JP5903645B2 - 蓄電池管理システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池管理システムに関する。

蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いる技術が開発されている。このような技術の中には、大容量および大出力を要するシステムのバックアップ電源として、多数の蓄電池を含む蓄電池システムを備えるものも存在する。

このような蓄電池システムにおいては、多数の蓄電池を集積して運用するが、このとき複数の蓄電池を並列に接続してひとつの電池群を構成し、さらに電池群を直列に接続することにより、大容量および大出力を実現する場合がある。集積された多数の蓄電池を管理するために、それらの蓄電池の温度や電圧、電力量等の各種物理特性が収集される。

一般に各蓄電池の管理に用いる物理量のデータ量が多いほど、その通信に要する電力も多くなる。このとき、蓄電池の管理に用いるデータ通信に要する電力をその蓄電池がまかなう場合、特定の蓄電池に通信すべきデータが集中すると、蓄電池システムを構成する蓄電池の電力量に偏りが生じかねない。

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、蓄電池を並列接続して構成される蓄電池群をさらに直列接続するときに、各蓄電池の管理に用いるデータの通信量を平準化する技術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池管理システムは、直列に接続された複数の蓄電池群を備え、各蓄電池群は２以上の蓄電池が並列に接続されている蓄電池システムにおける各蓄電池を管理する蓄電池管理部と、複数の蓄電池群に含まれる蓄電池を管理するための管理データを伝送する管理データ通信経路とを備える。管理データ通信経路は、蓄電池管理部を起点として、異なる蓄電池群に含まれる蓄電池を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部に至るループ状の通信経路であり、管理データ通信経路のうち、第１の蓄電池群に含まれる蓄電池と、第２の蓄電池群に含まれる蓄電池とを結ぶ通信線を２以上含む。

本発明によれば、蓄電池を並列接続して構成される蓄電池群をさらに直列接続するときに、各蓄電池の管理に用いるデータの通信量を平準化する技術を提供することができる。

実施の形態に係る配電システムを模式的に示す図である。 実施の形態に係る蓄電池システムの外観の一例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る蓄電池収容棚の外観を示す斜視図である。 蓄電池を収容した状態の蓄電池収容棚を示す図である。 実施の形態に係る仕切部の外観を示す斜視図である。 蓄電池を収容した状態の蓄電池収容棚の断面図である。 バスバーによって並列接続された５つの蓄電池を示す図である。 実施の形態に係る仕切部の別の構成を模式的に示す図である。 蓄電池群における正極端子、負極端子の設置位置の比較例を模式的に示す図である。 蓄電池群における正極端子、負極端子の設置位置の別の例を模式的に示す図である。 蓄電池群における正極端子、負極端子の設置位置のさらに別の例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る蓄電池群同士の接続の仕方の一例を説明する図である。 実施の形態に係る蓄電池群同士の接続の仕方の別の例を説明する図である。 管理データ通信経路の比較例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る管理データ通信経路の一例を模式的に示す図である。 図１６（ａ）−（ｃ）は、実施の形態に係る管理データ通信経路の別の例を模式的に示す図である。

（配電システムの概要）
図１は、本発明の実施の形態に係る配電システム１００を模式的に示す図である。実施の形態に係る配電システム１００は、複数の蓄電池を含む蓄電池コンテナ２００、再生可能エネルギーの発電装置である太陽電池３００、双方向パワーコンディショナ４００、商用電源５００、負荷６００、およびＤＣ／ＤＣコンバータ７００を含む。

商用電源５００は、電力会社からの電力を供給するための交流電源である。太陽電池３００は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池３００として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型（有機太陽電池）等が使用される。なお、配電システム１００は、太陽電池３００に代えて、あるいはこれに加えて、図示しない燃料電池や風力発電を備えてもよい。風力発電が発電する電力は一般に交流発電であるため、配電システム１００が風力発電を備える場合、双方向パワーコンディショナ４００に出力する前にＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を設置する。

双方向パワーコンディショナ４００は、一端において蓄電池コンテナ２００および太陽電池３００と接続するとともに、他端において商用電源５００と接続する。双方向パワーコンディショナ４００は図示しない双方向インバータを備え、このインバータは太陽電池３００が発電した電力、または蓄電池コンテナ２００が放電した電力である直流電力を交流電力に変換するとともに、商用電源５００からの交流電力を直流電力に変換する双方向インバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ７００ａは、スイッチモジュール２５０ａと双方向パワーコンディショナ４００との間の導電経路中に設置され、ＤＣ／ＤＣコンバータ７００ｂは、スイッチモジュール２５０ｂと双方向パワーコンディショナ４００との間の導電経路中に設置される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７００ｃおよび７００ｄも同様に、それぞれ、スイッチモジュール２５０ｃと双方向パワーコンディショナ４００、およびスイッチモジュール２５０ｄと双方向パワーコンディショナ４００との間に設置される。以下、特に区別する場合を除き、ＤＣ／ＤＣコンバータ７００ａから７００ｄを「ＤＣ／ＤＣコンバータ７００」と総称する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７００は、双方向パワーコンディショナで変換された直流電力を昇圧あるいは降圧し、複数の蓄電池に充放電を行わせる。

