(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池により電力の貯蔵と供給とを行い、かつ、前記二次電池が異常発熱を起こした場合に貯水槽から前記二次電池に水を供給するエネルギー供給システムであって、
前記二次電池で発生した電力を直流から交流に変換する直流／交流変換装置と、この直流／交流変換装置から電力の供給を受けて作動し、前記貯水槽に蓄えられた水を加熱する電気ヒータとを備え、前記貯水槽の水を前記電気ヒータで加熱して前記二次電池以外の外部に給湯として供給することを特徴とするエネルギー供給システム。
【請求項２】
二次電池により電力の貯蔵と供給とを行い、かつ、前記二次電池が異常発熱を起こした場合に貯水槽から前記二次電池に水を供給するエネルギー供給システムであって、
前記貯水槽に氷蓄熱装置の貯氷槽を併設し、前記貯水槽の水を前記貯氷槽の氷で冷やしてから前記二次電池に供給するか、または前記二次電池以外の外部に冷水として供給することを特徴とするエネルギー供給システム。
【請求項３】
前記二次電池内の温度を検出し、その検出結果に基づいて前記二次電池に水を供給することを特徴とする請求項１または２記載のエネルギー供給システム。
【請求項４】
前記二次電池で発生した電力を直流から交流に変換する直流／交流変換装置と、この直流／交流変換装置から電力の供給を受けて作動し、前記貯水槽に蓄えられた水を加熱する電気ヒータとを備え、前記貯水槽の水を前記電気ヒータで加熱して前記二次電池以外の外部に給湯として供給することを特徴とする請求項２記載のエネルギー供給システム。
【請求項５】
前記貯水槽が断熱構造であることを特徴とする請求項１または４記載のエネルギー供給システム。
【請求項６】
前記貯水槽に氷蓄熱装置の貯氷槽を併設し、前記貯水槽の水を前記貯氷槽の氷で冷やしてから前記二次電池に供給するか、または前記二次電池以外の外部に冷水として供給することを特徴とする請求項１記載のエネルギー供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池により電力の貯蔵と供給とを行うエネルギー供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は、例えば、小型のものであれば携帯電話やビデオカメラ等の電子機器の電源に、大型のものであれば電気自動車の電源や家庭用等の電力貯蔵装置に、というようにさまざまな分野で利用されている。
【０００３】
現在、従来用いられていた鉛二次電池やニッケル・カドミウム二次電池に替わって、より軽量で、コンパクト性に優れるリチウム二次電池のような非水電解質二次電池の開発が進められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような非水電解質二次電池は、有機材料の電解液を使用しており、短絡等により電池内部の圧力が上昇した場合、電池が破損するという問題があった。例えば、何らかの原因により短絡を起こすと、短絡部分が発熱し、その熱によって電解液は分解されてガス化し、電極板等を密閉収納する容器内部の圧力が上昇する。該圧力が所定値以上になると、電池や周辺機器が破損する恐れがあった。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の発熱による事故を防止することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のエネルギー供給システムを採用する。すなわち、本発明に係る請求項１記載のエネルギー供給システムは、二次電池により電力の貯蔵と供給とを行い、かつ、前記二次電池が異常発熱を起こした場合に貯水槽から前記二次電池に水を供給するエネルギー供給システムであって、前記二次電池で発生した電力を直流から交流に変換する直流／交流変換装置と、この直流／交流変換装置から電力の供給を受けて作動し、前記貯水槽に蓄えられた水を加熱する電気ヒータとを備え、前記貯水槽の水を前記電気ヒータで加熱して前記二次電池以外の外部に給湯として供給することを特徴とする。
【０００７】
このエネルギー供給システムにおいては、二次電池が異常発熱を起こした場合、貯水槽に蓄えた水を二次電池に供給し、二次電池の熱を水に回収させて冷却することにより、電解液のガス化を阻止して容器内部の圧力上昇を防止するので、電池や周辺機器の破損が未然に防げる。
また、近年、市場では電力だけでなく熱エネルギーやその他の資源の供給が受けられる複合的なエネルギー供給システムの実現への要望が高まっている。そこでこのエネルギー供給システムにおいては、貯水槽の水を電気ヒータで加熱して外部に供給することにより、電力供給以外に給湯が可能になる。
【０００８】
請求項２記載のエネルギー供給システムは、二次電池により電力の貯蔵と供給とを行い、かつ、前記二次電池が異常発熱を起こした場合に貯水槽から前記二次電池に水を供給するエネルギー供給システムであって、前記貯水槽に氷蓄熱装置の貯氷槽を併設し、前記貯水槽の水を前記貯氷槽の氷で冷やしてから前記二次電池に供給するか、または前記二次電池以外の外部に冷水として供給することを特徴とする。
