WO2012015004A1 - 二次電池収納システムラック - Google Patents

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WO2012015004A1
WO2012015004A1 PCT/JP2011/067352 JP2011067352W WO2012015004A1 WO 2012015004 A1 WO2012015004 A1 WO 2012015004A1 JP 2011067352 W JP2011067352 W JP 2011067352W WO 2012015004 A1 WO2012015004 A1 WO 2012015004A1
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WO
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secondary battery
storage system
system rack
fire extinguishing
battery block
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PCT/JP2011/067352
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健二 内橋
浩人 永野
良行 石塚
Original Assignee
三洋電機株式会社
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    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery storage system rack, and more particularly, to a secondary battery storage system rack that stores secondary battery blocks therein.
  • Energy is effectively used by using power storage devices such as secondary batteries.
  • power storage devices such as secondary batteries.
  • photovoltaic power generation systems have been actively developed as environmentally friendly clean energy, but photoelectric conversion modules that convert sunlight into electric power do not have a storage function, so they can be combined with secondary batteries. May be used.
  • energy is effectively used by charge / discharge control in which electric power generated by a photoelectric conversion module is once charged in a secondary battery and discharged from the secondary battery in response to a request from an external load or the like.
  • the secondary battery for example, a lithium ion secondary battery can be used. Since secondary batteries are used for a long period of time under various environments, it is desirable that various safety measures be taken. Therefore, for example, various safety measures have been taken for a lithium ion secondary battery alone, but it is preferable to further improve safety when the secondary battery is housed in a rack or the like.
  • Patent Document 1 discloses a power supply device that houses a plurality of batteries including a safety valve in a case as a power supply device, the battery chamber having a partition wall and a plurality of batteries, and the battery.
  • a configuration is disclosed in which an exhaust chamber for exhausting gas discharged from a safety valve of a battery housed in the chamber is partitioned.
  • a fire extinguisher that injects a fire extinguisher or an inert fluid into the exhaust chamber and a pressure sensor that detects the internal pressure of the exhaust chamber are provided.
  • the fire extinguisher is controlled by the pressure sensor so that the internal pressure of the exhaust chamber is greater than the set pressure.
  • a configuration is disclosed in which the fire extinguisher injects a fire extinguisher or an inert fluid into the exhaust chamber.
  • An object of the present invention is to provide a secondary battery storage system rack that can supply a fire extinguishing agent to a secondary battery block more suitably.
  • the secondary battery storage system rack includes a secondary battery block in which a plurality of secondary batteries and a plurality of plate members respectively disposed between the adjacent secondary batteries are arranged along the direction of gravity.
  • a fire extinguishing device that supplies a fire extinguishing agent, and a control unit that controls the fire extinguishing device to supply the fire extinguishing agent to the secondary battery block when the smoke sensor unit detects the smoke
  • the plurality of plate members have a plate material plane size larger than the battery plane size of the secondary battery, and the smoke sensor unit is a part of an internal space surrounded by an inner wall surface of the storage body unit, and the secondary battery block Area where the is placed Characterized in that it is placed on top of the interstitial space is the outer space.
  • the fire extinguisher when the smoke sensor unit detects smoke generated due to abnormality of the secondary battery block, the fire extinguisher is supplied to the secondary battery block. Thereby, a fire extinguisher can be supplied to a secondary battery block more suitably.
  • FIG. 1 it is a figure which shows the front view and top view when the front door is closed in the secondary battery storage system rack. In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the front view and top view when the front door is opened in the secondary battery storage system rack. In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the arrangement
  • the secondary battery is described as being a lithium ion secondary battery, but may be a battery that can be charged / discharged and that generates heat by an electrochemical reaction.
  • a nickel hydrogen secondary battery, a nickel cadmium storage battery, a lead storage battery, a metal lithium secondary battery, or the like may be used.
  • plate material is demonstrated as a board
  • what is necessary is just a board of the material which has appropriate fire resistance, suitable heat insulation, and suitable intensity
  • a ceramic plate made of an appropriate material can be used.
  • the shape, material, etc. described below are examples for explanation, and can be appropriately changed according to the specifications of the secondary battery storage system rack.
  • the shape and number of secondary batteries housed in the secondary battery block, the shape and number of refractory insulation plates, etc. are examples.
  • FIG. 1 shows a front view and a top view when the front door 14 is closed in the secondary battery storage system rack 10.
  • FIG. 2 shows a front view and a top view when the front door 14 is opened in the secondary battery storage system rack 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing the arrangement relationship of specific elements of the secondary battery storage system rack 10 when the front door 14 is opened.
  • the secondary battery storage system rack 10 includes a storage main body 12 and a fire extinguishing device 20.
  • the housing body 12 houses the intake valve 94, the exhaust valve 96, the pressure-reducing valve 98, the first smoke sensor 90, the second smoke sensor 92, the circuit block 40, and the secondary battery block 120 inside. Function as a rack.
  • the storage main body 12 is a box shape having a substantially square bottom surface and elongated along the direction of gravity G.
  • the storage body 12 is surrounded by side walls 122, 124, 126, and the other one is a front face that can be opened and closed.
  • a door 14 is provided.
  • the bottom surface is about 70 cm ⁇ about 70 cm, and the height is about 240 cm.
  • the height dimension of the fire extinguishing apparatus 20 is about 50 cm. Of course, other dimensions may be used.
  • the side wall members 122, 124, 126 and the front door 14 are formed using a material having appropriate strength, for example, a stainless steel material.
  • the operation of the intake fan unit 32 provided at the lower part of the front door 14 of the storage body 12 is controlled by the control unit 44 and has a function of taking air into the interior from the outside of the storage body 12.
  • the intake fan unit 32 includes an intake port provided in the front door 14 and a fan attached to the front door 14 according to the intake port.
  • the intake-side shutter 182 is a shutter that can be slid along the gravity direction G so that the operation is controlled by the control unit 44 and the intake port of the intake fan unit 32 is closed.
  • the exhaust fan unit 30 provided at the upper part of the front door 14 of the storage body 12 is controlled by the control unit 44 and has a function of discharging air from the inside of the storage body 12 to the outside.
  • the exhaust fan unit 30 includes an exhaust port provided in the front door 14 and a fan attached to the front door 14 according to the exhaust port.
  • the exhaust-side shutter 180 is a shutter that is controlled by the control unit 44 and can slide along the gravity direction G so as to close the exhaust port of the exhaust fan unit 30.
  • the arrangement relationship of the elements arranged inside the storage main body 12 is that the secondary battery block 120 having a large mass is arranged below the circuit block 40 in the gravity direction G.
  • the circuit block 40 having a smaller mass than the secondary battery block 120 is disposed above the secondary battery block 120 in the gravity direction G.
  • the secondary battery block 120 may be disposed below so that the center of gravity of the storage main body 12 is at the bottom, and another device may be provided below the secondary battery block 120.
  • a power terminal part for guiding the power line 100 for exchanging power with the outside to the inside of the storage body part 12 is placed on the upper side of the ceiling part of the storage body part 12.
  • four power lines 100 are shown: a DC power input line and output line, and an AC power input line and output line. This is an example, and the power line 100 having a configuration other than this may be used.
  • a signal terminal portion that guides signal lines 102, 104, and 106 for exchanging signals with the outside to the inside of the storage main body portion 12 is placed on the upper side of the ceiling portion of the storage main body portion 12.
  • a charge / discharge command signal line 102, an external alarm signal line 104, and an abnormal signal line 106 are shown on the upper side of the ceiling portion of the storage main body portion 12.
  • the charge / discharge command signal line 102 is used to instruct the control unit 44 of the circuit block 40 of the storage main body unit 12 to charge / discharge the secondary battery block 120 from a control device or the like outside the secondary battery storage system rack 10.
  • This is a signal line for transmitting the signal.
  • the external alarm signal line 104 is a signal line for transmitting to the control unit 44 an alarm signal generated when a fire has occurred outside the secondary battery storage system rack 10.
  • the abnormal signal line 106 is a signal line for generating an abnormal signal in the control unit 44 when an abnormal temperature rise or the like occurs in the secondary battery block 120 and transmitting it to an external control device or the like.
  • these signal lines are examples, and of course, other signal lines can be provided.
  • the circuit block 40 includes a power distributor unit 46, a control unit 44, and a breaker unit 42.
  • Each of these elements is a power distributor unit 46 connected to the power line 100 so as to follow the flow of power when charging / discharging between the secondary battery block 120 of the secondary battery storage system rack 10 and the outside.
  • the breaker unit 42 connected to the secondary battery block 120 is disposed at the lowermost position, with the control unit 44 controlling the power distributor unit 46 and the breaker unit 42 in the middle. Thereby, since the wiring which connects each element can be shortened, the power loss by wiring resistance can be suppressed.
