JP2019067763A - 潜水艦用バッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、より容易な組立ならびに、制御および監視モジュールへのより容易なアクセスを可能とさせる、水中走行体により好適なパッテリパックを提供することによって、従来技術における欠点を解消する。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの、ブランチ（４）の機械的および電気的な組立体（２）を含んでなる、潜水艦用のバッテリパックであって、それぞれのブランチ（４）は、少なくとも１つの、電気的に連結された蓄電池のモジュール（６）を含み、それぞれのブランチ（４）が、２つの平行かつ向かい合う台形の面を含む３次元の幾何学的形状を有しており、ブランチの機械的および電気的組立体（２）が、実質的に半円形の輪郭を有する断面を形成する、ブランチ（４）の扇状の積層によって形成される、バッテリパックに関する。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの、複数のブランチ（branches）の機械的および電気的な組立体を含んでおり、それぞれのブランチは、複数の蓄電池を含むモジュールを含んでいる、潜水艦用のバッテリパックに関する。

本発明は、水中走行体（vehicles）にエネルギーを供給する分野に属する。

水中走行体は、自律的な電力源を必要とする。この目的のために、従来は、潜水艦には、１つもしくは幾つかのパッテリパックが装備され、それぞれが複数の蓄電池を含んでおり、水中走行体の専用の場所に設置されていた。

実際に、蓄電池は、エネルギーを貯蔵するために用いられる基本的なエネルギーブリック（brick）であり、そして蓄電池モジュール中に、複数の蓄電池を、機械的および電気的に組み立てることが知られている。そのようなモジュール、または随意選択的に蓄電池モジュールのセットはまた、パックとも称され、それぞれが、ブランチを形成するように、指示および監視モジュールと結び付けられている。バッテリパックは、複数の、機械的および電気的に組み立てられたブランチから形成される。

指示および監視モジュールは、「バッテリ管理モジュール」にちなんで、ＢＭＭモジュールとも称される。維持管理の運転者は、指示および監視モジュールにアクセスする必要がある。

水中走行体（vehicle）に必要な電力を供給するためには、それぞれがＰ個の、機械的および電気的に組み立てられたブランチで作られた、１つもしくは数個のバッテリパックが必要であり、Ｐは、通常は５０〜３００の範囲にある。

そのようなバッテリパックの設置には、横揺れ、縦揺れ、傾き、またはトリム（縦傾斜）型の、ならびにいずれかの衝撃の間の動きに耐えるために、ブランチの間そして、受容場所、例えば潜水艦の船殻に対して、ブランチのための詰め物装置を取り付けることが必要とされる。

更に、上記で説明したように、指示および監視モジュールは、アクセスが可能でなければならない。

蓄電池モジュールを積層し、そして指示および監視モジュールを配置するための既知の解決策が存在する。

既知の方法では、電池モジュールならびに指示および監視モジュールは、平行六面体のユニットへと一体化される。

第１の既知の解決策によれば、蓄電池モジュールは、水平に積層されて、指示および監視モジュールへのアクセスを可能とさせる狭い区画を含む、実質的に平行六面体の組立体を形成する。この組立体は、指示および監視モジュールへの、運転者が通るに十分な広さのアクセス区画を形成することが必要であるために体積の損失をもたらす。

第２の既知の解決策によれば、蓄電池モジュールは、垂直に積層され、そして指示および監視モジュールは、上方からのアクセスが可能なように、蓄電池モジュールの上に配置されている。それらのモジュールが潜水艦の船殻に設置される場合には、上方からのアクセスは、中央のブランチへのみ可能であり、端部に位置する蓄電池モジュールに対しては、指示および監視モジュールの特別な連結が必要となる。

更には、それらの両方の解決策において、潜水艦の船殻に対して、特別な詰め物の装置を提供することが必要である。

本発明は、より容易な組立ならびに、指示および監視モジュールへのより容易なアクセスを可能とさせる、水中走行体により好適なパッテリパックを提供することによって、上記の欠点を解決することを目的としている。

この目的のために、本発明は、少なくとも１つの、ブランチの機械的および電気的組立体を含み、それぞれのブランチが、蓄電池と電気的に連結された少なくとも１つのモジュールを含んでいる、潜水艦のためのバッテリパックを提案する。このパックのそれぞれのブランチは、２つの平行かつ向かい合った台形の面を含む３次元幾何学形状を有しており、そしてブランチの１つの前記組立体は、ブランチの扇型の積層体によって構成され、実質的に半円形の輪郭を備えた断面を形成する。

