JP6868730B2 - Power storage system and its temperature control method - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電池を収納する収納庫を備える蓄電システム及びその温度管理方法に関する。 The present invention relates to a power storage system including a storage for storing storage batteries and a temperature control method thereof.
近年、環境対応又は災害対策の一環として、エネルギー消費量の削減を目的とする取り組みが重要視されている。このような背景から、需要地で消費される電力を貯蔵すると共に、必要に応じて電力を供給する蓄電システムが普及しつつある。蓄電池の性能は環境温度に大きく依存し、特に高温状態で充放電を行う際に蓄電池の劣化が著しいことが知られている。そこで、蓄電池の環境温度が過度に上昇するのを抑制する温度管理技術が種々提案されている。 In recent years, efforts aimed at reducing energy consumption have been emphasized as part of environmental measures or disaster countermeasures. Against this background, power storage systems that store power consumed in demand areas and supply power as needed are becoming widespread. It is known that the performance of a storage battery largely depends on the environmental temperature, and that the storage battery deteriorates remarkably especially when charging / discharging at a high temperature. Therefore, various temperature control techniques have been proposed to prevent the environmental temperature of the storage battery from rising excessively.
例えば、特許文献1には、電気自動車用途のバッテリに関して、バッテリ温度が、冷却風の温度にオフセット温度を加えた値以下となった場合、冷却風を送風する冷却ファンを停止する制御手法が提案されている。つまり、冷却風のバッテリ冷却への寄与が少ない状況下で冷却ファンを停止することで、無駄な消費電力を節約できる旨が記載されている。
For example,
ところで、収納庫を備える蓄電システムでは、収納庫内の保温効果により、1日のうちの夜間帯にわたって蓄電池の環境温度が外部温度よりも常に高くなると考えられる。この場合、特許文献1で提案された制御手法をそのまま適用すると、夜間帯では常時、冷却ファンを作動させないオフ制御が行われる。
By the way, in a power storage system provided with a storage, it is considered that the environmental temperature of the storage battery is always higher than the external temperature during the nighttime of the day due to the heat retention effect in the storage. In this case, if the control method proposed in
その結果、昼間帯にて省エネルギーを図るため、その直前(夜間帯)に外気を積極的に導入する、いわゆる「ナイトパージ」が行われなくなる。また、蓄電システムに対してナイトパージを適用する際、蓄電池の使用環境を特に考慮しなければならない。 As a result, in order to save energy in the daytime zone, so-called "night purge", in which outside air is actively introduced immediately before (nighttime zone), is not performed. In addition, when applying night purge to the power storage system, the usage environment of the storage battery must be taken into consideration.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、蓄電池を適切に冷却させながら1日全体を通じたエネルギー消費量を抑制可能な蓄電システム及びその温度管理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power storage system capable of suppressing energy consumption throughout the day while appropriately cooling the storage battery, and a temperature control method thereof. ..
本発明に係る「蓄電システム」は、電力を充放電可能に構成される蓄電池と、前記蓄電池を収納する収納庫と、前記収納庫の中に外気を吸入する吸気ファンと、前記蓄電池の環境温度を測定する第1測定部と、1日を複数の時間帯に区分する時間帯区分部と、前記時間帯区分部により区分された時間帯の1つである夜間帯にて、前記第1測定部により逐次測定される前記環境温度に応じて前記吸気ファンのオン・オフ制御を行う吸気制御部を備える。 The "storage system" according to the present invention includes a storage battery configured to be able to charge and discharge electric power, a storage for storing the storage battery, an intake fan for sucking outside air into the storage, and an environmental temperature of the storage battery. The first measurement is performed in the first measurement unit for measuring, a time zone division unit that divides a day into a plurality of time zones, and a night zone that is one of the time zones divided by the time zone division unit. The unit includes an intake control unit that controls on / off of the intake fan according to the ambient temperature measured sequentially by the unit.
一般的に言えば、蓄電システムに適用される蓄電池は、比熱及び比重が大きい蓄熱材料で主に構成されており、しかも電池容量を増やすために大きい体積を有する。そのため、蓄電池は、自身の温度上昇を抑制する保冷機能を発揮する。一方、蓄電池は1日の間でいつでも作動する可能性があるため、蓄電池の環境温度は、常に適正な運用範囲内に維持されることが望ましい。 Generally speaking, a storage battery applied to a power storage system is mainly composed of a heat storage material having a large specific heat and specific gravity, and has a large volume in order to increase the battery capacity. Therefore, the storage battery exerts a cold insulation function that suppresses its own temperature rise. On the other hand, since the storage battery may operate at any time during the day, it is desirable that the environmental temperature of the storage battery is always maintained within an appropriate operating range.
そこで、区分された夜間帯にて、逐次測定される環境温度に応じて吸気ファンのオン・オフ制御を行うことで、蓄電池の保冷機能を活かしつつ、運用中である蓄電池の環境温度を考慮したナイトパージの実施が可能となる。これにより、蓄電池を適切に冷却させながら1日全体を通じたエネルギー消費量を抑制できる。 Therefore, by controlling the on / off of the intake fan according to the environmental temperature measured sequentially in the divided night zone, the environmental temperature of the storage battery in operation is taken into consideration while utilizing the cold insulation function of the storage battery. It is possible to carry out night purge. As a result, energy consumption throughout the day can be suppressed while appropriately cooling the storage battery.
