特開 2024-147954 蓄電装置及び電力変換システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147954

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】蓄電装置及び電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/289 20210101AFI20241009BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241009BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241009BHJP

   H01M 10/6561 20140101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

H01M50/289

H02M7/48 Z

H01M10/613

H01M10/6561

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060731

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】西澤 是呂久

(72)【発明者】

【氏名】荒海 竜之介

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK08

5H040AA28

5H040AA31

5H040AY03

5H040AY06

5H770AA21

5H770BA01

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA41

5H770HA03Z

5H770HA06Z

5H770PA21

5H770QA28

5H770QA40

(57)【要約】

【課題】浮遊容量の低減を目的とする。
【解決手段】蓄電池と、前記蓄電池を収納する第１筐体と、前記第１筐体を収納する第２筐体と、前記第２筐体の内部に配置され、前記第１筐体と接触する絶縁部材と、を備え、前記絶縁部材は、異なる絶縁体からそれぞれ構成される、第１絶縁領域と、第２絶縁領域と、を含む、蓄電装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池と、
前記蓄電池を収納する第１筐体と、
前記第１筐体を収納する第２筐体と、
前記第２筐体の内部に配置され、前記第１筐体と接触する絶縁部材と、を備え、
前記絶縁部材は、異なる絶縁体からそれぞれ構成される、第１絶縁領域と、第２絶縁領域と、を含む、
蓄電装置。

【請求項2】

前記第１絶縁領域を構成する前記絶縁体は、空気である、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域を挟んで対向する２つの帯状領域を含む、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域の周りを取り囲む枠状領域を含む、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記第２絶縁領域は、前記第１筐体へ、それぞれ垂直に延びる複数の凸状領域を含む、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項6】

前記第２筐体は、前記絶縁部材を介して、前記第１筐体を支持する導電部材をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置。

【請求項7】

前記導電部材は、前記第１筐体の底面を支持する、請求項６に記載の蓄電装置。

【請求項8】

前記導電部材は、板状の部材である、請求項７に記載の蓄電装置。

【請求項9】

前記導電部材は、前記底面の対向する２端辺にそれぞれ向き合う、２つの帯状部位を含む、請求項７に記載の蓄電装置。

【請求項10】

前記導電部材は、内部中空の枠状部位を含む、請求項７に記載の蓄電装置。

【請求項11】

前記導電部材は、前記底面の異なる角部とそれぞれ向き合う、複数の小片状部位を含む、請求項７に記載の蓄電装置。

【請求項12】

前記蓄電池は、グランドに接地された外部装置と接続され、
前記第２筐体は、グランドに接地される、請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置。

【請求項13】

請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置と、
前記蓄電装置に接続される電力変換装置と、
を備える、電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電装置及び電力変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電池ユニットと、蓄電池ユニットを収納する収納盤とを備えた蓄電装置が、特許文献１に開示されている。収納盤は、蓄電池ユニットの筐体を支持する金属製の支持台を備える。また、支持台には、筐体と支持台とを絶縁するための絶縁シートが取り付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－９８０３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電池ユニットの筐体及び支持台のそれぞれは、導体部を含む。そのため、筐体と支持台とが対向する領域に、浮遊容量が形成される。誤動作を招く漏洩電流が、浮遊容量を介して流れ得るため、浮遊容量の低減が望まれる。

【0005】

本開示は、浮遊容量の低減を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様では、蓄電装置は、
蓄電池と、
前記蓄電池を収納する第１筐体と、
前記第１筐体を収納する第２筐体と、
前記第２筐体の内部に配置され、前記第１筐体と接触する絶縁部材と、を備え、
前記絶縁部材は、異なる絶縁体からそれぞれ構成される、第１絶縁領域と、第２絶縁領域と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示の技術によれば、浮遊容量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の蓄電装置を含む電力変換システムの回路構成の一例を示す回路模式図である。

【図2】電力変換システムにおける漏洩電流の経路の一例を示す模式図である。

【図3】漏洩電流が流れる経路の等価回路と漏洩電流のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図4】実施形態に係る蓄電装置の構造の一例を示す斜視図である。

【図5】実施形態に係る蓄電装置が備える絶縁部材の構造の一例を示す斜視図である。

【図6】実施形態に係る蓄電装置が備える絶縁部材の第１変形例を示す図である。

【図7】実施形態に係る蓄電装置が備える絶縁部材の第２変形例を示す図である。

【図8】実施形態に係る蓄電装置が備える絶縁部材の第３変形例を示す図である。

【図9】実施形態に係る蓄電装置が備える絶縁部材の第４変形例を示す図である。

【図10】実施形態に係る蓄電装置が備える導電部材の第１変形例を示す図である。

【図11】実施形態に係る蓄電装置が備える導電部材の第２変形例を示す図である。

【図12】実施形態に係る蓄電装置が備える導電部材の第３変形例を示す図である。

【図13】実施形態に係る蓄電装置が備える導電部材の第４変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態に係る蓄電装置について説明する。なお、「接続」とは、物理的な接続に限られず、同電位での接続の意味を含んでよい。例えば、物体Ａが物体Ｂに接続されるとは、物体Ａが物体Ｂに導電的に接続される場合に限られず、物体Ａが物体Ｃを介して物体Ｂに同電位に導電的に接続される場合を含んでよい。

