JP5749559B2 - Battery system for maintenance - Google Patents

Battery system for maintenance Download PDF

Info

Publication number
JP5749559B2
JP5749559B2 JP2011101890A JP2011101890A JP5749559B2 JP 5749559 B2 JP5749559 B2 JP 5749559B2 JP 2011101890 A JP2011101890 A JP 2011101890A JP 2011101890 A JP2011101890 A JP 2011101890A JP 5749559 B2 JP5749559 B2 JP 5749559B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
unit
short
battery module
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011101890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012234684A5 (en
JP2012234684A (en
Inventor
西村 和也
和也 西村
一良 ▲高▼垣
一良 ▲高▼垣
鵜川 公平
公平 鵜川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2011101890A priority Critical patent/JP5749559B2/en
Publication of JP2012234684A publication Critical patent/JP2012234684A/en
Publication of JP2012234684A5 publication Critical patent/JP2012234684A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5749559B2 publication Critical patent/JP5749559B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

本発明は、地上蓄電設備や車両搭載に用いられる電池システムに関し、詳しくは、その電池システムのメンテナンス技術に関する。   The present invention relates to a battery system used for ground storage equipment and vehicle mounting, and more particularly to a maintenance technique for the battery system.

従来、一般的な電気鉄道用の変電所では、例えば、電力会社からの交流電力を直流電力に変換して、き電線に供給している。電気車両は、前記き電線から架線を経由して直流電力の供給を受けて、運行を行なっている。   Conventionally, in a substation for a general electric railway, for example, AC power from an electric power company is converted into DC power and supplied to feeders. The electric vehicle operates by receiving DC power from the feeder via the overhead line.

電気車両は、加速時には、架線から供給された電力を、車両に搭載された電力制御装置を介して走行用のモータに電力を供給することで、電気エネルギーを走行エネルギーに変換して走行する。このとき、一般的に架線電圧は降下する。   When accelerating, an electric vehicle travels by converting electric energy to travel energy by supplying power supplied from an overhead line to a motor for traveling via a power control device mounted on the vehicle. At this time, the overhead line voltage generally drops.

また、反対に減速時には電気車両が持つ走行エネルギーを、走行用のモータを発電機として作用させることにより電気エネルギーに変換し、回生電力が架線に流れる。このとき、一般的に架線電圧は上昇する。   On the other hand, when the vehicle decelerates, the traveling energy of the electric vehicle is converted into electrical energy by using a traveling motor as a generator, and regenerative power flows through the overhead line. At this time, the overhead line voltage generally increases.

変電所に大型の電池システムを設備して、余剰回生電力を当該電池システムに充電することにより蓄積し、架線の電圧が降下したときに放電することにより、架線電圧の変動を緩和することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような電池システムは、回生電力の有効利用及び架線電圧の適正値維持による運行性能維持の面から最近注目を浴びている。   Proposed to install a large battery system at the substation, accumulate excess regenerative power by charging the battery system, and discharge it when the voltage of the overhead line drops to reduce fluctuations in the overhead line voltage (For example, refer to Patent Document 1). Such a battery system has recently attracted attention from the aspect of maintaining the operation performance by effectively using regenerative power and maintaining an appropriate value of the overhead line voltage.

一方、充放電制御装置を用いずに、変電所に設備した電池システムを用いて、回生電力の有効利用を図るとともに、変電所の送電能力を補完する電力供給システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, while using a battery system installed in a substation without using a charge / discharge control device, an effective supply of regenerative power has been proposed, and a power supply system that complements the transmission capability of the substation has been proposed (for example, Patent Document 2).

変電所等に設置される電池システムは、多数の電池を直列接続して構成される電池モジュールを多数直列および並列に接続して構成されるところ、当該電池モジュールにおいては、充放電サイクルを繰り返す過程で、単位電池間の性能劣化度合いにバラつきが生じ、充放電容量のバランスが大きく崩れた状態が発生することがある。他の単位電池に比較して充放電容量が極端に劣化した単位電池が発生した状態で電池モジュールの充放電を行えば、劣化した単位電池が過充電または過放電されることになり、電池モジュールの性能を維持することが困難となる。   A battery system installed in a substation or the like is configured by connecting a large number of battery modules configured by connecting a large number of batteries in series and connected in series and in parallel. Therefore, the degree of performance deterioration between the unit batteries varies, and a state in which the balance of the charge / discharge capacity is largely lost may occur. If a battery module is charged / discharged in a state where a unit battery with extremely deteriorated charge / discharge capacity compared to other unit batteries is generated, the deteriorated unit battery will be overcharged or overdischarged. It becomes difficult to maintain the performance.

このような問題点を解決する方法として、単位電池の正極と負極の間を金属片からなる短絡部材で短絡して劣化した単位電池を電池モジュールから除外する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   As a method for solving such a problem, a method has been proposed in which a unit cell that has deteriorated by being short-circuited between a positive electrode and a negative electrode of a unit cell by a short-circuit member made of a metal piece is excluded from the battery module (for example, a patent). Reference 3).

特開2001−260719号公報JP 2001-260719 A 国際公開第2009/107715号公報International Publication No. 2009/107715 特開2010−049870号公報JP 2010-049870 A

変電所に大型の電池システムを設備して、回生電力の回収を図る電気鉄道用の電力供給システムが提案されている(上記特許文献1)。しかし、当該電力供給システムには電池システムの電圧を適切に調整して架線に接続するための充放電制御装置を必要としている。   There has been proposed a power supply system for electric railways that is equipped with a large battery system at a substation and collects regenerative power (Patent Document 1). However, the power supply system requires a charge / discharge control device for appropriately adjusting the voltage of the battery system and connecting it to the overhead line.

この理由は、通常の二次電池では、電池のSOC(充電状態)に対する出力電圧(正確には端子電圧)が大きく変化するので、充放電制御装置を用いて電池システムの電圧を架線電圧に適合させて、架線に接続する方法が取られているからである。この充放電制御装置は高価であるし、設置に場所を取るので、係る電池システムの普及を阻む要因となっている。   The reason for this is that in an ordinary secondary battery, the output voltage (exactly the terminal voltage) with respect to the SOC (charge state) of the battery changes greatly, so the voltage of the battery system is adapted to the overhead voltage using the charge / discharge control device. This is because the method of connecting to the overhead wire is taken. Since this charge / discharge control apparatus is expensive and takes a place for installation, it is a factor that hinders the spread of such battery systems.

ニッケル水素電池は、電池のSOCに対する出力電圧の変化が小さく、電池システムの出力電圧を架線電圧に適合させるために、充放電制御装置を必要としない(上記特許文献2)。   The nickel-metal hydride battery has a small change in output voltage with respect to the SOC of the battery, and does not require a charge / discharge control device in order to adapt the output voltage of the battery system to the overhead line voltage (Patent Document 2).

しかし、不具合が生じた単位電池の正極と負極の間を金属片からなる短絡部材で短絡して劣化した単位電池を電池モジュールから除外する例えば特許文献3に示すような方法をとれば、当該電池モジュールの出力電圧は低下する。   However, if a method such as that disclosed in Patent Document 3 is adopted, for example, a unit battery that is deteriorated by short-circuiting between a positive electrode and a negative electrode of a unit battery in which a defect has occurred is short-circuited by a short-circuit member made of a metal piece. The module output voltage drops.

短絡部材により短絡される単位電池の数が増えれば、多数の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムの出力電圧が低下することとなり、ニッケル水素電池においても所定の出力電圧に調整する場合は充放電制御装置を必要とすることとなる。   If the number of unit batteries that are short-circuited by the short-circuit member increases, the output voltage of the battery system formed by connecting a large number of battery modules in series will decrease. A charge / discharge control device is required.

このように不具合を生じた単位電池を短絡して除外した後において、電池システムの出力電圧を調整したいという要望は、電気鉄道用の電力供給システムのみならず、一般産業用の電力供給システムにおいてもみられることである。   The demand to adjust the output voltage of the battery system after removing the defective unit battery by short-circuiting in this way is seen not only in the power supply system for electric railways but also in the power supply system for general industries. Is to be.

本発明の目的は、上記課題を解決するために、複数の電池モジュールを直列に接続してなる電池システムにおいて、その出力電圧を、高価な充放電制御装置を用いることなく、簡便に調整することが可能な電池システムを提供することである。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to easily adjust the output voltage of a battery system in which a plurality of battery modules are connected in series without using an expensive charge / discharge control device. It is to provide a battery system capable of.

上記の目的を達成するために本発明に係るメンテナンスを考慮した電池システムは、複数の単位電池と、隣り合う単位電池同士の間に設けられた導電部材とを有し、単位電池を複数積層して直列に接続してなる第1電池モジュールと、複数の単位電池と、隣り合う単位電池同士の間に設けられた導電部材とを有し、単位電池を複数積層して直列に接続してなる電池モジュールであって、正極端子と負極端子の間に、当該電池モジュールの外部に電気を取り出すために設けられた、前記正極端子の電位と前記負極端子の電位との中間の電位を有する接続端子をさらに設けた第2電池モジュールと、を直列に接続して構成される電池システムであって、前記導電部材は、前記単位電池を介して隣り合う導電部材同士を短絡させる、導電性素材で形成された短絡部材が取り付けられるように構成される。 In order to achieve the above object, a battery system considering maintenance according to the present invention includes a plurality of unit cells and a conductive member provided between adjacent unit cells, and a plurality of unit cells are stacked. A first battery module connected in series, a plurality of unit cells, and a conductive member provided between adjacent unit cells, and a plurality of unit cells are stacked and connected in series. A battery module, which is provided between the positive terminal and the negative terminal for taking out electricity to the outside of the battery module and has a potential intermediate between the potential of the positive terminal and the potential of the negative terminal And a second battery module further connected in series, wherein the conductive member is formed of a conductive material that short-circuits adjacent conductive members via the unit battery. Been shorted member configured for attachment.

この構成によれば、電池モジュールを複数台直列に接続してなる電池システムにおいて、当該電池モジュールのプラス側の電気を取り出すため正極端子とマイナス側の電気を取り出すため負極端子の間に正極端子または負極端子とは別の接続端子を設けて、第2電池モジュールを構成することにより正極端子負極端子間の電圧よりも小さな電圧を取り出すことを可能にしている。これにより、電池モジュールの出力電圧を調整可能にしている。
According to this configuration, in the battery system formed by connecting the battery modules to multiple series, between the negative electrode terminal for taking out the positive electrode terminal and the negative side electricity for taking out the positive side of the electric of the battery module, the positive electrode terminal or negative electrode terminal is provided another connection terminal, by configuring the second battery module, and than the voltage between the positive terminal and the negative terminal it possible to take out a small voltage. Thereby, the output voltage of the battery module can be adjusted.

