JP3331529B2 - 蓄電装置及び電力システム - Google Patents
蓄電装置及び電力システムInfo
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- JP3331529B2 JP3331529B2 JP00886594A JP886594A JP3331529B2 JP 3331529 B2 JP3331529 B2 JP 3331529B2 JP 00886594 A JP00886594 A JP 00886594A JP 886594 A JP886594 A JP 886594A JP 3331529 B2 JP3331529 B2 JP 3331529B2
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- secondary battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池を複数個接続
して構成した蓄電装置に関する。特に、単位二次電池に
異常が発生した場合にも正常に長期間安定した作動をす
る蓄電装置に関する。さらに二次電池を複数個接続し
て、該複数個の二次電池からの出力を負荷に供給する電
力システムに関する。
して構成した蓄電装置に関する。特に、単位二次電池に
異常が発生した場合にも正常に長期間安定した作動をす
る蓄電装置に関する。さらに二次電池を複数個接続し
て、該複数個の二次電池からの出力を負荷に供給する電
力システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＣＯ2の増加による温室効果で地
球の温暖化が生じることが予測され、新たな火力発電所
の建設が難しくなってくるため、発電機の有効利用とし
て夜間電力を一般家庭に設置した二次電池に蓄えて負荷
を平準化する、いわゆるロードレベリングを行うロード
コンディショナーが提案されている。また、大気汚染物
質を排出しない電気自動車のための高エネルギー密度の
二次電池の研究開発の計画が進められている。
球の温暖化が生じることが予測され、新たな火力発電所
の建設が難しくなってくるため、発電機の有効利用とし
て夜間電力を一般家庭に設置した二次電池に蓄えて負荷
を平準化する、いわゆるロードレベリングを行うロード
コンディショナーが提案されている。また、大気汚染物
質を排出しない電気自動車のための高エネルギー密度の
二次電池の研究開発の計画が進められている。
【０００３】上記高出力が要求される電気自動車やロー
ドコンディショナーに用いる二次電池としては、大型で
単一の電池を製造するのが難しいこともあって、複数の
二次電池をアレイ状に並列あるいは直列に接続して構成
した蓄電装置を使用することになると思われる。しかし
ながら、完全に均一な性能を有する単位電池を製造する
ことが困難なことから各単位電池の寿命は多少異なる。
従って、複数の単位電池を接続して構成される蓄電装置
を長期間使用していく中で、先に寿命が尽きてしまう単
位電池ができた場合、寿命が尽きた単位電池の影響で蓄
電装置の性能低下を引き起こすことが予想される。特
に、負極活物質にリチウムあるいは亜鉛を使用した電池
では、充電時にリチウムのデンドライトあるいは亜鉛の
デンドライトが発生し易く、短絡する電池が出てくる可
能性が、他の電池に比較して大きい。リチウム電池やニ
ッケル亜鉛電池や空気亜鉛電池や臭素亜鉛電池、酸化銀
亜鉛電池は、エネルギー密度が高いので将来の電力蓄電
用二次電池として期待されているが、複数個の電池を直
並列に組み合わせて高出力化をする場合には、上記問題
点は大きいと考えられる。
ドコンディショナーに用いる二次電池としては、大型で
単一の電池を製造するのが難しいこともあって、複数の
二次電池をアレイ状に並列あるいは直列に接続して構成
した蓄電装置を使用することになると思われる。しかし
ながら、完全に均一な性能を有する単位電池を製造する
ことが困難なことから各単位電池の寿命は多少異なる。
従って、複数の単位電池を接続して構成される蓄電装置
を長期間使用していく中で、先に寿命が尽きてしまう単
位電池ができた場合、寿命が尽きた単位電池の影響で蓄
電装置の性能低下を引き起こすことが予想される。特
に、負極活物質にリチウムあるいは亜鉛を使用した電池
では、充電時にリチウムのデンドライトあるいは亜鉛の
デンドライトが発生し易く、短絡する電池が出てくる可
能性が、他の電池に比較して大きい。リチウム電池やニ
ッケル亜鉛電池や空気亜鉛電池や臭素亜鉛電池、酸化銀
亜鉛電池は、エネルギー密度が高いので将来の電力蓄電
用二次電池として期待されているが、複数個の電池を直
並列に組み合わせて高出力化をする場合には、上記問題
点は大きいと考えられる。
【０００４】例えば、複数個の単位二次電池が並列に接
続されて構成されている蓄電装置の一単位電池が内部短
絡し、蓄電装置に外部負荷が接統され、蓄電装置が放電
状態にある場合には、内部短絡した短絡電池でも電力が
消費され、蓄電装置の出力の低下が起こる。さらには、
内部短絡した電池の電解液の分解も起きる場合もある。
一方、充電状態でも、短絡した電池で電力が消費される
ので、充電効率が落ちる。また、複数個の単位電池が直
列に接続されて構成されている蓄電装置の一単位電池が
内部短絡した場合にも、同様に、蓄電装置の出力低下と
内部短絡した電池の電解液の分解が起きると予想され
る。また、電力源として安定的に一定の電力を供給でき
なければ使用するシステム機器にとって致命的な欠陥に
なる場合があることが考えられる。
続されて構成されている蓄電装置の一単位電池が内部短
絡し、蓄電装置に外部負荷が接統され、蓄電装置が放電
状態にある場合には、内部短絡した短絡電池でも電力が
消費され、蓄電装置の出力の低下が起こる。さらには、
内部短絡した電池の電解液の分解も起きる場合もある。
一方、充電状態でも、短絡した電池で電力が消費される
ので、充電効率が落ちる。また、複数個の単位電池が直
列に接続されて構成されている蓄電装置の一単位電池が
内部短絡した場合にも、同様に、蓄電装置の出力低下と
内部短絡した電池の電解液の分解が起きると予想され
る。また、電力源として安定的に一定の電力を供給でき
なければ使用するシステム機器にとって致命的な欠陥に
なる場合があることが考えられる。
【０００５】図１０はｍ個の単位二次電池を電気的に並
列に接続して構成した蓄電装置に外部負荷を接続して放
電させた場合の回路を示したものである。ここで第３番
目の電池が短絡した場合には、第３番目の電池には他の
接続された電池より電流が流れ込み電力が消費され発熱
し、電解液の分解を引さ起こす場合も起きてくる。第３
番目の電池の短絡に伴って、外部負荷に流れる電流は急
激に低下することになる。
列に接続して構成した蓄電装置に外部負荷を接続して放
電させた場合の回路を示したものである。ここで第３番
目の電池が短絡した場合には、第３番目の電池には他の
接続された電池より電流が流れ込み電力が消費され発熱
し、電解液の分解を引さ起こす場合も起きてくる。第３
番目の電池の短絡に伴って、外部負荷に流れる電流は急
激に低下することになる。
【０００６】図１１は、ｎ個の単位電池を電気的に直列
に接続して構成した蓄電装置に、充電器を接続して充電
した場合の回路を示したものである。ここで第３番目の
電池が短絡した場合には、第３番目の電池では電気量が
充電に使用されず、熱として消費され、電解液の分解を
引き起こす場合等も起きてくる。
に接続して構成した蓄電装置に、充電器を接続して充電
した場合の回路を示したものである。ここで第３番目の
電池が短絡した場合には、第３番目の電池では電気量が
充電に使用されず、熱として消費され、電解液の分解を
引き起こす場合等も起きてくる。
【０００７】複数の二次電池を並列あるいは直列に接続
して構成した蓄電装置では、上記図１０と図１１の例か
ら、１個の二次電池に短絡などの異常が起きた場合には
充放電の効率が低下し、火災などの事故の原因になり得
ることがわかる。
して構成した蓄電装置では、上記図１０と図１１の例か
ら、１個の二次電池に短絡などの異常が起きた場合には
充放電の効率が低下し、火災などの事故の原因になり得
ることがわかる。
【０００８】従って、複数個の二次電池を電気的に直並
列に接続して構成する蓄電装置において、電池に異常が
発生しても、充放電の効率が極端に低下することなく、
火災などの事故の発生もない安全で、かつ安定して電力
を供給できるシステムの開発が望まれる。
列に接続して構成する蓄電装置において、電池に異常が
発生しても、充放電の効率が極端に低下することなく、
火災などの事故の発生もない安全で、かつ安定して電力
を供給できるシステムの開発が望まれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の複数
個の二次電池から成る蓄電装置の欠点を解決し、安定し
た出力を出す、より安全な蓄電装置及び電力システムを
提供することを目的とする。
個の二次電池から成る蓄電装置の欠点を解決し、安定し
た出力を出す、より安全な蓄電装置及び電力システムを
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来の
欠点を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、複数個の二
次電池を接続して高出力化した蓄電装置の運転中に、二
次電池に異常が発生した場合、異常な電池を電気的に切
り離すことによって、蓄電装置の出力低下を極力防ぐこ
とができ、充電時の効率低下及び事故発生を低減でき、
蓄電装置を構成する各単位電池の寿命を確保でき、また
切り離した電池分の電圧を補う手段を設けることによっ
て蓄電エネルギーの利用効率の低下を抑えることが可能
になることを見いだした。
欠点を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、複数個の二
次電池を接続して高出力化した蓄電装置の運転中に、二
次電池に異常が発生した場合、異常な電池を電気的に切
り離すことによって、蓄電装置の出力低下を極力防ぐこ
とができ、充電時の効率低下及び事故発生を低減でき、
蓄電装置を構成する各単位電池の寿命を確保でき、また
切り離した電池分の電圧を補う手段を設けることによっ
