特開 2024-56327 蓄電池システム

(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】P2024056327

(43)【公開日】2024-04-23

(54)【発明の名称】蓄電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/256 20210101AFI20240416BHJP

   H01M 50/251 20210101ALI20240416BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240416BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

H01M50/256 101

H01M50/251

H01M50/284

H01M10/42 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022163127

(22)【出願日】2022-10-11

(71)【出願人】

【識別番号】510139874

【氏名又は名称】株式会社Ａ－スタイル

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 博

【テーマコード（参考）】

5H030

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H030AA06

5H030AS03

5H040AA06

5H040AA37

5H040AS02

5H040AT06

5H040GG23

(57)【要約】

【課題】火災などの非常時に火元から蓄電池ユニットを避難させることが可能な蓄電池システムを提供する。
【解決手段】蓄電池システム１は、縦積みされた複数の蓄電池ユニット１０と、複数の蓄電池ユニット１０の積層体の最上層、最下層又は中間層に設けられ、複数の蓄電池ユニット１０の充放電動作を制御するＢＭＳユニット２０とを備える。複数の蓄電池ユニット１０の各々の外面１２ａには、ユニット引き抜き用ワイヤーロープ１５の一端部１５ａが接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

縦積みされた複数の蓄電池ユニットと、
前記複数の蓄電池ユニットの積層体の最上層、最下層又は中間層に設けられ、前記複数の蓄電池ユニットの充放電動作を制御するＢＭＳユニットとを備え、
前記複数の蓄電池ユニットの各々の外面には、ユニット引き抜き用ワイヤーロープの一端部が接続されていることを特徴とする蓄電池システム。

【請求項2】

前記ワイヤーロープの他端部には持ち手が設けられている、請求項１に記載の蓄電池システム。

【請求項3】

引き抜き対象の蓄電池ユニットを設置面から持ち上げるリフトアップ手段をさらに備える、請求項１に記載の蓄電池システム。

【請求項4】

前記リフトアップ手段によって持ち上げられた前記蓄電池ユニットと前記設置面との間にボールを導入するボール導入手段をさらに備える、請求項３に記載の蓄電池システム。

【請求項5】

前記ボールはゴルフボールである、請求項４に記載の蓄電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池システムに関し、特に、安全対策が施された蓄電池ユニットの構成に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電システムと共に家庭用蓄電池の普及が進んでいる。家庭用蓄電池は、ソーラーパネルで発電された電力を蓄電し、家庭内の家電機器に電力を供給するために設けられる。近年はソーラーパネルによる発電量の増加及び蓄電池コストの低下により、各家庭に設置される蓄電池にも大容量化が求められている。

【0003】

蓄電池の種類としては、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、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという特長があるため、家庭用蓄電池としての利用が進んでいる。

【0004】

ところで、蓄電池システムを構成する複数の蓄電池ユニットのうちいずれか一つに熱暴走による発火又は爆発が発生すると、隣接する蓄電池ユニットに熱又は火炎が移って二次発火又は二次爆発が起こる場合がある。そのため、二次発火又は二次爆発を防止するための工夫が求められている。

【0005】

蓄電池システムの安全対策に関し、例えば特許文献１には、複数のバッテリーパックと、複数のバッテリーパックが収納されるラックケースとを備えたバッテリーラックが記載されている。ラックケースは複数の棚プレートを備え、各棚プレートは、複数のバッテリーパックが収納される収納空間を有し、バッテリーパックが搭載され、ある一方向へ進むほど高さが低くなるように所定の角度で傾いた搭載面と、ある一方向の端部が下方に位置したバッテリーパックよりも外側方向へ突出した延長部とを備えている。複数のバッテリーパックのうち特定のバッテリーパックに熱暴走や火事が発生する場合、特定のバッテリーパックに供給された消火液が下方に位置したバッテリーパックへ流れ込むことを防止することができる。これによって、従来技術において消火液の供給によって、熱暴走や火事が発生したバッテリーパックを除いた残りのバッテリーパックも消火液によって浸水されて再使用が不可能になる問題を解決することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－５３９４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように、リチウム二次電池などの高密度エネルギー蓄電池は、火災などの事故が発生したときに消火することが極めて困難であり、沈静化するまで待つしかないのが現状である。そのため、蓄電池システムが設置された家屋で火災などが発生した場合には、家屋からの火が燃え移る前に蓄電池を撤去できることが望ましい。

【0008】

特許文献１に記載の蓄電池システムは、特定のバッテリーパックに熱暴走や火災が発生した場合、当該バッテリーパックに消火液を供給するが、実施には消化することが難しく、改善が求められている。

