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公開番号2025073907
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023185077
出願日2023-10-27
発明の名称蓄電池部分の輸送および保管方法
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B60L 53/80 20190101AFI20250502BHJP(車両一般)
要約【課題】鉄道車両用蓄電池箱に着脱可能な蓄電池部分の、輸送および保管時における耐火性能等の安全性の向上と、輸送および保管ならびに保管時の蓄電池情報送信にかかる工数の削減と、を両立できる。
【解決手段】鉄道車両に搭載される蓄電池箱に着脱可能な蓄電池部分の輸送および保管方法であって、蓄電池ユニット103を、鉄道車両に搭載された蓄電池箱から、耐火性能を有するコンテナ20に収納し、蓄電池ユニット103を、コンテナ20に収納した状態で保管場所に輸送し、蓄電池ユニット103を、コンテナ20に収納した状態で蓄電池ユニット103の情報をコンテナ20の外部にある蓄電池データ管理サーバに送信可能に保管することを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【選択図】図11

特許請求の範囲【請求項１】
鉄道車両に搭載される蓄電池箱に着脱可能な蓄電池部分の輸送および保管方法であって、
前記蓄電池部分を、鉄道車両に搭載された蓄電池箱から、耐火性能を有する蓄電池部分用筐体に収納し、
前記蓄電池部分を、前記蓄電池部分用筐体に収納した状態で保管場所に輸送し、
前記蓄電池部分を、前記蓄電池部分用筐体に収納した状態で前記蓄電池部分の情報を前記蓄電池部分用筐体の外部にある蓄電池データ管理サーバに送信可能に保管する
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池部分用筐体が備える通信機器を介して、前記蓄電池部分用筐体が収納する前記蓄電池部分の情報を前記蓄電池データ管理サーバに送信可能とする
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記通信機器は、前記蓄電池部分および蓄電池データ管理端末装置の双方と有線で接続可能な中継端子、または前記蓄電池部分と有線もしくは無線で接続可能であるとともに蓄電池データ管理端末装置と無線で接続可能な無線機器、のいずれかであり、前記蓄電池データ管理端末装置を介して、前記蓄電池部分の情報を前記蓄電池データ管理サーバに送信可能とする
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池データ管理端末装置は、前記蓄電池部分を収納した状態の前記蓄電池部分用筐体からの前記蓄電池部分の情報に基づいて算出したバランシング回路の目標電圧を、前記蓄電池部分用筐体に送信する
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池部分の情報は、前記蓄電池部分を構成するセルのセル電圧、または最大セル電圧および最小セル電圧、を含む
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池データ管理サーバは、前記蓄電池部分を収納した状態の前記蓄電池部分用筐体からの前記蓄電池部分の情報に基づいて、前記蓄電池部分を構成するセルのセル電圧ばらつきが閾値以上、または前記セルの自己放電速度が閾値以上のセルを含む蓄電池部分を不良と判定する
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池部分用筐体は、前記蓄電池部分を収納した状態で、前記蓄電池部分と外部電源とを電気的に接続可能な充放電端子を有し、
前記蓄電池部分を保管する際に、充放電装置を用いて、前記充放電端子を介して前記蓄電池部分の充放電を行う
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項８】
請求項７に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池データ管理サーバは、前記充放電に基づいて、容量劣化度が閾値以下または抵抗劣化度が閾値以上の前記蓄電池部分を不良と判定する
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項９】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池部分用筐体は鋼板で構成される
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
【請求項１０】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蓄電池部分の輸送および保管方法において、
前記蓄電池部分用筐体が有する穴にフォークリフトのフォークを挿入し、前記蓄電池部分を収納した状態で前記蓄電池部分用筐体を移動する
ことを特徴とする蓄電池部分の輸送および保管方法。
（【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、鉄道車両向け蓄電池部分の輸送と保管の方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道路線には鉄道車両が架線から電力供給を受けられる電化区間と、架線が存在せず電力供給が受けられない非電化区間がある。従来の鉄道技術では非電化区間では車両はディーゼル機関で走行していた。近年、リチウムイオン電池技術の進歩により、ハイブリッド気動車や蓄電池電車のような蓄電池をエネルギー源とした車両が走行している。ハイブリッド気動車は従来のディーゼル気動車に蓄電池システムを搭載し、ブレーキ時の回生電力を充電し、力行時に蓄電池とモーターによるアシストを行うものである。蓄電池電車は充放電可能な蓄電池システムを搭載し、蓄電池システムを駆動用のエネルギー源とした鉄道車両である。電化区間では架線から電力供給を受け、駆動エネルギーに使用しつつ蓄電池システムを充電し、非電化区間では蓄電池をエネルギー源に走行する。
