(57)【要約】【課題】信頼性の高い蓄電システムを提供する。【解決手段】蓄電システム１は、電池パック２と、冷却システム６０と、を備える。電池パック２は、蓋部３ｂを有する筐体３と、筐体３内に収容された電池モジュール４と、を備える。冷却システム６０は、筐体３に接続され、筐体３内との間で空気Ｓを循環させる循環流路１０と、循環流路１０に接続され、循環流路１０に外気Ｒを供給する外気流路２０と、外気流路２０に設けられ、外気Ｒを除湿する除湿部２１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックと、冷却システムと、を備え、
前記電池パックは、
蓋部を有する筐体と、
前記筐体内に収容された電池モジュールと、を備え、
前記冷却システムは、
前記筐体に接続され、前記筐体内との間で空気を循環させる循環流路と、
前記循環流路に接続され、前記循環流路に外気を供給する外気流路と、
前記外気流路に設けられ、前記外気を除湿する除湿部と、を備える、蓄電システム。
【請求項２】
前記蓋部の開閉に関する情報を検出する開閉センサを更に備え、
前記開閉センサの検出結果に応じて、前記外気が前記外気流路から前記循環流路に供給されない非供給状態と、前記除湿部により除湿された前記外気が前記外気流路から前記循環流路に供給される供給状態とが切り替わる、請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記空気の湿度を検出する湿度センサを更に備え、
前記湿度センサの検出結果に応じて、前記外気が前記外気流路から前記循環流路に供給されない非供給状態と、前記除湿部により除湿された前記外気が前記外気流路から前記循環流路に供給される供給状態とが切り替わる、請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記供給状態の継続時間は、前記筐体の容積と、単位時間当たりに前記循環流路から前記筐体内に供給される前記空気の量とに基づいている、請求項２又は３に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記除湿部は、前記外気を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部により圧縮された前記外気を冷却する冷却部と、を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記筐体には、前記筐体内の圧力が外圧よりも所定値以上高い場合に前記筐体内の前記空気を外部に排出させると共に、前記外部から前記筐体内への外気の流入を抑止するチェック弁が設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記冷却システムは、前記循環流路に設けられて前記空気を冷却する冷却部を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筐体内に複数の電池モジュールが収容されてなる電池パックが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような電池パックが例えば港湾において使用される車両に搭載される場合、塩害や結露を抑制するために、筐体が密閉型に形成される。一方、そのような電池パックにおいても、電池モジュールで発生する熱を放熱する必要がある。筐体の密閉性を保ちつつ電池モジュールを冷却するためには、例えば、筐体に循環流路を接続し、筐体内と循環流路との間で空気を循環させることが考えられる。しかし、例えばメンテナンスのために筐体の蓋部が取り外された際などに、筐体内に外気が流入する。外気は多量の水分を含む場合があり、その場合、筐体内の温度が低下すると結露が発生する。結露は電池モジュールの不具合の原因となり得ることから、信頼性の向上のためには、その抑制が求められる。
【０００５】
本発明は、信頼性の高い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】
【０００６】
本発明の蓄電システムは、電池パックと、冷却システムと、を備え、電池パックは、蓋部を有する筐体と、筐体内に収容された電池モジュールと、を備え、冷却システムは、筐体に接続され、筐体内との間で空気を循環させる循環流路と、循環流路に接続され、循環流路に外気を供給する外気流路と、外気流路に設けられ、外気を除湿する除湿部と、を備える。
【０００７】
