(57)【要約】【課題】コンテナ内の温度上昇を防ぎ、かつ、安全運用できる二次電池を提供すること。【解決手段】空気調和装置１１によって室温が調整されるコンテナＣ１内に設けられた複数の二次電池３を備える二次電池システム１の制御装置１０であって、コンテナＣ１の室内温度、または二次電池システム１を構成する二次電池３の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、二次電池システム１を停止させ、その後、二次電池システム１の動作に異常が検出されず温度情報が第２閾値以上となった場合に、コンテナＣ１の外側から外気を取り入れるダンパー８を開状態にさせ、外気を取り入れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御装置であって、
前記コンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、前記二次電池システムの動作に異常が検出されず前記温度情報が第２閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御装置。
【請求項２】
前記コンテナは、略直方体形状であり、外気の吸排気口となる複数の前記ダンパーを具備し、
複数の前記ダンパーは、前記コンテナの上面側から見て前記コンテナ内の対角線上の位置に配置される請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記温度情報が、前記第１閾値より高い温度で、かつ、前記第２閾値より低い温度に設けられる第３閾値以上となった場合に、前記コンテナ内における重要度の低い熱源となる設備を停止させる請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記温度情報が、前記第１閾値より低い温度に設けられる第４閾値以上となった場合に、警報を出力する請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御装置であって、
前記空気調和装置に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、コンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置と、
空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池と、
を具備する二次電池システム。
【請求項７】
空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御方法であって、
前記コンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、前記二次電池システムの動作に異常が検出されず前記温度情報が第２閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御方法。
【請求項８】
空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御方法であって、
前記空気調和装置に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、前記二次電池システムの動作に異常が検出されずコンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムの制御装置及び方法、それを備えた二次電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、多数の電池をコンテナに収容し、充放電処理装置によってその多数の電池の充放電処理を行う技術が提案されている。
例えば、下記特許文献１では、コンテナに収容された多数の電池に対して充放電処理を行う充放電設備において、一部分の電池に異常が生じた場合に異常によってコンテナ内の環境が変化するが、コンテナ内を閉塞状態にし、不燃性ガスを導入することにより環境の変化を抑制し、異常による影響の拡大を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３０８２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、二次電池自体に異常がないにも係わらず、コンテナ内を閉塞状態のままで空気調和装置が停止した場合に、太陽熱の伝搬及び内部設置機器の放熱などの影響によりコンテナ内の温度が上昇し、コンテナ内の温度上昇によって内部設置機器が損傷するという問題があった。
【０００５】
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、コンテナ内の温度上昇を防ぎ、かつ、安全運用できる二次電池システムの制御装置及び方法、それを備えた二次電池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】
【０００６】
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、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御装置であって、前記コンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、前記二次電池システムの動作に異常が検出されず前記温度情報が第２閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御装置を提供する。
【０００７】
