JP2015191717A - 電力貯蔵システム及びその制御装置並びに電力貯蔵システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】設備導入の費用が安価であり、かつ、消費電力を抑えること。【解決手段】パワーコンディショナ4が収容された電気室20と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室30と、電気室20と電池室30とを区画する壁面13とを筐体10内に具備する電力貯蔵システム1であって、電気室20内に外気を吸気し、吸気した外気の少なくとも一部をパワーコンディショナ4に送風してパワーコンディショナ4を冷却する換気ファン2と、電気室20内に送風された外気の少なくとも一部を筐体10外に排気させる第1ルーバと、電気室20内に吸気した外気の少なくとも一部を内気として電池室30に流通させる、壁面13に設けられた第2ルーバ9とを具備する。【選択図】図1
Description
本発明は、電力貯蔵システム及びその制御装置並びに電力貯蔵システムの制御方法に関するものである。
例えば、二次電池とパワーコンディショナ(電力変換装置)とが閉空間に設けられる大型電力貯蔵システム(Energy Storage System:以下「ESS」ともいう)では、二次電池とパワーコンディショナは温度管理値が異なるため、二次電池とパワーコンディショナは区切られた閉空間の異なる空間に配置されており、それぞれの空間に適切な空調設備が設けられている。
下記特許文献1では、複数の電気室を筐体内に具備する電力貯蔵システムにおいて、電力変換装置や保護回路やガスボンベが収められる電気室には外気を筐体内に取り入れる吸気口及びファンを設け、モジュール電池が収められる電池室の正面には、電気室のファンから吐出された外気が、筐体を構成する扉の内面ではねかえり各ラックに均等に流入させるためのメッシュ板を設けている。
下記特許文献1では、複数の電気室を筐体内に具備する電力貯蔵システムにおいて、電力変換装置や保護回路やガスボンベが収められる電気室には外気を筐体内に取り入れる吸気口及びファンを設け、モジュール電池が収められる電池室の正面には、電気室のファンから吐出された外気が、筐体を構成する扉の内面ではねかえり各ラックに均等に流入させるためのメッシュ板を設けている。
ところで、従来、二次電池に火災等が発生した場合に窒息消火させる観点から内気循環させ、閉鎖空間を作りやすくしており、二次電池を設ける空間を冷却する空調設備として、冷房設備を取り付けるケースがある。しかしながら、二次電池を設ける空間に冷房設備を取り付けるケースにおいて、室外機が閉空間の外側に設けられる場合には、外気温が低くなったとしても冷房運転が可能である特殊な冷房設備が必要となり、このような冷房設備は高価となるという問題があった。また、一般的にコンプレッサが内蔵されている冷房設備は消費電力が大きくなるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設備導入の費用が安価であり、かつ、消費電力を抑えることのできる電力貯蔵システム及びその制御装置並びに電力貯蔵システムの制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムであって、前記電気室内に外気を吸気し、吸気した前記外気の少なくとも一部を前記電力変換装置に送風して前記電力変換装置を冷却する換気ファンと、前記電気室内に送風された前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させる第1ルーバと、前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として前記電池室に流通させる、前記壁面に設けられた第2ルーバとを具備する電力貯蔵システムを提供する。
本発明は、電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムであって、前記電気室内に外気を吸気し、吸気した前記外気の少なくとも一部を前記電力変換装置に送風して前記電力変換装置を冷却する換気ファンと、前記電気室内に送風された前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させる第1ルーバと、前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として前記電池室に流通させる、前記壁面に設けられた第2ルーバとを具備する電力貯蔵システムを提供する。
本発明によれば、電力変換装置が収容された電気室に設けられたファンが筐体の外側にある外気を吸気すると、吸気された外気は、電気室の電力変換装置を冷却した後に、その一部が第1ルーバを介して筐体外に排気される。電力変換装置を冷却した後の残りの外気である内気は、電気室と電池室とを区画する壁面に設けられる第2ルーバを介して電池室内へと導かれる。
