JP2017179801A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電部が十分に保護されるとともに、居住空間に悪影響が殆ど及ばない蓄電システムを構築したい。【解決手段】蓄電システムの筐体１０は、建物の天井と床との間に挟まれて設置される。電力変換部３０は、蓄電部２０から放電される直流電力を交流電力または別の直流電力に変換して外部に出力し、外部から入力される交流電力または直流電力を所定の直流電力に変換して蓄電部２０に充電する。電力変換部３０は、筐体１０内において蓄電部２０より上に配置される。筐体１０の天面に建物の天井裏と通気するための第１通気口１１ｂが形成される。筐体１０の底面に建物の床下と通気するための第２通気口１２ｃが形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、据置型の蓄電システムに関する。

近年、家庭用の蓄電システムが普及してきている。住居に設置される蓄電システムはピークカット及びバックアップ用途に使用される。蓄電システムを屋外に設置する場合、直射日光や風雨を受けることになり、気温差も大きくなることから電池の劣化が大きくなる。一方、屋内に設置する場合、居住スペースが狭くなる。そこで内壁と外壁の間の空間に設置することが考えられる。

蓄電システムでは、蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統（以下、系統という）から供給される交流電力を直流電力に変換して充電するパワーコンディショナが必要となる。従来、蓄電池が内壁と外壁の間に設置される場合であっても、パワーコンディショナは屋内に設置されることが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３２８７９７号公報

パワーコンディショナは、スイッチング素子を用いたインバータを用いて電力を変換している。インバータによる電力変換時にはスイッチング損失が発生し、電力変換されなかった損失分は熱として放出される。このパワーコンディショナによる発熱は、部屋の温度を上げる要因となり、特に夏場はエアーコンディショナの冷却効果を減殺させるものとなる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電部が十分に保護されるとともに、居住空間に悪影響が殆ど及ばない蓄電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、建物の天井と床との間に挟まれた筐体と、前記筐体内に配置される蓄電部と、前記蓄電部から放電される直流電力を交流電力または別の直流電力に変換して外部に出力し、外部から入力される交流電力または直流電力を所定の直流電力に変換して前記蓄電部に充電する電力変換部と、を備える。前記電力変換部は、前記筐体内において前記蓄電部より上に配置され、前記筐体の天面に前記建物の天井裏と通気するための第１通気口が形成され、前記筐体の底面に前記建物の床下と通気するための第２通気口が形成されている。

本発明によれば、蓄電部が十分に保護されるとともに、居住空間に悪影響が殆ど及ばない蓄電システムを実現することができる。

本発明の実施例１に係る蓄電システムの外観構成（設置前）を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る蓄電システムの外観構成（設置後）を示す斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１に係る蓄電システムの側面断面図である。 本発明の実施例２に係る蓄電システムの外観構成（設置前）を示す斜視図である。 本発明の実施例２に係る蓄電システムの外観構成（設置後）を示す斜視図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係る蓄電システムの側面断面図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、電力変換部の構成例を示す図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、蓄電部の構成例を示す図である。 図９（ａ）−（ｃ）は、蓄電池ホルダの構成例を示す図である。 図１０（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示した電力変換部と、図８（ａ）、（ｂ）に示した蓄電部を使用した蓄電システムの構成を示す斜視図である。 蓄電システムの回路構成例を示す図である。 本発明の実施例３に係る蓄電システムの外部構成を示す斜視図である。 本発明の実施例３に係る蓄電システムの内部構成を示す斜視図である。 本発明の実施例４に係る蓄電システムの外観構成（スライド調整前）を示す斜視図である。 本発明の実施例４に係る蓄電システムの外観構成（スライド調整後）を示す斜視図である。 本発明の実施例５に係る蓄電システムの外観構成を示す斜視図である。

図１は、本発明の実施例１に係る蓄電システム１の外観構成（設置前）を示す斜視図である。図２は、本発明の実施例１に係る蓄電システム１の外観構成（設置後）を示す斜視図である。実施例１は壁前据付型の蓄電システム１の例である。壁前据付型の蓄電システム１は主に既築住宅用の設置方法である。蓄電システム１の筐体１０は、一対の幅広面を備えた扁平型の金属筐体で構成される。建物内の壁の２本の柱５ａ、５ｂの間に、取り付け板６ａが設置される。取り付け板６ａには蓄電システム１の筐体１０を固定するための複数の受け部６１が形成される。蓄電システム１の筐体１０の裏面には、複数の受け部６１の位置にそれぞれ対応する複数の引っ掛け部（不図示）が形成されており、蓄電システム１の筐体１０は、取り付け板６ａの複数の受け部６１に複数の引っ掛け部（不図示）を引っ掛けることにより壁前に固定される。