この蓄電システムでは、筐体内と循環流路との間で空気を循環させることにより、筐体内の密閉性を保ちつつ、電池モジュールを冷却することができる。更に、この蓄電システムでは、冷却システムが、循環流路に接続されて循環流路に外気を供給する外気流路と、外気流路に設けられて外気を除湿する除湿部と、を備えている。これにより、例えばメンテナンスのために筐体の蓋部が取り外されて筐体内に外気が流入し、筐体内の空気の湿度が上昇した場合でも、除湿部により除湿された外気を外気流路から循環流路に供給することで、筐体内及び循環流路を循環する空気の湿度を低下させることができる。その結果、筐体内での結露の発生を抑制し、電池モジュールの不具合の発生を抑制することができる。よって、この蓄電システムでは、信頼性が高められている。
【０００８】
本発明の蓄電システムは、蓋部の開閉に関する情報を検出する開閉センサを更に備え、開閉センサの検出結果に応じて、外気が外気流路から循環流路に供給されない非供給状態と、除湿部により除湿された外気が外気流路から循環流路に供給される供給状態とが切り替わってもよい。この場合、筐体内での結露の発生を一層確実に抑制することができる。
【０００９】
本発明の蓄電システムは、空気の湿度を検出する湿度センサを更に備え、湿度センサの検出結果に応じて、外気が外気流路から循環流路に供給されない非供給状態と、除湿部により除湿された外気が外気流路から循環流路に供給される供給状態とが切り替わってもよい。この場合、筐体内での結露の発生をより一層確実に抑制することができる。
【００１０】
本発明の蓄電システムでは、供給状態の継続時間は、筐体の容積と、単位時間当たりに循環流路から筐体内に供給される空気の量とに基づいていてもよい。この場合、供給状態を適切な時間継続させることができる。
【００１１】
本発明の蓄電システムでは、除湿部は、外気を圧縮する圧縮部と、圧縮部により圧縮された外気を冷却する冷却部と、を含んでいてもよい。この場合、外気流路を流れる外気を好適に除湿することができる。
【００１２】
本発明の蓄電システムでは、筐体には、筐体内の圧力が外圧よりも所定値以上高い場合に筐体内の空気を外部に排出させると共に、外部から筐体内への外気の流入を抑止するチェック弁が設けられていてもよい。この場合、筐体内の空気を好適に外部に排出することができると共に、外部から筐体内への外気の流入を抑止することができる。
【００１３】
本発明の蓄電システムでは、冷却システムは、循環流路に設けられて空気を冷却する冷却部を更に備えてもよい。この場合、電池モジュールを一層効果的に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、信頼性の高い蓄電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る蓄電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１に示される蓄電システム１は、電池パック２と、冷却システム６０と、を備えている。電池パック２は、例えば、港湾においてコンテナの移載に使用されるＡＧＶ（無人搬送車）等の車両に搭載されており、当該車両の動力源として機能する。車両の重量は、例えば３０トン程度である。
【００１８】
電池パック２は、略直方体状の筐体３と、複数の電池モジュール（電池ストリングス）４と、を備えている。筐体３は、一面に開口が設けられた本体部３ａと、本体部３ａの開口を塞ぐ平板状の蓋部３ｂと、を有している。この例では、蓋部３ｂは、メンテナンス等のために、本体部３ａに対して開閉可能に設けられている。蓋部３ｂが閉じられると、筐体３は密閉され、蓋部３ｂが開けられると、筐体３は開放される。
【００１９】
電池モジュール４は、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタである。電池モジュール４は、筐体３内に収容されている。複数の電池モジュール４の総重量は、例えば４トン〜６トン程度である。
【００２０】
冷却システム６０は、筐体３に接続された循環流路１０と、循環流路１０に接続された外気流路２０と、を備えている。循環流路１０は、筐体３との間で空気Ｓを循環させるための流路であり、例えばパイプ等の管体（ダクト配管）によって構成されている。循環流路１０の第１端１０ａは、筐体３の下部に接続されており、循環流路１０の第２端１０ｂは、筐体３の上部に接続されている。循環流路１０には、循環流路１０内の空気Ｓを第１端１０ａ側に向けて送る送風機１１が設けられている。これにより、循環流路１０内においては、第２端１０ｂから第１端１０ａに向けて空気Ｓが流れる。送風機１１は、例えばファンである。循環流路１０における送風機１１の下流側には、空気Ｓを冷却する冷却機（冷却部）１２が設けられている。
