JP6182151B2

JP6182151B2 - 電力貯蔵装置

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Publication number: JP6182151B2
Application number: JP2014538419A
Authority: JP
Inventors: 綱士斗野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: EP2903053A1; JPWO2014050660A1; EP2903053B1; CN104620413B; WO2014050660A1; EP2903053A4; US20150180017A1; CN104620413A; US10541405B2

Description

本発明は、電力貯蔵装置に関する。

電力貯蔵装置においては、２個以上のモジュール電池が配列され配線により接続される。例えば、特許文献１の電力貯蔵装置においては、４０個のモジュール電池が配列され、上下方向に配列される５個のモジュール電池が段間配線により接続される。

特開２００８−２２６４８８号公報

特許文献１の電力貯蔵装置においては、多数の段間配線が容器及び蓋の隙間の近くを通過する。モジュール電池が燃焼した場合は、容器及び蓋の隙間から火炎又は高温物が噴出する。このため、特許文献１の電力貯蔵装置においては、モジュール電池が燃焼した場合に燃焼の影響が配線に及びやすく、燃焼の影響が配線に及んだ場合に配線の絶縁を維持できない。

本発明は、これらの問題を解決するためになされる。本発明の目的は、電力貯蔵装置の安全性を向上することである。

本発明は、電力貯蔵装置に向けられる。

本発明の第１の局面においては、２個以上の直列接続体が鉛直方向に配列され段間配線により直列接続される。２個以上の直列接続体の各々においては、２個以上のモジュール電池が水平方向に配列され段内配線により直列接続される。

２個以上のモジュール電池の各々は、箱、架台、主極、主極支持体及び２個以上のセルを備える。

箱の内部に収容空間が形成される。箱は、容器及び蓋を備える。容器は、側壁及び開口を有する。開口は、鉛直方向上方を向き、蓋に塞がれる。箱は、架台に載せられる。

主極は、主極貫通部及び主極端子を備える。主極貫通部は、側壁を貫通する。主極端子は、箱の外部にある。

主極支持体は、碍子、第１の結合部及び第２の結合部を備える。碍子は、第１の結合部及び第２の結合部を絶縁する。第１の結合部は、架台に結合される。第２の結合部は、主極端子に結合される。

２個以上のセルは、収容空間に収容され、主極を経由して充放電される。

本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。

本発明の第２の局面においては、段内配線が可とう導体を備える。主極端子の接続部の表面及び可とう導体の接続部の表面は、ニッケルめっきされる。

２個以上の直列接続体の各々は、締結機構を備える。締結機構は、主極端子の接続部及び可とう導体の接続部を締結する。

本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面にさらなる事項を付加する。

本発明の第３の局面においては、第１の電圧計測線が主極端子に結合され、第２の電圧計測線が可とう導体に結合される。

本発明の第４の局面は、本発明の第２又は第３の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第４の局面においては、締結機構がボルト及びナットを備える。ナットは、ボルトに螺合される。

容器の側壁から主極端子の接続部までの距離は、ボルトのボルト長より長く、容器の側壁から主極端子の近接部までの距離より長い。主極端子の近接部には、主極貫通部が結合される。

本発明の第１の局面によれば、容器及び蓋の隙間の近くを通過する配線が少なく、モジュール電池が燃焼した場合に燃焼の影響が配線に及びにくい。燃焼の影響が配線に及んだ場合に配線が脱落しにくく絶縁が維持される。電力貯蔵装置の安全性が向上する。

本発明の第２の局面によれば、主極端子及び可とう導体の接続の耐久性及び耐熱性が向上する。

本発明の第３の局面によれば、主極端子及び可とう導体の接続抵抗が測定される。主極端子及び可とう導体の接触不良が容易に検出される。

本発明の第４の局面によれば、主極貫通部が短くなる。主極貫通部を経由する熱の出入りが抑制される。収容空間の温度の調整が容易になる。ボルトが側壁に接触しにくい。

これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。

電力貯蔵装置の模式図である。電力貯蔵装置の使用例を示す模式図である。モジュール電池の斜視図である。モジュール電池の鉛直断面図である。モジュール電池の水平断面図である。モジュール電池の水平断面図である。モジュール電池の水平断面図である。モジュール電池の水平断面図である。正極ブスの斜視図である。負極ブスの斜視図である。正極ブスバー及びその近傍の斜視図である。正極ブスバー及びその近傍の鉛直断面図である。正極ブスバー及び可とう導体の接続構造の断面図である。モジュール電池の回路図である。

