JP2023127084A - 充放電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制しつつ蓄電部を良好に昇温する【解決手段】充放電装置は、蓄電部または蓄電部が収容される収容部の温度を取得する温度取得部と、蓄電部と電力入力部との電力伝達経路上、または、蓄電部と電力出力部との電力伝達経路上に設けられ、電力変換動作によって電力を変換する電力変換部と、蓄電部または蓄電部が収容される収容部の温度を取得する温度取得部と、を備える。充放電装置の制御方法は、温度取得部が蓄電部または収容部の温度を取得するステップと、電力入力部から電力が入力されていない状態であり、かつ、電力出力部から電力が出力されていない状態において、温度取得部が取得した温度が所定値以下のときに、電力変換部が電力変換動作を行うステップと、を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、蓄電部を充電または放電する充放電装置の制御方法に関する。

この種の装置として、従来、収納部に収納されたバッテリの温度を管理しながらバッテリを充電するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、収納部の下方にヒータが設けられ、バッテリの温度が所定温度を下回ると、ヒータの駆動によりバッテリが昇温される。

特開平１１－９８６１３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、ヒータの設置スペースが必要となり、装置の大型化を招く。

本発明の一態様は、電力入力部から入力される電力を蓄電部で蓄電する充電装置および蓄電部から放電される電力を電力出力部から出力する放電装置の少なくとも一方を構成する充放電装置の制御方法であって、充放電装置は、蓄電部と電力入力部との電力伝達経路上、または、蓄電部と電力出力部との電力伝達経路上に設けられ、電力変換動作によって電力を変換する電力変換部と、蓄電部または蓄電部が収容される収容部の温度を取得する温度取得部と、を備え、温度取得部が蓄電部または収容部の温度を取得するステップと、電力入力部から電力が入力されていない状態であり、かつ、電力出力部から電力が出力されていない状態において、温度取得部が取得した温度が所定値以下のときに、電力変換部が電力変換動作を行うステップと、を含む。

本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ蓄電部を良好に昇温することができる。

本発明の第１実施形態に係る充放電装置の外観形状を示す斜視図であり、バッテリが取り外された状態を示す図。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置の外観形状を示す斜視図であり、バッテリが格納された状態を示す図。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置の内部構成を示す正面図。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置の内部構成を示す側面図。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置の電気回路の構成を概略的に示す図。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置を制御する制御装置の構成を示すブロック図。 図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置による動作の一例を示す図。 本発明の第１実施形態に係る充放電装置の参考例による動作の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る充放電装置の内部構成を示す正面図。 本発明の第２実施形態に係る充放電装置の内部構成を示す側面図。 本発明の第２実施形態に係る充放電装置を制御する制御装置の構成を示すブロック図。 図１０のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る充放電装置による動作の一例を示す図。

－第１実施形態－
以下、図１Ａ～図７Ｂを参照して本発明の第１実施形態について説明する。本発明の第１実施形態に係る充放電装置の制御方法は、バッテリなどの蓄電池（二次電池）を充電する充電装置および蓄電池から放電される放電装置を構成する充放電装置に適用される。なお、充電装置および放電装置のいずれか一方を構成する場合も充放電装置に含まれる。充放電装置は、例えば住宅の敷地内に設置される定置式の蓄電装置であり、商用電源からの電力によりバッテリを充電する一方、停電時には、バッテリからの電力により住宅内の負荷に電力を供給することができる。

図１Ａ，図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る充放電装置１００の外観形状を概略的に示す斜視図であり、バッテリ２００の取り外し状態と格納状態とをそれぞれ示す。なお、以下では、便宜上、図示のように前後方向（長さ方向）、左右方向（幅方向）および上下方向（高さ方向）を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。上下方向は、重力方向（鉛直方向）に相当する。

図１Ａ，図１Ｂに示すように、充放電装置１００は、同一構成の一対のバッテリ２００が収容される装置本体１を有する。装置本体１は、筐体２と蓋３とを有する。筐体２は、それぞれ上下方向に延在する前後左右の側壁（前壁、後壁、左壁、右壁）と、水平方向に延在する底壁とを有し、全体が略直方体形状を呈する。筐体２の内部には、上面が開口された左右一対の凹状の収容部４が設けられる。収容部４は、筐体自体に、または筐体２とは別の部材により形成される。蓋３は略板状であり、筐体２の上面の開口を覆うように全体が略矩形状に形成される。蓋３は、筐体２の上端かつ後端の角部に、ヒンジ部５を介して回動可能に支持される。

バッテリ２００は、重量が例えば１０ｋｇ程度の可搬式バッテリであり、その上面には、ユーザにより把持される不図示の取っ手が設けられる。なお、バッテリ２００は１０ｋｇより軽くてもよく、重くてもよい。バッテリ２００は、例えばリチウムイオンバッテリであり、全体が縦長の略直方体形状を呈する。収容部４は、バッテリ２００の外観形状に対応して略直方体形状の収容空間４ａを有する。

