JP5715135B2 - 二次電池収納システムラック - Google Patents

Description

本発明は、二次電池収納システムラックに係り、特に、回路ブロックと二次電池ブロックとを内部に収納する二次電池収納システムラックに関する。

二次電池等の蓄電装置を利用することで、エネルギーの有効活用がなされている。例えば、近年、環境に優しいクリーンエネルギーとして太陽光発電システムの開発が盛んに行なわれているが、太陽光を電力に変換する光電変換モジュールは蓄電機能を備えていないため、二次電池と組合わせて使用されることがある。例えば、光電変換モジュールにより発電された電力を一旦二次電池に充電して、外部負荷の要求等に応じて二次電池から放電する充放電制御によってエネルギーの有効活用が行なわれている。

二次電池には、例えば、リチウムイオン二次電池を用いることができる。二次電池は、様々な環境等のもとで長期間使用されるため、様々な安全策が講じられることが望まれる。そこで、例えばリチウムイオン二次電池単体等においても様々な安全策が講じられているが、二次電池をラック等に収納して用いる場合に、さらに安全性を向上させることが好ましい。

例えば、特許文献１には、電源装置として、安全弁を備える複数の電池をケースに収納する電源装置であって、ケースを区画壁でもって、複数の電池を収納している電池室と、この電池室に収納される電池の安全弁から排出されるガスを排気する排気室とに区画している構成が開示されている。ここでは、消火剤または不活性流体を排気室に噴射する消火器と、排気室の内圧を検出する圧力センサとを備え、消火器を圧力センサで制御して、排気室の内圧が設定圧力よりも高くなると、消火器が排気室内に消火剤または不活性流体を噴射するようにしてなる構成が開示されている。

特開２００７−２７０１１号公報

ところで、二次電池等の蓄電装置を利用することで、エネルギーの有効活用がなされている例として上述した太陽光発電システムは、二次電池を備える二次電池ブロックのほかに、二次電池ブロックに対する充放電制御を行う充放電制御回路や、光電変換モジュールによって発電された直流電力を交流電力に変換して電力会社等の系統電力に供給するための電力変換を行うＤＣ／ＡＣ変換回路や、二次電池ブロックに対する充放電を遮断するための遮断回路といった種々の装置を構成要素とする回路ブロックが設けられる。そして、回路ブロックと二次電池ブロックを一括して二次電池収納システムラックに収納すると便利である。この場合には、二次電池収納システムラックが設置される空間において、高さ方向の空間を有効利用して設置領域が小さくなるようにすることが考えられるが、その際には二次電池収納システムラックを安定して設置することが望まれる。

本発明の目的は、より好適に安定して設置される二次電池収納システムラックを提供することである。

本発明に係る二次電池収納システムラックは、外部と電力のやり取りをするための電力線に接続される回路ブロックと、前記回路ブロックに接続され、前記回路ブロックよりも質量が大きい二次電池ブロックと、前記回路ブロックと前記二次電池ブロックとを内部に収納する収納本体部と、消火剤を貯蔵し、消火が必要な際に前記二次電池ブロックに対して前記消火剤を供給する消火装置と、を備え、前記消火装置および前記回路ブロックおよび前記二次電池ブロックは、重力方向に沿って一列に配置され、前記消火装置は前記回路ブロックよりも上方に配置され、前記二次電池ブロックは前記回路ブロックよりも下方に配置され、前記回路ブロックは、前記電力線から入力される入力電力を前記二次電池ブロックに充電するための充電電力に変換し、前記二次電池ブロックから放電される放電電力を前記電力線から出力される出力電力に変換する電力分配部と、前記電力分配部よりも下方に配置され、前記二次電池ブロックに対する充放電を遮断する遮断回路と、を含むことを特徴とする。

上記構成の二次電池収納システムラックによれば、回路ブロックよりも質量が大きい二次電池ブロックが回路ブロックよりも重力方向の下方に配置される。これにより、重心が収納本体部の下部に位置することとなるため、二次電池収納システムラックを安定して設置することができる。さらに、質量が大きい二次電池ブロックが収納本体部の下部に配置されることで、収納本体部の上部に配置される場合に比べて、低い位置で二次電池ブロックに対して作業を行なうことができるため、メンテナンス作業を容易に行なうことができる。また、消火剤タンクを収納本体部の上側に配置するので、仮に二次電池ブロックが発火したときに消火剤タンクが受けるダメージを少なくすることができ、より確実な消火動作を行うことができる。

