JP2012221645A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化した蓄電装置を備えた蓄電システムを提供する。
【解決手段】流体を加熱する加熱手段と、流体を貯えるタンク３と、充放電を行う蓄電装置４と、蓄電装置の温度を検知する温度検知手段と、蓄電装置４を加熱または冷却する温度調節手段１６と、温度調節手段を制御する制御手段１４と、を備えた蓄電システム１００であって、制御手段１４は、蓄電装置４が充放電を行っているとき、温度調節手段１６により蓄電装置４を加熱し、蓄電装置４が充放電を行っていないとき、温度調節手段１６により蓄電装置４を冷却することを特徴とする。これにより、充放電を行っているときは蓄電装置４を加熱することによりサイクル寿命の劣化を低減し、充放電を行っていないときは蓄電装置４の温度を積極的に低下させるため、保存寿命の劣化を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置を備えた蓄電システムに関する。

従来の蓄電システムにおいて、給湯用の水を加熱するヒートポンプユニットと、加熱された水を貯えるタンクと、電力を蓄電しヒートポンプユニットや家庭内の各負荷へ電力を供給する蓄電装置とを備えたものが知られている。このような蓄電システムに使用される蓄電装置の充放電効率は、蓄電装置自体の温度に大きく依存する。特に、屋外に設置される蓄電システムにおいては、蓄電装置の温度は気温により変化する。そのため、効率的に充放電を行うことを目的として、タンク内に貯えられた水の熱量を利用して蓄電装置を加熱し、充放電効率の良い温度範囲に蓄電装置の温度を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−７９５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された蓄電システムでは、充放電を行っている間は充放電効率の良い温度範囲に蓄電装置の温度を制御するため、サイクル寿命の劣化を低減することができるが、その後充放電を停止すると、サイクル寿命に適した温度に維持されていた蓄電装置は、保存に適さない高い温度で保存されることになり、保存寿命が劣化するという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、長寿命化した蓄電装置を備えた蓄電システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置と、前記蓄電装置の温度を検知する温度検知手段と、前記蓄電装置の温度を調節する温度調節手段と、前記温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた蓄電システムであって、前記温度調節手段は、前記蓄電装置の設定温度として、充放電を行っているときに設定する目標使用温度と充放電を行っていないときに設定する目標保存温度とを有し、前記目標保存温度は、前記目標使用温度よりも低い温度であることを特徴とするものである。

蓄電装置の温度は電池寿命に影響を与え、その最適温度は、蓄電装置の使用状況によって異なる。すなわち、充放電を行っている間はサイクル寿命に適した温度（例えば、４５度程度）を維持し、充放電を行っていない間は保存寿命に適した温度（例えば、１０度程度）で保存することが望ましい。

本発明の構成によれば、充放電を行っているときは蓄電装置を加熱することによりサイクル寿命の劣化を低減し、充放電を行っていないときは蓄電装置の温度を積極的に低下させることで、保存寿命の劣化を低減することができる。

本発明によれば、蓄電システムに備えた蓄電装置の電池寿命の劣化を低減することがで
きる。

本発明の実施の形態１における蓄電システムの構成図 本発明の実施の形態１における電池モジュールの断面図 本発明の実施の形態１における（ａ）蓄電装置と蓄電池内部流路の構成図、（ｂ）蓄電池内部流路を構成する流路プレートの構成図 本発明の実施の形態１における蓄電システムの部分構成図 本発明の実施の形態１における温度調節制御フローチャート 本発明の実施の形態２における蓄電システムの部分構成図 本発明の実施の形態２における充放電時間テーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態２における温度調節制御フローチャート 本発明の実施の形態３における蓄電システムの部分構成図 本発明の実施の形態３における流体量テーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態３における温度調節制御フローチャート 本発明の実施の形態３における蓄電システムの他例構成図 本発明の実施の形態３における流体温度テーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態３における他例の温度調節制御フローチャート 本発明の実施の形態４における温度調節制御フローチャート 本発明の他の実施形態における蓄電システムの構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１について、図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本実施の形態における蓄電システムの構成図である。ヒートポンプユニット２は、自然冷媒であるＣＯ２を冷媒とするヒートポンプサイクルを有しており、大気から熱を収集したＣＯ２冷媒を高温・高圧に圧縮し、水と熱交換を行うことで水を加熱する。また、タンク３は、ヒートポンプユニット２により加熱された水を貯える容器である。蓄電装置４は、リチウムイオン二次電池などの電池（以下、素電池ともいう）の集合体であり、例えばケースに複数の電池を収容した電池モジュールが使用される。この蓄電装置４は、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーから得られる電力や各電力会社から供給される電力を蓄えるとともに、ヒートポンプユニット２等の蓄電システム１００内の各負荷や家庭内のエアコン、冷蔵庫等の各負荷へ電力を供給する。上記蓄電システム１００を構成する要素は、筐体１の中に収容され設置される。ここでタンク３は、主に家庭において使用され、加熱した水を貯えてその水を台所や浴室等に供給する給湯用のタンクを兼用することもできる。