有利には、ブランチの形状は、水中走行体の船殻の半円形の形状に適合され、そのことが、体積の充填を最適化することを可能にする。

また、本発明によるバッテリパックは、以下の特徴の１つもしくは２つ以上を、独立して、またはいずれかの技術的に可能な組み合わせに従って、有することができる。

それぞれのブランチは、蓄電池モジュールならびに、その蓄電池モジュールの制御および監視モジュールを含んでおり、そしてそれぞれの蓄電池モジュールは、３次元のケースを含んでおり、３次元のケースは、矩形で平行な第１の基部および第２の基部を有しており、それらは２つの平行で向かい合う台形の主面に、そして２つの反対の位置にある矩形の側面に連結されている。

第１および第２の矩形の基部のそれぞれは、長さおよび幅の寸法を有しており、第１の基部の長さは、第２の基部の長さよりも長く、そして第１の基部の幅は、第２の基底の幅に実質的に等しい。

それぞれの制御および監視モジュールは、蓄電池モジュールのケースの形状に類似した形状を有するケースを備え、それぞれのブランチは、蓄電池モジュールの第２の矩形基部の延長上に配置された制御および監視モジュールを含んでいる。

それぞれの蓄電池モジュールは、リチウムイオン型のＮ個の蓄電池を含んでいる。

それぞれの組立体は、所定の数の、同じ寸法を有するブランチを含んでいる。

バッテリパックは、複数の、ブランチの機械的および電気的な組立体を含み、第１および第２の隣接する組立体は、第１の組立体のそれぞれのブランチの台形の面の１つが、第２の組立体の対応するブランチの台形の面の１つと接触するように配置されている。

他の態様によれば、本発明は、上記で簡潔に説明したようなバッテリパックを含む、バッテリパックを収容するのに好適な筐体を含む水中走行体に関する。

１つの態様では、この走行体は、バッテリパックのそれぞれの組立体のそれぞれのブランチの制御および指示モジュールにアクセスするために、筐体が、半円形の中央区画へのアクセスを可能とする取り外し可能な壁を含むようなものである。

１つの態様では、この筐体は、組立体の要素を配置するための側面区画を含んでいる。

本発明の他の特徴および利点は、情報としての、そして限定するものではない、添付の図面を参照して、以下に提供されるそれらの説明から明らかとなるであろう。

図１は、本発明の１つの態様によるブランチの組立体を含むバッテリパックの概略図である。 図２は、受容場所に設置された、図１によるブランチの組立体の断面図である。 図３は、蓄電池モジュールならびに、結合された、ブランチを形成する指示および監視モジュールの概略の断面図である。 図４は、蓄電池モジュールならびに指示および監視モジュールを含む例示のブランチの概略の透視図である。 図５は、１つの態様による組立体を形成するための蓄電池モジュールの積層体を概略的に図示している。

少なくとも１つの、ブランチの組立体を組み、それぞれのブランチが、蓄電池モジュールならびに、結合された指示および監視モジュールを含む、バッテリパックが、図１〜５を参照して、１つの態様について、以下に説明される。

そのようなバッテリパックは、半円形または楕円形の形状、例えば潜水艦の船殻を有する、凹面の輪郭を有する床面の筐体に設置するのに好適である。

図１は、区画とも呼ばれる、ブランチ４の機械的および電気的組立体２を図示しており、それぞれのブランチ４は、蓄電池モジュール６ならびに指示および監視モジュール８を含んでいる。指示および監視モジュール８は、これ以降、ＢＭＭと称される。

機械的および電気的な連結は、図には示されていない。

図２に示されるように、１つもしくは幾つかの組立体２が、実質的に円形の形状を備えた床面１４上に設置されたバッテリパックを形成する。

それぞれの蓄電池モジュール６およびそれぞれのＢＭＭモジュール８は、扇の形状の積み重ね（または扇形の積み重ね）を形成するのに好適な３次元の幾何学的形状を有するケース中に一体化される。

図３に概略的に示すように、それぞれの蓄電池モジュール６は、これ以降より詳細に説明される蓄電池モジュールの幾何学的形状に対して最も適切な方法で、機械的かつ電気的に組み立てられた複数の蓄電池１８を含んでいる。

