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公開番号2025099441
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216110
出願日2023-12-21
発明の名称電力供給装置
出願人株式会社大原興商
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/18 20060101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】大電流放電が要求された場合であっても、電源供給が安定して行うことができ、また、充電効率が良好な電力供給装置を提供すること。
【解決手段】電力を供給する入力電源と負荷との間の蓄電池装置は、制御回路6を介してレドックスフロー電池1と二次電池3とが並列接続となるように構成されており、レドックスフロー電池1の充電電圧の上限は、二次電池3の充電電圧の上限よりも高くなるように構成され、制御回路6は、レドックスフロー電池1と二次電池3との共通電圧を計測する電圧センサー5を備え、電圧センサー5の電圧値に基づき、電磁開閉スイッチ素子MC2を開閉操作することにより、充電時にレドックスフロー電池1と二次電池3とが、単接続、並列接続とを切り替え可能に構成され、電磁開閉スイッチ素子MC2と並列接続となるように、二次電池3からの出力電流方向を順方向とするバイパスダイオード4を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力を供給する入力電源と負荷との間に蓄電池装置が接続された電力供給装置において、
前記蓄電池装置は、制御回路（６）を介して、レドックスフロー電池（１）とレドックスフロー電池以外の二次電池（３）とが並列接続となるように構成されており、
前記レドックスフロー電池（１）の充電電圧の上限は、前記二次電池（３）の充電電圧の上限よりも高くなるように構成され、
前記制御回路（６）は、前記レドックスフロー電池（１）と前記二次電池（３）との共通電圧を計測する電圧センサー（５）を備え、
前記電圧センサー（５）の電圧値に基づき、電磁開閉スイッチ素子（ＭＣ２）を開閉操作することにより、充電時に、前記レドックスフロー電池（１）と前記二次電池（３）とが、単接続、並列接続とを切り替え可能に構成され、
前記電磁開閉スイッチ素子（ＭＣ２）と並列接続となるように、前記二次電池（３）からの出力電流方向を順方向とするバイパスダイオード（４）を備えることを特徴とする電力供給装置。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記入力電源、及び前記蓄電池装置を、インバータ、又はコンバータを介して負荷に接続することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記制御回路（６）は、前記レドックスフロー電池（１）及び前記二次電池（３）への充電時、前記電圧センサー（５）により電圧値を計測し、前記電圧値が、前記二次電池（３）の充電電圧の上限値に達した時点で、前記電磁開閉スイッチ素子（ＭＣ２）を切断に操作することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記二次電池（３）は、複数のリチウムイオン単電池が直列に接続されたリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記リチウムイオン電池が、リン酸鉄リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項４記載の電力供給装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電流放電が要求された場合であっても、電源供給が安定して行うことができ、また、充電効率が良好な電力供給装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
本件出願人は、非常用電源供給に好適に用いられる電力供給システムを提案している（特許文献１）。この電力供給システムでは、レドックスフロー電池を採用している。
この電力供給システムは、電池本体（電池セルを複数枚積層したセルスタック）と、電解液タンクとを備えて構成される。電解液タンク内の電解液は、ポンプにより、電池本体内を循環し、電解液タンクに戻る。
電解液を循環させることにより、電池本体を介して電解液タンク内の電解液で充放電が行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６９８６１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電力供給システムで採用されるレドックスフロー電池は、内部抵抗が高いと、起動時の大電流放電や突発的に生じる大電流放電が必要になった場合、出力電圧が低下する。
特に、放電時のレドックスフロー電池のみの二次電池で、突発的な大電流の放電が必要になり、大電流を流そうとすると、レドックスフロー電池の電圧が下降し、レドックスフロー電池の電圧稼働域を下回ってしまい稼働しなくなるという課題があった。
この問題を解決するために、レドックスフロー電池のセル数を増やし、セルの接続位置をスイッチングすることにより、レドックスフロー電池の出力を変動させることも考えられる。
しかしながら、セル数を増やすことは、再度レドックスフロー電池の設計が必要となり、どの程度の突発的な大電流放電が必要であるかを加味して設計すれば、大型化に向かわざるを得なくなる。更に、セル数を変動させるスイッチ機構を組み合わせると、構造も複雑となり、制御も容易ではなくなる。そしてこれらは、製造コストが大幅に増大し、商品としての競争力を失わせるおそれがあった。
本発明者は、より安価に商品を供給でき、大電流放電時にも電力供給を行えるようにできる本発明に至った。
【０００５】
また、レドックスフロー電池は、内部抵抗が高いことから、充電時についても、以下のような課題がある。
レドックスフロー電池は電池セルの内部抵抗が高いため、充電時は電圧が上がりやすく、特に大電流で充電すると、満充電に達する前に電池の上限電圧に達しやすい。電池の上限電圧を超えてしまうと、電気分解による電極表面からのガス発生や、電池セルの個体差や電池セル内の電解液フローの不均一によって、局所的に過充電状態になり、バナジウム化合物が析出する可能性が高まる。
これを防ぐためには、充電電流を所定の充電電圧以下になるように抑制しなければならず、充電に長時間を要すことになり、効率が悪化する。
また、充電の電源が風力発電や太陽光発電である場合には、電流変動が大きいので、レドックスフロー電池を適正に充電するためには、発電量が多い時間帯では、発電設備の発電能力を抑制し、電気を捨てなければならないという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、大電流放電が要求された場合であっても、電源供給を安定して行うことができ、また、充電効率が良好な電力供給装置を提供することにある。
【０００７】
さらに本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は以下の各発明によって解決される。
【０００９】
（請求項１）
電力を供給する入力電源と負荷との間に蓄電池装置が接続された電力供給装置において、
前記蓄電池装置は、制御回路（６）を介して、レドックスフロー電池（１）とレドックスフロー電池以外の二次電池（３）とが並列接続となるように構成されており、
前記レドックスフロー電池（１）の充電電圧の上限は、前記二次電池（３）の充電電圧の上限よりも高くなるように構成され、
前記制御回路（６）は、前記レドックスフロー電池（１）と前記二次電池（３）との共通電圧を計測する電圧センサー（５）を備え、
前記電圧センサー（５）の電圧値に基づき、電磁開閉スイッチ素子（ＭＣ２）を開閉操作することにより、充電時に、前記レドックスフロー電池（１）と前記二次電池（３）とが、単接続、並列接続とを切り替え可能に構成され、
前記電磁開閉スイッチ素子（ＭＣ２）と並列接続となるように、前記二次電池（３）からの出力電流方向を順方向とするバイパスダイオード（４）を備えることを特徴とする電力供給装置。
（請求項２）
前記入力電源、及び前記蓄電池装置を、インバータ、又はコンバータを介して負荷に接続することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
（請求項３）
前記制御回路（６）は、前記レドックスフロー電池（１）及び前記二次電池（３）への充電時、前記電圧センサー（５）により電圧値を計測し、前記電圧値が、前記二次電池（３）の充電電圧の上限値に達した時点で、前記電磁開閉スイッチ素子（ＭＣ２）を切断に操作することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
（請求項４）
前記二次電池（３）は、複数のリチウムイオン単電池が直列に接続されたリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電力供給装置。
（請求項５）
前記リチウムイオン電池が、リン酸鉄リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項４記載の電力供給装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大電流放電が要求された場合であっても、電源供給を安定して行うことができ、また、充電効率が良好な電力供給装置を提供することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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