このように、外気の一部を電池室内に導くことによって電池室の温度調整ができるので、外気温が低い時には冷房設備を運転させずに外気の一部で電池室の温度調整ができるようになる。これにより、従来のように外気温が低くても冷房運転を必要とするような高価な冷房設備は不要となり、安価な空調設備が採用できる。また、外気温が低い時に冷房設備を運転させる必要がないので、消費電力が抑えられる。
このように、外気の一部を電池室内に導くことによって電池室の温度調整ができるので、外気温が低い時には冷房設備を運転させずに外気の一部で電池室の温度調整ができるようになる。これにより、従来のように外気温が低くても冷房運転を必要とするような高価な冷房設備は不要となり、安価な空調設備が採用できる。また、外気温が低い時に冷房設備を運転させる必要がないので、消費電力が抑えられる。
上記電力貯蔵システムの前記電池室は、前記電池室は、前記電池室の鉛直方向上方側に前記二次電池を冷却する空気調和装置を備え、前記第2ルーバは、前記壁面の鉛直方向下方側に設けられることが好ましい。
電池室内の空気については、壁面の鉛直方向下方側に設けられる第2ルーバを介して電池室に送り込まれた内気は、二次電池を冷却した後に温められて上方に向かう。一方、電池室の鉛直方向上方側から二次電池を冷却する冷却風が空気調和装置から下方の二次電池に向かって送られる。このように、下方から上方へと電気室より取り入れた内気を流し、上方から下方へと空気調和装置からの冷却風を流すことにより、電池室内で効果的に攪拌が行われ、電池室内の空気の温度分布のばらつきが抑制できる。なお、空気調和装置の配置位置は、例えば、電池室の天井である。電池室内の空気とは、空気調和機からの冷却風、電気室から取り入れた内気(外気の一部)、もともと電池室に存在していた空気、を含めた電池室内に存在する空気のことである。
上記電力貯蔵システムにおいて、前記壁面の前記電気室側の前記第2ルーバ近傍には、前記電気室内の温度を検出する第1温度検出手段が設けられ、前記第2ルーバは、前記第1温度検出手段の温度に基づいて、前記電気室から前記電池室に流通させる前記内気の流量を制御することとしてもよい。
電気室から電池室に高い温度の内気が送り込まれると、電池室内の温度が高くなり、電池室の空気調和装置に悪影響が生じるので、電池室内の温度に基づいて電池室に取り込む内気流量を制御することで、電池室の温度調整に影響がないようにする。
上記電力貯蔵システムにおいて、前記電池室内の前記壁面と対面の壁面の鉛直方向下方側に設けられ、前記電池室内に存在する空気を排気する第3ルーバと、前記電池室内の前記壁面と対面の壁面の鉛直方向上方側に設けられ、前記電池室に存在する空気を排気する第4ルーバとを備え、前記電池室内の温度分布に基づいて、前記第3ルーバと前記第4ルーバとの排出比が制御されることとしてもよい。
電池室内の温度に応じて、第3ルーバと第4ルーバの排出比を制御することによって、電池室の温度のばらつきを低減させ、空気の攪拌を促進できる。
上記電力貯蔵システムにおいて、前記第3ルーバと前記第4ルーバとの排出比を制御する際に、前記第3ルーバは、常に開状態とされることとしてもよい。
これにより、第4ルーバの開度のみを制御することによって、第3ルーバと第4ルーバとの排出比を簡便に制御できる。
上記電力貯蔵システムにおいて、前記電気室には、前記外気の少なくとも一部を前記第2ルーバに直接送ることのできる位置に設けられる予備換気ファンが設けられていることとしてもよい。
これにより、取り入れた外気が電力変換装置によってほとんど温められることなく第2ルーバに直接送られるので、電力変換装置を経由させた後の内気よりも低い温度の外気を、第2ルーバから電池室に送ることができる。
上記電力貯蔵システムにおいて、前記電池室を閉塞空間にする場合、制御信号に基づいて、前記第2ルーバ、前記第3ルーバ、及び前記第4ルーバが閉状態に制御されることが好ましい。
第2ルーバ、第3ルーバ、及び第4ルーバを閉状態に制御することにより、電池室を確実に閉塞空間にすることができる。
本発明は、電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムの制御装置であって、前記電力変換装置に外気を送ることのできる位置に設けられる換気ファンから電気室内に前記外気を吸気させ、第1ルーバにより前記電気室内の前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させ、前記壁面に設けられた第2ルーバにより前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として前記電池室に流通させる電力貯蔵システムの制御装置を提供する。
本発明は、電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムの制御方法であって、前記電力変換装置に外気を送ることのできる位置から前記電気室内に前記外気を吸気させる過程と、前記電気室内の前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させる過程と、前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として、前記電気室と区画された前記電池室に流通させる過程とを有する電力貯蔵システムの制御方法を提供する。