不具合が生じた単位電池を介して隣り合う導電部材同士を、導電性の短絡部材を介して短絡させることにより、単位電池を外部短絡させることができる。これにより、確実に不具合の生じた単位電池を外部短絡させることができる。 The unit battery can be externally short-circuited by short-circuiting the adjacent conductive members via the conductive short-circuit member via the unit battery in which the defect has occurred. Thereby, it is possible to short-circuit the unit battery in which the defect has occurred reliably.

外部短絡した単位電池のセル数に応じて第2電池モジュールの電気の取り出す端子を選んでもよい。これにより、電池システムの出力電圧を所望の値に保つことができる。このような電気の取り出し端子は接続端子であってもよく、また、正極端子もしくは負極端子であってもよい。
A terminal for taking out electricity from the second battery module may be selected in accordance with the number of unit batteries that are externally short-circuited . Thereby, the output voltage of a battery system can be maintained at a desired value. Such an electrical extraction terminal may be a connection terminal, or may be a positive terminal or a negative terminal.

請求項2記載のメンテナンスを考慮した電池システムは、前記単位電池に取り付けられ、前記単位電池の出力電圧を計測し、出力電圧値を示す電圧信号を送信するセル電圧計と、前記セル電圧計からの電圧信号を受信する電池監視装置と、作動時に前記電池システムに流れる電流を遮断する遮断器と、をさらに備え、前記電池監視装置は、前記セル電圧計の電圧値が所定の値より小さいと判別したときに、前記遮断器を作動させる。
A battery system in consideration of maintenance according to claim 2 is a cell voltmeter attached to the unit battery, measuring an output voltage of the unit battery, and transmitting a voltage signal indicating an output voltage value, and the cell voltmeter a battery monitoring device which receives a voltage signal, and a circuit breaker for interrupting a current flowing through the battery system during operation, further wherein the battery monitoring device, the voltage value of the cell voltage meter is smaller than the predetermined value when it is determined, actuating the circuit breaker.

この構成によれば、電池性能の劣化した単位電池をその出力電圧を計測することにより検知して、電池システムの運転を停止させるために、電池システムの出力に設けた遮断器を開放させる。遮断器を作動させる電圧値は変更可能である。また、電流計を設けて異常な過電流が流れたときに遮断器を作動させてもよい。   According to this configuration, in order to detect a unit battery having deteriorated battery performance by measuring its output voltage and stop the operation of the battery system, the circuit breaker provided at the output of the battery system is opened. The voltage value for operating the circuit breaker can be changed. Also, an ammeter may be provided to activate the circuit breaker when an abnormal overcurrent flows.

請求項3記載のメンテナンスを考慮した電池システムは、前記電池監視装置は、前記セル電圧計の電圧値が前記所定の値より小さく、かつ、該セル電圧計に対応する単位電池を介して隣り合う前記導電部材同士が、前記短絡部材により短絡されている状態であると判別したときは、前記遮断器を作動させない。 The battery system considering maintenance according to claim 3, wherein the battery monitoring device is adjacent to each other via a unit battery corresponding to the cell voltmeter when the voltage value of the cell voltmeter is smaller than the predetermined value. When it is determined that the conductive members are short-circuited by the short-circuit member, the circuit breaker is not operated.

この構成によれば、短絡状態の判別はセル電圧計の計測値で行う。例えば、ほぼゼロの電圧値が複数回以上計測された場合に遮断器を開放する。ほぼゼロというのはセル電圧計には誤差があるし、また、接続部分の熱起電力より、実際の電圧はゼロにも関わらず値を持って計測される場合があるので、多少の許容差を持たせる必要があるためである。複数回とは好ましくは3回以上であって、過渡的な影響を排除する時間的余裕を持たせたものである。
According to this configuration, the short-circuit state is determined by the measured value of the cell voltmeter. For example, the circuit breaker is opened when a substantially zero voltage value is measured more than once. Almost zero means that there is an error in the cell voltmeter, and the actual voltage may be measured with a value even though it is zero due to the thermoelectromotive force of the connection part, so there is some tolerance. It is because it is necessary to have. The plurality of times is preferably three times or more, and has a time margin for eliminating transient effects.

請求項4記載のメンテナンスを考慮した電池システムは、前記導電部材が、板状の形状であって、前記第1および第2電池モジュールの積層方向に直交して延びる係合孔が形成されており、前記短絡部材は、板状の本体部と、該本体部に突設され前記単位電池を介して隣り合う前記導電部材同士を短絡させるように前記導電部材の係合孔に係合する係合突起とを有する。
The battery system considering maintenance according to claim 4, wherein the conductive member has a plate shape, and an engagement hole extending perpendicularly to a stacking direction of the first and second battery modules is formed. the short-circuit member comprises a plate-like body portion, projecting from the body portion, engages the engaging hole of said conductive member so as to short the case cormorants before Kishirubeden members together next through the unit cell Engaging protrusions.

この構成によれば、電池モジュールを構成する単位電池間に、係合孔を有する板状の導電部材を介在させ、この導電部材、および、導電部材の係合孔に係合する係合突起を有する短絡部材を介して、単位電池を外部短絡させることができる。したがって、簡単な構造の導電部材および短絡部材を電池モジュールに用いるのみで、確実に異常な単位電池を外部短絡させることができる。しかも、導電部材および短絡部材の材質や寸法を変更することが可能となる。また異常な単位電池を検出したときに応急処置的に1セルのみ外部短絡させても、残りの単位電池に大きな影響を及ぼすことなく、電池モジュールの性能を確保することができる。
According to this configuration, the plate-shaped conductive member having the engagement hole is interposed between the unit cells constituting the battery module, and the engagement protrusion that engages with the conductive member and the engagement hole of the conductive member is provided. The unit battery can be externally short-circuited through the short-circuit member having the same. Accordingly, the conductive member and the shorting member having a simple structure only using the battery module, it is possible to make external short circuit reliably abnormal unit battery. In addition, the materials and dimensions of the conductive member and the short-circuit member can be changed. Moreover , even if only one cell is externally short-circuited as an emergency measure when an abnormal unit battery is detected, the performance of the battery module can be ensured without greatly affecting the remaining unit batteries.

請求項5記載のメンテナンスを考慮した電池システムは、前記導電部材の前記係合孔が気体又は液体からなる冷媒の流通経路を構成している
Cell system in consideration of maintenance of claim 5 constitutes a circulation path of refrigerant, wherein the engaging hole of said conductive member is composed of gas or liquid.

この構成によれば、このように構成することにより、導電部材を、単位電池を冷却するための放熱板として利用することが可能になる。その結果、電池モジュールにおける単位電池を冷却して、充放電時の電池温度上昇を抑制することにより、単位電池間の容量劣化のばらつきを抑えてより確実に電池モジュールの性能を確保することができる。
According to this structure, it becomes possible to utilize a conductive member as a heat sink for cooling a unit battery by comprising in this way. As a result, by cooling the unit battery in the battery module and suppressing the battery temperature rise at the time of charging / discharging, it is possible to more reliably secure the performance of the battery module by suppressing the variation in capacity deterioration between the unit batteries. .

請求項6記載のメンテナンスを考慮した電池システムは、前記第2電池モジュールにおいて、隣り合う単位電池同士の間に設けられた前記単位電池同士の間に、前記導電部材の代わりに、電気の良導体からなる中間集電体を設け、該中間集電体に前記接続端子を取り付けてなる。
The battery system in consideration of maintenance according to claim 6, in the second battery module, between the unit cells provided between adjacent unit cells , instead of the conductive member, a good electrical conductor. An intermediate current collector is provided, and the connection terminal is attached to the intermediate current collector.

この構成によれば第2電池モジュールの単位電池の間に中間集電体を設けて、中間集電体接続端子を設ける。このような中間集電体は好ましくは1〜4であって、中間集電体は多すぎると単位電池の収納数が減るので最大4であることが好ましい。このような構成とすることにより、容易に第2電池モジュールより所望の電池モジュールの中間の電圧を取り出すことが可能となる。
According to this configuration, the intermediate current collector provided between the unit cells of the second battery module, providing a connection to an intermediate current collector terminal. Such an intermediate current collector is preferably 1 to 4, and if the number of intermediate current collectors is too large, the number of unit cells to be accommodated decreases, so that the maximum number is preferably 4. By setting it as such a structure, it becomes possible to take out the intermediate voltage of a desired battery module from a 2nd battery module easily.

請求項7記載のメンテナンスを考慮した電池システムは、前記第2電池モジュール前記中間集電体の厚みが前記単位電池の厚みと、1枚または2枚の前記導電部材の厚みとを合わせたものに等しい。
Cell system in consideration of maintenance of claim 7, wherein the thickness of the intermediate current collector of the second battery module, and the thickness of the unit cell, combined with the thickness of one or two of the conductive member Equal to the thing .

この構成によれば、中間集電体の厚みを単位電池の厚み1枚または2枚の導電部材の厚みとを合わせた厚みにすることにより、電池モジュールの設計寸法の標準化を図ることが可能となる。これにより、接続端子を設けない第1電池モジュールにおいて、通常であれば単位電池等が収納される場所に中間集電体を配置することにより第2電池モジュールを構成することができる。また、製品の歩留まりを改善して、製造コストの上昇を抑えることができる。
According to this configuration, by making the thickness of the thickness of the intermediate current collectors, a combination of the thicknesses of the one or two of the conductive member of the unit cell, making it possible to standardize the design size of the battery module It becomes possible. Thus, in the first battery module without the connection terminals, Ru can be a unit battery or the like would normally constitute a second battery module by arranging the intermediate current collector in place to be stored. In addition , the yield of the product can be improved and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

また、このメンテナンスを考慮した電池システムは、前記電池監視装置、前記単位電池を流れる電流を計測する電流計からの信号を受信して、前記単位電池のSOCを計算するとともに、前記第2電池モジュールにおいて新しく供用になる単位電池のSOCが前記短絡部材で短絡されていない単位電池のSOCと同じになるように充電を行う充電器を備えてもよい
The battery system considering maintenance this, the battery monitoring device receives the signal from the current meter for measuring the current flowing through the unit cell, as well as calculates the SOC of the unit cell, the second You may provide the charger which charges so that SOC of the unit battery newly used in a battery module may become the same as SOC of the unit battery which is not short-circuited with the said short circuit member.

