JP5971748B2 - 蓄電装置及び蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置及び蓄電システムに関するものである。

蓄電装置は、複数の二次電池を備え、それら二次電池に充電されている電気を必要に応じて放電することができる。例えば、電気料金が安い深夜に充電された電気を昼間に放電したり、太陽光発電によって昼間に充電された電気を夜間に放電したりすることができる。また、停電時に、それまでに蓄電装置に充電されていた電気を放電することもできる。

このような蓄電装置は、工場や事業所などに設置されることが多かったが、近年では一般住宅にも設置されるようになってきた。

現在、蓄電装置に用いられる二次電池は、フィルム外装電池が一般的である。フィルム外装電池は、正極板と負極板がセパレータを介して交互に積層された電池要素を含み、この電池要素と電解液がラミネートフィルム等の外装フィルムからなる容器内に封入されている。

特許文献１には、周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシング内に、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池が配置された蓄電装置が記載されている。このケーシング内は、壁にて左右の空間に区画され、一方の空間にリチウムイオン電池とその充電ユニットが配置されている。他方の空間には、この電池からの電力を交流電力に変換し供給する制御部が配置され、この制御部と前記壁との間に放熱空間が存在している。

特許文献２には、複数の電池セルを収納した電池モジュールと、この電池モジュールを収納する収納ケースを備え、その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が記載されている。前記収納ケースは最も面積の大きい面を前面部とする直方体形状であり、この収納ケースに、直方体形状の前記電池モジュールが複数収納されている。これらの電池モジュールは、収納ケース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配置され、収納ケースの側面から挿入及び取出しが可能である。さらに、この収納ケース内には、交流電力への変換または電池モジュールへの充電／放電を制御する制御部が配置されている。

特開２０１０−１８２５４１号公報 特開２０１２−９３０９号公報

蓄電装置は電池や電気部品を収納しているため、外部からの異物の侵入を防ぐことが求められる。特に蓄電装置を屋外に設置する場合、雨水や塵埃の浸入を防ぐことが重要であり、そのような観点から筐体は、気密性及び水密性を有する筐体、つまり密閉性を有する筐体を用いることが望ましい。しかしながら、電池モジュール内の電池セルには非水電解溶媒として燃焼性を有する揮発性溶媒が含まれている場合がある。仮に、自然災害や火災などの予測できない事象が生じた場合、気密性を有する筐体内に燃焼性ガスが溜まる可能性がある。

そこで、本発明は、密閉性を有する筐体を用いながら、筐体内にガスが溜まりにくい蓄電装置及び蓄電システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様による蓄電装置は、
電池収容体と、パワーコンディショナと、前記電池収容体及び前記パワーコンディショナを収容する筐体と、を備える蓄電装置であって、
前記筐体は密閉性を有し、
該筐体に、防水通気性膜を備えた通気口が設けられ、該筐体内は該防水通気性膜を介して外気と通じている。

本発明の他の態様による蓄電システムは、前記蓄電装置と、該蓄電装置を制御する制御システムユニットとを備える。

本発明によれば、密閉性を有する筐体を用いながら、筐体内にガスが溜まりにくい蓄電装置及び蓄電システムを提供することができる。

本発明の実施形態による蓄電装置の筐体の外観を示す前面側の斜視図である。 本発明の実施形態による蓄電装置の筐体の外観を示す後面側の斜視図である。 本発明の実施形態による蓄電装置の筐体の内部（側面パネルを取り外した状態）を説明するための側面図である。 本発明の実施形態による蓄電装置の筐体の内部（フロント扉を開放した状態）を説明するための前面側の正面図である。 本発明の実施形態による蓄電装置の筐体の構造を説明するための前面側の斜視図である。 本発明の実施形態による蓄電装置の筐体の構造を説明するための後面側の斜視図である。 本発明の実施形態による蓄電装置の電池収容体の斜視図である。 本発明の本実施形態による蓄電装置の筐体の内部構造を説明するための、フロント扉を開放した状態を示す前面側の正面図である。 筐体内に電池収容体を収納した状態を示す前面側の正面図である。 ＢＭＵを収納する工程を示す前面側の斜視図である。 断熱部材を設置する工程を示す後面側の斜視図である。 本発明の実施形態の蓄電装置において、メンテナンス扉１３、保護部材１５、筐体の側面を外して、メンテナンス扉付近を拡大した模式的部分拡大図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態による蓄電装置について説明する。

本発明の実施形態によれば、複数の電池収容体（例えば電池モジュール、電池パック）と、パワーコンディショナ（以下「ＰＣＳユニット」という）と、電池管理ユニット（以下「ＢＭＵ」という）と、これらを収納する筐体を備えた蓄電装置を提供でき、また、この蓄電装置と、この蓄電装置を制御する制御システムユニット（システムコントローラ）とを備えた蓄電システムを提供できる。

