JP2022051858A - リチウムイオン電池システムの熱管理制御の最適化 - Google Patents

Abstract

【課題】電池システムは、情報技術（ＩＴ）機器のためのバックアップ電力を供給することができる。リチウムイオン電池が非アクティブ（充電または放電ではない）ことに応じて、一次冷却システムを使用して、電池の温度を、電池の最適貯蔵温度以下に維持することができる。一次冷却システムが十分ではない場合、一次冷却システムに加えて実行する二次冷却システムで、温度を最適貯蔵温度以下に維持することができる。電池の最適貯蔵温度は、電池を冷却する努力および電池の劣化に基づいて決定される。【選択図】図６

Description

本開示の実施形態は、一般的に、データセンタあるいは情報技術（ＩＴ）機器設定において使用される電池システムの熱管理に関する。電池システムの熱管理は、アクティブおよび非アクティブ条件下において、電池システムの劣化および電池を冷却するために必要となる努力を低減して最適化できる。

情報技術（ＩＴ）は、データ、ウェブサイト、コンピュータプログラム等の記憶あるいはアクセスを提供するインターネットあるいはローカルネットワークを介してアクセス可能なコンピュータ等の技術を含む。

サーバのようなＩＴ機器は、電力系統が使用できなくなっても（たとえば、停電または保守中）、運用可能であることが求められる重要動作を実行する。リチウムイオン電池は、主電源（たとえば、電力系統）が落ちた場合にＩＴ機器が重要動作を実行し続ける基本的なバックアップエネルギーを提供する。そのため、このようなリチウムイオンバックアップ電池の有用性および機能性は非常に重要であり、維持されなければならない。

状況によっては、「電池室」は、すべてのリチウムイオンバックアップ電池を収納し、電池を集中管理することができる。この電池室の電池は、主電源が落ちた場合に、ＩＴ機器にバックアップ電源を提供できる。しかし、リチウムイオン電池は、時間の経過により劣化することが知られている（たとえば、エネルギー貯蔵容量の低下）。

通常、電池の劣化速度は、電池の貯蔵温度に依存する。通常、貯蔵温度が高いほど劣化は早くなるが、施設においてこの貯蔵温度を維持するために必要な冷却努力は少なくなる。したがって、データセンタの開発では、電池の冷却努力に加えて、電池の劣化を考慮して電池を管理する必要がある。

本開示の一態様は、情報技術（ＩＴ）機器のために電池システムを管理する方法であって、リチウムイオン電池が現在、非アクティブであるかを判定し、前記リチウムイオン電池が現在、非アクティブであることに応じて、ａ）一次冷却システムを使用して、前記電池の温度を前記電池の最適貯蔵温度以下に維持し、ｂ）前記一次冷却システムが不十分であるという判定に応じて、コンプレッサを含む二次冷却システムを使用して、前記電池の前記温度を前記電池の前記最適貯蔵温度以下に維持することを含み、前記電池の前記最適貯蔵温度は、前記電池を冷却する努力および前記電気の劣化に基づいて決定される方法である。

態様は、同様の参照が同様の要素を示す添付の図面の図において実施例として示されており、限定はしない。なお、本開示の「１つの」態様への言及は、必ずしも同じ態様への言及ではなく、少なくとも１つの態様を意味する。また、図を簡潔にし、総数を減らすため、記載する図は複数の態様の特徴を示すために使用され、図におけるすべての要素が記載の態様で必要とされるわけではない。

冷却努力と電池室温度の関係を示す図

いくつかの実施形態に係る電池貯蔵容量、周囲温度および貯蔵時間の関係を示す図

充電または放電容量と電池温度の関係を示す図

いくつかの実施形態に係るデータセンタを示す図

いくつかの実施形態に係る電池状態を管理する方法を示す図

いくつかの実施形態に係る電池状態の管理のフローチャートを示す図

添付の図面を参照して開示のいくつかの態様を説明する。与えられる態様において記載される部品の形状、相対位置および他の態様は明確には定義されておらず、開示の範囲は図示される部品に限定されず、単に説明を目的としたものである。また、多くの詳細が挙げられているが、いくつかの態様はこれらの詳細なしで実施されることは理解できる。他の実施例において、この説明の理解を曖昧にしないため、公知の回路、構造および技術は詳細には示されていない。さらに、意味が明らかに反対ではない限り、ここで記載するすべての範囲は、各範囲の端点が含まれていると見なされる。

