JP4713615B2 - 電池箱およびこれを備える鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギーマネジメント用として複数個の電池モジュールからなる電池箱に関し、特に、ハイブリッド型の鉄道車両に搭載されて好適な高電圧、大容量の電池箱およびこれを備える鉄道車両に関するものである。

リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの高出力密度の電池セル複数個からなる二次電池システムは、産業用途に広く用いられている。特に近年ではハイブリッド自動車用の蓄電システムとして、高電圧化、大容量化された二次電池システムが普及し始めている。
これに対し、鉄道車両の分野においても、省エネルギー化を目的に、ディーゼルエンジンで駆動される発電機と二次電池システムを組み合わせて、モーターに電力を供給するハイブリッド鉄道車両の開発が活発に行われている。ハイブリッド鉄道車両では、車両減速時に発生するエネルギーを回生させて二次電池システムに充電させることで、従来のディーゼルエンジンのみで駆動する気動車では不可能だった回生エネルギーの再利用が可能となり、省エネルギー化を実現することができる。さらに、車両走行時には二次電池システムから放電することで加速アシストすることが可能であるため、高速鉄道車両に対応することもできる。
ここで、ハイブリッド自動車に搭載される二次電池システムの電圧は２００Ｖ程度、容量は数ｋＷｈ程度であるのに対し、ハイブリッド鉄道車両用の二次電池システムでは通常７５０〜１５００Ｖの電圧、および数十〜数百ｋＷｈの容量が必要となる。
一方、電池セルの保守点検の容易性、安全性、輸送性などを考慮すると、電池セルは数個〜数十個単位でモジュール化されていることが望ましい。これに対し、ハイブリッド自動車用の二次電池システムは、必要電圧と容量の関係から数個〜数十個の電池セルを搭載した電池モジュールとして構成されることが多い。

このような背景から、ハイブリッド型の鉄道車両ではハイブリッド自動車用の電池モジュールを複数個組み合わせた電池箱を構成することが想定される。
車両に搭載される二次電池システムの一例として、特許文献１に示すような電池箱が知られている。
この電池箱は、図１７に示すように、複数個の電池セルを搭載した複数台の電池モジュール５０と、各電池モジュール５０に対応して冷却風を導入するためのブロア５１と、複数台の電池モジュール５０を収納する電池ケース５２と、複数台のブロア５１を収納するブロアケース５３とを含む。ブロアケース５３は各電池モジュール５０と同数のブロア５１を収納し、電池ケース５２の吸気側に接続されている。

このような電池箱において、冷却用の空気は、ブロアケース５３に設けられた吸気口５４からブロアケース５３内に導入される。ブロアケース５３内に導入された空気は、各ブロア５１に吸い込まれて各電池モジュール５０に送り込まれる。その後、空気は、各電池モジュール５０内で図示しない電池セルと熱交換され、さらに、電池ケース５２内に排出された後、電池ケース５２に設けられた排気口５５から電池ケース５２の外部に排出される。

特開２００５−１９２３１号公報

前記特許文献１を始めとするハイブリッド自動車用の電池箱では、車外に比べて清浄な車内から冷却風を取り込むことを想定していることが多い。

一方、鉄道車両においては、駆動システムを構成する機器類は、一般に、車体床下に搭載され、機器類の冷却が必要な場合には、その冷却用の空気として車両床下部の空気を取り込むようにしている。ここで、鉄道車両の床下環境は、車輪とレールの粘着力を増すために研磨子が散布されたり、また、車輪やレールから発生する鉄粉が巻き上げられたりして、塵埃の多い環境となっている。このため、電池箱を車両の床下に搭載すると、このような塵埃を含む空気が電池箱内へ冷却用の空気として取り込まれることになる。