なお、バッテリ２００は、直方体形状に限らず、円筒形状等、種々の形状のものを用いることができる。筐体２内のバッテリ２００の個数は、２個に限らず、１個でもよく３個以上でもよい。複数のバッテリ２００は、左右方向に並べて配置される代わりに、あるいは左右方向に並べて配置されることに加え、上下方向や前後方向に並べて配置されてもよい。収容部４は、これらバッテリ２００の形状、個数、配置に応じて形成される。

図１Ａに示すように、バッテリ２００は、蓋３が開放された状態で、上方から収容空間４ａに収容される。このとき、バッテリ２００の底面（バッテリ底面）に設けられたバッテリ側端子と、収容部４の収容空間４ａに面する底面（収容部底面）に設けられた装置側端子とが接続される。例えばバッテリ側端子は、バッテリ底面に設けられた凹部に配置され、装置側端子は収容部底面に設けられた凸部に配置される。これにより、バッテリ側端子と装置側端子との接続時に、凹部と凸部とが嵌合され、バッテリ２００は収容部４に位置決めされた状態で保持される。

図１Ｂに示すように、充放電装置１００の通常の使用時には、収容空間４ａ内にバッテリ全体が収容された状態で、蓋３が閉鎖される。すなわち、バッテリ２００は密閉状態で筐体２に保持される。充放電装置１００には、交流電力が入力される入力端子と、交流電力が出力される出力端子とが設けられる。入力端子にはオス型のプラグが設けられ、プラグを介して充放電装置１００は商用電源に接続され、商用電源から充放電装置１００に交流電力が入力される。出力端子にはメス型のコンセントが設けられ、コンセントに負荷が接続されて、充放電装置１００から負荷に交流電力が出力される。

図２，図３は、それぞれ第１実施形態に係る充放電装置１００の内部構成を概略的に示す正面図（前方から見た図）および側面図（左方から見た図）である。図２，図３に示すように、筐体２の内部は、略水平方向に延在する隔壁７により、上室８ａと上室８ａの下方の下室８ｂとに区画される。上室８ａには、バッテリ２００の収容空間４ａが含まれ、左右一対のバッテリ２００が配置される。下室８ｂには、左右のバッテリ２００の下方に、左右一対のインバータユニット１０が配置される。

インバータユニット１０は、商用電源からバッテリ２００に至る電力伝達経路上であり、かつ、バッテリ２００から負荷に至る電力伝達回路上に配置される。インバータユニット１０は、ＡＣ／ＤＣインバータとＤＣ/ＤＣコンバータとを含んで構成される電力変換部である（図４参照）。商用電源からの交流電力は、インバータユニット１０により所定電圧の直流に変換されてバッテリ２００に蓄電される。バッテリ２００からの直流電力は、インバータユニット１０により所定電圧の交流に変換されて負荷に供給される。

下室８ｂは、単一の収容空間に左右のインバータユニット１０が配置されるように形成される。なお、左右のインバータユニット１０の収容空間を別々に設け、各収容空間が互いに連通するように下室８ｂが形成されてもよい。筐体２の左右の側壁２ａ、２ｂの下部には、側壁２ａ、２ｂをそれぞれ左右方向に貫通する開口部２ｃ（図１Ｂ参照）が設けられ、開口部２ｃを介して下室８ｂと筐体２の外部空間とが連通する。側壁２ａ，２ｂには、開口部２ｃに面してそれぞれ冷却ファン９ａ，９ｂが設けられる。

左側の冷却ファン９ａは、吸気用冷却ファンであり、冷却ファン９ａの回転により、開口部９ｃを介して下室８ｂ内に空気が吸い込まれる。右側の冷却ファン９ｂは、排気用冷却ファンであり、冷却ファン９ｂの回転により、開口部９ｃを介して下室８ｂ内から外部に空気が吐き出される。冷却ファン９ａ，９ｂの回転により下室８ｂ内を左右方向に空気が流れ、これによりインバータユニット１０を冷却することができる。このとき、冷却ファン９ａ，９ｂによってインバータユニット１０の周囲（収容部４やバッテリ２００）も冷却することができる。すなわち、冷却ファン９ａ，９ｂは、インバータユニット１０を冷却するだけでなく、バッテリ２００や収容部４を冷却する冷却部としても機能する。

なお、詳細な図示は省略するが、筐体２内には、上室８ａと下室８ｂとは別に、制御ユニットやジャンクションボックス、パススルーなどの電気部品が配置される収容室（電気部品収容室と呼ぶ）が設けられる。電気部品収容室は、例えば上室８ａの左方に設けられる。充放電装置１００は、電気部品収容室内の電気部品を介して商用電源と負荷とに接続される。

