(57)【要約】【課題】ラック型の電源装置の配置の自由度を向上させ、また冷却ファンの数を電池モジュールの数よりも少なくしつつ、電池モジュールの冷却能力の差を抑制する。【解決手段】ラック型の電源装置は、複数の二次電池セル１１を収納した複数の電池モジュール１と、複数の電池モジュール１を、水平姿勢で互いに隙間３を開けて上下に複数段に収納するラック本体２と、ラック本体２の正面側に配置され、電池モジュール１同士の間に形成された隙間３に冷却風を送風するための冷却ファン５と備える。ラック本体２は、複数の電池モジュール１の背面側に、隙間３を通過した冷却風を上方に通過させる背面ダクト４を備えると共に、背面ダクト４を通過した冷却風を排気するための排気口２８を天面側に開口している。冷却ファン５の数は電池モジュール１の数よりも少なく、ラック本体２の正面視において、電池モジュール１同士の隙間３から位置ずれさせて配置している。【選択図】図４
2020057449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池セルを収納した複数の電池モジュールと、
前記複数の電池モジュールを、水平姿勢で互いに隙間を開けて上下に複数段に収納するラック本体と、
前記ラック本体の正面側に配置され、前記電池モジュール同士の間に形成された前記隙間に冷却風を送風するための冷却ファンと、
を備えるラック型の電源装置であって、
前記ラック本体は、前記複数の電池モジュールの背面側に、前記隙間を通過した冷却風を上方に通過させる背面ダクトを備えると共に、前記背面ダクトを通過した冷却風を排気するための排気口を天面側に開口しており、
前記冷却ファンの数は、前記電池モジュールの数よりも少なく、
前記冷却ファンは、前記ラック本体の正面視において、前記電池モジュール同士の間に形成された前記隙間から位置ずれさせて配置してなるラック型の電源装置。  
【請求項２】
複数の二次電池セルを収納した複数の電池モジュールと、
前記複数の電池モジュールを、水平姿勢で互いに隙間を開けて上下に複数段に収納するラック本体と、
前記ラック本体の正面側に配置され、前記電池モジュール同士の間に形成された前記隙間に冷却風を送風するための冷却ファンと、
を備えるラック型の電源装置であって、
前記ラック本体は、前記複数の電池モジュールの背面側に、前記隙間を通過した冷却風を上方に通過させる背面ダクトを備えると共に、前記背面ダクトを通過した冷却風を排気するための排気口を天面側に開口しており、
前記背面ダクトは、前記ラック本体の上側領域に収納される複数の前記電池モジュール同士の間に形成された前記隙間を通過した冷却風を通過させる第一流路と、前記ラック本体の下側領域に収納される複数の前記電池モジュール同士の間に形成された前記隙間を通過した冷却風を通過させる第二流路とに区画されており、
さらに、前記冷却ファンの数は、前記電池モジュールの数よりも少なく、前記冷却ファンは、上下に並べて配置してなるラック型の電源装置。    
【請求項３】
請求項２に記載されるラック型の電源装置であって、
前記背面ダクトは、前記上側領域に収納される複数の前記電池モジュールの背面側に位置して、前記背面ダクトの内部を前後に区画する区画壁を備えており、前記区画壁の正面側を第一流路として、該区画壁の背面側を第二流路としてなるラック型の電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、
前記冷却ファンが、複数段に配置される前記複数の電池モジュールに対して１段おきに等間隔で配置されてなるラック型の電源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、
前記ラック本体の正面側の最下位置に配置される前記冷却ファンは、前記ラック本体に収納された前記電池モジュールの内、最下段に位置する電池モジュールと合致させるように配置してなるラック型の電源装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、
前記ラック本体の正面側の最下位置に配置される前記冷却ファンは、前記ラック本体に収納された前記電池モジュールの内、最下段から２段目に位置する電池モジュールと合致させるように配置してなるラック型の電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、
前記ラック本体が、前記排気口に位置して、該背面ダクトを通過した冷却風を排気するための排気ファンを備えるラック型の電源装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、
前記ラック本体が、最下段に配置される電池モジュールの下方に、前記冷却ファンから送風される冷却風を通過させる底部側ダクトを備えており、前記底部側ダクトを前記背面ダクトに連通して、前記底部側ダクトを通過した冷却風を前記背面ダクトに流入させるようにしており、
さらに、前記底部側ダクトの上下幅を、前記電池モジュール同士の間に形成された前記隙間の上下幅よりも広くしてなるラック型の電源装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、
前記冷却ファンと、これに対向する前記複数の電池モジュールの前面との間隔（ｈ）が、前記冷却ファンの厚さ（ｋ）の４倍以下であるラック型の電源装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載されるラック型の電源装置であって、さらに、
前記ラック本体に収納される複数の電池モジュールの充放電を制御する電源コントローラを備えており、
前記電源コントローラを、複数段に配置される前記複数の電池モジュールの最上段に配置される電池モジュールの上方に配置すると共に、
前記電源コントローラを前記背面ダクトを通過した冷却風で冷却するようにしてなるラック型の電源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載されるラック型の電源装置であって、
前記電池モジュールが、内蔵される複数の二次電池セルの出力を外部に出力するための出力端子を前面に備えており、
前記ラック本体の正面側において、前記複数の電池モジュールの前記出力端子を、接続ラインを介して前記電源モジュールに接続してなるラック型の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な複数の二次電池セルを備える複数の電池モジュールをラックに収納してなるラック型の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の二次電池を直列、並列に接続したラック型の電源装置は、サーバーやビルディング、工場等のバックアップ用電源、ピークカット用の蓄電、あるいは動力駆動用等の用途で用いられている。このような電源装置の一例を図１２の概略断面図に示す。この図に示す電源装置は、多数の二次電池セルを直列及び／又は並列に接続した板状の電池モジュール１０１を多数、ラック１０２内に水平姿勢で、互いに平行に配置している。この電源装置は、二次電池セルが充電や放電によって発熱するので、冷却機構を設けることが望ましい。図１２の例では、ラック１０２の背面側に複数個の放熱ファン１０５を設けて、矢印で示すように、ラック１０２の正面側から吸気し、背面側から排気して、空気の流れを強制的に作り出し、電池モジュール１０１同士の隙間１０３に流すことで空冷により電源装置を冷却している。
【０００３】
