JP2002518969A - エネルギー蓄積システム - Google Patents
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Abstract
Description
るためのバッテリー管理システムに関する。
ータなどのバッテリー駆動式携帯機器の利便性に対する顧客の増加し続ける要求
に応じるため、バッテリー管理技術向上の要請が増加している。加えて、バッテ
リー業界でも、電動モータ工具やゼロ排気車両においてバッテリーを新世代の動
力源として利用することが強調される傾向がある。そのような傾向は、大気汚染
や騒音に対する、増加する政府規制や利用者の関心の結果である。また、高効率
バッテリーを要求する別の分野として、高度な電子機器の負レベル化、緊急用/
待機用電力、電力品質維持のシステムなどのエネルギー蓄積適用例がある。
を製造する競争圧力がかけられている。理想的な蓄電池とは、重量がゼロに近く
、スペースをと取らず、動作寿命が長く、充電/放電性能がよく、使用後に環境
汚染物とならないようなバッテリーのことである。バッテリー業界で利用されて
いる最も汎用の技術は鉛蓄電池であり、高エネルギー密度化、小型化、性能アッ
プ、長寿命化、確実なリサイクルが可能である。
の新規のバッテリーの研究が進められているが、それらのバッテリーは、特に、
高成長性のある産業の1つである2人/3人乗り乗用車の分野では、現時点で経
済性を考慮して利用するには高価すぎる。また一方、従来の鉛蓄電池でさえも、
バッテリーの動作条件を適切に管理することにより動作性能を高めることが可能
であることも、認識されつつある。
関するいくつかの要件がある。 (i)充電または再生動作中における過充電に対する保護。 (ii)高電力動作あるいは長時間動作における過放電に対する保護。 (iii)バッテリーの内部抵抗のマイナス影響の最小限化。 (iv)バッテリー装置の個別セルをモニター、制御、保護する能力。
り迅速に容量を回復するタスク、第2に、自己放電を補償して容量を維持するタ
スクの2つである。両方とも、最適に実行するためには、バッテリーの電圧と温
度とを正確に計測することが必要である。普通、鉛蓄電池を充電すると、硫酸鉛
が変換されて、バッテリーの負極と正極にそれぞれ鉛と酸化鉛が沈着する。そし
て、大部分の硫酸鉛が変換されてしまうと、過充電反応が始まって、電界質が破
壊されて気体の水素および/または酸素が作成される結果となり、この反応は一
般的に「ガス発生」と言われている。通気式またはバルブ式バッテリーでは、こ
の反応の結果として、電解質の損失や電解質の脱水素化を起こして、バッテリー
の動作サイクル寿命に悪影響を与えることになる。
きる。過充電反応が発生すると、セル電圧が急激に上昇する。過充電反応が開始
する時点は充電率によって決まり、充電率が増加するに連れて、過充電開始時の
戻り容量パーセンテージが低下する。過充電で消費されるエネルギーは、バッテ
リーで補充できない。一般的な過充電対策として、できるかぎり早く容量を最大
値に戻して、バッテリーのバランスを元に戻すことが試みられているが、その反
動として、動作サイクル寿命が縮まるのである。
セル集団を1単位とみなして、セル集団内の真のバランスを保つのに不可欠であ
る、実際に個々のセルをモニターすることを行っていない。一般的な12Vバッ
テリーは、一次接続のための主端子を備えたケースに収容された、直列に接続さ
れた6個の2Vセルから構成されている。通常、個々のバッテリーセルは同じよ
うに動作するわけではなく、充電や放電のさい、セルは「非バランス」状態にな
ってしまう。
る。再充電または再生動作中に鉛蓄電池の2Vセルが2.6Vを越えると、ガス
が発生して電解質の脱水素化を起こし、セル寿命に影響を与えてしまう。また、
放電中にセル電圧が約1.6V以下に下がっても、電極の表面に永久損傷を与え
てしまう。ほとんど従来の充電装置は、連続セルの最初と最後の端子にだけ配線
接続されているため、各セルを個別にモニターし、損傷から保護することが不可
能である。一般的に、充電器においては、蓄積電圧まで充電反応させると、充電