このような構成によれば、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御装置であって、コンテナに二次電池を収納することで、コンパクト性と機器運搬・据え付けの利便性、ならびに密閉容器により二次電池に異常が生じた場合にコンテナ内を閉塞状態にし、不燃性ガスを導入して影響の拡大を防止する安全対策が可能である。さらに、二次電池の動作そのものには異常がないにも係わらず、二次電池を冷却するファンの不具合や空気調和装置の不具合などによって予定以上室温が上昇する場合には、積極的な外気取り入れを段階的に行うことにより、二次電池システムの制御性を可能な限り保つことができ、二次電池システムの安全運用に寄与できる。コンテナの室内温度、または二次電池システムを構成する二次電池の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、二次電池システムが停止され、その後、二次電池システムの動作に異常が検出されず温度情報が第２閾値以上となった場合に、コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れさせる。
【０００８】
１つの閾値を超過した場合に、即座にコンテナに外気を取り入れるのでなく、温度に複数の閾値を設け、第１閾値超過による二次電池システムの停止によって温度上昇を抑制できず新たな閾値（第２閾値）を超過すると判断された場合に、ダンパーを開状態にさせ外気を取り入れる。このように、コンテナ内の発熱源遮断、及び積極的な外気取り入れを段階的に行うことにより、二次電池システムの制御性を可能な限り保つことができ、二次電池システムの安全運用に寄与できる。また、最終的にダンパーを開状態にさせて外気を取り入れるようにすることで、密閉状態のままとする場合と比較して、過度な温度上昇を防ぐことができる。
なお、二次電池システムの動作の異常とは、例えば、二次電池自体の温度や電圧が運転可能範囲外にある場合やその他構成機器である制御装置及びＰＣＳ（パワーコンディショナ）の単体故障及び各機器間にて通信障害が発生することによりシステムの運転が継続不可の状態を含む。
【０００９】
上記制御装置において、前記コンテナは、略直方体形状であり、外気の吸排気口となる複数の前記ダンパーを具備し、複数の前記ダンパーは、前記コンテナの上面側から見て前記コンテナ内の対角線上の位置に配置されることが好ましい。
【００１０】
コンテナ内の対角線上の位置に複数のダンパーが設けられることにより、コンテナ内の全体に外気が流れるので、コンテナ内を効率的に冷却できる。また、好ましくは、コンテナの上面側から見て一方の対角線上の下方位置に吸気口となるダンパーを配置し、他方の対角線上の上方位置に排気口となるダンパーを配置し、自然対流により冷却空気（外気）をコンテナ内に流通しやすくさせる。
【００１１】
上記制御装置において、前記温度情報が、前記第１閾値より高い温度で、かつ、前記第２閾値より低い温度に設けられる第３閾値以上となった場合に、前記コンテナ内における重要度の低い熱源となる設備を停止させることとしてもよい。
【００１２】
二次電池システムを停止させた後において、コンテナの室内温度または二次電池の表面温度が上昇し続けていた場合には、外気を取り入れるよりも前に、コンテナ内における重要度の低い熱源となる設備を停止させる。ここで、重要度の低い熱源となる設備とは、制御電源、消火設備等の重要安全設備を除く全ての熱源である。
これにより、ダンパーを開状態にする前の段階で、温度上昇を抑制させる措置がとられるので、ダンパーを開状態にさせるまでの温度上昇をさらに抑制できる。
【００１３】
上記制御装置において、前記温度情報が、前記第１閾値より低い温度に設けられる第４閾値以上となった場合に、警報を出力することとしてもよい。
二次電池システムが停止される前段階で、警報が出力されることにより、二次電池システムが停止する前兆をシステム利用者に知らせることができる。
【００１４】
本発明は、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御装置であって、前記空気調和装置に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、コンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御装置を提供する。
【００１５】
このような構成によれば、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御装置であって、例えば、空気調和装置の冷却能力が低下するといった場合のように空気調和装置に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、二次電池システムを停止させ、その後、コンテナの室内温度、または二次電池システムを構成する二次電池の表面温度である温度情報が閾値以上となった場合に、コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ外気を取り入れさせる。
このように、コンテナ内の発熱源遮断、及び積極的な外気取り入れを段階的に行うことにより、二次電池システムの制御性を可能な限り保つことができ、二次電池システムの安全運用に寄与できる。また、最終的にダンパーを開状態にさせて外気を取り入れるようにすることで、締め切り状態にする場合と比較して、過度な温度上昇を防ぐことができる。
【００１６】
本発明は、上記いずれかに記載の制御装置と、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池と、を具備する二次電池システムを提供する。
【００１７】
本発明は、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御方法であって、前記コンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、前記二次電池システムの動作に異常が検出されず前記温度情報が第２閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御方法を提供する。
【００１８】