【０００３】
鉄道用の蓄電池システムは、例えば、車両走行に必要な容量・出力・電圧を確保するために通常多数のリチウムイオン電池セルを直列および並列に接続して構成される。鉄道用の蓄電池システムは段階的に構成され、例えば、電池として機能する最小単位である蓄電池セル（以下、単に「セル」と言うことがある）、複数のセルと蓄電池モジュール搭載の制御コントローラであるセルコントローラを組み合わせた取り扱い単位である蓄電池モジュール（以下、単に「モジュール」と言うことがある）、モジュールを複数組み合わせた、複数の蓄電池モジュールがラック等に固定・配線され、蓄電池箱から交換できる交換ユニット（以下、単に「ユニット」と言うことがある）、複数のユニットを内包し鉄道車両に取り付けられる蓄電池箱、複数の蓄電池箱で構成される蓄電池システムとして構成される。
【０００４】
特許文献１には、バッテリ利用システムは、バッテリと、バッテリを充電する充電装置と、充電装置と通信するサーバーとを備えることが記載されている。充電装置は、収容部に収容されたバッテリの識別情報をサーバーに送信し、サーバーから受信した受信情報に基づいて、バッテリの充電及び／又はバッテリの取り外しを制御する。サーバーは、充電装置から受信した識別情報と、情報提供者から提供された提供情報とに基づいて、バッテリの充電及び／又はバッテリの取り外しの可否を判定し、可否の判定結果に基づく送信情報を、充電装置に送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－１６５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者が、鉄道車両に搭載される蓄電池の経年性能向上について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
【０００７】
リチウムイオン電池は一般に充放電もしくは単に保管することによって劣化する。劣化は主に容量減少・抵抗増加・自己放電速度の上昇として発現する。現代技術のリチウムイオン電池は鉄道車両の数十年の運用寿命に対して、一般に寿命が短く、その劣化状態が蓄電池システムの性能を制限することを無視できない。蓄電池システム内の各セルの劣化状態は、システム内のセル温度の不均一さや、セルの製造ばらつきによって均一にはならない。劣化状態の不均一さは、システム内でのセル電圧・電流・温度の不均一さを招き、例えば特に最も劣化した電池のセル電圧が顕著に高電圧もしくは低電圧となることが深刻な問題となることが多い。このとき、蓄電池システムはシステム内の全てのセル電圧を定められた使用可能範囲で運用しなければならないため、蓄電池システムは最も劣化したセルに全体の充放電動作を律速されることになる。このような制限は、鉄道車両では力行性能の制限や、回生吸収能力の制限、航続距離の減少などとして車両性能に悪影響を及ぼす。加えて、仮に車両性能が制限されず電池に電流が印加されれば、電池過電圧を生じ蓄電池システムが保護動作で停止し、車両システムから電池が分離し最悪車両が停止する可能性がある。
【０００８】
このような蓄電池システム内の劣化ばらつきを修正するため、深刻に劣化度が不均一なセルが存在する場合、システム内の電池を取り出し、劣化度が揃うように組み換え、再度車両システムに挿入することが考えられる。今後、蓄電池システム内のセル劣化度をより均一にしていく場合、より迅速に電池交換を進めるため、あらかじめ新たに挿入する劣化度を揃えた蓄電池ユニットを準備し、車両基地などで蓄電池箱から蓄電池ユニットを取り出し、新たな蓄電池ユニットを挿入する手順を取ることで、迅速に新しい蓄電池ユニットに交換することができると考えられる。このとき、新しい蓄電池ユニットはあらかじめ車両基地とは別の場所の電池倉庫などで整備されたものが、車両基地まで輸送される。同様に、蓄電池箱から取り出された蓄電池ユニットは再度整備するために倉庫に運ばれる。倉庫に運ばれた蓄電池ユニットは整備され、次の利用先に使用されるまで倉庫に保管される。
【０００９】
鉄道用蓄電池箱筐体は通常、鉄道規格に準じた設計によって一定の耐火性能を有するが、その内部に挿入される蓄電池ユニットは、蓄電池ユニット単体で使用されるという想定はされておらず、一般には耐火性能を有していない。加えて、輸送手段や倉庫は一般に耐火性能を具備しているとは限らない。そのため蓄電池ユニット単位での輸送と、倉庫での保管時は耐火性能を有する筐体に入れた状態で保管することが望ましい。
このとき、蓄電池ユニットの保管状態と倉庫と車両基地間の輸送状態で異なる梱包状態である場合、再梱包に工数が必要である。鉄道用電池では、蓄電池箱が巨大で取外しに工数・設備が必要であるため、蓄電池箱内部の蓄電池ユニット単位で取出し、整備する拠点に輸送・保管する必要がある。この際には、鉄道車両から簡便に取り出して、輸送および保管できるような手段が求められる。
【００１０】
加えて、電池の保管時は電池の電気的状態を定期的に検査することが望ましい。この検査は例えばセル電圧を取得する場合は、各モジュールが有するセルコントローラに外部からアクセスすることで実施できる。しかし、筐体に蓄電池ユニットが挿入されている場合、外部からアクセスする際に筐体を開ける工数が必要になる。
（【００１１】以降は省略されています）

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