JPWO2015190302A1

JPWO2015190302A1 - 電池盤

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Publication number: JPWO2015190302A1
Application number: JP2016527738A
Authority: JP
Inventors: 奈柄久野; 光益加納; 真一浦野
Original assignee: Resonac Corporation; Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Resonac Corporation; Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: WO2015190302A1; EP3157093A1; EP3157093A4; JP6187694B2

Abstract

電池盤１０は、棚板２２が上下方向に間隔を隔てて複数段配置される筐体１１を有し、棚板２２の上には電池パック３０が載置される。電池パック３０は、複数の電池セル３２を収容する電池ケース３１を有し、電池ケース３１の正面部には流入口４２が設けられている。電池パック３０の背面部と背面壁１３との間には排気口１８に連なる共通排気通路２５が設けられる。電池ケース３１の正面部に対向させて正面扉１２には複数段の吸気口２０が設けられる。最下段の吸気口の有効開口面積を最大に形成し、最下段から最上段の前記吸気口に向けて各段の吸気口の有効開口面積を漸次減少させて正面扉１２に形成される。

Description

本発明は、筐体内に搭載される複数のリチウムイオン電池の温度上昇と温度ばらつきを低減するようにした電池盤に関する。

近年、風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギが注目されている。これらの再生可能エネルギを利用するには、自然状況によって生じる出力変動を抑制する大容量の電力貯蔵システムが必須になる。この電力貯蔵システムには、高エネルギ密度を有し充放電効率やサイクル寿命に優れたリチウムイオン電池セルが用いられる。直列または並列に接続される複数の電池セルと、電池セルを収容する電池ケースにより電池パックが構成され、複数の電池パックを備えた蓄電池設備（キュービクル仕様の電池盤）が注目されている。

このような用途に用いる電池盤では、例えば、筐体内に数十から百数十個のリチウム電池セルが搭載され、１０年以上の長期間にわたってこれら電池の性能を均等に保持することが要求される。このため、電池パック内の電池の温度をばらつきなく冷却することと、電池パック間においても温度のばらつきなく冷却することが要求される。

筐体内に配置される複数の電池パックを冷却するようにした電池盤としては、特許文献１に記載されるように、仕切り板を境として電池パック室と排気室とに仕切られた筐体を有するものがある。前記電池パック室には、電池セルが組み込まれた電池パックケースが所定の間隔を隔てて多段積みされ、電池パックケースの前面にはケース吸気口が設けられ、背面にはケース排気口が設けられる。前記電池パックケースのケース吸気口に対向して前記筐体の前面には吸気口が設けられ、前記電池パックケースのケース排気口に対向して前記仕切り板には開口部が設けられる。前記排気室の天井部には、筐体内の空気を外部に排出するために、天井排気口が設けられている。

特開２０１３−１９６９０８号公報

上述した電池盤においては、収納する電池パックの数が増加した場合には、筐体内の温度が上昇するので、特許文献１の図３に記載されるように天井排気口に天井冷却ファンを設ける必要が生じる。このような態様の場合、電池パックへ吹き付けられる空気の温度を等しくすることはできるが、筐体内への流入空気量は天井冷却ファンと電池パックとの距離によって異なるので、電池パック毎の冷却効果が異なってしまう。このことにより、電池パック間において温度のばらつきなく冷却することが難しくなる。

本発明の目的は、電池パックを構成する電池セルの最大温度を低減すると共に、電池パック間において温度のばらつきなく冷却することのできる電池盤を提供することにある。

本発明の一例である電池盤は、背面側に排気口が設けられた天井壁、左右の側面壁、背面壁、および正面扉を有する筐体と、前記筐体の内部に上下方向に間隔を隔てて複数段配置され、前記背面壁との間に空隙を形成する棚板と、複数の電池セル、および前記電池セルを冷却する空気が流入する流入口が正面部に設けられ前記電池セルを収容する電池ケースを備え、前記棚板の上に載置される電池パックと、前記電池パックの背面部と前記背面壁との間に上下方向に連続して形成され、前記排気口に連なる共通排気通路と、前記電池パックの上面とその上側の前記棚板との間に形成され、前記共通排気通路に連なる排気通路と、前記電池ケースの正面部に対向させて前記正面扉に上下に複数段設けられ、前記筐体内に外気を吸入する吸気口と、前記筐体に設けられ、前記筐体内の空気を前記排出口から外部に排気する排気ファンと、を備えた電池盤であって、最下段の前記吸気口の有効開口面積を最大に形成し、最下段から最上段の前記吸気口に向けて各段の前記吸気口の有効開口面積を漸次減少させた。