蓄電池コンテナ２００は、所定数の蓄電池を含む蓄電池ユニット２１０を複数備える。図１に示す例では、蓄電池ユニット２１０ａから２１０ｄまでの４つの蓄電池ユニット２１０が示されている。以下、特に区別する場合を除き、単に「蓄電池ユニット２１０」と総称する。蓄電池コンテナ２００は、蓄電池ユニット２１０が備える各蓄電池を管理する蓄電池管理部２６０と備える。蓄電池コンテナ２００はまた、蓄電池ユニット２１０ａから２１０ｄと、蓄電池管理部２６０との間の導電経路を遮断可能なスイッチモジュール２５０ａから２５０ｄを含む。

ここで、スイッチモジュール２５０ａは、蓄電池ユニット２１０ａと蓄電池管理部２６０との間の導電経路中に設置され、スイッチモジュール２５０ｂは蓄電池ユニット２１０ｂと蓄電池管理部２６０との間の導電経路中に設置される。スイッチモジュール２５０ｃおよび２５０ｄも同様に、それぞれ蓄電池ユニット２１０ｃと蓄電池管理部２６０、および蓄電池ユニット２１０ｄと蓄電池管理部２６０との間に設置される。以下、特に区別する場合を除き、スイッチモジュール２５０ａから２５０ｄを「スイッチモジュール２５０」と総称する。

実施の形態に係る蓄電池管理部２６０は、複数の蓄電池ユニット２１０を管理するが、ひとつの蓄電池ユニット２１０およびスイッチモジュール２５０、および蓄電池管理部２６０を単位として、ひとつの蓄電池システム２４０を構成する。

図２は、実施の形態に係る蓄電池システム２４０の外観の一例を模式的に示す図である。蓄電池システム２４０は、蓄電池ユニット２１０、スイッチモジュール２５０、および蓄電池管理部２６０を備える。蓄電池ユニット２１０は、７０個の蓄電池２１２を含む。各蓄電池２１２は、充電可能な２次電池である。蓄電池２１２は、例えばリチウムイオン２次電池によって実現される。

蓄電池２１２は、双方向パワーコンディショナ４００によって直流電力に変換された、商用電源５００の電力によって充電される。蓄電池管理部２６０は、各蓄電池２１２の充電状態（State Of Charge；ＳＯＣ）や温度等、蓄電池２１２の様々な物理量を測定するとともに、特定した物理量を双方向パワーコンディショナ４００に提供する。蓄電池管理部２６０は、蓄電池２１２を冷やすためのファンを制御して蓄電池２１２を冷やしたりする等の制御も行う。

図２において、符号２１２で示す矩形がひとつの蓄電池２１２である。煩雑となることを避けるために全てには符号を付していないが、符号２１２で示す矩形と同様の矩形は全て蓄電池２１２を示している。図２に示すように、蓄電池ユニット２１０は、蓄電池収容棚２１４ａから２１４ｅまでの５つの蓄電池収容棚２１４を備える。各蓄電池収容棚２１４は、５つの蓄電池２１２を収容可能な収容空間を、鉛直方向に３つ備える。したがって、蓄電池収容棚２１４はひとつで最大５×３＝１５個の蓄電池２１２を収容できる。ここで実施の形態に係る蓄電池ユニット２１０は、ひとつの蓄電池収容棚２１４が備えるひとつの収容空間に、蓄電池２１２に替えてスイッチモジュール２５０および蓄電池管理部２６０を収容している。このため、全体として１４×５＝７０個の蓄電池２１２を収容する。

実施の形態に係る蓄電池２１２は、ひとつあたり１．８ｋＷｈの電力量である。このため、蓄電池ユニット２１０の全体の電力量は、１．８ｋＷｈ×７０＝１２６ｋＷｈとなる。蓄電池コンテナ２００は４つの蓄電池ユニット２１０を備えるため、実施の形態に係る配電システム１００は全体として１２６ｋＷｈ×４＝５０４ｋＷｈの電力量となる。なお、太陽電池３００の発電量は２５０ｋＷである。

（蓄電池収容棚の構成）
図３は、実施の形態に係る蓄電池収容棚２１４の外観を示す斜視図であり、蓄電池２１２または蓄電池管理部２６０を収容していない空の状態の蓄電池収容棚２１４を図示している。図３に示すように、蓄電池収容棚２１４は、ひとつの収容空間と別の収容空間との間に、収容空間を区分けするための仕切部２１６ａ、２１６ｂおよび２１６ｃを備える。以下本明細書において、図３に示すように、蓄電池収容棚２１４を設置したときに、鉛直方向（高さ方向）をＺ方向、奥行き方向をＹ方向、幅方向をＹ方向と呼ぶ。実施の形態に係る蓄電池収容棚２１４は、高さ２０００ｍｍ、幅５７０ｍｍ、奥行き５５０ｍｍである。

蓄電池収容棚２１４の各収容空間は、蓄電池２１２をＹ方向に５つ並べて収容することができる。図４は、蓄電池２１２を収容した状態の蓄電池収容棚２１４を示す図である。図４に示すように、蓄電池２１２は収容空間にちょうど収まるように収容空間のＹ方向の長さが設定されている。

図５は、実施の形態に係る仕切部２１６の外観を示す斜視図である。仕切部２１６は、収容空間に収容した５つの蓄電池２１２に対応するように、５つの吸気部２１８ａから２１８ｅを備える。各吸気部２１８は、蓄電池収容棚２１４の外部から収容空間内に誘導するための空気を吸気する。