この構成によれば、電池監視装置においてセル電圧計やモジュール温度計の計測値から単位電池毎に電池の充電状態を示すSOCを計算しておき、短絡部材で短絡されていない正常な単位電池のSOCの平均値となるまで第2電池モジュールの単位電池を充電する。このように充電することにより電池システムを構成する単位電池間の性能のバラツキが防止できる。なお、充電器は電池監視装置にその機能を備えていてもよく、好ましくは別途準備されていてもよい。   According to this configuration, in the battery monitoring device, the SOC indicating the state of charge of the battery is calculated for each unit battery from the measured values of the cell voltmeter and the module thermometer, and the normal unit battery that is not short-circuited by the short-circuit member is calculated. The unit battery of the second battery module is charged until the average value of SOC is reached. By charging in this way, it is possible to prevent variation in performance between unit cells constituting the battery system. Note that the battery charger may have the function of the battery monitoring device, and may be prepared separately.

請求項記載の電力供給システムは、交流電力回線から受電する変圧器と該変圧器に接続された整流装置と該整流装置に接続されたき電線とを有する電気鉄道用の変電所に用いられる電力供給システムであって、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池システムを前記き電線に直結してなる。 The power supply system according to claim 8 , wherein the power used in an electric railway substation having a transformer receiving power from an AC power line, a rectifier connected to the transformer, and a feeder connected to the rectifier. a supply system, ing directly connected battery system according to the-out wire to one of claims 1 to 7.

この構成によれば、電池システムは高価な充放電制御装置を用いることなく、架線に直接接続することができる。   According to this configuration, the battery system can be directly connected to the overhead line without using an expensive charge / discharge control device.

本発明の一実施形態に係る電池モジュールを示す部分破断側面図である。It is a partially broken side view which shows the battery module which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の電池モジュールにおける単位電池を示す部分破断平面図である。It is a partially broken top view which shows the unit battery in the battery module of FIG. 図1の電池モジュールのケーシングの内部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inside of the casing of the battery module of FIG. 図3IV−IVに沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV. 本発明の一実施形態に係るセル数調整用電池モジュールを示す部分破断図面である。(a)は平面図であり、(b)は側面図であり、(c)は接続端子近傍の拡大図である。It is a partial fracture drawing which shows the battery module for cell number adjustment concerning one embodiment of the present invention. (A) is a plan view, (b) is a side view, and (c) is an enlarged view of the vicinity of a connection terminal. 図1の電池モジュールにおける電池積層体を示す概略構成図であり、(a)は電池積層体の平面図、(b)は電池積層体の側面図である。It is a schematic block diagram which shows the battery laminated body in the battery module of FIG. 1, (a) is a top view of a battery laminated body, (b) is a side view of a battery laminated body. 本発明の一実施形態に係る短絡部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the short circuit member which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る短絡部材の取り付け状態を示す図であり、(a)は、図7の短絡部材を導電部材に取り付けた状態の正面図であり、(b)はその側面図である。It is a figure which shows the attachment state of the short circuit member which concerns on this embodiment, (a) is a front view of the state which attached the short circuit member of FIG. 7 to the electrically-conductive member, (b) is the side view. 本発明の一実施形態に係る電池システムを構成する電池モジュールの接続図である。(a)は第1電池モジュールの電気取り出し部の接続図であり、(b)は第2電池モジュールの電気取り出し部の接続図であり、(c)は第1電池モジュールと第2電池モジュールの接続図である。It is a connection diagram of the battery module which comprises the battery system which concerns on one Embodiment of this invention. (A) is a connection diagram of the electrical extraction part of the first battery module, (b) is a connection diagram of the electrical extraction part of the second battery module, and (c) is a connection between the first battery module and the second battery module. It is a connection diagram. 電池監視システムにおけるデータ収集システムを示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the data collection system in a battery monitoring system. 電池システムの保護系統図を示す図面である。It is drawing which shows the protection system figure of a battery system. 電池システムのアラームリストである。It is an alarm list of a battery system. 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの接続状態を示す電池構成図面であり、(a)は不具合セルがない状態における接続構成図であり、(b)は不具合セルが生じた場合の接続構成図であり、(c)はセル数調整用モジュールを接続した状態における接続構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a battery block diagram which shows the connection state of the battery module which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a connection block diagram in the state without a defective cell, (b) is a connection structure when a defective cell arises It is a figure, (c) is a connection block diagram in the state which connected the module for cell number adjustment. 本発明の一実施形態に係る電池システムを備えた電気鉄道電力供給システムの系統図である。1 is a system diagram of an electric railway power supply system including a battery system according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明に係る電池システムの実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, although the embodiment of the battery system concerning the present invention is described according to a drawing, the present invention is not limited to this embodiment.

まず、第1電池モジュールBの一例を示した後に、第2電池モジュールB’の説明を行なう。   First, after showing an example of the first battery module B, the second battery module B 'will be described.

図1は第1電池モジュールB(以下特に区別する必要がないときは、電池モジュールBと称す)の構造を示す部分破断側面図である。この電池モジュールBは、例えば、電気鉄道の変電所に設置されるものであって、好ましくは密閉式の角形電池である単位電池Cを、単位電池Cの厚み方向に複数個(本実施形態では30個)積層した電池積層体1と、電池積層体1を積層方向Xに締め付け固定するための側面板3、圧縮板5および締付けボルト7とを主要な構成要素として備えており、これら主要な構成要素が、絶縁素材からなるケーシング9によって覆われている。   FIG. 1 is a partially cutaway side view showing the structure of a first battery module B (hereinafter referred to as battery module B when it is not necessary to distinguish between them). The battery module B is installed in, for example, a substation of an electric railway, and a plurality of unit batteries C, which are preferably sealed rectangular batteries, are provided in the thickness direction of the unit battery C (in this embodiment, 30) The laminated battery stack 1, and the side plate 3, the compression plate 5, and the tightening bolt 7 for fastening and fixing the battery stack 1 in the stacking direction X are provided as main components. The components are covered with a casing 9 made of an insulating material.

図2は、図1に示す単位電池Cの構造の一例を示す部分破断平面図である。単位電池Cは、セパレータ17と、正極部材18および負極部材19とを含む電極体10と、電極体10を電解液とともに収容する角形形状の収納容器13とを備えている。収納容器13は、絶縁素材からなる矩形の枠形部材14と、互いに対向して枠形部材14の二つの開口をそれぞれ覆う、導電素材からなる第1蓋部材15および第2蓋部材16とから構成されている。   FIG. 2 is a partially broken plan view showing an example of the structure of the unit battery C shown in FIG. The unit battery C includes a separator 17, an electrode body 10 including a positive electrode member 18 and a negative electrode member 19, and a rectangular storage container 13 that stores the electrode body 10 together with an electrolytic solution. The storage container 13 includes a rectangular frame-shaped member 14 made of an insulating material, and a first lid member 15 and a second lid member 16 made of a conductive material that face each other and cover the two openings of the frame-shaped member 14. It is configured.

電極体10は、複数の正極部材18と複数の負極部材19とが、プリーツ状に折り曲げられたセパレータ17を介して所定の方向に交互に積層されて対向する積層構造を有している。収納容器13の第1蓋部材15および第2蓋部材16は、ニッケルめっきを施した鋼板で形成されており、正極部材18は第1蓋部材15に、負極部材19は第2蓋部材16に、それぞれ電気的に接続されている。つまり、第1および第2蓋部材15,16は、それぞれ、単位電池Cのプラス側の電気の集電体である正極板とマイナス側の電気の集電体である負極板とを兼ねている。   The electrode body 10 has a laminated structure in which a plurality of positive electrode members 18 and a plurality of negative electrode members 19 are alternately laminated in a predetermined direction via separators 17 bent in a pleat shape. The first lid member 15 and the second lid member 16 of the storage container 13 are formed of a nickel-plated steel plate, the positive electrode member 18 is the first lid member 15, and the negative electrode member 19 is the second lid member 16. , Each is electrically connected. That is, the first and second lid members 15 and 16 each serve as a positive electrode plate that is a positive-side electric current collector and a negative electrode plate that is a negative-side electric current collector. .

また、単位電池Cには、単位電池Cの電圧を監視するための電圧監視端子46が設けられている。電圧監視端子46は、1対、つまり正極側と負極側とに各1つずつ設けてもよいが、電池モジュールBにおける隣接する単位電池Cの正極側と負極側とで、1つの端子46を共有することが好ましい。   The unit battery C is provided with a voltage monitoring terminal 46 for monitoring the voltage of the unit battery C. The voltage monitoring terminals 46 may be provided in a pair, that is, one each on the positive electrode side and the negative electrode side, but one terminal 46 is provided on the positive electrode side and the negative electrode side of the adjacent unit battery C in the battery module B. It is preferable to share.

次に、単位電池Cを用いて構成した電池モジュールBの構造について説明する。本実施形態における電池モジュールBの電池積層体1は、図1に示すように、単位電池Cと導電板31とを積層したものであり、単位電池Cは隣接する単位電池Cの一方の第1蓋部材15(図2)と、他方の第2蓋部材16(図2)とが互いに対向する方向に積層されており、さらに、単位電池Cの間には導電板31が介在している。なお、本実施形態において、単位電池C毎に単位電池Cの両面に導電板31を介在させているが、2組の単位電池Cについて1つの導電板31を介在させてもよい。   Next, the structure of the battery module B configured using the unit battery C will be described. As shown in FIG. 1, the battery stack 1 of the battery module B in the present embodiment is obtained by stacking unit batteries C and conductive plates 31, and the unit battery C is one first of adjacent unit batteries C. The lid member 15 (FIG. 2) and the other second lid member 16 (FIG. 2) are stacked in a direction facing each other, and a conductive plate 31 is interposed between the unit cells C. In the present embodiment, the conductive plate 31 is interposed on both sides of the unit battery C for each unit battery C, but one conductive plate 31 may be interposed for two sets of unit batteries C.

