(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルモジュールと、前記複数のセルモジュールを収容した第２筐体とを備えた電池モジュールと、
配電系統へ交流電流を出力するとともに前記配電系統から取得した交流電流を直流電流に変換して出力するＡＣ/ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部から出力された直流電流を所定の大きさの直流電流に変換して前記電池モジュールへ出力するとともに前記電池モジュールから出力された直流電流を所定の大きさの直流電流に変換して前記ＡＣ／ＤＣ変換部へ出力するＤＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ/ＤＣ変換部および前記ＤＣ／ＤＣ変換部の動作を制御する統括制御装置と、前記ＡＣ/ＤＣ変換部、前記ＤＣ／ＤＣ変換部、および、前記統括制御装置を収容し、前記第２筐体と共通の大きさである第１筐体と、を備えた制御ユニットと、
前記第１筐体と前記第２筐体とを固定する固定部材と、を備え、
前記第１筐体は、前記第１筐体および前記第２筐体が並ぶ方向および前記第１筐体の厚さ方向と直交する方向にネジが挿入される少なくとも２つの第１ネジ穴と、前記第１ネジ穴間に配置された第１コネクタと、を備え、
前記第２筐体は、前記第１筐体および前記第２筐体が並ぶ方向および前記第２筐体の厚さ方向と直交する方向にネジが挿入される少なくとも２つの第２ネジ穴と、前記第２ネジ穴間に配置された第２コネクタと、を備え、
前記固定部材は、前記第１ネジ穴および前記第２ネジ穴と連通してネジ止めされる複数の第３ネジ穴と、前記第１コネクタと電気的に接続される第３コネクタと、前記第２コネクタと電気的に接続される第４コネクタとを備え、前記第３コネクタと前記第４コネクタとが内部で電気的に接続されている蓄電システム。
【請求項２】
前記第２筐体は、内部を露出可能とする扉と、前記複数のセルモジュールが固定され前記扉側にスライドするスライド板と、を更に備える請求項１記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記第２筐体は、その高さ方向に延びる壁に設けられた通気口と、前記壁と対向する壁に沿って前記高さ方向に貫通するトンネル状の第２排気部と、をさらに備える請求項１記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記第１筐体は、前記高さ方向に貫通し前記第２筐体上に配置したときに前記第２排気部と連続するように配置された第１排気部と、上面に設けられた排気口とを備え、
前記制御ユニットは、前記第１筐体内部の空気を前記排気口へ排出するファンを含む冷却部と、をさらに備える請求項３記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記ＡＣ／ＤＣ変換部へ冷却水を排出するウォータポンプと、前記ＤＣ／ＤＣ変換部から排出された冷却水が流入する熱交換器と、前記熱交換器と前記第１筐体の上面に設けられた排気口との間に配置され前記熱交換器側から前記排気口側へ空気を排出するファンと、を含む冷却部をさらに備え、
前記ウォータポンプから排出された冷却水が前記ＡＣ/ＤＣ変換部および前記ＤＣ/ＤＣ変換部を循環する請求項１記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記制御ユニットは、複数の前記ウォータポンプと、複数の前記ウォータポンプそれぞれへの電源供給を切替える複数のスイッチと、を備え、
前記統括制御装置は、前記ＡＣ/ＤＣ変換部と通信を行なう通信部と、前記通信部から取得した情報から発熱量を演算し、発熱量が閾値よりも大きいときには前記複数のスイッチを閉じ、発熱量が前記閾値以下であるときには前記複数のスイッチを制御して前記複数のウォータポンプの少なくとも１つへ電源を供給する制御部と、をさらに備えた請求項５記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記制御ユニットは、複数の前記ウォータポンプと、複数の前記ウォータポンプそれぞれへの電源供給を切替える複数のスイッチと、
前記統括制御装置は、複数の前記ウォータポンプの稼動状況から複数の前記ウォータポンプの寿命を演算し、前記演算の結果に応じて前記複数のスイッチを開閉して、複数の前記ウォータポンプから稼動するものを選択する制御部と、をさらに備えた請求項５記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池として、鉛電池や、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池が利用されている。これらの二次電池は、異なる特性を備えている。  