ＢＭＵは、各電池収容体とＰＣＳユニット及び制御システムユニットとの間に介在し、各電池収容体の状態に関する情報を収集し、収集された情報に基づいて各電池収容体の状態を判断する。また、ＢＭＵは、判断結果に基づいて、各電池収容体の状態を示す情報をＰＣＳユニット及び制御システムユニットへ出力する。

ＰＣＳユニットは、外部電源（商用電源等）から供給される交流電力を直流電力に変換して各電池収容体に出力し、また、各電池収容体から供給される直流電力を交流電力に変換して外部（負荷）へ出力する。

制御システムユニットは、演算処理装置、メモリ、及びメモリに記憶されているプログラムから主に構成されており、蓄電装置を統括的に制御する。制御システムユニットは、例えば、プログラムに従ってＢＭＵとＰＣＳユニットの間の情報伝達を管理・制御したり、電池収容体の充電量や放電量を管理・制御したり、蓄電装置の運転モード（充電モード、放電モード）を切り替えたりする。制御システムユニットは、例えば、パーソナルコンピュータ等の制御装置を用いて、蓄電装置とは別体として筐体の外部に配置することができる。また、制御システムユニットは蓄電装置に備えてもよい。なお、上記説明は、ＢＭＵ、ＰＣＳユニットおよび制御システムが有する主な機能を説明したものであり、ＢＭＵ、ＰＣＳユニットおよび制御システムユニットは上記機能以外の機能も有する。

図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ筐体１の外観を示す前面側の斜視図および後面側の斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは筐体１の内部を説明するための図であり、図２Ａは筐体１の側面パネルを取り外した状態の側面図であり、図２Ｂはフロント扉１１を開放した状態の前面側の正面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ筐体１の前面側及び後面側の構造を説明するための斜視図である。

筐体１は、扁平直方体状の外観をもつ金属製（例えばステンレス製）の収納ケースである。また、筐体１は、雨水や塵埃の浸入防止に対する十分な密閉性を有し、筐体の内気と外気は防水通気性膜を介して通じている。換言すると、筐体内は、筐体の一部に設けられた防水通気性膜を通じて、筐体外との通気が保たれている。なお、本実施形態の説明においては、地面等の設置面（水平面）に対向する面を下面とし、筐体１の周囲を構成する複数の側面のうち、開口２０を備えた側面を前面とする。

図において、筐体１は扁平直方体形状を有し、筐体１の前面部及び後面部は、縦長の矩形状を有し、筐体１の側面は幅の広い横長の矩形状を有している。筐体１の上面は矩形状を有し、上面の対向する２つの端辺は前面及び後面の横の長さと略同じであり、残りの２つの対向する端辺は両側面の幅長と略同じである。筐体１のサイズは、例えば、高さ９００ｍｍ、正面の幅（扉１１が設けられた前面の水平方向の長さ）３００ｍｍ、側面の幅（フロント扉１１側からリア扉１２側にわたる水平方向の長さ）８００ｍｍに設定できる。

筐体１は、その側面（前面）に開口２０が設けられ、この開口２０（フロント側開口、又は第２の開口とも称す）を開閉するフロント扉（第２の蓋体とも称す）１１が設けられている。図１Ａ及び図３Ａに示されるようにフロント扉１１は、回動式のものであり、装置の設置や保守・点検時の作業性を向上できる。フロント扉１１として、この回動式の扉に代えて脱着式の蓋を設けてもよい。扉と筐体との当接部にはパッキンが設けられ、十分な気密性と水密性が保たれている。開口２０からは、図３Ａに示すように電池収容体２１を挿入し、取り出すことができる。また、ＢＭＵ２２も開口（フロント側開口）２０から挿入し、取り出すことができる。

電池収容体２１及びＢＭＵ２２は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように筐体１内に配置された電池収納部に収納される。収納された電池収容体２１は、回動式又は着脱式の電池収容体カバー２４で支持され、揺れ等による取出し方向の動きが固定できる。電池収容体カバー２４はネジ止め等により固定される。

電池収容体２１は、扁平直方体形状を有し、その端部（前面）が開口２０の開口面に面するように縦置きで並列配置されている。下段側の収納スペース（第１の収納部とも称す）及び上段側の収納スペース（第２の収納部とも称す）にそれぞれ複数の電池収容体２１が収納され、２段の配列が形成されている。図２Ｂ及び図３Ａに示す例では、下段側に３つ、上段側に３つの合計６つの電池収容体が収納されている。隣接する電池収容体は主面（挿入方向且つ高さ方向（設置面に垂直方向）に沿った面）同士が対向し、これらの主面は筐体１の側面（フロント扉側からリア扉側へ向かう方向に沿った側面）と平行に配置されている。扁平直方体形状の電池収容体がこのように配置されることにより、高密度に収納することができる。また、このように複数の電池収容体２１を縦置きで並列配置することにより、横置きで積み重ねた場合に対して、隣接する電池収容体の重量による作用を回避でき、撓みや変形による不具合の発生を防止できる。複数段の収納スペースを設けて電池収容体を収納する場合は、上段側の収納スペースと下段側の収納スペースとの間には、上段側の収納スペースに収納される電池収容体の全重量に対して変形及び破損しない十分な強度をもつ支持部材を設ける。支持部材としては、載置面を備えた棚部材に限られず、フレーム状や格子状のものも用いることができる。

