に積み重ねられた複数のバッテリーモジュールが収容された蓄電池システムが開示されている。また、下記特許文献2のように、二次電池セルの積層体を含むボックス状のバッテリーモジュールを知られている。
BACKGROUND ART Conventionally, a storage battery system is known that includes a battery module and a battery case that accommodates the battery module therein.
発明者らは、上述した従来の蓄電池システムに、複数段に積み重ねられたボックス状のバッテリーモジュールを適用することについて検討を重ね、その結果、バッテリーモジュールの積層方向からの荷重に対して十分な強度を確保することができる技術を新たに見出した。 The inventors have repeatedly studied the application of box-shaped battery modules stacked in multiple tiers to the conventional storage battery system described above, and as a result, sufficient strength against the load from the stacking direction of the battery modules has been found. We have newly found a technology that can ensure
本発明の一側面は、耐荷重の向上が図られた蓄電池システムを提供することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to provide a storage battery system with improved load resistance.
本発明の一側面に係る蓄電池システムは、積層された複数のバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールの充電または放電を制御する制御部と、複数のバッテリーモジュールおよび制御部を収容する収容空間を画成する筒状部を有するバッテリーケースと、バッテリーケースの収容空間内において、複数のバッテリーモジュールの積層方向に延びるとともに、複数のバッテリーモジュールを保持する柱部とを備える。 A storage battery system according to one aspect of the present invention defines a plurality of stacked battery modules, a controller that controls charging or discharging of the plurality of battery modules, and an accommodation space that accommodates the plurality of battery modules and the controller. and a pillar extending in the stacking direction of the plurality of battery modules in the storage space of the battery case and holding the plurality of battery modules.
上記蓄電池システムにおいては、複数のバッテリーモジュールの積層方向に延びる柱部が、複数のバッテリーモジュールを保持しつつ、積層方向からの荷重に対する強度を高める。そのため、上記蓄電池システムにおいては、バッテリーモジュールの積層方向における高い耐荷重を実現することができる。 In the above storage battery system, the pillars extending in the stacking direction of the plurality of battery modules hold the plurality of battery modules and increase the strength against the load from the stacking direction. Therefore, in the above storage battery system, a high withstand load in the stacking direction of the battery modules can be achieved.
他の側面に係る蓄電池システムでは、柱部を一対備え、一対の柱部が離間するように配置されており、一対の柱部の間において複数のバッテリーモジュールが保持されている。 In a storage battery system according to another aspect, a pair of pillars are provided, the pillars are arranged apart from each other, and a plurality of battery modules are held between the pair of pillars.
他の側面に係る蓄電池システムでは、柱部が制御部を保持する。 In the storage battery system according to another aspect, the pillar holds the controller.
他の側面に係る蓄電池システムでは、柱部の断面形状がU字状である。 In the storage battery system according to another aspect, the column has a U-shaped cross section.
他の側面に係る蓄電池システムでは、バッテリーケースが、筒状部の上側開口を塞ぐ上蓋部と筒状部の下側開口を塞ぐ下蓋部とを有し、柱部が、バッテリーケースの上蓋部と下蓋部との間に亘って延びるとともに上蓋部および下蓋部に取り付けられている。 In the storage battery system according to another aspect, the battery case has an upper lid portion that closes the upper opening of the tubular portion and a lower lid portion that closes the lower opening of the tubular portion, and the column portion is the upper lid portion of the battery case. and the lower lid portion and attached to the upper and lower lid portions.
他の側面に係る蓄電池システムでは、柱部が、同一方向に延びる複数部材で構成されている。 In the storage battery system according to another aspect, the pillar portion is composed of a plurality of members extending in the same direction.
本発明の種々の側面によれば、耐荷重の向上が図られた蓄電池システムが提供される。 Various aspects of the present invention provide a storage battery system with improved load resistance.
以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための形態を説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated, referring an accompanying drawing. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and overlapping descriptions are omitted.