（電力貯蔵装置の概略）
図１の模式図は、電力貯蔵装置の望ましい実施の形態を示す。

図１に示されるように、電力貯蔵装置１０００は、筐体１０２０、第１の直列接続体１０２１、第２の直列接続体１０２２、第３の直列接続体１０２３、第４の直列接続体１０２４、第５の直列接続体１０２５、第６の直列接続体１０２６、第１の段間配線１０２７及び第２の段間配線１０２８を備える。

電力貯蔵装置１０００が備える直列接続体の数が増減されてもよい。一般的に言って、電力貯蔵装置１０００は、２個以上の直列接続体を備える。

第１の直列接続体１０２１は、８個のモジュール電池１０４０及び第１の段内配線１０６０を備える。第２の直列接続体１０２２は、８個のモジュール電池１０４０及び第２の段内配線１０６１を備える。第３の直列接続体１０２３は、４個のモジュール電池１０４０及び第３の段内配線１０６２を備える。第４の直列接続体１０２４は、４個のモジュール電池１０４０及び第４の段内配線１０６３を備える。第５の直列接続体１０２５は、８個のモジュール電池１０４０及び第５の段内配線１０６４を備える。第６の直列接続体１０２６は、８個のモジュール電池１０４０及び第６の段内配線１０６５を備える。

第１の直列接続体１０２１から第６の直列接続体１０２６までの各々が備えるモジュール電池１０４０の数が増減されてもよい。より一般的には、第１の直列接続体１０２１から第６の直列接続体１０２６までの各々は、２個以上のモジュール電池１０４０を備える。

電力貯蔵装置１０００がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。例えば、電力貯蔵装置１０００が電力機器、制御機器、空調機器等を備えてもよい。電力機器は、例えば、交直変換器（ＰＣＳ）、変圧器、電圧センサー、電流センサー等である。

（モジュール電池の接続）
図１に示されるように、第１の直列接続体１０２１に属する８個のモジュール電池１０４０は、第１の段内配線１０６０により電気的に直列接続される。第２の直列接続体１０２２に属する８個のモジュール電池１０４０は、第２の段内配線１０６１により電気的に直列接続される。第３の直列接続体１０２３に属する４個のモジュール電池１０４０は、第３の段内配線１０６２により電気的に直列接続される。第４の直列接続体１０２４に属する４個のモジュール電池１０４０は、第４の段内配線１０６３により電気的に直列接続される。第５の直列接続体１０２５に属する８個のモジュール電池１０４０は、第５の段内配線１０６４により電気的に直列接続される。第６の直列接続体１０２６に属する８個のモジュール電池１０４０は、第６の段内配線１０６５により電気的に直列接続される。モジュール電池１０４０の直列数が増減されてもよい。

第１の直列接続体１０２１から第３の直列接続体１０２３までは、第１の段間配線１０２７により電気的に直列接続される。第４の直列接続体１０２４から第６の直列接続体１０２６までは、第２の段間配線１０２８により電気的に直列接続される。直列接続体の直列数が増減されてもよい。

（モジュール電池の配列）
図１に示されるように、４０個のモジュール電池１０４０の配列は、直方格子をなす。４０個のモジュール電池１０４０は、左右方向ＤＨ１の配列数が４列となり、前後方向ＤＨ２の配列数が２列となり、上下方向ＤＶの配列数が５段となるように配列される。左右方向ＤＨ１及び前後方向ＤＨ２は、水平方向である。上下方向ＤＶは、鉛直方向である。左右方向ＤＨ１、前後方向ＤＨ２及び上下方向ＤＶは、互いに垂直をなす。４０個のモジュール電池１０４０の配列が直方格子以外の格子をなしてもよい。左右方向ＤＨ１の配列数、前後方向ＤＨ２の配列数及び上下方向ＤＶの配列数の全部又は一部が増減されてもよい。

上下方向ＤＶの下から１段目の８個のモジュール電池１０４０は、第１の直列接続体１０２１に属する。上下方向ＤＶの下から２段目の８個のモジュール電池１０４０は、第２の直列接続体１０２２に属する。上下方向ＤＶの下から３段目であって前後方向ＤＨ２の前から１列目の４個のモジュール電池１０４０は、第３の直列接続体１０２３に属する。上下方向ＤＶの下から３段目であって前後方向ＤＨ２の前から２列目の４個のモジュール電池１０４０は、第４の直列接続体１０２４に属する。上下方向ＤＶの下から４段目の８個のモジュール電池１０４０は、第５の直列接続体１０２５に属する。上下方向ＤＶの下から５段目の８個のモジュール電池１０４０は、第６の直列接続体１０２６に属する。

第１の直列接続体１０２１から第３の直列接続体１０２３までは、上下方向ＤＶに配列される。第４の直列接続体１０２４から第６の直列接続体１０２６までは、上下方向ＤＶに配列される。

