JP2017084522A - Storage battery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、蓄電池システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a storage battery system.
従来、電力系統、工場、ビルなどにおける出力電力の変動抑制或いはピークシフトなどを目的として、充放電可能な蓄電池を用いる蓄電池システムが知られている。この蓄電池システムに含まれる蓄電池は稼働状況に応じて温度が変動し、この温度変動は蓄電池の充電および放電効率に影響を及ぼす。このため、必要に応じてこの蓄電池を加熱または冷却する必要がある。しかしながら、従来の技術では、蓄電池の温度制御が十分に行われておらず、蓄電池の温度を適切な温度に制御することができない場合があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, a storage battery system using a chargeable / dischargeable storage battery is known for the purpose of suppressing fluctuations in output power or peak shift in an electric power system, a factory, a building, and the like. The temperature of the storage battery included in this storage battery system varies depending on the operating conditions, and this temperature variation affects the charging and discharging efficiency of the storage battery. For this reason, it is necessary to heat or cool the storage battery as necessary. However, in the conventional technology, the temperature control of the storage battery is not sufficiently performed, and the temperature of the storage battery may not be controlled to an appropriate temperature.
本発明が解決しようとする課題は、蓄電池の温度を適切な温度に制御することができる蓄電池システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a storage battery system capable of controlling the temperature of the storage battery to an appropriate temperature.
実施形態の蓄電池システムは、蓄電池と、パワーコンディショナと、第1収容体と、第2収容体と、第1空気循環部と、第2空気循環部と、温度センサと、制御部とを持つ。パワーコンディショナは、蓄電池に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換する。第1収容体は、蓄電池を収容する。第2収容体は、パワーコンディショナを収容する。第1空気循環部は、第1収容体と第2収容体との間で空気を出入りさせる。第2空気循環部は、第1収容体内で空気を循環させる。温度センサは、蓄電池の温度を測定する。制御部は、温度センサによって測定された蓄電池の温度が第1閾値未満である場合には、第1空気循環部を稼働させ、蓄電池の温度が、第1閾値よりも高い第2閾値を超える場合には、第2空気循環部を稼働させる。 The storage battery system of the embodiment includes a storage battery, a power conditioner, a first container, a second container, a first air circulation unit, a second air circulation unit, a temperature sensor, and a control unit. . The power conditioner is connected to the storage battery and converts electric power between the direct current and the alternating current. A 1st container accommodates a storage battery. The second container accommodates the power conditioner. The first air circulation unit allows air to enter and exit between the first container and the second container. The second air circulation unit circulates air in the first container. The temperature sensor measures the temperature of the storage battery. When the temperature of the storage battery measured by the temperature sensor is less than the first threshold value, the control unit operates the first air circulation unit, and the temperature of the storage battery exceeds the second threshold value that is higher than the first threshold value. The second air circulation unit is operated.
以下、実施形態の蓄電池システムを、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a storage battery system of an embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における蓄電池システム1の構成図である。蓄電池システム1は、例えば、第1収容体10と、第2収容体20と、空気循環部30(第1空気循環部)とを備える。空気循環部30は、第1収容体10と第2収容体20との間に配置される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a
第1収容体10は、例えば、蓄電池ユニット100と、第1空調設備110(第2空気循環部)とを収容する。蓄電池ユニット100は、例えば、複数の蓄電池101と、制御部102とを備える。複数の蓄電池101は、例えば、それぞれ同じ構成を有する。複数の蓄電池101の各々は、充放電可能な二次電池である。複数の蓄電池101の各々には、蓄電池101の温度を測定するための第1温度センサ103が取り付けられている。この第1温度センサ103は、例えば、電池監視ユニット(CMU:Cell Monitoring Unit)の一部として構成されていてもよい。この場合、電池監視ユニットは、例えばマイクロコンピュータを含む。なお、蓄電池101のそれぞれに第1温度センサ103が取り付けられる形態はあくまで一例であり、複数の蓄電池101の内のいくつかの蓄電池101のみに第1温度センサ103が取り付けられてもよい。また、第1収容体10内の空気の温度を測定するセンサをさらに設けてもよい。なお、第1の実施形態においては、制御部102が蓄電池ユニット100内に設けられる構成を説明するが、制御部102の配置位置は任意である。制御部102は、例えば、第2収容体20内、或いは第1収容体10または第2収容体20の外部に配置されてもよい。
