JP2010262879A - 温度調節装置、電力貯蔵装置、温度制御プログラム、および温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の温度を的確に制御する。
【解決手段】電力貯蔵装置１が備える温度調節装置１０は、二次電池２０の端子２０１の温度を測定する端子温度センサ１２０（端子温度測定手段）と、二次電池２０の側面２０２の温度を測定する側面温度センサ１３０（側面温度測定手段）と、二次電池２０を加温するダクトヒータ１４０（加温手段）と、二次電池２０を冷却するファン１５０（冷却手段）と、端子温度センサ１２０および側面温度センサ１３０が測定した温度に基づいて二次電池２０の温度調節を行う制御部１１０（制御手段）と、を備える。制御部１１０は、ダクトヒータ１４０およびファン１５０の少なくとも一方を用いて、端子２０１の温度と側面２０２の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように二次電池２０を温度調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の温度調節の技術に関する。

二次電池の温度が低温である場合、当該二次電池の内部抵抗が大きくなるため、当該二次電池を効率よく充放電することができない。また、二次電池の温度が高温である場合に当該二次電池を充放電させると、当該二次電池の劣化が常温よりも速く進む。また、二次電池が高温の場合に当該二次電池を充放電すると、常温時よりも当該二次電池内部の反応が激しくなるため、発熱が大きくなるなど安全上も好ましくない。したがって、二次電池を充放電する場合、低温および高温を避けて充放電することが望ましい。

二次電池の温度を適温に保つための技術として以下のような技術が知られている。例えば特許文献１に開示されている電源システムでは、待機時に二次電池の温度が予め定められた温度よりも低い場合に、電源部の廃熱により温度が上昇した空気を送風ファンによって当該二次電池に送風するとともに、当該二次電池をパルス充放電させて、当該二次電池の温度を上昇させる。

また、例えば特許文献２に開示されている充放電システムは、二次電池の充電初期に大電流で充電することで当該二次電池を昇温させ、その後充電中の二次電池を冷却ファンによって冷却することで、当該二次電池の充電時の温度を予め定められた温度範囲に保つ。

二次電池の温度を適温に保つためには、当該二次電池の温度を測定することが当然に必要となる。特許文献１には、二次電池に隣接させてサーミスタを設置し当該二次電池の温度を測定することが開示されている。特許文献２には、二次電池の負極側に熱伝導プレートを押し当て、当該熱伝導プレートの温度を測定することで当該二次電池の温度を測定することが開示されている。さらに、特許文献３には、複数個の二次電池からほぼ等距離の位置に配置された温度センサを用いて、当該複数個の二次電池の平均的な温度を測定する充電回路が開示されている。

特開２００７−２１５２５４号公報 特開２００６−７３４０６号公報 特開平５−３３６６７６号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示されている温度測定方法のように、二次電池の任意の１箇所について温度計測を行い、その計測結果に基づき温度調節を行っても、所期の温度調節が的確に行えない場合があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池全体の温度を的確に調節することを目的とする。

本発明者が鋭意研究を行った結果、二次電池の温度は当該温度を測定する部位によって異なることが判明した。本発明は、かかる知見に基づき完成されたものである。

本発明の請求項１に係る温度調節装置は、端子と側面とを有する二次電池の温度調節装置であって、前記端子の温度を測定する端子温度測定手段と、前記側面の温度を測定する側面温度測定手段と、前記二次電池を加温する加温手段と、前記二次電池を冷却する冷却手段と、前記端子温度測定手段および前記側面温度測定手段が測定した温度に基づいて前記二次電池の温度調節を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記加温手段および前記冷却手段の少なくとも一方を用いて、前記端子の温度と前記側面の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節する。

本発明の請求項６に係る温度制御プログラムは、端子と側面とを有する二次電池の温度を調節する温度制御プログラムであって、前記端子の温度を測定する第１のステップと、前記側面の温度を測定する第２のステップと、前記第１のステップで測定した前記端子の温度と前記第２のステップで測定した前記側面の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節する第３のステップと、をコンピュータに実行させる。

本発明の請求項１０に係る温度制御方法は、端子と側面とを有する二次電池の温度を調節する温度制御方法であって、前記端子の温度を測定する第１のステップと、前記側面の温度を測定する第２のステップと、前記第１のステップで測定した前記端子の温度と前記第２のステップで測定した前記側面の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節する第３のステップと、を備える。

請求項１、６、１０のいずれかに係る発明によれば、当該二次電池全体を目標とする温度に温度調節できる。前記二次電池の外側表面において、前記端子は温度が最も低く、前記側面は最も温度が高いので、前記端子と前記側面との両者が、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節すれば、当該二次電池全体を目標とする温度に温度調節できるからである。