（段内配線の配置）
図１に示されるように、第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５までの各々は、水平方向に延在し、水平方向に配列されるモジュール電池１０４０を接続する。このため、第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５までは、後述の真空断熱容器１１２０及び大気断熱蓋１１２１の隙間から離される。モジュール電池１０４０が燃焼した場合に燃焼の影響が第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５までに及びにくい。

（筐体の内部への収容）
図１に示されるように、筐体１０２０の内部には、筐体内空間１０８０が形成される。第１の直列接続体１０２１から第６の直列接続体１０２６まで、第１の段間配線１０２７及び第２の段間配線１０２８は、筐体内空間１０８０に収容される。

（電力貯蔵装置の運転）
電力貯蔵装置１０００が電力を吸収する場合は、第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５まで、第１の段間配線１０２７及び第２の段間配線１０２８を経由して電力貯蔵装置１０００の外部からモジュール電池１０４０へ電力が供給され、モジュール電池１０４０が充電される。電力貯蔵装置１０００が電力を放出する場合は、モジュール電池１０４０が放電させられ、第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５まで、第１の段間配線１０２７及び第２の段間配線１０２８を経由してモジュール電池１０４０から電力貯蔵装置１０００の外部へ電力が供給される。

（電力貯蔵装置の使用例）
図２の模式図は、電力貯蔵装置の使用例を示す。

図２に示されるように、電力貯蔵装置１０００は、電力系統９０００に接続され、停電の防止、電力の需給の調整等に使用される。

（モジュール電池の概略）
図３の模式図は、モジュール電池の斜視図である。図４の模式図は、モジュール電池の鉛直断面図である。図５から図８までの模式図は、モジュール電池の水平断面図である。図５から図８までは、後述の砂及びヒーターが取り除かれた状態を示す。図５から図８までは、それぞれ、モジュール電池の右前、左前、右後及び左後を示す。

図３から図８までに示されるように、４０個のモジュール電池１０４０の各々は、箱１１００、架台１１０１、ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎ、正極１１０６、ｍ個の並列ブス１１０８＿１，１１０８＿２，・・・，１１０８＿ｍ、負極１１１０、正極支持体１１１１、負極支持体１１１２、砂１１１３及びヒーター１１１４を備える。正極１１０６は一方の主極であり、負極１１１０は他方の主極である。

モジュール電池１０４０の各々が備えるストリング群の数ｎは、２以上である。モジュール電池１０４０の各々が備えるストリング群の数ｎが１であってもよい。モジュール電池１０４０の各々が備える並列ブスの数ｍは、モジュール電池１０４０の各々が備えるストリング群の数ｎに応じて増減される。

（箱）
図３から図８までに示されるように、箱１１００は、真空断熱容器１１２０及び大気断熱蓋１１２１を備える。真空断熱容器１１２０は、直方体に近い形状を有する。箱１１００の断熱性能は、モジュール電池１０４０の仕様に応じて変更される。このため、真空断熱容器１１２０は、真空断熱容器以外の断熱容器に置き換えられてもよく、断熱容器ではない容器に置き換えられてもよい。大気断熱蓋１１２１は、大気断熱蓋以外の断熱蓋に置き換えられてもよく、断熱蓋ではない蓋に置き換えられてもよい。箱１１００の形状が変更されてもよい。

真空断熱容器１１２０は、第１の側壁１１４０、第２の側壁１１４１、第３の側壁１１４２、第４の側壁１１４３及び底壁１１４４を備え、開口１１６０を有する。大気断熱蓋１１２１は、天壁１１８０及び庇１１８１を備える。

大気断熱蓋１１２１は、開口１１６０を塞ぐ。箱１１００は、架台１１０１に載せられる。

（セルの接続）
図３から図８までに示されるように、ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎの各々は、ｐ個のストリング１２００を備える。ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎの各々が備えるストリング１２００の数ｐは、２以上である。

ｎ×ｐ個のストリング１２００の各々は、第１のセル１２２０、第２のセル１２２１、第３のセル１２２２、第４のセル１２２３、第１のヒューズ１２２４、第２のヒューズ１２２５、第１のセル接続子１２２６、第２のセル接続子１２２７及び第３のセル接続子１２２８を備える。ｎ×ｐ個のストリング１２００の各々が備えるセルの数が増減されてもよい。一般的に言って、ｎ×ｐ個のストリング１２００の各々は、２個以上のセルを備える。

モジュール電池１０４０が備えるセルの数が増減されてもよい。より一般的に言って、モジュール電池１０４０は、２個以上のセルを備える。２個以上のセルの接続は、モジュール電池１０４０の仕様に応じて変更される。

