WO2022259897A1 - 蓄電システム - Google Patents

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WO2022259897A1
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storage battery
power
storage
battery
storage system
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典靖 岩根
秀人 中村
雅進 新垣
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古河電気工業株式会社
古河電池株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid power storage system comprising a plurality of battery units of different designs.
  • US Pat. As a battery backup system (energy storage system) for power storage in a power grid containing a power source and a load, US Pat. a second rechargeable battery unit having a second battery chemistry different from the power supply; a controller for selectively coupling the first and second battery units to a power grid; a mains voltage sensor for detecting, the controller including logic configured to switch the controller between charging and discharging the battery system based on an operating voltage in a charging range or a discharging range.
  • a storage system of the type is disclosed.
  • the power source is a renewable power source such as wind power generation or solar panel power generation, or a wide area AC grid supplied by a power plant or a large-scale renewable energy source.
  • a stationary hybrid battery backup system comprising a first battery unit with high charge-discharge efficiency and a second battery unit with lower charge-discharge efficiency than the first battery unit enables the expected frequency and Efficiency can be maximized for outages of duration.
  • Wind power generation disclosed as a renewable power source has the characteristic that the power generated fluctuates in a short period due to fluctuations in wind power, and solar panel power generation generates power during the day when the sun is out and not at night. It has the characteristic that the supplied power fluctuates in a longer cycle than wind power generation.
  • users with energy storage systems may not be able to obtain electricity during midnight hours, provided that late-night electricity rates are low, such as in wide-area AC grids where power is supplied by power plants or large-scale renewable energy sources. Since power consumption is also low, it is recommended to store power during the late-night hours and discharge the stored power during the daytime hours when electricity prices are high to the load side, thereby refraining from purchasing power during the high-price hours. sometimes.
  • Patent Document 1 a lithium-ion battery is mentioned as a first battery unit having high charge-discharge efficiency.
  • bipolar lead-acid batteries As a low-cost battery with high charge-discharge efficiency. It is
  • the power storage system is required to efficiently charge power from wind power generation, whose power fluctuates in a short period, and solar panel power generation, whose power fluctuates in a long period.
  • it can be used for a long charge-discharge cycle that repeats charging and discharging for several hours in a day cycle, such as charging the power during the late night hours and supplying the power stored during the late night hours to the load during the daytime hours. It is necessary to charge and discharge efficiently.
  • the power storage system is required to be low cost.
  • the hybrid power storage system disclosed in Patent Literature 1 can efficiently charge electric power that fluctuates in a short period, such as wind power generation, and electric power that fluctuates in a long period, such as solar panel power generation. Not sure if it can be done.
  • the lithium ion battery as the first battery unit exemplified in Patent Document 1 has high charge/discharge efficiency but is expensive.
  • bipolar lead-acid batteries are low cost and have high charge-discharge efficiency, but they are inferior to lithium-ion batteries in terms of high output characteristics. It has a problem of poor charging efficiency.
  • the present invention is low cost, and when a power source whose power fluctuates in a short period, such as wind power generation, and a power source whose power fluctuates in a long period, such as solar panel power generation, are connected. It is possible to efficiently charge a power source with a fluctuating supply power cycle, or to efficiently charge a long charge-discharge cycle in which charging and discharging for several hours are repeated in a cycle of one day. An electric storage system that can be discharged is provided.
  • One aspect of the present invention is a power storage system that is connected to a power source with a fluctuating cycle of power supply, and has an internal resistance lower than that of the first storage battery at the same voltage and same capacity Wh as the first storage battery. and a second storage battery, wherein the first storage battery and the second storage battery are electrically connected in parallel.
  • the present invention has the internal resistance of the second storage battery set to be smaller than the internal resistance of the first storage battery.
  • the first storage battery can handle the power supply that fluctuates in a long period
  • the second storage battery can handle the power supply that fluctuates in a short period that the first storage battery cannot.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a power grid system including a power storage system according to a first embodiment;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing output characteristics of a power supply;
  • 1 is a block diagram of a power storage system according to a first embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a bipolar storage battery used in the power storage system according to the first embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a lead-acid battery used in a power storage system according to a first embodiment;
  • FIG. It is a figure which shows operation
  • FIG. 2 is a block diagram showing the mechanism of the power storage system according to this embodiment; It is a block diagram of a power storage system according to a second embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the mechanism of the power storage system according to the third embodiment
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the mechanism of the power storage system according to the third embodiment
  • It is a block diagram which shows the structure of the whole storage battery system which concerns on 4th Embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the internal configuration of a storage battery according to a fourth embodiment;
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a power grid system 30 including a power storage system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the power storage system 1 is connected to a power source whose supply power cycle varies. Specifically, for example, it is installed in general housing, collective housing, factories, etc., stores power generated using renewable energy such as solar power or wind power, and nighttime power from commercial power sources, and uses the stored power.
  • the power storage system 1 can store the generated power and output it as needed.
  • the power system 30 includes a system power supply 31 (commercial power supply) supplied from a commercial distribution line network, a transformer facility 32 that converts the power from the system power supply 31, and the system power supply 31.
  • Distributed power supply 33 that is a separately provided power supply and uses renewable energy
  • load 34 that receives power supply from system power supply 31 or distributed power supply 33
  • power from system power supply 31 or distributed power supply 33 A power storage system 1 that stores power and supplies power to a load 34 is provided.
  • the distributed power source 33 includes a wind power generator 40 that converts wind power into electric energy as the first power generator of the present invention, and a solar panel power generator 41 that converts sunlight into electric energy as the second power generator. be done.
  • FIG. 2 shows the output characteristics of the distributed power supply 33. As shown in FIG. In FIG. 2, the wavy line that fluctuates within the range included in the two upper and lower dashed lines indicates the output characteristics in the case of wind power generation 40, and the wavy line indicated by the two upper and lower dashed lines indicates the output characteristics in the case of solar panel power generation 41. , and the output characteristics of both are shown together. Since the wind power generation 40 converts wind power into electrical energy, it has the characteristic that the generated power fluctuates in a short period due to fluctuations in the wind power. Since the solar panel power generation 41 generates power during the day when the sun is out and does not generate power at night, it has the characteristic that the generated power fluctuates in a longer cycle than the wind power generation 40 .
  • FIG. 3 is a block diagram showing the power storage system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the power storage system 1 includes a battery monitoring unit (BMU) 2, a host system (EMS) 3, an AC/DC converter (PCS) 4, an assembled battery sensor 5, a storage battery unit 6, and a plurality of temperature sensor 7.
  • the assembled battery sensor 5 includes a current sensor 8 and a voltage sensor 9 .
  • the storage battery unit 6 includes a first storage battery group 20 and a second storage battery group 22, and the first storage battery group 20 and the second storage battery group 22 are electrically connected in parallel to the PCS4.
  • the first storage battery group 20 has a plurality of first storage batteries 21 .
  • the first storage battery group 20 has four first storage batteries 21 connected in series connected in parallel.
  • the second storage battery group 22 has a plurality of second storage batteries 23 .
  • the second storage battery group 22 has four second storage batteries 23 connected in series.
  • the internal resistance of the second storage battery 23 is R2 and the internal resistance of the first storage battery 21 is R1
  • the internal resistance R2 of the second storage battery 23 is equal to that of the first storage battery 21 is set smaller than the internal resistance R1. Therefore, the second storage battery 23 has higher output characteristics than the first storage battery 21 (has high output characteristics).
  • the first storage battery 21 is a bipolar lead-acid battery
  • the second storage battery 23 is a general lead-acid battery described later.
  • the first storage battery group 20 has four first storage batteries 21 connected in series, and two first storage batteries 21 are connected in parallel
  • the second storage battery group 22 has four second storage batteries 23 connected in series.
  • the number of the first storage batteries 21 in one storage battery group 20 and the number of the second storage batteries 23 in the second storage battery group 22 are not limited to these, and for example, one first storage battery 21 and one second storage battery 23 may be connected in parallel.
  • a storage battery monitoring unit (BMU) 2 monitors the state of each first storage battery 21 and each second storage battery 23 of the storage battery unit 6 based on the measurement information from the current sensor 8 , voltage sensor 9 and a plurality of temperature sensors 7 . function and a charge/discharge control function for controlling charge/discharge of the storage battery unit 6 .
  • the BMU 2 can be set to peak-cut/peak-shift.
  • the BMU 2 has a function of requesting the EMS 3 to stop using power from the system power supply 31 during a predetermined time period during the day (peak cut) and to store power from the system power supply 31 during a predetermined time period at night. ing.
  • the PCS 4 includes an inverter, is electrically connected between the power source side of the system power source 31 and the distributed power source 33, the load side of the load 34, and the storage side of the storage battery unit 6, and controls the transfer of electric power. This is the power converter.
  • the PCS 4 is controlled by the EMS 3 and charges and discharges the storage battery unit 6 .
  • the PCS 4 converts DC power into AC power of a predetermined frequency, and transfers the power from the power supply side of the system power supply 31 and distributed power supply 33 to the storage battery unit. 6, AC power is converted to DC power.
  • the EMS 3 drives the PCS 4 in response to a request from the BMU 2 to control charging and discharging of the storage battery unit 6.
  • the PCS 4 is instructed to discharge the storage battery unit 6 .
  • the EMS 3 instructs the PCS 4 to charge the storage battery unit 6. That is, the EMS 3 superimposes the charging/discharging request from the BMU 2 and the charging/discharging for balancing the power consumption and the generated power, and gives the final charging/discharging instruction to the PCS 4 .
  • the assembled battery sensor 5 is a sensor that measures the charge/discharge current and total voltage of the storage battery unit 6 .
  • a plurality of temperature sensors 7 are installed in each of the plurality of first storage batteries 21 and each of the second storage batteries 23 to measure the temperature of each of the first storage batteries 21 and each of the second storage batteries 23 .
  • the temperature sensor 7 is not limited to this example. The ambient temperature around the first storage battery 21 and the second storage battery 23 may be measured.
  • the first storage battery 21 includes a first plate unit in which a negative electrode 110 is fixed to a flat plate-shaped first plate (end plate) 11, and a second plate unit in which an electrolytic layer 105 is fixed inside a frame plate-shaped second plate (spacer) 12.
  • a 2-plate unit and a bipolar plate 111 having a positive electrode 120 provided on one surface and a negative electrode 110 provided on the other surface of the bipolar plate 111 are fixed inside a frame plate-shaped third plate (rim) 13 . It has a 3-plate unit and a fourth plate unit in which the positive electrode 120 is fixed to a flat fourth plate (end plate) 14 .
  • the first storage battery 21 having, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape is configured.
  • the numbers of the stacked second plate units and third plate units are set so that the storage battery voltage of the first storage battery 21 becomes a desired value.
  • a negative electrode terminal 107 is fixed to the first plate 11, and the negative electrode 110 fixed to the first plate 11 and the negative electrode terminal 107 are electrically connected.
  • a positive electrode terminal 108 is fixed to the fourth plate 14 , and a positive electrode 120 fixed to the fourth plate 14 and the positive electrode terminal 108 are electrically connected.
  • the first plate 11 to fourth plate 14 are made of, for example, known molding resin. These first plate 11 to fourth plate 14 are fixed to each other by a suitable method so that the inside thereof is sealed so that the electrolytic solution does not flow out.
  • the electrolytic layer 105 is composed of, for example, a glass fiber mat impregnated with an electrolytic solution containing sulfuric acid.
  • the positive electrode 120 is made of lead or a lead alloy and is arranged on one side of the bipolar plate 111.
  • the positive electrode metal foil 101 (hereinafter referred to as "positive electrode and a positive electrode active material layer 103 disposed on the positive electrode lead foil 101 .
  • the positive electrode lead foil 101 is adhered to one surface of the bipolar plate 111 by an adhesive (not shown in FIG. 4) provided between one surface of the bipolar plate 111 and the positive electrode lead foil 101. . Accordingly, on one surface of the bipolar plate 111, the adhesive, the positive electrode lead foil 101, and the positive electrode active material layer 103 are laminated in this order.
  • the lead foil is attached with an adhesive, but it may be attached with plating.
  • the negative electrode 110 is made of lead or a lead alloy and includes a negative electrode metal foil 102 arranged on the other surface of the bipolar plate 111, a negative electrode active material layer 104 arranged on the negative electrode lead foil 102, It has The negative electrode lead foil 102 is adhered to the other surface of the bipolar plate 111 with an adhesive provided between the other surface of the bipolar plate 111 and the negative electrode lead foil 102 .
  • the positive electrode 120 and the negative electrode 110 are electrically connected by an appropriate method such as via communication holes provided in the bipolar plate 111, for example.
