蓄電池ユニット
【課題】蓄電池の温度を所定範囲内に保つことができる蓄電池ユニットを提供する。
【解決手段】複数の蓄電池Ｅを内蔵した蓄電池モジュール２と、蓄電池モジュール２に内蔵された蓄電池Ｅの充放電を行う充放電回路３と、蓄電池モジュール２および充放電回路３を収納する筐体６と、蓄電池モジュール２の温度を検出する温度検出部５と、温度検出部５の検出結果に基づいて、筐体６内の空気の流れを制御することで、充放電を行うことによって発熱する充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量を変化させる空気制御部４とを備える
【解決手段】複数の蓄電池Ｅを内蔵した蓄電池モジュール２と、蓄電池モジュール２に内蔵された蓄電池Ｅの充放電を行う充放電回路３と、蓄電池モジュール２および充放電回路３を収納する筐体６と、蓄電池モジュール２の温度を検出する温度検出部５と、温度検出部５の検出結果に基づいて、筐体６内の空気の流れを制御することで、充放電を行うことによって発熱する充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量を変化させる空気制御部４とを備える
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池が発電した電力の余剰分を蓄電池に充電し、需要電力が発電量を上回ったときに蓄電池から放電して電力を供給する電力システムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６に示すように、太陽電池１１で発電した直流電力をパワーコンディショナ１２が５０Ｈｚ／６０Ｈｚの交流電力に変換する。そして、パワーコンディショナ１２および商用電源１３から出力される交流電力は、分電盤１４を介して負荷１５に供給される。
【０００４】
また、パワーコンディショナ１２の出力は蓄電池ユニット１に接続されている。蓄電池ユニット１は、複数の蓄電池を内蔵した蓄電池モジュール２と、蓄電池モジュール２に内蔵された蓄電池の充放電を行う充放電回路３とで構成されている。そして、太陽電池１１の発電量が需要電力量を上回っている場合、充放電回路３はパワーコンディショナ１２から出力される交流電圧を所定の直流電圧に変換し、蓄電池モジュール２に出力することで蓄電池を充電する。また、太陽電池１１の発電量が需要電力量を下回っている場合、蓄電池が放電した直流電圧を充放電回路３が交流電圧に変換し、分電盤１４を介して負荷１５に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蓄電池ユニット１を家庭用に用いる場合、屋外に設置されることがあり、季節により周囲温度が大きく変化する。それによって蓄電池の温度も変化して、以下の問題が発生していた。
【０００７】
蓄電池がリチウムイオン電池で構成されている場合、低温（１０℃以下）時に充電を行うと、金属リチウムが析出されて発火に至るおそれがある。また、蓄電池が低温時に放電を行う場合、蓄電池の内部抵抗が上昇することで電圧低下が大きくなり、放電できなくなるおそれがある。
【０００８】
また、夏場等に蓄電池ユニット１の周囲温度が高くなると、蓄電池の温度も高くなるが、蓄電池は、温度が高くなるにつれて劣化が促進されるという特性を有している。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電池の温度を所定範囲内に保つことができる蓄電池ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の蓄電池ユニットは、１乃至複数の蓄電池を内蔵した蓄電池モジュールと、前記蓄電池モジュールに内蔵された前記蓄電池の充放電を行う充放電回路と、前記蓄電池モジュールおよび前記充放電回路を収納する筐体と、前記蓄電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記筐体内の空気の流れを制御することで、前記充放電を行うことによって発熱する前記充放電回路から前記蓄電池モジュールに伝わる熱量を変化させる空気制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この蓄電池ユニットにおいて、前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転速度を制御する回転速度制御部とを備え、前記ファンは、前記蓄電池モジュールと前記充放電回路とのうち前記充放電回路のみが、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に存在する前記空気の流れを生成し、前記回転速度制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記ファンの回転速度を上昇させることが好ましい。
【００１２】
この蓄電池ユニットにおいて、前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転を制御する回転制御部とを備え、前記ファンは、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に前記蓄電池モジュールと前記充放電回路との両方が存在する前記空気の流れを生成し、前記回転制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が第１の温度以上となった場合、前記蓄電池モジュールを通過した後に前記充放電回路を通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させ、前記蓄電池モジュールの温度が前記第１の温度より低い第２の温度以下となった場合、前記充放電回路を通過した後に前記蓄電池モジュールを通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させることが好ましい。
【００１３】
この蓄電池ユニットにおいて、前記筐体は、前記筐体の内側と外側との間を連通させる通気孔が形成され、前記空気制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記通気孔の開口面積を増加させる開口制御部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明では、蓄電池の温度を所定の範囲内に保つことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１の蓄電池ユニットの概略図である。
【図２】同上の蓄電池の動作温度範囲を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）同上の概略配置図である。
【図４】（ａ）（ｂ）実施形態２の蓄電池ユニットの概略配置図である。
【図５】（ａ）（ｂ）実施形態３の蓄電池ユニットの概略配置図である。
【図６】電力システムのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施形態１）
本実施形態の蓄電池ユニット１の概略図を図１に示す。本実施形態の蓄電池ユニット１は、上述の背景技術で述べた図６に示す電力システムに用いられる。そして、太陽電池１１の発電量が需要電力量を上回っている場合、パワーコンディショナ１２から出力される交流電力を用いて蓄電池Ｅを充電する。また、太陽電池１１の発電量が需要電力量を下回っている場合、蓄電池Ｅが放電することで、分電盤１４を介して負荷１５に電力を供給する。また、蓄電池Ｅの放電量と太陽電池１１の発電量との合計が、需要電力量を下回っている場合、商用電源１３から分電盤１４を介して負荷１５に電力が供給される。
【００１８】
本実施形態の蓄電池ユニット１は、蓄電池モジュール２と、充放電回路３と、空気制御部４と、温度検出部５とを備えており、各部が筐体６に収納されることで構成されている。
【００１９】
蓄電池モジュール２は、直列接続された複数の蓄電池Ｅが並列接続されることで構成されている。
【００２０】
充放電回路３は、昇降圧チョッパ回路３１と電力変換回路３２とフィルタ回路３３とで構成されている。
【００２１】
蓄電池Ｅの充電を行う場合、パワーコンディショナ１２からフィルタ回路３３を介して入力される交流電圧Ｖａｃ１を、電力変換回路３２が直流電圧Ｖｄｃ２に変換する。そして、昇降圧チョッパ回路３１が直流電圧Ｖｄｃ２を降圧して直流電圧Ｖｄｃ１を生成し、蓄電池モジュール２に出力することで蓄電池Ｅが充電される。
【００２２】
また、蓄電池Ｅが放電を行う場合、蓄電池モジュール２から出力される直流電圧Ｖｄｃ１を昇降圧チョッパ回路３１が昇圧して直流電圧Ｖｄｃ２を生成し電力変換回路３２に出力する。そして、電力変換回路３２が直流電圧Ｖｄｃ２を交流電圧Ｖａｃ１に変換しフィルタ回路３３を介して分電盤１４に出力することで負荷１５に電力が供給される。
【００２３】
以下に、充放電回路３の構成ついて説明する。
【００２４】
昇降圧チョッパ回路３１は、コンデンサＣ１，Ｃ２とインダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とダイオードＤ１，Ｄ２とで構成されている。