本発明の請求項２に係る温度調節装置は、請求項１に係る温度調節装置において、前記制御手段は、前記端子温度測定手段が測定した前記端子の温度が、予め定められた第１の閾値以下である場合に、当該端子の温度が当該第１の閾値を上回るまで、前記加温手段によって前記二次電池を加温し、前記側面温度測定手段が測定した前記側面の温度が、前記第１の閾値よりも高温である予め定められた第２の閾値以上である場合に、当該側面の温度が当該第２の閾値を下回るまで、前記冷却手段によって前記二次電池を冷却する温度調節を行う。

本発明の請求項７に係る温度制御プログラムは、請求項６に係る温度制御プログラムにおいて、前記第３のステップは、前記第１のステップで測定した前記端子の温度と予め定められた第１の閾値とを比較する第４のステップと、前記第２のステップで測定した前記側面の温度と前記第１の閾値よりも高温である予め定められた第２の閾値とを比較する第５のステップと、前記第４のステップで前記端子の温度が予め定められた第１の閾値以下である場合には、当該端子の温度が当該第１の閾値を上回るまで前記二次電池を加温し、前記第５のステップで前記側面の温度が前記第２の閾値以上である場合には、当該側面の温度が当該第２の閾値を下回るまで前記二次電池を冷却する第６のステップと、を備える。

本発明の請求項１１に係る温度制御方法は、請求項１０に係る温度制御方法において、前記第３のステップは、前記第１のステップで測定した前記端子の温度と予め定められた第１の閾値とを比較する第４のステップと、前記第２のステップで測定した前記側面の温度と前記第１の閾値よりも高温である予め定められた第２の閾値とを比較する第５のステップと、前記第４のステップで前記端子の温度が予め定められた第１の閾値以下である場合には、当該端子の温度が当該第１の閾値を上回るまで前記二次電池を加温し、前記第５のステップで前記側面の温度が前記第２の閾値以上である場合には、当該側面の温度が当該第２の閾値を下回るまで前記二次電池を冷却する第６のステップと、を備える。

請求項２、７、１１のいずれかに係る発明によれば、前記二次電池は、低温側の第１の閾値と高温側の第２の閾値との間の温度になるように、その温度が調節される。そして、低温側の温度判定は、前記二次電池の外側表面において最も温度が低い前記端子の温度に基づいて、高温側の温度判定は、前記二次電池の外側表面において最も温度が高い前記側面の温度に基づいてなされる。したがって、前記二次電池の温度を、目標とする温度範囲内に確実に調節することができる。

本発明の請求項３に係る温度調節装置は、請求項２に係る温度調節装置において、前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、前記第１の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の下限であり、前記第２の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の上限であり、前記制御手段は、前記二次電池の充電時および放電時に前記温度調節を行う。

本発明の請求項８に係る温度制御プログラムは、請求項７に係る温度制御プログラムにおいて、前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、前記第１の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の下限であり、前記第２の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の上限であり、前記二次電池の充電時および放電時に前記第１〜第６のステップをコンピュータに実行させる。

本発明の請求項１２に係る温度制御方法は、請求項１１に係る温度制御方法において、前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、前記第１の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の下限であり、前記第２の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の上限であり、前記二次電池の充電時および放電時に前記第１〜第６のステップを実行する。

請求項３、８、１２のいずれかに係る発明によれば、前記二次電池の充電時および放電時に、当該二次電池の温度が使用推奨温度の下限から上限の間の温度に調節される。したがって、前記二次電池を、好ましい温度条件で充電および放電することができる。

本発明の請求項４に係る温度調節装置は、請求項２または３に係る温度調節装置において、前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、前記二次電池の充放電のスケジュールを記憶する記憶手段をさらに備え、前記第１の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の下限であり、前記第２の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の上限であり、前記制御手段は、前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に前記温度制御を行う。

本発明の請求項９に係る温度制御プログラムは、請求項７または８に係る温度制御プログラムにおいて、前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、前記第１の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の下限であり、前記第２の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の上限であり、前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に前記第１〜第６のステップをコンピュータに実行させる。

本発明の請求項１３に係る温度制御方法は、請求項１１または１２に係る温度制御方法において、前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、前記第１の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の下限であり、前記第２の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の上限であり、前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に前記第１〜第６のステップを実行する。

請求項４、９、１３のいずれかに係る発明によれば、前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に、当該二次電池の温度が急速充電時の使用推奨温度の下限から上限の間の温度に調節される。したがって、放電終了後、直ちに急速充電を開始できる。そのため、放電後に短時間のインターバルで行われる次の放電に備えて急速充電をする場合に、余裕を持って充電を完了することができる。

本発明の請求項５に係る電力貯蔵装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度調節装置を備え、当該温度調節装置が温度調節を行う二次電池に電力を貯蔵する。

請求項５に係る発明によれば、電力貯蔵装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度調節装置を備え、当該温度調節装置が温度調節を行う二次電池に電力を貯蔵するので、当該電力貯蔵装置において、請求項１〜４に記載の発明の効果を得ることができる。

