JP3505124B2 - 非常用電源システム及びそのシステムに用いられる電池内の単電池故障有無を自動検出するシステム - Google Patents

非常用電源システム及びそのシステムに用いられる電池内の単電池故障有無を自動検出するシステム

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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、非常用電源シス
テム及びそのシステムに用いられる電池内の単電池故障
有無を自動検出するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来、非常用電源システムとして、図
１０に記載の通りの鉛電池３０を用いた浮動充電方式が
採用されている。通常時においては、整流器３１からＤ
Ｃ負荷３２に直流電力を供給すると共に鉛電池３０に一
定電圧を印加し続け、鉛電池３０の自己放電分を充電
し、絶えず満充電の状態にしている。停電などの整流器
３１が停止する非常時の場合は、自動的に鉛電池３０よ
りＤＣ負荷３２に電力が供給される。この様にして鉛電
池３０を用いた従来の非常電源システムは、停電時等の
非常時の際には無瞬断でＤＣ負荷に電力を供給すること
ができる。
【０００３】 しかしながら、従来の非常用電源システ
ムにおいては、鉛電池がエネルギー密度が低いことか
ら、鉛電池の設置場所に大きなスペースを必要とし、ス
ペースに制約のある狭い場所では設置できないとの問題
があった。又、鉛電池の耐用寿命も短く、電池の取替え
頻度が比較的多く、コスト高との問題をかかえていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述した
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、スペースに制約のある狭い場所でも設置できる
省スペースの非常用電源システムを提供することにあ
る。又、電池の耐用寿命が長く、取替え頻度が少なく、
低コストの非常用電源システムを提供することにある。
更に、非常電源システムに用いられる電池内の単電池故
障有無を自動検出するシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、ＤＣ
負荷と整流器と電池とが互いに電気的に接続された回路
によって、通常時は整流器よりＤＣ負荷に直流電力が供
給されるとともに電池を充電し、停電時等の整流器が停
止する非常時には自動的に電池よりＤＣ負荷に電力を供
給する非常用電源システムにおいて、電池がナトリウム
硫黄電池であって、このナトリウム硫黄電池が所定の充
電電圧以上に達した時点で前記整流器の出力電圧を下げ
て自動的に前記ナトリウム硫黄電池から前記ＤＣ負荷に
放電させ、前記ナトリウム硫黄電池が所定の放電電圧以
下に達した時点で前記整流器の出力電圧を上げてナトリ
ウム硫黄電池を充電する整流器出力電圧制御器を前記整
流器と前記ナトリウム硫黄電池の間に設けたことを特徴
とする非常用電源システムが提供される。
【０００６】
【０００７】 又、本発明においては、ナトリウム硫黄
電池における所定の充電電圧及び所定の放電電圧が、各
ナトリウム硫黄単電池の陽極室における活物質の組成が
２相域の深度範囲にある電圧であることが好ましい。
【０００８】 又、本発明においては、ナトリウム硫黄
電池が、ナトリウム硫黄電池の単電池を所定数直列に接
続してストリングを構成し、このストリングを所定数並
列に接続した集合電池であって、所定の充電電圧及び所
定の放電電圧をモジュール電池電圧の監視によって行う
ことが好ましい。
【０００９】 更に、本発明では、無負荷時のモジュー
ル開放電圧Ｖocvと一定抵抗負荷時のモジュール電圧Ｖm
の差ΔＶ＝Ｖocv−Ｖmが初期に定めた正常時電圧差ΔＶ
nに対しΔＶ＞ΔＶnのように大きくなったことにより故