【0010】

＜回路構成＞
図１を参照して、実施形態に係る蓄電装置１０を含む電力変換システム１の回路構成の一例を説明する。図１は、電力変換システム１の回路構成の一例を示す回路模式図である。

【0011】

図１に示すように、電力変換システム１は、蓄電装置１０と、電力変換装置３０と、を備える。また、蓄電装置１０と電力変換装置３０とは、外部配線２０ａ，２０ｂを介して接続される。蓄電装置１０は、電力変換装置３０に直流電力を供給する。電力変換装置３０は、商用電源や太陽電池等の他の電源からの電力を蓄電装置１０に供給する。ここで、電力変換装置３０は、「外部装置」の一例である。

【0012】

蓄電装置１０の構成を説明する。蓄電装置１０は、蓄電池モジュール１１０と、蓄電池ラック１２０と、制御部１３０と、絶縁部材１４０と、を備える。蓄電池モジュール１１０は、蓄電池１１１と、モジュール筐体１１２と、を備える。ここで、モジュール筐体１１２は、「第１筐体」の一例である。また、蓄電池ラック１２０は、「第２筐体」の一例である。

【0013】

蓄電池１１１は、正極と、負極と、電解質と、ケースと、を備える。ケースは、正極、負極、及び電解質を収める。蓄電池１１１の種類として、例えば、リチウム二次電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池が挙げられる。この中で、エネルギー密度が高く、小型、軽量なリチウム二次電池が好ましい。ただし、蓄電池１１１の種類は、これに限定されない。

【0014】

モジュール筐体１１２は、鉄板やアルミニウム板等の導電性の壁面を含む箱形の容器である。モジュール筐体１１２は、少なくとも１つの蓄電池１１１を収納する。モジュール筐体１１２は、複数の蓄電池１１１を収納してもよい。モジュール筐体１１２に収納される複数の蓄電池１１１は、直列接続されることが好ましいが、これに限定されない。

【0015】

蓄電池モジュール１１０は、さらに、コネクタ及びスイッチ等の電気部品類、並びに、電圧センサ及び温度センサ等の各種センサ類等をさらに備えることが好ましい。

【0016】

蓄電池ラック１２０は、鉄板やアルミニウム板等の導電性の壁面を含む箱形の容器である。蓄電池ラック１２０は、少なくとも１つの蓄電池モジュール１１０を収納する。蓄電池ラック１２０は、複数の蓄電池モジュール１１０を収納してもよい。蓄電池ラック１２０に収納される複数の蓄電池モジュール１１０は、直列接続されることが好ましいが、これに限定されない。

【0017】

蓄電池ラック１２０は、出力端子１２１ａ，１２１ｂと、接地端子１２２と、をさらに備える。出力端子１２１ａは、外部配線２０ａを介して、電力変換装置３０の入力端子３１０ａに接続される。また、出力端子１２１ａは、内部配線１１３ａを介して、蓄電池１１１に接続される。これに対して、出力端子１２１ｂは、外部配線２０ｂを介して、電力変換装置３０の入力端子３１０ｂに接続される。また、出力端子１２１ｂは、内部配線１１３ｂを介して、蓄電池１１１に接続される。

【0018】

接地端子１２２は、グランド７０Ｇに延びる接地ケーブル１２２Ｌに接続される。蓄電池ラック１２０は、接地端子１２２及び接地ケーブル１２２Ｌを介して、接地される。

【0019】

制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０の動作を制御するコンピュータである。具体的には、制御部１３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のハードウェアを備える。

【0020】

ＣＰＵは、ＲＯＭ等に格納されたプログラム、および、プログラムの実行に必要なデータを適宜ＲＡＭ上に読み出し、プログラムを実行する。これにより、制御部１３０としての種々の機能を実現する。

【0021】

制御部１３０は、例えば、電圧センサから出力された蓄電池１１１の電圧値や、温度センサから出力された蓄電池１１１の温度等の情報を、電力変換装置３０の制御部３３０に出力する。また、制御部１３０は、制御部３３０からの制御信号に基づき、蓄電池１１１の充放電を制御する。

【0022】

絶縁部材１４０は、蓄電池モジュール１１０と蓄電池ラック１２０とを絶縁すると共に、蓄電池モジュール１１０と蓄電池ラック１２０との間に形成される浮遊容量を低減する。

【0023】

絶縁部材１４０は、例えば、平板状の形状を有する絶縁体から構成され、モジュール筐体１１２の壁面と蓄電池ラック１２０の壁面とが対向する領域に配置される。絶縁部材１４０は、モジュール筐体１１２の壁面と物理的に接触する。ただし、絶縁部材１４０は、蓄電装置１０における他の領域に配置されてもよい。例えば、絶縁部材１４０は、蓄電池１１１とモジュール筐体１１２との間に配置されてもよい。なお、絶縁部材１４０の構造に関しては、図４～図９を参照して別途詳細に説明する。

【0024】

次に、電力変換装置３０の構成を説明する。電力変換装置３０は、蓄電装置１０から入力される直流電力を三相の交流電力に変換し、負荷５０に出力する。負荷５０は、例えば、電力変換装置３０から供給される交流電力で駆動されるモータである。ただし、これに限られない。

