WO2018123616A1 - 蓄電池システム - Google Patents

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WO2018123616A1
WO2018123616A1 PCT/JP2017/044873 JP2017044873W WO2018123616A1 WO 2018123616 A1 WO2018123616 A1 WO 2018123616A1 JP 2017044873 W JP2017044873 W JP 2017044873W WO 2018123616 A1 WO2018123616 A1 WO 2018123616A1
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storage battery
power
cooling device
temperature
storage
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久保田 光二
竜也 桐山
達哉 向井
宏展 堀
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a storage battery system, and more particularly to a storage battery system that charges a storage battery.
  • a power supply device that receives power supplied from a power supply and supplies power to a load circuit (for example, Patent Document 1).
  • the power supply device of Patent Document 1 includes a storage battery.
  • the power supply device charges the storage battery with the power supplied from the power supply.
  • the power supply apparatus of patent document 1 supplies electric power to a load circuit (load apparatus) from a storage battery as needed.
  • the present disclosure has been made in view of the above reasons, and an object thereof is to provide a storage battery system that extends the life of a storage battery.
  • a storage battery system includes a charging circuit that charges a storage battery stored in a storage space with power supplied from a power supply, a discharge circuit that discharges the storage battery, and a cooling device that cools the storage battery. Prepare.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a storage battery system according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view of a main part of the storage battery system.
  • FIG. 3 is a flowchart of the storage battery system.
  • FIG. 4 is a system configuration diagram of a storage battery system according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart of the first control mode of the storage battery system.
  • FIG. 6 is a flowchart of the second control mode of the storage battery system.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a storage battery system 1 of the present embodiment.
  • the storage battery system 1 of this embodiment is a storage battery system which charges the storage battery 4 as shown in FIG.
  • the storage battery system 1 is configured to supply power (supplied power) to the load device 100 based on the power from the power source 2 and the storage battery 4.
  • the load device 100 is also electrically connected to a power system (for example, a commercial power system). When the power system is operating normally, the load device 100 is supplied with power from the power system.
  • a power system for example, a commercial power system
  • the storage battery system 1 includes a power source 2, a charging circuit 3, a storage battery 4, a discharging circuit 5, a cooling device 6, a storage box 7, a temperature measuring unit 8, and a control unit 9. Is provided.
  • the power source 2 is a solar power generation device including a plurality of solar cell modules.
  • the power source 2 may be a power generation device such as a wind power generation device that generates power using wind power or a geothermal power generation device that generates power using geothermal heat.
  • the charging circuit 3 is configured to charge the storage battery 4.
  • the charging circuit 3 generates DC charging power necessary for charging the storage battery 4 from the power supply power.
  • the charging circuit 3 charges the storage battery 4 with charging power.
  • the charging circuit 3 can supply surplus power to at least one of the load device 100 and the cooling device 6.
  • the charging circuit 3 charges the storage battery 4 by, for example, a constant current control, a constant voltage control, or a control method based on a combination of constant current control and constant voltage control.
  • a control method based on a combination of constant current control and constant voltage control there is a constant voltage constant current charge control method.
  • the constant voltage and constant current charge control method will be described.
  • the amount of power stored in the storage battery 4 that is, the amount of power that can be supplied by the storage battery 4
  • remaining capacity the amount of power stored in the storage battery 4
  • the charging circuit 3 charges the storage battery 4 by constant current control.
  • the charging circuit 3 charges the storage battery 4 by constant current control, the remaining capacity of the storage battery 4 increases more rapidly than in the case of constant voltage control.
  • the charging circuit 3 performs control so that more charging current flows to the storage battery 4 at a constant value than in the case of constant voltage control.
  • the charging circuit 3 charges the storage battery 4 by constant current control until the remaining capacity of the storage battery 4 approaches the fully charged value.
  • the charging circuit 3 switches from constant current control to constant voltage control.
  • the charging circuit 3 charges the storage battery 4 by constant voltage control so that the remaining capacity of the storage battery 4 increases more slowly than in the case of constant current control.
  • the charging circuit 3 supplies a constant charging voltage to the storage battery 4.
  • the charging circuit 3 maintains the charging voltage at a constant value, and gradually increases the remaining capacity of the storage battery 4. As a result, overcharge of the storage battery 4 is suppressed.
  • the charging circuit 3 switches to trickle charging.
  • the remaining capacity of the storage battery 4 decreases due to spontaneous discharge.
  • the charging circuit 3 performs trickle charging of the storage battery 4 in order to maintain the storage battery 4 in a fully charged state.
  • the charging circuit 3 applies a constant voltage higher than the nominal voltage of the storage battery 4 to the storage battery 4. Since a constant voltage is applied to the storage battery 4, a weak charging current flows through the storage battery 4 when the remaining capacity of the storage battery 4 decreases due to natural discharge.
  • the storage battery 4 is charged by the charging current flowing through the storage battery 4. When the storage battery 4 is fully charged, no charging current flows through the storage battery 4. Thus, when the storage battery 4 cannot maintain the fully charged state due to natural discharge, the charging circuit 3 charges the storage battery 4 until the fully charged state is reached.
  • the charging circuit 3 is configured to supply power from the storage battery 4 to the discharging circuit 5 as necessary. For example, when power cannot be obtained from the power system and the power source 2 and the load device 100 cannot be operated, the charging circuit 3 supplies power from the storage battery 4 to the discharging circuit 5. Thereby, the load device 100 can be operated by the storage battery 4. For example, the charging circuit 3 causes the electric power to be supplied from the storage battery 4 to the discharge circuit 5 by making the voltage of the charging power lower than the voltage of the storage battery 4.
  • the discharge circuit (feeding circuit) 5 is electrically connected to the charging circuit 3 and the storage battery 4. Furthermore, the discharge circuit 5 is electrically connected to the load device 100 and the control unit 9.
  • the control unit 9 operates the cooling device 6 with the electric power received from the discharge circuit 5. Therefore, the discharge circuit 5 receives power from at least one of the charging circuit 3 and the storage battery 4 and supplies supply power to at least one of the load device 100 and the control unit 9 based on the received power.
  • the discharge circuit 5 includes, for example, an inverter circuit.
  • the inverter circuit converts the DC power output from the storage battery 4 into AC supply power.
  • the discharge circuit 5 converts the DC power output from the charging circuit 3 into supply power.
  • the discharge circuit 5 supplies the supply power obtained by the inverter circuit to at least one of the load device 100 and the control unit 9.
  • the frequency of the supplied power is the same as that of the commercial power system (for example, 50 Hz and 60 Hz).
  • a plurality of load devices 100 may be electrically connected to the discharge circuit 5.
  • the discharge circuit 5 is not limited to the structure which converts the DC power from the charging circuit 3 or the storage battery 4 into AC supply power.
  • the discharge circuit 5 may include a step-down chopper, a step-up chopper, or the like, and may convert DC power from the charging circuit 3 or the storage battery 4 into desired DC supply power.
  • the discharge circuit 5 should just be comprised so that the electric power required for the load apparatus 100 and the cooling device 6 to operate
  • the storage battery 4 includes a plurality of storage battery units 41 (four in FIG. 2).
  • the plurality of storage battery units 41 are, for example, rectangular parallelepiped sealed lead storage batteries.
  • the plurality of storage battery units 41 are electrically connected in series with each other.
  • Each of the plurality of storage battery units 41 may be a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery.
  • the plurality of storage battery units 41 may be electrically connected to each other in parallel or in series and parallel.
  • the cooling device 6 is, for example, a compressor type cooling device.
  • the cooling device 6 takes in air from the outside. And the cooling device 6 cools the air taken in from the outside.
  • the cooling device 6 discharges the cooled air to the outside.
  • the cooling device 6 is supplied with electric power necessary for operation from the discharge circuit 5 via the control unit 9.
  • the storage 7 has a main body 71 and a door 72 as shown in FIG.
  • the vertical, horizontal, and front-back directions of the storage 7 correspond to the vertical, left-right, and front-back directions shown in FIG.
  • the main body 71 is formed in a rectangular box shape.
  • a storage space 710 in which the storage battery 4 is stored is provided inside the main body 71.
  • a plurality of storage battery units 41 are arranged in the left-right direction.
  • the cooling device 6 is disposed on the upper surface of the upper wall 711 located above the storage space 710.
  • the upper wall 711 of the main body 71 is formed with an intake hole 712 through which cool air from the cooling device 6 flows and an exhaust hole 713 through which air flows from the inside of the storage 7 to the cooling device 6.
  • the cooling device 6 circulates and cools the air inside the storage 7.
  • the upper wall 711 of the main body 71 is formed with a vent hole 714 for discharging hydrogen generated by electrolysis of the storage battery 4.
