(57)【要約】【課題】蓄電池から発生するガスへの引火を防止しつつ、蓄電池を収容する蓄電装置の筐体外に露出する信号線を最小限にした構成の蓄電装置を構成する。【解決手段】蓄電装置において、電力を蓄える蓄電池と、前記蓄電池を収容する筐体と、前記筐体内において、前記蓄電池の近傍に配置された温度センサと、前記蓄電池の充放電を行う前記筐体の外部に配置された充放電装置と、前記蓄電池との接続状態を、前記温度センサで検出された温度に応じて制御する接続制御部と、を備え、前記接続制御部は、前記筐体内に密封して配置されている構成とする。【選択図】図１
2019221065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を蓄える蓄電池と、
前記蓄電池を収容する筐体と、
前記筐体内において、前記蓄電池の近傍に配置された温度センサと、
前記蓄電池の充放電を行う前記筐体の外部に配置された充放電装置と、前記蓄電池との接続状態を、前記温度センサで検出された温度に応じて制御する接続制御部と、を備え、
前記接続制御部は、前記筐体内に密封して配置されている、
蓄電装置。
【請求項２】
前記温度センサは、前記筐体内に密封して配置されている、
請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記接続制御部はリレー回路である、
請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電池は複数のセルを含み、
前記温度センサ及び前記接続制御部は、前記複数のセルのうちの一部のセルから供給される電力により動作し、
前記複数のセルのうちの他のセルは、ダミー負荷回路に接続されている、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記一部のセルに含まれる各セルが前記温度センサ及び前記接続制御部に接続されることにより消費する電力と、前記他のセルに含まれる各セルが前記ダミー負荷回路に接続されることにより消費する電力とが略同等である、
請求項４に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、蓄電装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
補助電源装置及び太陽光発電システム等の比較的大型の蓄電池に用いられる鉛蓄電池などでは、蓄電池の筐体内に配置した温度センサの信号を、蓄電池の筐体外に配置した充放電装置に送信し、蓄電池内の温度調整を行っている。このような充放電装置には、温度センサからの信号を入力するための信号線、温度センサからの信号を監視する温度監視プログラム、温度監視プログラムにより動作する入出力遮断回路、及び電力線などが必要であった。このような従来の蓄電池または蓄電池の管理システムは、特許文献１〜４などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２００５７９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６１６２４号公報
【特許文献３】特開２０１３−２７１５３号公報
【特許文献４】国際公開２０１５／０９００４７号
【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、従来の蓄電池では、蓄電池の筐体から充放電装置に対して温度センサの信号を送信する信号線が露出するため、屋外で使用されたりする場合に、信号線の経年劣化などが問題となる場合があった。また、そもそも信号線が必要となる点において煩雑であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００６】
本発明の一の手段は、
電力を蓄える蓄電池（１１ａ〜１１ｇ）と、
前記蓄電池を収容する筐体と、
前記筐体内において、前記蓄電池の近傍に配置された温度センサ（１２）と、