図６は、蓄電池２１２を収容した状態の蓄電池収容棚２１４のＹＺ断面図である。各吸気部２１８には強制的に吸気するためのファン２１９がＹ方向に並べて取り付けられている。仕切部２１６は、ファン２１９を介して吸気部２１８が取り込んだ空気を、仕切部２１６の上方に収容された蓄電池２１２に誘導するための誘導部材２２０ａから２２０ｅを備える。誘導部材２２０はまた、仕切部２１６の下方に収容された蓄電池２１２の発熱によって熱せられ上昇する空気を排気部２２４に誘導するとともに、仕切部２１６の下方に収容された蓄電池２１２が発する熱が、仕切部２１６の上部に伝導することを抑制する機能も有する。

図６に示すように、排気部２２４は、蓄電池収容棚２１４に備えられた各仕切部２１６と接続している。より具体的には、排気部２２４は、蓄電池収容棚２１４のＹ方向奥側の背面に備えられており、各仕切部２１６の誘導部材２２０によって誘導された空気を蓄電池収容棚２１４の外に排出する。排気部２２４は蓄電池収容棚２１４の背面に備えられているため、仮に蓄電池収容棚２１４の背面を壁に密着させて設置したとしても、仕切部２１６の誘導部材２２０によって誘導された空気を蓄電池収容棚２１４の外に排出することができる。

図４に示したとおり、蓄電池収容棚２１４の各収容空間には、５つの蓄電池２１２が収容される。このとき、収容空間の内側に収容された蓄電池２１２は、発熱体である他の蓄電池２１２に挟まれることになる。したがって、収容空間の外側に収容された蓄電池２１２と比較すると、収容空間の内側に収容された蓄電池２１２の方が暖まりやすいと考えられる。そこで、蓄電池収容棚２１４の内側に存在するファン２１９は、蓄電池収容棚２１４の外側に存在するファン２１９よりも、ファンの回転数を大きくしてもよい。これにより、収容空間の内側に収容された蓄電池２１２の方が外側の蓄電池２１２よりも多くの空気が供給され、蓄電池２１２をより冷却することができる。

上述したとおり、蓄電池収容棚２１４の各収容空間は、５つの蓄電池２１２を収納可能に構成されている。ここで、ひとつの収容空間に収納される５つの蓄電池２１２は、正極バスバー２２６と負極バスバー２２８とによって、並列接続される。

図７は、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８によって並列接続された５つの蓄電池２１２を示す図である。説明の便宜のため図７には蓄電池収容棚２１４の図示を省略しているが、図７は、５つの蓄電池２１２が並列接続された蓄電池群２３６が、上下方向にふたつ直列接続されている様子を示しており、蓄電池収容棚２１４の背面側から見た場合を図示している。図７において、蓄電池群２３６ａの下側に蓄電池群２３６ｂが電力供給ライン２３０で直列接続されている。

正極バスバー２２６および負極バスバー２２８はともに、金属等の導電性の部材である。ひとつの蓄電池群２３６を構成する５つの蓄電池２１２は、各蓄電池２１２の正極端子が正極バスバー２２６で接続されるとともに、各蓄電池２１２の負極端子が負極バスバー２２８で接続されている。図７に示す例では、正極バスバー２２６と負極バスバー２２８とは平行に取り付けられており、また両者の長さも同等である。正極バスバー２２６の一端に蓄電池群２３６としての正極端子２３２が設けられ、負極バスバー２２８の他端に蓄電池群２３６としての負極端子２３４が設けられている。また、ひとつの蓄電池群２３６の負極端子２３４と、別の蓄電池群２３６の正極端子２３２とが、電力供給ライン２３０で接続されている。

図６に示すように、ひとつの蓄電池群２３６を構成する各蓄電池２１２を並列接続する正極バスバー２２６および負極バスバー２２８は、蓄電池収容棚２１４の排気部２２４内に備えられている。排気部２２４内は仕切部２１６の誘導部材２２０に誘導された空気が流れているため、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を空冷することができる。

図８は、実施の形態に係る仕切部２１６の別の構成を模式的に示す図である。図８に示す仕切部２１６は、２枚の誘導部材２２１ａおよび２２１ｂを備える。誘導部材２２１ａは、仕切部２１６の上方に収容された蓄電池２１２に吸気部２１８から取り込んだ気体を誘導する。また誘導部材２２１ｂは、仕切部２１６の下方に収容された蓄電池２１２の発熱によって熱せられ上昇する気体を排気部２２４に誘導する。ここで誘導部材２２１ａおよび２２１ｂは、仕切部２１６内で離れて設置されている。これにより、誘導部材２２１ａと誘導部材２２１ｂとの間は空気で満たされることになり、仕切部２１６の下方に収容された蓄電池２１２が発する熱が仕切部２１６の上部に伝導することを抑制する機能を高めることができる。また、さらに断熱機能を高めるために、誘導部材２２１ａと誘導部材２２１ｂとの間に既知の断熱部材を設置してもよい。

（バスバーの結線）
上述したとおり、実施の形態に係る蓄電池ユニット２１０は、５つの蓄電池２１２が正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を用いて並列に接続した蓄電池群２３６を、直列に１４個接続している。以下、正極バスバー２２６に設ける正極端子２３２と、負極バスバー２２８に設ける負極端子２３４の位置、および蓄電池群２３６同士の接続の仕方につて説明する。