器の所定の容量に合うよう蓄電総量に対して弱いセルの高電圧値まで充電される
ので、標準のセルが過充電されてしまう。この過充電の結果、電解質が脱水素化
し、標準のセルが消耗し、セルの寿命だけでなくバッテリー全体の寿命を縮めて
しまうことになる。
する別の要素である。バッテリーはその性能を下げるような多くの問題点をもつ
が、そのひとつが内部抵抗を克服する課題である。各バッテリー装置は内部抵抗
を有するが、内部抵抗を最小限にすると同時に、単位重量あたりの最大のエネル
ギー量を蓄積できるようにすることが問題である。バッテリー装置に負荷をかけ
ると所定の電流が流れるが、内部抵抗のせいでバッテリー電圧が低下する。抵抗
値が低いほど、バッテリーの電圧低下が小さくなる。これは、バッテリーの全内
部抵抗値が、部品の物理的抵抗と、駆動集中分極などの分極による抵抗とから成
るからである。
用である。単純な構造においては、集中分極により、電極表面上に反応物つまり
生成物が沈着して、電極への反応物の拡散や電極からの生成物の離脱を妨害して
しまう。電流が高くなるほど、バッテリー装置で不可避の分極による損失も増加
する。それゆえ、バッテリー装置の分極の程度によって、バッテリー装置から取
り出せる最大電流値が制限されるのである。けれども、分極損失を削減制御すれ
ば、ほとんどのバッテリー装置において最小限の電圧損失で最大電流が取り出せ
ることが可能となる。
損失を削減できるような、バッテリーから所定の電力を出力させるための電力制
御装置を提供することである。
力制御システムは、 (i)前記のバッテリー装置からの電力を負荷へ送る出力手段と、 (ii)前記のバッテリー装置に接続され、バッテリー装置の予め選択された
動作パラメータを検知し、第1動作モードのとき、前記バッテリー装置から前記
の出力手段へ電力を供給する制御手段と、 (iii)前記の制御手段とバッテリー装置の間に接続され、予め決められた
電力量を蓄積し、前記の制御手段が第2動作モードになったとき、前記の制御手
段から指令信号に応答してその蓄積電力量を前記のバッテリー装置へ供給する第
1キャパシタ手段と、 (iv)前記の制御手段と出力手段の間に接続され、予め決められた電力量を
蓄積し、前記の制御手段が第2動作モードになったとき、前記の制御手段から指
令信号に応答してその蓄積電力量を前記の出力手段へ供給する第2キャパシタ手
段とから成る。
電力の小量のパーセント分を蓄積する。
供給開始の後、所定の時間間隔をおいて前記の第1キャパシタ手段と第2キャパ
シタ手段とに指令信号を送ることも可能である。
を検知し、そのバッテリー内での分極レベルが所定値を越えると、前記の第1キ
ャパシタ手段と第2キャパシタ手段へ制御信号が送るようにしてもよい。
より検知されるバッテリー装置の内部抵抗値に比例する比率で、バッテリー装置
の電力を励起するような逆電荷つまり逆パルスを誘導しても構わない。電極の表
面上での励起により、バッテリーの電流の入出量を大きくでき、その結果、バッ
テリー装置の電流量が増え、再充電が迅速にでき、サイクル寿命が長くなる。
バッテリー装置の予め選定された動作パラメータを検知することも可能である。
自動的にモニターできるようにしても構わない。また、電力制御システムを、充
電および放電サイクル動作中にバッテリー装置の各セルをモニター可能にするこ
ともできる。
バッテリー装置へ所定電力量を供給するのにも利用することも可能である。
の電極をもち、分極に感応し易い少なくとも1個のセルを有するバッテリーの管
理システムであって、 (i)分極レベルを示す各セルの所定パラメータをモニターする手段と、 (ii)前記のバッテリーに出入力される電力の所定量を蓄積する手段と、 (iii)前記の分極を削減できるよう、逆電荷つまり逆パルスを誘導する手
段とから成る。
つまり出力手段12に、バッテリー装置11からの電力の所定出力を供与できる
ように設計されている。出力端子12とバッテリー装置11の端子13の間には
、バッテリー装置11の予め決められた動作パラメータを検知できる制御手段1
4が設置されている。制御手段14は、第1動作モード期間中においては、バッ
テリー装置11から電力を出力端子12へ供給する。
