(57)【要約】【課題】電力貯蔵装置のように、スケジュールに従って充放電の運用がなされる蓄電装置の冷却補機類の消費電力を低減することを目的とする。【解決手段】冷却システム５は、各電池モジュール３ａ〜３ｎに対応して設けられた冷却ファン６ａ〜６ｎと、空気調和機７とを備えている。冷却ファン６ａ〜６ｎは、それぞれ対応する電池モジュール３ａ〜３ｎの温度が所定の第１閾値以上であり、かつ、所定時間後の予測温度が第２閾値以上である場合に、動作がオンされる。また、空気調和機７に関しては、いずれかの電池モジュール３ａ〜３ｎの温度が所定の第３閾値以上であり、かつ、所定時間後の予測温度が第４閾値以上である場合に、運転が開始される。また、このとき、所定時間後の予測温度が第５閾値未満か以上かによって、圧縮機を作動させるか否かを決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電手段を冷却する第１冷却手段と、前記第１冷却手段よりも消費電力の高い第２冷却手段とを備える冷却システムの制御装置であって、
前記蓄電手段の充放電パターンが予め設定されているスケジュール情報を格納する記憶手段と、
前記蓄電手段の温度が所定の第１閾値以上である場合に、前記スケジュール情報を参照して、所定時間後の温度を予測する温度予測手段と、
前記蓄電手段の温度が前記第１閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第１閾値よりも高い値に設定されている第２閾値以上である場合に、前記第１冷却手段を作動させる作動指令出力手段と
を備える冷却システムの制御装置。
【請求項２】
前記温度予測手段は、前記第１冷却手段が作動している状態であり、かつ、前記蓄電手段の温度が前記第２閾値よりも高い値に設定されている第３閾値以上である場合に、前記温度予測を行い、
前記作動指令出力手段は、前記蓄電手段の温度が前記第３閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第３閾値よりも高い値に設定されている第４閾値以上である場合に、前記第２冷却手段を作動させる請求項１に記載の冷却システムの制御装置。
【請求項３】
前記第２冷却手段は、冷媒を圧縮し、圧縮した前記冷媒を循環させる圧縮機を備えた空気調和機であり、
前記作動指令出力手段は、
前記蓄電手段の温度が前記第３閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第４閾値以上であり、かつ、前記第４閾値よりも高い値に設定された第５閾値未満である場合に、前記圧縮機を作動させない制御モードで前記空気調和機を作動させ、
前記蓄電手段の温度が前記第３閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第５閾値以上である場合に、前記圧縮機を作動させる制御モードで前記空気調和機を作動させる請求項２に記載の冷却システムの制御装置。
【請求項４】
前記作動指令出力手段は、室内温度よりも高い設定温度を前記空気調和機に与えることにより、前記圧縮機を作動させない制御モードで前記空気調和機を作動させる請求項３に記載の冷却システムの制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却システムの制御装置を備える冷却システム。
【請求項６】
請求項５に記載の冷却システムを備える電力貯蔵システム。
【請求項７】
蓄電手段を冷却する第１冷却手段と、前記第１冷却手段よりも消費電力の高い第２冷却手段とを備える冷却システムの制御方法であって、
前記蓄電手段の充放電パターンが予め設定されているスケジュール情報を予め取得し、
前記蓄電手段の温度が所定の第１閾値以上である場合に、前記スケジュール情報を参照して、所定時間後の温度を予測し、
前記蓄電手段の温度が前記第１閾値以上であり、かつ、予測温度が前記第１閾値よりも高い値に設定されている第２閾値以上である場合に、前記第１冷却手段を作動させる冷却システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システム及びその制御装置並びに制御方法に係り、特に、電力貯蔵装置等のように、スケジュールに従って充放電の運用がなされる蓄電装置の冷却を行う冷却システム及びその制御装置並びに制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力負荷の平準化（ロードレベリング）を目的として、二次電池を用いた電力貯蔵装置が利用されている。ロードレベリングは、電力料金が安価な深夜に電力を貯蔵し、貯蔵した電力を電力負荷の高い昼間に供給して負荷の平準化を図るものである。