例えば鉛電池は、比較的充電に時間を要するが放電を高速に行なうことができ、長期間使用することができる。リチウムイオン電池は、充電および放電を高速に行なうことができるが、高価である。これらの二次電池は、それぞれの特性に合わせて適切に利用されることが望ましい。
【０００３】
また、近年、発電時に温室効果ガスを排出しない太陽光発電、風力発電等の再生可能エネルギーを利用した発電設備を設置し、電力供給システムの低炭素化が検討されている。再生可能エネルギーを利用した発電は、電力供給量の制御が困難であり、安定した電力供給を実現することが困難である。
【０００４】
将来、このような再生可能エネルギーを利用した発電設備の設置数が拡大すると、短期的な電力需給バランスが崩れ、電力の周波数が適正値を逸脱する等、電力の安定供給が困難となり、電力の品質が悪化する恐れがある。
【０００５】
そこで、再生可能エネルギーを利用した発電設備での余剰電力を蓄電する二次電池を配電系に設置するほか、需要家等に設置されている蓄電設備を活用して、蓄電や配電を行うことも検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８６９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
各需要家に設置された蓄電設備は、需要家の規模の拡大又は縮小に応じて必要な蓄電容量が変化する。例えば、蓄電設備が設置された建物が増築された場合には必要な蓄電容量が増加する。このときに、増加した分の蓄電容量を賄うために、新たな蓄電設備を追加すると、設置スペースを確保する必要があるとともに、エネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）による設備の管理が煩雑になることがあった。
【０００８】
また、蓄電設備が高温になると二次電池のセルから発火する等の危険な状態が生じ得るため、安全性を担保するために蓄電設備をメンテナンスする際等でも停止することなく冷却する機構が備えられることが望ましい。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みて成されたものであって、配置位置および蓄電容量を変更することが容易であって、安全性を担保する蓄電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る蓄電システムは、複数のセルモジュールと、前記複数のセルモジュールを収容した第２筐体とを備えた電池モジュールと、配電系統へ交流電流を出力するとともに前記は配電系統から取得した交流電流を直流電流に変換して出力するＡＣ/ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部から出力された直流電流を所定の大きさの直流電流に変換して前記電池モジュールへ出力するとともに前記電池モジュールから出力された直流電流を所定の大きさの直流電流に変換して前記ＡＣ／ＤＣ変換部へ出力するＤＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ/ＤＣ変換部および前記ＤＣ／ＤＣ変換部の動作を制御する統括制御装置と、前記ＡＣ/ＤＣ変換部、前記ＤＣ／ＤＣ変換部、および、前記統括制御装置を収容し、前記第２筐体と共通の大きさである第１筐体と、を備えた制御ユニットと、前記第１筐体と前記第２筐体とを固定する固定部材と、を備え、前記第１筐体は、前記第１筐体および前記第２筐体が並ぶ方向および前記第１筐体の厚さ方向と直交する方向にネジが挿入される少なくとも２つの第１ネジ穴と、前記第１ネジ穴間に配置された第１コネクタと、を備え、前記第２筐体は、前記第１筐体および前記第２筐体が並ぶ方向および前記第２筐体の厚さ方向と直交する方向にネジが挿入される少なくとも２つの第２ネジ穴と、前記第２ネジ穴間に配置された第２コネクタと、を備え、前記固定部材は、前記第１ネジ穴および前記第２ネジ穴と連通してネジ止めされる複数の第３ネジ穴と、前記第１コネクタと電気的に接続される第３コネクタと、前記第２コネクタと電気的に接続される第４コネクタとを備え、前記第３コネクタと前記第４コネクタとが内部で電気的に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る蓄電システムの一構成例を説明するための図である。
【図２】図１に示す蓄電システムの制御ユニットと電池モジュールとの配置位置を変更したときの構成例を説明するための図である。
【図３】実施形態に係る蓄電システムの他の構成例を説明するための図である。
【図４】図３に示す蓄電システムの固定部材の一構成例を示す図である。
【図５】実施形態に係る蓄電システムの他の構成例を説明するための図である。
【図６】図５に示す蓄電システムの固定部材の一構成例を示す図である。
