JP2014107991A - Electrical power system - Google Patents

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英俊 阿部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a metal air primary cell usable to a power supply with large load.SOLUTION: The electrical power system 1, including a magnesium air cell 3 with a negative electrode active material and an air electrode 13 facing each other and supplies electric power of the magnesium air cell 3 to a load 5, is configured to include a secondary cell unit 33 that stores output power of the magnesium air cell 3 and supplies the electric power to the load 5, between the magnesium air cell 3 and the load 5.

Description

本発明は、金属空気一次電池を備えた電源システムに関する。   The present invention relates to a power supply system including a metal-air primary battery.

一次電池として用いられる燃料電池には、メタノールや水素などを燃料とした電池が知られており、携帯機器用の電源としての利用が提案されている。また、この種の燃料電池と二次電池の両方を備えたハイブリッド電源を構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）、また、これを携帯機器等の電源として用いる技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。   As a fuel cell used as a primary battery, a battery using methanol, hydrogen or the like as a fuel is known, and its use as a power source for portable devices is proposed. In addition, it has been proposed to configure a hybrid power source including both this type of fuel cell and secondary battery (see, for example, Patent Document 1), and a technique for using this as a power source for portable devices and the like is also proposed. (For example, refer to Patent Document 2).

一方、燃料電池の一種として金属空気一次電池が知られている。金属空気一次電池は、正極活物質として空気中の酸素、負極活物質として金属を用いる電池であり、負極である金属極と、正極である空気極と、これら金属極と空気極の間に介在する電解質とを備えて構成されている。金属空気一次電池は、正極活物質が酸素であるため電池容器内に正極活物質を充填する必要が無いことから、電池容器内への負極側活物質の充填量を増大でき、放電容量を大きくすることができる。このため、同体積のリチウムイオン電池と比べて大容量化が可能である。このようなメリットを活かし、金属空気一次電池は、携帯機器用の電源、ハイブリッド車や電気自動車用の電源等への応用が期待されている（例えば、特許文献３参照）。   On the other hand, a metal-air primary battery is known as a kind of fuel cell. A metal-air primary battery is a battery that uses oxygen in the air as a positive electrode active material and metal as a negative electrode active material, and is interposed between a metal electrode as a negative electrode, an air electrode as a positive electrode, and the metal electrode and the air electrode. And an electrolyte to be configured. In the metal-air primary battery, since the positive electrode active material is oxygen, it is not necessary to fill the battery container with the positive electrode active material. Therefore, the amount of the negative electrode side active material filled in the battery container can be increased, and the discharge capacity can be increased. can do. For this reason, the capacity can be increased as compared with a lithium ion battery having the same volume. Taking advantage of such merits, the metal-air primary battery is expected to be applied to a power source for portable equipment, a power source for a hybrid vehicle or an electric vehicle (see, for example, Patent Document 3).

特開２００９−１４８１６０号公報JP 2009-148160 A 特表２００７−５２７５９８号公報Special table 2007-527598 特開２０１２−１７４３４９号公報JP 2012-174349 A

しかしながら、金属空気一次電池は、高出力化が容易ではなく、また負荷の急激な変化に対する応答性が悪いため、ハイブリッド車や電気自動車等の負荷が大きな装置の電源に応用することは困難である。このため、金属空気一次電池は、補聴器等の作動電流が小さい携帯機器の電源に専ら利用されているのが現状である。   However, it is difficult to apply a metal-air primary battery to a power source of a device having a large load such as a hybrid vehicle or an electric vehicle because it is not easy to increase the output and the response to a sudden change in load is poor. . For this reason, the metal-air primary battery is currently used exclusively as a power source for portable devices having a small operating current such as hearing aids.

更に詳述すると、金属空気一電池は空気極が大気に露出する面積に応じて出力電流が増えることから、最も単純には、空気極の数を増やすことで出力電流の増大が図られる。
しかしながら、板状の金属極に同じく板状の空気極を対面配置してセルを構成した場合、空気極の片面を空気に露出する必要があるため、１つのセルでは、１枚の金属極の両面に空気極を対面配置することしかできず、空気極の数には限度がある。 More specifically, since the output current of a metal-air battery increases according to the area where the air electrode is exposed to the atmosphere, the output current can be increased most simply by increasing the number of air electrodes.
However, when a plate-shaped air electrode is similarly arranged on a plate-shaped metal electrode so as to face the cell, it is necessary to expose one surface of the air electrode to air. There can only be air electrodes facing each other on both sides, and the number of air electrodes is limited.

また、金属空気一次電池の空気極、及び金属極を大面積化し、或いは表面を荒くして対向面積を増やすことでも出力電流の増大が図られる。しかしながら、この場合、セルのサイズが大きくなり、また自己放電量が増大する、といった問題がある。また、空気極、及び金属極の対向面積を増やした場合、金属極の面内の電流が当該電流を取り出すリードに向かって集中することから、リードの近くで電流密度が過度に高くなることで金属極の負極活物質の反応が進み、負極活物質が劣化する虞がある。このため、リードの近くでの電流密度を下げる対策も必要となる。   Further, the output current can be increased by increasing the area of the air electrode and the metal electrode of the metal-air primary battery or increasing the facing area by roughening the surface. However, in this case, there is a problem that the cell size increases and the self-discharge amount increases. In addition, when the facing area of the air electrode and the metal electrode is increased, the current in the surface of the metal electrode concentrates toward the lead from which the current is extracted, so the current density becomes excessively high near the lead. The reaction of the negative electrode active material of the metal electrode may progress, and the negative electrode active material may deteriorate. For this reason, it is necessary to take measures to reduce the current density near the leads.

また、金属空気一次電池の空気極の酸素還元速度を向上させることでも出力電流の増大が図られる。しかしながら、白金やパラジウムといった高価な触媒の使用量が多くなり高コスト化するばかりか、コストに見合う程の出力電流の増大が得られない、といった問題がある。   The output current can also be increased by improving the oxygen reduction rate of the air electrode of the metal-air primary battery. However, there is a problem that the amount of an expensive catalyst such as platinum and palladium is increased and the cost is increased, and an increase in output current corresponding to the cost cannot be obtained.

