KR20140085454A - 용융염 전지 장치 및 용융염 전지 장치의 제어 방법 - Google Patents

용융염 전지 장치 및 용융염 전지 장치의 제어 방법 Download PDF

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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

용이하게 용융염 전지를 가열하고, 기동시의 대기 시간을 단축하여, 용융염 전지의 가열에 필요한 에너지를 저감할 수 있는 용융염 전지 장치, 및 용융염 전지 장치의 제어 방법을 제공한다. 용융염 전지 장치(1)는, 복수의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)과, 실온에서 동작 가능한 보조 전지(전력원)(41)를 구비한다. 각 용융염 전지 유닛(3)은 히터를 구비하고 있다. 기동시에는, 보조 전지(41)는, 하나의 용융염 전지 유닛(3)의 히터에 전력을 공급하여, 하나의 용융염 전지 유닛(3)은 히터로 가열되어 동작 가능하게 된다. 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)은, 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 히터에 전력을 공급하여, 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 히터로 가열되어 동작 가능하게 된다. 많은 에너지를 필요로 하지 않고 용이하게 용융염 전지가 가열되어, 용융염 전지 장치(1)가 단시간에 기동한다.

Description

용융염 전지 장치 및 용융염 전지 장치의 제어 방법{MOLTEN SALT BATTERY DEVICE, AND CONTROL METHOD FOR MOLTEN SALT BATTERY DEVICE}
본 발명은, 복수의 용융염 전지를 구비한 용융염 전지 장치, 및 용융염 전지를 동작시키기 위한 제어 방법에 관한 것이다.
전력의 효율적인 이용을 위해, 고에너지 밀도 및 고효율의 축전지가 필요로 되고 있다. 이러한 축전지로서, 특허문헌 1에 개시된 나트륨-황 전지가 개발되어 있다. 다른 고에너지 밀도 및 고효율의 축전지로서 용융염 전지가 있다. 용융염 전지는, 전해질에 용융염을 이용한 전지이며, 용융염이 용융된 상태로 동작한다. 용융염 전지를 이용하여 축전을 행하는 용융염 전지 장치의 형태로는, 가정 또는 공장 등에 설치된 정치형의 형태, 및 자동차에 탑재된 것 등의 비정치형의 형태를 생각할 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2007-273297호 공보
용융염 전지가 안정적으로 동작하기 위해서는, 용융염이 액체의 상태를 유지할 수 있도록, 용융염 전지 내의 온도를 용융염의 융점보다 어느 정도 이상 높은 온도로 유지할 필요가 있다. 통상, 용융염의 융점은 실온보다 고온이며, 용융염 전지는 실온보다 높은 온도에서 동작한다. 여기서, 실온이란, 가열 및 냉각 모두 행해지지 않은 상태에서의 온도이며, 예컨대 1℃ 내지 30℃ 정도이다. 이 때문에, 용융염 전지 장치에는, 용융염 전지를 가열하는 기능이 필요하다. 실온 등의 용융염의 융점 이하의 온도에서 용융염 전지가 정지된 상태로부터 용융염 전지 장치를 기동할 때는, 우선, 용융염 전지가 동작 가능한 온도까지 용융염 전지를 가열할 필요가 있다. 용융염 전지를 가열하는 방법으로는, 히터로 용융염 전지를 가열하는 방법을 생각할 수 있지만, 기동시에는, 용융염 전지 자신을 히터의 전원으로서 이용할 수는 없다. 특히, 비정치형의 용융염 전지 장치에서는, 용융염 전지를 가열하기 위해 외부로부터 에너지를 투입하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.
또, 용융염 전지가 동작 가능한 온도까지 용융염 전지를 가열하기 위해서는 어느 정도의 시간이 필요하기 때문에, 용융염 전지 장치의 기동시에는 사용 가능해질 때까지 대기 시간이 발생한다. 특히, 용량을 증대시키기 위해 용융염 전지를 대형화한 경우에는, 대기 시간이 길어진다고 하는 문제가 있다. 또, 에너지 이용의 효율화를 위해서는, 용융염 전지를 가열하기 위한 에너지 소비를 저감하는 것이 요구된다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 용이하게 용융염 전지를 가열하고, 기동시의 대기 시간을 단축하여, 용융염 전지의 가열에 필요한 에너지를 저감할 수 있는 용융염 전지 장치, 및 용융염 전지 장치의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 전해질로서 이용한 용융염이 실온보다 높은 온도에서 용융된 상태로 동작하는 복수의 용융염 전지를 구비하는 용융염 전지 장치로서, 상기 복수의 용융염 전지의 각각에 설치된 히터와, 상기 복수의 용융염 전지에 포함되는 일부의 용융염 전지에 설치된 히터에, 실온하에서 전력을 공급하는 전력원과, 상기 일부의 용융염 전지로부터의 전력을, 다른 일부의 용융염 전지에 설치된 히터에 공급하는 전력 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 상기 전력 공급 수단은, 히터로의 전력 공급에 의해 가열된 일부의 용융염 전지로부터, 다른 일부의 용융염 전지에 설치된 히터에, 차례차례 전력을 공급하는 구성인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 상기 전력 공급 수단은, 전력을 공급해야 할 히터의 수를 조정하는 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 상기 전력원은, 실온에서 동작하는 것이 가능한 이차 전지인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 상기 전력원은 커패시터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 외부로부터 공급된 전력으로 상기 전력원을 충전시키는 수단과, 상기 전력원을 방전시켜, 상기 전력원에 충전되어 있던 전력으로 상기 복수의 용융염 전지의 일부 또는 전부를 충전시키는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치는, 상기 복수의 용융염 전지의 일부 또는 전부로부터의 전력을 외부에 출력하는 수단과, 상기 전력원으로부터의 전력을 외부에 출력하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치의 제어 방법은, 전해질로서 이용한 용융염이 실온보다 높은 온도에서 용융된 상태로 동작하는 복수의 용융염 전지와, 각각의 용융염 전지를 가열하기 위한 히터와, 실온에서 동작하는 것이 가능한 전력원을 구비하는 용융염 전지 장치를 제어하는 방법으로서, 상기 복수의 용융염 전지의 온도가 실온이 되어 있는 상태에서, 상기 전력원으로부터, 상기 복수의 용융염 전지에 포함되는 일부의 용융염 전지를 가열하기 위한 히터에 전력을 공급하게 하고, 상기 히터로 가열되어 용융염이 용융된 상기 일부의 용융염 전지로부터, 다른 일부의 용융염 전지를 가열하기 위한 히터에 전력을 공급하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 전지 장치의 제어 방법은, 상기 용융염 전지 장치로부터 외부에 출력하는 전력의 수요를 나타내는 정보를 접수하고, 상기 복수의 용융염 전지 중, 히터에 전력을 공급해야 할 용융염 전지의 수를 상기 정보에 따라서 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 복수의 용융염 전지와, 실온에서 동작 가능한 전력원을 구비하는 용융염 전지 장치는, 실온하에서 전력원으로부터의 전력으로 일부의 용융염 전지를 가열하여 일부의 용융염 전지를 동작시키고, 동작한 일부의 용융염 전지로부터의 전력으로 다른 용융염 전지를 가열한다. 용융염 전지 장치는, 온도가 실온이 되어 있는 상태로부터 기동할 수 있다.