て蓄電エネルギーの利用効率の低下を抑えることが可能
になることを見いだした。
【００１１】本発明の蓄電装置は、複数の二次電池をア
レイ状に並列および／または直列に接続して構成されて
る蓄電装置であって、前記各二次電池の異常を検知する
手段と、異常の発生した二次電池出力端子を電気的に切
り離し、直列接続の場合は同時に異常な二次電池が接続
されていた端子を短絡させる手段と切り離した電池分の
電圧を補う手段と、逆流防止ダイオードとを有したこと
を特徴とする。本発明の蓄電装置は、複数の二次電池が
アレイ状に並列および／または直列に接続されてなる蓄
電装置であって、前記各二次電池の異常を検知する手段
と、異常の発生した二次電池出力端子を電気的に切り離
し、直列接続の場合は同時に異常な二次電池が接続され
ていた端子を短絡させる手段と、切り離した電池分の電
圧を補う手段と有した蓄電装置であり、前記切り離した
電池分の電圧を補う手段は、補助電源もしくは昇圧回路
からなる手段であることを特徴とする。
レイ状に並列および／または直列に接続して構成されて
る蓄電装置であって、前記各二次電池の異常を検知する
手段と、異常の発生した二次電池出力端子を電気的に切
り離し、直列接続の場合は同時に異常な二次電池が接続
されていた端子を短絡させる手段と切り離した電池分の
電圧を補う手段と、逆流防止ダイオードとを有したこと
を特徴とする。本発明の蓄電装置は、複数の二次電池が
アレイ状に並列および／または直列に接続されてなる蓄
電装置であって、前記各二次電池の異常を検知する手段
と、異常の発生した二次電池出力端子を電気的に切り離
し、直列接続の場合は同時に異常な二次電池が接続され
ていた端子を短絡させる手段と、切り離した電池分の電
圧を補う手段と有した蓄電装置であり、前記切り離した
電池分の電圧を補う手段は、補助電源もしくは昇圧回路
からなる手段であることを特徴とする。
【００１２】更に本発明の電源システムは、複数の二次
電池がアレイ状に並列および／または直列に接続された
電源装置と、該電源装置と電気的に接続された負荷とを
有する電源システムであって、前記各二次電池の異常を
検知する手段と、異常の発生した二次電池出力端子を電
気的に切り離し、直列接続の場合は同時に異常な二次電
池が接続されていた端子を短絡させる手段と、切り離し
た電池分の電圧を補う手段と、逆流防止ダイオードとを
有することを特徴とする。
電池がアレイ状に並列および／または直列に接続された
電源装置と、該電源装置と電気的に接続された負荷とを
有する電源システムであって、前記各二次電池の異常を
検知する手段と、異常の発生した二次電池出力端子を電
気的に切り離し、直列接続の場合は同時に異常な二次電
池が接続されていた端子を短絡させる手段と、切り離し
た電池分の電圧を補う手段と、逆流防止ダイオードとを
有することを特徴とする。
【００１３】上記二次電池としては、電池ケース内で積
層またはスパイラル構造で電池の並列化あるいは直列化
がされている電池でもよいし、２個以上の電池が並列あ
るいは直列に接続されている組電池であってもよい。電
池の異常を細かく監視できるので、二次電池は一つの電
池ケースに納まった電池であった方が好ましい。
層またはスパイラル構造で電池の並列化あるいは直列化
がされている電池でもよいし、２個以上の電池が並列あ
るいは直列に接続されている組電池であってもよい。電
池の異常を細かく監視できるので、二次電池は一つの電
池ケースに納まった電池であった方が好ましい。
【００１４】上記本発明の蓄電装置及び電源システム
は、さらに、異常の発生した電池の切り離しと同時に取
り替えを知らせる手段、特に異常の発生した電池部のみ
の取り替えを知らせる手段、接続された各電池の交換時
期の目安を知らせる手段、異常な電池を新しい電池と交
換した後に他の電池と接続して復旧させる手段、安定し
た一定の電圧を出力するための安定化手段、蓄電装置の
残存電気量を表示する手段、充放電の状態を制御し、充
電か放電か待機状態であるかを表示する手段、商用の交
流を直流に変換する充電電源のための整流手段、ノイズ
除去手段、直流を交流に変換して出力する手段、直流電
圧を昇圧する手段などを用途によって備えることが好ま
しい。
は、さらに、異常の発生した電池の切り離しと同時に取
り替えを知らせる手段、特に異常の発生した電池部のみ
の取り替えを知らせる手段、接続された各電池の交換時
期の目安を知らせる手段、異常な電池を新しい電池と交
換した後に他の電池と接続して復旧させる手段、安定し
た一定の電圧を出力するための安定化手段、蓄電装置の
残存電気量を表示する手段、充放電の状態を制御し、充
電か放電か待機状態であるかを表示する手段、商用の交
流を直流に変換する充電電源のための整流手段、ノイズ
除去手段、直流を交流に変換して出力する手段、直流電
圧を昇圧する手段などを用途によって備えることが好ま
しい。
【００１５】本発明の蓄電装置を電気自動車用電源とし
て用い、充電ステーションが整備されている場合には、
整流手段を備えていなくてもよい。また、本発明の蓄電
装置の出力で交流作動機器を使用する場合には、直流
（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換するインバータを蓄電装
置に備えているのが望ましい。また、ロードコンディシ
ョナーなど商用電源と併用する場合には、蓄電装置の出
力を商用電源に切り替える手段を備えているのがよい。
さらに、本発明の蓄電装置は、太陽電池や燃料電池など
の別の出力を入力できる入力端子を有している方がよ
い。また、二次電池の直流出力を昇圧して出力したい場
合には、ＤＣ−ＤＣコンバータを本発明の蓄電装置に設
けた方が好ましい。
て用い、充電ステーションが整備されている場合には、
整流手段を備えていなくてもよい。また、本発明の蓄電
装置の出力で交流作動機器を使用する場合には、直流
（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換するインバータを蓄電装
置に備えているのが望ましい。また、ロードコンディシ
ョナーなど商用電源と併用する場合には、蓄電装置の出
力を商用電源に切り替える手段を備えているのがよい。
さらに、本発明の蓄電装置は、太陽電池や燃料電池など
の別の出力を入力できる入力端子を有している方がよ
い。また、二次電池の直流出力を昇圧して出力したい場
合には、ＤＣ−ＤＣコンバータを本発明の蓄電装置に設
けた方が好ましい。
【００１６】
【作用】以下、図面に従って本発明の作用を説明する。
図１は本発明の複数の二次電池を並列に接続して大容量
化を図った蓄電装置の二次電池周辺の回路図であり、図
１において、二次電池が１００で、スイッチング素子が
１０１で、ｍ個の単位電池が並列に接続されている。各
単位電池にはスイッチング素子が直列に接続されてい
る。図１（ａ）の第３番目の電池に短絡などの異常が発
生した時、図１（ｂ）のように、第３番目の電池に接続
されているスイッチング素子を作動させて電池を電気的
に切り離すことによって、系内に与える悪影響を最小限
にすることができる。
図１は本発明の複数の二次電池を並列に接続して大容量
化を図った蓄電装置の二次電池周辺の回路図であり、図
１において、二次電池が１００で、スイッチング素子が
１０１で、ｍ個の単位電池が並列に接続されている。各
単位電池にはスイッチング素子が直列に接続されてい
る。図１（ａ）の第３番目の電池に短絡などの異常が発
生した時、図１（ｂ）のように、第３番目の電池に接続
されているスイッチング素子を作動させて電池を電気的
に切り離すことによって、系内に与える悪影響を最小限
にすることができる。
【００１７】図２は本発明の複数の二次電池を電気的に
直列接続して出力の高電圧化を図った蓄電装置の二次電
池周辺の回路図であり、図２において２００は二次電
池、２０１はスイッチング素子で、ｎ個の電池が直列に
接続されている。各スイッチング素子は各単位電池に直
列に接続され、電池に異常が発生した場合、異常な電池
を電気的に切り離し、切り離した箇所を短絡することが
可能になっている。
直列接続して出力の高電圧化を図った蓄電装置の二次電
池周辺の回路図であり、図２において２００は二次電
池、２０１はスイッチング素子で、ｎ個の電池が直列に
接続されている。各スイッチング素子は各単位電池に直
列に接続され、電池に異常が発生した場合、異常な電池
を電気的に切り離し、切り離した箇所を短絡することが
可能になっている。
【００１８】図３は本発明の複数の二次電池を直並列に
接続して（ｎ＋１個を直列接続したものをｍ＋１個並列
接続して）高電圧化及び高容量化を図り、直列補助電源
を設けた蓄電装置の二次電池周辺の回路図であり、図２
と同様に単位電池に直列にスイッチング素子が接続さ
れ、異常な電池を切り離した場合にも蓄電装置の出力電
圧が安定して、出るようにしてある。また、充放電時の
逆流防止のためにダイオードも接続してある。例えば、
図３において、複数の二次電池のうち１個の性能の低下
した単位電池を切り離し両端を短絡した場合には、その
列の出力電圧が低下するので、そのままでは他の正常な
列の電圧より低くなるため、蓄電装置の総電流出力が低
下してしまう。しかし、電圧が低下した列の電池に予備
の直流補助電池を切り替えて接続することによって、電
圧を補い、電流出力の低下を防止できる。また、図４の
ように各列をＤＣ−ＤＣコンバータ内蔵の制御回路に接
続しておいて低下した電圧を昇圧する方法などで直列接
続した各列の電池の電圧バランスを制御することもでき
る。
接続して（ｎ＋１個を直列接続したものをｍ＋１個並列
接続して）高電圧化及び高容量化を図り、直列補助電源
を設けた蓄電装置の二次電池周辺の回路図であり、図２
と同様に単位電池に直列にスイッチング素子が接続さ
れ、異常な電池を切り離した場合にも蓄電装置の出力電
圧が安定して、出るようにしてある。また、充放電時の
逆流防止のためにダイオードも接続してある。例えば、
図３において、複数の二次電池のうち１個の性能の低下
した単位電池を切り離し両端を短絡した場合には、その
列の出力電圧が低下するので、そのままでは他の正常な
列の電圧より低くなるため、蓄電装置の総電流出力が低
下してしまう。しかし、電圧が低下した列の電池に予備
の直流補助電池を切り替えて接続することによって、電
圧を補い、電流出力の低下を防止できる。また、図４の