（主極）
図３から図８までに示されるように、正極１１０６は、正極ブス１２４０及び正極ブスバー１２４１を備える。負極１１１０は、負極ブス１２６０及び負極ブスバー１２６１を備える。

（箱の内部への収容）
図３から図８までに示されるように、箱１１００の内部には、収容空間１２８０が形成される。ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎ、ｍ個の並列ブス１１０８＿１，１１０８＿２，・・・，１１０８＿ｍ、砂１１１３及びヒーター１１１４は、収容空間１２８０に収容される。架台１１０１、正極支持体１１１１、負極支持体１１１２、正極ブスバー１２４１及び負極ブスバー１２６１は、箱１１００の外部にある。正極ブス１２４０及び負極ブス１２６０は、収容空間１２８０及び箱１１００の外部にまたがる。

（モジュール電池の充放電）
モジュール電池１０４０が充放電される場合は、正極１１０６及び負極１１１０を経由して第１のセル１２２０から第４のセル１２２３までが充放電される。

第１のセル１２２０から第４のセル１２２３までの各々は、ナトリウム−硫黄電池である。モジュール電池１０４０が充放電される場合は、収容空間１２８０の温度がヒーター１１１４によりナトリウム−硫黄電池が動作する温度に調整される。例えば、収容空間１２８０の温度が約３００℃に調整される。ナトリウム−硫黄電池が他の種類の二次電池に置き換えられてもよい。

（側壁及び開口の配置）
図１に示されるように、前後方向ＤＨ２の前から１列目の２０個のモジュール電池１０４０の各々においては、第１の側壁１１４０の外面１１５０は前後方向ＤＨ２の前方を向く。前後方向ＤＨ２の前から２列目の２０個のモジュール電池１０４０の各々においては、第１の側壁１１４０の外面１１５０は前後方向ＤＨ２の後方を向く。図４に示されるように、開口１１６０は上下方向ＤＶの上方を向く。

（セル、ストリング及びストリング群の配列）
図４から図７までに示されるように、ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎは、左右方向ＤＨ１（モジュール電池１０４０の幅方向）に直線的に配列される。ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎの配列が左右反転されてもよい。ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎの配列が直線的であって折り返しを伴わない場合は、直線的でなく折り返しを伴う場合と比較して、一のストリング群及び他のストリング群の間に短絡回路が形成されにくく、電力貯蔵装置１０００の安全性が向上する。

ｎ個のストリング群１１０３＿１，１１０３＿２，・・・，１１０３＿ｎの各々において、ｐ個のストリング１２００は前後方向ＤＨ２（モジュール電池１０４０の奥行方向）に配列される。

ストリング１２００の各々において、第１のセル１２２０から第４のセル１２２３までは、左右方向ＤＨ１に配列される。

第１のセル１２２０から第４のセル１２２３までの各々は、円筒セルであり、円筒軸１３００を有し、鉛直に立てられる。円筒軸１３００は、上下方向ＤＶに伸びる。

（正極ブスの構造及び配置）
図９の模式図は、正極ブスの斜視図である。

図４、図５、図７及び図９に示されるように、正極ブス１２４０は、正極集電板１３２０、正極延長板１３２１及び正極ポール１３２２を備える。

正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１は、収容空間１２８０に収容される。正極ポール１３２２は、第１の側壁１１４０を貫通する。

正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１は、連続する。正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１は、直角に曲げられた１個の部品を構成し、電気的に導通する。正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１が２個以上の部品の結合物であってもよい。

正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１が板形状を有することは、正極ブス１２４０の電気抵抗の低下に寄与する。しかし、正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１が板形状を有しない形状物に置き換えられてもよい。例えば、正極集電板１３２０及び正極延長板１３２１が棒形状、管形状等を有する形状物に置き換えられてもよい。

正極ポール１３２２は、収容空間１２８０において正極延長板１３２１に結合され、箱１１００の外部において正極ブスバー１２４１に結合される。正極集電板１３２０、正極延長板１３２１、正極ポール１３２２及び正極ブスバー１２４１は、電気的に導通する。

正極ポール１３２２がポール形状を有することは、正極ポール１３２２を経由する熱の出入りの抑制に寄与する。しかし、正極ポール１３２２がポール形状を有しない形状物に置き換えられてもよい。例えば、正極ポール１３２２が板形状を有する形状物に置き換えられてもよい。