この構造においては、ラック１０２の背面側から冷却空気を排気する必要があるため、ラック１０２を壁面１１０からある程度離間させて配置しなければならない。しかしながら、このようなラック１０２の配置上の制限は、自由度を下げることとなり、好ましくない。電源装置の使用状態においては、必ずしもラック１０２の背面に空間を設けた状態で配置することが困難な場合があり、例えばラック１０２を壁面１１０に密接させて設置したり、あるいはラック１０２同士を隙間なく並べて配置する場合もあり得る。このような場合には、各電源装置の電池モジュール１０１を効果的に空冷することができず、二次電池セルの劣化や寿命の短命化にも?がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、ラック型の電源装置の配置の自由度を向上させ、また冷却ファンの数を電池モジュールの数よりも少なくしつつ、電池モジュールの冷却能力に差が生じることを抑制したラック型の電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の形態に係るラック型の電源装置によれば、複数の二次電池セル１１を収納した複数の電池モジュール１と、複数の電池モジュール１を、水平姿勢で互いに隙間３を開けて上下に複数段に収納するラック本体２、５２と、ラック本体２、５２の正面側に配置され、電池モジュール１同士の間に形成された隙間３に冷却風を送風するための冷却ファン５と備えるラック型の電源装置であって、ラック本体２、５２は、複数の電池モジュール１の背面側に、隙間３を通過した冷却風を上方に通過させる背面ダクト４を備えると共に、背面ダクト４を通過した冷却風を排気するための排気口２８を天面側に開口しており、冷却ファン５の数は、電池モジュール１の数よりも少なく、冷却ファン５は、ラック本体２、５２の正面視において、電池モジュール１同士の間に形成された隙間３から位置ずれさせて配置している。
【０００７】
上記構成により、冷却ファンの使用数を低減してコストを削減しつつ、その配置位置を送風効率のよい電池モジュール同士の隙間の位置ではなく、敢えて電池モジュール同士の隙間を避けて配置することで、意図的に冷却風の流れの妨げとなるようにして、冷却風が届き難い領域にも冷却風を供給して、結果的には均熱な冷却が実現される。
【０００８】
本発明の第２の形態に係るラック型の電源装置によれば、複数の二次電池セル１１を収納した複数の電池モジュール１と、複数の電池モジュール１を、水平姿勢で互いに隙間３を開けて上下に複数段に収納するラック本体６２、７２と、ラック本体６２、７２の正面側に配置され、電池モジュール１同士の間に形成された隙間３に冷却風を送風するための冷却ファン５とを備えるラック型の電源装置であって、ラック本体６２、７２は、複数の電池モジュール１の背面側に、隙間３を通過した冷却風を上方に通過させる背面ダクト６４、７４を備えると共に、背面ダクト６４、７４を通過した冷却風を排気するための排気口２８を天面側に開口しており、背面ダクト６４、７４は、ラック本体６２、７２の上側領域６６、７６に収納される複数の電池モジュール１同士の間に形成された隙間３を通過した冷却風を通過させる第一流路６４Ａ、７４Ａと、ラック本体６２、７２の下側領域６７、７７に収納される複数の電池モジュール１同士の間に形成された隙間３を通過した冷却風を通過させる第二流路６４Ｂ、７４Ｂとに区画されており、さらに、冷却ファン５の数は、電池モジュール１の数よりも少なく、冷却ファン５は、上下に並べて配置している。
【０００９】
上記構成により、冷却ファンの使用数を低減してコストを削減しつつ、均一な冷却が実現される。それは、複数の電池モジュールの背面側に形成される背面ダクトを第一流路と第二流路とに分割して、上側領域に配置される複数の電池モジュールを通過した冷却風を第一流路に通過させ、下側領域に配置される複数の電池モジュールを通過した冷却風を第二流路に通過させることで、背面ダクトを通過する冷却風の流れを良好にできるからである。とくに、背面ダクトを第一流路と第二流路に区画して、下側領域に配置される複数の電池モジュールを通過した冷却風を第二流路に通過させることで、下側領域の電池モジュールを通過した冷却風が背面ダクトで停滞するのを効果的に防止して、第二流路を介して効率よく送風できる。これにより、下側領域に送風される冷却風の流れを確保して、全体として均一な風流を実現でき、均熱な冷却が実現される。
【００１０】
本発明の第３の形態に係るラック型の電源装置によれば、背面ダクト６４、７４は、上側領域６６、７６に収納される複数の電池モジュール１の背面側に位置して、背面ダクト６４、７４の内部を前後に区画する区画壁６５、７５を備えており、区画壁６５、７５の正面側を第一流路６４Ａ、７４Ａとして、区画壁６５、７５の背面側を第二流路６４Ｂ、７４Ｂとしている。
【００１１】
上記構成により、背面ダクトに区画壁を配置する簡単な構造で、背面ダクトを第一流路と第二流路に区画できる。とくに、上側領域に収納される電池モジュール間を通過した冷却風を区画壁の正面側に形成される第一流路に通過させて、下側領域に収納される電池モジュール間を通過した冷却風を区画壁の背面側に形成される第二流路に通過させるので、上下に複数段に配置された電池モジュール間を通過した冷却風を効率よく上方に排気できる。
【００１２】
本発明の第４の形態に係るラック型の電源装置によれば、冷却ファン５が、複数段に配置される複数の電池モジュール１に対して１段おきに等間隔で配置されている。
【００１３】
上記構成により、ラック本体の正面側に配置される冷却ファンの数を、複数段に配置される複数の電池モジュールの数の半分として製造コストを低減しながら、各隙間に送風される冷却風の風流を均一にして全ての電池モジュールを均一に冷却できる。
【００１４】
本発明の第５の形態に係るラック型の電源装置によれば、ラック本体２、７２の正面側の最下位置に配置される冷却ファン５を、ラック本体２、７２に収納された電池モジュール１の内、最下段に位置する電池モジュール１と合致させるように配置している。
【００１５】
上記構成により、最も下側に位置する冷却ファンを最下段に位置する電池モジュールと合致させるように配置する簡単な構成により、電池モジュール間の隙間に流れる風流を均一にして全ての電池モジュールを均一に冷却できる。
【００１６】
本発明の第６の形態に係るラック型の電源装置によれば、ラック本体５２の正面側の最下位置に配置される冷却ファン５を、ラック本体５２に収納された電池モジュール１の内、最下段から２段目に位置する電池モジュール１と合致させるように配置している。
【００１７】
上記構成により、最も下側に位置する冷却ファンを最下段から２段目に位置する電池モジュールと合致させるように配置する簡単な構成により、電池モジュール間の隙間に流れる風流を均一にして全ての電池モジュールを均一に冷却できる。
【００１８】
本発明の第７の形態に係るラック型の電源装置によれば、ラック本体２、６２が、排気口２８に位置して、背面ダクト４、６４を通過した冷却風を排気するための排気ファン３５を備えている。
【００１９】
上記構成により、上下に配置された複数の電池モジュールの間の隙間を通過して背面ダクトに流入される冷却風を、天面側の排気口に配置された排気ファンにより効果的に吸引して排出できる。とくに、天面側の排気口から強制的に排気するので、全体的な冷却風の流れを促進して、全ての電池モジュールをより効率よく冷却できる。
【００２０】
本発明の第８の形態に係るラック型の電源装置によれば、ラック本体２、５２、６２、７２が、最下段に配置される電池モジュール１の下方に、冷却ファン５から送風される冷却風を通過させる底部側ダクト３０を備えており、底部側ダクト３０を背面ダクト４、６４、７４に連通して、底部側ダクト３０を通過した冷却風を背面ダクト４、６４、７４に流入させるようにしており、さらに、底部側ダクト３０の上下幅（Ｔ）を、電池モジュール１同士の間に形成された隙間３の上下幅（ｔ）よりも広くしている。
【００２１】
