(57)【要約】【課題】二次電池として溶融塩電池を採用した電源装置である溶融塩電池システムにおいて、起動準備から維持及び運用まで、管理し易いシステムを提供する。【解決手段】本発明の溶融塩電池システム２００は、外部電力源ＰＳ１により充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池の組電池１００と、外部電力源ＰＳ１から電力の供給を受けることが可能であり、組電池１００を加熱するヒータ１４０と、外部の制御サーバ４００から指令を受けて組電池１００の充放電及びヒータ１４０への通電を制御可能な制御装置１９０とを備えている。制御装置１９０は、組電池１００の温度、開放電圧、充放電電流等の情報を制御サーバ４００に提供する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給することが可能な溶融塩電池システムであって、
外部の電力源により充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、
前記電力源から電力の供給を受けることが可能であり、前記溶融塩電池を加熱する加熱装置と、
外部の装置から指令を受けて、前記溶融塩電池の充放電及び前記加熱装置への通電を制御可能であるとともに、前記溶融塩電池の温度、開放電圧、及び充放電電流のうち少なくとも１つの情報を検知し、検知した当該情報を当該外部の装置に提供する制御装置と、
を備えている溶融塩電池システム。
【請求項２】
前記温度、前記開放電圧及び前記充放電電流のうち少なくとも１つについて、所定の正常値との比較に基づく判定結果の情報を前記外部の装置に提供する請求項１記載の溶融塩電池システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記溶融塩電池から前記加熱装置に電流が流れる時、当該電流値を検知し、検知した情報を前記外部の装置に提供する請求項１又は２に記載の溶融塩電池システム。
【請求項４】
電動機での走行が可能な車両に、走行用電源として搭載された請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融塩電池システム。
【請求項５】
負荷に電力を供給することが可能な電池システムであって、
外部の電力源により充電される電池と、
前記電池の充放電電流が流れる電路上に互いに直列の関係で設けられた充放電スイッチ及び電流センサ、並びに、前記電池の両端電圧を検知する電圧センサを有し、外部の装置から指令を受けて前記電池の充放電を制御可能である制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記充放電スイッチのオン／オフ状態と、当該オン／オフ状態ごとの電流値と、前記電池の両端電圧値とを含む情報を、前記外部の装置に送信する電池システム。
【請求項６】
前記電池は、溶融塩を電解質とする溶融塩電池であり、
前記電力源から電力の供給を受けることが可能であって、前記溶融塩電池を加熱する加熱装置を具備し、
前記制御装置は、前記加熱装置へ電流が流れる電路上に互いに直列の関係で設けられた加熱装置用スイッチと電流センサとを備え、前記加熱装置用スイッチのオン／オフ状態と当該オン／オフ状態ごとの電流値とを含む情報を、前記外部の装置に提供する請求項５に記載の電池システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記外部電力源から電力供給を受ける電路上に互いに直列の関係で設けられたメインスイッチと電流センサとを備え、前記メインスイッチのオン／オフ状態と当該オン／オフ状態ごとの電流値とを含む情報を、前記外部の装置に提供する請求項５又は６に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電可能な電池によって構成され、負荷に電力を供給することが可能な電池システム、そのうち特に、溶融塩を電解質とする溶融塩電池によって構成される溶融塩電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、家庭用等の小規模需要家に設置するための、二次電池を用いた電源装置の市場ニーズが高まっている。かかる電源装置は、例えば、停電時の非常用電源として使用することができる。
上記電源装置に使用する二次電池は、例えばリチウムイオン電池のように、エネルギー密度に優れたものが好ましい。但し、リチウムイオン電池は、電解液が可燃性であるという要注意点を有する。これに対して、近年、高いエネルギー密度に加えて、不燃性という強力な利点を持つ二次電池として、溶融塩を電解質とする溶融塩電池が開発され、注目されている（特許文献１及び非特許文献１参照。）。
【０００３】
上記溶融塩電池の稼働温度領域は５７℃〜１９０℃であり、リチウムイオン電池の稼働温度領域（−２０℃〜８０℃）と比べると、特に高温領域での使用が可能である点で優れている。従って、不燃性で、高温領域でも使用できる溶融塩電池を用いた電源装置は、排熱スペースや防火等の装備が不要であり、素電池を高密度に集めて組電池を構成しても、全体としては比較的コンパクトな電源装置とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６７６４４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＳＥＩ  ＷＯＲＬＤ」２０１１年３月号（ＶＯＬ．４０２）、住友電気工業株式会社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記溶融塩電池は、電解質が溶融状態でなければ充電することも放電させることもできない。電解質を溶融させるには、常温では得られない５７℃以上の温度が必要であり、また、より安定して動作させるためには、９０℃以上が望ましい。従って、溶融塩電池から電力を取り出すには、予め加熱をしておく必要がある。