明細書における「一実施形態」あるいは「実施形態」という記述は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造あるいは特性が、開示の少なくとも１つの実施形態に含まれうることを意味する。明細書の様々な箇所に出現する「一実施形態において」という表現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照しているわけではない。

最適貯蔵温度および動作電池温度は、電池を管理する全体コストを最小化する、データセンタのリチウムイオンバックアップ電池の最適な管理を達成するために維持することができる。データセンタにおけるリチウムイオン電池利用の全体コストは、１）電池貯蔵室を冷却するコスト、２）電池の劣化によるコスト、および、３）アクティブ時（たとえば、充電または放電中）の電池の冷却のコストに基づいて決定できる。各「コスト」は、電力消費（たとえばファン、ポンプ、コンプレッサ等の冷却機器を動作させるのに必要となる電力）、金銭的価値、および／または、一般的努力または損失を示す正規化値として説明できる。

最適貯蔵温度は、貯蔵のための施設冷却コストと、電池劣化のトレードオフを考慮して決定される。電池を充電または放電しながら冷却するための最小コストは、電池温度を電池の上限温度以下で維持することにより達成できる。リアルタイムの電池室周囲温度と電池温度は、複数の箇所で監視できる。そして、ファンあるいは冷却系システム等の一次冷却システムは、動作中に電池を十分に冷却するように制御され、電池温度を上限温度以下に維持することができる。この温度限界は、電池の仕様（たとえば、セル構造および化学的性質）に基づいて可変であり、通常、セルまたは電池モジュールの製造業者により提供される。

いくつかの実施形態において、データセンタは、それぞれが複数のリチウムイオンセルを含む１つ以上の電池モジュールを有することができるリチウムイオンバックアップ電池を有する。電池は、集中管理のために電池室に貯蔵できる。所望する温度で電池を維持するコストは、冷却剤系冷却システムのファン、コンプレッサあるいはポンプにより必要となる電力消費に基づいて決定できる。このようなコストは、データセンタ施設のインフラストラクチャ、電池の数、部屋の大きさ、および屋外気温に基づいて可変である。通常、所望する温度が低くなると、施設を冷却するコストは増加する。

所定のデータセンタに関して、屋外気温は履歴データと一致すると見なすことができる。したがって、施設の年間運用コストは、次の式で与えられる電池の貯蔵温度の関数と見なすことができる。

ここで、Ｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}は室周囲温度、Ｃ_{ｆａｃｉｌｉｔｙ}は施設冷却、Ｃ_ｆａｎ（Ｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}）は、Ｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}を維持するためにファンを動作させるコスト、Ｃ_{ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ（}Ｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}）は周囲温度をＴ_{ｓｔｏｒａｇｅ}に維持するためにコンプレッサを動作させるコストである。上述したように、いくつかの実施例において、システムは、ファンの代わりに、電池から熱エネルギーを伝達する冷却板により冷却剤を循環させるポンプを有する冷却剤系冷却システムを有することができる。

図１は、年間努力（たとえば、コスト）と電池室温度の関係を表すグラフを示す。図示するように、温度設定点が低いと、電池室を冷却するために必要となる努力が多くなる。逆に、温度設定点が高くなると、電池室を冷却するために必要となる努力が少なくなる。データセンタにおいて、リチウムイオン電池は、一元管理のために共通電池室で貯蔵できる。電池室の周囲温度は、施設の冷却設定により制御される。

図２は、電池容量（電池が貯蔵できるエネルギー量）、電池が貯蔵される周囲温度、および全体貯蔵時間の関係を示す。図に基づいて、いくつかの観察を行うことができる。

第１に、リチウムイオン電池は、貯蔵されていると放電容量が減少する。各電池は、未使用時でも時間の経過で劣化する。最終的に、電池容量は非常に低くなり、データセンタの要求を満たすことができなくなる。たとえば、データセンタは、２４時間バックアップを提供することができるエネルギー貯蔵が必要である。一定日数後、劣化により電池は交換が必要となる。

