JP2002008737A - エネルギー供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池の発熱による事故を防止する。 【解決手段】 二次電池２により電力の貯蔵と供給とを
行うエネルギー供給システムにおいて、二次電池２が異
常発熱を起こした場合に貯水槽１から二次電池２に水を
供給し、二次電池２の発熱を水に回収させて冷却するこ
とにより、電解液のガス化を阻止して容器内部の圧力上
昇を防止する。これにより、電池や周辺機器の破損が未
然に防げる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１ 】 【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池により電
力の貯蔵と供給とを行うエネルギー供給システムに関す
る。 【０００２ 】 【従来の技術】二次電池は、例えば、小型のものであれ
ば携帯電話やビデオカメラ等の電子機器の電源に、大型
のものであれば電気自動車の電源や家庭用等の電力貯蔵
装置に、というようにさまざまな分野で利用されてい
る。 【０００３ 】現在、従来用いられていた鉛二次電池や
ニッケル・カドミウム二次電池に替わって、より軽量
で、コンパクト性に優れるリチウム二次電池のような非
水電解質二次電池の開発が進められている。 【０００４ 】 【発明が解決しようとする課題】このような非水電解質
二次電池は、有機材料の電解液を使用しており、短絡等
により電池内部の圧力が上昇した場合、電池が破損する
という問題があった。例えば、何らかの原因により短絡
を起こすと、短絡部分が発熱し、その熱によって電解液
は分解されてガス化し、電極板等を密閉収納する容器内
部の圧力が上昇する。該圧力が所定値以上になると、電
池や周辺機器が破損する恐れがあった。 【０００５ 】本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、二次電池の発熱による事故を防止することを
目的としている。 【０００６ 】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成のエネルギー供給シス
テムを採用する。すなわち、本発明に係る請求項１記載
のエネルギー供給システムは、二次電池により電力の貯
蔵と供給とを行うエネルギー供給システムであって、前
記二次電池が異常発熱を起こした場合に貯水槽から前記
二次電池に水を供給することを特徴とする。 【０００７ 】このエネルギー供給システムにおいて
は、二次電池が異常発熱を起こした場合、貯水槽に蓄え
た水を二次電池に供給し、二次電池の熱を水に回収させ
て冷却することにより、電解液のガス化を阻止して容器
内部の圧力上昇を防止するので、電池や周辺機器の破損
が未然に防げる。 【０００８ 】請求項２記載のエネルギー供給システム
は、請求項１記載のエネルギー供給システムにおいて、
前記二次電池内の状態の変化を検出し、その検出結果に
基づいて前記二次電池に水を供給することを特徴とす
る。 【０００９ 】このエネルギー供給システムにおいて
は、二次電池内の状態（例えば、温度、圧力、電圧、電
流、磁気等の変化）を監視しておき、状態に変化が見ら
れたら二次電池に水を供給する。これにより、二次電池
の冷却が自動的に行える。 【００１０ 】請求項３記載のエネルギー供給システム
は、請求項１または２記載のエネルギー供給システムに
おいて、前記貯水槽に蓄えられた水を加熱する電気ヒー
タを備え、前記貯水槽の水を前記電気ヒータで加熱して
外部に供給することを特徴とする。 【００１１ 】近年、市場では電力だけでなく熱エネル
ギーやその他の資源の供給が受けられる複合的なエネル
ギー供給システムの実現への要望が高まっている。そこ
でこのエネルギー供給システムにおいては、貯水槽の水
を電気ヒータで加熱して外部に供給することにより、電
力供給以外に給湯が可能になる。 【００１２ 】請求項４記載のエネルギー供給システム
は、請求項３記載のエネルギー供給システムにおいて、
前記貯水槽が断熱構造であることを特徴とする。 【００１３ 】このエネルギー供給システムにおいて
は、貯水槽を断熱構造とすることにより、水の保温効果
が高まってヒータが消費するエネルギーのロスが少なく
なる。 【００１４ 】請求項５記載のエネルギー供給システム
は、１、２、３または４記載のエネルギー供給システム
