WO2018230234A1 - 電力供給装置 - Google Patents

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WO2018230234A1
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power
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power supply
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一色　良太
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株式会社村田製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This technology relates to a power supply device using, for example, a lithium ion secondary battery.
  • a storage battery system As a power supply device using a large number of storage battery modules including a plurality of single cells (also referred to as battery cells), for example, lithium ion secondary batteries.
  • Storage battery systems are widely used for industrial use, power system linkage use, and home use. Recently, large-scale systems in which storage battery modules for large-capacity and high-power applications are arranged in containers in rack units have begun to spread.
  • a system in which a plurality of storage battery modules are mounted on a rack and a rack on which the storage battery modules are mounted, an AC / DC converter, a control unit, and the like are stored in a container has been proposed.
  • the storage battery system can supply electric power to a load such as a lighting device in a factory at the time of a power failure, for example, and can be used to level the electric power load.
  • an exhaust fan is installed on the ceiling of the storage battery panel and an air conditioner (hereinafter abbreviated as air conditioner) is installed in the container to cool the storage battery module and storage battery panel.
  • air conditioner air conditioner
  • Patent Document 1 a storage battery in a storage battery panel in a large container storage battery system is passed through a duct connected to a ceiling air conditioner on the left or right or back of the storage battery panel, and cooling air is placed in the storage battery panel to A cooling structure for discharging exhaust heat having heat from the exhaust holes is described.
  • Patent Document 1 has the following problems. By providing a duct between the storage battery panels or on the back of the storage battery panel, the space in which the storage battery can be originally stored is reduced, and the storage capacity per unit volume is reduced. A very complicated container layout must be designed by providing a structure called a duct connected to the air conditioner on the left and right sides of the battery panel. In addition, it is necessary to carefully consider the layout of the air conditioner, the connection between the storage battery panels, and the connection layout of the electric wires with the circuit portion, etc. while taking into account the flow of the cooling air, which can greatly restrict the degree of freedom in designing the container layout. Cooling efficiency is poor because the flow of forced cooling air is in the opposite direction to the original heat flow and the physical phenomenon from bottom to top.
  • an object of the present technology is to provide a power supply device that can solve these problems.
  • the present technology includes a container including a front surface, a back surface, a side surface, a ceiling plate, and a bottom surface, A floor installed at a predetermined height with respect to the bottom surface and forming a floor wiring space; A plurality of storage battery panels arranged on the floor; An air conditioner installed near the ceiling board; It has a duct for supplying cold air from the air conditioner to the underfloor wiring space, This is a power supply device that takes in cold air from the underfloor wiring space through the bottom surface of the rack.
  • the storage battery panel has an opening in a bottom surface portion connected to the underfloor wiring space.
  • This technique has the following effects.
  • the effect described here is not necessarily limited, and may be any effect described in the present technology or an effect different from them.
  • the storage capacity per unit volume of the container can be increased. Freedom in designing the layout of containers such as air conditioners, battery panels, and circuit boards. Efficient cooling air flow can be created according to physical phenomena.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a system configuration according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating connection of an example of the storage battery system.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating connection of another example of the storage battery system.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of a storage battery board according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 5 is a perspective view of the container internal configuration for explaining the configuration of the embodiment of the present technology.
  • FIG. 6 is a front view illustrating the internal configuration of the container according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining the underfloor wiring space according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 8 is a side view showing an internal configuration viewed from the front side of the container.
  • FIG. 8 is a side view showing an internal configuration viewed from the front side of the container.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating the air flow inside the container according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 10 is a front view illustrating an air flow inside the container according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 11 is a side view showing the flow of air inside the container according to the embodiment of the present technology.
  • FIG. 12 is a perspective view used for explaining a modification of the present technology.
  • FIG. 13 is a front view showing an air flow used for explaining a modification of the present technology.
  • FIG. 14 is a front view used for explaining a modification of the present technology.
  • FIG. 15 is a plan view used for explaining a modification of the present technology.
  • FIG. 16 is a perspective view used for explaining a modification of the present technology.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a residential storage battery system to which the present technology is applied.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an example of a storage battery system according to an embodiment of the present technology.
  • a storage battery system according to an embodiment of the present technology includes a plurality of storage battery modules, for example, 16 storage battery modules M1 to M16 (indicated as storage battery module M when individual storage battery modules do not need to be distinguished) And a battery management unit (Battery Management Unit) BMU, a plurality of battery management units BMU and a line concentrator (BMU hub) HUB connected by communication wiring Lc as a communication path, and an AC / DC converter INV (In the drawing, it is expressed as PCS (Power Conditioning System)) and a system controller SYS.
  • a battery management unit BMU which is a common controller for the storage battery module M is provided.
  • Storage battery module M is connected in series.
  • the connection form of the storage battery module M can be changed as appropriate. For example, two storage battery modules connected in series may be connected in parallel, and eight parallel connections may be connected in series.
  • a power storage device in which the storage battery module M and the battery management unit BMU are mounted on a common rack is referred to as a storage battery panel.
  • a plurality of storage battery panels ST1 to ST14 connected in parallel are connected to the AC / DC converter INV.
  • the storage battery board ST suitably.
  • the number of storage battery modules or storage battery panels and the connection form of the storage battery panels are not limited to those described above, and can be variously set.
  • power is supplied from the outside 1, and charging power is supplied from the outside 1 to the storage battery module M through the power line through the AC / DC converter INV.
  • the external 1 is a load, an AC power system, etc., and is set according to the use of the storage battery system. For example, a three-phase three-wire 400V power line in a factory.
  • the DC power supplied from the storage battery module M is converted to AC power and supplied to the outside 1.
  • AC power supplied from the outside 1 is converted into DC power and supplied to the storage battery module M to charge the storage battery module M.
  • battery management Communication between the units BMU and the storage battery module M is performed according to standards such as RS-232C (Recommended Standard 232 Normal version 232), RS-485, and CAN (Controller Area Network).
  • RS-232C Recommended Standard 232 Normal version 232
  • RS-485 Recommended Standard 232 Normal version 232
  • CAN Controller Area Network
  • An example of the storage battery module M includes an exterior case, a battery block accommodated in the exterior case, and the like.
  • the outer case it is desirable to use a material having high conductivity and emissivity, for example.
  • a material having high conductivity and emissivity By using a material having high conductivity and emissivity, excellent heat dissipation in the outer case can be obtained. By obtaining excellent heat dissipation, temperature rise in the outer case can be suppressed. Furthermore, the opening of the outer case can be minimized or eliminated, and high dustproof and drip-proof properties can be realized.
  • a material such as aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy is used. This outer case serves as a grounding location for the charging module M.
  • a battery management unit BMU which is a higher-level controller, is commonly provided for a plurality of storage battery modules M.
  • the battery management unit BMU collects data from each storage battery module M. That is, data of voltage, SOC ( ⁇ State ⁇ Of Charge: remaining capacity ratio), charging current, discharging current, and battery temperature of each battery cell of each storage battery module M is acquired through communication.
  • Two-way communication between the storage battery module M and the battery management unit BMU according to the serial communication standards such as I2C, SMBus (System Management Bus), SPI (Serial Peripheral Interface), CAN (Controller Area Network) Is done. Communication may be wired or wireless.
  • Battery management unit BMU controls charging permission or charging prohibition of a plurality of storage battery modules M.
  • the battery management unit BMU receives a command from the line concentrator HUB through communication and controls charging permission or charging prohibition.
  • the battery management unit BMU transmits a charging permission command to the storage battery module M for which charging permission has been determined.
  • the storage battery module M that has received the charge permission command turns on the charge switch element. However, when a condition such as overcharging of the battery is established, the charging switch element is turned off.
  • the storage battery module M that does not receive the charge permission command turns off the charge switch element.