図９は、蓄電池群２３６における正極端子２３２、負極端子２３４の設置位置の比較例を模式的に示す図である。図９に示す例では、各蓄電池群２３６において、正極端子２３２は正極バスバー２２６の長手方向の中心位置に設置されており、負極端子２３４も負極バスバー２２８の長手方向の中心位置に設置されている。このとき、正極端子２３２から負極端子２３４に至るまでの経路は、５つの蓄電池２１２ａから２１２ｅのいずれかを通る経路となる。

説明の便宜のため、蓄電池２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、および２１２ｅを通る経路を、それぞれ経路Ａ、経路Ｂ、経路Ｃ、経路Ｄ、および経路Ｅと呼ぶ。経路Ｃを流れる電流は、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８のいずれもほとんど通らない。これに対し、経路Ａを流れる電流は、正極バスバー２２６の長手方向のほぼ半分の長さを通り、また負極バスバー２２８の長手方向のほぼ半分の長さを通る。このため、経路Ａと経路Ｃとにおいて、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８による配線抵抗を比較すると、経路Ａの配線抵抗の方が経路Ｃの配線抵抗よりも大きくなる。

同様に、経路Ｂと経路Ｃとの配線抵抗は、経路Ｂの方が大きくなる。経路Ａ、経路Ｂ、経路Ｃ、経路Ｄ、および経路Ｅの配線抵抗をそれぞれＲａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、およびＲｅとすると、これらの大小関係はＲａ≒Ｒｅ＞Ｒｂ≒Ｒｄ＞Ｒｃ≒０となる。このように、正極端子２３２は正極バスバー２２６の長手方向の中心位置に設置し、負極端子２３４を負極バスバー２２８の長手方向の中心位置に設置すると、正極端子２３２から負極端子２３４に至るまでの経路によって、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８による配線抵抗の大きさが異なる。この結果、配線抵抗の小さな経路により大きな電流が流れることになり、蓄電池群２３６を構成する５つの蓄電池２１２の間で放電時のＳＯＣの減少率、充電時のＳＯＣの増加率に差ができる。

そこで、実施の形態に係る蓄電池ユニット２１０においては、正極端子２３２から負極端子２３４に至るまでの間に正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を通る経路の長さが、平準化されるように正極端子２３２と負極端子２３４とは設置されている。

図１０は、蓄電池群２３６における正極端子２３２、負極端子２３４の設置位置の別の例を模式的に示す図であり、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を通る経路の長さが平準化されるように正極端子２３２および負極端子２３４を設置した場合の様子を示す図である。

より具体的には、図１０に示す例では正極端子２３２は正極バスバー２２６の長手方向の一端に設置され、負極端子２３４は負極バスバー２２８の他端に設置されている。このように正極端子２３２と負極端子２３４とを設置することにより、経路Ａ、経路Ｂ、経路Ｃ、経路Ｄ、および経路Ｅのいずれの経路においても、正極端子２３２から負極端子２３４に至るまでの間に正極バスバー２２６と負極バスバー２２８とを通る経路の長さの合計が等しくなる。正極バスバー２２６および負極バスバー２２８はともに、金属等の導電性の部材でできているため、両者の単位長さあたりの配線抵抗はほぼ等しい。したがって、いずれの経路を通る場合でも、配線抵抗を等しくすることができる。

図１１は、蓄電池群２３６における正極端子２３２、負極端子２３４の設置位置のさらに別の例を模式的に示す図であり、図１０に示す例と同様に、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を通る経路の長さが平準化されるように正極端子２３２および負極端子２３４を設置した場合の様子を示す図である。

図１１に示す例は、図１０に示す例とは異なり、正極端子２３２は正極バスバー２２６の一端にはなく、また負極端子２３４も負極バスバー２２８の他端にはない。しかしながら、正極端子２３２は正極バスバー２２６の長手方向の中心よりも一端側に設置されている。また、負極端子２３４は負極バスバー２２８の長手方向の中心に対して、正極端子２３２の設置位置とは反対側である他端側に設置されている。正極端子２３２と負極端子２３４とをこのように設置することで、図９に示す例よりも正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を通る経路の長さが平準化される。

（蓄電池群の接続）
次に、蓄電池２１２が並列接続された蓄電池群２３６同士の接続の仕方について説明する。

図１０および図１１は、正極端子２３２が正極バスバー２２６の長手方向の中心よりも一端側に設置され、負極端子２３４が負極バスバー２２８の長手方向の中心に対して、正極端子２３２の設置位置とは反対側に設置されている例である。このとき、互いに隣接する第１の蓄電池群２３６ａと第２の蓄電池群２３６ｂとにおいて、第２の蓄電池群２３６ｂの正極端子２３２と、第１の蓄電池群２３６ａの負極端子２３４とは、バスバーの長手方向の中心位置に対して逆側に設置されている。言い換えると、第１の蓄電池群２３６ａと第２の蓄電池群２３６ｂとを接続する電力供給ライン２３０は、いわばたすき掛けのように第１の蓄電池群２３６ａの一端側から第２の蓄電池群２３６ｂの他端側とを斜めに接続する。