ように各列をＤＣ−ＤＣコンバータ内蔵の制御回路に接
続しておいて低下した電圧を昇圧する方法などで直列接
続した各列の電池の電圧バランスを制御することもでき
る。
【００１９】上記不足電圧を補償する手段を設けない場
合には、異常電池と切り離した直列化電池の充電深度が
他の正常な電池と異なることになり、蓄電装置の全二次
電池の寿命を短くするおそれが生じる。
合には、異常電池と切り離した直列化電池の充電深度が
他の正常な電池と異なることになり、蓄電装置の全二次
電池の寿命を短くするおそれが生じる。
【００２０】図５は、実際の本発明の蓄電装置の特徴で
ある二次電池５００周辺の実際的な回路構成の一例を示
したものである。単位電池には、直列にスイッチング素
子が接続され、センサが装着され、センサ出力はスキャ
ナーなどを介してセンサ回路に接続され、両端にスキャ
ナーなどを介して電圧検出回路が接続され、さらに、ス
キャナーなどを介して電流検出回路が接統されている。
各スイッチング素子、センサ回路、電圧検出回路、及び
電流検出回路は、制御回路に接続されている。さらに、
制御回路には、各二次電池の情報と蓄電装置の情報を表
示する表示回路が接続されている。図５において、二次
電池の、温度や歪などの異常は温度センサや歪センサな
どのセンサによって、電圧の異常は電圧検出回路によっ
て、電流の異常は電流検出回路によって検知し、制御回
路でスイッチング素子を作動させて、異常の発生した電
池を切り離す、同時に蓄電装置の出力の安定化を図り、
電池の交換を促す表示を表示する。異常の発生した二次
電池を正常な新しい電池と交換した後は、スイッチング
素子を作動させて新しい電池を系に接続する。
ある二次電池５００周辺の実際的な回路構成の一例を示
したものである。単位電池には、直列にスイッチング素
子が接続され、センサが装着され、センサ出力はスキャ
ナーなどを介してセンサ回路に接続され、両端にスキャ
ナーなどを介して電圧検出回路が接続され、さらに、ス
キャナーなどを介して電流検出回路が接統されている。
各スイッチング素子、センサ回路、電圧検出回路、及び
電流検出回路は、制御回路に接続されている。さらに、
制御回路には、各二次電池の情報と蓄電装置の情報を表
示する表示回路が接続されている。図５において、二次
電池の、温度や歪などの異常は温度センサや歪センサな
どのセンサによって、電圧の異常は電圧検出回路によっ
て、電流の異常は電流検出回路によって検知し、制御回
路でスイッチング素子を作動させて、異常の発生した電
池を切り離す、同時に蓄電装置の出力の安定化を図り、
電池の交換を促す表示を表示する。異常の発生した二次
電池を正常な新しい電池と交換した後は、スイッチング
素子を作動させて新しい電池を系に接続する。
【００２１】以上、図１、図２、図３、図４及び図５の
説明から、二次電池の中でも、充電時にデンドライトが
発生して短絡し易い、あるいは可燃性の有機溶剤を使用
している、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、臭素亜鉛
電池、酸化銀亜鉛電池、リチウム電池などの二次電池を
直並列化して使用する蓄電装置において、特に有効であ
ることがわかる。
説明から、二次電池の中でも、充電時にデンドライトが
発生して短絡し易い、あるいは可燃性の有機溶剤を使用
している、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、臭素亜鉛
電池、酸化銀亜鉛電池、リチウム電池などの二次電池を
直並列化して使用する蓄電装置において、特に有効であ
ることがわかる。
【００２２】図６は、本発明の蓄電装置の一例の回路構
成図である。図６の蓄電装置は、充電電源用に商用電力
である交流の入力を直流化するための整流回路、平滑回
路、安定化回路からなる直流電源回路、直流電源回路あ
るいは燃料電池などの外部直流電源の出力で二次電池ア
レイを充電するための充電回路、スイッチング素子とセ
ンサなどを付随した電気エネルギーを蓄える二次電池ア
レイ、異常電池を切り離したときに電圧を補う一手段で
ある直流補助電源、二次電池アレイからの出力電圧が使
用する機器の作動電圧に満たない場合に電圧を高めて出
力するＤＣ−ＤＣコンバータ、交流作動の機器用に直流
を交流に変換して出力するインバータ、及び各回路を制
御するための制御回路、から構成されている。なお、制
御回路にはファジー制御を取り入れてもよい。制御回路
などの作動用補助電源や出力バランスの安定化のための
予備電源は図６には図示していない。
成図である。図６の蓄電装置は、充電電源用に商用電力
である交流の入力を直流化するための整流回路、平滑回
路、安定化回路からなる直流電源回路、直流電源回路あ
るいは燃料電池などの外部直流電源の出力で二次電池ア
レイを充電するための充電回路、スイッチング素子とセ
ンサなどを付随した電気エネルギーを蓄える二次電池ア
レイ、異常電池を切り離したときに電圧を補う一手段で
ある直流補助電源、二次電池アレイからの出力電圧が使
用する機器の作動電圧に満たない場合に電圧を高めて出
力するＤＣ−ＤＣコンバータ、交流作動の機器用に直流
を交流に変換して出力するインバータ、及び各回路を制
御するための制御回路、から構成されている。なお、制
御回路にはファジー制御を取り入れてもよい。制御回路
などの作動用補助電源や出力バランスの安定化のための
予備電源は図６には図示していない。
【００２３】異常電池の切り離し及び短絡を行う手段 本発明の蓄電装置には、異常の発生した単位二次電池の
出力端子の電気的接続を切り離し、直列接続の場合は同
時に異常な単位電池が接続されていた端子を短絡させる
手段を備え付けている。電気的切り離しのスイッチング
素子としてはトランジスタやサイリスタも使用できる
が、リレーを用いる方が簡便で消費電力が少ないので好
ましい。
出力端子の電気的接続を切り離し、直列接続の場合は同
時に異常な単位電池が接続されていた端子を短絡させる
手段を備え付けている。電気的切り離しのスイッチング
素子としてはトランジスタやサイリスタも使用できる
が、リレーを用いる方が簡便で消費電力が少ないので好
ましい。
【００２４】リレーのドライバーとしては、トランジス
タ、オープン・コレクタ出力のドライバＩＣ、ダーリン
トン接続のトランジスタ・アレイなどが使用できる。コ
イルに通電して、接点が動作したら、電流を切っても接
点の状態が保持されるラッチング・リレーを使用するの
が望ましい。ラッチング・リレーは、コンデンサの放電
パルスなどの利用してパルスで動作させて消費電力を低
減できる。ラッチング・リレーのうちでも１卷線型は接
点を反転させるためには動作電流の向きを反転させなけ
ればならないので、２卷線型を使用するのが好ましい。
タ、オープン・コレクタ出力のドライバＩＣ、ダーリン
トン接続のトランジスタ・アレイなどが使用できる。コ
イルに通電して、接点が動作したら、電流を切っても接
点の状態が保持されるラッチング・リレーを使用するの
が望ましい。ラッチング・リレーは、コンデンサの放電
パルスなどの利用してパルスで動作させて消費電力を低
減できる。ラッチング・リレーのうちでも１卷線型は接
点を反転させるためには動作電流の向きを反転させなけ
ればならないので、２卷線型を使用するのが好ましい。
【００２５】マグネットからの磁束を感温フェライトに
よって制御しリード・スイッチの接点をＯＮ／ＯＦＦす
る、常開型の感温リード・スイッチを各単位電池に装着
し、リレーのドライバーに接続することによって、二次
電池の温度がある温度以上になったときに、蓄電装置の
系から切り離すことができる。常開型の感温リード・ス
イッチの代わりにＮＴＣ（Negative Temperature Coeff
icient Thermistor）やＰＴＣ（Positive Temperature
Coefficient Thermistor）のサーミスタを使用してもよ
い。単位電池の温度が異常上昇した場合に蓄電装置の系
から切り離すために、各単位電池に直列に前記ＰＴＣを
設けてもよい。
よって制御しリード・スイッチの接点をＯＮ／ＯＦＦす
る、常開型の感温リード・スイッチを各単位電池に装着
し、リレーのドライバーに接続することによって、二次
電池の温度がある温度以上になったときに、蓄電装置の
系から切り離すことができる。常開型の感温リード・ス
イッチの代わりにＮＴＣ（Negative Temperature Coeff
icient Thermistor）やＰＴＣ（Positive Temperature
Coefficient Thermistor）のサーミスタを使用してもよ
い。単位電池の温度が異常上昇した場合に蓄電装置の系
から切り離すために、各単位電池に直列に前記ＰＴＣを
設けてもよい。
【００２６】電池の異常を検知する手段 二次電池個々の、電圧、電流、温度、歪など、電池の異
常を検知する手段としては、例えば通常用いられる電圧
計、電流計、温度センサ、圧電素子を用いた歪センサな
どがある。
常を検知する手段としては、例えば通常用いられる電圧
計、電流計、温度センサ、圧電素子を用いた歪センサな
どがある。
【００２７】温度センサ 温度センサとしては、熱電対、白金測温抵抗体、ＴＳＲ
（感温抵抗）、サーミスタ、トランジスタやダイオー
ド、ＩＣ温度センサ、光ファイバー温度計、水晶温度計
などが挙げられる。
（感温抵抗）、サーミスタ、トランジスタやダイオー
ド、ＩＣ温度センサ、光ファイバー温度計、水晶温度計
などが挙げられる。
【００２８】温度センサとセンサ回路で各二次電池の温
度を電圧に変換し、異常温度のしきい値に相当する電圧
を基準入力信号としてコンパレータを用いて、異常温度
以上になった場合、異常を検知する。
度を電圧に変換し、異常温度のしきい値に相当する電圧
を基準入力信号としてコンパレータを用いて、異常温度
以上になった場合、異常を検知する。
【００２９】切り離した異常電池分の電圧補償手段 二次電池を主構成とした直流補助電源を、蓄電装置内の
異常の発生した電池を電気的に切り離した直列化電池の
列に接続し、不足電圧を蓄電装置の出力運転時に補償す
る。
異常の発生した電池を電気的に切り離した直列化電池の
列に接続し、不足電圧を蓄電装置の出力運転時に補償す
る。
【００３０】上記補助電源は、異常な電池を正常な電池
に取り替えるまでの短時間に接続して使用するので、補
助電源を構成する二次電池は、蓄電装置本体の主構成品