図3は、電池モジュールBの主要部分であるモジュール本体47を部分的に破断して示す斜視図である。なお、以下の説明において、電池積層体1の正極側(図3の手前側)を前側と呼び、負極側(図3の奥側)を後側と呼ぶ。電池積層体1の積層方向Xの両側面には、積層方向Xに沿って延びる一組の板状の部材として形成された側面板3が配置されて、電池積層体1の両側面を覆っている。側面板3の、積層方向Xの前端部と後端部には、それぞれ、板状の圧縮部材である圧縮板5が側面ボルト32によって固定されており、前後の各圧縮板5,5によって、電池積層体1の積層方向Xの前面および後面が覆われている。また、電池積層体1の積層方向Xの上方および下方には、積層方向Xに沿って延びる板状部材である上面板33および下面板34がそれぞれ配置されている。上面板33および下面板34がボルト連結して側面板3に固定されている。   FIG. 3 is a perspective view showing the module main body 47, which is the main part of the battery module B, partially cut away. In the following description, the positive electrode side (front side in FIG. 3) of the battery stack 1 is referred to as the front side, and the negative electrode side (back side in FIG. 3) is referred to as the rear side. Side plates 3 formed as a pair of plate-like members extending along the stacking direction X are disposed on both side surfaces of the battery stack 1 in the stacking direction X so as to cover both sides of the battery stack 1. Yes. A compression plate 5 which is a plate-like compression member is fixed to each of the front end portion and the rear end portion in the stacking direction X of the side plate 3 by side bolts 32. The front surface and the rear surface of the battery stack 1 in the stacking direction X are covered. Further, an upper surface plate 33 and a lower surface plate 34 which are plate-like members extending along the stacking direction X are disposed above and below the stacking direction X of the battery stack 1, respectively. The upper surface plate 33 and the lower surface plate 34 are fixed to the side surface plate 3 by bolts.

図4は図3のIV−IV線に沿った断面図である。図4に示すように、電池積層体1の前端部に位置する単位電池Cの第1蓋部材15の前側には、正極側の集電部材となる第1集電板35が、単位電池Cに重ね合わせて配置されている。さらにこの第1集電板35の前側には、絶縁板37が配置されている。   4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. As shown in FIG. 4, on the front side of the first lid member 15 of the unit battery C located at the front end of the battery stack 1, a first current collecting plate 35 serving as a positive current collecting member is provided on the unit battery C. Are placed on top of each other. Further, an insulating plate 37 is disposed on the front side of the first current collecting plate 35.

電池積層体1の後端部も、前端部と同様の構造を有しており、電池積層体1の後端部に位置する単位電池Cの第2蓋部材16の後側には、負極側の集電部材となる第2集電板36が、単位電池Cに重ね合わせて配置されている。さらにこの第2集電板36の後側には、絶縁板37が配置されている。   The rear end portion of the battery stack 1 also has a structure similar to that of the front end, and the second lid member 16 of the unit battery C located at the rear end portion of the battery stack 1 has a negative electrode side. A second current collecting plate 36 serving as a current collecting member is superimposed on the unit battery C. Further, an insulating plate 37 is disposed on the rear side of the second current collecting plate 36.

第1集電板35には、電池モジュールBの正極端子11として機能する正極端子ボルト45が螺合されている。そして、電池積層体1の後端部には、前端部と同様に負極端子12が第2集電板36に螺合されて取り付けられている。なお、導電板31には単位電池Cの発生する熱を外部に放出するための冷媒を通す通気孔38が設けられている。   A positive terminal bolt 45 that functions as the positive terminal 11 of the battery module B is screwed into the first current collecting plate 35. The negative electrode terminal 12 is screwed onto the second current collector plate 36 and attached to the rear end portion of the battery stack 1 in the same manner as the front end portion. The conductive plate 31 is provided with a ventilation hole 38 through which a refrigerant for releasing heat generated by the unit battery C to the outside is passed.

本実施形態において電池モジュールBは30の単位電池Cで構成されている。変電所の公称電圧が450Vである場合、単位電池当りの出力電圧が1.367Vとして、電池モジュールを11台直列に接続して電池システムを組めばよいことになる。もっとも、電池モジュールBを構成する単位電池Cの数は30に限定されるものでなく、また、電池システムを構成する電池モジュールBの数も11に限定されるものでない。システム仕様に合わせて適宜変更可能である。   In the present embodiment, the battery module B is composed of 30 unit batteries C. When the nominal voltage of the substation is 450V, the output voltage per unit battery is 1.367V, and 11 battery modules are connected in series to form a battery system. However, the number of unit batteries C constituting the battery module B is not limited to 30, and the number of battery modules B constituting the battery system is not limited to 11. It can be changed appropriately according to the system specifications.

Figure 0005749559
Figure 0005749559

次に、第2電池モジュールB’(以下、セル数調整用電池モジュールと称す)の一実施形態について図5を用いて説明する。なお、電池モジュールBと共通の部分については説明を省略し、同一の符号を用いて示している。   Next, an embodiment of the second battery module B '(hereinafter referred to as a cell number adjusting battery module) will be described with reference to FIG. In addition, description is abbreviate | omitted about the part which is common with the battery module B, and it has shown using the same code | symbol.

図5において、図5(a)は前記セル数調整用電池モジュールB’の平面図であり、図5(b)は同側面図である。図5に示す実施形態において、導電板31は単位電池Cの両側に設けてある。   5A is a plan view of the cell number adjusting battery module B ′, and FIG. 5B is a side view thereof. In the embodiment shown in FIG. 5, the conductive plates 31 are provided on both sides of the unit battery C.

本実施形態においては、正極側集電部である第1集電板35と負極側集電部である第2集電板36の間であって、単位電池Cの間に中間集電体20が2つ、離れて設けられている。すなわち、中間集電体20の一方の面が単位電池Cの第1蓋部材15と接し、中間集電体20の他方の面が別の単位電池Cの第2蓋部材16に接するように中間集電体20が配置されている。そして、後端側の中間集電体20と第2集電板36の間に単位電池Cが9セル、前端側の中間集電体20と第1集電板35の間に単位電池Cが9セル、2つの中間集電体20の間に10セルと全部で28セルを積層してセル数調整用電池モジュールB’を構成している。中間集電体20は、電気の良導体であるアルミニウム(またはアルミニウム合金)にニッケルメッキが施されていることが好ましい。中間集電体20はアルミニウム(またはアルミニウム合金)に限定されるものでなく、電気の良導体であればよく、例えばステンレス等であってもよい。ニッケルメッキを施せば接触抵抗を軽減することができるが、メッキを施さなくてもよい。   In the present embodiment, the intermediate current collector 20 is between the unit battery C between the first current collecting plate 35 that is the positive current collector and the second current collector 36 that is the negative current collector. Are separated from each other. That is, the intermediate current collector 20 is in the middle so that one surface is in contact with the first lid member 15 of the unit battery C and the other surface of the intermediate current collector 20 is in contact with the second lid member 16 of another unit battery C. A current collector 20 is disposed. The unit battery C is 9 cells between the intermediate current collector 20 on the rear end side and the second current collector plate 36, and the unit battery C is between the intermediate current collector 20 on the front end side and the first current collector plate 35. A cell module B ′ for adjusting the number of cells is configured by laminating 9 cells and 10 cells between two intermediate current collectors 20 and 28 cells in total. The intermediate current collector 20 is preferably nickel-plated on aluminum (or an aluminum alloy) which is a good electrical conductor. The intermediate current collector 20 is not limited to aluminum (or an aluminum alloy), and may be a good electrical conductor, such as stainless steel. Although the contact resistance can be reduced by applying nickel plating, it is not necessary to apply plating.

中間集電体20は電気の良導体であるので、隣接する単位電池Cの電気を効率よく隣接する単位電池Cに伝えることができる。   Since the intermediate current collector 20 is a good conductor of electricity, the electricity of the adjacent unit cell C can be efficiently transmitted to the adjacent unit cell C.

中間集電体20の厚みが単位電池Cと2枚の導電板31を合わせた厚みに等しく作られているので、電池モジュールBにおいて、単位電池Cと導電板31を取り出して中間集電体20を組み付ければセル数調整用電池モジュールB’となるので、電池モジュールBの設計を流用することができ、部品や組み立ての共用化を図ることを可能にしている。電池モジュールBにおいて、2組の単位電池Cに1つの導電板31を組み合わせる場合は、中間集電体20の厚みを単位電池Cと1つの導電板31を合わせた厚みとなるようにすることができる。   Since the thickness of the intermediate current collector 20 is made equal to the combined thickness of the unit battery C and the two conductive plates 31, in the battery module B, the unit battery C and the conductive plate 31 are taken out and the intermediate current collector 20 is removed. As a result, the battery module B ′ for adjusting the number of cells is obtained, so that the design of the battery module B can be diverted, and parts and assembly can be shared. In the battery module B, when one conductive plate 31 is combined with two sets of unit batteries C, the thickness of the intermediate current collector 20 may be set to the combined thickness of the unit battery C and one conductive plate 31. it can.

中間集電体20に、導電板31と同様に、冷媒を通すための通気孔38(図示せず)を設けてもよい。中間集電体20が電池の冷却に資することとなる。   Similarly to the conductive plate 31, the intermediate current collector 20 may be provided with a vent hole 38 (not shown) for allowing the refrigerant to pass therethrough. The intermediate current collector 20 contributes to cooling of the battery.

中間集電体20の上面のほほ中央部にねじ孔23が設けられていて、ねじ孔23の上方であってケーシング9の天板及び上面板33には、円形の開口9a、33aがそれぞれ形成されており、開口9a、33a内で、ねじ孔23に接続端子ボルト22が上方から螺合されて、接続端子21が中間集電体20に取り付けられている。そして、接続端子21にはケーブル(図示せず)が取り付け可能となっていて、セル数調整用モジュールB’の電圧を外部に取り出すことができる。   A screw hole 23 is provided at a substantially central portion on the upper surface of the intermediate current collector 20, and circular openings 9 a and 33 a are formed in the top plate and the upper plate 33 of the casing 9 above the screw hole 23, respectively. In the openings 9 a and 33 a, the connection terminal bolt 22 is screwed into the screw hole 23 from above, and the connection terminal 21 is attached to the intermediate current collector 20. A cable (not shown) can be attached to the connection terminal 21, and the voltage of the cell number adjustment module B 'can be taken out to the outside.

開口9aの上面には、中央部に接続端子21を通す穴が開けられた絶縁体からなるふさぎ円板24が配されていて、外部から異物の混入を防止している。接続端子21を設けない中間集電体20の上方の開口9a、33aには、中央部に接続端子21を通す穴を有していないふさぎ円板25が配されている。   On the upper surface of the opening 9a, a cover disk 24 made of an insulator having a hole through which the connection terminal 21 is passed is provided at the center, thereby preventing foreign matter from entering from the outside. In the upper openings 9a and 33a of the intermediate current collector 20 where the connection terminal 21 is not provided, a cover disc 25 having no hole through which the connection terminal 21 is passed is provided at the center.

セル数調整用電池モジュールB’は28セルより構成され前端部より9セルおよび後端部より9セルの位置に設けた接続端子21から電気が取り出し可能になっているが、後端部側を10セルとしてもよいし、前端部側を10セルとしてもよい。更に、中間集電体20および接続端子21は1〜4のいずれかであってよい。   The battery module B ′ for adjusting the number of cells is composed of 28 cells, and electricity can be taken out from the connection terminal 21 provided at the position of 9 cells from the front end and 9 cells from the rear end. 10 cells may be used, and the front end side may be 10 cells. Further, the intermediate current collector 20 and the connection terminal 21 may be any one of 1-4.