【００２１】
筐体３内には、空気Ｓの流れを規制するための第１規制部材５及び第２規制部材６が設けられている。第１規制部材５は、例えば、鉛直方向における筐体３の下部に配置された平板状の部材であり、筐体３の底面との間で第１空間Ｐ１を画定している。第１規制部材５には、複数のスリット５ａが設けられている。第２規制部材６は、例えば、鉛直方向における筐体３の上部に配置された平板状の部材であり、筐体３の頂面との間で第２空間Ｐ２を画定している。第２規制部材６には、複数のスリット６ａが設けられている。第１空間Ｐ１及び第２空間Ｐ２は、圧力溜まりとして機能する。
【００２２】
第１空間Ｐ１には、循環流路１０の第１端１０ａから、送風機１１において圧力が高められた空気Ｓが供給される。第１空間Ｐ１に供給された空気Ｓは、第１規制部材５のスリット５ａを介して筐体３内に流れ込み、筐体３内を上昇する。筐体３内を上昇して第２規制部材６に至った空気Ｓは、スリット６ａを介して第２空間Ｐ２に流れ込む。第２空間Ｐ２内の空気Ｓは、循環流路１０の第２端１０ｂに排出される。なお、スリット５ａ，６ａは、空気Ｓが通過可能であればよく、例えば貫通孔であってもよい。
【００２３】
このように、蓄電システム１では、送風機１１により空気Ｓが送られ、筐体３内と循環流路１０との間を空気Ｓが循環する。これにより、電池モジュール４を冷却することができる。また、第１規制部材５及び第２規制部材６を用いて空気Ｓの流れを規制することで、筐体３内の温度を均一に低下させることができる。更に、本実施形態の電池モジュール４は、鉛直下側に放熱面を有しているため、筐体３内において下から上に空気Ｓを流れさせることで、電池モジュール４を効果的に冷却することができる。
【００２４】
筐体３には、チェック弁（ブリーザ）７が設けられている。チェック弁７は、筐体３内の圧力が外圧（筐体３の外部の圧力）（大気圧）よりも所定値以上高い場合に、筐体３内の空気Ｓを外部に排出させる。例えば、後述するように外気流路２０から外気Ｒが循環流路１０に供給された場合に、供給された外気Ｒの量に対応した量の空気Ｓがチェック弁７から排出される。これにより、循環流路１０を循環する空気Ｓの量のバランスが保たれる。また、チェック弁７は、外部から筐体３内への外気の流入を抑止する。これにより、外気温が低くなった場合に外部から筐体３内へ外気が流入するのを回避することができる。チェック弁７の動作に係る上記所定値（クランキング圧）は、例えば、送風機１１の仕様に応じて決定される。例えば、当該所定値は、大気圧に送風機１１の風圧（例えば数１００Ｐａ）を加えた値に設定され得る。
【００２５】
外気流路２０は、循環流路１０内に外気Ｒを取り込むための流路であり、例えばパイプ等の管体（チューブ配管）によって構成されている。外気流路２０の直径は、例えば、６ｍｍ程度であり、循環流路１０の直径よりも小さい。外気流路２０は、送風機１１の上流側において、切替弁１４を介して循環流路１０に接続されている。外気流路２０には、外気Ｒを除湿するための除湿部２１が設けられている。除湿部２１は、上流側から順に、圧縮機（圧縮部）２２と、冷却機（冷却部）２３と、排液部２４と、を有している。
【００２６】
圧縮機２２は、例えばコンプレッサである。圧縮機２２は、蓄電システム１に専用であるが、電池パック２が搭載された車両のコンプレッサと共用であってもよい。外気流路２０に導入された外気Ｒは、圧縮機２２により圧縮された後に、冷却機２３により冷却される。これにより、外気Ｒに含まれる水分Ｗが分離される。分離された水分Ｗは排液部２４から排出される。このように、外気流路２０に導入された外気Ｒは、除湿部２１により除湿される。その結果、外気流路２０から循環流路１０に供給される外気Ｒは、乾燥空気となる。外気流路２０から循環流路１０に供給される外気Ｒの圧力は、例えば、２気圧程度であり、循環流路１０内を流れる空気Ｓの圧力よりも高い。外気流路２０から循環流路１０への外気Ｒの供給の可否は、切替弁１４によって切り替えられる。切替弁１４は、例えば電磁弁である。切替弁１４の制御については後述する。切替弁１４は、外気流路２０における排液部２４よりも下流側に配置されていてもよい。