一方、特許文献１、及び特許文献２に示したハイブリッド電源は、明細書の記載から専ら携帯機器等の動作電流が比較的小さな機器を負荷として想定したものであり、ハイブリッド車や電気自動車の駆動モータといった、大きな負荷の電源としての利用は想定されていない。
特に特許文献１、及び特許文献２では、メタノールや水素などを燃料とした燃料電池が想定されているが、これらの燃料電池の場合、出力を高めるためには、大型の改質機や燃料ボンベを備える必要があり、構造が複雑で、かつ大型化する。これに加え、例えばリチウムイオン二次電池と組み合わせてハイブリッド電源を構成すると、電源システムが非常に大きくなり高コスト化するため、このようなハイブリッド電源で大きな負荷の電源を構成することは現実的ではない。 On the other hand, the hybrid power sources shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 are assumed based on the description of a device that has a relatively small operating current, such as a portable device, as a load. Use as a power source of a large load such as a motor is not assumed.
In particular, in Patent Document 1 and Patent Document 2, fuel cells using methanol, hydrogen, or the like as fuel are assumed. In the case of these fuel cells, a large reformer or fuel cylinder is used to increase the output. The structure is complicated and the size is increased. In addition to this, for example, when a hybrid power supply is configured in combination with a lithium ion secondary battery, the power supply system becomes very large and the cost increases. Therefore, it is not realistic to configure a power supply with a large load with such a hybrid power supply. Absent.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、金属空気一次電池を大きな負荷の電源に用いることができる電源システムを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and aims at providing the power supply system which can use a metal air primary battery for the power supply of a big load.

上記目的を達成するために、金属又はその合金から成る負極活物質を備えた金属極と空気極を対向配置した金属空気一次電池を備え、前記金属空気一次電池の電力を負荷に供給する電源システムにおいて、前記金属空気一次電池と前記負荷の間に、前記金属空気一次電池の出力電力を貯蔵し、前記負荷に供給する二次電池を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a power supply system comprising a metal-air primary battery in which a metal electrode having a negative electrode active material made of metal or an alloy thereof and an air electrode are arranged to face each other, and supplying the power of the metal-air primary battery to a load. And a secondary battery for storing the output power of the metal-air primary battery and supplying it to the load between the metal-air primary battery and the load.

また本発明は、上記電源システムにおいて、前記金属空気一次電池のカットオフ電圧を作動最低電圧として前記金属空気一次電池の出力電圧を所定の一定電圧に電力変換し前記二次電池に出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備えることを特徴とする。   According to the present invention, in the power supply system, a DC- that converts the output voltage of the metal-air primary battery to a predetermined constant voltage and outputs it to the secondary battery using the cut-off voltage of the metal-air primary battery as a minimum operating voltage. A DC converter is provided.

また本発明は、上記電源システムにおいて、前記二次電池から前記金属空気一次電池への電力流入を遮断する逆流防止手段を備えることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the power supply system further includes a backflow prevention means for blocking power inflow from the secondary battery to the metal-air primary battery.

また本発明は、上記電源システムにおいて、前記金属空気一次電池は、前記負極活物質がマグネシウム又はその合金から成るマグネシウム空気電池であることを特徴とする。   In the power supply system according to the present invention, the metal-air primary battery is a magnesium-air battery in which the negative electrode active material is made of magnesium or an alloy thereof.

また本発明は、上記電源システムにおいて、前記二次電池は、正極にリン酸鉄リチウムを含み、負極に黒鉛を含むリチウムイオン二次電池であることを特徴とする。   According to the present invention, in the power supply system, the secondary battery is a lithium ion secondary battery that includes lithium iron phosphate in a positive electrode and graphite in a negative electrode.

本発明によれば、金属空気一次電池と負荷の間に、金属空気一次電池の出力電力を貯蔵し、負荷に供給する二次電池を備える構成とした。これにより、負荷が要求する電力に対して金属空気一次電池の出力電流が小さくとも、多量の電力が二次電池に蓄えられることから、当該二次電池が電力を負荷に供給することで、大きな負荷の電源に利用することができ、また急激な負荷変動にも対応できる。   According to this invention, it was set as the structure provided with the secondary battery which stores the output electric power of a metal air primary battery and supplies it to a load between a metal air primary battery and load. As a result, even if the output current of the metal-air primary battery is small relative to the power required by the load, a large amount of power is stored in the secondary battery. It can be used as a load power source and can cope with sudden load fluctuations.

本発明の実施形態に係る電源システムの機能的構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the functional structure of the power supply system which concerns on embodiment of this invention. 電源システムを電気自動車に搭載した一態様を示す図である。It is a figure which shows the one aspect | mode which mounted the power supply system in the electric vehicle. マグネシウム空気電池の構造的構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural structure of a magnesium air battery. 電池ユニットの構造的構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural structure of a battery unit. 二次電池ユニットの構造を模式的に示す分解図である。It is an exploded view which shows the structure of a secondary battery unit typically.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る電源システム１の機能的構成を模式的に示す図である。
この電源システム１は、電力を負荷５に供給する電源であり、最大数十アンペアの電流を負荷５に供給できるように構成されており、例えば電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える駆動モータ等の電源として利用される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of a power supply system 1 according to the present embodiment.
The power supply system 1 is a power supply that supplies power to a load 5 and is configured to be able to supply a current of up to several tens of amperes to the load 5. For example, the power supply system 1 is mounted on an electric vehicle and includes a drive motor included in the electric vehicle. It is used as a power source.

この電源システム１は、図１に示すように、金属空気一次電池モジュール４と、二次電池群３０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１と、逆流防止ダイオード３２と、を備えている。
金属空気一次電池モジュール４は、金属空気一次電池の一種である複数のマグネシウム空気電池３を備えた電池モジュールである。この金属空気一次電池モジュール４の出力ラインＬ１に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１、逆流防止ダイオード３２、及び二次電池群３０が、この順に直列接続されている。二次電池群３０の出力ラインＬ２にはスイッチ６１が設けられ、このスイッチ６１を介して負荷５が接続され、スイッチ６１がオンする（閉じる）ことで負荷５に二次電池群３０が電気的に接続されて、当該二次電池群３０から負荷５に電力が供給される。 As shown in FIG. 1, the power supply system 1 includes a metal-air primary battery module 4, a secondary battery group 30, a DC-DC converter 31, and a backflow prevention diode 32.
The metal air primary battery module 4 is a battery module including a plurality of magnesium air batteries 3 which are a kind of metal air primary batteries. A DC-DC converter 31, a backflow prevention diode 32, and a secondary battery group 30 are connected in series to the output line L1 of the metal-air primary battery module 4 in this order. The output line L2 of the secondary battery group 30 is provided with a switch 61, and the load 5 is connected via the switch 61. When the switch 61 is turned on (closed), the secondary battery group 30 is electrically connected to the load 5. And the secondary battery group 30 supplies power to the load 5.