仮に、電池箱内にある電源コネクタや電池セルの電極等が取り込まれた空気の流通路上に配置されていると、これらの部品に空気に含まれる塵埃が付着して電気的不具合等を生じる虞がある。
また、前記の通り、ハイブリッド型の鉄道車両では、１０００Ｖ程度の電圧が必要となるため、ハイブリッド自動車と比較してより多くの電池モジュールを搭載する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の電池箱では、一つの電池モジュールについて、例えば、保守点検作業を行う場合でも、複数の電池モジュールが搭載された電池ケースをまるごと取り外す必要があり、メンテナンス性が悪く、その作業が煩雑となっていた。

本発明は、冷却用の空気に塵埃が含まれる環境への設置を可能とし、電池モジュールの着脱が容易でメンテナンス性に優れた電池箱およびこれを備えた鉄道車両を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するための手段として、本発明の電池箱は、電池セルが複数個並設された電池モジュールを、着脱自在に複数個収容可能な収容室を有してなる電池箱であって、収容室の一側に配置された板状の第一部材と、収容室の他側に配置された板状の第二部材とによって、複数の電池モジュールを保持するように構成した。これにより、電池モジュールを第一、第二部材で挟持するようにして一括で固定することができる。
また、第一部材および第二部材の少なくとも一つを収容室から着脱可能に構成し、かつ、第一、第二部材に設けた導入口、導出口と各電池モジュールの吸気口、排出口とが、気密を保って連通するように構成して、電池箱内の電池モジュール内に冷却用の空気が通過する通風路を形成した。これにより、導入口から導入された空気は、電池モジュール内の通風路のみを通過することになり、電池モジュールを搭載する収容室は、冷却用の空気が通過する通風路から遮断され、密閉化される。
また、電池セルは、胴部と、この胴部の両側に設けられた電極部とが、一対の仕切部材によって前記胴部の両側でそれぞれ気密に仕切られた状態で前記電池モジュール内に支持されるようになっており、前記胴部が通風路に、電極部が密閉化された空間部に配置されるように構成した。
また、前記収容室には電気的接続部が、前記電池モジュール内の空間部には前記電気的接続部と接続可能な接続手段が設けられ、前記電気的接続部と前記接続手段とは、前記収容室への前記電池モジュールの搭載と同期して接続されるように構成した。
これらの構成により、前記電極部や電気的接続部への塵埃等の付着に起因する不具合等を未然に回避することができるようになる。また、電池モジュールの保守点検等の作業が簡単になり、作業時間の短縮も図ることができる。
また、本発明の電池箱を鉄道車両システムに組み込むことで、高電圧、大容量の電池箱を利用したハイブリッド型の鉄道車両が得られる。

本発明によれば、冷却用の空気に塵埃が含まれる環境への設置を可能とし、電池モジュールの着脱が容易でメンテナンス性に優れた電池箱およびこれを備えた鉄道車両が得られる。

以下、本発明の電池箱について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の電池箱１は、電池モジュール１０が着脱自在に複数個収容可能な収容室２や、制御室３、吸気側チャンバー６ａ、排気側チャンバー６ｂを備え、収容室２の一側（ここでは前面側）に配置された板状の第一部材２０と、収容室２の他側（ここでは後面側）に配置された第二部材３０とを備えている。そして、電池モジュール１０は、これらの第一部材２０と第二部材３０との間に、挟持される状態に保持されて収容室２内に配置されるようになっている。

収容室２は、それぞれ上下一対配置された前フレーム１ａ、後フレーム１ｂ、左右フレーム１ｃ、１ｅ、中フレーム１ｄ、およびこれらを連結する複数の縦フレーム１ｆに仕切られて、左右に２つ設けられている。本実施形態では、それぞれの収容室２に対して縦方向に計４つの電池モジュール１０が収容可能となっている（図１では、片側の収容室２の電池モジュール１０のみ図示）。

収容室２の内部には、電池モジュール１０を左右から支持するガイドレール２ａが電池モジュール１０ごとに設けられており、このガイドレール２ａの後部側には、後記する縦フレーム１ｆに支持されて、電気的接続部として機能する端子部２ｂが配置されている。この端子部２ｂは、電池モジュール１０の後記するコネクタ１９ｂ（図６参照）に電気的に接続される。