また、前記オン・オフ制御に関わる閾値を設定する閾値設定部を更に備え、前記吸気制御部は、前記環境温度が前記閾値を上回る場合には前記吸気ファンのオン制御を行い、前記閾値を上回らない場合には前記吸気ファンのオフ制御を行うことが好ましい。閾値を用いた簡易な制御手法であっても、適切な温度管理を行うことができる。 Further, a threshold value setting unit for setting a threshold value related to the on / off control is further provided, and the intake air control unit performs on control of the intake fan when the environmental temperature exceeds the threshold value, and exceeds the threshold value. If not, it is preferable to control the intake fan off. Appropriate temperature control can be performed even with a simple control method using a threshold value.
また、前記収納庫の外部温度を測定する第2測定部を更に備え、前記吸気制御部は、前記第2測定部により測定された前記外部温度が前記環境温度を上回る場合、前記環境温度が前記閾値を上回るにもかかわらず前記吸気ファンのオフ制御を行うことが好ましい。これにより、環境温度を上回る温度の外気を不必要に吸入するのを防止できる。 Further, a second measuring unit for measuring the external temperature of the storage is further provided, and the intake control unit is said to have the environmental temperature when the external temperature measured by the second measuring unit exceeds the environmental temperature. It is preferable to control the intake fan off even though the temperature exceeds the threshold value. As a result, it is possible to prevent unnecessary inhalation of outside air having a temperature higher than the environmental temperature.
また、前記閾値設定部は、各々の時間帯に対応する閾値を設定すると共に、前記夜間帯に対応する閾値を最も小さい値に設定することが好ましい。時間帯にかかわらず一律な制御手法を用いて、適切な温度管理を行うことができる。 Further, it is preferable that the threshold value setting unit sets the threshold value corresponding to each time zone and sets the threshold value corresponding to the night zone to the smallest value. Appropriate temperature control can be performed by using a uniform control method regardless of the time zone.
また、前記閾値設定部は、少なくとも前記夜間帯に対応する閾値を25℃よりも小さい値に設定することが好ましい。環境温度を25℃未満に維持することで、蓄電池による保冷効果が十分に得られる。また、電池の特性は一般的に25℃で規定されている点を考慮すると、環境温度を25℃未満に維持することで期待寿命を明確に設計し、蓄電池の動作環境を十分に保証しているとも言える。 Further, it is preferable that the threshold value setting unit sets the threshold value corresponding to at least the nighttime zone to a value smaller than 25 ° C. By maintaining the environmental temperature below 25 ° C., the cold insulation effect of the storage battery can be sufficiently obtained. Also, considering that the characteristics of the battery are generally specified at 25 ° C, the expected life is clearly designed by keeping the environmental temperature below 25 ° C, and the operating environment of the storage battery is sufficiently guaranteed. It can be said that there is.
また、前記閾値設定部は、現在又は未来の特定日における、予想気温に関する予想気温情報及び/又は前記蓄電池の運転計画に関する運転計画情報に応じて、前記特定日に対応する前記閾値を可変に設定することが好ましい。予想気温及び/又は運転計画を考慮して閾値を設定することで、特定日の電力使用状況に適したナイトパージを実施できる。 Further, the threshold value setting unit variably sets the threshold value corresponding to the specific day according to the expected temperature information regarding the expected temperature and / or the operation plan information regarding the operation plan of the storage battery on the present or future specific day. It is preferable to do so. By setting the threshold value in consideration of the expected temperature and / or the operation plan, it is possible to carry out a night purge suitable for the power usage situation on a specific day.
また、前記時間帯区分部は、現在又は未来の特定日における、予想気温に関する予想気温情報及び/又は前記蓄電池の運転計画に関する運転計画情報に応じて、前記特定日に対応する前記夜間帯を可変に区分することが好ましい。予想気温及び/又は運転計画を考慮して夜間帯を区分することで、特定日の電力使用状況に適したナイトパージを実施できる。 Further, the time zone division unit can change the night zone corresponding to the specific day according to the expected temperature information regarding the expected temperature and / or the operation plan information regarding the operation plan of the storage battery on the present or future specific day. It is preferable to classify into. By classifying the night zone in consideration of the expected temperature and / or the operation plan, it is possible to carry out a night purge suitable for the power usage situation on a specific day.
本発明に係る「蓄電システムの温度管理方法」は、電力を充放電可能に構成される蓄電池と、前記蓄電池を収納する収納庫と、前記収納庫の中に外気を吸入する吸気ファンとを備える蓄電システムに関する方法であって、前記蓄電池の環境温度を測定する測定ステップと、1日を複数の時間帯に区分する区分ステップと、区分された時間帯の1つである夜間帯にて、逐次測定される前記環境温度に応じて前記吸気ファンのオン・オフ制御を行う制御ステップを備える。 The "temperature control method of a power storage system" according to the present invention includes a storage battery configured to be able to charge and discharge electric power, a storage for storing the storage battery, and an intake fan for sucking outside air into the storage. A method related to a power storage system, in which a measurement step of measuring the environmental temperature of the storage battery, a division step of dividing a day into a plurality of time zones, and a night zone, which is one of the divided time zones, are sequentially performed. A control step for controlling on / off of the intake fan according to the measured ambient temperature is provided.