The
制御部102は、空気循環部30、第1空調設備110、および第2空調設備210のうち一部または全部の動作を制御する。制御部102の動作については後述する。第1空調設備110は、第1収容体10内の空気の状態を調節する。第1空調設備110は、第1収容体10内の空気を循環させるサーキュレータおよび第1収容体10内の空気を冷却または加熱するエアコンディショナシステムを備える。
The
第2収容体20は、例えば、パワーコンディショナ(PCS:Power Conditioning System)200と、第2空調設備210と、第2温度センサ220とを収容する。PCS200は、電力を直流と交流との間で互いに変換する。第2空調設備210は、第2収容体20内の空気の状態を調節する。第2空調設備210は、例えば、第2収容体20内の空気を循環させるためのサーキュレータおよび第2収容体20内の空気を冷却または加熱するためのエアコンディショナシステムを備える。第2温度センサ220は、第2収容体20内の空気の温度を測定する。
The
空気循環部30は、第1収容体10と第2収容体20との間で空気を出入りさせる。空気循環部30は、例えば、第1収容体10から第2収容体20に向けて空気を供給する第1空気供給部300と、第2収容体20から第1収容体10に向けて空気を供給する第2空気供給部310とを備える。第1空気供給部300は、例えば、第1収容体10から第2収容体20に向けて空気を供給する第1ファン301と、第1ファン301に取り付けられた開閉可能な第1ダンパー302とを備える。第2空気供給部310は、例えば、第2収容体20から第1収容体10に向けて空気を供給する第2ファン311と、第2ファン311に取り付けられた開閉可能な第2ダンパー312とを備える。第1ファン301および第1ダンパー302は、例えば、第1収容体10と第2収容体20の双方に、位置を合わせて形成された孔部(第1孔部303)に取り付けられる。また、第1収容体10と第2収容体20とが一体に形成される場合、第1ファン301および第1ダンパー302は、第1収容体10と第2収容体20の隔壁に設けられた孔部(第1孔部303)に取り付けられる。第2ファン311および第2ダンパー312は、例えば、第1収容体10と第2収容体20の双方に、位置を合わせて形成された孔部(第2孔部313)に取り付けられる。また、第1収容体10と第2収容体20とが一体に形成される場合、第2ファン311および第2ダンパー312は、第1収容体10と第2収容体20の隔壁に設けられた孔部(第2孔部313)に取り付けられる。第2孔部313は、第1孔部303に対して、鉛直方向に関して上側に形成されている。この結果、第2ファン311および第2ダンパー312は、第1ファン301および第1ダンパー302に対して、鉛直方向に関して上側に形成されている。
The
第1ダンパー302が開かれている場合、第1ファン301を動作させることで第1収容体10から第2収容体20に向けて空気を通過させることが出来るが、第1ダンパー302が閉じられている場合、第1収容体10から第2収容体20に向けて空気を通過させることが出来ない。同様に、第2ダンパー312が開かれている場合、第2ファン311を動作させることで第2収容体20から第1収容体10に向けて空気を通過させることが出来るが、第2ダンパー312が閉じられている場合、第2収容体20から第1収容体10に向けて空気を通過させることが出来ない。第1ファン301、第2ファン311、およびPCS200のより詳細な位置関係については後述する。
When the
図2は、第1の実施形態における、蓄電池ユニット100とPCS200との電気的な接続関係を示す図である。図2に示すように、蓄電池ユニット100は、直列に接続された複数の蓄電池101の一端に電池管理装置104(BMU:Battery Management Unit)が配置された複数の蓄電池サブユニット120−1から120−nを備える。複数の蓄電池サブユニット120−1から120−nは、PCS200に対して互いに並列に配置されている。BMU104は、例えばマイクロコンピュータである。
FIG. 2 is a diagram illustrating an electrical connection relationship between the
PCS200は、例えば、太陽電池400(PV:Photovoltaic cell)と、電力系統500と、負荷600とに接続されている。この結果、蓄電池101は、PCS200を介して、PV400と、電力系統500と、負荷600と接続されている。蓄電池101が充電される場合、PCS200を介してPV400および/または電力系統500から蓄電池101に電力が供給される。一方、蓄電池101が放電する場合、PCS200を介して蓄電池101から負荷600に電力が供給される。なお、PV400に代えて(或いは、加えて)風力発電機や地熱発電機などが接続されてもよい。
The
図3は、第1の実施形態における、制御部102に入出力される信号と、機能構成とを示す図である。制御部102は、例えば、前処理部1020と、主制御部1021とを備える。制御部102の各構成要素は、例えば、図示しないプログラムメモリに格納されたプログラムを、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサが実行することにより実現される。また、制御部102の各構成要素は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアによって実現されてもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating a signal input to and output from the
前処理部1020には、複数の蓄電池101の各々に設けられた第1温度センサ103から蓄電池101の温度を示す信号Tbが入力される。前処理部1020は、入力された信号Tbの示す複数の温度の中から最低温度Tb_minと最高温度Tb_maxとを抽出して主制御部1021に出力する。前処理部1020は、最低温度Tb_minおよび最高温度Tb_maxを抽出する際に、平均値や分散値を考慮して、明らかにおかしい異常値を除外してもよい。
A signal Tb indicating the temperature of the
主制御部1021は、前処理部1020から入力された情報と第2温度センサ220から入力された第2収容体20内の空気の温度(Tpcs)の情報に基づいて、空気循環部30と、第1空調設備110と、第2空調設備210とのうち一部または全部の動作を制御するための信号を生成し、上記各設備に出力する。「入力された」とは便宜的な表現であり、ソフトウェア間の情報共有のために、メモリの共有領域に情報を書き込むことを意味してもよい。図3において、Bfan1は、第1ファン301をオン状態またはオフ状態に制御する信号である。Bfan2は、第2ファン311をオン状態またはオフ状態に制御する信号である。Bdamp1は、第1ダンパー302を開状態または閉状態に制御する信号である。Bdamp2は、第2ダンパー312を開状態または閉状態に制御する信号である。Tref_AC1は、第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムをオン状態またはオフ状態に制御する信号である。Tref_AC2は、第2空調設備210に備えられるエアコンディショナシステムをオン状態またはオフ状態に制御する信号である。Bcircu1は、第1空調設備110に備えられるサーキュレータをオン状態またはオフ状態に制御する信号である。Bcircu2は、第2空調設備210に備えられるサーキュレータをオン状態またはオフ状態に制御する信号である。