또 본 발명에서는, 전력원으로부터의 전력으로 가열된 일부의 용융염 전지는, 히터에 전력을 공급함으로써 다른 용융염 전지의 일부를 가열하고, 가열된 용융염 전지는 또 다른 용융염 전지의 일부를 가열함으로써, 차례차례 용융염 전지가 가열된다.
또 본 발명에서는, 용융염 전지 장치는, 복수의 용융염 전지 중, 가열하여 동작시키는 용융염 전지의 수를 전력 수요에 따라서 조정한다. 전력 수요가 작은 경우는, 가열해야 할 용융염 전지의 수가 적어져, 가열에 필요한 에너지 소비가 저감된다.
또 본 발명에서는, 용융염 전지 장치는, 전력원으로서 이차 전지를 구비하고 있다. 실온하에서 처음에 이차 전지가 기동하고, 용융염 전지를 기동시키는 것이 가능하다. 이차 전지는, 외부로부터 전력이 공급된 경우에 충전을 행하는 것도 가능하다.
또 본 발명에서는, 용융염 전지 장치는, 전력원으로서 커패시터를 구비하고 있다. 실온하에서 처음에 커패시터가 기동하고, 용융염 전지를 기동시키는 것이 가능하다. 커패시터는, 용융염 전지 장치의 외부로부터 전력이 공급된 경우에 충전을 행하는 것도 가능하다.
또 본 발명에서는, 용융염 전지 장치는, 외부로부터 공급된 전력으로, 전력원으로서 이용하는 이차 전지 또는 커패시터에 충전시키고, 그 후, 이차 전지 또는 커패시터를 방전하여 용융염 전지에 다시 충전시킨다. 용융염 전지보다 고속으로 충방전이 가능한 이차 전지 또는 커패시터를 이용함으로써, 효율적으로 충전이 행해진다.
또 본 발명에서는, 용융염 전지 장치는, 전력원으로서 이용하는 이차 전지 또는 커패시터로부터 외부에 전력을 출력할 수 있다. 이 때문에, 용융염 전지 장치는, 기동시에 용융염 전지가 아직 동작할 수 없는 단계라도, 전력을 출력할 수 있다.
본 발명에서는, 용융염 전지 장치는, 온도가 실온으로 되어 있는 상태라 하더라도 전력원을 동작시킴으로써, 용이하게 용융염 전지를 가열하고 기동하는 것이 가능하다. 또, 전력원으로부터의 전력은 복수의 용융염 전지의 일부를 가열하기 위해 이용되기 때문에, 용융염 전지를 가열하기 위한 에너지 소비가 저감된다. 또, 가열된 용융염 전지로부터의 전력으로 다른 용융염 전지를 가열함으로써, 복수의 용융염 전지의 가열에 필요한 시간을 단축하여, 용융염 전지 장치의 기동에 필요한 대기 시간을 단축하는 것이 가능해지는 등, 본 발명은 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 실시형태 1에 따른 용융염 전지 장치의 이용 형태를 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 용융염 전지 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 용융염 전지 유닛의 구성예를 나타내는 모식적 사시도이다.
도 4는 용융염 전지셀의 내부 구성을 나타내는 모식적 사시도이다.
도 5는 실시형태 2에 따른 용융염 전지 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 커패시터의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7은 실시형태 3에 따른 용융염 전지 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
이하 본 발명을 그 실시형태를 나타내는 도면에 기초하여 구체적으로 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은, 실시형태 1에 따른 용융염 전지 장치의 이용 형태를 나타내는 모식도이다. 용융염 전지 장치(1)는, 차재용 축전 장치이며, 자동차(2) 내에 탑재되어 있다. 자동차(2)는, 예컨대 전기 자동차 또는 하이브리드차이다. 용융염 전지 장치(1)에는, 사용자가 조작함으로써 동작 개시의 지시 등의 지시를 입력하기 위한 조작부(21)가 신호선으로 접속되어 있다. 또 용융염 전지 장치(1)에는, 자동차(2)에 탑재된 모터 등의 부하(22)가 전력선으로 접속되어 있다.
도 2는, 실시형태 1에 따른 용융염 전지 장치(1)의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 용융염 전지 장치(1)는, 복수의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)과, 실온에서 동작 가능한 보조 전지(41)를 구비하고 있다. 복수의 용융염 전지 유닛(3, 3, …) 및 보조 전지(41)는, 외부에 대하여 전력을 입출력하는 입출력 회로(42)에 전력선으로 접속되어 있다. 입출력 회로(42)는, 도 2에는 도시하지 않은 부하(22)에 접속되어 있다. 또, 입출력 회로(42)에는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 가열을 위한 전력을 공급하는 전력 공급 회로(43)가 접속되어 있다. 전력 공급 회로(43)에는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 전력선으로 접속되어 있다. 또 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 장치(1)의 동작을 제어하는 제어부(44)를 구비하고, 제어부(44)는 입출력 회로(42)에 접속되어 있다. 또 제어부(44)에는, 조작부(21)로부터의 신호를 입력받는 신호 입력부(45)와, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 각각의 온도를 측정하는 온도 센서(46)가 접속되어 있다. 또, 도 2에는 도시하지 않지만, 제어부(44)는 전력 공급 회로(43)에도 접속되어 있다.