本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックにおいて正面扉を閉じているときの正面図と上面図を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックにおいて正面扉を開いているときの正面図と上面図を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、正面扉を開いているときの二次電池収納システムラックの具体的な要素の配置関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックに関連する各要素の接続関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックの変形例に関連する各要素の接続関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、正面扉を開いているときの二次電池収納システムラックの変形例の具体的な要素の配置関係を示す図である。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。以下では、二次電池はリチウムイオン二次電池であるものとして説明するが、これ以外でも充放電可能で、電気化学反応によって発熱する電池であってもよい。例えばニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池、金属リチウム二次電池等であってもよい。

また、耐火断熱材板は、ケイ酸カルシウム板であるものとして説明するが、これ以外でも、適当な耐火性、適当な断熱性、適当な強度を有する材質の板であればよい。例えば、適当な材質のセラミック板を用いることができる。

また、以下で述べる形状、材質等は、説明のための例示であり、二次電池収納システムラックの仕様に応じ適宜変更が可能である。例えば、二次電池ブロックに収納される二次電池の形状、個数、耐火断熱材板の形状、個数等は、例示である。

また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、二次電池収納システムラック１０において正面扉１４を閉じているときの正面図と上面図を示す図である。図２は、二次電池収納システムラック１０において正面扉１４を開いているときの正面図と上面図を示す図である。図３は、正面扉１４を開いているときの二次電池収納システムラック１０の具体的な要素の配置関係を示す図である。二次電池収納システムラック１０は、収納本体部１２と、消火装置２０とを含んで構成される。

収納本体部１２は、吸気弁９４と、排気弁９６と、避圧弁９８と、第１煙センサ９０と、第２煙センサ９２と、回路ブロック４０と、二次電池ブロック１２０とを内部に収納するラックとしての機能を有する。収納本体部１２は、底面が略正方形であって重力方向Ｇに沿って細長く伸びた箱型で、三方が側壁部材１２２，１２４，１２６で囲まれて設けられ、残り一方には開閉可能な正面扉１４が設けられている。なお、側壁部材１２２，１２４，１２６と正面扉１４は、適当な強度を有する材質、例えば、ステンレス鋼材を用いて形成されている。

収納本体部１２の正面扉１４において下部に設けられる吸気ファン部３２は、収納本体部１２の外部から内部に空気を取り込む機能を有する。また、正面扉１４の上部に設けられる排気ファン部３０は、収納本体部１２の内部から外部に空気を排出する機能を有する。吸気ファン部３２と排気ファン部３０は、それぞれ正面扉１４に設けられる開口部と、開口部に合わせて正面扉１４に取り付けられるファンとを含んで構成される。吸気ファン部３２と排気ファン部３０の動作は、回路ブロック４０の制御ユニット４４の下で制御される。

図４は、二次電池収納システムラック１０の収納本体部１２に収納される各要素の接続関係を示す図である。ここでは、二次電池収納システムラック１０を構成する要素ではないが、二次電池収納システムラック１０に接続されるものとして、売電会社２と、買電会社３と、ＡＣ負荷４と、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路６２と、ＤＣ負荷６と、光電変換モジュール８が示されている。なお、図４において、二次電池ブロック１２０からブレーカユニット４２を介して出力されるＤＣ電圧は、ＤＣ９６ｖとして表示しているが、この値は、もちろん例示である。二次電池ブロック１２０からブレーカユニット４２を介して出力されるＤＣ電圧は、二次電池１４０の電圧状態によって変動するため、当該ＤＣ電圧は、例えば、約７８ｖ〜約１０４ｖの範囲で変動する。

売電会社２は、二次電池収納システムラック１０に対して、当該会社の施設内等で発電された電力を売る電力会社である。買電会社３は、光電変換モジュール８によって発電され、二次電池収納システムラック１０を介して供給されてきた電力を買い取る電力会社であり、ここでは売電会社２と別の会社として記載しているが、もちろん同一の電力会社であってもよい。

ＡＣ負荷４は、二次電池収納システムラック１０が設置される施設内で使用され、交流電力で作動する負荷装置である。第２ＤＣ／ＤＣ変換回路６２は、入力された直流電力をＤＣ負荷６に応じた直流電力として出力する電力変換回路である。ＤＣ負荷６は、二次電池収納システムラック１０が設置される施設内で使用され、直流電力で作動する負荷装置である。ＡＣ負荷４とＤＣ負荷６とは、二次電池収納システムラック１０が設置される施設内で使用されるものとして説明したが、もちろん、二次電池収納システムラック１０が設置される施設外で使用されるものであってもよい。また、ここでは第２ＤＣ／ＤＣ変換回路６２は、二次電池収納システムラック１０の外部に設けられるものとして説明するが、二次電池収納システムラック１０の内部に設けられるものとしてもよい。

光電変換モジュール８は、入射された太陽光を電力に変換して出力するための装置である。なお、ここでは、光電変換モジュール８は、太陽光を直流電圧約１２０ｖの電力に変換して出力する光電変換部を２つ含んでいる。

