JP3486110B2 - ナトリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転制御システム及び運転方法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転制御システム及び運転方法Info
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Description
ム−硫黄電池で構成されるモジュール電池の複数個を電
気的に接続して成るバッテリーの運転制御システム及び
その運転方法に関する。
活物質である溶融金属ナトリウム、他方には陽極活物質
である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対し
て選択的な透過性を有するベータアルミナ固体電解質で
隔離し、300〜350℃で作動させる高温二次電池で
ある。
ーは、上記のような構成を有する単電池を複数個接続
し、断熱容器に収容して成るモジュール電池を、さらに
複数個直列及び/又は並列に接続して構成される。図8
は、ナトリウム−硫黄電池を用いたバッテリーの構成を
示す概略図で、複数個のモジュール電池1により複数列
のモジュール電池列2を構成し、各モジュール電池列2
を並列に接続した後、複数の交直変換装置(インバー
タ)3を並列接続したものと直列に接続してバッテリー
が構成されている。
たバッテリーの運転は、第一休止段階、放電段階、第二
休止段階、充電段階からなるサイクルを繰り返して行わ
れる。放電段階においては、溶融ナトリウムが電子を放
出してナトリウムイオンとなり、これが固体電解質管を
透過して陽極側に移動し、硫黄及び外部回路を通ってき
た電子と反応して多硫化ナトリウムを生成し、所定の電
圧を発生させる。一方、充電時においては、放電とは逆
にナトリウム及び硫黄の生成反応が起こる。このバッテ
リーにおける充放電特性を図7のグラフに示す。
たバッテリーにおいては、放電時、各モジュール電池列
2で発生した直流電圧を交直変換装置3を介して交流電
圧に変換し、変圧器(トランス)4を介して取り出さ
れ、送電される。そして、各モジュール電池列2の電圧
を検知する電池制御手段5、および、交直変換装置3を
制御する交直変換装置制御手段6が設けられている。
に示すような構成のバッテリーにおいては、複数個のモ
ジュール電池列2のうちの1つの単電池に故障が発生し
た場合、故障したモジュール電池列の充放電能力(容
量)が低下することにより、図6のように、放電可能な
時間が設定時間に比して短縮し、そのため、他のモジュ
ール電池列の運転も故障したモジュール電池列の放電時
間に合わせる必要があった。すなわち、従来の構成のバ
ッテリーでは、モジュール電池列2の単電池に1つでも
故障が発生すれば、その故障したモジュール電池列の能
力に合わせて充放電の運転を行う必要があった。
されたものであり、その目的とするところは、単電池故
障発生時には、故障したモジュール電池列の充放電電力
を減少させ、健全なモジュール電池列の充放電電力を増
加させる運転を行うことにより、故障発生による不足電
力量を健全なモジュール電池列によって補償する運転制
御システムとその運転方法を提供することにある。
れば、複数のナトリウム−硫黄電池で構成されるモジュ
ール電池の複数個を電気的に接続して成るバッテリーの
運転制御システムであって、複数個のモジュール電池に
より複数列のモジュール電池列を構成するとともに、各
モジュール電池列に対してそれぞれ交直変換装置を接続
し、この交直変換装置に接続したモジュール電池列ごと
に独立して充放電の運転を制御することを特徴とするナ
トリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転制御シス
テム、が提供される。
モジュール電池列に故障が発生した時、当該故障モジュ
ール電池列の充放電電力を減少させるとともに、その他
の健全なモジュール電池列の充放電電力を増加させ、故
障発生による不足電力量を健全なモジュール電池列によ
って補償することが望ましい。
−硫黄電池で構成されるモジュール電池の複数個を電気
的に接続して成るバッテリーであって、複数個のモジュ
ール電池により複数列のモジュール電池列を構成すると
ともに、各モジュール電池列に対してそれぞれ交直変換
装置を接続し、この交直変換装置に接続したモジュール
電池列ごとに独立して充放電の運転を制御するバッテリ
ーの運転方法において、モジュール電池列に故障が発生
した時、当該故障モジュール電池列の充放電電力を減少
させるとともに、その他の健全なモジュール電池列の充
放電電力を増加させ、故障発生による不足電力量を健全
なモジュール電池列によって補償することを特徴とする
ナトリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転方法、
が提供される。
面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係るバッ
テリーの運転制御システムの基本構成の一例を示す概略
説明図、図2は本発明に係るバッテリーの運転制御シス
テムの基本構成の他の例を示す概略説明図である。な
お、図1と図2の構成の相違は、図1ではトランスが1
台であるのに対し、図2ではトランスが2台であること
であり、その他の構成は同じである。
電池10により複数列のモジュール電池列20を構成
し、各モジュール電池列20に対してそれぞれ交直変換
装置(インバータ)30を接続している。そして、この
交直変換装置30は双方向交直変換装置であって、それ
に接続したモジュール電池列20の列単位ごとに独立し
て充放電運転の制御をするために、各モジュール電池列
20のそれぞれにおける電圧を検知して各モジュール電
池列20の故障を判別する電池制御手段40と、この電
池制御手段40からの信号を受け、各モジュール電池列
20の出力の増減指令を各交直変換装置30に送信する
交直変換装置制御手段50を設けている。なお、60は
トランスを示す。
電運転を行うが、モジュール電池列20のいずれかに故
障が発生した場合には、電池制御手段40がその出力の
変動、低下を検知して故障の発生を判別する。そして、
電池制御手段40がモジュール電池列20の故障を判別
すると、電池制御手段40は、信号を交直変換装置制御
手段50に送信して、その内容に基づき、交直変換装置
制御手段50は各交直変換装置30に信号を送信して、
故障したモジュール電池列20の充放電電力を所定量減
少させるようその電圧を下げさせるとともに、その他の
健全なモジュール電池列20の充放電電力を所定量増加
させるようその電圧を上げさせることを指令する。
池列20の充放電電力を減少させるとともに、その他の