  • the bipolar plate 111, the positive electrode lead foil 101, the positive electrode active material layer 103, the negative electrode lead foil 102, and the negative electrode A bipolar electrode 130 is configured by the active material layer 104 .
  • a bipolar electrode is a single electrode that functions as both a positive electrode and a negative electrode.
  • a plurality of cell members each having an electrolytic layer 105 interposed between the positive electrode 120 and the negative electrode 110 are alternately laminated and assembled so that the cell members are connected in series.
  • first battery 21 which is a bipolar lead-acid battery
  • the parts that do not contribute to the electrochemical reaction are shaved off to the utmost limit, so the amount of energy generated is significantly higher than that of a general lead-acid battery in which electrolyte exists on both sides of the electrode plates. Since the energy density can be improved, the cost is lower than that of general lead-acid batteries, and the size can be reduced. Its output characteristics are inferior to those of ordinary lead-acid batteries. Therefore, it has a characteristic that it is not efficient for charging electric power that fluctuates in a short period, such as wind power generation 40 .
  • the ratio of the sum of the volume of the electrolytic layer 105, the volume of the positive electrode active material layer 103, and the volume of the negative electrode active material layer 104 to the total volume of the first storage battery 21 alone may be configured to be 50% or more. Thereby, a sufficient energy density improvement can be realized.
  • the second storage battery 23 which is a general lead-acid battery in which electrolyte exists on both sides of the electrode plates, will be described.
  • the second storage battery 23 includes an electrode plate group 53 in which a plurality of positive electrode plates 50 and negative electrode plates 51 are alternately stacked with separators 52 interposed therebetween.
  • the electrode plate group 53 is accommodated in the battery container 55 together with the electrolytic solution 54 so that the stacking direction of the electrode plate group 53 is in the horizontal direction (that is, the plate surfaces of the positive electrode plate 50 and the negative electrode plate 51 are in the vertical direction). , is immersed in the electrolytic solution 54 in the container 55 . Therefore, the electrolytic solution 54 exists on both surfaces of the positive electrode plate 50 and the negative electrode plate 51 with the separator 52 interposed therebetween.
  • the positive electrode plate 50 is formed by, for example, filling the openings of a plate-like lattice made of a lead alloy with a positive electrode active material containing lead dioxide, and adding lead dioxide to both plate surfaces of the plate-like lattice made of a lead alloy. An active material layer made of the contained positive electrode active material is formed.
  • the negative plate 51 is formed by, for example, filling the openings of a plate-shaped lattice made of a lead alloy with a negative electrode active material containing metallic lead, and adding metallic lead to both plate surfaces of the plate-shaped lattice made of a lead alloy. An active material layer made of the contained negative electrode active material is formed.
  • the plate-like grid bodies which are substrates of the positive electrode plate 50 and the negative electrode plate 51, can be manufactured by a casting method, a punching method, or an expanding method.
  • the separator 52 is, for example, a porous film-like body made of resin, glass, or the like.
  • the planar shapes of the positive electrode plate 50, the negative electrode plate 51, and the separator 52 can be rectangular, for example.
  • a current collector protruding upward (upward in FIG. 1) of the positive electrode plate 50 is provided.
  • An ear 56 is formed, and a collector ear 57 is formed on the upper edge of the negative electrode plate 51 so as to protrude upward (upward in FIG. 1) of the negative electrode plate 51 .
  • the collector tabs 56 of each positive plate 10 are connected by a positive strap 58
  • the collector tabs 57 of each negative plate 51 are connected by a negative strap 59 .
  • the positive strap 58 is connected to one end of the positive terminal 60
  • the negative strap 59 is connected to one end of the negative terminal 61
  • the other ends of the positive terminal 60 and the negative terminal 61 are connected to the opening of the battery case 55 . It is exposed to the outside of the case body of the lead-acid battery comprising the container 55 and the lid 62 through the lid 62 that closes the part.
  • the second storage battery 23 described above has the electrolyte 54 on both sides of the positive electrode plate 50 and both sides of the negative electrode plate 51, it is a bipolar battery in which the electrolyte (electrolyte layer 105) exists only on one side of each of the positive electrode 120 and the negative electrode 110.
  • the first storage battery 21, which is a lead-acid battery the high-output characteristics are excellent. Therefore, the charging efficiency is superior to that of the first storage battery 21, which is a bipolar lead-acid battery, for charging power that fluctuates in a short period, such as the wind power generation 40.
  • the energy density is inferior to that of the bipolar lead-acid battery, it has the characteristic of being inferior to the first storage battery 21, which is a bipolar lead-acid battery, in terms of cost and miniaturization.
  • the vertical axis indicates the current value
  • the middle of the vertical axis indicates the current value of 0
  • the upper side of 0 indicates the case where the storage battery unit 6 is charged
  • the lower side of 0 indicates the case where the storage battery unit 6 is discharged.
  • the horizontal axis indicates the time axis.
  • the triangular waveform A indicates power that fluctuates in a short period
  • the square waveform B indicates power that has a longer period than the triangular waveform A, and fluctuates in a long period. Indicates power.
  • the rectangular waveform B is indicated by a constant current, but it does not necessarily have to be a constant current.
  • the feature of this embodiment is that the first storage battery group 20 is composed of the first storage battery 21 whose internal resistance is set to be higher than that of the second storage battery 23, and the second storage battery group 20 is configured by the first storage battery 21 whose internal resistance is set to be lower than that of the first storage battery 21.
  • the second storage battery group 22 configured by the storage battery 23 is electrically connected in parallel. Therefore, without providing a special control device, the power from the wind power generation 40 whose power supply fluctuates in a short period is charged in the second storage battery group 22, and the solar panel power generation 41 whose power supply fluctuates in a long period. The power from is charged to the first storage battery group 20 . Therefore, it is possible to efficiently charge the battery with electric power from a low-cost power source whose cycle of power supply fluctuates.
  • the operation is as follows.
  • the rectangle shown on the discharging side (below the current value of 0) indicates a discharging state from the system power supply (commercial power supply) 31 during the daytime and a state in which the peak is cut.
  • a rectangle shown on the side (above the current value of 0) indicates a state in which electric power from the system power supply (commercial power supply) 31 is charged during the night time zone for peak shift.
  • the power from the system power supply 31 may be insufficient for the load 34 in a short period of time due to the peak cut.
  • the power storage system 1 since the power storage system 1 includes the second storage battery group 22 configured by the second storage battery 23 having a small internal resistance, the second storage battery group 22 can be accommodated.
  • the first storage battery 21 having a large internal resistance can be used for charging.
  • the second storage battery 23 with a low internal resistance is used. can be charged to
  • the operating mechanism of the power storage system 1 will be described with reference to FIG. 7 .
  • the first storage battery group 20 is described as four first storage batteries 21 connected in series.
  • D indicates the electromotive force of the first storage battery group 20 and the second storage battery group 22, expressed as a stable voltage.
  • ⁇ V indicates a fluctuating voltage
  • C indicates a dynamic voltage during charging and discharging, which is the sum of the stable voltage D and the fluctuating voltage ⁇ V.
  • the internal resistance R2 of the second storage battery 23 is set to be smaller than the internal resistance R1 of the first storage battery 21, so I1 ⁇ I2 . Therefore, the second storage battery 23 can pass a larger current than the first storage battery 21 with respect to short-period ⁇ V fluctuations. .DELTA.V takes a positive value and a negative value. If the value is positive, the voltage is charged, and if it is negative, the voltage is discharged.
  • the second storage battery 23 can pass a current 1.5 times or more that of the first storage battery 21, and can charge a power source whose voltage fluctuates in a short period, such as wind power generation 40. Discharge is possible for a typical power demand.
  • the capacity Wh of the first storage battery 21 may be twice or more the capacity Wh of the second storage battery 23 . Thereby, a sufficient energy density improvement can be realized.
  • FIG. 8 is a block diagram of a power storage system 70 according to the second embodiment. Note that the description of the configuration common to the power storage system 1 according to the first embodiment will be omitted. Moreover, the same code
  • the difference between the power storage system 1 according to the first embodiment and the power storage system 70 according to the second embodiment is that, in the power storage system 1, the assembled battery sensor 5 is provided between the storage battery unit 6 and the PCS 4, whereas the power storage system At 70, the assembled battery sensor 5 is provided for each of the first storage battery group 20 and the second storage battery group 22, and a switch 71 for turning ON/OFF the first storage battery group 20, a current limiter 72, and a DC-DC converter 73 are provided. It is the point that I set up.
  • the power storage system 70 includes a storage battery monitoring unit (BMU) 2 (not shown), a host system (EMS) 3 (not shown), an AC/DC converter (PCS) 4, an assembled battery sensor 5, a plurality of temperature sensors 7, and a switch. 71 , and a storage battery unit 6 .
  • the assembled battery sensor 5 includes a current sensor 8 and a voltage sensor 9 .
  • a current limiter 72 or a DC-DC converter 73 may be provided instead of the switch 71 .
  • the storage battery unit 6 includes a first storage battery group 20 and a second storage battery group 22, and the first storage battery group 20 and the second storage battery group 22 are electrically connected in parallel to the PCS4.
  • a switch 71 and an assembled battery sensor 5 are connected in order from the PCS4 side between the PCS4 and the first storage battery group 20 . Between the PCS 4 and the second storage battery group 22, an assembled battery sensor 5 is connected.
  • the switch 71 can be turned off by setting BMU2. .
  • the second storage battery group 22 corresponds to the electric power from the wind power generation 40 that fluctuates in a short period.
  • a current limiter 72 that prevents current from flowing beyond a certain level, or a DC-DC converter 73 that limits the voltage so that the current is within a certain range may be provided.
  • FIG. 9 is a block diagram of a power storage system 80 according to the third embodiment. Note that the description of the configuration common to the power storage system 1 according to the first embodiment will be omitted. Moreover, the same code
  • the first storage battery 21, the second storage battery 23, and the third storage battery 25 are electrically connected in parallel, and the third storage battery 25 is provided with a DC-DC converter 73 as boosting means.
  • the third point is that the voltage of the storage battery 25 is controlled to be higher than the voltage of the second storage battery 23 .
  • the power storage system 1 in the configuration diagram of the power system in FIG. 1 is replaced with the power storage system 80 .
  • FIG. 9 is a block diagram showing a power storage system 80 according to the third embodiment of the invention.
  • the power storage system 80 includes a battery monitoring unit (BMU) 2, a host system (EMS) 3, an AC/DC converter (PCS) 4, an assembled battery sensor 5, a storage battery unit 6, and a plurality of temperature sensor 7.
  • the assembled battery sensor 5 includes a current sensor 8 and a voltage sensor 9 .
  • the storage battery unit 6 includes a first storage battery group 20, a second storage battery group 22 and a third storage battery group 24, the first storage battery group 20, the second storage battery group 22 and the third storage battery group 24 being electrically parallel to the PCS4. It is connected to the.
  • the first storage battery group 20 has a plurality of first storage batteries 21 .
  • the first storage battery group 20 has four first storage batteries 21 connected in series connected in parallel.
  • the second storage battery group 22 has a plurality of second storage batteries 23
  • the third storage battery group 24 has a plurality of third storage batteries 25 .
  • the second storage battery group 22 has four second storage batteries 23 connected in series
  • the third storage battery group 24 has four third storage batteries 25 connected in series.
  • the internal resistance of the first storage battery 21 is R 1
  • the internal resistance of the second storage battery 23 is R 2
  • the internal resistance of the third storage battery 25 is R 3
  • the first storage battery 21 is a bipolar lead-acid battery
  • the second storage battery 23 and the third storage battery 25 are the general lead-acid batteries described above.
  • the first storage battery group 20 includes four first storage batteries 21 connected in series and two parallel connection
  • the second storage battery group 22 includes four second storage batteries 23 connected in series
  • a third storage battery group. 24 connects four third storage batteries 25 in series.
  • the number of third storage batteries 25 is not limited to this, and for example, one first storage battery 21, one second storage battery 23, and one third storage battery 25 may be connected in parallel.
  • the assembled battery sensor 5 is also provided in each of the first storage battery group 20, the second storage battery group 22, and the third storage battery group 24. Further, the third storage battery group 24 is provided with a DC-DC converter 73 as boosting means.
  • the DC-DC converter 73 controls the voltage of the third battery 25 of the third battery group 24 to be higher than the voltage of the second battery 23 of the second battery group 22 . Therefore, the second storage battery 23 of the second storage battery group 22 can be controlled to be fully charged, and the third storage battery 25 of the third storage battery group 24 can be controlled to be fully discharged.
  • a storage battery monitoring unit (BMU) 2 controls each first storage battery 21, each second storage battery 23, and each third storage battery 25 of the storage battery unit 6 based on the measurement information from the current sensor 8, the voltage sensor 9, and the plurality of temperature sensors 7. and a charge/discharge control function for controlling charging/discharging of the storage battery unit 6 .