の二次電池に比較して電気容量が小さくてすむ。補助電
源用二次電池には、蓄電装置の主構成二次電池と異なる
種類の電池も使用可能である。
に取り替えるまでの短時間に接続して使用するので、補
助電源を構成する二次電池は、蓄電装置本体の主構成品
の二次電池に比較して電気容量が小さくてすむ。補助電
源用二次電池には、蓄電装置の主構成二次電池と異なる
種類の電池も使用可能である。
【００３１】また、切り離した異常電池分の電圧補償の
別の手段としては、単位電池の切り離しによって電圧不
足が生じた直列化電池の出力のみをＤＣ−ＤＣコンバー
タなどの回路で昇圧して正常な電圧にして、他の正常な
出力電圧の直列化電池に並列接続する手段がある。
別の手段としては、単位電池の切り離しによって電圧不
足が生じた直列化電池の出力のみをＤＣ−ＤＣコンバー
タなどの回路で昇圧して正常な電圧にして、他の正常な
出力電圧の直列化電池に並列接続する手段がある。
【００３２】上記ＤＣ−ＤＣコンバータなどの昇圧回路
を使用する手段では、正常な直列化電池の放電深度に合
わせて、電圧不足の直列化電池の電流を制御する必要が
あるが、補助電源用に二次電池を使用するものと比較し
て二次電池スペース分を考慮すると、蓄電装置全体を小
さくできる。
を使用する手段では、正常な直列化電池の放電深度に合
わせて、電圧不足の直列化電池の電流を制御する必要が
あるが、補助電源用に二次電池を使用するものと比較し
て二次電池スペース分を考慮すると、蓄電装置全体を小
さくできる。
【００３３】補助電源に二次電池を使用する場合には、
ＤＣ−ＤＣコンバータなどの昇圧回路を使用する場合に
比較して、構成回路が簡単で、蓄電装置の出力電流の低
下が少ないのでより好ましい。
ＤＣ−ＤＣコンバータなどの昇圧回路を使用する場合に
比較して、構成回路が簡単で、蓄電装置の出力電流の低
下が少ないのでより好ましい。
【００３４】異常電池の取り替えを知らせる手段 上記手段で異常を検知した後、ＬＥＤなどの発光手段で
表示する、あるいはディスプレイ上に交換を促す表示を
する。
表示する、あるいはディスプレイ上に交換を促す表示を
する。
【００３５】電池の交換時期の目安を知らせる手段 蓄電装置を構成する個々の電池の使用開始からタイマー
を作動させ、使用時間の累積と充放電の使用条件から計
算される電池の平均寿命である交換時期を知らせる。
を作動させ、使用時間の累積と充放電の使用条件から計
算される電池の平均寿命である交換時期を知らせる。
【００３６】入力電圧や電流に比例してバルスを発生す
るＶ−Ｆコンバータとカウンタから成るデジタルＩＣを
用いた積分装置、電気化学的積分素子などを用いて、単
位電池の使用時間または充放電の回数の積算をすること
によって寿命を計算する。
るＶ−Ｆコンバータとカウンタから成るデジタルＩＣを
用いた積分装置、電気化学的積分素子などを用いて、単
位電池の使用時間または充放電の回数の積算をすること
によって寿命を計算する。
【００３７】電池を新しい電池に交換した場合には上記
手段で積算した積算値はクリアーされる回路も有してい
る。これにより新たな電池の交換時期の目安を計算する
ことができる。
手段で積算した積算値はクリアーされる回路も有してい
る。これにより新たな電池の交換時期の目安を計算する
ことができる。
【００３８】電気化学的積分素子は、電極−電解質界面
での電極反応にともなう物質の溶解・析出などを利用し
て、素子を通過する電流を積分した電気量を積分情報と
して保有する素子である。電気化学的積分素子として
は、水銀と電解液から成るＦＣタイマ、電気メッキの原
理を応用したイーセル、クーリーオード、寿命素子（電
気化学的スイッチング素子）、可変抵抗素子、固体電解
質から成り通過電気量を電位として記憶するメモリオー
ド、ＬＭ素子（電位記憶型電気化学素子）などがあげら
れる。
での電極反応にともなう物質の溶解・析出などを利用し
て、素子を通過する電流を積分した電気量を積分情報と
して保有する素子である。電気化学的積分素子として
は、水銀と電解液から成るＦＣタイマ、電気メッキの原
理を応用したイーセル、クーリーオード、寿命素子（電
気化学的スイッチング素子）、可変抵抗素子、固体電解
質から成り通過電気量を電位として記憶するメモリオー
ド、ＬＭ素子（電位記憶型電気化学素子）などがあげら
れる。
【００３９】交換電池の接続手段 蓄電装置の二次電池を新しい二次電池に交換した後、ス
イッチング素子を作動させ新しい電池を系内に接続し、
タイマーをリセットする。
イッチング素子を作動させ新しい電池を系内に接続し、
タイマーをリセットする。
【００４０】ＤＣ−ＤＣコンバータ 二次電池の出力電圧より高い電圧が要求される場合に
は、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用する。ＤＣ−ＤＣコン
バータは入力電圧とは異なる高い電圧の電源を供給す
る。ＤＣ−ＤＣコンバータには、２個のトランジスタと
出力トランスとで自励発振して方形波を発生するロイヤ
ーの回路、あるいは２個のトランスを用いた磁気マルチ
バイブレータのジェンセンの回路などのトランスの磁気
特性を利用したもの、コンデンサ・チャージ・ポンプを
利用したものなどがある。さらに、高電圧を得るため
に、ダイオードとコンデンサを直列に積み上げたコック
クロフト・ウオルトン回路と呼ばれる倍電圧整流を、シ
リーズ・レギュレータを付加したジェンセンの発振回路
と組み合わせて使用することもできる。
は、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用する。ＤＣ−ＤＣコン
バータは入力電圧とは異なる高い電圧の電源を供給す
る。ＤＣ−ＤＣコンバータには、２個のトランジスタと
出力トランスとで自励発振して方形波を発生するロイヤ
ーの回路、あるいは２個のトランスを用いた磁気マルチ
バイブレータのジェンセンの回路などのトランスの磁気
特性を利用したもの、コンデンサ・チャージ・ポンプを
利用したものなどがある。さらに、高電圧を得るため
に、ダイオードとコンデンサを直列に積み上げたコック
クロフト・ウオルトン回路と呼ばれる倍電圧整流を、シ
リーズ・レギュレータを付加したジェンセンの発振回路
と組み合わせて使用することもできる。
【００４１】インバータ 本発明の蓄電装置の出力で商用の交流作動機器を使用す
る場合には、直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換するイ
ンバータを蓄電装置に備えている。
る場合には、直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換するイ
ンバータを蓄電装置に備えている。
【００４２】インバータには、パワートランジスタやＧ
ＴＯサイリスタ（Gate Turn Off Thyrister）を使用し
た電圧形インバータとサイリスタを使用した電流形イン
バータがあり、電圧形インバータにはＰＷＭ（Pulse Wi
dth Modulation）方式とＰＡＭ（Pulse Amplitude Modu
lation）方式がある。ＰＷＭ方式は、直流電圧を一定と
して出力電圧の半周期の間に多数のパルスを発生し、そ
れらのパルス幅を変えることによって出力電圧を制御す
る方式である。入力する直流電圧は一定でよい。ＰＡＭ
方式は、基本周波数の半周期を方形波として、その電圧
制御は波高値を変えることによって行う方式であり、入
力する直流電圧には電圧制御が必要になる。
ＴＯサイリスタ（Gate Turn Off Thyrister）を使用し
た電圧形インバータとサイリスタを使用した電流形イン
バータがあり、電圧形インバータにはＰＷＭ（Pulse Wi
dth Modulation）方式とＰＡＭ（Pulse Amplitude Modu
lation）方式がある。ＰＷＭ方式は、直流電圧を一定と
して出力電圧の半周期の間に多数のパルスを発生し、そ
れらのパルス幅を変えることによって出力電圧を制御す
る方式である。入力する直流電圧は一定でよい。ＰＡＭ
方式は、基本周波数の半周期を方形波として、その電圧
制御は波高値を変えることによって行う方式であり、入
力する直流電圧には電圧制御が必要になる。
【００４３】本発明の蓄電装置に使用するインバータと
しては、ＰＷＭ方式を採用するのが望ましい。
しては、ＰＷＭ方式を採用するのが望ましい。
【００４４】さらに、より正弦波に近い出力波形を得る
ために、複数のインバータを多重化して、高調波を打ち
消し波形改善を行う多重インバータも採用できる。
ために、複数のインバータを多重化して、高調波を打ち
消し波形改善を行う多重インバータも採用できる。
【００４５】蓄電容量表示手段 蓄電装置の残存電気容量を液晶や電子放出素子などを用
いたディスプレイやＬＥＤで表示する。残存容量は放電
とともに電池電圧が徐々に低下する電池を使用する場合
には、電池の端子電圧から電池容量を計算することがで
きる。電池電圧が放電にともなって急激に低下する電池
では、充放電の効率及び放電条件と放電積算電気量から
計算する。
いたディスプレイやＬＥＤで表示する。残存容量は放電
とともに電池電圧が徐々に低下する電池を使用する場合
には、電池の端子電圧から電池容量を計算することがで
きる。電池電圧が放電にともなって急激に低下する電池
では、充放電の効率及び放電条件と放電積算電気量から
計算する。
【００４６】充放電制御手段 電池の種類、あるいは蓄電装置の残存電気容量に合わせ
た充電条件に制御して、蓄電装置の二次電池を充電す
る。
た充電条件に制御して、蓄電装置の二次電池を充電す
る。
【００４７】蓄電装置の放電能力を越えた出力が要求さ
れる場合に、他の燃料電池や商用電力の電源を併用した
り、また、蓄電装置が充電状態である場合に他の電源に
切り替えるように制御する。
れる場合に、他の燃料電池や商用電力の電源を併用した
り、また、蓄電装置が充電状態である場合に他の電源に
切り替えるように制御する。
【００４８】充電方法 直流電源によって、蓄電装置内の二次電池を以下の方法
で充電する。
で充電する。
【００４９】図１のような並列接続電池では複数の電池
を定電圧で電池電圧が一定の電圧になるまで充電する、
または定電圧で一定の電気量を充電する手法を取るのが
好ましい。あるいは、各電池を系から切り離した後、定
電流で一定電気量充電する手法を取るのもよい。