  • the power distributor unit 46 converts input power input from the outside via the power line 100 as charging power, converts the discharge power of the secondary battery block 120 as output power, and outputs the power via the power line 100 to the outside. It has a function to output.
  • the control unit 44 disposed below the power distributor unit 46 includes a charge / discharge control unit 80 and a fire extinguishing control unit 82.
  • the charge / discharge control unit 80 controls the power distributor unit 46 so that power is charged / discharged between the outside and the secondary battery block 120 according to the charge / discharge command transmitted through the charge / discharge command signal line 102. It has a function to control.
  • the fire extinguishing control unit 82 has a function of controlling the fire extinguishing device 20 so that the fire extinguishing device 20 supplies the secondary battery block 120 with the fire extinguishing agent based on an external alarm signal transmitted from the external alarm signal line 104 or the like. Have.
  • the control unit 44 and the power distributor unit 46 are connected by a signal line 108, and the control unit 44 and the breaker unit 42 are connected by a signal line 110.
  • the breaker unit 42 arranged below the control unit 44 is connected / disconnected by the control of the control unit 44.
  • the secondary battery block 120 disposed below the breaker unit 42 includes a plurality of secondary batteries 140 that perform charging and discharging, and a refractory heat insulating plate 134 for suppressing heat conduction between the secondary batteries 140. Consists of including. Although the secondary battery block 120 has been described as including a plurality of secondary batteries 140 and the refractory heat insulating plate material 134, the secondary battery block 120 may include only the secondary battery 140 without including the refractory heat insulating plate material 134. The arrangement relationship between the secondary battery 140 and the refractory heat insulating plate 134 in the secondary battery block 120 will be described later.
  • Each secondary battery 140 includes an electrode connected to the breaker unit 42 via the signal line 114, and a temperature sensor 142 that detects an internal temperature state.
  • the temperature sensors 142 are connected to the control unit 44 by signal lines 112 and transmit temperature signals (temperature information) to the control unit 44.
  • the first smoke sensor 90 and the second smoke sensor 92 are configured to detect smoke generated by the secondary battery 140 when the secondary battery 140 exceeds a predetermined allowable temperature and ignites in an abnormal state. It is.
  • the first smoke sensor 90 is disposed in the vicinity of the upper part of the region where the secondary battery block 120 is disposed in the storage body 12, and the second smoke sensor 92 is in the vicinity of the uppermost part in the storage body 12. Placed in.
  • the detection results of the first smoke sensor 90 and the second smoke sensor 92 are transmitted to the control unit 44 of the circuit block 40. The specific arrangement of the first smoke sensor 90 and the second smoke sensor 92 will be described later.
  • the fire extinguishing device 20 functions as a fire extinguishing facility placed on the upper side of the ceiling portion of the storage main body 12.
  • the fire extinguisher 20 includes a fire extinguisher control unit 22, a fire extinguisher tank 24, a fire extinguisher supply valve 26, and a fire extinguisher supply pipe 28.
  • the fire extinguisher tank 24 is a tank for storing a fire extinguisher.
  • the extinguishing agent supply pipe 28 extends toward the secondary battery block 120 and is a pipe for supplying the extinguishing agent in the extinguishing agent tank 24 to the secondary battery block 120 from the injection port 150 attached to the tip portion thereof. It is.
  • the plurality of injection ports 150 provided in the fire extinguishing agent supply pipe 28 are nozzles that inject a fire extinguishing agent.
  • the extinguishing agent filled in the extinguishing agent tank 24 one having a mass per unit volume larger than the mass per unit volume of air and having electrical insulation is used, for example, by thermal decomposition after injection.
  • CF 3 CF 2 C (O) CF (CF 3 ) 2 that generates a volatile trifluoromethyl group (CF 3 * ) can be used.
  • the fire extinguishing agent supply valve 26 allows the extinguishing agent to be supplied from the extinguishing agent tank 24 to the extinguishing agent supply pipe 28 when the valve is opened, and when the valve is closed, the extinguishing agent supply pipe 28 from the extinguishing agent tank 24. Stop supplying the extinguishing agent to the machine.
  • the fire extinguisher supply valve 26 is controlled to be opened and closed by the fire extinguisher control unit 22.
  • the fire extinguisher control unit 22 opens the fire extinguisher supply valve 26 when an external alarm signal indicating a fire extinguishing start signal input via the external alarm signal line 104 or a fire extinguishing start signal from the control unit 44 is received. To do.
  • the fire extinguisher control unit 22 closes the fire extinguisher supply valve 26 when a fire extinguishing end signal is received from the control unit 44.
  • the intake valve 94 and the exhaust valve 96 are attached to the ceiling of the storage main body 12, and after the fire extinguishing device 20 is activated after the secondary battery block 120 is abnormal, the used fire extinguisher after the extinguishing is not illustrated. It is an on-off valve used for suctioning and exhausting by a suction pump.
  • the operation of the intake valve 94 and the exhaust valve 96 is controlled under the control unit 44 of the circuit block 40. Specifically, the intake valve 94 and the exhaust valve 96 are normally closed at the normal time, and after the fire is extinguished, the intake valve 94 is opened and opened to the atmosphere, and the exhaust valve 96 is opened to a suction pump (not shown). Connected. As a result, air is taken into the storage main body 12 from the intake valve 94, and the used extinguishing agent together with the air is discharged to the outside through the exhaust valve 96 by the suction pump.
  • the pressure-reducing valve 98 is a valve that opens to normalize the pressure value of the storage body 12 when the internal pressure of the storage body 12 exceeds a predetermined pressure value.
  • FIG. 4 is a detailed view showing the arrangement of the secondary battery 140 and the refractory heat insulating plate 134.
  • the lower part of FIG. 4 shows the state of the lower part of the storage main body 12 with the front door 14 open, and the upper part of FIG. 4 shows 1 in the storage main body 12 with the front door 14 closed.
  • the top view which looked at the downward direction from the upper direction of the two secondary batteries 140 is shown.
  • the pillars 121, 123, 125, 127 are column members that are respectively set up at four corners inside the storage body 12 and are firmly fixed to the bottom surface of the storage body 12.
  • the columns 121, 123, 125, 127 have a function as mounting columns for arranging the elements constituting the secondary battery block 120 and the circuit block 40.
  • the support columns 121, 123, 125, and 127 can be extended to the ceiling portion of the storage main body portion 12 as necessary to improve the fixing property as the pillar material.
  • a material having fire resistance and appropriate strength formed into a column shape for example, a metal column, a pipe, or the like can be used. In the example of FIG. 4, a prism is used, but a polygonal column, a cylinder, or the like may be used.
  • the shelf support members 130 and 132 are bar members that have a function of supporting a shelf board when placed on two pillar members facing each other and placing a shelf board thereon.
  • the shelf support member 130 is passed and fixed between the support column 121 and the support column 125
  • the shelf support material 132 is passed and fixed between the support column 123 and the support column 127.
  • the shelf support members 130 and 132 are attached at predetermined intervals along the height direction of the columns 121, 123, 125, and 127.
  • the predetermined interval is set as an interval having a dimension sufficiently larger than the height of the rectangular parallelepiped of the secondary battery 140.
  • a bar made of a material having fire resistance can be used as the shelf receiving materials 130 and 132.
  • a metal round bar can be used as the shelf receiving materials 130 and 132.
  • a plurality of shelf boards can be arranged at predetermined intervals in the vertical direction.
  • three pairs of shelf support members 130 and 132 are illustrated.
  • the refractory heat insulating board 134 is a shelf arranged on the shelf receiving members 130 and 132. As shown in the upper part of FIG. 4, the fireproof and heat insulating plate 134 is formed from the area of the inner space surrounded by the side wall members 122, 124, 126 of the storage main body 12 and the inner wall surface of the front door 14. It is large enough to cover other parts, leaving a suitable space on the 126 side. The appropriate space is sufficient to perform intake and exhaust when the intake valve 94 and the exhaust valve 96 are operated through the signal lines 112 and 114 and the fire extinguishing agent supply pipe 28 described with reference to FIG. It is a large spare space.
  • the gap space 170 can be set as the appropriate space.
  • the gap space 170 can be, for example, a space formed between the inner wall surface of the side wall members 122 and 124 of the storage main body 12 and the surface along the outer surface 183 of the refractory heat insulating plate member 134.
  • the gap space 170 may be a space formed between the inner wall surface of the side wall members 122 and 124 of the storage main body 12 and the surface along the outer side surface 181 of each column 121, 123, 125, 127. Good. 4 and 5, the gap space 170 is a space outside the region where the secondary battery block 120 is disposed.
  • the fireproof heat insulating plate 134 has a shape in which four corners of a rectangular planar shape are cut out. The cutouts at the four corners are provided for passing the columns 121, 123, 125, 127.