第２に、周囲温度が低いと、電池の貯蔵が長くなる。通常、リチウムイオン電池の寿命は１５年である。しかし、電池貯蔵の周囲温度が高いと、電池の使用可能な寿命は大幅に短くなりうる。したがって、電池室を冷却するための電力消費は増加するが、電池の健全性の改善に関しては節約できる。

電池劣化のコストを把握する１つの方法は、資本経費としてである。電池の資本経費はＣ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｃａｐｅｘ}として表され、公称寿命はｔ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｎｏｍｉｎａｌ}として表され（たとえば、ｔ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｎｏｍｉｎａｌ}＝１５年）、電池の実寿命はη・ｔ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｎｏｍｉｎａｌ}として表される。ここで、ηは、貯蔵温度の電池寿命への影響を示す係数である。ηは、温度（たとえば、貯蔵温度）の関数であり、η＝１は、公称貯蔵温度２０℃を使用して定義できる。

たとえば、企業は、電池の容量が初期容量の７０％（特定の技術的要件に依存した数）未満に低下した場合、電池を交換する必要がある。貯蔵温度の影響を考慮し、電池寿命はη・ｔ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｎｏｍｉｎａｌ}により説明することができる。したがって、電池劣化Ｃ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｄｅｇｒａｄｅ}による年間コストは、以下の式により表すことができる。

上述したように、ηは、貯蔵温度Ｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}の関数であり、電池の貯蔵温度が高くなると、ηの値は小さくなる。そのため、年間電池コストが高くなると、貯蔵温度が高くなる。

上述したように、図２は、電池貯蔵時間、貯蔵温度、電池エネルギー貯蔵残容量の関係を示す。様々な周囲貯蔵温度（たとえば、２０℃、３０℃、４０℃等）ごとに、貯蔵時間と貯蔵容量の一意な関係が存在しうる。

図３は、動作中の電池容量と電池温度の関係を示す。通常、動作中に電池温度が高くなると、電池容量も増加する。すなわち、電池性能は、電池温度の上昇が有効となりうる。そのため、動作中、冷却努力を最小限として、電池を電池の上限温度等の閾値未満に維持することができる。上限温度は、電池が過熱するリスクなく動作可能な温度のような、製造業者が定義する限界でありうる。これは、テストと繰り返しによって決定でき、通常、電池製造業者により提供される。

リチウムイオン電池を使用する運用コストは、電池の充電／放電中の電池の冷却コストとして決定できる。これは、たとえば、ファン、または液体／冷却板技術等の一次冷却装置を使用して実行される。運用コストは、ファン、または、冷却剤を循環するために使用されるポンプの一次冷却システムの電力消費である。一次冷却システムは、電池を最大許容温度未満に維持するために、可能な限り低い設定で適用することができる。これは、電池温度が高いと、電池の充電／放電容量が増加し、それにより、性能が実際に改善する一方で、冷却努力を最小化するからである。

したがって、上記に基づいて、電池運用のための全体コストＣ_{ｔｏｔａｌ}を、以下の式により決定できる。

すなわち、全体コストは、ａ）非アクティブ（充電／放電をしていない）時に電池を冷却するコスト、ｂ）電池劣化のコスト、および、ｃ）電池がアクティブ時に電池を冷却するコストによって決定する。貯蔵温度が高くなると、Ｃ_{ｆａｃｉｌｉｔｙ}は低くなるが、Ｃ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｄｅｇｒａｄｅ}は高くなる。一方、貯蔵温度が低くなると、Ｃ_{ｆａｃｉｌｉｔｙ}は高くなるが、Ｃ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｄｅｇｒａｄｅ}は低くなる。Ｃ_{ｏｐｅｒａｔｉｏｎ}に関して、電池温度が高くなると、電池充電／放電容量は大きくなり、その結果、性能が改善する。なお、電池温度は、過熱を防止するために上限未満でなければならない。