本発明に係る蓄電システム及びその温度管理方法によれば、蓄電池を適切に冷却させながら1日全体を通じたエネルギー消費量を抑制できる。 According to the power storage system and the temperature control method thereof according to the present invention, it is possible to suppress energy consumption throughout the day while appropriately cooling the storage battery.
以下、本発明に係る蓄電システムについて、その温度管理方法との関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the power storage system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings with reference to suitable embodiments in relation to the temperature control method.
[蓄電システム10の構成]
図1は、この実施形態に係る蓄電システム10の外観を示す斜視図である。図2は、図1の収納庫12の内部構造を示す平面図である。図3は、図1の収納庫12に収納される温度管理装置50の電気的なブロック図である。
[Configuration of power storage system 10]
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the
図1に示すように、蓄電システム10は、ビルの屋上、建物の脇等の屋外に設置されている。蓄電システム10は、蓄電池31〜36(図2)を収納するための収納庫12を備える。鋼板製の収納庫12は、直方体の形状を有するいわゆるキュービクルである。収納庫12の正面側には、外部14からアクセス可能(すなわち、入退室可能)な開閉扉16が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
この開閉扉16には、幅方向中央側の通気孔18、18、幅方向外側の通気孔19、19がいずれも同じ高さ位置に形成されている。各々の通気孔18には筒状のウェザーカバー20が設けられており、各々の通気孔19には筒状のウェザーカバー21が設けられている。各々のウェザーカバー21の中空部分には、収納庫12の外部温度Toを測定する庫外温度計22(第2測定部)が1つずつ固定配置されている。
The opening /
図2に示すように、収納庫12の内部空間30には、2列に千鳥配置された6つの蓄電池31、32、33、34、35、36と、各々の蓄電池31〜36と電気的に接続された交直変換装置38とが設けられている。
As shown in FIG. 2, in the
各々の蓄電池31〜36は、電力を充放電可能に構成された二次電池、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。蓄電池31〜36は、単一のセル、或いは、複数のセルを直列に接続して構成される蓄電モジュールである。なお、蓄電池31〜36の構成はこれ以外であってもよく、ナトリウム−硫黄電池、ニッケル水素電池を含む他の種類の二次電池、電気二重層タイプを含むキャパシタ、又はこれらを組み合わせた複合電池であってもよい。
Each of the
交直変換装置38は、交流電力(AC)及び直流電力(DC)の間で双方向に変換し、かつ蓄電池31〜36の充放電制御を実行する装置(いわゆる、パワーコンディショナ)である。なお、交直変換装置38は、蓄電システム10とは別の電力設備(不図示)を介して商用電源に接続されている。
The AC /
収納庫12の背面側には、正面側のウェザーカバー20、21に対向する位置に、筒状のウェザーカバー24、24、25、25がそれぞれ設けられている。正面側にある各々のウェザーカバー20、21に対応する位置には、収納庫12の中に外気を吸入する吸気ファン40が1つずつ設けられている。背面側にある各々のウェザーカバー24、25に対応する位置には、収納庫12の中の空気を排出する排気ファン42が1つずつ設けられている。
Cylindrical weather covers 24, 24, 25, and 25 are provided on the back side of the
本図から理解されるように、蓄電池31〜36は吸気ファン40の近くに配置されているので、蓄電池31〜36に向けて直接的に外気を導入可能となり、蓄電池31〜36の冷却効率が高くなる。また、交直変換装置38は排気ファン42の近くに配置されているので、交直変換装置38からの発熱を直接的に排出可能となり、内部空間30の昇温抑制効果がある。
As can be understood from this figure, since the
なお、吸気ファン40及び排気ファン42は、同期的又は非同期的に吸気動作及び排気動作を行うことで、外部14の空気を用いて収納庫12の内部空間30を換気する換気手段44として機能する。
The
図3に示すように、蓄電システム10は、庫外温度計22、交直変換装置38、吸気ファン40、及び排気ファン42(図2)の他、温度管理装置50と、庫内温度計52(第1測定部)を更に備える。この温度管理装置50には、上記した各々の構成要素が、有線又は無線によって相互に通信可能に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
温度管理装置50は、例えばCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)を含んで構成されており、蓄電システム10の温度管理制御を司る装置で
ある。温度管理装置50は、情報取得部54、時間帯区分部56、閾値設定部58、吸気制御部60、及び排気制御部62を有する。以下、吸気制御部60及び排気制御部62を総称して換気制御部64という場合がある。
The
庫内温度計52は、内部空間30のいずれかの位置に設けられており、蓄電池31〜36の環境温度Tcを測定する。ここで、環境温度Tcとは、蓄電池31〜36の実際温度又はこの実際温度と相関する温度(例えば、周囲温度)である。
The internal thermometer 52 is provided at any position in the
なお、本図例では、温度管理装置50は交直変換装置38とは別体の装置であるが、この装置構成に限られない。具体的には、温度管理装置50の各機能部を交直変換装置38に組み込んだ、一体的な装置構成を採用してもよい。
In this example, the
[蓄電システム10の動作]
この実施形態に係る蓄電システム10は、以上のように構成される。続いて、蓄電システム10の動作、主に、蓄電池31〜36の温度管理制御に関わる温度管理装置50の動作について詳細に説明する。この温度管理制御においては、換気手段44のオン・オフ制御(図5)及び閾値Thの設定(図7)を非同期的に行う。
[Operation of power storage system 10]
The
<閾値Thの設定例>
図4は、オン・オフ制御に関わる閾値Thの設定例を示す概略図である。後述するように、[1]時間帯区分部56による時間帯の区分(図7のステップS13)及び[2]閾値設定部58による閾値Thの設定(図7のステップS15、S16)を経て、各々の時間帯に対応する閾値Thがそれぞれ定まる。
<Example of threshold Th setting>
FIG. 4 is a schematic view showing an example of setting the threshold value Th related to on / off control. As will be described later, after [1] time zone division by the time zone division unit 56 (step S13 in FIG. 7) and [2] threshold setting by the threshold value setting unit 58 (steps S15 and S16 in FIG. 7), The threshold Th corresponding to each time zone is determined.