本発明の蓄電システムは、蓄電装置４の温度調節手段とその制御手段と、を備えることを特徴としている。温度調節手段は、例えば水などの流体と蓄電装置４との間で熱量の移動を行って蓄電装置４の温度を調節する流路、および蓄電装置４を強制的に冷却する冷却手段１３を備えている。また制御手段は、蓄電装置４の充放電状態に応じて、上記流路に流れる水や冷却手段を制御して、蓄電装置４を最適な温度とする。

まず、温度調節手段である蓄電システム内に形成される流路について、図１を参照して説明する。図１における矢印は、水の流れる方向を示している。タンク３には、タンク３の下部からヒートポンプユニット２を通ってタンク３の上部へ接続される流体加熱流路９が設けられている。この流体加熱流路９によって、タンク３の下部から出た水は、ヒート
ポンプユニット２で加熱され、その後、タンク３の上部からタンク３内に戻る。したがって、常にタンク３の中には高温の水が蓄えられる。

さらに、流体加熱流路９とは別に、タンク３の上部から蓄電装置４を通って流体加熱流路９と連通接続する蓄電池用流路１２が設けられている。蓄電池用流路１２は、その途中で、後述する蓄電池内部流路と連通接続して蓄電装置４内に水を流通させ、蓄電装置４を加熱する。

切替弁１０は、蓄電池用流路１２にタンク３の水を流すか停止するかを切り替えるものである。切替弁１０により、蓄電池用流路１２に水が流れるよう切り替えられると、ポンプ１１の駆動により、タンク３内の高温の水は、蓄電池用流路１２を流れた後、切替弁１０で流体加熱流路９へ流入し、ポンプ１１、ヒートポンプユニット２を通り、再びタンク３内に戻る。したがって、タンク３からの高温の水が蓄電装置４に流れることで蓄電装置４が加熱される。なお、タンク３の下部から流出する流体加熱流路９、およびタンク３の上部から流出する蓄電池用流路１２の両方の流路に並行して水を流すことも可能である。

また、切替弁１０は、蓄電装置４に設けられた温度センサ７で検知された蓄電装置４の温度により、流路を切り替える。即ち、蓄電装置４の加熱が必要であるときは、タンクの水が蓄電池用流路１２を流れるよう切り替えられる。ここで、蓄電装置４内部の温度センサ７の取り付け位置は限定されるものではなく、各電池モジュールに取り付けても良く、また各素電池に取り付けられていても良い。

冷却手段１３は、蓄電装置４の近傍に設けられ、蓄電装置４の冷却が必要であるときに駆動させて、電池温度を下げるよう働く。具体的にはファン等を用いることができる。また、蓄電装置４を冷却する方法については、上記に限定されるものではない。例えば、蓄電池用流路１２において、蓄電装置４より上流側に、水道水等から低温の水を蓄電池用流路１２に流通させる弁を設け、蓄電装置４の冷却が必要であるときに弁を切り替えて、蓄電装置４を冷却する構成としてもよい。

次に、蓄電装置４の内部に形成される蓄電池内部流路６について、詳細に説明する。図２は、本実施の形態における蓄電装置４を構成する電池モジュール５の断面図、図３は、本実施の形態における（ａ）蓄電装置４と蓄電池内部流路６の構成図、（ｂ）蓄電池内部流路６を構成する流路プレート６ａの構成図である。

蓄電装置４は、複数の電池モジュール５と充放電制御部８からなる。電池モジュール５は、図２に示したように、複数の素電池４ａが収容されて各々が配線基板５ａにより電気的に並列接続されている。この複数の電池モジュール５は、各々電気的に直列接続した状態で積層される。図３（ａ）に示すように、フレーム５ｂは、中空構造の枠体が直方体状に枠組みされ、電池モジュール５を所定の隙間をあけて固定している。なお、電池モジュール５の固定方法は特に制限されないが、例えば、電池モジュール５側に固定用のタブを設け、これをフレーム５ｂに設けた連結部とボルト等で固定してもよい。