【0009】

したがって、本発明の目的は、火災などの非常時に火元から蓄電池ユニットを避難させることが可能な蓄電池システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明による蓄電池システムは、縦積みされた複数の蓄電池ユニットからなる蓄電池積層モジュールと、前記積層体の最上層、最下層又は中間層に設けられ、前記複数の蓄電池ユニットの充放電動作を制御するＢＭＳユニットとを備え、前記複数の蓄電池ユニットの各々の外面には、ユニット引き抜き用ワイヤーロープの一端部が接続されていることを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、火災などの非常時にワイヤーロープを引っ張ることで蓄電池ユニットを火元から遠ざけることができる。したがって、蓄電池ユニットに熱又は火災が移って二次発火又は二次爆発が発生することを防止することができ、蓄電池システムを大容量化した場合でもその安全性を高めることができる。

【0012】

本発明において、前記ワイヤーロープの他端部には持ち手が設けられていることが好ましい。これにより、蓄電池ユニットの引き抜き動作時にワイヤーロープを引っ張りやすくすることができる。

【0013】

本発明による蓄電池システムは、引き抜き対象の蓄電池ユニットを設置面から持ち上げるリフトアップ手段をさらに備えることが好ましい。これにより、蓄電池ユニットを引っ張りやすくすることができる。

【0014】

本発明による蓄電池システムは、前記リフトアップ手段によって持ち上げられた前記蓄電池ユニットと前記設置面との間にボールを導入するボール導入手段をさらに備えることが好ましい。これにより、蓄電池ユニットを弱い力で引っ張ることができる。

【0015】

本発明において、前記ボールはゴルフボールであることが好ましい。これにより、蓄電池ユニットの引き抜きを容易にするための構成を低コストで容易に実現することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、火災などの非常時に火元から蓄電池ユニットを避難させることが可能な蓄電池システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の実施の形態による蓄電池システムの構成を示す略斜視図である。

【図2】図２は、蓄電池システムの設置状態を示す模式図である。

【図3】図３は、非常時における蓄電池システムの引き抜き動作を説明するための模式図である。

【図4】図４（ａ）～（ｄ）は、蓄電池システムの引き抜き機構の変形例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

【0019】

図１は、本発明の実施の形態による蓄電池システムの構成を示す略斜視図である。

【0020】

図１に示すように、蓄電池システム１は、縦積みされた複数（ここでは３つ）の蓄電池ユニット１０（１０－１，１０－２，１０－３）と、最上層の蓄電池ユニット１０－１の上面に載置され各蓄電池ユニット１０の充放電動作を制御するＢＭＳ（Battery Management System）ユニット２０とを備えている。蓄電池ユニット１０の積層数は特に限定されず、必要な容量に合わせて適宜設定することができる。最下層の蓄電池ユニット１０－３は地面に固定された台座１１上に載置されている。

【0021】

個々の蓄電池ユニット１０は、複数の蓄電池セルの直列接続からなり、これにより高電圧の蓄電池ユニットを構成している。複数の蓄電池セルは筐体１２内に収容されている。上下の蓄電池ユニット１０，１０はコネクタを介してバス接続されており、直流バスラインはＢＭＳユニット２０にも接続されている。

【0022】

本実施形態において、各蓄電池ユニット１０－１，１０－２，１０－３の筐体１２の外側側面（外面）にはユニット引き抜き用ワイヤーロープ１５がそれぞれ個別に接続されている。ワイヤーロープ１５としては、耐食性、対錆性及び耐熱性に優れたステンレスワイヤーロープが好ましい。

【0023】

ワイヤーロープ１５の一端部１５ａは、略直方体の筐体１２の長手方向の一端側の側面１２ａ（端面）に設けられたワイヤーロープ固定用穴に締結固定されている。ワイヤーロープ１５の一端部１５ａを蓄電池ユニット１０に接続する方法は特に限定されない。本実施形態において、ＢＭＳユニット２０にはワイヤーロープ１５が接続されていないが、ＢＭＳユニット２０にワイヤーロープ１５を接続することも可能である。

【0024】

ワイヤーロープ１５の他端部１５ｂは、蓄電池ユニット１０の設置位置からできるだけ遠ざけられた位置に設置されている。これにより、火災などの非常時に蓄電池ユニット１０に近づくことなく、ワイヤーロープ１５を介して蓄電池ユニット１０を移動させることができる。ワイヤーロープ１５の他端部１５ｂの設置位置は、蓄電池ユニット１０から２ｍ以上離れていることが好ましく、５ｍ以上離れていることがさらに好ましく、１０ｍ以上離れていることが特に好ましい。ワイヤーロープ１５の長さは、蓄電池ユニット１０を引っ張る際の安全性や効率性を考慮して適宜設定される。

