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公開番号2025041329
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148545
出願日2023-09-13
発明の名称蓄電装置及びその制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H01M 10/6566 20140101AFI20250318BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
小型で冷却能力及び信頼性の高い移動体向けの蓄電装置及びその制御方法を提案する。
【解決手段】
一面側に外気取込口が設けられると共に、他面側に外気排出口が設けられた筐体と、筐体に収容された少なくとも1つの蓄電池及び少なくとも1つの送風機と、筐体の外気取込口に設けられた防塵フィルタと、筐体の外気排出口に設けられた可動羽根とを蓄電装置に設け、送風機が、筐体の外気取込口から取り込んだ外気を、筐体の外気取込口に設けられた防塵フィルタ、送風機及び筐体の外気排出口に設けられた可動羽根の順に流れるように冷却風として送風するようにした。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
移動体に電力を供給する蓄電装置において、
一面側に外気取込口が設けられると共に、他面側に外気排出口が設けられた筐体と、
前記筐体に収容された少なくとも１つの蓄電池及び少なくとも１つの送風機と、
前記筐体の前記外気取込口に設けられた防塵フィルタと、
前記筐体の前記外気排出口に設けられた可動羽根と
を備え、
前記送風機は、
前記筐体の前記外気取込口から取り込んだ外気を、前記防塵フィルタ、前記送風機及び前記可動羽根の順に流れるように冷却風として送風する
ことを特徴とする蓄電装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記可動羽根を閉じた場合に、前記筐体内で前記送風機により送風される前記冷却風を前記蓄電池に導く環状の循環流路を形成するよう、前記送風機及び前記蓄電池が前記筐体内に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記蓄電池の温度を検出する温度センサと、
前記可動羽根を開閉駆動するアクチュエータと、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記送風機及び前記アクチュエータを制御する制御装置と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記温度センサの検出温度が予め設定された第１の温度閾値未満の場合には、前記可動羽根を閉駆動するよう前記アクチュエータを制御し、
前記温度センサの検出温度が前記第１の温度閾値以上の場合には、送風量が予め設定された指定風量以上の風量となるよう前記送風機を制御すると共に、前記可動羽根を開駆動するよう前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記温度センサの検出温度が、前記第１の温度閾値よりも低い予め設定された第２の温度閾値未満に低下するまで、送風量が前記指定風量以上の風量となるよう前記送風機を制御すると共に、前記可動羽根を開駆動するよう前記アクチュエータを制御し、
前記温度センサの検出温度が前記第２の温度閾値未満となると、前記可動羽根を閉駆動するよう前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記温度センサとして、
前記筐体内における前記冷却風の風路の風上側の前記蓄電池の温度を検出する風上温度センサと、
前記筐体内における前記冷却風の風路の風下側の前記蓄電池の温度を検出する風下温度センサとを備え、
前記制御装置は、
前記風上温度センサ及び前記風下温度センサのうちの予め定められた一方である特定温度センサの検出温度が予め設定された第１の温度閾値未満であり、かつ、前記風上温度センサの検出温度及び前記風下温度センサの検出温度の温度差が予め設定された第１の温度差閾値未満である場合には、前記可動羽根を閉駆動するよう前記アクチュエータを制御すると共に、前記送風機の運転を停止させ、
前記特定温度センサの検出温度が前記第１の温度閾値未満であり、かつ、前記風上温度センサの検出温度及び前記風下温度センサの検出温度の温度差が前記第１の温度差閾値以上である場合には、前記可動羽根を閉駆動するよう前記アクチュエータを制御すると共に、前記送風機の運転を開始させる
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記外気の温度を検出する吸気温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、