マグネシウム空気電池３は、上記の通り、金属空気一次電池の一種であり、マグネシウム燃料電池（ＭｇＦＣ：Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）とも呼ばれ、負極活物質に金属マグネシウム又はその合金が使用され、また電解液としては食塩水が用いられている。この食塩水を例えば海水から食塩水を精製するなどして、環境汚染が少ないクリーンなエネルギー源を構成できる。
このマグネシウム空気電池３には、約１ボルト〜１．５５ボルトの出力電圧を有する電池が用いられている。金属空気一次電池モジュール４は、９個のマグネシウム空気電池３を直列接続した４個の電池ユニット６を有することで、合計３６個（＝９個×４）のマグネシウム空気電池３を備える。金属空気一次電池モジュール４は、各電池ユニット６も直列接続されることで、それぞれのマグネシウム空気電池３の残容量（出力電圧）に応じて、約１ボルト〜約５５．８ボルト（＝１．５５Ｖ×９×４）の間の電圧を常時出力する。 As described above, the magnesium-air battery 3 is a kind of a metal-air primary battery, and is also called a magnesium fuel cell (MgFC). Metal magnesium or an alloy thereof is used as a negative electrode active material, and as an electrolyte. Is using saline. By purifying the saline from seawater, for example, a clean energy source with little environmental pollution can be configured.
As the magnesium-air battery 3, a battery having an output voltage of about 1 to 1.55 volts is used. The metal-air primary battery module 4 includes four battery units 6 in which nine magnesium air batteries 3 are connected in series, so that a total of 36 (= 9 × 4) magnesium air batteries 3 are provided. In the metal-air primary battery module 4, each battery unit 6 is also connected in series, so that about 1 volt to about 55.8 volts (= 1.5) depending on the remaining capacity (output voltage) of each magnesium-air battery 3. A voltage between 55 V × 9 × 4) is always output.

二次電池群３０は、金属空気一次電池モジュール４が常時に出力する電力を溜め込む（プールする）電力貯蔵手段として機能する装置であり、具体的には、互いに直列接続された複数（図示例では３個）の二次電池ユニット３３を備え、これらの二次電池ユニット３３が、いわゆるエネルギー電池パックとして構成されて電力を貯蔵する。
すなわち、この電源システム１では、金属空気一次電池モジュール４の出力電流は、これを構成する４個の電池ユニット６を電気的に直列接続して構成されることで出力電流の増大に寄与するものの、負荷５が要求する定格の最大負荷電流、更には定格の負荷電流（すなわち、この電源システム１が供給可能とする目標の最大出力電流、及び平均出力電流）よりは小さい。また、金属空気一次電池モジュール４の４個の電池ユニット６を構成するマグネシウム空気電池３は、負荷電流の変動に対する応答が遅いため、電気自動車の駆動モータのように負荷変動が頻繁に生じる負荷５に対し負荷電流を正常に供給できず、負荷５の動作に異常を生じる恐れもある。 The secondary battery group 30 is a device that functions as a power storage unit that accumulates (pools) the power that the metal-air primary battery module 4 outputs at all times. Specifically, the secondary battery group 30 includes a plurality of (in the illustrated example) connected in series. 3) secondary battery units 33, and these secondary battery units 33 are configured as so-called energy battery packs to store electric power.
That is, in the power supply system 1, the output current of the metal-air primary battery module 4 contributes to an increase in the output current by being configured by electrically connecting the four battery units 6 constituting the metal-air primary battery module 4. The rated maximum load current required by the load 5 is smaller than the rated load current (that is, the target maximum output current and average output current that can be supplied by the power supply system 1). Further, the magnesium-air battery 3 constituting the four battery units 6 of the metal-air primary battery module 4 has a slow response to fluctuations in the load current, so that the load 5 in which load fluctuations frequently occur like a drive motor of an electric vehicle. However, the load current cannot be normally supplied, and the operation of the load 5 may be abnormal.

そこで、この電源システム１では、金属空気一次電池モジュール４の電力を負荷５に直接供給するのではなく、二次電池群３０の二次電池ユニット３３に一旦貯蔵し、二次電池ユニット３３に貯蔵されている電力を負荷５に供給する構成としている。一般に、二次電池は、負荷変動に応じて瞬時に高出力を放電できることから、この電源システム１によれば、負荷５が大きく、また急激な変動が生じた場合でも、負荷５の要求に応じた電力の供給が可能となる。
これに加え、金属空気一次電池モジュール４は、エネルギー密度が非常に高いわりに出力電流は比較的小さく、長時間にわたり二次電池群３０の二次電池ユニット３３に電力を出力し続けることから、この電源システム１によれば、長い時間にわたる運転が可能であり、かつ、電気自動車の駆動モータのような大きな負荷５であっても、その負荷変動に応じて瞬時に高い電力の供給が可能となるものである。 Therefore, in the power supply system 1, the power of the metal-air primary battery module 4 is not directly supplied to the load 5 but is temporarily stored in the secondary battery unit 33 of the secondary battery group 30 and stored in the secondary battery unit 33. The electric power thus supplied is supplied to the load 5. In general, since the secondary battery can discharge a high output instantaneously according to the load fluctuation, according to the power supply system 1, even when the load 5 is large and abrupt fluctuation occurs, the demand of the load 5 is met. Power supply is possible.
In addition to this, the metal-air primary battery module 4 has a relatively high energy density, but the output current is relatively small and continues to output power to the secondary battery unit 33 of the secondary battery group 30 for a long time. According to the power supply system 1, it is possible to drive for a long time, and even a large load 5 such as a drive motor of an electric vehicle can instantaneously supply high power according to the load fluctuation. Is.

二次電池ユニット３３は、リチウムイオン二次電池モジュール３４と、バッテリマネージメントシステム（ＢＭＳ）３５とを備えている。
リチウムイオン二次電池モジュール３４は、複数のリチウムイオン二次電池（セル）４０（図５参照）を一組みにし、出力電圧を高めるべく各々のリチウムイオン二次電池（セル）４０を互いに電気的に直列接続した組電池である。リチウムイオン二次電池４０のそれぞれは、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う電池であり、このリチウムイオン二次電池４０では、正極や負極は特に限定されないが、正極にリン酸鉄リチウムを用い、負極に黒鉛を用いることが好ましい。なお、これらの物質を正・負極活物質に用いる理由については後述する。
この電源システム１では、３つのリチウムイオン二次電池モジュール３４を直列接続して二次電池群３０を構成することで、高容量化、及び高出力化が図られたエネルギー電池パックとして二次電池群３０が構成されており、この二次電池群３０は約５０Ａｈ（アンペアアワー）の放電容量を有し、約７２ボルト〜約８４ボルトの電圧を出力する。 The secondary battery unit 33 includes a lithium ion secondary battery module 34 and a battery management system (BMS) 35.
The lithium ion secondary battery module 34 includes a plurality of lithium ion secondary batteries (cells) 40 (see FIG. 5) as a set, and the lithium ion secondary batteries (cells) 40 are electrically connected to each other in order to increase the output voltage. Is a battery pack connected in series. Each of the lithium ion secondary batteries 40 is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, and is a battery in which lithium ions in the electrolyte bear electric conduction. In the lithium ion secondary battery 40, the positive electrode and the negative electrode are not particularly limited. However, it is preferable to use lithium iron phosphate for the positive electrode and graphite for the negative electrode. The reason why these materials are used for the positive and negative electrode active materials will be described later.
In this power supply system 1, a secondary battery is formed as an energy battery pack that achieves high capacity and high output by connecting three lithium ion secondary battery modules 34 in series to form a secondary battery group 30. A group 30 is configured, and the secondary battery group 30 has a discharge capacity of about 50 Ah (ampere hour) and outputs a voltage of about 72 volts to about 84 volts.