【図７】実施形態に係る蓄電システムの電池モジュールの一構成例を説明するための図である。
【図８】図７に示す電池モジュールのスライド板の一構成例を説明するための図である。
【図９】実施形態に係る蓄電システムの電池モジュールの筐体の一構成例を説明するための図である。
【図１０】実施形態に係る蓄電システムの制御ユニットの筐体の一構成例を説明するための図である。
【図１１】図９に示す電池モジュールと図１０に示す制御ユニットとを組み合わせたときの空冷のための一構成例を説明するための図である。
【図１２】実施形態に係る蓄電システムの水冷のための一構成例を説明するための図である。
【図１３】図１２に示す冷却部の動作の一例を説明するための図である。
【図１４】実施形態に係る蓄電システムの水冷のための一構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。  
図１に、本実施形態に係る蓄電システムの一構成例を示す。本実施形態に係る蓄電システムは、制御ユニット１０と、３つの電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備えている。
【００１３】
制御ユニット１０は、冷却部１２と、ＡＣ/ＤＣ変換部１４と、ＤＣ/ＤＣ変換部１６とを備えている。冷却部１２、ＡＣ/ＤＣ変換部１４、および、ＤＣ/ＤＣ変換部１６は、略直方体形状の筐体１に収容されている。冷却部１２は制御ユニット１０の上部に配置され、ＡＣ/ＤＣ変換部１４が冷却部１２の下に配置され、ＤＣ/ＤＣ変換部１６がＡＣ/ＤＣ変換部１６の下に配置されている。
【００１４】
電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの筐体２と、制御ユニット１０の筐体１とは、幅方向Ｄ１、厚さ方向Ｄ２、および高さ方向Ｄ３の大きさが同じである。したがって、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとは、幅方向Ｄ１に並べて配置することもでき、高さ方向Ｄ３に並べて配置することもできる。
【００１５】
図１に示す場合では、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａとが高さ方向Ｄ３に並んで配置され、電池モジュール２０Ｂと電池モジュール２０Ｃとが高さ方向Ｄ３に並んで配置されている。また、電池モジュール２０Ａと電池モジュール２０Ｃとが幅方向Ｄ１に並んで配置され、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ｂとが幅方向Ｄ１に並んで配置されている。
【００１６】
図２に、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを幅方向Ｄ１に並べて配置した一例を示す。  
制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの筐体２の大きさが同じであるため、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを幅方向Ｄ１あるいは高さ方向Ｄ３に並べて配置しても、蓄電システムの外形が凸凹することがない。また、蓄電システムを配置するスペースに応じて、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの位置を変更することができる。
【００１７】
制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとは、例えばマグネットチャックの原理を利用して磁力により互いに吸着されて固定されている。制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの筐体２には、磁力をオンおよびオフする切替部２２が設けられている。
【００１８】
制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの筐体１、２には永久磁石や電磁石等の磁石（図示せず）が内蔵され、磁石と吸着対象の筐体１、２との間に非磁性体（図示せず）と継鉄板(図示せず)とが配置され、切替部２２により磁力がオンとなっているときには、磁石からの磁力線は非磁性体を迂回して吸着対象の筐体１、２を経由する経路となる。切替部２２により磁力がオフとなっているときには、非磁性体および継鉄板がスライドすることにより、磁石からの磁力線が吸着対象を経由しない経路となる。
【００１９】
このように、磁力により制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを互いに固定して、位置決めすることができる。
【００２０】