本発明は、設備導入の費用を安価とし、かつ、消費電力を抑えられるという効果を奏する。
以下に、本発明に係る電力貯蔵システム及びその制御装置並びに電力貯蔵システムの制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態においては、電力貯蔵システムは、二次電池がコンテナ(筐体)内に収容される大容量蓄電システム(Energy Storage System:ESS)であることを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。
図1及び図2は、筐体10内に設けられた電力貯蔵システム1の概略構成図である。図1及び図2に示されるように、筐体10内は、パワーコンディショナ(電力変換装置)4が収容された電気室20(図1の紙面左側)と、二次電池が収容された電池室30(図1の紙面右側)とに壁面13で区画されている。
図1及び図2は、筐体10内に設けられた電力貯蔵システム1の概略構成図である。図1及び図2に示されるように、筐体10内は、パワーコンディショナ(電力変換装置)4が収容された電気室20(図1の紙面左側)と、二次電池が収容された電池室30(図1の紙面右側)とに壁面13で区画されている。
本実施形態の電池室30には、1個のラックに23個のモジュール(1つ以上の二次電池を含む)を収容した電力貯蔵装置8を8個備えている場合を例に挙げているが、電池室30に二次電池は一つ以上あればよく、モジュールの個数及び電力貯蔵装置8の個数は限定されない。
また、電力貯蔵システム1は制御装置50を備えており、制御装置50は、筐体10に備えられる各種ルーバ、換気ファン2、予備換気ファン3、パワーコンディショナ4、及び電力貯蔵装置8等を制御する。
また、電力貯蔵システム1は制御装置50を備えており、制御装置50は、筐体10に備えられる各種ルーバ、換気ファン2、予備換気ファン3、パワーコンディショナ4、及び電力貯蔵装置8等を制御する。
電気室20は、換気ファン2と、予備換気ファン3と、パワーコンディショナ4と、第1ルーバ11と、第1温度検出部(第1温度検出手段)12a,12b,12cとを備えている。また、電気室20と電池室30とを区画する壁面13には、第2ルーバ9が2個設けられている。第2ルーバ9は、電気室20と電池室30とを区画する壁面13に少なくとも一つあればよく、個数は特に限定されない。
換気ファン2は、電気室20内に外気を吸気し、吸気した外気をパワーコンディショナ4に向けて送ることのできる位置に設けられる。換気ファン2は、吸気した外気の少なくとも一部をパワーコンディショナ4に送風して、パワーコンディショナ4を冷却する。
予備換気ファン3は、パワーコンディショナ4に向けて送風されておらず、吸気した外気の少なくとも一部はパワーコンディショナ4を経由させずに、吸気した外気を第2ルーバ9に向けて直接送ることのできる位置に設けられる。
パワーコンディショナ4は、電力貯蔵装置8に電力の貯蔵、及び電力貯蔵装置8から電力の取り出しを行うために直流交流変換機能を有する。パワーコンディショナ4は、本実施形態では一例として約100〔℃〕程度で温度管理されるものを用いることとして説明する。
予備換気ファン3は、パワーコンディショナ4に向けて送風されておらず、吸気した外気の少なくとも一部はパワーコンディショナ4を経由させずに、吸気した外気を第2ルーバ9に向けて直接送ることのできる位置に設けられる。
パワーコンディショナ4は、電力貯蔵装置8に電力の貯蔵、及び電力貯蔵装置8から電力の取り出しを行うために直流交流変換機能を有する。パワーコンディショナ4は、本実施形態では一例として約100〔℃〕程度で温度管理されるものを用いることとして説明する。
吸気した外気はパワーコンディショナ4を冷却した後に内気として電気室20内に存在する。第1ルーバ11は、電気室20内に取り込んだ外気の少なくとも一部と、電池室20内の内気の一部を筐体10外に排気させる。制御装置50によって第1ルーバ11が制御されることによって、電気室20内から筐体10外に排気させる、取り込んだ外気及び内気の一部の流量が調整される。
なお、外気とは筐体10外の空気および筐体10内に吸気されパワーコンディショナ4冷却前の空気とし、内気とは筐体10(電気室20)内の空気、およびパワーコンディショナ4冷却後の外気を内気として説明する。
なお、外気とは筐体10外の空気および筐体10内に吸気されパワーコンディショナ4冷却前の空気とし、内気とは筐体10(電気室20)内の空気、およびパワーコンディショナ4冷却後の外気を内気として説明する。
第2ルーバ9は、電気室20と電池室30とを区画する壁面13に設けられており、電気室20内の内気を電池室30に流通させる。なお、好ましくは、第1温度検出部12a,12b,12cの温度に基づいて、第2ルーバ9の開度を調節することにより、電気室20から電池室30に流通させる内気の流量を制御する。また、第2ルーバ9は、壁面13における床面位置14から鉛直方向で高さ50cm以下の位置、さらに好ましくは床面位置14から鉛直方向で高さ10cm以上30cm以下に設ける。