次に、単位電池Cを用いて構成した電池積層体1の構造のうち、導電板31の構造について説明する。本実施形態における電池積層体1は、図6に示すように、複数の単位電池Cと導電板31とを交互に積層したものであり、単位電池Cは、導電板31を介して隣接する単位電池Cの一方の第1蓋部材15と、他方の第2蓋部材16とが互いに対向する方向に積層されていることは既に説明した通りである。   Next, the structure of the conductive plate 31 among the structures of the battery stack 1 configured using the unit batteries C will be described. As shown in FIG. 6, the battery stack 1 in the present embodiment is obtained by alternately stacking a plurality of unit cells C and conductive plates 31, and the unit cells C are adjacent units via the conductive plates 31. As described above, one first lid member 15 and the other second lid member 16 of the battery C are stacked in a direction facing each other.

電池積層体1を示す平面図である図6(a)に示すように、導電板31には、4つの側面31aの一つである上側面または上側面と下側面の両方に開口して、複数のほぼ矩形の断面形状を有する係合孔39が形成されている。これら複数の係合孔39は、複数の係合孔39が形成する、左右方向Yに延びた係合孔列Lの当該列方向の位置が、単位電池Cの電圧監視端子46の係合孔列L方向の位置と重ならないように配置されている。   As shown in FIG. 6A, which is a plan view showing the battery stack 1, the conductive plate 31 has an opening on one of the four side surfaces 31a, or both the upper side surface and the lower side surface, A plurality of engagement holes 39 having a substantially rectangular cross-sectional shape are formed. The plurality of engagement holes 39 are formed by the positions in the row direction of the engagement hole row L extending in the left-right direction Y formed by the plurality of engagement holes 39 and the engagement holes of the voltage monitoring terminal 46 of the unit battery C. It arrange | positions so that it may not overlap with the position of the row | line | column L direction.

また、電池積層体1の側面図である図6(b)に示すように、各導電板31の係合孔39は、電池積層体1の積層方向Xに直交する上下方向に延びる孔として形成されている。さらに、複数の導電板31のうち、積層方向Xの両端に位置する導電板31,31を除く導電板31の各係合孔39は、導電板31を積層方向Xと直交する方向に貫通する通気孔38として形成されている。電池モジュールBに設けられた図示しない電動ファンから送られた冷却空気を、通気孔38を通過させることにより、通気孔38が設けられた導電板31は、その両側に位置する単位電池Cを冷却する放熱板として機能する。一方、積層方向Xの両端に位置する導電板31,31は、それぞれ、電池積層体1全体の、正極側および負極側の集電板として機能する。   Further, as shown in FIG. 6B, which is a side view of the battery stack 1, the engagement holes 39 of each conductive plate 31 are formed as holes extending in the vertical direction perpendicular to the stacking direction X of the battery stack 1. Has been. Further, among the plurality of conductive plates 31, the engagement holes 39 of the conductive plate 31 excluding the conductive plates 31 and 31 positioned at both ends in the stacking direction X penetrate the conductive plate 31 in a direction orthogonal to the stacking direction X. A vent 38 is formed. By passing cooling air sent from an electric fan (not shown) provided in the battery module B through the ventilation hole 38, the conductive plate 31 provided with the ventilation hole 38 cools the unit battery C located on both sides thereof. It functions as a heat sink. On the other hand, the conductive plates 31, 31 positioned at both ends in the stacking direction X function as current collector plates on the positive electrode side and the negative electrode side of the entire battery stack 1, respectively.

次に、本実施形態に係る短絡部材について説明する。図7は、本実施形態で使用する短絡部材の一例を示す斜視図である。この短絡部材71は、板状の本体部71aに複数の係合突起71bを突設して構成したものである。本体部71aは直方体形状であり、係合突起71bは横断面四角形の角柱状である。図8は、本実施形態に係る外部短絡システムSの主要部である、1つの単位電池Cおよびその両隣に位置する導電板31,31からなるユニットに、短絡部材71を取り付けた状態を示す。正面図である図8(a)に示すように、各係合突起71bは、導電板31の係合孔39に係合するように、位置および形状が設定される。また、短絡部材71は導電性の素材で形成されており、側面図である図8(b)に示すように、各係合突起71bが、単位電池Cを介して隣り合う2つの導電板31,31の係合孔39に係合することによって、単位電池Cの正極集電体である第1蓋部材15と負極集電体である第2蓋部材16との間が短絡される。   Next, the short-circuit member according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a short-circuit member used in the present embodiment. The short-circuit member 71 is configured by projecting a plurality of engaging protrusions 71b on a plate-like main body 71a. The main body 71a has a rectangular parallelepiped shape, and the engagement protrusion 71b has a rectangular column shape with a quadrangular cross section. FIG. 8 shows a state in which the short-circuit member 71 is attached to a unit composed of one unit battery C and conductive plates 31 and 31 located on both sides thereof, which is a main part of the external short-circuit system S according to the present embodiment. As shown in FIG. 8A, which is a front view, the position and shape of each engagement protrusion 71 b are set so as to engage with the engagement hole 39 of the conductive plate 31. Further, the short-circuit member 71 is made of a conductive material, and as shown in FIG. 8B which is a side view, each engagement protrusion 71b has two conductive plates 31 adjacent to each other via the unit battery C. , 31, the first lid member 15 that is the positive electrode current collector of the unit battery C and the second lid member 16 that is the negative electrode current collector are short-circuited.

単位電池Cの第1蓋部材15と第2蓋部材16との間の短絡は、2つの導電板31,31のみを介して行ってもよいが、本実施形態では、図8(b)に示すように、短絡部材71の本体部71aの下面が、第1および第2蓋部材15,16の各折り曲げ部15b,16bの両方の上面に直接接触している。   The short circuit between the first lid member 15 and the second lid member 16 of the unit battery C may be performed only through the two conductive plates 31, 31, but in the present embodiment, FIG. As shown, the lower surface of the main body 71 a of the short-circuit member 71 is in direct contact with the upper surfaces of both the bent portions 15 b and 16 b of the first and second lid members 15 and 16.

なお、図8(b)に示す、短絡部材71として、本体部71aの厚さt1を、導電板31の係合孔39の積層方向X寸法lとほぼ同一としたものを使用している。この場合、短絡部材71を、均一な厚さの素材から切り出した後、その係合突起71bを、本体部71aから折り曲げることによって作成しても、係合突起71bの積層方向Xの寸法t2を、係合孔39の積層方向X寸法lにほぼ一致させることができる。したがって、短絡部材71を容易かつ安価に製造することができる。   In addition, as the short-circuit member 71 shown in FIG. 8B, the short-circuit member 71 is used in which the thickness t1 of the main body portion 71a is substantially the same as the stacking direction X dimension l of the engagement holes 39 of the conductive plate 31. In this case, even when the short-circuit member 71 is cut out from the material having a uniform thickness and then the engagement protrusion 71b is formed by bending from the main body 71a, the dimension t2 of the engagement protrusion 71b in the stacking direction X is set. The engagement hole 39 can be made to substantially coincide with the stacking direction X dimension l. Therefore, the short-circuit member 71 can be manufactured easily and inexpensively.

次に、上記で説明した本発明の一実施形態に係る短絡部材の動作について説明する。   Next, the operation of the short-circuit member according to the embodiment of the present invention described above will be described.

図1に示す電池モジュールBにおいて、電池積層体1を構成する単位電池Cのいずれかに、過充電や過放電などの電池電圧の異常が検知された場合、ケーシング9の上部を取り外した後、図8に示すように、異常が検出された単位電池Cの両隣に配置された2つの導電板31,31の各係合孔39、39に、短絡部材71の係合突起71bを導電部材に係合させる。このとき、短絡部材71の本体部71aが、単位電池Cの第1および第2蓋部材15,16の各折り曲げ部15b,16bに接触する位置まで短絡部材71を押し込む。   In the battery module B shown in FIG. 1, when an abnormal battery voltage such as overcharge or overdischarge is detected in any of the unit cells C constituting the battery stack 1, after removing the upper portion of the casing 9, As shown in FIG. 8, the engagement protrusions 71b of the short-circuit member 71 are used as the conductive members in the engagement holes 39, 39 of the two conductive plates 31, 31 arranged on both sides of the unit battery C where the abnormality is detected. Engage. At this time, the main body portion 71 a of the short-circuit member 71 pushes the short-circuit member 71 to a position where it contacts the bent portions 15 b and 16 b of the first and second lid members 15 and 16 of the unit battery C.

本実施形態においては、このように、簡単な構造の導電板31および短絡部材71を電池モジュールBに追加するのみで、確実に異常な単位電池Cを外部短絡させて、電池モジュールBが搭載される機器の動作を確保することができる。しかも、導電板31および短絡部材71の材質や寸法を変更することで、容易に、電池モジュールBが搭載される機器の放電条件に応じた外部短絡を実現することが可能となる。   In this embodiment, the battery module B is mounted by reliably short-circuiting the abnormal unit battery C by simply adding the conductive plate 31 and the short-circuit member 71 having a simple structure to the battery module B as described above. The operation of the device can be ensured. In addition, by changing the materials and dimensions of the conductive plate 31 and the short-circuit member 71, it is possible to easily realize an external short circuit according to the discharge conditions of the device on which the battery module B is mounted.

また、上記いずれの実施形態においても、導電板31のすべての係合孔39が、短絡部材71の各係合突起71bによって塞がれるようにすることができる。電池モジュールBの係合孔39は、電池モジュールBの充放電に直接関与するものではない。したがって、係合孔39が上記のように電池冷却のための通気孔として形成されている場合も含めて、単位電池Cに異常が発生した場合における応急的な措置としてこの単位電池Cを外部短絡させる場合には、すべての係合孔39に係合突起を係合させることにより、短絡部材71を確実に導電板31に取り付けることができるとともに、短絡部材71と導電板31との間の接触抵抗を低減して、大電流に対してもより効果的に外部短絡させることが可能になる。   In any of the above embodiments, all the engagement holes 39 of the conductive plate 31 can be blocked by the respective engagement protrusions 71 b of the short-circuit member 71. The engagement hole 39 of the battery module B does not directly participate in charging / discharging of the battery module B. Therefore, the unit battery C is externally short-circuited as an emergency measure when an abnormality occurs in the unit battery C, including the case where the engagement hole 39 is formed as a ventilation hole for battery cooling as described above. In this case, by engaging the engagement protrusions in all the engagement holes 39, the short-circuit member 71 can be securely attached to the conductive plate 31, and the contact between the short-circuit member 71 and the conductive plate 31 is achieved. The resistance can be reduced, and the external short-circuit can be effectively performed even for a large current.