なお、一般的なハイブリッド自動車では、バッテリーとしてリチウムイオン二次電池が搭載されるが、このリチウムイオン二次電池は、一般に、最大出力が重要なファクターである、いわゆるパワー電池パックとして構成されている。これに対し、エネルギー電池パックは、パワーではなく、エネルギー密度が重要なファクターとなるものである。   In general hybrid vehicles, a lithium ion secondary battery is mounted as a battery, and this lithium ion secondary battery is generally configured as a so-called power battery pack in which maximum output is an important factor. . On the other hand, in the energy battery pack, not the power but the energy density is an important factor.

各々の二次電池ユニット３３のバッテリマネージメントシステム３５は、互いに協働して、二次電池群３０の総電圧や残容量等の表示制御を行う。またバッテリマネージメントシステム３５は、各個のリチウムイオン二次電池モジュール３４の充電制御、入出力電流や各個のリチウムイオン二次電池４０の電圧、温度などの監視、過放電や過充電に対する警告表示、といった各種の制御を行う。
すなわち、この電源システム１には、バッテリマネージメントシステム３５の制御の下、二次電池群３０の総電圧や残容量、いずれかのリチウムイオン二次電池４０の電圧異常、温度異常、過放電、及び過充電といった各種の警告を表示する表示器３６が設けられている。 The battery management systems 35 of the respective secondary battery units 33 cooperate with each other to perform display control such as the total voltage and the remaining capacity of the secondary battery group 30. Further, the battery management system 35 controls charging of each lithium ion secondary battery module 34, monitors input / output current, voltage and temperature of each lithium ion secondary battery 40, warning display for overdischarge and overcharge, etc. Perform various controls.
That is, in the power supply system 1, under the control of the battery management system 35, the total voltage and remaining capacity of the secondary battery group 30, voltage abnormality, temperature abnormality, overdischarge, and any of the lithium ion secondary batteries 40, and A display 36 for displaying various warnings such as overcharge is provided.

また電源システム１には、バッテリマネージメントシステム３５に専用の充電器３８を接続するコネクタ３７が設けられており、このコネクタ３７の出力が出力ラインＬ１に二次電池群３０の入力側で接続されている。充電器３８がコネクタ３７に接続されると、バッテリマネージメントシステム３５の制御の下、充電器３８から充電電力が二次電池ユニット３３のそれぞれのリチウムイオン二次電池モジュール３４に流入し充電が行われる。
３つの二次電池ユニット３３のうち入力段の二次電池ユニット３３には、出力ラインＬ１との電気的接続を遮断するスイッチ６０が設けられている。バッテリマネージメントシステム３５は、リチウムイオン二次電池４０に各種の異常を検知したときには、速やかにスイッチ６０をオフにすることで、充電器３８、又は金属空気一次電池モジュール４からリチウムイオン二次電池モジュール３４への電力流入を遮断する。 Further, the power supply system 1 is provided with a connector 37 for connecting a dedicated charger 38 to the battery management system 35, and the output of the connector 37 is connected to the output line L1 on the input side of the secondary battery group 30. Yes. When the charger 38 is connected to the connector 37, charging is performed by charging power from the charger 38 to each lithium ion secondary battery module 34 of the secondary battery unit 33 under the control of the battery management system 35. .
Of the three secondary battery units 33, the secondary battery unit 33 in the input stage is provided with a switch 60 that cuts off the electrical connection with the output line L1. When the battery management system 35 detects various abnormalities in the lithium ion secondary battery 40, the battery management system 35 quickly turns off the switch 60, so that the battery 38 or the metal air primary battery module 4 can switch the lithium ion secondary battery module. The electric power inflow to 34 is interrupted.

ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧の変動によらずに一定の電圧を二次電池群３０に出力するための電力変換回路である。ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の出力電圧は、二次電池群３０の平均放電電圧（この電源システム１では７６．８ボルト）以上であり定格の充電電圧（この電源システム１では８６ボルト）以下の範囲で設定されており、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧の変動によらずに二次電池群３０が安定的に充電される。この電源システム１では、二次電池群３０の平均放電電圧、及び充電電圧は、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧よりも十分に高く、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は昇圧回路として機能する。
なお、マグネシウム空気電池３は、空気極（正極）への酸素の供給状態によっても出力電流が変動する。このため、このＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、少なくとも金属空気一次電池モジュール４が出力し得る最大電流（この電源システム１では約２５Ａ）を入力、及び出力可能に構成されている。 The DC-DC converter 31 is a power conversion circuit for outputting a constant voltage to the secondary battery group 30 regardless of fluctuations in the output voltage of the metal-air primary battery module 4. The output voltage of the DC-DC converter 31 is not less than the average discharge voltage of the secondary battery group 30 (76.8 volts in the power supply system 1) and not more than the rated charge voltage (86 volts in the power supply system 1). The secondary battery group 30 is stably charged regardless of the fluctuation of the output voltage of the metal-air primary battery module 4. In the power supply system 1, the average discharge voltage and the charge voltage of the secondary battery group 30 are sufficiently higher than the output voltage of the metal-air primary battery module 4, and the DC-DC converter 31 functions as a booster circuit.
Note that the output current of the magnesium air battery 3 varies depending on the supply state of oxygen to the air electrode (positive electrode). Therefore, the DC-DC converter 31 is configured to be able to input and output at least a maximum current (about 25 A in the power supply system 1) that can be output by the metal-air primary battery module 4.

ここで、この二次電池群３０のリチウムイオン二次電池４０では、上述の通り、正極にリン酸鉄リチウムが用いられ、負極に黒鉛が用いられることが好ましい。というのは、正極にリン酸鉄リチウムを用いることでリチウムイオン二次電池４０の充放電曲線が平坦（略一定）になる。このため、リチウムイオン二次電池４０に電圧差を与えて充電する際に、充電電圧を一定に固定した場合でも安定的に充電が行えることから、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の出力電圧をリチウムイオン二次電池４０の電圧に応じて変える必要がなく、出力電圧の設定が容易となるためである。これに加え、正極にリン酸鉄リチウムを用い、負極に黒鉛を用いたリチウムイオン二次電池４０は、高効率、高安全、及び長寿命であることから、高性能の電源システム１が得られる。   Here, in the lithium ion secondary battery 40 of the secondary battery group 30, as described above, it is preferable that lithium iron phosphate is used for the positive electrode and graphite is used for the negative electrode. This is because by using lithium iron phosphate for the positive electrode, the charge / discharge curve of the lithium ion secondary battery 40 becomes flat (substantially constant). For this reason, when charging is performed by applying a voltage difference to the lithium ion secondary battery 40, stable charging can be performed even when the charging voltage is fixed, so that the output voltage of the DC-DC converter 31 is set to the lithium ion secondary battery. This is because it is not necessary to change the voltage according to the voltage of the secondary battery 40 and the setting of the output voltage is facilitated. In addition, the lithium ion secondary battery 40 using lithium iron phosphate for the positive electrode and graphite for the negative electrode has high efficiency, high safety, and long life, so that a high-performance power supply system 1 can be obtained. .

