蓄電システム
【課題】コンパクトで収納効率の高い電池モジュールが組み込まれた蓄電システムを提供する。
【解決手段】複数の電池セルを収納した電池モジュール１５を収納する収納ケース１１を備え、電池モジュール１５に蓄電された電荷を負荷へ供給する蓄電システム１０において、収納ケース１１は、基台１２上に配置された最も面積の大きい面を前面部１３ａとする横長の直方体状とされ、引き出し２２がレールシステム２１によって収納ケース１１の前面部１３ａから内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられ、電池モジュール１５は、直方体形状をしており、引き出し２２内に複数配置され、引き出し２２の上面部から引き出し２２内へ挿入及び取り出しできるように、且つ引き出し２２の前面部２２ａと電池モジュール１５の最も面積の大きい面が対向するように複数並んで位置決め配置され、制御部１８が収納ケース１１内に配置される。
【解決手段】複数の電池セルを収納した電池モジュール１５を収納する収納ケース１１を備え、電池モジュール１５に蓄電された電荷を負荷へ供給する蓄電システム１０において、収納ケース１１は、基台１２上に配置された最も面積の大きい面を前面部１３ａとする横長の直方体状とされ、引き出し２２がレールシステム２１によって収納ケース１１の前面部１３ａから内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられ、電池モジュール１５は、直方体形状をしており、引き出し２２内に複数配置され、引き出し２２の上面部から引き出し２２内へ挿入及び取り出しできるように、且つ引き出し２２の前面部２２ａと電池モジュール１５の最も面積の大きい面が対向するように複数並んで位置決め配置され、制御部１８が収納ケース１１内に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電システムに関し、詳しくは、蓄電システムを構成する各種装置等が１つの収納ケース内に収納されたコンパクトな蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用電源と各負荷との系統の間に充放電可能な電池モジュールが組み込まれた蓄電システムを接続し、この蓄電システムを通信システムやコンピュータシステム等の停電時におけるバックアップ電源として使用することが行われていた。近年に至り、大型の太陽電池、風力発電機、波力発電機等、発電量の変動が大きい分散電源によって発電された電力を蓄電システムに貯蔵し、直交変換して商用電源に供給することが行われるようになってきた。
【０００３】
さらに、各家庭に設置された太陽電池やマイクロ風力発電機によって発電された電力を一時的に蓄電システムに貯蔵し、家庭内でエアコンや電子レンジ等の大電力が使用されるときの補助電力として使用したり、余った電力を商用電力に供給したりすることも行われるようになってきている。このようなシステムを採用すると、外部電源から瞬間的に大電力が使用されることを抑制し、外部電源の電力の使用量の平準化が図れるようになると共に、余剰の電力を外部電源に供給することができるようになる。そして、近年ではこのようなシステムに対して「スマートグリッド」という用語が用いられるようになってきている。
【０００４】
たとえば、下記特許文献１には上述のような蓄電システムを用いた無停電電源装置の発明が開示されている。下記特許文献１に開示されている無停電電源装置では、上下方向の中央部に水平に配置された隔壁によって、上部の制御室と、下部の電源室とに分割されたハウジングを備え、ハウジングの下部に設けられた電源室内には、組電池ユニットが収容されており、上部の制御室内には、組電池ユニットを制御する電源制御装置、充電回路、インバータ回路等が設けられた構成を備えている。この無停電電源装置の発明によれば、停電時には組電池ユニットに充電された電力が負荷に供給され、バックアップ電源として作動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような電池モジュールが組み込まれたシステムは一般家庭にも普及してきているが、一般家庭では設置するスペースが限られているため、システム全体をコンパクトにする必要がある。また、一般家庭では、設置スペースの都合上から屋外に設置する場合が多いため、雨水による浸水や地震等の自然環境に対する対策も必要となる。さらに、使用者の生活に不都合が生じないようメンテナンスが容易に行えるようになすことも重要である。
【０００７】
なお、上記特許文献１には、無停電電源装置における組電池の交換の容易さや劣化の抑制等については示されているが、無停電電源装置をコンパクト化するための組電池等の配置やメンテナンスの容易性を実現するための構成については実質的に何も考慮されていない。
【０００８】
そこで、発明者等は、蓄電システムをコンパクト化すべく種々検討を重ねた結果、電池モジュールを含む各装置を最適なレイアウトとすることにより、蓄電システム全体をコンパクト化することができ、さらにメンテナンスが容易となるようにできることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発明は、一般家庭に設置可能な、コンパクトでメンテナンスが容易な蓄電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の蓄電システムは、複数の電池セルを収納した電池モジュールと、前記電池モジュールを収納する収納ケースと、を備え、前記電池モジュールに蓄電された電荷を交流電力に変換して負荷へ供給する蓄電システムにおいて、前記収納ケースは、基台上に配置された最も面積の大きい面を前面部とする直方体状とされていると共に、引き出しがレールに保持されて前記収納ケースの前面部から内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられており、前記電池モジュールは、直方体形状をしており、前記引き出し内に複数配置されると共に、前記引き出しの上面部から前記引き出し内へ挿入及び取り出しできるように、且つ前記引き出しの前面部と前記電池モジュールの最も面積の大きい面が対向するように複数並んで位置決め配置され、前記交流電力への変換又は前記電池モジュールへの充電／放電を制御する制御部が前記収納ケース内に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の態様の蓄電システムは、前記第１の態様の蓄電システムにおいて、前記電池モジュールは、前記直方体形状の最も短い辺を有する４面中の１面に一対の電極用の端子を有しており、前記一対の電極用の端子を有する１面は前記引き出しの上面部と対向するように前記引き出し内に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の態様の蓄電システムは、前記第２の態様の蓄電システムにおいて、前記電池モジュールは、前記一対の端子が形成された最も短い辺を有する４面中の１面側が着脱自在の部材によって一体に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の態様の蓄電システムは、前記第３の態様の蓄電システムにおいて、前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュールの前記一対の端子を電気的に接続するための配線部材が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の態様の蓄電システムは、前記第４の態様の蓄電システムにおいて、前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュール間を所定間隔に保持する隙間支持部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、第６の態様の蓄電システムは、前記第１の態様の蓄電システムにおいて、前記引き出し内にはガイド部材が立設されており、前記電池モジュールは前記ガイド部材に沿って前記引き出しの上部から前記引き出し内に挿入及び取り出しできるように位置決め固定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、第７の態様の蓄電システムは、前記第６の態様の蓄電システムにおいて、前記電池モジュールは、最も短い辺を有する４面中の１面側が前記着脱自在の部材によって一体に固定されていると共に、前記ガイド部材の上部は、前記着脱自在の部材と接続されていることを特徴とする。
【００１６】