収容室２の前面側に配置される第一部材２０は、電池モジュール１０の前面側を覆う部材であり、上下一対の前フレーム１ａ、１ａとこれらを連結する３本の縦フレーム１ｆに対して図示しないボルト等の固定手段を用いて着脱可能に取り付けられる。つまり、ボルト等の固定手段を用いて収容室２の前面側に第一部材２０で収容室２を塞ぐように（密閉するように）固定することができ、また、メンテナンス時等において、電池モジュール１０を収容室２から取り外す必要等がある場合には、ボルト等による締結を解除して、収容室２の前面側から第一部材２０を取り外すことができる。

第一部材２０には、冷却用の空気を導入するための横長四角状の導入口２１が複数設けられている。この導入口２１は、電池モジュール１０の前面側に設けられた吸気口１１のそれぞれに連通するように吸気口１１に対応して形成されており、後記するように、吸気口１１に密着して電池モジュール１０内に冷却用の空気を導入する役割をなす。
第一部材２０の前面側には、吸気側チャンバー６ａに臨むように、電池モジュール１０および収容室２内への塵埃の侵入を防止するためのフィルター２３が設置される。また、フィルター２３の前面側には、電池箱１内への水分の侵入を防止しつつ冷却用の空気を電池箱１内へ取り込むための吸気側ルーバー２４が設置されている。

一方、収容室２の後面側に配置される第二部材３０は、電池モジュール１０の後面側を覆う部材であり、上下一対の後フレーム１ｂ、１ｂとこれらを連結する３本の縦フレーム１ｆに対して、溶接等の固定で取り外し不能に取り付けられる。つまり、電池モジュール１０の後面側は、第二部材３０で常に覆われた状態となっており、電池モジュール１０の後面側の保持剛性が高められている。なお、第二部材３０に対しても、前記した第一部材２０と同様に、ボルト等の固定手段を用いて収容室２の後面側に着脱可能に取り付けられるように構成してもよい。この場合には、電池モジュール１０の後面側のメンテナンスを第二部材３０を取り外すことによって容易に実行することができる。

第二部材３０には、電池モジュール１０内に導入された冷却用の空気を後方のファンユニット３３に向けて導出するための、横長四角状の導出口３１が複数設けられている。この導出口３１は、電池モジュール１０の後面側に設けられた排気口１２のそれぞれに連通するように、排気口１２に対応して形成されており、排気口１２に密着して電池モジュール１０内を通過した冷却用の空気を導出する役割をなす。

第二部材３０の後面側には、電池モジュール１０内を通過して、後記するように熱交換された空気を、外部に排出するためのファンユニット３３が設置されている。本実施形態では、ファンユニット３３に、上下左右に計４個のファン３３ａが設置されている。また、ファンユニット３３の後面側には、電池箱１内への水分の侵入を防止しつつ、空気を排出するための排気側ルーバー３４が設置されている。
電池箱１は、図２に示すように、周部に側板１ｈ等が固定されて、内側に形成される前記収容室２（図１参照、以下同じ）が、外部から遮断されて密閉された状態となるように構成されている。なお、電池箱１の上面には、吊り下げ用のリング部１ｇが露出しているが、これは、適宜取り外し可能である。

このような電池箱１に収容される電池モジュール１０は、図３に示すように、全体が略直方体形状を呈する筺体１０ａと、この筺体１０ａ内において、長手方向に複数個並設された電池セル１３（図４参照）とを備える。
筺体１０ａには、その上面に突出するように、筺体１０ａ内から排気口１２に向かう上り傾斜状の排気側通路１４が形成されている。また、筺体１０ａには、その下面に突出するように、吸気口１１から筺体１０ａ内に向かう上り傾斜状の吸気側通路１５が形成されている。