蓄電池内部流路６は、複数の電池モジュール５の隙間および最上段の電池モジュール５の上部に配置される流路プレート６ａと、電池モジュール５の一側面に配置されて各々の流路プレート６ａ間を連通接続する接続管路６ｂとで構成されている。

蓄電池用流路１２から蓄電装置４へ流入するタンク３の水は、まず最下段に配置された流路プレート入口６ｃに流れ、図３（ｂ）の矢印に示すようにジグザグ状に流路プレート出口６ｄまで流れた後、接続管路６ｂを流れて次の流路プレート６ａを流れていく。最上層の流路プレート６ａまで流れると、蓄電池用流路１２と連通接続される最後の接続管路
６ｂを通って、蓄電装置４の外部へ出る。このように蓄電池内部流路６内をタンク３の高温の水が流通することで、電池モジュール５との間で熱量の移動が行われ、素電池４ａの温度が調節される。なお、蓄電池内部流路６は、本実施の形態で説明した構成に限定されるものではない。すなわち、電池モジュール５の内部に構成してもよく、複数の素電池４ａの隙間を流れるよう形成してもよい。また、本実施の形態において、蓄電装置４には、充放電制御部８を含んでいるが、蓄電装置４とは別途に充放電制御部８を設けてもよい。

次に、制御手段による蓄電装置４の温度調節制御について説明する。

図４は、本実施の形態における蓄電システム１００の部分構成図である。図４に示すように、制御手段１４は、温度センサ７で検知した蓄電装置４の温度、充放電制御部８からの信号を読み込み、記憶手段１５に記憶された目標使用温度および目標保存温度を参照し、ポンプ１１、切替弁１０、冷却手段１３を制御するものである。なお、制御手段１４は充放電制御部８や、その他の制御手段と兼用することも可能である。記憶手段１５は、蓄電装置４のサイクル寿命に適した温度である目標使用温度（例えば４５度）と、保存寿命に適した温度である目標保存温度（例えば１０度）を記憶している。なお、記憶手段１５は制御手段１４と一体で構成してもよい。

蓄電装置４が充放電を行っているときは、電池の温度を３０〜５０℃の範囲に設定することで電池の劣化を抑えることができる。特に、電解液として、粘度の高い非水電解液を用いたリチウムイオン二次電池等の電池を使用する場合には、充放電時の温度を上記温度の範囲とすることで、電極へのリチウムイオンの挿入脱離が容易となり、電池のサイクル寿命劣化を抑制することができる。一方、蓄電装置４が充放電を行っていない場合は、電池の温度を０〜２０℃の範囲に設定することで、電池の保存寿命の劣化を抑えることができる。

したがって、制御手段１４は、充放電制御部８からの信号により蓄電装置４が充放電を行っていると判断すると、記憶手段の目標使用温度を参照し、温度センサ７により検知した蓄電装置４の温度が目標使用温度よりも低いか否かを判断する。そして、目標使用温度よりも低い場合、まず切替弁１０によりタンク３の水が蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６を流れるように制御した上で、ポンプ１１を駆動させてタンク３に貯えられた高温（例えば８０℃）の水を蓄電池用流路１２を経由して、蓄電池内部流路６に流す。これにより、蓄電池内部流路６内の水が有する熱量が蓄電装置４に移動し、蓄電装置４が加熱される。また、温度センサ７により検知した蓄電装置４の温度が目標使用温度よりも高い場合、ポンプ１１の駆動を停止し、切替弁１０を流体加熱流路９に切り替え、蓄電装置４の加熱を終了する。

一方、制御手段１４は、充放電制御部８からの信号により蓄電装置４が充放電を行っていないと判断すると、記憶手段の目標保存温度を参照し、温度センサ７が検知した蓄電装置４の温度が目標保存温度より高いか否かを判断する。そして、目標保存温度よりも高い場合、冷却手段１３を駆動し、蓄電装置４の温度を下げる。また、温度センサ７が検知した蓄電装置４の温度が目標保存温度より低い場合、冷却手段１３の駆動を停止し、蓄電装置４の冷却を終了する。