  • the storage battery module M has a battery part in which a plurality of lithium ion secondary batteries are connected in series as a battery part. Cell balance control of each lithium ion secondary battery is performed. Furthermore, a voltage detection unit that detects a voltage between terminals of the battery unit, a temperature detection unit that detects the temperature of the battery unit, and a current detection unit are provided. The detected voltage, temperature and current are converted into digital data and supplied to the battery monitor.
  • the battery monitor monitors the digital voltage data and digital temperature data, and monitors for battery abnormalities. For example, if the voltage indicated by the digital voltage data is a voltage that is a standard for overcharge or a voltage that is a standard for overdischarge, an abnormality notification signal that indicates that there is an abnormality or that an abnormality may occur Is generated. Further, the battery monitor similarly generates an abnormality notification signal when the temperature of the battery or the temperature of the entire storage battery module M is larger than the threshold value. In addition, the battery monitor monitor monitors the digital current data. When the current value indicated by the digital current data is larger than the threshold value, the battery monitor generates an abnormality notification signal. The abnormality notification signal generated by the battery monitor is transmitted to the battery management unit BMU by the communication function of the battery monitor.
  • the battery monitor monitors the presence or absence of the abnormality described above, and transmits digital voltage data and digital current data to the battery management unit BMU via communication. Further, the battery management unit BMU and the concentrator HUB communicate to transmit voltage data, current data, temperature data, and the like of each storage battery module M to the concentrator HUB.
  • the battery management unit BMU includes switches such as an MCU (Module controller), a charge switch, and a discharge switch.
  • the MCU is composed of a CPU (Central Processing Unit) having a communication function and controls each storage battery module M.
  • the battery management unit BMU notifies the concentrator HUB of the abnormality using the communication function.
  • the concentrator HUB appropriately controls the storage battery panel ST such as sending a command to the battery management unit BMU by communication and stopping charging or discharging.
  • the battery management unit BMU and the line concentrator HUB are connected to each other via the communication wiring Lc. Further, the plurality of battery management units BMU and the storage battery module M are connected to each other via the communication wiring Lc.
  • CAN, RS232C, RS485, etc. are used as the communication wiring Lc.
  • the concentrator HUB communicates with the battery management unit BMU to monitor the state of the plurality of storage battery panels ST (the plurality of storage battery modules M).
  • the line concentrator HUB also notifies the system controller SYS and the AC / DC converter INV of the state of the plurality of storage battery panels ST (a plurality of storage battery modules M).
  • the line concentrator HUB receives commands from the system controller SYS and the AC / DC converter INV through communication, and gives commands to the battery management unit BMU through communication to control the battery management unit BMU.
  • the concentrator HUB may have a control function, and the concentrator HUB may monitor and control a plurality of storage battery panels ST (a plurality of storage battery modules M).
  • connection information such as the number of connected storage battery modules M is held.
  • This connection information is set by, for example, an operator (user) operating a user interface (user interface) of the concentrator HUB or transmitting connection information from the system controller SYS to the concentrator HUB.
  • the concentrator HUB may store storage battery module information regarding the current voltage, current, temperature, etc. of each storage battery module M. This storage battery module information is acquired, for example, when the line concentrator HUB communicates with the battery management unit BMU.
  • the concentrator HUB communicates with each battery management unit BMU, and the voltage of each storage battery panel ST is a predetermined voltage (a voltage lower than the upper limit voltage by a predetermined voltage or a lower limit voltage). It is monitored whether it has reached a higher voltage). In order to reduce the battery panel power value that has reached a predetermined voltage to 1/2 or 1/4 of the rated current value I, the concentrator HUB communicates with each battery management unit BMU and instructs the current value change. . The battery management unit BMU that has received an instruction from the line concentrator HUB performs control so as to change the value of the current flowing through the storage battery panel ST. Thereby, the current value is limited.
  • the power consumption of the load connected to the external 1 is monitored, and when the power load increases, the storage battery module in addition to the power from the grid power The output power is supplied to the load to level the power load. Further, when a power failure occurs in the system, the system power is disconnected and power is supplied from the storage battery module to the load.
  • a storage battery system stored in a container The storage battery system described above is stored in a container (for example, a metal box having a length of 40 feet).
  • the container includes a front surface, a back surface, a side surface, a ceiling plate, and a bottom surface.
  • a door for entering and exiting a person referred to as a front door as appropriate
  • a circuit board such as an AC / DC converter INV and a DC input / output panel is housed together with a storage battery panel.
  • the plurality of racks can be mechanically and electrically connected to each other.
  • the other storage battery panels ST2 to ST14 have the same configuration as the storage battery panel ST1.
  • the ground locations of the storage battery modules M1 to M16 are electrically connected to the shelf plate of the rack R1.
  • the ground line 15 of the rack R1 is connected to the container.
  • the container is connected to the ground through grounding means.
  • the storage battery modules M1 to M16 are connected in series, and the + side and ⁇ side of the series connection are connected to the battery management unit BMU.
  • the battery management unit BMU and the AC / DC converter INV are connected by a DC power line Lp. Further, the communication terminals of the storage battery modules M1 to M16 are sequentially connected and connected to the communication terminal of the battery management unit BMU.
  • the battery management unit BMU and the system controller SYS are connected by a communication line Lc.
  • FIG. 3 shows another example of the storage battery panel ST1.
  • the other storage battery panels ST2 to ST14 have the same configuration as the storage battery panel ST1.
  • the storage battery module M of each storage battery panel ST is placed on the rack shelf, and the grounding locations of the storage battery modules M1 to M16 are electrically connected to the shelf.
  • the 16 shelf boards of the rack R1 are connected to the ground wire Le1.
  • ground wire derived from each of storage battery panels ST1 to ST7 is converted into one ground wire
  • the ground wire derived from each of storage battery panels ST8 to ST14 is converted into one ground wire.
  • the storage battery modules M1 to M16 are connected in series, and the + side and ⁇ side of the series connection are connected to the battery management unit BMU.
  • the battery management unit BMU and the AC / DC converter INV are connected by a DC power line Lp. Further, the communication terminals of the storage battery modules M1 to M16 are sequentially connected and connected to the communication terminal of the battery management unit BMU.
  • the battery management unit BMU and the system controller SYS are connected by a communication line Lc.
  • the container and the rack R1 are insulated, and the rack R1 is connected to the ground outside the container 11 through a ground wire. Therefore, since the grounding can be performed independently of the AC / DC converter INV that is the source of noise, noise can be propagated to the storage battery module M through the grounding, and control communication can be affected by the noise, thereby preventing a malfunction. can do. In particular, the propagation of noise between the storage battery panels can be suppressed by providing a ground wire independently for each storage battery panel. Moreover, since the grounding location of the storage battery module M is connected to the ground outside the container through the rack R1, it is possible to prevent the generation of stray capacitance and to prevent electric shock even if it contacts the storage battery module by mistake. .
  • FIG. 4 shows a configuration of a storage battery panel, for example, storage battery panel ST1.
  • the rack R ⁇ b> 1 is a case in which a plurality of shelves are installed in a case including the front door 2 and the ceiling plate 3. An air passage hole is formed in the ceiling plate 3.
  • the other storage battery panels ST2 to ST11 have the same configuration as the storage battery panel ST1, and a circuit board, for example, a DC input / output panel DC is also mounted on the rack.
  • a rack the structure which consists only of a shelf without a case is also possible.
  • FIG. 5 The arrangement inside the container 11 will be described.
  • storage battery panels ST1 to ST6 are arranged on one side of the floor with the central passage of the container 11 therebetween, and the storage battery panels ST7 to ST11 are arranged on the floor FL on the other side. They are arranged side by side.
  • a DC input / output board DC is arranged adjacent to the storage battery board ST11.
