JP2013229130A - 電源システムとその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶融塩電池を利用した電源システムにおいて、システムの起動直後から負荷を駆動できるようにする。
【解決手段】 本発明の電源システム１は、常温での充放電が可能な第１の電源（蓄電装置）１１と、常温では固体である電解質がその融点以上の温度で溶融すると充放電が可能となる１又は複数の溶融塩電池３１を含む第２の電源（溶融塩電池ユニット）１２と、制御部１５とを備える。制御部１５は、第２の電源１２の作動条件が成立しない場合は、第１の電源１１に負荷４を駆動させ、その作動条件が成立する場合は、第２の電源１２に負荷４を駆動させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、溶融塩電池を有する電源システムと、その電源システムの制御方法に関するものである。

高エネルギー密度でかつ高効率の蓄電池として、例えば溶融塩電池が知られている（特許文献１参照）。かかる溶融塩電池は、電解質に溶融塩を用いた蓄電池であり、電解質が溶融した状態でのみ充放電が可能であり、電解質が固化している場合は充放電できない。
また、１又は複数の溶融塩電池を所定電圧が得られるようにユニット化した溶融塩電池ユニットの用途として、一般家庭や工場などに常設する「定置型電源」としての用途と、電気自動車などの移動体に搭載して使用する「搭載型電源」としての用途が考えられる。

特開２０１１−２２８１７６号公報

溶融塩電池ユニットを適切に動作させるには、溶融塩電池の内部を溶融塩の融点以上に保持する温度制御を行う必要がある。溶融塩の融点は、現段階では常温よりも高温であるため、常温で停止中の溶融塩電池ユニットを充放電可能となるように作動させるには、溶融塩電池内の温度を常温から溶融塩の融点以上まで昇温させる必要がある。
なお、本明細書にいう「常温」とは、加熱及び冷却を行わいない自然状態での平常の温度のことをいい、例えば１℃ 〜３０℃程度である。

溶融塩電池ユニットを「定置型電源」として使用する場合は、外部エネルギー（商用電力などの外部電源や、機械排熱などの外部熱源）を用いたヒータとの併設が可能である。
従って、かかるヒータにより溶融塩電池を予め加熱すれば、溶融塩電池ユニットを何時でも使用可能な電源システムを構築できる。すなわち、負荷の駆動が必要なタイミングで、溶融塩の融点以上まで溶融塩電池を予め加熱するようにヒータを事前に制御すれば、溶融塩電池ユニットを所望のタイミングで使用できるようになる。

これに対して、溶融塩電池ユニットを「搭載型電源」として使用する場合は、電源システムの起動直後から溶融塩電池ユニットの作動状態になるまでの間は、溶融塩電池ユニットによって負荷を駆動できないという問題がある。
その理由は、移動体の場合は、上記のような外部エネルギーを用いたヒータの採用が困難であり、移動体に搭載した内部のヒータ用電源でヒータを駆動せざるを得ないため、溶融塩電池ユニットが作動状態に加熱されるまで待つ必要があるからである。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、溶融塩電池を利用した電源システムにおいて、システムの起動直後から負荷を駆動できるようにすることを目的とする。

（１） 本発明の電源システムは、常温での充放電が可能な第１の電源と、常温では固体である電解質がその融点以上の温度で溶融すると充放電が可能となる１又は複数の溶融塩電池を含む第２の電源と、前記第２の電源の作動条件が成立しない場合は、前記第１の電源に負荷を駆動させ、前記作動条件が成立する場合は、前記第２の電源に前記負荷を駆動させる制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の電源システムによれば、制御部が、第２の電源の作動条件が成立する場合は、第２の電源に負荷を駆動させるが、その作動条件が成立しない場合は、第１の電源に負荷を駆動させる。
従って、例えば、第２の電源がシステムの起動直後から作動状態に入る前の準備状態である場合でも、第１の電源によって負荷を駆動することができる。

（２） 本発明の電源システムにおいて、前記制御部は、前記作動条件が成立しかつ前記第２の電源が本格稼働した場合は、前記第２の電源の電力を前記第１の電源の充電にも使用することが好ましい。なお、本格稼働か否かの判定は、例えば、第２の電源の出力電力が所定値以上で安定した状態が、所定時間（例えば５分）以上継続したか否かによって行うことができる。
この場合、第２の電源の電力により第１の電源が充電されるので、第１の電源の残容量の低下を抑制することができる。従って、電源システムを停止してから次に再起動する場合に、第１の電源による負荷の駆動をより確実に行うことができる。