図４は、充放電装置１００の電気回路の構成を概略的に示す図である。図４に示すように、充放電装置１００には、入力端子１１を介して商用電源から交流電力が入力される。一方、充放電装置１００からは、出力端子１２を介して負荷に流電力が出力される。入力端子１１および出力端子１２は、スイッチ回路１３を介して同一構成の一対のインバータユニット１０（図２）にそれぞれ並列に接続される。

なお、一対のインバータユニット１０を、第１インバータユニット１０Ａおよび第２インバータユニット１０Ｂと呼ぶことがある。第１インバータユニット１０Ａと第２インバータユニット１０Ｂとには、互いに異なるバッテリ２００が接続される。第１インバータユニット１０Ａが接続されるバッテリ２００を第１バッテリ２００Ａ、第２インバータユニット１００Ｂが接続されるバッテリ２００を第２バッテリ２００Ｂと呼ぶことがある。

各インバータユニット１０は、インバータ１４とコンバータ１５とを有する。インバータ１４は、ＡＣ／ＤＣインバータであり、スイッチング素子を有するインバータ回路の他、フィルタ回路、ＮＦ回路などを含む。インバータ１４は、スイッチング素子の動作により直流を交流に変換し、交流波形を生成する。コンバータ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、スイッチング素子を有するブリッジ回路の他、整流回路などを含む。コンバータ１５は、スイッチング素子の動作により直流電圧を所定電圧に昇圧または降圧する。

スイッチ回路１３は、入力端子１１とインバータユニット１０（第１インバータユニット１０Ａおよび第２インバータユニット１０Ｂ）とを接続（オン）または遮断（オフ）するスイッチ１３１と、出力端子１２とインバータユニット１０（第１インバータユニット１０Ａおよび第２インバータユニット１０Ｂ）とを接続（オン）または遮断（オフ）するスイッチ１３２と、入力端子１１と出力端子１２とをスイッチ１３１，１３２を介さずに接続（オン）または遮断（オフ）するスイッチ１３３とを有する。スイッチ１３２，１３３は、いずれか一方がオンすると他方がオフするＣ接点スイッチである。

スイッチ１３１がオンかつスイッチ１３２，１３３がオフすると、商用電源からの電力が入力端子１１およびインバータユニット１０を介してバッテリ２００に供給され、バッテリ２００が充電される（充電動作）。スイッチ１３２がオンかつスイッチ１３１，１３３がオフすると、バッテリ２００からの電力がインバータユニット１０および出力端子１２を介して負荷に供給され、バッテリ２００が放電される（放電動作）。スイッチ１３３がオンかつスイッチ１３１，１３２がオフすると、パススルーとなり、商用電源からの電力が入力端子１１および出力端子１２を介してそのまま負荷に供給される。すなわち、この場合にはバッテリ２００は充電も放電もされずに待機状態となる（待機動作）。

スイッチ１３１～１３３のオンオフは、バッテリ２００の残容量を検出するＳＯＣセンサなどからの信号に応じて制御ユニットにより制御される。バッテリ２００の充電時および放電時には、インバータユニット１０のスイッチング素子が動作するが、この動作も制御ユニットにより制御される。

ところで、バッテリ２００の電池容量の低下や充放電効率の低下などの性能劣化を抑制するためには、バッテリ２００の温度を所定の温度範囲内に保つ必要がある。すなわち、バッテリ２００には予め下限温度と上限温度とが定められており、バッテリ２００の所望の性能を担保するためには、バッテリ温度を下限温度以上かつ上限温度以下に維持する必要がある。

バッテリ温度を下限温度以上にするためには、バッテリ２００の近傍にヒータを設け、ヒータの熱によりバッテリ２００を昇温することが考えられる。しかし、バッテリ２００の近傍にヒータを設けると、装置本体１が大型化し、コストの増加を招く。そこで、第１実施形態では、ヒータを設けずにバッテリ２００を昇温するよう以下のように充放電装置１００を制御する。

図５は、第１実施形態に係る充放電装置１００を制御する制御装置１０１の構成を示すブロック図である。この制御装置１０１は、主にバッテリ２００とインバータユニット１０の温度制御を行うものである。図５に示すように、制御装置１０１は、コントローラ２０を有する。コントローラ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェースおよびその他の周辺回路を有するコンピュータを含んで構成される。なお、コントローラ２０は、充放電装置１００の制御ユニットに含まれる

コントローラ２０には、第１インバータユニット１０Ａのインバータ１４およびコンバータ１５と、第２インバータユニット１０Ｂのインバータ１４およびコンバータ１５と、第１バッテリ２００Ａと、第２バッテリ２００Ｂと、吸気ファンモータ２１と、排気ファンモータ２２とが、それぞれ通信可能に接続される。吸気ファンモータ２１は、吸気用冷却ファン９ａを駆動するための電動モータであり、排気ファンモータ２２は、排気用冷却ファン９ｂを駆動するための電動モータである。