  • the size of the rectangular shape is set sufficiently larger than the planar dimension of the rectangular parallelepiped of the secondary battery 140.
  • the planar size of the rectangular parallelepiped of the secondary battery 140 is about 45 cm ⁇ about 45 cm
  • the bottom surface size of the storage main body 12 is about 70 cm ⁇ about 70 cm
  • the thickness of the side wall member is several mm
  • the rectangular shape of the refractory heat insulating plate 134 can be about 60 cm ⁇ about 60 cm.
  • the secondary battery 140 is arranged within the range of the planar dimensions of the refractory heat insulating plate material 134.
  • the fireproof heat insulating plate material 134 a calcium silicate plate that is excellent in fire resistance, heat insulating effect, and strength can be formed or processed into the above shape. Since the fireproof heat insulating plate material 134 needs to have fire resistance, heat insulating properties, and appropriate strength, as described above, it is a flat plate that does not have unnecessary openings such as processed holes in the plate thickness direction. In addition, in order to reinforce the strength of the calcium silicate plate, a laminated structure may be used by using a metal thin plate having an appropriate thickness to the extent that the heat insulation is not impaired.
  • the refractory heat insulating plate material 134 is also arranged in the vertical direction in the secondary battery block 120 inside the storage body 12.
  • a plurality of sheets can be arranged at predetermined intervals.
  • the secondary battery block 120 inside the storage main body 12 can be divided into a plurality of spaces partitioned by the fireproof and heat insulating plate material 134 in the upper and lower sides.
  • FIG. 4 shows an example in which one piece of fireproof heat insulating plate 134 is also laid on the bottom surface of the storage main body 12. For example, when signal lines, circuit components, etc. are arranged on the bottom surface side. It is preferable to do so.
  • the secondary batteries 140 are lithium ion secondary batteries that are arranged one by one in a space partitioned by a fireproof heat insulating plate material 134. “One by one” means one unit that can be controlled by the control unit 44, for example, a unit that can be distinguished from other secondary batteries 140 by the breaker unit 42. In the example of FIG. 3, six secondary batteries 140 are arranged one by one in a space partitioned by a fireproof heat insulating plate material 134, and each of the six secondary batteries 140 is 1 The charge / discharge state can be interrupted by the breaker unit 42 independently.
  • the support members 136 and 138 are spaced apart from the battery support surface, which is the top surface, and the refractory heat insulating plate material 134 so that the secondary battery 140 is spatially separated from the refractory heat insulating plate material 134 via a gap. It is the L-shaped bending board member which has a leg part for.
  • the support member 136 has legs attached to the columns 121 and 125 so that the battery support surface, which is an L-shaped top surface, is horizontal, and the support member 138 has legs so that the battery support surface is horizontal. Attached to the columns 123 and 127. At the time of attachment, the height position of the battery support surface of the support member 136 and the height position of the battery support surface of the support member 138 are set to be the same. Accordingly, the bottom surface side of the secondary battery 140 can be supported by the battery support surfaces of the pair of support members 136 and 138.
  • the attachment positions of the support members 136 and 138 with respect to the columns 121, 123, 125, and 127 are arranged above and above the upper surface of the secondary battery 140 when the secondary battery 140 is placed and supported on the battery support surface.
  • an appropriate upper spatial gap is formed between the lower surface of the fireproof heat insulating plate 134 and between the lower surface of the secondary battery 140 and the upper surface of the fireproof heat insulating plate 134 disposed below the secondary battery 140. It is set so that an appropriate lower spatial gap is formed.
  • the secondary battery 140 is arrange
  • each secondary battery 140 and each refractory heat insulating plate 134 are arranged along the gravity direction G.
  • the secondary battery 140 is separated from other elements including the refractory heat insulating plate 134 by the upper spatial gap and the lower spatial gap, and the thermal conductivity of air is smaller than that of the solid. Even if heat is generated in one secondary battery 140, heat conduction to the other secondary batteries 140 can be effectively suppressed.
  • the secondary batteries 140 are arranged one by one in a space partitioned by the fire-resistant and heat-insulating plate 134, even if one secondary battery 140 is ignited, the fire-resistant and heat-insulating plate 134 It is possible to effectively suppress the influence on other secondary batteries 140.
  • a plurality of secondary batteries are arranged by spatially separating the secondary batteries 140 from the fireproof and heat insulating plate 134 one by one in the space partitioned by the fireproof and heat insulating plate 134. Even when a heat generation abnormality occurs in one of the 140, it is possible to suppress the heat generation abnormality of the other secondary battery 140 by suppressing the heat generation abnormality of the secondary battery 140. Even if one secondary battery 140 is ignited, the fire resistance of the refractory heat insulating plate 134 keeps the secondary battery 140 ignited, and the ignition proceeds to the other secondary battery 140. This can be suppressed.
  • the first smoke sensor 90 and the second smoke sensor 92 are attached to the gap space 170 as shown in FIGS. Specifically, the first smoke sensor 90 is provided in a position above the secondary battery 140 disposed in the uppermost part of the secondary battery block 120 in the gap space 170. Further, the second smoke sensor 90 is attached to a position above the power distributor unit 46 disposed at the uppermost position in the circuit block 40 in the gap space 170.
  • the injection port 150 is a nozzle provided in the fire extinguishing agent supply pipe 28 extending toward the secondary battery block 120 from the fire extinguishing agent tank 24 of the fire extinguishing device 20 via the fire extinguishing agent supply valve 26 as described above.
  • the fire extinguisher supply valve 26 is opened, the fire extinguisher supplied from the fire extinguisher tank 24 to the fire extinguisher supply pipe 28 is injected into the secondary battery block 120.
  • the injection port 150 is arranged one by one for each space partitioned by the fireproof and heat insulating plate material 134. That is, one battery is arranged for each secondary battery 140 arranged in a space partitioned by the fireproof heat insulating plate material 134. However, a plurality of injection ports 150 may be provided for one secondary battery 140. For example, a plurality of extinguishing agent supply pipes 28 may be provided, and one injection port 150 for one secondary battery 140 may be provided for each extinguishing agent supply pipe 28.
  • the arrangement position of the injection port 150 is set so that the extinguishing agent can be injected from the side surface side of the secondary battery 140 toward the gap between the fireproof heat insulating plate 134 of the secondary battery block 120 and the secondary battery 140. .
  • the specific height position of the injection port is above the upper surface of the secondary battery 140 and above it. It is set so as to correspond to the upper spatial gap between the lower surface of the fireproof heat insulating plate 134 to be arranged. More specifically, it is set at a position higher than the upper surface position of the secondary battery 140 and lower than the lower surface of the refractory heat insulating plate 134 disposed above the secondary battery 140.
  • FIG. 5 is a detailed view showing the arrangement of the secondary battery 140 and the refractory heat insulating plate 134, and is a view for explaining how the fire extinguishing agent is injected from the injection port.
  • the contents of the lower and upper stages in FIG. 5 are the same as those in FIG.
  • the injection port 150 is arranged one by one for each space partitioned by the fireproof heat insulating plate material 134, and the height position thereof is the height position of the upper surface of the secondary battery 140 disposed in the partitioned space. Set to a slightly higher position.
  • the slightly higher position means that when the extinguishing agent injected from the injection port 150 is injected on the upper surface of the secondary battery 140 due to the property that the mass per unit volume is larger than the mass per unit volume of air.
  • the position is such that the entire upper surface of 140 can be covered.
  • This height position can be set by the jetting speed of the extinguishing agent from the jet port 150, the distance from the jet port 150 to the secondary battery 140, and the like.
  • the extinguishing agent 152 injected from the injection port 150 descends downward from the injection port 150 because the mass per unit volume is larger than the mass per unit volume of air. It is injected while. Then, it reaches the upper surface of the secondary battery 140 and thermally decomposes, volatilizes and vaporizes depending on the temperature, and flows toward the gap space on the left side of the storage main body 12.
  • the fire extinguishing agent 152 is injected from all the injection ports 150, and all the secondary batteries 140 are extinguished. This is because the ignition of the secondary battery 140 is in a special abnormal state, and it may be too late to extinguish only the secondary battery 140 that has ignited.
  • the mass per unit volume of the extinguishing agent has been described as being greater than the mass per unit volume of air. Conversely, when the mass per unit volume of the extinguishing agent is smaller than the mass per unit volume of air.
  • the specific height position may be set so as to correspond to the lower spatial gap between the lower surface of the secondary battery 140 and the upper surface of the refractory heat insulating plate 134 disposed below the secondary battery 140. Good. More specifically, it may be set at a position lower than the lower surface position of the secondary battery 140 and higher than the upper surface of the refractory heat insulating plate 134 disposed below the secondary battery 140. .