  • the air inside the storage 7 enters the cooling device 6 through the exhaust hole 713. Then, the air cooled by the cooling device 6 enters the inside of the storage 7 through the intake hole 712. As a result, the temperature inside the storage 7 becomes low. In other words, the cooling device 6 cools the warm air flowing out of the storage 7 and the air cooled by the cooling device 6 flows into the storage 7, thereby lowering the temperature of the storage space 710. Here, the temperature of the storage battery 4 is lowered where the temperature of the storage space 710 is lowered. Thus, the storage battery 4 is cooled by cooling the inside of the storage 7 in which the storage space 710 is provided.
  • a heat insulating material may be stored inside the outer wall (side wall and upper wall) of the storage 7 and inside the door 72.
  • the storage 7 since the storage 7 has a heat insulating structure, the internal temperature of the storage 7 is hardly affected by the outside air.
  • the temperature measuring unit 8 is configured to measure the temperature of the storage space 710 of the storage 7 (hereinafter referred to as space temperature). Here, when the storage battery 4 generates heat, the space temperature of the storage space 710 increases. That is, the temperature measuring unit 8 measures the space temperature of the storage space 710 of the storage 7 as the temperature of the storage battery 4.
  • the control unit 9 is configured to control the cooling device 6.
  • the control unit 9 includes a microcontroller having a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
  • the control unit 9 functions when a program stored in the memory is executed by the CPU.
  • the program executed by the CPU may be provided by being stored in a recording medium such as a memory card.
  • the CPU and the memory may be separate electronic components and may be configured to be electrically connected to each other.
  • the control unit 9 stores an upper limit temperature and a lower limit temperature in advance.
  • the controller 9 compares the temperature measured by the temperature measuring unit 8 (the space temperature of the storage space 710) with the upper limit temperature.
  • the control unit 9 starts the operation of the cooling device 6.
  • the control unit 9 compares the space temperature with the lower limit temperature.
  • the controller 9 ends the operation of the cooling device 6 when the space temperature of the storage space 710 becomes lower than the lower limit temperature.
  • the storage battery 4 is maintained at the temperature between 10 degreeC and 25 degreeC.
  • the storage battery 4 is more preferably maintained at a temperature between 15 ° C and 20 ° C. That is, the upper limit temperature is preferably set between 20 ° C and 25 ° C.
  • the lower limit temperature is preferably set between 10 ° C and 15 ° C.
  • the charging circuit 3, the discharging circuit 5, the storage battery 4, the cooling device 6, the storage 7, the temperature measuring unit 8, and the control unit 9 of the storage battery system 1 are stored in a container.
  • the container is formed in a metal box shape. By attaching a door to the container, an operator can easily put in and out the storage battery 4 and the like.
  • a power source 2 is arranged on the roof (upper surface) of the container. More specifically, a plurality of solar cell modules are arranged side by side on the roof of the container.
  • the container roof supports a plurality of solar cell modules.
  • the solar cell module is disposed such that the light receiving surface is inclined with respect to the horizontal direction in order to improve power generation efficiency.
  • the container has an intake hole for ventilation and an exhaust hole.
  • the intake hole is provided on the lower end side of the side wall of the container.
  • the air intake hole is a rectangular opening.
  • the air intake hole may be covered with a rain hood so that rain does not enter.
  • the exhaust hole is provided on the upper end side of the side wall of the container. That is, the exhaust hole is disposed at a position higher in the vertical direction than the intake hole.
  • An exhaust fan for exhaust may be attached to the exhaust hole.
  • the exhaust hole discharges the air inside the container to the outside.
  • the container suppresses a rise in temperature inside the container by taking outside air into the inside as necessary.
  • the storage battery system 1 is configured to operate the cooling device 6 with surplus power when the storage battery 4 is fully charged.
  • the control method of the storage battery system 1 will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. At the start of the flowchart of FIG. 3, the control unit 9 stops the operation of the cooling device 6.
  • the charging circuit 3 determines whether there is surplus power (step S101). The charging circuit 3 determines that there is surplus power if the storage battery 4 is in a fully charged state and the power source power of the power source 2 is greater than or equal to the power required to operate the cooling device 6. If it is determined that there is surplus power (step S101: Yes), the control unit 9 determines whether the space temperature of the storage space 710 measured by the temperature measurement unit 8 is higher than the upper limit temperature (step S102). ). When it is determined that the space temperature is higher than the upper limit temperature (step S102: Yes), the control unit 9 starts the operation of the cooling device 6 (step S103). As a result, the cooling device 6 operates using surplus power of the power source 2.
  • step S104 After the start of the operation of the cooling device 6, the charging circuit 3 further determines whether there is surplus power (step S104). If it is determined that there is surplus power (step S104: Yes), the control unit 9 determines whether the space temperature is lower than the lower limit temperature (step S105). When it is determined that the space temperature is lower than the lower limit temperature (step S105: Yes), the control unit 9 ends the operation of the cooling device 6 (step S106). Then, the storage battery system 1 transfers a process to step S101.
  • step S101 In addition, in the state where the control unit 9 stops the operation of the cooling device 6, when it is determined that there is no surplus power (step S101: No), the storage battery system 1 shifts the processing to step S101. Similarly, when it is determined that the space temperature is equal to or lower than the upper limit temperature (step S102: No), the storage battery system 1 proceeds to step S101.
  • step S104 When it is determined that there is no surplus power while the control unit 9 is operating the cooling device 6 (step S104: No), the control unit 9 ends the operation of the cooling device 6 (step S106).
  • step S ⁇ b> 105: No In the state where the control unit 9 operates the cooling device 6, when it is determined that the space temperature is equal to or higher than the lower limit temperature (step S ⁇ b> 105: No), the storage battery system 1 proceeds to step S ⁇ b> 104. In other words, once the operation of the cooling device 6 is started, the storage battery system 1 uses the cooling device 6 to store the storage space 710 until it is determined that there is no surplus power or the space temperature is determined to be lower than the lower limit temperature. Cooling.
  • the storage battery system 1 of the present embodiment cools the storage space 710 with the cooling device 6. As a result, the storage battery 4 is cooled, and the temperature rise of the storage battery 4 is suppressed. In other words, deterioration due to the temperature rise of the storage battery 4 is suppressed. Therefore, in the storage battery system 1 of the present embodiment, the life of the storage battery 4 can be extended.
  • the control unit 9 operates the cooling device 6 by using surplus power (surplus power) from the power source 2, so that the power source 2 is different from the power source 2 in order to operate the cooling device 6. There is no need to prepare. Furthermore, the controller 9 starts the operation of the cooling device 6 when the temperature of the storage battery 4 is higher than the upper limit temperature. Moreover, the control part 9 complete
  • Embodiment 2 2.1 Configuration A storage battery system 1A according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the structure which overlaps with Embodiment 1, the same code
  • the storage battery system 1 ⁇ / b> A of the present embodiment includes a power source 2, a charging circuit 3 ⁇ / b> A, a storage battery 4, a discharging circuit 5, a cooling device 6, a storage 7, a temperature measuring unit 8, And a control unit 9.
  • the storage battery system 1 ⁇ / b> A further includes a power conversion circuit 31.
  • the power conversion circuit 31 is electrically connected to the charging circuit 3 ⁇ / b> A and the cooling device 6.
  • the charging circuit 3 ⁇ / b> A is electrically connected to the power conversion circuit 31, the storage battery 4, and the discharge circuit 5 individually.
  • the charging circuit 3 ⁇ / b> A distributes the input power supply power and supplies power to each of the power conversion circuit 31, the storage battery 4, and the discharge circuit 5.
  • the charging circuit 3A is configured to supply power from the storage battery 4 to the discharging circuit 5 as necessary. For example, when power cannot be obtained from the power system and the power source 2 and the load device 100 cannot be operated, the charging circuit 3A supplies power from the storage battery 4 to the discharging circuit 5. As a result, the load device 100 can be operated.
  • the power conversion circuit 31 is a circuit similar to the inverter circuit of the discharge circuit 5.
  • the power conversion circuit 31 converts the DC power output from the charging circuit 3 ⁇ / b> A into AC driving power for operating the cooling device 6.
  • the power conversion circuit 31 supplies the converted drive power to the cooling device 6.
  • the power conversion circuit 31 is not limited to a configuration that converts DC power into AC drive power, and may be any configuration that supplies drive power necessary for the cooling device 6 to operate.
  • the charging circuit 3A can control the power supplied to each of the power conversion circuit 31, the storage battery 4, and the discharge circuit 5. Therefore, it can be set whether power is preferentially distributed to any one of the storage battery 4, the cooling device 6, and the load device 100.
  • the charging circuit 3 ⁇ / b> A can operate the cooling device 6 using the remaining power (surplus power) obtained by subtracting the charging power from the power supply power even while the storage battery 4 is being charged.
  • the charging circuit 3 ⁇ / b> A uses the remaining power (surplus power) obtained by subtracting the supply power from the power supply power even while the supply power is being supplied from the discharge circuit 5 to the load device 100. It can be operated.