第１インバータユニット１０Ａのインバータ１４およびコンバータ１５は、それぞれインバータ１４およびコンバータ１５の温度を検出する温度センサ２３，２４を有する。第２インバータユニット１０Ｂのインバータ１４およびコンバータ１５は、それぞれインバータ１４およびコンバータ１５の温度を検出する温度センサ２５，２６を有する。温度センサ２３～２６からの信号はコントローラ２０に入力される。なお、温度センサ２３～２６は、インバータ１４およびコンバータ１５の温度を検出可能な態様であれば、インバータ１４およびコンバータ１５から離れて設けられてもよい。

第１バッテリ２００Ａと第２バッテリ２００Ｂとは、それぞれ筐体によって囲まれるバッテリパックであり、バッテリ２００Ａ，２００Ｂの温度を検出する温度センサ２７，２８と、温度センサ２７，２８からの信号が入力されるバッテリＥＣＵ２９，３０とを有する。温度センサ２７，２８は、バッテリ自体（バッテリパック自体）にではなく、バッテリ２００Ａ，２００Ｂの近傍に設けられてもよい。すなわち、バッテリ温度と相関関係を有する部位の温度を温度センサ２７，２８により、検出するようにしてもよい。例えば温度センサ２７，２８をバッテリ２００Ａ，２００Ｂの収容部４にそれぞれ設け、温度センサ２７，２８により収容部４の温度を検出するようにしてもよい。

バッテリＥＣＵ２９，３０には、温度センサ２７，２８の他、電流、電圧などの各種物理量を検出するセンサからの信号が入力される。バッテリＥＣＵ２９，３０は、これらバッテリ状態を検出するセンサからの信号に基づいてバッテリ２００Ａ，２００Ｂの充電率SＯＣ（State of Charge）とSＯＨ（State of Health）とを演算し、バッテリ情報としてコントローラ２０に送信する。送信されるバッテリ情報には、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ２００Ａ，２００Ｂの温度情報が含まれる。

図６は、図５のコントローラ２０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、バッテリ２００が充放電中であるか否かに拘わらず、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、コントローラ２０は、温度センサ２３～２８を含む各種センサやスイッチからの信号を読み込む。次いで、ステップＳ２で、コントローラ２０は、バッテリ２００が充電中でなく、かつ、放電中でない状態であるか否か、すなわちバッテリ２００が待機中であるか否かを判定する。充電中または放電中の場合には、図４のスイッチ１３１，１３２がオンされる。このため、ステップＳ２の判定は、スイッチ１３１、１３２がオフ状態であるか否かの判定である。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、コントローラ２０が、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下であるか否かを判定する。具体的には温度センサ２７により検出された第１バッテリ２００Ａの温度（第１バッテリ温度Ｔｂ１）と温度センサ２８により検出された第２バッテリ２００Ｂの温度（第２バッテリ温度Ｔｂ２）のうち、低い方の温度が所定値Ｔα以下であるか否かを判定する。コントローラ２０が、第１バッテリ温度Ｔｂ１と第２バッテリ温度Ｔｂ２の平均値が所定値Ｔα以下であるか否かを判定するようにしてもよい。所定値Ｔαは、例えばバッテリ性能を担保するために定められた下限温度である。なお、所定値Ｔαは、下限温度より高くてもよい。

ステップＳ３で否定されるとステップＳ４に進む。バッテリ２００が待機中である場合には、充放電装置１００における電力変換を行う必要がない。このため、ステップＳ４では、コントローラ２０が、第１インバータユニット１０Ａおよび第２インバータユニット１０Ｂの作動をともに停止する。一方、ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、コントローラ２０が、第１インバータユニット１０Ａおよび第２インバータユニット１０Ｂの双方を作動するように各インバータユニット１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ制御信号を出力する。これにより、放電時の昇圧動作と同様にしてコンバータ１５のスイッチング素子が動作するとともに、交流波形の生成動作と同様にしてインバータ１４のスイッチング素子が動作する。その結果、インバータユニット１０Ａ，１０Ｂの出力部に所定電圧が印加されるが、スイッチ１３２がオフ状態であるため、出力部は負荷に接続されておらず、バッテリ２００からの電力は負荷へ供給されない。したがって、バッテリ２００から負荷へ電流は流れない。但し、インバータユニット１０のスイッチング素子が駆動することにより、インバータユニット１０が発熱する。この熱は上室８ａに伝えられ、これにより上室内のバッテリ２００を昇温することができる。

ステップＳ４でインバータユニット１０を停止、またはステップＳ５でインバータユニット１０を作動すると、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、コントローラ２０が、冷却ファン９ａ、９ｂを停止するように吸気用および排気用のファンモータ２１，２２を制御し、処理を終了する。なお、ステップＳ６の冷却ファン９ａ，９ｂを停止することには、回転中の冷却ファン９ａ，９ｂを停止する場合と、停止状態である冷却ファン９ａ，９ｂの回転を禁止する場合とが含まれる。