本発明によれば、筐体内の各電池パックへ供給される冷却空気の流量と電池間温度とが、鉛直方向に配置されるそれぞれの電池パックについて概ね等しくなるので、電池パック間の冷却効果をほぼ等しくすることができる。このことにより、電池パックを構成する電池セルの最大温度を低減すると共に、電池パック間において温度のばらつきなく冷却することができる。この結果、信頼性の高い電池盤を提供できる。

一実施の形態である電池盤の外観を示す斜視図である。図１に示された電池盤の縦断面図である。電池パックが搭載された電池盤の内部を示す正面図である。電池盤内に搭載される電池パックを示す一部切欠き斜視図である。図４に示された電池パック内における冷却空気の流れを示す断面図である。電池パックの変形例を示す一部切欠き斜視図である。図６に示された電池パック内における冷却空気の流れを示す断面図である。図１〜図５に示した形態の電池盤における熱流体解析の入力条件を示す特性図である。熱流体解析で得られた各段における電池パック内への吸気空気の流量比の結果を示す特性図である。熱流体解析で得られた各段における電池パックの最大温度上昇比の結果を示す特性図である。熱流体解析で得られた各段における電池パックの温度ばらつき比の結果を示す特性図である。他の実施の形態である電池盤の縦断面図である。図１２の正面扉を示す正面図である。正面扉の変形例を示す正面図である。正面扉の他の変形例を示す正面図である。さらに他の実施の形態である電池盤の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図３に示されるように、電池盤１０は、鋼製キュービクル仕様の直方体の筐体１１を有する。筐体１１は、前面側の正面扉１２と、正面扉１２に対向する背面側の背面壁１３と、相互に対向する左右両側の側面壁１４，１５を備えている。筐体１１の天井側には天井壁１６が設けられ、天井壁１６に対向する底面壁１７が筐体１１の底面側に設けられている。正面扉１２は、左右の側面壁１４，１５の一方にヒンジにより開閉自在に装着された片開き式のパネル、またはフックにより着脱自在に筐体１１に装着されるフック式のパネルである。さらに、正面扉１２としては、それぞれの側面壁１４，１５にヒンジにより開閉自在に装着される２枚のパネルからなる両開き式としても良い。天井壁１６には、背面側に排気口１８が設けられ、排気口１８から筐体１１内の空気を排出するために、筐体１１には排気ファン１９が設けられている。

正面扉１２には、水平方向の幅がほぼ同一となった長方形の吸気口２０が上下方向に間隔を隔てて複数段設けられている。図１に示されるように、吸気口２０は５段設けられており、それぞれの吸気口２０には、上から順に符号２０ａ〜２０ｅが付されている。図１〜図３に示された正面扉１２には、上下方向に間隔を隔てて５段の吸気口２０ａ〜２０ｅが設けられているが、正面扉１２に設けられる吸気口２０の段数は５段に限られない。図１に示した正面扉１２においては、各段の吸気口２０ａ〜２０ｅは、上下方向に伸びる複数の孔つまりスリット２１により形成され、それぞれのスリット２１の幅は同一となっている。スリット２１の水平方向の間隔つまりピッチも同一となっている。スリット２１は正面扉１２を構成する板材を打ち抜いて形成される。

それぞれのスリット２１の上下方向の長さ寸法つまり高さ寸法は、各段によって相違している。具体的には、最下段の吸気口２０ｅを形成する複数のスリット２１の高さは最も高く、下側の段から上側の段に向かうに従って、吸気口２０を形成する複数のスリット２１の高さは漸次短くなっている。最上段の吸気口２０ａを形成する複数のスリット２１の上下方向の高さ寸法は最も短い。それぞれの吸気口２０ａ〜２０ｅを構成するスリット２１により外気を筐体１１内に導入するための有効開口面積が設定される。最下段を１段目として、最上段をｎ段目として１段目からｎ段目までのそれぞれの吸気口の有効開口面積をＡとすると、Ａ_１＞Ａ_２＞Ａ_３＞・・・Ａ_ｎ−１＞Ａ_ｎに調整される。