手段15は、制御手段14の第1動作モード中ではバッテリー装置11から供給
された所定量の電力を保存し、制御手段14が第2動作モードになると、制御手
段14からの命令信号に応答して、その保存電力をバッテリー装置11に供給す
る。
6は、制御手段14の第1動作モード中ではバッテリー装置11から供給された
所定量の電力を保存し、制御手段14が第2動作モードになると、制御手段14
からの命令信号に応答して、その保存電力を出力端子12に供給する。
しており、制御手段が例えばバッテリー装置11での分極レベルが高すぎたり、
あるいは電力が負荷へ最初に供給されてから所定の時間を既に経過していること
を検知した場合、バッテリー装置11へ逆充電を始める。この放電サイクルでは
、制御装置14が第1キャパシタネットワーク15に保存された電力をバッテリ
ー装置11に充電させ、同時に第2キャパシタ手段16は未変動電力を出力端子
12へ供給する。この逆サイクルすなわち放電サイクル時間はかなり短いもので
あり、一定の時間間隔で効率的に実施可能である。
無くすか、あるいは最小限に抑える能力がある。
を供与するために、充電器と接続して作動させてもよい。前記電力制御システム
はまた、基準外の充電器がバッテリー装置に接続されることのないようにするた
めに適用することもできる。これによって、潜在的な乱用を防ぎ、自動車の所有
者が自宅で間違った充電器を用いてバッテリー装置を充電するのを防止している
。
、システム全体を高精度で追従しモニターすることが可能となる。バッテリー装
置が充電ユニットに装備される度に、電力制御システムは、バッテリー自体と、
それが取り外された車両と、ユーザとを特定することができる。
さらに交換料金、電気料金、バッテリーの月極めレンタル料をモニター可能であ
る。現金あるいはクレジットでの料金支払いが済むと、新しいバッテリーが出さ
れ、車両に装備される。顧客がバッテリーを乱用したり不当に取り扱った場合で
も、この充電器で検知できる。
、その時点での電力使用レベルをもとに、残りの駆動可能距離を測定することも
可能である。この機能により車両ドライバーが、残留電力レベルであと何キロの
走行が可能であるかを知ることができる。
なげることで、充電ステーションネットワーク内の全てのステーションを常時モ
ニターすることが可能になる。
り、車両管理者が車両から速度制御装置を取り除き、電力制御システム経由でそ
の出力を簡単に制御することができる。このことは車両コストを削減し、メーカ
ーの保証範囲を縮小し、またテレメータコミュニケーション装置経由で継続的な
機能モニターを可能にする。
鉛蓄電池や、ニッケル金属水素化物バッテリー、レドックス−ゲル型電池などの
、多様なバッテリー装置にも適用することができる。
アップバッテリー装置のスタンバイ機能を向上するために使用することも可能で
ある。遠隔地型電力装置や緊急用バックアップ機能用に使用される定置バッテリ
ー装置は、長期間にわたり完全に充電された状態のままで放置しておくことがで
きる。セルがそれぞれ異なる割合で自己放電すると、前記の電力制御システムが
定期的に各セルの状態を検査するようプログラムすることができ、セルが内部平
衡をとるためのセル平衡技術の使用も可能である。その他に、充電装置をスタン
バイ状態で放置し、必要に応じて電力制御システムで制御しても構わない。
るすべての機能を管理するマイクロプロセッサ40と関連ソフトウェア57が備
わっている。この実施例におけるマイクロプロセッサは8MHz作動で8ビット
のものであるが、4、16、32および64ビットのプロセッサも使用可能であ
り、プロセッサ速度は4MHzから166MHzとなる。この他に、個別のバッ
テリー用件に対応して、デジタル信号プロセッサチップを使用しても構わない。
このマイクロプロセッサには、EEPROM、ROM、およびRAMメモリが搭
載されている。また別の例として、ASIC(適応特定IC回路)の使用も可能
である。
別の配線を使用しており、その配線は電圧測定のみに使用されるものである。2
4ボルトまでのバッテリーの各セルの電圧は、接地電圧を基準にして測定される