図３に、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを固定する構成の他の例を示す。制御ユニット１０および電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの筐体１、２は、厚さ方向Ｄ２に延びる端縁を含む角部に接続部１９、２９が設けられている。接続部１９、２９には、固定部材４０がネジ止めされる。なお、接続部１９、２９は、同様の構成であるため、以下では接続部２９について説明し接続部１９の説明を省略する。
【００２１】
接続部２９は、４つのネジ穴２９Ｈと、厚さ方向Ｄ２における中央部に配置されたコネクタ２９Ｃとを備えている。４つのネジ穴２９Ｈのうち、２つのネジ穴２９Ｈには高さ方向Ｄ３にネジ５０が挿入され、残りの２つのネジ穴２９Ｈには幅方向Ｄ１にネジ５０が挿入される。厚さ方向Ｄ２における接続部２９の中央部分は、幅方向Ｄ１および高さ方向Ｄ３と交差する方向と厚さ方向Ｄ２とを通る平面が設けられ、この平面にコネクタ２９Ｃが配置されている。
【００２２】
例えば電池モジュール２０が高さ方向Ｄ１に並んで配置されたときに、下側の電池モジュール２０の上面側に設けられた接続部２９と、上側の電池モジュール２０の底面側に設けられた接続部２９が対向して配置される。２つの接続部２９が並んで配置されることにより、厚さ方向Ｄ２の中央部に、厚さ方向Ｄ２と略直交する面における断面が三角形となるように幅方向Ｄ１に凹んだ凹部が形成される。
【００２３】
図４に、固定部材４０の一構成例を示す。固定部材４０は、略直方体形状の板体と、板体の長手方向における中央部から突出し、長手方向と略直交する面における断面が三角形の凸部と、組み合わせた形状である。固定部材４０は、板体の４つの角のそれぞれの近傍に配置されたネジ穴４２と、凸部の２つの斜面のそれぞれに配置されたコネクタ４４と、を備えている。
【００２４】
固定部材４０の凸部は、２つ並んだ接続部２９の凹部と勘合する形状である。固定部材４０の凸部と２つの接続部２９の凹部とが嵌合するように取り付けられたときに、接続部２９のネジ穴２９Ｈと固定部材４０のネジ穴４２とが連通し、コネクタ２９Ｃとコネクタ４４とが電気的に接続される。固定部材４０がネジ穴４２およびネジ穴２９Ｈに挿入されるネジ５０により２つの電池モジュール２０を位置決めおよび固定するとともに、２つの電池モジュール２０が固定部材４０の２つのコネクタ４４を内部で接続する配線により電気的に接続される。
【００２５】
このように、固定部材４０を接続部１９、２９に取り付けることにより、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを互いに固定して、位置決めすることができる。また、制御ユニット１０の接続部１９と電池モジュール２０の接続部２９との間も同様に、固定部材４０の２つのコネクタ４４を内部で接続する配線により電気的に接続されるため、制御ユニット１０からの制御信号を各電池モジュール２０へ送信することが可能となる。
【００２６】
図５に、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを固定する構成の他の例を示す。この例では、制御ユニット１０および電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの筐体１、２は、厚さ方向Ｄ２に延びる端縁を含む角部に接続部１９´、２９´が設けられている。接続部１９´、２９´には、固定部材４０´がネジ止めされる。なお、接続部１９´、２９´は、同様の構成であるため、以下では接続部２９´について説明し接続部１９´の説明を省略する。
【００２７】
接続部２９´は、４つのネジ穴２９Ｈと、２つのコネクタ２９Ｃとを備えている。コネクタ２９Ｃは、幅方向Ｄ１に略直交する面と高さ方向に略直交する面とのそれぞれに１つずつ配置されている。４つのネジ穴２９Ｈは、厚さ方向Ｄ２におけるコネクタ２９Ｃを挟む４箇所に１つずつ配置されている。４つのネジ穴２９Ｈのうち、２つのネジ穴２９Ｈには高さ方向Ｄ３にネジ５０が挿入され、残りの２つのネジ穴２９Ｈには幅方向Ｄ１にネジ５０が挿入される。
【００２８】
例えば電池モジュール２０が高さ方向Ｄ３に並んで配置されたときに、下側の電池モジュール２０の上面側に設けられた接続部２９と、上側の電池モジュール２０の底面側に設けられた接続部２９が対向して配置される。２つの接続部２９が並んで配置されることにより、幅方向Ｄ１に略直方体形状に凹んだ凹部が形成される。
【００２９】
図６に、固定部材４０´の一構成例を示す。固定部材４０´は、略直方体形状の板体である。固定部材４０´は、板体の４つの角それぞれの近傍に配置されたネジ穴４２と、板体の長手方向中央部に、長手方向と略直交する方向に並んで配置された２つのコネクタ４４と、を備えている。コネクタ４４の長手方向は板体の長手方向と略平行となるように配置されている。
【００３０】