도 3은, 용융염 전지 유닛(3)의 구성예를 나타내는 모식적 사시도이다. 용융염 전지 유닛(3)은, 복수의 용융염 전지셀(31, 31, …)과, 용융염 전지셀(31, 31, …)을 가열하기 위한 복수의 히터(32, 32, …)를 포함하여 구성되어 있다. 도 3에 나타낸 예에서는, 4개의 용융염 전지셀(31)을 직선형으로 나열하여 서로 직렬로 접속하고, 또한, 직렬로 접속된 4개의 용융염 전지셀(31)을 포함하는 1열을 9열 병행으로 나열하여 서로 병렬로 접속한다. 즉, 용융염 전지 유닛(3)에는 36개의 용융염 전지셀(31)이 포함된다. 서로 접속된 복수의 용융염 전지셀(31)의 양극(兩極)은, 입출력 회로(42)에 접속되어 있다.
1열이 4개의 용융염 전지셀(31)을 포함하는 9열의 양끝에는, 각각 직사각형 평판형의 히터(32)가 배치되어 있다. 히터(32)는, 용융염 전지셀(31)의 측면에 접촉하여 배치되어 있다. 또한, 3열째와 4열째 사이에 히터(32)가 배치되고, 6열째와 7열째 사이에도 히터(32)가 배치되어 있다. 즉, 용융염 전지 유닛(3)에는 4개의 히터(32)가 포함되어 있고, 1열째, 3열째, 4열째, 6열째, 7열째 및 9열째에 포함되는 용융염 전지셀(31)의 각각에 히터(32)가 접촉하고 있다. 각각의 히터(32)는, 전력 공급 회로(43)에 접속되어 있다. 히터(32, 32, …)는, 고무 히터 또는 세라믹 히터 등, 전력을 공급받는 것에 의해 발열하는 전열 히터이다. 히터(32, 32, …)는, 전력 공급 회로(43)로부터 전력을 공급받는 것에 의해 발열하여, 용융염 전지 유닛(3) 내의 용융염 전지셀(31, 31, …)을 가열시킨다. 용융염 전지 유닛(3) 전체는 단열재(33)로 덮여 있다. 도 3 중에는, 단열재(33)의 외형을 파선으로 나타내고 있다. 또한, 도 3에 나타낸 복수의 용융염 전지셀(31)의 배치 및 접속 양태 및 복수의 히터(32)의 배치는 일례이며, 복수의 용융염 전지셀(31)의 배치 및 접속 양태 및 복수의 히터(32)의 배치는 그 밖의 형태이어도 좋다.
도 4는, 용융염 전지셀(31)의 내부 구성을 나타내는 모식적 사시도이다. 용융염 전지(31)은, 직방체의 상자형의 전지 용기(316) 내에, 직사각형 판형으로 형성된 복수의 정극(311, 311, …) 및 부극(312, 312, …)을 교대로 겹치고, 각각의 정극(311)과 부극(312) 사이에 시트형의 세퍼레이터(313)를 배치하여 구성되어 있다. 도 4 중에는, 전지 용기(316)의 외형을 파선으로 나타내고 있다. 정극(311, 311, …), 부극(312, 312, …) 및 세퍼레이터(313, 313, …)는, 전지 용기(316)의 저면에 대하여 세로로 배치되어 있다.
정극(311, 311, …)은, 직사각형 판형의 집전체 상에 NaCrO2 등의 정극 활물질을 포함하는 정극재를 도포하여 형성하고, 부극(312, 312, …)은, 직사각형 판형의 집전체 상에, Sn(주석) 등의 부극 활물질을 포함하는 부극재를 도금에 의해 형성한다. 세퍼레이터(313, 313, …)는, 규산유리 또는 수지 등의 절연성의 재료로 내부에 전해질을 유지할 수 있고, 또 전하의 캐리어가 되는 이온이 통과할 수 있는 형상으로 형성되어 있다. 세퍼레이터(313, 313, …)는, 예컨대 유리크로스 또는 다공질의 형상으로 형성된 수지이다. 각 세퍼레이터(313)는, 정극(311)과 부극(312) 사이를 격리하기 위해 배치되어 있다. 정극(311, 311, …), 부극(312, 312, …) 및 세퍼레이터(313, 313, …)에는, 용융염으로 이루어진 전해질이 함침되어 있다.
전해질은, 용융 상태로 도전성 액체가 되는 용융염이다. 융점을 저하시키기 위해, 전해질은, 복수 종류의 용융염이 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 전해질은, 나트륨 이온을 카티온으로 하고 FSA(비스플루오로술포닐아미드)를 아니온으로 한 NaFSA와, 칼륨 이온을 카티온으로 하고 FSA를 아니온으로 한 KFSA의 혼합염이다. 또한, 전해질인 용융염은, TFSA(비스트리플루오로메틸술포닐아미드) 또는 FTA(플루오로트리플루오로메틸술포닐아미드) 등의 다른 아니온을 포함하고 있어도 좋고, 유기 이온 등의 다른 카티온을 포함하고 있어도 좋다.
정극(311, 311, …)에는 도전재제의 정극용 접속 부재(314)가 접속되어 있고, 부극(312, 312, …)에는 도전재제의 부극용 접속 부재(315)가 접속되어 있다. 정극용 접속 부재(314) 및 부극용 접속 부재(315)는 각각, 용융염 전지셀(31)로 충방전을 행하기 위한 도시하지 않은 단자에 접속되어 있다. 단자는, 다른 용융염 전지셀(31) 또는 입출력 회로(42)에 접속되어 있다. 또한, 도 4에 나타낸 용융염 전지셀(31)의 구성은 모식적인 구성이며, 용융염 전지셀(31) 내에는, 충방전시의 정극(311, 311, …) 및 부극(312, 312, …)의 변형을 억제하기 위한 탄성 부재 등, 도시하지 않은 그 밖의 구성물이 포함되어 있어도 좋다. 또, 도 4에는 부극(312)을 정극(311)보다 1장 많이 구비하는 형태를 나타냈지만, 부극(312) 및 정극(311)은 동수이어도 좋고, 정극(311)쪽이 많아도 좋다. 또, 용융염 전지셀(31)은, 한쌍의 정극(311) 및 부극(312)을 구비하는 형태이어도 좋다. 또, 용융염 전지셀(31)의 형상은 직방체의 형상에 한정되지 않고, 원기둥형 등의 그 밖의 형상이어도 좋다.