本発明によれば、二次電池の外側表面において、温度が最も低い前記端子と最も温度が高い前記側面との２箇所が、いずれも予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節するので、当該二次電池全体を目標とする温度に温度調節できる。したがって、前記二次電池を充放電する場合に、当該二次電池を効率よく充電または放電できる温度に保つことができるとともに、当該二次電池が高温環境下で充放電されるために劣化することを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置の概略を示すブロック図である。 周囲温度一定の状態における二次電池の充放電試験結果の一例を示す図であり、電池側面および端子の温度、電流値、ならびに電圧値の経時変化を、同一の時系列で示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置が備える温度調節装置が、二次電池の急速充電時および急速充電前の放電時に行う温度調節を示すフローチャートである。 図３に示す温度調節の続きを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置が備える温度調節装置が、二次電池の通常の充電時および放電時に行う温度調節を示すフローチャートである。 図５に示す温度調節の続きを示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置１の概略を示すブロック図である。電力貯蔵装置１は、温度調節装置１０、二次電池２０、および交流直流変換部６０を備える。電力貯蔵装置１は外部電源２に接続され、電力貯蔵装置１および外部電源２には、負荷３が接続されている。

電力貯蔵装置１は、例えば商用電源である外部電源２から電力の供給を受けて、二次電池２０に電力を貯蔵する。通常は、外部電源２のみから負荷３に電源が供給されている。負荷平準化動作時には、電力貯蔵装置１は、二次電池２０に貯蔵した電力を負荷３に供給する。

温度調節装置１０は、例えばリチウムイオン電池である二次電池２０の温度を調節する。温度調節装置１０は、二次電池２０が通常の充電時および放電時には、二次電池２０の充電時および放電時の使用推奨温度の範囲内、例えば二次電池２０がリチウムイオン電池であれば、例えば−１０℃から５０℃の温度範囲に二次電池２０の温度を調節する。また、温度調節装置１０は、二次電池２０が急速充電前の放電時には、二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の範囲内、例えば二次電池２０がリチウムイオン電池であれば、例えば１０℃から３０℃の温度範囲に二次電池２０の温度を調節する。温度調節装置１０の詳細な構成、および温度調節の詳細については後に詳しく説明する。

二次電池２０は、例えばリチウムイオン電池であり、端子２０１と側面２０２とを有する。端子２０１には端子温度センサ１２０（端子温度測定手段）が、側面２０２には側面温度センサ１３０（側面温度測定手段）が、それぞれ取付けられている。

交流直流変換部６０は、二次電池２０の充電時には、外部電源２から供給される交流電力を直流電力に変換して二次電池２０に供給する整流器として機能し、二次電池２０の放電時には、二次電池２０から放電される直流電力を、負荷３に応じた電圧値または電流値もしくは電力値の交流電力に変換して負荷３に供給するインバータとして機能する。

また交流直流変換部６０は、外部電源２から供給される電力を用いて、例えば定電圧・定電流充電方式で二次電池２０を充電する。

さらに交流直流変換部６０と外部電源２との間には、連系リアクトル７０が設けられている。負荷平準化動作時に交流直流変換部６０は、Ｖ_２の位相をＶ_１の位相よりも進ませることで、二次電池２０に貯蔵されている電力を負荷３に供給する。二次電池２０の充電時に交流直流変換部６０は、Ｖ_２の位相をＶ_１の位相よりも遅らせることで外部電源２の電力を二次電池２０に供給する。なお、交流直流変換部６０が、Ｖ_２の位相とＶ_１の位相とを等しくした場合は、二次電池２０は充電も放電もされない待機状態となる。

温度調節装置１０の詳細な構成について、以下に説明する。温度調節装置１０は、制御部１１０（制御手段）、端子温度センサ１２０、側面温度センサ１３０、ダクトヒータ１４０（加温手段）、およびファン１５０（冷却手段）を備える。

端子温度センサ１２０は、二次電池２０の端子２０１に取付けられた温度センサであり、端子２０１の温度を測定する。側面温度センサ１３０は、二次電池２０の側面２０２に取付けられた温度センサであり、側面２０２の温度を測定する。

ダクトヒータ１４０は、二次電池２０とファン１５０との間に設置され、後述のヒータ制御部１１２３の指示に基づいて、二次電池２０を加温する際にはオンに、二次電池２０を冷却する際にはオフにされる。

ファン１５０は、二次電池２０を加温または冷却する際に、後述のファン制御部１１２４の指示に基づいて、電力貯蔵装置１が設置されている室内または室外の空気を、二次電池２０に向けて送風する。ダクトヒータ１４０がオンの場合は、前記空気がダクトヒータ１４０によって加温されて二次電池２０に送風されるので、二次電池２０が加温される。ダクトヒータ１４０がオフの場合は、前記空気が加温されることなく二次電池２０に送風されるので、充放電による発熱で周囲温度よりも高温になっている二次電池２０が冷却される。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１１、記憶部１１７、および計時部１１８を備え、温度調節装置１０の制御とともに、電力貯蔵装置１全体の制御も行う。ＣＰＵ１１１は、記憶部１１７に予め格納されている温度制御プログラムおよび充放電制御プログラムを実行することで、ソフトウェア的に温度制御部１１２および充放電制御部１１３を具備するように機能する。なお、温度制御部１１２および充放電制御部１１３を、ハードウェアとしてＣＰＵ１１１内部にそれぞれ設けることも可能である。