  • the BMU 2 can be set to peak-cut/peak-shift.
  • the BMU 2 has a function of requesting the EMS 3 to stop using power from the system power supply 31 during a predetermined time period during the day (peak cut) and to store power from the system power supply 31 during a predetermined time period at night. ing.
  • the PCS 4 includes an inverter, is electrically connected between the power source side of the system power source 31 and the distributed power source 33, the load side of the load 34, and the storage side of the storage battery unit 6, and controls the transfer of electric power. This is the power converter.
  • the PCS 4 is controlled by the EMS 3 and charges and discharges the storage battery unit 6 .
  • the PCS 4 converts DC power into AC power of a predetermined frequency, and transfers the power from the power supply side of the system power supply 31 and distributed power supply 33 to the storage battery unit. 6, AC power is converted to DC power.
  • the EMS 3 drives the PCS 4 in response to a request from the BMU 2 to control charging and discharging of the storage battery unit 6. , the PCS 4 is instructed to discharge the storage battery unit 6 . Further, when the power consumption of the load 34 falls below the power generated by the power sources of the system power source 31 and distributed power source 33, the EMS 3 instructs the PCS 4 to charge the storage battery unit 6. That is, the EMS 3 superimposes the charging/discharging request from the BMU 2 and the charging/discharging for balancing the power consumption and the generated power, and gives the final charging/discharging instruction to the PCS 4 .
  • the assembled battery sensor 5 is a sensor that measures the charge/discharge current and total voltage of the storage battery unit 6 .
  • the plurality of temperature sensors 7 are installed in each of the plurality of first storage batteries 21, each of the second storage batteries 23 and each of the plurality of third storage batteries 25. Measure the temperature.
  • the temperature sensor 7 is not limited to such an example. It may be installed in the representative storage battery, or it may measure the ambient temperature around the first storage battery 21, the second storage battery 23 and the third storage battery 25 placed.
  • the electrolyte solution 54 exists on both surfaces of the positive electrode plate 50 and both surfaces of the negative electrode plate 51, so the electrolyte solution (electrolyte layer 105) is present only on one surface of each of the positive electrode 120 and the negative electrode 110 ) is superior in terms of high output characteristics compared to the first storage battery 21, which is a bipolar lead-acid battery in which there is no . Therefore, the charging efficiency is superior to that of the first storage battery 21, which is a bipolar lead-acid battery, for charging power that fluctuates in a short period, such as the wind power generation 40. On the other hand, since the energy density is inferior to that of the bipolar lead-acid battery, it has the characteristics of being inferior to the first storage battery 21, which is a bipolar lead-acid battery, in terms of cost and miniaturization.
  • the second storage battery 23 and the third storage battery 25 are general lead-acid batteries in which the electrolyte is present on both sides of the electrode plate, but the second storage battery 23 and the third storage battery 25 are not limited to this.
  • Either one of the storage batteries 25 may be a general lead-acid battery in which electrolyte exists on both sides of the electrode plate, and the other may be a lithium ion battery.
  • the second storage battery 23 and the third storage battery 25 may be lithium ion batteries.
  • the actions and operations of the power storage system 80 are the same as those of the power storage system 1 shown in FIG. is.
  • D indicates the electromotive forces of the first battery group 20, the second battery group 22, and the third battery group 24, expressed as stable voltages.
  • ⁇ V indicates a fluctuating voltage
  • C indicates a dynamic voltage during charging and discharging, which is the sum of the stable voltage D and the fluctuating voltage ⁇ V.
  • the internal resistance of the first storage battery 21 is R 1
  • the internal resistance of the second storage battery 23 is R 2
  • the internal resistance of the third storage battery 25 is R 3
  • the current flowing through the first storage battery 21 is I 1
  • the current flowing through the second storage battery 23 is R 1 .
  • the current flowing through the third storage battery 25 is I3
  • the voltage of the first storage battery 21, the voltage of the second storage battery 23, and the voltage of the third storage battery 25 are the same voltage ⁇ V
  • I1 ⁇ V/R 1
  • I 2 ⁇ V/R 2
  • I 3 ⁇ V/R 3
  • the internal resistance R2 of the second storage battery 23 and the internal resistance R3 of the third storage battery 25 are set to be smaller than the internal resistance R1 of the first storage battery 21, so I1 ⁇ I2 , I 1 ⁇ I 3 . Therefore, the second storage battery 23 and the third storage battery 25 can pass a larger current than the first storage battery 21 with respect to short-period ⁇ V fluctuations.
  • .DELTA.V takes a positive value and a negative value. If the value is positive, the voltage is charged, and if it is negative, the voltage is discharged.
  • the internal resistance of the second storage battery 23 and the third storage battery 25 is equal to the internal resistance of the first storage battery 21. /3 or less, the second storage battery 23 and the third storage battery 25 can pass a current 1.5 times or more than the first storage battery 21, and the voltage fluctuates in a short period like the wind power generation 40. It can be charged to the power source and discharged for instantaneous power demands on the load 34 .
  • the capacity Wh of the first storage battery 21 may be twice or more the capacity Wh of the second storage battery 23 and the capacity Wh of the third storage battery 25 . Thereby, a sufficient energy density improvement can be realized.
  • the first storage battery group 20 may be provided with any one of a switch 71 for turning ON/OFF, a current limiter 72, and a DC-DC converter 73.
  • the switch 71 can be turned off by setting the BMU2.
  • the second storage battery group 22 corresponds to the electric power from the wind power generation 40 that fluctuates in a short period.
  • a current limiter 72 that prevents current from flowing beyond a certain level, or a DC-DC converter 73 that limits the voltage so that the current is within a certain range may be provided.
  • FIG. 11 The diagram on the left side of FIG. 11 is a diagram for explaining the operation mechanism of the second storage battery 23 and the third storage battery 25 that are examples of the present embodiment, and the diagrams on the center and right side of FIG. 11 are diagrams of a comparative example. It is a figure for demonstrating an operation mechanism.
  • a feature of this embodiment is that the third battery group 24 is provided with a DC-DC converter 73 as boosting means. The voltage is controlled to be higher than that of the second storage battery 23 of the second storage battery group 22 .
  • the second storage battery 23 of the second storage battery group 22 can be controlled to be fully charged, and the third storage battery 25 of the third storage battery group 24 can be controlled to be fully discharged.
  • the second storage battery 23 of the second storage battery group 22 may be controlled to be fully charged, and the third storage battery 25 of the third storage battery group 24 may be controlled to be fully discharged.
  • the example of FIG. 11 is a case where a 30 Wh capacity is requested for both charging and discharging, the capacity of the second storage battery 23 is 30 Wh, and the capacity of the third storage battery 25 is 30 Wh.
  • the capacity of the second storage battery 23 is 30 Wh
  • the capacity of the third storage battery 25 is 30 Wh.
  • the second storage battery 23 is fully charged, it is possible to discharge all 30 Wh.
  • the third storage battery 25 is in a completely discharged state, it becomes possible to charge the entire 30 Wh. Therefore, 30 Wh is enough for the capacity of the second storage battery 23, and 30 Wh is enough for the capacity of the third storage battery 25, so the total capacity of the second storage battery 23 and the third storage battery 25 is 60 Wh.
  • the capacity of the storage battery shown as a comparative example is 60 Wh
  • the SOC partial charge
  • 30 Wh is in the discharged state
  • 30 Wh is in the charged state as shown in the left side diagram shown in the comparative example. Therefore, it is equivalent to the second storage battery 23 and the third storage battery 25 of the embodiment.
  • the SOC actually fluctuates, as shown in the diagram on the right side of the comparative example. For example, if the SOC fluctuates to 60%, the discharged state will be 24 Wh, so all 30 Wh cannot be charged. Also, when the SOC fluctuates to 40%, the state of charge is 24 Wh, so discharging of 30 Wh is not possible.
  • the DC-DC converter 73 can control the second storage battery 23 to a fully charged state and the third storage battery 25 to a fully discharged state, so that the battery capacity can be reduced. Since it is possible to reduce the size, it has an effect that it is possible to reduce the size.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the overall configuration of power storage system 90 according to the embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are used for configurations common to the power storage system 1 according to the first embodiment.
  • the power storage system 90 stores, in the storage battery unit 6, system current generated and transmitted by various power plants such as thermal power plants or renewable energy such as wind power generation, and the electric power stored in the storage battery unit 6. It is a system that transmits power to loads such as homes, offices, factories, etc. as needed.
  • a power storage system 90 according to the embodiment of the present invention includes a storage battery unit 6, a BMU 2, an EMS 3, and a PCS 4.
  • the BMU 2 is a battery management unit, and is a device that manages the voltage of each battery that constitutes the storage battery unit 6, the temperature of the entire storage battery unit 6, and the like. Therefore, the BMU 2 can grasp the state of the storage battery unit 6 via a sensor that acquires various information provided in the storage battery unit 6 . Note that the functions of the BMU 2 are not limited to such functions, and other functions may be provided.
  • a PC personal computer
  • a microcomputer for example, is used as the BMU 2.
  • the BMU 2 may be installed near the storage battery unit 6, and may be configured to be managed on the cloud or remotely (remotely).
  • EMS3 is a so-called Energy Management System, a system that grasps, manages, and optimizes the usage of electric energy.
  • PCS4 is a power conditioning system, which converts direct current generated by system current etc. into alternating current, and plays a role in adjusting the output to the load and stable output suitable for storage in storage battery B. .
  • the storage battery unit 6 is a battery that stores electricity from system current or the like via the PCS4.
  • the storage battery unit 6 is often stationary to store electricity.
  • the storage battery unit 6 is composed of a combination of an organic storage battery and an aqueous solution storage battery.
  • a case where a lithium ion battery is used as an organic storage battery and a lead storage battery is used as an aqueous solution storage battery will be described as an example.
  • the various sensors are sensors that acquire information indicating the operation history and state of the storage battery unit 6 such as current, voltage, or temperature (hereinafter, the information is referred to as “operation history information” as appropriate). These sensors may be provided for each unit, or may be provided for each individual storage battery unit 6 .
  • the operation history information is, for example, current values and voltage values when the storage battery unit 6 is charged and discharged, or temperature information of the storage battery unit 6 .
  • Various information indicating the state of the storage battery unit 6 calculated and processed in the BMU 2 using not only the measured values and sampled values measured by such various sensors, but also the measured values such as the charging rate measured by the sensor. include.
  • This driving history information may be information for each of the plurality of units provided, or information for the storage battery unit 6 as a whole.
  • these various sensors may be provided as part of the elements that make up the BMU 2 .
  • the BMU 2 may have only the role of acquiring driving history information from various sensors without using various sensors as its constituent elements.
  • the storage battery unit 6 may be provided with a transmitting/receiving device or the like for transmitting driving history information acquired by various sensors to the BMU 2 and for receiving commands from the PCS 4, for example.
  • direct current from power plants such as thermal power plants or system current such as renewable energy is converted into alternating current in the PCS 4, output to the load, and stored in the storage battery unit 6.
  • the BMU 2 grasps the charging rate and degree of deterioration of the storage battery unit 6 and issues an operation command to the EMS 3 according to the state of the storage battery unit 6 . This operation command is further transmitted to the PCS 4 to appropriately issue a charge/discharge command to the storage battery unit 6, and output to the load described above. That is, the BMU 2 as a battery management unit controls charging and discharging of the storage battery unit 6 .
  • the four components of the storage battery system 90 are the BMU 2, the EMS 3, the PCS 4, and the storage battery unit 6.
  • the storage battery system 90 includes these components. is not limited to Moreover, it is also possible to give the function of EMS3 and PCS4 to BMU2, and the storage battery system 90 is comprised from BMU2 and the storage battery unit 6 in this case.
  • each component is connected by an arrow or a solid line.
  • arrows indicate information flow, and information is transmitted in the direction of the arrow.
  • solid lines indicate current flow. Therefore, the electric power transmitted from the system current once enters the PCS 4 and undergoes the above-described processing, and is stored in the storage battery unit 6 . Then, the electric power stored in the storage battery unit 6 is discharged and transmitted to the load.
  • the BMU 2 and the like are not installed near the storage battery B, and may be operated on the cloud or remotely. It is good to use either.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the internal configuration of the storage battery unit 6 according to the embodiment of the invention.
  • the storage battery unit 6 is configured by connecting the same number of lithium-ion batteries L and lead-acid batteries P, respectively, which are assembled to form one unit. And the storage battery unit 6 is comprised by collecting the said unit in multiple numbers.
  • the storage battery unit 6 is indicated by a dashed line, and the unit is indicated by enclosing it with a dashed line.
  • a solid line connecting the lithium-ion battery L, the lead-acid battery P, and the cell balance circuit C indicates the power charged to and discharged from the storage battery unit 6 .