いくつかの実施形態において、最適貯蔵温度Ｔ_{ｓｔｏｒａｇｅ}は、ａ）電池室を冷却する努力またはコスト、および、ｂ）電池劣化による努力またはコストの合計が最小となるように決定される。電池の劣化は、ｙ＝Ａ・ｅｘｐ（－ｘ／Ｂ）の解析関係に適合できる。ここで、ｘは貯蔵時間、ｙは、電池残容量である。電池残容量ｙおよび貯蔵時間ｘ等の履歴データは、テストにより収集できる。このデータを使用して最小二乗法を適用し、定数ＡおよびＢを適合できる。この式を使用して、電池の実寿命を予測し、ηを得ることができる。

そして、電池室のための施設冷却のコスト、および、各許容温度設定に関する電池劣化からのコストの合計を求めることができる。様々な貯蔵温度ごとの、対応する施設冷却コスト、および、電池劣化による対応するコストの一例を以下に示す。

様々な貯蔵温度からの様々な値に基づいて、最適貯蔵温度を選択できる。この最適貯蔵温度は、最低コスト（たとえば、冷却コストと電池劣化の合計として計算される）となる貯蔵温度である。図２に示す関係は、製造業者の電池仕様において提供でき、最適Ｔ^＊ _{ｓｔｏｒａｇｅ}を得るために使用することができる。いくつかの実施形態において、関係を容易に提供されない場合、多数の未使用の電池を様々な貯蔵温度下で経時的に監視し、所定の貯蔵温度に関して、貯蔵容量と貯蔵時間の対応関係を生成することができる。どちらの場合でも、最適貯蔵温度Ｔ^＊ _{ｓｔｏｒａｇｅ}は、最小組み合わせコスト（Ｃ_{ｆａｃｉｌｉｔｙ}＋Ｃ_{ｂａｔｔｅｒｙ，ｄｅｇｒａｄｅ}）を有するとして求めることができる。

すなわち、電池の最適貯蔵温度は、ａ）（非アクティブ時に）電池を冷却する努力、および、ｂ）電池貯蔵温度の関数である電池の劣化の合計を最小化することにより決定できる。電池を冷却する努力は、ａ）一次冷却システム（ファン、あるいは冷却剤系システム等）、および、ｂ）コンプレッサの推定動作努力の合計でありうる。さらに、関係に関して他の箇所で説明しているように、電池の劣化は、少なくとも公称電池温度（たとえば、２０℃）、および、最適貯蔵温度に基づいて決定される。

電池がアクティブ（たとえば、充電／放電中）の間、一次冷却システムの最適制御（たとえば、最適ファン速度あるいはポンプ速度）を決定し、適用することができる。アクティブ時間中におけるこの最適制御は、リチウムイオン電池の全体運用コストとなる。複数の位置で、リアルタイムの電池温度を監視できる。たとえば、温度センサは、電池セル、電池筐体、シャーシ、熱プレート等の１つ以上に位置することができる。いくつかの実施形態において、最高温度値は、冷却システムの制御を実行するために使用することができる。一次冷却システムは、電池温度が電池の上限温度未満となるように制御される。

図４は、いくつかの実施形態によるデータセンタ４００のブロック図である。データセンタは、コントローラ４０１、一次冷却システム４１４および二次冷却システム４２４を含む冷却システムを有することができる。一次冷却システムは、二次冷却システムよりも低コストであり、および／または、より高効率な技術を有する。したがって、一次冷却システムは既定の冷却システムとして使用され、二次冷却システムは補助として使用されることができる（たとえば、一次冷却システムでは不十分な場合、あるいは補助が必要な場合）。

一次冷却システム４１４は、リチウムイオン電池４０４が位置する電池室４０２に空気を吹き込む１つ以上のファン４１６を有することができる。あるいは、または加えて、一次冷却システムは、電池へ冷却剤を循環させるポンプ４１８を有する。たとえば、冷却剤は、冷却板４０３に熱的に接続され、電池から熱エネルギーを吸収することができる。

二次冷却システム４２４は、コンプレッサと、コンプレッサ／コンデンサ技術を使用して電池室の空気を冷やす他の標準的な空調装置を有することができる。上述したように、この二次冷却システムは、一次冷却システムよりも多くの努力（たとえば、電力消費）が必要となる傾向があり、したがって、一次冷却システムに加えて、バックアップとして使用される。いくつかの実施形態において、コンプレッサの代わりに、たとえば、間接蒸発冷却（ＩＤＥＣ）のような他の施設冷却解決策を使用する。いくつかの実施形態において、屋外気温よりも冷たい空気を生成する二次冷却システムを使用することができる。