  • the charging circuit 3A charges the storage battery 4 and supplies remaining power (surplus) obtained by subtracting charging power and supplied power from the power supply power even while supplying power to the load device 100 from the discharging circuit 5.
  • the cooling device 6 can be operated using electric power. That is, the charging circuit 3A can operate the cooling device 6 by using a part or all of surplus power of the power source power (for example, remaining power obtained by subtracting the charging power from the power source power).
  • the charging circuit 3A has two control modes (a first control mode and a second control mode). The following two control modes will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
  • the charging circuit 3A is configured to supply power from the power source 2 with priority to the storage battery 4 over the cooling device 6 and the load device 100. That is, in the first control mode, the charging circuit 3A is configured to charge the storage battery 4 with priority. In other words, the charging circuit 3A charges the storage battery 4 unless the storage battery 4 is fully charged.
  • the charging circuit 3A supplies supply power to the load device 100
  • the charging circuit 3A is configured to supply the remaining power obtained by subtracting the charging power from the power supply power to the load device 100.
  • the charging circuit 3A is configured to operate the cooling device 6 with surplus power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supply power from the power supply power. In other words, the charging circuit 3A supplies power to the power conversion circuit 31 when the remaining power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supply power from the power supply power is larger than the driving power.
  • the charging circuit 3A determines whether or not the power source power of the power source 2 is larger than the charging power (step S201). When it is determined that the power source power is larger than the charging power (step S201: Yes), the charging circuit 3A charges the storage battery 4 (step S202). Next, the charging circuit 3A determines whether or not the remaining power obtained by subtracting the charging power from the power source power of the power source 2 is larger than the supplied power (step S203). When it is determined that the remaining power obtained by subtracting the charging power from the power supply power is larger than the supplied power (step S203: Yes), the charging circuit 3A supplies the supplied power to the load device 100 via the discharging circuit 5 ( Step S204).
  • the charging circuit 3A determines whether or not the remaining power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supply power from the power source power of the power source 2 is larger than the driving power (step S205).
  • the control unit 9 stores the storage space 710 measured by the temperature measurement unit 8. It is determined whether or not the space temperature is higher than the upper limit temperature (step S206).
  • the control unit 9 starts the operation of the cooling device 6 (step S207). As a result, the cooling device 6 operates using surplus power of the power source 2.
  • the charging circuit 3A further determines whether or not the remaining power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supply power from the power supply power is larger than the driving power (step S208). If it is determined that the remaining power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supplied power from the power supply power is greater than the drive power (step S208: Yes), the control unit 9 determines whether the space temperature is lower than the lower limit temperature. Is determined (step S209). When it is determined that the space temperature is lower than the lower limit temperature (step S209: Yes), the control unit 9 ends the operation of the cooling device 6 (step S210). Thereafter, the storage battery system 1A shifts the processing to step S201.
  • step S201 In addition, in a state where the control unit 9 stops the operation of the cooling device 6, when it is determined that the power source power is equal to or lower than the charging power (step S201: No), the storage battery system 1A moves the process to step S201. To do. Similarly, when it is determined that the remaining power obtained by subtracting the charging power from the power supply power is equal to or lower than the supplied power (step S203: No), the storage battery system 1A shifts the process to step S201. When it is determined that the remaining power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supplied power from the power supply power is equal to or lower than the driving power (step S205: No), the storage battery system 1A shifts the process to step S201. Furthermore, when it is determined that the space temperature is equal to or lower than the upper limit temperature (step S206: No), the storage battery system 1A moves the process to step S201.
  • step S208 When it is determined that the remaining power obtained by subtracting the sum of the charging power and the supplied power from the power source power is equal to or lower than the driving power in the state where the control unit 9 is operating the cooling device 6 (step S208: No), the control unit 9 Ends the operation of the cooling device 6 (step S210).
  • step S209: No when it is determined that the space temperature is equal to or higher than the lower limit temperature while the control unit 9 operates the cooling device 6 (step S209: No), the storage battery system 1A shifts the process to step S208. That is, once the operation of the cooling device 6 is started, the storage battery system 1A uses the cooling device 6 to store the storage space 710 until it is determined that there is no surplus power or the space temperature is determined to be lower than the lower limit temperature. Cooling.
  • the storage battery system 1 ⁇ / b> A can cool the storage battery 4 with the cooling device 6.
  • the charging circuit 3A is configured to supply power from the power source 2 with priority to the load device 100 over the storage battery 4 and the cooling device 6. That is, in the second control mode, the charging circuit 3A preferentially supplies supply power to the load device 100.
  • the charging circuit 3A charges the storage battery 4 with a part or all of the remaining power obtained by subtracting the supply power from the power supply power. That is, the charging circuit 3A charges the storage battery 4 with the charging power when it is determined that the remaining power obtained by subtracting the supply power from the power supply power is larger than the charging power.
  • the control unit 9 Operates the cooling device 6 with the supplied driving power.
  • the drive power is power necessary for the cooling device 6 to operate.
  • the charging circuit 3A determines whether or not the power source power of the power source 2 is larger than the supplied power (step S301). When it is determined that the power supply power is greater than the supply power (step S301: Yes), the charging circuit 3A supplies the supply power to the load device 100 via the discharge circuit 5 (step S302). Next, the charging circuit 3A determines whether or not the remaining power obtained by subtracting the supplied power from the power source power of the power source 2 is larger than the charging power (step S303). When it is determined that the remaining power obtained by subtracting the supply power from the power supply power is larger than the charging power (step S303: Yes), the charging circuit 3A charges the storage battery 4 (step S304).
  • the charging circuit 3A determines whether or not the remaining power obtained by subtracting the sum of the supply power and the charging power from the power supply power of the power supply 2 is larger than the drive power (step S305).
  • the control unit 9 stores the storage space 710 measured by the temperature measurement unit 8. It is determined whether or not the space temperature is higher than the upper limit temperature (step S306).
  • the control unit 9 starts the operation of the cooling device 6 (step S307). As a result, the cooling device 6 operates using surplus power of the power source 2.
  • the charging circuit 3A further determines whether or not the remaining power obtained by subtracting the sum of the supply power and the charging power from the power supply power is larger than the driving power (step S308). If it is determined that the remaining power obtained by subtracting the sum of the supply power and the charging power from the power supply power is larger than the drive power (step S308: Yes), the control unit 9 determines whether the space temperature is lower than the lower limit temperature. Is determined (step S309). When it is determined that the space temperature is lower than the lower limit temperature (step S309: Yes), the control unit 9 ends the operation of the cooling device 6 (step S310). Then, the storage battery system 1 transfers a process to step S301.
  • step S301: No when it is determined that the power supply power is equal to or lower than the supply power (step S301: No), the storage battery system 1A moves the process to step S301. To do. Similarly, when it is determined that the remaining power obtained by subtracting the supplied power from the power supply power is equal to or lower than the charging power (step S303: No), the storage battery system 1A moves the process to step S301. Further, when it is determined that the remaining power obtained by subtracting the sum of the supplied power and the charging power from the power supply power is equal to or lower than the driving power (step S305: No), the storage battery system 1A shifts the process to step S301. Furthermore, when it is determined that the space temperature is equal to or lower than the upper limit temperature (step S306: No), the storage battery system 1A moves the process to step S301.
  • control unit 9 When it is determined that the remaining power obtained by subtracting the sum of the supply power and the charge power from the power supply power is equal to or lower than the drive power in a state where the control unit 9 operates the cooling device 6 (step S308: No), control is performed. The unit 9 ends the operation of the cooling device 6 (step S310).
  • step S309 when it is determined that the space temperature is equal to or higher than the lower limit temperature (step S309: No), the storage battery system 1A moves the process to step S308. That is, once the operation of the cooling device 6 is started, the storage battery system 1A uses the cooling device 6 to store the storage space 710 until it is determined that there is no surplus power or the space temperature is determined to be lower than the lower limit temperature. Cooling.
  • the cooling device 6 As described above, in the second control mode, when power is supplied to the storage battery 4 and the load device 100 from the power source 2 as in the first control mode, if there is surplus power in the power source 2, the cooling device 6 The storage space 710 is cooled. As a result, the storage battery system 1 ⁇ / b> A can cool the storage battery 4 with the cooling device 6.
  • a of storage battery systems of this embodiment cool the storage space 710 with the cooling device 6 if there is surplus power even if power is supplied to both the storage battery 4 and the load device 100.
  • the temperature rise of the storage battery 4 is suppressed.
  • the storage battery system 1 ⁇ / b> A of the present embodiment can extend the life of the storage battery 4.
  • control unit 9 starts the operation of the cooling device 6 when the temperature of the storage battery 4 is higher than the upper limit temperature. Moreover, the control part 9 complete
  • Embodiments 1 and 2 described above are only a part of various embodiments of the present disclosure.
  • the first and second embodiments can be variously changed depending on the design or the like as long as the object of the present disclosure can be achieved.
  • the modification of Embodiment 1, 2 is enumerated.