（３） 本発明の電源システムにおいて、前記第１の電源は、例えば、蓄電池及びキャパシタのうちの少なくとも１つを含む電源を採用することができる。
蓄電池の場合は、高速の充放電には不向きであるが蓄電容量が大きいので、準備状態が比較的長い第２の電源の場合には、蓄電池を採用することが好ましい。一方、キャパシタは、エネルギー密度が大きく瞬間的な大電流出力が可能であるから、負荷を大電流で駆動する必要性がある場合（車両の加速時など）には、キャパシタを採用することが好ましい。なお、第１の電源は、蓄電池とキャパシタを併用したものであってもよい。

（４） 本発明の電源システムでは、第２の電源が、常温で固体の電解質が溶融すると充放電が可能となる１又は複数の溶融塩電池を含む溶融塩電池ユニットよりなる。
このため、本発明の電源システムは、前記第２の電源を構成する前記溶融塩電池を作動可能な所定温度以上に加熱及び保温するためのヒータを更に備えている。

（５） この場合、前記制御部は、前記作動条件が成立しない場合は、前記第１の電源に前記ヒータを駆動させることが好ましい。
このようにすれば、電源システムにヒータ用電源がある場合には、当該ヒータ用電源だけでヒータを駆動する場合に比べて、溶融塩電池をより早く加熱でき、第２の電源をより早く作動状態にすることができる。また、第１の電源でヒータを駆動できるので、ヒータ用電源を省略することにより、安価な電源システムが得られるという利点もある。

（６） 本発明の電源システムにおいて、前記作動条件の例としては、例えば、前記第２の電源を構成する前記溶融塩電池が作動可能な所定温度（例えば７０℃程度）以上であることを採用するこができる。
この場合、制御部は、溶融塩電池の温度が上記所定温度未満である場合は、第１の電源に負荷を駆動させ、溶融塩電池の温度が上記所定温度以上である場合は、第２の電源に負荷を駆動させることになる。

（７） また、前記作動条件の他の例としては、前記第１の電源が出力する電流又は電圧が所定値以上であることを採用することにしてもよい。
この場合、制御部は、第２の電源が出力する電流又は電圧が所定値未満である場合は、第１の電源に負荷を駆動させ、その電流又は電圧が所定値以上である場合は、第２の電源に負荷を駆動させることになる。

第２の電源の作動条件は、溶融塩電池の温度に基づく上記条件と、第２の電源が出力する電流又は電圧に基づく上記条件を併用したものでもよい。この場合、例えば、溶融塩電池の温度が所定温度以上であり、かつ、第２の電源の出力電流又は出力電圧が所定値以上である場合に、第２の電源が作動状態に入ったと判定することが好ましい。
このようにすれば、第２の電源の作動状態を推定できる複数の条件のうちの１つだけを採用する場合に比べて、第２の電源の作動状態をより正確に判定することができる。

（８） 本発明の電源システムにおいて、前記制御部は、前記作動条件の成立後に前記第２の電源の出力電力が所定値未満に低下した場合は、前記第１の電源に前記負荷を駆動させることが好ましい。
このようにすれば、何らかの原因で第２の電源の出力電力が低下しても、第１の電源が負荷を駆動するので、負荷に対する電力供給が不測の事態で停止するのを未然に防止することができる。

（９） 本発明の制御方法は、下記に定義する第１及び第２の電源を備えた電源システムの制御方法であって、前記第２の電源が準備状態である間は、前記第１の電源により負荷を駆動する第１のステップと、前記第２の電源が準備状態から作動状態に移行した場合は、前記第２の電源により前記負荷を駆動する第２のステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の制御方法によれば、第２の電源が準備状態から作動状態に移行した場合は、第２の電源により負荷を駆動するが（第２のステップ）、第２の電源が準備状態である間は、第１の電源が負荷を駆動する（第１のステップ）。
従って、第２の電源がシステムの起動直後から作動状態に入る前の準備状態である場合でも、第１の電源によって負荷を駆動することができ、システムの起動直後から負荷を駆動することができる。

（１０） 前記第２のステップにおいて、前記第２の電源が本格稼働した場合は、当該第２の電源の電力を前記第１の電源の充電にも使用することが好ましい。
この場合、第２の電源の電力により第１の電源が充電されるので、第１の電源の残容量の低下を抑制することができる。従って、電源システムを停止してから次に再起動する場合に、第１の電源による負荷の駆動をより確実に行うことができる。