  • a circuit board such as an AC / DC converter INV is provided in the container 11.
  • FIG. 5 the front surface (front door), the ceiling board, and one side surface of the container 11 are omitted.
  • FIG. 6 shows the inside by dividing the container 11 into two by a dividing line extending in the front-rear direction of the storage battery system (direction of passage extension).
  • a gap of a predetermined height formed between the bottom surface 12 of the container 11 and the floor FL is used as an underfloor wiring space. Openings are respectively formed in the floor FL on which the storage battery panels and the DC input / output panel DC are placed. This opening leads to the underfloor wiring space. Through this opening, the cables of the storage battery panels and the DC input / output panel DC are drawn into the underfloor wiring space.
  • the under-floor wiring space is divided into three areas including a central area extending in the front-rear direction and left and right areas by a partition wall.
  • Storage battery panels ST1 to ST6, storage battery panels ST7 to ST11, and DC input / output panel DC are installed on the floor FL in the left and right areas.
  • Reference numerals SP1 to SP6 are attached to the underfloor wiring space located immediately below the storage battery boards ST1 to ST6, and SP7 to SP7 are assigned to the underfloor wiring space located immediately below the storage battery boards ST7 to ST11 and the DC input / output board DC.
  • the reference sign of SP12 is attached.
  • FIG. 8 is a side view of the container 11 as seen from the front side.
  • a hole is formed in the partition wall between the underfloor wiring space SP1 and the underfloor wiring space SP12, and the cable is routed through the hole. Openings (not shown) are formed in the floor FL where the rack R1 of the storage battery panel ST1 and the rack R12 of the DC input / output panel DC are respectively located. A cable is routed through the opening, and air can flow.
  • Air conditioners 13a and 13b are provided near the front and rear ceilings of the container 11.
  • the air inlets and outlets of the air conditioners 13a and 13b are connected to a duct near the air conditioner.
  • Ducts 14a and 14b extending in parallel in the front-rear direction along the ceiling are provided between the front-side air conditioner 13a and the rear-side air conditioner 13b.
  • the duct 14a is disposed above the storage battery panel ST6 (rack R6) from the storage battery panel ST1 (rack R1), and the duct 14b is disposed above the DC input / output panel DC from the storage battery panel ST7 (rack R7).
  • Vent holes are formed in the bottom surfaces of the ducts 14a and 14b, for example. The vent hole may be formed on a portion other than the bottom surface.
  • ducts 15a, 15b, 15c, and 15d extending vertically are provided at the four corners inside the container 11.
  • the ducts 15a to 15d have upper ends connected to the vicinity of the air conditioners 13a and 13b and lower ends connected to the underfloor wiring space.
  • the ducts 15a to 15d are, for example, rectangular pipes in which no air holes are formed.
  • lighting devices 16 a and 16 b and fire / smoke alarms 17 a and 17 b are installed on the ceiling of the container 11.
  • Cool air from the air conditioners 13a and 13b is supplied to the lower floor wiring space through the ducts 15a to 15d.
  • Cold air is supplied into the racks of the storage battery panels and the circuit boards through the openings formed in the floor FL and the openings of the bottom surfaces of the storage battery panels and the circuit boards.
  • Hot air is generated by the heat generated by each storage battery board and each circuit board. Hot air flows from the bottom to the top in the racks of the storage battery panels and circuit boards, and is exhausted upward from the exhaust holes of the ceiling plate.
  • the hot air exhausted upward is collected by the air conditioners 13a and 13b through the ducts 14a and 14b and cooled by the air conditioners 13a and 13b.
  • Cold air from the air conditioners 13a and 13b is supplied to each storage battery board and circuit board through the above-described path.
  • the storage battery system is cooled by such an air flow.
  • the cool air put into the underfloor wiring space is taken into the board by natural convection due to the temperature distribution in the board, and the storage battery module and circuit part in the board are cooled.
  • the storage battery panel is cooled and the heated air is discharged outside through the exhaust holes of the rack and is cooled again by the air conditioners 13a and 13b.
  • Such a cooling circulation structure can be realized.
  • an exhaust fan 18 may be provided on the ceiling plate 3 of the storage battery panel ST1 to forcibly form an air flow flowing from the bottom to the top in the storage battery panel ST1.
  • exhaust windows 19 1 , 19 2 , 19 3 ,... May be formed in front doors 2 1 , 2 2 , 2 3 ,. .
  • the amount of cool air may be changed depending on the distance between the air conditioners 13a and 13b or the ducts 15a to 15d and the storage battery panel. That is, when the distance is small, the cold air temperature is low, so the amount of cold air is reduced. When the distance is large, the cold air temperature is high, so the amount of cold air is increased.
  • front doors 2A, 2B, 2C in which punching holes are formed instead of openings as exhaust holes can be used.
  • the number of punching holes is increased in order of the front door 2A, the front door 2B, and the front door 2C, the exhaust amount is increased, and the amount of cool air flowing can be increased.
  • punching holes formed in the ceiling plates 3A, 3B and 3C of the rack may be used as exhaust holes.
  • the number of punching holes increases in the order of the ceiling plates 3A, 3B, and 3C, and the amount of exhaust also increases.
  • the exhaust amount may be controlled by controlling the rotational speed of the exhaust fan described above.
  • the sizes of the openings 4A, 4B and 4C on the bottom surface of the rack R may be changed.
  • the opening area increases in the order of the openings 4A, 4B, and 4C, and the displacement increases. In this way, by controlling the amount of cool air, uniform cooling can be performed between the battery panels and the circuit board.
  • the rack vents for uniformly cooling the storage battery panels arranged side by side in the container 11 regardless of the distance from the air conditioners 13a and 13b may be on the front door, on the side of the rack, and on the rear panel. There may be, it may be in a ceiling part, or each combination state may be sufficient. Further, if the function can be satisfied, there is no problem even if the area of the opening at the bottom of the rack is changed.
  • the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present technology are possible.
  • the installation position of the air conditioner need not be in the vicinity of the front surface and the back surface, and is not limited to two.
  • the locations where the cool air from the air conditioner is supplied to the underfloor wiring space are not limited to the four corners.
  • the configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, and the like are used as necessary. Also good.
  • a storage battery system 9100 for a house 9001 power is stored from a centralized power system 9002 such as a thermal power generation 9002a, a nuclear power generation 9002b, and a hydropower generation 9002c through a power network 9009, an information network 9012, a smart meter 9007, a power hub 9008, and the like. Supplied to the device 9003. At the same time, power is supplied to the power storage device 9003 from an independent power source such as the home power generation device 9004. The electric power supplied to the power storage device 9003 is stored. Electric power used in the house 9001 is supplied using the power storage device 9003. The same storage battery system can be used not only for the house 9001 but also for buildings.
  • the house 9001 is provided with a power generation device 9004, a power consumption device 9005, a power storage device 9003, a control device 9010 that controls each device, a smart meter 9007, and a sensor 9011 that acquires various types of information.
  • Each device is connected by a power network 9009 and an information network 9012.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used, and the generated power is supplied to the power consumption device 9005 and / or the power storage device 9003.
  • the power consuming apparatus 9005 is a refrigerator 9005a, an air conditioner 9005b, a television receiver 9005c, a bath 9005d, or the like.
  • the electric power consumption device 9005 includes an electric vehicle 9006.
  • the electric vehicle 9006 is an electric vehicle 9006a, a hybrid car 9006b, and an electric motorcycle 9006c.
  • the battery unit of the present technology described above is applied to the power storage device 9003.
  • the power storage device 9003 is composed of a secondary battery or a capacitor.
  • a lithium ion battery is used.
  • the lithium ion battery may be a stationary type or used in the electric vehicle 9006.
  • the smart meter 9007 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company.
