JP2007060887A - 自律回復型発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一般に使用されるリチウム充電池は充電するために外部からの電気供給が必要である。外部からの充電が無くとも安定した電気を出力し続けるための電池モジュールを提案する。
【解決手段】 エレクトリックストーンとリチウムを反応させることによる自律回復力が強い電池セルを使用する。また出力することにより一定の電圧まで低下した電池セルが回復するために数時間必要なため、電池モジュール内に、複数の切替用電池セル、電池セル切替設定、余剰電力切替、電流チェック、中央処理装置の電池状態チェック機能等、発電、切替、出力までの管理を行う中央処理装置を設けることにより継続して安定した電気を出力することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はエレクトリックストーン（電気石）を充電エネルギーに用いた自律回復型発電装置である。

技術背景

従来、電池は多くの製品、商品に用いられてきた。使い捨ての物から、充電し利用できる物まであるが、これからの地球環境を考えるとき、長く使用できることにより廃棄物を最小限に抑えるため充電式の電池が増えていくことだろう。

しかし現在の充電式の電池は外部からの電気供給により電力の回復を促すものである。よって外出時、また充電用の電力を得ることができない場所では充電ができない。

問題を解決する手段

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、リチウムイオン電池とエレクトリックストーンを用いた自己充電型電池を複数配列することにより、外部からの供給無くして安定した電力を供給するものである。

リチウム電池はリサイクルが１００％可能であり、環境問題を考えた上でも利用しやすい。

本来リチウムは微力であるが自己充電の性質をもっている。それは使い終わったリチウム電池に何らかの衝撃、時間、温度の変化等を加えたとき、一時的に回復することからも知ることが出来る。

しかし自己回復では、回復力の弱さ、出力による電圧の低下などにより本来の電圧まで回復させることは難しく、時間がかかる。

本発明ではこの自己充電を高めるためにエレクトリックストーン（電気石）の粉状にしたものを利用する。

エレクトリックストーンは微弱な電気を持ち続ける石であり、エレクトリックストーンとリチウムを反応させることにより、低下した電圧を回復させることができる。

エレクトリックストーンは電池が回復するための栄養のようなものである。このエレクトリックストーンとリチウムを反応させることにより、一般の電気製品が安定に稼働する範囲内である±５％の電圧を数時間で回復させることができる。

本自己充電式電池の場合、±５％の電圧の回復までに数時間が必要なことから、電池セルを２〜３個使用し切替えれば常時安定した電力を得ることができる。

また電池セルが複数配列される場合、充電により回復済みの電池セルの余剰電力を自己充電中の電池セルに供給することにより充電による回復を高めることが可能となる。

電池モジュールシステムは、複数の電池セルを配列し、発電、充電、給電管理の全てを電池モジュール内で行うことができる。

また電池セル切替えマネージメントを最適にするため、電池モジュールシステム内にＣＰＵとそのプログラムを内蔵することにより安定した電力を供給し続けることが出来る。

管理には、使用中の電池セルの電圧が予め設定された一定の数値まで減圧したときに回復済みの電池セルへの切替

回復済電池セルを認識し、余剰電力を回復中の電池セルへ供給するための切替

電流のチェック

補助充電（外部）が使用される場合の対象セルの決定

中央処理装置の電池状態チェック機能、が含まれる。

個電池セルの電力供給能力、電池セルの数により様々な電圧選択が可能となり、ユーザーの希望する電力を供給することができる。

電池モジュールの大きさや出力可能電力量は大、中、小と分けることができる。

大に関しては自動車やバイク、エアコンの電力など大容量が必要な物である。

中はパソコンや、中型の電化製品等が対象となる。

小に関しては用途の幅が広いため、カード状にすることにより切替えや増幅等用途に合わせて変更する利点もある。電池モジュールをｘとし、枚数をｙとしたとき得られる電圧は以下のようになる。
ｘＶ × ｙ ＝ ｘｙＶ

一般的に充電式の電池の耐久時間は一万時間に設定されていることから、本発明の電池モジュールも一万時間の耐久で設定されている。

また外部補助電源として電磁誘導式あるいは光結合型の非接触充電回路を設けることにより非常用として、また回復中の電池セルの回復力を高めることが可能となる。

以下に本発明を図面にした実施例に基づいて説明する。

図１は本発明の構成を示す全体のブロック図である。

電池セルＡ〜Ｃ、電池切替スイッチＤ、電圧選択スイッチＦ、ＣＰＵ内の余剰電力切替Ｈ、出力セルの決定機能Ｋ、電池セル回復状態チェック機能Ｉ、ＣＰＵ電池状態チェック機能Ｊ、補助充電対象セルの決定機能Ｌ、可変電圧レギュレータＲ、外部充電等の補助発電デバイスＭ、出力端子Ｇからなる。