正極集電板１３２０は、第２の側壁１１４１の内面１３４１に沿う。正極延長板１３２１は、第１の側壁１１４０の内面１３４０に沿う。

（正極ブスバー）
図１に示されるように、正極ブスバー１２４１は、正極端子になる。第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５まで、第１の段間配線１０２７及び第２の段間配線１０２８のいずれかが正極ブスバー１２４１に結合される。正極ブスバー１２４１が省略され正極ポール１３２２の箱１１００の外部に露出する部分が正極端子になってもよい。正極ブスバー１２４１が「ブスバー」とは呼びがたい形状を有する端子に置き換えられてもよい。

（負極ブスの構造及び配置）
図１０の模式図は、負極ブスの斜視図である。

図４、図６、図８及び図１０に示されるように、負極ブス１２６０は、負極集電板１３６０、負極延長板１３６１及び負極ポール１３６２を備える。

負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１は、収容空間１２８０に収容される。負極ポール１３６２は、第１の側壁１１４０を貫通する。

負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１は、連続する。負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１は、直角に曲げられた１個の部品を構成し、電気的に導通する。負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１が２個以上の部品の結合物であってもよい。

負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１が板形状を有することは、負極ブス１２６０の電気抵抗の低下に寄与する。しかし、負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１が板形状を有しない形状物に置き換えられてもよい。例えば、負極集電板１３６０及び負極延長板１３６１が棒形状、管形状等を有する形状物に置き換えられてもよい。

負極ポール１３６２は、収容空間１２８０において負極延長板１３６１に結合され、箱１１００の外部において負極ブスバー１２６１に結合される。負極集電板１３６０、負極延長板１３６１、負極ポール１３６２及び負極ブスバー１２６１は電気的に導通する。

負極ポール１３６２がポール形状を有することは、負極ポール１３６２を経由する熱の出入りの抑制に寄与する。しかし、負極ポール１３６２がポール形状を有しない形状物に置き換えられてもよい。例えば、負極ポール１３６２が板形状を有する形状物に置き換えられてもよい。

負極集電板１３６０は、第３の側壁１１４２の内面１３４２に沿う。負極延長板１３６１は、第１の側壁１１４０の内面１３４０に沿う。

（負極ブスバー）
図１に示されるように、負極ブスバー１２６１は負極端子になる。第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５まで、第１の段間配線１０２７及び第２の段間配線１０２８のいずれかが負極ブスバー１２６１に結合される。負極ブスバー１２６１が省略され負極ポール１３６２の箱１１００の外部に露出する部分が負極端子になってもよい。負極ブスバー１２６１が「ブスバー」とは呼びがたい形状を有する端子に置き換えられてもよい。

（接続構造）
図１１の模式図は、正極ブスバー及びその近傍の斜視図である。図１２の模式図は、正極ブスバー及びその近傍の鉛直断面図である。図１３は、正極ブスバー及び可とう導体の接続構造の断面図である。

図１１から図１３までに示されるように、正極ブスバー１２４１は、接続部１３８０及び近接部１３８１を備える。第１の段内配線１０６０から第６の段内配線１０６５までの各々は、可とう導体１４００を備える。可とう導体１４００は、一のモジュール電池１０４０の正極ブスバー１２４１と他のモジュール電池１０４０の負極ブスバー１２６１とを接続する。一のモジュール電池１０４０及び他のモジュール電池１０４０は、左右方向ＤＨ１に隣接する。可とう導体１４００は、接続部１４２０及び網線１４２１を備える。

正極ブスバー１２４１の近接部１３８１には、正極ポール１３２２が結合される。

正極ブスバー１２４１の接続部１３８０には、ボルト孔１４４０が形成される。可とう導体１４００の接続部１４２０にも、ボルト孔１４６０が形成される。正極ブスバー１２４１の接続部１３８０及び可とう導体１４００の接続部１４２０は重ねられ、正極ブスバー１２４１の接続部１３８０に形成されるボルト孔１４４０及び可とう導体１４００の接続部１４２０に形成されるボルト孔１４６０にボルト１４０１が挿入される。ナット１４０２は、ボルト１４０１に螺合される。正極ブスバー１２４１の接続部１３８０及び可とう導体１４００の接続部１４２０は、ボルト１４０１及びナット１４０２により締結される。

ボルト１４０１及びナット１４０２は、正極ブスバー１２４１の接続部１３８０及び可とう導体１４００の接続部１４２０を締結する締結機構である。ボルト１４０１及びナット１４０２が他の種類の締結機構に置き換えられてもよい。例えば、ボルト１４０１及びナット１４０２がリベットに置き換えられてもよい。