温度制御部１１２は、低温判定部１１２１、高温判定部１１２２、ヒータ制御部１１２３、ファン制御部１１２４を具備するように機能する。

低温判定部１１２１は、以下の３通りの場合に、端子温度センサ１２０が測定した端子２０１の温度が、それぞれの場合の使用推奨温度の下限値以上であるか否かを判定する（以下の３通りの場合に使用推奨温度の下限値以上と判定することを、低温判定という）。（１）二次電池２０が充電時の場合は、端子２０１の温度が二次電池２０の充電時の使用推奨温度の下限値、例えば−１０℃以上であるか否かを低温判定部１１２１は判定する。（２）二次電池２０が放電時の場合は、端子２０１の温度が二次電池２０の放電時の使用推奨温度の下限値、例えば−１０℃以上であるか否かを低温判定部１１２１は判定する。（３）二次電池２０の放電が急速充電前の放電もしくは充電が急速充電の場合には、端子２０１の温度が二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の下限値、例えば１０℃以上であるか否かを低温判定部１１２１は判定する。

高温判定部１１２２は、以下の３通りの場合に、側面温度センサ１３０が測定した側面２０２の温度が、それぞれの場合の使用推奨温度の上限値以下であるか否かを判定する（以下の３通りの場合に使用推奨温度の上限値以下と判定することを、高温判定という）。（１）二次電池２０が充電時の場合は、側面２０２の温度が二次電池２０の充電時の使用推奨温度の上限値、例えば５０℃以下であるか否かを高温判定部１１２２は判定する。（２）二次電池２０が放電時の場合は、側面２０２の温度が二次電池２０の放電時の使用推奨温度の上限値、例えば５０℃以下であるか否かを高温判定部１１２２は判定する。（３）二次電池２０の放電が急速充電前の放電もしくは充電が急速充電の場合には、側面２０２の温度が二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の上限値、例えば３０℃以下であるか否かを高温判定部１１２２は判定する。

ヒータ制御部１１２３は、低温判定部１１２１の判定結果に応じて、ダクトヒータ１４０のオン、オフを制御する。すなわち、低温判定時にはダクトヒータ１４０をオンにし、それ以外の場合には、ダクトヒータ１４０をオフにする。

ファン制御部１１２４は、低温判定部１１２１および高温判定部１１２２の判定結果に応じて、ファン１５０のオン、オフを制御する。すなわち、低温判定時および高温判定時にはファン１５０をオンにし、それ以外の場合には、ファン１５０をオフにする。

温度調節装置１０が、端子２０１の温度に基づいて低温判定を行い、側面２０２の温度に基づいて高温判定を行う理由を、充電時および放電時における二次電池２０の側面２０２の温度と端子２０１の温度との関係を確認した試験結果を示す図２に基づいて説明する。

図２は、直列に接続したリチウムイオン電池を用いて、周囲温度を一定（設定値２０℃、実測値約２２℃）に保った状態で行った充放電試験結果の一例を示す図であり、電池側面および端子の温度、電流値、ならびに電圧値の経時変化を、同一の時系列で示す図である。

この試験では、充放電サイクルを３回繰り返し、前記リチウムイオン電池は自然冷却されている。また、この試験では、一回の充放電サイクルは、前記リチウムイオン電池を定電流で充電し電圧値が設定値になった時点で充電を終了する充電期間、充電終了後に前記リチウムイオン電池を一定の時間、待機状態にする放電前待機期間、続いて前記リチウムイオン電池を４Ｃ弱の電流で定電力放電する放電期間、および、放電後の前記リチウムイオン電池を、充電前に一定の時間、待機状態にする充電前待機期間からなる。

図２に示す充放電試験結果によれば、側面および端子の温度は、放電開始とともに上昇を始め、放電終了時にピークに達している。図２に示す充放電試験では、０．２Ｃ程度の小電流で充電しているため、充電時の発熱量よりも放熱量が勝り、側面および端子の温度は、次の放電開始までに周囲温度近くまで下降している。そして、側面温度は端子温度よりも常に高温であることが図２に示す充放電試験結果から確認できる。二次電池２０の充電時および放電時には、二次電池２０内部の反応によって二次電池２０の温度が上昇するが、側面２０２の方が端子２０１よりも当該反応部位に近いので、二次電池２０の温度は、側面２０２の温度の方が端子２０１の温度よりも高くなるためと考えられる。