보조 전지(41)는, 납 축전지 또는 리튬 이온 이차 전지 등, 실온에서 동작하는 것이 가능한 이차 전지이다. 보조 전지(41)는 본 발명에서의 전력원으로서 기능한다. 보조 전지(41)의 용량은, 용융염 전지 유닛(3)의 용량보다 작다. 입출력 회로(42)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 방전하는 전류 및 전압을 조정하여, 부하(22)에 전력을 출력하는 회로이다. 또 입출력 회로(42)는, 부하(22) 또는 도시하지 않은 외부 전원으로부터 전력을 공급받고, 공급된 전력으로 용융염 전지 유닛(3, 3, …) 및 보조 전지(41)를 충전할 수 있다. 또한, 입출력 회로(42)는, 보조 전지(41) 또는 용융염 전지 유닛(3, 3, …)으로부터의 전력을 전력 공급 회로(43)에 입력할 수 있다. 전력 공급 회로(43)는, 입력된 전력을 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 공급한다.
제어부(44)는, 연산을 행하는 연산부 및 각종 데이터 및 프로그램을 기억하는 메모리를 포함하여 구성된 전자 회로이다. 신호 입력부(45)는, 조작부(21)에 접속된 인터페이스이며, 조작부(21)에서 입력된 동작 개시의 지시 등의 지시를 나타내는 신호를 입력받는다. 제어부(44)는, 신호 입력부(45)에서 입력된 지시에 따라서, 보조 전지(41), 입출력 회로(42) 및 전력 공급 회로(43)를 제어한다. 예컨대, 동작 개시의 지시가 신호 입력부(45)에 입력된 경우에, 제어부(44)는, 보조 전지(41)로부터 입출력 회로(42)를 통해 전력 공급 회로(43)에 전력을 출력하게 하고, 전력 공급 회로(43)에게 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급하게 한다. 전력 공급 회로(43)로부터 공급된 전력은, 용융염 전지 유닛(3) 내의 히터(32, 32, …)에 공급된다. 온도 센서(46)는, 서미스터 또는 열전대 등으로 이루어지며, 용융염 전지 유닛(3)의 단열재(33)의 내측에 배치되어 있다. 제어부(44)는, 온도 센서(46)가 측정하는 용융염 전지 유닛(3) 내의 온도에 기초하여, 전력 공급 회로(43)로부터 용융염 전지 유닛(3)에 공급하는 전력을 조정함으로써, 용융염 전지셀(31, 31, …)의 온도를 제어하는 처리를 행한다.
다음으로, 용융염 전지 장치(1)의 동작을 설명한다. 자동차(2)가 이동하고 있는 경우 등, 용융염 전지 장치(1)가 동작하고 있는 동안은 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 방전하고, 방전에 의해 출력된 전력의 일부는 전력 공급 회로(43)로부터 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 공급된다. 공급된 전력은, 각 용융염 전지 유닛(3) 내의 히터(32, 32, …)에 공급되어, 히터(32, 32, …)는 용융염 전지셀(31, 31, …)을 가열시킨다. 제어부(44)는, 온도 센서(46)가 측정하는 온도에 기초하여, 용융염 전지셀(31) 내의 용융염이 용융되어 용융염 전지셀(31)이 안정적으로 동작하는 온도로 용융염 전지 유닛(3) 내의 온도를 유지하도록, 전력 공급 회로(43)로부터 공급하는 전력을 제어한다. 입출력 회로(42)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)으로부터의 전력을 부하(22)에 출력한다. 또, 입출력 회로(42)는, 적절하게 부하(22)로부터의 회생 전력, 또는 자동차(2) 외의 도시하지 않은 외부 전원으로부터 전력을 공급받아, 보조 전지(41) 및 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 충전을 행한다.
자동차(2)가 주차한 경우 등, 용융염 전지 장치(1)가 정지된 경우는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 충방전이 정지되고, 또 전력 공급 회로(43)로부터의 전력 공급도 정지된다. 용융염 전지 유닛(3) 내의 히터(32, 32, …)는 가열을 정지하여, 용융염 전지셀(31, 31, …)의 온도는 용융염의 융점 미만의 실온까지 저하된다. 용융염 전지셀(31, 31, …)의 온도가 실온까지 저하된 후에는, 용융염은 응고되어 절연체가 되고, 용융염 전지 유닛(3)은 동작 불능으로 된다. 보조 전지(41)는 충전된 상태가 되었다.
자동차(2)를 시동시키는 경우 등, 정지 상태로부터 용융염 전지 장치(1)를 기동시키는 경우는, 사용자는, 조작부(21)를 조작함으로써 기동의 지시를 입력하고, 신호 입력부(45)는, 기동의 지시를 조작부(21)로부터 입력받는다. 제어부(44)는, 신호 입력부(45)에 입력된 기동의 지시에 따라서 보조 전지(41)에게 방전을 개시하게 한다. 또, 제어부(44)는, 입출력 회로(42)에게, 보조 전지(41)로부터의 전력을 전력 공급 회로(43)에 입력하게 하고, 전력 공급 회로(43)에게, 전력을 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 공급하게 한다. 전력을 공급하는 대상의 하나의 용융염 전지 유닛(3)은 미리 정해져 있고, 전력을 공급하는 대상을 나타내는 정보가 미리 제어부(44)에 기억되어 있다. 또한, 보조 전지(41)로부터의 전력을 공급받는 하나의 용융염 전지 유닛(3)은 적절하게 변경되어도 좋다. 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3)에서는, 히터(32, 32, …)가 발열하여, 용융염 전지셀(31, 31, …)을 가열시킨다. 제어부(44)는, 온도 센서(46)가 측정하는 온도에 기초하여, 용융염이 용융되어 용융염 전지셀(31, 31, …)이 안정적으로 동작하는 온도가 될 때까지 용융염 전지 유닛(3)을 가열시킨다. 용융염 전지셀(31, 31, …) 내의 용융염이 용융되어 전해액이 된 상태에서, 전력이 공급된 하나의 용융염 전지 유닛(3)은 동작 가능하게 된다.