健全なモジュール電池列20の充放電電力を増加させる
ことにより、故障発生による不足電力量を健全なモジュ
ール電池列20によって補償することができる。
以下、制御システムの条件を記す。 (1)システム規模 …2MW (2)モジュール電池列…500kW (3)電池構成 …図1に示す構成のシステム 50kWのモジュール電池10が10個集まってモジュ
ール電池列20を構成し、このモジュール電池列20を
4列設けたものである。このモジュール電池10は、3
60本の単電池から構成されている。また、単電池は、
初期容量を115%とした。
範囲としては健全なモジュール電池列の出力が105
%、故障モジュール電池列の運転範囲を出力85%と設
定した。この運転モードを図3に示す。
を行う。図5は本システムの制御アルゴリズムを示して
おり、電池制御手段40により常時各モジュール電池列
20の電圧を監視する。次いで、各モジュール電池列2
0の放電末開路電圧を比較することにより、各モジュー
ル電池列20の電池故障の有無を判別する。上記の放電
末開路電圧の比較により、A〜Dの4列のモジュール電
池列20のいずれかに電池故障が発生したことが判別し
た場合、OR回路70により、次回の放電時から、各モ
ジュール電池列20の出力を、表1に示すように出力調
整した動作モードとなるよう、電池制御手段40から信
号を各交直変換装置30に送信する。この場合の充放電
特性を図4に示す。
れば、故障したモジュール電池列20の出力を85%に
下げ、一方、健全なモジュール電池列20の出力を10
5%に上げることにより、放電時間を健全時と同様に8
時間行うことができ、その結果、バッテリーの充放電電
力(容量)の低下を15%補償することができる。ま
た、モジュール電池の点検時には、一列単位で停止し点
検することもできるため、点検時においてもバッテリー
の運転を停止する必要がない。
ば、単電池の故障期間のみ、当該故障電池を含むモジュ
ール電池列の出力を所定量下げるとともに、その下げた
出力に相当する出力分を、健全なモジュール電池列の出
力を増加させることにより補償する制御運転を行うた
め、コストにほとんど影響しない範囲の出力増加で故障
モジュール電池列の出力を補償することができる。
の基本構成の一例を示す概略説明図である。
の基本構成の他の例を示す概略説明図である。
グラフである。
テリーの充放電特性を示すグラフである。
ムである。
を示すグラフである。
フである。
る。
…交直変換装置(インバータ)、40…電池制御手段、
50…交直変換装置制御手段。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数のナトリウム−硫黄電池で構成され
るモジュール電池の複数個を電気的に接続して成るバッ
テリーの運転制御システムであって、複数個のモジュー
ル電池により複数列のモジュール電池列が構成され、各モジュール電池列にそれぞれ接続された交直変換装置
と、 各モジュール電池列の電圧を検知して各モジュール電池
列の故障を判別する電池制御手段と、 モジュール電池列に故障が発生した時、当該故障モジュ
ール電池列の充放電電力を減少させるとともに、その他
の健全なモジュール電池列の充放電電力を増加させ、故
障発生による不足電力量を健全なモジュール電池列によ
って補償するように、電池制御手段からの信号に基づい
て各モジュール電池列の出力の増減を各交直変換装置に
送信する交直変換装置制御手段と、 を含む ことを特徴とするナトリウム−硫黄電池からなる
バッテリーの運転制御システム。 - 【請求項2】 複数のナトリウム−硫黄電池で構成され
るモジュール電池の複数個を電気的に接続して成るバッ
テリーであって、複数個のモジュール電池により複数列
のモジュール電池列を構成するとともに、各モジュール
電池列に対してそれぞれ交直変換装置を接続し、この交
直変換装置に接続したモジュール電池列ごとに独立して
充放電の運転を制御するバッテリーの運転方法におい
て、各モジュール電池列の電圧を検知して各モジュール電池
列の故障を判別し、 電池制御手段からの信号に基づいて
各モジュール電池列の出力の増減を各交直変換装置に送
信し、 前記送信に基づいて、 故障が発生した時、当該故障モジ
ュール電池列の充放電電力を減少させるとともに、その
他の健全なモジュール電池列の充放電電力を増加させ、
故障発生による不足電力量を健全なモジュール電池列に
よって補償することを特徴とするナトリウム−硫黄電池
からなるバッテリーの運転方法。
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JP20148498A JP3486110B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | ナトリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転制御システム及び運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP20148498A JP3486110B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | ナトリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転制御システム及び運転方法 |
Publications (2)
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---|---|
JP2000036320A JP2000036320A (ja) | 2000-02-02 |
JP3486110B2 true JP3486110B2 (ja) | 2004-01-13 |
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ID=16441837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20148498A Expired - Lifetime JP3486110B2 (ja) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | ナトリウム−硫黄電池からなるバッテリーの運転制御システム及び運転方法 |
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1998
- 1998-07-16 JP JP20148498A patent/JP3486110B2/ja not_active Expired - Lifetime
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