【0025】

電力変換装置３０は、入力端子３１０ａ，３１０ｂと、インバータ回路３２０と、制御部３３０と、線間コンデンサ３４０と、ヒートシンク３５０と、接地端子３６０と、出力端子３７０Ｕ，３７０Ｖ，３７０Ｗと、を備える。

【0026】

蓄電装置１０からの直流電力は、蓄電池ラック１２０の出力端子１２１ａ，１２１ｂから出力された後、電力変換装置３０の入力端子３１０ａ，３１０ｂに入力される。また、入力端子３１０ａ，３１０ｂを介して入力された直流電力は、インバータ回路３２０に出力される。

【0027】

インバータ回路３２０は、入力端子３１０ａ，３１０ｂを介して入力された直流電力を、交流電力に変換する。インバータ回路３２０は、例えば、６個のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を有する。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６の動作によって、インバータ回路３２０に入力された直流電力は、所定の周波数を有する交流電力に変換される。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６のそれぞれは、例えば、ＩＧＢＴ等の半導体素子である。

【0028】

スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ４との接続点は、出力端子３７０Ｕに接続されている。スイッチング素子Ｓ２及びスイッチング素子Ｓ５との接続点は、出力端子３７０Ｖに接続されている。スイッチング素子Ｓ３及びスイッチング素子Ｓ６との接続点は、出力端子３７０Ｗに接続されている。

【0029】

インバータ回路３２０で変換された交流電力は、出力端子３７０Ｕ，３７０Ｖ，３７０Ｗを介して、負荷５０に出力される。

【0030】

制御部３３０は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６の動作をそれぞれ制御するコンピュータである。また、制御部３３０は、蓄電装置１０の制御部１３０とも通信可能に接続される。制御部３３０は、蓄電装置１０の制御部１３０から、蓄電池１１１の電圧値や温度等の情報を取得する。制御部３３０は、取得した情報に基づき、蓄電池１１１の充放電を制御するための制御信号を、蓄電装置１０の制御部１３０に出力する。

【0031】

制御部３３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアを備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ等に格納されたプログラム、および、プログラムの実行に必要なデータを適宜ＲＡＭ上に読み出し、プログラムを実行する。これにより、制御部３３０としての種々の機能を実現する。

【0032】

線間コンデンサ３４０は、インバータ回路３２０に印加される直流電圧のリップルを低減し、直流電圧を平滑化する。また、線間コンデンサ３４０は、インバータ回路３２０に印加されるノイズを低減する。

【0033】

ヒートシンク３５０は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６のスイッチング動作で発生する熱を放出するための部材である。ヒートシンク３５０は、熱伝導率の高い導電性の部材を含む。ヒートシンク３５０は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６で生じた熱を効率的に放熱するため、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６のそれぞれと物理的に接触する。

【0034】

ヒートシンク３５０は、接地端子３６０に接続される。接地端子３６０から延びる接地ケーブル３６０Ｌは、グランド７０Ｇに接続される。ヒートシンク３５０は、接地端子３６０及び接地ケーブル３６０Ｌを介して、接地される。ヒートシンク３５０の接地により、電力変換装置３０は、接地される。

【0035】

＜漏洩電流＞
互いに対向する２つの導体部に電位が印加された場合、コンデンサ等の容量素子が配置されていないにも関わらず、容量素子と同様の挙動を示す浮遊容量が生じる。また、浮遊容量が回路中に含まれることで、回路の誤動作を招く漏洩電流が流れ得る。

【0036】

図２を参照して、電力変換システム１で生じる漏洩電流の一例を説明する。図２は、電力変換システム１における漏洩電流の経路の一例を示す模式図である。

【0037】

電力変換システム１は、２つの導体部が対向する種々の領域を含む。例えば、図２に示すように、電力変換システム１において、モジュール筐体１１２と蓄電池ラック１２０とが対向する。モジュール筐体１１２と蓄電池ラック１２０とは、それぞれ導体部を含む。そのため、モジュール筐体１１２と蓄電池ラック１２０との間に、第１浮遊容量Ｃ１が形成される。

【0038】

また、電力変換システム１において、蓄電池１１１とモジュール筐体１１２とが対向する。蓄電池１１１とモジュール筐体１１２とは、それぞれ導体部を含む。そのため、蓄電池１１１とモジュール筐体１１２との間に、第２浮遊容量Ｃ２が形成される。

【0039】

さらに、電力変換システム１において、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６と、ヒートシンク３５０とが対向する。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６と、ヒートシンク３５０とは、それぞれ導体部を含む。そのため、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６と、ヒートシンク３５０との間に、第３浮遊容量Ｃ３が形成される。

【0040】

スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６がスイッチング動作を開始すると、インバータ回路３２０の電位が、周期的に変化する。これにより、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６と、ヒートシンク３５０との間に形成される第３浮遊容量Ｃ３が充放電する。その結果、ヒートシンク３５０から、接地端子３６０及び接地ケーブル３６０Ｌを介して、グランド７０Ｇに漏洩電流ｉｃ１が流れ出る。