（１１） 前記第１のステップにおいて、前記第１の電源により、前記第２の電源を構成する前記溶融塩電池を作動可能な所定温度以上に加熱及び保温するためのヒータを駆動することが好ましい。
このようにすれば、電源システムにヒータ用電源がある場合には、当該ヒータ用電源だけでヒータを駆動する場合に比べて、溶融塩電池をより早く加熱でき、第２の電源をより早く作動状態にすることができる。また、第１の電源でヒータを駆動できるので、ヒータ用電源を省略することにより、安価な電源システムが得られるという利点もある。

（１２） 前記第２のステップにおいて、前記第２の電源の出力電力が所定値以下に低下した場合は、前記負荷の駆動のための電源を前記第２の電源から前記第１の電源に切り替えることが好ましい。
このようにすれば、何らかの原因で第２の電源の出力電力が低下しても、第１の電源が負荷を駆動するので、負荷に対する電力供給が不測の事態で停止するのを未然に防止することができる。

以上の通り、本発明によれば、溶融塩電池を利用した電源システムにおいて、システムの起動直後から負荷を駆動することができる。従って、溶融塩電池を利用しているにも拘わらず、移動体の負荷の駆動に適した搭載型電源の電源システムを提供可能となる。

第１実施形態に係る電源システムの利用形態を示す説明図である。 第１実施形態に係る電源システムの内部構成を示すブロック図である。 制御部による電源切り替え処理の一例を示す説明図である。 溶融塩電池の構成を模式的に示す斜視図である。 溶融塩電池ユニットの構成を模式的に示す斜視図である。 第２実施形態に係る電源システムの内部構成を示すブロック図である。 制御部による電源切り替え処理の一例を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
（システムの利用形態）
図１は、第１実施形態に係る電源システム１の利用形態を示す説明図である。
図１に示すように、本実施形態の電源システム１は、電気自動車などの車両２に搭載されて車載バッテリとして利用される搭載型電源の一種である。

電源システム１には、操作部３が信号線を介して接続されている。操作部３は、利用者（車両２の搭乗者）がこれに対する操作入力を行うことにより、電源起動の指令を電源システム１に送信するためのものである。
また、電源システム１には、負荷４が電力線を介して接続されている。負荷４は、車両２の駆動源となる電気モータや、ヘッドライト及びワイパーなど、車両２に通常搭載される電気機器よりなる。

（システムの全体構成）
図２は、第１実施形態に係る電源システムの内部構成を示すブロック図である。
図２に示すように、電源システム１は、第１の電源である蓄電装置１１と、溶融塩電池３１を有する第２の電源である溶融塩電池ユニット（以下、単に「電池ユニット」と略称する場合がある。）１２と、電池ユニット１２のヒータ３２に電力を供給するためのヒータ用電源１３とを備えている。

また、電源システム１は、各電源１１〜１３の出力先を切り替え可能な入出力変換部１４と、入出力変換部１４を切り替え制御する制御部１５と、溶融塩電池３１の温度を計測するための温度センサ１６と、商用電源等よりなる外部電源１７の接続カプラ１８とを備えている。
なお、図２において、実線で描かれた接続線は「電力線」であり、破線で描かれた接続線は「信号線」である。

入出力変換部１４は複数の電力端子Ｐ０〜Ｐ３，Ｌｆ，Ｌｈを有する。このうち、「Ｐ０」は外部電源１７の電力端子であり、「Ｐ１」は蓄電装置１１の電力端子であり、「Ｐ２」は電池ユニットの電力端子であり、「Ｐ３」はヒータ用電源１３の電力端子である。また、「Ｌｆ」は負荷４の電力端子であり、「Ｌｈ」はヒータ３２の電力端子である。各電源１１〜１３、負荷４及びヒータ３２は、入出力変換部１４の所定の端子Ｐ０〜Ｐ３，Ｌｆ，Ｌｈに電力線を介してそれぞれ接続されている。

入出力変換部１４は、双方向の昇降圧機能を有するＤＣ／ＤＣ変換回路と、外部電源１７の交流を整流するＡＣ／ＤＣ変換回路とを内部に有する。
各電力端子Ｐ０〜Ｐ３，Ｌｆ，Ｌｈのうち、直流用の端子同士間（例えば、Ｐ１−Ｌｆ間、Ｐ２−Ｌｆ間及びＰ１−Ｐ２間など）はＤＣ／ＤＣ変換回路を介して接続され、交流用の端子と直流用の端子間（例えば、Ｐ０−Ｐ１間、Ｐ０−Ｐ２間及びＰ０−Ｐ３間など）はＡＣ／ＤＣ変換回路を介して接続されている。