次に、制御手段１４の温度調節制御の方法について、さらに詳細に説明する。

図５は、本実施の形態における温度調節制御のフローチャートである。まず、ステップ１において、温度センサ７により蓄電装置４の温度を検知する。次にステップ２で、現在、蓄電装置４が充放電を行っているかを判定し、行っている場合はステップ３に移行し、行っていない場合はステップ９に移行する。

充放電を行っている場合は、ステップ３で、蓄電装置４の温度と記憶手段１５に記憶された目標使用温度とを比較し、蓄電装置４の温度が目標使用温度よりも低い場合は、ステップ４に移行し、高い場合はステップ８へ移行する。

ステップ４では、切替弁１０を切替えて、蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６へタンク３の水が流れるようにし、ポンプ１１を駆動してタンク３内の高温の水を蓄電池内部流路６に流すことにより蓄電装置４を加熱して温度を上げる。さらにステップ５で蓄電装置４の温度を検知し、ステップ６で再び蓄電装置４の温度と目標使用温度とを比較し、蓄電装置４の温度が目標使用温度よりも低い場合はステップ４に戻る。ステップ６において、蓄電装置４の温度が目標使用温度に達したと判断した場合は、ステップ７に移行し、ポンプ１１の駆動を停止するとともに、切替弁１０を流体加熱流路９側に切り替え、蓄電装置４の加熱を終了し、ステップ８へ移行する。

ステップ８では、蓄電装置４の充放電が停止されたかを判定し、停止されていない場合はステップ３へ戻る。したがって、蓄電装置４の充放電が停止されるまで、ステップ３〜８が繰り返され、目標使用温度が維持されるよう制御される。ステップ８で、蓄電装置４の充放電が停止したと判断された場合は、ステップ９へ移行する。

ステップ９では、温度センサ７で検知した蓄電装置４の温度と記憶手段１５に記憶された目標保存温度とを比較し、蓄電装置４の温度が高い場合はステップ１０に移行し、低い場合はフローを終了する。

蓄電装置４の温度が目標保存温度より高い場合は、ステップ１０で、冷却手段１３を駆動して蓄電装置４を冷却する。さらにステップ１１で再び温度センサ７で蓄電装置４の温度を検知し、ステップ１２において温度センサ７で検知した蓄電装置４の温度と目標保存温度とを比較し、蓄電装置４の温度が目標保存温度より高い場合はステップ１０に戻る。したがって、蓄電装置４の温度が目標保存温度に到達するまで、ステップ１０〜１２が繰り返され、蓄電装置４が冷却される。そして、蓄電装置４の温度が目標保存温度に到達すると、ステップ１３に移行して冷却手段１３の駆動を停止し、フローを終了する。

以上のような構成にすることで、本実施の形態における蓄電システムは、蓄電装置４の温度を、充放電を行っているときは目標使用温度にすることでサイクル寿命の劣化が低減され、また充放電を行っていないときは蓄電装置の温度を目標保存温度まで低下させることにより保存寿命の劣化が低減されるため、電池寿命の劣化を低減することができる。

なお、タンク３の高温の水を、蓄電池用流路１２を経由して、蓄電池内部流路６に流して蓄電装置４加温する場合、例えば、蓄電池用流路１２において、蓄電装置４より上流側に、水道水等から低温の水を蓄電池用流路１２に合流させる弁を設け、蓄電池内部流路６に流れる水の温度を、より最適な温度に調整してもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図６〜図８を参照して説明する。

本実施の形態における蓄電システム１０１は、実施の形態１における蓄電システム１００の温度調節制御に加えて、現在充放電を行っていない場合であっても、所定時間後が充放電を行う時間であると予測される場合は、予め蓄電装置の温度を目標使用温度に設定するものである。

図６は、本実施の形態における蓄電システム１０１の部分構成図であり、実施の形態１
の構成に加えて、時刻を検知する時刻検知手段１７が備えられている。時刻検知手段１７は、例えば時計を用いることができる。また、記憶手段１５は充放電時間テーブル１８をさらに記憶している。その他の構成は実施の形態１と同じであるため説明を省略する。

図７は、本実施の形態における記憶手段に記憶された充放電時間テーブル１８の一例を示す図である。充放電時間テーブル１８は、一日の各時間帯と予測される蓄電装置の状態（充放電中または充放電停止中）とが対応づけられたものである。この充放電時間テーブル１８は、一般的な家庭の統計結果を基に作成されたものであってもよく、さらに使用家庭の一定期間の使用状況を記憶し、各家庭の生活状態に合うようにデータを補正する機能を持たせたものであってもよい。