Based on the information input from the
図4から図6を参照して、第1の実施形態の制御部102の動作について説明する。図4は、第1の実施形態における、制御部102の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。図5は、第1の実施形態における、制御部102により実現される制御領域の一例を説明する図である。
With reference to FIGS. 4 to 6, the operation of the
制御部102に設けられた前処理部1020は、複数の蓄電池101の各々に取り付けられた第1温度センサ103により出力された蓄電池の温度を取得する(ステップS101)。次に、前処理部1020は、複数の蓄電池101の温度の中から最高温度Tb_maxを抽出し、主制御部1021に出力する(ステップS102)。
The
次に、主制御部1021は、前処理部1020から入力された最高温度Tb_maxが、第1閾値Tb_th1未満であるか否かを判定する(ステップS103)。最高温度Tb_maxが、第1閾値Tb_th1未満である場合、主制御部1021は、空気循環部30を稼働させ、或いは稼働状態を維持させる(ステップS104)。第1閾値Tb_th1は予め定められた値であり、この最高温度Tb_maxが第1閾値Tb_th1未満である領域は、図5に示す制御領域1に相当する。
空気循環部30を稼働させる場合、主制御部1021は、第1ファン301をオン状態に設定する制御信号Bfan1を第1ファン301に出力し、第1ダンパー302を開くように制御する制御信号Bdamp1を第1ダンパー302に出力する。さらに、主制御部1021は、第2ファン311をオン状態に設定する制御信号Bfan2を第2ファン311に出力し、第2ダンパー312を開くように制御する制御信号Bdamp2を第2ダンパー312に出力する。
Next, the
When operating the
一方、最高温度Tb_maxが、第1閾値Tb_th1以上である場合、主制御部1021は、空気循環部30を停止させ、或いは停止状態を維持させる(ステップS105)。具体的に、主制御部1021は、第1ファン301をオフ状態に設定する制御信号Bfan1を第1ファン301に出力する。さらに、主制御部1021は、第2ファン311をオフ状態に設定する制御信号Bfan2を第2ファン311に出力する。この場合、主制御部1021は、第1ダンパー302を閉じるように制御する制御信号Bdamp1を第1ダンパー302に出力し、第2ダンパー312を閉じるように制御する制御信号Bdamp2を第2ダンパー312に出力してもよい。
On the other hand, when the maximum temperature Tb_max is equal to or higher than the first threshold value Tb_th1, the
次に、主制御部1021は、最高温度Tb_maxが、第2閾値Tb_th2を超えるか否かを判定する(ステップS106)。この第2閾値Tb_th2は、上記の第1閾値Tb_th1よりも高い値に、予め設定されている。最高温度Tb_maxが、第2閾値Tb_th2を超える場合、主制御部1021は、第1空調設備110を稼働させ、或いは稼働状態を維持させ(ステップS107)、本フローチャートの処理を終了する。この最高温度Tb_maxが第2閾値Tb_th2を超える領域は、図5に示す制御領域2に相当する。
第1空調設備110を稼働させる場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを冷却設定でオン状態に設定する制御信号Tref_AC1をエアコンディショナシステムに出力し、および/または、第1空調設備110に備えられるサーキュレータをオン状態に設定する制御信号Bcircu1をサーキュレータに出力する。
Next, the
When operating the
一方、最高温度Tb_maxが、第2閾値Tb_th2以下である場合、主制御部1021は、第1空調設備110を停止させ、或いは停止状態を維持させ、(ステップS108)、本フローチャートの処理を終了する。具体的に、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムをオフ状態に設定する制御信号Tref_AC1をエアコンディショナシステムに出力し、および/または、第1空調設備110に備えられるサーキュレータをオフ状態に設定する制御信号Bcircu1をサーキュレータに出力する。
On the other hand, when the maximum temperature Tb_max is equal to or lower than the second threshold value Tb_th2, the
ここで、主制御部1021は、閾値に対してヒステリシスを設けてもよい。図6は、第1の実施形態における、制御部102により実現される制御領域の他の例を説明する図である。図6に示すように、主制御部1021は、空気循環部30がオフ状態において前処理部1020から入力された最高温度Tb_maxが第1下位閾値Tb_th1−1未満となった場合に空気循環部30をオン状態に制御し、空気循環部30がオン状態において最高温度Tb_maxが第2下位閾値Tb_th1−2を超えた場合に空気循環部30をオフ状態に制御してもよい。また、主制御部1021は、第1空調設備110がオフ状態において前処理部1020から入力された最高温度Tb_maxが第1上位閾値Tb_th2−1を超えた場合に第1空調設備110をオン状態に制御し、第1空調設備110がオン状態において最高温度Tb_maxが第2上位閾値Tb_th2−2未満となった場合に第1空調設備110をオフ状態に制御してもよい。これによって主制御部1021は、ハンチングを防止することができる。
Here, the
上記のような制御によって、第1の実施形態における蓄電池システム1の充放電効率を向上させることができる。以下、その理由について説明する。
By the control as described above, the charge / discharge efficiency of the
蓄電池システム1の充放電効率は、下式(1)に示すように、入力電力量に対する出力電力量の割合と定義され、空調設備の使用電力も充放電効率に影響する。電力量は、電力の時間積分を意味する。
充放電効率η=出力電力量Wh_out/入力電力量Wh_in
出力電力量Wh_out=放電電力量Wh_dis−空調電力量Wh_air
入力電力量Wh_in=充電電力量Wh_cha+空調電力量Wh_air (1)
The charge / discharge efficiency of the
Charging / discharging efficiency η = output power amount Wh_out / input power amount Wh_in
Output power amount Wh_out = Discharge power amount Wh_dis-Air conditioning power amount Wh_air
Input electric energy Wh_in = charging electric energy Wh_cha + air-conditioning electric energy Wh_air (1)
蓄電池101の内部抵抗が大きい場合、蓄電池内部の抵抗による電力損失のため充放電効率ηは低下する。蓄電池101に蓄えられる電力量をWh_bat、電池内部に流れる電流をI、内部抵抗をRbとすると、下式(2)が示される。
放電電力量Wh_dis=Wh_bat−I2*Rb*放電時間hd
Wh_bat=充電電力量Wh_cha−I2*Rb*充電時間hc (2)
When the internal resistance of the
Discharge power amount Wh_dis = Wh_bat−I 2 * Rb * discharge time hd