入出力変換部１４は、電力端子Ｐ０〜Ｐ３，Ｌｆ，Ｌｈ間の導通を入り切り可能な複数のスイッチを内部に有する。制御部１５は、これらのスイッチをオン／オフすることにより、電力端子Ｐ０〜Ｐ３，Ｌｆ，Ｌｈ間の電力経路を制御することができる。
例えば、制御部１５は、蓄電装置１１にて負荷４を駆動する場合は、Ｐ１−Ｌｆ間が導通しかつＰ２−Ｌｆ間が切断するように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。また、制御部１５は、電池ユニット１２にて負荷４を駆動する場合は、Ｐ１−Ｌｆ間が切断しかつＰ２−Ｌｆ間が導通するように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。

更に、制御部１５は、外部電源１７にてシステム１内の電源１１〜１３を充電する場合は、Ｐ０−Ｐ１間、Ｐ０−Ｐ２間及びＰ０−Ｐ３間がそれぞれ導通するように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。
このように、制御部１５は、入出力変換部１４のスイッチを制御することにより、電源１１〜１３、負荷４及びヒータ３２の電力供給元や電力供給先を切り替える、「電源切り替え処理」を実行できるが、この処理の詳細は後述する。

制御部１５は、各種のデータ及びコンピュータプログラムを記憶するメモリと、メモリから読み出したプログラムを実行して所定の処理を実現するＣＰＵとを有する。
制御部１５は、操作部３からの操作信号に応じて、各電源１１〜１３及び入出力変換部１４を制御する。例えば、操作部３からの起動指令を受信すると、制御部１５は、ヒータ用電源１３の起動と入出力変換部１４に対するスイッチ制御を行い、ヒータ３２を駆動して電池ユニット１２の溶融塩電池３１を加熱させる。

温度センサ１６は、サーミスタ又は熱電対等よりなり、断熱材３３（図５参照）の内側に配置されている。制御部１５は、温度センサ１６の検出信号から求まる電池ユニット１２の内部温度に基づいて、ヒータ用電源１３からの電力供給を調整することにより、溶融塩電池３１の温度をほぼ一定範囲内に収束させる温度制御を実行可能である。
例えば、制御部１５は、測定温度が所定温度以上の場合はヒータ３２への電力供給を停止し、所定温度未満の場合は電力供給を再開し、溶融塩電池３１の温度を保持する。

制御部１５は、蓄電装置１１、電池ユニット１２及びヒータ用電源１３とも信号線（図２では図示せず）を介して繋がっており、これらの電源１１〜１３を充電又は放電のいずれかの動作モードに切り替えることができる。
また、制御部１５は、入出力変換部１４に設けた電流及び電圧の測定センサ（図示せず）とも繋がっており、各電源１１〜１３が出力する電流値及び電圧値と、この値から求まる各電源１１〜１３の出力電力の値をほぼリアルタイムの周期で演算している。

（溶融塩電池の構成）
図４は、溶融塩電池３１の構成を模式的に示す斜視図である。
図４に示すように、溶融塩電池３１は、直方体の箱状の電池容器３１６内に、矩形板状の正極３１１、シート状のセパレータ３１３及び矩形板状の負極３１２を厚さ方向に並設することによって構成されている。図３中の破線は、電池容器３１６の外形線である。
正極３１１、セパレータ３１３及び負極３１２はその順で厚さ方向に重ね合わされ、電池容器３１６の底面に対して縦に立設されている。

正極３１１は、矩形板状の集電体上に、ＮａＣｒＯ_２等の正極活物質を含む正極材を塗布することによって形成されている。
負極３１２は、矩形板状の集電体上に、Ｓｎ（すず）等の負極活物質を含む負極材をメッキすることによって形成されている。セパレータ３１３は、ケイ酸ガラス又は樹脂等の絶縁性の材料よりなり、内部に電解質を保持でき、電荷のキャリアとなるイオンが通過できる形状に形成されている。

具体的には、セパレータ３１３は、例えばガラスクロス又は多孔質の形状に形成された樹脂である。セパレータ３１３は、正極３１１と負極３１２の間を離隔するものであり、正極３１１、負極３１２及びセパレータ３１３には、溶融塩からなる電解質が含浸されている。
電解質は、溶融状態で導電性の液体となる溶融塩よりなる。融点をできるだけ低下させるために、電解質は複数種類の溶融塩が混合していることが望ましい。