蓄電システム１の上部には、天井裏の屋内配線７に接続するための配線部４０が設置される。配線部４０は、屋内配線と接続するための複数の端子部と、複数のブレーカスイッチ４２が露出しており、それらは配線部カバー４１で覆われている。電気作業者（またはユーザ）は配線部カバー４１を外して、ブレーカスイッチ４２を操作することができる。

配線部４０は、蓄電システム１の設置後に目隠し板１３で覆われる。目隠し板１３は筐体１０の天面に載置されて固定される。目隠し板１３が載置された後の筐体１０の高さは、床面から天井面までの長さと略一致する長さに設計される。即ち、筐体１０は天井と床との間に挟み込まれた形で設置される。筐体１０の天面には、天井裏と通気するための上部通気口１１ａ、１１ｂが形成される。筐体１０の前面の下部には、室内と通気するための第１下部通気口１２ａ、１２ｂが形成される。

図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１に係る蓄電システム１の側面断面図である。取り付け板６ａは内壁３ａの外側面に設置される。蓄電システム１の筐体１０の底面には、床下と通気するための第２下部通気口１２ｃが形成される。建物の床板４には、蓄電システム１の筐体１０の底面に設置された第２下部通気口１２ｃと対応する位置に通気孔４ａが形成される。同様に建物の天井板２には、蓄電システム１の筐体１０の天面に設置された上部通気口１１ｂと対応する位置に通気孔２ａが形成される。これらの通気孔２ａ、４ａは、蓄電システム１の設置前に作業者により予め開けられる。

筐体１０内において底面側から天面側への方向に、蓄電部２０、電力変換部３０、配線部４０が順番に配置される。蓄電部２０は、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層キャパシタ、又はリチウムイオンキャパシタ等を含んで構成される。以下、本明細ではリチウムイオン蓄電池を含んで構成される例を想定する。

電力変換部３０は、蓄電部２０から放電される直流電力を交流電力に変換して配線部４０を介して屋内配線７に出力する。また屋内配線７から配線部４０を介して入力される交流電力を直流電力に変換して蓄電部２０に充電する。電力変換部３０は双方向インバータ単体、または双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと双方向インバータの組み合わせを含む。

双方向インバータは例えば、４つ又は６つのスイッチング素子をブリッジ接続したブリッジ回路を含む。当該スイッチング素子のデューティ比を制御することにより、双方向インバータの入出力を調整することができる。スイッチング素子には例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用することができる。

近年、インバータの高効率化が図られているが変換効率が１００％には至っておらず、変換損失が発生する。例えば、９５％の変換効率のインバータを使用した場合、４ｋＷの電力を変換すると２００Ｗの変換損失が発生する。これは２００Ｗの照明器具を点灯させている状態と等価であり、大きな発熱源となる。また双方向ＤＣ−ＤＣコンバータも高周波のスイッチング素子を使用しており、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを併用する場合も同様に発熱源となる。このように蓄電システム１の筐体１０内において最大の発熱源は、電力変換部３０内の高周波スイッチング素子である。

蓄電部２０の筐体の外面には放熱板２１が取り付けられ、電力変換部３０の筐体の外面にも放熱板３１が取り付けられる。放熱板２１、３１には例えば、放熱フィンを用いることができる。本明細書において蓄電システム１の筐体１０内に、電力変換部３０及び／又は蓄電部２０を冷却するためのファンを設置しない。ファンは騒音が大きいため居住空間の静音性を損なうことになる。本明細書における蓄電システム１はファンを用いないため静音性が高いシステムとなっている。

筐体１０内の熱は自然対流に天井裏に放出される。筐体１０内には、第２下部通気口１２ｃから上部通気口１１ｂまで、空気の流通が可能な流通路が確保されており、図３（ｂ）に示すように床下から通気孔４ａを介して筐体１０内に空気が流入し、筐体１０内を空気が上昇し、筐体１０内から通気孔２ａを介して天井裏に抜けていく。また室内から第１下部通気口１２ａ、１２ｂを介して筐体１０内に流入した空気も、筐体１０内を上昇し、通気孔２ａを介して天井裏に抜けていく。