二次電池は、充放電により発熱することから、一般的に、冷却ファンや空気調和機などの補機類が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、冷却補機類は、電力貯蔵装置の充放電にかかわらず、常時運転されていることが多く、電力を無駄に消費していた。
【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、例えば、電力貯蔵装置のように、スケジュールに従って充放電の運用がなされる蓄電装置の冷却補機類の消費電力を低減することのできる冷却システム及びその制御装置並びに制御方法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】
本発明の第１態様は、蓄電手段を冷却する第１冷却手段と、前記第１冷却手段よりも消費電力の高い第２冷却手段とを備える冷却システムの制御装置であって、前記蓄電手段の充放電パターンが予め設定されているスケジュール情報を格納する記憶手段と、前記蓄電手段の温度が所定の第１閾値以上である場合に、前記スケジュール情報を参照して、所定時間後の温度を予測する温度予測手段と、前記蓄電手段の温度が前記第１閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第１閾値よりも高い値に設定されている第２閾値以上である場合に、前記第１冷却手段を作動させる作動指令出力手段とを備える冷却システムの制御装置である。ここで、前記温度予測手段は、前記第１冷却手段が作動されるまで、または、前記蓄電手段の温度が前記第１閾値未満となるまで、温度予測を所定の時間間隔で繰り返すこととしてもよい。
【０００７】
上記冷却システムの制御装置によれば、蓄電手段の温度が所定の第１閾値以上である場合に、スケジュール情報を参照して、所定時間後の温度を予測する。そして、蓄電手段の温度が第１閾値以上であり、かつ、予測した温度が第１閾値よりも高い値に設定されている第２閾値以上である場合に、第１冷却手段を作動させる。このように、第１冷却手段を作動させる際に、将来の温度予測を行い、将来温度上昇が見込まれる場合に限って第１冷却手段を作動させるので、第１冷却手段の無駄な起動を抑制することができ、無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
【０００８】
上記冷却システムの制御装置において、前記温度予測手段は、前記第１冷却手段が作動している状態であり、かつ、前記蓄電手段の温度が前記第２閾値よりも高い値に設定されている第３閾値以上である場合に、前記温度予測を行い、前記作動指令出力手段は、前記蓄電手段の温度が前記第３閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第３閾値よりも高い値に設定されている第４閾値以上である場合に、前記第２冷却手段を作動させることとしてもよい。またこのとき、前記温度予測手段は、前記第２冷却手段が作動されるまで、または、前記蓄電手段の温度が前記第３閾値未満となるまで、温度予測を所定の時間間隔で繰り返すこととしてもよい。
【０００９】
第１冷却手段を作動させた状態で、蓄電手段がさらに昇温して第３閾値を超えると、温度予測が再度行われる。この場合、蓄電手段の温度が第３閾値以上であり、かつ、予測した温度が第３閾値よりも大きな値である第４閾値以上である場合に、第２冷却手段を作動させる。このように、第２冷却手段を作動させるときも、将来の温度予測を行い、将来温度上昇が見込まれる場合に限って第２冷却手段を作動させる。これにより、第２冷却手段の無駄な起動を抑制することができ、無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
【００１０】
上記冷却システムの制御装置において、前記第２冷却手段は、冷媒を圧縮し、圧縮した前記冷媒を循環させる圧縮機を備えた空気調和機であり、前記作動指令出力手段は、前記蓄電手段の温度が前記第３閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第４閾値以上であり、かつ、前記第４閾値よりも高い値に設定された第５閾値未満である場合に、前記圧縮機を作動させない制御モードで前記空気調和機を作動させ、前記蓄電手段の温度が前記第３閾値以上であり、かつ、前記温度予測手段によって予測された温度が前記第５閾値以上である場合に、前記圧縮機を作動させる制御モードで前記空気調和機を作動させることとしてもよい。
【００１１】
このように、第２冷却手段が空気調和機であった場合には、将来の温度上昇の度合いによって、圧縮機を作動させるか否かを判断する。これにより、将来の温度上昇に応じた冷房モードで空気調和機を運転させることができ、無駄な電力消費を抑制することができる。例えば、前記作動指令出力手段は、前記圧縮機を作動させない制御モードで前記空気調和機を作動させる場合には、室内温度よりも高い設定温度を前記空気調和機に与えることとすればよい。