また、第８の態様の蓄電システムは、前記第１の態様の蓄電システムにおいて、前記引き出しは、複数個取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、第９の態様の蓄電システムは、前記第１〜８のいずれかの態様の蓄電システムにおいて、前記収納ケースは、前面に開閉自在の蓋体が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、第１０の態様の蓄電システムは、前記第１〜９のいずれかの態様の蓄電システムにおいて、前記収納ケースには、通風孔が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第１１の態様の蓄電システムは、前記第１〜１０の態様の蓄電システムにおいて、前記収納ケースには冷却ファンが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様の蓄電システムによれば、蓄電システムを構成する電池モジュールがレールに保持されて収納ケースの前面部から内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられた引き出し内に配置されており、しかも、電池モジュールが引き出しの上面部から引き出しの内部へ挿入及び取り出しできるようになされているので、蓄電システム全体をコンパクト化することができると共に、メンテナンスが容易となる。また、電池モジュールを複数個配置できるようにすることで必要な電力に応じて電池モジュールを増減すことができ、しかも、引き出しの前面部と電池モジュールの最も面積の大きい面が対向するように、具体的には平行になるので、電池モジュールの数が増加したとしても蓄電システムの奥行き及び高さを小さくすることができ、蓄電システムをコンパクトにすることができる。
【００２１】
また、本発明の第２の態様の蓄電システムによれば、電池モジュールの一対の端子が直方体の最も短い辺を有する４面中の１面に形成され、この一対の端子が上向きになるように引き出しの中に設置されているので、電池モジュール間ないし電池モジュールと制御部との間の配線が容易となり、しかも、たとえ蓄電システムが雨水等によって浸水するようなことがあっても、端子部分までは浸水し難いから、電池モジュールの短絡を抑制することができるようになる。しかも、電池モジュールは一対の電極用の端子が引き出しの上面部と対向するように引き出し内に配置されているので、収納ケースの奥行きを小さくすることができ、コンパクトな蓄電システムが得られる。
【００２２】
また、本発明の第３の態様の蓄電システムによれば、電池モジュールが複数個であっても、これらの複数個の電池モジュールの上部を１つの着脱自在の部材で固定することができるので、電池モジュールの上部が動き難くなり、たとえ地震等によって蓄電システムが揺れるようなことがあっても、隣接する電池モジュールの上部同士が互いに衝突して破損することが抑制される。
【００２３】
また、本発明の第４の態様の蓄電システムによれば、着脱自在の部材を電池モジュールの上面側を被覆するだけで、電池モジュールの上面の固定と、複数の電池モジュール間の配線を同時に行うことができるので、収納ケース内の配線を削減してすっきりさせることができ、さらに、電池モジュールの取り付け、取り外しやメンテナンスが容易となる。
【００２４】
また、本発明の第５の態様の蓄電システムによれば、電池モジュール間に通気可能な隙間を形成させることができると共に電池モジュールが動き難くなるので、電池モジュールに熱がこもるのを抑制することができると共に電池モジュールの位置を安定化させることができるようになる。
【００２５】
また、本発明の第６の態様の蓄電システムによれば、あらかじめ引き出し内に立設されたガイド部材に沿って電池モジュールを所定位置に正確位置決めして設置できるので、引き出しの上部から電池モジュールの挿入及び取り出しが容易となると共に、電池モジュールが振動や地震等によっても動き難くなる。
【００２６】
また、本発明の第７の態様の蓄電システムによれば、ガイド部材の上部と着脱自在の部材とが固定されるため、電池モジュールの固定が確実となると共に、電池モジュールに別途固定に関する特別な構成を設ける必要がなくなる。
【００２７】
また、本発明の第８の態様の蓄電システムによれば、必要な電力に応じて電池モジュールを増減すことができるが、複数の引き出しを設けて電池モジュールを横方向に並べて配置すれば、蓄電システムの奥行きをさらに小さくすることができる。
【００２８】
また、本発明の第９の態様の蓄電システムによれば、収納ケースの前面に開閉自在の蓋体を形成すると、内部に埃や水滴が入り難くなると共にメンテナンス等が容易となり、また、誤って内部の高電圧部分に触れることが抑制されるので、安全性が向上する。
【００２９】
また、本発明の第１０の態様の蓄電システムによれば、蓄電システム内の換気を行うことができるため、制御部及び電池モジュール等からの発熱を外部に排気することができ、制御部及び電池モジュール等の動作寿命を長くすることができる。
【００３０】
また、本発明の第１１の態様の蓄電システムによれば、冷却ファンを設けたことにより、制御部及び電池モジュール等からの発熱を強制的に外部に排気することができ、制御部及び電池モジュール等の動作寿命をより長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係る蓄電システムの外観を示した斜視図である。
【図２】実施形態に係る蓄電システムの収納ケースの前面部を取り除いた斜視図である。
【図３】実施形態に係る蓄電システムの図２の状態から引き出しを引き出し、着脱自在の部材を取り除いた状態を示す斜視図である。
【図４】実施形態に係る蓄電システムの電池モジュールを示した斜視図である。
【図５】実施形態に係る蓄電システムの収納ケースのケース部を取り除き、引き出しを引き出した状態を示した斜視図である。
【図６】図６Ａは図５のVIＡ‐VIＡ線での断面図であり、図６Ｂは図５のVIＢ‐VIＢ線での断面図であり、図６Ｃは図６ＡのVIＣ部の拡大断面図であり、図６Ｄは図６ＢのVIＤ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための形態について、実施形態及び図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための蓄電システムの一例を説明するものであって、本発明をこの実施形態に記載された蓄電システムに特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、以下の実施形態では交流−直流間の相互変換装置としてパワーコンディショナを用いた場合について説明する。
【００３３】
［実施形態］
図１〜図６を参照して本実施形態の蓄電システムについて説明する。本実施形態の蓄電システム１０は、図２、図３に示すように、レールシステム２１、パワーコンディショナ１７、制御部１８、複数の電池モジュール１５、ガイド部材１９及び着脱自在の部材（カバー体２０）で構成され、これらが収納ケース１１内に収納された構成をしている。なお、ここでは電池モジュール１５を複数個用いた例を示している。この蓄電システム１０は、一般家庭に供給される商用電源と家電製品等の負荷との間に接続され、停電時等のバックアップ電源や補助電力として、さらには余剰の電力を商用電源に供給するために使用されるものである。なお、各家庭に太陽電池システムやマイクロ風力発電機等の家庭用分散電源が設けられている場合には、これらの家庭用分散電源も蓄電システム１０に接続される。
【００３４】
以下、蓄電システム１０の構成について説明する。図1及び図２に示すように、本実施形態の蓄電システム１０は、収納ケース１１と基台１２とを有している。収納ケース１１は、所定の高さを有し、基台１２上に取り付けられる前面部１３ａ、後面部１３ｂ、両側面部１３ｃ及び１３ｄと、これらの上部に載置される上面部１３ｅとで構成されるケース部１３からなり、横の長さが短く背の高い直方体形状をしている。
【００３５】
基台１２は、所定高さを有するようにするため、平板状の脚部１２ａで囲まれている。このようにすることで、雨水等によって周囲に水が溜まっても、収納ケース１１内へ浸水することを抑制することできる。また、基台１２の表面上の周囲には、ケース部１３の前面部１３ａ、後面部１３ｂ、両側面部１３ｃ及び１３ｄを取り付けるための溝１２ｂが形成されており、さらに、基台１２の四隅には、上面部１３ｅが載置される柱体１２ｃが立設されている。
【００３６】
ケース部１３の前面部１３ａ及び後面部１３ｂは、縦長の矩形状をした板体であり、最も面積の広い部分となっている。また、ケース部１３の両側面部１３ｃ及び１３ｄは、幅の狭い矩形状の板体であり、複数個の通風孔１４が設けられている。ケース部１３の上面部１３ｅは、周辺が前面部１３ａ及び後面部１３ｂの長さと両側面部１３ｃ、１３ｄの幅と略同じ長さを有する矩形状の板体であり、収納ケース１１の上部を覆うように設置される。なお、前面部１３ａ、後面部１３ｂ及び両側面部１３ｃ、１３ｄは、基台１２の溝１２ｂ（図５参照）に嵌め込まれるように取り付けられている。
【００３７】
また、実施形態のケース部１３内には、基台１２の上側に基台１２と対向するように、具体的には平行な棚１３ｆが設けられている。さらに、ケース部１３内には、所定の容積を有する引き出し２２が設けられている。この引き出し２２は、引き出し２２の側面部２２ｃ、２２ｄに取り付けられたレール２１ａと、ケース部１３の両側面部１３ｃ、１３ｄのそれぞれに取り付けられた対応するレールないし可動輪２１ｂとからなるレールシステム２１を備えている。
【００３８】