図５は、筐体の内部構造を説明するためのフロント扉を開放した状態を示す前面側の正面図である。図５に示すように、電池収容体の収納スペースである電池収納部（２６ａ、２６ｂ）が筐体内に設けられている。図５において、電池収納部は上段側の収納スペース（２６ａ）と下段側の収納スペース（２６ｂ）の二段に分かれて構成されている。また、電池収納部の電池収容体を出し入れする開口は、フロント扉の鉛直方向に亘って設けられている。

図５において、符号２７は、ＢＭＵを収納するスペースを構成するＢＭＵ収納部を示す。図５において、ＢＭＵ収納部２７は、下段側電池収納部２６ｂの左側に配置されており、該ＢＭＵ収納部２７には扁平直方体形状を有するＢＭＵが収納される。ＢＭＵ２２は、電池収容体２１と同様の高さを有する扁平直方体形状を有し、下段側の配列端部の電池収容体と隣接して縦置きで配置されている。ＢＭＵ２２はネジ止め等により固定できる。

ＢＭＵ２２の直上のスペース（上段側の電池収容体配列端部に隣接するスペース）においては、後面側に配置されたＰＣＳユニット２３等の電子機器に接続するケーブルを配置したり、遮断スイッチ等を備えた制御盤を設けたりすることができる。

図１Ｂ、図２Ａ及び図３Ｂに示すように、筐体１の後面側には、ＰＣＳ内設扉（第１の蓋体とも称す）１２、メンテナンス扉（第３の蓋体とも称す）１３が設けられている。ＰＣＳ内設扉１２の外面（外側）にはヒートシンク１４が設けられ、ＰＣＳ内設扉１２の内面（内側）にはＰＣＳユニット２３が設けられている。また、ＰＣＳ内設扉１２を閉じた際にＰＣＳユニット２３と対面する位置に断熱部材２５が設けられている。換言すると、ＰＣＳユニット２３を収納スペースであるＰＣＳ収納部に収納した際に、ＰＣＳユニット２３と対面する位置に断熱部材２５が設けられている。ＰＣＳ内設扉１２は、開口（フロント側開口）２０が設けられている側面と対向する側面に設けられている開口（ＰＣＳ側開口、又は第１の開口とも称す）を開閉可能に設けられている。

ＰＣＳユニットは、図３Ｂに示すように、ＰＣＳ内設扉１２の内面に沿って配置されている。ＰＣＳユニットをＰＣＳ内設扉１２の内面に沿って設けることにより、ＰＣＳユニットで発生した熱をＰＣＳ内設扉からより効果的に放出することができる。ＰＣＳ内設扉１２は、図３Ｂにおいて、右端辺を軸にして筐体に取り付けた状態で開閉可能に構成されている。ＰＣＳ内設扉は、左右端辺（いずれでもよい）を回転軸として回動自在に筐体１に支持固定することができる。そのため、ＰＣＳユニットを交換・点検することが容易である。

後面部に設けられたＰＣＳ内設扉１２の外面上にヒートシンク１４が、内面上にはＰＣＳユニット２３がＰＣＳ内設扉１２を介して互いに対向するように設けられている。そのため、ヒートシンク１４によってＰＣＳユニット２３からの発熱を筐体外部に効果的に放出することができる。ヒートシンク１４はＰＣＳ内設扉１２と一体に設けられてもよい。ＰＣＳユニット２３及びヒートシンク１４が設けられたＰＣＳ内設扉１２は、筐体本体に対して回動可能であり、これによりＰＣＳユニット２３及び断熱部材２５の取り付けや保守・点検時の作業性を向上できる。ＰＣＳユニット２３と収納された電池収容体２１及びＢＭＵ２２と間には、断熱部材２５が設けられている。これにより、電池収容体２１及びＢＭＵ２２に対するＰＣＳユニット２３の発熱による影響を抑えることができる。背面パネルと筐体１との当接部にはパッキンが設けられ、十分な気密性と水密性が保たれている。