【００２５】
コンデンサＣ１は、蓄電池モジュール２の出力端間に接続されており、両端間に直流電圧Ｖｄｃ１が生成される。コンデンサＣ１と並列に、インダクタＬ１とダイオードＤ２とコンデンサＣ２との直列回路が接続され、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２と並列にスイッチング素子Ｑ１が接続されている。スイッチング素子Ｑ１は絶縁ゲート型トランジスタで構成され、コレクタがダイオードＤ２のアノードに接続され、エミッタがコンデンサＣ２に接続されている。上記構成で、昇圧チョッパ回路を構成している。
【００２６】
また、ダイオードＤ２と並列に絶縁ゲート型トランジスタで構成されたスイッチング素子Ｑ２が接続されており、スイッチング素子Ｑ２は、コレクタがダイオードＤ２のカソードに接続され、エミッタがダイオードＤ２のアノードに接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１と並列にダイオードＤ１が接続されており、ダイオードＤ１は、アノードがスイッチング素子Ｑ１のコレクタに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ１のエミッタに接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ１とインダクタＬ１とコンデンサＣ１とで降圧チョッパ回路を構成している。
【００２７】
また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートは、図示しないスイッチング制御部に接続されており、スイッチング制御部がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御を行っている。
【００２８】
電力変換回路３２は、絶縁ゲート型トランジスタで構成されたスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６と、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間に接続されたダイオードＤ３〜Ｄ６とで構成されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなる直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とからなる直列回路とが並列接続され、コンデンサＣ２の両端間に接続されており、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６でいわゆるフルブリッジ回路を構成している。また、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のゲートはスイッチング制御部に接続されており、スイッチング制御部がスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング制御を行っている。
【００２９】
フィルタ回路３３は、インダクタＬ２，Ｌ３とコンデンサＣ３とで構成されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点がインダクタＬ２を介してコンデンサＣ３の一端に接続され、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点がインダクタＬ３を介してコンデンサＣ３の他端に接続されている。
【００３０】
まず、蓄電池Ｅの充電を行う場合について説明する。フィルタ回路３３を介して入力される交流電圧Ｖａｃ１を、電力変換回路３２が直流電圧Ｖｄｃ２にＡＣ／ＤＣ変換する。このとき、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６をオフ状態に維持する。それによって、電力変換回路３２はダイオードＤ３〜Ｄ６でダイオードブリッジ回路を構成し、交流電圧Ｖａｃ１を全波整流してコンデンサＣ２の両端に直流電圧Ｖｄｃ２を生成する。
【００３１】
そして、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持し、スイッチング素子Ｑ２がオン・オフを交互に繰り返すように制御することで、昇降圧チョッパ回路３１を降圧チョッパ回路として動作させる。それによって、昇降圧チョッパ回路３１は、コンデンサＣ２の両端に生成された直流電圧Ｖｄｃ２を降圧して、コンデンサＣ１の両端に直流電圧Ｖｄｃ１を生成することで、蓄電池Ｅを充電する。
【００３２】
次に、蓄電池Ｅが放電を行う場合について説明する。コンデンサＣ１の両端には、蓄電池モジュール２が出力する直流電圧Ｖｄｃ１が印加されている。そして、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態に維持し、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフを交互に繰り返すように制御することで、昇降圧チョッパ回路３１を昇圧チョッパ回路として動作させる。それによって、昇降圧チョッパ回路３１は、コンデンサＣ１の両端に生成された直流電圧Ｖｄｃ１を昇圧して、コンデンサＣ２の両端に直流電圧Ｖｄｃ２を生成する。
【００３３】
そして、電力変換回路３２は、直流電圧Ｖｄｃ２をＤＣ／ＡＣ変換して交流電圧Ｖａｃ１を生成する。このとき、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５とを交互にオン・オフするように制御する。すなわち、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６をオンしているときはスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をオフし、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をオンしているときはスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６をオフする。それによって、電力変換回路３２は、直流電圧Ｖｄｃ２をＤＣ／ＡＣ変換し、フィルタ回路３３を介して交流電圧Ｖａｃ１が出力される。
【００３４】
また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々と、ダイオードＤ１〜Ｄ６の各々とでスイッチ部Ｓ１〜Ｓ６を構成している。充放電回路３が蓄電池Ｅの充放電を行う際に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れて発熱する。したがって、本実施形態では、放熱フィン３４に各スイッチ部Ｓ１〜Ｓ６が設けられることで、各スイッチ部Ｓ１〜Ｓ６の放熱を行っている。すなわち、この放熱フィン３４によって、充放電回路３の周囲に熱気が発生する。
【００３５】
また、本実施形態の蓄電池ユニット１は、蓄電池モジュール２（蓄電池Ｅ）の温度を検出する温度検出部５を備えている。温度検出部５は、サーミスタ等の温度検出素子で構成されている。蓄電池Ｅが低温時に充放電を行う場合、発火に至るおそれや放電できなくなるおそれがある。そこで、図２に示すように、蓄電池モジュール２の温度が所定の動作下限温度Ｔ１以下になると、蓄電池Ｅの充放電を停止する必要があるため、蓄電池Ｅが低温時には蓄電池Ｅを暖める必要があった。また、蓄電池Ｅが高温になるにつれて劣化が促進されるという特性を有しているため、蓄電池Ｅの温度が動作上限温度Ｔ２以下となるように、蓄電池Ｅが高温時には蓄電池Ｅを冷やす必要があった。なお、図２において、動作下限温度Ｔ１以下を充放電禁止領域、動作下限温度Ｔ１〜動作上限温度Ｔ２を充放電可能領域、動作上限温度Ｔ２以上を劣化促進領域と示す。
【００３６】
そこで、本実施形態では、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲（動作下限温度Ｔ１〜動作上限温度Ｔ２）内に保つ空気制御部４を備えている。
【００３７】
本実施形態の空気制御部４は、空気を送風するファンＦ１と、回転速度制御部４１と、スイッチング素子Ｑ４１とで構成されている。ファンＦ１とスイッチング素子Ｑ４１とは直列接続されている。そして、回転速度制御部４１が温度検出部５の検出結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ４１のスイッチングデューティ比を制御することで、ファンＦ１に流れる電流を制御し、ファンＦ１の回転速度を制御する。なお、ファンＦ１は、回転速度が上昇するにつれて、送風量（空気の流れる量）が増加する。
【００３８】
次に、図３（ａ）（ｂ）に示す本実施形態の蓄電池ユニット１の概略配置図を用いて、空気制御部４の動作について説明する。なお、図３（ａ）（ｂ）には、蓄電池モジュール２，充放電回路３，回転速度制御部４１，ファンＦ１，筐体６のみを示し、他の構成は省略している。また、図３（ａ）（ｂ）における上下左右を、上下左右方向として以下説明する。