が、要求されるニーズと正確さに対しては、各セルの電圧を直接測定する方法を
用いてもこの目的を達成できる。
圧器の接地抵抗器に接続されたフィルタキャパシタで平滑するような回路を備え
たモジュール42の構成によって満たされる。また、演算増幅器やその他のフィ
ルタ手段を用いるアクティブフィルタ処理の利用も可能である。その電圧は、分
圧器とフィルタによって、アナログからデジタルへ変換するのに適した電圧値へ
とスケール処理できる。このときの4.95ボルトは、バッテリーへの各接続部
の最大期待電圧値である。各セル電圧を測定するため、12ビットのアナログ‐
デジタル変換器を使用する。このアナログ−デジタル変圧器は、マイクロプロセ
ッサーで逐次制御され、各測定電圧をスケール処理し、セルのプラス側の電圧か
らマイナス側の電圧を減算することで、測定した各電圧はセル電圧へと変換され
る。この処理は各セルごとに行われ、この方法は電圧が24から30ボルトまで
のセルに適用可能である。
次通信手段により逐次デジタルデータの伝達に利用できるため、セル電圧を分離
できる。また、セル電圧を直接測定して、その情報を周波数としてマイクロプロ
セッサへ送れるように、各セルに接続した電圧周波数変換器の利用も可能である
。それら電圧周波数変換器を、周波数を測定して電圧値へ変換するマイクロプロ
セッサに、電気的あるいは光学的に接続しても構わない。
ティブフィルタ処理を行う電流検知増幅器によってスケール処理する。これとは
別に、ホール素子を使用して適切な信号状態の電流を測定する方法もある。
係なく0〜5ボルトの信号に変換される回路モジュール44によって実行できる
。なお、この電流は変換後、上記の電圧測定に使用したものと同様の、12ビッ
トのアナログデジタル変換器の入力部へ供給される。この調整回路は、電流の流
れる方向を示すデジタル信号をマイクロプロセッサへ入力する。これは最小限の
外部部品およびIC回路により実現できる。さまざまな部品もまた、この領域に
おけるコストに影響を与える要素となる。
ール45で測定される。周囲温度を測定するために、それら装置は、例えば、バ
ッテリー、個別セル、あるいは、周囲温度測定のため外部などに取り付け可能で
あって、数や場所に制限はない。
は、温度値が電圧出力であって、低オフセット電圧演算増幅器によって0〜5ボ
ルトの電圧値にスケール処理される。これは、電圧と電流を測定する同じアナロ
グデジタル変換器入力部への入力に適した値である。
示器47に表示する。
され、マイクロプロセッサ40に内蔵のルックアップテーブルに基づいた記憶位
置に所定値が書き込まれる。マイクロプロセッサ要件やLCD構造の違いによっ
ては、別のIC回路ドライバを使用しても構わない。また、LEDまたはガスプ
ラズマ表示装置の利用も可能であるし、液晶表示モジュールを使用することもで
きる。
を送る。この動作は、マイクロプロセッサから直接に行うか、あるいは必要であ
れば、トランジスタドライバーで操作するのが望ましい。
に搭載する。このセンサー50は、磁石がハンドルに配置されており、ホール効
果ピックアップ装置が車両の固定部分に取り付けられた磁気ピックアップ式か、
光学センサのいずれかの形態が好ましい。
ル51で実行でき、その周波数出力は、マイクロプロセッサ40によってスケー
ル処理および測定されて、速度つまり距離値へ変換される。
mV程度)のトランスデューサを備える。
ル処理された後、精密演算増幅器経由でアナログデジタル変換器へ送られる。
の全部がシリアルバス経由でマイクロプロセッサー40に接続されていることが
確認される。このシリアルバスは、校正の目的でPCにアクセスすることも可能
である。
いものにする。マイクロプロセッサー、アナログデジタル変換器、その他全ての
回路は、マイクロプロセッサから低電流モードモジュール55への信号により低
電流消費モードに設定できる。
ュール56で校正し、その校正係数とオフセット値とをEEPROMメモリに蓄
積すればよい。
の電流モニターなどの時間節約操作のため間欠駆動できるのが好ましい。また、
ソフトウェアにより、個別のセルの不良を判断して、バッテリー充電器に通知す
ることが望ましい。