【0041】

他方、蓄電池ラック１２０は、接地端子１２２及び接地ケーブル１２２Ｌを介して、グランド７０Ｇに接続されている。ヒートシンク３５０から流れ出る漏洩電流ｉｃ１は、グランド７０Ｇを通じて、蓄電池ラック１２０に向かう。

【0042】

蓄電池ラック１２０に至った漏洩電流ｉｃ１は、第１浮遊容量Ｃ１を通じて、蓄電池ラック１２０の内部を流れる。また、漏洩電流ｉｃ１は、第２浮遊容量Ｃ２を通じて、モジュール筐体１１２の内部を流れる。

【0043】

さらに、蓄電池ラック１２０やモジュール筐体１１２の内部を流れた漏洩電流ｉｃ１は、蓄電池ラック１２０やモジュール筐体１１２と接続された他の機器にも流れ得る。例えば、漏洩電流ｉｃ１は、蓄電池ラック１２０やモジュール筐体１１２に接続された制御部１３０にも流れ得る。漏洩電流ｉｃ１は、制御部１３０のノイズ源となり得る。そのため、蓄電池ラック１２０への漏洩電流ｉｃ１の流入を抑制する必要がある。漏洩電流ｉｃ１は、コモンモード電流とも称される。

【0044】

＜漏洩電流の抑制原理＞
図３を参照して、回路中の浮遊容量が低減されることで、漏洩電流が抑制される原理の一例を説明する。図３（ａ）は、漏洩電流が流れる経路の等価回路の一例を示す回路図である。図３（ｂ）は、漏洩電流のシミュレーション結果を示すグラフである。

【0045】

一例として、漏洩電流ｉｃ１が流れる経路を、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、及び容量Ｃを含む等価回路で表す。この等価回路の構成を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、等価回路は、ＲＬＣ直列回路を含む。

【0046】

ここで、等価回路中の電位ΔＶは、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６のスイッチング動作に基づき変動するインバータ回路３２０の電位である。ΔＶを、ステップ状に変化する電位とした。また、抵抗Ｒは、接地ケーブル１２２Ｌ、接地ケーブル３６０Ｌ、及び外部配線２０ａ，２０ｂ等のそれぞれに含まれる抵抗の合成抵抗である。インダクタンスＬは、接地ケーブル１２２Ｌ、接地ケーブル３６０Ｌ、外部配線２０ａ，２０ｂ等のそれぞれに含まれるインダクタンスの合成インダクタンスである。容量Ｃは、第１浮遊容量Ｃ１、第２浮遊容量Ｃ２、第３浮遊容量Ｃ３等の合成容量である。

【0047】

等価回路に流れる漏洩電流ｉｃ１の時間変化ｉｃ１（ｔ）は、式（１）で表される。なお、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、及び容量Ｃの大小関係に関し、式（２）で表される減衰振動条件を適用した。

【0048】

【数1】

【0049】

【数2】

【0050】

この等価回路を用い、２種の漏洩電流ｉｃ１（ｔ）の挙動に関するシミュレーションを行った。具体的には、第１シミュレーションと第２シミュレーションにおいて、互いに異なる値の容量Ｃを用いた。

【0051】

第１シミュレーションにおける各パラメータは、下記の通りである。

【0052】

・電位ΔＶ＝５０Ｖ
・抵抗Ｒ＝５００ｍΩ
・インダクタンスＬ＝２０μＨ
・容量Ｃ＝１３．６ｎＦ

【0053】

第２シミュレーションにおける各パラメータは、下記の通りである。

【0054】

・電位ΔＶ＝５０Ｖ
・抵抗Ｒ＝５００ｍΩ
・インダクタンスＬ＝２０μＨ
・容量Ｃ＝１．３６ｎＦ

【0055】

第２シミュレーションにおける容量Ｃは、第１シミュレーションにおける容量Ｃの１／１０の値としている。

【0056】

第１シミュレーション及び第２シミュレーションの結果を、図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）の横軸は、各シミュレーションの開始時点からの経過時間を示す。図３（ｂ）の縦軸は、漏洩電流ｉｃ１（ｔ）の電流値を示す。

【0057】

図３（ｂ）に示すように、第２シミュレーションの漏洩電流ｉｃ１（ｔ）は、第１シミュレーションの漏洩電流ｉｃ１（ｔ）に比べて、１／３程度まで抑制されている。第２シミュレーションの容量Ｃの値は、第１シミュレーションの容量Ｃの値から１桁程度小さい。このことから、漏洩電流ｉｃ１の経路中の浮遊容量を低減することで、漏洩電流ｉｃ１が効果的に抑制されることが示された。

【0058】

＜蓄電装置の構造＞
次に、蓄電装置１０内に生じた浮遊容量を低減するための手段の一例を説明する前提として、蓄電装置１０の構造を説明する。図４は、蓄電装置１０の構造の一例を示す斜視図である。

【0059】

ここで、Ｘ方向は、蓄電池ラック１２０の幅方向に対応する。Ｙ方向は、蓄電池ラック１２０の奥行方向に対応する。Ｚ方向は、蓄電池ラック１２０の高さ方向に対応する。

【0060】

図４に示すように、蓄電池ラック１２０は、壁面として、前面１２５Ｆ、後面１２５Ｒ、上面１２５Ｕ、底面１２５Ｂ、左側面１２５Ｓ１、右側面１２５Ｓ２を備える。ただし、蓄電池モジュール１１０が蓄電池ラック１２０に搬出入される際の経路を確保するため、例えば、蓄電池ラック１２０の前面１２５Ｆは、常時開口し又は開閉可能であってもよい。