ステップＳ２で、バッテリ２００が充電中または放電中であると判定されると、ステップＳ２で否定されてステップＳ７に進む。ステップＳ７では、コントローラ２０が、バッテリ２００が充電されるように、またはバッテリ２００から放電されるにインバータユニット１０に制御信号を出力し、インバータユニット１０を作動する。

次いで、ステップＳ８で、コントローラ２０が、ステップS３と同様、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下であるか否かを判定する。ステップＳ８で肯定されるとステップＳ６に進み、コントローラ２０が、冷却ファン９ａ、９ｂを停止する。この場合、インバータユニット１０の温度（インバータユニット温度Ｔｉｎ）に拘わらず、冷却ファン９ａ，９ｂを停止する。一方、ステップS８で否定されるとステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、コントローラ２０が、温度センサ２３～２６により検出されたインバータユニット温度Ｔｉｎに基づき冷却ファン９ａ，９ｂが作動または停止するようにファンモータ２１，２２を制御する。具体的には、まず、温度センサ２３～２６の検出値に基づき、インバータ１４とコンバータ１５の温度の代表値としてのインバータユニット温度Ｔｉｎを求め、このインバータユニット温度Ｔｉｎが所定値以上の場合、冷却ファン９ａ，９ｂを回転させ、所定値未満の場合、冷却ファン９ａ，９ｂを停止させる。インバータユニット温度Ｔｉｎは、例えば温度センサ２３～２６の検出値のうち、最も大きい値である。なお、温度センサ２３～２６の検出値の平均値をインバータユニット温度Ｔｉｎとしてもよい。冷却ファン９ａ，９ｂの回転数を変更可能に構成し、コントローラ２０が、インバータユニット温度Ｔｉｎに応じて冷却ファン９ａ，９ｂの回転数を変更するようにしてもよい。すなわち、インバータユニット温度Ｔｉｎが高いほど、冷却ファン９ａ，９ｂの回転数を増加させるようにしてもよい。

図７Ａは、第１実施形態に係る充放電装置の制御方法による動作をまとめて示す図であり、図７Ｂは、図７Ａの参考例としての動作を示す図である。参考例では、充放電装置が、バッテリ２００を加熱するためのヒータを内蔵する。

図７Ａに示すように、第１実施形態では、バッテリ２００が充電中または放電中（充放電中）であるとき、充電動作または放電動作を行うため、バッテリ温度Ｔｂに拘わらずインバータユニット１０が作動する（ステップS７）。また、冷却ファン９ａ，９ｂは、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下の低温状態であるとき、インバータユニット温度Ｔｉｎに拘わらず停止し（ステップS６）、所定値Ｔαより高い常温または高温状態であるときは、インバータユニット温度Ｔｉｎに応じて作動または停止する（ステップS９）。

一方、バッテリ２００が充放電を行っておらず、待機中である場合、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔαより高ければ、インバータユニット１０の作動が停止する（ステップＳ４）。これに対し、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下になると、インバータユニット１０が作動（スイッチング動作）する（ステップＳ５）。これにより、インバータユニット１０が発熱し、インバータユニット１０の上方に配置されたバッテリ２００の温度が上昇する。その結果、ヒータを設けることなく、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下となることを抑制できる。

図７Ｂに示すように、充放電装置にヒータを設ける場合において、充放電の待機中の状態で、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下になると、ヒータが作動する。これによりバッテリ２００が加熱され、昇温される。このとき、インバータユニット１０は作動を停止する。また、バッテリ２００の充放電中の状態では、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下のとき、ヒータが作動する。このとき、冷却ファン９ａ，９ｂはインバータユニット温度Ｔｉｎに基づき作動し、または停止する。

以上の第１実施形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）充放電装置の制御方法は、入力端子１１から入力される電力をバッテリ２００で蓄電する充電装置およびバッテリ２００から放電される電力を出力端子１２から出力する放電装置を構成する充放電装置１００を制御する方法である。充放電装置１００は、バッテリ２００と入力端子１１との電力伝達経路上およびバッテリ２００と出力端子１２との電力伝達経路上に設けられ、電力変換動作によって電力を変換するインバータユニット１０と、バッテリ２００の温度を検出する温度センサ２７，２８と、を備える（図４，図５）。制御方法は、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ２００の温度情報を取得するステップ（ステップS１）と、入力端子１１から電力が入力されていない状態であり、かつ、出力端子１２から電力が出力されていない状態、つまり充放電を行わない待機中の状態において、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下のときに、インバータユニット１０を作動するステップ（ステップＳ５）と、を含む（図６）。