図１２は、実施の形態に係る蓄電池群２３６同士の接続の仕方の一例を説明する図である。図１２に示す例は、図１０に示す例と同様に、各蓄電池群２３６において正極端子２３２は正極バスバー２２６の長手方向の一端に設置され、負極端子２３４は負極バスバー２２８の他端に設置されている。しかしながら、図１２に示す例は、図１０に示す例とは異なり、第２の蓄電池群２３６ｂの正極端子２３２と、第２の蓄電池群２３６ｂと隣接する第１の蓄電池群２３６ａの負極端子２３４とは、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８の長手方向の中心位置に対して同じ側に設置されている。この場合、第１の蓄電池群２３６ａと第２の蓄電池群２３６ｂとを接続する電力供給ライン２３０は、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８の長手方向の中心位置に対して一端側と他端側とを交互に接続することになる。

図１３は、実施の形態に係る蓄電池群２３６同士の接続の仕方の別の例を説明する図である。図１３に示す例は、図１１に示す例と同様に、正極端子２３２は正極バスバー２２６の長手方向の中心よりも一端側に設置され、負極端子２３４は負極バスバー２２８の長手方向の中心に対して、正極端子２３２の設置位置とは反対側に設置されている。また、図１３に示す例は、図１２に示す例と同様に、第２の蓄電池群２３６ｂの正極端子２３２と、第２の蓄電池群２３６ｂと隣接する第１の蓄電池群２３６ａの負極端子２３４とは、正極バスバー２２６および負極バスバー２２８の長手方向の中心位置に対して同じ側に設置されている。

以上、図１０乃至図１３で示す例はいずれも、蓄電池群２３６同士の接続形態は異なるが、各蓄電池群２３６において正極バスバー２２６および負極バスバー２２８を通る経路の長さが平準化されるように正極端子２３２および負極端子２３４を設置されている。したがって、図１０乃至図１３で示す例はいずれも、各蓄電池群２３６について、正極端子２３２から負極端子２３４に至るまでの間の配線抵抗が平準化されている。これにより、各蓄電池群２３６を構成する５つの蓄電池２１２におけるＳＯＣの減少率も平準化することができる。

（蓄電池の管理データの通信経路）
続いて、蓄電池ユニット２１０を構成する各蓄電池２１２を管理するための、管理データを伝送する管理データ通信経路について説明する。

上述したとおり、蓄電池ユニット２１０は、５つの蓄電池２１２が並列接続された蓄電池群２３６を、直列に１４個接続して構成されている。蓄電池管理部２６０は各蓄電池２１２を管理するために、各蓄電池２１２のＳＯＣや温度等、蓄電池２１２の様々な物理量を測定する。このとき、蓄電池管理部２６０と各蓄電池２１２とは、電力供給ラインとは異なる管理データ通信経路によって結ばれている。

より具体的には、管理データ通信経路は例えば光ファイバを用いて実現されており、蓄電池管理部２６０は各蓄電池２１２と所定の通信プロトコルを用いて通信する。実施の形態に係る蓄電池２１２はそれぞれ固有のアドレスが割り当てられており、蓄電池管理部２６０はそのアドレスを用いて各蓄電池を識別することができる。蓄電池管理部２６０は、所定の通信プロトコルに則って蓄電池２１２を識別するためのアドレスと取得したい物理量を識別するコマンドとを紐づけて、管理データ通信経路に送信する。

蓄電池管理部２６０が管理データを管理データ通信経路に送信すると、管理データに含まれるアドレスに対応する蓄電池２１２は、管理データに含まれるコマンドに対応する物理量をデータ化して管理データ通信経路に送信する。これにより、蓄電池管理部２６０は特定の蓄電池２１２における所望の物理量を取得することができる。したがって、本明細書において蓄電池２１２を管理するための「管理データ」とは、所定の通信プロトコルに則って蓄電池２１２を識別するためのアドレスと取得したい物理量を識別するコマンドとを紐づけたデータ、およびコマンドに応答して蓄電池２１２が送信する物理量のデータを意味する。

図１４は、管理データ通信経路の比較例を模式的に示す図である。図１４に示す例では、管理データ通信経路は蓄電池管理部２６０を起点として、ふたつの異なる蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂに含まれる蓄電池２１２を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部２６０に至るループ状の通信経路である。蓄電池管理部２６０と蓄電池２１２とを一対一で接続するよりも、管理データ通信経路の配線が単純化され、また管理データ通信経路の長さの総和も短くなる。

より具体的には、図１４に示す例における管理データ通信経路は、蓄電池管理部２６０と、蓄電池群２３６ａ中のひとつの蓄電池２１２ａを通信線で接続した後、同じ蓄電池群２３６ａ中の蓄電池２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、および２１２ｅを順に通信線で接続する。続いて、異なる蓄電池群である蓄電池群２３６ａと２３６ｂとをまたいで、蓄電池群２３６ａ中の蓄電池２１２ｅと、蓄電池群２３６ｂ中の蓄電池２１２ｆとを通信線で接続する。その後、同じ蓄電池群２３６ｂ中の蓄電池２１２ｇ、２１２ｈ、２１２ｉ、および２１２ｊを順に通信線で接続し、最後に蓄電池管理部２６０に至る。