空気の密度は温度が高いほど低くなる。上述のように電力変換部３０が筐体１０内における最大の発熱源であり、蓄電部２０の発熱は電力変換部３０の発熱より小さい。従って電力変換部３０近辺の空気の密度が蓄電部２０近辺の空気の密度より低くなり、蓄電部２０近辺の空気に浮力が発生する。この浮力により筐体１０内に上昇気流が発生しやすくなる。

図４は、本発明の実施例２に係る蓄電システム１の外観構成（設置前）を示す斜視図である。図５は、本発明の実施例２に係る蓄電システム１の外観構成（設置後）を示す斜視図である。実施例２は壁内埋め込み型の蓄電システム１の例である。壁内埋め込み型の蓄電システム１は主に新築住宅用の設置方法である。蓄電システム１自体の構成は、実施例１に示した壁前据付型の蓄電システム１の構成と同じであるため説明を省略する。実施例２では、建物内の内壁と外壁の間の空間において、２本の柱５ｃ、５ｄの間の外壁の内側面に取り付け板６ａが設置される。また当該空間の床に取り付け板６ｂが設置される。壁内埋め込み型の蓄電システム１は図５に示すように設置後は、居住空間から見えなくなる。

図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係る蓄電システム１の側面断面図である。取り付け板６ａは外壁３ｂの内側面に設置され、取り付け板６ｂは床板４の上面に設置される。蓄電システム１の筐体１０は２つの取り付け板６ａ、６ｂにより固定される。図６（ｂ）に示すように床下から通気孔４ａ、第１下部通気口１２ａ、１２ｂを介して筐体１０内に空気が流入し、筐体１０内を空気が上昇し、筐体１０内から通気孔２ａを介して天井裏に抜けていく。

図７（ａ）、（ｂ）は、電力変換部３０の構成例を示す図である。図７（ａ）は斜視図であり、図７（ｂ）は側面断面図である。図７（ｂ）に示すように電力変換部３０は、複数の回路部品が搭載された基板３３を含む。複数の回路部品が搭載された基板３３は、変換部筐体３２により覆われている。変換部筐体３２には金属筐体が用いられる。

回路部品において発熱が大きい発熱部品（例えば、スイッチング素子）３４ａ、３４ｂは、基板３３に直接搭載されず、基板３３より隆起している変換部筐体３２の隆起部分に熱伝導シート３５ａ、３５ｂを介して搭載される。発熱部品３４ａ、３４ｂはワイヤにより基板３３上のプリント配線に接続される。

変換部筐体３２の幅広面の外側に、熱伝導シート３５ｃを介して放熱板３１が取り付けられる。この構成により、発熱部品３４ａ、３４ｂにおいて発生した熱が、熱伝導シート３５ａ、３５ｂ、変換部筐体３２、熱伝導シート３５ｃ、放熱板３１と伝達され、変換部筐体３２の外に放出される。また変換部筐体３２の側面の外側に配線部３６が設置され、外部接続用の配線部４０と蓄電部２０の配線部にそれぞれ配線で接続される。変換部筐体３２は、空気の流通が可能な空隙を確保した状態で、蓄電システム１筐体１０の内壁に固定される。

図８（ａ）、（ｂ）は、蓄電部２０の構成例を示す図である。図８（ａ）は斜視図であり、図８（ｂ）は側面断面図である。図８（ｂ）に示すように蓄電部２０には、複数の蓄電池セル２４が蓄電池ホルダ２３に固定されて、蓄電部筐体２２内に収納されている。蓄電池ホルダ２３は熱伝導シート２５を介して蓄電部筐体２２の幅広面の内側に固定される。

蓄電池ホルダ２３は熱伝導率が高く、堅牢で、絶縁された材料が用いられる。例えば、炭素繊維で強化された樹脂材料を使用することができる。蓄電部筐体２２には金属筐体が用いられる。当該金属筐体には、複数の蓄電池セル２４の温度ばらつきを緩和させるに十分な厚みを有しているものが用いられる。