【００１２】
本発明の第２態様は、上記冷却システムの制御装置を備える冷却システムである。
本発明の第３態様は、上記冷却システムを備える電力貯蔵システムである。
本発明の第４態様は、蓄電手段を冷却する第１冷却手段と、前記第１冷却手段よりも消費電力の高い第２冷却手段とを備える冷却システムの制御方法であって、前記蓄電手段の充放電パターンが予め設定されているスケジュール情報を予め取得し、前記蓄電手段の温度が所定の第１閾値以上である場合に、前記スケジュール情報を参照して、所定時間後の温度を予測し、前記蓄電手段の温度が前記第１閾値以上であり、かつ、予測温度が前記第１閾値よりも高い値に設定されている第２閾値以上である場合に、前記第１冷却手段を作動させる冷却システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電力貯蔵装置のように、スケジュールに従って充放電の運用がなされる蓄電装置の冷却補機類の消費電力を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却システムが適用される電力貯蔵システムの概略全体構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシステム制御装置の機能ブロック図である。
【図３】温度予測部による温度予測の開始タイミングについて示した図である。
【図４】冷却ファンの作動開始条件について示した図である。
【図５】空気調和機の作動開始条件について示した図である。
【図６】冷却ファンの作動開始の条件について説明するための図である。
【図７】冷却ファンの作動開始の条件について説明するための図である。
【図８】空気調和機の運転開始に関する条件について説明するための図である。
【図９】圧縮機の作動と温度設定値について説明するための図である。
【図１０】空気調和機及び冷却ファンの動作を停止させるための条件について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態に係る冷却システム及びその制御装置並びに制御方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る冷却システム５が適用される電力貯蔵システム１の概略全体構成を示した図である。図１に示すように、本実施形態に係る電力貯蔵システム１は、蓄電装置２と、冷却システム５と、システム制御装置１０とを備えている。
【００１６】
蓄電装置２は、複数の電池モジュール３ａ〜３ｎと、電池モジュール３ａ〜３ｎを管理するバッテリマネジメントユニット（以下、「ＢＭＵ」という。）４とを備えている。各電池モジュール３ａ〜３ｎは、例えば、複数の二次電池を直列に接続した構成とされている。ＢＭＵ４は、蓄電装置２の温度、残容量、セルバランス等を監視する電池監視ユニットである。本発明による電池モジュール３ａ〜３ｎを構成する二次電池は、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く、二次電池の温度が低い場合の充放電に伴う二次電池の劣化の管理の重要性から、リチウム二次電池であることが好ましい。
【００１７】
冷却システム５は、電池モジュール３ａ〜３ｎにそれぞれ対応して設けられた冷却ファン６ａ〜６ｎと、空気調和機７と、システム制御装置１０とを備えている。システム制御装置１０は、蓄電装置２のＢＭＵ４から各電池モジュール３ａ〜３ｎの温度（以下「モジュール温度」という。）等を受信するとともに、システム内に設置されている温度センサ８からシステム内温度を受信する。また、空気調和機の制御装置９から空調の動作状態に関する情報を受信する。そして、これら受信した情報を用いて、冷却ファン６ａ〜６ｎ及び空気調和機７を制御する。空気調和機７は冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を循環させる圧縮機を備えている。
【００１８】
ここで、各冷却ファン６ａ〜６ｎについては、対応する電池モジュール３ａ〜３ｎの温度に基づいて個別に制御される。一方、空気調和機については、いずれか一つの電池モジュールについての温度が後述する所定の条件を満たした場合に、運転が開始される。
【００１９】
図２は、システム制御装置１０の機能を示した機能ブロック図である。図２に示すように、システム制御装置１０は、情報取得部２１と、記憶部２３と、温度予測部２５と、作動指令出力部２７とを備えている。