제어부(44)는, 다음으로, 동작 가능하게 된 용융염 전지 유닛(3)에게 방전을 개시하게 한다. 또, 제어부(44)는, 입출력 회로(42)에게, 용융염 전지 유닛(3)으로부터의 전력을 전력 공급 회로(43)에 입력하게 하고, 전력 공급 회로(43)에게, 전력을 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 공급하게 한다. 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에서는, 히터(32, 32, …)가 용융염 전지셀(31, 31, …)을 가열하여, 용융염이 용융되어 전해액이 된 상태로, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 동작 가능하게 된다. 즉, 본 실시형태에서는, 보조 전지(41)로부터의 전력으로 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열시키고, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터의 전력으로 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열시킨다. 이와 같이 하여, 입출력 회로(42), 전력 공급 회로(43) 및 제어부(44)는, 본 발명에서의 전력 공급 수단으로서 기능한다. 모든 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능하게 된 단계에서, 용융염 전지 장치(1)의 기동이 완료한다. 이후, 제어부(44)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에게 충방전을 행하게 하고, 입출력 회로(42)에게 전력의 입출력을 실행하게 한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 용융염 전지 장치(1)는, 실온에서 동작 가능한 보조 전지(41)를 구비하고 있고, 기동시에는, 보조 전지(41)로부터 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급함으로써, 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열시켜 동작 가능하게 한다. 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)은, 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 전력을 공급함으로써, 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열시켜 동작 가능하게 한다. 보조 전지(41)는 실온에서도 동작 가능한 전지이기 때문에, 용융염 전지 장치(1)는, 온도가 실온으로 되어 있는 상태라 하더라도, 보조 전지(41)를 방전시켜 기동하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 의해 용이하게 용융염 전지를 가열하여 용융염 전지 장치(1)를 기동하는 것이 가능해진다. 특히, 비정치형의 용융염 전지 장치(1)를 실현하는 것이 가능해진다.
또, 보조 전지(41)로부터의 전력으로는, 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열하기만 하면 되기 때문에, 모든 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열하는 것에 비교해서, 용융염 전지를 가열하기 위한 에너지 소비를 저감하는 것이 가능해진다. 보조 전지(41)의 용량은 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열하기 위해 충분한 용량이면 되기 때문에, 보조 전지(41)의 용량을 작게 하여, 용융염 전지 장치(1)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 또, 용융염 전지 유닛(3)의 용량은 보조 전지(41)보다 크기 때문에, 대전력을 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 공급함으로써, 보조 전지(41)로부터 모든 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 전력을 공급하는 것에 비교해서, 보다 효율적으로 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열할 수 있다. 따라서, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 가열에 필요한 시간을 단축하여, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또한, 용융염 전지 장치(1)는, 보조 전지(41)로부터 전력을 공급받은 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 전력을 공급하는 형태에 한정되지 않는다. 용융염 전지 장치(1)는, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터 전력을 공급하는 대상의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수를 조정할 수 있는 형태이어도 좋다. 예컨대, 자동차(2)는 부하(22)에 필요한 전력을 검출하는 센서를 구비하여, 전력 수요를 나타내는 정보가 센서로부터 신호 입력부(45)에 입력된다. 또 예컨대, 조작부(21)에 예정 주행 거리 또는 승차인수 등의 주행에 관한 정보가 입력되고, 입력된 정보에 따른 전력 수요를 나타내는 정보가 신호 입력부(45)에 입력된다. 제어부(44)는, 신호 입력부(45)에 입력된 정보가 나타내는 전력 수요에 따라서, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터 전력을 공급하는 대상의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수를 조정하는 처리를 행한다. 이 처리에 의해, 동작하는 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수가 조정된다. 제어부(44)는, 동작하는 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수를 1개 단위로 조정한다. 예컨대, 제어부(44)는, 전력 수요가 미리 정해진 설정치 이하인 경우는, 전력 공급 회로(43)에게, 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터의 전력을 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …) 내의 일부에 공급하게 한다. 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3)은 동작 가능해지고, 전력을 공급받지 않은 용융염 전지 유닛(3)은 동작하지 않는다. 즉, 이 형태에서는, 필요한 전력이 작은 경우에, 용융염 전지 유닛(3, 3, …) 내의 일부의 용융염 전지 유닛(3)이 동작한다. 전력 수요가 작은 경우에는, 가열해야 할 용융염 전지 유닛(3)의 수가 적기 때문에, 용융염 전지를 가열하기 위한 에너지 소비가 보다 저감된다. 또, 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터 전력을 공급받는 용융염 전지 유닛(3)의 수가 적은 경우는, 각각의 용융염 전지 유닛(3)에 공급되는 전력이 커져, 보다 빠르게 용융염 전지 유닛(3) 내의 온도가 상승한다. 따라서, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 보다 단축하는 것이 가능해진다.
또, 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 각각이 차례차례 서로 전력을 공급하는 형태이어도 좋다. 구체적으로는, 보조 전지(41)로부터 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3)은, 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …) 중 하나에 전력을 공급하고, 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3)은, 다시 다음 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급한다. 이 형태에서는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열하기 위한 전력 소비를 각 용융염 전지 유닛(3)에 분산시킬 수 있다. 또, 이 형태에서는, 전력 수요에 따라서 동작시키는 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수를 조정하는 것도 용이하게 실행할 수 있다.
또, 용융염 전지 장치(1)는, 모든 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능하게 되고 나서 기동하는 형태에 한정되는 것은 아니며, 하나의 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능하게 된 단계에서 기동하는 형태이어도 좋다. 이 형태에서는, 제어부(44)는, 보조 전지(41)로부터 전력을 공급받은 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터의 전력을, 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 공급시키는 한편, 입출력 회로(42)로부터 부하(22)에 출력시킨다. 보조 전지(41)로부터 전력을 공급받은 하나의 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능해진 단계에서, 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해지기 전에, 용융염 전지 장치(1)가 기동하여 전력을 출력한다. 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해진 후에는, 용융염 전지 장치(1)는, 복수의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 이용한 전력의 입출력을 행한다. 하나의 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능해진 단계에서 용융염 전지 장치(1)가 기동하기 때문에, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 보다 단축하는 것이 가능해진다.