ここで、図１〜３に示されるように、収納本体部１２の内部に配置される要素の配置関係は、質量の大きい二次電池ブロック１２０を回路ブロック４０よりも重力方向Ｇの下方に配置する。換言すれば、二次電池ブロック１２０に比べて質量の小さい回路ブロック４０を、二次電池ブロック１２０よりも重力方向Ｇの上方に配置する。このように、二次電池ブロック１２０を収納本体部１２の内部において最も下方に配置することで、収納本体部１２における重心が下部に位置するため、収納本体部１２を安定して設置することができる。さらに、質量が大きい二次電池ブロック１２０が収納本体部１２の下部に配置されることで、重力方向Ｇに沿って細長く伸びた箱型の収納本体部１２の上部に配置される場合に比べて、低い位置で二次電池ブロック１２０に対して作業を行なうことができるため、メンテナンス作業を容易に行なうことができる。なお、収納本体部１２の重心が下部となるように二次電池ブロック１２０を下方に配置すればよく、二次電池ブロック１２０の下方に他の装置が設けられていてもよい。

収納本体部１２の天井部の上側には、外部と電力のやり取りを行うための電力線１００を収納本体部１２の内部に導く電力端子部が載置されている。図３の例では、直流電力の入力線と出力線、交流電力の入力線と出力線の４本が電力線１００として示されている。なお、これは１つの例であり、これ以外の構成の電力線１００としてもよい。

また、収納本体部１２の天井部の上側には、外部と信号のやり取りを行うための信号線１０２，１０４，１０６を収納本体部１２の内部に導く信号端子部が載置されている。図３の例では、充放電指令信号線１０２、外部警報信号線１０４、異常信号線１０６が示されている。

充放電指令信号線１０２は、二次電池収納システムラック１０の外部の制御装置等から、収納本体部１２の回路ブロック４０の制御ユニット４４に対し、二次電池ブロック１２０の充放電について指令するための信号を伝送する信号線である。外部警報信号線１０４は、二次電池収納システムラック１０の外部において火災が発生した等の場合に生成される警報信号を制御ユニット４４に伝送するための信号線である。異常信号線１０６は、二次電池ブロック１２０において異常な温度上昇等が発生した場合に制御ユニット４４で異常信号を生成し、それを外部の制御装置等に伝送するための信号線である。なお、これらの信号線は例示であって、勿論これら以外の信号線を設けるものとできる。

また、回路ブロック４０は、電力分配器ユニット４６と、制御ユニット４４と、ブレーカユニット４２とを含んで構成される。これらの各要素は、二次電池収納システムラック１０の二次電池ブロック１２０と外部との間で電力のやり取りを行う場合の電力の流れに沿うように、電力線１００に接続される電力分配器ユニット４６を最も上方に、電力分配器ユニット４６とブレーカユニット４２を制御する制御ユニット４４を真ん中に、二次電池ブロック１２０に接続されるブレーカユニット４２は最も下方に配置される。これにより、各要素を接続する配線を短くすることができるため、配線抵抗による電力損失を抑制することができる。以下では、まず制御ユニット４４の２つの機能のうち、充放電制御部８０の機能に関連する回路ブロック４０と二次電池ブロック１２０の構成について詳述し、制御ユニット４４の消火制御部８２の機能に関連する吸気弁９４と、排気弁９６と、避圧弁９８と、第１煙センサ９０と、第２煙センサ９２と、消火装置２０については後述する。なお、回路ブロック４０は、電力分配器ユニット４６と制御ユニット４４とブレーカユニット４２とを含むものとして説明したが、全ての要素が設けられなくてもよい。ここで、回路ブロック４０の質量とは、回路ブロック４０を構成する各要素の総質量をいう。

電力分配器ユニット４６は、直列・並列切替回路５０と、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２と、第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４と、第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６と、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８と、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０と、第１切替回路７０と、第２切替回路７２と、第３切替回路７４と、第４切替回路７６、第５切替回路７７と、第６切替回路７９とを含んで構成される。

直列・並列切替回路５０は、光電変換モジュール８と、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２、第１切替回路７０との接続を切り替える切替回路である。

第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２は、直列・並列切替回路５０と買電会社３とを接続し、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路である。

第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４は、第５切替回路７７とＡＣ負荷４とを接続し、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路である。

第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６は、第２切替回路７２と第３切替回路７４とを接続し、交流電力を直流電力に変換する電力変換回路である。

第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８は、第２切替回路７２と第４切替回路７６とを接続し、交流電力を直流電力に変換する電力変換回路である。

第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、第１切替回路７０と第３切替回路７４とを接続し、入力された直流電力を二次電池１４０の充電に適した直流電力に変換して出力する電力変換回路である。