障単電池の発生の有無を検知すると共に故障単電池発生
の場合は警報を発生することが好ましい。
【００１０】 これは無故障時の電圧差ΔＶが、Ｉ・Ｒ
（ここでＩ：モジュール電流、Ｒ：モジュール抵抗）
で、単電池故障時には抵抗Ｒが上昇し、電圧差ΔＶが大
きくなるためである。
【００１１】 本発明によれば、ＤＣ負荷と整流器と電
池とが互いに電気的に接続された回路によって、通常時
は整流器より一定電圧でＤＣ負荷に直流電力が供給され
るとともに電池を充電し、停電時等の整流器が停止する
非常時には自動的に電池よりＤＣ負荷に電力を供給する
非常用電源システムにおいて、電池がナトリウム硫黄電
池であって、ナトリウム硫黄電池が所定の充電電流以下
に達した時点で整流器の出力を遮断し、自動的にナトリ
ウム硫黄電池からＤＣ負荷に所定時間放電させ、所定時
間放電した時点で整流器の出力を接続してナトリウム硫
黄電池を充電する整流器出力を遮断又は接続するタイマ
ー付き制御器を整流器とナトリウム硫黄電池の間に設け
たことを特徴とする非常用電源システムが提供される。
【００１２】
【００１３】 本発明によれば、ＤＣ負荷と整流器とナ
トリウム硫黄電池とが互いに電気的に接続された回路で
あって、整流器とナトリウム硫黄電池との間には電池か
らＤＣ負荷へが順方向となるダイオードと第１スイッチ
とが並列に接続された回路を備え、通常時には、整流器
からＤＣ負荷に直流電力を供給し、停電時等の整流器が
停止する非常時にはナトリウム硫黄電池からダイオード
を経由してＤＣ負荷に電力を供給し、非常時の放電後、
ナトリウム硫黄電池と第１スイッチとの間に設けた制御
器によって、第１スイッチを接続状態にして整流器から
の電力供給によりナトリウム硫黄電池を所定の深度まで
充電した後、第１スイッチを遮断してナトリウム硫黄電
池には整流器から逆方向となるダイオードにより充電電
流を通電しない状態（印加しない状態）で保持すること
を特徴とする非常用電源システムが提供される。
【００１４】 尚、第１スイッチを接続状態にして整流
器からの電力供給によりナトリウム硫黄電池を所定の深
度まで充電する具体的手段は、充電電流が設定電流以下
になる時点又はモジュール電圧が所定の電圧以上になる
時点まで充電を行うことである。充電後、一定電気量
（２０〜４０Ａｈ）の放電により深度を深くすることが
非常時の放電開始電圧降下を小さくする上で好ましい。
【００１５】 又、本発明においては、ダイオードと第
１スイッチとを並列に接続した回路とナトリウム硫黄電
池との間にナトリウム硫黄電池の放電電流をヒーターに
供給する回路を設け、更に、ヒーターとナトリウム硫黄
電池との間に第２スイッチを設けて、ナトリウム硫黄電
池と第１スイッチと第２スイッチとの間に設けた制御器
によって、第２スイッチをナトリウム硫黄電池の温度に
応じてオンオフ制御して、ナトリウム硫黄電池からヒー
ターに放電させて温度保持し、タイマー付き制御器によ
り一定時間毎に汎用整流器によるナトリウム硫黄電池へ
の充電を行い、充電が所定の電圧以上または電流以下に
達した時点で第１スイッチを遮断状態して充電すること
を１サイクルとして、このサイクルを繰返しながらナト
リウム硫黄電池を一定深度および一定温度に保持するこ
とが好ましい。
【００１６】 本発明によれば、ＤＣ負荷と整流器とナ
トリウム硫黄電池とが互いに電気的に接続された回路で
あって、整流器とナトリウム硫黄電池との間には電池か
らＤＣ負荷へが順方向となるダイオードと第１スイッチ
とが並列に接続された回路を備え、更に、ダイオードと
第１スイッチとを並列に接続した回路とナトリウム硫黄
電池との間にナトリウム硫黄電池の放電電流をヒーター
に供給する回路を設け、かつ、ヒーターとナトリウム硫
黄電池との間に第２スイッチを設けて、通常時には、整
流器からＤＣ負荷に直流電力を供給し、停電時等の整流
器が停止する非常時にはナトリウム硫黄電池からダイオ
ードを経由してＤＣ負荷に電力を供給する非常用電源シ