【0025】

ワイヤーロープ１５の他端部１５ｂには一又は複数の持ち手１５ｃが設けられていることが好ましい。この持ち手１５ｃを掴んでワイヤーロープ１５を引っ張ることにより、当該ワイヤーロープ１５に接続された蓄電池ユニット１０を積層体から引き抜くことができる。蓄電池ユニット１０は数十ｋｇと非常に重いものであるため、一つの蓄電池ユニット１０を引き抜く場合でも非常に大きな力が必要である。しかし、蓄電池ユニット１０を引き抜く必要がある場合としては、火事などの非常時を想定しているため、例えば複数名の大人が協力して引っ張ったり、或いは車両を使って牽引することで重量物を引き抜くことが可能である。

【0026】

蓄電池ユニット１０の引き抜きを容易にするため、引き抜き対象の蓄電池ユニット１０を設置面から持ち上げるリフトアップ手段が設けられていることが好ましい。蓄電池ユニット１０を積層した際に上下の蓄電池ユニット１０，１０間の位置ズレを防止して設置の安定化を図るため、上側の蓄電池ユニット１０を下側の蓄電池ユニット１０に嵌合させる場合には、上側の蓄電池ユニット１０を少し持ち上げて嵌合を解除しなければ上側の蓄電池ユニット１０を引き抜くことができない。しかし、リフトアップ手段を用いて上側の蓄電池ユニット１０を少し持ち上げることにより、蓄電池ユニット１０と設置面との接触抵抗を小さくして蓄電池ユニット１０の引っ張りを容易に行うことができ、蓄電池ユニット１０を引き抜くことが可能となる。

【0027】

リフトアップ手段は、蓄電池ユニット１０を持ち上げることができる限りにおいて特に限定されないが、例えばエアバッグを膨らませたときの気圧によって蓄電池ユニット１０を持ち上げるエアバッグ機構、ワイヤーロープ１５を引っ張る力を利用して蓄電池ユニット１０を機械的にリフトアップする機械式リフト機構、蓄電池ユニット１０内に蓄えられている電力を使用する電動ジャッキアップ機構などを挙げることができる。リフトアップ手段は、ワイヤーロープ１５が引っ張られたことを検知して動作を開始してもよく、或いは有線又は無線通信による遠隔制御により動作を開始してもよい。前者の場合には、リフトアップの動作開始の指示を簡単な構成により行うことができる。

【0028】

図２は、蓄電池システム１の設置状態を示す模式図である。また図３は、非常時における蓄電池システム１の引き抜き動作を説明するための模式図である。

【0029】

図２に示すように、蓄電池システム１は、住宅等の家屋３０の屋外に設置されており、家屋３０の屋根３１に設置されたソーラーパネル３２に接続されている。蓄電池システム１はソーラーパネル３２が発電した電力を蓄電し、各蓄電池ユニット１０の充電制御はＢＭＳユニット２０によって行われる。蓄電池システム１は、商用電力系統の夜間電力を蓄電してもよい。

【0030】

蓄電池システム１の各蓄電池ユニット１０に接続された複数本のワイヤーロープ１５は蓄電池システム１の設置位置から道路３５や庭などに向かって引き出されるように配線されている。図示しないが、ワイヤーロープ１５はカバーに覆われていることが好ましい。平時にはワイヤーロープ１５を使用することがないので、ワイヤーロープ１５の錆等による劣化を防止することができる。

【0031】

家屋３０の火災が発生した場合、ワイヤーロープ１５を引っ張って蓄電池ユニット１０を安全なところまで一つずつ移動させる。まず図３（ａ）に示すように最上層の蓄電池ユニット１０－１に接続されたワイヤーロープ１５－１を引っ張って当該蓄電池ユニット１０－１を引き抜く。これにより、蓄電池ユニット１０－１は設置位置から道路側まで移動し、家屋３０から遠ざけられる。蓄電池ユニット１０－１の上に設置されているＢＭＳユニット２０は、蓄電池ユニット１０－１上に設置された状態で一緒に移動してもよく、或いは引き抜き時に蓄電池ユニット１０－１から落下して設置位置付近に留まってもよい。これは、ＢＭＳユニット２０は蓄電池ユニット１０と比べて二次発火又は二次爆発の原因となりにくいからである。

【0032】

次に、図３（ｂ）に示すように、新たに最上層となった２層目の蓄電池ユニット１０－２に接続されたワイヤーロープ１５－２を引っ張って当該蓄電池ユニット１０－２を引き抜く。これにより、蓄電池ユニット１０－２は設置位置から道路側まで移動し、家屋３０から遠ざけられる。