第１切替回路７０は、直列・並列切替回路５０と第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０、第５切替回路７７との接続を切り替える切替回路である。

第２切替回路７２は、売電会社２と第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８との接続を切り替える切替回路である。

第３切替回路７４は、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０、第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６とブレーカユニット４２との接続を切り替える切替回路である。

第４切替回路７６は、第６切替回路７９、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８と第２ＤＣ／ＤＣ変換回路６２との接続を切り替える切替回路である。

第５切替回路７７は、第１切替回路７０、第６切替回路７９と第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４との接続を切り替える切替回路である。

第６切替回路７９は、ブレーカユニット４２と第４切替回路７６、第５切替回路７７との接続を切り替える切替回路である。

電力分配器ユニット４６よりも下方に配置される制御ユニット４４は、充放電制御部８０と、消火制御部８２とを含んで構成される。充放電制御部８０は、充放電指令信号線１０２によって伝送されてくる充放電指令によって、外部と二次電池ブロック１２０との間で電力の充放電されるように、電力分配器ユニット４６を制御する機能を有する。また、消火制御部８２は、外部警報信号線１０４から伝送される外部警報信号等に基づいて、消火装置２０から二次電池ブロック１２０に消火剤を供給させるように消火装置２０を制御する機能を有する。制御ユニット４４の充放電制御部８０と消火制御部８２の機能は、二次電池収納システムラック１０の各動作を説明する際に詳述する。なお、制御ユニット４４と電力分配器ユニット４６とは信号線１０８で接続され、制御ユニット４４とブレーカユニット４２とは信号線１１０で接続されている。

制御ユニット４４よりも下方に配置されるブレーカユニット４２は、第３切替回路７４、第６切替回路７９と二次電池ブロック１２０とを接続／遮断し、制御ユニット４４の制御によって接続／遮断制御がなされる。

ブレーカユニット４２よりも下方に配置される二次電池ブロック１２０は、充放電を行う複数の二次電池１４０と、各二次電池１４０の間における熱伝導を抑制するための耐火断熱板材１３４とを含んで構成される。二次電池１４０として、例えば、炭素物質で構成された負極と、リチウムイオンが移動するための電解液と、リチウムイオンを可逆的に出し入れできる正極活物質とを有するリチウムイオン二次電池を用いることができる。耐火断熱板材１３４としては、例えば、耐火性・断熱効果・強度に優れているケイ酸カルシウム板を用いることができる。なお、二次電池ブロック１２０は、複数の二次電池１４０と耐火断熱板材１３４とを含むものとして説明したが、耐火断熱板材１３４を含まずに二次電池１４０のみを含むものとしてもよい。ここで、二次電池ブロック１２０の質量とは、二次電池１４０のみを含む場合は、二次電池１４０の総質量をいい、二次電池１４０と耐火断熱板材１３４を含む場合は、二次電池１４０と耐火断熱板材１３４の総質量をいう。

また、各二次電池１４０は、ブレーカユニット４２と電力線１１４を介して接続される電極と、内部の温度状態を検知する温度センサ１４２とを含んで構成される。そして、当該温度センサ１４２は、それぞれ信号線１１２によって制御ユニット４４に接続され、制御ユニット４４に温度信号（温度情報）を伝送している。

続いて、二次電池収納システムラック１０の制御ユニット４４の充放電制御部８０の動作について説明する。充放電指令信号線１０２によって伝送されてくる充放電指令の種類として、下記の第１モードから第６モードの６つのモードが存在する。第１モードは、光電変換モジュール８によって発電された電力を二次電池ブロック１２０に充電させるモードである。第２モードは、光電変換モジュール８によって発電された電力をＡＣ負荷４に供給させるモードである。第３モードは、光電変換モジュール８によって発電された電力を買電会社３に供給させるモードである。第４モードは、売電会社２から供給された電力を二次電池ブロック１２０に充電させるモードである。第５モードは、二次電池ブロック１２０から放電された電力をＡＣ負荷４に供給させるモードである。第６モードは、二次電池ブロック１２０から放電された電力をＤＣ負荷６に供給させるモードである。

充放電指令が第１モードである場合には、充放電制御部８０は、光電変換モジュール８の２つの光電変換部からの出力を並列にして直流電圧約１２０ｖの電力が出力されるように直列・並列切替回路５０を切り替える。そして、充放電制御部８０は、直列・並列切替回路５０により供給された直流電圧約１２０ｖの電力が第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０に供給されるように第１切替回路７０を切り替え、さらに、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０によって直流電圧約１２０ｖの電力が二次電池１４０の充電に適した電力に降圧されるように制御する。また、充放電制御部８０は、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０によって出力された直流電圧９６ｖの電力がブレーカユニット４２に供給されるように第３切替回路７４を切り替え、さらに、その電力が充電電力として二次電池ブロック１２０に供給されるようにブレーカユニット４２を接続制御する。なお、ここでは第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０を用いて直流電圧約１２０ｖの電力が、例えば、直流電圧９６ｖの電力に降圧されるものとして説明したが、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０を設けずに直流電圧約１２０ｖの電力をそのまま充電電力としてもよい。