  • the power network 9009 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.
  • the various sensors 9011 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by the various sensors 9011 is transmitted to the control device 9010. Based on the information from the sensor 9011, the weather condition, the condition of the person, and the like can be grasped, and the power consumption device 9005 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 9010 can transmit information on the house 9001 to an external power company or the like via the Internet.
  • the power hub 9008 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • Communication methods of the information network 9012 connected to the control device 9010 include a method using a communication interface such as UART (Universal synchronous receiver-transmitter: Asynchronous serial communication transceiver circuit), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • a communication interface such as UART (Universal synchronous receiver-transmitter: Asynchronous serial communication transceiver circuit), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • the Bluetooth (registered trademark) system is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Electronics) (802.15.4).
  • IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 9010 is connected to an external server 9013.
  • the server 9013 may be managed by any one of the house 9001, the electric power company, and the service provider.
  • Information transmitted / received by the server 9013 is, for example, information on power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device (for example, a television receiver) in the home, or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, for example, a television receiver, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant) or the like.
  • a control device 9010 that controls each unit is configured by a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 9003 in this example.
  • the control device 9010 is connected to the power storage device 9003, the home power generation device 9004, the power consumption device 9005, various sensors 9011, the server 9013 and the information network 9012, for example, a function of adjusting the amount of commercial power used and the amount of power generation have. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.
  • electric power can be stored not only in the centralized power system 9002 such as the thermal power 9002a, the nuclear power 9002b, and the hydropower 9002c but also in the power storage device 9003 in the power generation device 9004 (solar power generation, wind power generation). it can. Therefore, even if the generated power of the home power generation apparatus 9004 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power to be sent to the outside is constant or discharge is performed as necessary.
  • the power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 9003, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 9003 at night, and the power stored by the power storage device 9003 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.
  • control device 9010 is stored in the power storage device 9003.
  • control device 9010 may be stored in the smart meter 9007, or may be configured independently.
  • the storage battery system 9100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • the technology according to the present technology can be preferably applied to the power storage device 9003.
  • the present technology supplies DC power, it is necessary to convert DC power into AC power for supply to household AC devices.

Abstract

前面、背面、側面、天井板及び底面で構成されるコンテナと、底面に対して所定の高さで設置され、床下配線スペースを形成する床と、床上に配置される複数の蓄電池盤と、天井板の近傍に設けられたエアコンと、エアコンからの冷気を床下配線スペースに供給するためのダクトを備え、床下配線スペースからラックの底面を通じて冷気を取り込むようにした電力供給装置である。

Description

電力供給装置
　本技術は、例えばリチウムイオン二次電池を使用した電力供給装置に関する。
　複数の単電池（電池セルとも称される）例えばリチウムイオン二次電池から構成される蓄電池モジュールを多数使用して電力供給装置としての蓄電池システムを構成することが知られている。蓄電池システムは、産業用、電力系統連携用、家庭用に広く用いられている。最近では、大容量、高出力用途の蓄電池モジュールをラック単位でコンテナに配置した大規模システムも普及し始めている。かかる蓄電池システムの一例として、複数の蓄電池モジュールをラック上に搭載し、この蓄電池モジュールが搭載されたラック、交流直流変換装置、制御部等をコンテナ内に収納したものが提案されている。蓄電池システムは、例えば停電時に工場の照明装置等の負荷に電力を供給することができ、また、電力負荷を平準化するために使用することができる。