電池モジュール１５は、蓄電された電荷を負荷へ供給するものであり、図３及び図４に示すように、複数の電池セルが配列されて収容された大きな面積を有する矩形状の前面１５ａ及び後面１５ｂと、この前面１５ａ及び後面１５ｂの周囲を囲む幅の狭い矩形状の上面１５ｃ、下面１５ｄ、両側面１５ｅ及び１５ｆとで構成された薄型の直方体形状をしている。そして、電池モジュール１５の最も短い辺を有する上面１５ｃ、下面１５ｄ、両側面１５ｅ及び１５ｆの４面中のずれか１面、例えば上面１５ｃには一対の端子１６ａ及び１６ｂが形成されており、電池モジュール１５は、この一対の端子１６ａ及び１６ｂが形成された面、すなわち上面１５ｃが引き出し２２の上面と対向するように引き出し２２内に配置されている。このように、電池モジュール１５を薄型の直方体形状とすることで、引き出し２２を引き出した状態で上方側から正確に位置決めして挿入すること及び取出すことが容易となり、収納及び取り出しを効率よく行うことができる。なお、ここでは一対の端子１６ａ及び１６ｂはそれぞれソケット状の端子として形成されている。
【００３９】
なお、この電池モジュール１５の上面１５ｃには、例えば電池モジュール１５内の電圧や温度等のパラメータ信号を送出したり、安全装置の制御行うための信号を受信したりする通信回路を形成し、この通信回路と制御部１８とを接続する通信インターフェイス（図示省略）を設けることもできる。また、電池モジュール１５は、使用される状況に応じて設置する個数を適宜変更することができるが、本実施形態では電池モジュール１５を４個用いた例について説明する。
【００４０】
パワーコンディショナ１７は、直流と交流とを互いに変換する装置であり、商用電源からの交流電流を電池モジュール１５に充電させるために直流に変換したり、反対に電池モジュール１５に充電された直流電流を家電製品等に使用可能な交流電流に変換したりするものである。図２、図３及び図５に示すように、パワーコンディショナ１７は、外壁が鉄板等で形成された直方体形状をしており、収納ケース１１の上方の柱体１２ｃにパワーコンディショナ取付部材１７ａを介して取り付けられている。なお、パワーコンディショナ１７は公知のものであるので、内部構成についての詳細な説明は省略する。また、交流と直流の変換ができれば、パワーコンディショナ１７に限られず、公知のインバータ等を用いることもできる。
【００４１】
制御部１８は、パワーコンディショナ１７を制御して、商用電源や外部電源から電池モジュール１５への充電を行なわせたり、電池モジュール１５に充電されていた電力を負荷や商用電源に供給させたりする装置であり、さらに、電池モジュール１５内の電圧の管理等を行うこともできるようになされている。なお、図２、図３及び図５に示すように、本実施形態の制御部１８は、高さの低い薄型の直方体で形成され、ケース部１３の棚１３ｆに設置されている。
【００４２】
図３及び図５に示すように、ガイド部材１９は、レールシステム２１の引き出し２２の内部に、電池モジュール１５が設置される位置に対応して立設された複数本の柱状体で形成されており、電池モジュール１５等の角部が支持されるような形状、たとえばＬ字状やＴ字状をしている。さらに、ガイド部材１９には、複数の電池モジュール１５間に所定間隔の隙間１９ｄが形成されるように、支持スペーサ１９ｂが形成されている。このような形状とすることで、電池モジュール１５等の挿入が容易となり、また、地震等によって蓄電システム１０が揺れるようなことがあっても、隣接する電池モジュール１５の上部同士が互いに衝突して破損することが抑制される。さらに、隙間支持部２０ｂにより、電池モジュール１５等の間に所定間隔の隙間１９ｄが形成されるので、充分に放熱することができるようになる。また、ガイド部材１９の本数は収納される電池モジュール１５の個数に対応して適宜調整することができる。なお、本実施形態では電池モジュールは４個用いられているので、ガイド部材１９は５本ずつ対向して合計１０本設けられている。
【００４３】
ガイド部材１９の高さは、電池モジュール１５の高さよりやや低くなっており、後述する着脱自在の部材（カバー体２０）と嵌合できるようになっている。また、それぞれのガイド部材１９の間には間隙１９ｃが設けられている。このようにすることで、この間隙１９ｃから電池モジュール１５の放熱を行うことができる。なお、ガイド部材１９は、収納される電池モジュール１５に合わせて適宜の本数を設ければよく、また、一対のガイド部材で複数本の電池モジュールを支持可能なように形成したものを用いてもよい。
【００４４】
カバー体２０は、図２、図５及び図６に示すように、電池モジュール１５の上部が覆われる大きさの板状体で構成される。このカバー体２０が電池モジュール１５と接する側の周囲の四辺には、これらの辺から延設された平板状の周壁２０ａが形成され、複数の電池モジュール１５の上部が囲まれると共に、ガイド部材１９と嵌合する部分となっている。また、カバー体２０の電池モジュール１５と接する側の面には、複数の電池モジュール１５との間に所定間隔の隙間１９ｄが設けられるように、ガイド部材１９が立設された隙間１９ｄと略同じ間隔を有する隙間支持部２０ｂが形成されている（図６参照）。
【００４５】
このようにすることで、カバー体２０により電池モジュール１５等の上部を強固に固定することができ、たとえ地震等によって蓄電システム１０が揺れるようなことがあっても、隣接する電池モジュール１５の上部同士が互いに衝突して破損することが抑制される。さらに、隙間支持部２０ｂによっても、電池モジュール１５等の間に隙間１９ｄが形成されるので、充分に放熱することができるようになる。
【００４６】
また、カバー体２０の電池モジュール１５と接する側には、電池モジュール１５の一対の端子１６ａ及び１６ｂと嵌合して電気的に接続される突起部材２０ｄが形成され、カバー体２０の内部には、電池モジュール１５の一対の端子１６ａ及び１６ｂが配置される面と対向する面に、電池モジュール１５を直列ないし並列に接続するような配線がされている。なお、電池モジュール１５に通信回路を形成した場合には、カバー体２０に電池モジュール１５の通信回路と制御部１８とを接続する通信インターフェイスを設けることもできる。さらに、カバー体２０には、電池モジュール１５等と対応するように開口部２０ｃが形成されている。この開口部２０ｃにより、電池モジュール１５等の放熱を効率的に行うことができる。
【００４７】
レールシステム２１は、図３、図５及び図６に示すように、電池モジュール１５が収納される引き出し２２の側面部２２ｃ、２２ｄに取り付けられたレール２１ａと、ケース部１３の両側面部１３ｃ、１３ｄのそれぞれに取り付けられた対応するレールないし可動輪２１ｂとからなる。なお、レールシステム２１の構造自体は公知の構造を用いることができるので、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
引き出し２２は、ケース部１３の前面部１３ａよりやや横の長さの短い所定面積を有する前面部２２ａ及び後面部２２ｂとケース部１３の両側面部１３ｃ、１３ｄの幅よりやや短い所定面積を有する側面部２２ｃ、２２ｄと、電池モジュール１５が収容される面積を有する底面部２２ｆと、上面部２２ｅが開口された箱状体で形成され、収納される電池モジュール１５が立てて収納できる容量を有し、内側の底面部２２ｆには前述したガイド部材１９が立設されている。
【００４９】
次に、図２、図３、図５及び図６を参照して、蓄電システム１０を構成する各装置の配置及び収納について説明する。
【００５０】
まず、収納ケース１１の基台１２上の溝１２ｂにケース部１３の後面部１３ｂ及びレールシステム２１のレールないし可動輪２１ｂが取り付けられた両側面部１３ｃ及び１３ｄを取り付ける。引き出し２２の内面側の底面部２２ｆにはあらかじめガイド部材１９が立設されている。このガイド部材１９の取り付けは、引き出し２２内に嵌め込むようにしてもいいし、ねじで固定するようにしてもよい。そして、ケース部１３の両側面部１３ｃ及び１３ｄには、レールシステム２１よりも上側に、棚１３ｆが取り付けられる。
【００５１】
次に、電池モジュール１５、パワーコンディショナ１７及び制御部１８を設置させる。このとき、これらの設置する順番には特に限定はない。
【００５２】
電池モジュール１５の設置は、引き出し２２をケース部１３の前面部１３ａ側から引き出し、引き出し２２内に立設されたガイド部材１９に沿って上方から、電池モジュール１５に形成された端子１６ａ及び１６ｂが上になるように、電池モジュール１５を挿入することにより行う。このようにすることで、一対の端子１６ａ及び１６ｂは引き出し２２内の高い位置に設けられているので、雨水による浸水等が生じた場合でも、一対の端子１６ａ及び１６ｂが浸水するまでの時間を遅らせることができるため、短絡故障が生じ難くなる。このとき、電池モジュール１５は、電池モジュール１５の前面１５ａが引き出し２２の前面部２２ａと対向するように、具体的には平行になるように挿入される。
【００５３】
本実施形態では、電池モジュール１５を４個設置するので、４個の電池モジュールは幅方向に並んで挿入される。そして、電池モジュール１５のすべてが収納されたら、電池モジュール１５の上面１５ｃ側からカバー体２０を装着させる。
【００５４】
カバー体２０の装着は、カバー体２０を引き出し２２の上側からガイド部材１９のそれぞれの上端部１９ａと嵌合させることにより行う。このとき、カバー体２０に形成された隙間支持部２０ｂが電池モジュール１５の間に配置されるようにする。このようにすることで、カバー体２０により電池モジュール１５等の上端部を強固に固定することができ、地震や振動等による電池モジュールの上端部ずれを抑制することができ、さらに、隙間支持部２０ｂにより、電池モジュール１５の間に隙間１９ｄが形成されるので、放熱を効率的に行うことができるようになる。