【０００７】
一方、安全性が高い溶融塩電池は、基本的に、作業員が常駐しない場所、例えば、携帯電話の基地局や、道路交通の信号機用に設置することも可能である。しかしながら、その場合でも、温度情報や、取替時期の管理情報等、必要な情報は的確に入手できなければならない。作業員が常駐しない場所に設置された溶融塩電池から、このような情報を的確に入手するシステムは、未だ提案されていない。
【０００８】
かかる課題に鑑み、本発明は、二次電池として溶融塩電池を採用した電源装置である溶融塩電池システムにおいて、起動準備から維持及び運用まで、管理し易いシステムを提供することを目的とする。また、溶融塩電池に限らず他の二次電池を用いた同様の電池システムにおいても、維持及び運用に関して管理し易いシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、負荷に電力を供給することが可能な溶融塩電池システムであって、外部の電力源により充電され、溶融塩を電解質とする溶融塩電池と、前記電力源から電力の供給を受けることが可能であり、前記溶融塩電池を加熱する加熱装置と、外部の装置から指令を受けて、前記溶融塩電池の充放電及び前記加熱装置への通電を制御可能であるとともに、前記溶融塩電池の温度、開放電圧、及び充放電電流のうち少なくとも１つの情報を検知し、検知した当該情報を当該外部の装置に提供する制御装置と、を備えたものである。
【００１０】
上記のように構成された溶融塩電池システムでは、溶融塩電池の状態に関して検知した情報を外部の装置に提供するので、外部の装置で溶融塩電池の状態（溶融／固化、電池の残量等）を把握することができる。
【００１１】
（２）また、上記（１）の溶融塩電池システムにおいて、温度、開放電圧及び充放電電流のうち少なくとも１つについて、所定の正常値との比較に基づく判定結果の情報を外部の装置に提供するようにしてもよい。
この場合、判定結果の情報に基づいて、外部の装置から制御を行い、過充電・過放電や必要以上の加熱を防止することができる。
【００１２】
（３）また、上記（１）又は（２）の溶融塩電池システムにおいて、制御装置は、溶融塩電池から加熱装置に電流が流れる時、当該電流値を検知し、検知した情報を外部の装置に提供するようにしてもよい。
この場合、加熱装置に流れる電流は、溶融塩電池の残量の目安にもなるので、残量の低下を早めに外部の装置で把握することができる。
【００１３】
（４）また、上記（１）〜（３）のいずれかの溶融塩電池システムは、電動機での走行が可能な車両に、走行用電源として搭載されてもよい。
この場合、外部の装置によって溶融塩電池の状態を監視しつつ、必要な充電を行うことができる。また、車両を使用するときは前もって加熱装置に通電しておくことにより、乗車して直ちに溶融塩電池を稼働させることができる。
【００１４】
（５）一方、異なる視点から見た本発明は、負荷に電力を供給することが可能な電池システムであって、外部の電力源により充電される電池と、前記電池の充放電電流が流れる電路上に互いに直列の関係で設けられた充放電スイッチ及び電流センサ、並びに、前記電池の両端電圧を検知する電圧センサを有し、外部の装置から指令を受けて前記電池の充放電を制御可能である制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記充放電スイッチのオン／オフ状態と、当該オン／オフ状態ごとの電流値と、前記電池の両端電圧値とを含む情報を、前記外部の装置に送信する電池システムである。
【００１５】
上記（５）のように構成された電池システムでは、充放電スイッチのオン／オフ状態と、当該状態ごとの電流値と、電池の両端電圧値とを含む情報を、外部の装置に送信することにより、外部の装置で充放電スイッチの状態（正常／異常）を把握することができる。例えば充放電スイッチがオフになるよう制御しているのに、電流が検知されれば、充放電スイッチが故障している（オンになっている。）と解することができる。また、充電時に、充放電スイッチがオンになるよう制御しているのに、電圧が検知されない場合は、充放電スイッチが故障している（オフになっている。）と解することができる。
【００１６】
（６）また、上記（５）の電池システムにおいて、電池は、溶融塩を電解質とする溶融塩電池であり、電力源から電力の供給を受けることが可能であって溶融塩電池を加熱する加熱装置を具備し、制御装置は、加熱装置へ電流が流れる電路上に互いに直列の関係で設けられた加熱装置用スイッチと電流センサとを備え、加熱装置用スイッチのオン／オフ状態と当該オン／オフ状態ごとの電流値とを含む情報を、外部の装置に提供するようにしてもよい。
【００１７】
この場合、加熱装置用スイッチのオン／オフ状態と当該状態ごとの電流値とを含む情報を、外部の装置に送信することにより、外部の装置で加熱装置用スイッチの状態（正常／異常）を把握することができる。例えば加熱装置用スイッチがオフになるよう制御しているのに、電流が検知されれば、加熱装置用スイッチが故障している（オンになっている。）と解することができる。
【００１８】