前記蓄電池の充放電を行う前記筐体の外部に配置された充放電装置（２）と、前記蓄電池（１１ａ〜１１ｇ）との接続状態を、前記温度センサで検出された温度に応じて制御する接続制御部（１３）と、を備え、
前記接続制御部は、前記筐体内に密封して配置されている、
蓄電装置（１）である。
【０００７】
上記構成の蓄電装置によれば、接続制御部が筐体内に配置されているため、温度センサで検出された温度情報を筐体外に出力する信号線が不要となり、この信号線が筐体外に露出することを避けた構成とすることができる。これにより、この信号線が経年劣化などで断線してしまうことなどを防止することができる。また、接続制御部が筐体内で密封されているため、蓄電池から発生するガスに引火することなどを防止することができる。
【０００８】
上記蓄電装置において、好ましくは、
前記温度センサは、前記筐体内に密封して配置されている。
【０００９】
上記構成の蓄電装置によれば、例えば、機械式検知部材を用いた構成の温度センサから発生した火花がガスに引火することを防止する構成とすることができる。
【００１０】
上記蓄電装置において、好ましくは、
前記接続制御部はリレー回路（１３）である。
【００１１】
上記構成の蓄電装置によれば、比較的簡易で、安全で不具合を起こしづらい構成にすることができる。
【００１２】
上記蓄電装置において、好ましくは、
前記蓄電池は複数のセル（１１ａ〜１１ｇ）を含み、
前記温度センサ及び前記接続制御部は、前記複数のセルのうちの一部のセル（１１ｄ〜１１ｇ）から供給される電力により動作し、
前記複数のセルのうちの他のセルは、ダミー負荷回路（１５）に接続されている。
【００１３】
上記構成の蓄電装置によれば、蓄電池に含まれる複数のセルの間で残容量がばらついてしまうことを抑制可能な構成にすることができ、各セルに対する充放電が偏り、過充電または過放電を繰り返すことに起因するセルの劣化を抑制することができる。これによって、蓄電装置の耐久性を高めることができる。
【００１４】
上記蓄電装置において、好ましくは、
前記一部のセル（１１ｄ〜１１ｇ）に含まれる各セルが前記温度センサ及び前記接続制御部に接続されることにより消費する電力と、前記他のセル（１１ａ〜１１ｃ）に含まれる各セルが前記ダミー負荷回路（１５）に接続されることにより消費する電力とが略同等である。
【００１５】
上記構成の蓄電装置によれば、各セルの消費電力を略同等にすることができるため、各セルにおける充放電量のバランスを取ることができる。これによって、より効果的にセルの劣化を抑制し、蓄電装置の耐久性をさらに高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１の蓄電システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、比較例の蓄電システムを示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態２の蓄電装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の蓄電装置を含む蓄電システムでは、蓄電池の筐体内に温度センサ及び密封されたリレー回路を配置している点を特徴のひとつとする。本発明の具体的な実施形態について、以下の構成にしたがって説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
（１）構成例
（２）動作例
（３）比較例
（４）蓄電装置１の特徴
２．実施形態２
（１）構成例
（２）蓄電装置１の特徴
３．補足事項
【００１８】
＜１．実施形態１＞
＜（１）構成例＞
本発明の実施形態１について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２は蓄電装置１及び充放電装置２を含む蓄電システムの構成例であって、図１は実施形態１の蓄電システム、図２は比較例の蓄電システムの構成を示している。
【００１９】