図２に示す通り、側面温度は端子温度よりも常に高温となるので、上述の通り、温度調節装置１０は、側面２０２よりも温度が低い端子２０１の温度に基づいて低温判定を行い、端子２０１よりも温度が高い側面２０２の温度に基づいて高温判定を行うのである。このように低温側の温度と高温側の温度とを、それぞれ安全側で測定するので、温度調節装置１０は、二次電池２０の温度を目標とする温度範囲内に確実に調節することができる。

二次電池の急速充電時の使用推奨温度の温度範囲は、通常の充電時の使用推奨温度の温度範囲よりも狭くなる。低温では内部抵抗が大きくなるために、急速充電に必要な大電流を二次電池に流すことができず、一方、高温で大電流を流すと、二次電池内部の反応が常温時よりも激しくなるため、発熱および発熱による二次電池の劣化等の不都合を生じるからである。例えばリチウムイオン電池の場合、通常の充電時の使用推奨温度は、下限が−１０℃程度、上限が５０℃程度であるのに対して、急速充電時の使用推奨温度は、下限が１０℃程度、上限が３０℃程度とされている。

ここで、図２に示すリチウムイオン電池の側面温度に注目すると、放電時には側面温度が３０℃を超えている。すなわち、リチウムイオン電池を自然冷却する場合、放電直後に当該リチウムイオン電池を急速充電できない場合があることが分かる。リチウムイオン電池とは急速充電時の使用推奨温度の温度範囲に違いはあるものの、放電直後に急速充電できない場合は、二次電池全般についてありえる。

しかしながら、例えば負荷平準化や停電補償等、放電直後に急速充電が必要とされる二次電池の用途が存在する。例えば二次電池を用いてオフィスビルの負荷平準化を行う場合を想定する。この場合、電力需要が大きくなる午前中に二次電池に貯蔵された電力を供給して負荷平準化を行い、電力需要が低下する昼休みに急速充電を行う。再び電力需要が大きくなる午後の負荷平準化補償に備えるためである。また、停電補償の場合は、次の停電補償に備える必要があるため、停電補償終了後直ちに急速充電を行う必要がある。

電力貯蔵装置１は、温度調節装置１０が備える温度制御部１１２が、例えばリチウムイオン電池である二次電池２０の急速充電時もしくは急速充電前の放電時に、二次電池２０の温度を、急速充電時の使用推奨温度の下限から上限の間の温度である例えば１０℃〜３０℃に調節する。したがって、放電終了後、直ちに二次電池２０の急速充電を開始できる。そのため、放電後に短時間のインターバルで行われる次の放電に備えて急速充電をする場合に、余裕を持って充電を完了することができる。

また二次電池２０の通常の充電時および放電時には、温度制御部１１２は、二次電池２０の温度を充電時および放電時の使用推奨温度の下限から上限の間の温度に調節する。したがって、二次電池２０を、好ましい温度条件で充放電することができる。

再び図１を参照して、充放電制御部１１３は、充放電切替指示部１１３１、充電制御部１１３２、および放電制御部１１３３を具備するように機能する。

充放電切替指示部１１３１は、記憶部１１７に記憶されている充放電スケジュールおよび計時部１１８が出力するクロック信号に基づいて、二次電池２０を充電するか放電するかを判断し、交流直流変換部６０に充放電の切替を指示する。

充電制御部１１３２は、図略のセンサが測定した二次電池２０の電圧値および電流値に基づいて、二次電池２０の充電時に交流直流変換部６０が二次電池２０に印加する電圧値および電流値を決定する。充電制御部１１３２は、交流直流変換部６０に指示して、前記電圧値および前記電流値で二次電池２０を充電させる。

放電制御部１１３３は、二次電池２０の放電時に、図略のセンサが測定した負荷３の電圧値および電流値ならびに電力値の少なくとも１つに基づいて、負荷３に供給する交流電力の電圧値および電流値ならびに電力値の少なくとも１つを決定する。さらに、放電制御部１１３３は、二次電池２０から放電される直流電力を、前記電圧値および前記電流値ならびに前記電力値に変換して負荷３に供給するよう交流直流変換部６０に指示する。

記憶部１１７は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、温度制御部１１２を動作させるための温度制御プログラム、充放電制御部１１３を動作させるための充放電制御プログラム、および二次電池２０の充放電スケジュール等を記憶する。

計時部１１８は、一定周期でクロック信号を発生させるクロック発信器を備え、このクロック信号を、温度制御部１１２および充放電制御部１１３に出力する。当該クロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、温度制御部１１２および充放電制御部１１３は、二次電池２０の放電が、通常の放電か急速充電前の放電かを判定する。

図３および図４は、電力貯蔵装置１が備える温度調節装置１０が、二次電池２０の急速充電時および急速充電前の放電時に行う温度調節を示すフローチャートである。

充放電制御部１１３が二次電池２０の放電を開始すると（ステップＳ１）、温度制御部１１２は、計時部１１８が発信するクロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、二次電池２０の放電が、通常の放電か急速充電前の放電かを判定する（ステップＳ２）。二次電池２０の放電が急速充電前の放電であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。二次電池２０の放電が通常の放電であれば（ステップＳ２でＮＯ）、通常の放電時の温度制御を行う（図５の丸付数字２に進む）。