【００３９】
図３（ａ）は、ファンＦ１が動作（オン）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ１が送風することによって生成される空気の流れＫ１を示している。図３（ｂ）は、ファンＦ１が停止（オフ）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、ファンＦ１が停止しているため、空気の流れＫ１が発生していない。
【００４０】
筐体６は矩形箱状に形成されており、筐体６内において蓄電池モジュール２と充放電回路３とが上下方向に並設されており、上方に蓄電池モジュール２が設けられ、下方に充放電回路３が設けられている。また、充放電回路３の左方には、ファンＦ１が設けられている。図３（ａ）に示すように、ファンＦ１が動作（オン）することによって、左方から右方に向かう空気の流れＫ１が生成される。
【００４１】
ファンＦ１によって生成された空気の流れＫ１は、充放電回路３を通過して右方へ向かう。したがって、蓄電池Ｅの充放電を行うことで発生する充放電回路３の熱気が、空気の流れＫ１によって右方へ向かうこととなる。蓄電池モジュール２は充放電回路３の上方に設けられているので、充放電回路３を通過した空気の流れＫ１の延長線上に蓄電池モジュール２は存在しない。すなわち、蓄電池モジュール２と充放電回路３とのうち充放電回路３のみが、ファンＦ１による空気の吐き出し方向に存在する。そのため、ファンＦ１によって生成された空気の流れＫ１が充放電回路３の熱気を右方へ流すことで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が抑制される。
【００４２】
また、ファンＦ１の送風量が多いほど、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が少なく、ファンＦ１の送風量が少ないほど、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が多くなる。すなわち、蓄電池モジュール２の温度に基づいて、ファンＦ１の送風量を制御することで、蓄電池モジュール２の温度を管理することができる。
【００４３】
そこで、本実施形態の回転速度制御部４１は、蓄電池モジュール２の温度が高くなるにつれて、ファンＦ１の回転速度を上昇させ、ファンＦ１の送風量を多くする。それによって、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が少なくなり、蓄電池モジュール２の温度を低減させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が上昇して動作上限温度Ｔ２（図２参照）以上になることを防止することができるので、蓄電池Ｅの劣化が抑制される。
【００４４】
対して、蓄電池モジュール２の温度が低くなるにつれて、回転制御部４１はファンＦ１の回転速度を減少させ、ファンＦ１の送風量を少なくする。それによって、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が多くなり、蓄電池モジュール２の温度を上昇させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が低下して動作下限温度Ｔ１（図２参照）以下になることを防止することができるので、冬季などの周囲温度が低い状態でも蓄電池Ｅの充電を行うことができる。また、蓄電池Ｅの温度低下による内部抵抗の上昇を抑制することができるので、蓄電池Ｅの放電を行うことができる。
【００４５】
なお、蓄電池モジュール２の温度が所定温度以下になると、ファンＦ１の回転を停止するように構成してもよい。
【００４６】
すなわち、筐体６内における空気の流れる量（ファンＦ１の送風量）を制御することで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が変化し、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲（動作下限温度Ｔ１〜動作上限温度Ｔ２）内に保つことができる。
【００４７】
なお、筐体６内における蓄電池モジュール２，充放電回路３，ファンＦ１の位置は、上記に限定するものではなく、蓄電池モジュール２の温度が所定範囲内となるように空気の流れＫ１を生成することができる位置にファンＦ１が設けられていればよい。
【００４８】
（実施形態２）
本実施形態の空気制御部４は、ファンＦ２，Ｆ３と、このファンＦ２，Ｆ３の回転を制御する回転制御部４２とで構成されている。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
図４（ａ）（ｂ）に示す本実施形態の蓄電池ユニット１の概略配置図を用いて、空気制御部４の動作について説明する。なお、図４（ａ）（ｂ）には、蓄電池モジュール２，充放電回路３，回転制御部４２，ファンＦ２，Ｆ３，筐体６のみを示し、他の構成は省略している。また、図４（ａ）（ｂ）における上下左右を、上下左右方向として以下説明する。
【００５０】
図４（ａ）は、ファンＦ２が動作（オン）し、ファンＦ３が停止（オフ）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ２が送風することによって生成される空気の流れＫ２を示している。図４（ｂ）は、ファンＦ２が停止（オフ）し、ファンＦ３が動作（オン）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ３が送風することによって生成される空気の流れＫ３を示している。
【００５１】
本実施形態では、筐体６内において蓄電池モジュール２と充放電回路３とが上下方向に並設されており、上方に充放電回路３が設けられ、下方に蓄電池モジュール２が設けられている。また、蓄電池モジュール２の下方にファンＦ２が設けられ、充放電回路３の上方にファンＦ３が設けられている。すなわち、ファンＦ２，Ｆ３による空気の吐き出し方向に蓄電池モジュール２と充放電回路３との両方が存在する。
【００５２】
本実施形態の空気制御部４は、ファンＦ２，Ｆ３と、このファンＦ２，Ｆ３の回転を制御する回転制御部４２とで構成されている。回転制御部４２は、温度検出部６の検出結果に基づいて、ファンＦ２，Ｆ３をオン・オフさせる。回転制御部４２がファンＦ２をオンした場合、ファンＦ２が送風することによって、図４（ａ）に示すように、筐体６内において、下方から上方に向かう空気の流れＫ２が生成される。この空気の流れＫ２は、蓄電池モジュール２を通過した後に充放電回路３を通過する。また、回転制御部４２がファンＦ３をオンした場合、ファンＦ３が送風することによって、図４（ｂ）に示すように、筐体６内において、上方から下方に向かう空気の流れＫ３が生成される。この空気の流れＫ３は、充放電回路３を通過した後に蓄電池モジュール２を通過する。
【００５３】
そして、空気制御部４は、蓄電池モジュール２の温度が第１の温度Ｔａ以上となった場合、ファンＦ２をオンし、ファンＦ３をオフする。それによって、図４（ａ）に示すように、ファンＦ２から蓄電池モジュール２を通過した後に充放電回路３を通過する空気の流れＫ２が生成される。この空気の流れＫ２によって、蓄電池モジュール２の熱気が充放電回路３に向かい、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が抑制されるので、蓄電池モジュール２の温度を低減させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が上昇して動作上限温度Ｔ２（図２参照）以上になることを防止することができるので、蓄電池Ｅの劣化が抑制される。
【００５４】
また、空気制御部４は、蓄電池モジュール２の温度が第１の温度Ｔａより低い第２の温度Ｔｂ（＜Ｔａ）以下となった場合、ファンＦ３をオンし、ファンＦ２をオフする。それによって、図４（ｂ）に示すように、ファンＦ３から充放電回路３を通過した後に蓄電池モジュール２を通過する空気の流れＫ３が生成される。この空気の流れＫ３によって、充放電回路３の熱気が蓄電池モジュール２に向かい、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が増加するので、蓄電池モジュール２の温度を上昇させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が低下して動作下限温度Ｔ１（図２参照）以下になることを防止することができるので、冬季などの周囲温度が低い状態でも蓄電池Ｅの充電を行うことができる。また、蓄電池Ｅの温度低下による内部抵抗の上昇を抑制することができるので、蓄電池Ｅの放電を行うことができる。
【００５５】
このように、本実施形態では、筐体６内における空気の流れる向き（空気の流れＫ２，Ｋ３）を反転させることで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が変化し、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲内に保つことができる。