  • each of the units U1 and U2 has the same configuration, and the lithium ion battery L and the lead storage battery P are connected in series with the same type of storage batteries, and the lithium ion battery L and the lead storage battery P are connected in parallel with each other. connected as follows.
  • lithium-ion batteries L and three lead-acid batteries P (lithium-ion batteries L1 to L3 and lead-acid batteries P1 to P3) are connected.
  • the lithium-ion batteries L2 and L3 are indicated as “LiB”
  • the lead-acid batteries BP2 and P3 are indicated as "Pb”.
  • the number of lithium-ion batteries L and lead-acid batteries P that constitute each unit can be arbitrarily set according to the required performance of the storage battery unit 6 . Also, the number of units provided in the storage battery unit 6 can be arbitrarily set. However, since the organic electrolyte solution is used in the lithium ion battery L as described above, it is of course necessary to comply with, for example, the provisions of the Fire Service Act.
  • Lithium-ion batteries L can be classified into multiple types depending on the material used for the battery, but any type of lithium-ion battery L may be used.
  • a battery with any structure can be adopted as a lead-acid battery, but among these, a bipolar lead-acid battery is particularly preferably used.
  • Bipolar lead-acid batteries have positive and negative electrodes on both sides of the bipolar plate. Design freedom is also improved. Therefore, it is possible to significantly reduce the cost and weight, and further improve the battery capacity and rate characteristics.
  • the active material layers of both the positive and negative electrodes are held in a state of being pressed from both sides by the current collector and the separator.
  • the active material layer is less likely to come off, and the battery performance can be maintained and the life of the battery can be extended.
  • the storage battery unit 6 is further provided with a cell balance circuit C.
  • one cell balance circuit C is connected to one lithium-ion battery L and one lead-acid battery P at a rate of one.
  • the cell balance circuit C is a circuit for balancing the charging capacity between the lithium ion battery L and the lead storage battery P when the storage battery unit 6 is charged.
  • the value of the overcharge voltage of the lithium-ion battery L is higher than the value of the end-of-charge voltage of the lead-acid battery P during charging. set to be higher.
  • the overcharge voltage set for the lithium ion battery L is, for example, 3.7 V or higher.
  • the end-of-charge voltage of the lead-acid battery P is, for example, 2V or higher.
  • the lithium-ion battery L has higher rate characteristics than the lead-acid battery P, so when the power to be charged flows through the PCS 3, the lithium-ion battery L is charged first. However, if the lead storage battery P is simply charged after the lithium ion battery L is fully charged, the deterioration of the lithium ion battery L may be accelerated.
  • the cell balance circuit C is designed so that the difference between the electric power values, for example the voltage values, charged in the cells of the lithium-ion battery L and the lead-acid battery P does not exceed a certain value.
  • the charging amounts of the ion battery L and the lead-acid battery P are leveled.
  • the lithium-ion battery L since the lithium-ion battery L has a set overcharge voltage value, it will not be charged beyond that value.
  • the value of the overcharge voltage of the lithium-ion battery L is set to be higher than the value of the end-of-charge voltage of the lead-acid battery P.
  • the lead-acid battery P is continuously charged. That is, the lead-acid battery P serves as a buffer for the lithium-ion battery L.
  • the storage battery unit 6 that takes advantage of the respective characteristics of the lithium ion battery L and the lead storage battery P can be realized. Can be configured. Therefore, in view of the characteristics of the storage battery, by combining a plurality of types of storage batteries that can complement each other while exerting their respective characteristics, it is possible to operate the storage battery more efficiently and stably.
  • the lead-acid battery P since the value of the overcharge voltage of the lithium-ion battery L is set higher than the value of the end-of-charge voltage of the lead-acid battery P, the lead-acid battery P is charged. That is, in the relationship between the lithium-ion battery L and the lead-acid battery P, the lead-acid battery P serves as a so-called buffer, so that the lithium-ion battery L is not overcharged even when charging is performed. Therefore, the lithium ion battery L is protected. This makes it possible to extend the life of the storage battery unit 6 and operate the storage battery unit 6 over a long period of time.
  • the configuration in which the cell balance circuit C is provided in the storage battery system 90 is shown.
  • the cell balance circuit C is not an essential component of the storage battery unit 6, and may not be connected.
  • the BMU 2 monitors the voltmeters provided for each of them while managing the charging process. Any configuration can be adopted as long as the configuration can be adopted.
  • Positive electrode plate Positive electrode plate
  • Negative electrode plate 52 Separator 54
  • Electrolyte solution 55
  • Battery case 56
  • Current collector 57
  • Current collector 58
  • Positive electrode strap 60
  • Positive electrode terminal 61
  • Negative electrode terminal 70
  • power storage system 71
  • switch 72
  • current limiter 73
  • DC-DC converter 80
  • power storage system 90
  • power storage system 103
  • positive electrode active material layer 104
  • negative electrode active material layer 105 electrolysis Layer
  • Negative electrode terminal 108
  • Negative electrode terminal 110
  • Negative electrode 111 Bipolar plate 120
  • Positive electrode C
  • Lithium ion battery P
  • Lead acid battery system 102

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Abstract

供給電力の周期が変動する電源に対して効率よく充電することができる蓄電システムを提供する。供給電力の周期が変動する電源に接続される蓄電システム（１）であって、同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、第１蓄電池（２１）と、第１蓄電池（２１）の内部抵抗よりも内部抵抗が小さい第２蓄電池（２３）と、を備え、第１蓄電池（２１）と第２蓄電池（２３）は並列に接続されている蓄電システム（１）である。

Description

蓄電システム
　本発明は、複数の異なる設計のバッテリユニットを備えるハイブリッド型の蓄電システムに関する。