  • FIG. 6 is a timing chart showing a procedure for extinguishing a fire in the event that the secondary battery block 120 is ignited in the secondary battery storage system rack 10.
  • a temperature change of the secondary battery 140 in which the abnormality occurs among the plurality of secondary batteries 140 is shown as BTA (Battery Temperature Abnormal).
  • BTA Battery Temperature Abnormal
  • BTN Battery Temperature Normal
  • FIG. 6 BTN (Battery Temperature Normal) is arranged in the vicinity of the secondary battery 140 in which an abnormality has occurred but the temperature change of the secondary battery 140 while maintaining a normal state is compared with BTA. As shown.
  • T 0 indicates a charge / discharge stop threshold temperature
  • T 1 indicates an abnormal signal generation threshold temperature that is higher than T 0
  • T 2 is a temperature higher than T 1.
  • the threshold temperature for fire extinguishing is shown.
  • BTA abnormal state
  • BTN normal state
  • the BTA indicating the temperature change of the secondary battery 140 that is abnormal among the secondary batteries 140 of the secondary battery block 120 is the threshold temperature T for charging / discharging stop at time t 1. Higher than 0 .
  • the fire extinguishing control unit 82 determines that at least one of the temperature signals transmitted through the signal line 112 is in an abnormal state. And the fire extinguishing control part 82 stops charging / discharging control with respect to the secondary battery block 120 by carrying out cutoff control of the breaker unit 42 supposing that the abnormality may have generate
  • the breaker unit 42 is controlled to be cut off at the time when the charge / discharge stop threshold temperature T 0 is reached at the earliest time.
  • the fire extinguishing control unit 82 resumes the charge / discharge control for the secondary battery block 120 by controlling the connection of the breaker unit 42, assuming that there is no possibility of abnormality in the secondary battery block 120. .
  • the charge / discharge control is resumed when the charge / discharge stop threshold temperature T 0 is once again lower than the charge / discharge stop threshold temperature T 0 after the temperature exceeds the charge / discharge stop threshold temperature T 0 once.
  • BTA again becomes higher than the charge / discharge stop threshold temperature T 0 at time t 3 .
  • the fire extinguishing control unit 82 stops charging / discharging control for the secondary battery block 120 by controlling the breaker unit 42 again, assuming that the secondary battery block 120 may be abnormal.
  • the BTA becomes higher than the abnormal signal generation threshold temperature T 1 at time t 4 .
  • the charge / discharge stop threshold temperature T 0 it is assumed that there is some abnormality in the secondary battery block 120 and an abnormal signal indicating that an abnormality has occurred in the secondary battery block 120 is abnormal.
  • an abnormal signal is output at the time when the abnormal signal generation threshold temperature T 1 is reached at the earliest time.
  • the fire extinguishing control unit 82 stops the fan of the intake fan unit 32 and slides the intake side shutter 182 so that the intake side shutter 182 closes the intake port of the intake fan unit 32. Further, the fire extinguishing control unit 82 stops the fan of the exhaust fan unit 30 and slides the exhaust side shutter 180 so that the exhaust side shutter 180 closes the exhaust port of the exhaust fan unit 30.
  • the fire extinguishing control unit 82 outputs a fire extinguishing start signal to the fire extinguisher control unit 22. Even if the first smoke sensor 90 and the second smoke sensor 92 do not detect smoke, the BTA temperature exceeds the fire extinguishing threshold temperature T 2 at time t 6 , so the fire extinguishing control unit 82 is the same as above. Perform the process. When the plurality of secondary batteries 140 change to an abnormal temperature, a fire extinguishing start signal is output at the time when the fire extinguishing threshold temperature T 2 is reached at the earliest time.
  • the fire extinguishing control unit 82 outputs a fire extinguishing end signal to the fire extinguisher control unit 22 at a time t 9 when it is considered that a sufficient time has elapsed since the start of extinguishing by the fire extinguishing device 20.
  • the temperature of the temperature sensor 142 detects provided in the secondary battery 140 of the secondary battery block 120 is higher than the extinguishing threshold temperature T 2 Since the fire extinguisher of the fire extinguishing device 20 is supplied to the secondary battery block 120, the fire can be extinguished even if the secondary battery 140 is ignited.
  • one of the temperatures detected by the temperature sensor 142 of each secondary battery block 120 is the threshold temperature T 0 for charge / discharge stop. Since the charging / discharging to the secondary battery block 120 is stopped when it becomes higher than that, the abnormal state of the secondary battery 140 can be prevented from deteriorating. Further, since the abnormal signal is output via the abnormal signal line 106 when the BTA becomes higher than the abnormal signal generation threshold temperature T 1 , the external battery block 120 is informed of the abnormal state. can do.