固定部材４０´は、２つ並んだ接続部２９の凹部と嵌合する形状である。固定部材４０´と２つの接続部２９の凹部とが嵌合するように取り付けられたときに、接続部２９´のネジ穴２９Ｈと固定部材４０´のネジ穴４２とが連通し、コネクタ２９Ｃとコネクタ４４とが電気的に接続される。固定部材４０´がネジ穴４２およびネジ穴２９Ｈに挿入されるネジ５０により２つの電池モジュール２０を位置決めおよび固定するとともに、２つの電池モジュール２０が固定部材４０´の２つのコネクタ４４を内部で接続する配線により電気的に接続される。
【００３１】
このように、固定部材４０´を接続部１９´、２９´に取り付けることにより、制御ユニット１０と電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとを互いに固定して、位置決めすることができる。また、制御ユニット１０の接続部１９´と電池モジュール２０の接続部２９´との間も同様に、固定部材４０´の２つのコネクタ４４を内部で接続する配線により電気的に接続されるため、制御ユニット１０からの制御信号を各電池モジュール２０へ送信することが可能となる。
【００３２】
図７に、電池モジュール２０の一構成例を示す。電池モジュール２０の筐体２は、厚さ方向Ｄ２に開閉する扉２８を備えている。扉２８には通気口２６が設けられている。電池モジュール２０の筐体２内には、複数の二次電池セルを含むセルモジュールＢＴが複数収容されている。複数のセルモジュールＢＴは、幅方向Ｄ１、厚さ方向Ｄ２、および、高さ方向Ｄ３に規則的に並んで配置されている。厚さ方向Ｄ２に並んだ複数のセルモジュールＢＴは、厚さ方向Ｄ２にスライドする共通のスライド板２４上に配置されている。
【００３３】
セルモジュールＢＴを交換するときには、対象のセルモジュールＢＴが配置されたスライド板２４をスライドさせて、対象のセルモジュールＢＴを取り出し新しいセルモジュールをスライド板２４上に配置する。  
スライド板２４からセルモジュールＢＴを取り出したときには、取り出したセルモジュールＢＴの前後のセルモジュールＢＴが接続される。例えば、取り出したセルモジュールＢＴの前後のセルモジュールＢＴは切替手段を介して通電ラインで接続され、対象セルモジュールを取り出したときに切替手段により前後のセルモジュール間が通電するように構成される。切替手段は、例えば電気的に接続を切替える手段であってもよく、機械的に接続を切替える手段であってもよい。
【００３４】
上記のように、セルモジュールＢＴを取り出したときに、前後のセルモジュールＢＴを接続する手段を設けることにより、対象のセルモジュールＢＴを交換するときでも他のセルモジュールＢＴの運転を継続することができ、特性のバラツキが大きくなることを抑制することができる。
【００３５】
図８に、スライド板２４の一構成例を示す。スライド板２４は、４つの角の近傍に配置されたネジ穴２４Ｈを備えた略直方体形状の板体と、長手方向（厚さ方向Ｄ２）と略直交する方向における端部に配置されたコネクタ２４Ｃと、を備えている。
【００３６】
スライド板２４の板体は、長手方向と略直交する方向における端部から突出した凸部を備えている。凸部は、長手方向と略直交する断面が三角形となる三角柱形状であって、長手方向における中央側の面にコネクタ２４Ｃが配置されている。
【００３７】
複数のセルモジュールＢＴがスライド板２４上に配置されると、複数のセルモジュールＢＴとスライド板２４とがネジ穴２４Ｈに挿入されるネジ５２によって固定される。複数のセルモジュールＢＴは、コネクタ２４Ｃと対向する位置に設けられたコネクタ（図示せず）を備えている。
【００３８】
上記のようにスライド板２４のコネクタ２４Ｃと複数のセルモジュールＢＴのコネクタとを接続することにより、例えば、制御ユニット１０から複数のセルモジュールＢＴを管理する回路基板（図示せず）へ制御信号をスライド板２４を介して供給するとともに、制御ユニット１０へ複数のセルモジュールＢＴの電圧や温度等のデータをスライド板２４を介して送信することが可能となる。
【００３９】
次に、上記の蓄電システムを冷却するための構成について説明する。  
図９に、蓄電システムを空冷する構成の一例を示す。電池モジュール２０の筐体２は、高さ方向Ｄ３に貫通する排気部２０Ｈを備えている。排気部２０Ｈは、電池モジュール２０の筐体２の扉と対向する壁に沿って高さ方向Ｄ３に貫通した空間である。排気部２０Ｈは、セルモジュールＢＴ間の空間と連通している。電池モジュール２０の筐体２に設けられた通気口２６から筐体２内に流入した空気は、セルモジュールＢＴ間を通過して、扉２８と対向する筐体２の壁に当たって高さ方向Ｄ３に導かれ、排気部２０Ｈを通って筐体２の上部に排出される。ここで、通気口２６から筐体２内に流入する空気は、電池モジュール２０の扉２８の通気口２６に配置されたファン（図示せず）により強制的に流入させてもよい。
【００４０】