空気の流れ方向で上流側となる吸気側通路１５は、図４に示すように、吸気口１１に連通しており、前記した第一部材２０（図１参照、以下同じ）の導入口２１（図１参照、以下同じ）を通じて導入された空気を、電池セル１３に導く役割をなす。吸気口１１は、第一部材２０の後面に当接されるようになっており、前記したように第一部材２０の導入口２１に連通する。吸気口１１のフランジ部１１ａには、フランジ面に沿うシール材１１ｂが設けられており、このシール材１１ｂによって、吸気口１１は、導入口２１に密着し、気密に連通する。

また、排気側通路１４は、排気口１２に連通しており、筺体１０ａ内を通過して熱交換された空気を前記した第二部材３０（図１参照、以下同じ）の導出口３１（図１参照、以下同じ）に導く役割をなす。排気口１２は、第二部材３０の前面に当接されるようになっており、前記したように第二部材３０の導出口３１に連通する。排気口１２のフランジ部１２ａには、フランジ面に沿うシール材１２ｂが設けられており、このシール材１２ｂによって、排気口１２は、導出口３１に密着し、気密に連通する。

また、筺体１０ａの前面側には、電池モジュール１０を収容室２に対して出し入れする際に使用する起倒自在な把持部１６が設けられている。また、筺体１０ａの両側面（図３では片側のみ図示）には、収容室２内に設けられた左右のガイドレール２ａ（図１参照）に係合する、前後方向に突条とされた係合突部１７が設けられている。
なお、この係合突部１７は、前記した吸気側通路１５の下面１５ａおよび排気側通路１４の上面１４ａが、図４に示すように、収容室２内に電池モジュール１０が収容された状態において、水平状態となるように、これらの下面１５ａおよび上面１４ａと略平行に設けられている。
また、筺体１０ａの両側部には、略Ｌ字形状のストッパ１０ｃが設けられている。このストッパ１０ｃは、その折曲部１０ｄが収容室２を構成する縦フレーム１ｆ（図１参照、以下同じ）に対応する位置に設けられており、収容室２への収容時に、縦フレーム１ｆに対してこれが当接して、電池モジュール１０の挿入位置を規制するようになっている。これにより、電池モジュール１０が収容室２内の所定の位置に保持されるようになり、過剰に挿入される等の不具合が阻止される。また、後記するコネクタ１９ｂ（図６参照）と、収容室２側の端子部２ｂ（図１参照）とが接続する際の、位置決め用部材としても機能する。

筺体１０ａ内に並設される電池セル１３は、図４に示すように、吸気側から排気側へ向けて下り傾斜状に並設され、筺体１０ａの略対角方向に配置されている。
各電池セル１３は、図５に示すように、胴部１３ａと、この胴部１３ａの両側に設けられた電極部１３ｂとを有しており、仕切部材としての左右２枚の支持板１８ａ、１８ｂによって、胴部１３ａと両側の電極部１３ｂとが気密に仕切られた状態で筺体１０ａ内に支持されている（図４、図６参照）。支持板１８ａ、１８ｂは、図４に示すように、筺体１０ａ内において、吸気側通路１５の内面と排気側通路１４の内面とに亘る大きさを有してこれらの両方に気密に接続されており、図６に示すように、筺体１０ａ内を、胴部１３ａが配置されることとなる吸気側通路１５（排気側通路１４）と、電極部１３ｂが配置されることとなる、密閉化された空間部Ｓとに仕切るようになっている。つまり、胴部１３ａは、吸気側通路１５（排気側通路１４）にのみ配置され、また、電極部１３ｂは、筺体１０ａ内の密閉化された空間部Ｓにのみ配置されることとなる。
なお、胴部１３ａと支持板１８ａ、１８ｂとの間は、シール材１８ｃでシールされている。

空間部Ｓには、電池セルが異常動作した際に電極部１３ｂからリークするガスを検出するためのセンサ１９ａが配置されている。センサ１９ａからの検出信号は、前記制御室３（図１参照）に収容される制御装置４（図１参照）に送出され、この制御装置４によってガス漏れか否かが検知されるようになっている。なお、センサ１９ａは、筺体１０ａ内において、他の空間部Ｓに配置してもよい。