　電源及び負荷を含む電力網における電力貯蔵のためのバッテリバックアップシステム（蓄電システム）として、特許文献１には、第１のバッテリ化学作用を有する第１の充電式バッテリユニットと、第１のバッテリ化学作用と異なる第２のバッテリ化学作用を有する第２の充電式バッテリユニットと、を含むバッテリシステムと、第１及び第２のバッテリユニットを電力網に選択的に結合する制御装置と、電源の動作電圧を検出する電源電圧センサと、を備え、制御装置は、充電範囲または放電範囲にある動作電圧に基づいて、制御装置をバッテリシステムの充電と放電との間で切り替えるように構成されたロジックを含むハイブリッド型の蓄電システムが開示されている。
　特許文献１のハイブリッド型の蓄電システムにおいて、電源としては、再生可能な電源、例えば、風力発電や太陽光パネル発電など、または、発電所又は大規模な再生可能エネルギ源によって供給される広域交流グリッドがある。そして、高い充放電効率を有する第１のバッテリユニットと、第１のバッテリユニットよりも低い充放電効率を有する第２のバッテリユニットとを備える定置式ハイブリッド型バッテリバックアップシステムにより、予想される頻度および持続時間の停電について効率を最大化することができる。
　再生可能な電源として開示された風力発電は風力の変動によって発電する電力が短周期で変動するという特性を持ち、太陽光パネル発電は太陽の出ている日中に発電し夜間は発電しないため、供給する電力が風力発電よりも長周期で変動するという特性を持っている。また、蓄電システムを有するユーザは、電源が発電所又は大規模な再生可能エネルギ源によって供給される広域交流グリッドなどにおいて深夜時間帯の電力料金が安く設定されている場合は、深夜時間帯では電力消費も少ないため、深夜時間帯に電力を蓄えておき、電気料金の高い昼間の時間帯には深夜時間帯に蓄えた電力を負荷側に放電して高い時間帯の電力購入を控えるといった使い方をする場合がある。
　また、特許文献１では、高い充放電効率を有する第１のバッテリユニットとして、リチウムイオンバッテリが挙げられているが、近年、低コストで高い充放電効率を有するバッテリとして、バイポーラ型鉛蓄電池が注目されている。
特表２０１９－５３０４０５号公報
　蓄電システムは、電力が短周期で変動する風力発電や電力が長周期で変動する太陽光パネル発電などからの電力に対して効率よく充電する必要がある。また、深夜時間帯に電力を充電し、昼間の時間帯に深夜時間帯に蓄えた電力を負荷に供給するといった数時間の充電と放電を１日のサイクルで繰り返す長周期の充放電サイクルにも効率よく充放電する必要がある。さらに、蓄電システムは低コストであることが要求される。
　しかし、特許文献１に開示されたハイブリッド型の蓄電システムは、風力発電のように短周期で変動する電力と太陽光パネル発電のように長周期で変動する電力に対して効率よく充電することができるかは不明である。また、特許文献１で例示された第１のバッテリユニットとしてのリチウムイオンバッテリは高い充放電効率を有するがコストが高い。一方、バイポーラ型鉛蓄電池は低コストで高い充放電効率を有するが高出力特性ではリチウムイオンバッテリより劣るため、風力発発電などの短周期で電力が変動する電源に対してはリチウムイオンバッテリよりも充電効率が劣るという課題を有する。
　本発明は、上記課題に鑑み、低コストで有ると共に、風力発電などの短周期で電力が変動する電源、および、太陽光パネル発電などように長周期で電力が変動する電源が接続された場合のように、供給電力の周期が変動する電源に対して効率よく充電することができる、あるいは、数時間の充電と放電を１日のサイクルで繰り返す長周期の充放電サイクルに対して効率よく充放電できる蓄電システムを提供するものである。
　本発明の一態様は、供給電力の周期が変動する電源に接続される蓄電システムであって、第１蓄電池と、同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、第１蓄電池の内部抵抗よりも内部抵抗が小さい第２蓄電池と、を備え、第１蓄電池と第２蓄電池は電気的に並列に接続されている蓄電システム。
　本発明は、上記課題に鑑み、第２蓄電池の内部抵抗は、第１蓄電池の内部抵抗よりも小さく設定されているため、第２蓄電池を流れる電流は第１蓄電池を流れる電流よりも大きくなるので、長周期で変動する電源に対しては第１蓄電池で対応し、第１蓄電池で対応できない短周期で変動する電源に対しては第２蓄電池で対応できるため、供給電力の周期が変動する電源に対して効率よく充電することができる蓄電システムを提供するものである。
第１実施形態に係る蓄電システムを含む電力系統システムの構成図である。 電源の出力特性を示す図である。 第１実施形態に係る蓄電システムのブロック図である。 第１実施形態に係る蓄電システムに用いられるバイポーラ型蓄電池の概略図である。 第１実施形態に係る蓄電システムに用いられる鉛蓄電池の概略図である。 第１実施形態に係る蓄電システムの動作を示す図である。 本実施形態に係る蓄電システムのメカニズムを示すブロック図である。 第２実施形態に係る蓄電システムのブロック図である。 第３実施形態に係る蓄電システムのブロック図である。 第３実施形態に係る蓄電システムのメカニズムを示すブロック図である。 第３実施形態に係る蓄電システムのメカニズムを示す説明図である。 第４実施形態に係る蓄電池システムの全体の構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る蓄電池の内部構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電システム１を含む電力系統システム３０のシステム構成図である。蓄電システム１は、供給電力の周期が変動する電源に接続される。具体的には、例えば、一般住宅、集合住宅、工場などに備えられ、太陽光または風力などの再生可能エネルギを利用して生成された電力や商用電源の夜間電力を蓄え、蓄えた電力を必要に応じて負荷に供給するシステムである。例えば、商用電力の場合は１日の中でもっとも電力需要が多い時間帯における電力（ピーク電力）の電力購入量（電気使用量）を抑え（ピークカット）、ピークカットにより電力が不足する場合に対して、再生可能エネルギを利用して生成された電力を蓄えておき、その電力を用いて補うことができる。また、電力需要が少ない夜間の時間帯の電力を蓄えておき、電力需要が多い日中の時間帯に夜間の時間帯に蓄えた電力を使用することにより電力購入量を抑える（ピークシフト）ことができる。
　また、再生可能エネルギは天候等によって大きく変動するので、再生可能エネルギによって生成される電力も不安定となる。蓄電システム１は、電力を安定的に供給するため、生成された電力を蓄え、必要に応じて出力することもできる。
　図１に示すように、電力系統システム３０は、商用の配電線網から供給される系統電源３１（商用電源）と、系統電源３１からの電力を変換する変電設備３２と、系統電源３１とは別に設けられる電源であって再生可能エネルギを利用した分散型電源３３と、系統電源３１または分散型電源３３からの電力の供給を受ける負荷３４と、系統電源３１または分散型電源３３からの電力を蓄電すると共に負荷３４へ電力を供給する蓄電システム１を備える。
　分散型電源３３は、本発明の第１の発電装置として風力を電気エネルギに変換する風力発電４０と、第２の発電装置として太陽光を電気エネルギに変換する太陽光パネル発電４１を含んで構成される。図２は、分散型電源３３の出力特性を示す。図２において、上下２本の破線に含まれる範囲内で変動する波線は風力発電４０の場合の出力特性を示し、上下２本の破線で示す波線は太陽光パネル発電４１の場合の出力特性を示し、両者の出力特性を合体して示している。風力発電４０は風力を電気エネルギに変換する発電であるため、風力の変動によって発電する電力が短周期で変動するという特性を有する。太陽光パネル発電４１は太陽の出ている日中に発電し夜間は発電しないため、発電する電力が風力発電４０よりも長周期で変動するという特性を持っている。
　図３は、本発明の第１実施形態に係る蓄電システム１を示すブロック図である。図３に示すように、蓄電システム１は、蓄電池監視装置（ＢＭＵ）２と、上位システム（ＥＭＳ）３と、交直変換機（ＰＣＳ）４と、組電池センサ５と、蓄電池ユニット６と、複数の温度センサ７を備える。組電池センサ５は電流センサ８と電圧センサ９を含む。
　蓄電池ユニット６は第１蓄電池群２０と第２蓄電池群２２を含み、第１蓄電池群２０と第２蓄電池群２２とはＰＣＳ４に対して電気的に並列に接続されている。第１蓄電池群２０は複数の第１蓄電池２１を有する。本実施形態では、第１蓄電池群２０は４直列で接続した第１蓄電池２１を２並列で接続している。第２蓄電池群２２は複数の第２蓄電池２３を有する。本実施形態では、第２蓄電池群２２は第２蓄電池２３を４直列で接続している。第２蓄電池２３の内部抵抗をＲ２、第１蓄電池２１の内部抵抗をＲ１とした場合、本実施形態では、同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、第２蓄電池２３の内部抵抗Ｒ２は、第１蓄電池２１の内部抵抗Ｒ１よりも小さく設定されている。従って、第２蓄電池２３は第１蓄電池２１よりも出力特性が高い（高出力特性を有する。）。本実施形態では、第１蓄電池２１はバイポーラ型鉛蓄電池であり、第２蓄電池２３は、後述する一般的な鉛蓄電池である。尚、本実施形態では、第１蓄電池群２０は４直列で接続した第１蓄電池２１を２並列で接続し、第２蓄電池群２２は第２蓄電池２３を４直列で接続しているが、第１蓄電池群２０における第１蓄電池２１の数、および、第２蓄電池群２２における第２蓄電池２３の数は、これに限定されず、例えば、１個の第１蓄電池２１と１個の第２蓄電池２３が並列に接続されていても構わない。
　蓄電池監視装置（ＢＭＵ）２は、電流センサ８と電圧センサ９や複数の温度センサ７からの計測情報に基づいて蓄電池ユニット６の各第１蓄電池２１および各第２蓄電池２３の状態を監視する監視機能と、蓄電池ユニット６の充放電を制御する充放電制御機能とを備えたデータ処理装置である。また、蓄電システム１を備えた一般家庭などの需要者が商用電力のピークカット・ピークシフトを行って電力購入量を抑えたい場合は、ＢＭＵ２にピークカット・ピークシフトを設定することができ、その場合、ＢＭＵ２は日中の所定時間帯は系統電源３１からの電力使用を停止し（ピークカット）、夜間の所定時間帯は系統電源３１からの電力を蓄電するようＥＭＳ３に要求をする機能を備えている。
　ＰＣＳ４はインバータを含んで構成され、系統電源３１と分散型電源３３の電源側および負荷３４の負荷側と、蓄電池ユニット６の蓄電側との間に電気的に接続され、電力の授受を制御する電力変換部である。ＰＣＳ４はＥＭＳ３によって制御され、蓄電池ユニット６の充電および放電を行う。ＰＣＳ４は、蓄電池ユニット６の蓄電側から電力を負荷３４に放電する際、直流電力から所定周波数の交流電力への変換を行い、系統電源３１と分散型電源３３の電源側からの電力を蓄電池ユニット６に充電する際、交流電力から直流電力への変換を行う。
　ＥＭＳ３は、ＢＭＵ２からの要求に応じてＰＣＳ４を駆動して蓄電池ユニット６の充放電を制御することに加え、例えばＥＭＳ３は、負荷３４の消費電力が系統電源３１と分散型電源３３の電源側の生成電力を上回った場合には、ＰＣＳ４に指示して蓄電池ユニット６から放電動作を行わせる。また、ＥＭＳ３は、負荷３４の消費電力が系統電源３１と分散型電源３３の電源側の生成電力を下回った場合には、ＰＣＳ４に指示して蓄電池ユニット６へ充電動作を行わせる。すなわち、ＥＭＳ３はＢＭＵ２からの充放電要求と消費電力、生成電力のバランスを取るための充放電を重ね合わせてＰＣＳ４に対する最終的な充放電指示を行う。
　組電池センサ５は、蓄電池ユニット６の充放電電流及び総電圧を計測するセンサである。また、複数の温度センサ７は、複数の各第１蓄電池２１および各第２蓄電池２３に設置され、各第１蓄電池２１および各第２蓄電池２３の温度を計測する。ここで、温度センサ７は、かかる例に限定されず、例えば、複数の第１蓄電池２１のうちの代表蓄電池と複数の第２蓄電池２３のうちの代表蓄電池に設置されてもよく、また、第１蓄電池２１および第２蓄電池２３が置かれた周囲の雰囲気温度を計測するものであってもよい。
　次に図４を用いて、バイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１の構成について説明する。第１蓄電池２１は、負極１１０を平板形状の第１プレート（エンドプレート）１１に固定した第１プレートユニットと、電解層１０５を枠板形状の第２プレート（スペーサ）１２の内側に固定した第２プレートユニットと、バイポーラプレート１１１の一方の面に正極１２０が設けられて他方の面に負極１１０が設けられたバイポーラ電極１３０を枠板形状の第３プレート（リム）１３の内側に固定した第３プレートユニットと、正極１２０を平板形状の第４プレート（エンドプレート）１４に固定した第４プレートユニットと、を有する。
　そして、第２プレートユニット及び第３プレートユニットが第１プレートユニットと第４プレートユニットの間で交互に積層されることによって、例えば、略直方体形状をなす第１蓄電池２１が構成される。積層される第２プレートユニットと第３プレートユニットのそれぞれの個数は、第１蓄電池２１の蓄電池電圧が所望の数値になるように設定される。
　第１プレート１１には負極端子１０７が固定されており、当該第１プレート１１に固定された負極１１０と負極端子１０７とが電気的に接続されている。第４プレート１４には正極端子１０８が固定されており、当該第４プレート１４に固定された正極１２０と正極端子１０８とが電気的に接続されている。
　第１プレート１１ないし第４プレート１４は、例えば周知の成形樹脂によって形成されている。そして、これら第１プレート１１ないし第４プレート１４は、電解液の流出が無いように、適宜の方法で内部が密閉状態となるよう互いに固定されている。
　電解層１０５は、例えば、硫酸を含有する電解液が含浸されたガラス繊維マットによって構成されている。
　正極１２０は、鉛又は鉛合金からなり且つバイポーラプレート１１１の一方の面の上に配置される正極用金属箔１０１（以下においては、当該金属箔が鉛又は鉛合金からなることを前提に「正極用鉛箔１０１」と表す）と、正極用鉛箔１０１の上に配置される正極用活物質層１０３と、を備えている。この正極用鉛箔１０１は、バイポーラプレート１１１の一方の面と正極用鉛箔１０１の間に設けられる、図４においては図示されていない接着剤によってバイポーラプレート１１１の一方の面に接着されている。従って、バイポーラプレート１１１の一方の面の上に、接着剤、正極用鉛箔１０１、正極用活物質層１０３が、この記載順に積層されている。尚、本実施形態では、鉛箔が接着剤で貼られているが、メッキで付けられていても構わない。