一実施形態に係る蓄電池システム1について、図1~4を参照しつつ説明する。
A
蓄電池システム1は、バッテリーケース10と、バッテリーケース10の内部に収容された蓄電池ユニット20とを備えて構成されている。蓄電池システム1は、その使用時には、パワーコンディショナー等の外部機器2に取り付けられ、外部機器2との間で電力および信号の送受をおこなう。蓄電池システム1と外部機器2との間の電力および信号の送受には、配線管3の内部を通された配線が用いられる。本実施形態では、配線管3の一方端3aが蓄電池システム1に取り付けられ、他方端3bが外部機器2に取り付けられている。配線管3は、たとえば可撓性を有する樹脂で構成することができ、たとえば難燃性や耐候性を備えたPF管を採用することができる。
The
バッテリーケース10は、蓄電池ユニット20を収容する収容空間S1を画成しており、図2に示すように、筒状体(筒状部)12と、天板(上蓋部)18と、底板19(下蓋部)とを備えて構成されている。筒状体12、天板18および底板19はいずれも金属材料で構成することができる。
The
筒状体12は、上下方向に沿って延びる筒状を有し、本実施形態においては角筒状を有する。筒状体12は、金属板によって構成されており、本実施形態においては鋼板(より詳しくは先塗装鋼板)により構成されている。本実施形態に係る筒状体12は、一枚の鋼板を角筒状に折り曲げて端部同士を突き合わせるとともに折り巻いて、上下方向に折り目13を付与することにより設けられる。筒状体12は、上下方向から見て長方形環状を呈し、長方形環状の断面形状を有する。筒状体12は、長方形の長辺に相当する正面板部12aおよび背面板部12bと、長方形の短辺に相当する一対の側面板部12c、12dとを有する。折り目13は、背面板部12bに設けられている。
The
鋼板で構成された筒状体12は、蓄電池ユニット20をケース外部の紫外線や湿度から守ることができ、十分な耐候性を備える。特に、筒状体12にはつなぎ目となる折り目13が1箇所しか存在しないため、高い防水性が得られる。また、筒状体12の材料として先塗装鋼板を使用することで、大幅なコストダウンが図られている。さらに、本実施形態においては、筒状体12には補強材は設けられていないため、容易に形成することができ、軽量化が図られており、かつ、製造コストや材料コストの低減が図られている。
The
筒状体12の側面板部12cには、上側端部近郊に真円状の入線口14が設けられている。また、筒状体12の側面板部12cには、入線空間S2を画成する入線部15が取り付けられている。入線部15は、側面板部12cの入線口14が設けられた箇所に取り付けられるとともに側部開口16aを有するボックス部16と、ボックス部16の側部開口16aを塞ぐとともに配線管3をガイドするガイド部17とを有する。ボックス部16は、筒状体12の側面板部12cの入線口14と連通する連通口16bと、底部に設けられた入線口16cとを有する。ボックス部16の入線口16cには、ボックス部16の下方から配線管3の一方端3aが取り付けられ、配線管3の内部を通された配線が入線部15の入線空間S2に一旦引き込まれる。入線空間S2は、外部に対して気密および水密の状態に保たれており、入線空間S2に引き込まれた配線は、筒状体12の入線口14と連通する連通口16bを介して、筒状体12の収容空間S1に引き込まれる。ガイド部17は、ボックス部16を介して、筒状体12の側面板部12cを覆っている。ガイド部17は、筒状体12の上下方向に延びており、U字状の断面形状を有する。ガイド部17は、その上端位置は筒状体12の上端位置と同じであり、その下端位置は筒状体12の下端位置よりも上側となるように設計されている。ガイド部17の下端部17aは、正面側より背面側が高くなるように斜めになっており、ボックス部16に取り付けられた配線管3を背面側にガイドしやすい設計となっている。
The
天板18は、筒状体12の上側開口を閉蓋する板状部材であり、収容空間S1の上側を画成している。本実施形態では、天板18は、入線部15のガイド部17の上側開口も併せて閉蓋している。天板18は、筒状体12の上側端部12eに嵌め合わせるようにして取り付けることができる。本実施形態においては、図3に示すように、天板18の縁には、上側端部12eが入り込む溝18aが全周に亘って設けられている。天板18は、筒状体12の上側端部12eが溝18aに入り込むように、筒状体12に被せられる。それにより、天板18と筒状体12との接合箇所における高い防水性が実現されている。また、筒状体12の上側端部12eにフランジを設ける必要がないため、フランジが蓄電池ユニット20に接触する事態が生じ得ず、蓄電池ユニット20の設計自由度(たとえば蓄電池ユニット20の大型化)が高められている。本実施形態においては、溝18a内にシール材18bが配置されており、密閉性が高められている。シール材18bは、ある程度の弾性を有し、緩衝材としても機能することができる。本実施形態では、図3に示した溝18aを形成するために、天板18はダイキャスト法を用いて作製され得る。天板18は、金属材料以外に、樹脂材料で構成することもできる。
The
底板19は、筒状体12の下側開口を閉蓋する板状部材であり、収容空間S1の下側を画成している。底板19は、ネジ止めにより筒状体12に取り付けることができる。天板18および底板19は、バッテリーケース10に収容される蓄電池ユニット20を雨水、粉塵等から保護する。筒状体12に、天板18および底板19を取り付ける際には、バッテリーケース10の密閉性を高めるためにパッキン等の封止部材を適宜用いることができる。
The
バッテリーケース10によって画成された収容空間S1には、図4、5に示すように、蓄電池ユニット20が収容されている。蓄電池ユニット20は、複数のバッテリーモジュール30と制御部40とを含んで構成されている。複数のバッテリーモジュール30は、複数段に積み重ねられている。本実施形態においては、30個のバッテリーモジュール30が30段に積み重ねられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