  • the fire extinguisher of the fire extinguishing device 20 is applied to the secondary battery block 120. Since it is supplied, even if the secondary battery 140 is ignited, it can be extinguished. As described above, since the countermeasures such as fire extinguishing are performed based on the temperature information from each temperature sensor 142 of each secondary battery block 120, the fire extinguishing more suitably even when there is a manufacturing variation in the secondary battery 140. Can be dealt with.
  • the secondary battery block 120 can be extinguished more suitably.
  • the first smoke sensor 90 and the second smoke sensor 92 are the secondary batteries in the gap space 170 that is the outer space of the region where the secondary battery block 120 is disposed. Since it is attached above the secondary battery 140 arranged at the uppermost part of the block 120, even if any of the secondary batteries 140 ignites, the ignition is more preferable. The smoke generated by the can be detected.
  • 10 secondary battery storage system rack 12 storage main body, 14 front door, 20 fire extinguisher, 22 fire extinguisher control unit, 24 fire extinguisher tank, 26 fire extinguisher supply valve, 28 fire extinguisher supply piping, 30 exhaust fan section, 32 Intake fan unit, 40 circuit block, 42 breaker unit, 44 control unit, 46 power distributor unit, 80 charge / discharge control unit, 82 fire extinguishing control unit, 90 first smoke sensor, 92 second smoke sensor, 94 intake valve, 96 Exhaust valve, 98 pressure relief valve, 100 power line, 102 charge / discharge command signal line, 104 external alarm signal line, 106 abnormal signal line, 108, 110, 112, 114 signal line, 120 secondary battery block, 121, 123, 125, 127 strut, 122, 124, 126 sidewall member, 130, 13 Shelf support material, 134 fireproof heat insulation plate material, 136,138 support member, 140 secondary battery, 142 temperature sensor, 150 injection port, 152 extinguishing

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Abstract

 二次電池収納システムラック(10)は、二次電池(140)と耐火断熱板材(134)とが重力方向に沿って配置される二次電池ブロック(120)と、二次電池ブロック(120)を内部に収納する収納本体部(12)と、煙を検知する第1煙センサ(90)と、二次電池ブロック(120)に対して消火剤を供給する消火装置(20)と、第1煙センサ(90)が煙を検知したときに、消火装置(20)を制御する制御ユニット(44)とを備え、第1煙センサ(90)は、収納本体部(12)の内壁面で囲まれる内部空間の一部で、二次電池ブロック(120)が配置される領域の外側空間である隙間空間(170)のうちの上部に配置される。

Description

二次電池収納システムラック
 本発明は、二次電池収納システムラックに係り、特に、二次電池ブロックを内部に収納する二次電池収納システムラックに関する。
 二次電池等の蓄電装置を利用することで、エネルギーの有効活用がなされている。例えば、近年、環境に優しいクリーンエネルギーとして太陽光発電システムの開発が盛んに行なわれているが、太陽光を電力に変換する光電変換モジュールは蓄電機能を備えていないため、二次電池と組合わせて使用されることがある。例えば、光電変換モジュールにより発電された電力を一旦二次電池に充電して、外部負荷の要求等に応じて二次電池から放電する充放電制御によってエネルギーの有効活用が行なわれている。
 二次電池には、例えば、リチウムイオン二次電池を用いることができる。二次電池は、様々な環境等のもとで長期間使用されるため、様々な安全策が講じられることが望まれる。そこで、例えばリチウムイオン二次電池単体等においても様々な安全策が講じられているが、二次電池をラック等に収納して用いる場合に、さらに安全性を向上させることが好ましい。
 例えば、特許文献1には、電源装置として、安全弁を備える複数の電池をケースに収納する電源装置であって、ケースを区画壁でもって、複数の電池を収納している電池室と、この電池室に収納される電池の安全弁から排出されるガスを排気する排気室とに区画している構成が開示されている。ここでは、消火剤または不活性流体を排気室に噴射する消火器と、排気室の内圧を検出する圧力センサとを備え、消火器を圧力センサで制御して、排気室の内圧が設定圧力よりも高くなると、消火器が排気室内に消火剤または不活性流体を噴射するようにしてなる構成が開示されている。
特開2007-27011号公報
 ところで、二次電池を備える二次電池ブロックを収納本体部の内部に収納した場合に、二次電池が異常状態となった場合に備えて、消火剤を供給可能な状態とすることが望まれる。
 本発明の目的は、より好適に二次電池ブロックに対して消火剤を供給することができる二次電池収納システムラックを提供することである。
 本発明に係る二次電池収納システムラックは、複数の二次電池と、隣接する前記二次電池の間にそれぞれ配置される複数の板材とが、重力方向に沿って配置される二次電池ブロックと、前記二次電池ブロックを内部に収納する収納本体部と、前記二次電池ブロックの異常によって発生する煙を検知する煙センサ部と、消火が必要な際に前記二次電池ブロックに対して消火剤を供給する消火装置と、前記煙センサ部が前記煙を検知したときに、前記二次電池ブロックに前記消火剤を供給させるように前記消火装置を制御する制御部と、を備え、前記複数の板材は、前記二次電池の電池平面寸法より大きい板材平面寸法を有し、前記煙センサ部は、前記収納本体部の内壁面で囲まれる内部空間の一部で、前記二次電池ブロックが配置される領域の外側空間である隙間空間のうちの上部に配置されることを特徴とする。
 上記構成の二次電池収納システムラックによれば、煙センサ部が二次電池ブロックの異常によって発生する煙を検知したときに、二次電池ブロックに対して消火剤が供給される。これにより、より好適に二次電池ブロックに対して消火剤を供給することができる。
本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックにおいて正面扉を閉じているときの正面図と上面図を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックにおいて正面扉を開いているときの正面図と上面図を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、正面扉を開いているときの二次電池収納システムラックの具体的な要素の配置関係を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、二次電池ブロックの詳細な構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、噴射口から消火剤が噴射される様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、二次電池収納システムラックにおいて二次電池ブロックが万一発火した場合に消火を行う手順を示すタイミングチャートである。
 以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。以下では、二次電池はリチウムイオン二次電池であるものとして説明するが、これ以外でも充放電可能で、電気化学反応によって発熱する電池であってもよい。例えばニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池、金属リチウム二次電池等であってもよい。
 また、板材として、耐火断熱板材であるケイ酸カルシウム板を説明するが、これ以外でも、適当な耐火性、適当な断熱性、適当な強度を有する材質の板であればよい。例えば、適当な材質のセラミック板を用いることができる。
 また、以下で述べる形状、材質等は、説明のための例示であり、二次電池収納システムラックの仕様に応じ適宜変更が可能である。例えば、二次電池ブロックに収納される二次電池の形状、個数、耐火断熱板材の形状、個数等は、例示である。
 また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
 図1は、二次電池収納システムラック10において正面扉14を閉じているときの正面図と上面図を示す図である。図2は、二次電池収納システムラック10において正面扉14を開いているときの正面図と上面図を示す図である。図3は、正面扉14を開いているときの二次電池収納システムラック10の具体的な要素の配置関係を示す図である。二次電池収納システムラック10は、収納本体部12と、消火装置20とを含んで構成される。