ステップＳ３において、低温判定部１１２１は、端子温度センサ１２０が測定した端子２０１の温度が、二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の下限値である１０℃以上であるか否かを判定する。

端子２０１の温度が１０℃未満であると低温判定部１１２１が判定した場合は（ステップＳ３でＮＯ）、二次電池２０を加温するために、ヒータ制御部１１２３はダクトヒータ１４０をオンにし、ファン制御部１１２４はファン１５０をオンにする。このとき、ダクトヒータ１４０によって加温された空気が二次電池２０に送風されるので、二次電池２０は加温される。二次電池２０が加温され端子２０１の温度が１０℃以上になると（ステップＳ５でＹＥＳ）、ヒータ制御部１１２３はダクトヒータ１４０をオフにし、ファン制御部１１２４はファン１５０をオフにして、二次電池２０の加温を停止する（ステップＳ６）。

一方、端子２０１の温度が１０℃以上であると低温判定部１１２１が判定した場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、高温判定部１１２２は、側面温度センサ１３０が測定した側面２０２の温度が、二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の上限値である３０℃以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。側面２０２の温度が３０℃を超えていると高温判定部１１２２が判定した場合は（ステップＳ７でＮＯ）、二次電池２０を冷却するために、ファン制御部１１２４はファン１５０をオンにする（ステップＳ８）。このとき、二次電池２０に送風される空気の温度は、二次電池２０の周囲温度であるので、放電によって周囲温度よりも高温となっている二次電池２０が冷却される。二次電池２０が冷却され側面２０２の温度が３０℃以下となると（ステップＳ９でＹＥＳ）、ファン制御部１１２４はファン１５０をオフにして二次電池２０の冷却を停止する（ステップＳ１０）。

ステップＳ６またはステップＳ１０に到達した場合、もしくはステップＳ７でＹＥＳの場合は、ステップＳ１１に進んで、充放電制御部１１３は、計時部１１８が発信するクロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、二次電池２０の放電を終了させるか否かを判定する。放電終了のタイミングであれば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、充放電制御部１１３は、二次電池２０の放電を停止し、直ちに二次電池２０の急速充電を開始する（ステップＳ１２）。

放電終了のタイミングでなければ（ステップＳ１１でＮＯ）、充放電制御部１１３は二次電池２０の放電を継続し、ステップＳ３に戻って、低温判定部１１２１は、端子温度センサ１２０が測定した端子２０１の温度が、二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の下限値である１０℃以上であるか否かを判定する。二次電池２０の放電が終了するまで、温度制御部１１２は、ステップＳ３からステップＳ１０までの温度制御のステップを繰り返す。

急速充電開始から急速充電終了までの、温度制御部１１２による温度制御（ステップＳ１３〜ステップＳ２０）は、急速充電前の放電時における温度制御（ステップＳ３〜ステップＳ１０）と同様であり、ステップＳ１３〜ステップＳ２０は、ステップＳ３〜ステップＳ１０にそれぞれ対応する。二次電池２０の急速充電が完了しなければ（ステップＳ２１でＮＯ）、二次電池２０の急速充電が完了するまで、温度制御部１１２は、ステップＳ１３からステップＳ２０までの温度調節のステップを繰り返す。

充放電制御部１１３は、二次電池２０が所定の充電状態になると二次電池２０の急速充電を終了させ（ステップＳ２１でＹＥＳ）、計時部１１８が発信するクロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、二次電池２０を放電させるか否かを判定する（ステップＳ２２）。放電開始のタイミングであれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、充放電制御部１１３は、二次電池２０の放電を開始する。放電開始のタイミングでなければ（ステップＳ２２でＮＯ）、充放電制御部１１３は、放電開始のタイミングになるまで二次電池２０を待機状態とする（ステップＳ２２がループする）。

図５および図６は、電力貯蔵装置１が備える温度調節装置１０が、二次電池２０の通常の充電時および放電時に行う温度調節を示すフローチャートである。

二次電池２０の放電が通常の放電であれば（図３のステップＳ２でＮＯ）、温度制御部１１２は、二次電池２０について通常の放電時の温度制御を行う（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８）。通常の放電時の温度制御は、端子２０１の温度についての閾値判定の値を−１０℃、側面２０２の温度についての閾値判定の値を５０℃に置き換えれば、図３に示す急速充電前の放電時における温度制御（ステップＳ３〜ステップＳ１０）と同様であり、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８は、ステップＳ３〜ステップＳ１０にそれぞれ対応する。