図１０に、制御ユニット１０を空冷する構成の一例を示す。制御ユニット１０の筐体１は、高さ方向Ｄ３に貫通する排気部１０Ｈを備えている。排気部１０Ｈは、冷却部１２内の空間、ＡＣ/ＤＣ変換部１４内の空間、および、ＤＣ/ＤＣ変換部１６内の空間と連通している。排気部１０Ｈは、制御ユニット１０の筐体１の背面側の壁に沿って高さ方向Ｄ３に貫通した空間である。制御ユニット１０の冷却部１２は、筐体１内の空気を外部に排出する排気ファン１２２を備えている。排気ファン１２２は筐体１の上部に設けられた通気口１８から空気を排出するように送風する。
【００４１】
排気ファン１２２が駆動されると、制御ユニット１０の底側の排気部１０Ｈの開口から空気が流入し、ＤＣ/ＤＣ変換部１６内の空間、ＡＣ/ＤＣ変換部１４内の空間、および、冷却部１２内の空間を空気が循環して、通気口１８から排出される。
【００４２】
上記のように、電池モジュール２０の筐体２および制御ユニット１０の筐体１に排気部２０Ｈ、１０Ｈを設けると、排気部２０Ｈ、１０Ｈの空間に電気配線を配置することが可能となり、背面側にスペースを設ける必要がなくなる。また、フロントメンテナンス管理を実現することができる。
【００４３】
図１１に、制御ユニット１０と電池モジュール２０とを高さ方向Ｄ３に並べて配置したときに、蓄電システムを空冷する構成の一例について説明する。電池モジュール２０の上に制御ユニット１０を乗せると、電池モジュール２０の排気部２０Ｈと制御ユニット１０の排気部１０Ｈとが連続する。
【００４４】
制御ユニット１０の排気ファン１２２が駆動されると、電池モジュール２０の通気口２６から電池モジュール２０の筐体２内に空気が吸引され、空気がセルモジュールＢＴの間を通過して排気部２０Ｈのから排気部１０Ｈへ流れ、ＤＣ/ＤＣ変換部１６内の空間、ＡＣ/ＤＣ変換部１４内の空間、および、冷却部１２内の空間を循環して、通気口１８から排出される。
【００４５】
上記のように、電池モジュール２０の筐体２および制御ユニット１０の筐体１に排気部２０Ｈ、２０Ｈを設けると、高さ方向Ｄ３に電池モジュール２０および制御ユニット１０を並べて配置した場合であっても、セルモジュールＢＴや制御ユニット１０内の発熱源を空冷することができる。なお、上記例では筐体１、２から空気を排気する構成について説明したが、筐体１、２へ空気を吸気する構成であってもよい。
【００４６】
次に、蓄電システムを水冷する構成の一例について説明する。  
図１２に、制御ユニット１０および電池モジュール２０の一構成例を示す。制御ユニット１０は、複数のウォータポンプと、複数のウォータポンプそれぞれへの電源供給を切替える複数のスイッチと、を備えた冷却部１２と、ＡＣ／ＤＣ変換部１４と、ＤＣ／ＤＣ変換部１６と、統括制御装置３０と、を備えている。なお、統括制御装置３０は、制御ユニット１０の筐体１の例えばＡＣ／ＤＣ変換部１４内に配置されていてもよく、筐体１外部に配置されてもよい。
【００４７】
統括制御装置３０は、制御部３２と通信部３４とを備えている。通信部３４は、各電池モジュール２０の電池情報を通信によって取得し、制御部３２へ供給する。制御部３２は、通信部３４から受信した電池情報により各電池モジュール２０への充放電量を決定するとともに、冷却部１２の動作を制御する。また、制御部３２は、センサＳＳ（又はＥＭＳ）などからの情報・指令に基づき、蓄電システム全体の統括制御（負荷変動制御、ピークカットなど）を行なう。
【００４８】
冷却部１２は、排気ファン１２２と、熱交換器（ラジエータ）１２４と、第１ウォータポンプ１２６と、第２ウォータポンプ１２８と、第１ウォータポンプ１２６への電源供給を切替えるスイッチＳＷＡと、第２ウォータポンプ１２８への電源供給を切替えるスイッチＳＷＢとを備えている。スイッチＳＷＡ、ＳＷＢは、制御部３２により動作を制御される。なお、図１２には２台のウォータポンプを備える冷却部１２を一例として記載しているが、冷却部１２のウォータポンプは２台に限定されることはなく、３台以上のウォータポンプを備えていてもよい。
【００４９】
ＡＣ／ＤＣ変換部１４は、双方向インバータ１４２と、双方向インバータ１４２の動作を制御する制御部１４４と、統括制御装置３０およびＤＣ/ＤＣ変換部１６と通信する通信部１４６と、を備えている。
【００５０】
ＡＣ／ＤＣ変換部１４の制御部１４４は、統括制御装置３０から送られてきた通信指令を通信部１４６より受信し、双方向インバータ１４２を制御し、配電系統との間を接続するＡＣラインとＤＣ/ＤＣ変換部１６との間を接続する共通ＤＣラインと間の電力変換を行う。
【００５１】
ＤＣ／ＤＣ変換部１６は、複数の電池モジュール２０の数に対応したＤＣ／ＤＣ変換器１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを備えている。ＤＣ／ＤＣ変換器１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、それぞれ、電圧変換部１６２と、制御部１６４と、通信部１６６と、を備えている。