充放電指令が第２モードである場合には、充放電制御部８０は、光電変換モジュール８の２つの光電変換部からの出力を並列にして直流電圧約１２０ｖの電力が出力されるように直列・並列切替回路５０を切り替える。そして、充放電制御部８０は、直列・並列切替回路５０により供給された直流電圧約１２０ｖの電力が第５切替回路７７に供給されるように第１切替回路７０を切り替え、さらにその電力が第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４に供給されるように第５切替回路７７を切り替える。また、充放電制御部８０は、第５切替回路７７から供給された直流電圧約１２０ｖの電力が交流電圧１００ｖの電力に変換されてＡＣ負荷４に供給されるように第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４を制御する。

充放電指令が第３モードである場合には、充放電制御部８０は、光電変換モジュール８の２つの光電変換部からの出力を直列にして直流電圧２４０ｖの電力が出力されるように直列・並列切替回路５０を切り替える。そして、充放電制御部８０は、直列・並列切替回路５０により供給された直流電圧２４０ｖの電力が交流電圧２００ｖの電力に電力変換されて買電会社３に供給されるように第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２を制御する。

充放電指令が第４モードである場合には、充放電制御部８０は、売電会社２から供給された電力が第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６に供給されるように第２切替回路７２を切り替え、さらに第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６によって交流電圧１００ｖの電力が二次電池１４０の充電に適した電力に電力変換されるように制御する。また、充放電制御部８０は、第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６によって出力された直流電圧９６ｖの電力がブレーカユニット４２に供給されるように第３切替回路７４を切り替え、その電力が充電電力として二次電池ブロック１２０に供給されるようにブレーカユニット４２を接続制御する。

充放電指令が第５モードである場合には、充放電制御部８０は、二次電池ブロック１２０から放電された放電電力が第６切替回路７９に供給されるようにブレーカユニット４２を接続制御する。そして、充放電制御部８０は、第６切替回路７９に供給された電力が第５切替回路７７に供給されるように第６切替回路７９の切り替えを行う。さらに、充放電制御部８０は、第５切替回路７７に供給された電力が第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４に供給されるように第５切替回路７７の切り替えを行い、第５切替回路７７から供給された直流電圧９６ｖの電力が交流電圧１００ｖの電力に電力変換されてＡＣ負荷４に供給されるように第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４を制御する。

充放電指令が第６モードである場合には、充放電制御部８０は、二次電池ブロック１２０から放電された放電電力が第６切替回路７９に供給されるようにブレーカユニット４２を接続制御する。そして、充放電制御部８０は、第６切替回路７９に供給された電力が第４切替回路７６に供給されるように第６切替回路７９の切り替えを行う。さらに、充放電制御部８０は、第６切替回路７９から第４切替回路７６に供給された電力が第２ＤＣ／ＤＣ変換回路６２に供給されるように第４切替回路７６を切り替える。また、このとき二次電池ブロック１２０からの放電電力が十分でないときに備えて、売電会社２から供給された電力が第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８に供給されるように第２切替回路７２を切り替え、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８によって交流電圧２００ｖの電力が二次電池１４０からの放電に合わせた電力に電力変換されて第４切替回路７６に出力されるように制御することもできる。なお、第４切替回路７６から供給された電力は、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路６２によって電力変換されてＤＣ負荷６に供給される。

次に、制御ユニット４４の消火制御部８２の機能に関連する第１煙センサ９０と、第２煙センサ９２と、消火装置２０と、吸気弁９４と、排気弁９６と、避圧弁９８とについて詳述する。

第１煙センサ９０と第２煙センサ９２は、万一、二次電池１４０が所定の許容温度を超えて異常状態となって発火したときに、それによって発生する煙を検知するための煙検知センサである。第１煙センサ９０は、収納本体部１２の内部で二次電池ブロック１２０が配置される上部領域に配置され、第２煙センサ９２は、収納本体部１２の内部で最上部の近傍に配置される。第１煙センサ９０と第２煙センサ９２の検知結果は、回路ブロック４０の制御ユニット４４に伝送される。

消火装置２０は、収納本体部１２の上側に載置される消火設備として機能する。消火装置２０は、消火剤コントロールユニット２２と、消火剤タンク２４と、消火剤供給弁２６と、消火剤供給配管２８とを含んで構成される。

