(57)【要約】【課題】負荷に安定した電力を供給することができる空気電池システム及び空気電池システムにおける制御方法を提供する。【解決手段】空気電池を一次電池として用い、前記空気電池の電力を供給する負荷との間に二次電池を備えた空気電池システムであって、前記空気電池と前記二次電池との間における充放電の制御を行う制御部を有し、前記制御部は、前記空気電池の発電電力が前記負荷の消費電力よりも小さい場合には、前記二次電池から放電して電力を補い、前記空気電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、前記空気電池の発電電力の余剰電力を前記二次電池に充電する制御を行うことを特徴とする空気電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気電池を一次電池として用い、前記空気電池の電力を供給する負荷との間に二次電池を備えた空気電池システムであって、
前記空気電池と前記二次電池との間における充放電の制御を行う制御部を有し、
前記制御部は、前記空気電池の発電電力が前記負荷の消費電力よりも小さい場合には、前記二次電池から放電して電力を補い、前記空気電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、前記空気電池の発電電力の余剰電力を前記二次電池に充電する制御を行うことを特徴とする空気電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記空気電池の電圧の変化を検出するＭｇ空気電池電圧判断部を有し、
前記Ｍｇ空気電池電圧判断部が前記空気電池の電圧の低下を検出すると、前記二次電池からの放電電力を高くする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気電池システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記空気電池の発電開始時に、前記二次電池からの放電電力を高くする制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気電池システム。
【請求項４】
空気電池を一次電池として用い、前記空気電池の電力を供給する負荷との間に二次電池を備えた空気電池システムにおける制御方法であって、
前記空気電池と前記二次電池との間における充放電の制御を行う制御ステップを有し、
前記制御ステップは、前記空気電池の発電電力が前記負荷の消費電力よりも小さい場合には、前記二次電池から放電して電力を補い、前記空気電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、前記空気電池の発電電力の余剰電力を前記二次電池に充電する制御を行うステップを有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気電池システム及び空気電池システムにおける制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気電池は、正極活物質として空気中の酸素を用い、負極活物質として金属を用いる電池である。特に、負極に環境安全性に優れたマグネシウム（Ｍｇ）が用いられているＭｇ空気電池が良く利用される。
二次電池と空気電池とを組み合わせ、空気電池において発電された電力を二次電池に蓄電する空気電池システム（電源装置）も知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の空気電池システムにおいては、空気電池において発電された電力を二次電池に蓄電できるようにしたため、発電電力を有効に活用することができる。
しかしながら、マグネシウム空気電池（以下、「Ｍｇ空気電池」と称する。）の特性上、発電開始時や負荷接続（切断）時など負荷への電力供給が急激に変化した時（以下、「負荷急変時」と称する。）に、発電電圧が増減し、電力の供給が不安定となっていた。すなわち、発電開始時や負荷急変時に安定した電力を負荷に供給することができず、負荷が停止してしまうおそれもある。
【０００５】
本発明は、負荷に安定した電力を供給することができる空気電池システム及び空気電池システムにおける制御方法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】
【０００６】
本発明の一観点によれば、空気電池を一次電池として用い、前記空気電池の電力を供給する負荷との間に二次電池を備えた空気電池システムであって、前記空気電池と前記二次電池との間における充放電の制御を行う制御部を有し、前記制御部は、前記空気電池の発電電力が前記負荷の消費電力よりも小さい場合には、前記二次電池から放電して電力を補い、前記空気電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、前記空気電池の発電電力の余剰電力を前記二次電池に充電する制御を行うことを特徴とする空気電池システムが提供される。
【０００７】
前記制御部は、前記空気電池の電圧の変化を検出するＭｇ空気電池電圧判断部を有し、前記Ｍｇ空気電池電圧判断部が前記空気電池の電圧の低下を検出すると、前記二次電池からの放電電力を高くする制御を行うことを特徴とする。
前記制御部は、前記空気電池の発電開始時に、前記二次電池からの放電電力を高くする制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の観点によれば、空気電池を一次電池として用い、前記空気電池の電力を供給する負荷との間に二次電池を備えた空気電池システムにおける制御方法であって、前記空気電池と前記二次電池との間における充放電の制御を行う制御ステップを有し、前記制御ステップは、前記空気電池の発電電力が前記負荷の消費電力よりも小さい場合には、前記二次電池から放電して電力を補い、前記空気電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、前記空気電池の発電電力の余剰電力を前記二次電池に充電する制御を行うステップを有することを特徴とする制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、空気電池システムにおいて、負荷に安定した電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態による空気電池システムの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、本実施の形態による空気電池システムにおける制御の流れの例を示すフローチャート図である。