【００５６】
なお、本実施形態ではファンＦ２，Ｆ３のうち一方のファンが動作しているときは、他方のファンを停止しているが、これに限定するものではない。例えば、ファンＦ２，Ｆ３を同時に動作し、両方のファンＦ２，Ｆ３の送風方向が同一となるようにファンＦ２，Ｆ３を回転させてもよい。この場合、蓄電池モジュール２の温度に応じてファンＦ２，Ｆ３の送風方向を反転させることで、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲内に保つことができる。
【００５７】
（実施形態３）
図５（ａ）（ｂ）に、本実施形態の蓄電池ユニット１の概略配置図を示す。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。また、図５（ａ）（ｂ）における上下左右を、上下左右方向として以下説明する。
【００５８】
本実施形態では、筐体６内において蓄電池モジュール２と充放電回路３とが上下方向に並設されており、上方に充放電回路３が設けられ、下方に蓄電池モジュール２が設けられている。また、筐体６には、筐体６の内側と外側との間を連通させる給気口Ａ１および排気口Ａ２（通気孔）が形成されている。給気口Ａ１は、充放電回路３の左方に形成され、排気口Ａ２は、充放電回路３の右方に形成されている。すなわち、給気口Ａ１と排気口Ａ２との間に充放電回路３が設けられている。
【００５９】
そして、本実施形態の蓄電池ユニット１は、筐体６の外側から給気口Ａ１を介して筐体６の内側に空気を流入させ、筐体６の内側から排気口Ａ１を介して筐体６の外側へ空気を流出させるファンＦ４を筐体６内に備えている。このファンＦ４は、給気口Ａ１と充放電回路３との間に設けられており、ファンＦ４がオンして送風することによって、給気口Ａ１を介して空気を流入させ、充放電回路３を通過し排気口Ａ２を介して流出する空気の流れを生成する。なお、このファンＦ４は、一定の回転速度で常時回転し、送風を行う。
【００６０】
また、排気口Ａ２には、モーターを駆動することによって開口部を開閉するシャッターやブラインド等の開閉手段（図示なし）が設けられている。本実施形態の空気制御部４は、モーターの駆動を制御することで、排気口Ａ２の開口面積を制御する開口制御部４３で構成されている。この開口制御部４３は、温度検出部６の検出結果に基づいて、排気口Ａ２の開口面積を制御する。
【００６１】
図５（ａ）は、開口制御部４３が排気口Ａ２を全開にしている場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ４によって生成される空気の流れＫ４ａを示している。図５（ｂ）は、開口制御部４３が排気口Ａ２を全閉にしている場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ４によって生成される空気の流れＫ４ｂを示している。
【００６２】
排気口Ａ２が全開している場合、図５（ａ）に示すように、ファンＦ４によって、筐体６の外側から給気口Ａ１を介して筐体６の内側に流入し、充放電回路３を通過した後に排気口Ａ２を介して筐体６の外側に流出する空気の流れＫ４ａが生成される。したがって、蓄電池Ｅの充放電動作によって発生する充放電回路３の熱気が、空気の流れＫ４ａによって排気口Ａ２を介して筐体６の外側に排出される。蓄電池モジュール２は充放電回路３の下方に設けられているので、空気の流れＫ４ａによって充放電回路３の熱気を筐体６の外側へ排出することで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が抑制される。
【００６３】
対して、排気口Ａ２が全閉している場合、図５（ｂ）に示すように、ファンＦ４によって筐体６の外側から給気口Ａ１を介して筐体６の内側に流入し、充放電回路３を通過した後に筐体６の内側を還流する空気の流れＫ４ｂが生成される。したがって、蓄電池Ｅの充放電動作によって発生する充放電回路３の熱気が、筐体６の外側に排出されず、蓄電池モジュール２にも向かうので、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が多くなる。
【００６４】
また、排気口Ａ２の開口面積が大きくなるにつれて、ファンＦ４によって筐体６の外側へ流出される空気の量が増加する。それによって、筐体６の外側へ排出される、充放電回路３の熱気の量も多くなるので、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が低減する。
【００６５】
そこで、本実施形態の開口制御部４３は、温度検出部６の検出結果に基づいて、排気口Ａ２の開口面積を制御する。開口制御部４３は、蓄電池モジュール２の温度が高くなるにつれて、排気口Ａ２の開口面積を増加させることで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が低減し、蓄電池モジュール２の温度を低減させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が上昇して動作上限温度Ｔ２（図２参照）以上になることを防止することができるので、蓄電池Ｅの劣化が抑制される。
【００６６】
また、蓄電池モジュール２の温度が低くなるにつれて、開口制御部４３は、排気口Ａ２の開口面積を減少させることで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が増加し、蓄電池モジュール２の温度を上昇させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が低下して動作下限温度Ｔ１（図２参照）以下になることを防止することができるので、冬季などの周囲温度が低い状態でも蓄電池Ｅの充電を行うことができる。また、蓄電池Ｅの温度低下による内部抵抗の上昇を抑制することができるので、蓄電池Ｅの放電を行うことができる。
【００６７】
このように、本実施形態では、排気口Ａ２から排出される充放電回路３の熱気の量を制御することで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が変化し、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲内に保つことができる。
【００６８】
なお、本実施形態では排気口Ａ２の開口面積を制御しているが、給気口Ａ１の開口面積を制御しても、同様の効果を得ることができる。また、給気口Ａ１，排気口Ａ２の両方の開口面積を制御してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 蓄電池ユニット
２ 蓄電池モジュール
３ 充放電回路
４ 空気制御部
５ 温度検出部
４１ 回転速度制御部
Ｆ１ ファン
Ｅ 蓄電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池が発電した電力の余剰分を蓄電池に充電し、需要電力が発電量を上回ったときに蓄電池から放電して電力を供給する電力システムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６に示すように、太陽電池１１で発電した直流電力をパワーコンディショナ１２が５０Ｈｚ／６０Ｈｚの交流電力に変換する。そして、パワーコンディショナ１２および商用電源１３から出力される交流電力は、分電盤１４を介して負荷１５に供給される。
【０００４】
また、パワーコンディショナ１２の出力は蓄電池ユニット１に接続されている。蓄電池ユニット１は、複数の蓄電池を内蔵した蓄電池モジュール２と、蓄電池モジュール２に内蔵された蓄電池の充放電を行う充放電回路３とで構成されている。そして、太陽電池１１の発電量が需要電力量を上回っている場合、充放電回路３はパワーコンディショナ１２から出力される交流電圧を所定の直流電圧に変換し、蓄電池モジュール２に出力することで蓄電池を充電する。また、太陽電池１１の発電量が需要電力量を下回っている場合、蓄電池が放電した直流電圧を充放電回路３が交流電圧に変換し、分電盤１４を介して負荷１５に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１１６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蓄電池ユニット１を家庭用に用いる場合、屋外に設置されることがあり、季節により周囲温度が大きく変化する。それによって蓄電池の温度も変化して、以下の問題が発生していた。
【０００７】
蓄電池がリチウムイオン電池で構成されている場合、低温（１０℃以下）時に充電を行うと、金属リチウムが析出されて発火に至るおそれがある。また、蓄電池が低温時に放電を行う場合、蓄電池の内部抵抗が上昇することで電圧低下が大きくなり、放電できなくなるおそれがある。
【０００８】