において、前記貯水槽に氷蓄熱装置の貯氷槽を併設し、
前記貯水槽の水を前記貯氷槽の氷で冷やしてから前記二
次電池に供給するか、または外部に供給することを特徴
とする。 【００１５ 】このエネルギー供給システムにおいて
は、貯水槽の水を貯氷槽の氷で冷やしてから二次電池に
供給することにより、二次電池の冷却を効率良く行うこ
とができる。また、電力供給以外に冷水の外部供給を行
うことも可能になる。 【００１６ 】 【発明の実施の形態】本発明に係るエネルギー供給シス
テムの第１の実施形態を図１および図２に示して説明す
る。図１は本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシ
ステム構成を示す概略図である。図において、符号１は
貯水槽、２は二次電池、３は直流／交流変換装置、であ
る。貯水槽１には、外部の水供給源から導入管４を通じ
て供給を受けた水が貯留されている。 【００１７ 】貯水槽１には、二次電池２に水を供給す
る水配管５が設けられている。水配管５には、管路を開
閉するバルブ６と、水を搬送するポンプ７とが設けられ
ている。 【００１８ 】二次電池２は、水の受け皿となる筐体８
の内部に、必要とされる電力供給量に応じてひとつ、ま
たは複数個が設置されている。二次電池２の正負の電極
は直流／交流変換装置３に接続されている。 【００１９ 】また、二次電池２には、二次電池２の温
度を検出する温度センサ９が取り付けられており、バル
ブ６およびポンプ７は温度センサ９の検出結果に基づい
て作動するようになっている。筐体８には、内部に溜ま
った水を排出する排水管１０が設けられている。 【００２０ 】ここで、二次電池２の構造について説明
する。図２において、符号１１は容器、１２は安全弁、
１３は正極端子、１４は負極端子、である。容器１１は
略直方体形状をなし、その上面１５には、安全弁１２、
正極端子１３、負極端子１４が設けられている。 【００２１ 】符号１６は、例えばマンガン酸リチウム
を活物質とする正極電極板（電極板）、１７は例えば炭
素を活物質とする負極電極板（電極板）、１８はセパレ
ータを示す。図に示された通り、正極電極板１６、負極
電極板１７は略直立した状態で配置され、セパレータ１
８を介して、正極電極板１６、セパレータ１８、負極電
極板１７、セパレータ１８、正極電極板１６…の順に複
数積層されて電極群が形成されている。各正極電極板１
６は正極端子１３に接続され、各負極電極板１７は負極
端子１４に接続されている。 【００２２ 】さらに、容器１１内には、例えばＬｉＰ
Ｆ₆エの電解質塩をチレンカーボネートとジメチルカー
ボネートとの混合溶媒に溶かした電解液が封入されてい
る。電解液の液量は、任意に設定されるが、正極電極１
６、負極電極１７、セパレータ１８は電解液に浸漬され
た状態となっている。 【００２３ 】上記のように構成されたエネルギー供給
システムにおいては、通常の場合、二次電池２で発生し
た電力は直流／交流変換装置３によって変換され、家屋
配線に回されて屋内外の照明や家電製品に供給される。
なお、余剰の電力は送電線を通じて回収される場合もあ
る。 【００２４ 】二次電池２が異常発熱を起こした場合
は、二次電池２の発熱を温度センサ９が検出してバルブ
６が開かれるとともにポンプ７が駆動し、水配管５を通
じて貯水槽１の水が筐体８に供給される。筐体８に供給
された水は、二次電池２の容器１１と直に熱交換を行
い、二次電池２の熱を回収して冷却する。これにより、
電解液のガス化が抑制され、容器１１内部の圧力上昇が
防止される。 【００２５ 】貯水槽１の水が減少したら、導入管４に
設けられたバルブ４ａが開かれて随時減少分が補われ
る。また、二次電池２の発熱状態が解消したら、排水管
１０に設けられたバルブ１０ａが開かれ、二次電池２の
冷却に供した水が筐体８から排出される。 【００２６ 】以上のように、このエネルギー供給シス
テムによれば、二次電池２における電解液のガス化を阻
止し、容器１１内部の圧力上昇を防止することにより、
電池や周辺機器の破損を未然に防止することができる。 【００２７ 】なお、本実施形態においては、貯水槽１
の水をポンプ７を駆動させて筐体８に供給するように構
成したが、貯水槽１を筐体８の上方に設置して水配管５
にはバルブ６だけを設けておき、バルブ６を開くだけで
水の供給が行えるようにしてもよい。 【００２８ 】また、本実施形態においては二次電池２
を受け皿となる筐体８のなかに設置したが、筐体８を設