第2ルーバ9の位置を床面位置14付近に設けることで、後述する電池室30内の温度分布の均一化に寄与する。第2ルーバ9の位置が床面位置14から高さ10cm未満では電気室20の床面にある塵や埃を電池室30内へ搬送しやすくなるので好ましくない。また、第2ルーバ9の位置が床面位置14から高さ50cmを超えると後述する電池室30内の温度分布の均一化への寄与が低下するので好ましくない。
電気室20側の壁面13の第2ルーバ9近傍には、電気室20内の温度を検出する第1温度検出部12a,12b,12cが設けられている。第1温度検出部12a,12b,12cが第2ルーバ9近傍に設けられることにより、第2ルーバ9を介して電池室30に送られる内気の温度を正しく計測することができる。なお、第1温度検出部12a,12b,12cは、例えば、温度センサが用いられ、検出された温度情報は制御装置50に出力される。
電池室30は、空気調和装置5と、8個の電力貯蔵装置8と、第4ルーバ6と、第3ルーバ7とを備えている。
空気調和装置5は、内気循環型であり、電池室30の鉛直方向で上方側(例えば、コンテナの天井付近やコンテナ側壁の天井付近)に設けられ、電力貯蔵装置8を冷却する。なお、本実施形態に係る電力貯蔵装置8に設けられる二次電池83は、例えば、25±5〔℃〕で温度管理されるものとするため、空気調和装置5は、二次電池83が25±5〔℃〕となるように電力貯蔵装置8を冷却する。
空気調和装置5は、内気循環型であり、電池室30の鉛直方向で上方側(例えば、コンテナの天井付近やコンテナ側壁の天井付近)に設けられ、電力貯蔵装置8を冷却する。なお、本実施形態に係る電力貯蔵装置8に設けられる二次電池83は、例えば、25±5〔℃〕で温度管理されるものとするため、空気調和装置5は、二次電池83が25±5〔℃〕となるように電力貯蔵装置8を冷却する。
第4ルーバ6は、電池室30内の壁面13と対面の壁面15の鉛直方向で上方側16に設けられ、電池室30内に存在する空気を排気する。
第3ルーバ7は、電池室30内の壁面13と対面の壁面15の鉛直方向で下方側17に設けられ、電池室30内に存在する空気を排気する。
なお、壁面15の上方及び下方とは、壁面15の床面(0%)から天井(100%)までの区間で、例えば50%の高さを境界として上方と下方に分ける。
第3ルーバ7は、電池室30内の壁面13と対面の壁面15の鉛直方向で下方側17に設けられ、電池室30内に存在する空気を排気する。
なお、壁面15の上方及び下方とは、壁面15の床面(0%)から天井(100%)までの区間で、例えば50%の高さを境界として上方と下方に分ける。
図3は、本実施形態に係る電力貯蔵装置8の概略構成の一例である。
電力貯蔵装置8は、バッテリマネジメントユニット(以下「BMU」という)81、複数のモジュール82を備えており、情報の授受可能に接続されている。また、電力貯蔵装置8と制御装置50とが、情報の授受可能に接続されている。
モジュール82は、複数の二次電池83を有する組電池Aと、組電池Aを監視するCMU(Cell Management Unit:監視装置)84とを備えており、複数直列に接続されている。
電力貯蔵装置8は、バッテリマネジメントユニット(以下「BMU」という)81、複数のモジュール82を備えており、情報の授受可能に接続されている。また、電力貯蔵装置8と制御装置50とが、情報の授受可能に接続されている。
モジュール82は、複数の二次電池83を有する組電池Aと、組電池Aを監視するCMU(Cell Management Unit:監視装置)84とを備えており、複数直列に接続されている。
CMU84は、CMU内CPU(中央演算処理装置)86を備えており、第2温度検出部85によりモジュール82の電池電圧値や温度値を電池状態情報として取得し、BMU81に出力する。
BMU81は、各CMU84から取得した電池状態情報をモジュール82単位で管理し、制御装置50に出力する。
二次電池83は、リチウム二次電池、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されない。例えば、充放電特性に優れるリチウム二次電池を用いることとし、本実施形態では一例として、25±5〔℃〕で温度管理されるものを用いることとして説明する。
BMU81は、各CMU84から取得した電池状態情報をモジュール82単位で管理し、制御装置50に出力する。
二次電池83は、リチウム二次電池、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池など特に限定されない。例えば、充放電特性に優れるリチウム二次電池を用いることとし、本実施形態では一例として、25±5〔℃〕で温度管理されるものを用いることとして説明する。