を定電圧で電池電圧が一定の電圧になるまで充電する、
または定電圧で一定の電気量を充電する手法を取るのが
好ましい。あるいは、各電池を系から切り離した後、定
電流で一定電気量充電する手法を取るのもよい。
【００５０】図２のような直列接続電池では、定電流で
複数の電池を一括して一定電気量充電する、または定電
流で電池電圧が一定になるまで充電する手法を取るのが
好ましい。あるいは、各電池を系から切り離した後、定
電圧で一定電気量を充電する手法を取るのも採用でき
る。
複数の電池を一括して一定電気量充電する、または定電
流で電池電圧が一定になるまで充電する手法を取るのが
好ましい。あるいは、各電池を系から切り離した後、定
電圧で一定電気量を充電する手法を取るのも採用でき
る。
【００５１】サイクル充電方式以外にもフロート充電方
式も採用できる。二次電池の種類と蓄電装置の出力の用
途に合わせて、上記充電方法から選択した充電回路を作
製するか、プログラミングできる充電回路を作製するの
がよい。
式も採用できる。二次電池の種類と蓄電装置の出力の用
途に合わせて、上記充電方法から選択した充電回路を作
製するか、プログラミングできる充電回路を作製するの
がよい。
【００５２】整流手段 蓄電装置の各二次電池を充電するための商用の交流を直
流に変換するのを整流手段とし、整流手段は、整流回
路、平滑回路、安定回路などから構成される。
流に変換するのを整流手段とし、整流手段は、整流回
路、平滑回路、安定回路などから構成される。
【００５３】整流回路は、ブリッジ形整流回路やセンタ
ータップ形整流回路の全波整流回路、半波整流回路、倍
電圧半波整流回路や倍電圧両波整流回路などがある。３
相整流回路には、ダイオードやサイリスタとをブリッジ
状に組んだダイオードブリッジ、混合ブリッジ、純ブリ
ッジなどの回路がある。平滑回路としては、コンデン
サ、コンデンサとコイルを組み合わせたものなどがあ
る。
ータップ形整流回路の全波整流回路、半波整流回路、倍
電圧半波整流回路や倍電圧両波整流回路などがある。３
相整流回路には、ダイオードやサイリスタとをブリッジ
状に組んだダイオードブリッジ、混合ブリッジ、純ブリ
ッジなどの回路がある。平滑回路としては、コンデン
サ、コンデンサとコイルを組み合わせたものなどがあ
る。
【００５４】安定化回路は、負荷に大きな電流を流すと
きに出力電圧が低下するのを、負荷に直列あるいは並列
にトランジスタやダイオードなどの制御抵抗を接続した
ものである。
きに出力電圧が低下するのを、負荷に直列あるいは並列
にトランジスタやダイオードなどの制御抵抗を接続した
ものである。
【００５５】また、整流手段には、ブリッジを一つに組
んだ整流素子と３端子レギュレータなどの電源用ＩＣを
使用した電流ブースト回路なども利用できる。
んだ整流素子と３端子レギュレータなどの電源用ＩＣを
使用した電流ブースト回路なども利用できる。
【００５６】ノイズ除去手段 蓄電装置内の回路中の素子の誤動作を防ぐために、必要
な箇所にスイッチングなどで発生するノイズ除去手段を
設けた方が望ましい。
な箇所にスイッチングなどで発生するノイズ除去手段を
設けた方が望ましい。
【００５７】（二次電池） 《電池の構成および構成材》本発明の蓄電装置の心臓部
を構成する二次電池は、基本的には、図７のように、負
極活物質から本質的になる負極７０１、正極活物質から
本質的になる正極７０３、集電体７０２と７０４、電解
液７０５、セパレーター７０８、出力端子７０６と７０
７、電池ケース７０９から構成される。
を構成する二次電池は、基本的には、図７のように、負
極活物質から本質的になる負極７０１、正極活物質から
本質的になる正極７０３、集電体７０２と７０４、電解
液７０５、セパレーター７０８、出力端子７０６と７０
７、電池ケース７０９から構成される。
【００５８】二次電池は、イオン導電体である電解液７
０５に、水溶液を用いる系と非水溶液を用いる系に大き
く分けることができる。そのほか、電解液７０５の代わ
りに、固形化した電解液あるいは固体電解質を用いた電
池も使用できる。
０５に、水溶液を用いる系と非水溶液を用いる系に大き
く分けることができる。そのほか、電解液７０５の代わ
りに、固形化した電解液あるいは固体電解質を用いた電
池も使用できる。
【００５９】電解液７０５が水溶液の場合には、硫酸な
どの酸水溶液あるいは水酸化カリウムなどのアルカリ水
溶液や臭化亜鉛などの水溶液が用いられる。水溶液系電
池の負極活物質としては、鉛、カドミウム、水素吸蔵合
金、亜鉛、鉄、マグネシウムなどが挙げられる。正極活
物質としては、酸化鉛、酸化水酸化ニッケル、酸化銀、
二酸化マンガン、酸素、臭素、塩素、塩化銀、塩化鉛、
塩化銅などが挙げられる。
どの酸水溶液あるいは水酸化カリウムなどのアルカリ水
溶液や臭化亜鉛などの水溶液が用いられる。水溶液系電
池の負極活物質としては、鉛、カドミウム、水素吸蔵合
金、亜鉛、鉄、マグネシウムなどが挙げられる。正極活
物質としては、酸化鉛、酸化水酸化ニッケル、酸化銀、
二酸化マンガン、酸素、臭素、塩素、塩化銀、塩化鉛、
塩化銅などが挙げられる。
【００６０】電解液７０５が有機溶媒を用いた非水溶液
系では、電池の負極活物質としては、リチウム、ナトリ
ウムなどのアルカリ金属、及びアルカリ金属の合金を、
正極活物質としては、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸
化チタン、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸
化モリブデン、酸化クロム、酸化タングステンなどの金
属酸化物、あるいは硫化モリブデン、硫化鉄、硫化チタ
ンなどの金属硫化物、オキシ水酸化鉄などの水酸化物、
塩素、フッ化黒鉛、塩化チオニル、二酸化イオウ、イオ
ウ、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポ
リチオフェンなどの導電性ポリマーを使用する。電解質
は、Ｈ2ＳＯ4，ＨＣｌ，ＨＮＯ3などの酸、リチウムイ
オン（Ｌｉ+）とルイス酸イオン（ＢＦ4 -，ＰＦ6 -，Ａ
ｓＦ6 -，ＣｌＯ4 -）から成る塩、およびこれらの混合
塩、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラアルキ
ルアンモニウムイオンなどの陽イオンとルイス酸イオン
との塩も使用される。電解質の溶媒としては、アセトニ
トリル、ベンゾニトリル、プロピレンカーボネイト、エ
チレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、テトラヒ
ドロフラン、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、
ジオキソラン、スルホランなど、およびこれらの混合液
を使用する。
系では、電池の負極活物質としては、リチウム、ナトリ
ウムなどのアルカリ金属、及びアルカリ金属の合金を、
正極活物質としては、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸
化チタン、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸
化モリブデン、酸化クロム、酸化タングステンなどの金
属酸化物、あるいは硫化モリブデン、硫化鉄、硫化チタ
ンなどの金属硫化物、オキシ水酸化鉄などの水酸化物、
塩素、フッ化黒鉛、塩化チオニル、二酸化イオウ、イオ
ウ、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポ
リチオフェンなどの導電性ポリマーを使用する。電解質
は、Ｈ2ＳＯ4，ＨＣｌ，ＨＮＯ3などの酸、リチウムイ
オン（Ｌｉ+）とルイス酸イオン（ＢＦ4 -，ＰＦ6 -，Ａ
ｓＦ6 -，ＣｌＯ4 -）から成る塩、およびこれらの混合
塩、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラアルキ
ルアンモニウムイオンなどの陽イオンとルイス酸イオン
との塩も使用される。電解質の溶媒としては、アセトニ
トリル、ベンゾニトリル、プロピレンカーボネイト、エ
チレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、テトラヒ
ドロフラン、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、
ジオキソラン、スルホランなど、およびこれらの混合液
を使用する。
【００６１】電解液７０５の漏洩を防止するために、ゲ
ル化剤でゲル化してある場合もある。
ル化剤でゲル化してある場合もある。
【００６２】正負極は、活物質とカーボンや金属粉の導
電体粉とポリオレフィンやフッ素樹脂の結着剤を混合し
成形して、金属の集電体に圧着して形成してある。負活
物質がリチウムのようにそれ自体に導電性があり成形が
容易な場合には、導電体粉も結着剤も用いなくてもよ
い。
電体粉とポリオレフィンやフッ素樹脂の結着剤を混合し
成形して、金属の集電体に圧着して形成してある。負活
物質がリチウムのようにそれ自体に導電性があり成形が
容易な場合には、導電体粉も結着剤も用いなくてもよ
い。
【００６３】セパレーター７０８としては、負極と正極
の短絡を防ぐ役割を持っている。また、電解液を保持す
る役目を有する場合もある。セパレーターは電池反応に
関与するイオンが移動できる細孔を有し、電解液に不溶
で安定である必要があるため、ガラス、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、フッ素樹脂、ポリアミドなどの不織
布あるいはミクロポア構造の材料のものが用いられてい
る。
の短絡を防ぐ役割を持っている。また、電解液を保持す
る役目を有する場合もある。セパレーターは電池反応に
関与するイオンが移動できる細孔を有し、電解液に不溶
で安定である必要があるため、ガラス、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、フッ素樹脂、ポリアミドなどの不織
布あるいはミクロポア構造の材料のものが用いられてい
る。
【００６４】電池ケース７０９には、出力端子を兼用す
る金属材料を外装缶として使用されるほか、プラスチッ
クの樹脂材ケースも使用される。外装缶やキャップの材