【００５５】
また、カバー体２０の装着に際し、カバー体２０に形成された電気的に接続可能な突起部材２０ｄを電池モジュール１５の端子１６ａ及び１６ｂに接続させる。このようにすることで、カバー体２０を装着するだけで、カバー体２０の内部に形成された配線によって電池モジュール１５同士を直列ないし並列に接続することが可能となるので、設置やメンテナンスが容易となる。
【００５６】
制御部１８は、ケース部１３の両側面部１３ｃ及び１３ｄに取り付けられた棚１３ｆの上に設置される。このとき、制御部１８は単に置かれるだけでもよいが、地震や振動等によりずれを起さないようにねじ等で固定してもよく、また制御部１８と棚１３ｆとの間にゴム等のクッション部材を設けてもよい。また、電池モジュール１５の電圧検出回路と制御部１８とを接続させるようにしてもよく、このとき、カバー体２０に形成された配線と制御部１８とを接続するようにすれば、個々の電池モジュール１５と接続させる必要がなくなるので、配線等の設置が容易となり、メンテナンスも容易となる。
【００５７】
次に、パワーコンディショナ１７は、パワーコンディショナ１７に設けられたパワーコンディショナ取付部材１７ａと収納ケース１１の柱体１２ｃとを取り付けることで行う。このようにすることで、棚の数を少なくすることができ、また、空間を有効に使用することができる。なお、パワーコンディショナ取付部材１７ａはあらかじめ柱体１２ｃに取り付けておき、その後パワーコンディショナ１７を取り付けるようにしてもよい。また、本実施形態では、制御部１８の上部にパワーコンディショナ１７を設けたが、これらの配置を逆にしてパワーコンディショナ１７の上部に制御部１８を設けてもよい。そのため、棚１３ｆは引き出し２２や電池モジュール１５等とパワーコンディショナ１７及び制御部１８とが収納するスペースを仕切る仕切り板ともいえる。
【００５８】
次に、ケース部１３の上面部１３ｅを柱体１２ｃの最上部に設置し、前面部１３ａを取り付けることで、本実施形態の蓄電システム１０の収納が完了する。
【００５９】
本実施形態の蓄電システム１０は、図１に示すように、縦長の直方体形状をしているので、一般家庭のたとえば、軒下等に設置することができる。また、ケース部１３の前面部１３ａを開けるだけで、メンテナンスも行え、さらに電池モジュールの交換に際してはレールシステム２１を利用することで、収納ケース１１内から引き出し２２を引っ張り出して作業することができるので作業効率がよくなる。さらに、電池モジュール１５は、電池モジュール１５の前面１５ａと引き出し２２の前面部２２ａと対向するように、具体的には平行となるように設置したので、電池モジュール１５の設置や交換の際、電池モジュール１５を横からもって取り扱うことができるので、電池モジュール１５の取り扱いが容易となる。
【００６０】
また、収納ケース１１には放熱を行う通風孔１４が形成されているが、通風孔１４の代わりに冷却ファンを設けてもよく、また、通風孔と冷却ファンを組み合わせてもよい。
【００６１】
さらに、実施形態における収納ケースの前面部１３ａは、基台１２の溝１２ｂに嵌め込まれるようしているが、これに限らず側面部１３ｃ及び１３ｄの何れか一方の端部にヒンジ等を用いて収容ケースに固定した状態で開閉可能な蓋体として取り付けられてもよい。さらに、前面部１３ａは、一枚の板状体としてあるが、これに限らず、前面部１３ａを２つに分け、両側面部１３ｃ及び１３ｄの端部にそれぞれヒンジ等を用いて収容ケースに固定した状態で開閉自在に取り付け、中央部から開閉できるようにした、いわゆる観音開きとしてもよい。このようにすることで、面積の広い前面部の開閉がスペースの限られた場所でも行うことができるようになる。
【００６２】
また、実施形態における収納ケース１１の前面部１３ａは、引き出し２２や電池モジュール１５等を収納するスペースとパワーコンディショナ１７及び制御部１８とを収納するスペースとに跨って一体となっているものを使用したが、複数の部材を使用してそれぞれのスペース毎に取り付けられるようにしてもよい。また、引き出し２２に収納ケース１１の前面部１３ａが取り付けられて、引き出し２２を収納ケース１１の内部に挿入すると収納ケースの前面部が閉じられ、引き出し２２を収納ケース１１から引き出すと収納ケース１１の前面部が開くようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、引き出し２２を一個用いた場合を説明したが、これに限らず２個又はそれ以上設けるようにしてもよい。このようにすることで、たとえば、電池モジュールを４個用いる場合に、２個ずつ分けて引き出し２２内に収納することで、収納ケース１１の幅を狭くすることができると共に、交換したい電池モジュール１５がある方の引き出し２２だけを引き出せばよくなるので、すべての電池モジュールを引き出す必要がなくなり、メンテナンスが容易となる。この構成は、電池モジュール１５の個数がさらに増えたときに好適である。また、実施形態では、収納ケース１１として縦長のものを示したが、これに限らず、例えば引き出しを２列に設ける場合等、横長のものとしてもよい。
【００６４】
さらに、本実施形態では、電池モジュール１５に形成する一対の端子１６ａ及び１６ｂをソケット状のものとして、カバー体２０の突起部材２０ｄと嵌合することにより電気的に接続される形態のものを示したが、これに限らず、電池モジュール１５に形成する一対の端子１６ａ及び１６ｂを突起状のものとし、カバー体２０側にこの電池モジュール１５に形成する一対の端子１６ａ及び１６ｂと嵌合する形状の部材を配置してもよく、当業者が適宜に設計することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…蓄電システム １１…収納ケース １２…基台 １２ａ…脚部 １２ｂ…溝 １２ｃ…柱体 １３…ケース部 １３ａ…前面部 １３ｂ…後面部 １３ｃ、１３ｄ…側面部 １３ｅ…上面部 １３ｆ…棚 １４…通風孔 １５…電池モジュール １５ａ…前面 １５ｂ…後面 １５ｃ…上面 １５ｄ…下面 １５ｅ、１５ｆ…側面 １６ａ、１６ｂ…端子 １７…パワーコンディショナ １７ａ…パワーコンディショナ取付部材 １８…制御部 １９…ガイド部材 １９ａ…上端部 １９ｂ…支持スペーサ １９ｃ…間隙 １９ｄ…隙間 ２０…カバー体 ２０ａ…周壁 ２０ｂ…隙間支持部 ２０ｃ…開口部 ２０ｄ…突起部材 ２１…レールシステム ２１ａ…レール ２１ｂ…レールないし可動輪 ２２…引き出し ２２ａ…前面部 ２２ｂ…後面部 ２２ｃ、２２ｄ…側面部 ２２ｅ…上面部 ２２ｆ…底面部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電システムに関し、詳しくは、蓄電システムを構成する各種装置等が１つの収納ケース内に収納されたコンパクトな蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用電源と各負荷との系統の間に充放電可能な電池モジュールが組み込まれた蓄電システムを接続し、この蓄電システムを通信システムやコンピュータシステム等の停電時におけるバックアップ電源として使用することが行われていた。近年に至り、大型の太陽電池、風力発電機、波力発電機等、発電量の変動が大きい分散電源によって発電された電力を蓄電システムに貯蔵し、直交変換して商用電源に供給することが行われるようになってきた。
【０００３】
さらに、各家庭に設置された太陽電池やマイクロ風力発電機によって発電された電力を一時的に蓄電システムに貯蔵し、家庭内でエアコンや電子レンジ等の大電力が使用されるときの補助電力として使用したり、余った電力を商用電力に供給したりすることも行われるようになってきている。このようなシステムを採用すると、外部電源から瞬間的に大電力が使用されることを抑制し、外部電源の電力の使用量の平準化が図れるようになると共に、余剰の電力を外部電源に供給することができるようになる。そして、近年ではこのようなシステムに対して「スマートグリッド」という用語が用いられるようになってきている。
【０００４】
たとえば、下記特許文献１には上述のような蓄電システムを用いた無停電電源装置の発明が開示されている。下記特許文献１に開示されている無停電電源装置では、上下方向の中央部に水平に配置された隔壁によって、上部の制御室と、下部の電源室とに分割されたハウジングを備え、ハウジングの下部に設けられた電源室内には、組電池ユニットが収容されており、上部の制御室内には、組電池ユニットを制御する電源制御装置、充電回路、インバータ回路等が設けられた構成を備えている。この無停電電源装置の発明によれば、停電時には組電池ユニットに充電された電力が負荷に供給され、バックアップ電源として作動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような電池モジュールが組み込まれたシステムは一般家庭にも普及してきているが、一般家庭では設置するスペースが限られているため、システム全体をコンパクトにする必要がある。また、一般家庭では、設置スペースの都合上から屋外に設置する場合が多いため、雨水による浸水や地震等の自然環境に対する対策も必要となる。さらに、使用者の生活に不都合が生じないようメンテナンスが容易に行えるようになすことも重要である。