【０００９】
このエネルギー供給システムにおいては、二次電池が異常発熱を起こした場合、貯水槽に蓄えた水を二次電池に供給し、二次電池の熱を水に回収させて冷却することにより、電解液のガス化を阻止して容器内部の圧力上昇を防止するので、電池や周辺機器の破損が未然に防げる。
また、このエネルギー供給システムにおいては、貯水槽の水を貯氷槽の氷で冷やしてから二次電池に供給することにより、二次電池の冷却を効率良く行うことができる。また、電力供給以外に冷水の外部供給を行うことも可能になる。
【００１０】
請求項３記載のエネルギー供給システムは、請求項１または２記載のエネルギー供給システムにおいて、前記二次電池内の温度を検出し、その検出結果に基づいて前記二次電池に水を供給することを特徴とする。
【００１１】
このエネルギー供給システムにおいては、二次電池内の状態（例えば、温度、圧力、電圧、電流、磁気等の変化）を監視しておき、状態に変化が見られたら二次電池に水を供給する。これにより、二次電池の冷却が自動的に行える。
【００１２】
請求項４記載のエネルギー供給システムは、請求項２記載のエネルギー供給システムにおいて、前記二次電池で発生した電力を直流から交流に変換する直流／交流変換装置と、この直流／交流変換装置から電力の供給を受けて作動し、前記貯水槽に蓄えられた水を加熱する電気ヒータとを備え、前記貯水槽の水を前記電気ヒータで加熱して前記二次電池以外の外部に給湯として供給することを特徴とする。
【００１３】
近年、市場では電力だけでなく熱エネルギーやその他の資源の供給が受けられる複合的なエネルギー供給システムの実現への要望が高まっている。そこでこのエネルギー供給システムにおいては、貯水槽の水を電気ヒータで加熱して外部に供給することにより、電力供給以外に給湯が可能になる。
【００１４】
請求項５記載のエネルギー供給システムは、請求項１または４記載のエネルギー供給システムにおいて、前記貯水槽が断熱構造であることを特徴とする。
【００１５】
このエネルギー供給システムにおいては、貯水槽を断熱構造とすることにより、水の保温効果が高まってヒータが消費するエネルギーのロスが少なくなる。
【００１６】
請求項６記載のエネルギー供給システムは、請求項１記載のエネルギー供給システムにおいて、前記貯水槽に氷蓄熱装置の貯氷槽を併設し、前記貯水槽の水を前記貯氷槽の氷で冷やしてから前記二次電池に供給するか、または前記二次電池以外の外部に冷水として供給することを特徴とする。
【００１７】
このエネルギー供給システムにおいては、貯水槽の水を貯氷槽の氷で冷やしてから二次電池に供給することにより、二次電池の冷却を効率良く行うことができる。また、電力供給以外に冷水の外部供給を行うことも可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るエネルギー供給システムの第１の実施形態を図１および図２に示して説明する。
図１は本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成を示す概略図である。図において、符号１は貯水槽、２は二次電池、３は直流／交流変換装置、である。貯水槽１には、外部の水供給源から導入管４を通じて供給を受けた水が貯留されている。
【００１９】
貯水槽１には、二次電池２に水を供給する水配管５が設けられている。水配管５には、管路を開閉するバルブ６と、水を搬送するポンプ７とが設けられている。
【００２０】
二次電池２は、水の受け皿となる筐体８の内部に、必要とされる電力供給量に応じてひとつ、または複数個が設置されている。二次電池２の正負の電極は直流／交流変換装置３に接続されている。
【００２１】
また、二次電池２には、二次電池２の温度を検出する温度センサ９が取り付けられており、バルブ６およびポンプ７は温度センサ９の検出結果に基づいて作動するようになっている。筐体８には、内部に溜まった水を排出する排水管１０が設けられている。
【００２２】
ここで、二次電池２の構造について説明する。図２において、符号１１は容器、１２は安全弁、１３は正極端子、１４は負極端子、である。容器１１は略直方体形状をなし、その上面１５には、安全弁１２、正極端子１３、負極端子１４が設けられている。
【００２３】
符号１６は、例えばマンガン酸リチウムを活物質とする正極電極板（電極板）、１７は例えば炭素を活物質とする負極電極板（電極板）、１８はセパレータを示す。図に示された通り、正極電極板１６、負極電極板１７は略直立した状態で配置され、セパレータ１８を介して、正極電極板１６、セパレータ１８、負極電極板１７、セパレータ１８、正極電極板１６…の順に複数積層されて電極群が形成されている。各正極電極板１６は正極端子１３に接続され、各負極電極板１７は負極端子１４に接続されている。
【００２４】
さらに、容器１１内には、例えばＬｉＰＦ6エの電解質塩をチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒に溶かした電解液が封入されている。電解液の液量は、任意に設定されるが、正極電極１６、負極電極１７、セパレータ１８は電解液に浸漬された状態となっている。
【００２５】