料としては、ステンレススチール、特にチタンクラッド
ステンレスや銅クラッドステンレス、亜鉛、ニッケルメ
ッキ鋼板などが用いられている。
る金属材料を外装缶として使用されるほか、プラスチッ
クの樹脂材ケースも使用される。外装缶やキャップの材
料としては、ステンレススチール、特にチタンクラッド
ステンレスや銅クラッドステンレス、亜鉛、ニッケルメ
ッキ鋼板などが用いられている。
【００６５】プラスチックケースとしては、ポリプロピ
レンやポリエチレンなどのプラスチックス、あるいは金
属やガラス繊維とプラスチックの複合材も用いられてい
る。
レンやポリエチレンなどのプラスチックス、あるいは金
属やガラス繊維とプラスチックの複合材も用いられてい
る。
【００６６】負極活物質として、リチウムイオンが透過
できる皮膜で表面を被覆した金属リチウムを用いたリチ
ウム電池を本発明の蓄電装置の二次電池として採用した
場合には、長寿命で高エネルギー密度の蓄電装置を作製
することが可能になる。
できる皮膜で表面を被覆した金属リチウムを用いたリチ
ウム電池を本発明の蓄電装置の二次電池として採用した
場合には、長寿命で高エネルギー密度の蓄電装置を作製
することが可能になる。
【００６７】実際の電池の形状としては、偏平型や円筒
型や直方形型、シート型などの電池がある。スパイラル
型円筒型では、負極と正極の間にセパレーターをはさん
で卷くことによって電極面積を大きくすることができ、
充放電時に大電流を流すことができる。また、直方体型
では、二次電池を収納する機器の収納スペースを有効利
用することができる。構造としても、単層式と多層式な
どの構造がある。
型や直方形型、シート型などの電池がある。スパイラル
型円筒型では、負極と正極の間にセパレーターをはさん
で卷くことによって電極面積を大きくすることができ、
充放電時に大電流を流すことができる。また、直方体型
では、二次電池を収納する機器の収納スペースを有効利
用することができる。構造としても、単層式と多層式な
どの構造がある。
【００６８】図８と図９は、それぞれ、スパイラル構造
円筒型電池と高出力用角型電池の概略構造を示した図の
一例である。図８において、８０１は負極活物質から本
質的に成る負極、８０２と８０４は集電体、８０３は正
極活物質から本質的に成る正極、８０６は負極端子（負
極キャップ）、８０７は電池ケースである外装缶（正極
缶）、８０８は電解液を保持したセパレーター、８１０
は絶縁パッキング、８１１は絶縁板、である。図９にお
いて、９０１は負極活物質から本質的に成る負極、９０
２は集電体、９０３は正極活物質から本質的に成る正
極、９０６は負極端子、９０７は正極端子、９０８は電
解液を保持したセパレーター、９０９は電池ケース（電
槽）、９１０は安全弁である。安全弁はの安全策として
は、ゴム、スプリング、金属ボールなどを利用した構造
で電池の内圧が高まったとき開いて圧力が抜けるように
なっている。
円筒型電池と高出力用角型電池の概略構造を示した図の
一例である。図８において、８０１は負極活物質から本
質的に成る負極、８０２と８０４は集電体、８０３は正
極活物質から本質的に成る正極、８０６は負極端子（負
極キャップ）、８０７は電池ケースである外装缶（正極
缶）、８０８は電解液を保持したセパレーター、８１０
は絶縁パッキング、８１１は絶縁板、である。図９にお
いて、９０１は負極活物質から本質的に成る負極、９０
２は集電体、９０３は正極活物質から本質的に成る正
極、９０６は負極端子、９０７は正極端子、９０８は電
解液を保持したセパレーター、９０９は電池ケース（電
槽）、９１０は安全弁である。安全弁はの安全策として
は、ゴム、スプリング、金属ボールなどを利用した構造
で電池の内圧が高まったとき開いて圧力が抜けるように
なっている。
【００６９】電池の封口方法としては、絶縁パッキング
などのガスケットを用いたかしめ、接着剤、溶接、半田
付け、ガラス封管などの方法が用いられている。
などのガスケットを用いたかしめ、接着剤、溶接、半田
付け、ガラス封管などの方法が用いられている。
【００７０】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
る。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【００７１】本発明の一例として、図６の構成のうちＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを除いた蓄電装置を作製した。図６
のＤＣ−ＤＣコンバータのない蓄電装置は、充電電源用
に商用電力である交流の入力を直流にするための整流回
路、平滑回路、安定化回路からなる直流電源回路、直流
電源回路あるいは燃料電池などの外部直流電源の出力で
二次電池アレイを充電するための充電回路、スイッチン
グ素子とセンサなどを付随した電気エネルギーを蓄える
二次電池アレイ、電圧補償用直流補助電源、交流作動の
機器用に直流を交流に変換して出力するインバータ、及
び各回路を制御するための制御回路、から構成した。さ
らに、制御回路やスイッチング素子を駆動するために、
不図示の二次電池より成る駆動用電源を設けた。
Ｃ−ＤＣコンバータを除いた蓄電装置を作製した。図６
のＤＣ−ＤＣコンバータのない蓄電装置は、充電電源用
に商用電力である交流の入力を直流にするための整流回
路、平滑回路、安定化回路からなる直流電源回路、直流
電源回路あるいは燃料電池などの外部直流電源の出力で
二次電池アレイを充電するための充電回路、スイッチン
グ素子とセンサなどを付随した電気エネルギーを蓄える
二次電池アレイ、電圧補償用直流補助電源、交流作動の
機器用に直流を交流に変換して出力するインバータ、及
び各回路を制御するための制御回路、から構成した。さ
らに、制御回路やスイッチング素子を駆動するために、
不図示の二次電池より成る駆動用電源を設けた。
【００７２】図６の二次電池アレイの二次電池周辺の回
路構成は図５の構成を採用し、図３及び図４のように二
次電池の接続を行い、２４個直列に接続したものをさら
に並列に４系列接続し二次電池アレイ部を形成した。図
５において、二次電池には、負極活物質に、表面をリチ
ウムイオン透過膜で被覆した金属リチウムを用い、正極
活物質にはリチウム−マンガン酸化物を用いたリチウム
二次電池を使用し、スイッチング素子としては２卷線型
ラッチング・リレーを用いた。温度センサとしては熱電
対を使用した。図６の直流補助電源を構成する二次電池
には、ニッケル−カドミウム電池を用いた。
路構成は図５の構成を採用し、図３及び図４のように二
次電池の接続を行い、２４個直列に接続したものをさら
に並列に４系列接続し二次電池アレイ部を形成した。図
５において、二次電池には、負極活物質に、表面をリチ
ウムイオン透過膜で被覆した金属リチウムを用い、正極
活物質にはリチウム−マンガン酸化物を用いたリチウム
二次電池を使用し、スイッチング素子としては２卷線型
ラッチング・リレーを用いた。温度センサとしては熱電
対を使用した。図６の直流補助電源を構成する二次電池
には、ニッケル−カドミウム電池を用いた。
【００７３】図６の制御回路には、各二次電池に接続し
てあるスイッチング素子のドライバー、熱電対の熱起電
力の検出し基準電圧と比較する回路、各電池を流れる電
流及び各電池電圧を検出し基準値と比較する回路、異常
な電池を切り離した場合に二次電池アレイの電流と電圧
のバランスを取る安定化回路、充放電を制御する回路、
インバータ、直流電源回路を制御する回路、表示素子を
制御する回路、を設けた。
てあるスイッチング素子のドライバー、熱電対の熱起電
力の検出し基準電圧と比較する回路、各電池を流れる電
流及び各電池電圧を検出し基準値と比較する回路、異常
な電池を切り離した場合に二次電池アレイの電流と電圧
のバランスを取る安定化回路、充放電を制御する回路、
インバータ、直流電源回路を制御する回路、表示素子を
制御する回路、を設けた。
【００７４】インバータとしては、ＩＧＢＴ（Insulate
d Gate Bipolar Transistor）を使用したＰＷＭ方式の
インバータを採用した。
d Gate Bipolar Transistor）を使用したＰＷＭ方式の
インバータを採用した。
【００７５】充電方法としては、定電圧で電流を積分回
路で計測して一定の電気量を充電する方式を採用した。
路で計測して一定の電気量を充電する方式を採用した。
【００７６】電池の交換時期を予測するために、各電池
の充放電回数をカウントする回路も設けた。
の充放電回数をカウントする回路も設けた。
【００７７】上記構成の蓄電装置の作動方法は、以下の
ようになる。充電は、交流２００ボルトの商用電源を蓄
電装置の入力端子に接続し、交流をトランスとブリッジ
ダイオードとから成る整流回路で整流し、チョークコイ
ルとコンデンサから成る平滑回路と直流安定化回路を通
し、出力した電流を充電回路で二次電池アレイの両端に
定電圧を印加し、２４個直列の一系列ごとの電流を定電
流に制御し、各二次電池の充電電気量が一定になるよう
に充電した。この時、温度の異常が認められた二次電池
が発現すると、その異常な電池をスイッチング素子のリ
レーで電気的に切り離し短絡する。充電時の各二次電池
の電流はスキャナーで走査して電流検出回路で監視す
る。また、充電完了後の各電池電圧をスキャナーで走査
して電圧検出回路で計測し、正常な電池電圧を示さない
二次電池があれば、スイッチング素子で電気的に切り離
すと同時に、直流補助電源で出力電圧を補償し、電圧の
バランスを取ることが出来る。
ようになる。充電は、交流２００ボルトの商用電源を蓄
電装置の入力端子に接続し、交流をトランスとブリッジ
ダイオードとから成る整流回路で整流し、チョークコイ
ルとコンデンサから成る平滑回路と直流安定化回路を通
し、出力した電流を充電回路で二次電池アレイの両端に
定電圧を印加し、２４個直列の一系列ごとの電流を定電
流に制御し、各二次電池の充電電気量が一定になるよう
に充電した。この時、温度の異常が認められた二次電池
が発現すると、その異常な電池をスイッチング素子のリ
レーで電気的に切り離し短絡する。充電時の各二次電池
の電流はスキャナーで走査して電流検出回路で監視す
る。また、充電完了後の各電池電圧をスキャナーで走査
して電圧検出回路で計測し、正常な電池電圧を示さない