また、図６に示すように、筺体１０ａの後部には、コネクタ１９ｂが配設されている。このコネクタ１９ｂには、前記した収容室２の後部に設けられた端子部２ｂ（図１参照、以下同じ）が電気的に接続可能であり、端子部２ｂの対向する部位に設けられている。つまり、電池モジュール１０を収容室２内に収容する際に、電池モジュール１０を収容室２の後方へ移動する収容操作を行うことで、このコネクタ１９ｂに対して端子部２ｂが自動的に係合し、これらが電気的に接続されることとなる。なお、コネクタ１９ｂは、端子部２ｂが挿入される部分をテーパー状に形成して、接続が良好に行われるようにしてもよい。

このような電池モジュール１０は、図７に示すように、収容室２内に収容されて、前後を第一部材２０および第二部材３０で挟持される状態に保持固定される。このように保持固定された状態で、第一部材２０の導入口２１には、シール材１１ｂを介して吸気口１１のフランジ部１１ａが気密に当接しており、また、第二部材３０の導出口３１には、シール材１２ｂを介して排気口１２のフランジ部１２ａが気密に当接している。これによって、導入口２１から導出口３１に至る通流路が形成される。
したがって、ファンユニット３３のファン３３ａが駆動されると、吸気側から吸い込まれた冷却用の空気が、フィルター２３を通じて第一部材２０の導入口２１から吸気口１１に流れ込み、電池モジュール１０の筺体１０ａ内の吸気側通路１５（図４参照）および排気側通路１４（図４参照）を通過して、排気口１２から導出口３１を通じてファンユニット３３のファン３３ａに吸引され、排気側ルーバー３４から外部に排気される。そして、吸気側通路１５および排気側通路１４を空気が通過する際に、電池セル１３（胴部１３ａ）が冷却される。

ここで、図６に示すように、電池モジュール１０の筺体１０ａ内の吸気側通路１５および排気側通路１４は、支持板１８ａ，１８ｂによって仕切られているので、電池セル１３の胴部１３ａが吸気された空気で好適に冷却されるようになり、側方の空間部Ｓに対して空気が流れ込むことなく、下流側へ排出されることとなる。

また、電池モジュール１０の保守点検時等には、図１に示すように、吸気側ルーバー２４、フィルター２３および第一部材２０を取り外し、電池モジュール１０の前面の把持部１６を手前に引いて、電池モジュール１０をガイドレール２ａに沿わせて引き出すことで、電池モジュール１０をモジュール単位で取り外すことができる。なお、収容室２から電池モジュール１０を引き出す際には、コネクタ１９ｂ（図６参照）と端子部２ｂとの接続が自動的に外れることとなり、電気的な取り外し作業が自動的になされる。

次に、電池箱１が適用されるハイブリッド型の鉄道車両への搭載例について、図８を参照して説明する。
図８はハイブリッド型の鉄道車両における一搭載例を示す図であり、ハイブリッドシステム（車両駆動システム）としては、電池箱１、ディーゼルエンジン６０、発電機６１、コンバータ６２、インバータ６３、モーター６４等を備える。この例では、電池箱１が、電源車Ｃ１の床下に３台搭載されている。また、車両進行方向による電池箱１への空気の流入条件の差を少なくすることや、電池箱１の保守点検時に電池モジュール１０（図３参照）を電源車Ｃ１の側面方向に着脱できるようにすることを考慮すると、吸気側ルーバー２４（図１参照）および排気側ルーバー３４（図１参照）は、車両進行方向に対して直交する方向に向くように、電池箱１を設置するのが望ましい。

電源車Ｃ１において、ディーゼルエンジン６０で駆動する発電機６１によって得られた交流電流は、コンバータ６２によって直流電流に変換される。このコンバータ６２からの直流電流と電池箱１からの直流電流は、モーター車Ｃ２に搭載されるインバータ６３により任意の周波数の交流電流に変換されてモーター６４の駆動電力となり、鉄道車両を駆動させる。なお、電池箱１および発電機６１の出力は運転モードによって適宜制御される。