本図から理解されるように、特定の1日(0時〜24時)が2つの時間帯に区分されている。具体的には、「0時〜7時」及び「18時〜24時」が夜間帯であり、「7時〜18時」が昼間帯である。夜間帯に対応する閾値ThはTh=Ts−ΔT1であり、昼間帯に対応する閾値ThはTh=Ts+ΔT2である。いずれの閾値Thも、蓄電池31〜36の運用範囲(推奨使用範囲)内に収まっている。
As can be understood from this figure, a specific day (0:00 to 24:00) is divided into two time zones. Specifically, "0:00 to 7:00" and "18:00 to 24:00" are nighttime zones, and "7:00 to 18:00" is daytime zones. The threshold Th corresponding to the night zone is Th = Ts−ΔT1, and the threshold Th corresponding to the daytime zone is Th = Ts + ΔT2. Both threshold values Th are within the operating range (recommended usage range) of the
なお、Tsは、蓄電池31〜36の期待寿命又は定格放電率換算容量を求める際の標準温度である。また、ΔT1、ΔT2はそれぞれ、標準温度Tsに対するオフセット量であり、いずれもゼロ或いは正値である。各値の具体例としては、Ts=25℃、ΔT1=4℃、ΔT2=4℃である。
Ts is a standard temperature at which the expected life of the
このように、夜間帯に対応する閾値Thは、昼間帯(残余の時間帯)に対応する閾値Th及び標準温度Tsよりも小さい値に設定されている。この設定により、特に夏季中において夜間帯に外気を積極的に導入する、いわゆる「ナイトパージ」が行われる。 As described above, the threshold value Th corresponding to the nighttime zone is set to a value smaller than the threshold value Th corresponding to the daytime zone (remaining time zone) and the standard temperature Ts. With this setting, so-called "night purge" is performed, in which outside air is actively introduced during the nighttime, especially during the summer.
<換気手段44のオン・オフ制御>
温度管理装置50の第1動作で実行される「換気手段44のオン・オフ制御方法」について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。本図に示す第1動作は、相対的に短い時間間隔(例えば、10分おき)で実行される点に留意する。
<On / off control of ventilation means 44>
The “on / off control method of the ventilation means 44” executed in the first operation of the
ここでは、換気効率を高めるため、4つの吸気ファン40及び4つの排気ファン42のオン・オフ制御を同期的に行う場合を想定する。これとは別に、[1]4つの吸気ファン40のみ同期制御を行い、[2]4つの排気ファン42のみ同期制御を行い、或いは[3]各々の吸気ファン40、各々の排気ファン42の非同期制御を行ってもよい。
Here, in order to improve the ventilation efficiency, it is assumed that the on / off control of the four
ステップS1において、庫内温度計52は、蓄電池31〜36の環境温度Tcを測定した後、得られた測定信号を温度管理装置50に向けて供給する。これにより、温度管理装置50は、現在時刻における環境温度Tcを取得する。2つ以上の庫内温度計52が設けられる場合は、複数箇所での測定値の統計量を環境温度Tcとして求めてもよい。
In step S1, the internal thermometer 52 measures the environmental temperature Tc of the
ステップS2において、庫外温度計22は、収納庫12の外部温度Toを測定した後、得られた測定信号を温度管理装置50に向けて供給する。これにより、温度管理装置50は、現在時刻における外部温度Toを取得する。2つ以上の庫外温度計22が設けられる場合は、複数箇所での測定値の統計量を外部温度Toとして求めてもよい。
In step S2, the
ステップS3において、換気手段44は、ステップS1で測定された環境温度Tcが、予め設定された閾値Th(図4)を上回るか否かを判定する。この閾値Thは、各々の時間帯に応じて設定されており、夜間帯に対応する閾値Thが最も小さい(図4)。閾値Thを上回らずにTc≦Thを満たす場合(ステップS3:NO)、ステップS4に進む。 In step S3, the ventilation means 44 determines whether or not the environmental temperature Tc measured in step S1 exceeds the preset threshold value Th (FIG. 4). This threshold Th is set according to each time zone, and the threshold Th corresponding to the night zone is the smallest (FIG. 4). When Tc ≦ Th is satisfied without exceeding the threshold value Th (step S3: NO), the process proceeds to step S4.