また、このＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、金属空気一次電池モジュール４のカットオフ電圧を作動最低電圧として作動するように構成されている。カットオフ電圧は、金属空気一次電池モジュール４の放電時の出力電圧が急激に低下し始めて過放電状態になり始めることを示す電圧であり、作動最低電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１が電力変換を行う入力電圧の最低電圧である。すなわち、このＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧がカットオフ電圧を下回り過放電状態になり始めると電力変換を停止し、二次電池群３０への電力供給を停止することとなる。   The DC-DC converter 31 is configured to operate with the cut-off voltage of the metal-air primary battery module 4 as the minimum operating voltage. The cut-off voltage is a voltage indicating that the output voltage at the time of discharge of the metal-air primary battery module 4 starts to rapidly decrease and starts to be in an overdischarge state, and the minimum operating voltage is the DC-DC converter 31 that performs power conversion. This is the minimum input voltage to be performed. That is, the DC-DC converter 31 stops power conversion when the output voltage of the metal-air primary battery module 4 falls below the cut-off voltage and enters an overdischarge state, and stops power supply to the secondary battery group 30. It will be.

逆流防止ダイオード３２は、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧がカットオフ電圧を下回り、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１が停止した場合に、高電位側の二次電池群３０からＤＣ−ＤＣコンバータ３１に電力が流れ出るのを防止する回路である。
これにより、二次電池群３０の電力がＤＣ−ＤＣコンバータ３１の側に流出してロスとなることがないので、金属空気一次電池モジュール４の残容量が無くなった後は、当該二次電池群３０の残容量が負荷５の駆動に効率良く使用されることとなる。
これに加え、金属空気一次電池モジュール４の残容量が無くなったとき、当該金属空気一次電池モジュール４を直ぐに交換できない場合には、二次電池群３０を充電器３８で充電して暫定的に負荷５に電力を供給することもできる。 The backflow prevention diode 32 supplies power from the secondary battery group 30 on the high potential side to the DC-DC converter 31 when the output voltage of the metal-air primary battery module 4 falls below the cutoff voltage and the DC-DC converter 31 stops. This is a circuit that prevents the flow of liquid.
Thereby, since the electric power of the secondary battery group 30 does not flow out to the DC-DC converter 31 side and becomes a loss, the secondary battery group after the remaining capacity of the metal-air primary battery module 4 is lost. The remaining capacity of 30 is efficiently used for driving the load 5.
In addition, when the remaining capacity of the metal-air primary battery module 4 is exhausted and the metal-air primary battery module 4 cannot be immediately replaced, the secondary battery group 30 is charged by the charger 38 and temporarily loaded. 5 can also be supplied with power.

図２は、電源システム１を電気自動車７０に搭載した一態様を示す図である。
同図に示す電気自動車７０は、３つの車輪（図示せず）が車両中心線Ｃに対して左右対称な二等辺三角形に配置された３輪自動車であり、車両を駆動する駆動モータ（図示せず）を動力として走行する自動車である。電源システム１は、電気自動車７０の車体フレーム７１に組み付けられ、駆動モータの負荷変動に応じて安定的に電力を供給する。 FIG. 2 is a diagram illustrating an aspect in which the power supply system 1 is mounted on the electric vehicle 70.
The electric vehicle 70 shown in the figure is a three-wheeled vehicle in which three wheels (not shown) are arranged in an isosceles triangle symmetrical with respect to the vehicle center line C, and a drive motor (not shown) for driving the vehicle. Z)). The power supply system 1 is assembled to the body frame 71 of the electric vehicle 70 and stably supplies power according to the load fluctuation of the drive motor.

電源システム１が備える各部材のうち、電池を構成する金属空気一次電池モジュール４、及び二次電池ユニット３３については比較的重量が大きく、何か対策を施さなければ、電気自動車７０に電源システム１を搭載したときに車体の重量バランスが悪くなってしまう。
そこで、この電源システム１では、複数個の二次電池ユニット３３をそれぞれ個別の外装ケース体７２に収め、これらを車両中心線Ｃに対して左右対称となる位置に配置することで、重量バランスが図られている。具体的には、３個の二次電池ユニット３３のそれぞれを、車両中心線Ｃの上に設けられた運転席７３の左右両側、及び背後に配置することとしている。 Of the members included in the power supply system 1, the metal-air primary battery module 4 and the secondary battery unit 33 constituting the battery are relatively heavy, and if no measures are taken, the power supply system 1 is connected to the electric vehicle 70. When installed, the weight balance of the car body will deteriorate.
Therefore, in this power supply system 1, a plurality of secondary battery units 33 are housed in individual exterior case bodies 72, and these are arranged at positions that are symmetrical with respect to the vehicle center line C, so that the weight balance is achieved. It is illustrated. Specifically, each of the three secondary battery units 33 is arranged on the left and right sides of the driver's seat 73 provided on the vehicle center line C and on the rear side.

また、金属空気一次電池モジュール４は、車両中心線Ｃに沿った運転席の背後であって、車両中心線Ｃ上に配置されている二次電池ユニット３３よりも高い位置に配置されている。金属空気一次電池モジュール４は、４個の電池ユニット６を車両中心線Ｃに左右対称に２個ずつ配置して設けられることで左右の重量バランスが図られている。
更に、金属空気一次電池モジュール４が二次電池ユニット３３よりも高い位置に配置されているため、電気自動車７０の走行時には、走行風が他の二次電池ユニット３３によって遮蔽されることなく金属空気一次電池モジュール４に吹き付けられることとなり、マグネシウム空気電池３の空気極１３での酸素との反応が促される。 The metal-air primary battery module 4 is disposed behind the driver's seat along the vehicle center line C and higher than the secondary battery unit 33 disposed on the vehicle center line C. The metal-air primary battery module 4 is provided with two battery units 6 arranged symmetrically with respect to the vehicle center line C two by two, thereby achieving a weight balance between the left and right.
Further, since the metal-air primary battery module 4 is disposed at a position higher than the secondary battery unit 33, the traveling air is not shielded by the other secondary battery units 33 when the electric vehicle 70 is traveling. The primary battery module 4 is sprayed, and the reaction with oxygen at the air electrode 13 of the magnesium-air battery 3 is promoted.