　負極１１０は、鉛又は鉛合金からなり且つバイポーラプレート１１１の他方の面の上に配置される負極用金属箔１０２と、負極用鉛箔１０２の上に配置される負極用活物質層１０４と、を備えている。この負極用鉛箔１０２は、バイポーラプレート１１１の他方の面と負極用鉛箔１０２の間に設けられる接着剤によってバイポーラプレート１１１の他方の面に接着されている。そしてこれら正極１２０と負極１１０は、例えば、バイポーラプレート１１１に設けられる連通孔を介する等の適宜の方法で電気的に接続されている。
　このような構成を有する第１の実施の形態の第１蓄電池２１においては、上述したように、バイポーラプレート１１１、正極用鉛箔１０１、正極用活物質層１０３、負極用鉛箔１０２、及び負極用活物質層１０４によって、バイポーラ電極１３０が構成されている。バイポーラ電極とは、１枚の電極で正極、負極両方の機能を有する電極である。そして、本発明の実施の形態の第１蓄電池２１は、正極１２０と負極１１０との間に電解層１０５を介在させてなるセル部材を交互に複数積層して組み付けることにより、セル部材同士を直列に接続した電池構成を有している。そのため、極板の両面に電解液が存在する一般的な鉛蓄電池と異なり、正極の両面ではなく片面に電解液（電解層）が存在し、また、負極の両面ではなく片面に電解液（電解層）が存在する構造となっている。
　上述したバイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１は、電気化学反応に寄与しない部位が極限までそぎ落されているので、極板の両面に電解液が存在する一般的な鉛蓄電池に比べ大幅なエネルギ密度の改善が可能のため、一般的な鉛蓄電池に比べコストが安く、また、小型化が可能であるが、一方で、電極の片面にしか電解液（電解層）が存在しないため、高出力特性では通常の鉛蓄電池に劣るという特性を有している。そのため、風力発電４０のなどのように短周期で変動するような電力の充電に対しては効率的でないという特性を有する。
　また、バイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１は、第１蓄電池２１単体の全体積に対する、電解層１０５の体積と正極用活物質層１０３の体積および負極活物質層１０４の体積の和の比率が、５０％以上となるように構成されても良い。これにより、十分なエネルギ密度の改善が実現できる。
　次に図５を用いて、極板の両面に電解液が存在する一般的な鉛蓄電池である第２蓄電池２３の構成について説明する。第２蓄電池２３は、正極板５０と負極板５１とがセパレータ５２を介して複数枚交互に積層された極板群５３を備えている。この極板群５３は、その積層方向が水平方向に沿うように（すなわち、正極板５０及び負極板５１の板面が鉛直方向に沿うように）、電解液５４とともに電槽５５内に収容され、電槽５５内で電解液５４に浸漬されている。そのため、正極板５０、負極板５１の極板の両面には、セパレータ５２を介して電解液５４が存在している。
　正極板５０は、例えば、鉛合金からなる板状格子体の開口部に、二酸化鉛を含有する正極活物質を充填しつつ、鉛合金からなる板状格子体の両板面に、二酸化鉛を含有する正極活物質からなる活物質層を形成したものである。負極板５１は、例えば、鉛合金からなる板状格子体の開口部に、金属鉛を含有する負極活物質を充填しつつ、鉛合金からなる板状格子体の両板面に、金属鉛を含有する負極活物質からなる活物質層を形成したものである。正極板５０、負極板５１の基板である板状格子体は、鋳造法、打ち抜き法（パンチング法）、エキスパンド方式で製造することができる。セパレータ５２は、例えば、樹脂、ガラス等からなる多孔質の膜状体である。正極板５０、負極板５１、及びセパレータ５２の平面形状は、例えば、矩形状とすることができる。
　正極板５０（基板）の上縁部（すなわち、正極板５０の縁部のうち上側に位置する縁部）には、正極板５０の上方（図１においては上方）に向かって突出する集電耳５６が形成されており、負極板５１の上縁部には、負極板５１の上方（図１においては上方）に向かって突出する集電耳５７が形成されている。そして、各正極板１０の集電耳５６は正極ストラップ５８で連結され、各負極板５１の集電耳５７は負極ストラップ５９で連結されている。さらに、正極ストラップ５８は正極端子６０の一端に接続され、負極ストラップ５９は負極端子６１の一端に接続されており、正極端子６０の他端及び負極端子６１の他端が、電槽５５の開口部を閉塞する蓋６２を貫通して、電槽５５と蓋６２からなる鉛蓄電池のケース体の外部に露出している。
　上述した第２蓄電池２３は、正極板５０の両面、負極板５１の両面に電解液５４が存在するため、正極１２０、負極１１０のそれぞれの片面にしか電解液（電解層１０５）が存在しないバイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１に比べて、高出力特性では優れているという特性を有する。そのため、風力発電４０のなどのように短周期で変動するような電力の充電に対して、バイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１よりも充電効率が優れている。一方、エネルギ密度はバイポーラ型鉛蓄電池よりも劣るため、コスト面と小型化という面ではバイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１よりも劣るという特性を有する。
　次に、図６を用いて、長周期変動に対応する充放電が、日中のピーク電力をカットすることに対応する場合を例として、蓄電システム１の作用・動作について説明する。図６は、縦軸は電流値を示し、縦軸の中間は電流値が０を示し、０より上側が蓄電池ユニット６に充電されている場合を示し、０より下側が蓄電池ユニット６から放電されている場合を示す。横軸は時間軸を示している。三角状に示された波形Ａは、短周期で変動する電力を示し、四角状に示された波形Ｂは、三角状に示された波形Ａよりも周期が長い電力である長周期で変動する電力を示す。尚、図６において、四角状に示された波形Ｂは定電流で示されているが、必ずしも定電流でなくてもよい。
　本実施形態の特徴は、内部抵抗が第２蓄電池２３よりも大きく設定された第１蓄電池２１によって構成された第１蓄電池群２０と、内部抵抗が第１蓄電池２１よりも小さく設定された第２蓄電池２３によって構成された第２蓄電池群２２と、が電気的に並列に接続されていることである。そのため、特別な制御装置を設けることなく、供給する電力が短周期で変動する風力発電４０からの電力は第２蓄電池群２２に充電され、供給する電力が長周期で変動する太陽光パネル発電４１からの電力は第１蓄電池群２０に充電される。そのため、低コストであると共に供給電力の周期が変動する電源からの電力に対して効率よく充電することができる。
　また、蓄電システム１を備えた一般家庭の需要者が系統電源３１からの電力である商用電力のピークカット・ピークシフトをＢＭＵ２に設定している場合は次のように動作する。図６において、放電側（電流値０の下側）に示された矩形は、日中の時間帯の系統電源（商用電源）３１からの放電状態であってピークカットされた状態を示し、充電側（電流値０の上側）に示された矩形は、ピークシフト用に夜間時間帯に系統電源（商用電源）３１からの電力を充電している状態を示す。
　日中の時間帯において、ピークカットしているため系統電源３１からの電力では負荷３４が使用する電力が短時間の間で不足する場合が発生する。その場合、蓄電システム１は、内部抵抗が小さく設定された第２蓄電池２３によって構成された第２蓄電池群２２を備えているため、短周期で変動する電力要求に対しては、第２蓄電池群２２から放電することによって対応することができる。
　また、夜間時間帯に系統電源３１を充電する場合の電力は短周期の変動ではなく長周期の変動であるため、内部抵抗が大きく設定された第１蓄電池２１で充電することができる。夜間時間帯に系統電源３１からの電力を第１蓄電池２１で充電している状態で、風力発電４０から短周期で変動する電力が発生した場合は、内部抵抗が小さく設定された第２蓄電池２３に充電することができる。
　次に、図７を用いて蓄電システム１の動作メカニズムについて説明する。尚、図７においては、便宜的に、第１蓄電池群２０は、４直列で接続した第１蓄電池２１として説明する。図７において、Ｄは、第１蓄電池群２０および第２蓄電池群２２の起電力を示し、安定電圧として表現している。ΔＶは変動する電圧を示し、Ｃは、安定電圧Ｄと変動する電圧ΔＶとを合計した電圧である充放電時の動的な電圧を示す。第１蓄電池２１の内部抵抗をＲ１、第２蓄電池２３の内部抵抗をＲ２、第１蓄電池２１を流れる電流をI１、第２蓄電池２３を流れる電流をI２として、第１蓄電池２１の電圧と第２蓄電池２３の電圧を同じ電圧ΔＶとした場合、I１＝ΔＶ／Ｒ１、I２＝ΔＶ／Ｒ２となる。本実施形態では、第２蓄電池２３の内部抵抗Ｒ２は、第１蓄電池２１の内部抵抗Ｒ１よりも小さく設定されているため、I１＜I２となる。そのため、短周期のΔＶ変動に対しては、第２蓄電池２３の方が第１蓄電池２１よりも大きな電流を流すことができる。尚、ΔＶはプラスとマイナスの値をとり、プラスの場合は充電であって、マイナスの場合は放電となる。
　そのため、例えば、同一電圧、同一容量Ｗｈの第１蓄電池２１、第２蓄電池２３の場合、第２蓄電池２３の内部抵抗を第１蓄電池２１の内部抵抗の２／３以下とすれば、第２蓄電池２３は第１蓄電池２１の１．５倍以上の電流を流すことが可能となり、風力発電４０のような短周期で電圧が変動する電源に対して充電が可能であり、また、負荷３４に対する瞬間的な電力要求に対して放電が可能となる。
　また、第１蓄電池２１の容量Ｗｈは第２蓄電池２３の容量Ｗｈの２倍以上であってもよい。これにより、十分なエネルギ密度の改善が実現できる。
　次に、図８を用いて、本発明の第２実施形態に係る蓄電システム７０を説明する。図８は、第２実施形態である蓄電システム７０のブロック図である。尚、第１実施形態に係る蓄電システム１と共通する構成についての説明は省略する。また、第１実施形態に係る蓄電システム１と共通する構成については、同じ符号を示す。第１実施形態に係る蓄電システム１と第２実施形態に係る蓄電システム７０との相違は、蓄電システム１では蓄電池ユニット６とＰＣＳ４との間に組電池センサ５を設けたのに対し、蓄電システム７０では第１蓄電池群２０および第２蓄電池群２２のそれぞれに組電池センサ５を設け、また、第１蓄電池群２０にＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ７１、電流リミッタ７２、ＤＣ－ＤＣコンバータ７３のいずれかを設けた点である。
　蓄電システム７０は、蓄電池監視装置（ＢＭＵ）２（図示せず）、上位システム（ＥＭＳ）３（図示せず）、交直変換機（ＰＣＳ）４、組電池センサ５、複数の温度センサ７、スイッチ７１、および、蓄電池ユニット６を備える。組電池センサ５は電流センサ８と電圧センサ９を含む。尚、スイッチ７１の代わりに電流リミッタ７２、または、ＤＣ－ＤＣコンバータ７３を設けてもよい。
　蓄電池ユニット６は第１蓄電池群２０と第２蓄電池群２２を含み、第１蓄電池群２０と第２蓄電池群２２とはＰＣＳ４に対して電気的に並列に接続されている。ＰＣＳ４と第１蓄電池群２０との間には、ＰＣＳ４側から順にスイッチ７１、組電池センサ５が接続されている。また、ＰＣＳ４と第２蓄電池群２２との間には、組電池センサ５が接続されている。
　蓄電システム７０を備えた一般家庭の需要者が、例えば、長期不在などによって、系統電源３１からの電源供給が不要であるとする場合は、ＢＭＵ２に設定してスイッチ７１をＯＦＦとすることができる。その場合は、短周期で変動する風力発電４０からの電力は第２蓄電池群２２が対応する。尚、スイッチ７１の代わりに、一定以上に電流が流れないようにする電流リミッタ７２や、電流が一定の範囲となるように電圧を制限するＤＣ－ＤＣコンバータ７３を設けてもよい。
　次に、図９を用いて、本発明の第３実施形態に係る蓄電システム８０を説明する。図９は、第３実施形態である蓄電システム８０のブロック図である。尚、第１実施形態に係る蓄電システム１と共通する構成についての説明は省略する。また、第１実施形態に係る蓄電システム１と共通する構成については、同じ符号を示す。第１実施形態に係る蓄電システム１と第３実施形態に係る蓄電システム８０との相違は、蓄電システム８０では、第１蓄電池２１の内部抵抗よりも内部抵抗が小さい第２蓄電池２３および第３蓄電池２５と、を備え、第１蓄電池２１、第２蓄電池２３、第３蓄電池２５は電気的に並列に接続され、第３蓄電池２５には昇圧手段としてのＤＣ－ＤＣコンバータ７３が設けられて、第３蓄電池２５の電圧は第２蓄電池２３の電圧より高くなるように制御される点である。尚、第３実施形態においては、図１の電力系統システムの構成図における蓄電システム１は蓄電システム８０に置き換わる。
　図９は、本発明の第３実施形態に係る蓄電システム８０を示すブロック図である。図９に示すように、蓄電システム８０は、蓄電池監視装置（ＢＭＵ）２と、上位システム（ＥＭＳ）３と、交直変換機（ＰＣＳ）４と、組電池センサ５と、蓄電池ユニット６と、複数の温度センサ７を備える。組電池センサ５は電流センサ８と電圧センサ９を含む。
　蓄電池ユニット６は第１蓄電池群２０と第２蓄電池群２２および第３蓄電池群２４を含み、第１蓄電池群２０、第２蓄電池群２２、第３蓄電池群２４はＰＣＳ４に対して電気的に並列に接続されている。第１蓄電池群２０は複数の第１蓄電池２１を有する。本実施形態では、第１蓄電池群２０は４直列で接続した第１蓄電池２１を２並列で接続している。第２蓄電池群２２は複数の第２蓄電池２３を有し、また、第３蓄電池群２４は複数の第３蓄電池２５を有する。本実施形態では、第２蓄電池群２２は第２蓄電池２３を４直列で接続し、第３蓄電池群２４は第３蓄電池２５を４直列で接続している。第１蓄電池２１の内部抵抗をＲ１、第２蓄電池２３の内部抵抗をＲ２、第３蓄電池２５の内部抵抗をＲ３とした場合、本実施形態では、同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、第２蓄電池２３の内部抵抗Ｒ２および第３蓄電池２５の内部抵抗Ｒ３は、第１蓄電池２１の内部抵抗Ｒ１よりも小さく設定されている。従って、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５は第１蓄電池２１よりも出力特性が高い（高出力特性を有する。）。本実施形態では、第１蓄電池２１はバイポーラ型鉛蓄電池であり、第２蓄電池２３、第３蓄電池２５は、上述した一般的な鉛蓄電池である。尚、本実施形態では、第１蓄電池群２０は４直列で接続した第１蓄電池２１を２並列で接続し、第２蓄電池群２２は第２蓄電池２３を４直列で接続し、第３蓄電池群２４は第３蓄電池２５を４直列で接続しているが、第１蓄電池群２０における第１蓄電池２１の数、第２蓄電池群２２における第２蓄電池２３の数、および、第３蓄電池群２４における第３蓄電池２５の数は、これに限定されず、例えば、１個の第１蓄電池２１、１個の第２蓄電池２３、１個の第３蓄電池２５が並列に接続されていても構わない。