消火剤タンク２４は、消火剤を貯蔵するタンクである。消火剤供給配管２８は、消火剤タンク２４の消火剤を二次電池ブロック１２０に対して供給するための配管であり、収納本体部１２の上側に載置される消火装置２０から、収納本体部１２の下部に配置される二次電池ブロック１２０に向かって延びて配置される。ここで、消火剤タンク２４に充填される消火剤は、単位体積あたりの質量が空気の単位体積当りの質量よりも大きく、電気的絶縁性を有するものが用いられ、例えば、噴射後に熱分解によって揮発性のトリフルオロメチル基（ＣＦ₃ ^*）を発生するＣＦ₃ＣＦ₂Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ₃)₂を用いることができる。

消火剤タンク２４を収納本体部１２の上側、すなわち収納本体部１２の天井部の上側に配置することで、二次電池ブロック１２０の近傍に消火剤タンク２４を配置することに比べ、仮に二次電池ブロック１２０が発火したときに消火剤タンクが受けるダメージを少なくすることができ、より確実な消火動作を行うことができる。

消火剤供給弁２６は、開弁したときに、消火剤タンク２４から消火剤供給配管２８に消火剤を供給させることを許容し、閉弁したときに、消火剤タンク２４から消火剤供給配管２８に消火剤を供給させることを停止する。なお、消火剤供給弁２６は、消火剤コントロールユニット２２によって開閉弁制御がなされる。

消火剤コントロールユニット２２は、外部警報信号線１０４を介して入力される消火開始信号を示す外部警報信号、あるいは、制御ユニット４４からの消火開始信号があったときに消火剤供給弁２６を開弁する。また、消火剤コントロールユニット２２は、制御ユニット４４からの消火終了信号があったときに、消火剤供給弁２６を閉弁する。

吸気弁９４と排気弁９６は、収納本体部１２の天井部に取り付けられ、二次電池ブロック１２０に異常が生じ、消火装置２０が作動した後で、消火後の使用済み消火剤を図示しない外部の吸引ポンプによって吸引排気させるために用いられる開閉弁である。吸気弁９４と排気弁９６の動作は、回路ブロック４０の制御ユニット４４の下で制御される。具体的には、通常時には吸気弁９４も排気弁９６も閉弁とされ、消火後に、吸気弁９４が開弁されて大気に対し開放され、排気弁９６が開弁されて図示しない吸引ポンプに接続される。これによって、吸気弁９４から収納本体部１２の内部に空気が取り込まれ、空気と共に使用済み消火剤が排気弁９６を介して吸引ポンプによって外部に排出される。

避圧弁９８は、収納本体部１２の内部圧力が予め定められた所定の圧力値を超えたときに、開弁して収納本体部１２の圧力値を正常化する弁である。

続いて、二次電池収納システムラック１０の制御ユニット４４の消火制御部８２の動作について説明する。消火制御部８２は、二次電池ブロック１２０の各二次電池１４０の温度センサ１４２から温度信号が所定の閾値温度を超えるものがある場合には、ブレーカユニット４２の遮断制御を行って二次電池ブロック１２０に対する充放電を停止させ、二次電池１４０が異常状態となっている可能性があることを示す異常信号を異常信号線１０６を介して出力する。

消火制御部８２は、第１煙センサ９０、第２煙センサ９２から煙を検知したことを示す煙検知信号を受け取った場合、あるいは、各二次電池１４０から受け取った温度信号が所定の閾値温度を超えて異常な温度であった場合に、消火装置２０から二次電池ブロック１２０に消火剤を供給させるように、消火剤コントロールユニット２２に対して消火開始信号を出力する。また、消火制御部８２は外部警報信号線１０４を介して伝送された外部警報信号を受け取ったときにも消火開始信号を出力する。さらに、消火制御部８２は、消火開始信号を出力した後に、各二次電池１４０からの温度信号等に基づいて、消火装置２０による消火が完了しているか否かを判断し、消火が完了していると判断したときは、消火剤コントロールユニット２２に対して消火終了信号を出力する。このように、二次電池ブロック１２０が異常状態であると判断された場合に、万一の発火に備えて二次電池ブロック１２０に消火剤を供給することができる。

また、消火制御部８２は、消火が完了したときに使用済みの消火剤を排出するために、吸気弁９４と排気弁９６を開弁し、吸気弁９４が開弁して大気に対し開放され、排気弁９６が開弁して図示しない吸引ポンプに接続される。これによって、吸気弁９４から収納本体部１２の内部に空気が取り込まれ、空気と共に使用済み消火剤が排気弁９６を介して吸引ポンプによって外部に排出される。