【０００７】
なお、上記特許文献１には、無停電電源装置における組電池の交換の容易さや劣化の抑制等については示されているが、無停電電源装置をコンパクト化するための組電池等の配置やメンテナンスの容易性を実現するための構成については実質的に何も考慮されていない。
【０００８】
そこで、発明者等は、蓄電システムをコンパクト化すべく種々検討を重ねた結果、電池モジュールを含む各装置を最適なレイアウトとすることにより、蓄電システム全体をコンパクト化することができ、さらにメンテナンスが容易となるようにできることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発明は、一般家庭に設置可能な、コンパクトでメンテナンスが容易な蓄電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の蓄電システムは、複数の電池セルを収納した電池モジュールと、前記電池モジュールを収納する収納ケースと、を備え、前記電池モジュールに蓄電された電荷を交流電力に変換して負荷へ供給する蓄電システムにおいて、前記収納ケースは、基台上に配置された最も面積の大きい面を前面部とする直方体状とされていると共に、引き出しがレールに保持されて前記収納ケースの前面部から内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられており、前記電池モジュールは、直方体形状をしており、前記引き出し内に複数配置されると共に、前記引き出しの上面部から前記引き出し内へ挿入及び取り出しできるように、且つ前記引き出しの前面部と前記電池モジュールの最も面積の大きい面が対向するように複数並んで位置決め配置され、前記交流電力への変換又は前記電池モジュールへの充電／放電を制御する制御部が前記収納ケース内に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の態様の蓄電システムは、前記第１の態様の蓄電システムにおいて、前記電池モジュールは、前記直方体形状の最も短い辺を有する４面中の１面に一対の電極用の端子を有しており、前記一対の電極用の端子を有する１面は前記引き出しの上面部と対向するように前記引き出し内に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の態様の蓄電システムは、前記第２の態様の蓄電システムにおいて、前記電池モジュールは、前記一対の端子が形成された最も短い辺を有する４面中の１面側が着脱自在の部材によって一体に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の態様の蓄電システムは、前記第３の態様の蓄電システムにおいて、前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュールの前記一対の端子を電気的に接続するための配線部材が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の態様の蓄電システムは、前記第４の態様の蓄電システムにおいて、前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュール間を所定間隔に保持する隙間支持部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、第６の態様の蓄電システムは、前記第１の態様の蓄電システムにおいて、前記引き出し内にはガイド部材が立設されており、前記電池モジュールは前記ガイド部材に沿って前記引き出しの上部から前記引き出し内に挿入及び取り出しできるように位置決め固定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、第７の態様の蓄電システムは、前記第６の態様の蓄電システムにおいて、前記電池モジュールは、最も短い辺を有する４面中の１面側が前記着脱自在の部材によって一体に固定されていると共に、前記ガイド部材の上部は、前記着脱自在の部材と接続されていることを特徴とする。
【００１６】
また、第８の態様の蓄電システムは、前記第１の態様の蓄電システムにおいて、前記引き出しは、複数個取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、第９の態様の蓄電システムは、前記第１〜８のいずれかの態様の蓄電システムにおいて、前記収納ケースは、前面に開閉自在の蓋体が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、第１０の態様の蓄電システムは、前記第１〜９のいずれかの態様の蓄電システムにおいて、前記収納ケースには、通風孔が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第１１の態様の蓄電システムは、前記第１〜１０の態様の蓄電システムにおいて、前記収納ケースには冷却ファンが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様の蓄電システムによれば、蓄電システムを構成する電池モジュールがレールに保持されて収納ケースの前面部から内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられた引き出し内に配置されており、しかも、電池モジュールが引き出しの上面部から引き出しの内部へ挿入及び取り出しできるようになされているので、蓄電システム全体をコンパクト化することができると共に、メンテナンスが容易となる。また、電池モジュールを複数個配置できるようにすることで必要な電力に応じて電池モジュールを増減すことができ、しかも、引き出しの前面部と電池モジュールの最も面積の大きい面が対向するように、具体的には平行になるので、電池モジュールの数が増加したとしても蓄電システムの奥行き及び高さを小さくすることができ、蓄電システムをコンパクトにすることができる。
【００２１】
また、本発明の第２の態様の蓄電システムによれば、電池モジュールの一対の端子が直方体の最も短い辺を有する４面中の１面に形成され、この一対の端子が上向きになるように引き出しの中に設置されているので、電池モジュール間ないし電池モジュールと制御部との間の配線が容易となり、しかも、たとえ蓄電システムが雨水等によって浸水するようなことがあっても、端子部分までは浸水し難いから、電池モジュールの短絡を抑制することができるようになる。しかも、電池モジュールは一対の電極用の端子が引き出しの上面部と対向するように引き出し内に配置されているので、収納ケースの奥行きを小さくすることができ、コンパクトな蓄電システムが得られる。
【００２２】
また、本発明の第３の態様の蓄電システムによれば、電池モジュールが複数個であっても、これらの複数個の電池モジュールの上部を１つの着脱自在の部材で固定することができるので、電池モジュールの上部が動き難くなり、たとえ地震等によって蓄電システムが揺れるようなことがあっても、隣接する電池モジュールの上部同士が互いに衝突して破損することが抑制される。
【００２３】
また、本発明の第４の態様の蓄電システムによれば、着脱自在の部材を電池モジュールの上面側を被覆するだけで、電池モジュールの上面の固定と、複数の電池モジュール間の配線を同時に行うことができるので、収納ケース内の配線を削減してすっきりさせることができ、さらに、電池モジュールの取り付け、取り外しやメンテナンスが容易となる。
【００２４】
また、本発明の第５の態様の蓄電システムによれば、電池モジュール間に通気可能な隙間を形成させることができると共に電池モジュールが動き難くなるので、電池モジュールに熱がこもるのを抑制することができると共に電池モジュールの位置を安定化させることができるようになる。
【００２５】
また、本発明の第６の態様の蓄電システムによれば、あらかじめ引き出し内に立設されたガイド部材に沿って電池モジュールを所定位置に正確位置決めして設置できるので、引き出しの上部から電池モジュールの挿入及び取り出しが容易となると共に、電池モジュールが振動や地震等によっても動き難くなる。
【００２６】
また、本発明の第７の態様の蓄電システムによれば、ガイド部材の上部と着脱自在の部材とが固定されるため、電池モジュールの固定が確実となると共に、電池モジュールに別途固定に関する特別な構成を設ける必要がなくなる。
【００２７】
また、本発明の第８の態様の蓄電システムによれば、必要な電力に応じて電池モジュールを増減すことができるが、複数の引き出しを設けて電池モジュールを横方向に並べて配置すれば、蓄電システムの奥行きをさらに小さくすることができる。
【００２８】
また、本発明の第９の態様の蓄電システムによれば、収納ケースの前面に開閉自在の蓋体を形成すると、内部に埃や水滴が入り難くなると共にメンテナンス等が容易となり、また、誤って内部の高電圧部分に触れることが抑制されるので、安全性が向上する。
【００２９】
また、本発明の第１０の態様の蓄電システムによれば、蓄電システム内の換気を行うことができるため、制御部及び電池モジュール等からの発熱を外部に排気することができ、制御部及び電池モジュール等の動作寿命を長くすることができる。
【００３０】