正極ブスバー１２４１の接続部１３８０の表面及び可とう導体１４００の接続部１４２０の表面は、ニッケルめっきされる。

正極ブスバー１２４１の接続部１３８０の表面及び可とう導体１４００の接続部１４２０の表面がニッケルめっきされる場合は、銀メッキされた場合と比較して、正極ブスバー１２４１及び可とう導体１４００の耐久性及び耐熱性が向上するが、接続抵抗が高くなる。接続抵抗が高くなる問題は、正極ブスバー１２４１の接続部１３８０及び可とう導体１４００の接続部１４２０の接触面積を大きくし、正極ブスバー１２４１の接続部１３８０及び可とう導体１４００の接続部１４２０を強力に密着させることにより解消する。

正極ブスバー１２４１は、板形状を有する。正極ブスバー１２４１の接続部１３８０は、正極ブスバー１２４１の一端寄りを占める。正極ブスバー１２４１の近接部１３８１は、正極ブスバー１２４１の他端寄りを占める。正極ブスバー１２４１の接続部１３８０及び近接部１３８１は、第１の側壁１１４０の外面１１５０に平行に配置される。第１の側壁１１４０から正極ブスバー１２４１の接続部１３８０までの距離は、ボルト１４０１のボルト長より長く、第１の側壁１１４０から近接部１３８１までの距離より長い。望ましくは、第１の側壁１１４０から正極ブスバー１２４１の接続部１３８０までの距離は、ボルト長の２倍以上である。

第１の側壁１１４０から正極ブスバー１２４１の接続部１３８０までの距離がボルト長より長い場合は、ボルト１４０１が第１の側壁１１４０に接触しにくい。

第１の側壁１１４０から正極ブスバー１２４１の近接部１３８１までの距離が短い場合は、正極ポール１３２２が短くなる。正極ポール１３２２を経由する熱の出入りが抑制され、収容空間１２８０の温度の調整が容易になる。

正極ブスバー１２４１及び負極ブスバー１２６１が左右対称の構造を有する点を除いて、負極ブスバー１２６１及び可とう導体１４００も同様に接続される。

（支持構造）
図１１及び図１２に示されるように、正極支持体１１１１は、台座１５００、台座固定用のボルト１５０１、下端キャップ１５０２、碍子１５０３、上端キャップ１５０４、Ｌ字金具１５０５、Ｌ字金具固定用のボルト１５０６及びＬ字金具固定用のナット１５０７を備える。

碍子１５０３の下端１５２０及び下端キャップ１５０２の内面１５４０は、セメント接合される。碍子１５０３の下端１５２０及び下端キャップ１５０２の内面１５４０がセメント接合以外により接合されてもよい。

下端キャップ１５０２の外面１５４１及び台座１５００の上面１５６０は、溶接される。下端キャップ１５０２の外面１５４１及び台座１５００の上面１５６０が溶接以外により接合されてもよい。

台座１５００は、台座固定用のボルト１５０１により架台１１０１に固定される。台座１５００にはボルト孔１５８０が形成される。架台１１０１にはボルト孔１６００が形成される。ボルト孔１６００の内面には、ねじ溝が切られる。台座１５００は、架台１１０１に載せられる。台座固定用のボルト１５０１は、台座１５００に形成されるボルト孔１５８０及び架台１１０１に形成されるボルト孔１６００に挿入され、架台１１０１に形成されるボルト孔１６００に切られるねじ溝に螺合される。台座１５００に形成されるボルト孔１５８０は、前後方向ＤＨ２に長い長孔である。これにより、台座１５００の位置を前後方向ＤＨ２に調整可能である。

碍子１５０３の上端１５２１及び上端キャップ１５０４の内面１６２０は、セメント接合される。碍子１５０３の上端１５２１及び上端キャップ１５０４の内面１６２０がセメント接合以外により接合されてもよい。

上端キャップ１５０４の外面１６２１及びＬ字金具１５０５の水平部１６４０の外面１６６０は、溶接される。上端キャップ１５０４の外面１６２１及びＬ字金具１５０５の水平部１６４０の外面１６６０が溶接以外により接合されてもよい。

Ｌ字金具１５０５の鉛直部１６４１は、Ｌ字金具固定用のボルト１５０６及びナット１５０７により正極ブスバー１２４１に固定される。Ｌ字金具１５０５の鉛直部１６４１には、ボルト孔１６６５が形成される。正極ブスバー１２４１には、ボルト孔１６８０が形成される。Ｌ字金具１５０５の鉛直部１６４１及び正極ブスバー１２４１は、重ねられる。Ｌ字金具固定用のボルト１５０６は、Ｌ字金具１５０５に形成されるボルト孔１６６５及び正極ブスバー１２４１に形成されるボルト孔１６８０に挿入される。Ｌ字金具固定用のナット１５０７は、Ｌ字金具固定用のボルト１５０６に螺合される。Ｌ字金具１５０５に形成されるボルト孔１６６５は、上下方向ＤＶに長い長孔である。これにより、Ｌ字金具１５０５の位置を上下方向ＤＶに調整可能である。