上記構成により、最も下側に位置する冷却ファンから最下段の電池モジュールに対して送風される冷却風の流れを促進して、最下段に配置される電池モジュールの近傍における風流を良好にできる。とくに、この底面側ダクトの上下幅を電池モジュール間の隙間よりも広くすることで、より効果的に最下部の風流を良好にして、全ての電池モジュールを均一に冷却できる。
【００２２】
本発明の第９の形態に係るラック型の電源装置によれば、冷却ファン５と、これに対向する複数の電池モジュール１の前面１Ａとの間隔（ｈ）を、冷却ファン５の厚さ（ｋ）の４倍以下としている。
【００２３】
上記構成により、電池モジュールの前面側に広いスペースを設けることなく、言い換えるとラック本体をコンパクトにしながら、全ての電池モジュールを均一に冷却できる。
【００２４】
本発明の第１０の形態に係るラック型の電源装置によれば、ラック本体２、５２、６２、７２に収納される複数の電池モジュール１の充放電を制御する電源コントローラ７を備え、電源コントローラ７を、複数段に配置される複数の電池モジュール１の最上段に配置される電池モジュール１の上方に配置すると共に、電源コントローラ７を背面ダクト４を通過した冷却風で冷却する。
【００２５】
上記構成により、ラック本体に収納される複数の電池モジュールの充放電を電源コンロトーラで制御しながら、この電源コントローラを最上段の電池モジュールの上方に配置することで、背面ダクトを通過した冷却風に接触させて電源コントローラを効果的に冷却できる。
【００２６】
本発明の第１１の形態に係るラック型の電源装置によれば、電池モジュール１が、内蔵される複数の二次電池セル１１の出力を外部に出力するための出力端子１４を前面１Ａに備えており、ラック本体２、５２、６２、７２の正面側において、複数の電池モジュール１の出力端子１４を、接続ライン４１を介して電源モジュール７に接続している。
【００２７】
上記構成により、複数の電池モジュールの配線をラック本体の正面側とすることで、配線作業やメンテナンスを簡単にできる。とくに、複数の電池モジュールを接続する接続ラインや出力端子を正面側に配置するので、これらの配線部分を効果的に冷却できる。また、これらの配線部材を、冷却ファンで強制送風される電池モジュールの前面側に配置するので、この部分に埃等の異物が堆積する有効に防止しながら冷却できる特徴も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１にかかるラック型の電源装置の斜視図である。
【図２】図１に示すラック型の電源装置の分解斜視図である。
【図３】図１に示すラック型の電源装置の正面プレートを外した状態を示す正面図である。
【図４】図１に示すラック型の電源装置のＩＶ−ＩＶ線断面に相当する模式断面図である。
【図５】図１に示すラック型の電源装置のＶ−Ｖ線断面に相当する模式断面図である。
【図６】電池モジュールの斜視図である。
【図７】図１に示すラック型の電源装置の要部拡大断面図である。
【図８】参考例の電源装置を示す模式断面図である。
【図９】本発明の実施形態２にかかるラック型の電源装置の模式断面図である。
【図１０】本発明の実施形態３にかかるラック型の電源装置の一部拡大模式断面図である。
【図１１】本発明の実施形態４にかかるラック型の電源装置の模式断面図である。
【図１２】従来のラック型の電源装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。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例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００３０】
本発明のラック型の電源装置は、載置型の蓄電用設備として利用でき、例えば、サーバーやビルディング、工場等において停電時に駆動するバックアップ用電源、ピークカット用の蓄電、あるいは動力駆動用等の用途に利用できる。
【００３１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１にかかるラック型の電源装置を図１〜図５に示す。図１はラック型の電源装置の斜視図を、図２はラック型の電源装置の分解斜視図を、図３はラック型の電源装置の正面プレートを外した正面図を、図４はラック型の電源装置の垂直模式断面図を、図５はラック型の電源装置の水平模式断面図をそれぞれ示している。図１ないし図５に示すラック型の電源装置は、複数の二次電池セル１１を収納した複数の電池モジュール１と、複数の電池モジュール１を、水平姿勢で互いに隙間３を開けて上下に複数段に収納するラック本体２と、ラック本体の正面側に配置され、電池モジュール同士の間に形成された隙間３に冷却風を送風するための複数の冷却ファン５とを備えている。
【００３２】
図１ないし図５に示すラック型の電源装置は、ラック本体２の内部に中空状の収納スペース２０を設けており、この収納スペース２０に複数の電池モジュール１を水平姿勢で上下に並べて収納している。複数の電池モジュール１は、上下に隣接する電池モジュール１の間に隙間３が形成される状態で配置されている。ラック本体２は、正面側に電池モジュール１よりも少ない数の冷却ファン５を上下に並べて配置している。さらに、ラック本体２は、複数の電池モジュール１の背面側に、隙間３を通過した冷却風を上方に通過させる背面ダクト４を備えると共に、背面ダクト４を通過した冷却風を排気するための排気口２８を天面側に開口している。以上のラック型の電源装置は、冷却ファン５でラック本体２の内部に取り込んだ冷却風を電池モジュール１間の隙間３から背面ダクト４に通過させて排気口２８から排気して、収納スペース２０に収納された全ての電池モジュール１を冷却風で冷却するようにしている。
【００３３】
（電池モジュール１）
電池モジュール１は、図５と図６に示すように、互いに直列及び／又は並列に接続されてなる複数の二次電池セル１１からなるバッテリ１０と、このバッテリ１０を収納してなる外装ケース１２とを備えている。
【００３４】
バッテリ１０は、複数の二次電池セル１１を、直列と並列に接続して、出力電圧を８０３．６Ｖとしている。この二次電池セル１１は、リチウムイオン二次電池である。二次電池セル１１をリチウムイオン二次電池とするバッテリ１０は、容積と重量に対する出力を大きくできる。ただ、二次電池セルには、リチウムイオン電池に代わって、リチウムポリマー電池やニッケル水二次電池セルも使用できる。したがって、本発明は、二次電池セルをリチウムイオン電池に特定せず、二次電池セルには、充電できる全ての電池を使用できる。さらに、図のバッテリ１０は、温度検出のための温度センサ１９を設けている。温度センサは、二次電池セルごとに設けることも、特定の位置にある二次電池セルのみの監視としてもよい。
【００３５】
外装ケース１２は、全体の形状を厚さのある箱形としており、複数の二次電池セル１１からなるバッテリ１０を収納している。外装ケース１２は、熱伝導に優れた材料、例えば金属製としている。ただ、外装ケースは、樹脂製とすることもできる。この外装ケース１２は、ラック本体２の内部の収納スペース２０に、上下に複数段に並べて収納できる形状と大きさに成形している。さらに、図の電池モジュール１は、ラック本体２の収納スペース２０に、所定の深さまで挿入できるように、外装ケース１２の正面側において、両側に突出して、位置決め鍔部１３を設けている。この電池モジュール１は、ラック本体２の収納スペース２０に収納する状態で、位置決め鍔部１３をラック本体２の収納スペース２０の開口縁に当接させて定位置に収納される。この電池モジュール１は、止ネジ等の連結具を介して位置決め鍔部１３をラック本体２の開口縁に固定することができる。
【００３６】