なお、この電気自動車７０において、ブレーキ時や下り坂走行時などの減速エネルギーを回生エネルギーとして回収し、二次電池群３０を充電する構成としても良い。この場合、金属空気一次電池モジュール４の残容量が無くなっている状態で回生エネルギーにより二次電池群３０が充電されたとしても、上記の逆流防止ダイオード３２によって、二次電池群３０から金属空気一次電池モジュール４側への逆流が防止されロスとなることがないから、金属空気一次電池モジュール４の残容量が無くなった後の走行距離を効率良く延ばすことができる。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１、及び逆流防止ダイオード３２等の比較的軽量で小型の電気回路部品は、例えば運転席７３の直下等に配置される。 The electric vehicle 70 may be configured such that deceleration energy during braking or traveling downhill is collected as regenerative energy and the secondary battery group 30 is charged. In this case, even if the secondary battery group 30 is charged by regenerative energy in a state where the remaining capacity of the metal-air primary battery module 4 is exhausted, the above-described reverse current prevention diode 32 causes the metal-air primary battery 30 to be Since backflow to the battery module 4 side is prevented and no loss occurs, the travel distance after the remaining capacity of the metal-air primary battery module 4 is eliminated can be efficiently extended.
In addition, relatively lightweight and small electric circuit components such as the DC-DC converter 31 and the backflow prevention diode 32 are arranged, for example, directly below the driver's seat 73.

次いで、マグネシウム空気電池３、及び電池ユニット６の構造的構成の一例を説明する。
図３はマグネシウム空気電池３の構造的構成を示す斜視図であり、図４は電池ユニット６の構造的構成を模式的に示す図である。
このマグネシウム空気電池３は、図３に示すように、合成樹脂材料で形成された扁平な筐体１１を備え、この筐体１１の側面１１Ａに露出する空気極１３と、当該筐体１１内に収容される板状の金属極（図示せず）とを備える。本構成では、空気極１３は正極として作用し、金属極が負極活物質（負極）として作用する。筐体１１の上部には蓋体１７が配置され、この蓋体１７には、負極端子１５、及び正極端子１６が設けられている。 Next, an example of the structural configuration of the magnesium-air battery 3 and the battery unit 6 will be described.
FIG. 3 is a perspective view showing the structural configuration of the magnesium-air battery 3, and FIG. 4 is a diagram schematically showing the structural configuration of the battery unit 6.
As shown in FIG. 3, the magnesium-air battery 3 includes a flat casing 11 made of a synthetic resin material. The air electrode 13 exposed on the side surface 11 </ b> A of the casing 11 and the casing 11 And a plate-shaped metal electrode (not shown) to be accommodated. In this configuration, the air electrode 13 functions as a positive electrode, and the metal electrode functions as a negative electrode active material (negative electrode). A lid 17 is disposed on the top of the housing 11, and a negative terminal 15 and a positive terminal 16 are provided on the lid 17.

このマグネシウム空気電池３では、空気極１３の表面積の増大を図るために、筐体１１に内蔵した１枚の金属極の両面に対向させて２枚の空気極１３を配設し、それぞれの空気極１３を筐体１１の両側の側面１１Ａから露出させている（図３では片側の側面１１Ａのみを示す）。この空気極１３の枚数の増加によって、空気極１３と金属極の対向面積が増大し、１個のマグネシウム空気電池３の出力電流が増大する。
また、このマグネシウム空気電池３では、筐体１１は、その両側の側面１１Ａを構成する側面パネル１２がボルト等で取り付けられている。それぞれの側面パネル１２の面内には、複数（図示例では４個）の矩形開口１２Ａが設けられ、それぞれの矩形開口１２Ａから空気極１３を露出させている。
また、マグネシウム空気電池３の空気極１３と直交する側面の両側には後述する結束具１８を収納するための凹部が、上部、中部、下部の３箇所に形成されている。 In this magnesium-air battery 3, in order to increase the surface area of the air electrode 13, two air electrodes 13 are arranged to face both surfaces of one metal electrode built in the housing 11, and each air The poles 13 are exposed from the side surfaces 11A on both sides of the housing 11 (only one side surface 11A is shown in FIG. 3). As the number of the air electrodes 13 increases, the facing area between the air electrodes 13 and the metal electrodes increases, and the output current of one magnesium air battery 3 increases.
In the magnesium-air battery 3, the casing 11 is attached with side panels 12 constituting the side surfaces 11 </ b> A on both sides thereof with bolts or the like. A plurality (four in the illustrated example) of rectangular openings 12A are provided in the surface of each side panel 12, and the air electrode 13 is exposed from each of the rectangular openings 12A.
Further, on both sides of the side surface orthogonal to the air electrode 13 of the magnesium-air battery 3, recesses for accommodating a binding tool 18 which will be described later are formed at three locations, an upper portion, a middle portion, and a lower portion.

電池ユニット６は、図４に示すように、９個の上記マグネシウム空気電池３がそれぞれの空気極１３が対向するように平行に並べられ、空気極１３と直交する側面の凹部に複数本の結束具１８を配置して、結束して一体に構成されている。また、マグネシウム空気電池３は、互いの間に所定の隙間αを設けて配置され、それぞれの隙間αが空気の流通路として構成されている。これにより、全てのマグネシウム空気電池３で両側の側面１１Ａに空気が流通し、空気極１３での酸素の吸収が促進されることから、これらマグネシウム空気電池３のそれぞれから、より大電流の取り出しが可能になる。
特に、電気自動車７０に搭載する際には、前掲図２に示したように、それぞれのマグネシウム空気電池３の間の隙間αを走行風が吹き抜ける向きで電池ユニット６が配置されている。
なお、電池ユニット６において、各マグネシウム空気電池３は、電気的には直列接続されることは上述の通りである。 As shown in FIG. 4, the battery unit 6 is composed of nine magnesium air batteries 3 arranged in parallel so that the air electrodes 13 face each other, and a plurality of bundles are formed in the recesses on the side surfaces orthogonal to the air electrodes 13. The tool 18 is arranged and bound to form a single body. In addition, the magnesium-air battery 3 is arranged with a predetermined gap α between each other, and each gap α is configured as an air flow path. As a result, air flows through the side surfaces 11A on both sides of all the magnesium-air batteries 3 and oxygen absorption at the air electrode 13 is promoted, so that a larger current can be taken out from each of these magnesium-air batteries 3. It becomes possible.
In particular, when the battery unit 6 is mounted on the electric vehicle 70, as shown in FIG. 2, the battery unit 6 is arranged in such a direction that the traveling wind blows through the gaps α between the magnesium-air batteries 3.
In the battery unit 6, the magnesium air batteries 3 are electrically connected in series as described above.