この構成により、充放電の待機中に、インバータユニット１０の作動によりバッテリ２００が昇温され、バッテリ温度Ｔｂの低下によるバッテリ２００の性能劣化を防ぐことができる。また、ヒータを用いることなくバッテリ２００が加熱されるので、部品点数が増加することなくコストの上昇が抑えられるとともに、充放電装置１００の大型化を防ぐことができる。

（２）インバータユニット１０は、バッテリ２００よりも鉛直方向下方に配置される（図２）。インバータユニット１０が発熱すると、インバータユニット１０の周囲の空気が暖められて上昇する。このため、インバータユニット１０をバッテリ２００の下方に配置することで、インバータユニット１０で生じた熱によりバッテリ２００を効率的に昇温させることができる。

（３）バッテリ２００は、互いに並列に配置される第１バッテリ２００Ａと第２バッテリ２００Ｂとを有する（図４）。インバータユニット１０は、第１バッテリ２００Ａと入力端子１１との電力伝達経路上および第１バッテリ２００Ａと出力端子１２との電力伝達経路上に設けられる第１インバータユニット１０Ａと、第２バッテリ２００Ｂと入力端子１１との電力伝達経路上および第２バッテリ２００Ｂと出力端子１２との電力伝達経路上に設けられる第２インバータユニット１０Ｂと、を有する（図４）。電力変換動作（スイッチング動作）は、充放電を行わない待機中の状態において、温度センサ２７により検出された第１バッテリ温度Ｔｂ１と温度センサ２８により検出された第２バッテリ温度Ｔｂ２のいずれか低い方の温度が所定値Ｔα以下のときに、第１インバータユニット１０Ａと第２インバータユニット１０Ｂを作動する（ステップＳ３）。これにより、充放電装置１００に複数のバッテリ２００が収容される場合に、全てのバッテリ２００の温度を下限温度以上に維持することができる。

（４）充放電装置１００は、インバータユニット１０と収容部４とバッテリ２００を冷却する冷却ファン９ａ，９ｂをさらに備える（図２）。制御方法は、充放電中において、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα以下のときに、冷却ファン９ａ，９ｂの作動を停止（停止または禁止）するステップ（ステップＳ８→ステップＳ６）をさらに含む（図６）。これにより、冷却ファン９ａ，９ｂが無駄に作動することなく、充放電装置１００の電力消費を抑えることができる。

－第２実施形態－
図８～図１２を参照して本発明の第２実施形態について説明する。以下では第１実施形態との相違点を主に説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、バッテリ温度Ｔｂが極低温である場合に備えて、充放電装置１００がヒータを有する点である。但し、ヒータは補助的に用いられるため、ヒータに要求される発熱量はそれほど大きくない。

図８，図９は、それぞれ第２実施形態に係る充放電装置１００の内部構成を概略的に示す正面図および側縁図である。なお、図２，図３と同一の箇所には同一の符号を付す。図８，図９に示すように、筐体２の前壁２ｄには、左右一対のバッテリ２００に対向して各バッテリ２００を加熱するように左右一対のヒータ（電熱線）３０が設けられる。但し、ヒータ３１にはそれほど大きな発熱量が必要とされないため、上述した参考例（図７Ｂ）のものに比べ、小型である。したがって、コストの増加が最小限に抑えられ、ヒータ３１の配置も容易である。

なお、第１バッテリ２００Ａに対向するヒータを第１ヒータ３１Ａ、第２バッテリ２００Ｂに対向するヒータを第２ヒータ３１Ｂと呼ぶことがある。ヒータ３１は、バッテリ２００ではなく収容部４を加熱するように設けてもよい。すなわち、収容部４を介してヒータ３１からの熱をバッテリ２００に伝え、バッテリ２００を昇温させるようにしてもよい。

図１０は、第２実施形態に係る充放電装置１００を制御する制御装置１０１の構成を示すブロック図である。なお、図５と同一の箇所には同一の符号を付す。図１０に示すように、コントローラ２０には、図５に示したものに加え、さらに一対のヒータ３１Ａ，３１Ｂが接続される。一対のヒータ３１Ａ，３１Ｂは、コントローラ２０により制御される。

図１１は、図１０のコントローラ２０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図６と同一の箇所には同一の符号を付す。図１１に示すように、第２実施形態では、ステップＳ６またはステップＳ９で冷却ファン９ａ，９ｂを制御した後、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、コントローラ２０が、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ温度Ｔｂ、より詳しくは第１バッテリ温度Ｔｂ１と第２バッテリ温度Ｔｂ２の低い方の温度が所定値Ｔβ以下であるか否かを判定する。所定値Ｔβは、所定値Ｔαよりも低い値に設定される。例えばバッテリ２００の性能劣化を防ぐための下限温度に設定される。この判定は、バッテリ２００が単なる低温ではなく、極低温状態であるか否かの判定である。ステップＳ１０で否定されるとステップＳ１１に進み、肯定されるとステップＳ１２に進む。