蓄電部筐体２２の幅広面の外側に放熱板２１が取り付けられる。この構成により、蓄電池セル２４において発生した熱が、蓄電池ホルダ２３、熱伝導シート２５、蓄電部筐体２２、放熱板２１と伝達され、放熱板２１の外に放出され、蓄電池セル２４の温度上昇が緩和される。また蓄電部筐体２２の側面の外側に配線部２６が設置され、電力変換部３０の配線部３６に配線で接続される。蓄電部筐体２２は、空気の流通が可能な空隙を確保した状態で、蓄電システム１筐体１０の内壁に固定される。

図９（ａ）−（ｃ）は、蓄電池ホルダ２３の構成例を示す図である。図９（ａ）に示すように蓄電池ホルダ２３は、複数の蓄電池セル２４ａ−２４ｊを収納する収納部を有している。図９（ａ）に示す例では、円筒形のリチウムイオン電池セルが１０本、並列に収納される。蓄電池ホルダ２３は、第１ホルダ部２３ａと第２ホルダ部２３ｂにより形成され、第１ホルダ部２３ａと第２ホルダ部２３ｂは、円筒形の収納部の半分の位置で分離され、それぞれ波形の開口部を有する。なお収納部の形状は円筒形に限らず、六方格子状の形状でもよい。第１ホルダ部２３ａと第２ホルダ部２３ｂは、複数の蓄電池セル２４ａ−２４ｊを収納した後、結合される。

図９（ｂ）に示す例では、並列接続された１０本の蓄電池セル２４ａ−２４ｊが５つ直列に接続される。並列接続することにより電池容量が増加し、直列接続することにより電圧が高くなる。複数の蓄電池セル２４ａ−２４ｊの正極のそれぞれが正極用バスバーで接続され、複数の蓄電池セル２４ａ−２４ｊの負極がそれぞれ負極用バスバーで接続される。隣接する正極用バスバーと負極用バスバーが接続用バスバーで接続される。バスバーは電力線２８ａとして機能し、電力端子２８ｃに接続される。蓄電池セル２４ａ−２４ｊの各ノードに電圧検出線２８ｂの始端が接続され、監視部２９に電圧検出線２８ｂの終端が接続される。電圧検出線２８ｂは、各蓄電池セル２４ａ−ｊの電圧を監視部２９に出力する。監視部２９は例えば、マイクロコントローラにより構成される。

蓄電池セル２４の温度を検出するための蓄電池温度センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃが複数箇所に設置される。例えば、第１蓄電池温度センサ２７ａは、直列段の最上段の蓄電池セル２４の温度を検出するための位置に設置され、第２蓄電池温度センサ２７ｂは、直列段の中段の蓄電池セル２４の温度を検出するための位置に設置され、第３蓄電池温度センサ２７ｃは、直列段の最下段の蓄電池セル２４の温度を検出するための位置に設置される。蓄電池温度センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃはそれぞれの検出値を監視部２９に出力する。

多直列に接続された蓄電池セル２４では通常、中段に接続された蓄電池セル２４の温度が一番高くなり、両端（最上段および最下段）に近づくにつれ温度が低下していく。リチウムイオン蓄電池は温度が高い状態で充放電されるほど劣化が進行する。複数の蓄電池セル２４の寿命を揃え、蓄電部２０全体の寿命を延ばす観点からは、多直多並に接続された蓄電池セル２４の温度が、できるだけ均一化されるように管理されることが好ましい。蓄電池ホルダ２３に熱伝導率が高い材料を使用し、蓄電部筐体２２に厚い金属板を使用することは、多直多並に接続された蓄電池セル２４の温度を均一化することに資する。

監視部２９は通信端子２８ｄを介して通信線で、電力変換部３０内の制御部と接続される。監視部２９は、定期的に、又は電力変換部３０の制御部からの要求に応じて、蓄電池セル２４の電圧、電流、温度を電力変換部３０の制御部に通知する。

図１０（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示した電力変換部３０と、図８（ａ）、（ｂ）に示した蓄電部２０を使用した蓄電システム１の構成を示す斜視図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示す構成例では蓄電システム１の筐体１０が、本体部１０ｂと蓋部１０ａにより構成され、蓋部１０ａが本体部１０ｂにネジ止めされて固定される。目隠し板１３も所定の位置にネジ止めされて固定される。

図１１は、蓄電システム１の回路構成例を示す図である。上述したように蓄電システム１は、蓄電部２０及び電力変換部３０を備える。蓄電部２０は、蓄電池セル２４及び監視部２９を含む。電力変換部３０は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１、双方向インバータ３０２及び制御部３０３を含む。

