JPS6049577A - 電気化学式蓄電池の運転装置 - Google Patents

電気化学式蓄電池の運転装置

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JPS6049577A
JPS6049577A JP59155114A JP15511484A JPS6049577A JP S6049577 A JPS6049577 A JP S6049577A JP 59155114 A JP59155114 A JP 59155114A JP 15511484 A JP15511484 A JP 15511484A JP S6049577 A JPS6049577 A JP S6049577A
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ルーベルト、ウルシユテーガー
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、能動物質が放電過程中溶液に溶は込み充電
過程中電極表面に析出するセルから成りいくつかのセル
群が直列に負荷に接続されている電気化学蓄電池、例え
ば亜鉛・臭素蓄電池又は亜鉛・塩素蓄電池設備の操作装
置に関する。この装置には電極への析出の不均一分布を
抵抗全通して完全に放電させることによって解消する装
置とセルを再充電する装置が設けられている。
（従来の技術〕 １９８０年６月２６日付のＮｃｗｓｗｅｅｋには電気自
動車に塩化亜鉛蓄電池を使用することが記載されている
。
米国特許第４２８７２６７号明細書には多数の並列接続
された蓄電池から成る亜鉛・塩素蓄電池設備に対して故
障したセル群全迂回して電流を導く方法が記載されてい
る。ここでは故障したセル群をスイッチを通してバイパ
スすることによりその機能を停止させてそれ以上放電し
ないようにし、電解液ポンプモータとガスポンプモータ
と塩素ガス供給弁への電流供給を遮断する。これによっ
て亜鉛・塩素蓄電池の動作の確実性と使用可能性が高め
られる。
この種の電気化学蓄電池はエネルギー密度と出力密度が
高いことが特徴である。しかし実際には充分高い充電サ
イクルは達成されない。その原因は双極性の電極配置に
基〈洩れ流又は寄生流にあるものと見られている。この
寄生流は個々のセルに並行し共通の主導管を通す電Ｍ液
流によるもので、エネルギー損失と不均一な亜鉛析出（
樹枝状突起の形成）に導く。この効果は一つの群にまと
められるセルの個数の増大に伴って高まり、双極セルブ
ロックの負極近くに最大の亜鉛析出を発生させる。充放
電サイクルの回数の増大と共に正規の電解液循環が妨害
され、個々のセルへの亜鉛の析出が不均一になり、最後
にはセルの挙動、が互に異り蓄電池の機能が不能となる
。更に結晶の成長により極板とセパレータが損傷を受け
、蓄電池全使用不能にする。寄生流′ｆｒ：ｌ’］ち消
すため電ＭｔＬ導管の電池電圧に対して等大の逆電圧を
加え、寄生流を打ち消すことは公知である。これによっ
て電極への析出の不均一性は低減するか、それを避ける
ことはできない。機能不能と析出の非対称性に基く故障
が起るまでの充放電回数は増大するけれども、なおその
回数は実用に対しては不充分である。不均一析出の原因
としてはこの外に、既に発生した尖端部において電界強
度が上昇し析出全増強させるという原理的なメカニズム
が考えられる。
これによって蓄電池に対してはセルを完全に放電させ析
出を解消させるという特殊な操作が必要となる。完全放
電後の充電に際しては再び均一な層が形成される。
上記の完全放電中蓄電池は負荷の給電には使用されない
。従って車輛駆動用の電池の場合同種の蓄電池全予備接
続するか、あるいは全車輛に対して休止期間を設けなけ
ればならない。
再生のためニッケル中カドミウム電池を完全放電させ、
また総てのセル、又はセルｍに一様な電圧状態を回復し
、更に効率の低下を最小に保持するだめの装置は人工衛
星の給電装置において公知である（米国特許第３９９７
８３０号および第３４５−４８５９号参照）。
米国特許第３９９７８３０号明細書による公知装置の場
合一つの負荷に対して一つの太陽電池と二つの電気化学
蓄電池が並列に接続される。蓄電池の各セルはそれぞれ
一つの放電抵抗に接続することができる。一方の蓄電池
が修理され、その各セルが地上ステーションから操作可
能の遠隔制御により放電抵抗に接続されているとき、他
方の蓄電池と太陽電池がエネルギー供給源として使用さ
れる。
放電中蓄電池の端子電圧が監視され、最低電圧に到達す
るが一定の放電時間の経過後蓄電池は再充電され、この
充電はコントロール装置により監視される。
更に米国特許第３４５４８５９号明細１によりニッケル
・カドミウム蓄電池の完全放電装置が公知である。、寿
命と使用可能範囲を高めるため全蓄電池と各セルの電圧
監視装置が設けられ、蓄電池又はセルの電圧が規定値以
下に低下すると全蓄電池が充電用の太陽電池から切り離
され、蓄電池に並列に接続されたトランジスタを通して
放電する。その際電圧が最も低いセルの電圧によって放
電が制御される。このセルの電圧がほぼＯに達するとこ
のセルの放電力停止され、残りのセルの以後の放電は各