以下では、本実施形態において得られる効果を説明する。
（１）本実施形態では、収容室２の一側に配置された板状の第一部材２０と、収容室２の他側に配置された板状の第二部材３０とによって複数の電池モジュール１０を保持するように構成したので、電池モジュール１０を第一、第二部材２０、３０で挟持するようにして一括で固定することができる。したがって、電池モジュール１０が複数個搭載される構成でありながらも、これらの固定作業を簡単に行うことができる。
（２）収容室２は、これらの第一部材２０および第二部材３０によって実質的に密閉されることとなるので、その分、シール箇所を少なくすることができる。また、第一部材２０および第二部材３０によって、収容室２の前面側および後面側の広い範囲を閉塞（密閉）することができるので、簡易な構成でありながらも、収容室２の密閉化を良好に行うことができる。
（３）第一部材２０および第二部材３０で収容室２が実質的に密閉されることとなるので、フィルター２３で捕塵できないほどの小さな塵埃が侵入するのを好適に阻止することができ、塵埃に弱い部品、例えば、コネクタ１９ｂ等の部品を好適に保護することができる。
（４）第一部材２０を収容室２から着脱可能としたので、保守点検等の作業時には、この第一部材２０を収容室２から取り外すことによって、電池モジュール１０の前面側を露出させることができ、必要であれば、電池モジュール１０を個別に引き出してメンテナンス等を行うことができる。したがって、保守点検等の作業を容易に行うことができる。
（５）収容室２から電池モジュール１０を引き出す際や収容室２に電池モジュール１０を収容する際には、コネクタ１９ｂと端子部２ｂとの接続または接続の解除が同時に行われることとなるので、電気的な取り付け、取り外し作業が自動的になされ、電池モジュール１０の確実な着脱を実現することができる。したがって、保守点検等の作業が簡単であり、作業時間の短縮も図れる。
（６）第一、第二部材２０、３０に設けた導入口２１、導出口３１が各電池モジュール１０の吸気口１１、排気口１２と気密を保って連通するようになっているので、電池箱１内の電池モジュール１０の周りに冷却用の空気が流れ込むのを阻止することができ、空気に含まれる塵埃等が電池箱１内の電気部品等に付着するのを好適に防止することができる。したがって、塵埃等に起因する不具合を好適に回避することができ、冷却用の空気に塵埃が含まれる環境への電池箱１の設置も可能となる。
（７）電池モジュール１０の筺体１０ａ内の吸気側通路１５および排気側通路１４は、支持板１８ａ，１８ｂによって仕切られているので、電池セル１３の胴部１３ａが冷却用の空気で好適に冷却されることとなり、また、側方の空間部Ｓに対して空気が流れ込むこともない。これによって、好適な冷却を行うことができるとともに、電極部１３ｂが配置される空間部Ｓを冷却用の空気が通流する通流路から遮断して密閉することができる。
（８）電極部１３ｂが配置される空間部Ｓを密閉することができるので、仮に、電極部１３ｂからガスがリークしても、これを空間部Ｓに確実に閉じ込めることができる。
（９）空間部Ｓには、センサ１９ａが配置されているので、電極部１３ｂからのガスのリークを好適に検出することができる。
（１０）電池箱１を鉄道車両の駆動システムに組み込むことで、高電圧、大容量の電池箱１を利用したハイブリッド型の鉄道車両が得られる。

図９、図１０は、他の実施形態の電池箱に採用される電池モジュールを示した図であり、この例では、前記のように二つ設けた吸気口１１および排気口１２を、各々結合し、また、結合して形成された吸気口１１Ａおよび排気口１２Ａの幅が、通気口１１ｃ、１２ｃの幅よりも広く設けられている。