ステップS4において、換気制御部64は、換気手段44に対して「オフ」を示す駆動信号を供給することで、換気手段44のオフ制御を行う。これにより、吸気ファン40が作動しないので、収納庫12の中に外気が吸入されない。また、排気ファン42が作動しないので、収納庫12の中の空気が排出されない。
In step S4, the
一方、環境温度Tcが閾値Thを上回ってTc>Thを満たす場合(ステップS3:YES)、ステップS5に進む。 On the other hand, when the environmental temperature Tc exceeds the threshold value Th and satisfies Tc> Th (step S3: YES), the process proceeds to step S5.
ステップS5において、換気制御部64は、ステップS1で測定された環境温度Tcが、ステップS2で測定された外部温度Toを上回るか否かを判定する。外部温度Toを上回らずにTc≦Toを満たす場合(ステップS5:NO)、換気手段44のオフ制御が行われる(ステップS4)。これにより、環境温度Tcを上回る温度(外部温度To)の外気を不必要に吸入するのを防止できる。
In step S5, the
一方、環境温度Tcが外部温度Toを上回ってTc>Toを満たす場合(ステップS5:YES)、ステップS6に進む。 On the other hand, when the environmental temperature Tc exceeds the external temperature To and Tc> To is satisfied (step S5: YES), the process proceeds to step S6.
ステップS6において、換気制御部64は、換気手段44に対して「オン」を示す駆動信号を供給することで、換気手段44のオン制御を行う。これにより、吸気ファン40が作動するので、収納庫12の中に外気が吸入される。また、排気ファン42が作動するので、収納庫12の中の空気が排出される。
In step S6, the
なお、オン制御の際、換気手段44のファン回転速度又は稼動台数を変更することで、換気量を段階的又は連続的に変更してもよい。例えば、ファン回転速度V(単位:rpm)は、次の式(1)或いは式(2)で与えられる。なお、A、Bは、正の乗数である。
V(Tc)=A(Tc−Th)(Tc−To) ‥(1)
V(Tc)=B(1−Th/Tc)(1−To/Tc) ‥(2)
At the time of on-control, the ventilation volume may be changed stepwise or continuously by changing the fan rotation speed or the number of operating units of the ventilation means 44. For example, the fan rotation speed V (unit: rpm) is given by the following equation (1) or equation (2). Note that A and B are positive multipliers.
V (Tc) = A (Tc-Th) (Tc-To) (1)
V (Tc) = B (1-Th / Tc) (1-To / Tc) (2)
式(1)から理解されるように、Tc=Th又はTc=Toを満たす場合にVの値が最小(つまり、V=0)になる。一方、Tc>Th、Tc>Toである前提の下、Tcの増加につれてVの値が単調に増加する。 As can be understood from the equation (1), the value of V becomes the minimum (that is, V = 0) when Tc = Th or Tc = To is satisfied. On the other hand, under the premise that Tc> Th and Tc> To, the value of V increases monotonically as Tc increases.
式(2)から理解されるように、Tc=Th又はTc=Toを満たす場合にVの値が最小(つまり、V=0)になる。一方、Th<Tc<Toである前提の下、Tc=2Th・To/(Th+To)を満たす場合にVの値が最大になる。 As can be understood from the equation (2), the value of V becomes the minimum (that is, V = 0) when Tc = Th or Tc = To is satisfied. On the other hand, under the premise that Th <Tc <To, the value of V becomes maximum when Tc = 2Th · To / (Th + To) is satisfied.
このように、換気制御部64は、[1]環境温度Tcと閾値Thとの差分(Tc−Th)、[2]環境温度Tcに対する閾値Thの比(Th/Tc)、[3]環境温度Tcと外部温度Toとの差分(Tc−To)、或いは[4]環境温度Tcに対する外部温度Toの比(To/Tc)のうち少なくとも1つを用いて、換気手段44の制御量を変更してもよい。これにより、更にきめ細かな温度管理が可能になる。
As described above, the
以上のように、図5のステップS1〜S6を順次実行することで、逐次測定される環境温度Tcに応じて換気手段44のオン・オフ制御が行われる。この制御により行われる「ナイトパージ」の保冷効果について、実際系での測定結果を参照しながら説明する。 As described above, by sequentially executing steps S1 to S6 of FIG. 5, on / off control of the ventilation means 44 is performed according to the environmental temperature Tc measured sequentially. The cold insulation effect of "night purge" performed by this control will be described with reference to the measurement results in the actual system.
図6は、蓄電池31〜36による保冷効果を示す説明図である。より詳しくは、この図は、夏季中の1日における環境温度Tc(実線で図示)及び外部温度To(破線で図示)の時系列を示すグラフである。なお、グラフの横軸は時刻(単位:時)を示し、グラフの縦軸は温度(単位:℃)を示す。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the cold insulation effect of the
夜間帯の一部(0時〜7時の時間帯)にて「閾値Thを用いたオン・オフ制御」(閾値Th=21℃)を行って換気手段44を作動させた。一方、残りの時間帯(7時〜24時の時間帯)にて「強制オフ制御」を行って換気手段44の作動を強制的に停止させた。 The ventilation means 44 was operated by performing "on / off control using the threshold value Th" (threshold value Th = 21 ° C.) in a part of the nighttime zone (time zone from 0:00 to 7:00). On the other hand, in the remaining time zone (time zone from 7:00 to 24:00), "forced off control" was performed to forcibly stop the operation of the ventilation means 44.