【0061】

蓄電池ラック１２０の前面１２５Ｆ、後面１２５Ｒ、上面１２５Ｕ、底面１２５Ｂ、左側面１２５Ｓ１、右側面１２５Ｓ２は、いずれも導体部を含む。例えば、蓄電池ラック１２０の前面１２５Ｆ、後面１２５Ｒ、上面１２５Ｕ、底面１２５Ｂ、左側面１２５Ｓ１、右側面１２５Ｓ２は、鉄板やアルミニウム板等の導体板から、それぞれ構成される。

【0062】

蓄電池ラック１２０は、例えば、複数の蓄電池モジュール１１０を収納する。図４に示される蓄電池ラック１２０は、３つの蓄電池モジュール１１０を収納するが、これに限定されない。

【0063】

蓄電池ラック１２０は、さらに、制御部１３０及び端子ボックス１８０を収納していてもよい。制御部１３０は、制御通信線１３１ａ～１３１ｃを介して、蓄電池モジュール１１０のそれぞれと通信可能に接続される。

【0064】

端子ボックス１８０は、内部配線１４５ａ～１４５ｃを介して、モジュール筐体１１２に収納される蓄電池１１１に接続される。また、端子ボックス１８０は、別の内部配線１１３ａ，１１３ｂを介して、電力変換装置３０に接続される。

【0065】

モジュール筐体１１２は、壁面として、前面１１２Ｆ、後面１１２Ｒ、上面１１２Ｕ、底面１１２Ｂ、左側面１１２Ｓ１、右側面１１２Ｓ２を備える。前面１１２Ｆ、後面１１２Ｒ、上面１１２Ｕ、底面１１２Ｂ、左側面１１２Ｓ１、右側面１１２Ｓ２は、いずれも導体部を含む。例えば、モジュール筐体１１２の前面１１２Ｆ、後面１１２Ｒ、上面１１２Ｕ、底面１１２Ｂ、左側面１１２Ｓ１、右側面１１２Ｓ２は、鉄板やアルミニウム板等の導体板から、それぞれ構成される。

【0066】

蓄電池ラック１２０は、モジュール筐体１１２を支持する導電部材１９０を備える。図４では、複数の導電部材１９０が、蓄電池ラック１２０に配置される。複数の導電部材１９０のそれぞれは、例えば、鉄やアルミニウム等の導電性の平板である。また、複数の導電部材１９０のそれぞれは、蓄電池ラック１２０の左側面１２５Ｓ１及び右側面１２５Ｓ２に取り付けられた複数の固定部材１９５を介して固定される。ただし、導電部材１９０の形態は、これに限られない。

【0067】

導電部材１９０は、第１浮遊容量Ｃ１等の浮遊容量を低減するための構造を有してもよい。浮遊容量を低減するための構造については、図１０～図１３を参照して、別途詳細に説明する。

【0068】

絶縁部材１４０は、例えば、モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂと、導電部材１９０との間に配置される。モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂと、導電部材１９０とは、それぞれ導体部を含む。そのため、導電部材１９０、絶縁部材１４０、モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂが、順に積み重なることで、浮遊容量が形成される。ここに形成される浮遊容量は、図２に示される第１浮遊容量Ｃ１に対応する。

【0069】

絶縁部材１４０の位置は、これに限られない。例えば、絶縁部材１４０は、モジュール筐体１１２の左側面１１２Ｓ１と、蓄電池ラック１２０の左側面１２５Ｓ１との間や、モジュール筐体１１２の右側面１１２Ｓ２と、蓄電池ラック１２０の右側面１２５Ｓ２との間に配置されてもよい。また、絶縁部材１４０は、それ以外の領域に配置されてもよい。

【0070】

絶縁部材１４０は、第１浮遊容量Ｃ１等の浮遊容量を低減するための構造を有する。浮遊容量を低減するための構造については、図５～図９を参照して、別途詳細に説明する。

【0071】

＜浮遊容量を低減するための構造＞
次に、図５を参照して、絶縁部材１４０が備える、浮遊容量を低減するための構造の一例について説明する。図５は、絶縁部材１４０の斜視図である。

【0072】

絶縁部材１４０は、互いに異なる絶縁体から構成される複数の絶縁領域を備える。図５に示される絶縁部材１４０は、第１絶縁領域１４１と、第２絶縁領域１４２の２種の絶縁領域を備える。各絶縁領域を構成する絶縁体の例として、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。また、複数の絶縁領域の１つは、空気の領域であってもよい。

【0073】

第１絶縁領域１４１は、矩形の平面形状を有する板状の領域である。第２絶縁領域１４２も、矩形の平面形状を有する板状の領域である。第１絶縁領域１４１及び第２絶縁領域１４２は、互いの側面同士を向き合わせて接合されている。