図３Ｂに示すように、メンテナンス扉１３は、ＰＣＳ内設扉１２の下側に設けられている。メンテナンス扉１３は、回動式であり、内側にはヒューズスイッチ、ブレーカー等が配置されている。メンテナンス扉１３によって内側のスイッチ等が外部環境から保護されるとともに、開閉が容易であるため保守・メンテナンス時の作業性を向上できる。メンテナンス扉１３と筐体１との当接部にはパッキンが設けられ、十分な気密性と水密性が保たれている。符号１５は保護部材を示し、ねじ等で着脱可能に構成されている。

また、図２Ａに示すように、筐体内は、隔壁にて、フロント扉１１側の右空間とＰＣＳ内設扉１２及びメンテナンス扉１３側の左空間とに区画されている。換言すると、筐体１は、ＰＣＳ内設扉側の開口からフロント扉側の開口２０にわたる方向の側面方向において、ＰＣＳ収納部が配置される空間側と、電池収納部が配置される空間側とに隔壁によって区画されている。また、右空間には電池収納部及びＢＭＵ収納部が配置されている。すなわち、筐体内は、筐体の側面の横幅方向において、ＰＣＳ収納部と、電池収納部及びＢＭＵ収納部とに、筐体の下面に対して鉛直方向に延展する隔壁によって区画されている。左空間の上側には、ＰＣＳ内設扉の内面に設けられたＰＣＳユニット２３を収納するＰＣＳ収納部が配置され、左空間の下側には、保守・点検用のメンテナンス系統類が設置されている。また、左空間と右空間を区画する隔壁の左空間側の面に沿って断熱部材２５が配置されている。左空間と右空間を区画する隔壁は、電池収納部のうち電池収容体挿入方向の奥側部分を構成する壁となっており、該隔壁の電池収納部側には電池収容体との接続端子である接続部材２９が設けられている。

また、本実施形態における防水通気性膜を設ける通気口は、筐体の下面の一部に配置されている。図２Ａにおいて、防水通気性膜を備える防水通気部材３０が筐体の下面に設けられた通気口に設置されている。図９は、本実施形態の蓄電装置において、メンテナンス扉１３、保護部材１５、筐体の側面を外して、メンテナンス扉付近を拡大した模式的部分拡大図である。図９に示すように、筐体の底部である下面に、防水通気性膜を備える防水通気部材３０が設置されている。防水通気部材３０は、筐体の下面に配置された通気口に取り付けられている。図９において、符号３１は、電源プラグを示す。電源プラグとしては、例えば、商用電源と接続される電源プラグや、交流電力を供給する配線と接続される電源プラグ、太陽光発電や風力発電等の発電機と接続される電源プラグ等が挙げられる。図９の電源プラグは、筐体下面の下側から外部の配線が接続される仕様となっている。

筐体１は、図１Ａ及び図１Ｂ等に示されるように、架台１０上に設置され、ボルト等により固定することができる。筐体１を架台１０上に設置することにより、安定性が向上し転倒を防止でき、雨水の水溜まりによる浸水も防ぐことができる。図示されていないが、直射日光や雨の影響を抑えるため、筐体１の上面を覆うサンシェードを設けることができる。

図４は、電池収容体の縦置き状態の斜視図である。図中の符号４１は把手、符号４２は第１のコネクタ、符号４３はガイドレール用凸部、符号４４は凹部（支持部）、符号４５は第２のコネクタを示す。

電池収容体２１の外観は、図４に示されるように、扁平直方体形状を有し、筐体１への挿入方向手前側の端部に把手４１が設けられている。この把手４１を把持し、蓄電装置内への挿入、取出しを行うことが容易になる。この把手４１が設けられた端部には第１のコネクタ４２が設けられている。これにより、電池収容体２１を筐体１内に収納した状態で第１のコネクタ４２へのケーブルの脱着が可能となる。また、電池収容体の把手４１が設けられている端部と反対側の端部（挿入方向奥側）には第２のコネクタ４５が設けられている。電池収容体２１の挿入方向に沿った下端部及び上端部には、筐体１内のガイドレールに嵌まる凸部４３が設けられている。また、電池収容体２１の下端部及び上端部には凹部４４が設けられている。電池収容体２１の挿入・取出し時に凹部を片手で支持したり、持ち運びの際に凹部を持つことにより、挿入・取出し作業や持ち運びが容易になる。また、図５に示すように、電池収納部の奥側（挿入方向奥側）には接続部材２９が設けられており、接続部材２９と第２のコネクタは一対の端子となっている。電池収容体２１を電池収納部に収納すると、接続部材２９と電池収容体の第２のコネクタ４５とが接続される。

図６は、図５に示した状態に続き、電池収容体を収納した状態を示す前面側の正面図である。上段側の収納スペース２６ａと下段側の収納スペース２６ｂに扁平直方体形状の電池収容体がそれぞれ３つずつ配置されている。電池収納部を構成する内壁のうち上面と下面には、それぞれガイドレールが設けられており、該ガイドレールに沿って扁平直方体形状の電池収容体がそれぞれ収納される。それぞれのガイドレールは所定間隔で平行に並べられており、該ガイドレールに沿って電池収容体を電池収納部に収納することにより、電池収容体の第２のコネクタ４５と電池収納部の接続部材２９とが接続される。上面のガイドレールと下面のガイドレールは一対一で対応している。

