KR101314048B1 - 축전 시스템 - Google Patents

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Abstract

축전 시스템(100)은, 이차 전지(140)와 회로 블록(40)을 각각 수납하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)과, 전력 변환 장치(20)를 수납하고, 상기 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙과 함께 정렬 배치되는 전력 변환 장치 수납 랙(18)을 구비하고, 정극 모선(1)에 의해 전력 변환 장치(20)의 정극측 단자(21)와 직렬 접속되는 정극측 단자(41)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 부극 모선(2)에 의해 전력 변환 장치(20)의 부극측 단자(22)와 직접 접속되는 부극측 단자(42)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다르다.

Description

축전 시스템{ELECTRICITY STORAGE SYSTEM}
본 발명은 축전 시스템, 특히, 이차 전지를 내부에 수납하는 이차 전지 수납 시스템 랙이 복수 설치되는 축전 시스템에 관한 것이다.
이차 전지 등의 축전 장치를 이용함으로써, 에너지의 유효 활용이 이루어지고 있다. 예를 들면, 최근 들어, 친환경 클린 에너지로서 태양광 발전 시스템의 개발이 활발히 행해지고 있지만, 태양광을 전력으로 변환하는 광전 변환 모듈은 축전 기능을 구비하고 있지 않기 때문에, 이차 전지와 조합하여 이용되는 경우가 있다. 예를 들면, 광전 변환 모듈에 의해 발전된 전력을 일단 이차 전지에 충전하고, 외부 부하의 요구 등에 따라서 이차 전지로부터 방전하는 충방전 제어에 의해에너지의 유효 활용이 행해지고 있다.
본 발명에 관련하는 기술로서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 태양 전지와, 이 태양 전지에서 충전되는 복수의 이차 전지와, 각각의 이차 전지와 태양 전지와의 사이에 접속되어 이차 전지의 충전을 제어하는 충전 스위치와, 각각의 이차 전지와 부하와의 사이에 접속하여 이루어지는 방전 스위치와, 충전 스위치와 방전 스위치를 제어하는 제어 회로를 구비하는 태양 전지의 전원 장치가 개시되어 있다. 여기에서는, 제어 회로가, 복수의 충전 스위치를 제어하여 충전하는 이차 전지의 우선 순위를 특정하고, 우선 순위가 높은 이차 전지를 우선 순위가 낮은 이차 전지보다도 먼저 충전하고, 우선 순위가 높은 이차 전지가 소정 용량 충전되면, 우선 순위가 낮은 이차 전지를 충전하도록 하여 이루어지는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2003-111301호 공보
그런데, 부하 설비의 사양에 따라서는, 충분한 충방전 용량을 확보할 필요가 있기 때문에, 예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이, 이차 전지를 내부에 수납하는 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)을 복수 이용하는 경우가 있다. 그리고, 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)에 대하여, 1개의 전력 변환 장치(20)를 공통으로 설치하는 경우가 있으며, 이 경우, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)과, 전력 변환 장치(20)를 전력선에 의해 접속하는 경우가 있다. 예를 들면, 전력 변환 장치(20)와 이차 전지 수납 시스템 랙(13a, 13b, 13c, 13d)이 일렬로 배열된 축전 시스템(97)이 있다. 축전 시스템(97)에 있어서, 정극 모선(1)은 전력 변환 장치(20)의 정극측 단자(21)로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(13a, 13b, 13c, 13d)의 순서로 각 정극측 단자(41)끼리를 접속하고 있다. 한편, 부극 모선(2)은, 전력 변환 장치(20)의 부극측 단자(22)로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(13a, 13b, 13c, 13d)의 순서로 각 부극측 단자(42)끼리를 접속하고 있다.
여기서, 전력 변환 장치(20)의 정극측 단자(21)에 직접 접속되는 정극측 단자(41)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 전력 변환 장치(20)의 부극측 단자(22)에 직접 접속되는 부극측 단자(42)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙은, 동일한 이차 전지 수납 시스템 랙(13a)이다. 이 때문에, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a)에 큰 전류 집중이 일어난다. 도 7에 도시되는 예에서는, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a)의 전류값이 가장 크고, 이차 전지 수납 시스템 랙(13b, 13c, 13d)의 순서로 전류값이 작아진다.