なお、導電板31に形成する係合孔39の数および形状は、上記で説明したものに限定されず、電池モジュールBが使用される機器の用途や仕様に応じて適宜変更してよい。さらには、短絡部材71の係合突起71bの数および形状も、係合孔39の数および形状に合わせて変更することができる。   Note that the number and shape of the engagement holes 39 formed in the conductive plate 31 are not limited to those described above, and may be appropriately changed according to the application and specifications of the device in which the battery module B is used. Furthermore, the number and shape of the engagement protrusions 71b of the short-circuit member 71 can also be changed according to the number and shape of the engagement holes 39.

次に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの電気の取り出し方法について接続図を用いて説明する。   Next, a method for extracting electricity from the battery module according to the embodiment of the present invention will be described with reference to connection diagrams.

図9(a)は電池モジュールBの電気の取り出し部を説明するための図面であり、単位電池Cと導電板31からなる電池積層体1が第1集電板35と第2集電板36との間に挟持されている。そして、第1集電板35の接続された正極端子11と第2集電板36に接続された負極端子12にはそれぞれケーブル64が接続されるようになっていて、隣接する電池モジュールBがケーブル64を介して互いに接続可能になっている。   FIG. 9A is a diagram for explaining an electricity extraction portion of the battery module B. The battery stack 1 including the unit battery C and the conductive plate 31 includes a first current collecting plate 35 and a second current collecting plate 36. Is sandwiched between. Cables 64 are connected to the positive electrode terminal 11 connected to the first current collector plate 35 and the negative electrode terminal 12 connected to the second current collector plate 36, respectively. The cables 64 can be connected to each other.

図9(b)はセル数調整用電池モジュールB’の電気の取り出し部を説明するための図面であり、接続端子21a、21b間および接続端子21a、21bと集電板35,36の間にはそれぞれ電池積層体1が挟持されている。そして、接続端子21a、21bには電気を外部に取り出すためのケーブル66a、66bが取り付けられるようになっており、第2集電板36に接続された負極端子は接続端子21cとして電気を外部に取り出すためのケーブル66cが取り付けられるようになっている。そして、第1集電板35の接続された正極端子11にはケーブル64が取り付けられるようになっていて、ケーブル64により隣接する電池モジュールBの負極端子12に接続可能となっている。   FIG. 9B is a drawing for explaining the electricity extraction part of the battery module B ′ for adjusting the number of cells, and between the connection terminals 21a and 21b and between the connection terminals 21a and 21b and the current collecting plates 35 and 36. In each case, the battery stack 1 is sandwiched. Cables 66a and 66b for taking out electricity to the outside are attached to the connection terminals 21a and 21b, and the negative terminal connected to the second current collector plate 36 serves as the connection terminal 21c to send electricity to the outside. A cable 66c for taking out is attached. A cable 64 is attached to the positive electrode terminal 11 to which the first current collector plate 35 is connected. The cable 64 can be connected to the negative electrode terminal 12 of the adjacent battery module B.

図9(c)は、本発明の一実施形態に係る電池システムAの接続状態を説明するための図面である。複数の電池モジュールBはケーブル64により互いに直列に接続されている。最高圧側(図で左端)の電池モジュールBの正極端子11にはケーブル65が接続されるようになっていて、最低圧側(図で右端)の電池モジュールBの負極端子12にはケーブル64を介してセル数調節用電池モジュールB’の正極端子11と接続可能となっている。これにより、電池システムAの高い電圧側の電気はケーブル65を介して、低い電圧側はケーブル66を介して外部に取り出し可能となっている。   FIG.9 (c) is a figure for demonstrating the connection state of the battery system A which concerns on one Embodiment of this invention. The plurality of battery modules B are connected in series by a cable 64. A cable 65 is connected to the positive electrode terminal 11 of the battery module B on the highest pressure side (left end in the figure), and the cable 64 is connected to the negative electrode terminal 12 of the battery module B on the lowest pressure side (right end in the figure). The cell number adjusting battery module B ′ can be connected to the positive terminal 11. Thereby, the electricity on the high voltage side of the battery system A can be taken out via the cable 65 and the electricity on the low voltage side can be taken out via the cable 66.

次に、本発明に係る電池システムの保護監視について、図10および図11を用いて説明する。図10は電池の状態を監視するためのデータ収集システムの構成図であり、電池モジュールBに設けられた電池監視装置48により電池の状態が監視される。すなわち、   Next, protection monitoring of the battery system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a configuration diagram of a data collection system for monitoring the state of the battery. The state of the battery is monitored by the battery monitoring device 48 provided in the battery module B. That is,

図10に示すように、各単位電池Cにはセル電圧計51が取り付けられており、電池監視装置48に配線52を介して接続されおり単位電池Cの出力電圧が計測可能になっている。そして、電池モジュールBには、それぞれ、モジュール温度計53とモジュール圧力計55とが取り付けられていて、配線54、56を介して電池監視装置48に接続されており電池モジュールBの温度と圧力が計測可能となっている。   As shown in FIG. 10, a cell voltmeter 51 is attached to each unit battery C and is connected to the battery monitoring device 48 via a wiring 52 so that the output voltage of the unit battery C can be measured. Each of the battery modules B is provided with a module thermometer 53 and a module pressure gauge 55, which are connected to the battery monitoring device 48 via wires 54 and 56, so that the temperature and pressure of the battery module B can be controlled. Measurement is possible.

電池監視装置48は各単位電池(セル)の状態監視を行うとともに、電池の充電状態を示すSOCの計算も行う。   The battery monitoring device 48 monitors the state of each unit battery (cell) and calculates the SOC indicating the state of charge of the battery.

なお、以降特に説明はしないが、セル数調整用電池モジュールB’にも、電池モジュールBと同様に、セル電圧計51、モジュール温度計53、モジュール圧力計55が取り付けられており、更には、短絡部材71により不具合セルが短絡可能になっている。   Although not specifically described below, a cell voltmeter 51, a module thermometer 53, and a module pressure gauge 55 are attached to the battery module B ′ for adjusting the number of cells, similarly to the battery module B. The fault cell can be short-circuited by the short-circuit member 71.

図11は本発明に係る電池システムを電気鉄道電力供給システムに適用した場合の全体システムの系統図である。ケーブル65に取り付けられたシステム電圧計57が配線58を介して電池監視装置48に接続されており電池システム108の出力電圧が計測可能になっており、ケーブル66に取り付けられたシステム電流計59が配線60を介して電池監視装置48に接続されており電池システム108を流れる電流が計測可能となっている。   FIG. 11 is a system diagram of the entire system when the battery system according to the present invention is applied to an electric railway power supply system. A system voltmeter 57 attached to the cable 65 is connected to the battery monitoring device 48 via the wiring 58 so that the output voltage of the battery system 108 can be measured. A system ammeter 59 attached to the cable 66 It is connected to the battery monitoring device 48 via the wiring 60, and the current flowing through the battery system 108 can be measured.

電池監視装置48は、各検出器からの信号を監視して、軽度の異常であれば警報を発生し、重度の異常であれば警報を発生するとともに電池システム108の運転を停止する。図12に電池システム108における警報の種類と警報値とをまとめたものをアラームリストとして示す。電池監視装置48において、軽故障と判定出力されると警報音を発すると共に異常内容が表示装置(図示せず)に表示される。重故障と判定されると警報音を発すると共に異常内容が表示装置(図示せず)に表示され、電池システム108のプラス側に設置された遮断器115aとマイナス側に設置された遮断器115bを開路して電池システム108からき電線105に流れる電流を遮断する。   The battery monitoring device 48 monitors the signal from each detector, generates a warning if the abnormality is minor, generates an alarm if the abnormality is severe, and stops the operation of the battery system 108. FIG. 12 shows a list of alarm types and alarm values in the battery system 108 as an alarm list. In the battery monitoring device 48, when it is determined and output as a minor failure, an alarm sound is emitted and the abnormality content is displayed on a display device (not shown). When it is determined that a serious failure has occurred, an alarm sound is generated and the content of the abnormality is displayed on a display device (not shown), and the circuit breaker 115a installed on the plus side of the battery system 108 and the circuit breaker 115b installed on the minus side are displayed. The circuit is opened and the current flowing from the battery system 108 to the feeder 105 is cut off.

限流リアクトル116は遮断器115を流れる電流の抑制をする。システム電流計59により過電流を検出した場合も遮断器115を開路する。なお、単位電池には個別にセル電圧計51が設けられているので、どのセルに不具合が生じたかわかる。   The current limiting reactor 116 suppresses the current flowing through the circuit breaker 115. The circuit breaker 115 is also opened when an overcurrent is detected by the system ammeter 59. In addition, since the cell voltmeter 51 is individually provided in the unit battery, it can be known which cell has a problem.

次に、本発明の一実施形態に係る電池システムの運用について、図13の接続構成図を用いて説明する。   Next, the operation of the battery system according to one embodiment of the present invention will be described using the connection configuration diagram of FIG.

図13(a)は、性能の劣化した不具合セル68がない状態における電池システム108の接続構成図である。この場合は、電池モジュールBが11台直列に接続されて、ケーブル65、66を介してそれぞれプラス側の電気、マイナス側の電気が外部に取り出される。セル数調整用電池モジュールB’は使用されない。この状態では、前述したように電池システムの出力電圧は30×1.367V×11=451Vとなる。   FIG. 13A is a connection configuration diagram of the battery system 108 in a state where there is no defective cell 68 with degraded performance. In this case, 11 battery modules B are connected in series, and plus side electricity and minus side electricity are taken out via the cables 65 and 66, respectively. The battery module B 'for adjusting the number of cells is not used. In this state, as described above, the output voltage of the battery system is 30 × 1.367V × 11 = 451V.

充放電サイクルを繰り返す過程で、極端に性能劣化した単位電池が発生した場合、劣化した単位電池が電池モジュールの性能に悪影響を及ぼすこととなる。性能の劣化した不具合セル68が生じていて、セル数の調整が行われる前の電池システム108の接続状態を図13(b)に、セル数の調整を行った後の電池システム108の接続状態を図13(c)に示す。   In the process of repeating the charge / discharge cycle, when a unit battery having extremely deteriorated performance is generated, the deteriorated unit battery adversely affects the performance of the battery module. FIG. 13B shows the connection state of the battery system 108 before the adjustment of the number of cells, and the connection state of the battery system 108 after the adjustment of the number of cells. Is shown in FIG.