第2温度検出部85は、例えば、温度センサとなる抵抗測温体を用いてモジュール82毎に温度を検出し、検出した温度情報を制御装置50に出力する。抵抗測温体は、温度が高くなると抵抗値が減少し、温度が低くなると抵抗値が増加する特性を有する。なお、本実施形態では、第2温度検出部85として抵抗測温体を一例として挙げたが、これに限定されず、熱電対を用いる等、他の方法によりモジュールの温度を検出してもよい。
第2温度検出部85によって計測されたモジュールの温度は、電池室30の温度を推定するための情報として用いられる(詳細は後述する)。
第2温度検出部85によって計測されたモジュールの温度は、電池室30の温度を推定するための情報として用いられる(詳細は後述する)。
制御装置50は、例えば、図4に示されるように、プログラムを実行するCPU(中央演算処理装置)51、CPU51による演算結果等を一時的に記憶させるRAM(Random Access Memory)などの主記憶装置52、CPU51によって実行されるプログラムを記憶する補助記憶装置53、デジタルI/O等の入出力インタフェース54、及び通信インタフェース55を主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
制御装置50は、第1温度検出部12a,12b,12cの温度に基づいて第2ルーバ9の開度を制御することにより、電気室20から電池室30に流通させる内気の流量を制御する。
図5は、横軸に電気室20の温度、縦軸に第2ルーバ9の開度〔%〕を示しており、電気室20の温度に応じて第2ルーバ9の開度を制御する一例である。図5のように第2ルーバ9を制御すると、電気室20の温度が20〔℃〕となるまでは第2ルーバ9の開度は100〔%〕(つまり、全開状態)とされ、電気室20の温度が20〔℃〕を超えると、第2ルーバ9の開度を徐々に低減させ電気室20の温度が30〔℃〕となったときに第2ルーバ9の開度が0%(つまり、全閉状態)となるように制御される。また、第2ルーバ9の開度調整は、連続的でなくてもよく、ステップ状に変化させてもよい。
図5は、横軸に電気室20の温度、縦軸に第2ルーバ9の開度〔%〕を示しており、電気室20の温度に応じて第2ルーバ9の開度を制御する一例である。図5のように第2ルーバ9を制御すると、電気室20の温度が20〔℃〕となるまでは第2ルーバ9の開度は100〔%〕(つまり、全開状態)とされ、電気室20の温度が20〔℃〕を超えると、第2ルーバ9の開度を徐々に低減させ電気室20の温度が30〔℃〕となったときに第2ルーバ9の開度が0%(つまり、全閉状態)となるように制御される。また、第2ルーバ9の開度調整は、連続的でなくてもよく、ステップ状に変化させてもよい。
これは、電気室20(パワーコンディショナ4は、例えば上限を100〔℃〕程度以下で温度管理されている)に、取り込まれる外気温が高い状況では、電気室20の内気温度が30〔℃〕以上に高くなる場合がある。電池室30(二次電池83は25±5〔℃〕で温度管理されている)に高い温度の内気が送り込まれると、電池室30内の温度が高くなり、電池室30の空気調和装置5に悪影響を与えるので、電池室30内の温度に基づいて電池室30に取り込む内気流量を制御することで、電池室30の温度調整に影響がないようにしている。
なお、本実施形態では、図5のように電気室20の温度が20〔℃〕のときを第2ルーバ9の開度変化点としていたが、これは一例であり、開度変化(調整)させる温度は、電池室30の二次電池83の許容温度と電池室30に設けられた冷房能力に基づいて決定されるものとする。
制御装置50は、電池室30内の温度分布に基づいて、第3ルーバ7と第4ルーバ6との排出比を制御する。具体的には、制御装置50は、第2温度検出部85によって検出された温度に基づいて電池室30内の温度を推定し、第3ルーバ7と第4ルーバ6との排出比を制御する。なお、第3ルーバ7は、常に開状態とされることにより、排出比の制御が簡便となる。ただし、第3ルーバ7及び第4ルーバ6は、二次電池83の許容温度を上回る(例えば、外気温が28〔℃〕以上)場合には、全閉状態(開度0〔%〕)とされることが好ましい。
より具体的には、制御装置50は、各電力貯蔵装置8のそれぞれのモジュールから取得された第2温度検出部85の温度の平均値からの偏差に基づいて、電池室30の温度分布のばらつきを推定する。
図6は、横軸に第2温度検出部85に基づいて推定される電池室30内の温度のばらつき、縦軸に第3ルーバ7と第4ルーバ6の排出比(=第4ルーバ/第3ルーバ)を示し、電池室30の温度のばらつきに対する排出比の制御の一例の図を示している。
第2ルーバ9から電池室30に流入した内気の温度は、電池室30内の鉛直方向で上方側に設けられた空気調和装置5より鉛直方向で下側に噴出した冷却風よりも温度が高い状態にある。このため第2ルーバ9から電池室30に流入した内気は、電池室30を流れるに従って、床面から天井面に向けて上昇する方向へと向かい、さらに電力貯蔵装置8の二次電池83によって更に温度上昇しながら空気調和装置5の吸気口に向かって上昇する。このため、電池室30内の空気の撹拌が促進され電池室30内の温度の均一化が行われる。