본 발명의 목적은, 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙과, 전력 변환 장치를 전력선을 이용하여 배선하는 경우에, 전류 집중을 억제하는 것을 가능하게 하는 축전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 축전 시스템은, 이차 전지와, 회로 블록을 각각 수납하는 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙과, 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙의 각 회로 블록에 대하여 공통으로 설치되는 전력 변환 장치를 구비하고, 정극 모선에 의해 전력 변환 장치의 정극측 단자와 직접 접속되는 정극측 단자를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 부극 모선에 의해 전력 변환 장치의 부극측 단자와 직접 접속되는 부극측 단자를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다르다.
상기 구성에 따르면, 정극 모선에 의해 전력 변환 장치의 정극측 단자와 직접 접속되는 정극측 단자를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 부극 모선에 의해 전력 변환 장치의 부극측 단자와 직접 접속되는 부극측 단자를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다른 것으로 할 수 있기 때문에, 배선 등의 임피던스에 의한 전류 집중을 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 축전 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 제2 실시 형태의 축전 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 제3 실시 형태의 축전 시스템을 도시하는 도면이다.
도 4는 제3 실시 형태의 축전 시스템의 제1 변형예를 도시하는 도면이다.
도 5는 제3 실시 형태의 축전 시스템의 제2 변형예를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 B-B선 단면도이다.
도 7은 종래 기술의 축전 시스템을 도시하는 도면이다.
이하에 도면을 이용하여, 본 발명에 따른 실시 형태를 상세하게 설명한다. 이하에서는, 이차 전지로서, 리튬 이온 이차 전지를 이용하는 것으로서 설명하지만, 그 이외의 이차 전지여도 된다. 예를 들면, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등을 이용해도 된다. 또한, 이차 전지는 복수의 단전지로 구성되는 조전지로서 이용한다. 조전지로 하는 것은, 복수의 단전지를 조합하여 원하는 고전압으로 하기 위해서이다. 따라서, 조전지를 구성하는 단전지의 수는, 사양에 따라 적절히 변경할 수 있다.
또한, 이하에서 설명하는 치수, 형상, 재질 등은, 설명을 위한 예시이며, 이차 전지 수납 시스템 랙의 사양에 따라 적절히 변경이 가능하다. 또한, 이하에서 설명하는 이차 전지 블록에 수납되는 이차 전지의 개수, 축전 시스템을 구성하는 이차 전지 수납 시스템 랙의 개수 등은, 예시이다.
또한, 이하에서는, 모든 도면에 있어서 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 본문 중의 설명에 있어서는, 필요에 따라 그 이전에 설명한 부호를 이용하는 것으로 한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 축전 시스템(98)을 도시하는 도면이다. 도 1에는, 축전 시스템(98)의 상면도(도 1의 상측)와 정면도(도 1의 하측)을 합하여 나타내고 있다. 축전 시스템(98)은, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)을 포함하여 구성된다. 여기서, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)은 1행 4열로 정렬 배치되어 있다. 또한, 도 1에는, 축전 시스템(98)에 있어서, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)와, 이차 전지 수납 시스템 랙(13b)의 정면 도어(14)와, 이차 전지 수납 시스템 랙(13c)의 정면 도어(14)와, 이차 전지 수납 시스템 랙(13d)의 정면 도어(14)가 열려 있는 모습이 나타나 있다.
전력 변환 장치 수납 랙(18)은, 그 내부에 전력 변환 장치(20)를 수납한다. 전력 변환 장치 수납 랙(18)은, 상하 방향으로 신장한 상자형으로, 설치면에 접하는 저면 및 천장면이 대략 직사각형을 갖고, 세 방향이 외벽부로서의 측벽 부재로 둘러싸이고, 나머지 한쪽이 개폐 가능한 정면 도어(19)이다. 또한, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 측벽 부재와 정면 도어(19)는, 적당한 강도를 갖는 재료, 예를 들면 스테인리스강재를 이용하여 형성되어 있다. 여기에서는, 정면 도어(19)측(정면 도어(14)측)이 정면인 것으로 하여 설명하지만, 물론, 정면 도어(19)측(정면 도어(14)측) 이외의 측면측을 정면으로 하는 것이 가능하다.