例えば、電解質は、ナトリウムイオンをカチオンとしＦＳＡ（ビスフルオロスルフォニルアミド） をアニオンとしたＮａＦＳＡと、カリウムイオンをカチオンとしＦＳＡ をアニオンとしたＫＦＳＡとの混合塩である。
なお、電解質である溶融塩は、ＴＦＳＡ（ビストリフルオロメチルスルフォニルアミド）又はＦＴＡ（フルオロトリフルオロメチルスルフォニルアミド）等の他のアニオンを含んでいてもよく、有機イオン等の他のカチオンを含んでいてもよい。

正極３１１には、導電材製の正極用接続部材３１４が接続され、負極３１２には、導電材製の負極用接続部材３１５が接続されている。これらの接続部材３１４，３１５は、それぞれ図示しない端子に接続されている。この端子は、他の溶融塩電池３１又は入出力変換部１４に接続されている。
なお、図４に示す溶融塩電池の構成は模式的ものであり、溶融塩電池３１内には、充放電時の正極３１１又は負極３１２の変形を抑制するための弾性部材など、図示しないその他の構成部材が含まれている。

また、図４では、正極３１１及び負極３１２を一対備える構造のものを例示したが、溶融塩電池３１は、セパレータ３１３を間に介して複数の正極３１１及び負極３１２を交互に重ねてある構造であってもよい。
更に、溶融塩電池３１の形状は、直方体の形状に限るものではなく、円柱状等のその他の形状であってもよい。

（電池ユニットの構成）
図５は、溶融塩電池ユニット１２の構成を模式的に示す斜視図である。
図５に示すように、電池ユニット１２は、Ｘ方向とＹ方向に２次元配列された複数（図例では合計３６個）の溶融塩電池３１と、この電池３１に接触させて設けられた複数のヒータ３２とを備えている。

なお、図５においては、溶融塩電池３１とヒータ３２とを区別し易いように、ヒータ３２の端縁面にハッチングを施してある（図２及び図６についても同様）。
Ｘ方向では、４個の溶融塩電池３１が直線状にかつ直列に接続されている。また、Ｙ方向では、直列接続された４個の溶融塩電池３１からなる電池列が、９列並行に並べて互いに並列に接続されている。各電池列の正極は、電力線を介して入出力変換部１４の電源端子Ｐ２に接続されている（図２参照）。

Ｙ方向の両端には、それぞれ矩形平板状のヒータ３２が設けられ、ヒータ３２は溶融塩電池３１の側面に接触している。また、３列目と４列目の電池列の間と、６列目と７列目の間には、同じヒータ３２が介在されている。
すなわち、１つの溶融塩電池ユニット１２には４個のヒータ３２が含まれており、１列目、３列目、４列目、６列目、７列目及び９列目の溶融塩電池３１の電池列に、それぞれヒータ３２が接触している。

各ヒータ３２の正極は、電力線を介して入出力変換部１４の電源端子Ｌｈに接続されている（図２参照）。ヒータ３２は、ラバーヒータ又はセラミックヒータなど、電力供給されると発熱する板状の電熱ヒータよりなる。
ヒータ３２は、主としてヒータ用電源１３からの電力供給により発熱し、電池ユニット１２内の溶融塩電池３１を加熱する。溶融塩電池ユニット１２の外周部分は、断熱材３３で全体的に覆われている。図５中の破線は、その断熱材３３の外形線である。

なお、図５に示した複数の溶融塩電池３１の配置及び接続態様や、複数のヒータ３２の配置はあくまでも一例であり、溶融塩電池ユニット１２の構成は、図示のものに限定されるものではない。

（蓄電装置の構成）
蓄電装置１１は、常温での充放電が可能な二次電池よりなる。蓄電装置１１の正極は、電力線を介して入出力変換部１４の電源端子Ｐ１に接続されている（図２参照）。
本実施形態の蓄電装置１１は、蓄電池又はキャパシタにより構成することができる。蓄電池としては、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池、ニッケル水素二次電池などを採用することができる。

キャパシタしては、電界二層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ナトリウムイオンキャパシタなどを採用することができる。
蓄電池の場合は、高速の充放電には不向きであるが蓄電容量が大きい。そこで、電池ユニット１２の準備状態が比較的長くかかる場合には、準備状態における負荷４の駆動を比較的長時間で行えるようにするため、蓄電池を採用することが好ましい。

一方、キャパシタは、エネルギー密度が大きく瞬間的な大電流出力が可能である。そこで、例えば、車両２が急加速する場合など、負荷（電動モータ）４を大電流で駆動する必要性を想定する場合には、キャパシタを採用することが好ましい。
もっとも、本実施形態の蓄電装置１１としては、上記蓄電池とキャパシタの双方を併用したものであってもよく、この場合には、それらの双方の利点を兼ね備えた蓄電装置１１が得られる。