上記のように構成されたエネルギー供給システムにおいては、通常の場合、二次電池２で発生した電力は直流／交流変換装置３によって変換され、家屋配線に回されて屋内外の照明や家電製品に供給される。なお、余剰の電力は送電線を通じて回収される場合もある。
【００２６】
二次電池２が異常発熱を起こした場合は、二次電池２の発熱を温度センサ９が検出してバルブ６が開かれるとともにポンプ７が駆動し、水配管５を通じて貯水槽１の水が筐体８に供給される。筐体８に供給された水は、二次電池２の容器１１と直に熱交換を行い、二次電池２の熱を回収して冷却する。これにより、電解液のガス化が抑制され、容器１１内部の圧力上昇が防止される。
【００２７】
貯水槽１の水が減少したら、導入管４に設けられたバルブ４ａが開かれて随時減少分が補われる。また、二次電池２の発熱状態が解消したら、排水管１０に設けられたバルブ１０ａが開かれ、二次電池２の冷却に供した水が筐体８から排出される。
【００２８】
以上のように、このエネルギー供給システムによれば、二次電池２における電解液のガス化を阻止し、容器１１内部の圧力上昇を防止することにより、電池や周辺機器の破損を未然に防止することができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、貯水槽１の水をポンプ７を駆動させて筐体８に供給するように構成したが、貯水槽１を筐体８の上方に設置して水配管５にはバルブ６だけを設けておき、バルブ６を開くだけで水の供給が行えるようにしてもよい。
【００３０】
また、本実施形態においては二次電池２を受け皿となる筐体８のなかに設置したが、筐体８を設けず、二次電池２の容器１１に水を吹き付けるようにしたり、容器１１のまわりに水の流路を設けてこの流路に水を流通させながら熱交換させるようにしても構わない。
【００３１】
本実施形態においては二次電池２の発熱を温度センサ９で検出して自動的に水の供給を行うシステムを構築したが、二次電池２の発熱が発覚した時点で人手により水供給を行うようにしても構わない。
【００３２】
次に、本発明に係るエネルギー供給システムの第２の実施形態を図３に示して説明する。なお、上記第１の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
図３に示すように、本実施形態における貯水槽１には、貯留されている水を加熱するヒータ２０が設けられている。ヒータ２０は、直流／交流変換装置３から電力の供給を受けて作動するようになっている。また、貯水槽１には、ヒータ２０により加熱された水を外部に供給する給湯配管２１が設けられている。さらに、貯水槽１には断熱構造が採用されている。
【００３３】
本実施形態におけるエネルギー供給システムにおいて、二次電池２が異常発熱を起こした場合の作動の仕方は第１の実施形態と同様である。本実施形態の特徴は、通常の場合は使われることのない貯水槽１内の水を、二次電池２から供給される電力を利用して加熱し、必要なときにこれを取り出せるようにして家庭内の給湯需要に応える点である。
【００３４】
また、本実施形態では、貯水槽１に断熱構造を採用し、水の保温効果を高めてヒータが消費するエネルギーのロスを少なくすることができ、これによって二次電池２から得られる電力を無駄なく利用している。
【００３５】
このエネルギー供給システムによれば、二次電池の安全性を確保しつつ、電力供給以外に給湯を可能にすることで、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。
【００３６】
次に、本発明に係るエネルギー供給システムの第３の実施形態を図４に示して説明する。なお、上記各実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
図４に示すように、本実施形態における貯水槽１には、氷蓄熱装置２２の貯氷槽２３が併設されており、水配管５を通じて供給される水を貯氷槽２３の氷で冷却するようになっている。また、筐体８への水供給を断続するバルブ６には三方切換弁が採用されており、筐体８への水供給の断続、外部への水供給の３つのパターンの切り換えがなされるようになっている。
【００３７】
本実施形態におけるエネルギー供給システムにおいても、二次電池２が異常発熱を起こした場合の作動の仕方は概ね第１の実施形態と同様である。本実施形態の特徴は、貯水槽１の水を貯氷槽２３の氷で冷やしてから二次電池２に供給することにより、二次電池２の冷却を効率良く行うことができる点である。
【００３８】
さらに、通常の場合は使われることのない貯水槽１内の水を、貯氷槽２３の氷で冷却し、必要なときにこれを取り出せるようにして家庭内の冷水供給の需要に応えることにある。
【００３９】
このエネルギー供給システムによれば、二次電池の安全性を確保しつつ、電力供給以外に冷水供給を可能にすることで、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。しかも、異常発熱が起きた場合も、冷水により二次電池２を冷やすため、より安全、確実にシステムの復帰を図ることができる。
【００４０】