めに、多項式電圧電流アルゴリズムを備えることもできる。前記のソフトウェア
は、以下のような動作を行う。 (a)バッテリー自体の放電を計測して、セルバランス処理の開始する。 (b)周波数を記憶し、その情報をバッテリー充電器へ送る。 (c)電圧の過不足を防止するために、通信手段と開始保護手段をモニターする
。 (d)一定の時間間隔で電流をサンプリングし、電流を時間で積分して、使用し
たアンペア時間量と残量データを提供する。 (e)電流サイクル間における負荷に従って、使用したアンペア時間量と残量を
訂正する。
ETS、あるいはIGBTを駆動することができる。これにより、ブラシ型モー
タにおけるシングルパルス幅の変調制御、あるいは、リラクタンスモータやブラ
シレスDCモータなどのブラシレス多段モータにおける多段出力の疑似正弦波制
御が可能になる。
でき、抵抗の少ないFETSを採用している。
ュール60で制御され、FETSあるいはIGBTの駆動には、高位駆動ができ
るよう電圧上昇のための切り替え電力を使う。
。FETの機能は、定期的にキャパシタをバッテリー電圧より高い電圧にまで充
電し、このキャパシタをバッテリーへ放電させると同時に、負荷電流の保持が可
能な電荷をもつ別のキャパシタを切りかえることである。
る。この値は、電流値を時間で積分して算出されるものである。一定間隔でサン
プリングされた電流値を累算値から減算した後、100%にスケール処理して、
残留容量出力値を算定する。
ダンスを電流の段階的変動の前後における電圧変化を測定する方法で算出する。
この算出は、充電時、放電時どちらにおいても可能である。AC電流あるいはA
C電圧をバッテリーへ送り込み、その結果としての電圧値あるいは電流値を測定
して内部抵抗値とインピーダンスを算定する。
他のセルよりも自己放電率が高いとみなした場合、モードが切り替わった電力変
換器によって適正電圧へ変換し、最も弱いセルへ転送することで、セル全体のバ
ランスを保つことである。
力の低密度、温度管理などの問題点を有しており、セルの等化を保つためには定
期的な高速充電が必要である。また、鉛蓄電池は充電に長時間かかり、高い充電
電流値は、充電状態が低いときの数分しか使用できない。もし高電流値を継続し
て使用すると許容電圧よりも高くなって、電解質損失やバッテリー容量の減少に
つながる。高速充電で鉛蓄電池を再充電するには、適切な充電手順に従っ場合で
最短でも4時間かかる。
れる。電気自動車への適用例では、90〜100%のDOD(放電深度)が普通
であり、このDODレベルでは、従来の深度サイクルでの鉛蓄電池のサイクル寿
命は300回程度である。
しているが、そのセル構造には最先端の螺旋巻線技術を使用している。これら1
2個の個別セル21は、広い表面面積をもつ電極で構成されており、各セルはそ
れぞれ抵抗値が低く螺旋状に巻かれて形成されている。バッテリー装置から高電
流を抽出できるよう補助する最新電解質も開発されており、このバッテリー装置
は、螺旋巻線技術と改良された電解質をもつ電力制御システム20の統合である
。セル21はバス22で直列に接続されており、このバス22は第1キャパシタ
手段23、制御手段24、第2キャパシタ手段25および、出力端子26にも接
続している。図の点線27は、コントロール手段24から第1キャパシタ手段2
3へ伝達される指示信号を表している。バルブ調節型鉛蓄形成の利用により、「
レンタルエネルギー」システムへの第一歩としての、相対的な低価格という周知
技術が提供できる。
バッテリー設計を再構成することで、わずかな製造コストアップで、容量や電流
量の増加、サイクル寿命の延長、充電時間の短縮など、かなりの改良を遂げたバ
ッテリーが提供できる。
おけるバッテリー容量に対するサイクル回数で表している。1サイクルとは、充
電から放電、再充電の一連の流れをいう。
ペア時間率および走行距離増加が達成できることを意味する。サイクル寿命の延
長とは、新しいバッテリーに代えられるまでに再充電できる回数が増えることで
あり、これによる年間操業コストの引き下げを意味する。充電時間の短縮とは、
バッテリーをより早く回転させることにより、レンタル電力システムで要する予