各電池収容体は、扁平直方体形状のケース内に複数の二次電池を備えている。ケースの二つの主面のそれぞれの内部側表面に複数の凹部を設け、これらの凹部にそれぞれ一つずつ電池を配置することができる。例えば、片方の主面に四つの電池を配置し、他方の主面に四つの電池を配置して、合計八つの電池を収納した電池収容体が得られる。ケース内の複数の電池は直列に接続することができる。このケースには、一体成形により把手４１及び凸部４３を設けることができる。なお、複数の電池の配置や数、接続形式は上記に限定されるものではなく、所望の設計仕様に応じて適宜決定することができる。

電池収容体内の電池としては、フィルム外装電池を用いることができる。フィルム外装電池は、正極と負極がセパレータを介して交互に積層された電池要素を含み、この電池要素と電解質がラミネートフィルム等の外装フィルムからなる容器内に封入されている。ケース内に高密度で収容する点から、扁平直法体形状の電池を用いることが望ましい。電池としては、リチウムイオン電池を好適に用いることができる。

これらの電池収容体は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａを用いて既に説明した通り、筐体１内に縦置きで並列配置される。把手４１を設けた端部側を手前にして挿入され、把手が設けられた端部が開口２０（あるいは閉じたフロント扉１１の内側表面）に面している。図３Ａでは、複数の電池収容体が一体的に描かれているが、各電池収容体は互いに独立しており、それぞれ単独で筐体１に出し入れ可能である。また、筐体１内に収納された電池収容体２１は直列に接続され、隣り合う電池収容体は第１のコネクタ４２同士を接続するケーブルを介して接続される。直列接続の両端の電池収容体はそれぞれ、第１のコネクタに接続されたケーブルを介してＢＭＵ２２に接続される。

図７は、図６に示した状態に続き、電池収容体カバー２４を閉じた後、ＢＭＵをＢＭＵ収納部２７に収納する工程を示す斜視図である。ＢＭＵはフロント扉１１の開口２０から挿入されて、電池収納部が配置される空間側に電池収容体と隣接して収納されている。なお、図２Ｂが、ＢＭＵを収納した状態を示す正面図に相当する。

筺体１の外側には、必要に応じて補強材が取り付けられてもよい。また、筺体１の外側には、例えば、パネルを被せることができる。各パネルは、必要に応じてリベットまたは溶接によって互いに固定され、或いは筺体に固定されてもよい。筺体１およびパネルは例えば金属製であり、本実施形態ではステンレス製である。

本実施形態の蓄電装置において、筐体の一部に配置された通気口に防水通気性膜が設けられている。該防水通気性膜を介して筐体内が外気と通じている。本実施形態によれば、密閉性を有する筐体を用いることにより、筐体内への水や塵埃の浸入を防ぐことができ、また、筐体の一部に防水通気性膜を設けた通気口を配置することにより、筐体内に有機ガスが溜まることを抑えることができる。

本実施形態の蓄電装置において、防水通気性膜が設けられる前記通気口は筐体の底部に配置されていることが好ましい。上述のように、電池モジュール内の電池セルには非水電解溶媒として燃焼性を有する揮発性溶媒が含まれている場合がある。仮に、自然災害や火災などの予測できない事象が生じた場合、気密性を有する筐体内に燃焼性ガスが溜まる可能性がある。燃焼性を有する揮発性の非水電解溶媒としては、例えば、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の環状カーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられるが、燃焼性を有する非水電解溶媒に由来する有機ガスは空気より比重が重いため、筐体の底部に溜まると考えられる。そこで、通気口を筐体の底部に配置することにより、筐体に漏れ出た非水電解溶媒を効果的に外部に放出することができる。

防水通気性膜は防水性と通気性の両方を兼ね備える膜である。防水通気性膜の材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂多孔質膜、又はポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂多孔質膜等があげられる。防水通気性膜としては、例えば、ゴアテックス（登録商標）、テミッシュ（登録商標）、又はテトラテックス（登録商標）等が市販されている。例えば、ゴアテックス（登録商標）は、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンを延伸加工したフィルムとポリウレタンポリマーとを複合化して形成される。上記ゴアテックスでは、１ｃｍ²当たり１４億個の微細な穴を含んでいる。

防水通気性膜の厚みは、防水性と通気性を確保できれば特に制限されないが、５０〜５００μｍであることが好ましく、８０〜３５０μｍであることがより好ましい。

差圧１ｋＰａで測定される防水通気性膜の通気量は、例えば、３０〜５００ｃｍ³／ｍｉｎである。

ＪＩＳ Ｌ １０９２ Ｂ法（高水圧法）の規定に従って測定される防水通気性膜の耐水度は、５０ｋＰａ以上であることが好ましく、１００ｋＰａ以上であることがより好ましく、１５０ｋＰａ以上であることがさらに好ましい。