　組電池センサ５は、第１蓄電池群２０、第２蓄電池群２２、第３蓄電池群２４、それぞれにも設けられている。また、第３蓄電池群２４には昇圧手段としてのＤＣ－ＤＣコンバータ７３が設けられている。ＤＣ－ＤＣコンバータ７３によって、第３蓄電池群２４の第３蓄電池２５は第２蓄電池群２２の第２蓄電池２３よりも電圧が高くなるように制御される。そのため、第２蓄電池群２２の第２蓄電池２３は満充電状態に制御し、第３蓄電池群２４の第３蓄電池２５は完全放電状態に制御することが可能となる。
　蓄電池監視装置（ＢＭＵ）２は、電流センサ８と電圧センサ９や複数の温度センサ７からの計測情報に基づいて蓄電池ユニット６の各第１蓄電池２１、各第２蓄電池２３および各第３蓄電池２５の状態を監視する監視機能と、蓄電池ユニット６の充放電を制御する充放電制御機能とを備えたデータ処理装置である。また、蓄電システム１を備えた一般家庭などの需要者が商用電力のピークカット・ピークシフトを行って電力購入量を抑えたい場合は、ＢＭＵ２にピークカット・ピークシフトを設定することができ、その場合、ＢＭＵ２は日中の所定時間帯は系統電源３１からの電力使用を停止し（ピークカット）、夜間の所定時間帯は系統電源３１からの電力を蓄電するようＥＭＳ３に要求をする機能を備えている。
　ＰＣＳ４はインバータを含んで構成され、系統電源３１と分散型電源３３の電源側および負荷３４の負荷側と、蓄電池ユニット６の蓄電側との間に電気的に接続され、電力の授受を制御する電力変換部である。ＰＣＳ４はＥＭＳ３によって制御され、蓄電池ユニット６の充電および放電を行う。ＰＣＳ４は、蓄電池ユニット６の蓄電側から電力を負荷３４に放電する際、直流電力から所定周波数の交流電力への変換を行い、系統電源３１と分散型電源３３の電源側からの電力を蓄電池ユニット６に充電する際、交流電力から直流電力への変換を行う。
　ＥＭＳ３は、ＢＭＵ２からの要求に応じてＰＣＳ４を駆動して蓄電池ユニット６の充放電を制御することに加え、例えば、ＥＭＳ３は、負荷３４の消費電力が系統電源３１と分散型電源３３の電源側の生成電力を上回った場合には、ＰＣＳ４に指示して蓄電池ユニット６から放電動作を行わせる。また、ＥＭＳ３は、負荷３４の消費電力が系統電源３１と分散型電源３３の電源側の生成電力を下回った場合には、ＰＣＳ４に指示して蓄電池ユニット６へ充電動作を行わせる。すなわち、ＥＭＳ３はＢＭＵ２からの充放電要求と消費電力、生成電力のバランスを取るための充放電を重ね合わせてＰＣＳ４に対する最終的な充放電指示を行う。
　組電池センサ５は、蓄電池ユニット６の充放電電流及び総電圧を計測するセンサである。また、複数の温度センサ７は、複数の各第１蓄電池２１、各第２蓄電池２３および各第３蓄電池２５に設置され、各第１蓄電池２１、各第２蓄電池２３および各第３蓄電池２５の温度を計測する。ここで、温度センサ７は、かかる例に限定されず、例えば、複数の第１蓄電池２１のうちの代表蓄電池と複数の第２蓄電池２３のうちの代表蓄電池と複数の第３蓄電池２５のうちの代表蓄電池に設置されてもよく、また、第１蓄電池２１、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５が置かれた周囲の雰囲気温度を計測するものであってもよい。
　上述した第２蓄電池２３、第３蓄電池２５は、正極板５０の両面、負極板５１の両面に電解液５４が存在するため、正極１２０、負極１１０のそれぞれの片面にしか電解液（電解層１０５）が存在しないバイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１に比べて、高出力特性では優れているという特性を有する。そのため、風力発電４０のなどのように短周期で変動するような電力の充電に対して、バイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１よりも充電効率が優れている。一方、エネルギ密度はバイポーラ型鉛蓄電池よりも劣るため、コスト面と小型化という面ではバイポーラ型鉛蓄電池である第１蓄電池２１よりも劣るという特性を有する。
　尚、本実施形態では、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５を、極板の両面に電解液が存在する一般的な鉛蓄電池としたが、これに限定されず、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５のどちらか一方を極板の両面に電解液が存在する一般的な鉛蓄電池とし、他方をリチウムイオン電池としても構わない。これにより、コスト上昇を抑えた上で必要な蓄電システムの体積を圧縮することができる。あるいは、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５をリチウムイオン電池としても構わない。
　長周期変動に対応する充放電が、日中のピーク電力をカットすることに対応する場合の例とした、蓄電システム８０の作用・動作については、図６に示した蓄電システム１の場合と同様である。
　次に、図１０を用いて蓄電システム８０の動作メカニズムについて説明する。図１０において、Ｄは、第１蓄電池群２０、第２蓄電池群２２、第３蓄電池群２４の起電力を示し、安定電圧として表現している。ΔＶは変動する電圧を示し、Ｃは、安定電圧Ｄと変動する電圧ΔＶとを合計した電圧である充放電時の動的な電圧を示す。第１蓄電池２１の内部抵抗をＲ１、第２蓄電池２３の内部抵抗をＲ２、第３蓄電池２５の内部抵抗をＲ３、第１蓄電池２１を流れる電流をI１、第２蓄電池２３を流れる電流をI２、第３蓄電池２５を流れる電流をI３として、第１蓄電池２１の電圧、第２蓄電池２３の電圧の電圧、第３蓄電池２５の電圧を同じ電圧ΔＶとした場合、I１＝ΔＶ／Ｒ１、I２＝ΔＶ／Ｒ２、I３＝ΔＶ／Ｒ３となる。本実施形態では、第２蓄電池２３の内部抵抗Ｒ２と第３蓄電池２５の内部抵抗Ｒ３は、第１蓄電池２１の内部抵抗Ｒ１よりも小さく設定されているため、I１＜I２、I１＜I３となる。そのため、短周期のΔＶ変動に対しては、第２蓄電池２３、第３蓄電池２５の方が第１蓄電池２１よりも大きな電流を流すことができる。尚、ΔＶはプラスとマイナスの値をとり、プラスの場合は充電であって、マイナスの場合は放電となる。
　そのため、例えば、同一電圧、同一容量Ｗｈの第１蓄電池２１、第２蓄電池２３、第３蓄電池２５の場合、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５の内部抵抗を第１蓄電池２１の内部抵抗の２／３以下とすれば、第２蓄電池２３および第３蓄電池２５は、第１蓄電池２１の１．５倍以上の電流を流すことが可能となり、風力発電４０のような短周期で電圧が変動する電源に対して充電が可能であり、また、負荷３４に対する瞬間的な電力要求に対して放電が可能となる。
　また、第１蓄電池２１の容量Ｗｈは、第２蓄電池２３の容量Ｗｈ、第３蓄電池２５の容量Ｗｈの２倍以上であってもよい。これにより、十分なエネルギ密度の改善が実現できる。
　また、図１０に示すように、第１蓄電池群２０にＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ７１、電流リミッタ７２、ＤＣ－ＤＣコンバータ７３のいずれかを設けてもよい。これにより、一般家庭の需要者が、例えば、長期不在などによって、系統電源３１からの電源供給が不要であるとする場合は、ＢＭＵ２に設定してスイッチ７１をＯＦＦとすることができる。その場合は、短周期で変動する風力発電４０からの電力は第２蓄電池群２２が対応する。尚、スイッチ７１の代わりに、一定以上に電流が流れないようにする電流リミッタ７２や、電流が一定の範囲となるように電圧を制限するＤＣ－ＤＣコンバータ７３を設けてもよい。
　次に、図１１を用いて第２蓄電池２３および第３蓄電池２５の動作メカニズムについて説明する。図１１の左側の図は、本実施形態の実施例である第２蓄電池２３および第３蓄電池２５の動作メカニズムを説明するための図であり、図１１の中央と右側の図は、比較例の動作メカニズムを説明するための図である。本実施形態の特徴は、第３蓄電池群２４には昇圧手段としてのＤＣ－ＤＣコンバータ７３が設けられている点であり、ＤＣ－ＤＣコンバータ７３によって、第３蓄電池群２４の第３蓄電池２５は第２蓄電池群２２の第２蓄電池２３よりも電圧が高くなるように制御される。そのため、第２蓄電池群２２の第２蓄電池２３は満充電状態に制御し、第３蓄電池群２４の第３蓄電池２５は完全放電状態に制御することが可能となる。また、第２蓄電池群２２の第２蓄電池２３は常時満充電状態になるように制御し、第３蓄電池群２４の第３蓄電池２５は常時完全放電状態になるように制御しても構わない。
　図１１の実施例は、充電、放電ともに３０Ｗｈ容量の要求がある場合であって、第２蓄電池２３の容量が３０Ｗｈであり、第３蓄電池２５の容量が３０Ｗｈである場合の場合である。実施例に示すように、第２蓄電池２３は満充電状態であるため、３０Ｗｈすべてを放電することが可能となる。また、第３蓄電池２５は完全放電状態であるため、３０Ｗｈすべてを充電することが可能となる。そのため、第２蓄電池２３の容量は３０Ｗｈで足り、第３蓄電池２５の容量は３０Ｗｈで足りるため、第２蓄電池２３と第３蓄電池２５の容量の合計は６０Ｗｈである。
　一方、比較例として示す蓄電池の容量を６０Ｗｈとした場合、ＳＯＣ（部分充電）を５０％に制御できれば、比較例で示す左側の図のように３０Ｗｈが放電状態であり、３０Ｗｈが充電状態であるため、実施例の第２蓄電池２３、第３蓄電池２５と等価となる。しかし、比較例で示す右側の図で示すように、実際にはＳＯＣは変動する。例えば、ＳＯＣが６０％に変動した場合は、放電状態は２４Ｗｈとなるため、３０Ｗｈのすべてを充電することはできない。また、ＳＯＣが４０％に変動した場合は、充電状態は２４Ｗｈとなるため、３０Ｗｈの放電をすることはできない。そのため、充電、放電ともに３０Ｗｈ容量が必要な場合であっても、６０Ｗｈ＋変動幅の蓄電池容量が必要となり、実施例の第２蓄電池２３、第３蓄電池２５に比べて電池容量が大型化してしまう。しかし、本実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ７３によって、第２蓄電池２３は満充電状態に制御し、第３蓄電池２５は完全放電状態に制御することが可能となるため、電池容量を小型化することができるためサイズの小型化が可能であるという効果を有する。
　次に、図１２、１３を用いて、本発明の第４実施形態に係る蓄電システム９０を説明する。図１２は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム９０の全体の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る蓄電システム１と共通する構成については、同じ符号を示す。
　蓄電システム９０は、例えば火力発電所等の各種発電所、或いは、風力発電等の再生可能エネルギーによって作られて送電された系統電流を蓄電池ユニット６に蓄電するとともに、蓄電池ユニット６に蓄電された電力を必要に応じて家庭やオフィス、工場等の負荷に対して送電するシステムである。本発明の実施の形態に係る蓄電システム９０は、蓄電池ユニット６の他、ＢＭＵ２と、ＥＭＳ３と、ＰＣＳ４と、を備えている。
　ＢＭＵ２は、電池管理ユニット（Buttery Management Unit）であり、蓄電池ユニット６を構成する各電池の電圧や蓄電池ユニット６全体の温度等を管理する装置である。そのため、ＢＭＵ２は、蓄電池ユニット６に設けられる各種情報を取得するセンサを介して、蓄電池ユニット６の状態を把握することができるようにされている。なお、ＢＭＵ２の機能については、このような機能に限定されるわけではなく、その他の機能を備えていても良い。
　ＢＭＵ２としては、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）やマイコンが用いられる。また、ＢＭＵ２は蓄電池ユニット６の近傍に設置されていても良く、また、クラウド上での管理、或いは、リモート（遠隔）で管理されるように構成されていても良い。
　ＥＭＳ３は、いわゆるエネルギー管理システム（Energy Management System）であり、電力エネルギーの使用状況を把握、管理し、最適化するシステムである。また、ＰＣＳ４はパワーコンディショナー（Power Conditioning System）であり、系統電流等で作られる直流電流を交流電流に変換し、負荷への出力や蓄電池Ｂへの蓄電に適した安定した出力に整える役割を果たす。
　蓄電池ユニット６は、ＰＣＳ４を介して系統電流等からの電気を蓄える電池である。蓄電池ユニット６は多くの場合定置されて蓄電する。本発明の実施の形態においては、蓄電池ユニット６は、有機系蓄電池と水溶液系蓄電池との組み合わせで構成される。以下においては、有機系蓄電池としてリチウムイオン電池が、水溶液系蓄電池として鉛蓄電池が採用された場合を例に挙げて説明する。
　蓄電池ユニット６には各種センサが設けられている（図１２及び後述する図１３ではこれら各種センサの表示を省略している）。各種センサは、電流、電圧、或いは、温度といった蓄電池ユニット６の運転履歴や状態を示す情報（以下、適宜当該情報を「運転履歴情報」と表す）を取得するセンサである。これらのセンサは、ユニットごとに設けられていても、或いは、個々の蓄電池ユニット６ごとに設けられていても良い。
　ここで運転履歴情報としては、例えば、蓄電池ユニット６が充放電を行った際の電流値や電圧値、或いは、蓄電池ユニット６の温度の情報である。またこのような各種センサによって測定された測定値やサンプリング値のみならず、充電率等のセンサによって測定された測定値を用いてＢＭＵ２において計算・加工される蓄電池ユニット６の状態を示す各種情報を含む。なお、この運転履歴情報は、複数設けられているユニットごとの情報、或いは、蓄電池ユニット６全体の情報であっても良い。
　また、これらの各種センサは、ＢＭＵ２を構成する要素の一部として設けられていても良い。一方図１２に示されていないように、ＢＭＵ２は、各種センサをその構成要素とはせずに各種センサからの運転履歴情報を取得する役割だけを有していても良い。
　さらに、蓄電池ユニット６には、ＢＭＵ２に対して各種センサによって取得される運転履歴情報を送信し、例えば、ＰＣＳ４からの指令を受信するための送受信装置等が設けられていていても良い。
　本発明の実施の形態においては、火力等の発電所、或いは、再生可能エネルギーといった系統電流からの直流電流をＰＣＳ４において交流電流に変換等し、負荷への出力、蓄電池ユニット６への蓄電が行われる。
　ＢＭＵ２では、蓄電池ユニット６の充電率や劣化度合い等を把握し、蓄電池ユニット６の状態に合わせてＥＭＳ３に対して運転指令を出す。この運転指令は、さらにＰＣＳ４へと送信されて、適宜蓄電池ユニット６に対する充放電の指令を出し、上述した負荷への出力等を行う。すなわち、電池管理ユニットたるＢＭＵ２が蓄電池ユニット６への充放電を制御する。