図１に示されるように、本実施形態の蓄電システムは、蓄電装置１及び充放電装置２を含んで構成される。蓄電装置１は、セル１１ａ〜１１ｃ、温度センサ１２、リレー回路１３、並びに入出力端子１４ａ及び１４ｂを含んで構成される。充放電装置２は、充放電制御部２１、並びに入出力端子２４ａ及び２４ｂを含んで構成される。蓄電装置１の入出力端子１４ａ及び１４ｂは、充放電装置２の入出力端子２４ａ及び２４ｂと、それぞれ信号線３０ａ及び３０ｂを介して電気的に接続される。
【００２０】
＜セル１１ａ〜１１ｃ＞
セル１１ａ〜１１ｃは、それぞれが電力を蓄えることができる蓄電池の構成単位である。セル１１ａ〜１１ｃは、蓄電装置１の筐体内に収容され、互いに直列または並列に接続される。蓄電装置１に含まれるそれぞれのセル、及びこれらのセルの集合を蓄電池ということがある。セル１１ａ〜１１ｃは、それぞれ鉛蓄電池であるが、ニッケル水素二次電池などであってもよい。セル１１ａ〜１１ｃは、火花などの火気によって引火するガスを発する可能性がある。
【００２１】
＜温度センサ１２＞
温度センサ１２は、蓄電装置１の筐体内の、セル１１ａ〜１１ｃの近傍に配置される。温度センサ１２は、セル１１ａ〜１１ｃの周囲の温度を検出して出力する。蓄電装置１は、１つまたは複数の温度センサ１２を含む。
【００２２】
温度センサ１２は、機械式検知部材を用いたサーモスタットを用いることができる。ただし、このような機械式検知部材を用いた温度センサ１２は、火花を発する可能性があるため、セル１１ａ〜１１ｃから発したガスに引火しないよう、温度センサ１２は蓄電装置１の筐体内に密封して配置される。なお、温度センサ１２として、火花を発する可能性のない、電気式のサーモスタットなどを用いる場合には、温度センサ１２を密封して配置する必要はない。
【００２３】
＜リレー回路１３＞
リレー回路１３は、温度センサ１２で検出された温度を監視し、当該温度に基づいてセル１１ａ〜１１ｃと充放電装置２との接続状態を制御する。より具体的には、リレー回路１３は、蓄電装置１の筐体内の、入出力端子１４ｂとセル１１ｃとの間に配置され、温度センサ１２で検出された温度が所定温度よりも高い場合に入出力端子１４ｂとセル１１ｃとの間の電気的接続を遮断する。これにより、蓄電装置１のセル１１ａ〜１１ｃが保護される。
【００２４】
リレー回路１３は、動作時に火花を発する可能性があるが、この火花でセル１１ａ〜１１ｃから発するガスに引火しないよう、蓄電装置１の筐体内に密封して配置されている。リレー回路１３は、セル１１ａ〜１１ｃから供給される電力により動作する。リレー回路１３は、本発明の「接続制御部」の一構成例である。
【００２５】
＜入出力端子１４ａ、１４ｂ＞
入出力端子１４ａ及び１４ｂは、蓄電装置１の筐体に設けられた電気的接続のための端子である。例えば、入出力端子１４ｂは接地電位または基準電位であり、入出力端子１４ａはプラス側の出力電位である。蓄電装置１は、入出力端子１４ａ及び１４ｂから、出力回路に対して、所定の電位差（電圧）を印加可能である。入出力端子１４ｂは、リレー回路１３を介して、セル１１ｃに電気的に接続される。
【００２６】
＜充放電制御部２１＞
充放電装置２の充放電制御部２１は、蓄電装置１の入出力端子１４ａ及び１４ｂに電気的に接続され、充電時には蓄電装置１に印加する電圧及び電流を制御する。放電時には、充放電制御部２１は、蓄電装置１から負荷回路に対して印加する電圧及び電流を制御する。
【００２７】
本実施形態では、充放電制御部２１は蓄電装置１の筐体外に配置されているが、蓄電装置１の筐体内に配置されてもよい。この場合、蓄電装置１と充放電装置２とが一体構成となる。
【００２８】
＜（２）動作例＞
蓄電装置１への充電時には、リレー回路１３は導通状態になり、充放電装置２は蓄電装置１に対して所定の電圧及び電流を与える。充放電装置２から与えられた電圧及び電流は、直列接続されたセル１１ａ〜１１ｃに印加される。これによって、各セル１１ａ〜１１ｃは蓄電していく。温度センサ１２は、セル１１ａ〜１１ｃの近傍の温度を検出し、リレー回路１３はこの温度を監視する。
【００２９】