Wh_bat = Charging power amount Wh_cha-I 2 * Rb * Charging time hc (2)
蓄電池101の温度が低い場合、一般的に蓄電池の内部抵抗は大きくなるため、充放電効率を向上させるためには蓄電池101の温度が上げる必要がある。蓄電池101の内部抵抗を下げるためにエアコンディショナシステム等の空調設備を用いて蓄電池101の温度を上げる場合、空調設備の運転による電力損失が発生し、充放電効率が低下する要因となる。
When the temperature of the
第1の実施形態においては、上記のように、蓄電池101の温度を監視し、ある温度閾値(第1閾値)を下回った場合に、空気循環部30を稼働させることで、PCS200が動作する際に損失として発生する熱を第2収容体20から第1収容体10に移動させる。このため、空調設備等を使用することなく、PCS200が動作する際に発生する熱を有効利用して蓄電池101の温度を上昇させ、蓄電池101の内部抵抗を下げることができる。また、蓄電池101の温度を上げるために、空調設備を利用する必要がないため、空調設備を利用する場合に比して電力使用量を低減させることができる。これらの結果、蓄電池システム1の充放電効率を向上させることができる。
In the first embodiment, as described above, when the
一方、一般に、蓄電池の温度がある程度高くなると、蓄電池の劣化が促進される。第1の実施形態においては、上記のように、蓄電池101の温度を監視し、ある温度閾値(第2閾値)を超えた場合に、第1空調設備110を稼働させ、蓄電池101の温度を低下させることができる。これにより、蓄電池101の温度が過度に高くなることを防止することができる。なお、第2空調設備210は、制御部102によって、例えば、第2収容体20内の温度(Tpcs)が過度に高くなった場合に、第2収容体20内の温度を低下させるように制御される。
On the other hand, generally, when the temperature of the storage battery increases to some extent, the deterioration of the storage battery is promoted. In the first embodiment, as described above, the temperature of the
以下、第1ファン301と、第2ファン311と、PCS200との物理的配置について説明する。図1に示すように、第2ファン311は、第1ファン301に対して、鉛直方向に関して上側に配置される。また、PCS200の上部天板200Aを起点として、鉛直方向に関して−1mよりも上部に第2ファン311を配置し、鉛直方向に関してPCS200の中央部200Bよりも下部に第1ファン301を配置してもよい。第2収容体20の内部では、PCS200の稼働によって生じる熱により温められた空気が第2収容体20の上部に移動する。一方、第1収容体10の内部の温度の低い空気は第1収容体10の底面付近に移動する。このため、例えば、PCS200の上部天板200Aを起点として、鉛直方向に関して−1mよりも上部に第2ファン311を配置することで、第2収容体20から第1収容体10に向けて暖かい空気を効率的に移動させることができる。また、鉛直方向に関してPCS200の中央部200Bよりも下部に第1ファン301を配置することで、第1収容体10から第2収容体20に向けて温度の低い空気を効率的に移動させることが出来る。これにより、第1収容体10内に収容された蓄電池101を効率的に温めることができる。また、PCS200の過熱を防ぐことができる。
Hereinafter, the physical arrangement of the
以上説明した第1の実施形態の蓄電池システム1によれば、蓄電池101と、蓄電池101に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換するPCS200と、蓄電池101を収容する第1収容体10と、パワーコンディショナを収容する第2収容体20と、第1収容体10と第2収容体20との間で空気を出入りさせる空気循環部30と、第1収容体10内で空気を循環させる第1空調設備110と、蓄電池101の温度を測定する第1温度センサ103と、第1温度センサ103によって測定された蓄電池101の温度が第1閾値未満である場合には、空気循環部30を稼働させ、蓄電池101の温度が、第1閾値よりも高い第2閾値を超える場合には、第1空調設備110を稼働させる制御部102とを持つことにより、PCS200が動作する際に発生する熱を有効利用して蓄電池101の温度を上昇させるため、蓄電池システム1の充放電効率を向上させることができる。
According to the
また、第1の実施形態の蓄電池システム1によれば、蓄電池101の温度がある温度閾値を超えた場合に、第1空調設備110を稼働させ、蓄電池101の温度を低下させるため、蓄電池101の温度が過度に高くなることを防止することもできる。
Moreover, according to the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態と比較して、第2の実施形態に係る蓄電池システムは、制御部102が、空気循環部30と、第1空調設備110と、第2空調設備210とのうち一部または全部を操作する制御方法が異なる。このため、構成などについては第1の実施形態で説明した図1並びに関連する記載を援用し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described. Compared to the first embodiment, in the storage battery system according to the second embodiment, the
第2の実施形態において、制御部102は、最高温度Tb_maxだけでなく、最低温度Tb_minと第2収容体20内の温度Tpcsとに基づいて、空気循環部30と、第1空調設備110と、第2空調設備210とのうち一部または全部の動作を制御する。
In the second embodiment, the
図7および図8を参照して、第2の実施形態の制御部102の動作について説明する。図7は、第2の実施形態における、制御部102が空気循環部30と第1空調設備110とを操作する場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。図8は、第2の実施形態における、制御部102により実現される制御領域を説明する図である。
With reference to FIGS. 7 and 8, the operation of the
制御部102に設けられた前処理部1020は、複数の蓄電池101の各々に取り付けられた第1温度センサ103により出力された蓄電池の温度を取得する(ステップS201)。前処理部1020は、複数の蓄電池101の温度の中から最高温度Tb_maxを抽出し、主制御部1021に出力する(ステップS202)。
The
主制御部1021は、前処理部1020から入力された最高温度Tb_maxの情報と、第2温度センサ220から入力された第2収容体20内の空気の温度Tpcsの情報とから、第2収容体20内の空気の温度Tpcsと最高温度Tb_maxとの差分(第1差分Tpcs−Tb_max)を算出する(ステップS203)。
The
次に、主制御部1021は、最高温度Tb_maxが、第2最高温度閾値Tb2_th2を超えているか否かを判定する(ステップS204)。最高温度Tb_maxが、第2最高温度閾値Tb2_th2を超えている場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを冷却設定で稼働させ、或いは稼働状態を維持させ(ステップS205)、本フローチャートの処理を終了する。第2最高温度閾値Tb2_th2は予め定められた値であり、この最高温度Tb_maxが、第2最高温度閾値Tb2_th2を超えている領域は、図8に示す制御領域3に相当する。