けず、二次電池２の容器１１に水を吹き付けるようにし
たり、容器１１のまわりに水の流路を設けてこの流路に
水を流通させながら熱交換させるようにしても構わな
い。 【００２９ 】本実施形態においては二次電池２の発熱
を温度センサ８で検出して自動的に水の供給を行うシス
テムを構築したが、二次電池２の発熱が発覚した時点で
人手により水供給を行うようにしても構わない。 【００３０ 】次に、本発明に係るエネルギー供給シス
テムの第２の実施形態を図３に示して説明する。なお、
上記第１の実施形態において既に説明した構成要素には
同一符号を付して説明は省略する。図３に示すように、
本実施形態における貯水槽１には、貯留されている水を
加熱するヒータ２０が設けられている。ヒータ２０は、
直流／交流変換装置３から電力の供給を受けて作動する
ようになっている。また、貯水槽１には、ヒータ２０に
より加熱された水を外部に供給する給湯配管２１が設け
られている。さらに、貯水槽１には断熱構造が採用され
ている。 【００３１ 】本実施形態におけるエネルギー供給シス
テムにおいて、二次電池２が異常発熱を起こした場合の
作動の仕方は第１の実施形態と同様である。本実施形態
の特徴は、通常の場合は使われることのない貯水槽１内
の水を、二次電池２から供給される電力を利用して加熱
し、必要なときにこれを取り出せるようにして家庭内の
給湯需要に応える点である。 【００３２ 】また、本実施形態では、貯水槽１に断熱
構造を採用し、水の保温効果を高めてヒータが消費する
エネルギーのロスを少なくすることができ、これによっ
て二次電池２から得られる電力を無駄なく利用してい
る。 【００３３ 】このエネルギー供給システムによれば、
二次電池の安全性を確保しつつ、電力供給以外に給湯を
可能にすることで、市場からの要望に応えて複合的なエ
ネルギー供給システムを実現することができる。 【００３４ 】次に、本発明に係るエネルギー供給シス
テムの第３の実施形態を図４に示して説明する。なお、
上記各実施形態において既に説明した構成要素には同一
符号を付して説明は省略する。図４に示すように、本実
施形態における貯水槽１には、氷蓄熱装置２２の貯氷槽
２３が併設されており、水配管５を通じて供給される水
を貯氷槽２３の氷で冷却するようになっている。また、
筐体８への水供給を断続するバルブ６には三方切換弁が
採用されており、筐体８への水供給の断続、外部への水
供給の３つのパターンの切り換えがなされるようになっ
ている。 【００３５ 】本実施形態におけるエネルギー供給シス
テムにおいても、二次電池２が異常発熱を起こした場合
の作動の仕方は概ね第１の実施形態と同様である。本実
施形態の特徴は、貯水槽１の水を貯氷槽２３の氷で冷や
してから二次電池２に供給することにより、二次電池２
の冷却を効率良く行うことができる点である。 【００３６ 】さらに、通常の場合は使われることのな
い貯水槽１内の水を、貯氷槽２３の氷氷で冷却し、必要
なときにこれを取り出せるようにして家庭内の冷水供給
の需要に応えることにある。 【００３７ 】このエネルギー供給システムによれば、
二次電池の安全性を確保しつつ、電力供給以外に冷水供
給を可能にすることで、市場からの要望に応えて複合的
なエネルギー供給システムを実現することができる。し
かも、異常発熱が起きた場合も、冷水により二次電池２
を冷やすため、より安全、確実にシステムの復帰を図る
ことができる。 【００３８ 】次に、本発明に係るエネルギー供給シス
テムの第４の実施形態を図５に示して説明する。本実施
形態の特徴は、上記第２、第３の実施形態を併せて給湯
と冷水供給とを行うことができる点である。なお、各部
の作動の仕方は上記各実施形態で述べたのでここでは省
略する。 【００３９ 】このエネルギー供給システムによれば、
電力供給以外に給湯および冷水供給を可能にすること
で、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給シ
ステムを実現することができる。 【００４０ 】ところで、上記第１から第４の各実施形
態においては、二次電池２に温度センサ９を取り付け、
この温度センサ９により二次電池２の発熱状態を検出
し、その検出結果に基づいてバルブ６およびポンプ９を
作動させるように構成したが、二次電池２の異常を検出
する手段は、温度変化のみに限定されず、電池内の圧
力、電池の電圧、電流、磁気変化等、さらにはそれらを
複合的に組み合わせたものを判断の基準として採用する