センサ４０６は、電池セルの温度および／または電池室の周囲温度を監視する１つ以上の温度センサを有することができる。センサは、電圧、電流、および／または他の遠隔測定等、他の情報も有することができる。

コントローラ４０１は、記載する制御動作（たとえば、図５）を実行するように構成されるハードウエア（たとえば、プロセッサ、プログラマブル論理アレイ、コンピュータ可読メモリ）の組み合わせを有することができる。コントローラは、センサ４０６から受信した入力に基づいて、一次冷却システムおよび二次冷却システムを制御する１つ以上の出力信号（たとえば、それらのＯＮ／ＯＦＦ、様々な速度、努力の指示）を有することができる。入力は、電池のセルの検知した温度、および、電池がアクティブ（たとえば、充電または放電中）あるいは非アクティブ（充電および放電中ではない）かを判定する電流測定を有することができる。入力および出力は、ＴＣＰ／ＩＰ、ＲＳ２３２、ＲＳ４８５、ＣＡＮ－ＢＵＳ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬＴＥ等の公知の技術により通信することができる。

いくつかの実施形態において、一次冷却システムおよび／または二次冷却システムは、可変制御レベルを有することができる。たとえば、一次冷却システムは、可変ファン速度またはポンプ速度を有することができる。同様に、二次冷却システムは、可変コンプレッサ速度制御を有することができる。他の実施形態において、一次冷却システムおよび／または二次冷却システムは、単純なバイナリ制御（たとえば、ＯＮ／ＯＦＦ）インタフェースを有する。

バッテリ４０４は、複数の電池モジュールを有することができると理解される。各バッテリモジュールは、複数のリチウムイオン電池セルを有することができる。電池は、ＩＴ機器４１０に電気的に接続され、一次電力（たとえば、送電系統）が失われた場合に、バックアップ電力として機能することができる。いくつかの実施形態において、図示しないが、電池は電力変換器に接続し、ＤＣをＡＣ（たとえば、１２０ＶＡＣ、２４０ＶＡＣ等）に変換してＩＴ機器に電力供給することができる。

図５は、コントローラ４０１等の冷却システムコントローラにより実行され、情報技術（ＩＴ）機器のバックアップ電力として設置される電池システムを管理することができる方法を示す。

動作５０１で、電池がアクティブか否かを判定する。たとえば、１つ以上の電流センサからの情報を使用して、電池が充電中、放電中、あるいはアイドルであるかを判定することができる。すなわち、電流がゼロの場合、電池は非アクティブである。電流がゼロより大きい、あるいはゼロ未満の場合、電池は放電あるいは充電している（アクティブ）。

リチウムイオン電池が現在、非アクティブであることに応じて、方法は動作５０２に進むことができる。動作５０２で、方法は、一次冷却システムで、電池の温度を電池の最適貯蔵温度以下に維持することを含む。たとえば、コントローラは、電池温度が最適貯蔵温度以下になるまで、ファン（またはポンプ）に最大速度で動作することを指示することができる。最適貯蔵温度に到達すると、ファンはオフに切り替えられ、あるいは、低下され、制御は動作５０１に移ることができ、最適貯蔵温度を維持する周期を繰り返す。

いくつかの実施形態において、可変速度指示はファンまたはポンプに与えることができ、可変速度指示は、電池温度と最適貯蔵温度の差分に比例する。たとえば、電池温度が最適貯蔵温度よりわずかに高い場合（たとえば、１℃、２℃）、ファンまたはポンプは低設定（たとえば、２５％、５０％）で動作すればよい。電池温度が最適貯蔵温度よりも大幅に高い場合（たとえば、５℃以上）、ファンまたはポンプは高設定（たとえば、８０％または１００％）に指示される。電池温度は、様々な電池セルで測定した複数の温度の最高温度、あるいは、電池セルの重み付け平均に基づいて決定することができる。