また、夏場等に蓄電池ユニット１の周囲温度が高くなると、蓄電池の温度も高くなるが、蓄電池は、温度が高くなるにつれて劣化が促進されるという特性を有している。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電池の温度を所定範囲内に保つことができる蓄電池ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の蓄電池ユニットは、１乃至複数の蓄電池を内蔵した蓄電池モジュールと、前記蓄電池モジュールに内蔵された前記蓄電池の充放電を行う充放電回路と、前記蓄電池モジュールおよび前記充放電回路を収納する筐体と、前記蓄電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記筐体内の空気の流れを制御することで、前記充放電を行うことによって発熱する前記充放電回路から前記蓄電池モジュールに伝わる熱量を変化させる空気制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この蓄電池ユニットにおいて、前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転速度を制御する回転速度制御部とを備え、前記ファンは、前記蓄電池モジュールと前記充放電回路とのうち前記充放電回路のみが、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に存在する前記空気の流れを生成し、前記回転速度制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記ファンの回転速度を上昇させることが好ましい。
【００１２】
この蓄電池ユニットにおいて、前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転を制御する回転制御部とを備え、前記ファンは、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に前記蓄電池モジュールと前記充放電回路との両方が存在する前記空気の流れを生成し、前記回転制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が第１の温度以上となった場合、前記蓄電池モジュールを通過した後に前記充放電回路を通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させ、前記蓄電池モジュールの温度が前記第１の温度より低い第２の温度以下となった場合、前記充放電回路を通過した後に前記蓄電池モジュールを通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させることが好ましい。
【００１３】
この蓄電池ユニットにおいて、前記筐体は、前記筐体の内側と外側との間を連通させる通気孔が形成され、前記空気制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記通気孔の開口面積を増加させる開口制御部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明では、蓄電池の温度を所定の範囲内に保つことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１の蓄電池ユニットの概略図である。
【図２】同上の蓄電池の動作温度範囲を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）同上の概略配置図である。
【図４】（ａ）（ｂ）実施形態２の蓄電池ユニットの概略配置図である。
【図５】（ａ）（ｂ）実施形態３の蓄電池ユニットの概略配置図である。
【図６】電力システムのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施形態１）
本実施形態の蓄電池ユニット１の概略図を図１に示す。本実施形態の蓄電池ユニット１は、上述の背景技術で述べた図６に示す電力システムに用いられる。そして、太陽電池１１の発電量が需要電力量を上回っている場合、パワーコンディショナ１２から出力される交流電力を用いて蓄電池Ｅを充電する。また、太陽電池１１の発電量が需要電力量を下回っている場合、蓄電池Ｅが放電することで、分電盤１４を介して負荷１５に電力を供給する。また、蓄電池Ｅの放電量と太陽電池１１の発電量との合計が、需要電力量を下回っている場合、商用電源１３から分電盤１４を介して負荷１５に電力が供給される。
【００１８】
本実施形態の蓄電池ユニット１は、蓄電池モジュール２と、充放電回路３と、空気制御部４と、温度検出部５とを備えており、各部が筐体６に収納されることで構成されている。
【００１９】
蓄電池モジュール２は、直列接続された複数の蓄電池Ｅが並列接続されることで構成されている。
【００２０】
充放電回路３は、昇降圧チョッパ回路３１と電力変換回路３２とフィルタ回路３３とで構成されている。
【００２１】
蓄電池Ｅの充電を行う場合、パワーコンディショナ１２からフィルタ回路３３を介して入力される交流電圧Ｖａｃ１を、電力変換回路３２が直流電圧Ｖｄｃ２に変換する。そして、昇降圧チョッパ回路３１が直流電圧Ｖｄｃ２を降圧して直流電圧Ｖｄｃ１を生成し、蓄電池モジュール２に出力することで蓄電池Ｅが充電される。
【００２２】
また、蓄電池Ｅが放電を行う場合、蓄電池モジュール２から出力される直流電圧Ｖｄｃ１を昇降圧チョッパ回路３１が昇圧して直流電圧Ｖｄｃ２を生成し電力変換回路３２に出力する。そして、電力変換回路３２が直流電圧Ｖｄｃ２を交流電圧Ｖａｃ１に変換しフィルタ回路３３を介して分電盤１４に出力することで負荷１５に電力が供給される。
【００２３】
以下に、充放電回路３の構成ついて説明する。
【００２４】
昇降圧チョッパ回路３１は、コンデンサＣ１，Ｃ２とインダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とダイオードＤ１，Ｄ２とで構成されている。
【００２５】
コンデンサＣ１は、蓄電池モジュール２の出力端間に接続されており、両端間に直流電圧Ｖｄｃ１が生成される。コンデンサＣ１と並列に、インダクタＬ１とダイオードＤ２とコンデンサＣ２との直列回路が接続され、ダイオードＤ２とコンデンサＣ２と並列にスイッチング素子Ｑ１が接続されている。スイッチング素子Ｑ１は絶縁ゲート型トランジスタで構成され、コレクタがダイオードＤ２のアノードに接続され、エミッタがコンデンサＣ２に接続されている。上記構成で、昇圧チョッパ回路を構成している。
【００２６】
また、ダイオードＤ２と並列に絶縁ゲート型トランジスタで構成されたスイッチング素子Ｑ２が接続されており、スイッチング素子Ｑ２は、コレクタがダイオードＤ２のカソードに接続され、エミッタがダイオードＤ２のアノードに接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１と並列にダイオードＤ１が接続されており、ダイオードＤ１は、アノードがスイッチング素子Ｑ１のコレクタに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ１のエミッタに接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ１とインダクタＬ１とコンデンサＣ１とで降圧チョッパ回路を構成している。
【００２７】
また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートは、図示しないスイッチング制御部に接続されており、スイッチング制御部がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御を行っている。
【００２８】
電力変換回路３２は、絶縁ゲート型トランジスタで構成されたスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６と、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間に接続されたダイオードＤ３〜Ｄ６とで構成されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなる直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とからなる直列回路とが並列接続され、コンデンサＣ２の両端間に接続されており、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６でいわゆるフルブリッジ回路を構成している。また、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のゲートはスイッチング制御部に接続されており、スイッチング制御部がスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング制御を行っている。
【００２９】
フィルタ回路３３は、インダクタＬ２，Ｌ３とコンデンサＣ３とで構成されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点がインダクタＬ２を介してコンデンサＣ３の一端に接続され、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点がインダクタＬ３を介してコンデンサＣ３の他端に接続されている。