ステムに用いられる電池内の単電池故障有無を検出する
システムであって、ナトリウム硫黄電池と第１スイッチ
と第２スイッチとの間に設けた制御器によって、第２ス
イッチをナトリウム硫黄電池の温度に応じてオンオフ制
御して、ナトリウム硫黄電池からヒーターに放電させて
温度保持し、タイマー付き制御器により一定時間毎に汎
用整流器によるナトリウム硫黄電池への充電を行い、充
電が所定の電圧以上または電流以下に達した時点で第１
スイッチを遮断状態して充電することを１サイクルとし
て、このサイクルを繰返しながらナトリウム硫黄電池を
一定深度および一定温度に保持し、ナトリウム硫黄電池
からヒーターに放電する際の放電電流を監視し、この放
電電流が小さくなるときにナトリウム硫黄電池内の単電
池の故障と見なすことを特徴とする非常電源システムに
用いられる電池内の単電池故障有無を自動検出するシス
テムが提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態につ
いて説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定され
るものでないことはいうまでもない。本発明の非常用電
源システムは、電力貯蔵用電池としてナトリウム硫黄電
池を用いている点を特徴とするものである。
【００１８】 図１に示す通り、整流器２とナトリウム
硫黄電池１とＤＣ負荷３を互いに電気的に接続した回路
を構成し、通常時は整流器２からＤＣ負荷３に直流電力
を供給すると共にナトリウム硫黄電池１を充電し、停電
時にはナトリウム硫黄電池１からＤＣ負荷３に電力を供
給する。
【００１９】 通常時の整流器２によるナトリウム硫黄
電池１の充電は、ナトリウム硫黄電池１が所定の電圧以
上に達するまでであって、ナトリウム硫黄電池１の電圧
に基づいて整流器２の電圧を制御する制御器４を設け、
ナトリウム硫黄電池１が所定の充電電圧以上に達した時
点で整流器２の電圧を下げて自動的にナトリウム硫黄電
池１からＤＣ負荷３に所定の放電電圧以下に達するまで
放電させ、所定の放電電圧に達した時点で整流器２の電
圧を上げて再びナトリウム硫黄電池１を所定の充電電圧
まで充電を行う。
【００２０】 この様に、整流器２の出力電圧を制御し
てナトリウム硫黄電池１を所定の電圧間、言い換えれば
ナトリウム硫黄単電池における一定の深度範囲内で充放
電の繰り返しを行う点を特徴とするものである。
【００２１】
【表１】
【００２２】 表１にナトリウム硫黄電池と鉛電池の比
較を示した通り、ナトリウム硫黄電池はエネルギー密度
が鉛電池に比較し約４倍であり、著しく高いとの特徴を
有する。従って、本発明は貯蔵用電池としてナトリウム
硫黄電池を用いた非常用電源システムであるから、著し
く省スペース化が可能となる。
【００２３】 しかしながら、ナトリウム硫黄電池は鉛
電池と異なって、電池構造上から浮動充電が適用できな
い。鉛電池の場合は、整流器より一定電圧が印加され、
満充電状態で充電され続けられても、電解液中の水が分
解し、充電エネルギーが吸収されるため、鉛電池は故障
することはない。
【００２４】 一方、ナトリウム硫黄電池においては、
その単電池構造は図２に示す通り、陽極室８と陰極室７
をベータアルミナの有底固体電解質管６により区画し
て、陽極室８内に陽極活物質としての硫黄を含浸した陽
極導電材９を収容し、陰極室７に陰極活物質としてのナ
トリウムを収容した電池構造である。３００℃前後で作
動させ、放電時においてはナトリウムがナトリウムイオ
ンとなってベータアルミナ管６中を移動し、陽極室８の
硫黄と反応し、多硫化ソーダＮａ2Ｓxが生成する。な
お、放電深度によって多硫化ソーダの組成は変化する。
【００２５】 一方、充電時においては、陽極室８のナ
トリウムイオンがベータアルミナ管６中を移動して陰極
室７にナトリウム金属としてもどされる。充電が続けら
れ、陽極室８中のナトリウムイオンが著しく減少した状