　蓄電池システムが大規模化した際の問題点として、複数の蓄電池モジュール、及び複数の蓄電池モジュールをラックに搭載した複数の蓄電池盤の冷却が挙げられる。冷却具合は蓄電池の寿命にも影響を及ぼすため、蓄電池モジュール及び蓄電池盤の寿命という観点では、可能な限り均一な冷却を行う必要がある。また、顧客視点から蓄電池モジュール及び蓄電池盤のそれぞれの寿命がほぼ同じであることが望ましい。
　従来の技術では、蓄電池盤の天井に排気ファンや、コンテナ内にエア・コンディショナー（以下、エアコンと略す）などを設置して、蓄電池モジュール及び蓄電池盤の冷却を図っていたが、熱の性質上、例えば蓄電池盤内の上部と下部では熱の温度分布の相違が発生し、均一冷却という観点では、かなり技術的困難を抱えていた。
　また、大型コンテナ蓄電池システムの設置においては、コンテナ内で各盤を接続する電線の引き回しを考慮する必要がある。従来では、天井にラダーを準備してそのラダー上で電線を引き回すという方法が一般的だが、この方法だとコンテナ内天井部において配線引き回し部やエアコン設置部など、レイアウトに制限が生じ、設計の自由度が少ないという問題があった。
　特許文献１には、大型コンテナ蓄電池システム内の蓄電池盤内の蓄電池を、蓄電池盤の左右もしくは背面に天井部のエアコンと接続されたダクトを通して、冷却風を蓄電池盤内におくり、蓄電池盤の正面の排気孔から熱をもった排気熱を排出する冷却構造が記載されている。
特開２０１５－０６０７９８号公報
　特許文献１の構造では下記の問題点がある。
　蓄電池盤間や蓄電池盤の背面にダクトを設けることで、本来蓄電池を収納できるスペースが減少し、単位体積当たりの蓄電容量が減少する。
　蓄電池盤の左右側面にエアコンとつながったダクトという構造を設けることで、非常に複雑なコンテナレイアウトを設計しなければならない。また、冷却風の流れを考慮しつつ、エアコンの配置や蓄電池盤間、回路部などとの電線の接続レイアウトを綿密に考える必要があり、コンテナレイアウト設計の自由度に大きな制約ができる。
　本来の熱の流れ、下から上へという物理現象とは逆方向の強制冷却風の流れとなるので、冷却効率が悪い。
　したがって、本技術の目的は、これらの問題点を解決することができる電力供給装置を提供することにある。
　本技術は、前面、背面、側面、天井板及び底面で構成されるコンテナと、
　底面に対して所定の高さで設置され、床下配線スペースを形成する床と、
　床上に配置される複数の蓄電池盤と、
　天井板の近傍に設けられたエアコンと、
　エアコンからの冷気を床下配線スペースに供給するためのダクトを備え、
　床下配線スペースからラックの底面を通じて冷気を取り込むようにした電力供給装置である。
　少なくとも一つの実施形態によれば、本技術は、床下配線スペースとつながっている底面部の開口を蓄電池盤が有する。かかる本技術は、下記の効果を有する。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。
　コンテナ内のスペースを有効に活用できることで、コンテナの単位体積当たりの蓄電容量を大きくすることができる。
　エアコンや蓄電池盤、回路盤などのコンテナ内レイアウト設計に自由度ができる。
　物理現象に則った、効率の良い冷却風の流れを作り出すことができる。
図１は、本技術の一実施の形態のシステム構成を示すブロック図である。 図２は、蓄電池システムの一例の接続を示す略線図である。 図３は、蓄電池システムの他の例の接続を示す略線図である。 図４は、本技術の一実施の形態の蓄電池盤の構成を示す斜視図である。 図５は、本技術一実施の形態の構成を説明するためのコンテナ内部構成の斜視図である。 図６は、本技術の一実施の形態のコンテナの内部構成を示す正面図である。 図７は、本技術の一実施の形態の床下配線スペースを説明するための斜視図である。 図８は、コンテナの前側から見た内部の構成を示す側面図である。 図９は、本技術の一実施の形態のコンテナ内部の空気の流れを示す斜視図である。 図１０は、本技術の一実施の形態のコンテナ内部の空気の流れを示す正面図である。 図１１は、本技術の一実施の形態のコンテナ内部の空気の流れを示す側面図である。 図１２は、本技術の変形例の説明に使用する斜視図である。 図１３は、本技術の変形例の説明に使用する空気の流れを示す正面図である。 図１４は、本技術の変形例の説明に使用する正面図である。 図１５は、本技術の変形例の説明に使用する平面図である。 図１６は、本技術の変形例の説明に使用する斜視図である。 図１７は、本技術が適用された住宅用の蓄電池システムを示す概略図である。
　以下に説明する実施の形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
　なお、本技術の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
＜３．応用例＞
＜１．一実施の形態＞
「蓄電池システムの構成」
　図１は、本技術の一実施の形態による蓄電池システムの一例の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本技術の一実施の形態による蓄電池システムは、複数の蓄電池モジュール例えば１６個の蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６（個々の蓄電池モジュールを区別する必要がない場合は蓄電池モジュールＭと表記する）及び電池管理ユニット（Battery Management Unit）ＢＭＵからなる蓄電装置と、複数の電池管理ユニットＢＭＵと通信路である通信配線Ｌｃで接続された集線装置（ＢＭＵ ｈｕｂ）ＨＵＢと、交流直流変換装置ＩＮＶ（図面中では、ＰＣＳ（Power Conditioning System）と表記する）と、システムコントローラＳＹＳとを備える。蓄電池モジュールＭに対して共通のコントローラである電池管理ユニットＢＭＵが設けられる。
　蓄電池モジュールＭが直列に接続されている。蓄電池モジュールＭの接続形態は適宜、変更できる。例えば、直列に接続された２個の蓄電池モジュールが並列に接続され、８個の並列接続が直列に接続されてもよい。
　蓄電池モジュールＭ及び電池管理ユニットＢＭＵが共通のラック上に載置された蓄電装置を蓄電池盤と称する。並列に接続された複数の蓄電池盤ＳＴ１～ＳＴ１４が、交流直流変換装置ＩＮＶに対して接続されている。なお、個々の蓄電池盤を区別する必要が無い場合は、適宜、蓄電池盤ＳＴと表記する。なお、蓄電池モジュール又は蓄電池盤の数、蓄電池盤の接続形態は、上述したものに限らず、種々設定できる。
　蓄電池システムでは、（１６×１４＝２２４）個の蓄電池モジュールＭの電力が直流電力配線（ＤＣ電力バス）を通じて交流直流変換装置ＩＮＶに対して供給され、交流直流変換装置ＩＮＶから外部１に電力を供給する。また、外部１から電力が供給され、交流直流変換装置ＩＮＶを通じて、電力ラインを介して、外部１から蓄電池モジュールＭに対して充電用の電力が供給される。外部１は、負荷、ＡＣ電力系統等であり、蓄電池システムの用途に応じて設定される。例えば工場内の三相３線４００Ｖの電力線である。
　交流直流変換装置ＩＮＶでは、蓄電池モジュールＭから供給される直流電力を、交流電力に変換して、外部１に供給する。交流直流変換装置ＩＮＶでは、外部１から供給される交流電力を、直流電力に変換して、蓄電池モジュールＭに供給して蓄電池モジュールＭを充電する。
　電力の供給動作と共に、システムコントローラＳＹＳと交流直流変換装置ＩＮＶ及び集線装置ＨＵＢとの間、集線装置ＨＵＢと交流直流変換装置ＩＮＶとの間、集線装置ＨＵＢと電池管理ユニットＢＭＵとの間、電池管理ユニットＢＭＵ間、蓄電池モジュールＭ間で、例えば、ＲＳ－２３２Ｃ(Recommended Standard 232 version C)、ＲＳ－４８５、ＣＡＮ(Controller Area Network)等の規格に準じた通信がなされる。
　蓄電池モジュールＭの一例は、外装ケースと、外装ケース内に収容された電池ブロック等とを備えたものである。外装ケースは、例えば、高い伝導率及び輻射率を有する材料を用いることが望ましい。高い伝導率及び輻射率を有する材料を用いることにより、外装ケースにおける優れた放熱性を得ることができる。優れた放熱性を得ることで、外装ケース内の温度上昇を抑制できる。さらに、外装ケースの開口部を最小限にする又は、廃止することができ、高い防塵防滴性を実現できる。外装ケースは、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅、銅合金等の材料が使用される。この外装ケースが充電モジュールＭの接地箇所とされている。
　電池ブロックは、例えば、複数（例えば、１６個等）のリチウムイオン二次電池を並列接続したものである。外装ケース内で、例えば、複数の電池ブロックが直列に接続されている。電池ブロックの個数及び接続形態は、適宜、変更できる。また、リチウムイオン二次電池以外の二次電池等の電力貯蔵素子が使用されてもよい。例えば、リチウムイオン二次電池の１個当たりの出力電圧を３．２Ｖとすると、蓄電池モジュール１個あたりの出力電圧は、略５１．２Ｖ（３．２Ｖ×１６）である。すなわち、Ｎ個（Ｎ＝１以上の整数）の蓄電池モジュールＭを備える蓄電池盤ＳＴは、略５１．２×Ｎ（Ｖ）の電圧を供給できる。