（７）また、上記（５）の電池システムにおいて、制御装置は、外部電力源から電力供給を受ける電路上に互いに直列の関係で設けられたメインスイッチと電流センサとを備え、メインスイッチのオン／オフ状態と当該オン／オフ状態ごとの電流値とを含む情報を、外部の装置に提供するようにしてもよい。
【００１９】
この場合、メインスイッチのオン／オフ状態と当該状態ごとの電流値とを含む情報を、外部の装置に送信することにより、外部の装置でメインスイッチの状態（正常／異常）を把握することができる。例えばメインスイッチがオフになるよう制御しているのに、電流が検知されれば、メインスイッチが故障している（オンになっている。）と解することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電池システムによれば、維持及び運用に関して管理し易いシステムを提供することができる。特に、本発明の溶融塩電池システムによれば、起動準備から維持及び運用まで、管理し易いシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。
【図２】溶融塩電池本体（電池としての本体部分）の積層構造を簡略に示す斜視図である。
【図３】図２と同様の構造についての横断面図である。
【図４】電池容器に収容された状態の溶融塩電池の外観の概略を示す斜視図である。
【図５】素電池としての溶融塩電池を、外箱内に複数個並べて組電池を構成した状態の一例を示す斜視図（一部断面を含む。）である。
【図６】本発明の一実施形態に係る溶融塩電池システムの回路構成を示すブロック図である。
【図７】溶融塩電池システムから負荷へ給電する際の切替シーケンス図である。
【図８】制御サーバによる遠隔制御のシーケンス図である。
【図９】制御サーバによる監視（データ収集）のシーケンス図である。
【図１０】記憶部に記憶されているデータテーブルの一例を示す図である。
【図１１】車両に搭載された溶融塩電池システムとその関連装置とを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
《溶融塩電池の基本構造》
図１は、溶融塩電池における発電要素の基本構造を原理的に示す略図である。図において、発電要素は、正極１、負極２及びそれらの間に介在するセパレータ３を備えている。正極１は、正極集電体１ａと、正極材１ｂとによって構成されている。負極２は、負極集電体２ａと、負極材２ｂとによって構成されている。
【００２３】
正極集電体１ａの素材は、例えば、アルミニウム不織布（線径１００μｍ、気孔率８０％）である。正極材１ｂは、正極活物質としての例えばＮａＣｒＯ２と、アセチレンブラックと、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとを、質量比８５：１０：５：１００の割合で混練したものである。そして、このように混練したものを、アルミニウム不織布の正極集電体１ａに充填し、乾燥後に、１００ＭＰａにてプレスし、正極１の厚みが約１ｍｍとなるように形成される。
一方、負極２においては、アルミニウム製の負極集電体２ａ上に、負極活物質としての例えば錫を含むＳｎ−Ｎａ合金が、メッキにより形成される。
【００２４】
正極１及び負極２の間に介在するセパレータ３は、ガラスの不織布（厚さ２００μｍ）又はポリオレフィンシート（厚さ５０μｍ）に電解質としての溶融塩を含浸させたものである。この溶融塩は、例えば、ＮａＦＳＡ５６ｍｏｌ％と、ＫＦＳＡ（カリウム  ビスフルオロスルフォニルアミド）４４ｍｏｌ％との混合物であり、融点は５７℃である。融点以上の温度では、溶融塩は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となって、正極１及び負極２に触れている。また、この溶融塩は不燃性である。この溶融塩電池の稼働温度領域は５７℃〜１９０℃である。
【００２５】
なお、上述した各部の材質・成分や数値は好適な一例であるが、これらに限定されるものではない。
例えば、溶融塩としては、上記の他、ＮａＦＳＡと、ＬｉＦＳＡ、ＫＦＳＡ、ＲｂＦＳＡ又はＣｓＦＳＡとの混合物も好適である。また、有機カチオン等よりなる他の塩を混合する場合もあり、一般には、溶融塩は、（ａ）ＮａＦＳＡを含む混合物、（ｂ）ＮａＴＦＳＡを含む混合物、（ｃ）ＮａＦＴＡを含む混合物、が適する。また、（ａ）〜（ｃ）のうち２以上を混合することも可能である。これらの場合、各混合物の溶融塩は、比較的低融点となるので、少ない加熱で高濃度のイオンが溶解した状態を実現し、溶融塩電池を作動させることができる。
【００２６】
《溶融塩電池の具体的構造》
次に、より具体的な溶融塩電池の発電要素の構成について説明する。図２は、溶融塩電池本体（電池としての本体部分）１０の積層構造を簡略に示す斜視図、図３は同様の構造についての横断面図である。
図２及び図３において、複数（図示しているのは６個）の矩形平板状の負極２と、袋状のセパレータ３に各々収容された複数（図示しているのは５個）の矩形平板状の正極１とが、互いに対向して図３における上下方向すなわち積層方向に重ね合わせられ、積層構造を成している。
【００２７】
セパレータ３は、隣り合う正極１と負極２との間に介在しており、言い換えれば、セパレータ３を介して、正極１及び負極２が交互に積層されていることになる。実際に積層する数は、例えば、正極１が２０個、負極２が２１個、セパレータ３は「袋」としては２０袋であるが、正極１・負極２間に介在する個数としては４０個である。なお、セパレータ３は、袋状に限定されず、分離した４０個であってもよい。
【００２８】