態で更に充電を続けた場合は、ベータアルミナ管６に大
きな印加電圧が集中し、ベータアルミナ管６の破損、或
いはベータアルミナ結晶を構成するナトリウムイオンま
でも陰極側に移行し、ベータアルミナ結晶を維持できな
いといった問題を引き起こすこともあり得る。放電の場
合も同様である。過度に放電しつづけると同一の問題が
発生する。
【００２６】 従って、本発明は、ナトリウム硫黄電池
の充放電を電池が故障しない深度範囲で繰返すものであ
り、所定の充電電圧および所定の放電電圧は、陽極室の
活物質の組成が２相域の範囲にある電圧とすることが電
池の故障など発生させない点で好ましい。
【００２７】 又、ナトリウム硫黄電池は表１に示した
通り、鉛電池に比較してエネルギー効率が高いとの特徴
を有している。所定の充電電圧および所定の放電電圧
を、陽極室の活物質の組成が２相域の範囲にある電圧と
することにより分極抵抗を低くすることができ、エネル
ギー効率が更に向上するから好ましい。
【００２８】 又、ナトリウム硫黄電池は表１に示した
通り、鉛電池に比較して耐用寿命が２倍以上と長く、非
常用電源システムとしてのコストを低減できる。
【００２９】 ナトリウム硫黄電池が、図３に示す通
り、ナトリウム硫黄単電池を所定数直列に接続してスト
リングを構成し、このストリングを所定数並列に接続し
て接続した集合電池であって、ナトリウム硫黄電池の充
放電をモジュール電圧が所定の電圧に達した時点で整流
器の電圧昇降を制御する制御器を設けていることが単電
池の故障の発生を防止する点で好ましい。
【００３０】 更に、無負荷時のモジュール開放電圧Ｖ
ocvと一定抵抗負荷時のモジュール電圧Ｖmの差ΔＶ＝Ｖ
ocv−Ｖmが初期に定めた正常時電圧差ΔＶnに対しΔＶ
＞ΔＶnのように大きくなったことを監視することによ
り、故障単電池の発生の有無を検知し、故障単電池が発
生した場合は警報を発するようにすることは、非常用電
源としての機能を常時維持できる点で好ましい。
【００３１】 又、本発明の他の実施の形態として、ナ
トリウム硫黄電池が所定の充電電圧あるいは放電電圧に
達した時点で整流器の電圧を昇降制御する制御器の代わ
りに整流器の出力を遮断又は接続するタイマー付き制御
器を設けてもよい。
【００３２】 ナトリウム硫黄電池が所定の充電電圧以
上に達した時点で整流器の出力を遮断すれば自動的にナ
トリウム硫黄電池からＤＣ負荷に電力が供給される。ナ
トリウム硫黄電池が所定の放電電圧以下に達した時点で
整流器の出力を接続すれば再び整流器によりナトリウム
硫黄電池は充電される。この様にナトリウム硫黄電池の
充放電電圧を監視して、整流器の出力を遮断又は接続す
るタイマー付き制御器を整流器とナトリウム硫黄電池の
間に設けることにより、ナトリウム硫黄電池を故障させ
ることなく、省スペースの非常用電源システムとするこ
とができる。
【００３３】 図４は本発明の他の例の構成を示す図で
ある。図４において、ＤＣ負荷３と汎用整流器１４とナ
トリウム硫黄電池１を電気的に互いに接続すると共に、
汎用整流器１４とナトリウム硫黄電池１との間に電池か
らＤＣ負荷へが順方向となるダイオード１１と第１スイ
ッチ１２とが並列接続した回路を設け、通常時は、汎用
整流器１４からＤＣ負荷３に直流電力を供給し、停電時
の汎用整流器１４が停止する等の非常時にはナトリウム
硫黄電池１からダイオード１１を経由してＤＣ負荷３に
電力を供給する。
【００３４】 非常時にナトリウム硫黄電池１が放電し
た後、ナトリウム硫黄電池１と第１スイッチ１２との間
に設けた制御器１３によって、第１スイッチ１２を接続
状態にして汎用整流器１４からの電力供給によりナトリ
ウム硫黄電池１を所定の充電電圧以上または電流以下ま
で充電し、所定の充電電圧以上または電流以下に達した
時点で第１スイッチ１２を遮断状態にして、ナトリウム
硫黄電池１には汎用整流器１４から印加されない状態で
保持する非常用電源システム１５である。