 収納本体部12は、吸気弁94と、排気弁96と、避圧弁98と、第1煙センサ90と、第2煙センサ92と、回路ブロック40と、二次電池ブロック120とを内部に収納するラックとしての機能を有する。収納本体部12は、底面が略正方形であって重力方向Gに沿って細長く伸びた箱型で、三方が側壁部材122,124,126で囲まれて設けられ、残り一方には開閉可能な正面扉14が設けられている。寸法の一例を示すと、底面は約70cm×約70cm、高さは、約240cmである。なお、消火装置20の高さ寸法は、約50cmである。勿論これ以外の寸法としてもよい。側壁部材122,124,126と正面扉14は、適当な強度を有する材質、例えば、ステンレス鋼材を用いて形成されている。
 収納本体部12の正面扉14において下部に設けられる吸気ファン部32は、動作が制御ユニット44によって制御され、収納本体部12の外部から内部に空気を取り込む機能を有する。吸気ファン部32は、正面扉14に設けられる吸気口と、吸気口に合わせて正面扉14に取り付けられるファンとを含んで構成される。吸気側シャッタ182は、動作が制御ユニット44によって制御され、吸気ファン部32の吸気口を閉塞するように、重力方向Gに沿ってスライドすることが可能なシャッタである。
 収納本体部12の正面扉14において上部に設けられる排気ファン部30は、制御ユニット44によって制御され、収納本体部12の内部から外部に空気を排出する機能を有する。排気ファン部30は、正面扉14に設けられる排気口と、排気口に合わせて正面扉14に取り付けられるファンとを含んで構成される。排気側シャッタ180は、制御ユニット44によって制御され、排気ファン部30の排気口を閉塞するように、重力方向Gに沿ってスライドすることが可能なシャッタである。
 ここで、図1~3に示されるように、収納本体部12の内部に配置される要素の配置関係は、質量の大きい二次電池ブロック120を回路ブロック40よりも重力方向Gの下方に配置する。換言すれば、二次電池ブロック120に比べて質量の小さい回路ブロック40を、二次電池ブロック120よりも重力方向Gの上方に配置する。このように、二次電池ブロック120を収納本体部12の内部において最も下方に配置することで、収納本体部12における重心が下部に位置するため、収納本体部12を安定して設置することができる。なお、収納本体部12の重心が下部となるように二次電池ブロック120を下方に配置すればよく、二次電池ブロック120の下方に他の装置が設けられていてもよい。
 収納本体部12の天井部の上側には、外部と電力のやり取りを行うための電力線100を収納本体部12の内部に導く電力端子部が載置されている。図3の例では、直流電力の入力線と出力線、交流電力の入力線と出力線の4本が電力線100として示されている。なお、これは1つの例であり、これ以外の構成の電力線100としてもよい。
 また、収納本体部12の天井部の上側には、外部と信号のやり取りを行うための信号線102,104,106を収納本体部12の内部に導く信号端子部が載置されている。図3の例では、充放電指令信号線102、外部警報信号線104、異常信号線106が示されている。
 充放電指令信号線102は、二次電池収納システムラック10の外部の制御装置等から、収納本体部12の回路ブロック40の制御ユニット44に対し、二次電池ブロック120の充放電について指令するための信号を伝送する信号線である。外部警報信号線104は、二次電池収納システムラック10の外部において火災が発生した等の場合に生成される警報信号を制御ユニット44に伝送するための信号線である。異常信号線106は、二次電池ブロック120において異常な温度上昇等が発生した場合に制御ユニット44で異常信号を生成し、それを外部の制御装置等に伝送するための信号線である。なお、これらの信号線は例示であって、勿論これら以外の信号線を設けるものとできる。
 また、回路ブロック40は、電力分配器ユニット46と、制御ユニット44と、ブレーカユニット42とを含んで構成される。これらの各要素は、二次電池収納システムラック10の二次電池ブロック120と外部との間の充放電を行う場合の電力の流れに沿うように、電力線100に接続される電力分配器ユニット46を最も上方に、電力分配器ユニット46とブレーカユニット42を制御する制御ユニット44を真ん中に、二次電池ブロック120に接続されるブレーカユニット42は最も下方に配置される。これにより、各要素を接続する配線を短くすることができるため、配線抵抗による電力損失を抑制することができる。
 電力分配器ユニット46は、電力線100を介して外部から入力された入力電力を充電電力として変換し、また、二次電池ブロック120の放電電力を出力電力として変換し、電力線100を介して外部に出力する機能を有している。
 電力分配器ユニット46よりも下方に配置される制御ユニット44は、充放電制御部80と、消火制御部82とを含んで構成される。充放電制御部80は、充放電指令信号線102によって伝送されてくる充放電指令によって、外部と二次電池ブロック120との間で電力の充放電がなされるように、電力分配器ユニット46を制御する機能を有する。また、消火制御部82は、外部警報信号線104から伝送される外部警報信号等に基づいて、消火装置20から二次電池ブロック120に消火剤を供給させるように消火装置20を制御する機能を有する。制御ユニット44の消火制御部82の詳細な機能は後述する。なお、制御ユニット44と電力分配器ユニット46とは信号線108で接続され、制御ユニット44とブレーカユニット42とは信号線110で接続されている。
 制御ユニット44よりも下方に配置されるブレーカユニット42は、制御ユニット44の制御によって接続/遮断制御がなされる。
 ブレーカユニット42よりも下方に配置される二次電池ブロック120は、充放電を行う複数の二次電池140と、各二次電池140の間における熱伝導を抑制するための耐火断熱板材134とを含んで構成される。なお、二次電池ブロック120は、複数の二次電池140と耐火断熱板材134とを含むものとして説明したが、耐火断熱板材134を含まずに二次電池140のみを含むものとしてもよい。なお、二次電池ブロック120における二次電池140と耐火断熱板材134の配置関係については後述する。
 また、各二次電池140は、ブレーカユニット42と信号線114を介して接続される電極と、内部の温度状態を検知する温度センサ142とを含んで構成される。そして、当該温度センサ142は、それぞれ信号線112によって制御ユニット44に接続され、制御ユニット44にそれぞれの温度信号(温度情報)を伝送している。
 第1煙センサ90と第2煙センサ92は、万一、二次電池140が所定の許容温度を超えて異常状態となって発火したとき、それによって発生する煙を検知するための煙検知センサである。第1煙センサ90は、収納本体部12の内部で二次電池ブロック120が配置される領域の上部の近傍に配置され、第2煙センサ92は、収納本体部12の内部で最上部の近傍に配置される。第1煙センサ90と第2煙センサ92の検知結果は、回路ブロック40の制御ユニット44に伝送される。なお、第1煙センサ90と第2煙センサ92の具体的な配置については後述する。
 消火装置20は、収納本体部12の天井部の上側に載置される消火設備として機能する。消火装置20は、消火剤コントロールユニット22と、消火剤タンク24と、消火剤供給弁26と、消火剤供給配管28とを含んで構成される。
 消火剤タンク24は、消火剤を貯蔵するタンクである。消火剤供給配管28は、二次電池ブロック120に向かって延伸し、その先端部分に取り付けられた噴射口150から消火剤タンク24の消火剤を二次電池ブロック120に対して供給するための配管である。消火剤供給配管28に設けられる複数の噴射口150は、消火剤を噴射するノズルである。ここで、消火剤タンク24に充填される消火剤は、単位体積あたりの質量が空気の単位体積当りの質量よりも大きく、電気的絶縁性を有するものが用いられ、例えば、噴射後に熱分解によって揮発性のトリフルオロメチル基(CF3 *)を発生するCF3CF2C(O)CF(CF3)2を用いることができる。
 消火剤供給弁26は、開弁したときに、消火剤タンク24から消火剤供給配管28に消火剤を供給させることを許容し、閉弁したときに、消火剤タンク24から消火剤供給配管28に消火剤を供給させることを停止する。なお、消火剤供給弁26は、消火剤コントロールユニット22によって開閉弁制御がなされる。
 消火剤コントロールユニット22は、外部警報信号線104を介して入力される消火開始信号を示す外部警報信号、あるいは、制御ユニット44からの消火開始信号があったときに消火剤供給弁26を開弁する。また、消火剤コントロールユニット22は、制御ユニット44からの消火終了信号があったときに、消火剤供給弁26を閉弁する。
 吸気弁94と排気弁96は、収納本体部12の天井部に取り付けられ、二次電池ブロック120に異常が生じ、消火装置20が作動した後で、消火後の使用済み消火剤を図示しない外部の吸引ポンプによって吸引排気させるために用いられる開閉弁である。吸気弁94と排気弁96の動作は、回路ブロック40の制御ユニット44の下で制御される。具体的には、通常時には吸気弁94も排気弁96も閉弁とされ、消火後に、吸気弁94が開弁されて大気に対し開放され、排気弁96が開弁されて図示しない吸引ポンプに接続される。これによって、吸気弁94から収納本体部12の内部に空気が取り込まれ、空気と共に使用済み消火剤が排気弁96を介して吸引ポンプによって外部に排出される。
 避圧弁98は、収納本体部12の内部圧力が予め定められた所定の圧力値を超えたときに、開弁して収納本体部12の圧力値を正常化する弁である。
 ここで、図4を用いて二次電池140と耐火断熱板材134との配置関係について説明する。図4は、二次電池140と耐火断熱板材134の配置を示す詳細図である。図4の下段には、正面扉14を開いた状態の収納本体部12の下側部分の様子が示され、図4の上段には、正面扉14を閉じた状態の収納本体部12において1つの二次電池140の上方から下方を見た平面図が示されている。
 支柱121,123,125,127は、収納本体部12の内部の4隅にそれぞれ1本ずつ立てられ、収納本体部12の底面にしっかりと固定されている柱材である。支柱121,123,125,127は、二次電池ブロック120を構成する要素と回路ブロック40を配置する取付柱としての機能を有する。支柱121,123,125,127は、必要に応じ、収納本体部12の天井部まで延ばして、柱材としての固定性を向上させることができる。かかる柱材121,123,125,127は、耐火性と適当な強度を有する材料を柱形状に成形したもの、例えば、金属製の柱、パイプ等を用いることができる。図4の例では角柱が用いられているが、多角形柱、円柱等であってもよい。
 棚受材130,132は、向かい合う2本の柱材に差し渡されて、その上に棚板を置いたときにそれを支持する機能を有する棒材である。図4の例では、支柱121と支柱125の間に棚受材130が差し渡されて固定され、支柱123と支柱127の間に棚受材132が差し渡されて固定される。この一対の棚受材130,132の高さ位置を同じとすることで、この一対の棚受材130,132の間に、耐火断熱板材134を棚板としてこれを水平に配置できる。
 棚受材130,132は、支柱121,123,125,127の高さ方向に沿って、予め定めた間隔で取り付けられる。予め定めた間隔は、二次電池140の直方体の高さに比べて十分大きな寸法の間隔として設定される。かかる棚受材130,132は、耐火性を有する材料で構成された棒材を用いることができる。例えば、金属丸棒を用いることができる。