  • the power source 2 may be an independent power source device independent of the power system, such as a diesel power generator.
  • the cooling device 6 may be a cooling device such as a heat pump type or a water cooling type.
  • the cooling device 6 may be one or a plurality of Peltier elements.
  • the plurality of Peltier elements may be directly attached to the plurality of storage battery units 41 of the storage battery 4, respectively. Further, for example, the Peltier element may be attached to a wall inside the storage 7. In this case, the storage battery 4 is indirectly cooled by cooling the storage space 710 by the Peltier element. In short, the cooling device 6 should just be able to cool the storage battery 4 directly or indirectly.
  • the cooling device 6 may be arranged inside the storage 7. In this case, neither the intake hole 712 nor the exhaust hole 713 needs to be formed in the storage case 7. As described above, the cooling device 6 is arranged inside the storage 7 so that the storage 7 can be easily constructed.
  • each of the plurality of storage battery units 41 may be arranged such that the longitudinal direction is the horizontal direction.
  • the storage battery 4 does not need to be configured by the four storage battery units 41 and may be configured by one or more storage battery units 41.
  • the shape of the storage 7 is not limited to the shape described in the above embodiment.
  • the storage 7 may have a space divided into an upper stage and a lower stage, for example.
  • the storage 7 may have a plurality of spaces partitioned in the up-down direction, the left-right direction, or the front-rear direction. Since the storage battery system (1; 1A) can individually cool each of the spaces, the power used can be reduced.
  • the charging circuit (3; 3A) may be connected to a power network.
  • the storage battery 4 may be charged with power from a commercial power source.
  • the charging circuit (3; 3A) when the storage battery 4 is in a fully charged state, the charging circuit (3; 3A) does not perform trickle charging, and each remaining capacity of the storage battery 4 is, for example, a predetermined lower limit value of the remaining capacity. May be configured to begin charging below.
  • the power supplied to the cooling device 6 is not limited to surplus power.
  • the cooling device 6 may use, for example, the power of a secondary battery independent of a dry battery or a storage battery system (1; 1A).
  • the priority of the cooling device 6 is set to the lowest among the storage battery 4, the cooling device 6, and the load device 100.
  • the priority of the cooling device 6 may be set highest. That is, the priority order of the storage battery 4, the cooling device 6, and the load device 100 may be changed as appropriate.
  • the storage battery system (1; 1A) of the first aspect charges the storage battery (4) stored in the storage space (710) with the power supplied from the power source. Charging circuit (3; 3A).
  • the storage battery system (1; 1A) of the first aspect further includes a discharge circuit (5) for discharging the storage battery (4) and a cooling device (6) for cooling the storage battery (4). According to the first aspect, the life of the storage battery (4) can be extended.
  • the storage battery system (1; 1A) of the second aspect can be realized by a combination with the first aspect.
  • a 2nd aspect is further provided with the control part (9) which controls operation
  • the cooling device (6) can be operated only when necessary by the controller (9).
  • the storage battery system (1; 1A) of the third aspect can be realized by a combination with the second aspect.
  • the control unit (9) is configured to operate the cooling device (6) using power supply power. According to the third aspect, it is not necessary to prepare a power source different from the power source (2) in order to operate the cooling device (6).
  • the storage battery system (1; 1A) of the fourth aspect can be realized by a combination with the third aspect.
  • the control unit (9) when the power supply power of the power supply (2) is larger than the charge power required for charging the storage battery (4), the cooling device with surplus power obtained by subtracting the charge power from the power supply power. (6) is configured to operate. According to the 4th aspect, the storage battery 4 can be cooled using power supply power efficiently.
  • the storage battery system (1; 1A) of the fifth aspect can be realized by a combination with any one of the second to fourth aspects.
  • the control unit (9) is configured to start the operation of the cooling device (6) when the temperature of the storage battery (4) is higher than a preset upper limit temperature.
  • the storage battery (4) can be cooled by more efficiently using the power supply.
  • the storage battery system (1; 1A) of the sixth aspect can be realized by a combination with the fifth aspect.
  • the temperature measurement part (8) which measures the temperature of a storage battery (4) is further provided.
  • a control part (9) judges whether the temperature of a storage battery (4) is higher than upper limit temperature.
  • the controller (9) is configured to start the operation of the cooling device (6) when the temperature of the storage battery (4) is higher than the upper limit temperature. According to the 6th aspect, a storage battery (4) can be cooled using power supply power more efficiently.
  • the storage battery system (1; 1A) of the seventh aspect can be realized by a combination with the fifth aspect.
  • the control unit (9) is configured to stop the operation of the cooling device (6) when the temperature of the storage battery (4) is lower than the lower limit temperature. According to the 7th aspect, a storage battery (4) can be cooled using power supply power more efficiently.
  • the storage battery system (1; 1A) of the eighth aspect can be realized by a combination with the seventh aspect.
  • the eighth aspect further includes a temperature measurement unit (8) that measures the temperature of the storage battery (4).
  • a control part (9) judges whether the temperature of a storage battery (4) is lower than a minimum temperature.
  • the controller (9) is configured to stop the operation of the cooling device (6) when the temperature of the storage battery (4) is lower than the lower limit temperature. According to the 8th aspect, a storage battery (4) can be cooled using power supply power more efficiently.
  • the storage battery system (1; 1A) of the ninth aspect can be realized by a combination with any one of the first to eighth aspects.
  • the ninth aspect further includes a power source (2).
  • the power source (2) is a power generator.
  • the storage battery (4) can be charged without being affected by the commercial power system.
  • the storage battery system (1; 1A) of the tenth aspect can be realized by a combination with the ninth aspect.
  • the power generation device is a solar power generation device. According to the tenth aspect, a relatively large amount of electric power can be generated and further utilized.
  • the storage battery system (1; 1A) of the eleventh aspect can be realized by a combination with any one of the first to tenth aspects.
  • the cooling device (6) is configured to cool the storage battery (4) by cooling the storage space (710). According to the 11th aspect, a storage battery (4) can be cooled efficiently.
  • the storage battery system (1; 1A) of the twelfth aspect can be realized by a combination with the eleventh aspect.
  • the twelfth aspect further includes a storage (7) having a storage space (710) therein.
  • the storage (7) is arranged so that one surface faces upward.
  • the cooling device (6) is disposed above the storage space (710).
  • the storage battery (4) can be cooled with a simple structure.
  • the storage battery system (1; 1A) of the thirteenth aspect can be realized by a combination with any one of the first to twelfth aspects.
  • the thirteenth aspect further includes a storage battery (4). According to the thirteenth aspect, the life of the storage battery (4) can be extended.