【００３５】 この方式の非常用電源システム１５は、
ナトリウム硫黄電池１の充放電サイクルを常時繰返すこ
とはしない。非常時のみナトリウム硫黄電池１を所定の
放電電圧までを限度として自動的に放電させ、放電後は
その状態で保持し、通常時に第１スイッチ１２を接続状
態にして所定電圧まで充電するものである。充電操作
は、非常時の停電発生後、人手を介して行うか自動制御
によって行うかする。
【００３６】 この方式の非常用電源システムは、鉛電
池を用いた従来の非常用電源システムに使用されている
汎用整流器をそのまま活用できるとの利点を有してい
る。
【００３７】 図５は図４に示す構成の本発明例を更に
改良した他の例を示す図である。図５における本発明例
では、ダイオード１１と第１スイッチ１２とを並列に接
続した回路とナトリウム硫黄電池１との間にナトリウム
硫黄電池１の放電電流をヒーター１７に供給する回路を
設け、更に、ヒーター１７とナトリウム硫黄電池１との
間に第２スイッチ１６を設けた回路であって、ナトリウ
ム硫黄電池１と第１スイッチ１２および第２スイッチ１
６との間にはナトリウム硫黄電池１の充放電電圧に基づ
いて第１スイッチ１２および第２スイッチ１６の遮断・
接続を制御する制御器が設けられた構成である。
【００３８】 かかる回路において、第２スイッチ１６
をナトリウム硫黄電池１の温度に応じてオンオフ制御し
て、ナトリウム硫黄電池１からヒーター１７に放電させ
て温度保持し、タイマー付き制御器により一定時間毎に
汎用整流器１４によるナトリウム硫黄電池１への充電を
行い、充電が所定の電圧以上または電流以下に達した時
点で第１スイッチ１２を遮断状態して充電することを１
サイクルとし、このサイクルを繰返しながらナトリウム
硫黄電池１を一定深度と一定温度に保持することを特徴
とする非常用電源システム１９である。
【００３９】 この方式の非常用電源システムは、鉛電
池を用いた従来の非常用電源システムに使用されている
整流器をそのまま活用できるとの利点に加えてヒーター
に放電電流を流しているから、この放電電流を監視し、
放電電流が小さくなるときにナトリウム硫黄電池内の単
電池の故障と見なすことにより、故障単電池の発生有無
を常時監視でき、自己診断付き非常用電源としての機能
を常時維持できるという利点も有している。更に、ヒー
ターをナトリウム硫黄電池の保温ヒーターとして用いる
こともできるという利点を有している。
【００４０】
【実施例】 以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）図１に示す回路を用い、ナトリウム硫黄電
池の充放電が整流器の出力電圧制御によって繰返される
本発明の非常用電源システムについて、ナトリウム硫黄
単電池が一定の深度間を充放電の繰返しをする際の実施
例を図６および図７に示す。
【００４１】 作動温度３２０℃における単電池の所定
の充電電圧は２．１７Ｖ、所定の放電電圧は１．９８
Ｖ、放電深度は１００Ａｈ〜３５０Ａｈ。放電電流７３
Ａ、充電電流６４Ａ。ナトリウム硫黄電池６２．４ｋＷ
ｈ、６００Ａｈ／５２セル。
【００４２】（実施例２）図５に示す回路を用い、第２
スイッチをナトリウム硫黄電池の温度に応じてオンオフ
制御して、ナトリウム硫黄電池からヒーターに放電させ
て温度保持し、タイマー付き制御器により一定時間毎に
汎用整流器によるナトリウム硫黄電池への充電を行い、
充電が所定の電圧以上または電流以下に達した時点で第
１スイッチを遮断状態して充電することを１サイクルと
し、このサイクルを繰返しながらナトリウム硫黄電池を
一定深度と一定温度に保持する非常用電源システムにつ
いて、ナトリウム硫黄単電池が一定の深度間を充放電の
繰返しをする際の実施例を図８および図９に示す。
【００４３】 作動温度３２０℃における単電池の所定
の充電電圧は２．１７Ｖ、所定の放電電圧は１．９８
Ｖ、放電深度は１００Ａｈ〜３５０Ａｈ。放電電流７３