図２はカード型電池モジュールの全体図である。

電力を供給している電池セルＡ又はＡ群と自己充電中の電池セルＢ又はＢ群、自己充電完了している電池セルＣ又はＣ群、電池切替スイッチＤ、電池セル切替えマネージメントを最適にするための中央処理装置Ｅ、電圧選択ボタンＦ、出力Ｇ、である。

図２では電池セルＡ又はＡ群が電気を出力中の状態である。

電池セルＡの電圧がＣＰＵで設定した数値まで減圧した時点で回復済みの電池セルＣ又はＣ群に電池切替スイッチＦが切り替わる。

また使用電力量に応じて複数の電池セル又は電池セル群を同時に使用することが可能である。最大出力を継続的に出力することを考慮し、電池モジュールの最大出力に必要な電池セルと同数の切替え用電池セル及び補助的な電池セルを使用することにより、最大出力時でも安定した電力を供給することができる。

また余剰電力切替の流れに関しては図３の示す通りである。

回復済みの電池セルｃ電池セルｄの余剰電力回復中の電池セルａ電池セルｂに利用することにより、電池セルａ電池セルｂの回復を早めることができ効率の良い充電が可能となる。

本発明のカード型電池モジュールを図４のように数枚重ね各モジュールの端子に配線すると大容量の電力が得ることができる。

電池モジュールを複数枚重ねることにより、常時稼働し続ける電源装置のような場合には、劣化した電池モジュールを新しいモジュール取替えることが容易となる。このとき最大出力に必要な電池モジュール数に非常用として数枚の電池モジュールを配置することによりモジュール交換時においても電圧の安定が保証される。

発明の効果

本発明は以上説明したように、エレクトリックストーンとリチウムを用いた自律回復型発電装置であり、電池モジュール内の中央処理装置において電池セル切替設定、余剰電力切替、電流チェック、中央処理装置の電池状態チェック機能等、発電・切替・出力までの管理を行うことにより継続して安定した電気を出力できることが確認された。

本発明の構成を示す全体のブロック図 カード状電池モジュールの全体図 余剰電力切替の説明図 カード状電池モジュールを複数枚使用時の説明図

符号の説明

Ａ 使用中電池セル
Ｂ 回復中電池セル
Ｃ 回復済み電池セル
Ｄ 電池切替スイッチＤ
Ｅ 中央処理装置（ＣＰＵ）
Ｆ 電圧選択スイッチＦ
Ｇ 出力端子
Ｈ 余剰電力切替機能
Ｉ 電池セル回復状態チェック機能
Ｊ ＣＰＵ電池状態チェック機能
Ｋ 出力セルの決定機能
Ｌ 補助充電対象セルの決定機能
Ｍ 外部充電等の補助発電デバイス
Ｒ 可変電圧レギュレータ
ａ 回復中電池セル
ｂ 回復中電池セル
ｃ 回復済み電池セル
ｄ 回復済み電池セル

Claims (7)

1. エレクトリックストーン（電気石）を電池の充電エネルギーに利用することにより自己充電を可能とすることを特徴とする自律回復型発電装置。
2. 請求項１に記載の自己充電型電池を複数あるいは外部充電型の電池セルをモジュール内に配列することを特徴とした自律回復型発電装置。
3. 自己充電可能な電池セルの補助電源として電磁誘導式あるいは光結合型の非接触充電回路を同一の電池モジュール上にもつことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自律回復型発電装置。
4. 複数の電池セルを用いた電池モジュールにおいて回復済み電池セルの余剰電力を自己充電中の電池に送り自己充電の効率を高めることを特徴とした請求項１から請求項３記載の自律回復型発電装置。
5. 発電による充電、給電管理の全てを同一電池モジュール上で行うことの特徴とする自己充電完結型の自律回復型発電装置。
6. 請求項１から請求項５記載の電池モジュールをカード上に配置することを特徴とした自律回復発電装置。
7. 補充充電対象電池セルの選択や充電状態に応じた出力電池セルの論理管理等、電池セル切替マネージメントを最適にするため、電池モジュールシステム内部にＣＰＵとそのプログラムを内蔵した請求項１から請求項６記載の自律回復型発電装置。

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