図３は、正面扉１２が取り除かれた状態における筐体１１の内部を示す。筐体１１の内部には、上下方向に間隔を隔てて棚板２２が複数段配置されている。図３に示される筐体１１には、吸気口２０に対応させて棚板２２が５段配置されている。それぞれの棚板２２は、略矩形であって両端部が側面壁１４，１５の内側に固定される。棚板２２の背面側の側部と筐体１１の背面壁１３との間には、図２に示されるように、空隙２３が形成される。このように、５段の吸気口２０ａ〜２０ｅに対応させて５段の棚板２２が筐体１１内に配置される。最上段の棚板２２の上部には、棚板２２と同形の棚板からなる遮蔽板２４が側面壁１４，１５に固定され、遮蔽板２４と背面壁１３との間には空隙２３が形成される。各棚板２２には、図３に示されるように、２台の電池パック３０がそれぞれ配置される。図２に示すように、各棚板２２は、上述した正面扉１２の各段の吸気口２０の下側部と同じ高さに配置されている。

各棚板２２及び遮蔽板２４の奥行き方向の長さつまり前後方向の長さは、筐体１１の側面壁１４，１５の前後方向の長さより短く形成されているので、背面壁１３との間に空隙２３が形成される。各棚板２２の上に載置される電池パック３０の背面部は、背面壁１３よりも正面側にずれている。このことにより、筐体１１の内部において、側面壁１４，１５の内側と、背面壁１３の内面と、電池パック３０の背面部とにより、上述した空隙２３が上下方向に連続する。したがって、各電池パック３０の背面部と、背面壁１３との間には、図２に示されるように、共通排気通路２５が形成される。この共通排気通路２５を通過する各段の電池パック３０からの排気は、筐体１１に配置された排気ファン１９により吸引されて、排気口１８から筐体１１の外部に排気される。

最上段の棚板２２に載置された電池パック３０の上面と遮蔽板２４との間、及びそれぞれの棚板２２に載置された電池パック３０の上面とその上側の棚板２２との間には、それぞれ空隙が形成されている。これらの空隙は、その空隙の下に配置された電池パック３０から流出した冷却空気を共通排気通路２５に案内する排気通路２６を構成する。

次に、図４に示された電池パック３０の構成を説明する。電池パック３０は、略直方体の電池ケース３１と、電池ケース３１に収容される複数の円筒形状の電池セル３２とを備えている。図４に示される電池パック３０は、１１個の電池セル３２が電池ケース３１内に電池ケース３１の幅方向に延びて収容されている。ただし、１つの電池パック３０に設けられる電池セル３２の数は、任意の数とすることができる。それぞれの電池セル３２の軸方向の一端部つまり頭部には、図４に示されるように、一方の電極端子３３が設けられている。電池セル３２の他端部つまり底部には、図示しない他方の電極端子が設けられている。電池ケース３１の内部には、電池セル３２の両端部に位置させて板状のセルホルダ３４が長手方向に延びて設けられている。セルホルダ３４によりそれぞれの電池セル３２の両端部は挟み込まれて電池ケース３１に保持される。コントロールボックス３５が電池ケース３１に設けられている。コントロールボックス３５には、それぞれの電池セル３２の温度や電圧をモニタするための制御部である制御基板が組み込まれる。図５に示されるように、電池パック３０は６個の電池セル３２が相互に平行となって形成される上段の電池セル群と、５個の電池セル３２が相互に平行となって形成される下段の電池セル群とを有する。下段の電池セル３２と上段の電池セル３２は、電池ケース３１の長手方向にずれており、電池パック３０を側面から見ると、電池セル３２は電池ケース３１内に千鳥状に配置されている。