【００２７】
蓄電システム１は、開閉センサ４１と、湿度センサ４２と、制御部５０と、を更に備えている。開閉センサ４１は、筐体３の蓋部３ｂの開閉を検出する。開閉センサ４１は、例えば、筐体３に設けられ、蓋部３ｂの開閉を検出する機械的又は電気的なセンサである。或いは、開閉センサ４１は、筐体３内に設けられ、筐体３内の圧力の変化を検出することで蓋部３ｂの開閉を検出してもよい。すなわち、開閉センサ４１は、蓋部３ｂの開閉に関する情報を検出するセンサであればよく、任意に構成されてよい。
【００２８】
湿度センサ４２は、空気Ｓの湿度を検出する。湿度センサ４２は、例えば、送風機１１に設けられており、循環流路１０を流れる空気Ｓの湿度を検出する。すなわち、この例では、湿度センサ４２は、循環流路１０における外気流路２０の接続箇所（切替弁１４の位置）よりも下流側に配置されている。
【００２９】
制御部５０は、例えば、ＣＰＵ等の処理部、並びにＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶部を含むコンピュータにより構成されている。制御部５０は、切替弁１４、除湿部２１、開閉センサ４１及び湿度センサ４２等と電気的に接続されており、蓄電システム１の各部の動作を制御する。
【００３０】
以下、制御部５０による制御例について説明する。通常時には、送風機１１により空気Ｓが送られ、筐体３内と循環流路１０との間を空気Ｓが循環する。制御部５０は、例えば、筐体３内の温度が目標温度に近づくように冷却機１２を制御する。制御部５０は、例えば、各電池モジュール４又は送風機１１に設けられた温度センサの検出結果に基づいて、筐体３内の温度を把握することができる。ここで、通常時とは、例えば、電池パック２の使用時であり、電池パック２が搭載された車両の駆動時である。通常時において筐体３の蓋部３ｂは閉じられている。通常時には、制御部５０は、切替弁１４を閉状態とすると共に、除湿部２１に動作を停止させている。これにより、冷却システム６０は、外気Ｒが外気流路２０から循環流路１０に供給されない非供給状態となっている。
【００３１】
通常時において、制御部５０は、開閉センサ４１の検出結果に基づいて、蓋部３ｂが開かれたか否かを監視している。制御部５０は、蓋部３ｂが開かれたと判定した場合、切替弁１４を開状態とすると共に、除湿部２１に動作を開始させる。これにより、冷却システム６０は、上記非供給状態から、除湿部２１により除湿された外気Ｒ（乾燥空気）が外気流路２０から循環流路１０に供給される供給状態に切り替わる。供給状態においては、除湿部２１により除湿された外気Ｒが供給されることで、筐体３内及び循環流路１０を循環する空気Ｓの湿度が低下させられる。外気Ｒの供給により筐体３内の内圧が高まると、筐体３内の空気Ｓがチェック弁７から外部に排出される。供給状態において筐体３は密閉されているが、筐体３内が正圧となっていることによっても、外部から筐体３内への外気の進入が抑止されている。
【００３２】
供給状態の継続時間は、筐体３の容積と、単位時間当たりに循環流路１０から筐体３内に供給される空気Ｓの量とに基づいて設定されている。継続時間は、例えば、筐体３の容積を、単位時間当たりの筐体３内への空気Ｓの供給量で除した値又は当該値よりも大きな値に設定されている。例えば、筐体３の容積が１００リットルであり、筐体３内への空気Ｓの供給量が１０リットル／分である場合、計測時間を１０分に設定することができる。制御部５０は、例えば、供給状態への切替時点から当該継続時間だけ経過した後に、冷却システム６０を非供給状態に切り替える。これにより、筐体３内の湿度を十分に低下させることができる。なお、制御部５０は、蓋部３ｂが閉じられた時点から上記継続時間だけ経過した後に、冷却システム６０を非供給状態に切り替えてもよい。
【００３３】
以上説明したように、蓄電システム１では、筐体３内と循環流路１０との間で空気Ｓを循環させることにより、筐体３内の密閉性を保ちつつ、電池モジュール４を冷却することができる。更に、蓄電システム１では、冷却システム６０が、循環流路１０に接続されて循環流路１０に外気Ｒを供給する外気流路２０と、外気流路２０に設けられて外気Ｒを除湿する除湿部２１と、を備えている。これにより、例えばメンテナンスのために筐体３の蓋部３ｂが取り外されて筐体３内に外気Ｒが流入し、筐体３内の空気Ｓの湿度が上昇した場合でも、除湿部２１により除湿された外気Ｒを外気流路２０から循環流路１０に供給することで、筐体３内及び循環流路１０を循環する空気Ｓの湿度を低下させることができる。その結果、筐体３内での結露の発生を抑制し、電池モジュール４の不具合の発生を抑制することができる。また、安定した湿度管理が可能となっている。よって、蓄電システム１では、信頼性が高められている。