【0074】

絶縁部材１４０は、０．１ｃｍ～１０ｃｍ程度の厚みを有する。これにより、絶縁シートのような薄い絶縁部材が用いられる場合に比べて、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。

【0075】

ところで、対向する２つの導体部の間に、互いに異なる絶縁体から構成された複数の絶縁領域が配置された場合、２つの導体部の間の静電容量は、第１絶縁領域が配置される空間の静電容量と、第２絶縁領域が配置された空間の静電容量と、・・・、第ｎ絶縁領域が配置された空間の静電容量と、の和となる。

【0076】

図５に示される絶縁部材１４０を用いた場合、モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂと導電部材１９０との間の第１浮遊容量Ｃ１は、式（３）に示すように、第１絶縁領域１４１が配置された空間の静電容量と、第２絶縁領域１４２が配置された空間の静電容量と、の和となる。

【0077】

【数3】

【0078】

ここで、式（３）における各パラメータは、下記の通りである。

【0079】

ε_０：真空の誘電率
ε_Ｓ１：第１絶縁領域１４１の比誘電率
ε_Ｓ２：第２絶縁領域１４２の比誘電率
Ｓ１：第１絶縁領域１４１と接触する導電部材１９０の面積
Ｓ２：第２絶縁領域１４２と接触する導電部材１９０の面積
ｄ：モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂと、導電部材１９０との距離

【0080】

式（３）によれば、例えば、第２絶縁領域１４２の比誘電率ε_Ｓ２が、第１絶縁領域１４１の比誘電率ε_Ｓ１より高い場合、第２絶縁領域１４２のみから構成される絶縁部材１４０に比べて、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。この場合、絶縁部材１４０の面積に対する、第１絶縁領域１４１の面積の割合が増えるに従い、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。

【0081】

第１絶縁領域１４１の比誘電率ε_Ｓ１が、第２絶縁領域１４２の比誘電率ε_Ｓ２より高い場合も同様である。また、絶縁部材１４０が、３つ以上の絶縁領域を含む場合も、同様である。

【0082】

通常、空気以外の絶縁体の誘電率は、空気の誘電率より高い。このことから、第１絶縁領域１４１及び第２絶縁領域１４２の一方が、空気の領域である場合、他方の絶縁領域のみで構成される絶縁部材１４０に比べて、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。

【0083】

それに加えて、第１絶縁領域１４１及び第２絶縁領域１４２の一方を空気の領域とすることで、絶縁部材１４０の軽量化やコスト低減を図ることができる。また、空気の領域が、蓄電池モジュール１１０で生じた熱の放熱経路としても機能するため、蓄電池モジュール１１０で生じた熱の放熱性も向上する。

【0084】

＜絶縁部材の第１変形例＞
次に、図６を参照して、絶縁部材１４０の第１変形例を説明する。図６（ａ）は、第１変形例に係る絶縁部材１４０Ａを示す平面図である。図６（ｂ）は、第１変形例に係る絶縁部材１４０Ａを示す斜視図である。

【0085】

第１変形例に係る絶縁部材１４０Ａは、中央側に配置される第１絶縁領域１４１Ａと、第１絶縁領域１４１Ａの周りを囲む第２絶縁領域１４２Ａを備える。第１絶縁領域１４１Ａは、空気の領域である。第２絶縁領域１４２Ａは、空気とは異なる絶縁体から構成され、枠状の領域を有する。

【0086】

絶縁部材１４０Ａが、２種の絶縁領域を備え、かつ、第１絶縁領域１４１Ａが空気の領域であることで、第２絶縁領域１４２Ａのみから構成される絶縁部材１４０Ａに比べて、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。また、第２絶縁領域１４２Ａが枠状の形状を有することで、絶縁部材１４０Ａにおける第１絶縁領域１４１Ａの割合を増やすことができる。これにより、第１浮遊容量Ｃ１をさらに低減することができる。さらに、第２絶縁領域１４２Ａは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの前端側、後端側、及び両側端側のそれぞれと接触する。これにより、モジュール筐体１１２の前後左右の移動が規制される。その結果、例えば、モジュール筐体１１２に地震等の強い衝撃が加わっても、モジュール筐体１１２が蓄電池ラック１２０の外に飛び出る等の事態を防止できる。

【0087】

＜絶縁部材の第２変形例＞
次に、図７を参照して、絶縁部材１４０の第２変形例を説明する。図７（ａ）は、第２変形例に係る絶縁部材１４０Ｂを示す平面図である。図７（ｂ）は、第２変形例に係る絶縁部材１４０Ｂを示す斜視図である。

【0088】

第２変形例に係る絶縁部材１４０Ｂは、中央側に配置される第１絶縁領域１４１Ｂと、第１絶縁領域１４１Ｂを挟んで対向する２つの第２絶縁領域１４２Ｂを備える。第１絶縁領域１４１Ｂは、空気の領域である。第２絶縁領域１４２Ｂのそれぞれは、空気とは異なる絶縁体から構成され、Ｙ方向に延びる帯状の領域を有する。