電池ケース３１は、底板３６と、底板３６に平行となった天板３７と、背板３８とを有する。電池ケース３１の両側面には側板３９が装着される。ただし、図４においては、電池ケース３１の手前に設けられる側板３９は切り欠かれた状態で示されている。このように、電池ケース３１は、５枚の板材を備えており、それぞれの板材は、例えば絶縁性の高い樹脂性部材から形成される。電池ケース３１の正面部４１には、図３に示されるように、吸気口から筐体１１内に流入した空気が流入する流入口４２が設けられている。流入口４２は、２つのセルホルダ３４の間の内部スペースに連通する。電池ケース３１の天板３７には、図４に示すように例えばパンチングにより、冷却空気を電池ケース３１の外部に流出する上面流出口４３が複数設けられている。同様に、電池ケース３１の背板３８には、冷却空気の背面流出口４４が複数設けられている。

ここで、電池ケース３１の上面に設けられた上面流出口４３が複数設けられた領域の背面からの長さを、上面排出口有効長さＬと定義する。この上面排出口有効長さＬを配置された段ごとに変化させるために、天板３７に代えて、別体のカバーを電池ケース３１の上に設けるようにしても良い。

次に、図５と図２を参照して、電池パック３０内における冷却空気の流れを説明する。図５は、筐体１１の最上段の棚板２２に載置された電池パック３０を示している。電池パック３０は、その正面部４１を筐体１１の正面扉１２に設けられた吸気口２０ａに対向させるように配置される。上述したように、電池パック３０の後方には共通排気通路２５が形成され、電池ケース３１を通過した冷却空気は背面流出口４４から共通排気通路２５に流れる。電池パック３０の上側には排気通路２６が形成され、電池ケース３１を通過した冷却空気は上面流出口４３から排気通路２６を経て共通排気通路２５に流れる。電池セル３２は電池ケース３１内に幅方向に延びており、吸気口から流入した空気は、それぞれの電池セル３２を横切る方向に流れる。

筐体１１の外部から吸気口２０ａを介して筐体１１内に流入した冷却空気は、吸気口２０ａに対向して配置された正面部４１の流入口４２から電池パック３０内に流入する。正面部４１の下側部は、吸気口２０ａの下端に合わされており、図５において、吸気口２０ａの下部から流入した空気流は、電池パック３０の電池ケース３１の底板３６の内面と下段の電池セル３２との間の流路を直進し、背面部に配置されたコントロールボックス３５に衝突した後上昇する。このことにより、下段最奥部の電池セル３２は温度上昇の少ない空気流で冷却される。冷却後の空気流は電池ケース３１の背面流出口４４から共通排気通路２５へ排出される。

吸気口２０ａの上部から流入した空気流は、電池パック３０の最正面側に配置された上段と下段の電池セル３２に衝突した後、斜め上方に分流し、電池ケース３１の上面流出口４３から排気通路２６へ排出される。このことにより、奥部の電池セル３２に温度上昇の大きい空気流が到達することを防止できる。

電池パック３０の中間部に配置された電池セル３２に衝突して、減速した空気流は、大部分が開口面積の大きい電池ケース３１の上面流出口４３から排気通路２６へ排出される。なお、コントロールボックス３５は、冷却に必要な空気流を阻害しない配置であれば良く、例えば電池パック３０の外に配置することも可能である。

次に、上述のように、最下段から最上段の吸気口に向けて各段の吸気口の有効開口面積を漸次減少させた場合における電池盤１０の熱流体解析の結果について図８〜図１１を用いて説明する。この熱流体解析においては、電池盤１０の基本構造は、図１〜図５に示したものと同じであって、筐体１１内に８段の棚板２２が設けられ、それぞれの棚板２２に、図４に示した形態の電池パック３０が載置された電池盤１０についての結果を示す。正面扉１２には、棚板２２に対応させて、８段の吸気口２０が設けられている。