例えば、蓄電池モジュールは、Ｎ個の蓄電池を含んでいる。

好ましくは、リチウムイオン型の蓄電池が用いられており、それが鉛蓄電池に対しての、エネルギーの質量密度における有意な向上に貢献する。

１つの態様では、Ｎ＝１８６であり、そしてそれぞれの蓄電池は、例えば１５０Ｗｈを蓄電し、それが２７．９ｋＷｈの総蓄電量を可能にする。図４に示されているように、蓄電池モジュール６のケースは、６つの面を含み、第１の基部と称される第１の矩形の面２０は、長さＢおよび幅ｂを有し、そして第２の基部と称される第２の面２２は、第１の矩形の面２０に平行であり、これも矩形であり、長さＬおよび幅ｌの寸法を有している。第２の面２２の長さＬは、長さＢよりも短い。

好ましくは、第２の面２２の幅ｌは、第１の面の幅ｂと等しい。

また、このケースは、主面と称される、規則的な台形（regular trapezoid）の形状の、第３の面２４および第４の面２６を含み、それぞれの底辺は寸法ＢおよびＬを有し、底角および高さＨを有している。この底辺の角Θは９０°よりも小さい。

最後に、このケースは、側面と称される、矩形の形状の、第５の面２８および第６の面３０を含んでいる。

従って、図１および２に示されているように、それぞれの蓄電池モジュールは、側面で、扇状に積層されるのに好適な３次元の形状を有している。

それぞれのＢＭＭモジュール８は、同様の形状を有し、第２の基部２２の延長上に配置されるのに好適である。従って、それぞれのＢＭＭモジュール８の第１の基部は、第２の基部２２と同じ寸法を有する矩形の形状を有している。それぞれのＢＭＭモジュールはまた、主面２４および２６と同じ底角Θを有する２つの台形の主面ならびに、２つの側面を含んでいる。

好ましくは、それらのブランチ４の全てが同じ寸法を有し、このことによってその製造が容易になり、そして提案された扇状の組立体に有利になる。

有利には、これらの形状の選択のために、ブランチ４は、側面を積み重ねることによって組み立てられ、そして潜水艦の船殻の形状に良好に適合した、実質的に半円形の基礎の組立体を形成する。

有利には、ブランチの側面は同じ寸法を有しており、そして組立体は、２つのブランチの間に付加的な詰め物装置を必要としない。

図２に示されるように、バッテリパックは、筐体１０内に配置され、そして１つまたは幾つかのアクセスハッチを含む天井１６によって保護される。

図２には、船殻１４の床上の筐体１０内に配置されたバッテリパックの平面（Ｘ、Ｙ）に沿った断面図が示されている。

バッテリパックと筐体１０の側壁１０ａ、１０ｂとの間の横方向の空間１２は、例えばモジュール６の流体接続パイプなどの組立体の要素（図示されていない）を配置することを可能にする。

ＢＭＭモジュール８の全てには、高さＣを有する半円形のアクセス区画１５を介してアクセス可能である。

高さＣは、維持管理運転者に十分なやり取りを可能とするように、好ましくは６５０ｍｍより大きく、例えば６８０ｍｍに等しくなるように選択される。

更に、維持管理運転者が蓄電池モジュール６のそれぞれにアクセスすることを可能にする空隙および操作区画１７が、壁１６の下に配置される。例えば、空隙および操作区画１７は、壁１６の下に、好ましくは１５０ｍｍ超の、そして好ましくは１７０ｍｍに等しい高さＤを有している。

好ましくは、アクセス壁１６は、ＢＭＭモジュールへのアクセス区画１５へのアクセス、および空隙および操作区画１７へのアクセスを可能にするために、部分的または完全に取り外し可能である。

有利には、単一の、中心に集められたアクセス区画１５は、ＢＭＭモジュール８の全てにアクセスすることを可能にする。

有利には、モジュールおよびそれらの組立体に選択された形状は、ＢＭＭモジュールへのアクセス区画１５に必要とされる空間を最小化することを可能にする。

更に、ブランチの形状のために、図２に示す平面のＸ方向およびＹ方向に詰め物装置を設ける必要はない。

図５には、組立中の、複数の、ブランチ４の組立体２を含むバッテリパック４０が概略的に示されている。

ブランチのそれぞれの組立体は、中央のモジュール６ａを先ず配置することによって形成され、その第１の基部２０ａは、床１４上に配置され、そしてその組立体は、次いで、両方の面に、モジュール６ａのそれぞれの側面２８ａおよび３０ａに、他の蓄電池モジュールを積層することによって形成される。