【0089】

蓄電池モジュール１１０は、例えば、フォークリフトによって、蓄電池ラック１２０の前方側から搬出入される。他方、第２絶縁領域１４２Ｂは、モジュール筐体１１２と導電部材１９０との間の両側端側に配置される。そのため、蓄電池モジュール１１０を搬出入する際、第２絶縁領域１４２Ｂと衝突させずに、フォークリフトのフォークを、モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂに面する第１絶縁領域１４１Ｂ内に挿入することができる。これにより、蓄電池モジュール１１０の円滑な搬出入作業が担保される。

【0090】

その他、第２変形例に係る絶縁部材１４０Ｂは、第１変形例に係る絶縁部材１４０Ａと同様の効果を奏する。

【0091】

なお、第２絶縁領域１４２Ｂの数は、限定されない。例えば、絶縁部材１４０Ｂの中央に、帯状の形状を呈し、Ｙ方向に延びる別の第２絶縁領域１４２Ｂを配置してもよい。

【0092】

＜絶縁部材の第３変形例＞
次に、図８を参照して、絶縁部材１４０の第３変形例を説明する。図８（ａ）は、第３変形例に係る絶縁部材１４０Ｃを示す平面図である。図８（ｂ）は、第３変形例に係る絶縁部材１４０Ｃを示す斜視図である。

【0093】

第３変形例に係る絶縁部材１４０Ｃは、中央側に配置される第１絶縁領域１４１Ｃと、第１絶縁領域１４１Ｃを挟んで対向する２つの第２絶縁領域１４２Ｃを備える。第１絶縁領域１４１Ｃは、空気の領域である。第２絶縁領域１４２Ｃのそれぞれは、空気とは異なる絶縁体から構成され、Ｘ方向に延びる帯状の領域を有する。

【0094】

第２絶縁領域１４２Ｃは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの前端側及び後端側とそれぞれ接触する。これにより、モジュール筐体１１２の前後移動が規制される。その結果、モジュール筐体１１２に、地震等の強い衝撃が加わっても、モジュール筐体１１２が蓄電池ラック１２０の外に飛び出す事態を防止できる。

【0095】

第２絶縁領域１４２Ｃの数は、限定されない。例えば、絶縁部材１４０Ｃの中央に、Ｘ方向に延びる別の第２絶縁領域１４２Ｃをさらに配置してもよい。また、Ｙ方向に延びる複数の第２絶縁領域１４２Ｃをさらに配置してもよい。すなわち、Ｘ方向に延びる第２絶縁領域１４２Ｃと、Ｙ方向に延びる帯状の第２絶縁領域１４２Ｃとを交差させ、格子状の絶縁領域を形成してもよい。これにより、１方向に延びる第２絶縁領域１４２Ｃを複数配置する場合に比べて、第１浮遊容量Ｃ１の低減を図りつつ、モジュール筐体１１２の前後左右への移動をより効果的に防止できる。

【0096】

その他、第３変形例に係る絶縁部材１４０Ｃは、第１変形例に係る絶縁部材１４０Ａと同様の効果を奏する。

【0097】

＜絶縁部材の第４変形例＞
次に、図９を参照して、絶縁部材１４０の第４変形例を説明する。図９（ａ）は、第４変形例に係る絶縁部材１４０Ｄを示す平面図である。図９（ｂ）は、第４変形例に係る絶縁部材１４０Ｄを示す斜視図である。

【0098】

第４変形例に係る絶縁部材１４０Ｄは、中央側に配置される第１絶縁領域１４１Ｄと、絶縁部材１４０Ｄの四隅にそれぞれ配置される４つの第２絶縁領域１４２Ｄを備える。第１絶縁領域１４１Ｄは、空気の領域である。第２絶縁領域１４２Ｄのそれぞれは、空気とは異なる絶縁体から構成され、モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂへ垂直に延びる凸状の領域を有する。

【0099】

第２絶縁領域１４２Ｄのそれぞれは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの四隅と接触する。これにより、モジュール筐体１１２を安定に収納することができる。また、蓄電池モジュール１１０を搬出入する際、第２絶縁領域１４２Ｄと衝突させずに、フォークリフトのフォークを、モジュール筐体１１２の底面１１２Ｂに面する第１絶縁領域１４１Ｄ内に挿入することができる。これにより、蓄電池モジュール１１０の円滑な搬出入作業が担保される。

【0100】

その他、第４変形例に係る絶縁部材１４０Ｄは、第１変形例に係る絶縁部材１４０Ａと同様の効果を奏する。

【0101】

第２絶縁領域１４２Ｄの数は、４つに限定されない。例えば、絶縁部材１４０Ｄの中央に、凸状を呈する別の第２絶縁領域１４２Ｄを配置してもよい。また、各第２絶縁領域１４２Ｄの平面形状は、矩形に限定されない。例えば、第２絶縁領域１４２Ｄの平面形状は、円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形であってもよい。また、各第２絶縁領域１４２Ｄの平面形状は、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0102】

＜導電部材の第１変形例＞
次に、導電部材１９０を平板以外の形状とすることで、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。第１浮遊容量Ｃ１を低減するための、導電部材１９０の各変形例の構造を説明する。まず、図１０を参照して、導電部材１９０の第１変形例を説明する。図１０（ａ）は、第１変形例に係る導電部材１９０Ａを示す平面図である。図１０（ｂ）は、第１変形例に係る導電部材１９０Ａを示す斜視図である。