第2ルーバ9から電池室30に流入した内気の温度は、電池室30内の鉛直方向で上方側に設けられた空気調和装置5より鉛直方向で下側に噴出した冷却風よりも温度が高い状態にある。このため第2ルーバ9から電池室30に流入した内気は、電池室30を流れるに従って、床面から天井面に向けて上昇する方向へと向かい、さらに電力貯蔵装置8の二次電池83によって更に温度上昇しながら空気調和装置5の吸気口に向かって上昇する。このため、電池室30内の空気の撹拌が促進され電池室30内の温度の均一化が行われる。
このとき、内気が電池室30を流れるに従って、床面から天井面へと上昇する気流の割合は、第4ルーバ6の開度で調整することが可能となる。すなわち電池室30内の温度に応じて、第3ルーバ7と第4ルーバ6の排出比を制御することによって、電池室30の温度のばらつきを低減させ、空気の攪拌をより促進できる。
図6の例では、電池室30の温度のばらつきが比較的小さい(a以下)と判断される場合には、第3ルーバ7を全開状態(開度100〔%〕)及び第4ルーバ6を全閉状態(開度0〔%〕)とし、電池室30の温度のばらつきが中程度(aからb)と判断される場合には、第3ルーバ7を全開状態及び第4ルーバ6の開度を50〔%〕とし、電池室30の温度のばらつきが比較的大きい(b以上)と判断される場合には、第3ルーバ7を全開状態及び第4ルーバ6を全開状態(開度100〔%〕)となるように制御装置50によって第3ルーバ7及び第4ルーバ6を制御する。
図6の例では、電池室30の温度のばらつきが比較的小さい(a以下)と判断される場合には、第3ルーバ7を全開状態(開度100〔%〕)及び第4ルーバ6を全閉状態(開度0〔%〕)とし、電池室30の温度のばらつきが中程度(aからb)と判断される場合には、第3ルーバ7を全開状態及び第4ルーバ6の開度を50〔%〕とし、電池室30の温度のばらつきが比較的大きい(b以上)と判断される場合には、第3ルーバ7を全開状態及び第4ルーバ6を全開状態(開度100〔%〕)となるように制御装置50によって第3ルーバ7及び第4ルーバ6を制御する。
このように、電池室30内の温度に応じて、第3ルーバ7と第4ルーバ6の排出比(第4ルーバ/第3ルーバ)を制御することによって、電池室の温度のばらつきを低減させ、電池室30の空気の攪拌を促進できる。
なお、本実施形態においては、図6の電池室30の温度ばらつきに対する排出比制御は、階段状のグラフで示される値で制御するようにしていたが、これに限定されない。例えば、電池室30の温度ばらつきに対して二次曲線的に排出比を制御することとしてもよいし、比例的に排出比を制御することとしてもよい。
また例えば、電力貯蔵装置8から出火し、電池室30の窒息消火が必要となり、電池室30を閉塞空間にする場合には、制御装置50から出力される電池室30を閉塞空間にする制御信号に基づいて、第2ルーバ9、第3ルーバ7、及び第4ルーバ6が閉状態(100〔%〕閉状態)に制御されることが好ましい。
このように第2ルーバ9、第3ルーバ7、及び第4ルーバ6の電池室30に設けられる各ルーバを全て閉状態に制御することにより、電池室30を確実に閉塞空間にすることができるので、窒息消火が可能となる。
このように第2ルーバ9、第3ルーバ7、及び第4ルーバ6の電池室30に設けられる各ルーバを全て閉状態に制御することにより、電池室30を確実に閉塞空間にすることができるので、窒息消火が可能となる。
以下に、本実施形態に係る電力貯蔵システム及びその制御装置の作用について説明する。
換気ファン2から外気が吸気され、パワーコンディショナ4が冷却される。第1ルーバ11が制御されることにより、冷却に寄与しなかった外気の少なくとも一部と冷却後の内気の一部が第1ルーバから筐体10外に排出され、パワーコンディショナ4の冷却後の残りの内気(第1ルーバから筐体10外に排出されなかった外気)は電気室20の内気として、電気室20と電池室30とを区画する壁面13に設けられる第2ルーバ9を介して電池室30内へと導かれる。
第2ルーバ9は、壁面13の鉛直方向で下方位置に設けられているため、第2ルーバ9から電池室30に導入される内気は、電池室30の床面に送られる。
換気ファン2から外気が吸気され、パワーコンディショナ4が冷却される。第1ルーバ11が制御されることにより、冷却に寄与しなかった外気の少なくとも一部と冷却後の内気の一部が第1ルーバから筐体10外に排出され、パワーコンディショナ4の冷却後の残りの内気(第1ルーバから筐体10外に排出されなかった外気)は電気室20の内気として、電気室20と電池室30とを区画する壁面13に設けられる第2ルーバ9を介して電池室30内へと導かれる。
第2ルーバ9は、壁面13の鉛直方向で下方位置に設けられているため、第2ルーバ9から電池室30に導入される内気は、電池室30の床面に送られる。
電池室30の天井に設けられた空気調和装置5の吸気口から冷却風が吹き出しており、冷却風は鉛直方向で下方側の電力貯蔵装置8を冷却する。第2ルーバ9を介し、電気室20から電池室30の床面に送られた内気は、電力貯蔵装置8の二次電池83によってやや温められ、空気調和装置5の吸気口に向かって上昇する。これにより、電池室30内の空気の攪拌が促進され、電池室30内の空気温度が均一化される。
