JP5664572B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池を収容した蓄電装置、およびそのキャビネットに関する。

特許文献１は、複数の電池を配列するための架台を開示している。さらに、特許文献２は、電池の耐火性に配慮した電池用の容器を開示している。

実開平２−４９０６５号公報 特開２００１−２２９９８２号公報

従来技術の構成では、電池を収容した電池容器が火災にみまわれた場合、火災に伴う高温のために、樹脂部品が溶融、または焼失するおそれがある。電池容器の外壁が樹脂部品の場合、内部の電池が露出するおそれがある。また、電池容器の外壁が金属部品である場合、内部の樹脂部品が溶融し、電池が直接に外壁をなす金属部品に接触するおそれがある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐火性に優れた蓄電装置、およびそのキャビネットを提供することである。

本発明の他の目的は、火災にみまわれた場合であっても、内部の電池と外部との間の絶縁を維持することができる蓄電装置、およびそのキャビネットを提供することである。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

発明は、複数の電池モジュール（４）と、複数の電池モジュール（４）を内部に収容し、支持するための金属製の容器（５）と、容器内に設けられ、電池モジュールと容器との間に配置された耐火性および電気絶縁性を有する保護部材（７、３０９）と、容器内に収容され、耐火性および電気絶縁性を有する被覆によって覆われ、電池モジュールに接続された電力用のケーブル（６）とを備え、保護部材は、容器の底壁（５ｂ）上に設けられ、底壁の内面のほぼ全体を覆っており、電池モジュールが配置されるべき位置の下に配置され、火災の高温によって容器内の部品および／または電池モジュールの部品が損傷した後においても、落下した部品と容器との接触を抑制することを特徴とする。

この構成によると、耐火性および電気絶縁性を有する保護部材が、金属製の容器内に設けられる。この保護部材は、電池モジュールが容器内に配置された状態では、電池モジュールと容器との間に配置される。このため、火災後においても、金属製の容器によって電池モジュールの露出が抑制される。さらに、保護部材によって、火災後においても、電池モジュールと金属製の容器との間の電気的な絶縁性の悪化が抑制される。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明を適用した第１実施形態に係る蓄電装置を示す斜視図である。 第１実施形態の蓄電装置の断面図である。 本発明を適用した第２実施形態の蓄電装置の断面図である。 本発明を適用した第３実施形態の蓄電装置の断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電装置１の設置状態を示している。蓄電装置１は、箱型の形状を有する。蓄電装置１は、比較的小規模の需要家において設置され、需要家における構内電力網に接続されている。蓄電装置１は、インバータ回路などの電力変換装置を介して構内電力網に接続されている。蓄電装置１は、構内電力網に電力を供給し、構内電力網から充電される。蓄電装置１は、一般的な住宅、または事業所における構内電力網に適合した電力容量を有している。

蓄電装置１は、屋内、または屋外に設置することができる。例えば、蓄電装置１は、屋外に設置することができる。図示の例においては、蓄電装置１は、建物２の外側に設置されている。蓄電装置１は、地面３または床面の上に設置される。蓄電装置１が地面３または床面上に設置された状態で建物２が火災に遭った場合、蓄電装置１の底壁は、火災による熱の影響を受け難い。このため、蓄電装置１の底部における部品は、火災の熱による損傷を免れる可能性が高い。したがって、耐火性を向上するための部品は、蓄電装置１の底部に配置することが望ましい場合がある。

蓄電装置１は、複数の電池モジュール４を備える。それぞれの電池モジュール４は、直方体状に形成されている。複数の電池モジュール４は、上下方向に積層して配置することができる形状である。

蓄電装置１は、キャビネットを備える。キャビネットは、蓄電装置１の外壁を提供する。キャビネットは、電池を収容するためのケースまたはラックとも呼ぶことができる。

蓄電装置１のキャビネットは、複数の電池モジュール４を内部に収容し、支持するための容器５を備える。容器５は、導電性の金属製である。容器５は、電池モジュール４の露出を抑制する。容器５は、蓄電装置１が火災に曝されても、電池モジュール４の露出を抑制する。容器５は、中空の箱型である。容器５は、建物２に面する背面に、換気口５ａを有する。換気口５ａには、必要に応じて、金属製のメッシュ、フィルタなどを設けることができる。容器５は、底壁５ｂを有する。底壁５ｂは、地面３または床面に平行である。