蓄電池モジュール間の、適切な機械的および電気的な連結装置が、図示されていないが、その端部に設けられている。

同じ形式の組み立てが、ＢＭＭモジュール８に対しても適用される。

ＢＭＭ間の電気的な連結が設けられなければならない（ＢＭＭ間の機械的な連結はない）。

図５に示された１つの態様では、バッテリパックは、蓄電池モジュールの連続した組み立てと、それに続くＢＭＭモジュールの連結および組み立てによって構築される。

あるいは、バッテリパック４０は、既に組み立てられた合体されたブランチ２によって組み立てられ、それぞれのブランチは、蓄電池モジュール６およびＢＭＭモジュール８を含んでいる。

場所１０にバッテリパックを配置すること、ならびに運転中の担持する潜水艦の動き、または後者によって経験される衝撃に対して、その安定性を確実にするために、ブランチの組立ての間、またはバッテリパック４０を製造した後のいずれかに、いずれかの詰め物装置が加えられる。

この詰め物装置は示されていないが、しかしながら、当業者が理解する範囲の中で、種々の方法で、詰め物装置を生成することが可能であることが理解される。

有利には、上記の態様によるバッテリパックは、水中走行体、またはより一般的には、凹面、半円形または楕円形の床を有するいずれかの筐体における使用に最適化される。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの、ブランチ（４）の機械的および電気的な組立体（２）を含んでなる、潜水艦用のバッテリパックであって、それぞれのブランチ（４）は、少なくとも１つの、電気的に連結された蓄電池のモジュール（６）を含み、それぞれのブランチ（４）が、２つの平行かつ向かい合う台形の面（２４、２６）を含む３次元の幾何学的形状を有しており、１つの、ブランチの該組立体（２）が、ブランチ（４）の扇状の積層によって形成され、実質的に半円形の輪郭を有する断面を形成する、バッテリパック。
2. それぞれのブランチ（４）が、蓄電池モジュール（６）ならびに、該蓄電池モジュールの制御および監視モジュール（８）を含み、かつそれぞれの蓄電池モジュールが、矩形かつ平行であり、２つの平行かつ向かい合う台形の主面（２４、２６）によって、そして２つの反対の位置にある矩形の側面（２８、３０）によって、連結されている第１の基部（２０）および第２の基部（２２）を有する３次元のケースを含む、請求項１記載のバッテリパック。
3. 第１および第２の矩形の基部（２０、２２）が、長さ（Ｂ、Ｌ）および幅（ｂ、ｌ）の寸法を有しており、第１の基部（２０）の長さ（Ｂ）が、第２の基部（２２）の長さ（Ｌ）よりも長く、そして第１の基部の幅（ｂ）が、第２の基部の幅（ｌ）と実質的に等しい、請求項２記載のバッテリパック。
4. それぞれの制御および監視モジュール（８）が、前記蓄電池モジュールの前記ケースの前記形状と相似の形状を有するケースを含み、それぞれのブランチ（４）が前記蓄電池モジュールの前記第２の矩形の基部の延長上に配置された制御および監視モジュール（８）を含んでいる、請求項２または３記載のバッテリパック。
5. それぞれの蓄電池モジュール（６）が、Ｎ個の、リチウムイオン型の蓄電池（１８）を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載のバッテリパック。
6. それぞれの組立体（２）が、同じ寸法を有する、所定の数のブランチを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載のバッテリパック。
7. 複数の、ブランチの機械的および電気的な組立体（２）を含み、第１および第２の隣接する組立体が、第１の組立体のそれぞれのブランチの台形の面の１つが、第２の組立体の対応するブランチの台形の面の１つと接触するように配置されている、請求項１〜６のいずれか１項記載のバッテリパック。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載のバッテリパックを含むバッテリパックを収容するために好適な筐体を含む水中走行体。
9. 前記筐体が、前記バッテリパックのそれぞれの組立体のそれぞれのブランチの前記制御および指示モジュールにアクセスするための、半円形の中央区画にアクセスすることを可能にする取り外し可能な壁を含む、請求項８記載の水中走行体。
10. 前記筐体が、組立体要素を配置するための側面区画を含む、請求項９記載の水中走行体。

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