壁面13の第2ルーバ9近傍に設置された第1温度検出部12a,12b,12cで検出された温度が20〔℃〕となるまでは第2ルーバ9が開度100〔%〕に制御され、第1温度検出部12a,12b,12cで検出される温度が20〔℃〕を超えた場合には徐々に開度が閉方向に制御され、30〔℃〕となった場合に開度0〔%〕に制御され、電気室20から電池室30に導入させる内気流量が調整される。これにより、電気室20から電池室30に送られる内気は、電池室30の二次電池83の温度管理値を超えない温度の空気が送られる。なお、第2ルーバ9が開度0〔%〕のとき、第3ルーバ7及び第4ルーバ6の開度も0〔%〕となるよう制御する。
電池室30内に設けられた各電力貯蔵装置8の第2温度検出部85に基づいて、電池室30の温度分布が判定され、温度のばらつきに応じて、〔第4ルーバ6/第3ルーバ7〕の排出比が決定され、排出比に応じて、第4ルーバ6及び第3ルーバ7の開度が調整される。
予備換気ファン3は、第1温度検出部12a,12b,12cで検出される温度(例えば、温度平均値)が、所定の閾値(例えば、20〔℃〕)を超過し、かつ電池室30の温度が外気温より高く、第2ルーバ9の開度が0でないときに、開方向に制御され、予備換気ファン3から吸気した外気が、直接第2ルーバ9方向に向かって送られる。これにより、パワーコンディショナ4を冷却後の温められた内気よりも低い温度の外気の少なくとも一部が第2ルーバ9へと向かって送られるので、電池室30の冷却に繋がる。
火災発生時には、窒息消火活動等を適切に行うため第2ルーバ9、第3ルーバ7、及び第4ルーバ6を閉状態(開度0〔%〕)にし、気密性が高められる。
予備換気ファン3は、第1温度検出部12a,12b,12cで検出される温度(例えば、温度平均値)が、所定の閾値(例えば、20〔℃〕)を超過し、かつ電池室30の温度が外気温より高く、第2ルーバ9の開度が0でないときに、開方向に制御され、予備換気ファン3から吸気した外気が、直接第2ルーバ9方向に向かって送られる。これにより、パワーコンディショナ4を冷却後の温められた内気よりも低い温度の外気の少なくとも一部が第2ルーバ9へと向かって送られるので、電池室30の冷却に繋がる。
火災発生時には、窒息消火活動等を適切に行うため第2ルーバ9、第3ルーバ7、及び第4ルーバ6を閉状態(開度0〔%〕)にし、気密性が高められる。
以上説明してきたように、本実施形態に係る電力貯蔵システム1及びその制御装置50並びに電力貯蔵システム1の制御方法によれば、パワーコンディショナ4が収容された電気室20に設けられた換気ファン2が外気を吸気すると、吸気された外気の一部は、電気室20のパワーコンディショナ4を冷却した後に、その一部が第1ルーバ11を介して筐体10外に排気される。取り入れた外気がパワーコンディショナ4を冷却した後の内気の一部は、電気室20と電池室30とを区画する壁面13に設けられる第2ルーバ9を介して電池室30内へと導かれる。
このように、取り入れた外気の一部を内気として電池室30内に導くことによって電池室20の温度調整ができるので、外気温が低い時には空気調和装置5(冷房設備)の運転負荷を低減させたり、運転を停止させることが可能になる。これにより、従来のように外気温が低くても冷房運転を必要とするような高価な冷房設備は不要となり、安価な空調設備が採用できる。また、外気温が低い時に冷房設備の運転負荷を低減させたり、運転を停止させることができるので、消費電力が抑えられる。
また、壁面13の鉛直方向で下方側に設けられる第2ルーバ9を介して電池室30に送り込まれた内気は、電力貯蔵装置8の二次電池83を冷却した後に温められて上方に向かう。一方、電池室30の鉛直方向で上方から二次電池83を冷却する冷却風が空気調和装置5から鉛直方向で下方の電力貯蔵装置8に向かって送られる。このように、下方から上方へと外気(電気室20から電池室30へ流入した内気)を流し、上方から下方へと空気調和装置5からの冷却風を流すことにより、電池室30内で効果的に攪拌が行われ、電池室30内の空気の温度分布のばらつきがより少なくなるようにできる。
また、予備換気ファン3を用いることにより、外気がパワーコンディショナ4によって温められることなく第2ルーバ9に向かって直接送られるので、パワーコンディショナ4を経由させた後の内気(電気室20内の内気)よりも低い温度の外気を、第2ルーバ9から電池室30に送ることができる。
なお、本実施形態に係る電力貯蔵システム1は、コンテナ(筐体)内に収容される蓄電システムを例に挙げて説明したが、二次電池が室内など密閉空間に設けられたものに同様に適用することができる。
なお、本実施形態に係る電力貯蔵システム1は、コンテナ(筐体)内に収容される蓄電システムを例に挙げて説明したが、二次電池が室内など密閉空間に設けられたものに同様に適用することができる。
1 電力貯蔵システム
2 換気ファン
3 予備換気ファン
4 パワーコンディショナ(電力変換装置)
5 空気調和装置
6 第4ルーバ
7 第3ルーバ
8 電力貯蔵装置
9 第2ルーバ
10 筐体