不具合セル68による電池モジュールBへの悪影響を防止するために単位電池Cの正極と負極の間を短絡部材71で短絡して劣化した不具合セル68を電池モジュールBから除外する(図13(c))。図では9セルが短絡部材71により短絡されている。この場合、電池システム108の出力電圧は、1.367V×9=12.3V低下する。電池システムの出力電圧の低下は、これを利用する機器の性能に悪影響を及ぼし、電車等の運行にも支障をきたすことがある。これを防止するためにセル数調整用電池モジュールB’を用いて電池システムの電圧の確保を図る。   In order to prevent the bad cell 68 from adversely affecting the battery module B, the defective cell 68 deteriorated by short-circuiting between the positive electrode and the negative electrode of the unit battery C by the short-circuit member 71 is excluded from the battery module B (FIG. 13C). ). In the figure, nine cells are short-circuited by the short-circuit member 71. In this case, the output voltage of the battery system 108 decreases by 1.367 V × 9 = 12.3 V. A decrease in the output voltage of the battery system adversely affects the performance of the equipment using the battery system, and may interfere with the operation of trains and the like. In order to prevent this, a battery system voltage module B 'is used to secure the voltage of the battery system.

図13(c)において、セル数調整用電池モジュールB’の正極端子11と最低圧側の電池モジュールBの負極端子12をケーブル64で接続して、セル数調整用電池モジュールB’の接続端子21aにケーブル66aを接続する。これによりセル数調整用電池モジュールB’の正極端子11と接続端子21aの間の単位電池9台が新たに追加されるので、ケーブル65とケーブル66a間の電池システム108の出力電圧は所定の値に確保される。   In FIG. 13C, the positive terminal 11 of the battery module B ′ for adjusting the number of cells and the negative terminal 12 of the battery module B on the lowest pressure side are connected by a cable 64, and the connection terminal 21a of the battery module B ′ for adjusting the number of cells. The cable 66a is connected to the cable. As a result, nine unit batteries between the positive electrode terminal 11 and the connection terminal 21a of the cell number adjusting battery module B ′ are newly added, so that the output voltage of the battery system 108 between the cable 65 and the cable 66a is a predetermined value. Secured.

セル数の調整は適宜行うことができる。例えば、終業時とか定期点検時において、電池監視装置48において、性能の低下したセルを選定して、別途用意した短絡装置(図示せず)により完全に放電をさせた後、短絡部材71を用いて不具合セルを短絡する。不具合セルの選定に際してはセル毎に設けたセル電圧計51の計測値から出力電圧の低い順に9セルを選んでもよい。目視等で不具合のセルがある場合は、これと出力電圧の低い順に8セルを加えて、都合9セルを選んでもよい。   The number of cells can be adjusted as appropriate. For example, at the end of work or during regular inspection, the battery monitoring device 48 selects a cell with reduced performance and completely discharges it with a separately prepared short circuit device (not shown), and then uses the short circuit member 71. Short-circuit the defective cell. When selecting a defective cell, nine cells may be selected in order of decreasing output voltage from the measured value of the cell voltmeter 51 provided for each cell. If there is a defective cell by visual inspection or the like, 9 cells may be selected for convenience by adding 8 cells in ascending order of output voltage.

次に、セル数調整用電池モジュールB’の9セルを別途設けた充電器にて充電する。すなわち、電池監視装置48は電池の状態を計測しているのですべてのセルのSOCを算出している。正常な電池のSOCの平均値となるように追加する9セルの充電を行う。   Next, 9 cells of the cell number adjustment battery module B 'are charged by a charger provided separately. That is, since the battery monitoring device 48 measures the state of the battery, the SOC of all the cells is calculated. The additional 9 cells are charged so that the average value of the SOC of a normal battery is obtained.

不具合セル68が19個となったときは、ケーブル66は接続端子21bに接続され、28個となったときは接続端子21c(セル数調整用電池モジュールの負極端子)に接続されることとなる。   When the number of defective cells 68 is 19, the cable 66 is connected to the connection terminal 21b, and when the number is 28, the cable 66 is connected to the connection terminal 21c (the negative terminal of the battery module for adjusting the number of cells). .

電池監視装置48は、単位電池等の状態を監視して、警報を発令し、遮断器を動作させるところ、短絡部材で短絡したセルの出力電圧は重故障の下限値以下であるので、間違って遮断器を動作させることが考えられる。これを防止するために、短絡部材71で短絡したセルは警報から除外する必要がある。このような操作は電池監視装置48において、設定画面より手動で行うことができる。手動により行う代わりに好ましくは自動で行うことも可能である。自動にすればヒューマンエラーを防ぐことができる。具体的には、セル電圧が極めて小さい電圧が継続すれば、警報対象から除外する。より詳細には、セル電圧0.01V以下が連続して6回以上計測された場合であるが、これらの数値は適宜変更が可能である。   The battery monitoring device 48 monitors the state of the unit battery, etc., issues an alarm, and operates the circuit breaker. The output voltage of the cell short-circuited by the short-circuit member is below the lower limit value of the serious failure. It is conceivable to operate the circuit breaker. In order to prevent this, the cell short-circuited by the short-circuit member 71 needs to be excluded from the alarm. Such an operation can be performed manually in the battery monitoring device 48 from the setting screen. Instead of being done manually, it is also possible to do it preferably automatically. If it is automatic, human error can be prevented. Specifically, if a voltage with a very low cell voltage continues, it is excluded from the alarm target. More specifically, it is a case where a cell voltage of 0.01 V or less is continuously measured six times or more, but these numerical values can be appropriately changed.

図14は本発明の実施形態の電池システムを備えた電気鉄道電力供給システムの概略構成図である。   FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an electric railway power supply system including the battery system according to the embodiment of the present invention.

電気鉄道用変電所100は、本発明に係る電池システム108がき電線105を介して架線109に直結されている。電池システム108は、その正極端子11がき電線105に接続され、負極端子12が帰線107に接続されている。電池システム108は、充放電電圧を制御する充放電制御装置を介さずに架線109に接続されている。   The electric railway substation 100 is directly connected to the overhead line 109 via the feeder line 105 by the battery system 108 according to the present invention. The battery system 108 has a positive terminal 11 connected to a feeder 105 and a negative terminal 12 connected to a return line 107. The battery system 108 is connected to the overhead wire 109 without going through a charge / discharge control device that controls the charge / discharge voltage.

電気鉄道電力供給システム99は、電力会社等からの交流電源101から交流電力回線102を介して受電する変圧器103と、変圧器103に接続された整流装置104とを備え、整流装置104は、その正側端子が架線109に接続され、負側端子が帰線107に接続されている。   The electric railway power supply system 99 includes a transformer 103 that receives power from an AC power source 101 from an electric power company or the like via an AC power line 102, and a rectifier 104 connected to the transformer 103. The positive terminal is connected to the overhead line 109 and the negative terminal is connected to the return line 107.

整流装置104から出力される直流電力は、き電線105から架線109を介して電気車両110に供給される。電気車両110では、供給される直流電力を、例えば車上の電力制御装置112によって交流に変換し、走行用の電動機113や補機に供給する。   DC power output from the rectifier 104 is supplied from the feeder 105 to the electric vehicle 110 via the overhead line 109. In the electric vehicle 110, the supplied DC power is converted into AC by, for example, a power control device 112 on the vehicle, and is supplied to the electric motor 113 and auxiliary equipment for traveling.

例えば、電気車両110が制動状態にある回生車両であり、他に回生電力を必要する電気車両がなければ、架線電圧が上昇して、回生電力は電池システム108に充電される。一方、電気車両110が加速車両であるとき、架線電圧が低下すれば、電池システム108から架線109を介して加速車両へ電力が供給される。   For example, if the electric vehicle 110 is a regenerative vehicle in a braking state and there is no other electric vehicle that requires regenerative power, the overhead line voltage rises and the regenerative power is charged in the battery system 108. On the other hand, when the electric vehicle 110 is an acceleration vehicle, if the overhead line voltage decreases, power is supplied from the battery system 108 to the acceleration vehicle via the overhead line 109.

要するに、電池システム108では、架線109と帰線107との間の電圧が、電池システム108の電池電圧より高いときに充電し、低いときに放電する。このように、電池システム108は、架線109における電力の過不足を補償するように働き、省エネと電気車両の運行の確保を実現する。   In short, in the battery system 108, charging is performed when the voltage between the overhead line 109 and the return line 107 is higher than the battery voltage of the battery system 108, and discharging is performed when the voltage is low. As described above, the battery system 108 works to compensate for excess or deficiency of power in the overhead line 109, and realizes energy saving and operation of the electric vehicle.

本発明に係る電池システムは、地上蓄電設備や車両搭載用蓄電池設備をはじめ、例えば、交流電力回線から受電する変圧器と該変圧器に接続された整流装置と該整流装置に接続された架線とを有する電気鉄道用の変電所において電池システムが前記架線に直結されている電気鉄道用電力供給システム、もしくは、LRV(Light Rail Transit)や路面電車、もしくは、自然エネルギーによる発電設備を連系したスマートグリッドに利用することができる。また、メンテナンス技術として有用に利用することができる。   The battery system according to the present invention includes a ground power storage facility and a vehicle-mounted storage battery facility, for example, a transformer that receives power from an AC power line, a rectifier connected to the transformer, and an overhead line connected to the rectifier. Electric railway power supply system in which the battery system is directly connected to the overhead line, or LRV (Light Rail Transit), a tram, or a smart system that links natural power generation facilities Can be used for grids. Moreover, it can be usefully used as a maintenance technique.