ある状況下、たとえば、外気が非常に暑い場合、ファンまたはポンプ単独では電池の冷却には不十分である。電池温度を監視し、電池温度が低下しない、あるいは所望の速度で低下しない場合、一次冷却システムは最適貯蔵温度を維持するのに不十分であると見なすことができる。一次冷却システムが不十分であると見なされた場合、方法は動作５０３に進むことができる。

動作５０３で、方法は、コンプレッサ、あるいは他の同等の空冷技術等の二次冷却システムで、電池の温度を電池の最適貯蔵温度以下に維持することを含む。この段階で、一次および二次冷却システムは共に、電池の最適貯蔵温度を維持するように作動することができる。電池温度は経時的に監視することができ、電池温度が最適貯蔵温度以下に低下すると、二次冷却システムはオフに切り替える、あるいは、低下させることができる。一次冷却システムもオフに切り替える、あるいは低下させることができる。方法は動作５０１に進むことができ、最適貯蔵温度を維持する処理を繰り返す。電池温度が低下しない、あるいは、十分な速度で低下しない場合、システムは障害操作動作５０４に進むことができる。

動作５０５で、電池がアクティブであると見られることに応じて、方法は、一次冷却システムの最小努力を使用して、電池の上限温度で電池の温度を維持できることを含む。すなわち、システムは、安全な動作状態下で電池を維持することが求められる最低ファン速度またはポンプ速度を使用する。これは、電池の充電および放電容量を改善する一方で、冷却努力（たとえば、コスト、電力消費）を低減させる。いくつかの実施形態において、上限温度を超えた場合、方法は動作５０４に進むことができ、障害操作を実行する。そうでない場合、方法は動作５０１に戻ることができ、電池がアクティブ時、上限温度を繰り返し維持する。

このように、方法は、一次冷却システム（たとえば、ファンまたはポンプ）を使用して貯蔵温度を維持し、たとえば、最適貯蔵温度が屋外気温未満であり、施設のファン速度が最大に到達した時のように必要な場合のみ、コンプレッサを使用する。そして、コンプレッサは始動し、最適貯蔵温度を維持するためにコンプレッサの作動頻度をできる限り低減させる。

上述したように、電池の最適貯蔵温度は、ａ）電池を冷却する努力、および、ｂ）電池の劣化に基づいて決定される。最適貯蔵温度は、冷却努力と劣化の合計を最小とし、最適貯蔵温度が低下すると、電池を冷却する努力が増加するが、最適貯蔵温度が高くなると電池の劣化が増大する。この最適貯蔵温度は、任意の時間にオフラインで実行できる動作５３０で決定できる、および／または、コントローラのコンピュータ可読メモリ内の設定として記憶される。

動作５０４で、方法は、ａ）電池の上限温度を超えた場合、あるいは、ｂ）コンプレッサおよび一次冷却システムの動作中、電池の最適貯蔵温度を超えた場合に応じて、電池のエラーを報告する（たとえば、障害ログおよび／またはクラウドへの障害の記録）、あるいは、システムシャットダウンを実行することを含むことができる。システムシャットダウンは、ＩＴ機器への電力を除去し、電池の過熱を防止できることを含むことができる。電池がアクティブではない場合、エラー報告のみが必要である。いくつかの実施形態において、是正応答は、オペレータからの（たとえば、電子通知による）即時応答を要求することを含むことができる。

図６は、いくつかの実施形態により電池状態を管理するためのフロー図を示す。電池システムは、ＩＴ機器のエネルギー源として設置することができる。動作６０１で、方法は、リチウムイオン電池が現在、非アクティブであるかを判定することを含む。動作６０２で、方法は、リチウムイオン電池が現在、非アクティブであることに応じて、一次冷却システムを使用して、電池の温度を電池の最適貯蔵温度以下に維持することを含む。動作６０３で、方法は、一次冷却システムが不十分であるという判定に応じて、コンプレッサを含む二次冷却システムを使用して、電池の温度を電池の最適貯蔵温度以下に維持することを含む。他の箇所で記載したように、電池を冷却する努力および電池の劣化に基づいて、電池の最適貯蔵温度を決定することができる。