Abstract

本開示の課題は、蓄電池の長寿命化を図ることができる蓄電池システムを提供することである。蓄電池システム(1)は、蓄電池(4)が放電することで、負荷機器(100)に交流電圧・交流電流によって構成される電力を供給する。蓄電池システム(1)は、収納スペース(710)に収納された蓄電池(4)を電源(2)から供給される電源電力で充電する充電回路(3)と、蓄電池(4)を放電させる放電回路(5)と、蓄電池(4)を冷却する冷却装置(6)とを備える。

Description

蓄電池システム
 本開示は、蓄電池システム(Storage Battery System)に関し、より詳細には、蓄電池を充電する蓄電池システムに関する。
 従来、電源から供給された電力を受けて、負荷回路に電力を供給する電源装置が提供されている(例えば、特許文献1)。特許文献1の電源装置は、蓄電池を備える。電源装置は、電源から供給された電力で蓄電池を充電する。特許文献1の電源装置は、必要に応じて、蓄電池から負荷回路(負荷機器)に電力を供給する。
 ところで、蓄電池の温度が上昇すると、蓄電池の劣化が進行し、蓄電池の寿命が短くなってしまうことがある。
 本開示は、上記事由に鑑みてなされており、蓄電池の長寿命化を図る蓄電池システムを提供することを目的とする。
特開2016-59229号公報
 本開示の一態様の蓄電池システムは、収納スペースに収納された蓄電池を電源から供給される電源電力で充電する充電回路と、前記蓄電池を放電させる放電回路と、前記蓄電池を冷却する冷却装置とを備える。
図1は本開示の実施形態1に係る蓄電池システムのシステム構成図である。 図2は上記蓄電池システムの要部の斜視図である。 図3は上記蓄電池システムのフローチャートである。 図4は本開示の実施形態2に係る蓄電池システムのシステム構成図である。 図5は上記蓄電池システムの第1制御モードのフローチャートである。 図6は上記蓄電池システムの第2制御モードのフローチャートである。
 1.実施形態1
 1.1 構成
 図1は、本実施形態の蓄電池システム1のシステム構成図である。本実施形態の蓄電池システム1は、図1に示すように、蓄電池4を充電する蓄電池システムである。また、蓄電池システム1は、電源2及び蓄電池4からの電力に基づいて負荷機器100に電力(供給電力)を供給するように構成されている。なお、負荷機器100は、電力系統(例えば、商用の電力系統)とも電気的に接続されている。電力系統が正常に動作している場合において、負荷機器100には、電力系統からの電力が供給される。
 蓄電池システム1は、図1に示すように、電源2と、充電回路3と、蓄電池4と、放電回路5と、冷却装置6と、収納庫7と、温度測定部8と、制御部9とを備える。
 電源2は、複数の太陽電池モジュールを備える太陽光発電装置である。なお、電源2は、風力によって発電する風力発電装置、地熱によって発電する地熱発電装置などの発電装置であればよい。
 充電回路3は、蓄電池4を充電するように構成される。充電回路3は、電源電力から蓄電池4を充電するのに必要な直流の充電電力を生成する。充電回路3は、充電電力で蓄電池4を充電する。蓄電池システム1において余剰電力がある場合、充電回路3は、負荷機器100及び冷却装置6の少なくとも一方に余剰電力を供給することができる。
 充電回路3は、例えば、定電流制御、定電圧制御、又は、定電流制御及び定電圧制御の組み合わせによる制御方式によって、蓄電池4を充電する。定電流制御及び定電圧制御の組み合わせによる制御方式には、定電圧定電流充電制御方式がある。
 ここで、定電圧定電流充電制御方式について説明する。以下の説明では、蓄電池4に蓄えられている電力の量(つまり蓄電池4が供給可能な電力の量)を残容量という。
 蓄電池4の残容量が比較的少ない場合、充電回路3は、定電流制御によって蓄電池4の充電を行う。充電回路3が定電流制御によって蓄電池4を充電する場合、蓄電池4の残容量は、定電圧制御の場合よりも急速に増加する。充電回路3は、定電圧制御の場合よりも多くの充電電流が一定の値で蓄電池4に流れるように制御する。充電回路3は、蓄電池4の残容量が満充電の値に近づくまで、定電流制御によって蓄電池4を充電する。
 蓄電池4の残容量が満充電の値に近づくと、充電回路3は、定電流制御から定電圧制御に切り替える。充電回路3は、定電圧制御によって、蓄電池4の残容量が定電流制御の場合より緩やかに増加するように蓄電池4を充電する。充電回路3は、一定の値の充電電圧を蓄電池4に供給する。このように、充電回路3は、充電電圧を一定の値に維持し、蓄電池4の残容量を徐々に増加させる。この結果、蓄電池4の過充電が抑制される。
 ところで、蓄電池4が満充電の状態になった後、充電回路3は、トリクル充電に切り替える。蓄電池4の残容量は、自然放電により減少する。例えば、蓄電池4が満充電の状態になり、放置されると、自然放電により満充電の状態を維持することができない。そこで、充電回路3は、蓄電池4を満充電の状態に維持するために、蓄電池4のトリクル充電を行う。トリクル充電では、充電回路3が蓄電池4の公称電圧よりも高い一定の電圧を蓄電池4に印加する。一定の電圧が蓄電池4に印加されているので、自然放電によって蓄電池4の残容量が減少した場合、蓄電池4には、微弱な充電電流が流れる。蓄電池4に当該充電電流が流れることで、蓄電池4は、充電される。そして、蓄電池4が満充電の状態になると、蓄電池4に充電電流が流れなくなる。このように、自然放電により、蓄電池4が満充電の状態が維持できなくなった場合、充電回路3は、蓄電池4を満充電の状態になるまで充電する。
 また、充電回路3は、必要に応じて、蓄電池4から放電回路5へ電力を供給するように構成される。例えば、電力系統及び電源2から電力が得られず、負荷機器100を動作させることができない場合には、充電回路3は蓄電池4から放電回路5へ電力を供給する。これにより、蓄電池4により負荷機器100を動作させることが可能になる。例えば、充電回路3は、充電電力の電圧を蓄電池4の電圧より低くすることで、蓄電池4から放電回路5に電力が供給されるようにする。
 放電回路(給電回路)5は、充電回路3及び蓄電池4と電気的に接続される。さらに、放電回路5は、負荷機器100及び制御部9と電気的に接続される。制御部9は、放電回路5から受け取った電力により冷却装置6を動作させる。したがって、放電回路5は、充電回路3及び蓄電池4の少なくとも一方から電力を受け取り、受け取った電力に基づいて負荷機器100及び制御部9の少なくとも一方に供給電力を供給する。放電回路5は、例えば、インバータ回路を備える。インバータ回路は、蓄電池4から出力される直流電力を、交流の供給電力に変換する。また、放電回路5は、充電回路3から出力される直流電力を、供給電力に変換する。放電回路5は、インバータ回路により得られた供給電力を負荷機器100及び制御部9の少なくとも一方に供給する。
 なお、供給電力の周波数は、商用の電力系統と同じ周波数(例えば、50Hz及び60Hz)である。放電回路5には、複数の負荷機器100が電気的に接続されていてもよい。また、放電回路5は、充電回路3又は蓄電池4からの直流電力を交流の供給電力に変換する構成に限定されない。例えば、放電回路5は、降圧チョッパ又は昇圧チョッパなどを有し、充電回路3又は蓄電池4からの直流電力を所望の直流の供給電力に変換する構成であってもよい。要するに、放電回路5は、適宜、負荷機器100及び冷却装置6が動作するのに必要な電力を供給するように構成されていればよい。
 蓄電池4は、複数の蓄電池ユニット41(図2では4つ)で構成される。複数の蓄電池ユニット41は、例えば、直方体の密閉型鉛蓄電池である。複数の蓄電池ユニット41は、例えば、互いに電気的に直列に接続されている。なお、複数の蓄電池ユニット41のそれぞれは、ニッケル水素電池、又はリチウムイオン電池でもよい。また、複数の蓄電池ユニット41は、互いに電気的に並列又は直並列に接続されていてもよい。
 冷却装置6は、例えば、コンプレッサ式の冷却装置である。冷却装置6は、外部から空気を取り込む。そして、冷却装置6は、外部から取り込んだ空気を冷却する。冷却装置6は、冷却した空気を外部に排出する。冷却装置6は、放電回路5から制御部9を介して動作に必要な電力が供給される。
 収納庫7は、図2に示すように、本体71と、扉72とを有する。なお、以下の説明では特に断りがない限り、収納庫7の上下、左右、及び前後方向は、図2に示す、上下、左右、及び前後方向に一致する。
 本体71は、矩形の箱状に形成される。本体71の内部には、蓄電池4が収納される収納スペース710が設けられる。収納スペース710には、複数の蓄電池ユニット41が左右方向に並べられて配置される。
 収納スペース710の上側に位置する上壁711の上面には、冷却装置6が配置される。本体71の上壁711には、冷却装置6からの冷気が流れ込む吸気孔712と、収納庫7の内部から空気が冷却装置6に流れ出る排気孔713とが形成される。このように、冷却装置6は、収納庫7の内部の空気を循環して冷却する。また、本体71の上壁711には、蓄電池4の電気分解によって発生する水素を排出する通気孔714が形成される。
 冷却装置6の動作が開始されると、収納庫7の内部の空気は、排気孔713を通って冷却装置6に入り込む。そして、冷却装置6によって冷却された空気が吸気孔712を通って収納庫7の内部に入る。この結果、収納庫7の内部の温度は、低くなる。言い換えると、収納庫7から流れ出た暖かい空気を冷却装置6が冷却し、冷却装置6によって冷却された空気が収納庫7に流れ込むことで、収納スペース710の温度が低くなる。収納スペース710の温度が低くなるこことで、蓄電池4の温度は低くなる。このように、収納スペース710が設けられる収納庫7の内部が冷却されることで、蓄電池4は、冷却される。
 また、収納庫7の外壁(側壁及び上壁)の内部、及び扉72の内部には、断熱材が収納されていてもよい。このように、収納庫7が断熱構造を有することで、収納庫7では、内部の温度が外気によって影響され難くなる。
 温度測定部8は、収納庫7の収納スペース710の温度(以下、空間温度と呼ぶ)を測定するように構成される。ここで、蓄電池4が発熱すると、収納スペース710の空間温度が上昇する。つまり、温度測定部8は、収納庫7の収納スペース710の空間温度を、蓄電池4の温度として測定する。
 制御部9は、冷却装置6を制御するように構成される。制御部9は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリを有するマイクロコントローラによって構成されている。制御部9は、メモリに格納されているプログラムがCPUによって実行されることで機能する。なお、CPUが実行するプログラムは、メモリカード等の記録媒体に記憶されて提供されてもよい。また、制御部9において、CPUとメモリとは別々の電子部品であって、互いに電気的に接続されるように構成されていてもよい。