　なお、図１２に示すように本発明の実施の形態においては、蓄電池システム９０の構成要素としてＢＭＵ２、ＥＭＳ３、ＰＣＳ４及び蓄電池ユニット６の４つを挙げているが、蓄電池システム９０の構成要素はこれらに限定されるものではない。また、ＢＭＵ２にＥＭＳ３やＰＣＳ４の機能を付与することも可能であり、この場合には蓄電池システム９０はＢＭＵ２と蓄電池ユニット６とから構成される。
　また、図１２において各構成要素は、矢印、或いは、実線で結ばれている。ここで矢印は情報の流れを示しており、矢印の向きに情報が送信される。一方、実線は電流の流れを示している。従って、系統電流から送電された電力は一旦ＰＣＳ４に入って上述したような処理が行われ、蓄電池ユニット６への蓄電が行われる。そして、蓄電池ユニット６に蓄えられていた電力が放電されて負荷へと送電される。
　さらに、上述したようにＢＭＵ２等は蓄電池Ｂの近傍に設置されず、クラウド上、或いは、遠隔での操作が可能とされていても良いことから、蓄電池システム９０内における情報のやりとりは有線、無線のいずれを利用することとしても良い。
　次に、本発明の実施の形態における蓄電池ユニット６について、以下説明する。図１３は、本発明の実施の形態に係る蓄電池ユニット６の内部構成を示すブロック図である。この蓄電池ユニット６は、それぞれ同数のリチウムイオン電池Ｌ及び鉛蓄電池Ｐが接続されて構成されており、これらが集まり１つのユニットを構成している。そして、当該ユニットが複数集まることによって、蓄電池ユニット６を構成している。
　なお図１３では、蓄電池ユニット６を破線で示しており、ユニットについては破線で囲って示している。また、リチウムイオン電池Ｌ、鉛蓄電池Ｐ及びセルバランス回路Ｃを結ぶ実線は、蓄電池ユニット６に充電、放電される電力を示している。
　図１３の蓄電池ユニット６では、２つのユニットＵ１、Ｕ２が例として示されている。それぞれのユニットＵ１、Ｕ２はいずれも同じ構成であり、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとはそれぞれ同種の蓄電池が直列に接続されるとともに、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとは互いに並列となるように接続されている。
　図１３に示す蓄電池ユニット６においては、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとは、それぞれ３つずつ（リチウムイオン電池Ｌ１ないしＬ３、及び、鉛蓄電池Ｐ１ないしＰ３）接続されている状態が示されている。なお、図１３では便宜上、リチウムイオン電池Ｌ２、Ｌ３については「ＬｉＢ」、鉛蓄電池ＢＰ２、Ｐ３については「Ｐｂ」と表されている。
　各ユニットを構成するリチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐの数については、必要とされる蓄電池ユニット６の性能によって任意に設定することができる。また、蓄電池ユニット６にいくつのユニットを設けるかについても任意に設定することができる。但し、リチウムイオン電池Ｌには上述したように有機系電解液が用いられることから、例えば、消防法の規定を遵守する必要があることはもちろんである。
　リチウムイオン電池Ｌについては、電池の材料として何を用いるかによって複数の種類に分けることができるが、リチウムイオン電池Ｌであればどのような種類の電池であっても良い。
　鉛蓄電池としてもどのような構造の電池も採用することができるが、この中でも特にバイポーラ型鉛蓄電池が好適に使用される。バイポーラ型鉛蓄電池は、バイポーラプレートの両面に正極、負極が設けられていることから、一般的な鉛蓄電池に比べて、材料削減、体積当たりの容量及び重量当たりの容量が向上するとともに、電池の設計自由度も向上する。従って、大幅なコスト低減化、軽量化を図ることができ、さらに電池容量、レート特性向上の実現を図ることができる。
　また、バイポーラ型鉛蓄電池の構造上の特徴として正極、負極のいずれの活物質層も集電体及びセパレータによってその両側から押圧された状態に保持されることから、一般的な鉛蓄電池に比べて活物質層の脱落がしにくく、電池性能の維持、長寿命化を図ることができる。
　図１３に示すように、本発明の実施の形態における蓄電池ユニット６には、さらにセルバランス回路Ｃが設けられている。ここでは、１つのリチウムイオン電池Ｌ及び１つの鉛蓄電池Ｐごとに１つの割合でセルバランス回路Ｃが接続されている。当該セルバランス回路Ｃは、蓄電池ユニット６に対して充電が実行される場合に、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとの間において、充電容量のバランスを取るための回路である。
　また、本発明の実施の形態のリチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとの間では、充電の際に、リチウムイオン電池Ｌの過充電電圧の値が、鉛蓄電池Ｐの充電終止電圧の値よりも高くなるように設定されている。具体的には、リチウムイオン電池Ｌに対して設定される過充電電圧は、例えば、３．７Ｖ以上である。一方、鉛蓄電池Ｐの充電終止電圧は、例えば、２Ｖ以上である。
　すなわち、上述したように、リチウムイオン電池Ｌの方が鉛蓄電池Ｐよりもレート特性が高いことから、充電される電力がＰＣＳ３を介して流れてくると、まずリチウムイオン電池Ｌに蓄電される。但し、単純にリチウムイオン電池Ｌが満充電になった後に鉛蓄電池Ｐに充電されることとすると、リチウムイオン電池Ｌの劣化を促進してしまうことになりかねない。
　そのため本発明の実施の形態においては、セルバランス回路Ｃによってリチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとのセルに充電される電力の値、例えば、電圧値の差が一定の値以上開かないようにリチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとの充電量を平準化する。
　そして、リチウムイオン電池Ｌには過充電電圧の値が設定されているので、当該値を超えて充電されることはない。リチウムイオン電池Ｌへの充電によって満充電となった場合には、リチウムイオン電池Ｌの過充電電圧の値が、鉛蓄電池Ｐの充電終止電圧の値よりも高くなるように設定されていることによって、引き続き鉛蓄電池Ｐに充電されることになる。すなわち、鉛蓄電池Ｐはリチウムイオン電池Ｌのバッファとしての役割を果たすことになる。
　以上説明したようなリチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとの組み合わせからなる蓄電池ユニット６を有する蓄電池システム９０とすることにより、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐのそれぞれの特性を生かした蓄電池ユニット６を構成することができる。従って、蓄電池の特性に鑑み、それぞれの特性を発揮しつつ互いを補完しあうことが可能な複数種の蓄電池を組み合わせることによって、蓄電池としてより効率的、安定的に運用することができる。
　さらにリチウムイオン電池Ｌの過充電電圧の値が鉛蓄電池Ｐの充電終止電圧の値よりも高く設定されていることから、鉛蓄電池Ｐに充電されることになる。すなわち、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐとの関係において、鉛蓄電池Ｐがいわばバッファとなるため、充電が実行されてもリチウムイオン電池Ｌに対して過剰に充電されることがない。そのため、リチウムイオン電池Ｌを保護することになる。このことは、蓄電池ユニット６の長寿命化を図るとともに、蓄電池ユニット６を長期にわたって運用することを可能とする。
　なお、上述した本発明の実施の形態においては、蓄電池システム９０においてセルバランス回路Ｃを設けた構成を示した。但し、当該セルバランス回路Ｃは蓄電池ユニット６に必須の構成要素ではなく、接続されていなくても構わない。例えば、リチウムイオン電池Ｌと鉛蓄電池Ｐへの充電に当たって、例えば、それぞれに設けられた電圧計をＢＭＵ２において監視しながら充電処理の管理を行う等、両者に対してある程度の平準化をもって充電がされる構成を採用することができるのであれば、どのような構成を採用することもできる。
　以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
　１…蓄電システム、２…ＢＭＵ、３…ＥＭＳ、４…ＰＣＳ、５…組電池センサ、６…蓄電池ユニット、７…温度センサ、８…電流センサ、９…電圧センサ、１１…第１プレート、１２…第２プレート、１３…第３プレート、１４…第４プレート、２０…第１蓄電池群、２１…第１蓄電池、２２…第２蓄電池群、２３…第２蓄電池、２４…第３蓄電池群、２５…第３蓄電池、３０…電力系統システム、３１…系統電源、３２…変電設備、３３…分散型電源、３４…負荷、４０…風力発電、４１…太陽光パネル発電、５０…正極板、５１…負極板、５２…セパレータ、５４…電解液、５５…電槽、５６…集電耳、５７…集電耳、５８…正極ストラップ、５９…負極ストラップ、６０…正極端子、６１…負極端子、７０…蓄電システム、７１…スイッチ、７２…電流リミッタ、７３…ＤＣ－ＤＣコンバータ、８０…蓄電システム、９０…蓄電システム、１０３…正極用活物質層、１０４…負極用活物質層、１０５…電解層、１０７…負極端子、１０８…正極端子、１１０…負極、１１１…バイポーラプレート、１２０…正極、Ｃ…セルバランス回路、Ｌ…リチウムイオン電池、Ｐ…鉛蓄電池システム

Claims (19)

  1. 　供給電力の周期が変動する電源に接続される蓄電システムであって、
    　第１蓄電池と、
    　同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、前記第１蓄電池の内部抵抗よりも内部抵抗が小さい第２蓄電池と、を備え、
    　前記第１蓄電池と前記第２蓄電池は電気的に並列に接続されていることを特徴とする蓄電システム。
  2. 　前記第１蓄電池の容量Ｗｈは前記第２蓄電池の容量Ｗｈの２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
  3. 　同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、前記第２蓄電池の内部抵抗は、前記第１蓄電池の２／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
  4. 　前記第１蓄電池は、一方の面に正極用活物質層を備えた正極が設けられて他方の面に負極用活物質層を備えた負極が設けられたバイポーラプレートを有するバイポーラ電極と、前記バイポーラプレートの一方の面の前記正極に接する電解層と、
    前記バイポーラプレートの他方の面の前記負極に接する電解層と、を有するバイポーラ型鉛蓄電池であり、
    　前記第２蓄電池は、正極板、負極板、電解液を有し、前記正極板および前記負極板の両面が前記電解液に接する鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  5. 　前記第１蓄電池単体の全体積に対する、前記電解層の体積と前記正極用活物質層の体積および前記負極用活物質層の体積の和の比率は、５０％以上であることを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
  6. 　前記電源は、第１の発電装置と第２の発電装置を含み、
    前記第１の発電装置からの供給電力の周期は、前記第２の発電装置からの供給電力の周期よりも短周期であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  7. 　同一電圧、同一容量Ｗｈにおいて、前記第１蓄電池の内部抵抗よりも内部抵抗が小さい第３蓄電池を備え、
    　前記第１蓄電池、前記第２蓄電池、前記第３蓄電池は電気的に並列に接続され、
    　前記第３蓄電池には昇圧手段が設けられて、前記第３蓄電池の電圧は前記第２蓄電池の電圧より高くなるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
  8. 　前記第２蓄電池は満充電状態に制御され、前記第３蓄電池は完全放電状態に制御されることを特徴とする請求項７に記載の蓄電システム。
  9. 　前記第２蓄電池は常時満充電状態に制御され、前記第３蓄電池は常時完全放電状態に制御されることを特徴とする請求項８に記載の蓄電システム。
  10. 　前記第１蓄電池の容量Ｗｈ、前記第２蓄電池の容量Ｗｈ、前記第３蓄電池の容量Ｗｈとした場合、前記第１蓄電池の容量Ｗｈは、前記第２蓄電池の容量Ｗｈと前記第３蓄電池の容量Ｗｈの和の３倍以上であることを特徴とする請求項７に記載の蓄電システム。
  11. 　前記第２蓄電池もしくは前記第３蓄電池の一方は、水系電解液を用いる水溶液系蓄電池であることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  12. 　前記水溶液系蓄電池は鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１１に記載の蓄電システム。
  13. 　前記鉛蓄電池は、正極板、負極板、電解液を有し、前記正極板および前記負極板の両面が前記電解液に接するものであることを特徴とする請求項１２に記載の蓄電システム。
  14. 　前記第２蓄電池もしくは前記第３蓄電池の他方は、有機系電解液を用いる有機系蓄電池であることを特徴とする請求項１１に記載の蓄電システム。
  15. 　前記有機系蓄電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１４に記載の蓄電システム。
  16. 　前記有機系蓄電池の過充電電圧の値は、前記水溶液系蓄電池の充電終止電圧の値よりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の蓄電池システム。
  17. 　前記第２蓄電池および前記第３蓄電池は、有機系電解液を用いる有機系蓄電池であることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の蓄電システム。
  18. 　前記有機系蓄電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１７に記載の蓄電システム。
  19. 　前記有機系蓄電池の過充電電圧の値は、前記水溶液系蓄電池の充電終止電圧の値よりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１７に記載の蓄電池システム。
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