監視部２９は、蓄電池セル２４の電圧、電流、温度を取得し、通信線を介して制御部３０３に通知する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は蓄電池セル２４から放電される直流電力を別の電圧の直流電力に変換し、直流バス１０４に出力する。また双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は直流バス３０４から入力される直流電力を別の電圧の直流電力に変換し、蓄電池セル２４を充電する。

双方向インバータ３０２は、直流バス３０４から入力される直流電力を交流電力に変換し、系統９ａに繋がる配電線（屋内配線７）に出力する。当該配電線には、交流電力で動作する一般的な負荷９ｂが接続される。また双方向インバータ３０２は、系統９ａから入力される交流電力を直流電力に変換し、直流バス３０４に出力する。

制御部３０３は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１及び双方向インバータ３０２を制御する。制御部３０３の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。

制御部３０３は、蓄電池セル２４を定電流（ＣＣ）充電／放電、または定電圧（ＣＶ）充電／放電するための指令値をもとに、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１に含まれるスイッチング素子を駆動するための駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を生成し、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１を駆動する。

また制御部３０３は、双方向インバータ３０２の入力側の電力と、出力側の電力を平衡させるための指令値をもとに、双方向インバータ３０２に含まれるスイッチング素子を駆動するための駆動信号（例えば、ＰＷＭ信号）を生成し、双方向インバータ３０２を駆動する。

以上の構成が基本構成である。図１１では、当該基本構成に太陽光発電システムを連携させる回路構成を示している。昇圧チョッパ８ｂは、太陽電池８ａの発電電力が最大電力点（最適動作点）となるようＭＰＰＴ(Maximum Power Point Tracking) 制御を行う。具体的には、山登り法に従い動作点電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、太陽電池８ａの出力電力が最大電力点を維持するよう制御する。

昇圧チョッパ８ｂの出力は屋内配線７を介して、電力変換部３０の直流バス３０４に接続される。これにより、太陽電池８ａにより発電された直流電力を蓄電池セル２４に充電することができる。また太陽電池８ａにより発電された直流電力は、双方向インバータ３０２により交流電力に変換され、系統９ａまたは負荷９ｂに供給される。なお図１１では太陽光発電システムを蓄電システム１と連携させる例を説明したが、燃料電池システムを蓄電システム１と連携させることも可能である。

図１２は、本発明の実施例３に係る蓄電システム１の外部構成を示す斜視図である。図１３は、本発明の実施例３に係る蓄電システム１の内部構成を示す斜視図である。実施例１、２では蓄電システム１の筐体１０の上部に形成された上部通気口１１ａ、１１ｂに、屋内配線７を通す設置例を示した。実施例３では筐体１０の上部に、上部通気口１１ａ、１１ｂと別に配線口１６ａ、１６ｂを設ける。

図１２に示す例では屋内配線７は配線口１６ａを通って配線部４０の端子に接続される。実施例３では上部通気口１１ａ、ｂの代わりに、開閉自在な開閉式上部通気口１１ｃが設置される。例えば、通気口の開口部に電動式のルーバーを設置する。また通気口の開口部に、跳ね上げ式またはスライド式の電動扉を設置してもよい。開閉式上部通気口１１ｃは制御部３０３により電子制御される。なお通気口の開口部には、虫の侵入を阻止するための網を設置することが好ましい。

実施例３では筐体１０の上部の開閉式上部通気口１１ｃの近傍に、天井裏の温度を測定するための天井裏温度センサ１７ａ、１７ｂが設置される。天井裏温度センサ１７ａ、１７ｂは、検出した温度を制御部３０３に出力する。

実施例３では第１下部通気口１２ａ、１２ｂ、第２下部通気口１２ｃの代わりに筐体１０の底面に、開閉自在な開閉式下部通気口１２ｄが設置される。開閉式上部通気口１１ｃと同様に、通気口の開口部に電動式のルーバーや、跳ね上げ式またはスライド式の電動扉を設置する。開閉式下部通気口１２ｄも制御部３０３により電子制御される。開閉式下部通気口１２ｄの近傍に、床下の温度を測定するための床下温度センサ１８ａ、１８ｂが設置される。床下温度センサ１８ａ、１８ｂは、検出した温度を制御部３０３に出力する。