第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを冷却設定で稼働させる場合、主制御部1021は、エアコンディショナシステムを冷却設定でオン状態に設定する制御信号Tref_AC1をエアコンディショナシステムに出力する。
Next, the
When operating the air conditioner system provided in the first
最高温度Tb_maxが、第2最高温度閾値Tb2_th2以下である場合、主制御部1021は、最高温度Tb_maxが、第1最高温度閾値Tb2_th1を超えているか否かを判定する(ステップS206)。第1最高温度閾値Tb2_th1は、第2最高温度閾値Tb2_th2よりも低い値に、予め設定されている。最高温度Tb_maxが第1最高温度閾値Tb2_th1を超えている場合、主制御部1021は、空気循環部30を停止させ、或いは停止状態を維持させる(ステップS207)、本フローチャートの処理を終了する。この最高温度Tb_maxが第1最高温度閾値Tb2_th1を超えている領域は、図8に示す制御領域4に相当する。
空気循環部30を停止させる場合、主制御部1021は、第1ファン301をオフ状態に設定する制御信号Bfan1を第1ファン301に出力し、第1ダンパー302を閉じるように制御する制御信号Bdamp1を第1ダンパー302に出力する。さらに、主制御部1021は、第2ファン311をオフ状態に設定する制御信号Bfan2を第2ファン311に出力し、第2ダンパー312を閉じるように制御する制御信号Bdamp2を第2ダンパー312に出力する。
When the maximum temperature Tb_max is equal to or lower than the second maximum temperature threshold Tb2_th2, the
When the
最高温度Tb_maxが第1最高温度閾値Tb2_th1以下である場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられかつ冷却設定で稼働しているエアコンディショナシステムを停止させ、或いは停止状態を維持させる(ステップS208)。第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを停止させる場合、主制御部1021は、エアコンディショナシステムをオフ状態に設定する制御信号Tref_AC1をエアコンディショナシステムに出力する。
When the maximum temperature Tb_max is equal to or lower than the first maximum temperature threshold value Tb2_th1, the
次に、主制御部1021は、第1差分Tpcs−Tb_maxが第1差分閾値Td_th1を超えているか否かを判定する(ステップS209)。第1差分Tpcs−Tb_maxが第1差分閾値Td_th1を超えている場合、主制御部1021は、空気循環部30を稼働させ、或いは稼働状態を維持させ(ステップS210)、本フローチャートの処理を終了する。この第1差分Tpcs−Tb_maxが第1差分閾値Td_th1を超えている領域は、図8に示す制御領域5に相当する。空気循環部30を稼働させる場合、主制御部1021は、第1ファン301をオン状態に設定する制御信号Bfan1を第1ファン301に出力し、第1ダンパー302を開くように制御する制御信号Bdamp1を第1ダンパー302に出力する。さらに、主制御部1021は、第2ファン311をオン状態に設定する制御信号Bfan2を第2ファン311に出力し、第2ダンパー312を開くように制御する制御信号Bdamp2を第2ダンパー312に出力する。
Next, the
次に、第1差分Tpcs−Tb_maxが第1差分閾値Td_th1以下である場合、主制御部1021は、空気循環部30を停止させ、或いは停止状態を維持させる(ステップS211)。この第1差分Tpcs−Tb_maxが第1差分閾値Td_th1以下である領域は、図8に示す制御領域6に相当する。空気循環部30を停止させる場合、主制御部1021は、第1ファン301をオフ状態に設定する制御信号Bfan1を第1ファン301に出力し、第1ダンパー302を閉じるように制御する制御信号Bdamp1を第1ダンパー302に出力する。さらに、主制御部1021は、第2ファン311をオフ状態に設定する制御信号Bfan2を第2ファン311に出力し、第2ダンパー312を閉じるように制御する制御信号Bdamp2を第2ダンパー312に出力する。
Next, when 1st difference Tpcs-Tb_max is below 1st difference threshold value Td_th1, the main-
主制御部1021は、上記の処理に加えて(或いは、代えて)、温度Tpcsと最低温度Tb_minとの差分と、最高温度Tb_maxとに基づいて、第1空調設備110の制御を行う。図9は、第2の実施形態における、制御部102が第1空調設備110のエアコンディショナシステムを操作する場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。図10は、第2の実施形態における、制御部102により実現される第1空調設備110のエアコンディショナシステムの制御領域を説明する図である。
In addition to (or instead of) the above processing, the
図9において、前処理部1020は、複数の蓄電池101の各々に取り付けられた第1温度センサ103により出力された蓄電池の温度を取得する(ステップS301)。前処理部1020は、複数の蓄電池101の温度の中から最低温度Tb_minを抽出し、主制御部1021に出力する(ステップS302)。
In FIG. 9, the
次に、主制御部1021は、前処理部1020から入力された最低温度Tb_minの情報と、第2温度センサ220から入力された第2収容体20内の空気の温度Tpcsの情報とから、第2収容体20内の空気の温度Tpcsと最低温度Tb_minとの差分(第2差分Tpcs−Tb_min)を算出する(ステップS303)。
Next, the
次に、主制御部1021は、最高温度Tb_maxが第3最高温度閾値Tb2_th3を超えているか否かを判定する(ステップS304)。最高温度Tb_maxが第3閾値Tb2_th3を超えている場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられかつ加熱設定で稼働しているエアコンディショナシステムを停止させ、或いは停止状態を維持させ(ステップS305)、本フローチャートの処理を終了する。第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを停止させる場合、主制御部1021は、エアコンディショナシステムをオフ状態に設定する制御信号Tref_AC1をエアコンディショナシステムに出力する。
Next, the
次に、主制御部1021は、最高温度Tb_maxが第4最高温度閾値Tb2_th4未満であるか否かを判定する(ステップS306)。最高温度Tb_maxが第4最高温度閾値Tb2_th4以上である場合、本フローチャートの処理を終了する。一方、最高温度Tb_maxが第4最高温度閾値Tb2_th4未満である場合、主制御部1021は、第2差分Tpcs−Tb_minが第2差分閾値Td_th2未満であるか否かを判定する(ステップS307)。この第2差分Tpcs−Tb_minが第2差分閾値Td_th2未満である領域は、図10に示す制御領域7に相当する。第2差分Tpcs−Tb_minが第2差分閾値Td_th2未満である場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを加熱設定で稼働させ(ステップS308)、本フローチャートの処理を終了する。第1空調設備110に備えられるエアコンディショナシステムを加熱設定で稼働させる場合、主制御部1021は、エアコンディショナシステムを加熱設定でオン状態に設定する制御信号Tref_AC1をエアコンディショナシステムに出力する。一方、第2差分Tpcs−Tb_minが第2差分閾値Td_th2以上である場合、本フローチャートの処理を終了する。