前記温度センサの検出温度が予め設定された第１の温度閾値未満であり、かつ、前記吸気温度センサの検出温度が予め設定された第１の温度閾値以上の場合に、送風量が予め設定された指定風量以上の風量となるよう前記送風機を制御すると共に、前記可動羽根を開駆動するよう前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記吸気温度センサの検出温度が前記温度センサの検出温度よりも高くなった場合に、前記可動羽根を閉駆動するよう前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記可動羽根を覆うように前記筐体にダクトが設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記筐体は、前記移動体の屋根上に設置され、
前記筐体の底面を除く前記筐体の周囲を覆うように設置された遮熱カバーを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄電装置及びその制御方法に関し、例えば鉄道車両向けの蓄電装置に適用して好適なものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境問題を背景に様々な産業分野において省エネルギー化を促進する動きが活発化している。また省エネルギー化は、輸送システム分野においても推進されており、自動車や航空機などの他の輸送システムと比較してエネルギー効率の高い鉄道についても更なる消費電力量の削減が求められている。このような状況のもと、エンジンと蓄電池とを組み合わせたハイブリッド気動車や、架線区間で蓄電池を使用し、非架線区間で蓄電池のみを電力源として走行する蓄電池電車などの蓄電池を搭載した車両の研究開発も広く行われ、実用化されている。
【０００３】
一般的に、蓄電池は、充放電に伴って発熱し高温となることによって正負極の劣化及びリチウム損失が生じ、電力容量の低下や抵抗値の上昇といった劣化が促進される。このような劣化を抑制するためには、蓄電池を効率良く冷却する必要がある。また蓄電池の故障、並びに、蓄電池セル及び蓄電池モジュールを管理する制御基板の故障を防止するため、蓄電池装置内部の防塵性を維持する必要もある。
【０００４】
このような鉄道車両用の蓄電池の冷却に関して、例えば、特許文献１には、複数の蓄電池モジュールを内部に収容し、開口部を備えた筐体と、当該筐体の開口部を覆う防塵用のフィルタとを設け、フィルタを介して筐体内の空気と筐体外の空気との間で熱交換を行い、進行方向によらずフィルタを介して走行風が侵入することで筐体内外の空気の熱交換を促進することを特徴とする蓄電装置の冷却方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、蓄電池及び送風装置と、蓄電池及び送風装置を囲んで収納する筐体とを有する蓄電池システムであって、筐体外部及び筐体内部に連なる複数の開口と、前記複数の開口の各々を開閉する複数の可動仕切りとを設け、筐体内には送風装置から排出される空気を蓄電池に導く環状の循環流路が形成され、蓄電池及び送風装置は、循環流路の途中に配置されていることを特徴とする蓄電池システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２３－０１０１２９
特開２０２１－０８６７２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鉄道向けの蓄電装置及び蓄電池収納箱は、通常、床下又は屋根上に搭載されるため、外気取込方式で冷却する場合、排気などに含まれる塵埃により蓄電池や電子基板が故障するリスクがある。この対策として、以下の２つの方法が考えられるが、それぞれ課題がある。
【０００８】
第１の方法は、外気取込口にのみ防塵フィルタを設け、排気口はフィルタレスで開放する構成である。この構成によると、冷却能力が大きいメリットがあるものの、低温環境下での電池の過冷却防止等のために送風機の風量を小さくした場合に、送風機による外気取込口と排気口と間の順方向の圧力差が小さくなり、走行風や横風の影響で逆方向の流れが発生して、フィルタレスの排気口から外気が侵入するリスクがあり、防塵性能を維持できないデメリットがある。
【０００９】
また第２の方法は、外気取込口及び排気口の両方に防塵フィルタをそれぞれ設ける構成である。この構成によると、防塵性能を維持できるメリットがあるものの、防塵フィルタが前者構造の２倍になるため、圧力損失が上昇し、冷却能力が小さいというデメリットがある。
【００１０】
その他の方法として、例えば、特許文献１では、可動仕切板と防塵フィルタを設けた外気取込口を設け、防塵フィルタから取り込んだ外気を蓄電装置内で循環し、外気取込口（排出口と共通）から排出する方法を提案している。この方法によると、防塵性能を維持できるが、準密閉空冷相当であり、冷却能力が小さいという問題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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