図８は、本実施の形態における温度調節制御のフローチャートである。ステップ１〜１３は、実施の形態１と同じであるため説明を省略する。ステップ２において、充放電を行っていないと判定した場合、またステップ８で充放電を停止したと判定した場合、ステップ１４に移行する。ステップ１４では、時刻検知手段により現在の時刻（例えば、５時１５分）を検知し、現在の時刻から所定時間後（例えば１時間後）の時刻（例えば、６時１５分）における蓄電装置４の状態を、充放電時間テーブル１８を用いて予測する（例えば、６時１５分の場合は充放電中と予測）。所定時間後の時刻が、充放電を行う時間である場合は、ステップ３に移行する。一方、ステップ１４で所定時間後の時刻が充放電を行わない時間である場合、ステップ９へ移行し、蓄電装置４の温度が目標保存温度に到達するよう制御される。

以上のような構成にすることで、本実施の形態における蓄電システムは、蓄電装置４が現時点で充放電を行っていないとき、または充放電を停止したときであっても、所定時間後に充放電が行われると予測される場合は、予め蓄電装置４の温度を目標使用温度にしておくため、充放電開始時からサイクル寿命に適する温度で充放電を行うことができ、蓄電装置４のサイクル寿命の劣化をさらに低減することができる。

なお、本実施の形態における温度調整制御では、所定時間の値を短く（例えば３０分）設定することで、充放電を行っていないときに、蓄電装置４の温度を、より長時間保存状態に適した温度に維持しておくことができ、保存寿命の劣化を防ぐことができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図９〜図１１を参照して説明する。

本実施の形態における蓄電システム１０２は、実施の形態２における蓄電システム１０１の温度調節制御に加えて、所定時間後の電池温度を予測し、予測した電池温度と目標使用温度との温度差に応じて蓄電池内部流路６および蓄電池用流路１２内を流れる水の流量を決定するものである。

図９は、本実施の形態における蓄電システム１０２の部分構成図であり、実施の形態２における蓄電システム１０１の構成に加えて、気象情報を外部から取得する気象情報取得手段１９と、蓄電装置４の温度と気象情報取得手段１９により取得した情報とにより所定時間後の蓄電装置４の温度を予測する温度予測手段２０と、を備えている。また、記憶手段１５は、流体量テーブル２１をさらに記憶している。その他の構成は実施の形態２と同じであるため説明を省略する。気象情報取得手段１９は、天気予報等の気象情報を、使用家庭のＬＡＮ経由でサーバから取得する。取得方法としては、本取得方法に限らず、電子メール送受信機能を利用する方法やその他様々な方法を用いることができる。気象情報には、気温、気圧、風速、日照時間などが含まれる。温度予測手段２０は、温度センサ７で検知した蓄電装置４の温度と気象情報取得手段１９で取得した気象情報から、所定時間後
の蓄電装置４の温度を予測する。予測方法としては、例えば、現在の蓄電装置４の温度が１５℃であり、所定時間（例えば３０分）後の予想気温が２５℃である場合、予想気温に影響されて蓄電装置４の温度は予想気温に近づくため、例えば２３℃に上昇すると予測する。

図１０は、本実施の形態における流体量テーブル２１の一例を示す図である。流体量テーブル２１は、蓄電装置４の予測温度と目標使用温度との温度差と、その温度差に応じて蓄電装置４を加熱するために必要な流体量とが対応付けられた情報である。流体量テーブル２１の値は、実際の蓄電システムの構成に応じた値を設定することが望ましい。制御手段１４は、蓄電装置４の予測温度と目標使用温度との温度差から、流体量テーブル２１を参照して必要な流体量を決定し、ポンプ１１の駆動を制御することにより流体量を調節する。なお、流体量は、切替弁１０の開口の大きさを制御して流体量を調節することも可能であり、流体量を制御する方法であればどのような構成であってもよい。