【図３】図３は、本実施の形態による空気電池システムの動作の一例を示すタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態による空気電池システム及び空気電池システムにおける制御方法について図面を参照しながら詳細に説明する。以下においては、Ｍｇ空気電池を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本実施の形態による空気電池システムの一構成例を示す機能ブロック図である。図２は、本実施の形態による空気電池システムにおける制御の流れの例を示すフローチャート図である。図３は、本実施の形態による空気電池システムの動作の一例を示すタイミングチャート図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態によるＭｇ空気電池システムＡは、Ｍｇ空気電池３において発電された電力を二次電池１１に蓄電することができるシステムであり、ＤＣ負荷１５やＡＣ負荷１７に、Ｍｇ空気電池３と二次電池１１とから電力を供給することができるシステムである。
Ｍｇ空気電池システムＡは、電力の供給量やタイミング等を制御するための制御部１と、システムを起動するための起動用スイッチ５と、電解液をＭｇ空気電池３の電池セルに供給するための給水ポンプ７と、を有している。
【００１３】
制御部１は、Ｍｇ空気電池３からの出力電圧の上昇、低下を判断するＭｇ空気電池電圧判断部１−１と、二次電池１１の充電を制御する充放電制御部Ｂと、Ｍｇ空気電池と二次電池から負荷への電力供給をＭｇ空気電池とするか、二次電池とするか，Ｍｇ空気電池＋二次電池（補助）とするかを制御する負荷給電制御部１−４を有している。充放電制御部Ｂは、二次電池１１への充電を制御する充電制御部１−２と、二次電池１１からの放電を制御する放電制御部１−３と、を有している。
さらに、Ｍｇ空気電池電圧判断部１−１は、Ｍｇ空気電池の電圧が上昇方向にあるか低下方向にあるかを判断するための閾値を設定する閾値設定部１−１ａを有していても良い。
【００１４】
図１と、図２と、図３とを参照しながら、制御の一例について以下に説明する。
【００１５】
まず、基本的な制御の流れについて説明する。
【００１６】
図２は、本実施の形態による処理の流れを示すフローチャート図である。処理が開始され（Ｓｔａｒｔ）、ステップＳ１１において、空気電池発電力＜負荷の消費電力か否かをを判断する。Ｙｅｓの場合には、ステップＳ１２に進み、二次電池１１から放電して負荷１５，１７の電力を補う。ステップＳ１１において、Ｎｏの場合には、ステップＳ１３に進み、余剰発電力を二次電池に充電する。
【００１７】
以下に、図３を参照しながら、システムにおける時系列的な動作例について具体的に説明する。横軸は時間である。
尚、Ｍｇ空気電池電圧が低いもしくは低下するのは、発電開始時（ポンプで電解液を注入中）負荷急変時などである。
図３に示すように、まず、時間ｔ０においては、何も動作していない。時間ｔ１において、起動用スイッチ５がオンされ、制御部１も動作する。さらに、Ｍｇ空気電池３の給水ポンプ７が起動し、Ｍｇ空気電池３のセルに電解質が送られる。時間ｔ２において、セル水位が上がり始め、Ｍｇ空気電池３の出力電圧も上がり始める。この際、ｔ３まで出力電力がないため、二次電池１１からの放電によりポンプに電力が供給される。
時間ｔ３において、Ｍｇ空気電池３から電流が流れ始めるとともに（出力電力が生じる）二次電池１１からの放電量が減少していく。時間ｔ４を経て時間ｔ５において、充放電制御がオフになると、二次電池１１からの放電量がゼロになり、一方、Ｍｇ空気電池３からの発電量（電流×電圧）は大きくなる。時間ｔ６において、セル内が満水になると給水ポンプ７をオフになり、充放電制御は充電側となる。時間ｔ７までの間、Ｍｇ空気電池３から二次電池１１へと充電される。
【００１８】
次いで、時間ｔ７において、負荷１５，１７の消費電力が急変するなどしてＭｇ空気電池電圧が低下すると、充電制御を放電側にしてＭｇ空気電池３からの供給電力では不足な電力を、二次電池１１から負荷１５，１７に供給する。時間ｔ８において、Ｍｇ空気電池の電池活性が進みＭｇ空気電池からの供給電力が時間経過とともに上昇していくとともに、二次電池１１からの供給電力は減少させる。Ｍｇ空気電池３からの供給電力が負荷への必要供給電力を上回ると（ｔ９）、充放電制御を充電側に切り換え、Ｍｇ空気電池３からの供給電力の一部を二次電池１１に充電する。
【００１９】
時間ｔ１０で、負荷１５，１７に供給すべき電力が急変（減少）すると、Ｍｇ空気電池３からの供給電力（電流）を減少させ、場合によっては、Ｍｇ空気電池３からの供給電力の一部の二次電池１１への充電を継続する。
時間ｔ１１で、負荷１５，１７に供給すべき電力が急変（急増）すると、放電制御に切り換えて二次電池１１からＭｇ空気電池３から負荷１５，１７への供給電力（電流）を増加させ、再び、ｔ７からｔ１０までと同様の制御を、ｔ１４まで継続させても良い。
【００２０】
上記のような動作は、以下の考え方に基づいて行われる。
１）Ｍｇ空気電池３の起動時、負荷の急変（必要電力の増大）時において、二次電池１１は、Ｍｇ空気電池３の発電力が上がるまでの間における補助電源として用いることができる。
２）Ｍｇ空気電池３の発電力が上がってしまい、負荷への必要供給電力を上回ると、Ｍｇ空気電池３の電力を二次電池１１の充電に用いることで、次の、上記１）の事態に備えることができる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態によれば、Ｍｇ空気電池が発電するとともに、すぐに負荷に電力を供給することができる。また、Ｍｇ空気電池の発電中に負荷急変が起こっても、負荷急変時以外の期間にＭｇ空気電池から供給した電力により充電した二次電池により不足分を補うことができるため、安定した電力を負荷に供給することができる。
上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００２２】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、空気電池システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ  Ｍｇ空気電池システム
Ｂ  充放電制御部
１  制御部
１−１  Ｍｇ空気電池電圧判断部
１−２  充電制御部
１−３  放電制御部
１−４  負荷給電制御部
３  Ｍｇ空気電池
５  起動用スイッチ
７  給水ポンプ
１１  二次電池
１５  ＤＣ負荷
１７  ＡＣ負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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