情報取得部２１は、上述した蓄電装置２の温度、システム内温度、空気調和機の動作情報等の各種情報を取得する。
記憶部２３には、蓄電装置２の充放電パターンが予め設定されているスケジュール情報が格納されている。電力貯蔵システム１は、例えば、ロードレベリングなどに用いられ、充電時間帯と放電時間帯とがスケジュールによって予め設定されている。なお、このスケジュール情報については、電力貯蔵システムを制御する制御装置（図示略）に定期的にアクセスし、取得することとしてもよい。また、天候予測などから推測される運転パターンをシステム制御装置１０で管理し、天候予測をスケジュール情報に反映させてもよい。
【００２０】
温度予測部２５は、例えば、図３に示すように、モジュール温度が所定の第１閾値（例えば、３０℃）に達した場合に、記憶部２３に格納されているスケジュール情報を参照して、所定時間後（例えば、１時間後）のモジュール温度を予測する。ここで、温度予測部２５は、電池モジュール３ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のモジュール温度が第１閾値を超える度に、その電池モジュール３ｉに関する温度予測を開始する。また、温度予測部２５は、その電池モジュール３ｉの温度が第１閾値未満となるか、あるいは、その電池モジュール３ｉに対応する冷却ファン６ｉが作動を開始するまで、当該電池モジュール３ｉに関する温度予測を所定の時間間隔（例えば、５分間隔）で継続して行う。
【００２１】
また、温度予測部２５は、図３に示すように、モジュール温度が所定の第３閾値（例えば、３５℃）に達した場合に、所定時間後（例えば、１時間後）のモジュール温度を予測する。このときの温度予測は、空気調和機７が動作されるか、あるいは、モジュール温度が第３閾値以下となるまで、所定の時間間隔（例えば、５分間隔）で繰り返し行う。
なお、上記に代えて、所定の時間間隔（例えば、５分間隔）で、各電池モジュール３ａ〜３ｎについて温度予測を行うようにしてもよい。
【００２２】
モジュール予測温度は、例えば、モジュール温度とスケジュール情報とから、所定時間後の発熱量を算出し、算出した発熱量から所定時間後の温度上昇予測値を算出し、現在のモジュール温度に温度上昇予測値を加えることで算出することができる。演算式は、例えば、以下の（１）式、（２）式で与えられる。
【００２３】
（放電電力×放電時間）／熱容量＝予測発熱量／熱容量＝温度上昇予測値    （１）
温度上昇予測値＋現在のモジュール温度＝モジュール予測温度    （２）
【００２４】
作動指令出力部２７は、温度予測部２５によるモジュール予測温度Ｔｆと現在のモジュール温度Ｔｐとを用いて、各冷却ファン６ａ〜６ｇ及び空気調和機７のそれぞれを動作させるか否かを判断し、その判断結果に応じてそれぞれに動作指令を与える。
具体的には、図４に示すように、現在のモジュール温度Ｔｐが第１閾値以上であり、モジュール予測温度Ｔｆが第２閾値（第１閾値よりも大きい値であり、例えば、３２．５℃）以上である場合、当該電池モジュール３ｉに対応する冷却ファン６ｉを作動させる。なお、いずれか一方の条件を満たさない場合には、冷却ファン６ｉは作動させない。
【００２５】
また、図５（ａ）に示すように、現在のモジュール温度Ｔｐが第３閾値（第２閾値よりも大きい値であり、例えば、３５℃）以上であり、モジュール予測温度Ｔｆが第４閾値（第３閾値よりも大きい値であり、例えば、３７．５℃）以上かつ第５閾値未満（第４閾値よりも大きい値であり、例えば、４０℃）である場合に、圧縮機を作動させない運転モードで空気調和機７を運転させる。圧縮機を作動させない運転モードとは、冷却ファン６ａ〜６ｎと空気調和機７の送風により電池モジュール３ａ〜３ｎを冷却するものである。また、図５（ｂ）に示すように、現在のモジュール温度Ｔｐが第３閾値以上であり、モジュール予測温度Ｔｆが第５閾値以上である場合に、圧縮機を作動させる運転モードで空気調和機を運転させる。
なお、現在のモジュール温度Ｔｐが第３閾値未満であるか、あるいは、モジュール予測温度Ｔｆが第４閾値未満である場合には、空気調和機７の運転を開始させない。
【００２６】
次に、上記機能を備えるシステム制御装置１０によって実行される冷却システム５の制御方法について、図を参照して具体的に説明する。ここで、上記冷却ファン６ａ〜６ｎについては、各冷却ファン６ａ〜６ｎに対応する電池モジュール３ａ〜３ｎの温度が図４に示した条件をそれぞれ満たした場合に、対応する冷却ファン６ａ〜６ｎが個別に作動する。一方、空気調和機７については、冷却システム５に１台しか設置されていないため、いずれか一つの電池モジュールについて図５に示す条件が満たされた場合に、動作が開始される。以下、説明の便宜上、電池モジュール３ａを例に挙げて、システム制御装置１０の処理内容について説明する。