次いで、上記二次電池ユニット３３の構造的構成の一例を説明する。
図５は二次電池ユニット３３の構造を模式的に示す分解図である。
二次電池ユニット３３は、上述の通り、リチウムイオン二次電池モジュール３４と、バッテリマネージメントシステム３５とを備えている。
このリチウムイオン二次電池モジュール３４は、図５に示すように、略直方体形状に構成され、同じく略直方体形状の外装ケース体７２（図２参照）に収められている。この外装ケース体７２は、リチウムイオン二次電池モジュール３４の底面を覆う外装ケース底面４１と、天面を覆う外装ケース天面４２と、左右の側面をそれぞれ覆う外装ケース側面４３、４４と、正面を覆う外装ケース正面４５と、背面を覆う外装ケース背面４６とを備え、これらを箱型に結合して構成されている。
この結合に際し、外装ケース底面４１、及び外装ケース天面４２を除いた他の面４３〜４６の縁部が適宜に外方にＬ字状に折り曲げられて接合用縁部４８が形成され、各面の全ての結合箇所では接合用縁部４８で面接触するように構成されている。この接合用縁部４８には隙間からの浸水を防止すべく、この隙間を埋めるように防水シート４９が設けられている。 Next, an example of the structural configuration of the secondary battery unit 33 will be described.
FIG. 5 is an exploded view schematically showing the structure of the secondary battery unit 33.
As described above, the secondary battery unit 33 includes the lithium ion secondary battery module 34 and the battery management system 35.
As shown in FIG. 5, the lithium ion secondary battery module 34 is configured in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is housed in an exterior case body 72 (see FIG. 2) having a substantially rectangular parallelepiped shape. The exterior case body 72 includes an exterior case bottom surface 41 that covers the bottom surface of the lithium ion secondary battery module 34, an exterior case top surface 42 that covers the top surface, exterior case side surfaces 43 and 44 that cover the left and right sides, respectively, An exterior case front surface 45 covering the back surface and an exterior case back surface 46 covering the back surface, which are combined in a box shape.
In this connection, the edge portions of the other surfaces 43 to 46 except for the outer case bottom surface 41 and the outer case top surface 42 are appropriately bent outward in an L shape to form bonding edges 48. It is constituted so as to be in surface contact with the joining edge portion 48 at all joint portions of the surfaces. The bonding edge 48 is provided with a waterproof sheet 49 so as to fill the gap in order to prevent water from entering the gap.

また、外装ケース体７２は、外装ケース天面４２とリチウムイオン二次電池モジュール３４との間に配線スペースを確保するための外装ケース中板天面５０を備え、更に、外装ケース正面４６とリチウムイオン二次電池モジュール３４との間に、上記バッテリマネージメントシステム３５を含む各種の電気回路が組み付けられた外装ケース中板背面５１を備えている。この外装ケース中板背面５１を覆う外装ケース背面４６には、バッテリマネージメントシステム３５やリチウムイオン二次電池モジュール３４等と電気的に接続される少なくとも１本のコネクタ５２が設けられている。   The exterior case body 72 includes an exterior case middle plate top surface 50 for securing a wiring space between the exterior case top surface 42 and the lithium ion secondary battery module 34, and further includes an exterior case front surface 46 and a lithium Between the ion secondary battery module 34, an outer case middle plate back surface 51 in which various electric circuits including the battery management system 35 are assembled is provided. At least one connector 52 that is electrically connected to the battery management system 35, the lithium ion secondary battery module 34, or the like is provided on the outer case back 46 that covers the rear case middle plate back 51.

以上、説明した実施形態によれば、次のような効果を奏する。
すなわち、マグネシウム空気電池３を備える金属空気一次電池モジュール４と負荷５の間に、金属空気一次電池モジュール４の出力電力を貯蔵し、負荷５に供給する複数の二次電池ユニット３３を備える構成とした。
これにより、負荷が要求する電力に対して金属空気一次電池モジュール４の出力電流が小さくとも、多量の電力が二次電池ユニット３３に蓄えられることから、当該二次電池ユニット３３が電力を負荷に供給することで、大きな負荷の電源に利用することができ、また急激な負荷変動にも十分に対応できる。 As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
That is, a configuration including a plurality of secondary battery units 33 that store output power of the metal air primary battery module 4 and supply the load 5 between the metal air primary battery module 4 including the magnesium air battery 3 and the load 5. did.
Thereby, even if the output current of the metal-air primary battery module 4 is small with respect to the power required by the load, a large amount of power is stored in the secondary battery unit 33, so that the secondary battery unit 33 uses the power as a load. By supplying it, it can be used for a power source of a large load and can sufficiently cope with a sudden load fluctuation.

また本実施形態によれば、金属空気一次電池モジュール４のカットオフ電圧を作動最低電圧として、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧を所定の一定電圧に電力変換し二次電池ユニット３３に出力するＤＣ−ＤＣコンバータ３１を備える構成とした。
これにより、金属空気一次電池モジュール４の出力電圧の変動によらずに二次電池ユニット３３を安定的に充電することができる。 Further, according to the present embodiment, the cut-off voltage of the metal-air primary battery module 4 is used as the lowest operating voltage, and the output voltage of the metal-air primary battery module 4 is converted into a predetermined constant voltage and output to the secondary battery unit 33. The DC-DC converter 31 is provided.
Thereby, the secondary battery unit 33 can be stably charged irrespective of the fluctuation of the output voltage of the metal-air primary battery module 4.

また、本実施形態によれば、二次電池ユニット３３から金属空気一次電池モジュール４への電力流入を遮断する逆流防止ダイオード３２を備える構成とした。
これにより、二次電池ユニット３３の電力がＤＣ−ＤＣコンバータ３１の側に流出してロスとなることがないので、金属空気一次電池モジュール４の残容量が無くなった後は、当該二次電池ユニット３３の残容量が流出によるロスを抑えて負荷５の駆動に効率良く使用されることとなる。
これに加え、金属空気一次電池モジュール４の残容量が無くなったとき、当該金属空気一次電池モジュール４を直ぐに交換できない場合には、二次電池ユニット３３を充電器３８で充電して暫定的に負荷５に電力を供給することもできる。 Moreover, according to this embodiment, it was set as the structure provided with the backflow prevention diode 32 which interrupts | blocks the electric power inflow from the secondary battery unit 33 to the metal air primary battery module 4. FIG.
Thereby, since the electric power of the secondary battery unit 33 does not flow out to the DC-DC converter 31 side and becomes a loss, the secondary battery unit 33 becomes free after the remaining capacity of the metal-air primary battery module 4 is lost. The remaining capacity of 33 is efficiently used for driving the load 5 while suppressing loss due to outflow.
In addition to this, when the remaining capacity of the metal-air primary battery module 4 is exhausted and the metal-air primary battery module 4 cannot be immediately replaced, the secondary battery unit 33 is charged by the charger 38 and temporarily loaded. 5 can also be supplied with power.