本発明は、空気調和装置によって室温が調整されるコンテナ内に設けられた複数の二次電池を備える二次電池システムの制御方法であって、前記空気調和装置に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、前記二次電池システムを停止させ、その後、前記二次電池システムの動作に異常が検出されずコンテナの室内温度、または前記二次電池システムを構成する前記二次電池の表面温度である温度情報が閾値以上となった場合に、前記コンテナの外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、コンテナ内の温度上昇を防ぎ、かつ、安全運用できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る二次電池システムの概略構成を示した図である。
【図２】本発明に係る二次電池システムと補機回路を示した機能ブロック図である。
【図３】閾値と停止する発熱源との関係の一例が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る二次電池システムの制御装置及び方法、それを備えた二次電池システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池システム１の概略構成を示した図である。図１に示されるように、二次電池システム１は、コンテナＣ１，Ｃ２を備えており、コンテナＣ１内に複数の二次電池３と、空気調和装置１１と、制御装置１０とを備え、コンテナＣ２内に、コンテナＣ１内のグループ分けされた二次電池３に対応づけられたパワーコンディショナ（以下「ＰＣＳ」という）２を備えている。また、図示しないが、二次電池３と対応するＰＣＳ２とはそれぞれ電気的に接続されており、コンテナＣ１，Ｃ２によって蓄電装置を構成している。
【００２２】
コンテナＣ１は、外気の吸排気口となるダンパー８を備えており、ダンパー８はコンテナＣ１内の対角線上の位置に配置される。好ましくは、コンテナＣ１の下方に吸込口となる第１ダンパーを配置させ、コンテナＣ１の上方の第１ダンパーと対角線位置に排気口となる第２ダンパーを配置させる。これにより、コンテナＣ１を冷却する冷却空気（外気）が、自然対流により第１ダンパーから吸い込まれ、第２ダンパーから吹き出され、コンテナＣ１内を流通しやすくなる。
【００２３】
図２は、二次電池システム１と二次電池システム１と接続される補機回路とを備えるコンテナシステム２０の機能ブロック図を示している。また、図２は簡略化して示しており、ＰＣＳ２に対する二次電池３は１個のみ記載している。
二次電池システム１は、複数の二次電池３が対応するＰＣＳ２と接続され、ＰＣＳ２は電力系統９に接続されている。各二次電池３は、ＰＣＳ２を介して電力系統９の電力を充電し、電力系統９に電力を放電する。
ＰＣＳ２は、制御装置１０と情報の授受可能に接続されており、ＰＣＳ２の状態情報を出力するとともに、制御装置１０から各種指令を取得する。
二次電池３は、二次電池３の状態情報を制御装置１０に出力する。また、本実施形態で使用する二次電池３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が、充放電の追従性がよいことからリチウム二次電池であることが好ましい。
【００２４】
制御装置１０は、ＰＣＳ２と、二次電池３と、温度計測部６と、遠隔装置７と、ダンパー８と、補機回路の分電盤４とそれぞれ情報の授受可能に接続されている。また、制御装置１０と分電盤４とは電気的にも接続されている。
温度計測部６は、本実施形態においては、二次電池システム１を構成する二次電池３の表面温度を計測することとして説明するが、これに限定されず、コンテナＣ１の室内温度を計測する室内温度計測器であってもよいこととする。
【００２５】
遠隔装置７は、二次電池システム１から出力される警報の出力先であり、二次電池システム１と物理的に離れた場所に配置されている。また、遠隔装置７は、二次電池システム１から取得した警報の情報を管理者（ユーザ）に提示する提示部（図示略）を有している。これにより、管理者は、遠隔装置７の提示部を確認することにより、二次電池システム１から距離の離れた遠隔地にいながら、二次電池システム１において検出された警報の情報を確認することができる。
ダンパー８は、コンテナＣ１内に外気を取り入れる第１ダンパーと、コンテナＣ１から空気を排出する第２ダンパーを含む。
【００２６】
制御装置１０は、コンテナＣ１の室内温度、または二次電池システム１を構成する二次電池３の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、二次電池システム１を停止させ、その後、二次電池システム１の動作に異常が検出されず温度情報が第２閾値以上となった場合に、コンテナＣ１の外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れる。なお、二次電池システムの動作の異常とは、例えば、二次電池自体の温度や電圧が運転可能範囲外にある場合やその他構成機器である制御装置及びＰＣＳの単体故障及び各機器間にて通信障害が発生することによりシステムの運転が継続不可の状態を含む。
【００２７】
また、制御装置１０は、温度情報が、第１閾値より高い温度で、かつ、第２閾値より低い温度に設けられる第３閾値以上となった場合に、コンテナＣ１内における重要度の低い熱源となる設備を停止させる。なお、重要度の低い熱源となる設備とは、例えば、制御電源及び消化設備等の重要安全設備を除く全ての熱源である。さらに、制御装置１０は、温度情報が、第１閾値より低い温度に設けられる第４閾値以上となった場合に、警報を出力する。
【００２８】
補機回路は、電力系統９と接続される分電盤４と、補機の一例として、二次電池システム１に設けられるカメラに光を照射する照明５ａと、各二次電池３を格納するラック毎に設けられる二次電池３を冷却するファンの電源５ｂと、計測器用のレセプタクル、コンセント等のその他雑用電源と接続されている。
【００２９】
次に、本実施形態に係る二次電池システム１の制御装置１０の作用について図１から図３を用いて説明する。図３には、閾値と停止する発熱源との関係の一例が示されている。各閾値に対して○印は、発熱源を運転させ、×印は、発熱源を停止させる、或いは排除することを意味している。