30個のバッテリーモジュール30は、実質的に同じ形状および寸法を有する。各バッテリーモジュール30は、略ボックス状の外形を有し、具体的には長方形板状の外形を有する。すなわち、各バッテリーモジュール30は、長辺および短辺を有し、その厚さは短辺長さより短くなっている。各バッテリーモジュール30は、その長辺方向がバッテリーケース10の筒状体12の長辺方向と平行となるように設置されている。
The 30
30個のバッテリーモジュール30の上の収容空間S1には、各バッテリーモジュール30の充電および放電(または、充電および放電のいずれか一方)を制御する制御部40が配置されている。制御部40は、略直方体の外形を有する。より詳しくは、制御部40は、上下方向から見て長方形状を有しており、その長辺方向は、バッテリーケース10の筒状体12の長辺方向と平行となるように設置される。制御部40を上下方向から見たときの長方形の寸法は、バッテリーモジュール30を上下方向から見たときの長方形の寸法よりわずかに短くなるように設計されている。本実施形態において、制御部40は収容空間S1の上端に位置しており、入線口14から引き込まれた配線が制御部40に接続しやすくなっている。なお、制御部40は、30個のバッテリーモジュール30のそれぞれと図示しない配線を介して電気的に接続されている。
A
蓄電池ユニット20は、上下方向(すなわち、バッテリーモジュール30の積層方向)に延びる一対の柱部50を備えている。一対の柱部50は、バッテリーケース10の筒状体12の長辺方向において対面している。一対の柱部50のうち、一方の柱部50Aは筒状体12の側面板部12cに対して平行に延在しており、側面板部12cから所定距離だけ離間している。一対の柱部50のうち、他方の柱部50Bは筒状体12の側面板部12dに対して平行に延在しており、側面板部12dから所定距離だけ離間している。
The
一対の柱部50はいずれも一枚の金属板(たとえば、厚さ1mmの鋼板)で構成されており、折り曲げ成型により形成されている。各柱部50は、上下方向に延びる長方形状の本体部50aと、本体部50aの横縁にそれぞれ設けられた一対の横壁部50b、50cと、本体部50aの上縁に設けられた上壁部50dと、本体部50aの下縁に設けられた下壁部50eとを有する。図7に示すように、柱部50Aの横壁部50b、50cと柱部50Bの横壁部50b、50cとは、互いに近づくように本体部50aに対して直角に設けられている。そのため、各柱部50は、延在方向に対して直交する断面において、U字状の断面形状を有する。同様に、柱部50Aの上壁部50dおよび下壁部50eと柱部50Bの上壁部50dおよび下壁部50eとは、互いに近づくように本体部50aに対して直角に設けられている。
Each of the pair of
各柱部50の上端の上壁部50dは、バッテリーケース10の天板18に当接している。柱部50の上壁部50dと天板18とは、ボルトまたはネジ(図示せず)により締結されている。ボルトまたはネジにより、天板18および柱部50の捻り強度が増すことで強度が向上する。ネジ締結には、防水ネジを利用することができ防水ワッシャを利用することもできる。同様に、各柱部50の下端の下壁部50eは、バッテリーケース10の底板19に当接している。柱部50の下壁部50eと底板19とは、ボルトまたはネジ(図示せず)により締結されている。すなわち、各柱部50は、バッテリーケース10の天板18と底板19との間に亘って延在しており、かつ、天板18および底板19に固定されている。
An
柱部50Aの横壁部50b、50cには、必要に応じて板材52を取り付けることができる。板材52は、たとえば厚さ1.5mmのアルミ板である。板材52は、横壁部50b、50cにたとえばネジにより締結される。板材52を筒状体12の正面側および背面側の両方に設け、板材52と柱部50とでバッテリーモジュール30を包み込むことで、防火エンクロージャが構成される。
A
図6に示すように、バッテリーケース10の筒状体12の長辺方向において離間するように配置された一対の柱部50は、その間において複数のバッテリーモジュール30を保持している。各バッテリーモジュール30は、短辺に相当する端部において柱部50の本体部50aと対向するとともに該端部が横壁部50b、50cに挟持されている。一対の柱部50は、その間において制御部40も保持している。図8に示すように、一対の柱部50の間には制御部40を支持する支持プレート60が架け渡されており、その支持プレート60上に制御部40が搭載されている。支持プレート60が架け渡された位置より上側の柱部50の本体部50aには、入線部15から制御部40まで延びる配線を通すための開口51が設けられている。
As shown in FIG. 6, a pair of
蓄電池システム1においては、複数のバッテリーモジュール30の積層方向に延びる柱部50が、複数のバッテリーモジュール30を保持しつつ、積層方向からの荷重に対する強度が高められている。特に、柱部50の断面形状をU字状とすることで機械的強度の向上が図られている。そのため、蓄電池システム1においては、積層方向における高い耐荷重を実現することができる。
In the
特に、本実施形態に係るバッテリーケース10のように鋼板で構成された筒状体12では、強度を高めるために板厚を厚くすると、軽量性や製造容易性、コスト面でのメリットが減ってしまう。しかしながら、上述した柱部50を適用することで、筒状体12の板厚を薄くしたまま、積層方向における耐荷重をより高めることができる。
In particular, in the case of the
なお、柱部50は、一対であってもよく一つであってもよい。柱部50が一対である場合には、バッテリーモジュール30をその両側から挟み込むようにして確実に保持することができる。
In addition, the number of the