【００５２】
ＤＣ／ＤＣ変換器１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、統括制御装置３０又はＡＣ／ＤＣ変換部１４からの通信指令に基づいて電圧変換部１６２を制御し、共通ＤＣラインと電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ側のＤＣラインとの間の電圧昇降圧により、複数の電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの充電および放電を行う。
【００５３】
電池モジュール２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、電池管理部（ＢＭＵ：Battery Management Unit）２００と、複数のセルモジュールＢＴを含む二次電池ＢＴＵと、を備える。なお、図１２では省略しているが、電池モジュール２０Ｂ、２０Ｃは、電池モジュール２０Ａとは異なる種類の二次電池ＢＴＵを備えていること以外は、電池モジュール２０Ａと同様の構成である。例えば、電池モジュール２０Ａは二次電池ＢＴＵとしてリチウムイオン電池のセルモジュールＢＴを備え、電池モジュール２０Ｂは二次電池ＢＴＵとしてニッケル水素電池のセルモジュールＢＴを備え、電池モジュール２０Ｃは二次電池ＢＴＵとして鉛電池のセルモジュールＢＴを備えている。
【００５４】
電池管理部２００は、二次電池ＢＴＵを制御する制御部２０２と、ＤＣ／ＤＣ変換部１６と通信する通信部２０４と、二次電池ＢＴＵの電圧、電流、温度、ＳＯＣ（state of charge）、内部抵抗、充放電積算電流等の電池情報を管理する管理部２０６と、を備えている。
【００５５】
電池管理部２００は、ＤＣ／ＤＣ変換部１６からの通信指令に基づいて二次電池ＢＴＵを制御して電池の充放電を行なう。また、管理部２０６で管理する情報を上位に送信し、二次電池ＢＴＵの異常や寿命の検知を行なう。
【００５６】
上記蓄電池システムにおいて、第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８から排出された冷却水は、ＡＣ／ＤＣ変換部１４の双方向インバータ１４２、電圧変換部１６２、熱交換器１２４を循環して、再び、第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８に戻る。熱交換器１２４内を通過する冷却水は、排気ファン１２２により冷却されてから第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８へ供給される。
【００５７】
統括制御装置３０は、ＡＣ/ＤＣ変換部１４と通信を行なう通信部３４と、通信部３４から取得した情報から発熱量を演算し、発熱量が閾値よりも大きいときには複数のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢを閉じ、発熱量が閾値以下であるときには複数のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢを制御して複数のウォータポンプ１２６、１２８の少なくとも１つへ電源を供給する制御部３２とを備えている。統括制御装置３０の制御部３２は、蓄電システムの発熱量に応じて、第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８の稼動および停止を切替える。  
また、統括制御装置３０の制御部３２は、複数のウォータポンプ１２６，１２８の稼動状況をから複数のウォータポンプ１２６、１２８の寿命を演算し、その演算結果に応じて複数のスイッチＳＷＡ、ＳＷＢを開閉して、複数のウォータポンプ１２６、１２８から稼動するものを選択する。
【００５８】
図１３に、制御部３２による第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８の運転制御の一例を示す。制御部３２は、ＡＣ／ＤＣ変換部１４およびＤＣ／ＤＣ変換部１６から取得した情報や稼動状況から、蓄電システムの発熱量を演算する。制御部３２は、蓄電システムの発熱量が閾値よりも大きいときには、スイッチＳＷＡとスイッチＳＷＢとの両方を閉じて第１ウォータポンプ１２６と第２ウォータポンプ１２８との両方を稼動させて、ＡＣ／ＤＣ変換部１４およびＤＣ／ＤＣ変換部１６へ排出する冷却水の量を増加させる。制御部３２は、蓄電システムの発電量が閾値以下であるときには、スイッチＳＷＡあるいはスイッチＳＷＢを閉じて第１ウォータポンプ１２６と第２ウォータポンプ１２８とのいずれか一方を稼動させる。
【００５９】