なお、図３では、セパレータ３と負極２とが互いに離れているように描いているが、溶融塩電池の完成時には互いに密着する。正極１も、当然に、セパレータ３に密着している。また、正極１の縦方向及び横方向それぞれの寸法は、デンドライトの発生を防止するために、負極２の縦方向及び横方向の寸法より小さくしてあり、正極１の外縁が、セパレータ３を介して負極２の周縁部に対向するようになっている。
【００２９】
《実用上の素電池としての一形態》
上記のように構成された溶融塩電池本体１０は、例えばアルミニウム合金製で直方体状の電池容器に収容され、素電池すなわち、電池としての物理的な一個体を成す。
図４は、このような電池容器１１に収容された状態の溶融塩電池Ｂの外観の概略を示す斜視図である。なお、図２，図３における正極１及び負極２のそれぞれからは、端子（正極１の端子１ｔのみ図示している。）が電池容器１１の外部へ引き出される。図４において、電池容器１１の上部には、内部の気圧が過度に上昇したときに放圧するための安全弁１２が設けられている。なお、電池容器１１の内面には絶縁処理が施されている。電池容器１１は、例えば正面・背面に密着させる後述のヒータによって暖められ、その結果、電解質の塩は、溶融塩の電解液となる。
【００３０】
《実用上の組電池としての一形態》
図５は、上記のように構成された素電池としての溶融塩電池Ｂを、外箱１３内に複数個並べて組電池１００を構成した状態の一例を示す斜視図（一部断面を含む。）である。但し、溶融塩電池Ｂの端子等、細部の図示は省略している。なお、必要に応じて、この並びの方向と直交する方向（奥行き方向）にも複数列に溶融塩電池を並べて、多数の溶融塩電池によって組電池１００を構成することができる。
【００３１】
各溶融塩電池Ｂは、必要とする出力（電圧、電流）に応じて、互いに直列又は直並列に接続される。これにより、組電池１００は、所望の電圧・電流の定格で使用することができる。各電池容器１１間には、加熱装置としての面状のヒータ１４が装着されている。このヒータ１４で加熱することにより、溶融塩電池Ｂは、溶融塩の融点以上になるように加熱される。実際には、安定的な溶融状態とするため、全体が９０℃〜９５℃になるように加熱される。これにより、溶融塩が融解して、充電及び放電が可能な状態となる。
なお、このヒータ１４の設け方は、一例に過ぎず、一定数（複数）の溶融塩電池Ｂごとに１枚のヒータ１４を挟む構成や、底面又は側面にヒータを当てる構成等、種々変形が可能である。
【００３２】
上記外箱１３は例えば、全体としては概ね直方体であり、本体部１３ａと、蓋部１３ｂとによって構成されている。多数の溶融塩電池を並べて構成された組電池１００を収容した後、蓋部１３ｂは、例えばボルトにより、本体部１３ａに固定される。外箱１３は、断熱性に優れた材質や構造のものが好ましく、材質としては例えばセラミックが好適である。また、組電池１００は、ヒータ１４と共に、外箱１３に収容される。なお、組電池１００からの出力線、ヒータ１４への給電線、及び、図示しない温度センサの出力線は、例えば、外箱１３に壁貫通のブッシュ等（図示せず。）を設けて引き通される。外箱１３は密封状態ではなく、一定の内外通気が可能である。
【００３３】
このようにして、外箱１３に収容された組電池１００とすることにより、ヒータ１４から発せられる熱が外箱１３の外へ逃げにくくなり、外箱１３による組電池１００の保温効果が得られる。従って、熱効率が改善され、より少ない電力で、溶融塩を融点以上の温度、特に、好適な９０℃〜９５℃に維持することができる。
なお、組電池１００は、必ずしも外箱１３に収容されなければならない訳ではなく、外箱無しの状態で、単に集合させた状態で使用することも可能である。
【００３４】
《溶融塩電池システムの構成例》
図６は、本発明の一実施形態に係る溶融塩電池システムの基本的な回路構成を示すブロック図である。図において、溶融塩電池システム２００は、その主要部として、電池ユニットＵ１と、制御装置１９０とを備えている。
電池ユニットＵ１は、容易に着脱可能となっており、老朽化あるいは故障の場合は、ユニット単位で取替可能である。電池ユニットＵ１は、溶融塩電池Ｂの直並列集合体としての組電池１００と、温度センサ１１０と、加熱装置としてのヒータ１４０（例えば図５の複数のヒータ１４の総称）とを備えている。
【００３５】
一方、制御装置１９０は、組電池１００の両端に並列接続される電圧センサ１２０と、電流センサ１５０，１７０，１８０と、ＣＰＵを搭載する制御部１３０と、メモリを有する記憶部１３１と、外部のネットワークとの通信機能を有する通信部１３２と、保護用の遮断器１６０と、制御用のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３とを備え、これらは、図示のように接続され、かつ、電池ユニットＵ１とも接続されている。電流センサ１５０，１７０，１８０としては、例えば、シャント抵抗やホール素子を利用した検知器が適する。
【００３６】
溶融塩電池システム２００は、上記電池ユニットＵ１及び制御装置１９０のほか、変換装置２１０、及び、インバータ２２０を備えており、これらは図示のように接続されている。変換装置２１０は、外部電力源ＰＳ１から供給される電圧が交流電圧である場合に、これを、溶融塩電池システム２００内で必要な直流電圧に変換する。インバータ２２０は、交流の負荷Ｌ１のためにＤＣ／ＡＣ変換を行う。
【００３７】
外部電力源ＰＳ１は、典型的には商用電源である。但し、その他、太陽光発電や風力発電のパワーコンディショナから提供される電源並びに、これらと、燃料電池、発電機、蓄電池等に基づく電源とを併用した電源であってもよい。いずれにしても、通常は、常時安定的な電力供給が見込める電力源である。