【００３０】
まず、蓄電池Ｅの充電を行う場合について説明する。フィルタ回路３３を介して入力される交流電圧Ｖａｃ１を、電力変換回路３２が直流電圧Ｖｄｃ２にＡＣ／ＤＣ変換する。このとき、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６をオフ状態に維持する。それによって、電力変換回路３２はダイオードＤ３〜Ｄ６でダイオードブリッジ回路を構成し、交流電圧Ｖａｃ１を全波整流してコンデンサＣ２の両端に直流電圧Ｖｄｃ２を生成する。
【００３１】
そして、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態に維持し、スイッチング素子Ｑ２がオン・オフを交互に繰り返すように制御することで、昇降圧チョッパ回路３１を降圧チョッパ回路として動作させる。それによって、昇降圧チョッパ回路３１は、コンデンサＣ２の両端に生成された直流電圧Ｖｄｃ２を降圧して、コンデンサＣ１の両端に直流電圧Ｖｄｃ１を生成することで、蓄電池Ｅを充電する。
【００３２】
次に、蓄電池Ｅが放電を行う場合について説明する。コンデンサＣ１の両端には、蓄電池モジュール２が出力する直流電圧Ｖｄｃ１が印加されている。そして、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態に維持し、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフを交互に繰り返すように制御することで、昇降圧チョッパ回路３１を昇圧チョッパ回路として動作させる。それによって、昇降圧チョッパ回路３１は、コンデンサＣ１の両端に生成された直流電圧Ｖｄｃ１を昇圧して、コンデンサＣ２の両端に直流電圧Ｖｄｃ２を生成する。
【００３３】
そして、電力変換回路３２は、直流電圧Ｖｄｃ２をＤＣ／ＡＣ変換して交流電圧Ｖａｃ１を生成する。このとき、スイッチング制御部は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５とを交互にオン・オフするように制御する。すなわち、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６をオンしているときはスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をオフし、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をオンしているときはスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６をオフする。それによって、電力変換回路３２は、直流電圧Ｖｄｃ２をＤＣ／ＡＣ変換し、フィルタ回路３３を介して交流電圧Ｖａｃ１が出力される。
【００３４】
また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々と、ダイオードＤ１〜Ｄ６の各々とでスイッチ部Ｓ１〜Ｓ６を構成している。充放電回路３が蓄電池Ｅの充放電を行う際に、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６に電流が流れて発熱する。したがって、本実施形態では、放熱フィン３４に各スイッチ部Ｓ１〜Ｓ６が設けられることで、各スイッチ部Ｓ１〜Ｓ６の放熱を行っている。すなわち、この放熱フィン３４によって、充放電回路３の周囲に熱気が発生する。
【００３５】
また、本実施形態の蓄電池ユニット１は、蓄電池モジュール２（蓄電池Ｅ）の温度を検出する温度検出部５を備えている。温度検出部５は、サーミスタ等の温度検出素子で構成されている。蓄電池Ｅが低温時に充放電を行う場合、発火に至るおそれや放電できなくなるおそれがある。そこで、図２に示すように、蓄電池モジュール２の温度が所定の動作下限温度Ｔ１以下になると、蓄電池Ｅの充放電を停止する必要があるため、蓄電池Ｅが低温時には蓄電池Ｅを暖める必要があった。また、蓄電池Ｅが高温になるにつれて劣化が促進されるという特性を有しているため、蓄電池Ｅの温度が動作上限温度Ｔ２以下となるように、蓄電池Ｅが高温時には蓄電池Ｅを冷やす必要があった。なお、図２において、動作下限温度Ｔ１以下を充放電禁止領域、動作下限温度Ｔ１〜動作上限温度Ｔ２を充放電可能領域、動作上限温度Ｔ２以上を劣化促進領域と示す。
【００３６】
そこで、本実施形態では、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲（動作下限温度Ｔ１〜動作上限温度Ｔ２）内に保つ空気制御部４を備えている。
【００３７】
本実施形態の空気制御部４は、空気を送風するファンＦ１と、回転速度制御部４１と、スイッチング素子Ｑ４１とで構成されている。ファンＦ１とスイッチング素子Ｑ４１とは直列接続されている。そして、回転速度制御部４１が温度検出部５の検出結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ４１のスイッチングデューティ比を制御することで、ファンＦ１に流れる電流を制御し、ファンＦ１の回転速度を制御する。なお、ファンＦ１は、回転速度が上昇するにつれて、送風量（空気の流れる量）が増加する。
【００３８】
次に、図３（ａ）（ｂ）に示す本実施形態の蓄電池ユニット１の概略配置図を用いて、空気制御部４の動作について説明する。なお、図３（ａ）（ｂ）には、蓄電池モジュール２，充放電回路３，回転速度制御部４１，ファンＦ１，筐体６のみを示し、他の構成は省略している。また、図３（ａ）（ｂ）における上下左右を、上下左右方向として以下説明する。
【００３９】
図３（ａ）は、ファンＦ１が動作（オン）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ１が送風することによって生成される空気の流れＫ１を示している。図３（ｂ）は、ファンＦ１が停止（オフ）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、ファンＦ１が停止しているため、空気の流れＫ１が発生していない。
【００４０】
筐体６は矩形箱状に形成されており、筐体６内において蓄電池モジュール２と充放電回路３とが上下方向に並設されており、上方に蓄電池モジュール２が設けられ、下方に充放電回路３が設けられている。また、充放電回路３の左方には、ファンＦ１が設けられている。図３（ａ）に示すように、ファンＦ１が動作（オン）することによって、左方から右方に向かう空気の流れＫ１が生成される。
【００４１】
ファンＦ１によって生成された空気の流れＫ１は、充放電回路３を通過して右方へ向かう。したがって、蓄電池Ｅの充放電を行うことで発生する充放電回路３の熱気が、空気の流れＫ１によって右方へ向かうこととなる。蓄電池モジュール２は充放電回路３の上方に設けられているので、充放電回路３を通過した空気の流れＫ１の延長線上に蓄電池モジュール２は存在しない。すなわち、蓄電池モジュール２と充放電回路３とのうち充放電回路３のみが、ファンＦ１による空気の吐き出し方向に存在する。そのため、ファンＦ１によって生成された空気の流れＫ１が充放電回路３の熱気を右方へ流すことで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が抑制される。
【００４２】
また、ファンＦ１の送風量が多いほど、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が少なく、ファンＦ１の送風量が少ないほど、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が多くなる。すなわち、蓄電池モジュール２の温度に基づいて、ファンＦ１の送風量を制御することで、蓄電池モジュール２の温度を管理することができる。
【００４３】
そこで、本実施形態の回転速度制御部４１は、蓄電池モジュール２の温度が高くなるにつれて、ファンＦ１の回転速度を上昇させ、ファンＦ１の送風量を多くする。それによって、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が少なくなり、蓄電池モジュール２の温度を低減させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が上昇して動作上限温度Ｔ２（図２参照）以上になることを防止することができるので、蓄電池Ｅの劣化が抑制される。
【００４４】
対して、蓄電池モジュール２の温度が低くなるにつれて、回転制御部４１はファンＦ１の回転速度を減少させ、ファンＦ１の送風量を少なくする。それによって、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が多くなり、蓄電池モジュール２の温度を上昇させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が低下して動作下限温度Ｔ１（図２参照）以下になることを防止することができるので、冬季などの周囲温度が低い状態でも蓄電池Ｅの充電を行うことができる。また、蓄電池Ｅの温度低下による内部抵抗の上昇を抑制することができるので、蓄電池Ｅの放電を行うことができる。