また、本発明の第１１の態様の蓄電システムによれば、冷却ファンを設けたことにより、制御部及び電池モジュール等からの発熱を強制的に外部に排気することができ、制御部及び電池モジュール等の動作寿命をより長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係る蓄電システムの外観を示した斜視図である。
【図２】実施形態に係る蓄電システムの収納ケースの前面部を取り除いた斜視図である。
【図３】実施形態に係る蓄電システムの図２の状態から引き出しを引き出し、着脱自在の部材を取り除いた状態を示す斜視図である。
【図４】実施形態に係る蓄電システムの電池モジュールを示した斜視図である。
【図５】実施形態に係る蓄電システムの収納ケースのケース部を取り除き、引き出しを引き出した状態を示した斜視図である。
【図６】図６Ａは図５のVIＡ‐VIＡ線での断面図であり、図６Ｂは図５のVIＢ‐VIＢ線での断面図であり、図６Ｃは図６ＡのVIＣ部の拡大断面図であり、図６Ｄは図６ＢのVIＤ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための形態について、実施形態及び図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための蓄電システムの一例を説明するものであって、本発明をこの実施形態に記載された蓄電システムに特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお、以下の実施形態では交流−直流間の相互変換装置としてパワーコンディショナを用いた場合について説明する。
【００３３】
［実施形態］
図１〜図６を参照して本実施形態の蓄電システムについて説明する。本実施形態の蓄電システム１０は、図２、図３に示すように、レールシステム２１、パワーコンディショナ１７、制御部１８、複数の電池モジュール１５、ガイド部材１９及び着脱自在の部材（カバー体２０）で構成され、これらが収納ケース１１内に収納された構成をしている。なお、ここでは電池モジュール１５を複数個用いた例を示している。この蓄電システム１０は、一般家庭に供給される商用電源と家電製品等の負荷との間に接続され、停電時等のバックアップ電源や補助電力として、さらには余剰の電力を商用電源に供給するために使用されるものである。なお、各家庭に太陽電池システムやマイクロ風力発電機等の家庭用分散電源が設けられている場合には、これらの家庭用分散電源も蓄電システム１０に接続される。
【００３４】
以下、蓄電システム１０の構成について説明する。図1及び図２に示すように、本実施形態の蓄電システム１０は、収納ケース１１と基台１２とを有している。収納ケース１１は、所定の高さを有し、基台１２上に取り付けられる前面部１３ａ、後面部１３ｂ、両側面部１３ｃ及び１３ｄと、これらの上部に載置される上面部１３ｅとで構成されるケース部１３からなり、横の長さが短く背の高い直方体形状をしている。
【００３５】
基台１２は、所定高さを有するようにするため、平板状の脚部１２ａで囲まれている。このようにすることで、雨水等によって周囲に水が溜まっても、収納ケース１１内へ浸水することを抑制することできる。また、基台１２の表面上の周囲には、ケース部１３の前面部１３ａ、後面部１３ｂ、両側面部１３ｃ及び１３ｄを取り付けるための溝１２ｂが形成されており、さらに、基台１２の四隅には、上面部１３ｅが載置される柱体１２ｃが立設されている。
【００３６】
ケース部１３の前面部１３ａ及び後面部１３ｂは、縦長の矩形状をした板体であり、最も面積の広い部分となっている。また、ケース部１３の両側面部１３ｃ及び１３ｄは、幅の狭い矩形状の板体であり、複数個の通風孔１４が設けられている。ケース部１３の上面部１３ｅは、周辺が前面部１３ａ及び後面部１３ｂの長さと両側面部１３ｃ、１３ｄの幅と略同じ長さを有する矩形状の板体であり、収納ケース１１の上部を覆うように設置される。なお、前面部１３ａ、後面部１３ｂ及び両側面部１３ｃ、１３ｄは、基台１２の溝１２ｂ（図５参照）に嵌め込まれるように取り付けられている。
【００３７】
また、実施形態のケース部１３内には、基台１２の上側に基台１２と対向するように、具体的には平行な棚１３ｆが設けられている。さらに、ケース部１３内には、所定の容積を有する引き出し２２が設けられている。この引き出し２２は、引き出し２２の側面部２２ｃ、２２ｄに取り付けられたレール２１ａと、ケース部１３の両側面部１３ｃ、１３ｄのそれぞれに取り付けられた対応するレールないし可動輪２１ｂとからなるレールシステム２１を備えている。
【００３８】
電池モジュール１５は、蓄電された電荷を負荷へ供給するものであり、図３及び図４に示すように、複数の電池セルが配列されて収容された大きな面積を有する矩形状の前面１５ａ及び後面１５ｂと、この前面１５ａ及び後面１５ｂの周囲を囲む幅の狭い矩形状の上面１５ｃ、下面１５ｄ、両側面１５ｅ及び１５ｆとで構成された薄型の直方体形状をしている。そして、電池モジュール１５の最も短い辺を有する上面１５ｃ、下面１５ｄ、両側面１５ｅ及び１５ｆの４面中のずれか１面、例えば上面１５ｃには一対の端子１６ａ及び１６ｂが形成されており、電池モジュール１５は、この一対の端子１６ａ及び１６ｂが形成された面、すなわち上面１５ｃが引き出し２２の上面と対向するように引き出し２２内に配置されている。このように、電池モジュール１５を薄型の直方体形状とすることで、引き出し２２を引き出した状態で上方側から正確に位置決めして挿入すること及び取出すことが容易となり、収納及び取り出しを効率よく行うことができる。なお、ここでは一対の端子１６ａ及び１６ｂはそれぞれソケット状の端子として形成されている。
【００３９】
なお、この電池モジュール１５の上面１５ｃには、例えば電池モジュール１５内の電圧や温度等のパラメータ信号を送出したり、安全装置の制御行うための信号を受信したりする通信回路を形成し、この通信回路と制御部１８とを接続する通信インターフェイス（図示省略）を設けることもできる。また、電池モジュール１５は、使用される状況に応じて設置する個数を適宜変更することができるが、本実施形態では電池モジュール１５を４個用いた例について説明する。
【００４０】
パワーコンディショナ１７は、直流と交流とを互いに変換する装置であり、商用電源からの交流電流を電池モジュール１５に充電させるために直流に変換したり、反対に電池モジュール１５に充電された直流電流を家電製品等に使用可能な交流電流に変換したりするものである。図２、図３及び図５に示すように、パワーコンディショナ１７は、外壁が鉄板等で形成された直方体形状をしており、収納ケース１１の上方の柱体１２ｃにパワーコンディショナ取付部材１７ａを介して取り付けられている。なお、パワーコンディショナ１７は公知のものであるので、内部構成についての詳細な説明は省略する。また、交流と直流の変換ができれば、パワーコンディショナ１７に限られず、公知のインバータ等を用いることもできる。
【００４１】
制御部１８は、パワーコンディショナ１７を制御して、商用電源や外部電源から電池モジュール１５への充電を行なわせたり、電池モジュール１５に充電されていた電力を負荷や商用電源に供給させたりする装置であり、さらに、電池モジュール１５内の電圧の管理等を行うこともできるようになされている。なお、図２、図３及び図５に示すように、本実施形態の制御部１８は、高さの低い薄型の直方体で形成され、ケース部１３の棚１３ｆに設置されている。
【００４２】
図３及び図５に示すように、ガイド部材１９は、レールシステム２１の引き出し２２の内部に、電池モジュール１５が設置される位置に対応して立設された複数本の柱状体で形成されており、電池モジュール１５等の角部が支持されるような形状、たとえばＬ字状やＴ字状をしている。さらに、ガイド部材１９には、複数の電池モジュール１５間に所定間隔の隙間１９ｄが形成されるように、支持スペーサ１９ｂが形成されている。このような形状とすることで、電池モジュール１５等の挿入が容易となり、また、地震等によって蓄電システム１０が揺れるようなことがあっても、隣接する電池モジュール１５の上部同士が互いに衝突して破損することが抑制される。さらに、隙間支持部２０ｂにより、電池モジュール１５等の間に所定間隔の隙間１９ｄが形成されるので、充分に放熱することができるようになる。また、ガイド部材１９の本数は収納される電池モジュール１５の個数に対応して適宜調整することができる。なお、本実施形態では電池モジュールは４個用いられているので、ガイド部材１９は５本ずつ対向して合計１０本設けられている。
【００４３】
ガイド部材１９の高さは、電池モジュール１５の高さよりやや低くなっており、後述する着脱自在の部材（カバー体２０）と嵌合できるようになっている。また、それぞれのガイド部材１９の間には間隙１９ｃが設けられている。このようにすることで、この間隙１９ｃから電池モジュール１５の放熱を行うことができる。なお、ガイド部材１９は、収納される電池モジュール１５に合わせて適宜の本数を設ければよく、また、一対のガイド部材で複数本の電池モジュールを支持可能なように形成したものを用いてもよい。
【００４４】