 これによって、収納本体部12の内部の二次電池ブロック120において、上下方向に予め定められた間隔で、複数の棚板を配置することができる。図4の下段の図では、3対の棚受材130,132が図示されている。
 耐火断熱板材134は、棚受材130,132を用いて、その上に配置される棚板である。図4の上段に示されるように、耐火断熱板材134は、収納本体部12の側壁部材122,124,126と正面扉14の内壁面によって囲まれる内部空間の面積から、側壁部材122,124,126側に適当な空間を残して、その他の部分を覆うのに十分な大きさを有する。適当な空間とは、図3に関連して説明した信号線112、114、消火剤供給配管28を通し、また、吸気弁94と排気弁96が作動したときの吸気と排気を行うのに十分な余裕空間のことである。例えば、側壁部材122,124,126側から数cmの隙間をあけて、この隙間空間170を上記の適当な空間とすることができる。ここで、隙間空間170は、例えば、収納本体部12の側壁部材122,124の内壁面と耐火断熱板材134の外側面183に沿った面との間に形成される空間とすることができる。また、隙間空間170は、例えば、収納本体部12の側壁部材122,124の内壁面と各支柱121,123,125,127の外側面181に沿った面との間に形成される空間としてもよい。さらに、図4,5に示されるように、隙間空間170は、二次電池ブロック120が配置される領域の外側の空間である。
 耐火断熱板材134は、具体的には、平面形状が矩形形状の4隅を切り欠いた形状を有する。4隅の切り欠きは、支柱121,123,125,127を通すために設けられるものである。矩形形状の大きさは、二次電池140の直方体の平面寸法よりも十分大きく設定される。例えば、二次電池140の直方体の平面寸法を約45cm×約45cmとし、上記の例で、収納本体部12の底面寸法を約70cm×約70cmとして、側壁部材の厚さを数mmとし、上記の余裕空間を数cmとするときは、耐火断熱板材134の矩形形状寸法を約60cm×約60cm程度とすることができる。勿論、これ以外の寸法とすることもできる。なお、図4,5の上段の平面図に示されるように、二次電池140は、耐火断熱板材134の平面寸法の範囲内に配置されている。
 耐火断熱板材134には、耐火性・断熱効果・強度に優れているケイ酸カルシウム板を、上記の形状に成形または加工したものを用いることができる。耐火断熱板材134は、耐火性、断熱性、適当な強度を有することが必要であるので、上記のように、板厚方向には加工孔等の不必要な開口部を有しない平板である。なお、ケイ酸カルシウム板の強度を補強するために、断熱性を損なわない程度に、適当な厚さの金属薄板等を用いて積層構造としてもよい。
 上記のように、棚受材130,132は、上下方向に予め定められた間隔で配置されるので、耐火断熱板材134も、収納本体部12の内部の二次電池ブロック120において、上下方向に予め定められた間隔で、複数枚配置できる。これによって、収納本体部12の内部の二次電池ブロック120を、上下を耐火断熱板材134で仕切られた複数の空間に区分できる。なお、図4では、耐火断熱板材134が収納本体部12の底面にも1枚敷かれている例が示されているが、例えば、底面側に信号線、回路部品等が配置される場合には、このようにすることが好ましい。
 二次電池140は、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間に1つずつ配置されるリチウムイオン二次電池である。1つずつとは、制御ユニット44によって制御できる1つの単位を示し、例えば、ブレーカユニット42によって他の二次電池140と区別して遮断できる単位である。図3の例では、6つの二次電池140が、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間に1つずつ配置されているが、この6つの二次電池140は、それぞれが1つずつ独立的に、ブレーカユニット42によって充放電状態を遮断できるようにされている。
 支持部材136,138は、二次電池140を耐火断熱板材134から空間的に離間して隙間を介して配置されるように、頂面である電池支持面と、耐火断熱板材134との離間のための脚部とを有するL字形状の折り曲げ板部材である。支持部材136は、L字形状の頂面である電池支持面を水平になるように脚部が支柱121,125に取り付けられ、支持部材138は、電池支持面を水平になるように脚部が支柱123,127に取り付けられる。取付に際しては、支持部材136の電池支持面の高さ位置と支持部材138の電池支持面の高さ位置が同じとなるように設定される。これにより、一対の支持部材136,138のそれぞれの電池支持面によって、二次電池140の底面側を支持することができる。
 支持部材136,138の支柱121,123,125,127に対する取付位置は、その電池支持面に二次電池140を置いて支持したときに、二次電池140の上面と、その上方に配置される耐火断熱板材134の下面との間に適当な上方側空間的隙間が形成されるように、また、二次電池140の下面と、その下方に配置される耐火断熱板材134の上面との間に適当な下方側空間的隙間が形成されるように設定される。これにより、二次電池140は、その上下に配置される耐火断熱板材134に対し、空間的に離間しているように配置される。この空間的な離間によって、二次電池140の周囲の空気の流通をよくし、隣接する二次電池140の間の熱伝導が小さくなると共に、消火剤の導入が容易になる。また、図3~5に示されるように、各二次電池140と各耐火断熱板材134は、重力方向Gに沿って配置されることとなる。
 このように、二次電池140は、上方側空間的隙間と下方側空間的隙間によって、耐火断熱板材134を含め、他の要素と離隔しており、空気の熱伝導率は固体に比べ小さいので、1つの二次電池140に発熱が生じても、他の二次電池140に対する熱伝導を効果的に抑制することができる。
 また、二次電池140は、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間に1つずつ配置されているので、仮に1つの二次電池140が発火しても、耐火断熱板材134によって、他の二次電池140にその影響が及ぶことを効果的に抑制できる。
 このように、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間に、二次電池140を1つずつ、耐火断熱板材134から空間的に離間して配置することで、複数の二次電池140の1つに発熱異常が発生した場合でも、その二次電池140の発熱異常に留めて、他の二次電池140の発熱異常の発生を抑制することができる。そして、万一、1つの二次電池140に発火が生じた場合でも、耐火断熱板材134の耐火性によって、その二次電池140の発火に留めて、他の二次電池140へ発火が進展することを抑制することができる。
 次に、第1煙センサ90と第2煙センサ92の配置位置について詳細に説明する。第1煙センサ90、第2煙センサ92は、図3~図5に示されるように、隙間空間170に取り付けられる。具体的には、第1煙センサ90は、隙間空間170のうち、二次電池ブロック120において最も上部に配置される二次電池140よりも上方の位置に設けられる。また、第2煙センサ90は、隙間空間170のうち、回路ブロック40において最も上部に配置される電力分配器ユニット46よりも上方の位置に取り付けられる。
 以下では、二次電池ブロック120に設けられる消火剤の噴射口150について説明する。
 噴射口150は、上記のように、消火装置20の消火剤タンク24から消火剤供給弁26を経由して二次電池ブロック120に向かって延びる消火剤供給配管28に設けられるノズルである。そして、消火剤供給弁26が開弁したときに、消火剤タンク24から消火剤供給配管28に供給される消火剤を二次電池ブロック120の中に噴射する機能を有する。
 噴射口150は、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間ごとに1つずつ配置される。すなわち、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間に配置される二次電池140ごとに1つずつ配置される。もっとも、噴射口150を1つの二次電池140に対し、複数設けるものとしてもよい。例えば、消火剤供給配管28を複数設け、1つの二次電池140に対する噴射口150を、各消火剤供給配管28ごとに1つずつ設けるものとできる。
 噴射口150の配置位置は、二次電池ブロック120の耐火断熱板材134と二次電池140との間の隙間に向かって、二次電池140の側面側から消火剤を噴射できるように設定される。
 噴射口の具体的な高さ位置は、上記の消火剤の噴射時の単位体積当りの質量が空気の単位体積当りの質量より大きいことを考慮し、二次電池140の上面と、その上方に配置される耐火断熱板材134の下面との間の上方側空間的隙間に対応するように設定される。さらに具体的には、二次電池140の上面位置よりも高い位置であって、その二次電池140の上方に配置される耐火断熱板材134の下面よりも低い高さ位置に設定される。
 その様子を図5に示す。図5は、二次電池140と耐火断熱板材134の配置を示す詳細図であり、噴射口から消火剤が噴射される様子を説明する図である。図5の下段、上段の内容は図4と同様である。噴射口150は、耐火断熱板材134によって上下を仕切られて区分された空間ごとに1つずつ配置され、その高さ位置は、その区分空間に配置される二次電池140の上面の高さ位置より少し高い位置に設定される。少し高い位置とは、噴射口150から噴射した消火剤が、その単位体積あたりの質量が空気の単位体積当りの質量より大きい性質によって二次電池140の上面に噴射される際に、二次電池140の上面の全体を覆うことができるような位置である。この高さ位置は、消火剤の噴射口150からの噴射速度、噴射口150から二次電池140までの距離等によって設定することができる。
 噴射口150から噴射された消火剤152は、図5に示されるように、噴射口150からその単位体積当りの質量が空気の単位体積当りの質量より大きい性質のため、下方に向かって下降しながら噴射される。そして、二次電池140の上面に到達して、その温度によって熱分解し、揮発し、気化し、収納本体部12の左側の隙間空間に向かって流れる。
 なお、発火した二次電池140が1つであっても、消火剤152は、全ての噴射口150から噴射され、全ての二次電池140に対し、消火が行われる。これは、二次電池140の発火が特別な異常状態であるため、発火した二次電池140に対してのみの消火を行ったのでは手遅れになる可能性があるためである。もっとも、噴射口150にそれぞれ開口制御装置を付加し、制御ユニット44の制御の下でその開口制御を行うものとして、消火が必要な二次電池140のみを消火するものとしてもよい。
 なお、上記では、消火剤の単位体積当りの質量を空気の単位体積当りの質量より大きいものとして説明したが、逆に消火剤の単位体積当りの質量が空気の単位体積当りの質量より小さいときは、それに応じて噴射口の高さ位置を変更する。この場合の具体的な高さ位置としては、二次電池140の下面と、その下方に配置される耐火断熱板材134の上面との間の下方側空間的隙間に対応するように設定することがよい。さらに具体的には、二次電池140の下面位置よりも低い位置であって、その二次電池140の下方に配置される耐火断熱板材134の上面よりも高い高さ位置に設定することがよい。