【0033】

最後に、図３（ｃ）に示すように、残りの最下層の蓄電池ユニット１０－３に接続されたワイヤーロープ１５－３を引っ張って当該蓄電池ユニット１０－３を引き抜く。こうして、３つの蓄電池ユニット１０－１，１０－２，１０－３のすべてを火災現場から遠ざけることができる。

【0034】

こうして引き抜かれた３つの蓄電池ユニット１０－１，１０－２，１０－３には、地面で擦れるなどして多数の傷や変形が生じるため、再利用には安全上の問題があり、廃棄せざるを得ない。しかし、蓄電池に火が燃え移ることによる延焼を回避することができ、火災による被害を最小限に抑えることができる。

【0035】

図４（ａ）～（ｄ）は、蓄電池システム１の引き抜き機構の変形例を示す模式図である。

【0036】

図４（ａ）～（ｄ）に示すように、この蓄電池システム１の特徴は、リフトアップ手段２５によって持ち上げられた上側の蓄電池ユニット１０と下側の蓄電池ユニット１０の上面（設置面）との間の隙間にボール４１を導入するボール導入手段４０をさらに備える点にある。上側の蓄電池ユニット１０をリフトアップ手段２５で一時的に持ち上げた後、上下の蓄電池ユニット１０，１０の間にボール４１を送り込むことにより、上側の蓄電池ユニット１０の円滑な引っ張りを実現することができる。

【0037】

図４（ａ）に示すように、ボール導入手段４０は、上下の蓄電池ユニット１０，１０の層間位置ごとに設けられており、本実施形態においては、最上層の蓄電池ユニット１０－１と中間の蓄電池ユニット１０－２との間にボール４１を導入するボール導入手段４０－１と、中間の蓄電池ユニット１０－２と最下層の蓄電池ユニット１０－３との間にボール４１を導入するボール導入手段４０－２と、最下層の蓄電池ユニット１０－３と台座１１との間にボール４１を導入するボール導入手段４０－３が設けられている。

【0038】

ここで使用するボール４１としてはゴルフボールが好ましい。ゴルフボールはその大きさと硬さが丁度よく、入手も容易で安価だからである。新品ではなく中古のゴルフボールでも構わない。図４（ｂ）に示すように、リフトアップ手段２５によって蓄電池ユニット１０－１が持ち上げられると、ボール導入手段４０－１のボール収納部内に収納された複数個のボール４１が蓄電池ユニット１０－１と蓄電池ユニット１０－２との間の隙間に送り込まれる。リフトアップ手段２５はボール４１と干渉しない位置に設けられているので、図４（ｃ）に示すように、隙間内にはボール４１が充填される。これにより、蓄電池ユニット１０－１を矢印Ｐで示す横方向（水平方向）に移動することが容易になり、弱い力でも大重量の蓄電池ユニット１０－１を引き抜くことができる。

【0039】

蓄電池ユニット１０－１の引き抜きが終わると、続いて蓄電池ユニット１０－２が持ち上げられ、ボール導入手段４０－２のボール収納部内に収納された複数個のボール４１が蓄電池ユニット１０－２と蓄電池ユニット１０－３との間の隙間に送り込まれる。その結果、図４（ｄ）に示すように隙間内にはボール４１が充填される。これにより、蓄電池ユニット１０－２を矢印Ｐで示す横方向（水平方向）に移動することが容易になり、弱い力でも大重量の蓄電池ユニット１０－２を引き抜くことができる。図示しないが、その後、蓄電池ユニット１０－３と台座１１との間の隙間にもボール４１が同様に送り込まれ、蓄電池ユニット１０－３の引き抜きが行われる。

【0040】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0041】

例えば、上記実施形態において、ＢＭＳユニット２０は蓄電池ユニット１０の積層体の最上層に設けられているが、ＢＭＳユニット２０の設置位置は特に限定されず、蓄電池ユニット１０の積層体の最下層や中間層に設けられていてもよい。また蓄電池ユニット１０の積層数は３層に限定されず、２層以下であってもよく、４層以上であってもよい。さらには、単一の蓄電池ユニット１０とＢＭＳユニット２０との組み合わせに対して本発明を適用することも可能である。

【符号の説明】

【0042】

１ 蓄電池システム
１０，１０－１，１０－２，１０－３ 蓄電池ユニット
１１ 台座
１２ 筐体
１２ａ 筐体の側面（外面）
１５ ワイヤーロープ
１５，１５－１，１５－２，１５－３ ユニット引き抜き用ワイヤーロープ
１５ａ ワイヤーロープの一端部
１５ｂ ワイヤーロープの他端部
１５ｃ 持ち手
２０ ＢＭＳユニット
２５ リフトアップ手段
３０ 家屋
３１ 屋根
３２ ソーラーパネル
４０，４０－１，４０－２ ボール導入手段
４１ ボール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】