本図から理解されるように、外部温度Toは、0時〜6時の間では20℃前後で推移しているが、6時を過ぎると急激に高くなり、11時〜15時の間にて最大値前後(概ね30℃)に達する。その後、外部温度Toは、15時を過ぎると徐々に低下し始め、21時〜23時の間では24℃前後で推移する。 As can be understood from this figure, the external temperature To changes at around 20 ° C between 0:00 and 6:00, but rises sharply after 6:00, and around the maximum value between 11:00 and 15:00. (Approximately 30 ° C) is reached. After that, the external temperature To starts to gradually decrease after 15:00, and changes at around 24 ° C. between 21:00 and 23:00.
一方、環境温度Tcは、0時〜8時の間では22℃前後で推移しているが、8時を過ぎると緩やかに高くなり、16時前後にて最大値(約26℃)に達する。その後、環境温度Tcは、16時を過ぎると徐々に低下し始め、21時〜23時の間にて25℃前後で推移する。 On the other hand, the environmental temperature Tc fluctuates around 22 ° C. between 0:00 and 8:00, but gradually increases after 8:00 and reaches the maximum value (about 26 ° C.) around 16:00. After that, the environmental temperature Tc begins to gradually decrease after 16:00, and changes at around 25 ° C. between 21:00 and 23:00.
このように、環境温度Tcは、昼間帯にわたって外部温度Toの変化に追従して上昇する。ところが、外部温度Toの挙動と比べて、3時間前後の時間遅延が生じているため、外部温度Toよりも温度上昇が抑制されている。これは、蓄電池31〜36は、自身の温度上昇を抑制する保冷機能を発揮するためと考えられる。一般的に言えば、蓄電システム10に適用される蓄電池31〜36は、比熱及び比重が大きい蓄熱材料で主に構成されており、しかも電池容量を増やすために大きい体積を有するからである。
In this way, the environmental temperature Tc rises following the change in the external temperature To over the daytime zone. However, since a time delay of about 3 hours occurs as compared with the behavior of the external temperature To, the temperature rise is suppressed as compared with the external temperature To. It is considered that this is because the
<閾値Thの設定>
続いて、温度管理装置50の第2動作で実行される「閾値Thの設定方法」について、図7のフローチャートを参照しながら説明する。本図に示す第2動作は、相対的に長い時間間隔(例えば、1時間おき)で実行される点に留意する。
<Threshold Th setting>
Subsequently, the “method of setting the threshold value Th” executed in the second operation of the
ステップS11において、温度管理装置50は、1日の時間帯が区分されているか否かを判定する。既に区分されている場合(ステップS11:YES)、ステップS12及びS13を省略する。一方、未だ区分されていない場合(ステップS11:NO)、ステップS12に進む。
In step S11, the
ステップS12において、情報取得部54は、予想気温に関する情報(以下、予想気温情報)及び/又は蓄電池31〜36の運転計画に関する情報(以下、運転計画情報)を交直変換装置38から取得する。予想気温情報には、例えば、天気、最高気温、最低気温、気温の時系列、湿度の時系列が挙げられる。また、運転計画情報には、例えば、使用電力量の目標値、計画値、稼動計画時間、蓄電池31〜36の運転属性(具体的には、通常運転、保守運転、自立運転等)が挙げられる。
In step S12, the
ステップS13において、時間帯区分部56は、ステップS12で取得された各種情報を用いて、区分対象である1日を複数の時間帯(ここでは「昼間帯」及び「夜間帯」)に区分する。例えば、夜間帯を「0時〜7時の間」及び「18時〜24時の間」と区分した場合では、夜間帯の始点及び終点を示す第1時刻N1=7時、第2時刻N2=18時を記憶しておく。なお、区分数が2つ以上であって「夜間帯」を含んでいれば、時間帯の区分数又は分類方法を任意に定めてもよい。
In step S13, the time
例えば、時間帯区分部56は、予想気温の時系列を用いて、外部温度Toが急激に高くなる時刻(つまり、気温立上り時刻)を検出し、この時刻を第1時刻N1としてもよい。夜間帯から昼間帯への移行を早め、閾値Thを大きい値に予め変更することで、高温になりつつある外気を取り込むのを防止できる。
For example, the time
また、この区分に用いられる予想気温情報は、上記した予想気温の時系列に限られず、外部温度Toとの相関が高い任意の気象観測情報であってもよい。例えば、時間帯区分部56は、収納庫12の外側に設けられた日射計(不図示)を用いて、実際に測定された日射量が所定値よりも大きくなった時刻を検出し、この時刻を第1時刻N1としてもよい。
Further, the expected temperature information used in this category is not limited to the time series of the above-mentioned expected temperature, and may be arbitrary meteorological observation information having a high correlation with the external temperature To. For example, the time
ステップS14において、温度管理装置50は、現在時刻が夜間帯に属するか否かを判定する。夜間帯に属すると判定された場合(ステップS14:YES)、閾値設定部58は、閾値ThをTh=Ts−ΔT1と設定する(ステップS15)。一方、夜間帯に属さないと判定された場合(ステップS14:NO)、閾値設定部58は、閾値ThをTh=Ts+ΔT2と設定する(ステップS16)。
In step S14, the
閾値設定部58は、ステップS12で取得された各種情報を用いて、閾値Thの設定に供されるオフセット量ΔT1、ΔT2を補正してもよい。例えば、[1]予想最高気温が高いほど、[2]蓄電システム10の稼動計画時間が長いほど、或いは[3]蓄電池31〜36の充放電電流値が大きいほど、ΔT1、ΔT2の値を大きくする。反対に、[1]予想最高気温が低いほど、[2]蓄電システム10の稼動計画時間が短いほど、或いは[3]蓄電池31〜36の充放電電流値が小さいほど、ΔT1、ΔT2の値を小さくする。
The threshold
例えば、オフセット量ΔT1(℃)は、次の式(3)或いは式(4)で与えられる。なお、C、Dは、正の乗数である。
ΔT1=C・(特定日の稼動計画時間)/24 ‥(3)
ΔT1=D・(特定日の予想最高気温−Ts) ‥(4)
For example, the offset amount ΔT1 (° C.) is given by the following equation (3) or equation (4). Note that C and D are positive multipliers.