【００４５】
なお、蓄電池モジュール２の温度が所定温度以下になると、ファンＦ１の回転を停止するように構成してもよい。
【００４６】
すなわち、筐体６内における空気の流れる量（ファンＦ１の送風量）を制御することで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が変化し、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲（動作下限温度Ｔ１〜動作上限温度Ｔ２）内に保つことができる。
【００４７】
なお、筐体６内における蓄電池モジュール２，充放電回路３，ファンＦ１の位置は、上記に限定するものではなく、蓄電池モジュール２の温度が所定範囲内となるように空気の流れＫ１を生成することができる位置にファンＦ１が設けられていればよい。
【００４８】
（実施形態２）
本実施形態の空気制御部４は、ファンＦ２，Ｆ３と、このファンＦ２，Ｆ３の回転を制御する回転制御部４２とで構成されている。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
【００４９】
図４（ａ）（ｂ）に示す本実施形態の蓄電池ユニット１の概略配置図を用いて、空気制御部４の動作について説明する。なお、図４（ａ）（ｂ）には、蓄電池モジュール２，充放電回路３，回転制御部４２，ファンＦ２，Ｆ３，筐体６のみを示し、他の構成は省略している。また、図４（ａ）（ｂ）における上下左右を、上下左右方向として以下説明する。
【００５０】
図４（ａ）は、ファンＦ２が動作（オン）し、ファンＦ３が停止（オフ）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ２が送風することによって生成される空気の流れＫ２を示している。図４（ｂ）は、ファンＦ２が停止（オフ）し、ファンＦ３が動作（オン）している場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ３が送風することによって生成される空気の流れＫ３を示している。
【００５１】
本実施形態では、筐体６内において蓄電池モジュール２と充放電回路３とが上下方向に並設されており、上方に充放電回路３が設けられ、下方に蓄電池モジュール２が設けられている。また、蓄電池モジュール２の下方にファンＦ２が設けられ、充放電回路３の上方にファンＦ３が設けられている。すなわち、ファンＦ２，Ｆ３による空気の吐き出し方向に蓄電池モジュール２と充放電回路３との両方が存在する。
【００５２】
本実施形態の空気制御部４は、ファンＦ２，Ｆ３と、このファンＦ２，Ｆ３の回転を制御する回転制御部４２とで構成されている。回転制御部４２は、温度検出部６の検出結果に基づいて、ファンＦ２，Ｆ３をオン・オフさせる。回転制御部４２がファンＦ２をオンした場合、ファンＦ２が送風することによって、図４（ａ）に示すように、筐体６内において、下方から上方に向かう空気の流れＫ２が生成される。この空気の流れＫ２は、蓄電池モジュール２を通過した後に充放電回路３を通過する。また、回転制御部４２がファンＦ３をオンした場合、ファンＦ３が送風することによって、図４（ｂ）に示すように、筐体６内において、上方から下方に向かう空気の流れＫ３が生成される。この空気の流れＫ３は、充放電回路３を通過した後に蓄電池モジュール２を通過する。
【００５３】
そして、空気制御部４は、蓄電池モジュール２の温度が第１の温度Ｔａ以上となった場合、ファンＦ２をオンし、ファンＦ３をオフする。それによって、図４（ａ）に示すように、ファンＦ２から蓄電池モジュール２を通過した後に充放電回路３を通過する空気の流れＫ２が生成される。この空気の流れＫ２によって、蓄電池モジュール２の熱気が充放電回路３に向かい、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が抑制されるので、蓄電池モジュール２の温度を低減させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が上昇して動作上限温度Ｔ２（図２参照）以上になることを防止することができるので、蓄電池Ｅの劣化が抑制される。
【００５４】
また、空気制御部４は、蓄電池モジュール２の温度が第１の温度Ｔａより低い第２の温度Ｔｂ（＜Ｔａ）以下となった場合、ファンＦ３をオンし、ファンＦ２をオフする。それによって、図４（ｂ）に示すように、ファンＦ３から充放電回路３を通過した後に蓄電池モジュール２を通過する空気の流れＫ３が生成される。この空気の流れＫ３によって、充放電回路３の熱気が蓄電池モジュール２に向かい、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が増加するので、蓄電池モジュール２の温度を上昇させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が低下して動作下限温度Ｔ１（図２参照）以下になることを防止することができるので、冬季などの周囲温度が低い状態でも蓄電池Ｅの充電を行うことができる。また、蓄電池Ｅの温度低下による内部抵抗の上昇を抑制することができるので、蓄電池Ｅの放電を行うことができる。
【００５５】
このように、本実施形態では、筐体６内における空気の流れる向き（空気の流れＫ２，Ｋ３）を反転させることで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が変化し、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲内に保つことができる。
【００５６】
なお、本実施形態ではファンＦ２，Ｆ３のうち一方のファンが動作しているときは、他方のファンを停止しているが、これに限定するものではない。例えば、ファンＦ２，Ｆ３を同時に動作し、両方のファンＦ２，Ｆ３の送風方向が同一となるようにファンＦ２，Ｆ３を回転させてもよい。この場合、蓄電池モジュール２の温度に応じてファンＦ２，Ｆ３の送風方向を反転させることで、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲内に保つことができる。
【００５７】
（実施形態３）
図５（ａ）（ｂ）に、本実施形態の蓄電池ユニット１の概略配置図を示す。なお、実施形態１と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。また、図５（ａ）（ｂ）における上下左右を、上下左右方向として以下説明する。
【００５８】
本実施形態では、筐体６内において蓄電池モジュール２と充放電回路３とが上下方向に並設されており、上方に充放電回路３が設けられ、下方に蓄電池モジュール２が設けられている。また、筐体６には、筐体６の内側と外側との間を連通させる給気口Ａ１および排気口Ａ２（通気孔）が形成されている。給気口Ａ１は、充放電回路３の左方に形成され、排気口Ａ２は、充放電回路３の右方に形成されている。すなわち、給気口Ａ１と排気口Ａ２との間に充放電回路３が設けられている。
【００５９】
そして、本実施形態の蓄電池ユニット１は、筐体６の外側から給気口Ａ１を介して筐体６の内側に空気を流入させ、筐体６の内側から排気口Ａ１を介して筐体６の外側へ空気を流出させるファンＦ４を筐体６内に備えている。このファンＦ４は、給気口Ａ１と充放電回路３との間に設けられており、ファンＦ４がオンして送風することによって、給気口Ａ１を介して空気を流入させ、充放電回路３を通過し排気口Ａ２を介して流出する空気の流れを生成する。なお、このファンＦ４は、一定の回転速度で常時回転し、送風を行う。
【００６０】
また、排気口Ａ２には、モーターを駆動することによって開口部を開閉するシャッターやブラインド等の開閉手段（図示なし）が設けられている。本実施形態の空気制御部４は、モーターの駆動を制御することで、排気口Ａ２の開口面積を制御する開口制御部４３で構成されている。この開口制御部４３は、温度検出部６の検出結果に基づいて、排気口Ａ２の開口面積を制御する。
【００６１】
図５（ａ）は、開口制御部４３が排気口Ａ２を全開にしている場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ４によって生成される空気の流れＫ４ａを示している。図５（ｂ）は、開口制御部４３が排気口Ａ２を全閉にしている場合における筐体６内の空気の状態を示しており、図中の矢印はファンＦ４によって生成される空気の流れＫ４ｂを示している。
【００６２】
排気口Ａ２が全開している場合、図５（ａ）に示すように、ファンＦ４によって、筐体６の外側から給気口Ａ１を介して筐体６の内側に流入し、充放電回路３を通過した後に排気口Ａ２を介して筐体６の外側に流出する空気の流れＫ４ａが生成される。したがって、蓄電池Ｅの充放電動作によって発生する充放電回路３の熱気が、空気の流れＫ４ａによって排気口Ａ２を介して筐体６の外側に排出される。蓄電池モジュール２は充放電回路３の下方に設けられているので、空気の流れＫ４ａによって充放電回路３の熱気を筐体６の外側へ排出することで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が抑制される。