制御部３０３は、蓄電池温度センサ２７ａ、２７ｂ、２７ｃにより検出された蓄電池セル２４の温度、天井裏温度センサ１７ａ、１７ｂにより検出された天井裏の温度、及び床下温度センサ１８ａ、１８ｂにより検出された床下の温度をもとに、開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄの開閉を制御する。

制御部３０３は、蓄電池セル２４の温度が所定の範囲に収まるように、開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄの開閉を制御する。例えば所定の範囲として、０℃〜４５℃、５℃〜３０℃に設定される。リチウムイオン蓄電池は０℃以下で充電すると内部短絡のリスクが高まる。また高温での充放電も劣化を加速させる。リチウムイオン蓄電池の保護を考えると、蓄電池セル２４の温度を５℃以上で、できるだけ５℃に近い温度に保つことが好ましい。

さらに制御部３０３は、建物の外に設置された外気温センサ（不図示）により検出された温度が３０℃以上の場合、開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄを開放して、筐体１０内に外気を取り付む。電力変換部３０及び蓄電部２０の温度は、蓄電システム１が待機中であっても壁内温度と同等になり、動作中は壁内温度より高温となる。開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄを開放して外気を取り付むことにより、電力変換部３０及び蓄電部２０を冷却する。

制御部３０３は、外気温センサにより検出された温度が０℃以下の場合、開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄを閉鎖して、筐体１０内に流入する外気を遮断する。これにより、電力変換部３０及び蓄電部２０を保温する。

制御部３０３は、外気温センサにより検出された温度が１〜２９℃の場合、蓄電池セル２４の温度が５℃以下にならない範囲で、できるだけ電池温度を下げるように開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄを開閉制御する。制御部３０３は、検出された蓄電池セル２４の温度と、検出された天井裏および床下の温度の関係から、開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄを開いた方が蓄電池セル２４の温度が下がるか、閉じた方が温度が下がるかを判定して、開閉式上部通気口１１ｃ及び開閉式下部通気口１２ｄを開閉制御する。

図１４は、本発明の実施例４に係る蓄電システム１の外観構成（スライド調整前）を示す斜視図である。図１５は、本発明の実施例４に係る蓄電システム１の外観構成（スライド調整後）を示す斜視図である。実施例４では蓄電システム１の筐体１０の上部に、筐体１０の高さを調整するための高さ調整部１９が設けられる。高さ調整部１９は所定の範囲で上下にスライド自在な構成であり、高さ調整部１９が天井板２に接した状態で固定される。例えば、高さ調整部１９のスライドにより発生した隙間に、支え部材を取り付けてもよい。

図１４に示す例では実施例３で説明したように筐体１０の天面に配線口１６ａ、１６ｂが設置されている。天井板２において、天面に設置された配線口１６ａ、１６ｂと対応する位置に配線孔２ｂ、２ｃが形成される。これらの配線孔２ｂ、２ｃは、蓄電システム１の設置前に作業者により予め開けられる。

既築住宅に対して、筐体１０の高さが、床板４と天井板２間の高さと一致した蓄電システム１を搬入して設置することは困難である。これに対して実施例４では筐体１０の高さが、床板４と天井板２間の高さより短い状態で横にして住宅内に搬入し、設置すべき壁前で蓄電システム１の筐体１０を縦に起こすことができる。この縦に起こす作業は、筐体１０の高さと、床板４と天井板２間の高さが一致している場合、非常に困難な作業となる。この点、実施例４では筐体１０を縦に起こす作業が容易になる。縦に起こした後、高さ調整部１９を天井板２までスライドさせて固定し、物理的な設置作業が完了となる。

図１６は、本発明の実施例５に係る蓄電システム１の外観構成を示す斜視図である。図１６（ａ）は実施例５に係る壁内埋め込み型の蓄電システム１を示し、図１６（ｂ）は実施例５に係る壁前据付型の蓄電システム１を示す。実施例５では、筐体１０の前面にＡＣコンセント３７ａ、３７ｂが設置される。ＡＣコンセント３７ａ、３７ｂは１００Ｖ／２００Ｖの交流電圧を供給可能なコンセントであり、ユーザは停電時、電気機器のＡＣプラグを差し込んで当該電気機器を使用することができる。実施例５では図１１の双方向インバータ３０２の交流側に、ＡＣコンセント３７ａ、３７ｂに接続された自立出力端子が追加される。系統９ａの停電時、双方向インバータ３０２は自立出力端子に交流電力を出力する。なお筐体１０の前面にＤＣコンセント（不図示）が設置されてもよい。ＤＣコンセントは例えば、ＵＳＢコンセントで構成され、５Ｖ／１２Ｖの直流電圧を供給する。