いくつかの実施形態は、温度制御動作を実行する１つ以上のデータ処理構成要素（一般的に、「プロセッサ」と称される）をプログラムする命令を記憶している非一時的機械可読媒体（マイクロエレクトロニクスメモリ等）を有する。いくつかの実施形態において、温度制御動作は、比例積分（ＰＩ）コントローラ、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、あるいは、フィードバックとして電池温度を使用する他の同等の制御技術のような公知の制御技術を使用して実行できる。
いくつかの実施形態は、コンピュータ上で動作しているときに、上記電池システムを管理する方法を前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを有する。

いくつかの実施形態において、最適貯蔵温度は設定可能である（たとえば、コンピュータ可読メモリに設定として記憶される）。いくつかの実施形態において、これらの動作の一部は、ハードウエアロジックを有する特定のハードウエア構成要素により実行される。あるいは、これらの動作は、プログラムされたデータ処理構成要素および固定ハードウエア回路構成要素の組み合わせにより実行される。

前述の明細書において、開示の実施形態は、特定の実施形態を参照して説明した。様々な変形例は、特許請求の範囲で挙げる開示の広範な主旨および範囲から逸脱することなく行われることは明らかである。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきである。

特定の態様を説明し、添付する図面において示したが、態様は広範な開示の単なる例示であり、限定するものではなく、当業者には他の様々な変形例が生じうるから、開示は、図示および説明した特定の構成および配置を限定するものではないことは理解される。

いくつかの態様において、本開示は、たとえば、「「要素Ａ」および「要素Ｂ」の少なくとも１つ」という表現を含む。この表現は、１つ以上の要素を指す。たとえば、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」は、「Ａ」、「Ｂ」、または、「ＡおよびＢ」を指す。具体的には、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」は、「少なくとも１つのＡおよび少なくとも１つのＢ」、あるいは、「ＡまたはＢの少なくともいずれか」を指す。いくつかの態様において、本開示は、たとえば、「「要素Ａ」、「要素Ｂ」、および／または「要素Ｃ」」という表現を含む。この表現は、いずれかの要素、あるいは、それらの任意の組み合わせを指す。たとえば、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「ＡおよびＢ」、「ＡおよびＣ」、「ＢおよびＣ」、または「Ａ、ＢおよびＣ」を指す。

Claims (21)