図１１は、本実施の形態における温度調節制御のフローチャートである。ステップ１〜１４は、実施の形態２と同じであるため説明を省略する。ステップ１４において、所定時間後が充放電を行う時間であると判定した場合、ステップ１５に移行し、充放電を行わない時間であると判定した場合はステップ９に移行する。所定時間後が充放電を行う時間である場合、ステップ１５において、気象情報取得手段１９により気象情報を取得し、ステップ１６で、蓄電装置４の温度と取得した気象情報に基づき所定時間後の蓄電装置４の温度を予測する。次にステップ１７で、予測電池温度と目標使用温度とを比較し、予測電池温度が目標使用温度よりも低い場合はステップ１８に移行する。予測電池温度が目標使用温度以上である場合は、フローを終了する。ステップ１８では、予測電池温度と目標使用温度との温度差に基づき、流体量テーブル２１を参照して流体量を決定する。次にステップ２３で、切替弁１０を切り替えて、蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６へタンク３の水が流れるようにし、ポンプ１１を制御してステップ１８で決定した流体量の水を流す。そしてステップ１９で、蓄電装置４を加熱する。さらにステップ２０で、再度、蓄電装置４の温度を検知し、ステップ２１で再び所定時間後の電池温度を予測し、ステップ２２で予測温度と目標使用温度とを比較し、予測温度が目標使用温度よりも低い場合はステップ１８に戻る。予測温度が目標使用温度になるまで、ステップ１８〜２２を繰り返して蓄電装置４を加熱し、予測温度が目標温度に到達後にフローを終了する。

以上のような構成にすることで、本実施の形態における蓄電システムは、所定時間後に蓄電装置４が充放電を行うと予想される場合に、所定時間後の電池温度を予測し、予測電池温度と目標電池温度との温度差に応じて流体量を調節して加熱を行うため、温度差が大きいときは流体量を増加させて急速に加熱し、温度差が小さいときは流体量を減少させて加熱することができ、効率よく蓄電装置を加熱することができる。

なお、流体量テーブル２１に設定する流体量については、蓄電装置４の熱容量に応じて設定することが望ましい。すなわち、蓄電装置４の熱容量が大きい場合は、蓄電装置の温度が上がりにくいため、流体量テーブル２１の基準流体量を大きく設定しておく必要がある。一方、蓄電装置４の熱容量が小さい場合は、蓄電装置の温度が上がりやすいため、基準流体量を小さく設定することができる。このように設定することにより、効率よく蓄電装置４の温度を調節することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、温度予測手段２０の温度予測方法として、気象情報取得手段１９を用いたが、それに限定されるものではない。例えば、予め記憶手段１５に月日や時間と対応させた予想気温を記憶させておき、その予想気温を参照することにより温度予測してもよい。

また、本実施の形態においては、予測電池温度と目標電池温度との温度差に応じて流体量を調節して加熱するように制御したが、予測電池温度と目標電池温度との温度差に応じて蓄電池用流路１２を流れる水の温度を調節するように制御してもよい。

以下、予測電池温度と目標電池温度との温度差に応じて蓄電池用流路１２を流れる水の温度を調節する方法について、図１２〜図１４を用いて説明する。

図１２は、本実施の形態における他の蓄電システム１０２ａについて構成図であり、蓄電池用流路１２には、流体加熱手段２２が新たに備えられている。

図１３は、流体温度テーブルの一例を示す図であり、記憶手段１５には流体量テーブル２１の代わりに流体温度テーブルが記憶されている。流体加熱手段２２は、蓄電池用流路１２において、蓄電装置４より上流側に設けられており、蓄電池用流路１２の水を加熱するものである。流体加熱手段２２は、例えばヒートポンプユニット２を併用することも可能である。制御手段１４は、蓄電装置４の予測温度と目標使用温度との温度差に応じて、必要な水の温度を、流体温度テーブルを参照して決定し、決定した温度になるように流体加熱手段２２で水の温度を調節する。

図１４は、本実施の形態における他例の温度調節制御フローチャートである。ステップ１８、２３以外は本実施の形態で説明した各ステップと同じである。ステップ１８では、予測電池温度と目標使用温度との温度差に基づき、流体温度テーブルを参照して流体温度を決定する。次にステップ２３では、切替弁１０を切替えて蓄電池内部流路６および蓄電池用流路１２へタンク３の水が流れるようにし、ポンプ１１を駆動して水を流し、さらに流体加熱手段２２を駆動してステップ１８で決定した温度になるように水を加熱する。そして、ステップ１９で、加熱した水を蓄電池内部流路６に流すことによって蓄電装置４を加熱する。