二次電池があれば、スイッチング素子で電気的に切り離
すと同時に、直流補助電源で出力電圧を補償し、電圧の
バランスを取ることが出来る。
【００７８】蓄電状態の蓄電装置を電源にして交流モー
ターなどを作動させる場合には、二次電池アレイの直流
出力をインバータで交流に変換して出力する。蓄電装置
を作動して出力中に、出力できなくなった二次電池が発
生した場合には、二次電池アレイの放電状態の電流及び
電圧を計測することによって、出力低下の二次電池を検
出し、スイッチング素子であるリレーを作動させ電気的
に切り離し、直流補助電源で不足する電圧を補償し、蓄
電装置の出力低下を抑えることができる。
ターなどを作動させる場合には、二次電池アレイの直流
出力をインバータで交流に変換して出力する。蓄電装置
を作動して出力中に、出力できなくなった二次電池が発
生した場合には、二次電池アレイの放電状態の電流及び
電圧を計測することによって、出力低下の二次電池を検
出し、スイッチング素子であるリレーを作動させ電気的
に切り離し、直流補助電源で不足する電圧を補償し、蓄
電装置の出力低下を抑えることができる。
【００７９】以上、充電時及び出力時の蓄電装置の二次
電池アレイの二次電池の異常を検知し、異常な電池を切
り離し、切り離しで生じる不足電圧を補償することによ
って、電池の加熱発火などの事故を未然に防ぎ、二次電
池アレイ全体の充放電サイクル寿命を引き延ばし、安定
な出力を供給することができることがわかる。
電池アレイの二次電池の異常を検知し、異常な電池を切
り離し、切り離しで生じる不足電圧を補償することによ
って、電池の加熱発火などの事故を未然に防ぎ、二次電
池アレイ全体の充放電サイクル寿命を引き延ばし、安定
な出力を供給することができることがわかる。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、蓄電装置として安全性
が高く、安定した出力電力が得られ、複数個の二次電池
の寿命も長くすることができ、複数個の二次電池を直並
列接続して高出力化を図った蓄電装置を作製することが
できる。
が高く、安定した出力電力が得られ、複数個の二次電池
の寿命も長くすることができ、複数個の二次電池を直並
列接続して高出力化を図った蓄電装置を作製することが
できる。
【００８１】本発明は、特に、充電時にデンドライトを
発生して短絡し易い、リチウム電池、ニッケル亜鉛電
池、空気亜鉛電池、臭素亜鉛電池、酸化銀亜鉛電池など
の二次電池を直並列化して使用する蓄電装置に有効であ
る。また、特に可燃性溶媒を用いたリチウム電池の蓄電
装置においては、より安全性を高めることができる。
発生して短絡し易い、リチウム電池、ニッケル亜鉛電
池、空気亜鉛電池、臭素亜鉛電池、酸化銀亜鉛電池など
の二次電池を直並列化して使用する蓄電装置に有効であ
る。また、特に可燃性溶媒を用いたリチウム電池の蓄電
装置においては、より安全性を高めることができる。
【図１】本発明の蓄電装置の主構成部である単位二次電
池とスイッチング素子とを並列に接続した二次電池アレ
イの回路図であって、図１（ａ）は正常時、図１（ｂ）
は二次電池異常時である。
池とスイッチング素子とを並列に接続した二次電池アレ
イの回路図であって、図１（ａ）は正常時、図１（ｂ）
は二次電池異常時である。
【図２】本発明の蓄電装置の主構成部である単位二次電
池とスイッチング素子を直列に接続した二次電池アレイ
の回路図である。
池とスイッチング素子を直列に接続した二次電池アレイ
の回路図である。
【図３】本発明の蓄電装置の主構成部である単位二次電
池とスイッチング素子を並列に接続した二次電池アレイ
の回路図である。
池とスイッチング素子を並列に接続した二次電池アレイ
の回路図である。
【図４】本発明の蓄電装置の主構成部である単位二次電
池とスイッチング素子を直列に接続した二次電池アレイ
の回路図である。
池とスイッチング素子を直列に接続した二次電池アレイ
の回路図である。
【図５】本発明の蓄電装置の単位二次電池周辺の回路構
成図である。
成図である。
【図６】本発明の蓄電装置全体の回路構成図の一例であ
る。
る。
【図７】本発明の蓄電装置に用いる二次電池の基本構成
を説明するための模式的説明図である。
を説明するための模式的説明図である。
【図８】本発明に用いることができるスパイラル円筒型
二次電池の概略断面図である。
二次電池の概略断面図である。
【図９】本発明に用いることができる角型二次電池の概
略構成図である。
略構成図である。
【図１０】複数個の二次電池を並列接続して外部負荷へ
出力する場合の回路図である。
出力する場合の回路図である。
【図１１】複数個の二次電池を直列接続して充電する場
合の回路図である。
合の回路図である。
１００，２００，５００ 二次電池、 １０１，２０１ スイッチング素子、 ８０１，９０１ 負極活物質より成る負極、 ８０２，８０４，９０２ 集電体、 ８０３，９０３ 正極活物質より成る正極、 ８０６，９０６ 負極端子、 ８０７，９０７ 正極端子、 ８０８，９０８ 電解液を保持したセパレータ、 ８１０ 絶縁パッキング、 ８１１ 絶縁板、 ８０９ 電池ケース、 ８１０ 安全弁。
Claims (33)
- 【請求項１】 複数の二次電池がアレイ状に並列および
／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前記
各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した二
次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合は
同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡させ
る手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段と、逆流
防止ダイオードとを有したことを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項２】 前記切り離した電池分の電圧を補う手段
は補助電源であることを特徴とする請求項１に記載の蓄
電装置。 - 【請求項３】 前記異常の発生した二次電池の切り離
し、あるいは切り離しと短絡を行う手段がスイッチング
素子を有していることを特徴とする請求項１または２に
記載の蓄電装置。 - 【請求項４】 前記各二次電池の異常を検知する手段
が、各二次電池の、電圧、電流、温度、歪から選択され
る１種または２種以上の状態を計測する手段であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄
電装置。 - 【請求項５】 前記蓄電装置は、異常が発生した二次電
池の交換を知らせる手段を備えたことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄電装置。 - 【請求項６】 前記蓄電装置は、上記異常が発生した二
次電池を正常な電池に交換した後に、電池アレーに出力
端子を接続し、復旧させる手段を有していることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電装
置。 - 【請求項７】 複数の二次電池がアレイ状に並列および
／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前記
各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した二
次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合は
同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡させ
る手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有し
た蓄電装置であり、 前記蓄電装置を構成している二次電池は、交換時期を知
らせる手段を有していることを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項８】 複数の二次電池がアレイ状に並列および
／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前記
各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した二
次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合は
同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡させ
る手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有し
た蓄電装置であり、 前記蓄電装置は 整流手段が組み込まれていることを特
徴とする蓄電装置。 - 【請求項９】 複数の二次電池がアレイ状に並列および
／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前記
各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した二
次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合は
同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡させ
る手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有し
た蓄電装置であり、 前記蓄電装置は安定した一定電圧を取り出す安定化手段
が組み込まれていることを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項１０】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前
記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した
二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合