또, 용융염 전지 장치(1)는, 보조 전지(41)로부터의 전력을, 입출력 회로(42)로부터 부하(22)에 출력하는 것이 가능한 형태이어도 좋다. 이 형태에서는, 입출력 회로(42)는, 보조 전지(41)가 방전하는 전류 및 전압을 조정하여 부하(22)에 전력을 출력하는 것이 가능하고, 제어부(44)는, 필요에 따라서, 입출력 회로(42)에게, 보조 전지(41)로부터의 전력을 부하(22)에 출력하게 한다. 예컨대, 용융염 전지 장치(1)는, 아직 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해지기 전의 단계에서, 보조 전지(41)로부터의 전력을 부하(22)에 출력하여 부하(22)를 동작시킬 수 있다. 이 때, 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해지기 전에 기동한다. 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해진 후에는, 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 이용한 전력의 입출력을 행한다. 따라서, 이 형태에서는, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 외관상 단축하고, 또한, 부하(22)를 동작시켜 자동차(2)를 기동할 때의 기동 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태에서는, 입출력 회로(42) 및 전력 공급 회로(43)를 통해 보조 전지(41)로부터 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급하는 형태를 나타냈지만, 용융염 전지 장치(1)는, 보조 전지(41)가 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 직접 접속되어 있는 형태이어도 좋다. 또, 용융염 전지 장치(1)는, 보조 전지(41)로부터 전력을 공급받는 용융염 전지 유닛(3)이 다른 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 직접 접속되어 있는 형태이어도 좋다. 또, 본 실시형태에서는, 보조 전지(41)로부터 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급하는 형태를 나타냈지만, 용융염 전지 장치(1)는, 일부의 복수의 용융염 전지 유닛(3)에 보조 전지(41)로부터 전력을 공급하는 형태이어도 좋다.
(실시형태 2)
도 5는, 실시형태 2에 따른 용융염 전지 장치(1)의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 실시형태 2에서는, 용융염 전지 장치(1)는, 실시형태 1에서의 보조 전지(41) 대신에, 커패시터(5)를 구비하고 있다. 커패시터(5)는 입출력 회로(42)에 전력선으로 접속되어 있고, 커패시터(5)는 입출력 회로(42) 및 전력 공급 회로(43)를 통해 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급한다. 입출력 회로(42)는, 부하(22) 또는 도시하지 않은 외부 전원으로부터 전력을 공급받고, 공급된 전력으로 커패시터(5)를 충전할 수 있다. 또 입출력 회로(42)는, 커패시터(5)가 방전하는 전류 및 전압을 조정하여, 용융염 전지 장치(1) 밖의 부하(22)에 커패시터(5)로부터의 전력을 출력할 수 있다. 또 제어부(44)는, 커패시터(5)에 접속되어 있어, 커패시터(5)의 동작을 제어한다. 용융염 전지 장치(1)의 그 밖의 구성은 실시형태 1과 동일하며, 대응하는 부분에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 6은, 커패시터(5)의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 커패시터(5)는, 판형의 정극층(52) 및 부극층(54)이 세퍼레이터(53)를 사이에 끼워 적층된 구조로 되어 있다. 또 정극층(52)의 외측에는 정극 기판(51)이 설치되고, 부극층(54)의 외측에는 부극 기판(55)이 설치되어 있다. 정극 기판(51) 및 부극 기판(55)은 스테인리스강판 등의 금속판이다. 정극층(52) 및 부극층(54)은, 모두 판형의 금속 다공체에 도전성의 활물질을 부착시킨 구조로 되어 있다. 금속 다공체는, 스폰지형의 다공질 수지에 금속을 도금하고, 다공질 수지를 제거함으로써 제조되며, 삼차원 메쉬형 구조를 갖는 금속제의 다공체이다. 정극층(52) 및 부극층(54)에 이용되는 금속 다공체는, 예컨대 알루미늄 다공체 또는 니켈 다공체이다. 정극층(52) 및 부극층(54)에 금속 다공체를 이용함으로써, 커패시터(5)는 출력 밀도가 높아진다.
정극층(52) 및 부극층(54)에 포함되는 도전성의 활물질은, 예컨대 카본 분말이다. 세퍼레이터(53)는 시트형으로 형성된 다공질 수지이다. 세퍼레이터(53)의 재료는, 예컨대 폴리에틸렌이다. 정극층(52), 세퍼레이터(53) 및 부극층(53)에는, 커패시터(5)의 동작 온도에서 액체인 전해질이 함침되어 있다. 전해질은, 예컨대 LiPF6이 용해된 프로필렌카르보네이트이다. 커패시터(5)는, 정극층(52)과 부극층(53) 사이에 전압이 인가됨으로써, 전기 이중층 커패시터로서 기능한다. 또한, 커패시터(5)의 구조는, 복수의 정극층(52) 및 부극층(54)이 세퍼레이터(53)를 사이에 개재하여 적층한 다층 구조이어도 좋다. 또 커패시터(5)의 구조는, 적층 구조가 아니라, 시트형의 정극층(52), 세퍼레이터(53) 및 부극층(54)이 통형상으로 감은 구조이어도 좋다.
다음으로, 용융염 전지 장치(1)의 동작을 설명한다. 자동차(2)가 이동하고 있는 경우 등, 용융염 전지 장치(1)가 동작하고 있는 동안은, 각 용융염 전지 유닛(3) 내의 온도는, 전해질로서 이용하고 있는 용융염이 용융되어 용융염 전지셀(31)이 안정적으로 동작하는 온도로 유지되고 있다. 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은, 입출력 회로(42)를 통해 충방전을 행한다. 마찬가지로, 커패시터(5)는 입출력 회로(42)를 통해 충방전을 행한다. 커패시터(5)는 용융염 전지셀(31)에 비교해서 고속으로 충방전이 가능하기 때문에, 제어부(44)는, 짧은 사이클의 충방전을 커패시터(5)에게 실행하게 하고, 보다 긴 사이클의 충방전을 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에게 실행하게 하는 처리를 행한다. 또 제어부(44)는, 일시적인 대전류의 충전이 필요한 경우에, 커패시터(5)에게 충전을 실행하게 하는 처리를 행한다. 예컨대, 자동차(2)의 감속에 의해 회생 전력이 발생한 경우 등, 부하(22)로부터 입출력 회로(42)에 대전력이 공급된 경우에, 제어부(44)는, 입출력 회로(42)에 공급된 전력으로 커패시터(5)를 충전시키는 처리를 행한다. 또, 제어부(44)는, 충전후의 커패시터(5)에게 방전을 실행하게 하고, 입출력 회로(42)에게, 커패시터(5)가 방전한 전력으로 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 충전하게 하는 처리를 행한다. 이 처리에 의해, 회생 전력 등의 일시적인 대전력을 효율적으로 용융염 전지 장치(1)로 충전할 수 있다.