各蓄電池は、管理データ通信経路を流れる管理データを受信すると、その管理データ中のアドレスを確認し、各蓄電池に割り当てられたアドレスと照合する。アドレスが一致する場合、管理データに含まれる命令を実行し、その結果のデータを受信した管理データとともに管理データ通信経路に送信する。アドレスが一致しない場合、受信した管理データをそのまま管理データ通信経路に送信する。

蓄電池管理部２６０が、例えば蓄電池群２３６ｂ中の蓄電池２１２ｇの温度データを取得するために、蓄電池２１２ｇを識別するためのアドレスと、その温度データを送信することを示す命令とを含む管理データを管理データ通信経路に送信したとする。このとき、図１４に示す管理データ通信経路において、蓄電池管理部２６０と蓄電池２１２ｇとの間に存在する、いわば蓄電池２１２ｇの上流にある蓄電池２１２ａから２１２ｆは、管理データを受信すると、管理データをそのまま管理データ通信経路に送信する。一方、蓄電池２１２ｇの下流に存在する蓄電池２１２ｈから２１２ｊは、蓄電池管理部２６０が送信した管理データに加えて、蓄電池２１２ｇの応答結果である蓄電池２１２ｇの温度データも送信する。

このように、蓄電池管理部２６０を起点としてループ状に数珠つなぎとなっている管理データ通信経路においては、管理データ通信経路の下流の方が、上流と比較して、通信すべきデータ量が多くなる。ここで、管理データの送受信時に用いられる電力は、各蓄電池２１２が負担する。一般に、送受信すべき管理データのデータ量が多いほど、送受信に要する電力が増加する。故に、蓄電池管理部２６０を起点としてループ状に数珠つなぎとなっている管理データ通信経路においては、管理データ通信経路の下流に存在する蓄電池２１２の方が、上流に存在する蓄電池２１２と比較して、管理データの通信に伴う電力消費が大きくなる。

図１４に示す例では、蓄電池群２３６ａに含まれる蓄電池２１２ａから２１２ｅは、すべて蓄電池群２３６ｂに含まれる蓄電池２１２ｆから２１２ｊよりも管理データ通信経路の上流に存在する。このため、蓄電池群２３６ｂ全体として管理データの送受信に要する電力は、蓄電池群２３６ａ全体として管理データの送受信に要する電力よりも大きくなる傾向となる。結果として、蓄電池群２３６ｂの全体としてのＳＯＣの減少率が、蓄電池群２３６ａの全体としてのＳＯＣの減少率よりも大きくなる。

今、ひとつの蓄電池２１２に注目し、管理データ通信経路上、その蓄電池２１２の上流に存在する蓄電池２１２の数を、その蓄電池２１２を管理するための通信コストの指標とみなし、蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２の通信コストの総和を、その蓄電池群２３６の「総通信コスト」と考える。このとき、図１４に示す例では、蓄電池群２３６ａの総通信コストＣａは、０＋１＋２＋３＋４＝１０となり、蓄電池群２３６ｂの総通信コストＣｂは、９＋８＋７＋６＋５＝３５となる。Ｃａ＜Ｃｂは、蓄電池群２３６ｂの方が蓄電池群２３６ａよりも管理データの通信コストがかかり、結果として蓄電池群２３６ａより蓄電池群２３６ｂの方がＳＯＣの減りが早く、両者のＳＯＣに差が生じることを示している。

このような状況を鑑みて、実施の形態に係る蓄電池ユニット２１０は、異なる蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部２６０に至るループ状の通信経路において、各蓄電池群２３６の間の総通信コストを平準化するように管理データ通信経路を設置する。すなわち、ある蓄電池を２１２起点として、その蓄電池２１２の上流に存在する他の蓄電池２１２の数をその蓄電池２１２の通信コストとしたときに、各蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２の通信コストの総和である総通信コストを平準化するように接続されている。

図１５は、実施の形態に係る管理データ通信経路の一例を模式的に示す図である。図１５に示す管理データ通信経路は、蓄電池群２３６ａに含まれる蓄電池２１２と、蓄電池群２３６ｂに含まれる蓄電池２１２との間を結ぶ通信線と、同一の蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２間を結ぶ通信線とが、交互に設置されている。結果として、蓄電池群２３６ａに含まれる蓄電池２１２と蓄電池群２３６ｂに含まれる蓄電池２１２とを結ぶ通信線の本数は、蓄電池群２３６ａおよび蓄電池群２３６ｂが備える蓄電池２１２の数と同数となっている。

このように、蓄電池管理部２６０を起点としてループ状に数珠つなぎとなっている管理データ通信経路において、蓄電池群２３６ａに含まれる蓄電池２１２と蓄電池群２３６ｂに含まれる蓄電池２１２とを結ぶ通信線を２以上に増やすことにより、蓄電池群２３６ａの総通信コストと蓄電池群２３６ｂの総通信コストとを平準化することができる。図１５に示す例では、蓄電池群２３６ａの総通信コストＣａ＝０＋３＋４＋７＋８＝２２であり、蓄電池群２３６ｂの総通信コストＣｂ＝１＋２＋５＋６＋９＝２３となる。図１４に示す例と比較してＣａとＣｂとの差が小さくなり、両者の総通信コストは平準化されている。これにより、管理データの通信による蓄電池群２３６ａの電力消費および蓄電池群２３６ｂの電力消費も平準化することができる。