さらに、電池モジュール１は、複数の二次電池セル１１の状態を検出して監視するマイコンを含む電子回路１７と、電子回路１７で検出した情報等の信号を外部に出力し、また外部からの信号を受信するための通信回路１８を備えている。電子回路１７は、複数の二次電池セル１１の温度や電圧、充放電の電流等の電池情報を検出する各種回路や、これらの電池情報から電池の満充電や残容量を検出、演算する回路、あるいは、電池が正常であるかどうかを監視する保護回路等を備えている。電子回路１７で検出された情報は通信回路１８を介して外部に出力される。
【００３７】
さらに、電池モジュール１は、バッテリ１０の出力側に接続されてなる正負の出力端子１４を外装ケース１２の前面１Ａに備えている。正負の出力端子１４は、図３に示すように、ラック本体２の収納スペース２０に複数の電池モジュール１が収納される状態で、電池モジュール１の前面１Ａ側において、接続ライン４１で接続される。接続ライン４１は、両端に配線用コネクタ４３を備えており、この配線用コネクタ４３が出力端子１４に嵌着されて複数の電池モジュール１が接続ライン４１を介して接続される。図に示す電源装置１００は、上下に積層される複数の電池モジュール１を、接続ライン４１を介して直列に接続している。ただ、複数の電池モジュールは、直列及び／又は並列に接続することもできる。
【００３８】
この電源装置１００は、複数の電池モジュール１の配線をラック本体２の正面側で施工できるので、配線作業やメンテナンスを簡単にできる。とくに、複数の電池モジュール１を接続する接続ライン４１や出力端子１４を電池モジュール１の正面側に配置するので、冷却ファン５から送風される冷却風でこれらの配線部分を効果的に冷却できる。また、これらの配線部材を、冷却ファンで強制送風される電池モジュールの前面側に配置するので、この部分に埃等の異物が堆積する有効に防止しながら冷却できる特徴も実現できる。
【００３９】
また、電池モジュール１は、内蔵される通信回路１８からの信号を出力し、また外部機器からの信号を入力するための信号端子１５を外装ケース１２の前面１Ａに備えている。この信号端子１５は、出力用端子１５Ａと入力用端子１５Ｂとからなる。入力用端子１５Ｂは、隣接する他の電池モジュール１と通信ライン４２で接続されて、この電池モジュール１から出力される信号が入力される。出力用端子１５Ａは、電池モジュール１に内蔵される通信回路１８からの信号を出力すると共に、他の電池モジュール１から入力された信号を通過させて出力する。このように、他の電池モジュール１からの信号を入力させる入力用端子１５Ｂを設けて、出力用端子１５Ａから出力し、通信ライン４２を介して、複数の電池モジュール１からの信号を１つの回線で送信できるので、配線を簡単にして、複数の電池モジュール１の状態を監視できる。ただ、電池モジュールは、出力用端子のみからなる信号端子を備えることもできる。
【００４０】
（ラック本体２）
図１〜図４に示すラック本体２は、四隅に設けた支柱２１の四方を、正面プレート２２と背面プレート２３と左右の側面プレート２４とで閉塞すると共に、上面を天面プレート２５で閉塞して、全体の外観を四角柱状に形成している。ラック本体２は、内部を中空状としており、複数の電池モジュール１を上下に複数段に並べて収納する収納スペース２０を内部に設けている。ラック本体２は、複数段に配置される複数の電池モジュール１を、水平姿勢で互いに隙間３を設けて収納している。
【００４１】
ラック本体２は、複数の電池モジュール１を水平姿勢であって所定の間隔で配置するために、電池モジュール１の位置決め部材を備えている。図に示すラック本体２は、位置決め部材として、複数枚の位置決めプレート２６を上下に並べて配置している。位置決めプレート２６は、断面視Ｌ字状に折曲された金属板で、電池モジュール１の側面に沿って配置される垂直部２６Ｙと、電池モジュール１の両側部の下面を下方から支持する支持部２６Ｘとで構成している。図１のラック本体２は、両側に設けた側面プレート２４の間であって、収納スペース２０の両側に、垂直姿勢に配置された一対の支持フレーム２７を備えており、これらの支持フレーム２７の内側に複数の位置決めプレート２６を上下に並べて固定している。複数の位置決めプレート２６は、水平姿勢の支持部２６Ｘが収納スペース２０の側面から内側に突出する姿勢で配置されている。これにより、ラック本体２は、収納スペース２０を複数段に区画しながら、対向する支持部２６Ｘの上面に電池モジュール１を載置することで、複数の電池モジュール１を所定の間隔で支持できるようにしている。
【００４２】
図のラック本体２は、左右に対向して配置される位置決めプレート２６の垂直部２６Ｙの間隔を電池モジュール１の横幅と等しくすると共に、上下に配置される複数の位置決めプレート２６を隙間なく並べて、これらの間から冷却風が両側に漏れるのを防止している。ラック本体は、図示しないが、収納スペースに送風される冷却風が電池モジュールの左右方向に漏れるのを阻止するために、位置決めプレートの垂直部の外側又は内側に、空気漏れ防止部材を配置することもできる。以上のラック本体２は、複数段に配置される電池モジュール１間に形成される隙間３に送風される冷却風を、両側に漏らすことなく背面側に通過させることができる。ただ、複数の位置決めプレート２６は、必ずしも空気が完全に漏れない構造とする必要はなく、多少は空気が漏れる構造としてもよい。とくに、図に示すラック本体２は、位置決めプレート２６の外側を側面プレート２４で閉塞しているので、仮に位置決めプレート２６から外側に空気が漏れても、側面プレート２４により外側に漏れるのを阻止できるからである。
【００４３】
図のラック本体２は、上下に並べて配置される位置決めプレート２６から内側に突出する支持部２６Ｘを複数段に設けて、各段に電池モジュール１を収納するようにしている。図１〜図４のラック本体２は、水平姿勢で前後方向に延長された支持部２６Ｘを上下に１４段設けており、各支持部２６Ｘで電池モジュール１を水平姿勢に支持しながら、収納スペース２０に整列できる構造としている。このラック本体２は、図７に示すように、上下に配置される位置決めプレート２６のピッチであって、収納スペース２０の内側に突出する支持部２６Ｘの間隔（Ｓ）を、電池モジュール１の厚さ（ｄ）よりも大きくしている。これにより、上下に積層される電池モジュール１の間に所定の上下幅（ｔ）の隙間３が形成されるようにしている。したがって、上下に配置される支持部２６Ｘの間隔（Ｓ）は、電池モジュール１の厚さ（ｄ）に隙間３の上下幅（ｔ）を加えた間隔とすることができる。このラック本体２は、電池モジュール１同士の間に所定の上下幅（ｔ）の隙間３を設けながら、収納スペース２０の定位置に正確に配置できる。
【００４４】
以上のラック本体２は、両側に位置する位置決めプレート２６の垂直部２６Ｙの内面と支持部２６Ｘの上面に沿って電池モジュール１を挿入して、電池モジュール１を位置決めしながら挿入できる。ただ、ラック本体は、収納スペースの両側面に段差部やガイドレールを設けて、電池モジュールをガイドしながら挿入することもできる。さらに、ラック本体は、位置決め部材を、電池モジュール全体を下側から支持する支持プレートとすることもできる。このラック本体は、上下の支持プレートの間隔を電池モジュールの厚さよりも大きくすることで、上下に積層される電池モジュールの間に所定の上下幅の隙間を設けながら複数の電池モジュールを複数段に配置できる。この場合、支持プレートの上面に配置される電池モジュールは、この隙間に送風される冷却風が支持プレートを介して電池モジュールに熱伝導される。したがって、この支持プレートは、スリットや貫通孔を設けることで冷却風を直接に電池モジュールの下面に接触させながら送風することができる。
【００４５】