전력 변환 장치(20)는, 계통으로부터의 전력을 수취하고, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)에 수납되는 각 이차 전지(140)에 충전하기 위해 적절한 직류 전력에 전력 변환을 행하는 기능과, 이차 전지(140)로부터의 방전 전력에 대해서, 계통측의 부하에 전력을 공급하기 위한 전력 변환을 행하는 기능을 갖는다.
전력 변환 장치(20)는, 당해 장치를 동작시키기 위해 필요한 정극측의 전위를 공급하기 위한 정극측 단자(21)와, 당해 장치를 동작시키기 위해 필요한 부극측의 전위를 공급하기 위한 부극측 단자(22)를 포함하여 구성된다. 또한, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 천장부로부터 상측에, 정극측 단자(21)와 부극측 단자(22)가 돌출되도록 설치되어 있다. 또한, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 치수의 일례를 나타내면, 저면은 약 70㎝×약 70㎝이며, 높이는 약 240㎝이다.
이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)은, 이차 전지(140)와 회로 블록(40)을 내부에 수납하는 랙으로서 기능한다. 그리고, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 외형은 동일하며, 각각 상하 방향으로 가늘고 긴 상자형으로, 설치면에 접하는 저면 및 천장면이 대략 정사각형을 갖고, 세 방향이 외벽부로서의 측벽 부재로 둘러싸이고, 나머지 한쪽이 개폐 가능한 정면 도어(14)이다. 그리고, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)은 각각 인접하여 배치된다.
이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)에 있어서, 측벽 부재와 정면 도어(14)는, 적당한 강도를 갖는 재료, 예를 들면 스테인리스강재를 이용하여 형성되어 있다. 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 치수의 일례를 나타내면, 저면은 약 70㎝×약 70㎝이며, 높이는 약 240㎝이다.
이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)에 있어서, 각각 수납 본체부(12)의 정면 도어(14)의 하부에 설치되는 흡기 팬부(32)는, 각각 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 외부로부터 각각의 내부에 공기를 걷어 들이는 기능을 갖는다. 또한, 정면 도어(14)의 상부에 설치되는 배기 팬부(30)는, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 내부로부터 외부에 공기를 배출하는 기능을 갖는다. 흡기 팬부(32)와 배기 팬부(30)는, 정면 도어(14)에 형성되는 개구부와, 개구부에 맞춰서 정면 도어(14)에 부착되는 팬을 포함하여 구성된다. 또한, 흡기 팬부(32)와 배기 팬부(30)의 동작은, 회로 블록(40) 아래에서 제어된다.
이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 수납 본체부(12)의 내부에 수납되는 회로 블록(40)은, 제어 유닛과, 브레이커 유닛을 포함하여 구성된다. 제어 유닛은, 담당하고 있는 브레이커 유닛이나 이차 전지(140)로부터의 정보(전류값·전압값· 이상 신호 등)나 외부로부터 전송되는 충방전 명령에 따라서 브레이커 유닛이나 제어 유닛 내에 포함되는 충방전 스위치 등을 제어하는 충방전 제어 기능을 갖는다. 브레이커 유닛은, 제어 유닛의 제어 하에서, 전력 변환 장치(20)와 이차 전지(140)와의 사이에서 충방전 전력을 차단하는 기능을 갖는다. 또한, 회로 블록(40)은 당해 장치를 동작시키기 위해 필요한 정극측의 전위를 공급하기 위한 정극측 단자(41)와, 당해 장치를 동작시키기 위해 필요한 부극측의 전위를 공급하기 위한 부극측 단자(42)를 포함한다. 그리고, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 천장부로부터 상측에, 정극측 단자(41)와 부극측 단자(42)가 돌출되도록 설치되어 있다. 또한, 여기에서는 회로 블록(40)은, 제어 유닛과 브레이커 유닛을 포함하는 것으로서 설명하였지만, 모든 요소를 반드시 포함할 필요는 없고, 예를 들면 브레이커 유닛만을 포함하는 것으로 해도 된다.
이차 전지(140)는, 조전지 케이스와 그 내부에 수납되는 복수의 리튬 이온 이차 전지로 구성되는 리튬 이온 조전지이다. 도 1의 예에서는, 6개의 이차 전지(140)와 6매의 내화 단열재판(134)이, 중력 방향을 따라 상하 방향으로 교대로 배치되어 있다.