セルに並列に接続された別のトランジスタを通して行な
われる。総てのセルが放電すると蓄電池は充電のため太
陽電池に接続される。
この公知装置では蓄電池の放電過程中負荷は別のエネル
ギーに接続し、なければならない。このエネルギー源は
第二蓄電池又は太陽電池設備によつて構成することがで
きる。更にこの種の装置は場所又は重量の関係で第二蓄
電池を置くことができない場合には、蓄電池の完全放電
中負荷の給電を行なうことができないので使用不可能で
ある。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、能動物質が放電過程に際して溶液中
に溶は込み充電過程中は再び電極面に析出する蓄電池の
使用範囲を更に拡げ、重量又は場所の関係で第二蓄電池
の設置が不１丁能な設備中の負荷の給電にも使用するこ
とができるようにすることである。
〔発明・の要旨〕
この目的はこの発明によれば、電極面への析出の不均一
分布を解消する装置に制御装置を設り、次のサイクルを
繰り返させることによって達成される。即ち蓄電池のセ
ルの一群だけが抵抗を通しで放電し、この群が後にその
使用限度に達したとき残りの群から切り離され、続いて
電極への析出物が除去されるまで放電し、充電後再び蓄
電池に組み込まれるかあるいは組み込まれてから充電さ
れる。
〔発明の作用効果〕
このサイクルの繰り返しにより蓄電池電極への能動物質
の不均一析出がいつでも運転を中断することなく解消さ
れる。これによって公知の運転法の場合と異り一つのだ
けの蓄電池と一つのだけの放電抵抗を使用する場合にも
不均一分布の析出物を除去するために正規の運転全中断
する必要は無くなる。冒頭に挙げた電気自動車に塩化亜
鉛蓄電池を使用する場合に比べて監視作業か著しく軽減
される。セルの再生を短い時間間隔をおいて実施する場
合には樹枝状突起は低いものと考えておけばよいから、
電極は互に近接して設けることができる。これによって
蓄電池の抵抗は低く損失は少くなるから、冷却が簡単に
なり効率が改善される。
早期に放電させるセル群に接続される抵抗として補充負
荷全使用すると有利である。この場合早期放電セル群が
運転上の使用限度に達したとき残留エネルギーをなお運
転のために利用することができる。
〔実施例〕
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
図面は電気化学蓄電池を負荷への給電に使用する設備の
回路の一例を示す。直列接続のセルから構成される電気
化学蓄電池の群１乃至５が開閉器６１によって接続・遮
断される主負荷６に給電する。蓄電池としては例えば亜
鉛・臭素蓄電池が使用される。この電池では能動物質が
放電過程中溶液に溶は込み、充電過程中電極表面に阿析
出する。
セル群１乃至５は電解液の循環に関しては互に独立に操
作することができる。各セル群に属するポンプと電解液
導管は図面に示されていない。
蓄電池は常に一つのセル群が残りのセル群に先立って放
電するというサイクルを繰り返しながら操作される。そ
のため群１乃至５を直列接続を作る結合導線に開閉用の
接点１１　、’ｌ　２　、２１．２２゜３１、・・・・
・・・・・、５２が設けられている。この場合各導入線
には一つの接点が設けられ、各結合線には二つの接点が
設けられる。例えば導入線には接点１１又は５２があり
、群ｌと２の間の結合線には接点工２と２１がある。開
閉接点工１乃至５２は更に所望のセル群を集団から切り
離し、残りの負荷の直列接続を再び形成させるという役
目を持つ。
接点１３，２３，３３．・・・・・・・・・、５３は直
列接続の回復に使用されるものである。
切り離されたセル群を短絡するため接点１４゜２４．３
４．・・・・・・・・、５４が設けられている。
補助負荷７は選択開閉器９により早期に放電させるセル
群に接続することができる。この選択開閉器は二極構成
であり、操作部９１を備えている。
開閉過程の制御には制御装置８が使用され、この装置は
一つだけ示されている接点１１乃至５２の操作部８５へ
の出力端と選択開閉器９の操作部９１への出力端金偏え
ている。制御装置８には主負荷６への導線中の電流なら
びに補助負荷７への導線中の電流を捕捉する測定素子８
２．８１の外に、補助負荷に接続されたセル群の電圧全
捕捉する測定素子８３が所属する。
電圧の変動が許される９荷へ給電する際には、接点６１
，１１，１２．・・・・・・・・、５２の閉結後負荷６
はまず直列に接続された総てのｉｆｆ　Ｉ乃至５から給
電される。
制御装置８には一つのセル群の不均一分布析出を解消す
るだめの放電を規定回数例えば１０回の放充電の繰り返
し毎に開始させるそれ自体公知の装置が含まれている。
この外に選択開閉器と接点１１乃至５２を制御して、主
負荷６が蓄電池に接続されているとき補助負荷７を一つ
のセル群に接続し、このセル群が主負荷６と補助負荷７
に給電して残りのセル群よりも先に放電するようにする
論理回路が設けられる。図示の回路では補助負荷７が選
択開閉器９全通してセル群１に接続され、その主負荷操
作限界に到達する１で残りのセル群２乃至５に直列に操
作される。この限界に到達したことは測定素子８１と８
３から制（３）１装置８に再見られる信号によって知ら