以上のような構成とすることにより、所定時間後に蓄電装置４が充放電を行うと予想される場合に、所定時間後の電池温度を予測し、予測電池温度と目標電池温度との温度差に応じて蓄電装置４を加熱する水の温度を調節して加熱を行うため、効率よく蓄電装置４を加熱することができる。

なお、上記の流体量または流体温度の調節は、充放電を行っていない場合に限られず、充放電を行っている場合（充放電を開始した場合）に実施してもよい。すなわち、実施の形態１〜３において、ステップ３とステップ４の間にステップ１８、２３を組み込むことができる。その場合、ステップ３で電池温度が目標使用温度より低いと判断されると、ステップ１８により流体量または流体温度を決定し、ステップ２３で流体量または流体温度を調節し、ステップ４でその流体を蓄電池内部流路６に流すことによって蓄電装置４を加熱することができる。このような構成とすることで、蓄電装置４の温度と目標使用温度との温度差に応じて流体量または流体温度を制御して蓄電装置４を加熱するため、蓄電装置４の充放電開始時においてより速やかに目標使用温度に到達させることができ、サイクル寿命が向上する。

また、流体量の調節と流体温度の調節は同時に行うように構成してもよく、それにより、さらに効率よく蓄電装置４を加熱することができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について、図１５、図１６を参照して説明する。

本実施の形態における蓄電システム１０３は、実施の形態１〜３の蓄電システム１００
〜１０２において、電池が内部短絡等により発熱して異常状態（例えば、電池温度が３００〜４００度となった状態）となった場合、蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６へタンクの水を流し、蓄電装置４の温度を下げるものである。

以下、実施の形態１の構成の場合において、上記内容を説明する。

図４において、制御手段１４は、蓄電装置の温度が異常温度（例えば、３００度）より高い場合、蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６へタンクの水を流す。タンク３の水は異常温度よりも低い温度（例えば、７０〜９０度）であるため、蓄電装置４の熱量は水へ移動し、蓄電装置４の温度を下げることができる。

図１５は、本実施の形態における温度調節制御フローチャートである。ステップ１〜１３は、実施の形態１と同じ構成のため、説明を省略する。

まず、ステップ１において、蓄電装置４の温度を検知し、次にステップ２４で蓄電装置４が異常を示す温度（例えば、３００度）より高いかを判定する。高くない場合は、ステップ２に移行し、高い場合はステップ２５に移行する。

蓄電装置４が異常を示す温度である場合、ステップ２５では、切替弁１０を切り替えて蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６へ水が流れるようにし、ポンプ１１を駆動してタンク３内の水を流すことにより、蓄電装置４の温度を下げる。次にステップ２６で再び蓄電装置４の温度を検知し、ステップ２７で蓄電装置４が異常を示す温度（例えば、３００度）より高いかを判定する。異常を示す温度より高い場合は、ステップ２５に戻り、低い場合はステップ２８でポンプ１１の駆動を停止し、切替弁１０を流体加熱流路９に切り替え、蓄電装置４の冷却を終了し、フローを終了する。

以上のような構成にすることで、本実施の形態における蓄電システムは、実施の形態１の温度調節制御に加えて、蓄電装置４が異常状態である場合に蓄電装置４の温度を下げることができるため、蓄電システムの安全性を向上させることができる。

なお、実施の形態２および３の場合についても同様にステップ２１〜２４を行うことで、同じ効果を奏することができる。

また、本実施の形態では、蓄電装置の異常検知手段として、温度センサ７を用いたが、例えば、電流センサを用いて、過電流を検知することで異常を検知したり、電圧センサを用いたりして過電圧を検知することで異常を検知する等、異常検知の方法としては種々の方法を用いることができる。

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ものではなく、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

なお、上記実施の形態においては、蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６が接続する構成としたが、蓄電池用流路１２および蓄電池内部流路６を熱交換器で熱的に接触させる構成としても同様の効果が得られ、さらに給湯用水で直接的に蓄電装置の温度調節を行わないため、給湯用水の衛生面を確保することができる。

また、上記実施の形態におけるタンク内の水の加熱手段としてＣＯ２冷媒のヒートポンプユニットを用いて説明したが、フロン等他の冷媒を用いたヒートポンプユニットや、都市ガスやＬＰＧ等を燃料として発電し発電時に発生する排熱にて水を加熱する燃料電池シ
ステム、さらに太陽光発熱システム等の種々の加熱手段を用いることができる。