내화 단열재판(134)은, 인접하는 이차 전지(140) 사이를, 열적으로 이격시키기 위한 판재이다. 구체적으로는, 내화성·단열 효과·강도에 우수한 규산칼슘판이 이용된다. 내화 단열재판(134)은, 만일 1개의 이차 전지(140)가 발화되어도, 그 발화가 인접하는 이차 전지(140)에 미치지 못하도록, 판 두께 방향으로 기체 차단성을 갖고, 가공 구멍 등의 개구를 갖지 않는 차폐 평판이다.
다음으로, 축전 시스템(98)에 있어서, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)의 배치 관계에 대해서, 도 1을 이용하여 설명한다.
전력 변환 장치 수납 랙(18)은, 도 1에 도시된 바와 같이 배치되어 있다. 그리고, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)와 동일한 방향으로, 각 정면 도어(14)가 향하도록 하고, 전력 변환 장치 수납 랙(18)측으로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(13a), 이차 전지 수납 시스템 랙(13b), 이차 전지 수납 시스템 랙(13c) 및 이차 전지 수납 시스템 랙(13d)의 순으로 인접시켜서 배치된다. 이때, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)에 각 정면 도어(14)의 면이 일치하도록 배치하는 것이 유지 보수 등을 행할 때에 적합하다.
이와 같이, 정렬 배치된 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)에 대하여, 각 정극측 단자끼리를 접속하는 정극 모선(1)과, 각 부극측 단자끼리를 접속하는 부극 모선(2)과의 배선 경로에 대하여 설명한다.
정극 모선(1)은, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(13b)의 배면측에 형성되는 돌기부(17)에 결합하고, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13c)을 우회하여 이차 전지 수납 시스템 랙(13d)의 정극측 단자(41)에 접속되고, 그 후, 이차 전지 수납 시스템 랙(13c, 13b, 13a)의 순서로 각 정극측 단자(41)를 접속한다. 즉, 정극 모선(1)의 배선 경로가 상면에서 보아 위에서 대략 U자 형상이 되도록 와이어링된다.
부극 모선(2)은, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(13a, 13b, 13c, 13d)의 순서로 각 부극측 단자(42)끼리를 접속하고 있다.
계속해서, 축전 시스템(98)의 작용에 대하여 설명한다. 축전 시스템(98)에 있어서, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)에 직접 접속되는 정극측 단자(41)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)에 직접 접속되는 부극측 단자(42)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다르다. 이에 의해, 배선 등의 임피던스에 의한 전류 집중을 억제할 수 있다. 또한, 「정극측 단자(21)에 직접 접속되는 정극측 단자(41)」란, 각 정극측 단자(41) 중 정극측 단자(21)로부터 본 경우에, 최초에 접속되어 있는 정극측 단자(41)를 의미한다. 또한, 「부극측 단자(22)에 직접 접속되는 부극측 단자(42)」란, 각 부극측 단자(42) 중 부극측 단자(22)로부터 본 경우에, 최초에 접속되어 있는 부극측 단자(42)를 의미한다.
또한, 돌기부(17)에 결합시키는 모선을 정극 모선(1)이 아닌, 부극 모선(2)으로 하는 것도 가능하다.
[제2 실시 형태]
도 2는, 축전 시스템(99)을 도시하는 도면이다. 축전 시스템(99)과 축전 시스템(98)과의 차이는, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 크기와, 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d)의 정렬 상태이며, 그 차이점을 중심으로 설명한다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d)은, 2행 2열로 정렬 배치되어 있다. 또한, 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d)의 각 구성은, 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d)과 동일한 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.
전력 변환 장치 수납 랙(18)의 치수의 일례를 나타내면, 저면은 약 70㎝×약 140㎝이며, 높이는 약 240㎝이다. 따라서, 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d) 중에서 2개의 랙을 인접시키면 동일한 크기가 된다.
다음으로, 축전 시스템(99)에 있어서, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d)의 배치 관계에 대해서, 도 2를 이용하여 설명한다.