図８において、横軸は筐体１１内に配置された電池パック３０の上下方向の位置であり、横軸のＭ１は最下段の電池パック３０を示し、Ｍ８は最上段の電池パック３０を示す。縦軸は、各段の吸気口２０を構成するスリット２１の長さ比つまり高さ比を示す。図８において、□印は、吸気口２０の有効開口面積が設定されるスリット２１の上下方向の長さを各段において同一とした場合、つまり均等配分の場合を示し、この場合のスリット２１の長さ比１とする。▲印は、スリット２１の長さを、最下段の吸気口におけるスリット長さから、最上段の吸気口におけるスリット長さに向けて、一定の比率つまり一次式傾斜配分条件で漸次減少させた場合を示す。一方、●印は、スリット２１の長さを、下段側の吸気口においては大きく変化させ、上段側の吸気口において小さく変化させることにより、最下段の吸気口におけるスリット長さから、最上段の吸気口におけるスリット長さに向けて、長さの減少比率を二次式傾斜配分条件で漸次減少させた場合を示す。このように、図８は、正面扉１２に形成される３つのパターンの吸気口２０の有効開口面積についての熱流体解析の入力条件を示す。それぞれのパターンにおいては、正面扉１２に形成された吸気口２０の全体の開口面積は、いずれの条件でも等しくしてある。

図９は、図８の入力条件による熱流体解析で得られた各段の電池パック３０の吸気空気の流量比の結果を示す。図９において、横軸は、図８と同様に、筐体１１内に配置された電池パック３０の上下方向の位置を示し、縦軸は電池パック３０内への吸気流量比を示す。ここで、各段の電池パックの流量比が１．０に近いほど、冷却空気が等しく分配されていることを表す。

□印で示す均等配分条件の場合、最下段のＭ１の吸気流量比が一番小さく、段が上がるにつれて上昇し、最上段のＭ８で最大の吸気流量比になっている。図９に示されるように、●印で示す二次式傾斜配分条件の場合の方が、▲印で示す一次式傾斜配分条件の場合よりも、より１．０に近づくため均等になることがわかる。

図１０は、図８の入力条件による熱流体解析で得られた各段の電池パック３０の最大温度上昇比の結果を示す。図１０において、横軸は筐体１１内に配置された電池パック３０の上下方向の位置を示し、縦軸は電池パックの最大温度上昇比を示す。ここで、最大温度上昇比とは、各電池パック３０における最大温度から環境温度を減算して得る最大温度上昇値の比である。具体的には、上述した３つのパターンにおいて、各電池パック３０の最大温度上昇値を取得して、図１０に示された２４点の平均値を算出する。２４点の最大温度上昇値を平均値で除算することで、それぞれの最大温度上昇比を算出している。

図１０においては、絶対値が小さくかつ電池パック３０の配置間における差異が小さいことが望まれる。□印で示す均等配分条件の場合、Ｍ２の最大温度上昇比が一番大きく、段が上がるにつれて下降し、最上段のＭ８で最小の温度上昇比になっている。これは、図９に示すように、最上段に近づくほど吸気流量比が大きいためである。そして、●印で示す二次式傾斜配分条件の場合の方が、▲印で示す一次式傾斜配分条件の場合よりも、最大温度上昇比は小さい。ただし、両者の差異は、図９の流量比の場合より小さくなっている。

図１１は、図８の入力条件による熱流体解析で得られた各段の電池パック３０の温度ばらつき比の結果を示す。図１１において、横軸は、筐体１１内に配置された電池パック３０の上下方向の位置を示し、縦軸は電池パックの温度ばらつき比を示す。ここで、温度ばらつき比とは、各電池パック３０の内部における最大温度から最小温度を減算して得る温度ばらつきの比である。具体的には、上述した３つのパターンにおいて、各電池パック３０の内部における最大温度と最小温度とから温度ばらつきを取得して、図１１に示された２４点の温度ばらつきの平均値を算出する。２４点の温度ばらつきを平均値で除算することで、それぞれの温度ばらつき比を算出している。

図１１においても、絶対値が小さくかつ電池パック３０の配置間における差異が小さいことが望まれる。□印で示す均等配分条件の場合、Ｍ２の温度ばらつき比が一番大きく、段が上がるにつれて下降し、最上段のＭ８で最小の温度ばらつき比になっている。そして、●印で示す二次式傾斜配分条件の場合の方が、▲印で示す一次式傾斜配分条件の場合よりも、温度ばらつき比は小さい。両者の差異は、図９の入気流量比の場合より小さくなっている。