備バッテリーの数の削減が可能なことを意味する。
Hバッテリーにも適用可能であるが、バッテリー装置にかかるコストが一般的に
かなり高くなる。また、高純度の水素化ニッケル化合物と金属合金の改良ニッケ
ル形態も、高性能バッテリーを構成するためには、かなり高い水準の品質管理が
必要とされる。
けやすい。装置によっては、高電流の抽出の結果がバッテリーのセルが損傷する
恐れもあり、また、バッテリーを過充電しないよう注意しなくてはならない。こ
のため、確実に適切な充電を行うには、最先端技術のバッテリー充電器が必要で
ある。
による利点をすべて活用するよう設計された最先端のNiMH技術を用いている
。そのセル構造は、周知の螺旋巻線セル技術を利用することで、従来に比べてか
なり高い電力出力容量をもつセルの生産を可能にしている。本発明の電力制御シ
ステムは、バッテリーパック式セルと統合されている。この電力制御システムは
、分極の影響を大幅に抑え、サイクル寿命に支障をきたすことなくバッテリー装
置からより高い電流を供給させる能力をもつ。
力制御システムによりそのユニット機能全体をモニタするのである。電力制御シ
ステムは、最善のバッテリー機能を保つため能動的な段階動作を実行し、結果的
にサイクル寿命が延びることになる。
所要時間が短いなどの利点から、「レンタル電力」システムには理想的な装置で
ある。また、装置により、電気自動車の走行距離もバルブ調節バッテリー装置と
比べて長くできるが、走行コストがわずかに割高になる。しかしながら、本実施
例の装置の製造コストは既存同等品のコストよりもかなり低く、NiMH装置に
かかる総額は、既存の小規模生産ユニットの約10分の1である。
必要な電気自転車に特に適している。
用しても構わない。その電池は、主として、バッテリースタックへ別々に蓄積さ
れる液状電解質に電力を蓄積する、レドックスフロー型電池の形態をもつ。動作
中この電解質は装置内で再循環し、エネルギーが電解質へ流れ入り、また電解質
から流れ出ることになる。前記のレドックスフロー電池は、エネルギーの低密度
化、装置内を電解質が再循環することによるポンピング力の損失という問題点を
抱えている。場合によっては、膜加工や内部分流の存在のせいで、自己放電率の
上昇も起こり得る。
の必要がないという点で、レドックスフローの原理と異なる。
形態をとるが、これによって重量の増加と効率性の低下が生じる。しかし、レド
ックス−ゲル型電池では超高濃度ゲルが使用されており、その超高濃度ゲルはそ
れぞれのゲル内での陽性および陰性の反応性イオンの濃度が高い。反応性物質は
全部ゲルに含まれるため、位相トラスファ反応が起こらず、損失が最小限となり
高効率が達成できる。
ル型電池パックに統合設置することも可能である。ゲルが超高濃度のため、バッ
テリー装置に高負荷がかけられると、分極が進む傾向がある。レドックス−ゲル
電池用に特別に設計された電力制御システムでは、レドックス−ゲルのセル構造
の多くの制約を軽減することが可能である。
タ手段34、第2キャパシタ手段35、出力端子36が相互に接続されたバス装
置31を備えている。図の線37は、指示信号を表す。
あり、個別セルの電圧や温度をモニタするような、数種類のモニタ機能をもつ。
密封されたバッテリーパックの内部圧力のモニタも可能であり、あらゆる条件下
での装置の負荷許容量を決定することができる。また、制御手段33には、あら
ゆる充電状態において最善のバッテリー性能を保つような能動的段階動作を行え
るようにする重要な追加機能をもつ。この高度なシステム制御により、この装置
は総容量で何度も利用でき、またそのサイクル寿命もかなり長いものになる。
りも優れた性能を提供する。レドックス−ゲル型セルの電極は、ゲル状電解質に
エネルギーを入出流させるという、単純な機能を実行するだけである。電極は不
活性であって、特殊な導電性プラスチック材から作成できる。
形成できるよう、レドックス−ゲル型セルと電力制御システムとの組み合わせか
ら成る。また、ゲル電解質の安定性のおかげで本装置のサイクル寿命は長くなり
、一般的にも、非常に省コストである。その軽量さと強固性により、本装置は「
レンタル電力」自動車のバッテリー交換作業においてもたいへん適した装置とい