カバー体２０は、図２、図５及び図６に示すように、電池モジュール１５の上部が覆われる大きさの板状体で構成される。このカバー体２０が電池モジュール１５と接する側の周囲の四辺には、これらの辺から延設された平板状の周壁２０ａが形成され、複数の電池モジュール１５の上部が囲まれると共に、ガイド部材１９と嵌合する部分となっている。また、カバー体２０の電池モジュール１５と接する側の面には、複数の電池モジュール１５との間に所定間隔の隙間１９ｄが設けられるように、ガイド部材１９が立設された隙間１９ｄと略同じ間隔を有する隙間支持部２０ｂが形成されている（図６参照）。
【００４５】
このようにすることで、カバー体２０により電池モジュール１５等の上部を強固に固定することができ、たとえ地震等によって蓄電システム１０が揺れるようなことがあっても、隣接する電池モジュール１５の上部同士が互いに衝突して破損することが抑制される。さらに、隙間支持部２０ｂによっても、電池モジュール１５等の間に隙間１９ｄが形成されるので、充分に放熱することができるようになる。
【００４６】
また、カバー体２０の電池モジュール１５と接する側には、電池モジュール１５の一対の端子１６ａ及び１６ｂと嵌合して電気的に接続される突起部材２０ｄが形成され、カバー体２０の内部には、電池モジュール１５の一対の端子１６ａ及び１６ｂが配置される面と対向する面に、電池モジュール１５を直列ないし並列に接続するような配線がされている。なお、電池モジュール１５に通信回路を形成した場合には、カバー体２０に電池モジュール１５の通信回路と制御部１８とを接続する通信インターフェイスを設けることもできる。さらに、カバー体２０には、電池モジュール１５等と対応するように開口部２０ｃが形成されている。この開口部２０ｃにより、電池モジュール１５等の放熱を効率的に行うことができる。
【００４７】
レールシステム２１は、図３、図５及び図６に示すように、電池モジュール１５が収納される引き出し２２の側面部２２ｃ、２２ｄに取り付けられたレール２１ａと、ケース部１３の両側面部１３ｃ、１３ｄのそれぞれに取り付けられた対応するレールないし可動輪２１ｂとからなる。なお、レールシステム２１の構造自体は公知の構造を用いることができるので、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
引き出し２２は、ケース部１３の前面部１３ａよりやや横の長さの短い所定面積を有する前面部２２ａ及び後面部２２ｂとケース部１３の両側面部１３ｃ、１３ｄの幅よりやや短い所定面積を有する側面部２２ｃ、２２ｄと、電池モジュール１５が収容される面積を有する底面部２２ｆと、上面部２２ｅが開口された箱状体で形成され、収納される電池モジュール１５が立てて収納できる容量を有し、内側の底面部２２ｆには前述したガイド部材１９が立設されている。
【００４９】
次に、図２、図３、図５及び図６を参照して、蓄電システム１０を構成する各装置の配置及び収納について説明する。
【００５０】
まず、収納ケース１１の基台１２上の溝１２ｂにケース部１３の後面部１３ｂ及びレールシステム２１のレールないし可動輪２１ｂが取り付けられた両側面部１３ｃ及び１３ｄを取り付ける。引き出し２２の内面側の底面部２２ｆにはあらかじめガイド部材１９が立設されている。このガイド部材１９の取り付けは、引き出し２２内に嵌め込むようにしてもいいし、ねじで固定するようにしてもよい。そして、ケース部１３の両側面部１３ｃ及び１３ｄには、レールシステム２１よりも上側に、棚１３ｆが取り付けられる。
【００５１】
次に、電池モジュール１５、パワーコンディショナ１７及び制御部１８を設置させる。このとき、これらの設置する順番には特に限定はない。
【００５２】
電池モジュール１５の設置は、引き出し２２をケース部１３の前面部１３ａ側から引き出し、引き出し２２内に立設されたガイド部材１９に沿って上方から、電池モジュール１５に形成された端子１６ａ及び１６ｂが上になるように、電池モジュール１５を挿入することにより行う。このようにすることで、一対の端子１６ａ及び１６ｂは引き出し２２内の高い位置に設けられているので、雨水による浸水等が生じた場合でも、一対の端子１６ａ及び１６ｂが浸水するまでの時間を遅らせることができるため、短絡故障が生じ難くなる。このとき、電池モジュール１５は、電池モジュール１５の前面１５ａが引き出し２２の前面部２２ａと対向するように、具体的には平行になるように挿入される。
【００５３】
本実施形態では、電池モジュール１５を４個設置するので、４個の電池モジュールは幅方向に並んで挿入される。そして、電池モジュール１５のすべてが収納されたら、電池モジュール１５の上面１５ｃ側からカバー体２０を装着させる。
【００５４】
カバー体２０の装着は、カバー体２０を引き出し２２の上側からガイド部材１９のそれぞれの上端部１９ａと嵌合させることにより行う。このとき、カバー体２０に形成された隙間支持部２０ｂが電池モジュール１５の間に配置されるようにする。このようにすることで、カバー体２０により電池モジュール１５等の上端部を強固に固定することができ、地震や振動等による電池モジュールの上端部ずれを抑制することができ、さらに、隙間支持部２０ｂにより、電池モジュール１５の間に隙間１９ｄが形成されるので、放熱を効率的に行うことができるようになる。
【００５５】
また、カバー体２０の装着に際し、カバー体２０に形成された電気的に接続可能な突起部材２０ｄを電池モジュール１５の端子１６ａ及び１６ｂに接続させる。このようにすることで、カバー体２０を装着するだけで、カバー体２０の内部に形成された配線によって電池モジュール１５同士を直列ないし並列に接続することが可能となるので、設置やメンテナンスが容易となる。
【００５６】
制御部１８は、ケース部１３の両側面部１３ｃ及び１３ｄに取り付けられた棚１３ｆの上に設置される。このとき、制御部１８は単に置かれるだけでもよいが、地震や振動等によりずれを起さないようにねじ等で固定してもよく、また制御部１８と棚１３ｆとの間にゴム等のクッション部材を設けてもよい。また、電池モジュール１５の電圧検出回路と制御部１８とを接続させるようにしてもよく、このとき、カバー体２０に形成された配線と制御部１８とを接続するようにすれば、個々の電池モジュール１５と接続させる必要がなくなるので、配線等の設置が容易となり、メンテナンスも容易となる。
【００５７】
次に、パワーコンディショナ１７は、パワーコンディショナ１７に設けられたパワーコンディショナ取付部材１７ａと収納ケース１１の柱体１２ｃとを取り付けることで行う。このようにすることで、棚の数を少なくすることができ、また、空間を有効に使用することができる。なお、パワーコンディショナ取付部材１７ａはあらかじめ柱体１２ｃに取り付けておき、その後パワーコンディショナ１７を取り付けるようにしてもよい。また、本実施形態では、制御部１８の上部にパワーコンディショナ１７を設けたが、これらの配置を逆にしてパワーコンディショナ１７の上部に制御部１８を設けてもよい。そのため、棚１３ｆは引き出し２２や電池モジュール１５等とパワーコンディショナ１７及び制御部１８とが収納するスペースを仕切る仕切り板ともいえる。
【００５８】
次に、ケース部１３の上面部１３ｅを柱体１２ｃの最上部に設置し、前面部１３ａを取り付けることで、本実施形態の蓄電システム１０の収納が完了する。
【００５９】
本実施形態の蓄電システム１０は、図１に示すように、縦長の直方体形状をしているので、一般家庭のたとえば、軒下等に設置することができる。また、ケース部１３の前面部１３ａを開けるだけで、メンテナンスも行え、さらに電池モジュールの交換に際してはレールシステム２１を利用することで、収納ケース１１内から引き出し２２を引っ張り出して作業することができるので作業効率がよくなる。さらに、電池モジュール１５は、電池モジュール１５の前面１５ａと引き出し２２の前面部２２ａと対向するように、具体的には平行となるように設置したので、電池モジュール１５の設置や交換の際、電池モジュール１５を横からもって取り扱うことができるので、電池モジュール１５の取り扱いが容易となる。
【００６０】
また、収納ケース１１には放熱を行う通風孔１４が形成されているが、通風孔１４の代わりに冷却ファンを設けてもよく、また、通風孔と冷却ファンを組み合わせてもよい。
【００６１】
さらに、実施形態における収納ケースの前面部１３ａは、基台１２の溝１２ｂに嵌め込まれるようしているが、これに限らず側面部１３ｃ及び１３ｄの何れか一方の端部にヒンジ等を用いて収容ケースに固定した状態で開閉可能な蓋体として取り付けられてもよい。さらに、前面部１３ａは、一枚の板状体としてあるが、これに限らず、前面部１３ａを２つに分け、両側面部１３ｃ及び１３ｄの端部にそれぞれヒンジ等を用いて収容ケースに固定した状態で開閉自在に取り付け、中央部から開閉できるようにした、いわゆる観音開きとしてもよい。このようにすることで、面積の広い前面部の開閉がスペースの限られた場所でも行うことができるようになる。
【００６２】