ステップＳ１０４またはステップＳ１０８に到達した場合、もしくはステップＳ１０５でＹＥＳの場合は、ステップＳ１０９に進んで、充放電制御部１１３は、計時部１１８が発信するクロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、二次電池２０の放電を終了させるか否かを判定する。放電終了のタイミングであれば（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、充放電制御部１１３は、二次電池２０の放電を終了させ、計時部１１８が発信するクロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、二次電池２０の充電を開始するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

放電終了のタイミングでなければ（ステップＳ１０９でＮＯ）、充放電制御部１１３は二次電池２０の放電を継続し、ステップＳ１０１に戻って、低温判定部１１２１は、端子温度センサ１２０が測定した端子２０１の温度が、二次電池２０の急速充電時の使用推奨温度の下限値である１０℃以上であるか否かを判定する。二次電池２０の放電が終了するまで、温度制御部１１２は、ステップＳ１０１からステップＳ１０８までの温度制御のステップを繰り返す。

ステップＳ１１０の判定において、充電開始のタイミングであれば（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、充放電制御部１１３は、二次電池２０の充電を開始する（ステップＳ１１１）。充電開始のタイミングでなければ（ステップＳ１１０でＮＯ）、充放電制御部１１３は、放電開始のタイミングになるまで二次電池２０を待機状態とする（ステップＳ１１０がループする）。

二次電池２０の充電開始が開始されると（ステップＳ１１１）、温度制御部１１２は、二次電池２０について通常の充電時の温度制御を行う（ステップＳ１１２〜ステップＳ１１９）。通常の充電時の温度制御は、端子２０１の温度についての閾値判定の値を−１０℃、側面２０２の温度についての閾値判定の値を５０℃に置き換えれば、図４に示す急速充電時における温度制御（ステップＳ１３〜ステップＳ２０）と同様であり、ステップＳ１１２〜ステップＳ１１９は、ステップＳ１３〜ステップＳ２０にそれぞれ対応する。二次電池２０の充電が完了しなければ（ステップＳ１２０でＮＯ）、二次電池２０の充電が完了するまで、温度制御部１１２は、ステップＳ１１２からステップＳ１１９までのステップを繰り返す。

充放電制御部１１３は、二次電池２０が所定の充電状態になると二次電池２０の充電を終了させ（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、計時部１１８が発信するクロック信号および記憶部１１７が記憶する充放電スケジュールに基づいて、二次電池２０を放電させるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。放電開始のタイミングであれば（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、充放電制御部１１３は、二次電池２０の放電を開始する（図３の丸付数字１に進む）。放電開始のタイミングでなければ（ステップＳ１２１でＮＯ）、充放電制御部１１３は、放電開始のタイミングになるまで二次電池２０を待機状態とする（ステップＳ１２１がループする）。

上記実施形態に係る電力貯蔵装置１によれば、二次電池２０の外側表面において、温度が最も低い端子２０１と最も温度が高い側面２０２との２箇所が、いずれも予め定められた温度範囲に収まるように、温度調節装置１０が二次電池２０の温度を調節するので、二次電池２０全体を目標とする温度に温度調節できる。したがって、二次電池２０を充放電する場合に、二次電池２０を効率よく充電および放電できる温度に保つことができるとともに、二次電池２０が高温環境下で充放電されるために劣化することを抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態に係る電力貯蔵装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。

（１）上記実施形態では、ファン１５０を用いて二次電池２０を冷却し、ファン１５０およびダクトヒータ１４０を用いて二次電池２０を加温しているが、加温手段および冷却手段は、これらに限定されるものではなく、二次電池を加温および冷却できる構成であればよい。例えば冷却手段としてペルチェ素子を採用して、二次電池を周囲温度よりも低温に冷却できるようにしてもよい。このようにすれば、屋外や、屋内であっても空調設備のない建物に電力貯蔵装置を設置したことにより、夏の酷暑時に二次電池の周囲温度が使用推奨温度を超える場合にも、当該電力貯蔵装置に本発明を適用することができる。

（２）上記実施形態では、電力を貯蔵する二次電池としてリチウムイオン電池を用いているが、これに換えてニッケル水素電池等の他の二次電池を用いることもできる。

（３）上記実施形態では、電力貯蔵装置１を負荷平準化に用いる場合についてのみ説明したが、電力貯蔵装置１は、停電補償の用途にも用いることができる。

１ 電力貯蔵装置
２ 外部電源
３ 負荷
１０ 温度調節装置
１１０ 制御部（制御手段）
１１２ 温度制御部
１１２１ 低温判定部
１１２２ 高温判定部
１１２３ ヒータ制御部
１１２４ ファン制御部
１１３ 充放電制御部
１１３１ 充放電切替指示部
１１３２ 充電制御部
１１３３ 放電制御部
１１７ 記憶部
１１８ 計時部
１２０ 端子温度センサ（端子温度測定手段）
１３０ 側面温度センサ（側面温度測定手段）
１４０ ダクトヒータ（加温手段）
１５０ ファン（冷却手段）
２０ 二次電池
２０１ 端子
２０２ 側面
６０ 交流直流変換部