このように形成することによって、吸気口１１Ａおよび排気口１２Ａにおける圧力損失を低減することができるようになり、空気のスムーズな流れを実現して、効率の良い冷却を実現することができる電池箱１（図１参照）が得られる。なお、吸気口１１Ａ、排気口１２Ａに対応させて図１に示した導入口２１および導出口３１の幅を広く設けてもよい。

図１１は、他の実施形態の電池箱を示した図であり、この電池箱１では、前面側にファンユニット３３を設置し、後面側にフィルター２３を設置してある。つまり、この構成における電池箱１内の空気の流れは、図中矢印で示すような流れとなり、冷却用の空気が後面側から電池箱１内へ導入され、前面側から電池箱１の外部に排気されるように構成されている。また、電池モジュール１０の取り外し方向は、前記した取り外し方向と同じであり、電池モジュール１０を電池箱１から取り外す際には、前面側のファンユニット３３、第一部材２０を取り外し、電池モジュール１０を排気側にスライドさせて、電池箱１から取り外すことができる。

このような電池箱１を、図８に示したような電源車Ｃ１に取り付けた場合のレイアウト例を、図１２に示す。図１２では、下方側から電池箱１を見たときの様子を模式的に示しており、各電池箱１は、電源車Ｃ１の床下において、車両進行方向に３台、枕木方向に２台、計６台搭載されている。また、電池箱１は、枕木方向（左右方向）に適当な配置スペースを空けて搭載されており、この配置スペースを通じて空気を取り込むようになっている。取り込んだ空気は、電源車Ｃ１の両側面部から側方へ向けて排気される。

電池モジュール１０を電池箱１から取り外す際には、電池箱１から排気側ルーバー３４、ファンユニット３３、第一部材２０を取り外した状態で枕木方向にスライドさせる。これによって、電源車Ｃ１の両側面部から電池モジュール１０を取り外すことが可能である。

また、図１３は他の実施形態の鉄道車両を示しており、この例では、電池箱１に冷却風を供給するための冷却ブロア７１が電源車Ｃ１内に搭載され、冷却ブロア７１の出口に接続された床下ダクト７０から電池箱１内へ空気が供給されるように構成してある。
この構成においては、例えば、図１４に示すように、電池箱１は、車両進行方向に３台、枕木方向に２台、計６台搭載され、前記図１１に示した構成の電池箱１が、ファンユニット３３等（図１１参照）を取り外した状態で、床下に延びる床下ダクト７０の両側面に配置される。床下ダクト７０側には、電池箱１の第二部材３０側が面するように電池箱１が接続される。

ここで、この構成における電池箱１内の空気の流れは、図１２に示した空気の流れと同様であり、冷却ブロア７１（図１３参照）からの空気は、床下ダクト７０から各電池箱１へ供給される。そして、各電池モジュール１０内の図示しない電池セル１３（図６参照）と熱交換した空気は、第一部材２０側から電池箱１の排気側チャンバー６ｂを介して排気側ルーバー３４から電池箱１の外部へ排出される。
この場合にも、電池箱１内に収容される電池モジュール１０は、電池箱１から排気側ルーバー３４、第一部材２０を取り外した状態で枕木方向にスライドさせることによって、電源車Ｃ１の両側面部から取り外すことが可能である。

また、図１５に示す他の実施形態の鉄道車両では、電源車Ｃ１内に、電池箱１を複数台搭載した電池箱搭載室８０が設置されている。図１６に示すように、電池箱１は電池箱搭載室８０内において、鉛直方向に４台、枕木方向に２台、計８台搭載されている。また、冷却用の空気は、電源車Ｃ１の天井から電池箱搭載室８０内に取り込まれ（不図示）、電池箱１内を通過した後、電源車Ｃ１の側面部に面して枕木方向に設置された排気口（不図示）から電源車Ｃ１の外部に排出される。また、電池箱１内の電池モジュール１０は、枕木方向にスライドさせることによって、電池箱搭載室８０に対して着脱可能である。