は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡さ
せる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有
した蓄電装置であり、 前記蓄電装置は充放電を制御する手段が組み込まれてい
ることを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項１１】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前
記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した
二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合
は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡さ
せる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有
した蓄電装置であり、 前記蓄電装置は出力電圧を昇圧し交流に変換するインバ
ータが組み込まれていることを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項１２】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前
記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した
二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合
は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡さ
せる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有
した蓄電装置であり、 前記蓄電装置は、ノイズ除去手段が組み込まれているこ
とを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項１３】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前
記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した
二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合
は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡さ
せる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有
した蓄電装置であり、 前記蓄電装置は、蓄電容量を表示する手段が組み込まれ
ていることを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項１４】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前
記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した
二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合
は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡さ
せる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段とを有
した蓄電装置であり、 前記蓄電装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータが組み込まれて
いることを特徴とする蓄電装置。 - 【請求項１５】 前記蓄電装置に使用する二次電池が、
リチウム電池、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、臭素
亜鉛電池、酸化銀亜鉛電池から選択された電池であるこ
とを特徴とする１乃至１４のいずれか１項に記載の蓄電
装置。 - 【請求項１６】 前記二次電池が実質的に同容量の単位
電池であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれ
か１項に記載の蓄電装置。 - 【請求項１７】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
と、逆流防止ダイオードとを有したことを特徴とする電
力システム。 - 【請求項１８】 前記切り離した電池分の電圧を補う手
段が補助電源であることを特徴とする請求項１７に記載
の電力システム。 - 【請求項１９】 前記異常の発生した二次電池の切り離
し、あるいは切り離しと短絡を行う手段がスイッチング
素子を有していることを特徴とする請求項１７または１
８に記載の電力システム。 - 【請求項２０】 前記各二次電池の異常を検知する手段
が、各二次電池の、電圧、電流、温度、歪から選択され
る１種または２種以上の状態を計測する手段であること
を特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載
の電力システム。 - 【請求項２１】 前記電力システムは、異常が発生した
二次電池の交換を知らせる手段を備えたことを特徴とす
る請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の電力シス
テム。 - 【請求項２２】 前記電力システムは、上記異常が発生
した二次電池を正常な電池に交換した後に、電池アレイ
に出力端子を接続し、復旧させる手段を有していること
を特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載
の電力システム。 - 【請求項２３】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムを構成している二次電池は、交換時期
を知らせる手段を有していることを特徴とする電力シス
テム。 - 【請求項２４】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは、整流手段が組み込まれていること
を特徴とする電力システム。 - 【請求項２５】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは、安定した一定電圧を取り出す安定
化手段が組み込まれていることを特徴とする電力システ
ム。 - 【請求項２６】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは 充放電を制御する手段が組み込ま
れていることを特徴とする電力システム。 - 【請求項２７】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは、出力電圧を昇圧し交流に変換する
インバータが組み込まれていることを特徴とする電力シ
ステム。 - 【請求項２８】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは、ノイズ除去手段が組み込まれてい
ることを特徴とする電力システム。 - 【請求項２９】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは、蓄電容量を表示する手段が組み込
まれていることを特徴とする電力システム。 - 【請求項３０】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムは、ＤＣ−ＤＣコンバータが組み込ま
れていることを特徴とする電力システム。 - 【請求項３１】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記電力システムに使用する二次電池が、リチウム電
池、ニッケル亜鉛電池、空気亜鉛電池、臭素亜鉛電池、
酸化銀亜鉛電池から選択された電池であることを特徴と
する電力システム。 - 【請求項３２】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続された電源装置と、該電源装置と
電気的に接続された負荷とを有する電力システムであっ
て、前記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発
生した二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続
の場合は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を
短絡させる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段
とを有した電力システムであり、 前記二次電池が実質的に同容量の単位電池であることを
特徴とする電力システム。 - 【請求項３３】 複数の二次電池がアレイ状に並列およ
び／または直列に接続されてなる蓄電装置であって、前
記各二次電池の異常を検知する手段と、異常の発生した
二次電池出力端子を電気的に切り離し、直列接続の場合
は同時に異常な二次電池が接続されていた端子を短絡さ
せる手段と、切り離した電池分の電圧を補う手段と有し
た蓄電装置であり、 前記切り離した電池分の電圧を補う手段は、補助電源も
しくは昇圧回路からなる手段であることを特徴とする蓄
電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00886594A JP3331529B2 (ja) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | 蓄電装置及び電力システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-13722 | 1993-01-29 | ||
| JP1372293 | 1993-01-29 | ||
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