図１６（ａ）−（ｃ）は、実施の形態に係る管理データ通信経路の別の例を模式的に示す図である。

図１６（ａ）は、蓄電池管理部２６０を起点として、蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂに含まれる蓄電池２１２を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部２６０に至るループ状の通信経路である。蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂに含まれる蓄電池２１２の数はともに４個である点で、図１５に示す例とは異なる。一方で、図１６（ａ）に示す例は、図１５に示す例と同様に、蓄電池群２３６ａに含まれる蓄電池２１２と、蓄電池群２３６ｂに含まれる蓄電池２１２との間を結ぶ通信線と、同一の蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２間を結ぶ通信線とが、交互に設置されている。

図１６（ａ）に示す例において、蓄電池群２３６ａの総通信コストＣａ＝０＋３＋４＋７＝１４である。また、蓄電池群２３６ｂの総通信コストＣｂ＝１＋２＋５＋６＝１４となり蓄電池群２３６ａの総通信コストＣａと蓄電池群２３６ｂの総通信コストＣｂとは等しくなる。今、管理データ通信経路が、異なるふたつの蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂに含まれる蓄電池２１２を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部２６０に至るループ状であるとき、各蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２の数が偶数であるとする。このとき、各蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２の数は、ある整数ｍを用いて２ｍ個と表せる。

このとき、管理データ通信経路上に存在する蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂの総通信コストの和Ｓは、Ｓ＝０＋１＋，・・・，４ｍ−１＝４ｍ×（４ｍ−１）／２＝２ｍ×（４ｍ−１）となる。Ｓは偶数となるため、蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂの総通信コストを等しくすることが可能となる。

より一般化し、Ｋおよびｍを整数として、管理データ通信経路が異なるＫ個の蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部２６０に至るループ状であり、各蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２の数が２ｍであるとする。このとき、管理データ通信経路上に存在する蓄電池群２３６の総通信コストの和Ｓは、Ｓ＝０＋１＋，・・・，２Ｋｍ−１＝２Ｋｍ×（２Ｋｍ−１）／２＝Ｋｍ×（２Ｋｍ−１）となる。ＳはＫの倍数であるため、管理データ通信経路上に存在するＫ個の蓄電池群２３６の総通信コストの和を、各蓄電池群２３６に等分することができる。

以上より、管理データ通信経路が異なる複数の蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度蓄電池管理部２６０に至るループ状であるとき、各蓄電池群２３６に含まれる蓄電池２１２の数を偶数個とすることにより、各蓄電池群２３６の総通信コストを均等化することができる。

図１６（ｂ）は、蓄電池群２３６ａおよび２３６ｂに含まれる蓄電池２１２の数はともに４個である場合における、総通信コストを平準化する管理データ通信経路の別の例を示す図である。図１６（ｂ）に示す例も、図１６（ａ）に示す例と同様に、蓄電池群２３６ａの総通信コストＣａと蓄電池群２３６ｂの総通信コストＣｂとはともに１４となる。一方で、図１６（ｂ）に示す例は、図１６（ａ）に示す例とは異なり、蓄電池群２３６ａに含まれる蓄電池２１２と、蓄電池群２３６ｂに含まれる蓄電池２１２とを結ぶ通信線は、２本である。

図１６（ｃ）は、異なる３つの蓄電池群２３６ａから２３６ｃをループ状に数珠つなぎする管理データ通信経路において、各蓄電池群２３６の総通信コストを平準化する接続例を示す図である。図１６（ｃ）に示す例では、蓄電池群２３６ａから２３６ｃの総通信コストはともに２２となり等しい。

以上、本発明の実施の形態に係る配電システム１００によれば、多数の蓄電池を集積して管理する場合において蓄電池の発熱を冷却する技術を提供することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この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。

なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。

（項目１−１）
蓄電池を収納可能な収容空間を鉛直方向に複数備える棚であって、
複数の収容空間を区分けする仕切部と、
前記仕切部と接続する排気部とを備え、
前記仕切部は、
前記複数の収容空間に誘導する気体を取り込む吸気部と、
前記仕切部の下方に収容された蓄電池の発熱によって熱せられ上昇する気体を前記排気部に誘導するとともに、前記仕切部の上方に収容された蓄電池に前記吸気部から取り込んだ気体を誘導する誘導部材を備えることを特徴とする蓄電池収容棚。
（項目１−２）
前記仕切部は誘導部材を２枚備え、一方の誘導部材は前記仕切部の下方に収容された蓄電池の発熱によって熱せられ上昇する気体を前記排気部に誘導するとともに、他方の誘導部材は前記仕切部の上方に収容された蓄電池に前記吸気部から取り込んだ気体を誘導し、
前記２枚の誘導部材は離れて設置されていることを特徴とする項目１−１に記載の蓄電池収容棚。
（項目１−３）
前記複数の収容空間はそれぞれ、複数の蓄電池を収納可能に構成されており、当該複数の蓄電池は、前記排気部内に備えられたバスバーによって並列接続されていることを特徴とする項目１−１または項目１−２に記載の蓄電池収容棚。
（項目１−４）
前記仕切部に備えられた吸気部は、気体を吸入するためのファンを水平方向に複数備え、
本蓄電池収容棚の内側に存在するファンは、外側に存在するファンよりも、ファンの回転数が大きい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池収容棚。