【００２７】
まず、電池モジュール３ａのモジュール温度が上昇して第１閾値に達すると（図３参照）、温度予測部２５によるモジュール温度予測が開始される。具体的には、記憶部２３からスケジュール情報が取得され、取得したスケジュール情報や現在のモジュール温度等を考慮して、上記（１）、（２）式により所定時間後（例えば、１時間後）のモジュール予測温度Ｔｆが算出される。
この結果、温度予測部２５によるモジュール予測温度Ｔｆが図６に示すように第２閾値以上であり、かつ、現在のモジュール温度Ｔｐが第１閾値以上である場合に（図４参照）、作動指令出力部２７は、電池モジュール３ａに対応する冷却ファン６ａに対して動作指令を出力する。これに対し、温度予測部２５によるモジュール予測温度Ｔｆが図７に示すように第２閾値未満であった場合には、作動指令出力部２７は冷却ファン６ａに対して作動指令を出力しない。この場合、現在のモジュール温度Ｔｐが第１閾値未満となるか、あるいは、モジュール予測温度Ｔｆが第２閾値以上となるまで、温度予測の演算が所定の時間間隔（例えば、５分間隔）で継続して行われる。
【００２８】
続いて、どこかのタイミングで、冷却ファン６ａの動作開始の条件が充足され、冷却ファン６ａが作動を開始した後に、更に、電池モジュール３ａのモジュール温度が上昇して第３閾値に達すると、温度予測部２５により、モジュール予測温度Ｔｆが算出される。そして、温度予測部２５によるモジュール予測温度Ｔｆが図８のβで示されるように、第４閾値以上第５閾値未満であった場合には、作動指令出力部２７は、圧縮機を作動させない運転モードで空気調和機７を動作させる。このとき、作動指令出力部２７は、図９に示すように、温度センサ８から通知されるシステム内温度よりも高い設定温度を空気調和機の制御装置９に与える。これにより、圧縮機を作動させない運転モードで空気調和機７を運転させることができる。
【００２９】
また、温度予測部２５によるモジュール予測温度Ｔｆが図８のγで示されるように、第５閾値以上であった場合には、作動指令出力部２７は、圧縮機を作動させる運転モードで空気調和機７を動作させる。このとき、作動指令出力部２７は、図９に示すように、温度センサ８から通知されるシステム内温度よりも低い設定温度を空気調和機の制御装置９に与える。これにより、圧縮機を作動させる運転モードで空気調和機７を運転させることができる。
また、温度予測部２５によるモジュール予測温度Ｔｆが図８のαで示されるように、第４閾値未満であった場合には、作動指令出力部２７は、空気調和機７の運転開始を見送る。この場合、現在の電池モジュール温度Ｔｐが第３閾値未満となるか、あるいは、モジュール予測温度Ｔｆが第４閾値以上となるまで、温度予測の演算が所定の時間間隔（例えば、５分間隔）で継続して行われる。
【００３０】
また、作動指令出力部２７は、図１０に示すように、全ての電池モジュールの現在温度Ｔｐが、第１閾値よりも低い値に設定されている安全領域温度以下となった場合に、空気調和機７及び全ての冷却ファン６ａ〜６ｎの動作を停止させる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る冷却システム及びその制御装置並びに制御方法によれば、電池モジュール３ｉの温度が所定の第１閾値以上であり、かつ、将来の予測温度が第２閾値以上である場合に限って、冷却ファン６ｉを作動させる。これにより、冷却ファン６ｉの無駄な起動を抑制することができ、無駄な電力消費を抑制することが可能となる。
【００３２】
更に、冷却ファン６ｉを作動させた状態で、電池モジュール３ｉがさらに昇温してモジュール温度が第３閾値を超えた場合には、電池モジュールの温度が第３閾値以上であり、かつ、予測した温度が第４閾値以上である場合に、空気調和機７を運転させる。このとき、予測温度に応じて、圧縮機を作動させた運転モードにするか、圧縮機を作動させない運転モードにするかが決定される。このように、温度上昇の度合いに応じて、段階的に空気調和機を動作させるので、無駄な電力消費を更に抑制することが可能となる。
【００３３】
本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電力貯蔵システム
２  蓄電装置
３ａ〜３ｎ  電池モジュール
４  ＢＭＵ
５  冷却システム
６ａ〜６ｎ  冷却ファン
７  空気調和機
８  温度センサ
９  空気調和機の制御装置
１０  システム制御装置
２１  情報取得部
２３  記憶部
２５  温度予測部
２７  作動指令出力部
【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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