【００３８】
通信部１３２は、ネットワーク（例えばＬＡＮやインターネット）３００経由で、外部の装置である制御サーバ４００と通信可能に接続されている。この場合の通信方式は、例えば、通信用のメタル線や光ファイバを使用したイーサネット（登録商標）、又は、電力線を使用した電力線通信（ＰＬＣ）が適する。なお、有線以外に、例えば、通信部１３２と制御サーバ４００とが、直接、互いに無線通信するようにしてもよい。この場合の通信方式は、３Ｇ（第３世代移動体通信方式）や、ＷｉＦｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１規格準拠の無線ＬＡＮ）が適する。
【００３９】
交流の負荷Ｌ１は、通常は、外部電力源ＰＳ１に直接接続されており、外部電力源ＰＳ１が停電したときや、外部電力源ＰＳ１を使用しないときにのみ、図示のように溶融塩電池システム２００に接続される。また、常時、負荷Ｌ１を図示のように接続して当該システム２００経由で使用し、外部電力源ＰＳ１が使用できないときには、溶融塩電池システム２００から自立的に電力を供給するようにしてもよい。直流の負荷Ｌ２には、当該システム２００が稼働している場合は、電力を供給することができる。
【００４０】
上記温度センサ１１０は、例えば、組電池１００を構成するいずれかの溶融塩電池Ｂの電池容器１１に密着して取り付けられ、電池容器１１の温度を検知する。検知した温度を表す信号は、制御部１３０に送られる。複数の溶融塩電池Ｂはひとかたまりの組電池１００を成しているため、いずれか１つの電池容器１１の温度を、組電池１００の平均的温度として扱うことができる。
なお、温度センサ１１０の設け方は、上記以外にも種々あり得る。例えば、組電池１００全体の複数箇所で温度検知するように複数の温度センサを設け、検知した温度の平均値あるいは最小値を制御部１３０にて演算してもよい。また、温度センサ１１０は、電池容器１１の内部に収容することも可能である。
【００４１】
電圧センサ１２０は、組電池１００の両端電圧を検知し、電圧を表す信号を制御部１３０に送る。組電池１００は、ヒータ１４によって加熱することができる。電流センサ１５０は、スイッチＳＷ１を通って流れる電流を検知し、検知した電流を表す信号を制御部１３０に送る。また、電流センサ１７０，１８０はそれぞれ、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を通って流れる電流を検知し、検知した電流を表す信号を制御部１３０に送る。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、例えば半導体スイッチング素子であり、制御部１３０の駆動信号を受けてオン・オフ動作する。一方、遮断器１６０は、組電池１００の保護用に設けられており、制御部１３０の指令によりオン・オフすることが可能である。
【００４２】
機能的に言えば、スイッチＳＷ１は主回路のメインスイッチであり、スイッチＳＷ２は、充放電スイッチである。また、スイッチＳＷ３は、加熱装置（ヒータ１４０）用スイッチである。電流センサ１５０は、主として、外部電力源ＰＳ１から電路Ｐを通って負荷Ｌ１又はＬ２に供給される電流を検知する。電流センサ１７０は、組電池１００の充放電電流を検知する。電流センサ１８０は、ヒータ１４０に流れる電流を検知する。
【００４３】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフ状態、温度センサ１１０の検知する組電池１００の温度、各電流センサ１５０，１７０，１８０の検知する電流値、及び、電圧センサ１２０の検知する電圧値の各情報（現状及び履歴）については、制御部１３０が記憶部１３１にデータとして一旦格納する。格納されたデータは、制御サーバ４００の求めに応じて、制御部１３０から通信部１３２を介して制御サーバ４００に送信される。
【００４４】
電圧センサ１２０は、スイッチＳＷ２がオンの状態での組電池１００の両端電圧を検知するほか、スイッチＳＷ２がオフの状態での組電池１００の両端電圧すなわち開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を検知することができる。開放電圧は組電池１００の残量を表す指標になる。また、充放電電流の積算によって残量を推定することができる。本実施形態では、組電池１００に関する情報として、温度、開放電圧、充放電電流の各情報を制御サーバ４００に送信することができる。但し、必要に応じて、いずれか１つ又は複数の情報を提供する実施形態であってもよい。
【００４５】
一方、制御サーバ４００は、通信部１３２を経由して、制御部１３０にアクセスすることができる。制御サーバ４００は、予め運用プログラムを組み込んだコンピュータであってもよいし、マンマシンインターフェースを備えたコンピュータを人が操作する形態であってもよい。制御サーバ４００と制御部１３０とは、所定の通信プロトコルにより情報を共有し、制御サーバ４００から制御部１３０へスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３等を制御するコマンドを送信することができる。
従って、制御装置１９０は、外部の装置である制御サーバ４００から指令を受けて組電池１００の充放電及びヒータ１４０への通電を制御可能である。
【００４６】