防水通気部材は、防水通気性膜を備える部材であり、筐体に配置された通気口に設置することにより、通気性を保ちながら防水機能を発揮し、筐体内への浸水や汚染を防止することができる部材である。防水通気部材としては、例えば、日東電工社製から、ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）キャップシールやＴＥＭＩＳＨ（登録商標）Ｚ３−ＮＴＦ２１０ＳＥ等が市販されている。防水通気部材を設置するために、通気口の形状を適宜選択又は加工することができる。

図２Ａ及び図９では、筐体の下面のうちＰＣＳ収納部の下方部分に防水通気部材が設置されているが、とくにこれに限定されるものではなく、例えば、筐体の下面における電池収納部の下方部分に設置することもできる。この場合、電池収納部と筐体下面との間に防水通気部材を設置するスペースを設けることが好ましい。また、防水通気部材は、複数設けてもよい。

防水通気性膜の総面積は筐体内の通気性等を考慮して適宜選択することができる。

本実施形態の蓄電装置は、ＰＣＳ内設扉の内面に設置したＰＣＳユニット２３と、電池収納部２６との間に断熱部材が配置されている。図８に示すように、断熱部材２５は、ＰＣＳ内設扉１２を閉じた際にＰＣＳユニット２３と対向する位置に設けられている。また、断熱部材２５は、電池収納部とＰＣＳ収納部とを区画する隔壁上に配置されている。電池収納部とＰＣＳ収納部とを区画する隔壁のＰＣＳ収納部側には配線等が設けられていてもよく、その場合はその配線を含む前記隔壁に沿って断熱部材が配置される。したがって、断熱部材は絶縁性を有することが好ましい。本実施形態の蓄電装置は、筐体の側面に設けられたＰＣＳ内設扉１２の内面にＰＣＳユニット２３が設けられているため、ＰＣＳユニット２３で発生した熱をＰＣＳ内設扉１２から効果的に筐体の外部に放出することができる。また、電池収納部とＰＣＳユニットとの間に断熱部材を設けることにより電池収容体２１への伝熱を抑えることができる。

また、本実施形態の蓄電装置において、図２Ａに示すように、ＰＣＳユニット２３と断熱部材２５との間に空間３０を設けて断熱部材が配置されることが好ましい。ＰＣＳユニット２３と断熱部材２５との間に空間３０を設けることにより、該空間３０に放出された熱は対流によって上方に移行し、上方に移行した熱は筐体に接して、筐体から外部へ放出される。そのため、ＰＣＳユニットで発生した電池収容体への伝熱を顕著に抑制することができる。また、ＰＣＳ内設扉１２は、筐体の側面の上側部分に設けられていることが好ましい。ＰＣＳ内設扉を筐体側面の上側部分に設けることにより、ＰＣＳユニットを筐体内の上側に設けることができる。その結果、筐体の上面にＰＣＳユニットを近づけることができるため、ＰＣＳユニットで発生した熱を筐体の上面から外部に効果的に放出することができる。図２Ａにおいて、ＰＣＳ内設扉１２は、該扉１２の上端部が筐体の上面と同等の高さに設置されている。換言すると、ＰＣＳ収納部は筐体側面の上端部に至って設けられている。

断熱部材の形状は、例えば、板状である。断熱部材は、点検やメンテナンス等の観点から、筐体内に脱着可能に形成されていることが好ましい。また、断熱部材は、弾力を有する断熱材料で構成され、該弾性を利用してＰＣＳ収納部の内壁に対して嵌め込まれて配置されることが好ましい。これにより、断熱部材を筐体内に脱着可能とすることができるとともに、断熱部材と筐体との隙間を減らすことができ、より有効に電池収容体への伝熱を抑えることができる。弾性を有する断熱部材は筐体内に押し込むようにして所定の位置に配置することができる。断熱部材の形状は、筐体内の形状や大きさに合わせて適当に選択することができる。例えば、図８に示すように、弾性を有する断熱部材の幅長は、筐体の後面部の横幅とほぼ等しい又はそれより少し大きい長さとすることができる。また、断熱部材は、断熱部材自身又は筐体等に固定部材を設け、該固定部材により筐体内に設置されてもよい。

弾性を有する断熱材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡ポリイミド、又は発泡ポリプロピレンなどを用いることができるが、特にこれらに制限されない。