える。
御システムを統合したバッテリー充電調整モジュールに関するものである。
切な充電つまり連結充電があげられるが、バッテリー全体の状態を記録して、適
当な充電を行うものである。しかしその方法では、個別のセルの状態を考慮しな
いため、最大充電セルが過充電となり、反対に最低充電セルは充電不足になって
しまう。その結果、バッテリー全体の寿命が非常に短くなる。
ーが高い充電電流値を受容しないことである。普通高速充電は、危険なだけでな
く電解質の劣化によりバッテリー寿命を制限するような水素ガスを発生するガス
発生作用を伴う。しかしながら、そのような充電器も本電力制御システムと共同
作用して内部抵抗値を限定できるため、バッテリーのサイクル寿命に影響するこ
となくより早い充電速度を可能にする。
た新規のバッテリー充電調整モジュールを提供する。その電力制御システムの主
たる機能は、バッテリーの内部抵抗による分極影響を減少させることである。重
要な点は、これにより、個別セルのモニター、電力出力制御、特定バッテリー充
電器と組み合わせた動作、保護機能、調整機能などのマルチ内蔵機能を制御でき
ることである。
テリーモジュールの通し番号が識別され、遠隔通信システム経由でオペレーショ
ンセンタに中継される。バッテリーが記録され、客の口座が確認されると、バッ
テリー充電器が電力制御システムによって許可されて、充電を開始する。
タされ、それぞれ特定の要件にそって処置および調整される。この機能により、
充電過不足によるセル損傷が防止でき、バッテリー全体のサイクル寿命が大幅に
改善されることになる。
形態を選択することができる。もし未認可のバッテリーが充電器に設置されれば
、接続を拒否する。その充電器はまた、電力制御システムからのフィードバック
により、バッテリーの過去の充電動作歴、つまり、別の手段で充電されたことが
あるか、あるいは最適化モジュールやバッテリーが何らかの方法で不正に取り扱
われていないかを判断し、その結果をオペレーションセンタへ伝達することもで
きる。
、ネットワーク内の全ステーションのモニターに加えて、各バッテリーの所在地
や各口座の状態をも常時モニターできる。
、自動バッテリー交換カルーセル装置、ロボット式バッテリー交換設備、および
、パーキング兼充電ステイションなどの一連のサービス適用事例におけるレンタ
ル電力の概念に適用可能である。
する特定用途電力制御装置のブロック図である。
ー容量に対するサイクル回数のグラフ図である。
ブロック図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 バッテリー装置から所定の電力を出力させる電力制御システ
ムであって、 (i)前記のバッテリー装置からの電力を負荷へ送る出力手段と、 (ii)前記のバッテリー装置に接続され、バッテリー装置の予め選択された
動作パラメータを検知し、第1動作モードのとき、前記バッテリー装置から前記
の出力手段へ電力を供給する制御手段と、 (iii)前記の制御手段とバッテリー装置の間に接続され、予め決められた
電力量を蓄積し、前記の制御手段が第2動作モードになったとき、前記の制御手
段から指令信号に応答してその蓄積電力量を前記のバッテリー装置へ供給する第
1キャパシタ手段と、 (iv)前記の制御手段と出力手段の間に接続され、予め決められた電力量を
蓄積し、前記の制御手段が第2動作モードになったとき、前記の制御手段から指
令信号に応答してその蓄積電力量を前記の出力手段へ供給する第2キャパシタ手
段とから成る、電力制御システム。 - 【請求項2】 前記の第1と第2のキャパシタ手段が、バッテリーから送ら
れる電力の小量のパーセント分を蓄積する、請求項1記載の電力制御システム。 - 【請求項3】 前記の制御手段が、前記の電力制御システムからの供給開始
の後、所定の時間間隔をおいて前記の第1キャパシタ手段と第2キャパシタ手段
とに指令信号を送る、請求項1記載の電力制御システム。 - 【請求項4】 前記の制御手段が、前記バッテリー内の分極レベルを検知し
、そのバッテリー内での分極レベルが所定値を越えると、前記の第1キャパシタ