さらに、ラック本体２は、複数の電池モジュール１を収納スペース２０の所定の深さまで挿入する構造としている。このラック本体２は、図４、図５、及び図７に示すように、収納スペース２０に収納される複数の電池モジュール１の背面１Ｂと背面プレート２３との間に空間を設けており、この空間を、電池モジュール１間の隙間３を通過した冷却風を通過させる背面ダクト４としている。このラック本体２は、収納スペース２０に収納される電池モジュール１の挿入位置を調整することで、電池モジュール１の背面側に形成される背面ダクト４の前後幅（Ｌ）を決定できる。ラック本体２は、背面ダクト４の前後幅（Ｌ）を大きくすると、上下に配置された複数の隙間３を通過した冷却風を能率よく通過させて天面側に流動できるが、全体の外形が大きくなる。反対に、背面ダクト４の前後幅（Ｌ）を小さくすると、外形を小さくしてコンパクトにできるが、複数の隙間３を通過した冷却風を能率よく通過できなくなる。したがって、ラック本体２に形成される背面ダクト４の前後幅（Ｌ）は、上下に配置される電池モジュール１及び冷却ファン５の数、冷却ファン５の送風量、電池モジュール１の大きさ等を考慮して最適な幅に決定される。背面ダクト４の前後幅（Ｌ）は、例えば、電池モジュール１間の隙間３の上下幅（ｔ）に電池モジュール数を乗じた数の１／１０倍〜１倍、好ましくは１／５倍〜の３／５倍とすることができる。
【００４６】
さらに、ラック本体２は、収納スペース２０に複数の電池モジュール１を上下に複数段に収納した状態で、電池モジュール１の正面側を正面プレート２２で閉塞している。正面プレート２２には、上下に並べて複数の冷却ファン５を配置している。さらに、ラック本体２は、複数の電池モジュール１の前面１Ａと正面プレート２２との間に送風スペース６を設けている。この送風スペース６は、正面プレート２２に固定された複数の冷却ファン５から送風される冷却風を対流させて、電池モジュール１間に形成された隙間３に流入させるために形成されている。この送風スペース６は、前後幅（Ｋ）を大きくすると、冷却ファン５から送風される冷却風を電池モジュール１間に隙間３に流入させやすくなるが、ラック本体２の外形が大きくなる。反対に、送風スペース６の前後幅（Ｋ）を小さくすると、外形を小さくしてコンパクトにできるが、冷却ファン５から送風される冷却風が送風スペース６内で対流し難くなる。したがって、この送風スペース６の前後幅（Ｋ）は、例えば、冷却ファン５の厚さ（ｋ）の１．５〜５倍、好ましくは２〜４倍とすることができる。これにより、冷却ファン５とこれに対向する電池モジュール１の前面１Ａとの間隔（ｈ）は、冷却ファンの厚さ（ｋ）の０．５〜４倍、好ましくは１〜３倍以下とすることができる。
【００４７】
図に示すラック本体２は、正面プレート２２に配置される冷却ファン５の数を、収納スペース２０に配置される電池モジュール１の数よりも少なくしている。実施形態１の電源装置１００は、上下に配置される電池モジュール１に対して、正面側に配置される冷却ファン５の数を少なく、具体的には約半分とするが、これらの冷却ファン５の配置を独特の位置とすることで、少ない冷却ファン５で全ての電池モジュール１を効率よく冷却する。ここで、図３に示す実施形態１の電源装置では、１４個の電池モジュール１を上下に１４段に配置すると共に、７個の冷却ファン５を電池モジュール１の前面側に配置している。すなわち、この電源装置１００は、２段の電池モジュールに対して１個の冷却ファン５が対向するように配置されている。
【００４８】
ここで、冷却ファン５の数を電池モジュール１の数の半分とし、２段の電池モジュールに対して１個の冷却ファン５を配置して冷却する場合、図８に示す参考例の電源装置のように、２段の電池モジュール９１の間に形成される隙間９３に対向して冷却ファン９５を配置することで、この隙間９３に効果的に冷却風を送風できる。すなわち、冷却ファン９５の中心軸が電池モジュール９１間の隙間９３に合致するように配置することで、この隙間９３に対して効率よく冷却風を送風することができる。ただ、この場合、冷却ファン９５の正面に対向する隙間９３Ａには効果的に冷却風を送風できるが、上下に離れて配置された冷却ファン９５同士の間に位置する隙間９３Ｂには冷却風が流れにくくなる。このため、冷却ファン９５と対向する隙間９３Ａと、冷却ファン９５の間に配置される隙間９３Ｂとの間に風流の違いが生じ、複数の電池モジュール９１を均一に冷却することができなくなる。
【００４９】
ちなみに、図８の電源装置において、各隙間９３に流れる冷却風の流速が最大となるのは、最上段に配置される電池モジュール９１の上側に形成される隙間９３（図において点Ｐで表示）であり、この隙間９３における冷却風の流速が６．１ｍ／ｓとなる。また、図８の電源装置において、各隙間９３に流れる冷却風の流速が最小となるのは、下から２段目の電池モジュール９１と３段目の電池モジュール９１の間に形成される隙間９３（図において点Ｑで表示）であり、この隙間９３における冷却風の流速が０．６ｍ／ｓとなる。したがって、この電源装置は、最大風速差が５．５ｍ／ｓとなって、全ての電池モジュール１を均一に冷却するのが難しい。
【００５０】
これに対して、本発明の実施形態１にかかる電源装置１００では、２段の電池モジュールに対して１個の冷却ファン５を配置して冷却する構造とするが、各電池モジュール１間に形成される隙間３に送風される冷却風の風流を均一にするために、ラック本体２の正面側に配置される冷却ファン５を、ラック本体２の正面視において、電池モジュール１同士の隙間３から位置ずれさせて配置している。図４と図７に示す電源装置１００は、正面側に配置される複数の冷却ファン５の内、最下位置に配置される冷却ファン５を、複数段に配置された複数の電池モジュール１の内、最下段に位置する電池モジュール１と合致させるように配置している。さらに、複数の冷却ファン５を、複数段に配置される複数の電池モジュール１に対して１段おきに等間隔で配置している。したがって、この電源装置１００は、複数の冷却ファン５の内、最上位置に配置される冷却ファン５は、最上段から２段目に位置する電池モジュール１に対して合致する状態で配置している。
【００５１】
ここで、本明細書において、「冷却ファン５を電池モジュールと合致させるように配置する。」とは、図７に示すように、側面視において、冷却ファン５の送風方向における中心軸ｍが、電池モジュール１の前面１Ａと交わるような位置関係であって、電池モジュール１の上下方向の厚さを１００とする場合、冷却ファン５の中心軸ｍが電池モジュール１の厚さの１０〜９０の領域に位置し、好ましくは電池モジュール１の厚さの２０〜８０の領域に位置し、さらに好ましくは、電池モジュール１の厚さの３０〜７０の領域に位置するように配置する状態を意味するものとする。図７に示す電源装置１００は、冷却ファン５の中心軸ｍが、電池モジュール１の厚さの中心よりも多少上方に位置するように、具体的には、電池モジュール１の高さを１００として、約７０の高さに位置するように配置している。
【００５２】
以上のように、ラック本体２の正面側に配置される冷却ファン５を、電池モジュール１同士の隙間３から位置ずれさせて、とくに電池モジュール１と合致させるように配置する構造は、全ての隙間３に供給される冷却風の風流を近似させて、これにより全ての電池モジュール１を均一に冷却する。この構造は、冷却ファン５の配置位置を送風効率のよい電池モジュール１同士の間ではなく、敢えて電池モジュール１同士の隙間３を避けて配置することで、意図的に冷却風の流れの妨げとなるようにする。これにより、冷却風が届き難い領域、たとえば、冷却ファン５から最も離れた隙間３にも冷却風を供給して、結果的には各隙間３における風速の差を低減する。
【００５３】