11 第1ルーバ
12a,12b,12c 第1温度検出部
2 換気ファン
3 予備換気ファン
4 パワーコンディショナ(電力変換装置)
5 空気調和装置
6 第4ルーバ
7 第3ルーバ
8 電力貯蔵装置
9 第2ルーバ
10 筐体
11 第1ルーバ
12a,12b,12c 第1温度検出部
Claims (9)
- 電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムであって、
前記電気室内に外気を吸気し、吸気した前記外気の少なくとも一部を前記電力変換装置に送風して前記電力変換装置を冷却する換気ファンと、
前記電気室内に送風された前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させる第1ルーバと、
前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として前記電池室に流通させる、前記壁面に設けられた第2ルーバと
を具備する電力貯蔵システム。 - 前記電池室は、前記電池室の鉛直方向上方側に前記二次電池を冷却する空気調和装置を備え、
前記第2ルーバは、前記壁面の鉛直方向下方側に設けられる請求項1に記載の電力貯蔵システム。 - 前記壁面の前記電気室側の前記第2ルーバ近傍には、前記電気室内の温度を検出する第1温度検出手段が設けられ、
前記第2ルーバは、前記第1温度検出手段の温度に基づいて、前記電気室から前記電池室に流通させる前記内気の流量を制御する請求項1または請求項2に記載の電力貯蔵システム。 - 前記電池室内の前記壁面と対面の壁面の鉛直方向下方側に設けられ、前記電池室内に存在する空気を排気する第3ルーバと、
前記電池室内の前記壁面と対面の壁面の鉛直方向上方側に設けられ、前記電池室内に存在する空気を排気する第4ルーバとを備え、
前記電池室内の温度分布に基づいて、前記第3ルーバと前記第4ルーバとの排出比が制御される請求項1から請求項3のいずれかに記載の電力貯蔵システム。 - 前記第3ルーバは、前記第3ルーバと前記第4ルーバとの前記排出比を制御する際に、常に開状態とされる請求項4に記載の電力貯蔵システム。
- 前記電気室には、前記外気の少なくとも一部を前記第2ルーバに直接送ることのできる位置に設けられる予備換気ファンが設けられている請求項1から請求項5のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
- 前記電池室を閉塞空間にする場合、制御信号に基づいて、前記第2ルーバ、前記第3ルーバ、及び前記第4ルーバが閉状態に制御される請求項1から請求項6のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
- 電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムの制御装置であって、
前記電力変換装置に外気を送ることのできる位置に設けられる換気ファンから電気室内に前記外気を吸気させ、
第1ルーバにより前記電気室内の前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させ、
前記壁面に設けられた第2ルーバにより前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として前記電池室に流通させる電力貯蔵システムの制御装置。 - 電力変換装置が収容された電気室と、少なくとも一つの二次電池が収容された電池室と、前記電気室と前記電池室とを区画する壁面とを筐体内に具備する電力貯蔵システムの制御方法であって、
前記電力変換装置に外気を送ることのできる位置から前記電気室内に前記外気を吸気させる過程と、
前記電気室内の前記外気の少なくとも一部を前記筐体外に排気させる過程と、
前記電気室内に吸気した前記外気の少なくとも一部を内気として、前記電気室と区画された前記電池室に流通させる過程と
を有する電力貯蔵システムの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014066456A JP2015191717A (ja) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 電力貯蔵システム及びその制御装置並びに電力貯蔵システムの制御方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20180003052A (ko) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) | 전력 저장 장치 |
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-
2014
- 2014-03-27 JP JP2014066456A patent/JP2015191717A/ja active Pending
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