される。ここでセル群１が残りのセル群集団２乃至５か
ら切り離される。
これは接点２１の開放と接点１３の閉結によって実施さ
れる。引続き補助負荷７に接続されるセル群１は電極へ
の析出の不均一分布が解消されるまで放電する。その際
蓄電池の残留充電が減少するにつれて補助゛負荷が階段
的に切り離される。補助負荷７全通しての放電が終了し
た後補助負荷は接点７１の開放により切り離され、接点
１４の閉結により必要に応じて完全放電が開始される。
補助負荷７の以後の給Ｔｌ’、ｒ確保するだめ早期放電
群１の遮断後補助負荷が順次に残りのセル群２乃至５に
接続される。その際接続端７２全通して光亀器がセル群
１に接続され、セル群１の再充電後この群は制御装置８
による所属接点の制御によって再び集団に組み込まれる
。放電過程の制御に使用される測定素子８１，８２，８
３もこの充電過程の制御に使用することができる。
セル群１は放電後に集団に組み入れ、残りのセル群と共
に充電端子６２全通して充゛電器に接続することも可能
である。
次いで次のセル群例えば２が同様な過程で自動的に放電
し、再び集団に組み込洩れる。このセル群２の切り離し
には接点１２と３１が開放される。
完全放電は不利な樹枝状突起の形成前に実施される。
セル群２に続いて残りの総てのセル群３，４゜５が順次
に補助負荷６に接続され、総てのセル群が完全放電して
不均一析出分布が解消される。次のサイクルはそれに型
接続いて開始させるかあるいは規定時間後に開始させる
。
上記の方法ラミ気自動車に対して採用する際には、補助
負荷として例えばコンプレッサ、ポンプ、送風機等の駆
動モータ又は暖房熱諒等が使用される。主負荷はこの場
合車輛であり、一つのセル群が切り離されているときは
いくらか低い電圧て駆動される。車輛駆動電圧にはある
程度の余裕が見込まれているから、これによって運転が
妨害されることはない。
定電圧給電を必要とする負荷に対しては、再生のため早
期に放電させなければならないセル群が順次に集団から
切り離されるように制御装置８を設計するのが有利であ
る。この場合主負荷６には常に一つのセル群の電圧だけ
を差し引いた電圧が与えられる。例えばセルｌ１Ｎ１＋
早期に放電させるものとすれば、補助負荷７がセル群１
に接続されるどき接点２１が開放され接点１３か閉結さ
れる。
これによりセル群１は残りのセル群に関係なく補助負荷
７全通して使用限界に達する寸で放電する。
ここで補助負荷７は接点７１の開放により切り離され、
接点１４の閉結にエリ場合によっては図に示されていな
い抵抗を通して更に放電し、電極上に不均一分布した析
出を解消する。次いでセル群１が再充電され、上記の経
過によって集団に組み適寸れる。セル群１の接続と同時
にセル群２が集団から切り離されるｃｌ この発明の装置によりセル群の数に対応する回数の充厄
ザイクルにより各群が一回だけ完全放電して再生される
。蓄電池の充電ザイクルのそれぞれにおいて一つのセル
群の再生が必要でない場合には、蓄電池をできるだけ短
時間でｂ生した後長（ハ）休止時間をおくのが目的に適
っている。これによって蓄電池の総てのセル全可能な最
小劣化差をもって操作することが可能となる。補助負荷
への給電を絶えず行なうためには、二つの内生過程の間
の時間中補助負荷を順次に他のセル群に接続することが
できる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一つの実施例の７１Ｌ気接続図を示す
もので、１乃至５は蓄電池セルＩ！゛Ｆ、６は主負荷、
７は補助負荷、８は制御装置、９は選択開閉器、８１と
８２は電流測定素子、８３は電圧測定素子である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ｌ）能動物質が放電過程中溶液に溶は込み、充電過程中
    電極表面に析出する電気化学セルから成り、いくつかの
    セル群が直列に負荷に接続され、電極への平均−分布析
    出ケ抵抗を通して完全に放電させることによって解消さ
    せる装置とセルの再充電装置とｋ　（Ｉｉｆｉえる電気
    化学式蓄電池の運転装置において、不均一分布析出を解
    消する装置が制御装置ｆ；ｆｆｉ　（８）を備え、この
    制御装置により蓄電池のセルの一群（例えば（１））だ
    けが抵抗を通して放電し、この群が後でその使用限界に
    達したとき残りの群（２乃至５）から切り離され、続い
    て電極への析出物が除去されるまで放ｔ１シ、充取後再
    び蓄電池に組り込まれるかあるいは組み込まれてから充
    電されるというサイクルが繰り返されることを特徴とす
    る電気化学式蓄電池の運転装置。 ２）早期放電セル群に接続される抵抗が追加された補助
    負荷（７）であることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の装置。
JP59155114A 1983-07-25 1984-07-25 電気化学式蓄電池の運転装置 Pending JPS6049577A (ja)

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