　複数の蓄電池モジュールＭに対して共通に上位のコントローラである電池管理ユニットＢＭＵが設けられる。電池管理ユニットＢＭＵは、各蓄電池モジュールＭからのデータを収集する。すなわち、各蓄電池モジュールＭの電池部の各電池セルの電圧、ＳＯＣ( State Of Charge：残容量率)、充電電流、放電電流及び電池温度のデータを、通信を介して取得する。蓄電池モジュールＭ及び電池管理ユニットＢＭＵの間で、シリアル通信の規格であるＩ２ＣやＳＭＢｕｓ（System Management Bus）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）、ＣＡＮ（Controller Area Network ）等の規格に準じた双方向の通信が行われる。通信は、有線でもよく無線でもよい。
　電池管理ユニットＢＭＵが、複数の蓄電池モジュールＭの充電許可又は充電禁止を制御する。例えば、電池管理ユニットＢＭＵは、通信にて、集線装置ＨＵＢから指令を受け、充電許可又は充電禁止を制御する。例えば、電池管理ユニットＢＭＵは、充電許可の判定がされた蓄電池モジュールＭに対して充電許可指令を送信する。充電許可指令を受けた蓄電池モジュールＭが充電スイッチ素子をオンする。但し、電池の過充電等の条件が成立した場合では、充電スイッチ素子をオフする。充電許可指令を受けない蓄電池モジュールＭは、充電スイッチ素子をオフする。
　蓄電池モジュールＭは、電池部として複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続された電池部を有する。各リチウムイオン二次電池のセルバランス制御がなされる。さらに、電池部の端子間の電圧を検出する電圧検出部、電池部の温度を検出する温度検出部及び電流検出部が備えられる。検出された電圧、温度及び電流がデジタルデータに変換され、電池モニタに供給される。
　電池モニタがデジタル電圧データ及びデジタル温度データを監視し、電池の異常の有無を監視する。例えば、デジタル電圧データにより示される電圧が過充電の目安となる電圧、もしくは、過放電の目安となる電圧である場合には、異常がある、又は異常が生じるおそれがあることを示す異常通知信号を生成する。さらに、電池モニタは、電池の温度もしくは蓄電池モジュールＭ全体の温度が閾値より大きい場合も同様に、異常通知信号を生成する。さらに、電池モニタは、デジタル電流データを監視する。デジタル電流データにより示される電流値が閾値より大きい場合に、電池モニタは、異常通知信号を生成する。電池モニタにより生成された異常通知信号は、電池モニタが有する通信機能により、電池管理ユニットＢＭＵに対して送信される。
　電池モニタは、上述した異常の有無を監視するとともに、デジタル電圧データ及びデジタル電流データを、通信にて、電池管理ユニットＢＭＵに送信する。さらに電池管理ユニットＢＭＵと集線装置ＨＵＢとが通信を行い、各蓄電池モジュールＭの電圧データ、電流データ、温度データ等を集線装置ＨＵＢに対して送信する。
　電池管理ユニットＢＭＵは、ＭＣＵ（Module controller Unit)、充電スイッチ、放電スイッチ等のスイッチを備える。ＭＣＵは、通信機能を有するＣＰＵ(Central Processing Unit )等により構成され、各蓄電池モジュールＭを制御する。電池管理ユニットＢＭＵは、例えば、電池モニタから異常通知信号が供給されると、通信機能を使用して集線装置ＨＵＢに異常を通知する。この通知に応じて、例えば、集線装置ＨＵＢは、通信にて、電池管理ユニットＢＭＵに指令を送り、充電又は放電を停止する等の蓄電池盤ＳＴに対する制御を適宜、実行する。
　電池管理ユニットＢＭＵと集線装置ＨＵＢとが、通信配線Ｌｃを介して、互いに接続されている。また、複数の電池管理ユニットＢＭＵ及び蓄電池モジュールＭが通信配線Ｌｃを介して、互いに接続されている。通信配線Ｌｃとしては、ＣＡＮ、ＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ４８５等が使用される。
　集線装置ＨＵＢは、電池管理ユニットＢＭＵと通信を行って、複数の蓄電池盤ＳＴ（複数の蓄電池モジュールＭ）の状態の監視を行う。また、集線装置ＨＵＢは、複数の蓄電池盤ＳＴ（複数の蓄電池モジュールＭ）の状態の通知を、システムコントローラＳＹＳ、交流直流変換装置ＩＮＶに対して行う。また、集線装置ＨＵＢは、通信にて、システムコントローラＳＹＳ、交流直流変換装置ＩＮＶからの指令を受けて、通信にて、電池管理ユニットＢＭＵに対して指令を与え、電池管理ユニットＢＭＵを制御する。なお、集線装置ＨＵＢに制御機能を持たせて、集線装置ＨＵＢが、複数の蓄電池盤ＳＴ（複数の蓄電池モジュールＭ）の監視及び制御を行ってもよい。
　集線装置ＨＵＢには、例えば、蓄電池システムにおける、蓄電池盤ＳＴの直列接続数、並列接続数、蓄電池盤ＳＴの合計接続数、各蓄電池盤の蓄電池モジュールＭの直列接続及び／又は並列接続の数、蓄電池モジュールＭ接続数等の接続情報が保持される。この接続情報は、例えば、作業者（ユーザー）が集線装置ＨＵＢのＵＩ（user interface、図示省略）に対する操作、又は、システムコントローラＳＹＳから集線装置ＨＵＢに対して接続情報を送信する等によって、設定される。
　集線装置ＨＵＢに、各蓄電池モジュールＭの現在の電圧、電流、温度等に関する蓄電池モジュール情報が保持されるようにしてもよい。この蓄電池モジュール情報は、例えば集線装置ＨＵＢが電池管理ユニットＢＭＵと通信を行うことにより取得する。
　本技術の一実施の形態による蓄電池システムでは、集線装置ＨＵＢが、各電池管理ユニットＢＭＵと通信を行い、各蓄電池盤ＳＴの電圧が、所定電圧（上限電圧より所定電圧低い電圧、又は、下限電圧より所定電圧高い電圧）に達したか、監視される。所定電圧に達した蓄電池盤電力値を、定格の電流値Ｉの１／２又は１／４に低減させるため、集線装置ＨＵＢが、各電池管理ユニットＢＭＵと通信を行い、電流値変更を指示する。集線装置ＨＵＢからの指示を受けた電池管理ユニットＢＭＵは、蓄電池盤ＳＴに流す電流値を変更するように制御する。これにより、電流値が制限される。
　上述した本技術の一実施の形態による蓄電池システムでは、外部１に接続されている負荷の電力消費が監視されており、電力負荷が大きくなった場合に、系統電力からの電力に加えて蓄電池モジュールの出力電力を負荷に供給して電力負荷を平準化するようになされる。また、系統に停電が発生した時に、系統電力を切り離し、蓄電池モジュールから負荷に電力を供給するようになされる。
「コンテナに収納された蓄電池システムの一例」
　上述した蓄電池システムは、コンテナ（例えば４０フィートの長さを有する金属製の箱）に収納される。コンテナは、前面、背面、側面、天井板及び底面で構成される。前面には、人の出入りのための扉（正面扉と適宜称する）が設けられている。コンテナ内には蓄電池盤とともに、交流直流変換装置ＩＮＶ、直流入出力盤等の回路盤が収納されている。蓄電池システムの一例の構成について図２を参照して説明する。
　一つの蓄電池盤例えば蓄電池盤ＳＴ１は、金属製のラックに対して電池管理ユニットＢＭＵと（２×８＝１６）個の蓄電池モジュールＭとが収納された構成とされている。複数のラック同士は、機械的且つ電気的に連結可能とされている。他の蓄電池盤ＳＴ２～ＳＴ１４も蓄電池盤ＳＴ１と同様の構成とされている。蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６の接地箇所がラックＲ１の棚板に電気的に接続されている。ラックＲ１の接地線１５がコンテナと接続される。コンテナは、接地手段を通じて大地と接続されている。
　蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６が直列接続され、電池管理ユニットＢＭＵに直列接続の＋側及び－側が接続される。電池管理ユニットＢＭＵと交流直流変換装置ＩＮＶの間が直流電力配線Ｌｐによって接続される。さらに、蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６の通信端子が順次接続され、電池管理ユニットＢＭＵの通信端子に接続される。電池管理ユニットＢＭＵとシステムコントローラＳＹＳの間が通信配線Ｌｃによって接続されている。
「コンテナに収納された蓄電池システムの他の例」
　図３に蓄電池盤ＳＴ１の他の例を示す。他の蓄電池盤ＳＴ２～ＳＴ１４も蓄電池盤ＳＴ１と同様の構成とされている。各蓄電池盤ＳＴの蓄電池モジュールＭがラックの棚板に載置されると共に、蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６の接地箇所が棚板と電気的に接続される。ラックＲ１の１６個の棚板がアース線Ｌｅ１に接続される。
　蓄電池盤ＳＴ１～ＳＴ７のそれぞれから導出されたアース線が１本のアース線に変換され、蓄電池盤ＳＴ８～ＳＴ１４のそれぞれから導出されたアース線が１本のアース線に変換される。これらのアース線は、コンテナの外部に導出され、コンテナの外部において大地に接続される。したがって、ラックＲ１、交流直流変換装置ＩＮＶ及び直流入出力盤の接地箇所がコンテナ外の大地（同電位）に共通接続されることになる。
　蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６が直列接続され、電池管理ユニットＢＭＵに直列接続の＋側及び－側が接続される。電池管理ユニットＢＭＵと交流直流変換装置ＩＮＶの間が直流電力配線Ｌｐによって接続される。さらに、蓄電池モジュールＭ１～Ｍ１６の通信端子が順次接続され、電池管理ユニットＢＭＵの通信端子に接続される。電池管理ユニットＢＭＵとシステムコントローラＳＹＳの間が通信配線Ｌｃによって接続されている。
　上述した他の構成では、コンテナとラックＲ１が絶縁され、ラックＲ１がアース線を通じてコンテナ１１の外部の大地と接続される。したがって、ノイズの発生源となる交流直流変換装置ＩＮＶと独立して接地を行うことができるので、接地を通じてノイズが蓄電池モジュールＭに伝搬し、ノイズによって制御通信が影響を受けて誤動作するおそれを防止することができる。特に、蓄電池盤毎にアース線を独立に設けることによって蓄電池盤間のノイズの伝搬を抑えることができる。また、蓄電池モジュールＭの接地箇所がラックＲ１を通じてコンテナの外部の大地に接続されるので、浮遊容量の発生を防止することができ、誤って蓄電池モジュールに接触しても感電を防止することができる。
「蓄電池盤の構成」
　図４は、蓄電池盤例えば蓄電池盤ＳＴ１の構成を示す。以下の説明では、横方向に３列、縦方向に７列の（３×７＝２１）個の蓄電池モジュールＭ１～Ｍ２１及び電池管理ユニットＢＭＵ１が蓄電池盤ＳＴ１のラックＲ１に載置されている。ラックＲ１は、正面扉２及び天井板３を含むケースに複数の棚が設置されたものである。天井板３には、空気の通過孔が形成されている。
　ラックＲ１の底面には、開口４が設けられ、開口４を通じて下側にケーブルが引き出されている。以下の説明における蓄電池盤ＳＴは、横方向に３列、縦方向に７列の（３×７＝２１）個の蓄電池モジュールがラックＲ１～Ｒ１１のそれぞれに載置された構成を有する。他の蓄電池盤ＳＴ２～ＳＴ１１も蓄電池盤ＳＴ１と同様の構成とされ、回路盤例えば直流入出力盤ＤＣも同様にラックに載置されている。なお、個々のラックを区別する必要が無い場合は、適宜、ラックＲと表記する。なお、ラックとしては、ケースを有しないで棚のみからなる構成も可能である。
「コンテナ内部の構成」
　コンテナ１１内部の配置について説明する。図５に示すように、コンテナ１１の中央の通路を挟んで一方の側に蓄電池盤ＳＴ１～ＳＴ６が整列して床ＦＬ上に配置され、他方の側の床ＦＬ上に蓄電池盤ＳＴ７～ＳＴ１１が整列して配置されている。さらに、蓄電池盤ＳＴ１１に隣接して直流入出力盤ＤＣが配置されている。図５には示されていないが，コンテナ１１内には、交流直流変換装置ＩＮＶなどの回路盤が設けられている。図５では、コンテナ１１の前面（正面扉）、天井板、一方の側面が省略されている。また、図６は、蓄電池システムの前後方向（通路の延長方向）に延びる分割線でコンテナ１１を２分割して内部を示すものである。
　図７及び図８に示すように、コンテナ１１の底面１２と床ＦＬの間に形成されている所定高さの隙間が床下配線スペースとされる。各蓄電池盤及び直流入出力盤ＤＣが載置されている床ＦＬには開口がそれぞれ形成されている。この開口が床下配線スペースに通じている。この開口を通じて各蓄電池盤及び直流入出力盤ＤＣのケーブルが床下配線スペースに引き込まれる。
　図７に示すように、床下配線スペースは、仕切り壁によって前後方向に延びる中央のエリアとその左右のエリアからなる３個のエリアに区画されている。左右のエリアの床ＦＬ上に、蓄電池盤ＳＴ１～ＳＴ６及び蓄電池盤ＳＴ７～ＳＴ１１、直流入出力盤ＤＣが設置される。蓄電池盤ＳＴ１～ＳＴ６の直下に位置する床下配線スペースに対してＳＰ１～ＳＰ６の参照符号を付し、蓄電池盤ＳＴ７～ＳＴ１１、直流入出力盤ＤＣの直下に位置する床下配線スペースに対してＳＰ７～ＳＰ１２の参照符号を付す。
　床下配線スペースＳＰ１～ＳＰ１２を形成するための仕切り壁には、ケーブル及び空気を通すための開口が形成されている。したがって、開口を通じてケーブルを引き回すとともに、冷却された空気を流通させることができる。
　図８は、コンテナ１１の前面側から見た側面図である。床下配線スペースＳＰ１及び床下配線スペースＳＰ１２の間の区切り壁に孔が形成され、ケーブルが孔を通じて配線される。蓄電池盤ＳＴ１のラックＲ１及び直流入出力盤ＤＣのラックＲ１２がそれぞれ位置する床ＦＬに対して開口（図示せず）が形成されている。この開口を通じてケーブルが配線されるとともに、空気が流通可能とされている。
　コンテナ１１の前面及び背面の天井の近くにエアコン１３ａ及び１３ｂが設けられている。エアコン１３ａ及び１３ｂの空気の出入り口に対してエアコン近傍のダクトに接続される。前面側のエアコン１３ａと背面側のエアコン１３ｂの間に天井にそって前後方向に平行して延びるダクト１４ａ及び１４ｂが設けられる。ダクト１４ａが蓄電池盤ＳＴ１（ラックＲ１）から蓄電池盤ＳＴ６（ラックＲ６）の上方に配され、ダクト１４ｂが蓄電池盤ＳＴ７（ラックＲ７）から直流入出力盤ＤＣの上方に配されている。ダクト１４ａ及び１４ｂの例えば底面に通気孔が形成されている。通気孔は、底面以外に形成してもよい。
　さらに、コンテナ１１の内部の四隅に上下に延長する４本のダクト１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設けられている。ダクト１５ａ～１５ｄは、上端がエアコン１３ａ及び１３ｂのそれぞれの近傍と接続され、下端が床下配線スペースと接続されたものである。ダクト１５ａ～１５ｄは、例えば通気孔が形成されていない角パイプ状のものである。さらに、コンテナ１１の天井部には、照明装置１６ａ，１６ｂ及び火災・煙報知機１７ａ，１７ｂが設置されている。
「一実施の形態の冷却効果」
　上述した一実施の形態における空気のながれを図９、図１０及び図１１における矢印で示す。斜線の入った矢印がエアコン１３ａ及び１３ｂにより冷やされた空気（冷気と適宜称する）を表し、斜線の入っていない矢印が温かい又は暑い空気（熱気と適宜称する）を表す。
　エアコン１３ａ及び１３ｂからの冷気の風がダクト１５ａ～１５ｄを通って下方の床下配線スペースに供給される。床ＦＬに形成された開口、並びに各蓄電池盤及び各回路盤の底面の開口を通じて冷気が各蓄電池盤及び各回路盤のラック内に供給される。各蓄電池盤及び各回路盤の発熱によって熱気が発生する。熱気は、各蓄電池盤及び各回路盤のラック内部を下から上に向かって流れ、天井板の排気孔から上方に排気される。
　上方に排気された熱気がダクト１４ａ及び１４ｂを通じてエアコン１３ａ及び１３ｂに回収され、エアコン１３ａ及び１３ｂによって冷却される。エアコン１３ａ及び１３ｂからの冷気が上述した経路でもって各蓄電池盤及び回路盤に対して供給される。このような空気の流れでもって蓄電池システムの冷却がなされる。
　一実施の形態では、床下配線スペースに入れられた冷気が盤内の温度分布による自然対流によって、盤内に取り入れられ、盤内の蓄電池モジュール及び回路部を冷却する。蓄電池盤を冷却し、熱を持った空気は、ラックの排気孔により外へ排出され、エアコン１３ａ、１３ｂにより、再度冷却される。このような冷却循環構造を実現することができる。
＜２．変形例＞
　図１２に示すように、例えば蓄電池盤ＳＴ１の天井板３に対して排気用ファン１８を設け、蓄電池盤ＳＴ１内を下から上に流れる空気の流れを強制的に形成するようにしてもよい。
　また、図１３に示すように、各蓄電池盤のラックの正面扉２1，２2，２3，・・・に排気窓１９1，１９2，１９3，・・・を形成してもよい。この場合、図１３に示すように、エアコン１３ａ、１３ｂ又はダクト１５ａ～１５ｄと蓄電池盤間の距離によって冷気の量を変えるようにしてもよい。すなわち、距離が小さい場合には、冷気の温度が低いので、冷気の量を少なくし、距離が大きい場合には、冷気の温度が高くなっているので、冷気の量を多くする。図１３の例では、正面扉２1，２2，２3，・・・に形成されている排気窓１９1，１９2，１９3，・・・の大きさ（排気口の開口の面積）を変えて冷気の量を制御している。排気窓が大きいほど、ラック内を通る冷気の量が多くなる。
　図１４に示すように、排気孔として開口の代わりにパンチング孔を形成した正面扉２Ａ，２Ｂ，２Ｃを使用できる。正面扉２Ａから正面扉２Ｂ，正面扉２Ｃの順にパンチング孔の個数が増加し、排気量も増加し、流れる冷気の量を増加させることができる。
　図１５に示すように、ラックの天井板３Ａ，３Ｂ及び３Ｃに形成したパンチング孔を排気孔として使用してもよい。天井板３Ａ，３Ｂ及び３Ｃの順にパンチング孔の個数が増加し、排気量も増加する。なお、上述した排気用ファンの回転数を制御して排気量を制御してもよい。
　図１６に示すように、ラックＲの底面の開口４Ａ，４Ｂ及び４Ｃの大きさを変えるようにしてもよい。開口４Ａ，４Ｂ及び４Ｃの順に開口面積が増加し、排気量も増加する。このように、冷気の量を制御することによって、各蓄電池盤及び回路盤間で均一な冷却が可能となる。
　さらに、コンテナ１１内に並べて配置された蓄電池盤を、エアコン１３ａ及び１３ｂからの距離にかかわらず均一に冷却するためのラック通気孔は、正面扉にあっても良いし、ラック側面、背面パネルにあっても良いし、天井部にあっても良いし、もしくはそれぞれの組み合わせ状態でも良い。また、機能が満たせるのであれば、ラック底部の開口部の面積を変えることでも問題ない。