【００３４】
蓄電システム１では、開閉センサ４１の検出結果に応じて、外気Ｒが外気流路２０から循環流路１０に供給されない非供給状態と、除湿部２１により除湿された外気Ｒが外気流路２０から循環流路１０に供給される供給状態とが切り替わる。これにより、筐体３内での結露の発生を一層確実に抑制することができる。
【００３５】
蓄電システム１では、供給状態の継続時間が、筐体３の容積と、単位時間当たりに循環流路１０から筐体３内に供給される空気Ｓの量とに基づいている。これにより、供給状態を適切な時間継続させることができる。
【００３６】
蓄電システム１では、除湿部２１が、外気Ｒを圧縮する圧縮機２２と、圧縮機２２により圧縮された外気Ｒを冷却する冷却機２３と、を含んでいる。これにより、外気流路２０を流れる外気Ｒを好適に除湿することができる。
【００３７】
蓄電システム１では、筐体３には、筐体３内の圧力が外圧よりも所定値以上高い場合に筐体３内の空気Ｓを外部に排出させると共に、外部から筐体３内への外気の流入を抑止するチェック弁７が設けられている。これにより、筐体３内の空気Ｓを好適に外部に排出することができると共に、外部から筐体３内への外気の流入を抑止することができる。
【００３８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。非供給状態と供給状態とは、湿度センサ４２の検出結果に応じて切り替わってもよい。例えば、空気Ｓの湿度が所定値よりも大きくなった場合に、非供給状態から供給状態に切り替わってもよい。供給状態において空気Ｓの湿度が所定値よりも小さくなった場合に、供給状態から非供給状態に切り替わってもよい。このような変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性が高めることができる。また、筐体３内での結露の発生を確実に抑制することができる。
【００３９】
冷却機１２は、省略されてもよい。この場合でも、筐体３内と循環流路１０との間で空気Ｓを循環させることにより、電池モジュール４を冷却することができる。湿度センサ４２は、電池モジュール４に設けられ、筐体３内の空気Ｓの湿度を検出してもよい。蓋部３ｂは、本体部３ａに対して取り外し可能に設けられていてもよい。
【００４０】
除湿部２１は、ゼオライト等の除湿剤若しくは乾燥剤（モレキュラーレシーブ）、又はヒートレスドライヤーであってもよい。この場合でも、外気流路２０を流れる外気Ｒを除湿することができる。ただし、除湿部２１が圧縮機２２及び冷却機２３を含む場合、除湿剤又は乾燥剤の交換を不要とすることができる。
【００４１】
外気流路２０における除湿部２１よりも下流側に、除湿剤若しくは乾燥剤又はヒートレスドライヤーが設けられてもよい。この場合、外気流路２０を流れる外気Ｒを効果的に除湿することができる。
【００４２】
外気流路２０は、送風機１１の下流側において循環流路１０に接続されていてもよい。ただし、外気流路２０が送風機１１の上流側において循環流路１０に接続されている場合、循環流路１０に供給された外気Ｒの圧力を好適に高めることができる。
【００４３】
蓄電システム１は、複数の電池パック２を備えていてもよい。この場合、外気流路２０及び除湿部２１は、複数の電池パック２間で共用であってもよい。すなわち、一の外気流路２０から、複数の電池パック２に乾燥空気が供給されてもよい。
【００４４】
上記実施形態では非供給状態と供給状態とが切り替えられたが、冷却システム６０は常に供給状態であってもよい。この場合、例えば、少量の乾燥空気が外気流路２０から循環流路１０に常時供給されてもよい。この場合、切替弁１４に代えて流量絞り弁又は固定オリフィス等が設けられてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…蓄電システム、２…電池パック、３…筐体、３ｂ…蓋部、４…電池モジュール、７…チェック弁、１０…循環流路、１２…冷却機（冷却部）、２０…外気流路、２１…除湿部、２２…圧縮機（圧縮部）、２３…冷却機（冷却部）、４１…開閉センサ、４２…湿度センサ、６０…冷却システム、Ｒ…外気、Ｓ…空気。
【図１】
2020135957.tif 000003