Claims (13)

1. 端子と側面とを有する二次電池の温度調節装置であって、
   前記端子の温度を測定する端子温度測定手段と、
   前記側面の温度を測定する側面温度測定手段と、
   前記二次電池を加温する加温手段と、
   前記二次電池を冷却する冷却手段と、
   前記端子温度測定手段および前記側面温度測定手段が測定した温度に基づいて前記二次電池の温度調節を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記加温手段および前記冷却手段の少なくとも一方を用いて、前記端子の温度と前記側面の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節する温度調節装置。
2. 前記制御手段は、
   前記端子温度測定手段が測定した前記端子の温度が、予め定められた第１の閾値以下である場合に、当該端子の温度が当該第１の閾値を上回るまで、前記加温手段によって前記二次電池を加温し、
   前記側面温度測定手段が測定した前記側面の温度が、前記第１の閾値よりも高温である予め定められた第２の閾値以上である場合に、当該側面の温度が当該第２の閾値を下回るまで、前記冷却手段によって前記二次電池を冷却する温度調節を行う請求項１に記載の温度調節装置。
3. 前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、
   前記第１の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の下限であり、
   前記第２の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の上限であり、
   前記制御手段は、前記二次電池の充電時および放電時に前記温度調節を行う請求項２に記載の温度調節装置。
4. 前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、
   前記二次電池の充放電のスケジュールを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記第１の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の下限であり、
   前記第２の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の上限であり、
   前記制御手段は、前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に前記温度制御を行う請求項２または３に記載の温度調節装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度調節装置を備え、当該温度調節装置が温度調節を行う二次電池に電力を貯蔵する電力貯蔵装置。
6. 端子と側面とを有する二次電池の温度を調節する温度制御プログラムであって、
   前記端子の温度を測定する第１のステップと、
   前記側面の温度を測定する第２のステップと、
   前記第１のステップで測定した前記端子の温度と前記第２のステップで測定した前記側面の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節する第３のステップと、をコンピュータに実行させる温度制御プログラム。
7. 前記第３のステップは、
   前記第１のステップで測定した前記端子の温度と予め定められた第１の閾値とを比較する第４のステップと、
   前記第２のステップで測定した前記側面の温度と前記第１の閾値よりも高温である予め定められた第２の閾値とを比較する第５のステップと、
   前記第４のステップで前記端子の温度が予め定められた第１の閾値以下である場合には、当該端子の温度が当該第１の閾値を上回るまで前記二次電池を加温し、前記第５のステップで前記側面の温度が前記第２の閾値以上である場合には、当該側面の温度が当該第２の閾値を下回るまで前記二次電池を冷却する第６のステップと、を備える請求項６に記載の温度制御プログラム。
8. 前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、
   前記第１の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の下限であり、
   前記第２の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の上限であり、
   前記二次電池の充電時および放電時に前記第１〜第６のステップをコンピュータに実行させる請求項７に記載の温度制御プログラム。
9. 前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、
   前記第１の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の下限であり、
   前記第２の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の上限であり、
   前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に前記第１〜第６のステップをコンピュータに実行させる請求項７または８に記載の温度制御プログラム。
10. 端子と側面とを有する二次電池の温度を調節する温度制御方法であって、
    前記端子の温度を測定する第１のステップと、
    前記側面の温度を測定する第２のステップと、
    前記第１のステップで測定した前記端子の温度と前記第２のステップで測定した前記側面の温度とが、予め定められた温度範囲に収まるように前記二次電池を温度調節する第３のステップと、を備える温度制御方法。
11. 前記第３のステップは、
    前記第１のステップで測定した前記端子の温度と予め定められた第１の閾値とを比較する第４のステップと、
    前記第２のステップで測定した前記側面の温度と前記第１の閾値よりも高温である予め定められた第２の閾値とを比較する第５のステップと、
    前記第４のステップで前記端子の温度が予め定められた第１の閾値以下である場合には、当該端子の温度が当該第１の閾値を上回るまで前記二次電池を加温し、前記第５のステップで前記側面の温度が前記第２の閾値以上である場合には、当該側面の温度が当該第２の閾値を下回るまで前記二次電池を冷却する第６のステップと、を備える請求項１０に記載の温度制御方法。
12. 前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、
    前記第１の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の下限であり、
    前記第２の閾値は、前記二次電池の充電時および放電時の使用推奨温度の上限であり、
    前記二次電池の充電時および放電時に前記第１〜第６のステップを実行する請求項１１に記載の温度制御方法。
13. 前記二次電池は、当該二次電池を充電する充電手段および当該二次電池が放電した電力を消費する放電回路に接続された二次電池であって、
    前記第１の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の下限であり、
    前記第２の閾値は、前記二次電池の急速充電時の使用推奨温度の上限であり、
    前記二次電池の放電が急速充電前の放電であるときは、当該放電時に前記第１〜第６のステップを実行する請求項１１または１２に記載の温度制御方法。

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