図４に示す実施形態１の電源装置において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最大となるのは、最上段に配置される電池モジュール１の上側に形成される隙間３（図において点Ａで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が５．９ｍ／ｓとなる。また、図４の電源装置において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最小となるのは、最下段の電池モジュール１と下から２段目の電池モジュール１の間に形成される隙間３（図において点Ｂで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が０．７ｍ／ｓとなる。したがって、この電源装置は、最大風速差が５．２ｍ／ｓとなって、図８に示す参考例の電源装置に対して、最大風速差が約５％も改善される。とくに、最下位置の冷却ファン５を最下段の電池モジュール１と合致させるように配置し、複数の冷却ファン５を１段おきに等間隔で配置する簡単な構成により、電池モジュール１間の隙間３に流れる風流の差を低減できる。なお、図４と図８に示す電源装置では、冷却ファンの配置を変更する以外の条件は全て等しくしている。また、これらの電源装置には、冷却ファンとして、最大風速を１．５〜４ｍ／ｓとする軸流タイプのプロペラファンを使用している。
【００５４】
また、図１〜図３に示す電源装置１００は、図７に示すように、電池モジュール１の前面１Ａに対向して配置される冷却ファン５の左右位置を、平面視において、電池モジュール１の左右の中心線Ｍから偏在させている。この電源装置は、図３及び図５に示すように、電池モジュール１の前面１Ａ側に接続ライン４１が配置されている。とくに、電池モジュール１の前面１Ａには、接続ライン４１を出力端子１４に接続する配線用コネクタ４３が配置されている。ここで、図５及び図６に示す電池モジュール１では、この配線用コネクタ４３が接続される出力端子１４を電池モジュール１の左右の中心線Ｍに接近する位置に配置している。このため、冷却ファン５を電池モジュール１の中心線Ｍに接近して配置させると、冷却ファン５と配線用コネクタ４３の位置が重なり、電池モジュール１同士の間に形成される隙間３への送風が抑制される虞がある。したがって、図３及び図５に示すように、冷却ファン５の位置を電池モジュール１の左右の中心線Ｍからずらすことにより、圧力損失の改善を図ることができる。
【００５５】
図に示す電源装置１００は、正面視で左側に偏在して冷却ファン５を配置している。ただ、電源装置は、電池モジュール１の前面１Ａに配置される各種配線部材、例えば、接続ライン４１や配線用コネクタ４３、通信ライン４２等の配置により、冷却ファン５の位置を適宜変更することもできる。電源装置は、冷却ファン５の中心軸ｍを電池モジュール１の中心線Ｍと略等しい方向に配置することもできる。電源装置は、例えば、電池モジュール１の中心軸Ｍに対する冷却ファン５の中心軸ｍの偏在量（Ｚ）を、電池モジュール１の横幅の５０％〜７５％とすることができる。さらに、図１〜図３のラック本体２は、複数の冷却ファン５を上下に直線状に配置しているが、複数の冷却ファン５は、正面プレート２２の左右方向の中心線に対して左右に交互に配置する、言い換えるとジグザグ状に配置することもできる。
【００５６】
さらに、ラック本体２は、最下段に配置される電池モジュール１の下方に、冷却ファン５から送風される冷却風を通過させる底部側ダクト３０を備えている。図２と図７に示すラック本体２は、最下段に載置される電池モジュール１の下面に底部プレート３１を配置しており、この底部プレート３１の下方に中空のスペースを設けて、底部側ダクト３０としている。底部プレート３１は金属板であって、冷却ファン５から送風スペース６に供給される冷却風を底部側ダクト３０に流入させるための流入口３１Ａを電池モジュール１の前面側に位置して開口している。さらに、底部プレート３１は、電池モジュール１の背面側において、背面プレート２３との間に隙間を設けており、この隙間を連通隙間３２として背面ダクト４に連通している。
【００５７】
このラック本体２は、送風スペース６の底部において、冷却ファン５から送風される冷却風を底部側ダクト３０に通過させて背面ダクト４に流入させる。とくに、図に示す底部側ダクト３０は、その上下幅（Ｔ）を、電池モジュール１同士の間の隙間３の上下幅（ｔ）よりも広くしている。このため、最下段に配置される電池モジュール１の下面に効果的に冷却風を送風させて、この電池モジュール１を冷却できる。また、最下段の電池モジュール１の下方に底部側ダクト３０を設けることで、収納スペース２０の下部に形成された隙間３を通過する冷却風の流速を速くしてラック本体２全体の風流のムラを改善できる。底部側ダクト３０の上下幅（Ｔ）は、例えば、電池モジュール１間の隙間３の上下幅（ｔ）の２〜１０倍、好ましくは３〜８倍とすることができる。
【００５８】
さらに、ラック本体２は、天面プレート２５に、排気口２８を開口している。図１〜図３に示すラック本体２は、天面プレート２５の背面側の領域に複数の貫通孔を開口して排気口２８としている。この天面プレート２５は、複数の貫通孔を多孔板状に開口している。この構造は、排気口２８の開口面積を広くしながら、異物等の侵入を防止できる特徴がある。図に示す天面プレート２５は、背面側の領域であって背面ダクト４の上端開口に対向して設けられている。この構造の排気口２８を備えるラック本体２は、背面ダクト４を通過した冷却風を効率よく外部に排気できる。ただ、図示しないが、排気口は、天面プレートの全面にわたって設けることもできる。
【００５９】
さらに、図に示すラック本体２は、天面プレート２５の下方であって、最上段の電池モジュール１よりも上方に、電池モジュール１の収納スペース２０から区画された区画室３４を設けている。ラック本体２は、最上段の電池モジュール１の上面側に上部プレート３３を配置しており、この上部プレート３３により、ラック本体２の内部を収納スペース２０と区画室３４とに区画している。ラック本体２は、この区画室３４を、後述する電源コントローラ７の収納スペースとしている。図に示すラック本体２は、背面ダクト４を通過した冷却風をこの区画室３４に流入させた後、天面プレート２５に開口した排気口２８から排気する構造としている。したがって、区画室３４に流入する冷却風を電源コントローラ７に接触させて、電源コントローラ７を冷却できる特徴がある。
【００６０】
さらに、ラック本体２は、図４の鎖線で示すように、天面プレート２５に開口された排気口２８に位置して、排気ファン３５を設けることもできる。このラック本体２は、背面ダクト４を通過した冷却風を排気ファン３５を介して強制的に外部に排気できる。このため、このラック本体２は、複数の電池モジュール１の間の隙間３を通過して背面ダクトに流入された冷却風を排気ファン３５で吸引して効率よく排出できる。とくに、天面側の排気口２８から強制的に排気するので、全体的な冷却風の流れを促進して、全ての電池モジュール１をより効率よく冷却できる。
【００６１】
（冷却ファン５）
冷却ファン５は、ラック本体２の正面プレート２２に固定されており、外気を吸引してラック本体２の内部に強制送風する。図に示す冷却ファン５は、軸流ファンであって、複数のフィンを有するプロペラをモーターで回転させるプロペラファンとしている。冷却ファン５は、例えば、最大風速を１．５〜４ｍ／ｓとするものが使用できる。電源装置は、複数段に配置された電池モジュール１の前面側に対向して、複数の冷却ファン５を所定の配列で配置している。
【００６２】
（実施形態２）