 続いて、二次電池収納システムラック10の制御ユニット44の消火制御部82の動作について、図1~図6を用いて説明する。図6は、二次電池収納システムラック10において、二次電池ブロック120が万一発火した場合に消火する手順を示すタイミングチャートである。図6において、複数の二次電池140のうち、異常をきたした二次電池140の温度変化をBTA(Battery Temperature Abnormal)として示している。また、図6において、異常をきたした二次電池140の近傍に配置されているが、正常状態を保ったままの二次電池140の温度変化をBTAと比較するためにBTN(Battery Temperature Normal)として示している。ここで、T0は、充放電停止用閾値温度を示し、T1は、T0よりも高い温度である異常信号発生用閾値温度を示し、T2は、T1よりもさらに高い温度である消火用閾値温度を示している。なお、以下では二次電池ブロック120の各二次電池140のうち、1つの二次電池140のみが異常状態(BTA)と変化するが、その他の二次電池140は正常状態(BTN)のままであるものとして説明する。
 図6に示されるように、二次電池ブロック120の各二次電池140のうち異常をきたした二次電池140の温度変化を示すBTAは、時刻t1のときに充放電停止用閾値温度T0よりも高くなる。このとき、消火制御部82は、信号線112によって伝送されてくる温度信号のうち少なくとも1つが異常状態であると判断する。そして、消火制御部82は、少なくとも1つの二次電池ブロック120に異常が発生している可能性があるとして、ブレーカユニット42を遮断制御することで二次電池ブロック120に対する充放電制御を停止する。なお、複数の二次電池140が異常温度へと変化する場合には、最も早い時刻に充放電停止用閾値温度T0に到達した時刻に、ブレーカユニット42を遮断制御する。
 その後、BTAは、一旦上昇した温度が下降し、時刻t2のときに再び充放電停止用閾値温度T0よりも低くなる。このとき、消火制御部82は、二次電池ブロック120に異常が発生している可能性がなくなったものとして、ブレーカユニット42を接続制御することで二次電池ブロック120に対する充放電制御を再開する。このように、充放電停止用閾値温度T0を一旦上回った後に、再び充放電停止用閾値温度T0を下回る場合に充放電制御を再開するのは、二次電池ブロック120が許容温度範囲内の正常状態であるにもかかわらず、何らかの原因で一時的に温度が上昇してしまい、誤って異常状態であるとして処理してしまうことに対する対策が必要であるからである。なお、複数の二次電池140が異常温度へと変化する場合には、全ての温度が充放電停止用閾値温度T0よりも低くなった時刻に、二次電池ブロック120に対する充放電制御を再開する。
 次に、図6に示されるように、BTAは、時刻t3のときに、再び、充放電停止用閾値温度T0よりも高くなる。このとき、消火制御部82は、二次電池ブロック120に異常が発生している可能性があるとして、再び、ブレーカユニット42を遮断制御することで二次電池ブロック120に対する充放電制御を停止する。その後、BTAは、時刻t4のときに異常信号発生用閾値温T1よりも高くなる。このときは、充放電停止用閾値温度T0の場合と異なり、二次電池ブロック120に何らかの異常があるものとして、二次電池ブロック120に異常が発生していることを示す異常信号を、異常信号線106を介して外部に出力する。なお、複数の二次電池140が異常温度へと変化する場合には、最も早い時刻に異常信号発生用閾値温T1に到達した時刻に、異常信号を出力する。
 ところで、図6に示されるように、時刻t5のときに、第1煙センサ90あるいは第2煙センサ92の少なくともいずれか1つが二次電池ブロック120の発火により発生した煙を検知したとしてLow信号からHigh信号へと変化している。このとき、消火制御部82は、吸気ファン部32のファンを停止するとともに、吸気側シャッタ182によって吸気ファン部32の吸気口を閉塞するように吸気側シャッタ182をスライドさせる。さらに、消火制御部82は、排気ファン部30のファンを停止するとともに、排気側シャッタ180によって排気ファン部30の排気口を閉塞するように排気側シャッタ180をスライドさせる。それらが行われた後で、消火制御部82は、消火剤コントロールユニット22に対して消火開始信号を出力する。なお、第1煙センサ90及び第2煙センサ92が煙を検知しない場合であってもBTAの温度が時刻t6において消火用閾値温度T2を上回るため、消火制御部82は、上記と同様の処理を行う。なお、複数の二次電池140が異常温度へと変化する場合には、最も早い時刻に消火用閾値温度T2に到達した時刻に、消火開始信号を出力する。
 その後、消火制御部82は、消火装置20による消火が開始されて十分な時間が経過したと考えられる時刻t9において、消火剤コントロールユニット22に対して消火終了信号を出力する。
 二次電池ブロック120に対する消火を終えた後、BTAの温度が下降し充放電停止用閾値温度T0を下回る時刻t10において、消火制御部82は、使用済みの消火剤を排出するために、吸気弁94と排気弁96を開弁し、吸気弁94が大気に対し開放され、排気弁96は図示しない吸引ポンプに接続される。これによって、吸気弁94から収納本体部12の内部に空気が取り込まれ、空気と共に使用済み消火剤が排気弁96を介して吸引ポンプによって外部に排出される。なお、複数の二次電池140が異常温度へと変化する場合には、全ての温度が充放電停止用閾値温度T0よりも低くなった時刻に、使用済み消火剤の排気を行う。
 上記のように、二次電池収納システムラック10によれば、二次電池ブロック120の二次電池140に設けられる温度センサ142が検出した温度が消火用閾値温度T2よりも高くなったときに、消火装置20の消火剤が二次電池ブロック120に対して供給されるため、万一、二次電池140が発火した場合であっても消火することができる。
 さらに、二次電池収納システムラック10によれば、各二次電池ブロック120の温度センサ142が検出する温度のうちいずれか1つ(図6の例ではBTA)が充放電停止用閾値温度T0よりも高くなるときに、二次電池ブロック120への充放電が停止されるため、二次電池140の異常状態が悪化することを防止することができる。また、BTAが異常信号発生用閾値温T1よりも高くなるときに異常信号が異常信号線106を介して出力されるため、外部に対して二次電池ブロック120が異常状態であることを報知することができる。さらに、BTAが消火用閾値温度T2を超える場合、あるいは、第1煙センサ90あるいは第2煙センサ92が煙を検知した場合に、消火装置20の消火剤が二次電池ブロック120に対して供給されるため、万一、二次電池140が発火した場合であっても消火することができる。このように、各二次電池ブロック120の各温度センサ142からの温度情報に基づいて消火等の対応をしているため、二次電池140に製造バラツキがあった場合にもより好適に消火等の対応をすることができる。さらに、各二次電池140の温度情報に加えて、第1煙センサ90、第2煙センサ92のいずれか一方が煙を検知した場合に二次電池ブロック120に対して消火剤が供給されるため、より好適に二次電池ブロック120を消火することができる。
 また、二次電池収納システムラック10によれば、第1煙センサ90、第2煙センサ92は、二次電池ブロック120が配置される領域の外側空間である隙間空間170のうち、二次電池ブロック120の最も上部に配置される二次電池140よりも上方に取り付けられているため、万一、複数の二次電池140のうちのいずれかが発火した場合であってもより好適にその発火により発生した煙を検知することができる。
 10 二次電池収納システムラック、12 収納本体部、14 正面扉、20 消火装置、22 消火剤コントロールユニット、24 消火剤タンク、26 消火剤供給弁、28 消火剤供給配管、30 排気ファン部、32 吸気ファン部、40 回路ブロック、42 ブレーカユニット、44 制御ユニット、46 電力分配器ユニット、80 充放電制御部、82 消火制御部、90 第1煙センサ、92 第2煙センサ、94 吸気弁、96 排気弁、98 避圧弁、100 電力線、102 充放電指令信号線、104 外部警報信号線、106 異常信号線、108,110,112,114 信号線、120 二次電池ブロック、121,123,125,127 支柱、122,124,126 側壁部材、130,132 棚受材、134 耐火断熱板材、136,138 支持部材、140 二次電池、142 温度センサ、150 噴射口、152 消火剤、170 隙間空間、180 排気側シャッタ、181,183 外側面、182 吸気側シャッタ。

Claims (7)

  1.  複数の二次電池と、隣接する前記二次電池の間にそれぞれ配置される複数の板材とが、重力方向に沿って配置される二次電池ブロックと、
     前記二次電池ブロックを内部に収納する収納本体部と、
     前記二次電池ブロックの異常によって発生する煙を検知する煙センサ部と、
     消火が必要な際に前記二次電池ブロックに対して消火剤を供給する消火装置と、
     前記煙センサ部が前記煙を検知したときに、前記二次電池ブロックに前記消火剤を供給させるように前記消火装置を制御する制御部と、
     を備え、
     前記複数の板材は、前記二次電池の電池平面寸法より大きい板材平面寸法を有し、
     前記煙センサ部は、
     前記収納本体部の内壁面で囲まれる内部空間の一部で、前記二次電池ブロックが配置される領域の外側空間である隙間空間のうちの上部に配置されることを特徴とする二次電池収納システムラック。
  2.  請求項1に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
     前記二次電池は、その上下に配置される前記板材に対し、空間的に離間していることを特徴とする二次電池収納システムラック。
  3.  請求項1または2に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
     前記複数の二次電池は、前記板材の板材平面寸法の範囲内に配置され、
     前記隙間空間は、前記収納本体部の内壁面と前記板材の外側面に沿った面との間に形成される空間であることを特徴とする二次電池収納システムラック。
  4.  請求項1から請求項3のいずれか1に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
     前記収納本体部に固定されて配置される支柱部を備え、
     前記複数の板材は、周辺部において前記支柱部に支持され、
     前記隙間空間は、前記収納本体部の内壁面と前記支柱部の外側面に沿った面との間に形成される空間であることを特徴とする二次電池収納システムラック。
  5.  請求項1から請求項4のいずれか1に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
     前記消火装置は、
     前記二次電池ブロックの前記板材と前記二次電池との間の隙間に向かって前記消火剤を噴射できることを特徴とする二次電池収納システムラック。
  6.  請求項5に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
     前記消火剤を噴射する噴射口の配置位置は、
     前記二次電池の側面側から前記消火剤を噴射する位置に設定されることを特徴とする二次電池収納システムラック。
  7.  請求項1から請求項6のいずれか1に記載の二次電池収納システムラックにおいて、
     前記板材は、
     耐火断熱板材であることを特徴とする二次電池収納システムラック。
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