上述したように、筐体１１における吸気口２０の各段の高さにより定まる有効開口面積を、均等配分するよりも、最下段の吸気口における有効開口面積から、最上段の吸気口における有効開口面積に向けて漸次減少させて、傾斜配分にすることで、各段の電池パック３０の最大温度上昇比と温度ばらつき比とを減少できることが確認できた。

図１２は、他の実施の形態である電池盤の側面側の縦断面図であり、図１３は図１２の正面扉を示す正面図である。

図１２および図１３に示される電池盤１０においては、筐体１１の内部構造は、図１〜図３に示したものとほぼ同一であるのに対し、筐体１１の正面扉１２に設けられた吸気口２０の形状は、図１〜３に示された電池盤１０と相違している。図１３に示されるように、各段の吸気口２０を構成するスリット２１の上下方向の高さと幅はそれぞれ同一であり、吸気口２０ａ〜２０ｅにおけるスリット２１相互間の間隔、つまりピッチは各吸気口２０ａ〜２０ｅにおいて相違している。このように、スリット２１のピッチを相違させてスリット２１の密度を相違させることにより、吸気口２０の開口面積は各段において相違している。

具体的には、最下段の吸気口２０ｅのスリット２１のピッチを小さくすることで吸気口２０ｅの開口密度が最も大きく、段が上がるごとにスリット２１のピッチを大きくすることで開口密度は順次に小さい。最上段の吸気口２０ａのピッチを最大に形成することで吸気口２０ａの開口密度は最も小さい。すなわち、最下段の開口密度をＲ_１として、最上段の開口密度をＲ_ｎとすると、Ｒ_１＞Ｒ_２＞Ｒ_３＞・・・Ｒ_ｎ−１＞Ｒ_ｎの関係に形成している。吸気口２０を形成するスリット２１の高さを変更せずに、ピッチつまり開口密度だけを変更することで、有効開口面積Ａを、Ａ_１＞Ａ_２＞Ａ_３＞・・・Ａ_ｎ−１＞Ａ_ｎに調整できる。なお、最大の開口密度であるＲ_１は、条例などで規制される開口密度が採用される。

図１４は正面扉の変形例を示す正面図である。図１４に示されるように、各段における吸気口２０は、同じピッチつまり同じ開口密度であって同じ高さの縦長方形の複数のスリット２１により形成されており、スリット２１の幅が各段２０ａ〜２０ｅにおいて相違している。

具体的には、最下段の吸気口２０ｅを構成するスリット２１の開口幅は最も大きく形成され、段が上がるごとに吸気口２０を構成するスリット２１の開口幅は順に小さく形成される。最上段の吸気口２０ａを構成するスリット２１の開口幅は最も小さく形成されている。これにより、開口密度をＲ_１＞Ｒ_２＞Ｒ_３＞・・・Ｒ_ｎ−１＞Ｒ_ｎの関係に調整でき、有効開口面積Ａを、Ａ_１＞Ａ_２＞Ａ_３＞・・・Ａ_ｎ−１＞Ａ_ｎに調整できる。

図１５は正面扉の他の変形例を示す正面図である。図１５に示されるように、正面扉１２には、各段の電池パック３０に対応させて水平方向に伸びる長方形の開口部５０ａ〜５０ｅが形成される。それぞれの開口部５０ａ〜５０ｅは各段とも同一寸法であり、全面開口部となっている。それぞれの開口部５０ａ〜５０ｅには、吸気プレート５１ａ〜５１ｅが取り付けられ、吸気口２０ａ〜２０ｅが形成される。図１５においては、吸気プレート５１ａ〜５１ｅは正面扉１２から外した状態で示されている。各段の吸気口２０を形成する吸気プレート５１ａ〜５１ｅには、図１４と同様に、同じピッチつまり同じ密度であって同じ高さの複数のスリット２１が形成されており、スリット２１の幅が吸気プレート５１ａ〜５１ｅにおいて相違している。これにより、有効開口面積Ａを、Ａ_１＞Ａ_２＞Ａ_３＞・・・Ａ_ｎ−１＞Ａ_ｎに調整される。