 制御部9は、予め上限温度及び下限温度を記憶している。制御部9は、温度測定部8が測定した温度(収納スペース710の空間温度)と上限温度とを比較する。収納スペース710の空間温度が上限温度よりも高い場合、制御部9は、冷却装置6の動作を開始させる。また、制御部9は、空間温度と下限温度とを比較する。制御部9は、収納スペース710の空間温度が下限温度よりも低くなると、冷却装置6の動作を終了する。なお、蓄電池4は、10℃から25℃の間の温度に維持されることが好ましい。さらに、蓄電池4は、15℃から20℃の間の温度に維持されることがより好ましい。つまり、上限温度は、20℃から25℃の間で設定されることが好ましい。また、下限温度は、10℃から15℃の間で設定されることが好ましい。
 例えば、蓄電池システム1の充電回路3、放電回路5、蓄電池4、冷却装置6、収納庫7と、温度測定部8、及び制御部9は、コンテナに収納される。コンテナは、金属の箱状に形成される。コンテナには、ドアが取り付けられることで、作業者が蓄電池4などを容易に出し入れすることができる。コンテナの屋根(上面)には、電源2が配置される。より詳細には、コンテナの屋根には、複数の太陽電池モジュールが並べて配置されている。コンテナの屋根は、複数の太陽電池モジュールを支持する。太陽電池モジュールは、発電効率を向上させるために、受光面が水平方向に対して傾斜するように配置される。
 コンテナは、換気用の吸気孔と、排気孔とを備える。吸気孔は、コンテナの側壁の下端側に設けられる。吸気孔は、矩形の開口である。吸気孔は雨などが入らないように、雨除けフードに覆われていてもよい。排気孔は、コンテナの側壁の上端側に設けられる。つまり、排気孔は、吸気孔よりも上下方向に高い位置に配置される。排気孔には、排気用の換気扇が取り付けられてもよい。このように、排気孔は、コンテナの内部の空気を外部に排出する。コンテナは、必要に応じて内部に外気を取り入れることで、コンテナの内部の温度の上昇を抑制する。
 1.2 制御方法
 実施形態1の蓄電池システム1では、蓄電池4が満充電になった場合に、余剰電力で冷却装置6を動作するように構成される。蓄電池システム1の制御方法を、図3のフローチャートを参照して、より詳細に説明する。なお、図3のフローチャートの開始では、制御部9が冷却装置6の動作を停止させている。
 充電回路3は、余剰電力があるか否かを判断する(ステップS101)。充電回路3は、蓄電池4が満充電の状態であり、電源2の電源電力が冷却装置6を動作させるのに必要な電力以上であれば、余剰電力があると判断する。余剰電力があると判断されれば(ステップS101:Yes)、制御部9は、温度測定部8によって測定された収納スペース710の空間温度が上限温度よりも高いか否かを判断する(ステップS102)。空間温度が上限温度よりも高いと判断された場合(ステップS102:Yes)、制御部9は、冷却装置6の動作を開始させる(ステップS103)。これにより冷却装置6は、電源2の余剰電力を利用して動作する。冷却装置6の動作の開始後、充電回路3は余剰電力があるか否かをさらに判断する(ステップS104)。余剰電力があると判断されれば(ステップS104:Yes)、制御部9は、空間温度が下限温度よりも低いか否かを判断する(ステップS105)。空間温度が下限温度よりも低いと判断された場合(ステップS105:Yes)、制御部9は、冷却装置6の動作を終了する(ステップS106)。この後、蓄電池システム1は、処理をステップS101に移行する。
 なお、制御部9が冷却装置6の動作を停止させている状態において、余剰電力がないと判断された場合(ステップS101:No)、蓄電池システム1は、処理をステップS101に移行する。同様に、空間温度が上限温度以下と判断された場合(ステップS102:No)、蓄電池システム1は、処理をステップS101に移行する。
 制御部9が冷却装置6を動作させている状態において、余剰電力がないと判断された場合(ステップS104:No)、制御部9は、冷却装置6の動作を終了する(ステップS106)。また、制御部9が冷却装置6を動作させている状態において、空間温度が下限温度以上であると判断された場合(ステップS105:No)、蓄電池システム1は、処理をステップS104に移行する。つまり、蓄電池システム1は、冷却装置6の動作が一度開始されると、余剰電力がないと判断されるか空間温度が下限温度よりも低いと判断されるまで、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。
 1.3 まとめ
 本実施形態の蓄電池システム1は、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。この結果、蓄電池4が冷却されて、蓄電池4の温度上昇は、抑制される。言い換えると、蓄電池4の温度上昇による劣化が抑制される。したがって、本実施形態の蓄電池システム1では、蓄電池4の長寿命化を図ることができる。
 また、蓄電池システム1では、制御部9が、電源2から電源電力の余剰分(余剰電力)を利用して冷却装置6を動作させるので、冷却装置6を動作させるために電源2と別の電源を用意する必要がない。さらに、制御部9は、蓄電池4の温度が上限温度より高い場合に、冷却装置6の動作を開始させる。また、制御部9は、蓄電池4の温度が下限温度よりも低い場合に、冷却装置6の動作を終了する。このように、制御部9は必要に応じて冷却装置6を動作させるから、電力の無駄を軽減することができる。
 2.実施形態2
 2.1 構成
 本実施形態の蓄電池システム1Aについて、図4を参照して説明する。なお、実施形態1と重複する構成については、同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
 本実施形態の蓄電池システム1Aは、図4に示すように、電源2と、充電回路3Aと、蓄電池4と、放電回路5と、冷却装置6と、収納庫7と、温度測定部8と、制御部9とを備える。また、蓄電池システム1Aは、電力変換回路31をさらに備える。電力変換回路31は、充電回路3A及び冷却装置6と電気的に接続されている。充電回路3Aは、電力変換回路31、蓄電池4、及び放電回路5と個別に電気的に接続されている。つまり、充電回路3Aは、入力された電源電力を分配して、電力変換回路31、蓄電池4、及び放電回路5のそれぞれに電力を供給する。また、充電回路3Aは、必要に応じて、蓄電池4から放電回路5へ電力を供給するように構成される。例えば、電力系統及び電源2から電力が得られず、負荷機器100を動作させることができない場合には、充電回路3Aは、蓄電池4から放電回路5へ電力を供給する。これにより、負荷機器100を動作させることが可能になる。
 電力変換回路31は、放電回路5のインバータ回路と同様の回路である。電力変換回路31は、充電回路3Aから出力される直流電力を、冷却装置6を動作させるための交流の駆動電力に変換する。電力変換回路31は、変換した駆動電力を冷却装置6に供給する。なお、電力変換回路31は、直流電力を交流の駆動電力に変換する構成に限定されず、冷却装置6が動作するのに必要な駆動電力を供給する構成であればよい。
 本実施形態の蓄電池システム1Aでは、充電回路3Aが電力変換回路31、蓄電池4、及び放電回路5のそれぞれに供給される電力を制御できる。そのため、蓄電池4、冷却装置6、及び負荷機器100のいずれかに優先的に電力を振り分けるかを設定できる。例えば、充電回路3Aは、蓄電池4を充電している間でも、電源電力から充電電力を引いた残りの電力(余剰電力)を利用して冷却装置6を動作させることができる。また、例えば、充電回路3Aは、放電回路5から負荷機器100に供給電力を供給している間でも、電源電力から供給電力を引いた残りの電力(余剰電力)を利用して冷却装置6を動作させることができる。また、例えば、充電回路3Aは、蓄電池4を充電し、かつ放電回路5から負荷機器100に供給電力を供給している間でも、電源電力から充電電力及び供給電力を引いた残りの電力(余剰電力)を利用して冷却装置6を動作させることができる。つまり、充電回路3Aは、電源電力の余剰電力(例えば、電源電力から充電電力を引いた残りの電力)の一部又は全部を利用して冷却装置6を動作させることができる。
 2.2 制御モード
 充電回路3Aは、2つの制御モード(第1制御モード、及び第2制御モード)を有する。以下の2つの制御モードについて図5及び図6のフローチャートを参照して説明する。
 2.2.1 第1制御モード
 第1制御モードでは、充電回路3Aは、冷却装置6及び負荷機器100よりも蓄電池4に優先的に電源2から電力を供給するように構成される。つまり、第1制御モードでは、充電回路3Aは、優先して蓄電池4を充電するように構成される。言い換えると、充電回路3Aは、蓄電池4が満充電の状態でない限り、蓄電池4を充電する。充電回路3Aが負荷機器100に供給電力を供給する場合、充電回路3Aは、電源電力から充電電力を引いた残りの電力を負荷機器100に供給するように構成される。また、充電回路3Aは、電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた余剰電力で冷却装置6を動作させるように構成される。言い換えると、充電回路3Aは、電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きい場合、電力変換回路31に電力を供給する。
 第1制御モードについて、図5のフローチャートを参照して、より詳細に説明する。なお、以下に説明するステップS206~ステップS209は、図3のフローチャートにおけるステップS102~ステップS105に対応している。
 充電回路3Aは、電源2の電源電力が充電電力よりも大きいか否かを判断する(ステップS201)。電源電力が充電電力よりも大きいと判断された場合(ステップS201:Yes)、充電回路3Aは、蓄電池4を充電する(ステップS202)。次に、充電回路3Aは、電源2の電源電力から充電電力を引いた残りの電力が供給電力よりも大きいか否かを判断する(ステップS203)。電源電力から充電電力を引いた残りの電力が供給電力よりも大きいと判断された場合(ステップS203:Yes)、充電回路3Aは、放電回路5を介して負荷機器100に供給電力を供給する(ステップS204)。次に、充電回路3Aは、電源2の電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいか否かを判断する(ステップS205)。電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいと判断された場合(ステップS205:Yes)、制御部9は、温度測定部8によって測定された収納スペース710の空間温度が上限温度よりも高いか否かを判断する(ステップS206)。空間温度が上限温度よりも高いと判断された場合(ステップS206:Yes)、制御部9は、冷却装置6の動作を開始させる(ステップS207)。これにより冷却装置6は、電源2の余剰電力を利用して動作する。冷却装置6の動作の開始後、充電回路3Aは、電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいか否かをさらに判断する(ステップS208)。電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいと判断されれば(ステップS208:Yes)、制御部9は、空間温度が下限温度よりも低いか否かを判断する(ステップS209)。空間温度が下限温度よりも低いと判断された場合(ステップS209:Yes)、制御部9は、冷却装置6の動作を終了する(ステップS210)。この後、蓄電池システム1Aは、処理をステップS201に移行する。