Next, the
主制御部1021は、上記の処理に加えて(或いは、代えて)、最高温度Tb_maxと最低温度Tb_minとの差分と、最高温度Tb_maxとに基づいて、第1空調設備110の制御を行う。図11は、第2の実施形態における、制御部102が第1空調設備110のサーキュレータを操作する場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し実行される。図12は、第2の実施形態における、制御部102により実現される第1空調設備のサーキュレータの制御領域を説明する図である。
In addition to (or instead of) the above processing, the
図11において、前処理部1020は、複数の蓄電池101の各々に取り付けられた第1温度センサ103により出力された蓄電池の温度を取得する(ステップS401)。前処理部1020は、複数の蓄電池101の温度の中から最高温度Tb_maxと最低温度Tb_minとを抽出し、主制御部1021に出力する(ステップS402)。
In FIG. 11, the
次に、主制御部1021は、前処理部1020から入力された最高温度Tb_maxと最低温度Tb_minとの情報と、第2温度センサ220から入力された第2収容体20内の空気の温度Tpcsの情報とから、最高温度Tb_maxと最低温度Tb_minとの差分(第3差分Tb_max−Tb_min)を算出する(ステップS403)。
Next, the
次に、主制御部1021は、第3差分Tb_max−Tb_minが第3差分閾値Td_th3を超えているか否かを判定する(ステップS404)。第3差分Tb_max−Tb_minが第3差分閾値Td_th3を超えている場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられるサーキュレータを稼働させ(ステップS406)、本フローチャートの処理を終了する。この第3差分Tb_max−Tb_minが第3差分閾値Td_th3を超えている領域は、図12に示す制御領域8に相当する。第1空調設備110に備えられるサーキュレータを稼働させる場合、主制御部1021は、サーキュレータをオン状態に設定する制御信号Bcircu1をサーキュレータに出力する。
Next, the
一方、第3差分Tb_max−Tb_minが第3差分閾値Td_th3以下である場合、主制御部1021は、第1空調設備110に備えられるサーキュレータを停止させ、或いは停止状態を維持させ(ステップS405)、本フローチャートの処理を終了する。この第3差分Tb_max−Tb_minが第3差分閾値Td_th3以下である領域は、図12に示す制御領域9に相当する。第1空調設備110に備えられるサーキュレータを停止させる場合、主制御部1021は、サーキュレータをオフ状態に設定する制御信号Bcircu1をサーキュレータに出力する。
On the other hand, when the third difference Tb_max−Tb_min is equal to or smaller than the third difference threshold value Td_th3, the
以上説明した第2の実施形態の蓄電池システム1によれば、上記のように、蓄電池101の温度と第2収容体20内の温度との双方を監視し、蓄電池101の温度がある温度閾値(第1最高温度閾値)以下でありかつ第2収容体20内の温度と蓄電池101の最高温度との差分がある温度閾値(第1差分閾値)を超えた場合に、空気循環部30を稼働させて、PCS200が動作する際に損失として発生する熱を第2収容体20から第1収容体10に移動させる。このため、空調設備等を使用することなく、PCS200が動作する際に発生する熱を有効利用して蓄電池101の温度を上昇させ、蓄電池101の内部抵抗を下げることができる。また、蓄電池101の最高温度と第2収容体20内の温度と差分と、蓄電池101の最高温度との双方に基づいて上記の制御を行うため、PCS200が動作する際に発生する熱の移動を効率的に行うことができる。また、蓄電池101の温度を上げるために、空調設備を利用する必要がないため、空調設備を利用する場合に比して電力使用量を低減させることができる。これらの結果、蓄電池システム1の充放電効率を向上させることができる。
According to the
また、蓄電池101の温度を監視し、ある温度閾値(第2最高温度閾値)を超えた場合に、第1空調設備110に備えられたエアコンディショナシステムを冷却設定で稼働させ、蓄電池101の温度を低下させることができる。これにより、蓄電池101の温度が過度に高くなることを防止することができる。また、蓄電池101の温度が、ある温度閾値(第4最高温度閾値)未満でありかつ第2収容体20内の温度と蓄電池101の最低温度との差分がある温度閾値(第2差分閾値)未満である場合に、第1空調設備110に備えられたエアコンディショナシステムを加温設定で稼働させ、蓄電池101の温度を上昇させることができる。これにより、蓄電池101の温度が低下した場合に、蓄電池101の温度を迅速に上昇させることができる。なお、第2空調設備210は、制御部102によって、例えば、第2収容体20内の温度(Tpcs)が過度に高くなった場合に、第2収容体20内の温度を低下させるように制御される。
Further, the temperature of the
また、蓄電池101の最高温度と最低温度との双方を監視し、最高温度と最低温度との差分がある温度閾値(第3差分閾値)を超えた場合に、第1空調設備110に備えられたサーキュレータを稼働させることで、蓄電池101の温度を効率的に調整することができる。
Further, both the maximum temperature and the minimum temperature of the
以下、第2の実施形態における、第1ファン301と、第2ファン311と、PCS200との物理的配置について説明する。図1に示すように、第2ファン311は、第1ファン301に対して、鉛直方向に関して上側に配置される。また、PCS200の上部天板200Aを起点として、鉛直方向に関して−1mよりも上部に第2ファン311を配置し、鉛直方向に関してPCS200の中央部200Bよりも下部に第1ファン301を配置してもよい。第2収容体20の内部では、PCS200の稼働によって生じる熱により温められた空気が第2収容体20の上部に移動する。一方、第1収容体10の内部の温度の低い空気は第1収容体10の底面付近に移動する。このため、例えば、PCS200の上部天板200Aを起点として、鉛直方向に関して−1mよりも上部に第2ファン311を配置することで、第2収容体20から第1収容体10に向けて暖かい空気を効率的に移動させることができる。また、鉛直方向に関してPCS200の中央部200Bよりも下部に第1ファン301を配置することで、第1収容体10から第2収容体20に向けて温度の低い空気を効率的に移動させることが出来る。これにより、第1収容体10内に収容された蓄電池101を効率的に温めることができる。また、PCS200の過熱を防ぐことができる。