なお、溶融塩電池システム２００内では、外部から入力される電圧や組電池１００の出力電圧に基づいて、例えばＤＣ５Ｖ，１２Ｖ等の制御電源電圧を作り出し、溶融塩電池システム２００内で制御電源電圧が必要なデバイスに提供することができる。
【００４７】
《溶融塩電池システムの基本動作》
全てのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３がオフのときは、電池ユニットＵ１は動作しない。スイッチＳＷ１がオンで、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオフのときは、外部電力源ＰＳ１から負荷Ｌ１及び／又は負荷Ｌ２に電力を供給することができる。スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオンで、スイッチＳＷ２がオフのときは、ヒータ１４０に通電して組電池１００を加熱することができる。制御部１３０は、温度センサ１１０により、組電池１００の温度を監視している。
【００４８】
組電池１００を構成する溶融塩電池Ｂの電解質が溶融し、かつ、安定して動作できる温度（例えば９０℃〜９５℃）にあるときは、制御部１３０は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を全てオンにして、組電池１００を充電することができる。
また、満充電又は放電可能な程度に充電されている組電池１００を構成する溶融塩電池Ｂの電解質が溶融し、かつ、安定して動作できる温度（例えば９０℃〜９５℃）にあるときは、スイッチＳＷ１をオフにして、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンにすることにより、外部電力源ＰＳ１には依存せずに、組電池１００から自立的に、負荷Ｌ１，Ｌ２に電力を供給することができる。このとき、ヒータ１４０へは、組電池１００自身から加熱用の電力を供給することができる。
【００４９】
制御部１３０は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフ制御とともに、対応する電流センサ１５０，１７０，１８０の検知信号に基づいて、スイッチの故障診断を行うことができる。例えば、スイッチＳＷ１がオフになるよう制御しているのに、電流センサ１５０が電流を検知する場合は、スイッチＳＷ１が故障している（オンになっている。）と解することができる。
【００５０】
同様に、スイッチＳＷ２がオフになるよう制御しているのに、電流センサ１７０が電流を検知する場合は、スイッチＳＷ２が故障している（オンになっている。）と解することができる。また、スイッチＳＷ３がオフになるよう制御しているのに、電流センサ１８０が電流を検知する場合は、スイッチＳＷ３が故障している（オンになっている。）と解することができる。なお、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が故障でオンになっているときは、安全のため、制御部１３０は、遮断器１６０を開いて強制的に電流を遮断することができる。
【００５１】
逆に、充電時において、スイッチＳＷ２がオンになるよう制御しているのに、電流センサ１７０が電流を検知しない場合、あるいは、電圧センサ１２０が電圧を検知しない場合は、スイッチＳＷ２が故障している（オフになっている。）と解することができる。また、スイッチＳＷ３がオンになるよう制御しているのに、電流センサ１８０が電流を検知しない場合は、スイッチＳＷ３が故障している（オフになっている。）と解することができる。
【００５２】
また、組電池１００の放電開始から電流センサ１７０が検知する電流値を積算することにより、制御部１３０は、満充電のときの残量から現在の組電池１００の残量を推定することができる。そこで、現在の残量が放電限界以下になりそうな場合には、スイッチＳＷ２をオフにするか、さらに必要であれば遮断器１６０を開くことにより、組電池１００の過放電を防止することができる。
【００５３】
また、溶融塩電池の稼働温度領域は前述のように１９０℃までであるが、必要以上に温度を上げるのは加熱用電力の無駄になる。そこで、温度センサ１１０が検知する温度が９５℃を超える場合には、制御部１３０は、スイッチＳＷ３を周期的にオンにして（すなわちオン／オフを繰り返して）電力を保温程度に節減するか、または、オフにして加熱用の電力供給を停止する。
【００５４】
組電池１００を充電しているときは、充電中にスイッチＳＷ２を一定時間（ごく僅かの時間）オフにして組電池１００を回路から切り離した状態にして、その状態での開放電圧（ＯＣＶ）を電圧センサ１２０により検知する。開放電圧は残量との対応関係があるので、開放電圧により、制御部１３０は、組電池１００の現時点の残量を把握することができる。従って、充電中に開放電圧を定期的に監視することにより、制御部１３０は、組電池１００が満充電に達したか否かを知ることができる。なお、放電時にも、負荷Ｌ１，Ｌ２が一瞬の停電を許容する場合は、同様の要領で開放電圧を検知し、残量を推定することも可能である。
【００５５】
《溶融塩電池システムの起動時処理》
次に、外部電力源ＰＳ１が例えば停電して、溶融塩電池システム２００から負荷へ給電する際の切替シーケンスについて、図７のシーケンス図を参照して説明する。
まず、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の初期状態としては、全てオフであるとする。
【００５６】