碍子１５０３の寸法のばらつきは、台座１５００及びＬ字金具１５０５の位置調整により吸収される。

正極ブスバー１２４１は、正極支持体１１１１に支持される。架台１１０１に結合される台座１５００及び正極ブスバー１２４１に結合されるＬ字金具１５０５は、碍子１５０３により絶縁される。

架台１１０１に結合される結合部が台座１５００以外であってもよく、正極ブスバー１２４１に結合される結合部がＬ字金具１５０５以外であってもよい。

モジュール電池１０４０が燃焼し燃焼の影響が可とう導体１４００に及んだ場合でも、正極ブスバー１２４１が正極支持体１１１１に支持されている限り、可とう導体１４００は脱落しにくく、絶縁は維持される。このため、電力貯蔵装置１０００の安全性が向上する。

正極支持体１１１１が正極ブスバー１２４１を支持するのと同じように負極支持体１１１２も負極ブスバー１２６１を支持する。

（電圧計測線）
図１１に示されるように、正極ブスバー１２４１には第１の電圧計測線１６７０が結合され、可とう導体１４００には第２の電圧計測線１６７１が結合される。モジュール電池１０４０に流れる電流並びに第１の電圧計測線１６７０及び第２の電圧計測線１６７１の間に現れる電圧から、正極ブスバー１２４１及び可とう導体１４００の接続抵抗が測定される。これにより、正極ブスバー１２４１及び可とう導体１４００の接触不良が容易に検出される。接触不良が検出された場合は、モジュール電池１０４０の充放電が停止される。

（ストリング間の接続）
図１４の回路図は、モジュール電池を示す。

図４から図１０まで及び図１４に示されるように、正極集電板１３２０は、ｐ個の接続端子１７００を備える。ｐ個の接続端子１７００は、正極集電板１３２０の上端にある。負極集電板１３６０は、ｐ個の接続端子１７２０を備える。ｐ個の接続端子１７２０は、負極集電板１３６０の上端にある。

最も正極側の第１のストリング群１１０３＿１に属するｐ個のストリング１２００の各々の正極端１７４０は、ｐ個の接続端子１７００のいずれかに結合される。第１のストリング群１１０３＿１に属するｐ個のストリング１２００の各々の負極端１７４１は、第１の並列ブス１１０８＿１に結合される。第１のストリング群１１０３＿１に属するｐ個のストリング１２００は正極集電板１３２０及び第１の並列ブス１１０８＿１により並列接続され、第１のブロックが構成される。第１のブロックに電流が流れる場合は、第１のストリング群１１０３＿１に属するｐ個のストリング１２００に分かれて電流が流れる。

整数ｉが２以上ｎ−１以下である場合に、第ｉのストリング群１１０３＿ｉに属するｐ個のストリング１２００の各々の正極端１７４０は、第ｉ−１の並列ブス１１０８＿ｉ−１に結合される。第ｉのストリング群１１０３＿ｉに属するｐ個のストリング１２００の各々の負極端１７４１は、第ｉの並列ブス１１０８＿ｉに結合される。第ｉのストリング群１１０３＿ｉに属するｐ個のストリング１２００は第ｉ−１の並列ブス１１０８＿ｉ−１及び第ｉの並列ブス１１０８＿ｉにより並列接続され、第ｉのブロックが構成される。第ｉのブロックに電流が流れる場合は、第ｉのストリング群１１０３＿ｉに属するｐ個のストリング１２００に分かれて電流が流れる。

最も負極側の第ｎのストリング群１１０３＿ｎに属するｐ個のストリング１２００の各々の正極端１７４０は、第ｍの並列ブス１１０８＿ｍに結合される。第ｎのストリング群１１０３＿ｎに属するｐ個のストリング１２００の各々の負極端１７４１は、ｐ個の接続端子１７２０のいずれかに電気的に結合される。第ｎのストリング群１１０３＿ｎに属するｐ個のストリング１２００は第ｍの並列ブス１１０８＿ｍ及び負極集電板１３６０により並列接続され、第ｎのブロックが構成される。第ｎのブロックに電流が流れる場合は、第ｎのストリング群１１０３＿ｎに属するｐ個のストリング１２００に分かれて電流が流れる。