ことが可能である。したがって、温度センサ９に代えて
圧力センサ、電圧計、磁気検出装置等を採用し、その検
出結果をバルブ６およびポンプ９の作動の契機としても
構わない。 【００４１ 】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載のエネルギー供給システムによれば、貯水槽に
蓄えた水を二次電池に供給し、二次電池の発熱を水に回
収させて冷却することにより、電解液のガス化を阻止し
て容器内部の圧力上昇を防止するので、電池や周辺機器
の破損を未然に防止することができる。 【００４２ 】請求項２記載のエネルギー供給システム
によれば、例えば、温度、圧力、電圧、電流、磁気等の
変化といった二次電池内の状態を監視しておき、状態に
変化が見られたら二次電池に水を供給することにより、
二次電池の冷却を自動的に行うことができる。 【００４３ 】請求項３記載のエネルギー供給システム
によれば、貯水槽の水を電気ヒータで加熱して外部に供
給することにより、電力供給以外に給湯を行うことがで
きる。これにより、二次電池の安全性を確保しつつ、市
場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システム
を実現することができる。 【００４４ 】請求項４記載のエネルギー供給システム
によれば、貯水槽を断熱構造とすることにより、水の保
温効果を高めてヒータが消費するエネルギーのロスを少
なくすることができる。これにより、二次電池から得ら
れる電力を無駄なく利用することができる。 【００４５ 】請求項５記載のエネルギー供給システム
によれば、貯水槽の水を貯氷槽の氷で冷やしてから二次
電池に供給することにより、二次電池の冷却を効率良く
行うことができる。また、電力供給以外に冷水の外部供
給を行うことも可能になり、二次電池の安全性を確保し
つつ、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給
システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の第１の実施形態を示す図であって、
本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成
を示す概略図である。 【図２】 二次電池の一部分を破断した斜視図である。 【図３】 本発明の第２の実施形態を示す図であって、
本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成
を示す概略図である。 【図４】 本発明の第３の実施形態を示す図であって、
本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成
を示す概略図である。 【図５】 本発明の第４の実施形態を示す図であって、
本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成
を示す概略図である。 【符号の説明】 １ 貯水槽 ２ 二次電池 ３ 直流／交流変換装置 ５ 水配管 ６ バルブ ７ ポンプ ８ 筐体 ２０ ヒータ ２１ 給湯配管 ２２ 氷蓄熱装置 ２３ 貯氷槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１ 】 二次電池により電力の貯蔵と供給とを
   行うエネルギー供給システムであって、 前記二次電池が異常発熱を起こした場合に貯水槽から前
   記二次電池に水を供給することを特徴とするエネルギー
   供給システム。 【請求項２ 】 前記二次電池内の状態の変化を検出
   し、その検出結果に基づいて前記二次電池に水を供給す
   ることを特徴とする請求項１記載のエネルギー供給シス
   テム。 【請求項３ 】 前記貯水槽に蓄えられた水を加熱する
   電気ヒータを備え、前記貯水槽の水を前記電気ヒータで
   加熱して外部に供給することを特徴とする請求項１また
   は２記載のエネルギー供給システム。 【請求項４ 】 前記貯水槽が断熱構造であることを特
   徴とする請求項３記載のエネルギー供給システム。 【請求項５ 】 前記貯水槽に氷蓄熱装置の貯氷槽を併
   設し、前記貯水槽の水を前記貯氷槽の氷で冷やしてから
   前記二次電池に供給するか、または外部に供給すること
   を特徴とする１、２、３または４記載のエネルギー供給
   システム。