ステップＳ１１では、コントローラ２０が、一対のヒータ３１Ａ，３１Ｂを停止する。なお、ヒータを停止するとは、ヒータ３１Ａ，３１Ｂが作動中であればその作動を停止することを、ヒータ３１Ａ，３１Ｂが停止中であればその作動を禁止することを意味する。ステップＳ１２では、コントローラ２０が、ヒータ３１Ａ，３１Ｂに制御信号を出力し、ヒータ３１Ａ，３１Ｂを作動する。

図１２は、第２実施形態に係る充放電装置の制御方法による動作をまとめて示す図である。図１２は、図７Ａに、ヒータ３１の動作が加わったものであり、インバータユニット１０と冷却ファン９ａ，９ｂの動作は、図７Ａに示したものと同一である。

図１２に示すように、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔβ以下の極低温状態であるとき、バッテリ２００の充放電中および待機中のいずれにおいてもヒータ３１が作動する（ステップＳ１２）。これによりバッテリ２００が加熱され、バッテリ温度Ｔｂを速やかに所定値Ｔβ以上に上昇させることができる。すなわち、充放電装置１００を寒冷地等で使用する場合で、インバータユニット１０の作動だけではバッテリ２００を昇温させるための発熱量が不足する場合であっても、バッテリ２００を確実に下限温度以上に昇温させることができる。

第２実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加え、以下のような作用効果を奏することができる。すなわち、充放電装置１００は、バッテリ２００を加熱するヒータ３１をさらに備える（図８）。制御方法は、温度センサ２７，２８により検出されたバッテリ温度Ｔｂが、所定値Ｔαよりも低い所定値Ｔβ以下のとき、ヒータ３１を作動するステップ（ステップＳ１２）をさらに含む（図１１）。これにより、寒冷地等での使用であっても、バッテリ温度Ｔｂを下限温度以上に保つことができ、バッテリ２００の性能劣化を抑制できる。ヒータ３１は、インバータユニット１０の作動だけでは発熱量が不足する場合に補助的に用いられる。このため、発熱量の小さい小型のヒータ３１を用いることができ、充放電装置１００の大型化を抑えることができる。

以下、他の実施形態または変形例について説明する。上記実施形態では、左右のインバータユニット１０Ａ，１０Ｂ（図２）を同一の態様で制御するようにしたが、これらを別々の態様で制御するようにしてもよい。例えば充放電の待機中に第１バッテリ２００Ａの温度Ｔｂ１に応じて第１インバータユニット１０Ａを制御し、第２バッテリ２００Ｂの温度Ｔｂ２に応じて第２インバータユニット１０Ｂを制御するようにしてもよい。すなわち、左右のインバータユニット１０Ａ、１０Ｂを互いに独立に制御するようにしてもよい。同様に、左右のヒータ３１Ａ，３１Ｂ（図８）も、第１バッテリ温度Ｔｂ１と第２バッテリ温度Ｔｂ２とに応じてそれぞれ独立に制御するようにしてもよい。

上記実施形態では、電力入力部としての入力端子１１から入力される交流電力を、バッテリ２００に充電するとともに、バッテリ２００から放電される交流電力を、電力出力部としての出力端子１２から出力するようにしたが、電力入力部から入力される電力および電力出力部から出力される電力の態様は上述したものに限らず、直流電力であってもよい。上記実施形態では、充放電装置１００の収容部４にバッテリ２００を収容するようにしたが、収容部にキャパシタを収容するようにしてもよく、蓄電部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態（図４）では、バッテリ２００と入力端子１１との電力伝達経路上であり、かつ、バッテリ２００と出力端子１２との電力伝達経路上に、電力変換動作によって電力を変換するインバータ１４とコンバータ１５とを有するインバータユニット１０を配置するようにしたが、電力変換部の構成および配置は上述したものに限らない。電力変換部を、バッテリ２００と入力端子１１との電力伝達経路上、または、バッテリ２００と出力端子１２との電力伝達経路上に配置してもよい。上記実施形態では、温度センサ２７，２８によりバッテリ２００または収容部４の温度を検出するようにしたが、蓄電部または収容部の温度を取得する温度取得部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、バッテリ２００の鉛直方向下方にインバータユニット１０を配置したが、電力変換部からの熱により蓄電部を昇温可能とするのであれば、蓄電部に対する電力変換部の位置関係は上述したものに限らない。上記実施形態では、温度センサ２７により検出された第１バッテリ２００Ａ（第１蓄電部）の温度と温度センサ２８により検出された第２バッテリ２００Ｂ（第２蓄電部）のいずれか低い方の温度Ｔｂが所定値Ｔα以下のときに、第１インバータユニット１０Ａ（第１電力変換部）および第２インバータユニット１０Ｂ（第２電力変換部）が電力変換動作を行うようにしたが、電力変換動作を他の態様で行ってもよい。