本実施形態の蓄電装置において、ＰＣＳ内設扉が設けられている側面と対向する側面に電池収容体の取出し用の開口（フロント側開口）を設けることにより、熱源であるＰＣＳユニットと電池収容体との距離を大きくとることができ、またＰＣＳユニット２３と断熱部材２５との間の空間３０を広げることができる。この空間３０が広がれば、熱の対流が起きやすくなり、筐体から放出する熱の量を大きくすることができる。また、筐体の内部形状を扁平直方体形状とし、電池収容体を扁平直方体形状とすることにより、ＰＣＳユニットと電池収容体とが対向する面積を小さくすることができ、ＰＣＳユニットから電池収容体へ移行する熱量を最小限に抑えることができる。さらに、電池収納部の開口をフロント扉１１側の側面の鉛直方向に亘って設けることにより、電池収容体の収納スペースを広げることができる。その際、電池収容体の収納スペースの増大によりＰＣＳユニットで発生した熱が電池収容体に伝わり易くなるが、筐体又は電池収容体を扁平直方体形状とすることにより、ＰＣＳユニットと対向する電池収納部の面積を小さくすることができる。その上、本実施形態では、上述のように熱を効果的に外部に放出することができる構成を有するため、本実施形態の蓄電装置は、蓄電装置全体のコンパクト化、交換や点検作業の簡便化、外部への熱の放出性、並びに電池収容体への伝熱の抑制を同時に達成することができる。

本実施形態の蓄電装置は、電池収納部の上部を構成する壁と筐体の上面との間に、ＰＣＳユニット２３と断熱部材２５との間の空間３０に連通する空間（不図示、上部空間とも称す）が設けられている構成を有することもできる。熱は対流によって上側に移動する性質を有するため、筐体の上部空間に空間３０と連通する空間を設けることによって、空間３０から熱を該上部空間に逃がすことができ、さらにこの上部空間は筐体の上面と接しているため、筐体の上面から有効に熱を放出することができる。その際、断熱部材２５は、電池収納部の上部を構成する壁にも配置されることが好ましい。電池収納部を構成する壁のうちＰＣＳユニットと対向する壁の上に配置される断熱部材（第１の断熱部材とも称す）２５に加え、電池収納部の上部を構成する壁の上にも断熱部材（第２の断熱部材とも称す）を配置することにより、電池収容体への伝熱をさらに抑制することができる。第２の断熱部材は、電池収納部を構成する壁の上に脱着可能に配置されていても、固定されて配置されていてもよい。電池収納部の上に配置される第２の断熱部材とＰＣＳユニットに対向する位置に配置される第１の断熱部材２５とを一体に形成してもよい。

本実施形態の蓄電装置は、ＰＣＳユニットと断熱部材との間の空間３０の上方であって前記筐体部分に放熱フィン（第１の放熱フィンをも称す）が設置されている構成を有することができる。換言すると、筐体の上面におけるＰＣＳ収納部の直上部分に放熱フィンを設けることができる。ＰＣＳユニットから空間３０に放出された熱は対流によって上に移行して空間３０の上側に溜まりやすいため、この部分に放熱フィンを設置することにより、効果的に外部に熱を放出することができる。該放熱フィンは、筐体の内側及び外側の少なくとも一方に設置されていればよく、熱放出の観点からは両側に設置されていることが好ましい。また、筐体の上面における電池収納部の直上部分にもさらに放熱フィン（第２の放熱フィンとも称す）を設けることもできる。放熱フィンを筐体の上面に亘って設けることにより筐体内の熱を効果的に外部に放出することができる。とくに、上述のように、電池収納部の上に空間３０に連通する上部空間を設ける構成とした場合、ＰＣＳユニットで発生した熱の電池収容体への電熱は第１の断熱部材及び第２の断熱部材によって抑えることができる。また、ＰＣＳユニットから空間３０に放出された熱は、対流によって上側に移行し、空間３０及び上部空間の上側の筐体上面に設けられた第１の放熱フィン及び第２の放熱フィンによって効果的に筐体外に放出される。したがって、本実施形態の蓄電装置は、電池への電熱を顕著に抑えることができる。

本実施形態の蓄電装置は、筐体が密閉性を有する構成を有することができる。筺体１内に収容されているフィルム外装電池は周囲温度によって性能が変化するため、筺体１内の温度を所定温度範囲内に維持することが望ましい。この場合、筺体１の内部空間を外気に連通させれば、内部空間の温度上昇を抑制することができる。しかし、筺体１の内部空間を外気に連通させるための開口や貫通穴を設けると、雨水や塵埃の侵入が懸念される。そこで、筺体は、開口が蓋体によって閉じられると密閉され、気密性および水密性が確保される構造となっていることが好ましい。換言すれば、筺体１の内部空間を外気に連通させるための開口や貫通穴は設けられていない。本実施形態の蓄電装置は、電池収容体への熱の移行を抑制できるとともに、熱を外部に効果的に放出できるため、筺体１の内部空間を外気に連通させていなくても、熱が電池収容体に溜まることを充分に抑制することができる。