전력 변환 장치 수납 랙(18)은, 도 2에 도시된 바와 같이 배치되어 있다. 그리고, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)에 대한 배면벽측으로 향해서, 각 정면 도어(14)가 향하도록 하고, 전력 변환 장치 수납 랙(18)측으로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(11a) 및 이차 전지 수납 시스템 랙(11b)의 순으로 인접시켜서 배치된다. 이때, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)에 대한 배면벽의 면에 각 정면 도어(14)의 면이 일치하도록 배치하는 것이 적합하다.
그리고, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)와 동일한 방향으로, 각 정면 도어(14)가 향하도록 하고, 전력 변환 장치 수납 랙(18)측으로부터 이차 전지 수납 시스템 랙(11d) 및 이차 전지 수납 시스템 랙(11c)의 순으로 인접시켜서 배치된다. 이때, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정면 도어(19)에 각 정면 도어(14)의 면이 일치하도록 배치하는 것이 적합하다.
이와 같이, 정렬 배치된 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d)에 대하여, 각 정극측 단자끼리를 접속하는 정극 모선(1)과 각 부극측 단자끼리를 접속하는 부극 모선(2)과의 배선 경로에 대하여 설명한다.
정극 모선(1)은, 한쪽 측단부가 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)에 접속되고, 그리고 전력 변환 장치 수납 랙(18)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11a)의 정극측 단자(41)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(11a)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11b)의 정극측 단자(41)에 접속된다. 계속해서, 이차 전지 수납 시스템 랙(11b)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11c)의 정극측 단자(41)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(11c)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11d)의 정극측 단자(41)에 접속된다. 즉, 정극 모선(1)의 배선 경로가 상면에서 보아 위에서 대략 U자 형상이 되도록 와이어링된다.
부극 모선(2)은, 한쪽 측단부가 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)에 접속되고, 그리고 전력 변환 장치 수납 랙(18)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11d)의 부극측 단자(42)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(11d)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11c)의 부극측 단자(42)에 접속된다. 계속해서, 이차 전지 수납 시스템 랙(11c)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11b)의 부극측 단자(42)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(11b)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(11a)의 부극측 단자(42)에 접속된다. 즉, 부극 모선(2)의 배선 경로가 상면에서 보아 위에서 대략 U자 형상이 되도록 와이어링된다.
계속해서, 축전 시스템(99)의 작용에 대하여 설명한다. 축전 시스템(99)에 있어서, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)에 직접 접속되는 정극측 단자(41)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)에 직접 접속되는 부극측 단자(42)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다르다. 이에 의해, 배선 등의 임피던스에 의한 전류 집중을 억제할 수 있다.
또한, 축전 시스템(99)이 갖는 다른 효과로서, 정극 모선(1)이 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)로부터 상면에서 보아 위에서 대략 U자 형상이 되도록 와이어링되어 각 정극측 단자(41)를 접속하고 있기 때문에, 제1 실시 형태와 같이 정극 모선(1)을 접속하는 경우에 비해 배선 경로를 짧게 할 수 있고, 이에 의해 전력 손실을 억제할 수 있다. 또한, 부극 모선(2)에 대해서도 마찬가지로 전력 손실을 억제할 수 있다.
[제3 실시 형태]
도 3은 축전 시스템(100)을 도시하는 도면이다. 축전 시스템(100)과 축전 시스템(99)의 차이는, 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)이며, 그 차이점을 중심으로 설명한다. 여기서, 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)은, 각각 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)와 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)를 포함한다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)와 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)는, 2행 5열로 정렬 배치되어 있다. 회로 블록(40)은, 각각의 회로 블록(40)이 수납되는 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)에 수납되는 이차 전지(140) 및 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)에 수납되는 이차 전지(140)에 대응하는 제어 유닛이나 브레이커 유닛을 포함하여 구성된다. 또한, 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)에 수납되는 이차 전지(140)와 이에 대응하는 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)에 수납되는 이차 전지(140)는 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)는 제1 실시 형태의 축전 시스템(98)의 이차 전지 수납 시스템 랙(13a ~ 13d) 및 제2 실시 형태의 축전 시스템(99)의 이차 전지 수납 시스템 랙(11a ~ 11d)과 동일한 구성이다. 따라서, 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)의 상세한 설명은 생략한다.