また、上記実施の形態における蓄電装置４は、蓄電システムの筐体１内に備えているが、それに限定されるものではない。図１６は本発明の他の実施形態における蓄電システム１０３の概略図であり、例えば図１６に示すように、蓄電池内部流路を備えた蓄電装置４、冷却手段１３等を筐体１外に別体の蓄電ユニット４０として備え、蓄電池用流路１２の一部を蓄電システム側から外部へ出し蓄電ユニット４０側の蓄電池内部流路と接続する構成とすることもできる。

本発明にかかる蓄電システムは、主に屋外で使用される蓄電システムに有用である。

１ 筐体
２ ヒートポンプユニット
３ タンク
４ 蓄電装置
４ａ 素電池
５ 電池モジュール
５ａ 配線基板
５ｂ フレーム
６ 蓄電池内部流路
６ａ 流路プレート
６ｂ 接続管路
６ｃ 流路プレート入口
６ｄ 流路プレート出口
７ 温度センサ
８ 充放電制御部
９ 流体加熱流路
１０ 切替弁
１１ ポンプ
１２ 蓄電池用流路
１３ 冷却手段
１４ 制御手段
１５ 記憶手段
１６ 温度調節手段
１７ 時刻検知手段
１８ 充放電時間テーブル
１９ 気象情報取得手段
２０ 温度予測手段
２１ 流体量テーブル
２２ 流体加熱手段
４０ 蓄電ユニット
１００、１０１、１０２、１０２ａ、１０３ 蓄電システム

Claims (9)

1. 充放電を行う蓄電装置と、前記蓄電装置の温度を検知する温度検知手段と、前記蓄電装置の温度を調節する温度調節手段と、前記温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた蓄電システムであって、
   前記温度調節手段は、前記蓄電装置の設定温度として、充放電を行っているときに設定する目標使用温度と充放電を行っていないときに設定する目標保存温度とを有し、前記目標保存温度は、前記目標使用温度よりも低い温度であることを特徴とする蓄電システム。
2. 前記蓄電装置の充放電を行う時間に関する情報が記憶された記憶手段を有し、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された情報に基づき、充放電を行う時点で前記蓄電装置の温度が前記目標使用温度となるように前記温度調節手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 流体を貯えるタンクを備え、前記温度調節手段は、前記タンク内の流体を流通させる流路を有し、前記流路の少なくとも一部は前記蓄電装置の内部または周囲に配置され、前記流路を流れる流体と前記蓄電装置との間で熱交換を行うことにより前記蓄電装置の温度を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電システム。
4. 前記流路を流れる流体量および流体温度の少なくともいずれかを調節する流体調節手段を有し、
   前記制御手段は、前記蓄電装置の温度と前記目標使用温度との温度差に応じて、前記流路を流れる流体量および流体温度の少なくともいずれかを補正して前記蓄電装置の温度を調節することを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
5. 前記蓄電装置の充放電を行う時間に関する情報が記憶された記憶手段と、所定時間後の前記蓄電装置の温度を予測する温度予測手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された情報に基づき、充放電を行う時点の前記蓄電装置の温度を前記温度予測手段により予測し、前記予測した蓄電装置の温度が前記目標使用温度となるように前記温度調節手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
6. 流体を貯えるタンクを備え、
   前記温度調節手段は、前記タンク内の流体を流通させる流路を有し、前記流路の少なくとも一部は前記蓄電装置の内部または周囲に配置され、前記流路を流れる流体と前記蓄電装置との間で熱交換を行うことにより前記蓄電装置の温度を調節することを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
7. 前記流路を流れる流体量および流体温度の少なくともいずれかを調節する流体調節手段を有し、
   前記制御手段は、前記温度予測手段により予測した蓄電装置の温度と前記目標使用温度との温度差に応じて、前記流路を流れる流体量および流体温度の少なくともいずれかを補正して前記蓄電装置の温度を調節することを特徴とする請求項６に記載の蓄電システム。
8. 前記温度予測手段は、気象情報を取得する気象情報取得手段の情報と、前記温度検知手段により検知した前記蓄電装置の温度を利用して所定時間後の前記蓄電装置の温度を予測することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の蓄電システム。
9. 前記蓄電装置が異常状態であることを検知する異常検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記異常検知手段により前記蓄電装置が異常状態であることを検知し
   たとき、前記温度調節手段により前記蓄電装置を冷却することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄電システム。