Ａ、充電電流６４Ａ。ナトリウム硫黄電池６２．４ｋＷ
ｈ、６００Ａｈ／５２セル。
【００４４】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の非常用
電源システムは省スペース化を図ることができ、耐用寿
命が長く、メンテナンス費用が削減でき低コスト化を図
ることが可能となる。又、本発明の非常用電源システム
に用いられる電池内の単電池故障有無を自動検出するシ
ステムは貯蔵用電池の故障に対して自己診断機能を有
し、非常用電源としての機能を常時維持できるとの利点
も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の非常用電源システムにおける実施態
様の１例を示す。
【図２】 ナトリウム硫黄単電池の概略電池構造を示
す。
【図３】 ナトリウム硫黄電池の実施態様の１例を示
す。
【図４】 本発明の非常用電源システムにおける実施態
様の他の例を示す。
【図５】 本発明の非常用電源システムにおける実施態
様の改良された他の例を示す。
【図６】 本発明の非常用電源システムにおけるナトリ
ウム硫黄単電池の充放電特性の１例を示す。
【図７】 本発明の非常用電源システムにおけるナトリ
ウム硫黄単電池の充放電電圧と深度の関係の１例を示
す。
【図８】 本発明の非常用電源システムにおけるナトリ
ウム硫黄単電池の充放電特性の他の例を示す。
【図９】 本発明の非常用電源システムにおけるナトリ
ウム硫黄単電池の充放電電圧と深度の関係の他の例を示
す。
【図１０】 従来の非常用電源システムを示す。
【符号の説明】
１…ナトリウム硫黄電池、２…整流器、３…ＤＣ負荷、
４…ナトリウム硫黄電池の充放電電圧に基づいて整流器
の出力電圧を制御する制御器、５…本発明のナトリウム
硫黄電池と整流器の間に制御器を設けた非常用電源シス
テム、６…ベータアルミナ固体電解質管（βアルミナ
管）、７…陰極室、８…陽極室、９…硫黄を含浸した陽
極導電材、１０…ナトリウム硫黄単電池、１１…ダイオ
ード、１２…第１スイッチ、１３…ナトリウム硫黄電池
の充放電電圧に基づいて第１スイッチを制御する制御
器、１４…汎用整流器、１５…本発明のナトリウム硫黄
電池と第１スイッチとの間に制御器を設けた非常用電源
システム、１６…第２スイッチ、１７…ヒーター、１８
…ナトリウム硫黄電池の充放電電圧に基づいて第１スイ
ッチと第２スイッチを制御する制御器、１９…本発明の
ナトリウム硫黄電池と第１スイッチ、第２スイッチとの
間に制御器を設けた非常用電源システム。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｙ 9/06 ５０３ 9/06 ５０３Ａ (72)発明者 中畑 浩一 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社 エネルギー・環境 研究所内 (72)発明者 奥野 晃康 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社 エネルギー・環境 研究所内 (72)発明者 森 啓一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (72)発明者 尾藤 章博 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−116550（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−298520（ＪＰ，Ａ) 特開2000−69674（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−117447（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−140285（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−70488（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−50930（ＪＰ，Ａ) 