제1 수납 랙부(8a ~ 8e)는, 회로 블록(40)을 설치하지 않고 이차 전지(140)를 내부에 수납하는 랙이다. 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)은, 각 랙에 회로 블록(40)을 설치할 필요가 없기 때문에, 회로 블록(40)의 수를 억제할 수 있다. 즉, 회로 블록(40)을 수납하는 제2 수납 랙부(9a ~ 9e) 사이에는, 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)를 설치할 수 있다. 그리고, 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)를 설치하지 않은 경우에, 이차 전지(140)의 수를 늘리기 위해서는, 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)를 크게 하거나, 회로 블록(40)을 포함하는 제2 수납 랙부(9a ~ 9e)를 늘리는 것을 생각할 수 있지만, 상기 구성에 따르면, 제1 수납 랙부(8a ~ 8e)만을 늘리는 것으로 대응할 수 있다.
이와 같이, 정렬 배치된 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)에 대하여, 각 정극측 단자끼리를 접속하는 정극 모선(1)과, 각 부극측 단자끼리를 접속하는 부극 모선(2)의 배선 경로에 대하여 설명한다.
정극 모선(1)은, 한쪽 측단부가 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)에 접속되고, 그리고 전력 변환 장치 수납 랙(18)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10a)의 정극측 단자(41)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(10a)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10b)의 정극측 단자(41)에 접속된다. 계속해서, 이차 전지 수납 시스템 랙(10b)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10c)의 정극측 단자(41)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(10c)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10d)의 정극측 단자(41)에 접속된다. 그리고, 정극 모선(1)의 타방측 단자가 이차 전지 수납 시스템 랙(10d)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10e)의 정극측 단자(41)에 접속된다. 즉, 정극 모선(1)의 배선 경로가 상면에서 보아 위에서 U자 형상이 되도록 와이어링된다.
부극 모선(2)은, 한쪽 측단부가 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)에 접속되고, 그리고 전력 변환 장치 수납 랙(18)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10e)의 부극측 단자(42)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(10e)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10d)의 부극측 단자(42)에 접속된다. 계속해서, 이차 전지 수납 시스템 랙(10d)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10c)의 부극측 단자(42)에 접속되고, 또한 이차 전지 수납 시스템 랙(10c)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10b)의 부극측 단자(42)에 접속된다. 그리고, 부극 모선(2)의 타방측 단자가 이차 전지 수납 시스템 랙(10b)에 인접하는 이차 전지 수납 시스템 랙(10a)의 부극측 단자(42)에 접속된다. 즉, 부극 모선(2)의 배선 경로가 상면에서 보아 위에서 U자 형상이 되도록 와이어링된다.
계속해서, 축전 시스템(100)의 작용에 대하여 설명한다. 축전 시스템(100)에 있어서, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)에 직접 접속되는 정극측 단자(41)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)에 직접 접속되는 부극측 단자(42)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다르다. 이에 의해, 배선 등의 임피던스에 의한 전류 집중을 억제할 수 있다.
또한, 축전 시스템(100)이 갖는 다른 효과로서, 정극 모선(1)이 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)로부터 상면에서 보아 위에서 대략 U자 형상이 되도록 와이어링되어 각 정극측 단자(41)를 접속하고 있기 때문에, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)이 정렬 배치되어 있지 않은 경우에 비해 배선 경로를 짧게 할 수 있고, 이에 의해 전력 손실을 억제할 수 있다. 또한, 부극 모선(2)에 대해서도 마찬가지로 전력 손실을 억제할 수 있다.
도 4는, 축전 시스템(100)의 제1 변형예인 축전 시스템(100a)을 도시하는 도면이다. 축전 시스템(100a)과 축전 시스템(100)의 차이는, 상측 랙(17)을 구비하는 점이기 때문에, 그 차이점에 대하여 설명한다.