図６を参照した図７において、上から順に、まず、制御部１３０の指示により、スイッチＳＷ１がオンとなる。交流の負荷Ｌ１については、図６とは関係なく、外部電力源ＰＳ１から直接、電力を供給することができる。直流の負荷Ｌ２については、溶融塩電池システム２００を介して、外部電力源ＰＳ１に基づく電力が供給される。
【００５７】
次に、制御部１３０は、スイッチＳＷ３をオンにする。これにより、外部電力源ＰＳ１から電池ユニットＵ１のヒータ１４０に電力が供給され、組電池１００が加熱される。組電池１００が稼働温度（９０℃以上９５℃未満）に達すると、制御部１３０は、今度は、スイッチＳＷ２をオンにする。これにより、外部電力源ＰＳ１から電池ユニットＵ１の組電池１００に、充電のための電力が供給される。
【００５８】
その後、組電池１００が満充電の状態に到達すると、制御部１３０は、スイッチＳＷ２をオフにする。こうして、満充電の組電池１００を放電させずに、電力を温存する。
そして、それ以後に、外部電力源ＰＳ１が停電すると、例えば電流センサ１５０又は１８０の検知する電流が突如０になることで制御部１３０は外部電力源ＰＳ１からの電力供給が停止したことを検知する。これにより、制御部１３０は、スイッチＳＷ１をオフにして外部電力源ＰＳ１側を断路し、代わって、スイッチＳＷ２をオンにする。スイッチＳＷ２がオンになると、組電池１００から負荷Ｌ１，Ｌ２に電力が供給される。
【００５９】
上記のシーケンスは、溶融塩電池システム２００において、ローカルに実行することができるほか、外部電力源ＰＳ１が停電するか否かに関係なく、制御サーバ４００からの遠隔制御によって制御部１３０に同様の動作をさせることができる。
【００６０】
《遠隔制御》
図８は、制御サーバ４００による遠隔制御のシーケンス図である。
図８において、外部電力源ＰＳ１から負荷Ｌ１，Ｌ２に電力を供給している状態から、制御サーバ４００は、スイッチＳＷ１をオフにして、スイッチＳＷ２をオンにする制御信号を送信することができる。制御信号は、通信部１３２を介して制御部１３０に届く。当該制御信号を受信した制御部１３０は、スイッチＳＷ１をオフにして外部電力源ＰＳ１側を断路し、代わって、スイッチＳＷ２をオンにする。スイッチＳＷ２がオンになると、組電池１００から負荷Ｌ１，Ｌ２に電力が供給される。
【００６１】
制御部１３０は、スイッチＳＷ１をオフにしてスイッチＳＷ２をオンにしたことの完了信号を通信部１３２を介して制御サーバ４００に送信する。これにより、制御サーバ４００は、送信した制御信号に従って制御が行われたことを、認識する。
【００６２】
《遠隔監視（データ収集）》
図９は、制御サーバによるデータ収集のシーケンス図である。
図において、制御サーバ４００は、通信部１３２に対して、記憶部１３１に記憶されているデータの読み出しを求めるデータ読み出し信号を送信する。当該信号を受信した通信部１３２は、制御部１３０に対して、データ読み出し信号を提供する。制御部１３０は、記憶部１３１に対して、データ読み出しのコマンドを実行する。これを受けて、記憶部１３１は、求められたデータを制御部１３０に提供する。制御部１３０は、通信部１３２を介して、データ及び、データ読み出し完了信号を制御サーバ４００に送信する。
【００６３】
図１０は、記憶部１３１に記憶されているデータテーブルの一例を示す図である。データは、アドレス、記憶した日時、ターゲット、スイッチのオン／オフ、スイッチを通して流れる電流値、電圧センサ１２０の検知する電圧値（開放電圧値）、温度センサ１１０の検知する温度、判定結果が含まれている。アドレスは０からｎまで、データが書き込まれる。制御部１３０は、所定のポーリング時間（設定変更可能）で各スイッチ、センサ等からデータの収集を行い、収集したデータを、日時、判定結果と共に、指定アドレスへ格納していく。メモリは例えばリングバッファ方式であり、アドレスｎまで書き込みを行うと、次はアドレス０に戻って書き込み（上書き）を行う。上書きにより、そのアドレスに保持されていたデータは消去される。このようなサイクル動作が、ポーリング時間ごとに繰り返される。ターゲットに関係の無いデータはブランクとなる。
【００６４】
上記判定結果は、所定の正常値との比較に基づいて行うことができる。判定結果の情報に基づいて、制御サーバ４００から溶融塩電池システム２００に対して遠隔制御を行うことにより、例えば過充電・過放電や、必要以上の加熱を防止することができる。
【００６５】
《まとめ》
上記のように構成された溶融塩電池システム２００によれば、組電池１００（溶融塩電池）の状態に関して検知した情報を制御サーバ４００に提供するので、制御サーバ４００で組電池１００の状態（溶融／固化、電池の残量等）を把握することができる。従って、起動準備から維持及び運用まで、管理し易いシステムを提供することができる。
また、制御サーバ４００からの遠隔制御に関して、温度、開放電圧及び充放電電流のうち少なくとも１つについて、所定の正常値との比較に基づく判定結果の情報を制御サーバ４００に提供することにより、判定結果の情報に基づいて、制御サーバ４００から溶融塩電池システム２００の制御を行い、過充電・過放電や必要以上の加熱を防止することができる。
【００６６】
また、図６において、溶融塩電池システム２００が自立運転している場合には、組電池１００からヒータ１４０に電流が流れるので、当該電流値を電流センサ１８０で検知し、検知した情報を制御サーバ４００に提供することができる。この場合、ヒータ１４０に流れる電流は、組電池１００の残量の目安にもなるので、残量の低下を早めに制御サーバ４００で把握することができる。
【００６７】