また、実施形態における収納ケース１１の前面部１３ａは、引き出し２２や電池モジュール１５等を収納するスペースとパワーコンディショナ１７及び制御部１８とを収納するスペースとに跨って一体となっているものを使用したが、複数の部材を使用してそれぞれのスペース毎に取り付けられるようにしてもよい。また、引き出し２２に収納ケース１１の前面部１３ａが取り付けられて、引き出し２２を収納ケース１１の内部に挿入すると収納ケースの前面部が閉じられ、引き出し２２を収納ケース１１から引き出すと収納ケース１１の前面部が開くようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、引き出し２２を一個用いた場合を説明したが、これに限らず２個又はそれ以上設けるようにしてもよい。このようにすることで、たとえば、電池モジュールを４個用いる場合に、２個ずつ分けて引き出し２２内に収納することで、収納ケース１１の幅を狭くすることができると共に、交換したい電池モジュール１５がある方の引き出し２２だけを引き出せばよくなるので、すべての電池モジュールを引き出す必要がなくなり、メンテナンスが容易となる。この構成は、電池モジュール１５の個数がさらに増えたときに好適である。また、実施形態では、収納ケース１１として縦長のものを示したが、これに限らず、例えば引き出しを２列に設ける場合等、横長のものとしてもよい。
【００６４】
さらに、本実施形態では、電池モジュール１５に形成する一対の端子１６ａ及び１６ｂをソケット状のものとして、カバー体２０の突起部材２０ｄと嵌合することにより電気的に接続される形態のものを示したが、これに限らず、電池モジュール１５に形成する一対の端子１６ａ及び１６ｂを突起状のものとし、カバー体２０側にこの電池モジュール１５に形成する一対の端子１６ａ及び１６ｂと嵌合する形状の部材を配置してもよく、当業者が適宜に設計することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…蓄電システム １１…収納ケース １２…基台 １２ａ…脚部 １２ｂ…溝 １２ｃ…柱体 １３…ケース部 １３ａ…前面部 １３ｂ…後面部 １３ｃ、１３ｄ…側面部 １３ｅ…上面部 １３ｆ…棚 １４…通風孔 １５…電池モジュール １５ａ…前面 １５ｂ…後面 １５ｃ…上面 １５ｄ…下面 １５ｅ、１５ｆ…側面 １６ａ、１６ｂ…端子 １７…パワーコンディショナ １７ａ…パワーコンディショナ取付部材 １８…制御部 １９…ガイド部材 １９ａ…上端部 １９ｂ…支持スペーサ １９ｃ…間隙 １９ｄ…隙間 ２０…カバー体 ２０ａ…周壁 ２０ｂ…隙間支持部 ２０ｃ…開口部 ２０ｄ…突起部材 ２１…レールシステム ２１ａ…レール ２１ｂ…レールないし可動輪 ２２…引き出し ２２ａ…前面部 ２２ｂ…後面部 ２２ｃ、２２ｄ…側面部 ２２ｅ…上面部 ２２ｆ…底面部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを収納した電池モジュールと、前記電池モジュールを収納する収納ケースと、を備え、
前記電池モジュールに蓄電された電荷を交流電力に変換して負荷へ供給する蓄電システムにおいて、
前記収納ケースは、基台上に配置された最も面積の大きい面を前面部とする直方体状とされていると共に、引き出しがレールに保持されて前記収納ケースの前面部から内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられており、
前記電池モジュールは、直方体形状をしており、前記引き出し内に複数配置されると共に、前記引き出しの上面部から前記引き出し内へ挿入及び取り出しできるように、且つ前記引き出しの前面部と前記電池モジュールの最も面積の大きい面が対向するように複数並んで位置決め配置され、
前記交流電力への変換又は前記電池モジュールへの充電／放電を制御する制御部が前記収納ケース内に配置されていることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記電池モジュールは、前記直方体形状の最も短い辺を有する４面中の１面に一対の電極用の端子を有しており、前記一対の電極用の端子を有する１面は前記引き出しの上面部と対向するように前記引き出し内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記電池モジュールは、前記一対の端子が形成された最も短い辺を有する４面中の１面側が着脱自在の部材によって一体に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュールの前記一対の端子を電気的に接続するための配線部材が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュール間を所定間隔に保持する隙間支持部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記引き出し内にはガイド部材が立設されており、前記電池モジュールは前記ガイド部材に沿って前記引き出しの上部から前記引き出し内に挿入及び取り出しできるように位置決め固定されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記電池モジュールは、最も短い辺を有する４面中の１面側が前記着脱自在の部材によって一体に固定されていると共に、前記ガイド部材の上部は前記着脱自在の部材と接続されていることを特徴とする請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記引き出しは、複数個取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項９】
前記収納ケースは、前面に開閉自在の蓋体が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項１０】
前記収納ケースには、通風孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項１１】
前記収納ケースには冷却ファンが設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項１】
複数の電池セルを収納した電池モジュールと、前記電池モジュールを収納する収納ケースと、を備え、
前記電池モジュールに蓄電された電荷を交流電力に変換して負荷へ供給する蓄電システムにおいて、
前記収納ケースは、基台上に配置された最も面積の大きい面を前面部とする直方体状とされていると共に、引き出しがレールに保持されて前記収納ケースの前面部から内部に挿入及び引き出し可能に取り付けられており、
前記電池モジュールは、直方体形状をしており、前記引き出し内に複数配置されると共に、前記引き出しの上面部から前記引き出し内へ挿入及び取り出しできるように、且つ前記引き出しの前面部と前記電池モジュールの最も面積の大きい面が対向するように複数並んで位置決め配置され、
前記交流電力への変換又は前記電池モジュールへの充電／放電を制御する制御部が前記収納ケース内に配置されていることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記電池モジュールは、前記直方体形状の最も短い辺を有する４面中の１面に一対の電極用の端子を有しており、前記一対の電極用の端子を有する１面は前記引き出しの上面部と対向するように前記引き出し内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記電池モジュールは、前記一対の端子が形成された最も短い辺を有する４面中の１面側が着脱自在の部材によって一体に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュールの前記一対の端子を電気的に接続するための配線部材が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記着脱自在の部材は、前記複数の電池モジュール間を所定間隔に保持する隙間支持部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記引き出し内にはガイド部材が立設されており、前記電池モジュールは前記ガイド部材に沿って前記引き出しの上部から前記引き出し内に挿入及び取り出しできるように位置決め固定されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記電池モジュールは、最も短い辺を有する４面中の１面側が前記着脱自在の部材によって一体に固定されていると共に、前記ガイド部材の上部は前記着脱自在の部材と接続されていることを特徴とする請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記引き出しは、複数個取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項９】
前記収納ケースは、前面に開閉自在の蓋体が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項１０】
前記収納ケースには、通風孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項１１】
前記収納ケースには冷却ファンが設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の蓄電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９３１０（Ｐ２０１２−９３１０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４７８４（Ｐ２０１０−１４４７８４）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]