（項目２−１）
直列に接続された複数の蓄電池群を備え、
各蓄電池群は、
２以上の蓄電池と、
２以上の蓄電池を並列に接続する正極バスバーおよび負極バスバーと、
正極バスバーに設けられた正極端子と、
負極バスバーに設けられた負極端子とを備え、
正極端子と負極端子とは、正極端子から所定数の蓄電池のうちのいずれかの蓄電池を経由して負極端子に至るまでの間に、正極バスバーと負極バスバーとを通る経路の長さが平準化されるように設置されていることを特徴とする蓄電池システム。
（項目２−２）
正極端子は正極バスバーの長手方向の中心よりも一端側に設置され、負極端子は負極バスバーの長手方向の中心よりも他端側に設置されていることを特徴とする項目２−１に記載の蓄電池システム。
（項目２−３）
正極端子は正極バスバーの長手方向の一端に設置され、負極端子は負極バスバーの他端に設置されていることを特徴とする項目２−１に記載の蓄電池システム。
（項目２−４）
第１の蓄電池群の正極端子と、第１の蓄電池群と接続する第２の蓄電池群の負極端子とは、バスバーの長手方向の中心位置に対して逆側に設置されていることを特徴とする項目２−１から項目２−３のいずれかに記載の蓄電池システム。
（項目２−５）
第１の蓄電池群の正極端子と、第１の蓄電池群と接続する第２の蓄電池群の負極端子とは、バスバーの長手方向の中心位置に対して同じ側に設置されていることを特徴とする項目２−１から項目２−３のいずれかに記載の蓄電池システム。

（項目３−１）
直列に接続された複数の蓄電池群を備え、各蓄電池群は２以上の蓄電池が並列に接続されている蓄電池システムにおける各蓄電池を管理する蓄電池管理部と、
複数の蓄電池群に含まれる蓄電池を管理するための管理データを伝送する管理データ通信経路とを備え、
前記管理データ通信経路は、
前記蓄電池管理部を起点として、異なる蓄電池群に含まれる蓄電池を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度前記蓄電池管理部に至るループ状の通信経路であり、
前記管理データ通信経路のうち、第１の蓄電池群に含まれる蓄電池と、第２の蓄電池群に含まれる蓄電池とを結ぶ通信線を２以上含むことを特徴とする蓄電池管理システム。
（項目３−２）
前記管理データ通信経路は、
異なる蓄電池群に含まれる蓄電池間を結ぶ通信線と、同一の蓄電池群に含まれる蓄電池間を結ぶ通信線とが、交互に設置されていることを特徴とする項目３−１に記載の蓄電池管理システム。
（項目３−３）
前記管理データ通信経路のうち、第１の蓄電池群に含まれる蓄電池と第２の蓄電池群に含まれる蓄電池とを結ぶ通信線の本数は、各蓄電池群が備える蓄電池の数と同数であることを特徴とする項目３−１に記載の蓄電池管理システム。
（項目３−４）
各蓄電池群が含む蓄電池の数は偶数であることを特徴とする項目３−１から項目３−３のいずれかに記載の蓄電池管理システム。

１００ 配電システム、 ２００ 蓄電池コンテナ、 ２１０ 蓄電池ユニット、 ２１２ 蓄電池、 ２１４ 蓄電池収容棚、 ２１６ 仕切部、 ２１８ 吸気部、 ２１９ ファン、 ２２０ 誘導部材、 ２２４ 排気部、 ２２６ 正極バスバー、 ２２８ 負極バスバー、 ２３０ 電力供給ライン、 ２３２ 正極端子、 ２３４ 負極端子、 ２３６ 蓄電池群、 ２４０ 蓄電池システム、 ２５０ スイッチモジュール、
２６０ 再度蓄電池管理部、 ２６０ 蓄電池管理部、 ３００ 太陽電池、 ４００
双方向パワーコンディショナ、 ５００ 商用電源、 ７００ ＤＣ／ＤＣコンバータ。

本発明は、蓄電池管理システムに利用可能である。

Claims (4)

1. 直列に接続された複数の蓄電池群を備え、各蓄電池群は２以上の蓄電池が並列に接続されている蓄電池システムにおける各蓄電池を管理する蓄電池管理部と、
   複数の蓄電池群に含まれる蓄電池を管理するための管理データを伝送する管理データ通信経路とを備え、
   前記管理データ通信経路は、
   前記蓄電池管理部を起点として、異なる蓄電池群に含まれる蓄電池を通信線を用いて数珠つなぎに接続され、再度前記蓄電池管理部に至るループ状の通信経路であり、
   前記管理データ通信経路のうち、第１の蓄電池群に含まれる蓄電池と、第２の蓄電池群に含まれる蓄電池とを結ぶ通信線を２以上含むことを特徴とする蓄電池管理システム。
2. 前記管理データ通信経路は、
   異なる蓄電池群に含まれる蓄電池間を結ぶ通信線と、同一の蓄電池群に含まれる蓄電池間を結ぶ通信線とが、交互に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池管理システム。
3. 前記管理データ通信経路のうち、第１の蓄電池群に含まれる蓄電池と第２の蓄電池群に含まれる蓄電池とを結ぶ通信線の本数は、各蓄電池群が備える蓄電池の数と同数であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池管理システム。
4. 各蓄電池群が含む蓄電池の数は偶数であ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池管理システム。

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