また、前述のように、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に対する制御と各センサの検知結果とに基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン／オフの状態（正常／異常）を制御サーバ４００において判定することも可能である。なお、このようなスイッチの良否判定は、溶融塩電池を用いたシステムに限らず、他の二次電池を用いた電池システムにおいても、実行することができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、例えば商用電源である外部電力源ＰＳ１の停電時に、自立的に負荷に電力を供給することが可能な溶融塩電池システム２００として説明したが、停電以外でも、外部電力源ＰＳ１を使用しない場合に、当該システムを有効活用することができる。
【００６９】
例えば、電力供給会社との電気料金契約を昼夜別料金で行っている場合は、昼間より低料金な夜間電力を用いて溶融塩電池システム２００に蓄電しておき、昼間は可能な限り商用電源を使用せず、溶融塩電池システム２００から負荷に電力を供給するようにすればよい。このような計画的充放電は、制御サーバ４００にスケジュールを設定することにより、容易に実現可能である。
【００７０】
これにより、夜間電力を使用して貯め込んだ電力を昼間に放出する電力の使用形態が実現され、商用電源に対する昼間の電力需要を低減することができる。このような電力の使用形態が広く普及すれば、一般に昼間にピークが現れる電力需要のピーク値低減あるいは電力需要の平準化に寄与する。
また、需要家側では、電気料金の低減を実現することができる。なお、充放電の効率が１００％ではないことによる損失はあるが、昼夜の電気料金の格差により、当該損失を見込んでも、全体として電気料金の低減を実現可能である。
【００７１】
《移動体への溶融塩電池システムの利用例》
上記の溶融塩電池システム２００は、定置型を想定して説明したが、移動体に溶融塩電池システムを搭載することも可能である。
図１１は、車両に搭載された溶融塩電池システムとその関連装置とを示すブロック図である。図において、前述のような回路構成を備える溶融塩電池システム２００は、例えば電気自動車（又はプラグインハイブリッド車でもよい。）５００の走行用電源として搭載されている。この場合の負荷Ｌは、走行用の電動機である。
【００７２】
電気自動車５００は、車庫に駐車した状態で、家６００に引き込まれている商用電源を外部電力源ＰＳ１として、ケーブル７００を接続することにより、充電を行うことができる。また、家６００には、制御サーバ４００が設置されている。制御サーバ４００は、例えば図示しないキーボードから操作を行うことができ、操作の信号は送信部４０１を介して、電気自動車５００の溶融塩電池システム２００に送信される。また、制御サーバ４００からの求めに応じて、溶融塩電池システム２００から前述の各情報が送信されて来る。
【００７３】
この場合、図６の構成と同様に、制御サーバ４００は溶融塩電池システム２００の遠隔監視と遠隔制御とを行うことができる。電気自動車に搭載された溶融塩電池システム２００は、通常、車両を駐車させて商用電源をプラグイン方式により供給すると、自動的に充電が開始され、満充電になると充電停止となる。この充電過程は、制御サーバ４００によって監視可能である。
【００７４】
また、満充電となって充電を停止した後は、組電池１００の温度を９０℃〜９５℃に維持する必要が無くなるので、節電のために、ヒータ１４０への通電を止める。これにより、組電池１００の温度は下がり、５７℃より低くなると、電解質は固化する。一旦固化すると、起動させるには加熱から始めなければならない。そこで、予めユーザは、次に電気自動車５００を使用する時刻を制御サーバ４００に設定する。制御サーバ４００は、組電池１００の温度が、現在値から９０℃以上になるまでの所要時間を推定する。そして、制御サーバ４００は、次に電気自動車５００を使用する時刻から加熱の所要時間分だけ早い時刻に、ヒータ１４０への通電を開始する指令を、制御部１３０に送信する。
【００７５】
これにより、ユーザが次に電気自動車５００を使用する時刻になると、電解質は既に溶融し、組電池１００は安定して稼働できる状態となっている。従って、ユーザは乗車して直ちに、溶融塩電池からなる組電池１００を稼働させ、電気自動車５００を走行させることができる。
このようにして、遠隔監視と遠隔制御とにより溶融塩電池の加熱をスケジューリングすることができる。従って、起動のための加熱に時間がかかる溶融塩電池であっても、待たない使用が可能となり、至便である。
【００７６】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１００  組電池（溶融塩電池）
１１０  温度センサ
１２０  電圧センサ
１３０  制御部
１４０  ヒータ（加熱装置）
１５０，１７０，１８０  電流センサ
１９０  制御装置
２００  溶融塩電池システム
４００  制御サーバ（外部の装置）
Ｂ  溶融塩電池
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ  負荷
ＰＳ１  外部電力源
ＳＷ１  スイッチ（メインスイッチ）
ＳＷ２  スイッチ（充放電スイッチ）
ＳＷ３  スイッチ（加熱装置用スイッチ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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