　以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばエアコンの設置位置は、前面及び背面の近傍の必要はなく、また、２台に限られることはない。さらに、エアコンによる冷気を床下配線スペースに供給する箇所は４隅に限られない。また、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。
＜３．応用例＞
「応用例としての住宅における蓄電池システム」
　本技術を住宅用の蓄電池システムに適用した例について、図１７を参照して説明する。例えば住宅９００１用の蓄電池システム９１００においては、火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２から電力網９００９、情報網９０１２、スマートメータ９００７、パワーハブ９００８等を介し、電力が蓄電装置９００３に供給される。これと共に、家庭内発電装置９００４等の独立電源から電力が蓄電装置９００３に供給される。蓄電装置９００３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置９００３を使用して、住宅９００１で使用する電力が給電される。住宅９００１に限らずビルに関しても同様の蓄電池システムを使用できる。
　住宅９００１には、発電装置９００４、電力消費装置９００５、蓄電装置９００３、各装置を制御する制御装置９０１０、スマートメータ９００７、各種情報を取得するセンサー９０１１が設けられている。各装置は、電力網９００９及び情報網９０１２によって接続されている。発電装置９００４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置９００５及び／又は蓄電装置９００３に供給される。電力消費装置９００５は、冷蔵庫９００５ａ、空調装置９００５ｂ、テレビジョン受信機９００５ｃ、風呂９００５ｄ等である。さらに、電力消費装置９００５には、電動車両９００６が含まれる。電動車両９００６は、電気自動車９００６ａ、ハイブリッドカー９００６ｂ、電気バイク９００６ｃである。
　蓄電装置９００３に対して、上述した本技術のバッテリユニットが適用される。蓄電装置９００３は、二次電池又はキャパシタから構成されている。例えば、リチウムイオン電池によって構成されている。リチウムイオン電池は、定置型であっても、電動車両９００６で使用されるものでも良い。スマートメータ９００７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網９００９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つ又は複数を組み合わせても良い。
　各種のセンサー９０１１は、例えば人感センサー、照度センサー、物体検知センサー、消費電力センサー、振動センサー、接触センサー、温度センサー、赤外線センサー等である。各種センサー９０１１により取得された情報は、制御装置９０１０に送信される。センサー９０１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置９００５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置９０１０は、住宅９００１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
　パワーハブ９００８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置９０１０と接続される情報網９０１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal synchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) 又はＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
　制御装置９０１０は、外部のサーバ９０１３と接続されている。このサーバ９０１３は、住宅９００１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ９０１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
　各部を制御する制御装置９０１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置９００３に格納されている。制御装置９０１０は、蓄電装置９００３、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、各種センサー９０１１、サーバ９０１３と情報網９０１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
　以上のように、電力が火力９００２ａ、原子力９００２ｂ、水力９００２ｃ等の集中型電力系統９００２のみならず、家庭内発電装置９００４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置９００３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置９００４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、又は、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置９００３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置９００３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置９００３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
　なお、この例では、制御装置９０１０が蓄電装置９００３内に格納される例を説明したが、スマートメータ９００７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電池システム９１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
　以上、本技術に係る技術が適用され得る蓄電池システム９１００の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置９００３に好適に適用され得る。但し、本技術は直流電力を供給するものであるので、家庭用の交流機器に対しては、直流電力を交流電力に変換して供給する必要がある。
１・・・外部、１１・・・コンテナ、１２・・・底面、１３ａ，１３ｂ・・・エアコン、１４ａ，１４ｂ・・・ダクト、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ・・・ダクト、
Ｒ・・・ラック、ＤＣ・・・直流入出力盤、Ｍ，Ｍ１～Ｍ１６・・・蓄電池モジュール、ＢＭＵ・・・電池管理ユニット、ＨＵＢ・・・集線装置、ＩＮＶ・・・交流直流変換装置、ＳＴ・・・蓄電池盤、ＳＰ・・・床下配線スペース、ＳＹＳ・・・システムコントローラ

Claims (10)

  1. 　前面、背面、側面、天井板及び底面で構成されるコンテナと、
    　前記底面に対して所定の高さで設置され、床下配線スペースを形成する床と、
    　前記床上に配置される複数の蓄電池盤と、
    　前記天井板の近傍に設けられたエアコンと、
    　前記エアコンからの冷気を前記床下配線スペースに供給するためのダクトを備え、
    　前記床下配線スペースからラックの底面を通じて冷気を取り込むようにした電力供給装置。
  2. 　前記取り込まれた冷気が前記ラックの内部を通過することによって熱せられ、前記ラックの外に排出されるようにした請求項１に記載の電力供給装置。
  3. 　前記ラックが箱状のケースを有し、前記ケースの底面に形成された開口を通じて冷気が取り込まれ、前記ケースの少なくとも一面に設けられた通気孔を通じて前記ラックの外に熱気が排出されるようにした請求項２に記載の電力供給装置。
  4. 　ファンを前記ラックに設け、前記ファンによって前記ラックの内部の熱気を強制的に排出するようにした請求項３に記載の電力供給装置。
  5. 　前記コンテナの天井板の近傍に前記蓄電池盤から排出された空気を前記エアコンに導くためのダクトが設けられた請求項２に記載の電力供給装置。
  6. 　前記床下配線スペースに前記冷気が供給される箇所と、前記蓄電池盤の配置場所の距離に応じて前記ラックの内部を通る空気の量を制御してほぼ均一な冷却を行うようにした請求項１に記載の電力供給装置。
  7. 　前記蓄電池盤の冷気取り込み用の開口の面積によって前記空気の量を制御するようにした請求項６に記載の電力供給装置。
  8. 　前記蓄電池盤の排気孔の開口の面積によって前記空気の量を制御するようにした請求項６に記載の電力供給装置。
  9. 　電力負荷を監視して電力負荷を平準化する請求項１に記載の電力供給装置。
  10. 　停電時に、系統電力を切り離して負荷へ電力を供給する請求項１に記載の電力供給装置。
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