さらに実施例５では筐体１０の前面に表示部５０が設けられてもよい。表示部５０には電力変換部３０の残容量が表示される。また太陽光発電システム及び／又は燃料電池システムと連携している場合、太陽光電池及び／又は燃料電池の発電量を表示してもよい。

以上説明したように本実施例によれば、蓄電システム１を縦長薄型の筐体１０で構成し、壁前または壁内に設置することにより、居住空間への悪影響をほぼ排除することができる。壁内に設置する場合、居住スペースが縮小することがない。壁前に設置する場合も、縦長薄型の筐体１０であるため、居住スペースの縮小を最低限に抑えることができる。またファンを使用しないため、ほぼ騒音が発生しない。また電力変換部３０及び蓄電部２０が金属筐体で覆われているため、居住空間への放熱が基本的に発生しない。

また屋外に設置する場合と比較して、蓄電部２０の温度が基本的に高温および低温になりにくく、電池の長寿命化が期待できる。また屋外に設置する場合と比較して、防水、防塵等に対する対策を安価なものに抑えることができる。また壁内に設置する場合、露出しないため、表面の塗装や印刷を安価なものに抑えることができる。

また上部通気口１１と下部通気口１２を設けることにより、筐体１０内を床下から天井裏に通風させることができる。また筐体１０内において、電力変換部３０を蓄電部２０より上側に配置することにより、筐体１０内で空気の対流が起きやすくなる。従って蓄電池セル２４を冷却することができる。また上部通気口１１と下部通気口１２を開閉自在に構成することにより、必要に応じて通気口を閉じることができ、蓄電池セル２４を保温することもできる。これらにより蓄電部２０を保護することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば壁前据付型の蓄電システム１において、筐体１０の前面の下部に設置される第１下部通気口１２ａ、１２ｂも開閉自在に構成してもよい。冬季は蓄電池セル２４の温度が所定値以上の場合、制御部３０３は第１下部通気口１２ａ、１２ｂを開けて、部屋内に暖気を供給してもよい。

また蓄電システム１は系統９ａと連携しない構成も可能である。その場合、蓄電部２０は太陽電池８ａで発電された直流電力を充電し、直流負荷にＵＳＢ端子等を経由して直接、直流電力を供給する。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
建物の天井と床との間に挟まれた筐体（１０）と、
前記筐体（１０）内に配置される蓄電部（２０）と、
前記蓄電部（２０）から放電される直流電力を交流電力または別の直流電力に変換して外部に出力し、外部から入力される交流電力または直流電力を所定の直流電力に変換して前記蓄電部（２０）に充電する電力変換部（３０）と、
を備え、
前記電力変換部（３０）は、前記筐体（１０）内において前記蓄電部（２０）より上に配置され、
前記筐体（１０）の天面に前記建物の天井裏と通気するための第１通気口（１１）が形成され、
前記筐体（１０）の底面に前記建物の床下と通気するための第２通気口（１２）が形成されている、
ことを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電部（２０）の温度を適正に管理しつつ、居住空間への悪影響をほぼ排除した蓄電システム（１）を構築することができる。
［項目２］
前記筐体（１０）は、設置面に対して垂直方向の厚みが薄くなるように形成されており、建物の外壁の内側面、建物の内壁の内側面または建物の内壁の外側面に設置された取り付け板（６ａ）に取り付けられる、
ことを特徴とする項目１に記載の蓄電システム（１）。
設置面に対して垂直方向の厚みは、例えば、１００±４０ｍｍの範囲に設計されてもよい。
これによれば、蓄電システム（１）を壁前または壁内に容易に設置することができる。
［項目３］
前記電力変換部（３０）と、前記天井裏に配設されている屋内配線（７）を接続するための配線部（４０）をさらに備え、
前記配線部（４０）は、前記筐体（１０）内において前記電力変換部（３０）より上に配置される、
ことを特徴とする項目１または２に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電システム（１）の配線を屋内配線（７）に接続しやすくなる。
［項目４］
前記筐体（１０）は、高さを調整するための高さ調整部（１９）を有する、
ことを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電システム（１）の住居内への搬入設置が容易になる。
［項目５］
前記蓄電部（２０）および前記電力変換部（３０）には、それぞれ放熱板（２１、３１）が取り付けられており、
前記筐体（１０）内にファンが設置されない、
ことを特徴とする項目１から４のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電部（２０）を保護しつつ、静音性を保つことができる。
［項目６］
前記第１通気口（１１ｃ）は開閉自在な第１開閉機構を有し、
前記第２通気口（１２ｄ）は開閉自在な第２開閉機構を有し、
前記蓄電部（２０）の温度を所定の範囲に収めるように、前記第１開閉機構および前記第２開閉機構の開閉を制御する制御部（３０３）と、
をさらに備えることを特徴とする項目１から５のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電部（２０）の温度を所定の範囲内に維持することができる。