温度センサ１２で検出された温度が所定の温度を超えて高温になると、リレー回路１３は遮断状態となり、これによってセル１１ａ〜１１ｃと充放電制御部２１との接続が遮断され、セル１１ａ〜１１ｃに対する電圧及び電流の印加が停止する。すると、セル１１ａ〜１１ｃは充電を停止する。
【００３０】
＜（３）比較例＞
図２は、本実施形態の比較例としての蓄電システムを示している。本実施形態の蓄電システムと比較して、比較例の蓄電システムでは、充放電装置２が、温度制御部２２及びスイッチ２３をさらに備える構成となっている。一方で温度センサ１２は、セル１１ａ〜１１ｃの近傍の温度を検出する必要があるため、蓄電装置１の筐体内に配置され、入出力端子１４ｃから検出した温度の情報を出力する。入出力端子１４ｃは、信号線（ケーブル）３０ｃを介して充放電装置２の入出力端子２４ｃに電気的に接続されているが、当該信号線は装置外に露出することとなる。充放電装置２の入出力端子２４ｃには温度制御部２２が接続されており、温度センサ１２で検出された温度の情報は温度制御部２２に入力される。温度制御部２２は、実施形態１のリレー回路１３と同様に、検出された温度が所定の温度を超えると、スイッチ２３を遮断して、充放電制御部２１とセル１１ａ〜１１ｃとの接続状態を制御する。
【００３１】
このような比較例の構成では、信号線３０ｃが筐体外に露出しているため、特に屋外で利用した場合に、経年劣化や、動物が噛むことなどで断線してしまう場合がある。一方で実施形態の構成では信号線３０ｃを筐体外に露出する必要がない。
【００３２】
＜（４）蓄電装置１の特徴＞
本実施形態の蓄電システムにおける蓄電装置１では、セル１１ａ〜１１ｃを収容する筐体内においてセル１１ａ〜１１ｃの近傍に温度センサ１２を配置し、検出された温度に応じてリレー回路１３がセル１１ａ〜１１ｃと充放電装置２との接続状態を制御している。リレー回路１３は、蓄電装置１の筐体内で発生するガスに引火しないよう、筐体内に密封されて配置されている。そのため、温度センサ１２で検出された温度情報を筐体外に出力する信号線が不要となり、この信号線が筐体外に露出することを避けた構成とすることができ、この信号線が経年劣化などで断線してしまうことなどを防止することができる。また、リレー回路１３が蓄電装置１の筐体内で密封されているため、セル１１ａ〜１１ｃから発生するガスに引火することなどを防止することができる。
【００３３】
また、本実施形態の蓄電池装置１では、温度センサ１２は蓄電装置１の筐体内に密封して配置されるため、温度センサ１２が機械式検知部材を用いた構成である場合、その温度センサ１２から発生した火花がガスに引火することを防止することができる。  
【００３４】
また、本実施形態の蓄電装置１では、セル１１ａ〜１１ｃと充放電装置２との接続状態をリレー回路１３により制御しているため、比較的簡易で、安全で不具合を起こしづらい構成にすることができる。
【００３５】
なお、リレー回路１３は、電気的な接続状態を制御する、その他のスイッチなどの素子に置き換えられてもよい。
【００３６】
＜２．実施形態２＞
＜（１）構成例＞
次に、本発明の実施形態２について、図３を参照しながら説明する。図３は本実施形態の蓄電システムにおける蓄電装置１の構成例である。なお、蓄電装置１に接続される充放電装置２の構成は実施形態１と同じであるため、ここではその説明を省略する。
【００３７】
本実施形態の蓄電装置１は、図３に示されるように、セル１１ａ〜１１ｇ、温度センサ１２、及びリレー回路１３に加え、ダミー負荷回路１５を含む。
【００３８】
リレー回路１３及び温度センサ１２は、充電時にセル１１ａ〜１１ｇの温度を常時監視する必要があるため、セル１１ｄ〜１１ｇの４つのセルから供給される電力により動作する。一方、セル１１ａ〜１１ｃは、温度センサ１２及びリレー回路１３の動作のために電力を供給する必要がないが、何も負荷回路がない構成にすると、セル１１ａ〜１１ｃはセル１１ｄ〜１１ｇよりも充電量が多くなり、セル１１ａ〜１１ｇの間での蓄電量（残容量）がばらつくこととなる。すると、セル１１ａ〜１１ｃに対する過充電が発生したり、セル１１ｄ〜１１ｇに対する過放電が発生したりして、セル１１ａ〜１１ｇが劣化する場合がある。