 なお、制御部9が冷却装置6の動作を停止させている状態において、電源電力が充電電力以下であると判断された場合(ステップS201:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS201に移行する。同様に、電源電力から充電電力を引いた残りの電力が供給電力以下であると判断された場合(ステップS203:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS201に移行する。また、電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力以下であると判断された場合(ステップS205:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS201に移行する。さらに、空間温度が上限温度以下であると判断された場合(ステップS206:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS201に移行する。
 制御部9が冷却装置6を動作させている状態において、電源電力から充電電力及び供給電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力以下と判断された場合(ステップS208:No)、制御部9は、冷却装置6の動作を終了する(ステップS210)。
 また、制御部9が冷却装置6を動作させている状態において、空間温度が下限温度以上であると判断された場合(ステップS209:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS208に移行する。つまり、蓄電池システム1Aは、冷却装置6の動作が一度開始されると、余剰電力がないと判断されるか空間温度が下限温度よりも低いと判断されるまで、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。
 このように、第1制御モードでは、蓄電池4及び負荷機器100に電源2から電力を供給している際に、電源2に余剰電力があれば、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。この結果、蓄電池システム1Aは、冷却装置6で蓄電池4を冷却することができる。
 2.2.2 第2制御モード
 第2制御モードでは、充電回路3Aは、蓄電池4及び冷却装置6よりも負荷機器100に優先的に電源2から電力を供給するように構成される。つまり、第2制御モードでは、充電回路3Aは優先して負荷機器100に供給電力を供給する。充電回路3Aは、電源電力から供給電力を引いた残りの電力のうち、一部又は全部で蓄電池4を充電する。つまり、充電回路3Aは、電源電力から供給電力を引いた残りの電力が充電電力よりも大きいと判断された場合、充電電力で蓄電池4を充電する。また、収納スペース710の空間温度が上限温度よりも高いと判断され、かつ電源電力から供給電及び充電電力の合計を引いた残りの電力(余剰電力)があると判断されれば、制御部9は、供給される駆動電力で冷却装置6を動作させる。なお、駆動電力とは、冷却装置6が動作するのに必要な電力である。
 第2制御モードについて、図6のフローチャートを参照して、より詳細に説明する。なお、以下に説明するステップS306~ステップS309は、図3のフローチャートにおけるステップS102~ステップS105に対応している。
 充電回路3Aは、電源2の電源電力が供給電力よりも大きいか否かを判断する(ステップS301)。電源電力が供給電力よりも大きいと判断された場合(ステップS301:Yes)、充電回路3Aは、放電回路5を介して負荷機器100に供給電力を供給する(ステップS302)。次に、充電回路3Aは、電源2の電源電力から供給電力を引いた残りの電力が充電電力よりも大きいか否かを判断する(ステップS303)。電源電力から供給電力を引いた残りの電力が充電電力よりも大きいと判断された場合(ステップS303:Yes)、充電回路3Aは、蓄電池4を充電する(ステップS304)。次に、充電回路3Aは、電源2の電源電力から供給電力及び充電電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいか否かを判断する(ステップS305)。電源電力から供給電力及び充電電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいと判断された場合(ステップS305:Yes)、制御部9は、温度測定部8によって測定された収納スペース710の空間温度が上限温度よりも高いか否かを判断する(ステップS306)。空間温度が上限温度よりも高いと判断された場合(ステップS306:Yes)、制御部9は、冷却装置6の動作を開始させる(ステップS307)。これにより冷却装置6は、電源2の余剰電力を利用して動作する。冷却装置6の動作の開始後、充電回路3Aは、電源電力から供給電力及び充電電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいか否かをさらに判断する(ステップS308)。電源電力から供給電力及び充電電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力よりも大きいと判断されれば(ステップS308:Yes)、制御部9は、空間温度が下限温度よりも低いか否かを判断する(ステップS309)。空間温度が下限温度よりも低いと判断された場合(ステップS309:Yes)、制御部9は、冷却装置6の動作を終了する(ステップS310)。この後、蓄電池システム1は、処理をステップS301に移行する。
 なお、制御部9が冷却装置6の動作を停止させている状態において、電源電力が供給電力以下であると判断された場合(ステップS301:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS301に移行する。同様に、制御部9が電源電力から供給電力を引いた残りの電力が充電電力以下であると判断された場合(ステップS303:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS301に移行する。また、電源電力から供給電力及び充電電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力以下であると判断された場合(ステップS305:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS301に移行する。さらに、空間温度が上限温度以下と判断された場合(ステップS306:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS301に移行する。
 制御部9が冷却装置6を動作させている状態において、電源電力から供給電力及び充電電力の合計を引いた残りの電力が駆動電力以下であると判断された場合(ステップS308:No)、制御部9は、冷却装置6の動作を終了する(ステップS310)。
 また、制御部9が冷却装置6を動作させている状態において、空間温度が下限温度以上であると判断された場合(ステップS309:No)、蓄電池システム1Aは、処理をステップS308に移行する。つまり、蓄電池システム1Aは、冷却装置6の動作が一度開始されると、余剰電力がないと判断されるか空間温度が下限温度よりも低いと判断されるまで、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。
 このように、第2制御モードでは、第1制御モードと同様に、蓄電池4及び負荷機器100に電源2から電力を供給している際に、電源2に余剰電力があれば、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。この結果、蓄電池システム1Aは、冷却装置6で蓄電池4を冷却することができる。
 また、第2制御モードでは、蓄電池4よりも負荷機器100に優先して電源2から電力を供給する。そのため、例えば電力系統からの給電が不安定な場合には、第1制御モードから第2制御モードに切り替えることで、負荷機器100の安定した動作が期待できる。
 2.3 まとめ
 本実施形態の蓄電池システム1Aは、蓄電池4及び負荷機器100の両方に電力が供給されていても、余剰電力があれば、冷却装置6で収納スペース710を冷却する。収納スペース710が冷却されることで、蓄電池4の温度上昇は、抑制される。言い換えると、蓄電池4の温度上昇による劣化が抑制される。したがって、本実施形態の蓄電池システム1Aは、蓄電池4の長寿命化を図ることができる。
 さらに、制御部9は、蓄電池4の温度が上限温度より高い場合に、冷却装置6の動作を開始させる。また、制御部9は、蓄電池4の温度が下限温度よりも低い場合に、冷却装置6の動作を終了する。このように、制御部9は、蓄電池4及び負荷機器100の両方に電力が供給されていても、必要に応じて冷却装置6を動作させるから、電力の無駄を軽減することができる。
 3.変形例
 以上説明した実施形態1,2は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎない。また、実施形態1,2は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、実施形態1,2の変形例を列挙する。
 電源2は、ディーゼル発電装置など、電力系統から独立した独立型電源装置であればよい。