本実施形態の蓄電システムは、本実施形態の蓄電装置を備えるとともに、制御システムユニット（システムコントローラ）を備えている。この蓄電システムは、好ましくは、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、更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に接続される。

１ 筐体
１０ 架台
１１ フロント扉（第２の蓋体）
１２ ＰＣＳ内設扉（第１の蓋体）
１３ メンテナンス扉（第３の蓋体）
１４ ヒートシンク
２０ 開口
２１ 電池収容体
２２ ＢＭＵ
２３ ＰＣＳユニット
２４ 電池収容体カバー
２５ 断熱部材
２６ 電池収納部
２６ａ 上段側収納スペース
２６ｂ 下段側収納スペース
２７ ＢＭＵ収納部
２８ 制御盤
２９ 接続部材
３０ 防水通気部材
３１ 電源プラグ
４１ 把手
４２ 第１のコネクタ
４３ ガイドレール用凸部
４４ 凹部（支持部）
４５ 第２のコネクタ

Claims (19)

1. 電池収容体と、パワーコンディショナと、前記電池収容体及び前記パワーコンディショナを収容する筐体と、を備える蓄電装置であって、
   前記筐体は密閉性を有し、
   該筐体に、防水通気性膜を備えた通気口が設けられ、該筐体内は該防水通気性膜を介して外気と通じ、
   前記通気口は、前記筐体の底部に配置され、
   前記防水通気性膜は、前記筐体の底部に溜まる有機ガスを通過させ外気に放出するガス透過膜である蓄電装置。
2. 前記防水通気性膜は、厚みが５０〜５００μｍの樹脂多孔質膜である請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記電池収容体は非水電解液溶媒を内包する電池セルを含み、
   前記有機ガスは前記非水電解液溶媒由来のガスである請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記筐体は、
   第１の側面に設けられた第１の開口と、
   前記第１の開口を開閉可能な第１の蓋体と、
   前記パワーコンディショナを収納するＰＣＳ収納部と、
   前記電池収容体を収納する電池収納部と、を有し、
   前記パワーコンディショナは、前記第１の蓋体の内面上に設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 電池収容体と、パワーコンディショナと、前記電池収容体及び前記パワーコンディショナを収容する筐体と、を備える蓄電装置であって、
   前記筐体は密閉性を有し、
   該筐体に、防水通気性膜を備えた通気口が設けられ、該筐体内は該防水通気性膜を介して外気と通じ、
   前記筐体は、
   第１の側面に設けられた第１の開口と、
   前記第１の開口を開閉可能な第１の蓋体と、
   前記パワーコンディショナを収納するＰＣＳ収納部と、
   前記電池収容体を収納する電池収納部と、を有し、
   前記パワーコンディショナは、前記第１の蓋体の内面上に設けられている蓄電装置。
6. 前記通気口は、前記筐体の底部における、前記ＰＣＳ収納部の下方部分に設けられている請求項４又は５に記載の蓄電装置。
7. 前記パワーコンディショナと前記電池収納部との間に、断熱部材が設けられている請求項４乃至６のいずれか一項に記載の蓄電装置
8. 前記断熱部材が前記パワーコンディショナとの間に空間を設けて配置されている請求項７に記載の蓄電装置。
9. 前記第１の蓋体の外面上における前記パワーコンディショナと対向する位置に放熱部材が設けられている請求項４乃至８のいずれか一項に記載の蓄電装置。
10. 前記筐体は、前記ＰＣＳ収納部と前記電池収納部とを区画する隔壁を有する請求項４乃至９のいずれか一項に記載の蓄電装置。
11. 前記ＰＣＳ収納部は、前記第１の側面の上端部に至って設けられている請求項４乃至１０のいずれか一項に記載の蓄電装置。
12. 前記筐体は、
    前記第１の側面に対向する第２の側面に設けられ、前記電池収容体を挿入、取り出しする第２の開口と、
    該第２の開口を開閉可能な第２の蓋体と、
    を有する請求項４乃至１１のいずれか一項に記載の蓄電装置。
13. 前記電池収容体を複数備え、
    前記電池収容体は扁平直方体形状を有し、
    前記電池収容体の端部が前記第２の開口に面するように縦置きで並列配置されている請求項１２に記載の蓄電装置。
14. 前記筐体はさらに電池管理ユニットを収容している、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
15. 前記電池管理ユニットは、前記電池収容体と隣接して配置されている請求項１４に記載の蓄電装置。
16. 前記筐体が直方体形状を有する請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
17. 前記電池収容体は、フィルム外装電池を収容している請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の蓄電装置。
18. 前記電池収容体は、リチウムイオン二次電池を収容している請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の蓄電装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の蓄電装置と、該蓄電装置を制御する制御システムユニットとを備えた蓄電システム。

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