特開2000−182662（ＪＰ，Ａ) 特開2000−73931（ＪＰ，Ａ) 特開2000−268856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−111129（ＪＰ，Ａ) 特開2000−23389（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−213365（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H01M 10/39 H01M 10/44 H01M 10/50 H02J 9/06 503

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＤＣ負荷と整流器と電池とが互いに電気
    的に接続された回路によって、通常時は該整流器より該
    ＤＣ負荷に直流電力が供給されるとともに該電池を充電
    し、停電時等の該整流器が停止する非常時には自動的に
    該電池より該ＤＣ負荷に電力を供給する非常用電源シス
    テムにおいて、 該電池がナトリウム硫黄電池であって、該ナトリウム硫
    黄電池が所定の充電電圧以上に達した時点で該整流器の
    出力電圧を下げて自動的に該ナトリウム硫黄電池から該
    ＤＣ負荷に放電させ、該ナトリウム硫黄電池が所定の放
    電電圧以下に達した時点で該整流器の出力電圧を上げて
    ナトリウム硫黄電池を充電する整流器出力電圧制御器を
    該整流器と該ナトリウム硫黄電池の間に設けたことを特
    徴とする非常用電源システム。
  2. 【請求項２】 該ナトリウム硫黄電池における所定の充
    電電圧及び所定の放電電圧が、各ナトリウム硫黄単電池
    の陽極室における活物質の組成が２相域の深度範囲にあ
    る電圧であることを特徴とする請求項１に記載の非常用
    電源システム。
  3. 【請求項３】 該ナトリウム硫黄電池が、ナトリウム硫
    黄電池の単電池を所定数直列に接続してストリングを構
    成し、このストリングを所定数並列に接続した集合電池
    であって、所定の充電電圧及び所定の放電電圧をモジュ
    ール電圧の監視によって行うことを特徴とする請求項１
    に記載の非常用電源システム。
  4. 【請求項４】 無負荷時のモジュール開放電圧と一定抵
    抗負荷時のモジュール電圧の差が初期に定めた正常時電
    圧差に対し大きくなったことにより、故障単電池の発生
    の有無を検知すると共に故障単電池発生の場合は警報を
    発生することを特徴とする請求項３に記載の非常用電源
    システム。
  5. 【請求項５】 ＤＣ負荷と整流器と電池とが互いに電気
    的に接続された回路によって、通常時は該整流器より一
    定電圧で該ＤＣ負荷に直流電力が供給されるとともに該
    電池を充電し、停電時等の該整流器が停止する非常時に
    は自動的に該電池より該ＤＣ負荷に電力を供給する非常
    用電源システムにおいて、 該電池がナトリウム硫黄電池であって、該ナトリウム硫
    黄電池が所定の充電電流以下に達した時点で該整流器の
    出力を遮断し、自動的に該ナトリウム硫黄電池から該Ｄ
    Ｃ負荷に所定時間放電させ、所定時間放電した時点で該
    整流器の出力を接続して該ナトリウム硫黄電池を充電す
    る整流器出力を遮断又は接続するタイマー付き制御器を
    該整流器と該ナトリウム硫黄電池の間に設けたことを特
    徴とする非常用電源システム。
  6. 【請求項６】 ＤＣ負荷と整流器とナトリウム硫黄電池
    とが互いに電気的に接続された回路であって、該整流器