 変形例では、冷却装置6は、ヒートポンプ式、水冷式などの冷却装置であってもよい。また、冷却装置6は、1つ又は複数のペルチェ素子などであってもよい。複数のペルチェ素子は、蓄電池4の複数の蓄電池ユニット41にそれぞれ直接取り付けられてもよい。また、例えば、ペルチェ素子は、収納庫7の内部の壁に取り付けられてもよい。この場合、ペルチェ素子によって収納スペース710が冷却されることで、蓄電池4が間接的に冷却される。要するに、冷却装置6は、直接的又は間接的に、蓄電池4を冷却することができればよい。
 さらに、冷却装置6は、収納庫7の内部に配置されていてもよい。この場合、収納庫7には、吸気孔712及び排気孔713のいずれも形成されなくてもよい。このように冷却装置6が、収納庫7の内部に配置されることで、収納庫7の施工が容易になる。
 変形例では、複数の蓄電池ユニット41のそれぞれは、長手方向が水平方向となるように配置されてもよい。
 また、蓄電池4は、4つの蓄電池ユニット41で構成される必要はなく、1つ以上の蓄電池ユニット41で構成されてもよい。
 収納庫7の形状は、上述の実施形態で説明した形状に限定されない。変形例では、収納庫7は、例えば、上段と下段とに区切られた空間を有してもよい。また、収納庫7は、上下方向、左右方向、又は前後方向に区切られた複数の空間を有してもよい。蓄電池システム(1;1A)は、空間のそれぞれを個別に冷却することができるので、使用する電力を軽減することができる。
 変形例では、充電回路(3;3A)は、電力網と接続されていてもよい。この場合、商用電源からの電源電力で、蓄電池4が充電されてもよい。
 変形例では、蓄電池4が満充電の状態のとき、充電回路(3;3A)は、トリクル充電をせず、蓄電池4のそれぞれの残容量が、例えば、予め決められていた残容量の下限値よりも下回ると、充電を始めるように構成されてもよい。
 なお、冷却装置6に供給される電力は、余剰電力に限定されない。変形例では、冷却装置6は、例えば、乾電池または蓄電池システム(1;1A)から独立した二次電池の電力を利用してもよい。
 なお、実施形態2では、蓄電池4、冷却装置6、負荷機器100の中で、冷却装置6の優先順位が一番低く設定されている。しかしながら、冷却装置6の優先順位が最も高く設定されてもよい。つまり、蓄電池4、冷却装置6、負荷機器100の優先順位は適宜変更してもよい。
 4.態様
 上記実施形態及び変形例から明らかなように、第1の態様の蓄電池システム(1;1A)は、収納スペース(710)に収納された蓄電池(4)を電源から供給される電源電力で充電する充電回路(3;3A)を備える。第1態様の蓄電池システム(1;1A)は、蓄電池(4)を放電させる放電回路(5)と、蓄電池(4)を冷却する冷却装置(6)とをさらに備える。第1の態様によれば、蓄電池(4)の長寿命化を図ることができる。
 第2の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第1の態様との組み合わせにより実現され得る。第2の態様は、冷却装置(6)の動作を制御する制御部(9)をさらに備える。第2の態様によれば、制御部(9)により必要な時だけ冷却装置(6)を動作させることができる。
 第3の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第2の態様との組み合わせにより実現され得る。第3の態様では、制御部(9)は、冷却装置(6)を電源電力を利用して動作させるように構成される。第3の態様によれば、冷却装置(6)を動作させるために電源(2)とは別の電源を用意する必要がない。
 第4の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第3の態様との組み合わせにより実現され得る。第4の態様では、制御部(9)は、電源(2)の電源電力が蓄電池(4)の充電に必要な充電電力よりも大きい場合、電源電力から充電電力を引いた余剰電力で冷却装置(6)を動作させるように構成される。第4の態様によれば、電源電力を効率よく利用して、蓄電池4を冷却することができる。
 第5の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第2~4の態様の何れか一つとの組み合わせにより実現され得る。第5の態様では、制御部(9)は、蓄電池(4)の温度が予め設定された上限温度よりも高い場合、冷却装置(6)の動作を開始させるように構成される。第5の態様によれば、電源電力をより効率よく利用して、蓄電池(4)を冷却することができる。
 第6の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第5の態様との組み合わせにより実現され得る。第6の態様では、蓄電池(4)の温度を測定する温度測定部(8)をさらに備える。制御部(9)は、蓄電池(4)の温度が上限温度よりも高いか否かを判断する。制御部(9)は、蓄電池(4)の温度が上限温度よりも高い場合、冷却装置(6)の動作を開始させるように構成される。第6の態様によれば、電源電力をより効率よく利用して、蓄電池(4)を冷却することができる。
 第7の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第5の態様との組み合わせにより実現され得る。第7の態様では、制御部(9)は、蓄電池(4)の温度が下限温度よりも低い場合、冷却装置(6)の動作を停止させるように構成される。第7の態様によれば、電源電力をより効率よく利用して、蓄電池(4)を冷却することができる。
 第8の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第7の態様との組み合わせにより実現され得る。第8の態様は、蓄電池(4)の温度を測定する温度測定部(8)をさらに備える。制御部(9)は、蓄電池(4)の温度が下限温度よりも低いか否かを判断する。制御部(9)は、蓄電池(4)の温度が下限温度よりも低い場合、冷却装置(6)の動作を停止させるように構成される。第8の態様によれば、電源電力をより効率よく利用して、蓄電池(4)を冷却することができる。
 第9の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第1~8の態様の何れか一つとの組み合わせにより実現され得る。第9の態様は、電源(2)をさらに備える。電源(2)は、発電装置である。第9の態様によれば、商用の電力系統に影響されず、蓄電池(4)を充電することができる。
 第10の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第9の態様との組み合わせにより実現され得る。第10の態様では、発電装置は、太陽光発電装置である。第10の態様によれば、比較的多くの電力を発電することができ、さらに利用することができる。
 第11の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第1~10の態様の何れか一つとの組み合わせにより実現され得る。第11の態様では、冷却装置(6)は、収納スペース(710)を冷却することで、蓄電池(4)を冷却するように構成される。第11の態様によれば、蓄電池(4)を効率よく冷却することができる。
 第12の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第11の態様との組み合わせにより実現され得る。第12の態様は、収納スペース(710)を内部に有する収納庫(7)をさらに備える。収納庫(7)は、一面が上向きになるように配置される。冷却装置(6)は、収納スペース(710)よりも上に配置される。第12の態様によれば、簡易な構造によって蓄電池(4)を冷却することができる。
 第13の態様の蓄電池システム(1;1A)は、第1~12の態様の何れか一つとの組み合わせにより実現され得る。第13の態様は、蓄電池(4)をさらに備える。第13の態様によれば、蓄電池(4)の長寿命化を図ることができる。
 1、1A 蓄電池システム
 2 電源
 3、3A 充電回路
 4 蓄電池
 5 放電回路
 6 冷却装置
 7 収納庫
 710 収納スペース
 8 温度測定部
 9 制御部

Claims (13)

  1.  収納スペースに収納された蓄電池を電源から供給される電源電力で充電する充電回路と、
     前記蓄電池を放電させる放電回路と、
     前記蓄電池を冷却する冷却装置と、
     を備える、
     蓄電池システム。
  2.  前記冷却装置の動作を制御する制御部をさらに備える、
     請求項1の蓄電池システム。
  3.  前記制御部は、前記冷却装置を前記電源電力を利用して動作させるように構成される、
     請求項2の蓄電池システム。
  4.  前記制御部は、前記電源の前記電源電力が前記蓄電池の充電に必要な充電電力よりも大きい場合、前記電源電力から前記充電電力を引いた余剰電力で前記冷却装置を動作させるように構成される、
     請求項3の蓄電池システム。
  5.  前記制御部は、前記蓄電池の温度が予め設定された上限温度よりも高い場合、前記冷却装置の動作を開始させるように構成される、
     請求項2~4の何れか一項の蓄電池システム。
  6.  前記蓄電池の前記温度を測定する温度測定部をさらに備え、
     前記制御部は、前記蓄電池の前記温度が前記上限温度よりも高いか否かを判断し、前記蓄電池の前記温度が前記上限温度よりも高い場合、前記冷却装置の動作を開始させるように構成される、
     請求項5の蓄電池システム。
  7.  前記制御部は、前記蓄電池の前記温度が下限温度よりも低い場合、前記冷却装置の動作を停止させるように構成される、
     請求項5の蓄電池システム。
  8.  前記蓄電池の前記温度を測定する温度測定部をさらに備え、
     前記制御部は、前記蓄電池の前記温度が前記下限温度よりも低いか否かを判断し、前記蓄電池の前記温度が前記下限温度よりも低い場合、前記冷却装置の動作を停止させるように構成される、
     請求項7の蓄電池システム。
  9.  前記電源をさらに備え、
     前記電源は、発電装置である、
     請求項1~8の何れか一項の蓄電池システム。
  10.  前記発電装置は、太陽光発電装置である、
     請求項9の蓄電池システム。
  11.  前記冷却装置は、収納スペースを冷却することで、前記蓄電池を冷却するように構成される、
     請求項1~10の何れか一項の蓄電池システム。
  12.  前記収納スペースを内部に有する収納庫をさらに備え、
     前記収納庫は、一面が上向きなるように配置され、
     前記冷却装置は、前記収納スペースよりも上に配置される、
     請求項11の蓄電池システム。
  13.  前記蓄電池をさらに備える、
     請求項1~12の何れか一項の蓄電池システム。
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