Hereinafter, the physical arrangement of the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、蓄電池101と、蓄電池101に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換するパワーコンディショナ(PCS200)と、蓄電池101を収容する第1収容体10と、パワーコンディショナ(PCS200)を収容する第2収容体20と、第1収容体10と第2収容体20との間で空気を出入りさせる第1空気循環部(空気循環部30)と、第1収容体10内で空気を循環させる第2空気循環部(第1空調設備110)と、蓄電池101の温度を測定する第1温度センサ103と、第1温度センサ103によって測定された蓄電池101の温度が第1閾値未満である場合には、第1空気循環部(空気循環部30)を稼働させ、蓄電池101の温度が、第1閾値よりも高い第2閾値を超える場合には、第2空気循環部(第1空調設備110)を稼働させる制御部102とを持つことにより、PCS200が動作する際に発生する熱を有効利用して蓄電池101の温度を上昇させるため、蓄電池システム1の充放電効率を向上させることができる。
According to at least one embodiment described above, the
また、蓄電池101の温度がある温度閾値を超えた場合に、第1空調設備110を稼働させ、蓄電池101の温度を低下させるため、蓄電池101の温度が過度に高くなることを防止することもできる。
Moreover, when the temperature of the
また、以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数の蓄電池101を含む蓄電池ユニット100と、複数の蓄電池101に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換するパワーコンディショナ(PCS200)と、蓄電池ユニット100を収容する第1収容体10と、パワーコンディショナ(PCS200)を収容する第2収容体20と、蓄電池ユニット100における複数個所の温度を測定する複数の第1温度センサ103と、第2収容体20内に設けられ、第2収容体内の温度を測定する第2温度センサ220と、第1収容体10と第2収容体20との間で空気を出入りさせる第1空気循環部(空気循環部30)と、第1収容体10内で空気を循環させる第2空気循環部(第1空調設備110)と、複数の第1温度センサ103によって測定された温度のうちの最高温度または最低温度と第2温度センサ220によって測定された温度との差分と、最高温度との双方に基づいて、第1空気循環部(空気循環部30)および第2空気循環部(第1空調設備110)の稼働を制御する制御部102と持つことにより、蓄電池101の温度と第2収容体20内の温度との双方を監視し、PCS200が動作する際に発生する熱を有効利用して蓄電池101の温度を上昇させるため、蓄電池システム1の充放電効率を向上させることができる。
In addition, according to at least one embodiment described above, a
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…蓄電池システム、10…第1収容体、20…第2収容体、30…空気循環部、100…蓄電池ユニット、101…蓄電池、102…制御部、103…第1温度センサ、104…BMU、110…第1空調設備、120−1から120−n…蓄電池サブユニット、200…PCS、210…第2空調設備、220…第2温度センサ、300…第1空気供給部、301…第1ファン、302…第1ダンパー、303…第1孔部、310…第2空気供給部、311…第2ファン、312…第2ダンパー、313…第2孔部、400…PV、500…電力系統、600…負荷、1020…前処理部、1021…主制御部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記蓄電池に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換するパワーコンディショナと、
前記蓄電池を収容する第1収容体と、
前記パワーコンディショナを収容する第2収容体と、
前記第1収容体と前記第2収容体との間で空気を出入りさせる第1空気循環部と、
前記第1収容体内で空気を循環させる第2空気循環部と、
前記蓄電池の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサによって測定された前記蓄電池の温度が第1閾値未満である場合には、前記第1空気循環部を稼働させ、前記蓄電池の温度が、前記第1閾値よりも高い第2閾値を超える場合には、前記第2空気循環部を稼働させる制御部と、
を備える蓄電池システム。 A storage battery,
A power conditioner connected to the storage battery and converting power between direct current and alternating current;
A first housing for housing the storage battery;
A second housing for housing the power conditioner;
A first air circulation section for allowing air to enter and exit between the first container and the second container;
A second air circulation part for circulating air in the first container;
A temperature sensor for measuring the temperature of the storage battery;
When the temperature of the storage battery measured by the temperature sensor is less than a first threshold, the first air circulation unit is operated, and the temperature of the storage battery exceeds a second threshold that is higher than the first threshold. In this case, a control unit that operates the second air circulation unit;
A storage battery system comprising:
前記温度センサは、前記複数の蓄電池における複数個所の温度を測定する複数の第1温度センサを含み、
前記制御部は、前記複数の第1温度センサによって測定された温度のうちの最高温度が、前記第1閾値未満である場合には、前記第1空気循環部を稼働させ、前記最高温度が、前記第2閾値を超える場合には、前記第2空気循環部を稼働させる、請求項1に記載の蓄電池システム。 The storage battery includes a plurality of storage batteries,
The temperature sensor includes a plurality of first temperature sensors that measure temperatures at a plurality of locations in the plurality of storage batteries,
When the maximum temperature among the temperatures measured by the plurality of first temperature sensors is less than the first threshold, the control unit operates the first air circulation unit, and the maximum temperature is The storage battery system according to claim 1, wherein the second air circulation unit is operated when the second threshold value is exceeded.