자동차(2)가 주차한 경우 등, 용융염 전지 장치(1)가 정지된 후에는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 온도는 실온까지 저하되고, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 동작 불능으로 된다. 커패시터(5)는 충전된 상태가 되었다.
자동차(2)가 시동하는 경우 등, 정지 상태로부터 용융염 전지 장치(1)가 기동하는 경우, 신호 입력부(45)는 기동의 지시를 입력받고, 제어부(44)는, 커패시터(5)에게 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로의 전력 공급을 개시하게 한다. 이와 같이, 커패시터(5)는 본 발명에서의 전력원으로서 기능한다. 커패시터(5)로부터 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3)은, 히터(32, 32, …)에 의해 가열되어, 용융염 전지셀(31, 31, …) 내의 용융염이 용융되어 전해액이 된 상태로 동작 가능하게 된다. 제어부(44)는, 다음으로, 동작 가능하게 된 용융염 전지 유닛(3)에게, 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 전력을 공급하게 한다. 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 가열되어 동작 가능하게 되고, 모든 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능하게 된 단계에서, 용융염 전지 장치(1)의 기동이 완료한다. 이후, 제어부(44)는, 커패시터(5) 및 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에게 충방전을 행하게 하고, 입출력 회로(42)에게 전력의 입출력을 실행하게 한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 용융염 전지 장치(1)는 커패시터(5)를 구비하여, 커패시터(5)로부터의 전력으로 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열시키고, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터의 전력으로 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열시킨다. 커패시터(5)는 실온에서도 동작 가능하기 때문에, 용융염 전지 장치(1)는, 온도가 실온으로 되어 있는 상태라 하더라도, 커패시터(5)를 방전시켜 기동하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시형태에서도, 용이하게 용융염 전지를 가열하여 용융염 전지 장치(1)를 기동하는 것이 가능해진다. 또, 커패시터(5)로부터의 전력으로는, 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열하기만 하면 되기 때문에, 용융염 전지를 가열하기 위한 에너지 소비를 저감하는 것이 가능해진다. 또, 실시형태 1과 마찬가지로, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 가열에 필요한 시간을 단축하여, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시형태에서는, 커패시터(5)로 외부로부터의 전력의 충전 및 방전을 행함으로써, 회생 전력 등이 일시적인 대전력을 효율적으로 용융염 전지 장치(1)로 충전하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1과 마찬가지로, 용융염 전지 장치(1)는, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터 전력을 공급하는 대상의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수를 조정하는 형태이어도 좋다. 또, 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 각각이 차례차례 서로 전력을 공급하는 형태이어도 좋다. 또, 실시형태 1과 마찬가지로, 용융염 전지 장치(1)는, 하나의 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능하게 된 단계에서 기동하는 형태이어도 좋다.
또, 용융염 전지 장치(1)는, 커패시터(5)로부터의 전력을 입출력 회로(42)로부터 부하(22)에 출력하는 것이 가능한 형태이어도 좋다. 이 형태에서는, 입출력 회로(42)는, 커패시터(5)가 방전하는 전류 및 전압을 조정하여 부하(22)에 전력을 출력하는 것이 가능하고, 제어부(44)는, 필요에 따라서, 입출력 회로(42)에게 커패시터(5)로부터의 전력을 부하(22)에 출력하게 한다. 예컨대, 용융염 전지 장치(1)는, 아직 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해지기 전의 단계에서, 커패시터(5)로부터의 전력을 부하(22)에 출력하여 부하(22)를 동작시킬 수 있다. 용융염 전지 유닛(3, 3, …)이 동작 가능해진 후에는, 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 이용한 전력의 입출력을 행한다. 따라서, 이 형태에서는, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 외관상 단축하고, 또한, 부하(22)를 동작시켜 자동차(2)를 기동할 때의 기동 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또, 용융염 전지 장치(1)는, 커패시터(5)로부터 복수의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급하는 형태이어도 좋다. 또, 용융염 전지 장치(1)는, 커패시터(5)가 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 직접 접속되어 있는 형태이어도 좋다.
또, 용융염 전지 장치(1)는, 커패시터(5) 대신에, 용융염 전지보다 고속으로 충방전 가능한 이차 전지를 구비한 형태이어도 좋다. 이 형태에서는, 이차 전지는 커패시터(5)와 동일하게 동작한다. 용융염 전지 장치(1)는, 입출력 회로(42)에 대전력이 공급된 경우에 이차 전지를 충전시키고, 충전후의 이차 전지에게 방전을 실행하게 하고, 방전된 전력으로 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 충전시킬 수 있다. 따라서, 이 형태에서도, 일시적인 대전력을 효율적으로 용융염 전지 장치(1)로 충전할 수 있다.
(실시형태 3)
실시형태 1 및 2에서는, 용융염 전지 장치(1)가 비정치형인 형태를 나타냈지만, 실시형태 3에서는 정치형의 형태를 나타낸다. 도 7은, 실시형태 3에 따른 용융염 전지 장치(1)의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 실시형태 3에서는, 용융염 전지 장치(1)는, 실시형태 1에서의 보조 전지(41)를 구비하지 않고, 입출력 회로(42)에는, 외부의 부하와는 별도로, 상용 전원 등의 외부 전원(47)이 접속되어 있다. 입출력 회로(42)는, 외부 전원(47)으로부터 입력된 전력을 전력 공급 회로(43)에 공급하고, 전력 공급 회로(43)는, 공급된 전력을 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 공급한다. 본 실시형태에서는, 외부 전원(47)이 본 발명에서의 전력원으로서 기능한다. 용융염 전지 장치(1)의 그 밖의 구성은 실시형태 1과 동일하며, 대응하는 부분에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
용융염 전지 장치(1)가 동작하고 있는 동안은, 각 용융염 전지 유닛(3) 내의 온도는, 전해질로서 이용하고 있는 용융염이 용융되어 용융염 전지셀(31)이 안정적으로 동작하는 온도로 유지되고 있다. 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은, 입출력 회로(42)를 통해 충방전을 행한다. 용융염 전지 장치(1)가 정지된 후에는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 온도는 실온까지 저하되어, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 동작 불능으로 된다.