このような鉄道車両では、電源車Ｃ１内に電池箱１を高密度に搭載することができ、また、電池箱搭載室８０内において電池箱１を作業性良くメンテナンスすることも可能である。

以上、ハイブリッド型の鉄道車両における搭載例を挙げたが、ハイブリッドシステムを構成する電池箱１、ディーゼルエンジン６０、発電機６１、コンバータ６２、インバータ６３は、電源車Ｃ１およびモーター車Ｃ２の車内および床下のいずれに設置されてもよく、ハイブリッドシステムの構成条件および車内の居住空間等との兼ね合いによって適宜設置することができる。

本発明の一実施形態に係る電池箱の主たる構成を示した構成図である。 電池箱の外観斜視図である。 電池箱に収容される電池モジュールの斜視図である。 電池モジュールの模式断面図である。 電池セルの支持状態を示した拡大斜視図である。 電池モジュールの模式横断面図である。 電池箱における空気の流れを示した説明図である。 ハイブリッド型の鉄道車両を示した構成図である。 他の実施形態の電池箱に採用される電池モジュールを示した斜視図である。 同じく他の実施形態の電池箱に採用される電池モジュールの模式横断面図である。 他の実施形態の電池箱における空気の流れを示した説明図である。 他の実施形態の電池箱をハイブリッド型の鉄道車両に搭載したときの搭載例を示す模式図である。 他の実施形態のハイブリッド型の鉄道車両を示した構成図である。 ハイブリッド型の鉄道車両における搭載例を示す模式図である。 他の実施形態のハイブリッド型の鉄道車両を示した構成図である。 電池箱搭載室における空気の流れを示した模式図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ 電池箱
２ 収容室
２ｂ 端子部（電気的接続部）
１０ 電池モジュール
１０ａ 筺体
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 電池セル
１３ａ 胴部
１３ｂ 電極部
１８ａ、１８ｂ 支持板（仕切部材）
１９ｂ コネクタ（接続手段）
２０ 第一部材
２１ 導入口
３０ 第二部材
３１ 導出口
３３ ファンユニット
Ｃ２ モーター車
Ｓ 空間部

Claims (5)

1. 電池セルが複数個並設された電池モジュールを、着脱自在に複数個収容可能な収容室を有してなる電池箱であって、
   前記収容室の一側に配置された板状の第一部材と、
   前記収容室の他側に配置され、前記第一部材との間に、複数個の前記電池モジュールを保持する板状の第二部材とを備え、
   前記第一部材には、前記電池モジュールの一端に開口する吸気口に対して気密に連通して空気を導入可能な導入口が設けられているとともに、
   前記第二部材には、前記電池モジュールの他端に開口する排気口に対して気密に連通し、前記導入口から前記電池モジュールの内部に導入された空気を外部に導出する導出口が設けられており、
   さらに、前記第一部材および前記第二部材の少なくとも一つは、前記収容室の一側あるいは他側に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする電池箱。
2. 複数個の前記電池セルは、胴部と、この胴部の両側に設けられた電極部とをそれぞれ有しており、一対の仕切部材によって、前記胴部の両側で、前記胴部と前記電極部とがそれぞれ気密に仕切られた状態で前記電池モジュール内に支持されるようになっており、
   前記仕切部材によって仕切られることにより、前記胴部が配置されることとなる通路が、前記吸気口および前記排気口に連通しており、
   前記仕切部材によって仕切られることにより、前記電極部が、前記電池モジュール内の密閉化された空間部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電池箱。
3. 前記収容室内において前記電池モジュールに対向するように設けられた電気的接続部と、
   前記電池モジュールの外側に設けられ、前記電気的接続部に接続可能な接続手段と、を備え、
   前記電気的接続部と前記接続手段とが前記収容室内において相互に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電池箱。
4. 前記電気的接続部と前記接続手段とは、前記収容室への前記電池モジュールの搭載時に接続されることを特徴とする請求項３に記載の電池箱。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池箱が車両駆動システムに組み込まれてなることを特徴とする鉄道車両。

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