【００６３】
対して、排気口Ａ２が全閉している場合、図５（ｂ）に示すように、ファンＦ４によって筐体６の外側から給気口Ａ１を介して筐体６の内側に流入し、充放電回路３を通過した後に筐体６の内側を還流する空気の流れＫ４ｂが生成される。したがって、蓄電池Ｅの充放電動作によって発生する充放電回路３の熱気が、筐体６の外側に排出されず、蓄電池モジュール２にも向かうので、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が多くなる。
【００６４】
また、排気口Ａ２の開口面積が大きくなるにつれて、ファンＦ４によって筐体６の外側へ流出される空気の量が増加する。それによって、筐体６の外側へ排出される、充放電回路３の熱気の量も多くなるので、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が低減する。
【００６５】
そこで、本実施形態の開口制御部４３は、温度検出部６の検出結果に基づいて、排気口Ａ２の開口面積を制御する。開口制御部４３は、蓄電池モジュール２の温度が高くなるにつれて、排気口Ａ２の開口面積を増加させることで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が低減し、蓄電池モジュール２の温度を低減させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が上昇して動作上限温度Ｔ２（図２参照）以上になることを防止することができるので、蓄電池Ｅの劣化が抑制される。
【００６６】
また、蓄電池モジュール２の温度が低くなるにつれて、開口制御部４３は、排気口Ａ２の開口面積を減少させることで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が増加し、蓄電池モジュール２の温度を上昇させることができる。したがって、蓄電池Ｅの温度が低下して動作下限温度Ｔ１（図２参照）以下になることを防止することができるので、冬季などの周囲温度が低い状態でも蓄電池Ｅの充電を行うことができる。また、蓄電池Ｅの温度低下による内部抵抗の上昇を抑制することができるので、蓄電池Ｅの放電を行うことができる。
【００６７】
このように、本実施形態では、排気口Ａ２から排出される充放電回路３の熱気の量を制御することで、充放電回路３から蓄電池モジュール２に伝わる熱量が変化し、蓄電池モジュール２の温度を所定範囲内に保つことができる。
【００６８】
なお、本実施形態では排気口Ａ２の開口面積を制御しているが、給気口Ａ１の開口面積を制御しても、同様の効果を得ることができる。また、給気口Ａ１，排気口Ａ２の両方の開口面積を制御してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 蓄電池ユニット
２ 蓄電池モジュール
３ 充放電回路
４ 空気制御部
５ 温度検出部
４１ 回転速度制御部
Ｆ１ ファン
Ｅ 蓄電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１乃至複数の蓄電池を内蔵した蓄電池モジュールと、
前記蓄電池モジュールに内蔵された前記蓄電池の充放電を行う充放電回路と、
前記蓄電池モジュールおよび前記充放電回路を収納する筐体と、
前記蓄電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記筐体内の空気の流れを制御することで、前記充放電を行うことによって発熱する前記充放電回路から前記蓄電池モジュールに伝わる熱量を変化させる空気制御部とを備えることを特徴とする蓄電池ユニット。
【請求項２】
前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転速度を制御する回転速度制御部とを備え、
前記ファンは、前記蓄電池モジュールと前記充放電回路とのうち前記充放電回路のみが、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に存在する前記空気の流れを生成し、
前記回転速度制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記ファンの回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項３】
前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転を制御する回転制御部とを備え、
前記ファンは、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に前記蓄電池モジュールと前記充放電回路との両方が存在する前記空気の流れを生成し、
前記回転制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が第１の温度以上となった場合、前記蓄電池モジュールを通過した後に前記充放電回路を通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させ、前記蓄電池モジュールの温度が前記第１の温度より低い第２の温度以下となった場合、前記充放電回路を通過した後に前記蓄電池モジュールを通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項４】
前記筐体は、前記筐体の内側と外側との間を連通させる通気孔が形成され、
前記空気制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記通気孔の開口面積を増加させる開口制御部を備えることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項１】
１乃至複数の蓄電池を内蔵した蓄電池モジュールと、
前記蓄電池モジュールに内蔵された前記蓄電池の充放電を行う充放電回路と、
前記蓄電池モジュールおよび前記充放電回路を収納する筐体と、
前記蓄電池モジュールの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記筐体内の空気の流れを制御することで、前記充放電を行うことによって発熱する前記充放電回路から前記蓄電池モジュールに伝わる熱量を変化させる空気制御部とを備えることを特徴とする蓄電池ユニット。
【請求項２】
前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転速度を制御する回転速度制御部とを備え、
前記ファンは、前記蓄電池モジュールと前記充放電回路とのうち前記充放電回路のみが、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に存在する前記空気の流れを生成し、
前記回転速度制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記ファンの回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項３】
前記空気制御部は、前記筐体内に設けられ、前記筐体内において空気の流れを生成するファンと、当該ファンの回転を制御する回転制御部とを備え、
前記ファンは、空気の吸い込み方向または吐き出し方向に前記蓄電池モジュールと前記充放電回路との両方が存在する前記空気の流れを生成し、
前記回転制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が第１の温度以上となった場合、前記蓄電池モジュールを通過した後に前記充放電回路を通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させ、前記蓄電池モジュールの温度が前記第１の温度より低い第２の温度以下となった場合、前記充放電回路を通過した後に前記蓄電池モジュールを通過する前記空気の流れを生成するように前記ファンを回転させることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項４】
前記筐体は、前記筐体の内側と外側との間を連通させる通気孔が形成され、
前記空気制御部は、前記蓄電池モジュールの温度が高くなるにつれて、前記通気孔の開口面積を増加させる開口制御部を備えることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１２６２８（Ｐ２０１２−２１２６２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８５７２（Ｐ２０１１−７８５７２）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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