１ 蓄電システム、 ２ 天井板、 ２ａ 通気孔、 ３ａ 内壁、 ４ 床板、 ４ａ 通気孔、 ７ 屋内配線、 ８ａ 太陽電池、 ８ｂ 昇圧チョッパ、 ９ａ 系統、 ９ｂ 負荷、 １０ 筐体、 １１ａ，１１ｂ 上部通気口、 １１ｃ 開閉式上部通気口、 １２ａ，１２ｂ 第１下部通気口、 １２ｃ 第２下部通気口、 １２ｄ 開閉式下部通気口、 １３ 目隠し板、 １７ａ，１７ｂ 天井裏温度センサ、 １８ａ，１８ｂ 床下温度センサ、 １９ 高さ調整部、 ２０ 蓄電部、 ２１ 放熱板、 ２２ 蓄電部筐体、 ２３ 蓄電池ホルダ、 ２３ａ 第１ホルダ部、 ２３ｂ 第２ホルダ部、 ２４ 蓄電池セル、 ２５ 熱伝導シート、 ２６ 配線部、 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 蓄電池温度センサ、 ２８ａ 電力線、 ２８ｂ 電圧検出線、 ２８ｃ 電力端子、 ２８ｄ 通信端子、 ２９ 監視部、 ３０ 電力変換部、 ３０１ 双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ、 ３０２ 双方向インバータ、 ３０３ 制御部、 ３０４ 直流バス、 ３１ 放熱板、 ３２ 変換部筐体、 ３３ 基板、 ３４ａ，３４ｂ 発熱部品、 ３５ａ，３５ｂ，３５ｂ 熱伝導シート、 ３６，４０ 配線部、 ４１ 配線部カバー、 ５０ 表示部、 ６ａ 取り付け板、 ６１ 引っ掛け部。

Claims (6)

1. 建物の天井と床との間に挟まれた筐体と、
   前記筐体内に配置される蓄電部と、
   前記蓄電部から放電される直流電力を交流電力または別の直流電力に変換して外部に出力し、外部から入力される交流電力または直流電力を所定の直流電力に変換して前記蓄電部に充電する電力変換部と、
   を備え、
   前記電力変換部は、前記筐体内において前記蓄電部より上に配置され、
   前記筐体の天面に前記建物の天井裏と通気するための第１通気口が形成され、
   前記筐体の底面に前記建物の床下と通気するための第２通気口が形成されている、
   ことを特徴とする蓄電システム。
2. 前記筐体は、設置面に対して垂直方向の厚みが薄くなるように形成されており、建物の外壁の内側面、建物の内壁の内側面または建物の内壁の外側面に設置された取り付け板に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記電力変換部と、前記天井裏に配設されている屋内配線を接続するための配線部をさらに備え、
   前記配線部は、前記筐体内において前記電力変換部より上に配置される、
   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. 前記筐体は、高さを調整するための高さ調整部を有する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
5. 前記蓄電部および前記電力変換部には、それぞれ放熱板が取り付けられており、
   前記筐体内にファンが設置されない、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の蓄電システム。
6. 前記第１通気口は開閉自在な第１開閉機構を有し、
   前記第２通気口は開閉自在な第２開閉機構を有し、
   前記蓄電部の温度を所定の範囲に収めるように、前記第１開閉機構および前記第２開閉機構の開閉を制御する制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の蓄電システム。