【0103】

第１変形例に係る導電部材１９０Ａは、内部中空の枠状部位を含む。導電部材１９０Ａが枠状部位を含むことで、導電部材１９０Ａの面積を小さくすることができる。これにより、式（３）の「Ｓ１」及び「Ｓ２」を小さくできる結果、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。また、導電部材１９０Ａは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの４つの端辺１１２Ｂ１，１１２Ｂ２，１１２Ｂ３，１１２Ｂ４のそれぞれと向き合う。そのため、モジュール筐体１１２を安定に支持することができる。

【0104】

＜導電部材の第２変形例＞
次に、図１１を参照して、導電部材１９０の第２変形例を説明する。図１１（ａ）は、第２変形例に係る導電部材１９０Ｂを示す平面図である。図１１（ｂ）は、第２変形例に係る導電部材１９０Ｂを示す斜視図である。

【0105】

第２変形例に係る導電部材１９０Ｂは、それぞれＹ方向に延びる２つの帯状部位を含む。２つの帯状部位を含むことで、導電部材１９０Ｂの面積を小さくすることができる。これにより、式（３）の「Ｓ１」及び「Ｓ２」を小さくできる結果、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。また、帯状部位のそれぞれは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの側端辺１１２Ｂ３，１１２Ｂ４と向き合う。そのため、モジュール筐体１１２を安定に支持することができる。

【0106】

導電部材１９０Ｂにおける帯状部位の数は、限定されない。例えば、導電部材１９０Ｂの中央に、Ｙ方向に延びる別の帯状部位を配置してもよい。

【0107】

＜導電部材の第３変形例＞
次に、図１２を参照して、導電部材１９０の第３変形例を説明する。図１２（ａ）は、第３変形例に係る導電部材１９０Ｃを示す平面図である。図１２（ｂ）は、第３変形例に係る導電部材１９０Ｃを示す斜視図である。

【0108】

第３変形例に係る導電部材１９０Ｃは、それぞれＸ方向に延びる２つの帯状部位を含む。２つの帯状部位を含むことで、導電部材１９０Ｃの面積を小さくすることができる。これにより、式（３）の「Ｓ１」及び「Ｓ２」を小さくできる結果、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。また、帯状部位のそれぞれは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの前端辺１１２Ｂ１及び後端辺１１２Ｂ２と向き合う。そのため、モジュール筐体１１２を安定に支持することができる。

【0109】

導電部材１９０Ｃにおける帯状部位の数は、限定されない。例えば、導電部材１９０Ｃの中央に、Ｘ方向に延びる別の帯状部位を配置してもよい。また、Ｙ方向に延びる複数の帯状部位をさらに配置してもよい。すなわち、Ｘ方向に延びる帯状部位と、Ｙ方向に延びる帯状部位とを交差させ、導電部材１９０Ｃの形状を格子状としてもよい。導電部材１９０Ｃの形状を格子状とすることで、１方向に延びる導電部材１９０Ｃを複数配置する場合に比べて、第１浮遊容量Ｃ１の低減を図りつつ、モジュール筐体１１２をより安定に支持することができる。

【0110】

＜導電部材の第４変形例＞
次に、図１３を参照して、導電部材１９０の第４変形例を説明する。図１３（ａ）は、第４変形例に係る導電部材１９０Ｄを示す平面図である。図９（ｂ）は、第４変形例に係る導電部材１９０Ｄを示す斜視図である。

【0111】

第４変形例に係る導電部材１９０Ｄは、導電部材１９０Ｄの四隅にそれぞれ配置される複数の小片状部位を含む。図１３に示される小片状部位の数は、４つであるが、これに限定されない。

【0112】

複数の小片状部位を含むことで、導電部材１９０Ｄの面積を小さくすることができる。これにより、式（３）の「Ｓ１」及び「Ｓ２」を小さくできる結果、第１浮遊容量Ｃ１を低減することができる。また、複数の小片状部位のそれぞれは、モジュール筐体１１２における底面１１２Ｂの角部と向き合う。そのため、モジュール筐体１１２を安定に支持することができる。

【0113】

導電部材１９０Ｄの中央に、別の小片状部位を配置してもよい。また、小片状部位の平面形状は、矩形に限定されない。例えば、小片状部位の平面形状は、円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形であってもよい。さらに、各小片状部位の平面形状は、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0114】

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0115】

１ 電力変換システム
１０ 蓄電装置
１１０ 蓄電池モジュール
１１１ 蓄電池
１１２ モジュール筐体
１２０ 蓄電池ラック
１２２ 接地端子
１２２Ｌ 接地ケーブル
１３０ 制御部
１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ 絶縁部材
１４１，１４１Ａ，１４１Ｂ，１４１Ｃ，１４１Ｄ 第１絶縁領域
１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ 第２絶縁領域
１９０，１９０Ａ，１９０Ｂ，１９０Ｃ，１９０Ｄ 導電部材
３０ 電力変換装置
３２０ インバータ回路
３３０ 制御部
３５０ ヒートシンク
５０ 負荷
７０Ｇ グランド
Ｃ１ 第１浮遊容量
Ｃ２ 第２浮遊容量
Ｃ３ 第３浮遊容量
ｉｃ１ 漏洩電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】