ここで、上述したように、回路ブロック４０と二次電池ブロック１２０とは重力方向Ｇに沿って一列に配置され、二次電池ブロック１２０は回路ブロック４０よりも下方に配置されている。したがって、空気よりも単位体積当たりの質量が大きい消火剤を貯蔵した消火装置２０を収納本体部１２の天井部の上側に配置して収納本体部１２の上部から消火剤を供給する場合であっても、消火剤を収納本体部１２の下部に設けられる二次電池ブロック１２０に行き渡りやすくすることができる。

さらに、収納本体部１２の内部では、上述したように、電力分配器ユニット４６と、ブレーカユニット４２と、制御ユニット４４と、二次電池ブロック１２０とは重力方向Ｇに沿って一列に並べられており、消火装置２０は収納本体部１２の天井部の上側に載置されているため、収納本体部１２の底面積を削減することができ、設置領域を小さくすることができる。

次に、二次電池収納システムラック１０の変形例である二次電池収納システムラック１１について説明する。二次電池収納システムラック１１と二次電池収納システムラック１０の相違点は、回路ブロック４１の電力分配器ユニット４７と地絡検出回路４８であり、その相違点を中心に説明する。図５は、二次電池収納システムラック１１の収納本体部１２に収納される各要素の接続関係を示す図である。

電力分配器ユニット４７は、直列・並列切替回路５０と、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２と、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８と、第４切替回路７６とを含んで構成される。つまり、電力分配器ユニット４７は、第１切替回路７０と、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路６０と、第３切替回路７４と、第５切替回路７７と、第６切替回路７９と、第１ＡＣ／ＤＣ変換回路５６と、第２ＤＣ／ＡＣ変換回路５４と、第２切替回路７２とが存在しない点で電力分配器ユニット４６と相違する。なお、図５は、図４において二次電池収納システムラック１０に接続されるものとして記載されていたＡＣ負荷４が存在しない点で、図４と相違する。

地絡検出回路４８は、直列・並列切替回路５０と、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２と、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８と、第４切替回路７６とを含む各要素に接続される正極母線及び負極母線に関する地絡を検出する回路である。

図６は、正面扉１４を開いているときの二次電池収納システムラック１１の具体的な要素の配置関係を示す図である。二次電池収納システムラック１１の各要素の配置関係は、回路ブロック４１と二次電池ブロック１２０とが重力方向Ｇに沿って一列に配置され、回路ブロック４１が二次電池ブロック１２０よりも上方に配置されている。

そして、回路ブロック４１の各要素の配置関係について述べると、電力分配器ユニット４７と制御ユニット４４と地絡検出回路４８とブレーカユニット４２とが重力方向Ｇに沿って一列に配置される。回路ブロック４１の各要素のうち、電力分配器ユニット４７が最も上方に配置され、制御ユニット４４が電力分配器ユニット４７よりも下方に配置され、地絡検出回路４８が制御ユニット４４よりも下方に配置され、ブレーカユニット４２が地絡検出回路４８よりも下方に配置される。なお、回路ブロック４１が二次電池ブロック１２０よりも上方に配置されているため、ブレーカユニット４２は二次電池ブロック１２０よりも上方に配置されている。

さらに、電力分配器ユニット４７の各要素の配置関係について述べると、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２と直列・並列切替回路５０と第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８とが重力方向Ｇに沿って一列に配置される。電力分配器ユニット４７の各要素のうち、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２が最も上方に配置され、直列・並列切替回路５０が第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２よりも下方に配置され、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８が直列・並列切替回路５０よりも下方に配置される。なお、上述したように、電力分配器ユニット４７が制御ユニット４４よりも上方に配置されているため、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８は制御ユニット４４よりも上方に配置されている。

ここで、二次電池収納システムラック１１においても二次電池収納システムラック１０と同様に、回路ブロック４０と二次電池ブロック１２０とは重力方向Ｇに沿って一列に配置され、二次電池ブロック１２０は回路ブロック４０よりも下方に配置されている。したがって、空気よりも単位体積当たりの質量が大きい消火剤を貯蔵した消火装置２０を収納本体部１２の天井部の上側に載置して収納本体部１２の上部から消火剤を供給する場合であっても、消火剤を収納本体部１２の下部に設けられる二次電池ブロック１２０に行き渡りやすくすることができる。

そして、二次電池収納システムラック１１においても二次電池収納システムラック１０と同様に、収納本体部１２の内部において、電力分配器ユニット４７と、ブレーカユニット４２と、制御ユニット４４と、地絡検出回路４８と、二次電池ブロック１２０とは重力方向Ｇに沿って一列に並べられており、消火装置２０は収納本体部１２の天井部の上側に載置されているため、収納本体部１２の底面積を削減することができ、設置領域を小さくすることができる。