このように、正面扉１２に吸気プレートを取り付けることによって、筐体１１の正面扉１２は、１つの仕様で製作可能になり、必要とする流路抵抗に応じて、後付けで吸気プレートを適宜選択できる。なお、図１５に示した吸気プレート５１ａ〜５１ｅは、スリット２１の開口密度を変更した例であるが、これに限るものではない。例えば、図１に示されるように、スリット２１の開口の高さを変えてもよい。図１５に示した正面扉１２を有する電池盤１０においても、図１に示した電池盤１０と同様の効果を得ることができる。

図１６は、さらに他の実施の形態である電池盤の側面側の縦断面図である。図１６においては、上述した部材と共通性を有する部材には同一の符号が付されており、重複した説明は省略する。

図１６に示される電池盤１０においては、筐体１１の内部構造は、図１〜図３に示したものとほぼ同一である。吸気口２０を成形するスリット２１の形状が図１，図２に示された場合と相違している。吸気口２０ａ〜２０ｅを形成するスリット２１の高さとピッチは同じである。ただし、電池ケース３１の上面流出口４３の形態は図２に示された電池パック３０と相違している。

具体的には、筐体１１における吸気口２０の高さとピッチは、各段において均等であり、各段の吸気口２０ａ〜２０ｅの開口面積は、同一である。これに対し、電池パック３０の上面流出口４３が形成される領域の有効長さＬ、つまり、電池ケース３１の背面から複数の上面流出口４３が形成された領域までの長さは、各段において相違している。

最下段の電池パック３０における有効長さＬは最も長く形成され、段が上がるごとに電池パック３０における上面流出口４３が形成される領域の有効長さＬは漸次短く形成され、最上段の電池パック３０における有効長さＬを最も小さく形成される。つまり、最下段の上面流出口４３の有効長さをＬ_１として、最上段の上面流出口４３の開口密度をＬ_ｎとし、有効長さは、Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３＞・・・Ｌ_ｎ−１＞Ｌ_ｎの関係に設定される。このように、吸気口２０の高さやピッチを変更せずに電池パック３０における上面流出口４３が形成される領域の有効長さＬだけを変更することで、各段の吸気口２０の有効開口面積Ａを、Ａ_１＞Ａ_２＞Ａ_３＞・・・Ａ_ｎ−１＞Ａ_ｎに調整できる。この結果各段における電池パックの流路抵抗が概略等しくなり、入気流量の均等化が図れる。

なお、図１６に示される電池盤１０においては、電池パック３０における上面流出口４３が形成される領域の有効長さＬを各段で異なるように変更することにより、各段の電池パック３０に向けて供給される吸入空気の量の均等化を図ったが、これに限るものではない。例えば、各段の電池パック３０における電池ケース３１の上面流出口４３の開口密度を各段で相違させても良い。

図１６に示される電池盤１０は、上述した図１に示したものと同様の効果を得ることができる。

図６は電池パックの変形例を示す斜視図であり、図７は図６に示した電池パック内における冷却空気の流れを示す断面図である。図６および図７においては、図１〜５に示す部材と共通する部材には、同一の符号が付されており、重複した説明は省略する。

図６および図７に示される電池パック３０は、図４および図５に示される電池パック３０とほぼ同じであるが、電池ケース３１の上面つまり天板３７の形態が相違している。

図６に示されるように、電池ケース３１の天板３７には上面流出口が設けられておらず、上面流出口は塞がれている。このようにすると、上面流出口４３が設けられた図４の電池ケース３１に比べてケースの強度を高めることができる。電池パック３０内の電池セル３２の温度の均一性が確保できる場合においては、この形態でも十分に実使用に堪え得る。

図７に示されるように、電池ケース３１の天板３７と遮蔽板２４（あるいは棚板２２）とを密着して、搭載ピッチを狭くすると、電池盤内に多数の電池パックを搭載でき、電池盤の容量密度を高めることができる。図６および図７に示される電池パック３０においても、上述した電池パックと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

この電池盤は、風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギを貯蔵するための電力貯蔵システムに適用される。