なお、ＡＣ／ＤＣ変換部１４の双方向インバータ１４２やＤＣ／ＤＣ変換器１６Ａ〜１６Ｂの電圧変換部１６２に熱センサを取り付けて、通信により制御部３２へ検出結果を送信するようにしてもよい。その場合には、制御部３２は、受信した検出結果が閾値よりも大きい場合には、第１ウォータポンプ１２６と第２ウォータポンプ１２８との両方を稼動させて、受信した検出結果が閾値以下である場合には、第１ウォータポンプ１２６と第２ウォータポンプ１２８とのいずれか一方を稼動させる。このように、第１ウォータポンプ１２６と第２ウォータポンプ１２８とを間欠運転することにより、連続運転するよりも使用期間を長くすることができる。
【００６０】
また、制御部３２は、ＡＣ／ＤＣ変換部１４およびＤＣ／ＤＣ変換部１６から取得した情報から第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８の稼動時間を監視し、第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８の寿命を管理する。制御部３２は、第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８の寿命が長い場合には、第１ウォータポンプ１２６と第２ウォータポンプ１２８とを使用する頻度を均等として、寿命に偏りが生じないようにする。第１ウォータポンプ１２６および第２ウォータポンプ１２８の寿命が短くなった場合には、いずれか一方だけを使用し、同時に寿命が無くなることがないように制御する。したがって、両方のポンプが同時に停止することを回避することができ、メンテナンス時にも冷却し続けることができる。
【００６１】
図１４に、制御ユニット１０および電池モジュール２０の構成の他の例を示す。図１４に示す例では、冷却部１２は、水温検知部１２１と水温表示部１２３とをさらに備えている。水温検知部１２１は、ＤＣ／ＤＣ変換部１６から排出された冷却水の温度を検出し、検出結果を水温表示部１２３および通信部３４へ出力する。水温表示部１２３は、受信した検出結果を数値や画像により表示する。通信部３４は受信した検出結果をユーザ等へ送信する。このように水温を表示すると、蓄電システムの異常等をユーザへ通知することができる。
【００６２】
上記のように、本実施形態に係る蓄電システムによれば、配置スペースに合わせて制御ユニットと電池モジュールとの配置位置を容易に変更し、また組み合わせを変更して容易に蓄電容量を変更することが可能な蓄電システムを提供することができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る蓄電システムによれば、配置位置や蓄電容量を変更した場合であっても、システムで発生した熱を効果的に空冷または水冷することができるため、安全性を担保した蓄電システムを提供することができる。さらに、上記のように空冷と水冷とを組み合わせることにより、水冷では冷却されない部分も空冷により冷却することができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、上記の空冷のみを行なう蓄電システムであってもよく、水冷のみを行なう蓄電システムであってもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
ＢＴ…セルモジュール、ＳＳ…センサ、ＳＷＡ…スイッチ（第１スイッチ）、ＳＷＢ…スイッチ（第２スイッチ）、ＤＣ…共通、１…筐体（第１筐体）、２…筐体（第２筐体）、１０…制御ユニット、１０Ｈ…排気部（第１排気部）、１２…冷却部、１２．ＡＣ…冷却部、１４…ＤＣ変換部、１６…ＤＣ変換部、１６（１６Ａ〜１６Ｃ）…ＤＣ／ＤＣ変換器、１８…通気口、１９、２９、１９´、２９´…接続部、２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）…電池モジュール、２０Ｈ…排気部（第２排気部）、２２…切替部、２４…スライド板、２４Ｈ…ネジ穴、２４Ｃ…コネクタ、２６…通気口、２８…扉、２９Ｈ…ネジ穴（第２ネジ穴）、２９Ｃ…コネクタ（第２コネクタ）、３０…統括制御装置、３２…制御部、３４…通信部、４０、４０´…固定部材、４２…ネジ穴（第３ネジ穴）、４４…コネクタ（第３コネクタ、第４コネクタ）、５０…ネジ、５２…ネジ、１２１…水温検知部、１２２…排気ファン、１２３…水温表示部、１２４…熱交換器（ラジエータ）、１２６…第１ウォータポンプ、１２８…第２ウォータポンプ、１４２…双方向インバータ、１４４…制御部、１４６…通信部、１６２…電圧変換部、１６４…制御部、１６６…通信部、２００…電池管理部（ＢＭＵ）、２０２…制御部、２０４…通信部、２０６…管理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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