容器５内において、複数の電池モジュール４は、上下方向に積層して配置されている。容器５は、電池モジュール４を出し入れするための開閉可能なドア部分を備えることができる。ドア部分は、図示されない。電池モジュール４は、ドア部分から交換可能である。ドア部分に代えて、容器５は、上下方向、または前後方向に分割可能に構成することができる。

蓄電装置１のキャビネットは、容器５内に設けられた保護部材７を備える。保護部材７は、容器５内における電池モジュール４が設置されるべき位置と、容器５の壁面との間に配置されている。保護部材は、電池モジュール４が容器５内に配置された状態では、電池モジュール４と容器５との間に配置される。

保護部材７は、耐火性および電気絶縁性を有する。保護部材７は、電池モジュール４と容器５との間の電気的な絶縁性を提供する。保護部材７は、火災後においても、電池モジュール４と容器５との間の電気的な絶縁性の悪化を抑制する。保護部材７は、板状である。よって、簡単な構成によって電気的な絶縁性の悪化が抑制される。保護部材７は、セラミック製の板状部材によって提供することができる。保護部材７は、断熱性を有することが望ましい。

保護部材７は、電池モジュール４が配置されるべき位置の下に配置されている。この構成は、火災の高温によって容器５内の部品および／または電池モジュール４の部品が損傷した後においても、落下した部品と、容器５との接触を抑制する。この結果、火災の後においても、電池モジュール４と容器５との間の電気的な絶縁性の悪化が抑制される。

保護部材７の上面は、電池モジュール４を載せるための載置面を提供する。電池モジュール４は、保護部材７の上に直接的に載せられている。この構成は、火災後においても、電池モジュール４を保護部材７の上に位置付けるために貢献する。このため、火災後においても、電池モジュール４と容器５との間の電気的な絶縁性の悪化が抑制される。

保護部材７は、容器５の底壁５ｂ上にのみ設けられている。保護部材７は、底壁５ｂの内面だけを覆っている。保護部材７は、底壁５ｂの内面のほぼ全体を覆っている。この実施形態では、最も下部の電池モジュール４と容器５の底壁５ｂとの間にのみ保護部材７が設けられている。

底壁５ｂは、蓄電装置１が設置された地面３または床面に最も近い。火災に曝されても、底壁は比較的加熱されにくい。このため、火災下にあっても、保護部材７は長期間にわたってその耐火性および電気絶縁性を維持することができる。この構成は、簡単な構成で、火災後においても、電池モジュール４と容器５との間の電気的な絶縁性の悪化を抑制する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における縦断面図である。図中には、容器５の手前側の壁面を取り去った状態が図示されている。

それぞれの電池モジュール４は、複数の電池セル４ａと、複数の電池セル４ａを保持する保持部材４ｂとを備える。ひとつの電池セル４ａは、扁平な長方形に形成することができる。電池セル４ａは、二次電池である。例えば、電池セル４ａは、リチウムイオン電池によって提供することができる。

複数の電池セル４ａは積層され、保持部材４ｂによって積層状態に保持されている。複数の電池セル４ａは、ひとつの電池モジュール４の上に一対のプラス極とマイナス極とが位置するように、直列または並列に接続されている。保持部材４ｂは、鉄などの導電性の金属、または樹脂材料によって提供することができる。この構成によると、火災後においても、複数の電池セル４ａと容器５との間の電気的な絶縁が維持される。例えば、保持部材４ｂが損傷することがあっても、電池セル４ａは保護部材７に接触するに留まる。

さらに、電池モジュール４に接続された電力用の複数のケーブル６を備える。ケーブル６の導線は、電池モジュール４の電位に帯電することがある。複数のケーブル６は、隣接する電池モジュール４を電気的に直列または並列に接続するためのケーブルを含む。これらのケーブルは、複数の電池モジュール４を電気的に接続することにより、組電池を構成する。

複数のケーブル６は、容器５内に収容されている。ケーブル６は、容器５内に敷設されている。ケーブル６の一部は、容器５の内面に接触している。複数のケーブル６は、耐火性および耐熱性を有する被覆によって覆われている。被覆は、耐火性樹脂、ガラス繊維クロスなどによって提供することができる。この実施形態では、容器５内に設けられたすべての電力ケーブル６は耐火被覆を有する。この構成では、火災後においても、ケーブル６の被覆が残る。このため、火災後においても、ケーブル６に起因する電気的な絶縁性の悪化が抑制される。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の蓄電装置２０１を示す。図３は、図２に相当する断面を示す。この実施形態でも、金属製の容器５が採用され、しかも、保護部材７が設けられている。よって、上記実施形態と同様に、電池モジュール４の露出を抑制し、電気的な絶縁性の悪化を抑制する効果が得られる。