さらに、本発明の実施形態２にかかるラック型の電源装置を図９に示す。この図に示す電源装置２００は、前述の実施形態１にかかる電源装置１００と同様に、複数段に配置された１４個の電池モジュール１に対して７個の冷却ファン５を配置している。この電源装置２００も、正面側に配置される冷却ファン５を、ラック本体５２の正面視において、電池モジュール１同士の隙間３から位置ずれさせて配置するが、前述の実施形態１の電源装置１００とは、冷却ファン５の配置が異なる。したがって、この電源装置２００については、冷却ファン５の配置のみを説明し、他の部材については前述の実施形態１と同符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図９に示す電源装置２００は、正面側に配置される複数の冷却ファン５の内、最下位置に配置される冷却ファン５を、複数段に配置された複数の電池モジュール１の内、最下段から２段目に位置する電池モジュール１と合致させるように配置している。さらに、複数の冷却ファン５を、複数段に配置される複数の電池モジュール１に対して１段おきに等間隔で配置している。したがって、この電源装置２００は、複数の冷却ファン５の内、最上位置に配置される冷却ファン５を、最上段に位置する電池モジュール１に対して合致する状態で配置している。
【００６４】
図９に示す電源装置２００は、電池モジュール１の前面１Ａに対向して配置される冷却ファン５を電池モジュール１の厚さの中心に位置するように配置している。この構造は、冷却ファン５から電池モジュール１の前面１Ａに送風される冷却風を上下にバランスよく分流する状態で対流させて、電池モジュール１の上下に形成される隙間３に均等に流入できる。これにより、各電池モジュール１を上下に送風される冷却風で効率よく冷却しながら、複数の隙間３に送風される冷却風の風速の差を低減できる。
【００６５】
図９に示す実施形態２の電源装置２００において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最大となるのは、最上段に配置される電池モジュール１の上側に形成される隙間３（図において点Ｃで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が５．１ｍ／ｓとなる。また、図９の電源装置２００において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最小となるのは、最下段の電池モジュール１と下から２段目の電池モジュール１の間に形成される隙間３（図において点Ｄで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が０．５ｍ／ｓとなる。したがって、この電源装置２００は、最大風速差が４．６ｍ／ｓとなって、図８に示す参考例の電源装置に対して、最大風速差が約１６％も改善される。とくに、最下位置の冷却ファン５を最下段から２段目の電池モジュール１と合致させるように配置し、複数の冷却ファン５を１段おきに等間隔で配置する簡単な構成により、電池モジュール１間の隙間３に流れる風流の差を低減できる。
【００６６】
（実施形態３）
さらに、本発明の実施形態３にかかるラック型の電源装置を図１０に示す。この図に示す電源装置３００は、ラック本体６２に複数段に収納される複数の電池モジュール１の背面側に形成される背面ダクト６４を、第一流路６４Ａと第二流路６４Ｂとに区画している。図１０に示すラック本体６２は、複数の電池モジュール１を収納する収納スペース２０上側領域６６と下側領域６７とに区画しており、上側領域６６に収納される複数の電池モジュール１間の隙間３を通過した冷却風を第一流路６４Ａに通過させて、下側領域６７に収納される複数の電池モジュール１を通過した冷却風を第二流路６４Ｂに通過させるようにしている。
【００６７】
図に示すラック本体６２は、収納スペース２０の上下の中央部に位置して、収納スペース２０を上側領域６６と下側領域６７とに区画する中間プレート６３を配置している。さらに、ラック本体６２は、上側領域６６に収納される複数の電池モジュール１の背面側に位置して、背面ダクト６４の内部を前後に区画する区画壁６５を設けている。この背面ダクト６４は、区画壁６５の正面側を第一流路６４Ａとして、区画壁６５の背面側を第二流路６４Ｂとしている。図の区画壁６５は、背面プレート２３に対して平行な姿勢で配置されており、下端を中間プレート６３の背面側の端縁に連結すると共に、上端を背面ダクト６４の上端開口まで延長して配置している。この背面ダクト６４は、上側領域６６に収納される複数の電池モジュール１間の隙間３を通過した冷却風と下側領域６７に収納される複数の電池モジュール１間の隙間３を通過した冷却風とを、それぞれ独立して第一流路６４Ａと第二流路６４Ｂに通過させる構造としている。
【００６８】
ただ、背面ダクトは、必ずしも区画壁で前後に２分割して区画する構造には限定しない。背面ダクトは、左右に分割することも、３以上の流路に分割することもできる。また、区画壁は、必ずしも背面プレートに対して平行に配置する構造には限定しない。区画壁は、背面プレートに対して傾斜する姿勢で配置することもできる。すなわち、背面ダクトは、区画壁で内部を複数に分割して区画する全ての構造が採用できる。
【００６９】
図に示す背面ダクト６４は、第一流路６４Ａの前後幅（ｂ１）と第二流路６４Ｂの前後幅（ｂ２）を等しくしている。ただ、背面ダクト６４は、上側領域６６と下側領域６７にそれぞれ収納される電池モジュール１の数に応じて、第一流路６４Ａと第二流路６４Ｂの前後幅を調整することもできる。第一流路６４Ａの前後幅（ｂ１）と第二流路６４Ｂの前後幅（ｂ２）は、複数の電池モジュール１間に形成される隙間３に送風される冷却風の最大流速差が小さくなるように調整される。
【００７０】
さらに、図に示す電源装置３００は、１４個の電池モジュール１を収納しており、これらの電池モジュール１の内、上側の６段を上側領域６６とし下側の８段を下側領域６７としている。前述のように、第一流路６４Ａの前後幅（ｂ１）と第二流路６４Ｂの前後幅（ｂ２）とを等しくする構造では、このように、上側領域６６の段数を下側領域６７の段数よりも少なくすることで、全ての隙間３に送風される冷却風も流速差を低減できる。ただ、電源装置は、上側領域６６と下側領域６７の数を６段と８段には特定せず、種々に変更することもできる。
【００７１】
さらに、この電源装置３００は、前述の参考例の電源装置と同様に、冷却ファン５の数を電池モジュール１の数の半分とし、２段の電池モジュールに対して１個の冷却ファン５を配置しており、とくに、２段の電池モジュール１の間に形成される隙間３に対向して冷却ファン５を配置している。この電源装置３００は、参考例の電源装置と比較して、複数の冷却ファン５の配置を等しくするが、背面ダクト６４の構造を異なる構造とすることで、複数の電池モジュール１の間に形成される各隙間３に送風される冷却風の最大風速差を著しく改善している。
【００７２】
図１０に示す実施形態３の電源装置３００において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最大となるのは、下側領域６７の最上段に配置される電池モジュール１の下側に形成される隙間３（図において点Ｅで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が３．７ｍ／ｓとなる。また、図１０の電源装置３００において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最小となるのは、下側領域６７の最上段の電池モジュール１の上側に形成される隙間３（図において点Ｆで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が０．９ｍ／ｓとなる。したがって、この電源装置は、最大風速差が２．８ｍ／ｓとなって、図８に示す参考例の電源装置に対して、最大風速差が約５０％も改善される。さらに、この電源装置３００は、図１１の鎖線で示すように、天面プレート２５に開口された排気口２８に排気ファン３５を設けることで、最大風速差をさらに改善できる。
【００７３】
（実施形態４）