さらに、二次電池収納システムラック１１では、上述したように、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２と、直列・並列切替回路５０と、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８と、地絡検出回路４８とを含む回路ブロック４１は、二次電池ブロック１２０よりも上方に配置されている。これにより、例えば、第１ＤＣ／ＡＣ変換回路５２、直列・並列切替回路５０、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路５８、地絡検出回路４８が作動する際に熱が発生したときであっても、当該熱は収納本体部１２の天井部側に上昇するため、二次電池ブロック１２０を当該熱から保護することができる。

なお、上記では、制御ユニット４４が電力分配器ユニット４６，４７よりも下方に配置されているものとして説明したが、もちろん、当該配置関係に限定されない。その理由として、電力分配器ユニット４６，４７、地絡検出回路４８、ブレーカユニット４２、二次電池ブロック１２０は電力の流れる向きにしたがって収納本体部１２内で配置されているが、制御ユニット４４は、当該電力が流れる対象でないからである。

２ 売電会社、３ 買電会社、４ ＡＣ負荷、６ ＤＣ負荷、８ 光電変換モジュール、１０，１１ 二次電池収納システムラック、１２ 収納本体部、１４ 正面扉、２０ 消火装置、２２ 消火剤コントロールユニット、２４ 消火剤タンク、２６ 消火剤供給弁、２８ 消火剤供給配管、３０ 排気ファン部、３２ 吸気ファン部、４０，４１ 回路ブロック、４２ ブレーカユニット、４４ 制御ユニット、４６，４７ 電力分配器ユニット、４８ 地絡検出回路、５０ 直列・並列切替回路、５２ 第１ＤＣ／ＡＣ変換回路、５４ 第２ＤＣ／ＡＣ変換回路、５６ 第１ＡＣ／ＤＣ変換回路、５８ 第２ＡＣ／ＤＣ変換回路、６０ 第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、６２ 第２ＤＣ／ＤＣ変換回路、７０ 第１切替回路、７２ 第２切替回路、７４ 第３切替回路、７６ 第４切替回路、７７ 第５切替回路、７９ 第６切替回路、８０ 充放電制御部、８２ 消火制御部、９０ 第１煙センサ、９２ 第２煙センサ、９４ 吸気弁、９６ 排気弁、９８ 避圧弁、１００ 電力線、１０２ 充放電指令信号線、１０４ 外部警報信号線、１０６ 異常信号線、１２０ 二次電池ブロック、１２２，１２４，１２６ 側壁部材、１３４ 耐火断熱板材、１４０ 二次電池、１４２ 温度センサ。

Claims (5)

1. 外部と電力のやり取りをするための電力線に接続される回路ブロックと、
   前記回路ブロックに接続され、前記回路ブロックよりも質量が大きい二次電池ブロックと、
   前記回路ブロックと前記二次電池ブロックとを内部に収納する収納本体部と、
   消火剤を貯蔵し、消火が必要な際に前記二次電池ブロックに対して前記消火剤を供給する消火装置と、
   を備え、
   前記消火装置および前記回路ブロックおよび前記二次電池ブロックは、重力方向に沿って一列に配置され、前記消火装置は前記回路ブロックよりも上方に配置され、前記二次電池ブロックは前記回路ブロックよりも下方に配置され、
   前記回路ブロックは、
   前記電力線から入力される入力電力を前記二次電池ブロックに充電するための充電電力に変換し、前記二次電池ブロックから放電される放電電力を前記電力線から出力される出力電力に変換する電力分配部と、
   前記電力分配部よりも下方に配置され、前記二次電池ブロックに対する充放電を遮断する遮断回路と、
   を含むことを特徴とする二次電池収納システムラック。
2. 請求項１に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
   前記回路ブロックは、
   前記電力分配部よりも下方に配置され、前記二次電池ブロックに対する充放電制御を行うために前記電力分配部を制御する制御部を含むことを特徴とする二次電池収納システムラック。
3. 請求項２に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
   前記消火装置は、
   前記収納本体部の上部から空気よりも単位体積当たりの質量が大きい前記消火剤を前記収納本体部の下部に向けて供給することを特徴とする二次電池収納システムラック。
4. 請求項３に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
   前記電力分配部は、
   複数の光電変換部を直列接続あるいは並列接続させるように切り替える直列・並列切替回路と、
   前記複数の光電変換部が直列接続されたときに出力される直流電力を交流電力に変換して前記外部に供給するための第１電力変換回路と、
   前記外部から供給される交流電力を直流電力に変換する第２電力変換回路と、
   を有することを特徴とする二次電池収納システムラック。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
   前記収納本体部に収納される各要素に接続される正極母線あるいは負極母線に関する地絡を検出する地絡検出回路を備え、
   前記地絡検出回路は、
   前記二次電池ブロックよりも上方に配置されることを特徴とする二次電池収納システムラック。

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