上記実施形態では、インバータユニット１０とバッテリ２００とを冷却する冷却ファン９ａ，９ｂを有するように充放電装置１００を構成したが、冷却部の構成は上述したものに限らない。蓄電部を収容する収容部を冷却するように冷却部を設けてもよい。上記第２実施形態では、充放電装置１００に、バッテリ２００または収容部４を加熱する電熱線であるヒータ３１を設け、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔα（第１所定値）よりも低い所定値Ｔβ（第２所定値）以下のときに、ヒータ３１を作動するようにしたが、加熱部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態は、バッテリ２００の充電が可能な充電装置と、バッテリ２００の放電が可能な放電装置としての機能を有する充放電装置１００に制御方法を適用する例を説明したが、本発明は、電力入力部から入力される電力を蓄電部で蓄電する充電装置の機能のみを有する充放電装置、および蓄電部から出力される電力を電力出力部から出力する放電装置の機能のみを有する充放電装置に対しても同様に適用することができる。したがって、制御方法に含まれる電力変換動作を行うステップは、電力入力部から電力が入力されていない状態であり、かつ、電力出力部から電力が出力されていない状態において、温度取得部が取得した前記温度が所定値以下のときに、電力変換部が電力変換動作を行うステップであればよい。

上記実施形態では、充放電装置１００を住宅の敷地内に設ける例を説明したが、本発明が適用される充放電装置は、住宅の敷地内に限らず、種々の場所に設けることができる。上記実施形態では、充放電装置１００を定置式としたが、充放電装置を移動可能に設けてもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

４ 収容部、９ａ，９ｂ 冷却ファン、１０ インバータユニット、１０Ａ 第１インバータユニット、１０Ｂ 第２インバータユニット、１１ 入力端子、１２ 出力端子、２７，２８ 温度センサ、３１ ヒータ、１００ 充放電装置、２００ バッテリ、２００Ａ 第１バッテリ、２００Ｂ 第２バッテリ

Claims (5)

1. 電力入力部から入力される電力を蓄電部で蓄電する充電装置および前記蓄電部から放電される電力を電力出力部から出力する放電装置の少なくとも一方を構成する充放電装置の制御方法であって、
   前記充放電装置は、前記蓄電部と前記電力入力部との電力伝達経路上、または、前記蓄電部と前記電力出力部との電力伝達経路上に設けられ、電力変換動作によって電力を変換する電力変換部と、前記蓄電部または前記蓄電部が収容される収容部の温度を取得する温度取得部と、を備え、
   前記温度取得部が前記蓄電部または前記収容部の温度を取得するステップと、
   前記電力入力部から電力が入力されていない状態であり、かつ、前記電力出力部から電力が出力されていない状態において、前記温度取得部が取得した前記温度が所定値以下のときに、前記電力変換部が前記電力変換動作を行うステップと、を含むことを特徴とする充放電装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の充放電装置の制御方法において、
   前記電力変換部は、前記蓄電部よりも鉛直方向下方に配置されることを特徴とする充放電装置の制御方法。
3. 請求項１または２に記載の充放電装置の制御方法において、
   前記蓄電部は、互いに並列に配置される第１蓄電部と第２蓄電部とを有し、
   前記電力変換部は、前記第１蓄電部と前記電力入力部との電力伝達経路上、または、前記第１蓄電部と前記電力出力部との電力伝達経路上に設けられる第１電力変換部と、前記第２蓄電部と前記電力入力部との電力伝達経路上、または、前記第２蓄電部と前記電力出力部との電力伝達経路上に設けられる第２電力変換部と、を有し、
   前記電力変換動作を行うステップは、前記電力入力部から電力が入力されていない状態であり、かつ、前記電力出力部から電力が出力されていない状態において、前記温度取得部が取得した前記第１蓄電部の前記温度または前記第２蓄電部の前記温度のいずれか低い方の温度が前記所定値以下のときに、前記第１電力変換部および前記第２電力変換部が電力変換動作を行うステップを含むことを特徴とする充放電装置の制御方法。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の充放電装置の制御方法において、
   前記充放電装置は、前記電力変換部、前記蓄電部または前記収容部を冷却する冷却部をさらに備え、
   前記電力入力部から電力が入力されている状態、または、前記電力出力部から電力が出力されている状態において、前記温度取得部が取得した前記温度が所定値以下のときに、前記冷却部の作動を停止または禁止するステップをさらに含むことを特徴とする充放電装置の制御方法。
5. 請求項１～３のいずれか１項に記載の充放電装置の制御方法において、
   前記充放電装置は、前記蓄電部または前記収容部を加熱する加熱部をさらに備え、
   前記所定値は第１所定値であり、
   前記温度取得部が取得した前記温度が前記第１所定値よりも低い第２所定値以下のときに、前記加熱部を作動するステップをさらに含むことを特徴とする充放電装置の制御方法。

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