さらに、この実施形態では、ケーブル２０６と容器５との間に隙間２０５ｃが設けられている。ケーブル２０６は、耐火性および耐熱性を有する被覆によって覆われている。隙間２０５ｃは、ケーブル２０６と容器５との直接的な接触を阻止する。この結果、火災後においても、ケーブル２０６に起因する電気的な絶縁性の悪化が抑制される。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の蓄電装置３０１を示す。図４は、図２に相当する断面を示す。この実施形態でも、金属製の容器５が採用され、しかも、保護部材７が設けられている。よって、上記実施形態と同様に、電池モジュール４の露出を抑制し、電気的な絶縁性の悪化を抑制する効果が得られる。

さらに、この実施形態では、蓄電装置３０１のキャビネットは、上記実施形態に加えて、さらに、電池モジュール４を容器５内において支持する支持部材３０８を備える。支持部材３０８は、導電性の金属製である。支持部材３０８は、容器５の内面上部から吊り下げられている。支持部材３０８は、容器５内にラックを形成する。複数の電池モジュール４は、支持部材３０８の上に載せられて、支持される。

この実施形態では、保護部材７に加えて、さらに、保護部材３０９を備える。保護部材３０９は、支持部材３０８と容器５との間に設けられている。この結果、支持部材３０８と容器５との間の電気的な導通が阻止される。よって、火災後においても、支持部材３０８に起因する電気的な絶縁性の悪化が抑制される。

この実施形態の保護部材７は、電池モジュール４の載置面は提供しない。しかし、保護部材７は、電池モジュール７の下に設けられている。しかも、保護部材７は、底壁５ｂの内面のほぼ全体を覆っている。よって、容器５内において電池モジュール４の構成部品が落下することがあっても、落下部品と底壁５ｂとの直接的な接触が回避される。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、容器５内には、電池モジュール４または電池セル４ａの電圧をモニタし、それらの電圧を制御するための電池制御装置を収容することができる。また、電力用のケーブル６、２０６に加えて、制御装置のための信号用のケーブルにも耐火性および絶縁性を有する被覆を設けてもよい。

上記実施形態では、ひとつの電池モジュールの中に複数の電池セルを配置した。これに代えて、ひとつの電池モジュールをひとつの電池セルによって提供してもよい。

上記実施形態では、保護部材７は、底壁５ｂ上にのみ設けた。これに代えて、容器５の他の内面にも保護部材を設けてもよい。

１、２０１、３０１ 蓄電装置、 ２ 建物、 ３ 地面、
４ 電池モジュール、 ４ａ 電池セル、 ４ｂ 保持部材、
５ 容器、 ５ａ 換気口、 ５ｂ 底壁、 ２０５ｃ 隙間、
６ ケーブル、 ２０６ ケーブル、
７ 保護部材、 ３０８ 支持部材、 ３０９ 保護部材。

Claims (7)

1. 複数の電池モジュール（４）と、
   複数の前記電池モジュール（４）を内部に収容し、支持するための金属製の容器（５）と、
   前記容器内に設けられ、前記電池モジュールと前記容器との間に配置された耐火性および電気絶縁性を有する保護部材（７、３０９）と、
   前記容器内に収容され、耐火性および電気絶縁性を有する被覆によって覆われ、前記電池モジュールに接続された電力用のケーブル（６）とを備え
   前記保護部材は、前記容器の底壁（５ｂ）上に設けられ、前記底壁の内面のほぼ全体を覆っており、前記電池モジュールが配置されるべき位置の下に配置され、火災の高温によって前記容器内の部品および／または前記電池モジュールの部品が損傷した後においても、落下した部品と前記容器との接触を抑制することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記保護部材（７、３０９）は、板状であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記保護部材（７）の上面は、前記電池モジュールを載せるための載置面を提供することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記保護部材（７）は、前記容器の底壁（５ｂ）上にのみ設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の蓄電装置。
5. さらに、前記電池モジュールを前記容器内において支持する支持部材（３０８）を備え、
   前記保護部材（７、３０９）は、前記支持部材と前記容器との間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の蓄電装置。
6. 前記ケーブルと前記容器との間に隙間（２０５ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の蓄電装置。
7. 前記電池モジュールは、
   複数の電池セル（４ａ）と、
   複数の前記電池セルを保持する保持部材（４ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の蓄電装置。

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