ここで、本実施形態の一例として、コンテナシステム２０の定格が１０００〔ｋＷ〕である場合に、二次電池システム１の発熱による主回路損失が５０〔ｋＷ〕であれば損失はコンテナシステム２０全体の５〔％〕であり、補機回路の発熱による補機損失が１０〔ｋＷ〕であれば損失はコンテナシステム２０全体の１〔％〕であり、制御電源損失が１〔ｋＷ〕であれば損失はコンテナシステム２０全体の０．１〔％〕である。また、外部からの熱入力は発熱量として算出していない。ここで、第４閾値が４８〔℃〕とし、第１閾値が５０〔℃〕とし、第３閾値が５５〔℃〕とし、第４閾値が６０〔℃〕と、設定された例を説明する。
【００３０】
二次電池システム１が稼働することにより、通常には空気調和装置１１により適切な温度環境に制御されている。しかし、二次電池３の動作自体に異常が生じていないにも係わらず、二次電池３を冷却するファン関連の不具合や空気調和装置１１関連の不具合などにより、温度計測部６により計測される温度が第４閾値以上となった場合、制御装置１０から遠隔装置７に対して警報が出力される。この場合は、二次電池システム１、補機回路等は稼働したままである。
【００３１】
温度がさらに上昇し、温度情報が第１閾値以上となった場合には、ＰＣＳ２に対し停止指令が出力され、ＰＣＳ２が停止されて二次電池システム１が停止される。これにより、コンテナシステム２０全体の５〔％〕の発熱量が低減される。また、二次電池システム１を停止してもさらに温度計測部６により計測される温度が上昇し、第３閾値以上となった場合には、コンテナＣ１内における重要度の低い熱源となる設備を停止させる。さらに温度計測部６により計測される温度が上昇し、二次電池システムの動作に異常が検出されていないにも係わらず温度情報が第２閾値以上となった場合には、さらに、制御電源や消化設備等の重要安全設備は運転させたままとし、ダンパー８を開状態にし、コンテナＣ１に外気を取り入れる。
【００３２】
以上説明してきたように、本実施形態に係る二次電池システム１の制御装置１０及び方法、それを備えた二次電池システム１によれば、コンテナＣ１の室内温度、または二次電池システム１を構成する二次電池３の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、二次電池システムが停止され、その後、二次電池システムの動作に異常が検出されず温度情報が第２閾値以上となった場合に、コンテナＣ１の外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ、外気を取り入れさせる。
【００３３】
１つの閾値を超過した場合に、即座にコンテナＣ１に外気を取り入れるのでなく、温度に複数の閾値を設け、第１閾値超過による二次電池システム１の停止によって温度上昇を抑制できず新たな閾値（第２閾値）を超過すると判断された場合に、ダンパー８を開状態にさせ外気を取り入れる。このように、コンテナＣ１内の発熱源遮断、及び積極的な外気取り入れを段階的に行うことにより、二次電池システム１の制御性を可能な限り保つことができ、二次電池システム１の安全運用に寄与できる。また、最終的にダンパー８を開状態にさせて外気を取り入れるようにすることで、密閉状態のままとする場合と比較して、過度な温度上昇を防ぐことができる。
また、本実施形態のように二次電池３を設置したコンテナＣ１内は、塩害や火災時に窒息消火するために密閉したいという要請があるため、ダンパー８は、極力開状態にさせないようにしており、温度上昇が抑制されない場合に、最終的に開状態に制御することとしている。
【００３４】
〔変形例１〕
なお、本実施形態においては、コンテナＣ１の室内温度または二次電池システム１を構成する二次電池３の表面温度である温度情報が第１閾値以上となった場合に、二次電池システム１を停止させることとして説明していたが、二次電池システム１を停止させるか否かを判断する方法はこれに限定されない。例えば、空気調和装置１１に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、二次電池システム１を停止させる。
例えば、空気調和装置１１の冷却能力が低下するといった場合のように空気調和装置１１に不具合が生じたと推定された不具合情報を取得した場合に、二次電池システム１を停止させ、その後、コンテナＣ１の室内温度、または二次電池システム１を構成する二次電池３の表面温度である温度情報が閾値以上となった場合に、コンテナＣ１の外側から外気を取り入れるダンパーを開状態にさせ外気を取り入れさせる。
【００３５】
このように、コンテナ内の発熱源遮断、及び積極的な外気取り入れを段階的に行うことにより、二次電池システムの制御性を可能な限り保つことができ、二次電池システムの安全運用に寄与できる。また、最終的にダンパーを開状態にさせて外気を取り入れるようにすることで、締め切り状態にする場合と比較して、過度な温度上昇を防ぐことができる。
【００３６】
〔変形例２〕
また、本実施形態においては、第４閾値と第２閾値との間に、二次電池システム１を停止させる第１閾値、及びコンテナＣ１内における重要度の低い熱源となる設備を停止させる第３閾値のように複数の閾値を設けることとして説明していたが、これに限定されず、例えば、第４閾値と第２閾値との間に設けた第１閾値以上となった場合に、コンテナＣ１内における重要度の低い熱源となる設備を停止させ、かつ、二次電池システム１を停止させるという運用を行うこととしてもよい。これにより、閾値超過の判断が簡素化される。
【符号の説明】
【００３７】
１  二次電池システム
２  パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
３  二次電池
８  ダンパー
１０  制御装置
１１  空気調和装置
Ｃ１，Ｃ２  コンテナ
【図１】
2014137979.tif 000003
【図２】
2014137979.tif 000004
【図３】
2014137979.tif 000005