また、各柱部50は、バッテリーケース10の天板18と底板19との間に亘って延在する一部材であってもよく、同一方向に延在して継ぎ合わされた複数部材であってもよい。各柱部50が複数部材で構成される場合には、柱部を構成する複数部材を継いで底板19から天板18まで延ばされる。図9に、2部材で構成された柱部50A、50Bを示す。各柱部50A、50Bは、その間においてバッテリーモジュール30を保持する柱部53と、支持プレート60が架け渡された柱部54とで構成されている。柱部54は、柱部53の上側に接合されており、支持プレート60上に搭載される制御部40を間接的に支持している。柱部53および柱部54はいずれも、延在方向に対して直交する断面において、図7に示したU字状の断面形状を有する。バッテリーモジュール30が、柱部53として機能する部分を備えている場合には、その部分のバッテリーモジュール30を柱部53として利用してもよい。この場合の各柱部50A、50Bは、柱部53として機能するバッテリーモジュール30の部分の上側に柱部54を継ぎ合わせた構造と捉えることができる。
Further, each
上述した実施形態に係る天板18は、鋼板により形成することもできる。この場合、天板18の縁に設けられた溝18aは図10に示した形状にすることができる。すなわち、下垂する天板18の縁を内側に折り込んで溝18aを形成することができる。この場合も、天板18は、筒状体12の上側端部12eが溝18aに入り込むように、筒状体12に被せられる。それにより、天板18と筒状体12との接合箇所における高い防水性が実現され得る。
The
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。たとえば、蓄電池ユニットに含まれるバッテリーモジュールの数(すなわち段数)は、適宜増減することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the number of battery modules (that is, the number of stages) included in the storage battery unit can be increased or decreased as appropriate.
1…蓄電池システム、10…バッテリーケース、12…筒状体、18…天板、18a…溝、19…底板、20…蓄電池ユニット、30…バッテリーモジュール、40…制御部、50、50A、50B、53、54…柱部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数のバッテリーモジュールの充電または放電を制御する制御部と、
前記複数のバッテリーモジュールおよび前記制御部を収容する収容空間を画成する筒状部を有するバッテリーケースと、
前記バッテリーケースの前記収容空間内において、前記複数のバッテリーモジュールの積層方向に延びるとともに、前記複数のバッテリーモジュールを保持する柱部と
を備える、蓄電池システム。 a plurality of stacked battery modules;
a control unit that controls charging or discharging of the plurality of battery modules;
a battery case having a cylindrical portion defining a housing space for housing the plurality of battery modules and the control unit;
A storage battery system, comprising: a pillar extending in a stacking direction of the plurality of battery modules and holding the plurality of battery modules in the housing space of the battery case.
前記一対の柱部が離間するように配置されており、前記一対の柱部の間において前記複数のバッテリーモジュールが保持されている、請求項1に記載の蓄電池システム。 A pair of the pillars,
2. The storage battery system according to claim 1, wherein said pair of pillars are arranged to be separated from each other, and said plurality of battery modules are held between said pair of pillars.
前記柱部が、前記バッテリーケースの前記上蓋部と前記下蓋部との間に亘って延びるとともに前記上蓋部および前記下蓋部に取り付けられている、請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電池システム。 The battery case has an upper lid portion that closes an upper opening of the tubular portion and a lower lid portion that closes a lower opening of the tubular portion,
The column according to any one of claims 1 to 4, wherein the column extends between the upper lid and the lower lid of the battery case and is attached to the upper lid and the lower lid. The storage battery system described.
The storage battery system according to any one of claims 1 to 5, wherein said column portion is composed of a plurality of members extending in the same direction.
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