ΔT1 = C ・ (Planned operation time on a specific day) / 24 (3)
ΔT1 = D ・ (Expected maximum temperature on a specific day-Ts) (4)
式(3)から理解されるように、ΔT1は、稼働計画時間に対して比例しており、稼働計画時間が24時間(フル稼動)である場合にΔT1の値が最大になる。また、式(4)から理解されるように、ΔT1は、予想最高気温の1次関数で表現されており、予想最高気温がTs(=25℃)である場合にΔT1の値がゼロになる。 As can be understood from the equation (3), ΔT1 is proportional to the planned operation time, and the value of ΔT1 becomes maximum when the planned operation time is 24 hours (full operation). Further, as can be understood from the equation (4), ΔT1 is expressed by a linear function of the expected maximum temperature, and the value of ΔT1 becomes zero when the expected maximum temperature is Ts (= 25 ° C.). ..
以上のように、図7のステップS11〜S16を順次実行することで、閾値Thが設定される。この動作例では、日付の変更をトリガとして現在の特定日における時間帯を区分しているが、未来の特定日における各種情報を取得可能であれば、少なくとも1日前に、時間帯の区分(ステップS12)又は閾値Thの設定(ステップS13)を先行して実行してもよい。 As described above, the threshold value Th is set by sequentially executing steps S11 to S16 in FIG. 7. In this operation example, the time zone on the current specific day is divided by using the date change as a trigger, but if various information on the specific day in the future can be acquired, the time zone division (step) is performed at least one day before. S12) or the setting of the threshold value Th (step S13) may be executed in advance.
[この実施形態による効果]
以上のように、蓄電システム10は、[1]電力を充放電可能に構成される蓄電池31〜36と、[2]蓄電池31〜36を収納する収納庫12と、[3]収納庫12の中に外気を吸入する吸気ファン40と、[4]1日を複数の時間帯に区分する時間帯区分部56と、[5]蓄電池31〜36の環境温度Tcを測定する庫内温度計52(第1測定部)と、[6]区分された時間帯の1つである夜間帯にて、逐次測定される環境温度Tcに応じて吸気ファン40のオン・オフ制御を行う吸気制御部60と、を備える。
[Effect of this embodiment]
As described above, the
また、蓄電システム10の温度管理方法は、[1]1日を複数の時間帯に区分する区分ステップ(図7のステップS13)と、[2]蓄電池31〜36の環境温度Tcを測定する測定ステップ(図5のステップS1)と、[3]区分された夜間帯にて、逐次測定される環境温度Tcに応じて吸気ファン40のオン・オフ制御を行う制御ステップ(図5のステップS4、S6)と、を備える。
Further, the temperature control method of the
一般的に言えば、蓄電システム10に適用される蓄電池31〜36は、比熱及び比重が大きい蓄熱材料で主に構成されており、しかも電池容量を増やすために占める体積が大きくなっている。そのため、蓄電池31〜36は、自身の温度上昇を抑制する保冷機能を発揮する。一方、蓄電池31〜36は1日の間でいつでも作動する可能性があるため、蓄電池31〜36の環境温度Tcは、常に適正な運用範囲内に維持されることが望ましい。
Generally speaking, the
そこで、区分された夜間帯にて、逐次測定される環境温度Tcに応じて吸気ファン40のオン・オフ制御を行うことで、蓄電池31〜36の保冷機能を活かしつつ、運用中である蓄電池31〜36の環境温度Tcを考慮したナイトパージの実施が可能となる。これにより、蓄電池31〜36を適切に冷却させながら1日全体を通じたエネルギー消費量を抑制できる。
Therefore, by controlling the
また、蓄電システム10は、オン・オフ制御に関わる閾値Thを設定する閾値設定部58を更に備え、吸気制御部60は、環境温度Tcが閾値Thを上回る場合には吸気ファン40のオン制御を行い、閾値Thを上回らない場合には吸気ファン40のオフ制御を行ってもよい。閾値Thを用いた簡易な制御手法であっても、適切な温度管理を行うことができる。
Further, the
また、蓄電システム10は、収納庫12の外部温度Toを測定する庫外温度計22(第2測定部)を更に備え、吸気制御部60は、庫外温度計22により測定された外部温度Toが環境温度Tcを上回る場合、環境温度Tcが閾値Thを上回るにもかかわらず吸気ファン40のオフ制御を行ってもよい。これにより、環境温度Tcを上回る温度の外気を不必要に吸入するのを防止できる。
Further, the
また、閾値設定部58は、各々の時間帯に対応する閾値Thを設定すると共に、夜間帯に対応する閾値Thを最も小さい値(Ts−ΔT1)に設定してもよい。時間帯にかかわらず一律な制御手法を用いて、適切な温度管理を行うことができる。
Further, the threshold
また、閾値設定部58は、少なくとも夜間帯に対応する閾値Thを25℃(標準温度Ts)よりも小さい値に設定してもよい。環境温度Tcを25℃未満に維持することで、蓄電池31〜36による保冷効果が十分に得られる。また、電池の特性は一般的に25℃で規定されている点を考慮すると、環境温度Tcを25℃未満に維持することで期待寿命を明確に設計し、蓄電池31〜36の動作環境を十分に保証しているとも言える。
Further, the threshold
また、閾値設定部58は、現在又は未来の特定日における、予想気温に関する予想気温情報及び/又は蓄電池31〜36の運転計画に関する運転計画情報に応じて、特定日に対応する閾値Thを可変に設定してもよい。また、時間帯区分部56は、この予想気温情報及び/又は運転計画情報に応じて、特定日に対応する夜間帯を可変に区分してもよい。予想気温及び/又は運転計画を考慮して閾値Thを設定(或いは、夜間帯を区分)することで、特定日の電力使用状況に適したナイトパージを実施できる。
Further, the threshold
[備考]
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
[Remarks]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course, it can be freely changed without departing from the gist of the present invention.