【００３９】
本実施形態の蓄電装置１は、図３に示されるように、温度センサ１２及びリレー回路１３には接続されない、セル１１ａ〜１１ｃに接続されたダミー負荷回路１５を含む。ダミー負荷回路１５は、セル１１ａ〜１１ｃからの単位時間当たりの放電量がセル１１ｄ〜１１ｇと同等になるような所定の負荷抵抗を含む回路である。つまり、ダミー負荷回路１５を備える構成とすることで、セル１１ａ〜１１ｇにおける消費電力を略同等にしている。
【００４０】
なお、本実施形態の蓄電装置１は、主に太陽光発電設備などのディープサイクル用途で用いられることが想定されており、温度センサ１２、リレー回路１３、及びダミー負荷回路１５で消費される電力は微少であるため、実動作には殆ど影響がない。
【００４１】
＜（２）蓄電装置１の特徴＞
本実施形態の蓄電装置１では、蓄電池を構成する複数のセル１１ａ〜１１ｇのうちの一部のセル（１１ｄ〜１１ｇ）から供給される電力によって温度センサ１２及びリレー回路１３が動作し、他のセル（１１ａ〜１１ｃ）はダミー負荷回路１５に接続された構成となっている。そのため、セル１１ａ〜１１ｇの間で残容量がばらついてしまうことを抑制可能な構成にすることができ、セル１１ａ〜１１ｇのそれぞれに対する充放電が偏り、過充電または過放電を繰り返すことに起因するセル１１ａ〜１１ｇの劣化を抑制することができる。これによって、蓄電装置１の耐久性を高めることができる。
【００４２】
また、本実施形態の蓄電装置１では、温度センサ１２及びリレー回路１３に接続されたセル１１ｄ〜１１ｇと、ダミー負荷回路１５に接続されたセル１１ａ〜１１ｃとの消費電力を略同等にしているため、各セルにおける充放電量のバランスを取ることができる。これによって、より効果的にセル１１ａ〜１１ｇの劣化を抑制し、蓄電装置１の耐久性をさらに高めることが可能となっている。
【００４３】
＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００４４】
例えば、実施形態では、蓄電池が３つまたは７つのセルで構成されていたが、セルの数は任意に変更可能である。また、これらのセルは必要に応じて直列または並列接続された構成としてよい。
【００４５】
また、実施形態では、温度センサ１２及びリレー回路１３を用いた構成を具体例として挙げているが、これらの構成は一体的な構成であってもよい。また、実施形態ではリレー回路１３自身が導通状態を制御する具体例を挙げているが、リレー回路１３とは別に温度監視用のマイコン等を配置する構成などを採用してもよい。このように、リレー回路１３に代えてマイコンを利用する場合には、マイコンは火花を発生してガスに引火するリスクが低いため、リレー回路１３のように密封して配置する必要はない。なお、引火する可能性があるガスを発生させない二次電池（たとえば、リチウムイオン蓄電池など）を用いる場合も同様に、リレー回路１３のように密封して配置する必要はない。
【００４６】
また、実施形態では、温度センサ１２で検出される温度が高温になったときに、リレー回路１３が接続を遮断する具体例について説明したが、低温になったときに接続を遮断するような動作をしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、例えば屋外で利用される太陽光発電設備用の蓄電装置などとして好適に利用される。
【符号の説明】
【００４８】
１…蓄電装置
１１ａ〜１１ｇ…セル
１２…温度センサ
１３…リレー回路
１４ａ〜１４ｃ…入出力端子
１５…ダミー負荷回路
２…充放電装置
２１…充放電制御部
２２…温度制御部
２３…スイッチ
２４ａ〜２４ｃ…入出力端子
３０ａ〜３０ｃ…信号線
【図１】
2019221065.tif 000003
【図２】
2019221065.tif 000004
【図３】
2019221065.tif 000005