また、本実施形態によれば、金属空気一次電池モジュール４が備える金属空気一次電池として、負極活物質がマグネシウムを含むマグネシウム空気電池３を用いる構成とした。
マグネシウム空気電池３を用いることで、電解液として食塩水を利用できるため、例えば海水から食塩水を精製するなどして、環境汚染が少ないクリーンなエネルギー源を構成できる。
なお、本実施形態では、金属空気一次電池モジュール４として、マグネシウム空気電池３を例示しているが、負極を構成する金属極としてマグネシウム金属に変えてその合金、又は亜鉛、鉄、アルミニウム等の金属又はその合金を用いることも可能である。
この場合、電解液としてはアルカリ電解液を使用することができる。 Moreover, according to this embodiment, it was set as the structure which uses the magnesium air battery 3 in which a negative electrode active material contains magnesium as a metal air primary battery with which the metal air primary battery module 4 is equipped.
By using the magnesium-air battery 3, salt water can be used as the electrolytic solution. Therefore, a clean energy source with little environmental pollution can be configured by, for example, purifying the salt water from seawater.
In the present embodiment, the magnesium-air battery 3 is illustrated as the metal-air primary battery module 4, but the alloy, or a metal such as zinc, iron, aluminum, etc., instead of magnesium metal as the metal electrode constituting the negative electrode Alternatively, an alloy thereof can be used.
In this case, an alkaline electrolyte can be used as the electrolyte.

また本実施形態によれば、二次電池群３０が備える二次電池は、正極にリン酸鉄リチウムを含み、負極に黒鉛を含むリチウムイオン二次電池４０としたため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の出力電圧により電圧差を加えて充電する場合でも、当該出力電圧をリチウムイオン二次電池４０の電圧に応じて変動させる必要がなく、出力電圧の設定が容易となる。また、かかるリチウムイオン二次電池４０は、高効率、高安全、及び長寿命であることから、高性能の電源システム１が得られる。   Further, according to the present embodiment, the secondary battery included in the secondary battery group 30 is the lithium ion secondary battery 40 including lithium iron phosphate in the positive electrode and graphite in the negative electrode, and thus the output of the DC-DC converter 31. Even when charging is performed by adding a voltage difference depending on the voltage, it is not necessary to vary the output voltage in accordance with the voltage of the lithium ion secondary battery 40, and the setting of the output voltage is facilitated. Further, since the lithium ion secondary battery 40 has high efficiency, high safety, and long life, the high-performance power supply system 1 can be obtained.

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。   The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態において、金属空気一次電池モジュール４が備えるマグネシウムを含むマグネシウム空気電池３の直列数、及び、二次電池群３０が備えるリチウムイオン二次電池４０の直列数は、負荷５の種類、要求される出力電力等に応じて調整可能である。   For example, in the embodiment described above, the series number of magnesium-air batteries 3 containing magnesium included in the metal-air primary battery module 4 and the series number of lithium ion secondary batteries 40 included in the secondary battery group 30 are It can be adjusted according to the type and required output power.

また例えば、電源システム１では、複数の二次電池ユニット３３を備えて二次電池群３０を構成したが、これに限らず、１つの二次電池ユニット３３だけを備え、二次電池群３０を構成しなくとも良い。   Further, for example, in the power supply system 1, the secondary battery group 30 is configured by including a plurality of secondary battery units 33. However, the present invention is not limited to this, and only one secondary battery unit 33 is provided. It does not have to be configured.

また、本発明の電源システム１は、電気自動車やハイブリッド自動車に限らず、大きな出力電流を要求する負荷の電源として用いることができる。   The power supply system 1 of the present invention is not limited to an electric vehicle or a hybrid vehicle, and can be used as a power source for a load that requires a large output current.

１ 電源システム
３ マグネシウム空気電池（金属空気一次電池）
４ 金属空気一次電池モジュール
５ 負荷
６ 電池ユニット
１３ 空気極
３０ 二次電池群
３１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３２ 逆流防止ダイオード（逆流防止手段）
３３ 二次電池ユニット
３４ リチウムイオン二次電池モジュール
３５ バッテリマネージメントシステム
４０ リチウムイオン二次電池（二次電池）
７０ 電気自動車
７１ 車体フレーム
７２ 外装ケース体
Ｃ 車両中心線 1 Power supply system 3 Magnesium air battery (metal air primary battery)
4 Metal-air primary battery module 5 Load 6 Battery unit 13 Air electrode 30 Secondary battery group 31 DC-DC converter 32 Backflow prevention diode (backflow prevention means)
33 Secondary battery unit 34 Lithium ion secondary battery module 35 Battery management system 40 Lithium ion secondary battery (secondary battery)
70 Electric Vehicle 71 Body Frame 72 Exterior Case Body C Vehicle Center Line

Claims (5)

金属又はその合金から成る負極活物質を備えた金属極と空気極を対向配置した金属空気一次電池を備え、前記金属空気一次電池の電力を負荷に供給する電源システムにおいて、
前記金属空気一次電池と前記負荷の間に、前記金属空気一次電池の出力電力を貯蔵し、前記負荷に供給する二次電池を備えた
ことを特徴とする電源システム。 In a power supply system comprising a metal air primary battery in which a metal electrode having a negative electrode active material made of metal or an alloy thereof and an air electrode are arranged to face each other, and supplying power of the metal air primary battery to a load,
A power supply system comprising a secondary battery that stores output power of the metal-air primary battery and supplies the output power to the load between the metal-air primary battery and the load. 前記金属空気一次電池のカットオフ電圧を作動最低電圧として前記金属空気一次電池の出力電圧を所定の一定電圧に電力変換し前記二次電池に出力するＤＣ−ＤＣコンバータを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。   A DC-DC converter that converts the output voltage of the metal-air primary battery into a predetermined constant voltage and outputs it to the secondary battery using the cut-off voltage of the metal-air primary battery as a minimum operating voltage is provided. Item 2. The power supply system according to Item 1. 前記二次電池から前記金属空気一次電池への電力流入を遮断する逆流防止手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電源システム。   3. The power supply system according to claim 1, further comprising a backflow prevention unit configured to block power inflow from the secondary battery to the metal-air primary battery. 前記金属空気一次電池は、前記負極活物質がマグネシウム又はその合金から成るマグネシウム空気電池であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電源システム。   4. The power supply system according to claim 1, wherein the metal-air primary battery is a magnesium-air battery in which the negative electrode active material is made of magnesium or an alloy thereof. 5. 前記二次電池は、正極にリン酸鉄リチウムを含み、負極に黒鉛を含むリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電源システム。   5. The power supply system according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery including lithium iron phosphate as a positive electrode and graphite as a negative electrode.
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