1. 情報技術（ＩＴ）機器のために電池システムを管理する方法は、
   リチウムイオン電池が現在、非アクティブであるかを判定し、
   前記リチウムイオン電池が現在、非アクティブであることに応じて、
   ａ）一次冷却システムを使用して、前記電池の温度を前記電池の最適貯蔵温度以下に維持し、
   ｂ）前記一次冷却システムが不十分であるという判定に応じて、コンプレッサを含む二次冷却システムを使用して、前記電池の前記温度を前記電池の前記最適貯蔵温度以下に維持することを含み、
   前記電池の前記最適貯蔵温度は、前記電池を冷却する努力および前記電気の劣化に基づいて決定されることを特徴とする方法。
2. 前記電池が現在、アクティブであることに応じて、前記一次冷却システムの最小努力を使用して、前記電池の前記温度を前記電池の上限温度に維持することをさらに含むこと特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記電池の前記最適貯蔵温度は、ａ）前記電池を冷却する前記努力、および、ｂ）前記電池の前記劣化の合計を最小化することにより決定され、
   前記電池の前記劣化は、電池貯蔵温度の関数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記電池を冷却する前記努力は、ａ）前記一次冷却システム、および、ｂ）前記コンプレッサの推定動作努力の合計であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記電池の前記劣化は、少なくとも公称電池温度、および、前記最適貯蔵温度に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記一次冷却システムは、ａ）ファン、または、ｂ）冷却剤を循環させる冷却板を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. ａ）前記電池の上限温度を超えた場合、または、ｂ）前記コンプレッサおよび前記一次冷却システムの動作中、前記電池の前記最適貯蔵温度を超えた場合に応じて、前記電池のエラーを報告する、あるいは、システムシャットダウンを実行することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 情報技術（ＩＴ）機器にバックアップ電力を供給するリチウムイオン電池のための冷却システムは、
   一次冷却システムと、
   二次冷却システムと、
   前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムに接続されるコントローラと、
   を具備し、
   前記コントローラは、動作を実行するように構成され、
   前記動作は、
   前記リチウムイオン電池が現在、非アクティブであるかを判定し、
   前記リチウムイオン電池が現在、非アクティブであることに応じて、
   ａ）前記一次冷却システムを使用して、前記電池の温度を前記電池の最適貯蔵温度以下に維持し、
   ｂ）前記一次冷却システムが不十分であるという判定に応じて、コンプレッサを含む前記二次冷却システムを使用して、前記電池の前記温度を前記電池の前記最適貯蔵温度以下に維持することを含み、
   前記電池の前記最適貯蔵温度は、前記電池を冷却する努力および前記電気の劣化に基づいて決定されることを特徴とする冷却システム。
9. 前記動作は、前記電池が現在、アクティブであることに応じて、前記一次冷却システムの最小努力を使用して、前記電池の前記温度を前記電池の上限温度に維持することをさらに含むこと特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
10. 前記電池の前記最適貯蔵温度は、ａ）前記電池を冷却する前記努力、および、ｂ）前記電池の前記劣化の合計を最小化することにより決定され、
    前記電池の前記劣化は、電池貯蔵温度の関数であることを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
11. 前記電池を冷却する前記努力は、ａ）前記一次冷却システム、および、ｂ）前記コンプレッサの推定動作努力の合計であることを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
12. 前記電池の前記劣化は、少なくとも公称電池温度、および、前記最適貯蔵温度に基づいて決定されることを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
13. 前記一次冷却システムは、ａ）ファン、または、ｂ）冷却剤を循環させる冷却板を有することを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
14. 前記動作は、ａ）前記電池の上限温度を超えた場合、または、ｂ）前記コンプレッサおよび前記一次冷却システムの動作中、前記電池の前記最適貯蔵温度を超えた場合に応じて、前記電池のエラーを報告する、あるいは、システムシャットダウンを実行することをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
15. データセンタは、
    情報技術（ＩＴ）機器に接続されるリチウムイオン電池と、
    一次冷却システムおよび二次冷却システムを有する冷却システムと、
    を具備し、
    前記冷却システムは、動作を実行するように構成され、
    前記動作は、
    前記リチウムイオン電池が現在、非アクティブであるかを判定し、
    前記リチウムイオン電池が現在、非アクティブであることに応じて、
    ａ）前記一次冷却システムを使用して、前記電池の温度を前記電池の最適貯蔵温度以下に維持し、
    ｂ）前記一次冷却システムが不十分であるという判定に応じて、コンプレッサを含む前記二次冷却システムを使用して、前記電池の前記温度を前記電池の前記最適貯蔵温度以下に維持することを含み、
    前記電池の前記最適貯蔵温度は、前記電池を冷却する努力および前記電気の劣化に基づいて決定されることを特徴とするデータセンタ。
16. 前記動作は、前記電池が現在、アクティブであることに応じて、前記一次冷却システムの最小努力を使用して、前記電池の前記温度を前記電池の上限温度に維持することをさらに含むこと特徴とする請求項１５に記載のデータセンタ。
17. 前記電池の前記最適貯蔵温度は、ａ）前記電池を冷却する前記努力、および、ｂ）前記電池の前記劣化の合計を最小化することにより決定され、
    前記電池の前記劣化は、電池貯蔵温度の関数であることを特徴とする請求項１５に記載のデータセンタ。
18. 前記電池を冷却する前記努力は、ａ）前記一次冷却システム、および、ｂ）前記コンプレッサの推定動作努力の合計であることを特徴とする請求項１５に記載のデータセンタ。
19. 前記電池の前記劣化は、少なくとも公称電池温度、および、前記最適貯蔵温度に基づいて決定されることを特徴とする請求項１５に記載のデータセンタ。
20. 前記一次冷却システムは、ａ）ファン、または、ｂ）冷却剤を循環させる冷却板を有することを特徴とする請求項１５に記載のデータセンタ。
21. コンピュータ上で動作しているときに、請求項１～７のいずれかに記載の方法を前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

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