（制御部による電源切り替え処理）
図３は、制御部１５による電源切り替え処理の一例を示す説明図である。
ここで、図３（ａ）の「準備状態」とは、電池ユニット１２の停止状態（従って、溶融塩電池３１の電解質は固化している。）から作動状態に至るまでの状態のことをいい、図３（ｂ）の「作動状態」とは、当該電池ユニット１２に対する充放電が可能な状態（従って、溶融塩電池３１の電解質は液化している。）のことをいう。

図３（ｃ）の「本格稼働状態」とは、電池ユニット１２が作動状態である場合において、電池ユニット１２の出力電力が所定値以上で安定した状態が、所定時間（例えば５分）以上継続している状態のことをいう。
図３（ｄ）の「電力低下状態」とは、電池ユニット１２がいったん作動状態となった場合において、何らかの原因で電池ユニット１２の出力電力が所定値未満に低下した状態のことをいう。

また、図３（ｅ）の「外部充電状態」とは、本実施形態の電源システム１に対して、外部電源１７からの充電を行う状態のことをいう。
以下、図２及び図３を参照して、上記（ａ）〜（ｅ）の状態ごとに、制御部１５が行う電源切り替え処理について説明する。

＜準備状態の電力経路＞
制御部１５は、操作部３からシステムの起動指令を受信すると、図３（ａ）に示す準備状態の電力経路となるように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。
図３（ａ）に示すように、「準備状態」では、ヒータ用電源１３の電力端子Ｐ３がヒータ３２の電源端子Ｌｈに接続され、蓄電装置１１の電力端子Ｐ１が負荷４の電力端子Ｌｆに接続される。

従って、この場合、ヒータ用電源１３からの電力供給により、溶融塩電池３１の温度が上昇するようにヒータ３２が溶融塩電池３１を加熱するとともに、負荷４は蓄電装置１１からの電力供給によって駆動される。
制御部１５は、温度センサ１６の検出信号に基づく測定温度が、溶融塩電池３１が作動可能な所定温度（例えば７０℃程度）になるまで、図３（ａ）の準備状態の電力経路を維持する。

電池ユニット１２の作動条件（電池ユニット１２に対する充放電が可能な作動状態となるための条件）は、溶融塩電池３１の温度が所定温度以上になることだけでなく、入出力変換部１４に設けた電流センサ又は電圧センサの検出信号から求まる電池ユニット１２の出力電流又は出力電圧が、所定値以上であることを採用することにしてもよい。
また、電池ユニット１２の作動条件は、溶融塩電池３１の温度に基づく条件と、電池ユニット１２が出力する電流又は電圧に基づく条件の双方を併用することにしてもよい。

かかる条件の併用を行う場合には、溶融塩電池３１の温度が所定温度以上であり、かつ、電池ユニット１２の出力電流又は出力電圧が所定値以上である場合に、電池ユニット１２が作動状態に入ったと判定することが好ましい。
その理由は、例えば、温度条件が成立しただけで作動状態と見なす場合に比べて、温度条件と電流又は電圧条件が同時に成立した場合に作動状態と見なす方が、電池ユニット１２が作動状態に入ったことをより正確に判定できるからである。

なお、図３（ａ）に破線で示すように、準備状態において、蓄電装置１１の電力端子Ｐ０をヒータ３２の電源端子Ｌｈにも接続し、ヒータ３２を、ヒータ用電源１３と蓄電装置１１からの電源供給によって駆動することにしてもよい。
このようにすれば、ヒータ用電源１３だけでヒータ３２を駆動する場合に比べて、溶融塩電池３１をより早く加熱でき、電池ユニット１２をより早く作動状態に遷移させることができる。

＜作動状態の電力経路＞
制御部１５は、電池ユニット１２の作動条件が成立したことを検出すると、図３（ｂ）に示す作動状態の電力経路となるように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。
図３（ｂ）に示すように、「作動状態」では、ヒータ用電源１３の電力端子Ｐ３がヒータ３２の電源端子Ｌｈに接続され、電池ユニット１２の電力端子Ｐ２が負荷４の電力端子Ｌｆに接続される。

従って、この場合、ヒータ用電源１３からの電力供給により、ヒータ３２が溶融塩電池３１の温度を保持できる程度に発熱するとともに、負荷４は電池ユニット１２からの電力供給によって駆動される。
制御部１５は、電池ユニット１２が作動状態になると、電池ユニット１２の出力電流と出力電圧から当該ユニット１２の出力電力をモニタリングし、その出力電力が所定値以上で安定した状態が所定時間（例えば５分）以上継続した場合には、電池ユニット１２が本格稼働になったと判定する。