（ストリングの接続）
図４から図８まで及び図１４に示されるように、ストリング１２００の各々においては、第１のセル１２２０から第４のセル１２２３まで、第１のヒューズ１２２４及び第２のヒューズ１２２５が直列接続される。第１のセル１２２０から第４のセル１２２３までは、第１のセル接続子１２２６から第３のセル接続子１２２８までにより直列接続される。第１のセル接続子１２２６から第３のセル接続子１２２８までの全部又は一部が省略され、セルの負極端子及びセルの正極端子が直結されてもよい。セルの直列数が増減されてもよい。第１のヒューズ１２２４及び第２のヒューズ１２２５の両方又は片方が省略されてもよい。

ストリング１２００に電流が流れる場合は、第１のセル１２２０から第４のセル１２２３まで及び第１のヒューズ１２２４及び第２のヒューズ１２２５に電流が流れる。

（ブスの性質）
正極ブス１２４０、ｍ個の並列ブス１１０８＿１，１１０８＿２，・・・，１１０８＿ｍ、負極ブス１２６０、正極ブスバー１２４１、負極ブスバー１２６１等のブスは、低い電気抵抗、高い機械的強度及び高い耐熱性を持つ配線構造物であり、典型的には板形状又は棒形状を持つ。ただし、ブスの全部又は一部が他の種類の配線構造物に置き換えられてもよい。例えば、ブスの全部又は一部がケーブルに置き換えられてもよい。

ブスは、望ましくは金属又は合金からなり、さらに望ましくはアルミニウム合金からなる。

ストリング１２００及びブスの接続並びにブス同士の結合は、溶接、かしめ、ねじ止め等のナトリウム−硫黄電池が動作する高温に耐える方法で行われる。これにより、ストリング１２００及びブスが電気的に導通し、ブス同士が電気的に導通する。

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。

１０００電力貯蔵装置
１０２１第１の直列接続体
１０２２第２の直列接続体
１０２３第３の直列接続体
１０２４第４の直列接続体
１０２５第５の直列接続体
１０２６第６の直列接続体
１０２７第１の段間配線
１０２８第２の段間配線
１０４０モジュール電池
１０６０第１の段内配線
１０６１第２の段内配線
１０６２第３の段内配線
１０６３第４の段内配線
１０６４第５の段内配線
１１００箱
１１０１架台
１１０６正極
１１１０負極
１１１１正極支持体
１１１２負極支持体
１１２０真空断熱容器
１１２１大気断熱蓋
１２４１正極ブスバー
１２６１負極ブスバー
１３２２正極ポール
１３６２負極ポール
１４００可とう導体
１５０３碍子

Claims

鉛直方向に配列される２個以上の直列接続体と、
前記２個以上の直列接続体を直列接続する段間配線と、
を備え、
前記２個以上の直列接続体の各々は、
水平方向に配列される２個以上のモジュール電池と、
前記２個以上のモジュール電池を直列接続する段内配線と、
を備え、
前記２個以上のモジュール電池の各々は、
内部に収容空間が形成され、容器及び蓋を備え、前記容器が側壁及び開口を有し、前記開口が鉛直方向上方を向き、前記蓋が前記開口を塞ぐ箱と、
前記箱が載せられる架台と、
主極貫通部及び主極端子を備え、前記主極貫通部が前記側壁を貫通し、前記主極端子が前記箱の外部にある主極と、
碍子、第１の結合部及び第２の結合部を備え、前記碍子が前記第１の結合部及び前記第２の結合部を絶縁し、前記第１の結合部が前記架台に結合され、前記第２の結合部が前記主極端子に結合される主極支持体と、
前記収容空間に収容され、前記主極を経由して充放電される２個以上のセルと、
を備える電力貯蔵装置。
前記主極端子は、
ニッケルめっきされた第１の表面を有する第１の接続部
を備え、
前記段内配線は、
第２の接続部及び網線を備え、前記第２の接続部がニッケルめっきされた第２の表面を有する可とう導体
を備え、
前記２個以上の直列接続体の各々は、
前記第１の接続部及び前記第２の接続部を締結する締結機構
をさらに備える請求項１の電力貯蔵装置。
前記主極端子に結合される第１の電圧計測線と、
前記可とう導体に結合される第２の電圧計測線と、
をさらに備える請求項２の電力貯蔵装置。
前記締結機構は、
ボルト長を持つボルトと、
前記ボルトに螺合されるナットと、
を備え、
前記第１の接続部が前記側壁から第１の距離だけ離れ、
前記第１の距離が前記ボルト長より長く、
前記主極端子は、
前記側壁から第２の距離だけ離れ、前記第２の距離が前記第１の距離より短く、前記主極貫通部が結合される近接部
をさらに備える請求項２又は請求項３の電力貯蔵装置。