상측 랙(17)은, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)이 정렬 배치된 상면측의 거의 전체면을 덮이도록 부착되고, 커버 형상을 갖는 랙이다. 또한, 상측 랙(17)은, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)이 정렬 배치된 상면측에 덮였을 때에, 정극 모선(1)과 부극 모선(2) 전체를, 개구부로부터 그 내부에 수납할 정도의 내부 용적을 갖고 있다. 상측 랙(17)의 개구부는, 정극 모선(1)과 부극 모선(2) 전체를 수납할 수 있을 정도의 개구 면적이 있으면 되고, 여기서는 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 상면측의 면적의 합계와 거의 동등한 것으로서 설명한다. 또한, 상측 랙(17)은, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)과 마찬가지로, 적당한 강도를 갖는 재료, 예를 들면 스테인리스강재를 이용하여 형성되는 것으로서 설명하지만, 물론, 서로 다른 재료를 이용하여 형성해도 된다. 또한, 상측 랙(17)의 내부에 내화성·단열성 부재를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 정극 모선(1)과 부극 모선(2)은, 안전성을 확보하기 위해 절연 테이프 등으로 표면을 코팅하지만, 상측 랙(17)에 의해, 1층의 안전성을 담보할 수 있다.
도 5는, 축전 시스템(100)의 제2 변형예인 축전 시스템(101)을 도시하는 도면이다. 도 6은, 도 5의 B-B선 단면도이다. 축전 시스템(101)과 축전 시스템(100)의 차이점은, 정극 모선(1)과 부극 모선(2)이 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 외부가 아닌, 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 내부에서 와이어링되어 있는 점이다.
전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21) 및 부극측 단자(22)는, 수납 본체부의 내부에서 천장부 부근에 설치되어 있다.
이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 정극측 단자(41) 및 부극측 단자(42)는, 수납 본체부(12)의 내부에서 각각 천장부 부근에 설치되어 있다.
축전 시스템(101)에서도 축전 시스템(100)과 마찬가지로 정극 모선(1)과 부극 모선(2)의 배선 경로에 대해서, 상면에서 보아 위의 형상이 대략 U자 형상이 되도록 와이어링되지만, 이를 위해서는, 정렬 배치된 전력 변환 장치 수납 랙(18) 및 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 외벽면에는 각각 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)이 형성되고, 정극 모선(1)과 부극 모선(2)은 각각 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)을 통해 와이어링된다.
제2 수납 랙부(9b)의 외벽면에는, 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)이 형성되어 있다. 또한, 제1 수납 랙부(8d)의 외벽면에도 마찬가지로 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)이 형성되어 있다.
정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)은, 동일 형상을 갖고, 각각의 구멍 면적은, 정극 모선(1) 및 부극 모선(2)의 단면적보다도 조금 크다. 또한, 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)은, 구멍의 중심으로부터 방사상으로 연장하는 복수의 절결이 형성되어 있다. 또한, 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)은, 정렬 배치된 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 각 요소의 인접 부분에 위치하는 외벽면에 각각 형성되어 있다.
계속해서, 축전 시스템(101)의 작용에 대하여 설명한다. 축전 시스템(101)에 있어서도, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)에 직접 접속되는 정극측 단자(41)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 부극측 단자(22)에 직접 접속되는 부극측 단자(42)를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과는 서로 다르다. 이에 의해, 배선 등의 임피던스에 의한 전류 집중을 억제할 수 있다.
또한, 축전 시스템(101)에서는 정극 모선(1)과 부극 모선(2)이, 전력 변환 장치 수납 랙(18) 및 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)의 내부에 수납되어 있기 때문에, 보다 컴팩트하게 축전 시스템(101)을 구축할 수 있다. 또한 이때, 정극 모선(1)과 부극 모선(2)에 흐르는 전류의 방향은 동일 방향으로 되기 때문에 외벽면에 발생하는 잔류 자속이 중첩할 가능성이 있지만, 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)에는, 각각 구멍의 중심으로부터 방사상으로 연장한 복수의 절결을 갖기 때문에, 잔류 자속을 차단할 수 있다. 또한, 상기에서는 정극 모선(1)과 부극 모선(2)에 흐르는 전류의 방향은 동일 방향으로 되기 때문에, 정극 모선용 관통 구멍(3)과 부극 모선용 관통 구멍(4)이라고 하는 2개의 관통 구멍을 형성하는 것으로서 설명하였지만, 정극 모선(1)과 부극 모선(2)에 흐르는 전류의 방향이 서로 다른 방향인 경우에는, 1개의 관통 구멍에 정극 모선(1)과 부극 모선(2)을 통과시킬 수 있다. 이때, 당해 1개의 관통 구멍에 상술한 절결을 형성함으로써 잔류 자속을 차단할 수 있다.