10‥蓄電システム 12‥収納庫
14‥外部 22‥庫外温度計(第2測定部)
30‥内部空間 31〜36‥蓄電池
38‥交直変換装置 40‥吸気ファン
42‥排気ファン 44‥換気手段
50‥温度管理装置 52‥庫内温度計(第1測定部)
54‥情報取得部 56‥時間帯区分部
58‥閾値設定部 60‥吸気制御部
64‥排気制御部 66‥換気制御部
Tc‥環境温度 Th‥閾値
To‥外部温度 Ts‥標準温度
N1‥第1時刻 N2‥第2時刻
10
30 ‥ Internal space 31-36 ‥
54 ...
Claims (8)
前記蓄電池を収納する収納庫と、
前記収納庫の中に外気を吸入する吸気ファンと、
1日を複数の時間帯に区分する時間帯区分部と、
前記蓄電池の環境温度を測定する第1測定部と、
前記時間帯区分部により区分された時間帯の1つである夜間帯にて、昼間帯に対応する閾値よりも小さい夜間帯に対応する閾値と、前記第1測定部により逐次測定される前記環境温度との比較結果に応じて前記吸気ファンのオン・オフ制御を行う吸気制御部と
を備えることを特徴とする蓄電システム。 A storage battery that can charge and discharge electric power,
A storage for storing the storage battery and
An intake fan that sucks in outside air into the storage
A time zone division section that divides a day into multiple time zones,
The first measuring unit for measuring the environmental temperature of the storage battery and
In the night zone, which is one of the time zones divided by the time zone division unit, the threshold value corresponding to the night zone, which is smaller than the threshold value corresponding to the day zone, and the environment measured sequentially by the first measurement unit. A power storage system including an intake control unit that controls on / off of the intake fan according to a comparison result with temperature.
前記吸気制御部は、前記環境温度が前記閾値を上回る場合には前記吸気ファンのオン制御を行い、前記閾値を上回らない場合には前記吸気ファンのオフ制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。 Further, a threshold value setting unit for setting a threshold value related to the on / off control is provided.
The intake control unit is characterized in that when the environmental temperature exceeds the threshold value, the intake fan is turned on, and when the ambient temperature does not exceed the threshold value, the intake fan is turned off. The power storage system described in.
前記吸気制御部は、前記第2測定部により測定された前記外部温度が前記環境温度を上回る場合、前記環境温度が前記閾値を上回るにもかかわらず前記吸気ファンのオフ制御を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の蓄電システム。 A second measuring unit for measuring the external temperature of the storage is further provided.
The intake control unit is characterized in that when the external temperature measured by the second measuring unit exceeds the environmental temperature, the intake fan is turned off even though the environmental temperature exceeds the threshold value. The power storage system according to claim 2.
1日を複数の時間帯に区分する区分ステップと、
前記蓄電池の環境温度を測定する測定ステップと、
区分された時間帯の1つである夜間帯にて、昼間帯に対応する閾値よりも小さい夜間帯に対応する閾値と、逐次測定される前記環境温度との比較結果に応じて前記吸気ファンのオン・オフ制御を行う制御ステップと
を備えることを特徴とする蓄電システムの温度管理方法。 It is a temperature control method of a power storage system including a storage battery configured to be able to charge and discharge electric power, a storage for storing the storage battery, and an intake fan for sucking outside air into the storage.
A division step that divides the day into multiple time zones,
A measurement step for measuring the environmental temperature of the storage battery, and
In the night zone, which is one of the divided time zones, the intake fan has a threshold value corresponding to the night zone, which is smaller than the threshold value corresponding to the day zone, and the environmental temperature measured sequentially. A temperature control method for a power storage system, which comprises a control step for performing on / off control.
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