また、制御部１５は、電池ユニット１２が作動状態である場合において、モニタリングした出力電力が所定値未満に低下したか否かにより、電池ユニット１２に電力低下が発生したか否かについても判定する。

＜本格稼働状態の電力経路＞
制御部１５は、電池ユニット１２が本格稼働になったと判定すると、図３（ｃ）に示す本格稼働状態の電力経路となるように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。
図３（ｃ）に示すように、「本格稼働状態」では、ヒータ用電源１３の電力端子Ｐ３がヒータ３２の電源端子Ｌｈに接続され、電池ユニット１２の電力端子Ｐ２が負荷４の電力端子Ｌｆだけでなく、蓄電装置１１の電力端子Ｐ１にも接続される。

従って、この場合、電池ユニット１２からの電力供給により、負荷４が駆動されるだけでなく、蓄電装置１１に対する充電が同時に行われる。
このように、本実施形態では、電池ユニット１２が本格稼働状態になると、電池ユニット１２の電力を蓄電装置１１の充電にも使用するので、蓄電装置１１の残容量の低下を抑制することができる。このため、車両２が駐停車して電源システム１が停止したあと、次に電源システム１を再起動させる場合に、蓄電装置１１による負荷４の駆動（図３（ａ）の準備状態における負荷４の駆動）を確実に行えるという利点がある。

なお、図３（ｃ）に破線で示すように、本格稼働状態において、電池ユニット１２の電力端子Ｐ２をヒータ用電源１３の電源端子Ｐ３にも接続し、ヒータ用電源１３に対する充電を同時に行うことにしてもよい。
このようにすれば、ヒータ用電源１３の残容量の低下を抑制することができる。このため、車両２が駐停車して電源システム１が停止したあと、次に電源システム１を再起動させる場合に、ヒータ用電源１３によるヒータ３２の駆動（図３（ａ）の準備状態におけるヒータ３２の駆動）を確実に行うことができる。

＜電力低下状態の電力経路＞
制御部１５は、電池ユニット１２に電力低下が生じた場合には、図３（ｄ）に示す電力低下状態の電力経路となるように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。
図３（ｄ）に示すように、「電力低下状態」では、ヒータ用電源１３の電力端子Ｐ３がヒータ３２の電源端子Ｌｈに接続され、蓄電装置１１の電力端子Ｐ１が負荷４の電力端子Ｌｆに接続される。

従って、この場合、ヒータ用電源１３からの電力供給により、ヒータ３２が溶融塩電池３１の温度を保持できる程度に発熱し、負荷４の電力供給源が電池ユニット１２から蓄電装置１１に切り替わる。
このように、本実施形態では、何らかの原因で電池ユニット１２の出力電力が低下しても、蓄電装置１１が代わりに負荷４を駆動するので、負荷４に対する電力供給が不測の事態で停止するのを未然に防止できるという利点がある。

なお、図３（ｄ）に破線で示すように、電力低下状態において、蓄電装置１１の電力端子Ｐ１を電池ユニット１２の電源端子Ｐ２にも接続し、蓄電装置１１の電力供給により電池ユニット１２を充電することにしてもよい。
このようにすれば、電池ユニット１２の電力低下の原因が残容量不足である場合に、電池ユニット１２の残容量を増加させることができ、電池ユニット１２の出力電力を回復させることができる。

＜外部充電状態の電力経路＞
制御部１５は、接続カプラ１８に設けたセンサ（図示せず）により、外部電源１７が接続されたか否かを検出している。
そして、制御部１５は、外部電源１７が接続された場合は、図３（ｅ）に示す外部充電状態の電力経路となるように、入出力変換部１４のスイッチを制御する。

図３（ｅ）に示すように、「外部充電状態」では、外部電源１７の電池端子Ｐ０が、蓄電装置１１の電力端子Ｐ１、電池ユニット１２の電力端子Ｐ２及びヒータ用電源１３の電力端子Ｐ３にそれぞれ接続され、ヒータ用電源１３の電力端子Ｐ３がヒータ３２の電源端子Ｌｈに接続される。
従って、この場合、ヒータ用電源１３からの電力供給により、溶融塩電池３１の温度が上昇するようにヒータ３２が溶融塩電池３１を加熱するとともに、外部電源１７からの電力供給により、各電源１１〜１３に対する充電が行われる。