前記複数の蓄電池に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換するパワーコンディショナと、
前記蓄電池ユニットを収容する第1収容体と、
前記パワーコンディショナを収容する第2収容体と、
前記蓄電池ユニットにおける複数個所の温度を測定する複数の第1温度センサと、
前記第2収容体内に設けられ、前記第2収容体内の温度を測定する第2温度センサと、
前記第1収容体と前記第2収容体との間で空気を出入りさせる第1空気循環部と、
前記第1収容体内で空気を循環させる第2空気循環部と、
前記複数の第1温度センサによって測定された温度のうちの最高温度または最低温度と前記第2温度センサによって測定された温度との差分と、前記最高温度との双方に基づいて、前記第1空気循環部および第2空気循環部の稼働を制御する制御部と、
を備える蓄電池システム。 A storage battery unit including a plurality of storage batteries;
A power conditioner connected to the plurality of storage batteries and converting electric power between direct current and alternating current;
A first housing for housing the storage battery unit;
A second housing for housing the power conditioner;
A plurality of first temperature sensors for measuring temperatures at a plurality of locations in the storage battery unit;
A second temperature sensor provided in the second container and measuring a temperature in the second container;
A first air circulation section for allowing air to enter and exit between the first container and the second container;
A second air circulation part for circulating air in the first container;
The first air based on both the maximum temperature or the minimum temperature among the temperatures measured by the plurality of first temperature sensors and the difference between the temperature measured by the second temperature sensor and the maximum temperature. A control unit for controlling the operation of the circulation unit and the second air circulation unit;
A storage battery system comprising:
前記第1収容体から前記第2収容体に向けて空気を供給する第1空気供給部と、
前記第1空気供給部に対して、鉛直方向に関して上側に配置され、前記第2収容体から前記第1収容体に向けて空気を供給する第2空気供給部と、
を備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の蓄電池システム。 The first air circulation unit includes:
A first air supply unit for supplying air from the first container toward the second container;
A second air supply unit that is arranged on the upper side with respect to the vertical direction with respect to the first air supply unit and supplies air from the second container toward the first container;
The storage battery system according to claim 1, comprising:
前記第1収容体から前記第2収容体に向けて空気を供給する第1ファンと、
前記第1ファンに取り付けられた開閉可能な第1ダンパーと、
を備え、
前記第2空気供給部は、
前記第2収容体から前記第1収容体に向けて空気を供給する第2ファンと、
前記第2ファンに取り付けられた開閉可能な第2ダンパーと、
を備える、請求項11に記載の蓄電池システム。 The first air supply unit includes:
A first fan for supplying air from the first container toward the second container;
A first damper that is openable and closable attached to the first fan;
With
The second air supply unit is
A second fan for supplying air from the second container toward the first container;
A second damper that can be opened and closed attached to the second fan;
The storage battery system according to claim 11, comprising:
前記第1ファンは、前記パワーコンディショナの高さ方向の中央位置より低い位置に配置される、請求項12に記載の蓄電池システム。 The second fan is arranged at a position higher than the position below the predetermined distance in the vertical direction starting from the upper surface of the power conditioner,
The storage battery system according to claim 12, wherein the first fan is disposed at a position lower than a center position in a height direction of the power conditioner.
前記蓄電池に接続され、電力を直流と交流との間で互いに変換するパワーコンディショナと、
前記蓄電池を収容する第1収容体と、
前記パワーコンディショナを収容する第2収容体と、
前記第1収容体から前記第2収容体に向けて空気を供給する第1空気供給部と、
前記第1空気供給部に対して、鉛直方向に関して上側に配置され、前記第2収容体から前記第1収容体に向けて空気を供給する第2空気供給部と、
前記蓄電池の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサによって測定された前記蓄電池の温度が閾値未満である場合に前記第1空気供給部および前記第2空気供給部を作動させる制御部と、
を備える蓄電池システム。 A storage battery,
A power conditioner connected to the storage battery and converting power between direct current and alternating current;
A first housing for housing the storage battery;
A second housing for housing the power conditioner;
A first air supply unit for supplying air from the first container toward the second container;
A second air supply unit that is arranged on the upper side with respect to the vertical direction with respect to the first air supply unit and supplies air from the second container toward the first container;
A temperature sensor for measuring the temperature of the storage battery;
A controller that operates the first air supply unit and the second air supply unit when the temperature of the storage battery measured by the temperature sensor is less than a threshold;
A storage battery system comprising:
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