手段と第2キャパシタ手段へ制御信号が送られる、請求項1記載の電力制御シス
テム。 - 【請求項5】 前記の第1キャパシタ手段内に蓄積された電力が、前記の制
御手段により検知される、バッテリー装置の内部抵抗値に比例する比率でバッテ
リー装置の電力を励起するような逆電荷つまり逆パルスを誘導する、請求項1記
載の電力制御システム。 - 【請求項6】 少なくとも1対の電極をもち、分極に感応し易い少なくとも
1個のセルを有するバッテリーの管理システムであって、 (i)分極レベルを示す各セルの所定パラメータをモニターする手段と、 (ii)前記のバッテリーに出入力される電力の所定量を蓄積する手段と、 (iii)前記の分極を削減できるよう、逆電荷つまり逆パルスを誘導する手
段とから成るバッテリー管理システム。 - 【請求項7】 前記の所定パラメータが、各セルの内部抵抗値である、請求
項6記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項8】 前記の逆電荷つまり逆パルスが、各セルの内部抵抗値および
/またはエネルギー流量のレベルに比例した比率で誘導される、請求項6記載の
バッテリー管理システム。 - 【請求項9】 前記のバッテリーが複数のセルを有し、前記のモニター手段
が各セルの所定パラメータを検知し、前記の逆電荷つまり逆パルスが各セルに誘
導されたことをモニターする、請求項6記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項10】 さらに、前記のバッテリーが接続されたバッテリー充電器
を特定する手段と、その特定されたバッテリー充電器が未認定のバッテリーを充
電しないよう前記バッテリーを特定する手段とを備える、請求項6記載のバッテ
リー管理システム。 - 【請求項11】 前記のバッテリーが鉛蓄電池である、請求項1記載のバッ
テリー管理システム。 - 【請求項12】 前記の鉛蓄電池が、螺旋巻腺電極と高エネルギー伝送容量
電解媒体から成る、請求項11記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項13】 前記の鉛蓄電池が、圧縮板電極と高エネルギー伝送容量電
解媒体から成る、請求項11記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項14】 前記の鉛蓄電池が、バイポーラ式セル構造をもつ、請求項
11記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項15】 前記のバッテリーが、ニッケル金属水酸化物バッテリーで
ある、請求項6記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項16】 前記のニッケル金属水酸化物バッテリーが、螺旋巻腺電極
と高エネルギー伝送容量電解媒体から成る、請求項15記載のバッテリー管理シ
ステム。 - 【請求項17】 前記のニッケル金属水酸化物バッテリーが、圧縮板電極と
高エネルギー伝送容量電解媒体から成る、請求項15記載のバッテリー管理シス
テム。 - 【請求項18】 前記のバッテリーがレドックス−ゲル型電池である、請求
項6記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項19】 前記のレドックス−ゲル型電池が、螺旋巻腺電極と高エネ
ルギー伝送容量電解媒体から成る、請求項18記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項20】 前記のレドックス−ゲル型電池が、圧縮板電極と高エネル
ギー伝送容量電解媒体から成る、請求項18記載のバッテリー管理システム。 - 【請求項21】 前記の所定パラメータが、各セルの電圧値、電流値、温度
、圧力値、内部抵抗値、内部インピーダンス値から選択される、請求項6記載の
バッテリー管理システム。 - 【請求項22】 前記の請求項6記載のバッテリー管理システムを備えたバ
ッテリー。
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