次に、本発明に係るエネルギー供給システムの第４の実施形態を図５に示して説明する。本実施形態の特徴は、上記第２、第３の実施形態を併せて給湯と冷水供給とを行うことができる点である。なお、各部の作動の仕方は上記各実施形態で述べたのでここでは省略する。
【００４１】
このエネルギー供給システムによれば、電力供給以外に給湯および冷水供給を可能にすることで、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。
【００４２】
ところで、上記第１から第４の各実施形態においては、二次電池２に温度センサ９を取り付け、この温度センサ９により二次電池２の発熱状態を検出し、その検出結果に基づいてバルブ６およびポンプ７を作動させるように構成したが、二次電池２の異常を検出する手段は、温度変化のみに限定されず、電池内の圧力、電池の電圧、電流、磁気変化等、さらにはそれらを複合的に組み合わせたものを判断の基準として採用することが可能である。したがって、温度センサ９に代えて圧力センサ、電圧計、磁気検出装置等を採用し、その検出結果をバルブ６およびポンプ７の作動の契機としても構わない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載のエネルギー供給システムによれば、貯水槽に蓄えた水を二次電池に供給し、二次電池の発熱を水に回収させて冷却することにより、電解液のガス化を阻止して容器内部の圧力上昇を防止するので、電池や周辺機器の破損を未然に防止することができる。
また、貯水槽の水を電気ヒータで加熱して外部に供給することにより、電力供給以外に給湯を行うことができる。これにより、二次電池の安全性を確保しつつ、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。
【００４４】
請求項２記載のエネルギー供給システムによれば、貯水槽に蓄えた水を二次電池に供給し、二次電池の発熱を水に回収させて冷却することにより、電解液のガス化を阻止して容器内部の圧力上昇を防止するので、電池や周辺機器の破損を未然に防止することができる。
また、貯水槽の水を貯氷槽の氷で冷やしてから二次電池に供給することにより、二次電池の冷却を効率良く行うことができる。また、電力供給以外に冷水の外部供給を行うことも可能になり、二次電池の安全性を確保しつつ、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。
【００４５】
請求項３記載のエネルギー供給システムによれば、例えば、温度、圧力、電圧、電流、磁気等の変化といった二次電池内の状態を監視しておき、状態に変化が見られたら二次電池に水を供給することにより、二次電池の冷却を自動的に行うことができる。
【００４６】
請求項４記載のエネルギー供給システムによれば、貯水槽の水を電気ヒータで加熱して外部に供給することにより、電力供給以外に給湯を行うことができる。これにより、二次電池の安全性を確保しつつ、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。
【００４７】
請求項５記載のエネルギー供給システムによれば、貯水槽を断熱構造とすることにより、水の保温効果を高めてヒータが消費するエネルギーのロスを少なくすることができる。これにより、二次電池から得られる電力を無駄なく利用することができる。
【００４８】
請求項６記載のエネルギー供給システムによれば、貯水槽の水を貯氷槽の氷で冷やしてから二次電池に供給することにより、二次電池の冷却を効率良く行うことができる。また、電力供給以外に冷水の外部供給を行うことも可能になり、二次電池の安全性を確保しつつ、市場からの要望に応えて複合的なエネルギー供給システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態を示す図であって、本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成を示す概念図である。
【図２】  二次電池の一部分を破断した斜視図である。
【図３】  本発明の第２の実施形態を示す図であって、本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成を示す概念図である。
【図４】  本発明の第３の実施形態を示す図であって、本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成を示す概念図である。
【図５】  本発明の第４の実施形態を示す図であって、本発明を家庭用の電力貯蔵装置に適用したシステム構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１  貯水槽
２  二次電池
３  直流／交流変換装置
５  水配管
６  バルブ
７  ポンプ
８  筐体
２０  ヒータ
２１  給湯配管
２２  氷蓄熱装置
２３  貯氷槽
【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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