또한, 축전 시스템(101)이 갖는 다른 효과로서, 정극 모선(1)이 전력 변환 장치 수납 랙(18)의 정극측 단자(21)로부터 상면에서 보아 위에서 대략 U자 형상이 되도록 와이어링되어 각 정극측 단자(41)를 접속하고 있기 때문에, 전력 변환 장치 수납 랙(18)과 이차 전지 수납 시스템 랙(10a ~ 10e)이 정렬 배치되어 있지 않은 경우에 비해 배선 경로를 짧게 할 수 있고, 이에 의해 전력 손실을 억제할 수 있다. 또한, 부극 모선(2)에 대해서도 마찬가지로 전력 손실을 억제할 수 있다.
또한, 정극 모선(1) 및 부극 모선(2)의 배선 경로의 형상은, 상기한 바와 같이 상면에서 보아 위에서 U자 형상인 것으로 해서 설명하였지만, 당해 형상은 「상면에서 보아 위」에 한정되지 않는다. 예를 들면, 축전 시스템(98, 99, 100, 100a, 101)을 가로로 누인 상태에서 설치하면, 정극 모선(1) 및 부극 모선(2)의 배선 경로의 형상은, 측면에서 보아 위 또는 정면에서 보아 위에서 U자 형상이라고 할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 전력 변환 장치가 전력 변환 장치 수납 랙에 수납되어 있는 것으로서 설명하였지만, 전력 변환 장치 수납 랙에 수납되어 있지 않은 전력 변환 장치의 정극 단자와 부극 단자에 대하여, 정극 모선 및 부극 모선을 접속하는 것도 가능하다.
1 : 정극 모선
2 : 부극 모선
3 : 정극 모선용 관통 구멍
4 : 부극 모선용 관통 구멍
8a, 8b, 8c, 8d, 8e : 제1 수납 랙부
9a, 9b, 9c, 9d, 9e : 제2 수납 랙부
10a, 10b, 10c, 10d, 10e : 이차 전지 수납 시스템 랙
12 : 수납 본체부
14 : 정면 도어
18 : 전력 변환 장치 수납 랙
19 : 정면 도어
20 : 전력 변환 장치
21 : 정극측 단자
22 : 부극측 단자
30 : 배기 팬부
32 : 흡기 팬부
40 : 회로 블록
41 : 정극측 단자
42 : 부극측 단자
100, 101 : 축전 시스템
134 : 내화 단열재판
140: 2차 전지

Claims (7)

  1. 이차 전지와, 회로 블록을 각각 수납하는 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙과,
    상기 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙의 각 회로 블록에 대하여 공통으로 설치되는 전력 변환 장치
    를 구비하고,
    정극 모선에 의해 상기 전력 변환 장치의 정극측 단자와 직접 접속되는 정극측 단자를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙과, 부극 모선에 의해 상기 전력 변환 장치의 부극측 단자와 직접 접속되는 부극측 단자를 갖는 이차 전지 수납 시스템 랙은 서로 다른 이차 전지 수납 시스템 랙인, 축전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환 장치를 수납하고, 상기 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙과 함께 정렬 배치되는 전력 변환 장치 수납 랙을 더 구비하는 축전 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정극 모선과 상기 부극 모선 중 적어도 한쪽의 형상이 U자 형상이 되도록 와이어링되는 축전 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 정극 모선과 상기 부극 모선은, 상기 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙과 상기 전력 변환 장치 수납 랙의 외벽면에 형성되는 관통 구멍을 통하도록 와이어링되는 축전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 절결부를 갖는 축전 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환 장치 수납 랙과 상기 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙이 정렬 배치된 상면측에 덮이도록 부착되고, 커버 형상을 갖는 상측 랙을 구비하고,
    상기 정극 모선과 상기 부극 모선은, 상기 상측 랙의 내부에서 와이어링되는 축전 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 이차 전지 수납 시스템 랙은,
    상기 이차 전지를 수납하는 제1 수납 랙부와,
    상기 제1 수납 랙부에 인접하여 배치되고, 상기 이차 전지 외에 추가하여 상기 회로 블록을 수납하는 제2 수납 랙부를 더 갖고,
    상기 회로 블록은, 상기 제1 수납 랙부 및 상기 제2 수납 랙부에 수납된 상기 이차 전지의 충방전을 제어하는, 축전 시스템.
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