さらに、本発明の実施形態４にかかるラック型の電源装置を図１１に示す。この図に示す電源装置４００も、実施形態３の電源装置と同様に、ラック本体７２の上下の中央部に中間プレート７３を配置して収納スペース２０を上側領域７６と下側領域７７に区画すると共に、背面ダクト７４を区画壁７５で第一流路７４Ａと第二流路７４Ｂに区画するが、上側領域７６及び下側領域７７に収納される電池モジュール１の数と、正面側に配置される複数の冷却ファン５の配置が実施形態３とは異なる。
【００７４】
図１１に示す電源装置４００は、収納スペース２０に収納される１４個の電池モジュール１のうち、上側の７段を上側領域７６とし下側の７段を下側領域７７としている。さらに、この電源装置４００は、２段の電池モジュールに対して１個の冷却ファン５を配置しており、正面側に配置される複数の冷却ファン５の内、最下位置に配置される冷却ファン５を、複数段に配置された複数の電池モジュール１の内、最下段に位置する電池モジュール１と合致させるように配置している。さらに、複数の冷却ファン５を、複数段に配置される複数の電池モジュール１に対して１段おきに等間隔で配置して、複数の冷却ファン５の内、最上位置に配置される冷却ファン５を、最上段から２段目に位置する電池モジュール１に対して合致する状態で配置している。とくに、図１１に示す電源装置４００は、電池モジュール１の前面１Ａに対向して配置される冷却ファン５を電池モジュール１の厚さの中心に位置するように配置している。
【００７５】
図１１に示す実施形態４の電源装置４００において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最大となるのは、下側領域７７の最上段から２段目に配置される電池モジュール１の下側に形成される隙間３（図において点Ｇで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が３．２ｍ／ｓとなる。また、図１１の電源装置４００において、各隙間３に流れる冷却風の流速が最小となるのは、下側領域７７の最上段の電池モジュール１の上側に形成される隙間３（図において点Ｈで表示）であり、この隙間３における冷却風の流速が０．８ｍ／ｓとなる。したがって、この電源装置４００は、最大風速差が２．４ｍ／ｓとなって、図８に示す参考例の電源装置に対して、最大風速差が５５％以上も改善される。
【００７６】
以上の実施形態１〜４の電源装置は、２個の電池モジュール１に対して１つの冷却ファンを配置するので、電池モジュール１を偶数個とする場合には、冷却ファン５の数をｎ個とすると、電池モジュール１の数を２ｎ個とすることができる。ただ、電源装置は、奇数個の電池モジュール１を配置することもできる。この電源装置では、冷却ファン５の数をｎ個として、電池モジュール１の数を（２ｎ−１）個、あるいは（２ｎ＋１）個とすることができる。この電源装置も複数の電池モジュール１に対して冷却ファン５をひとつおきに配置することができ、冷却ファンの数を電池モジュールの数の約半分にできる。
【００７７】
さらに、以上の電源装置は、互いに接続された複数の電池モジュール１の充放電を制御する電源コントローラ７を備えている。電源コントローラ７は、直列及び／又は並列に接続された複数の電池モジュール１が接続されており、これらの電池モジュール１に内蔵される二次電池セル１１の充電と放電を制御している。図１ないし図４の電源装置は、電源コントローラ７を、ラック本体２の上部に設けた区画室３４に収納している。この電源装置は、ラック本体２の背面側に設けた背面ダクト４を通過して上面側に排出される冷却風を接触させて、電源コントローラ７を冷却風で冷却することができる。さらに、電源コントローラ７から出力される高電圧の出力ラインをラック本体２の天面側で配線するので、高電圧の出力ラインを使用者が触れることのない高所に配線して安全に使用できる。
【００７８】
図３に示す電源装置１００は、ラック本体２に装着される全ての電池モジュール１の出力が直列に接続されるように接続ライン４１を配線している。具体的には、上下に隣接して装着される電池モジュール１の異なる極性の出力端子１４が配線用コネクタ４３を備えた接続ライン４１で数珠繋ぎに接続されている。さらに、上下の両端に配置される電池モジュール１に接続される接続ライン４１の終端は、ラック本体２の上部に配置される電源コントローラ７に入力している。図に示す電源装置は、１４個の電池モジュール１の出力を直列に接続している。この電源装置は、各電池モジュール１の出力電圧を約５７Ｖとして、電源装置全体の出力電圧を約８００Ｖとしている。ただ、電源装置は、各電池モジュールの出力電圧を３０Ｖ〜６０Ｖとし、これらの電池モジュールを４個〜１４個直列接続して、電源装置全体の出力電圧を２００Ｖ〜８００Ｖとすることもできる。以上のように、複数の電池モジュール１を全て直列に接続する電源装置は出力電圧を極めて高くできる。
【００７９】
ただ、接続ラインの配線は、必ずしも全ての電池モジュールを直列に接続する配線には特定しない。接続ラインは、装着される複数の電池モジュールの出力を所定の接続状態で出力できるように配線される。たとえば、電源装置は、複数の電池モジュールを直列と並列に接続することもできる。この電源装置は、出力電圧を高くしながら、放電電流を大きくできる。
【００８０】
以上の電源装置は、電池モジュール１を定位置に収納した後の工程として、ラック本体２の正面側において、各電池モジュール１の出力端子１４を、接続ライン４１で直列及び／又は並列に配線する。この配線作業は、電源装置が設置される現場において、所定の位置に配置されたラック本体２に複数の電池モジュール１を収納した後工程で行うことができる。このため、接続ライン４１の配線を能率良く、しかも安全に行うことができる。
【００８１】
以上の電源装置は、所定の数の電池モジュール１がラック本体２に装着された状態で、電源コントローラ７によって充放電が制御される。
【符号の説明】
【００８２】
１００、２００、３００、４００…電源装置
１…電池モジュール
１Ａ…前面
１Ｂ…背面
２、５２、６２、７２…ラック本体
３…隙間
４、６４、７４…背面ダクト
６４Ａ、７４Ａ…第一流路
６４Ｂ、７４Ｂ…第二流路
５…冷却ファン
６…送風スペース
７…電源コントローラ
１０…バッテリ
１１…二次電池セル
１２…外装ケース
１３…位置決め鍔部
１４…出力端子
１５…信号端子
１５Ａ…出力用端子
１５Ｂ…入力用端子
１７…電子回路
１８…通信回路
１９…温度センサ
２０…収納スペース
２１…支柱
２２…正面プレート
２３…背面プレート
２４…側面プレート
２５…天面プレート
２６…位置決めプレート
２６Ｘ…支持部
２６Ｙ…垂直部
２７…支持フレーム
２８…排気口
３０…底部側ダクト
３１…底部プレート
３１Ａ…流入口
３２…連通隙間
３３…上部プレート
３４…区画室
３５…排気ファン
４１…接続ライン
４２…通信ライン
４３…配線用コネクタ
６３、７３…中間プレート
６５、７５…区画壁
６６、７６…上側領域
６７、７７…下側領域
９１…電池モジュール
９３、９３Ａ、９３Ｂ…隙間
９５…冷却ファン
１０１…電池モジュール
１０２…ラック
１０３…隙間
１０５…冷却ファン
１１０…壁面
【図１】
2020057449.tif 000003
【図２】
2020057449.tif 000004
【図３】
2020057449.tif 000005
【図４】
2020057449.tif 000006
【図５】
2020057449.tif 000007
【図６】
2020057449.tif 000008
【図７】
2020057449.tif 000009
【図８】
2020057449.tif 000010
【図９】
2020057449.tif 000011
【図１０】
2020057449.tif 000012
【図１１】
2020057449.tif 000013
【図１２】
2020057449.tif 000014