Claims

背面側に排気口が設けられた天井壁、左右の側面壁、背面壁、および正面扉を有する筐体と、
前記筐体の内部に上下方向に間隔を隔てて複数段配置され、前記背面壁との間に空隙を形成する棚板と、
複数の電池セル、および前記電池セルを冷却する空気が流入する流入口が正面部に設けられ前記電池セルを収容する電池ケースを備え、前記棚板の上に載置される電池パックと、
前記電池パックの背面部と前記背面壁との間に上下方向に連続して形成され、前記排気口に連なる共通排気通路と、
前記電池パックの上面とその上側の前記棚板との間に形成され、前記共通排気通路に連なる排気通路と、
前記電池ケースの正面部に対向させて前記正面扉に上下に複数段設けられ、前記筐体内に外気を吸入する吸気口と、
前記筐体に設けられ、前記筐体内の空気を前記排出口から外部に排気する排気ファンと、を備えた電池盤であって、
最下段の前記吸気口の有効開口面積を最大に形成し、最下段から最上段の前記吸気口に向けて各段の前記吸気口の有効開口面積を漸次減少させた、電池盤。
請求項１記載の電池盤において、前記電池ケースの背面に流出口を設け、前記流入口から流入した空気を前記流出口から共通排気通路に向けて流出する、電池盤。
請求項１記載の電池盤において、前記電池ケースの上面に上面流出口を設け、前記電池ケースの背面に背面流出口を設け、前記流入口から流入した空気を、前記上面流出口と前記背面流出口とから前記共通排気通路に向けて流出する、電池盤。
請求項３記載の電池盤において、最下段の前記電池パックの前記上面流出口の有効開口面積を最大に形成し、最下段から最上段の前記電池パックの前記上面流出口に向けて各段の前記電池パックの前記上面流出口の有効開口面積を漸次減少させた、電池盤。
背面側に排気口が設けられた天井壁、左右の側面壁、背面壁、および正面扉を有する筐体と、
前記筐体の内部に上下方向に間隔を隔てて複数段配置され、前記背面壁との間に空隙を形成する棚板と、
複数の電池セル、および前記電池セルを冷却する空気が流入する流入口が正面部に設けられ前記電池セルを収容する電池ケースを備え、前記棚板の上に載置される電池パックと、
前記電池パックの背面部と前記背面壁との間に上下方向に連続して形成され、前記排気口に連なる共通排気通路と、
前記電池パックの上面とその上側の前記棚板との間に形成され、前記共通排気通路に連なる排気通路と、
前記電池ケースの正面部に対向させて前記正面扉に上下に複数段設けられ、前記筐体内に外気を吸入する吸気口と、
前記筐体に設けられ、前記筐体内の空気を前記排出口から外部に排気する排気ファンと、を備えた電池盤であって、
前記電池ケースの上面に上面流出口を設け、前記電池ケースの背面に背面流出口を設け、
最下段の前記電池パックの前記上面流出口の有効開口面積を最大に形成し、最下段から最上段の前記電池パックの前記上面流出口に向けて各段の前記電池パックの前記上面流出口の有効開口面積を漸次減少させた、電池盤。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池盤において、前記電池パックの正面部の下側部を前記吸気口の下端に合わせた、電池盤。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池盤において、前記吸気口は、上下方向に伸びるとともに水平方向に間隔を隔てて前記正面扉に設けられる長方形の複数のスリットにより形成される、電池盤。
請求項７記載の電池盤において、前記吸気口の有効開口面積は、前記スリットの上下方向の高さ、幅、または水平方向の間隔の少なくともいずれか１つを変化させることにより調整される、電池盤。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池盤において、
前記電池ケースの正面に対向させて前記正面扉に設けられた開口部に装着される吸気プレートを有し、
上下方向に伸びるとともに水平方向に間隔を隔てて前記吸気プレートに設けられる長方形の複数のスリットにより前記吸気口を形成し、
前記スリットの上下方向の高さ、幅、または水平方向の間隔の少なくともいずれか１つを変化させることにより、前記吸気口の有効開口面積を、前記吸気プレートにより変更するようにした、電池盤。