〔電源システムの効果〕
以上の通り、本実施形態の電源システム１によれば、制御部１５が、電池ユニット１２の作動条件が成立する作動状態である場合は、電池ユニット１２によって負荷４を駆動させるが、電池ユニット１２の作動条件が成立しない準備状態である場合は、蓄電装置１１によって負荷４を駆動させる。
従って、電池ユニット１２がシステムの起動直後から作動状態に入る前の準備状態である場合でも、負荷４を駆動することができ、溶融塩電池３１を利用した電源システム１であるにも拘わらず、車両２の負荷４の駆動に適した搭載型電源を実現することができる。

〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係る電源システム１の内部構成を示すブロック図である。
第２実施形態（図６）の電源システム１が第１実施形態（図２）のそれと異なる点は、ヒータ用電源１３が省略され、これに対応する電力端子Ｐ３が入出力変換部１４に設けられていない点にある。
図７は、第２実施形態の電源システム１における、制御部１５による電源切り替え処理の一例を示す説明図である。

第２実施形態に係る図７の処理と第１実施形態に係る図３の処理を対比すれば明らかな通り、第２実施形態では、ヒータ用電源１３（電力端子Ｐ３）の省略に伴い、図７（ａ）〜（ｅ）の各状態におけるヒータ３２に対する電力供給を、蓄電装置１１が担うようになっている。
例えば、図７（ａ）の準備状態では、制御部１５は、蓄電装置１１の電源端子Ｐ１を負荷４の電源端子Ｌｆだけでなく、ヒータ３２の電源端子Ｌｈにも接続し、蓄電装置１１によってヒータ３２を駆動させる。

このように、蓄電装置１１がヒータ３２にも電力供給を行うようにすれば、図６に示すような、ヒータ用電源１３を省略したシステム構成を採用することができ、その分だけ製造コストが安価な電源システム１が得られるという利点がある。

〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態で示した電源システム１は、電気自動車２用の搭載型電源だけでなく、鉄道車両、航空機又は船舶などの電気自動車２以外の移動体のための搭載型電源として利用することもできる。

１ 電源システム
２ 車両（電気自動車）
３ 操作部
４ 負荷
１１ 蓄電装置（第１の電源）
１２ 溶融塩電池ユニット（第２の電源）
１３ ヒータ用電源
１４ 入出力変換部
１５ 制御部
１６ 温度センサ
１７ 外部電源
１８ 接続カプラ
３１ 溶融塩電池
３２ ヒータ

Claims (9)

1. 常温での充放電が可能な第１の電源と、
   常温では固体である電解質がその融点以上の温度で溶融すると充放電が可能となる１又は複数の溶融塩電池を含む第２の電源と、
   前記第２の電源の作動条件が成立しない場合は、前記第１の電源に負荷を駆動させ、前記作動条件が成立する場合は、前記第２の電源に前記負荷を駆動させる制御部と、
   を備えていることを特徴とする電源システム。
2. 前記制御部は、前記作動条件が成立しかつ前記第２の電源が本格稼働した場合は、前記第２の電源の電力を前記第１の電源の充電にも使用する請求項１に記載の電源システム。
3. 前記第２の電源は、蓄電池及びキャパシタのうちの少なくとも１つを含む電源である請求項１又は２に記載の電源システム。
4. 前記第２の電源を構成する前記溶融塩電池を作動可能な所定温度以上に加熱及び保温するためのヒータを更に備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記制御部は、前記作動条件が成立しない場合は、前記第１の電源に前記ヒータを駆動させる請求項４に記載の電源システム。
6. 前記作動条件には、前記第２の電源を構成する前記溶融塩電池が作動可能な所定温度以上であることが含まれる請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
7. 前記作動条件には、前記第２の電源が出力する電流又は電圧が所定値以上であることが含まれる請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源システム。
8. 前記制御部は、前記作動条件の成立後に前記第２の電源の出力電力が所定値未満に低下した場合は、前記第１の電源に前記負荷を駆動させる請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源システム。
9. 下記に定義する第１及び第２の電源を備えた電源システムの制御方法であって、
   前記第２の電源が準備状態である間は、前記第１の電源により負荷を駆動する第１のステップと、
   前記第２の電源が準備状態から作動状態に移行した場合は、前記第２の電源により前記負荷を駆動する第２のステップと、
   を含むことを特徴とする電源システムの制御方法。
   第１の電源：常温での充放電が可能な電源
   第２の電源：常温では固体である電解質がその融点以上の温度で溶融すると充放電が可能となる１又は複数の溶融塩電池を含む電源

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