    と該ナトリウム硫黄電池との間には電池からＤＣ負荷へ
    が順方向となるダイオードと第１スイッチとが並列に接
    続された回路を備え、通常時には、該整流器からＤＣ負
    荷に直流電力を供給し、停電時等の該整流器が停止する
    非常時には該ナトリウム硫黄電池から該ダイオードを経
    由してＤＣ負荷に電力を供給し、非常時の放電後、該ナ
    トリウム硫黄電池と該第１スイッチとの間に設けた制御
    器によって、該第１スイッチを接続状態にして該整流器
    からの電力供給により該ナトリウム硫黄電池を所定の深
    度まで充電した後、第１スイッチを遮断して該ナトリウ
    ム硫黄電池には該整流器から逆方向となるダイオードに
    より充電電流を通電しない状態で保持することを特徴と
    する非常用電源システム。
  7. 【請求項７】 該ダイオードと該第１スイッチとを並列
    に接続した回路と該ナトリウム硫黄電池との間に該ナト
    リウム硫黄電池の放電電流をヒーターに供給する回路を
    設け、更に、該ヒーターと該ナトリウム硫黄電池との間
    に第２スイッチを設けて、該ナトリウム硫黄電池と該第
    １スイッチと該第２スイッチとの間に設けた制御器によ
    って、第２スイッチを該ナトリウム硫黄電池の温度に応
    じてオンオフ制御させて温度制御するとともに、該ナト
    リウム硫黄電池から該ヒーターに放電させ、タイマー付
    き制御器により一定期間毎に該整流器による該ナトリウ
    ム硫黄電池への充電を行い、所定の電圧以上又は電流以
    下に達した時点で第１スイッチを遮断状態にして充電を
    停止することを１サイクルとして、このサイクルを繰返
    しながら該ナトリウム硫黄電池を一定深度と一定温度に
    保持することを特徴とする請求項６に記載の非常用電源
    システム。
  8. 【請求項８】 ＤＣ負荷と整流器とナトリウム硫黄電池
    とが互いに電気的に接続された回路であって、該整流器
    と該ナトリウム硫黄電池との間には電池からＤＣ負荷へ
    が順方向となるダイオードと第１スイッチとが並列に接
    続された回路を備え、更に、該ダイオードと該第１スイ
    ッチとを並列に接続した回路と該ナトリウム硫黄電池と
    の間に該ナトリウム硫黄電池の放電電流をヒーターに供
    給する回路を設け、かつ、該ヒーターと該ナトリウム硫
    黄電池との間に第２スイッチを設けて、 通常時には、該整流器からＤＣ負荷に直流電力を供給
    し、停電時等の該整流器が停止する非常時には該ナトリ
    ウム硫黄電池から該ダイオードを経由してＤＣ負荷に電
    力を供給する非常用電源システムに用いられる電池内の
    単電池故障有無を検出するシステムであって、 該ナトリウム硫黄電池と該第１スイッチと該第２スイッ
    チとの間に設けた制御器によって、第２スイッチを該ナ
    トリウム硫黄電池の温度に応じてオンオフ制御させて温
    度制御するとともに、該ナトリウム硫黄電池から該ヒー
    ターに放電させ、タイマー付き制御器により一定期間毎
    に該整流器による該ナトリウム硫黄電池への充電を行
    い、所定の電圧以上又は電流以下に達した時点で第１ス
    イッチを遮断状態にして充電を停止することを１サイク
    ルとして、このサイクルを繰返しながら該ナトリウム硫
    黄電池を一定深度と一定温度に保持し、該ナトリウム硫
    黄電池から該ヒーターに放電する際の放電電流を監視
    し、該放電電流が小さくなるときに該ナトリウム硫黄電
    池内の単電池の故障と見なすことを特徴とする非常電源
    システムに用いられる電池内の単電池故障有無を自動検
    出するシステム。
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