정지 상태로부터 용융염 전지 장치(1)를 기동시키는 경우, 제어부(44)는, 신호 입력부(45)에 입력된 기동의 지시에 따라서, 입출력 회로(42) 및 전력 공급 회로(43)에게 외부 전원(47)으로부터의 전력을 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 공급하게 한다. 외부 전원(47)으로부터 전력을 공급받은 용융염 전지 유닛(3)은, 히터(32, 32, …)에 의해 가열되어, 용융염 전지셀(31, 31, …) 내의 용융염이 용융되어 전해액이 된 상태로 동작 가능하게 된다. 제어부(44)는, 다음으로, 동작 가능하게 된 용융염 전지 유닛(3)에게, 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에 전력을 공급하게 한다. 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)은 가열되어 동작 가능하게 되어, 모든 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능하게 된 단계에서, 용융염 전지 장치(1)의 기동이 완료한다. 이후, 제어부(44)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)에게 충방전을 행하게 하고, 입출력 회로(42)에게 전력의 입출력을 실행하게 한다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 용융염 전지 장치(1)는, 외부 전원(47)으로부터의 전력에 의해 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열시키고, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터의 전력에 의해 나머지 용융염 전지 유닛(3, 3, …)을 가열시킨다. 외부 전원(47)으로부터의 전력에 의해 하나의 용융염 전지 유닛(3)을 가열하기만 하면 되기 때문에, 용융염 전지 장치(1)를 기동시키기 위해 필요한 에너지 소비를 저감하는 것이 가능해진다. 또, 실시형태 1 및 2와 마찬가지로, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 가열에 필요한 시간을 단축하여, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또한, 용융염 전지 장치(1)는, 전력 수요에 따라서, 동작 가능하게 된 하나의 용융염 전지 유닛(3)으로부터 전력을 공급하는 대상의 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 수를 조정하는 형태이어도 좋다. 또 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지 유닛(3, 3, …)의 각각이 차례차례 서로 전력을 공급하는 형태이어도 좋다. 또, 용융염 전지 장치(1)는, 하나의 용융염 전지 유닛(3)이 동작 가능하게 된 단계에서 기동하는 형태이어도 좋고, 외부 전원(47)으로부터 복수의 용융염 전지 유닛(3)에 전력을 공급하는 형태이어도 좋다. 또, 용융염 전지 장치(1)는, 외부 전원(47)이 하나의 용융염 전지 유닛(3)에 직접 접속되어 있는 형태이어도 좋다.
또한, 이상의 실시형태 1 내지 3에서는, 용융염 전지 유닛(3)의 단위로 용융염 전지의 동작을 제어하는 형태를 나타냈지만, 용융염 전지 장치(1)는, 용융염 전지셀(31)의 단위로 용융염 전지의 동작을 제어하는 형태이어도 좋다. 이 형태의 용융염 전지 장치(1)에서는, 복수의 용융염 전지셀(31, 31, …) 중, 우선, 일부의 용융염 전지셀(31)을 가열하기 위한 히터(32)에 전력이 공급된다. 일부의 용융염 전지셀(31)이 동작 가능해진 후, 다른 용융염 전지셀(31, 31, …)을 가열하기 위한 히터(32, 32, …)에, 동작 가능하게 된 용융염 전지셀(31)로부터 전력이 공급된다. 복수의 용융염 전지셀(31, 31, …)이 동작 가능하게 된 단계에서, 용융염 전지 장치(1)의 기동이 완료한다. 이 형태에서도, 용융염 전지 장치(1)를 기동시키기 위해 필요한 에너지 소비를 저감하는 것이 가능해져, 용융염 전지 장치(1)의 기동시에 필요한 대기 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 전술한 의미가 아니라, 청구범위에 의해 나타나며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 용융염 전지 장치 22 : 부하
3 : 용융염 전지 유닛 31 : 용융염 전지셀
32 : 히터 33 : 단열재
41 : 보조 전지 42 : 입출력 회로
43 : 전력 공급 회로 44 : 제어부
46 : 온도 센서 47 : 외부 전원
5 : 커패시터

Claims (9)

  1. 전해질로서 이용한 용융염이 실온보다 높은 온도에서 용융된 상태로 동작하는 복수의 용융염 전지를 구비하는 용융염 전지 장치로서,
    상기 복수의 용융염 전지의 각각에 설치된 히터와,
    상기 복수의 용융염 전지에 포함되는 일부의 용융염 전지에 설치된 히터에, 실온하에서 전력을 공급하는 전력원과,
    상기 일부의 용융염 전지로부터의 전력을, 다른 일부의 용융염 전지에 설치된 히터에 공급하는 전력 공급 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 공급 수단은, 히터로의 전력 공급에 의해 가열된 일부의 용융염 전지로부터, 다른 일부의 용융염 전지에 설치된 히터에, 차례차례 전력을 공급하는 구성인 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전력 공급 수단은, 전력을 공급해야 할 히터의 수를 조정하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력원은, 실온에서 동작하는 것이 가능한 이차 전지인 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력원은 커패시터인 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 외부로부터 공급된 전력으로 상기 전력원을 충전시키는 수단과,
    상기 전력원을 방전시켜, 상기 전력원에 충전되어 있던 전력으로 상기 복수의 용융염 전지의 일부 또는 전부를 충전시키는 수단
    을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 용융염 전지의 일부 또는 전부로부터의 전력을 외부에 출력하는 수단과,
    상기 전력원으로부터의 전력을 외부에 출력하는 수단
    을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치.
  8. 전해질로서 이용한 용융염이 실온보다 높은 온도에서 용융된 상태로 동작하는 복수의 용융염 전지와, 각각의 용융염 전지를 가열하기 위한 히터와, 실온에서 동작하는 것이 가능한 전력원을 구비하는 용융염 전지 장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 복수의 용융염 전지의 온도가 실온이 되어 있는 상태에서, 상기 전력원으로부터, 상기 복수의 용융염 전지에 포함되는 일부의 용융염 전지를 가열하기 위한 히터에 전력을 공급시키고,
    상기 히터로 가열되어 용융염이 용융된 상기 일부의 용융염 전지로부터, 다른 일부의 용융염 전지를 가열하기 위한 히터에 전력을 공급시키는 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 용융염 전지 장치로부터 외부에 출력하는 전력의 수요를 나타내는 정보를 접수하고,
    상기 복수의 용융염 전지 중, 히터에 전력을 공급해야 할 용융염 전지의 수를, 상기 정보에 따라서 조정하는 것을 특징으로 하는 용융염 전지 장치의 제어 방법.
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