1 電池積層体
3 側面板
5 圧縮板
7 締付けボルト
9 ケーシング
10 電極体
11 正極端子
12 負極端子
13 収納容器
14 枠形部材
15 第1蓋部材(正極板)
16 第2蓋部材(負極板)
17 セパレータ
18 正極部材
19 負極部材
20 中間集電体
21 接続端子
21a・21b・21c接続端子
22 接続端子ボルト
23 ねじ孔
31 導電板
31a 側面
33 上面板
34 下面板
35 第1集電板
36 第2集電板
38 通気孔
39 係合孔
46 電圧監視端子
48 電池監視装置
51 セル電圧計
52、54,56,58,60 配線
53 モジュール温度計
55 モジュール圧力計
57 システム電圧計
59 システム電流計
64 モジュール接続ケーブル
65 ケーブル(プラス側)
66 ケーブル(マイナス側)
68 不具合セル
71 外部短絡部材
71a 本体部
71b 係合突起
99 電気鉄道電力供給システム
100 電気鉄道用変電所
101 交流電源
102 交流電力回線
103 変圧器
104 整流装置
105 き電線
107 帰線
108 電池システム
109 架線
110 電気車両
112 電力制御装置
113 電動機
115 遮断器
116 限流リアクトル
A 電池システム
B 電池モジュール(第1電池モジュール)
B’セル数調整用電池モジュール(第2電池モジュール)
C 単位電池
S 外部短絡システム
L 係合孔列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery laminated body 3 Side plate 5 Compression plate 7 Clamping bolt 9 Casing 10 Electrode body 11 Positive electrode terminal 12 Negative electrode terminal 13 Storage container 14 Frame-shaped member 15 1st cover member (positive electrode plate)
16 Second lid member (negative electrode plate)
17 Separator 18 Positive electrode member 19 Negative electrode member 20 Intermediate current collector 21 Connection terminal 21a / 21b / 21c Connection terminal 22 Connection terminal bolt 23 Screw hole 31 Conductive plate 31a Side surface 33 Upper surface plate 34 Lower surface plate 35 First current collector plate 36 Second Current collector plate 38 Ventilation hole 39 Engagement hole 46 Voltage monitoring terminal 48 Battery monitoring device 51 Cell voltmeter 52, 54, 56, 58, 60 Wiring 53 Module thermometer 55 Module pressure gauge 57 System voltmeter 59 System ammeter 64 Module Connection cable 65 Cable (positive side)
66 Cable (minus side)
68 Faulty cell 71 External short-circuit member 71a Main body 71b Engaging protrusion 99 Electric railway power supply system 100 Electric railway substation 101 AC power supply 102 AC power line 103 Transformer 104 Rectifier 105 Power line 107 Return line 108 Battery system 109 Overhead line DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Electric vehicle 112 Electric power control apparatus 113 Electric motor 115 Circuit breaker 116 Current limiting reactor A Battery system B Battery module (1st battery module)
B 'cell number adjustment battery module (second battery module)
C unit battery S external short-circuit system L engagement hole row

Claims (8)

複数の単位電池と、隣り合う単位電池同士の間に設けられた導電部材とを有し、単位電池を複数積層して直列に接続してなる第1電池モジュールと、
複数の単位電池と、隣り合う単位電池同士の間に設けられた導電部材とを有し、単位電池を複数積層して直列に接続してなる電池モジュールであって、正極端子と負極端子の間に、当該電池モジュールの外部に電気を取り出すために設けられた、前記正極端子の電位と前記負極端子の電位との中間の電位を有する接続端子をさらに設けた第2電池モジュールと、
を直列に接続して構成される電池システムであって、
前記導電部材は、前記単位電池を介して隣り合う導電部材同士を短絡させる、導電性素材で形成された短絡部材が取り付けられるように構成される、メンテナンスを考慮した電池システム。
A first battery module having a plurality of unit cells and a conductive member provided between adjacent unit cells, wherein a plurality of unit cells are stacked and connected in series;
A battery module having a plurality of unit cells and a conductive member provided between adjacent unit cells, wherein a plurality of unit cells are stacked and connected in series, and between a positive electrode terminal and a negative electrode terminal And a second battery module further provided with a connection terminal having an intermediate potential between the potential of the positive electrode terminal and the potential of the negative electrode terminal, provided to take out electricity to the outside of the battery module;
A battery system configured by connecting in series,
The battery system in consideration of maintenance, wherein the conductive member is configured such that a short-circuit member formed of a conductive material that short-circuits adjacent conductive members via the unit battery is attached.
前記単位電池に取り付けられ、前記単位電池の出力電圧を計測し、出力電圧値を示す電圧信号を送信するセル電圧計と、
前記セル電圧計からの電圧信号を受信する電池監視装置と、
作動時に前記電池システムに流れる電流を遮断する遮断器と、をさらに備え、
前記電池監視装置は、前記セル電圧計の電圧値が所定の値より小さいと判別したときに、前記遮断器を作動させる請求項1に記載のメンテナンスを考慮した電池システム。
A cell voltmeter attached to the unit battery, measuring an output voltage of the unit battery, and transmitting a voltage signal indicating an output voltage value ;
A battery monitoring device for receiving a voltage signal from the cell voltmeter;
And a circuit breaker for interrupting a current flowing through the battery system during operation,
The battery monitoring device, when the voltage value of the cell voltage meter is determined to a predetermined value smaller than the battery system considering maintenance of claim 1 for operating the circuit breaker.
前記電池監視装置は、前記セル電圧計の電圧値が前記所定の値より小さく、かつ、該セル電圧計に対応する単位電池を介して隣り合う前記導電部材同士が、前記短絡部材により短絡されている状態であると判別したときは、前記遮断器を作動させない、請求項2に記載のメンテナンスを考慮した電池システム。 In the battery monitoring device, the voltage value of the cell voltmeter is smaller than the predetermined value, and the conductive members adjacent to each other via the unit battery corresponding to the cell voltmeter are short-circuited by the short-circuit member. The battery system in consideration of maintenance according to claim 2, wherein when it is determined that the circuit breaker is in a state, the circuit breaker is not operated. 前記導電部材は、板状の形状であって、前記第1および第2電池モジュールの積層方向に直交して延びる係合孔が形成されており、
前記短絡部材は、板状の本体部と、該本体部に突設され前記単位電池を介して隣り合う前記導電部材同士を短絡させるように前記導電部材の係合孔に係合する係合突起とを有する請求項1〜のいずれか1項に記載のメンテナンスを考慮した電池システム。
The conductive member has a plate-like shape, and an engagement hole extending orthogonally to the stacking direction of the first and second battery modules is formed.
The short-circuit member comprises a plate-like body portion, projecting from the body portion to engage the engaging hole of said conductive member so as to short the case cormorants before Kishirubeden members together next through the unit cell The battery system which considered the maintenance of any one of Claims 1-3 which has an engagement protrusion.
前記導電部材の前記係合孔が気体又は液体からなる冷媒の流通経路を構成している、請求項に記載のメンテナンスを考慮した電池システム。 The engagement hole constitute a circulation path of the refrigerant consisting of gas or liquid, the battery system considering maintenance of claim 4 wherein the conductive member. 前記第2電池モジュールにおいて、隣り合う単位電池同士の間に設けられた前記単位電池同士の間に、前記導電部材の代わりに、電気の良導体からなる中間集電体を設け、該中間集電体に前記接続端子を取り付けてなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載のメンテナンスを考慮した電池システム。 In the second battery module, an intermediate current collector made of a good electrical conductor is provided instead of the conductive member between the unit cells provided between adjacent unit cells , and the intermediate current collector The battery system in consideration of the maintenance according to any one of claims 1 to 5, wherein the connection terminal is attached to the battery. 前記第2電池モジュール前記中間集電体の厚みが前記単位電池の厚みと、1枚または2枚の前記導電部材の厚みとを合わせたものに等しい請求項に記載のメンテナンスを考慮した電池システム。 The thickness of the intermediate current collector of the second battery module, and the thickness of the unit cell, equal to the sum of the thickness of one or two of the conductive member, considering the maintenance of claim 6 Battery system. 交流電力回線から受電する変圧器と該変圧器に接続された整流装置と該整流装置に接続されたき電線とを有する電気鉄道用の変電所に用いられる電力供給システムであって、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池システムを前記き電線に直結してなる電力供給システム。
A power supply system used in an electric railway substation having a transformer receiving power from an AC power line, a rectifier connected to the transformer, and a feeder connected to the rectifier ,
Ru power supply system name is directly linked to the-out wire of the battery system according to any one of claims 1-7.
JP2011101890A 2011-04-28 2011-04-28 Battery system for maintenance Expired - Fee Related JP5749559B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011101890A JP5749559B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Battery system for maintenance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011101890A JP5749559B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Battery system for maintenance

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012234684A JP2012234684A (en) 2012-11-29
JP2012234684A5 JP2012234684A5 (en) 2014-06-19
JP5749559B2 true JP5749559B2 (en) 2015-07-15

Family

ID=47434817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011101890A Expired - Fee Related JP5749559B2 (en) 2011-04-28 2011-04-28 Battery system for maintenance

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5749559B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6624364B2 (en) * 2014-07-18 2019-12-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electronic equipment rack and storage battery storage system
JP6467815B2 (en) * 2014-08-20 2019-02-13 日産自動車株式会社 Cell stack
JP2018206495A (en) * 2017-05-31 2018-12-27 株式会社日立製作所 Secondary battery module

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004227875A (en) * 2003-01-22 2004-08-12 Fujitsu Ten Ltd Secondary battery and charging method, discharging method as well as charging device of the same
JP5290662B2 (en) * 2008-08-20 2013-09-18 川崎重工業株式会社 Battery module external short circuit system
JP5722875B2 (en) * 2009-04-10 2015-05-27 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン Dynamically reconfigurable structure for large battery systems

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012234684A (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8282275B2 (en) Device for detecting abnormality in a secondary battery
US10446890B2 (en) Power storage module, power storage system, electronic apparatus, electric vehicle, and power system
US9397371B2 (en) Storage system and storage controller for storage system
JP5658450B2 (en) Battery system
US20130260191A1 (en) Battery Pack and Battery System
JP5677261B2 (en) Power storage system
US20130257440A1 (en) Relay Welding Detector of Battery System and Battery System Which Uses the Detector
KR20130137389A (en) Apparatus and method for checking current sensor abnormality in battery pack
KR101262029B1 (en) Battery Pack of Improved Safety
KR20130126918A (en) Battery management system for a power supply system with a low-voltage region and a high-voltage region
US20140333132A1 (en) Battery System
JP5749559B2 (en) Battery system for maintenance
JP5530884B2 (en) Power storage device
KR102237845B1 (en) Method of protecting batteries by multiple pathes in an energy storage system
CN113875069A (en) Accumulator device
JP2013143295A (en) Battery system
CN116888010A (en) Energy storage system and method employing a secondary life electric vehicle battery
JP6726022B2 (en) Busbar module
US20220216716A1 (en) Plug-in type energy storage system
CN113067042B (en) Energy storage device and fault prediction and diagnosis method
JP2012234684A5 (en)
CN114944541A (en) Battery module
KR102229166B1 (en) Method and apparatus for monitoring environment of energy storage system
EP4095980A1 (en) Power supply device, electric vehicle provided with power supply device, and power storage device
JP2006050763A (en) System for leveling electrical load

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140424

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140424

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150514

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5749559

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees