特許 6160355 蓄電池の自己発熱装置、蓄電池の自己発熱方法及び電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6160355

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】蓄電池の自己発熱装置、蓄電池の自己発熱方法及び電源システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/615 20140101AFI20170703BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20170703BHJP

   H01M 10/637 20140101ALI20170703BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20170703BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20170703BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/615

   H01M10/651

   H01M10/637

   H01M10/48 301

   H01M10/44 P

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-167399(P2013-167399)

(22)【出願日】2013年8月12日

(65)【公開番号】特開2015-37013(P2015-37013A)

(43)【公開日】2015年2月23日

【審査請求日】2016年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鵜殿 直嗣

(72)【発明者】

【氏名】綾井 直樹

(72)【発明者】

【氏名】竹下 幸一

(72)【発明者】

【氏名】阿比留 健志

【審査官】 竹下 翔平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０６００１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３３２７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０１６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０２７６３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１５２０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４８４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１７４７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／６６７

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充放電可能な蓄電池と、
前記蓄電池の温度を検知する温度センサと、
前記蓄電池に接続され、前記蓄電池の放電に関わる電力変換器と、を備え、
前記電力変換器は、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池から出力させる放電電流を連続から不連続に又はその逆に制御し、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池から出力される放電電流を不連続な直流のパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記蓄電池の許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くし、単位時間ｔにわたって連続値で電流Ｉが前記蓄電池に流れることを基準として、ｋを１より大きい数、電流をパルス列にすることによる前記蓄電池の電圧降下を考慮した余裕時間をαとすると、パルスの高さＩ_ｈは、Ｉ_ｈ＝ｋ・Ｉであり、パルス幅Δｔは、Δｔ＝（ｔ／ｋ）＋αである、蓄電池の自己発熱装置。

【請求項2】

前記電力変換器は前記蓄電池の充電にも関わり、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池に入力する充電電流を連続から不連続に又はその逆に制御し、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池を充電する電流を不連続な直流のパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする、請求項１に記載の蓄電池の自己発熱装置。

【請求項3】

前記蓄電池、前記温度センサ及び前記電力変換器は、共通の給電電路の下に複数組設けられ、一の組の蓄電池の放電により、他の組の蓄電池を充電する請求項１又は請求項２に記載の蓄電池の自己発熱装置。

【請求項4】

充放電可能な蓄電池の温度を温度センサにより検知し、
前記蓄電池に接続され、前記蓄電池の放電に関わる電力変換器は、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池から出力させる放電電流を連続から不連続に又はその逆に制御し、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池の放電電流を不連続な直流のパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記蓄電池の許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くし、単位時間ｔにわたって連続値で電流Ｉが前記蓄電池に流れることを基準として、ｋを１より大きい数、電流をパルス列にすることによる前記蓄電池の電圧降下を考慮した余裕時間をαとすると、パルスの高さＩ_ｈは、Ｉ_ｈ＝ｋ・Ｉであり、パルス幅Δｔは、Δｔ＝（ｔ／ｋ）＋αである、蓄電池の自己発熱方法。

【請求項5】

前記電力変換器は前記蓄電池の充電にも関わり、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池に入力する充電電流を連続から不連続に又はその逆に制御し、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池を充電する電流を不連続な直流のパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする、請求項４に記載の蓄電池の自己発熱方法。

【請求項6】

請求項１に記載の蓄電池の自己発熱装置を含む電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源システムにおける蓄電池に加熱や保温が必要な場合の、蓄電池の自己発熱装置及び蓄電池の自己発熱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融塩電池は、電解質に溶融塩が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。この溶融塩としては、例えばＮａＦＳＡ（ナトリウム・ビスフルオロスルフォニルアミド）とＫＦＳＡ（カリウム・ビスフルオロスルフォニルアミド）との混合物が用いられ、融点は約５７度である。但し、安定した動作のためには９０℃以上が好ましい。そこで、このような温度環境を提供するために、電池容器の外面にヒータを設け、ヒータ加熱により外部から電解質（電解液）を所望の温度まで上昇させ、維持する。

【0003】

また、ＮａＳ（ナトリウム−硫黄）電池では、さらに高い温度が必要である。従って、ヒータに大きな電力が必要となる。そこで、加熱・保温用の電力を少しでも低減すべく、ＮａＳ電池自身の自己発熱を利用することが考えられている（例えば、特許文献２参照。）。この場合、例えば系統電力とＮａＳ電池との間で充電・放電を行い、その際のＮａＳ電池の自己発生熱を加熱・保温に利用する。他にも、自己発熱を利用した蓄電池の加熱・保温についての技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１９０５４３号公報

【特許文献2】特開平８−１７４７４号公報

【特許文献2】特開２０１１−１８５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ヒータによる加熱は、電気から熱へのエネルギー変換時に電力の損失が生じる。また、ヒータから電池容器に熱伝導させるときに熱の損失が生じる。さらに、例えば溶融塩電池は、電池容器に収容された単電池を多数並べて組電池とし、各電池を直列又は直並列に接続することで所望の出力を得るように構成される。この場合、ヒータは全ての電池容器に均等に熱を加えることが困難であり、温度のばらつきが生じる。
また、蓄電池の自己発熱を利用するとしても、内部抵抗は小さいため、十分な発熱量を得ることは難しい。

【0006】

かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、加熱・保温が必要な蓄電池に、新たな加熱・保温技術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】

【0007】

本明細書は以下の発明を開示している。但し、本発明は、特許請求の範囲の記載により定められるものである。例えばこの装置は、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の温度を検知する温度センサと、前記蓄電池に接続され、前記蓄電池の放電に関わる電力変換器と、を備え、前記電力変換器は、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池から出力される放電電流をパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記蓄電池の許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする、蓄電池の自己発熱装置である。また、このような自己発熱装置を含む電源システムでもある。

【0008】

また、本発明の蓄電池の自己発熱方法は、充放電可能な蓄電池の温度を温度センサにより検知し、前記蓄電池に接続され、前記蓄電池の放電に関わる電力変換器は、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池の放電電流をパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記蓄電池の許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする、というものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、熱が蓄電池の内部から発生するため、効率よく蓄電池を昇温させ、又は保温することができる。また、蓄電池が、単位電池を集合させて成る組電池の場合に、ヒータ等の外部加熱装置に比べて加熱のむらや無駄が少なく、その結果、組電池の外箱の断熱構造を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る蓄電池の自己発熱装置を含む、自立型の電源システムを示す接続図である。

【図2】蓄電池の内部の等価回路を示す図である。

【図3】蓄電池の温度領域と、放電電流との関係を示す図である。

【図4】ＤＣ／ＤＣコンバータによって実行される、蓄電池の放電電流／充電電流の制御の一例を示すフローチャートである。

【図5】他の実施形態に係る蓄電池の自己発熱装置を示す接続図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

《実施形態の要旨》
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。

【0012】

（１）この蓄電池の自己発熱装置は、充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の温度を検知する温度センサと、前記蓄電池に接続され、前記蓄電池の放電に関わる電力変換器と、を備え、前記電力変換器は、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池から出力される放電電流をパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記蓄電池の許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする。

【0013】

上記のように構成された蓄電池の自己発熱装置において、電力変換器は、昇温又は保温目的で蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、蓄電池から出力される放電電流をパルス列にする。このパルス列におけるパルスの高さとパルス幅とを制御することにより、必要な発熱量を、蓄電池の内部抵抗からの発熱によって得ることができる。すなわち、パルスの高さとパルス幅とを制御することにより、連続した電流と比べて、同じクーロン量でも発熱量を変化させることが可能となる。具体的には、必要な発熱量が大きいほど、パルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする。逆に言えば、必要な発熱量が小さいほど、パルスを低く、かつ、パルス幅を広くする。このような熱は、蓄電池の内部から発生するため、効率よく蓄電池を昇温させ、又は保温することができる。また、蓄電池が、単位電池を集合させて成る組電池の場合に、ヒータ等の外部加熱装置に比べて加熱のむらや無駄が少なく、その結果、組電池の外箱の断熱構造を簡素化することができる。

【0014】

（２）また、（１）の自己発熱装置において、前記電力変換器は前記蓄電池の充電にも関わり、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池を充電する電流をパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くするものであってもよい。
この場合、放電時と同様に、充電時にも、必要な発熱量を、蓄電池の内部抵抗からの発熱によって得ることができる。

【0015】

（３）また、（１）又は（２）の自己発熱装置において、単位時間ｔにわたって連続値で電流Ｉが前記蓄電池に流れることを基準として、ｋを１より大きい数、電流をパルス列にすることによる前記蓄電池の電圧降下を考慮した余裕時間をαとすると、パルスの高さＩ_ｈは、Ｉ_ｈ＝ｋ・Ｉであり、パルス幅Δｔは、Δｔ＝（ｔ／ｋ）＋αであることが好ましい。
この場合、結果的に、発熱量を変化させつつも、パルス列化しても、αを無視した場合のクーロン量（Ｐ＝Ｉ・ｔ＝ｋＩ・（ｔ／ｋ））を、連続値の場合と同じ値とすることができる。

【0016】

（４）また、（１）〜（３）の自己発熱装置において、前記蓄電池、前記温度センサ及び前記電力変換器は、共通の給電電路の下に複数組設けられ、一の組の蓄電池の放電により、他の組の蓄電池を充電するようにしてもよい。
この場合、負荷や他の電源に依存しなくとも、蓄電池の相互間で昇温又は保温をすることができる。

【0017】

（５）一方、蓄電池の自己発熱方法としては、充放電可能な蓄電池の温度を温度センサにより検知し、前記蓄電池に接続され、前記蓄電池の放電に関わる電力変換器は、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池の放電電流をパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記蓄電池の許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする、というものである。

【0018】

上記（５）のような蓄電池の自己発熱方法では、蓄電池から出力される放電電流をパルス列にして、このパルス列におけるパルスの高さとパルス幅とを制御することにより、必要な発熱量を、蓄電池の内部抵抗からの発熱によって得ることができる。すなわち、パルスの高さとパルス幅とを制御することにより、連続した電流と比べて、同じクーロン量でも発熱量を変化させることが可能となる。具体的には、必要な発熱量が大きいほど、パルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする。逆に言えば、必要な発熱量が小さいほど、パルスを低く、かつ、パルス幅を広くする。このような熱は、蓄電池の内部から発生するため、効率よく蓄電池を昇温させ、又は保温することができる。また、蓄電池が、単位電池を集合させて成る組電池の場合に、ヒータ等の外部加熱装置に比べて加熱のむらや無駄が少なく、その結果、組電池の外箱の断熱構造を簡素化することができる。

【0019】

（６）また、（５）の自己発熱方法において、前記電力変換器は前記蓄電池の充電にも関わり、前記温度センサの検知出力に基づいて、前記蓄電池の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、前記蓄電池を充電する電流をパルス列にするとともに、必要な発熱量が大きいほど、前記許容上限値までの範囲内でパルスを高く、かつ、パルス幅を狭くするようにしてもよい。
この場合、放電時と同様に、充電時にも、必要な発熱量を、蓄電池の内部抵抗からの発熱によって得ることができる。

【0020】

（７）また、（５）又は（６）の自己発熱方法において、前記パルス列の定電流を流した場合の前記蓄電池の温度上昇の速度を、閾値と比較して前記蓄電池の劣化診断を行うことも可能である。
この場合、自己発熱装置が、蓄電池の劣化診断機能も備えることができる。

【0021】

（８）また、（１）の蓄電池の自己発熱装置は、電源システムの一部として含めることができる。このような電源システムは、効率よく蓄電池を昇温させ、又は保温することができる。

【0022】

《実施形態の詳細》
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電池の自己発熱装置を含む、自立型の電源システム１００を示す接続図である。この電源システム１００は、太陽光発電パネル１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２と、双方向性のＤＣ／ＤＣコンバータ３と、蓄電池４と、インバータ５とを備え、これらは、図示のように接続されている。太陽光発電パネル１の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２により所定の電圧に変換される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行い、太陽光発電パネル１から最大電力を引き出す。ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力は、ＤＣバスＢｄｃに接続されている。ＤＣバスＢｄｃからは、直接、直流負荷６に電力を供給することができる。また、ＤＣバスＢｄｃの電圧をインバータ５で交流に変換することにより、交流負荷７に電力を供給することができる。

【0023】

ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、ＤＣバスＢｄｃの電圧を蓄電池４の充電に適した電圧に変換し、蓄電池４を充電する。蓄電池４は、例えば、ＮａＦＳＡ（ナトリウム・ビスフルオロスルフォニルアミド）５６ｍｏｌ％と、ＫＦＳＡ（カリウム・ビスフルオロスルフォニルアミド）４４ｍｏｌ％との混合物を電解質とする溶融塩電池である。この電解質の融点は５７℃である。融点以上の温度では、電解質は溶融し、高濃度のイオンが溶解した電解液となっている。

【0024】

なお、溶融塩としては、上記の他、ＮａＦＳＡと、ＬｉＦＳＡ、ＫＦＳＡ及びＣｓＦＳＡとの混合物も好適である。また、他の塩を混合する場合もあり（有機カチオン等）、一般には、溶融塩は、（ａ）ＮａＦＳＡを含む混合物、（ｂ）ＮａＴＦＳＡ（ナトリウム・ビストリフルオロメチルスルフォニルアミド）を含む混合物、（ｃ）ＮａＦＴＡ（ナトリウム・フルオロスルフォニル−トリフルオロメチルスルフォニルアミド）を含む混合物、が適する。

【0025】

上記蓄電池４は、融点未満の温度では電解質が固化して、電池として稼働しない状態（充放電不可の状態）となる。従って、蓄電池４は常に、融点以上の温度に維持する必要がある。また、安定した動作のためには、９０℃程度の温度に維持することが好ましい。電源システム１００の稼働初期の段階では、ヒータ（図示せず。）を用いて蓄電池４を、上記の好適温度（９０℃程度）とするが、その後は、ヒータに依存せず、異なる方法によって温度を維持する（詳細後述）。

【0026】

また、例えば太陽光発電パネル１が発電しない夜間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、蓄電池４の出力電圧を電圧変換してＤＣバスＢｄｃに提供する。これにより、直流負荷６及び、インバータ５を介して交流負荷７に、それぞれ電力を供給することができる。
蓄電池４には温度センサ８が取り付けられており、温度センサ８の出力（温度検知信号）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３に送られる。蓄電池４、温度センサ８及びＤＣ／ＤＣコンバータ３によって、蓄電池の自己発熱装置１０が構成されている。

【0027】

次に、蓄電池の自己発熱装置１０の動作、及び、これによって蓄電池４の温度を維持する方法について説明する。
図２は、蓄電池４の内部の等価回路を示す図である。蓄電池４は、実際には複数の単位電池の集合体（例えば多数の単位電池を直並列に接続したもの）であるが、ここでは、簡素化して示す。すなわち、蓄電池４は、起電力Ｅ［Ｖ］である狭義の電池４ａと、抵抗値Ｒの内部抵抗４ｂとの直列体として表すことができる。充電時には、内部抵抗４ｂを介して電池４ａに電流が流れ込み、放電時は、内部抵抗４ｂを介して電池４ａから電流が流出する。抵抗値Ｒ［Ω］の内部抵抗４ｂに電流Ｉ［Ａ］が流れることによる発熱量Ｗ［Ｊ］は、時間をｔ［ｓｅｃ］として、
Ｗ＝Ｒ・Ｉ^２・ｔ
で表される。

【0028】

図３は、蓄電池４の温度領域と、放電電流との関係を示す図である。図において、蓄電池４は、例えば５７℃〜１９０℃が稼働温度領域であり、５７℃未満及び１９０℃を超える温度は、使用不可領域である。稼働温度領域は例えば３領域に分けることができ、下から順に、もっと昇温させることが必要な昇温領域、現状の温度を維持すればよい適温領域、そして、温度を下げる方が好ましい降温領域である。

【0029】

例えば、負荷に対して放電する蓄電池４に求められる電流をＩ［Ａ］（図３の（ａ）の電流）とする。ここで、単位時間をｔ［ｓｅｃ］とすると、クーロン量Ｐ［Ｃ］は、Ｐ＝Ｉ・ｔである。この電流Ｉは、連続した値である。ここで、電流を連続値ではなくパルス列にすることを考える。単位時間ｔを１周期と考えて、その１／２の時間（１／２）ｔをパルス幅とし、パルスの高さ、すなわち電流値を２Ｉとする（図３の（ｂ）の電流）。この場合のクーロン量は、Ｐ＝２Ｉ・（１／２）ｔ＝Ｉ・ｔであり、（ａ）の場合とクーロン量は同じである。

【0030】

さらに、単位時間ｔの１／４の時間（１／４）ｔをパルス幅とし、電流値を４Ｉとする（図３の（ｃ）の電流）。この場合のクーロン量は、Ｐ＝４Ｉ・（１／４）ｔ＝Ｉ・ｔであり、（ａ）の場合とクーロン量は同じである。さらに、一般式としては、パルスの高さ、すなわち電流の大きさを、（ａ）に示す連続値での電流Ｉのｋ倍（ｋ＞１）とすると、Ｐ＝ｋＩ・（１／ｋ）ｔ＝Ｉ・ｔであり、（ａ）の場合とクーロン量は同じである。
すなわち、放電電流をパルス列化しても、パルス幅に応じてパルスの高さを変えれば、同じクーロン量を提供することができ、負荷には必要な電力を供給することができる。但し、パルスの高さは、蓄電池４の放電電流の許容上限値Ｉ_ｍａｘを超えないようにする。

【0031】

一方、蓄電池４の内部抵抗４ｂによる単位時間の発熱量Ｗ［Ｊ］は、（ａ）の電流のときは、
Ｗ＝Ｒ・Ｉ^２ｔ ・・・（１）
である。
これに対して、（ｂ）の電流のときは、
Ｗ＝Ｒ・（２Ｉ）^２・（ｔ／２）＝２Ｒ・Ｉ^２ｔ ・・・（２）
である。
さらに、（ｃ）の電流のときは、
Ｗ＝Ｒ・（４Ｉ）^２・（ｔ／４）＝４Ｒ・Ｉ^２ｔ ・・・（３）
である。
一般式とするには、前述のｋを用いて、
Ｗ＝Ｒ・（ｋＩ）^２・（ｔ／ｋ）＝ｋＲ・Ｉ^２ｔ ・・・（４）
である。但し、ｋＩ≦Ｉ_ｍａｘでなければならない。

【0032】

上記の（２）、（３）、（４）式より、クーロン量Ｐは不変でも、パルス列にすることによって、発熱量を変化させ得ることがわかる。また、パルスの高さとパルス幅とを制御することにより、必要な発熱量を、蓄電池４の内部抵抗４ｂからの発熱によって得ることができる。
以上が、基本的な考え方であるが、実際には、蓄電池４の電流がパルス列になることにより、蓄電池４の電圧が若干低下する（ＩＲドロップ）。この低下の度合いは、蓄電池によって異なる。そこで、負荷に供給する電力を所望の一定値にするには、余裕をみて、パルス幅を若干長くする必要がある。すなわち、電流をパルス列にすることによる蓄電池４の電圧降下を考慮した余裕時間をα［秒］とし、単位時間ｔにわたって連続値で電流Ｉが蓄電池４に流れることを基準として、ｋを１より大きい数、とすると、パルスの高さＩ_ｈは、Ｉ_ｈ＝ｋ・Ｉであり、パルス幅Δｔは、Δｔ＝（ｔ／ｋ）＋αである。

【0033】

上記のようなパルス列状の放電電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が蓄電池４からの出力電流を昇圧チョッパ制御することにより実現される。
また、上記の説明は、放電電流について述べたが、充電電流についても同様である。その場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３がパルス列状の電流を出力することにより、パルス列状の充電電流が実現される。
パルス列の周波数は、例えば数ヘルツ、すなわち１秒間に数パルス程度である。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３には平滑コンデンサ（図示せず。）が内蔵されているが、この程度の低い周波数であれば、パルス列の波形が平滑によって鈍ることは、ほとんどない。

【0034】

図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３によって実行される、蓄電池４の放電電流／充電電流の制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理が開始されるときは、蓄電池４は既に稼働状態にある。まず、ステップＳ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、温度検知信号に基づいて、蓄電池４が昇温領域にあるか否かを判定する。昇温領域にある場合、すなわち蓄電池４の発熱量を特に増大させる必要があると判定した場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電流をパルス列とするとともに、例えば、パルスの高さＩ_ｈをＩ_ｈ＝４Ｉ、パルス幅Δｔを、Δｔ＝（ｔ／４）＋αとする（ステップＳ２）。

【0035】

なお、Ｉ_ｈが許容上限値Ｉ_ｍａｘを超える場合には、Ｉ_ｈ＝Ｉ_ｍａｘに制限し、パルス幅もそれに応じた値としなければならない。許容上限値Ｉ_ｍａｘは、蓄電池の種類、電池容量、温度等で変化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、蓄電池４の温度を把握しており、また、蓄電池４と直結しているので、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）から電池容量を推定することもできる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は許容上限値Ｉ_ｍａｘを、動的に把握することができる。また、予め、許容上限値Ｉ_ｍａｘを、固定値として設定することも可能である。

【0036】

また、ステップＳ１で昇温領域でない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、ステップＳ３において、蓄電池４が適温領域にあるか否かを判定する。適温領域にある場合、すなわち蓄電池４の発熱量を増大させる必要があると判定した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電流をパルス列とするとともに、例えば、パルスの高さＩ_ｈをＩ_ｈ＝２Ｉ、パルス幅Δｔを、Δｔ＝（ｔ／２）＋αとする（ステップＳ４）。

【0037】

また、ステップＳ３で適温領域でない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、ステップＳ５において、蓄電池４が降温領域にあるか否かを判定する。降温領域にある場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電流を連続値とする（ステップＳ６）。
なお、ステップＳ５において降温領域でない場合は、昇温領域、適温領域、降温領域のいずれでもない使用不可領域であることになるので、処理は終了する。

【0038】

以上、詳述したように、蓄電池の自己発熱装置１０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、昇温又は保温目的で蓄電池４の発熱量を増大させる必要があると判定した場合は、蓄電池４から出力される放電電流（又は蓄電池４に入力される充電電流）をパルス列にする。このパルス列におけるパルスの高さとパルス幅とを制御することにより、必要な発熱量を、蓄電池４の内部抵抗４ｂからの発熱によって得ることができる。パルスの高さとパルス幅とを制御することにより、連続した電流と比べて、同じクーロン量でも発熱量を変化させることが可能となる。そして、必要な発熱量が大きいほど、パルスを高く、かつ、パルス幅を狭くする。逆に言えば、必要な発熱量が小さいほど、パルスを低く、かつ、パルス幅を広くする。

【0039】

このような熱は、蓄電池４の電池容器の内部から発生するため、効率よく蓄電池４を昇温させ、又は保温することができる。また、蓄電池４が、単位電池を集合させて成る組電池の場合に、ヒータ等の外部加熱装置を用いると加熱のむらが生じやすく、また、熱の一部が外へ逃げることによる無駄が生じる。そのため、熱がなるべく外へ逃げず、かつ、内部で均一になるようにするための十分な断熱構造を持つ外箱が必要であるが、上記のような内部抵抗による発熱の場合は、電池容器の中から加熱するため、外箱の断熱構造を簡素化することができる。
また、このような自己発熱装置１０を含む電源システム１００は、効率よく蓄電池４を昇温させ、又は保温することができる。

【0040】

また、蓄電池４の劣化と、内部抵抗４ｂの抵抗値とは関連性があり、劣化が進むと抵抗値が大きくなる。従って、パルス列の定電流を流した場合の蓄電池４の温度上昇の速度から、閾値との比較により、劣化診断を行うことができる。

【0041】

（第２実施形態）
図５は、他の実施形態に係る蓄電池の自己発熱装置を示す接続図である。図において、例えば１つの電力系統の下に、２組の電力変換器９と蓄電池４とが設けられている。電力変換器９は双方向性であり、蓄電池４を充電するときは整流器となり、蓄電池４から放電させるときはインバータとなる。蓄電池４には温度センサ８が設けられている。左側の蓄電池４、温度センサ８及び電力変換器９は、蓄電池の自己発熱装置１０Ａを構成している。同様に、右側の蓄電池４、温度センサ８及び電力変換器９は、蓄電池の自己発熱装置１０Ｂを構成している。

【0042】

図５のような構成では、一方の組の蓄電池４の放電により、他方の組の蓄電池４を充電することができる。従って、エネルギーを負荷に供給する場合でなくても、また、電力系統から充電エネルギーをもらわなくても、蓄電池４の組間で放電・充電によりエネルギーのやりとりをして、蓄電池４を積極的に発熱させることができる。
この場合、電力変換器９を２つ通すことによる若干の電力損失はあるが、負荷や他の電源に依存しなくとも、蓄電池４の相互間で昇温又は保温をすることができるという利点がある。
また、図５は、２組の例であるが３組以上で相互にエネルギーのやりとりをして蓄電池を自己発熱させることも可能である。

【0043】

（その他）
なお、図１では、自立型の電源システム１００を例示した。これは、発電電力が限られる点で、蓄電池の自己加熱装置１０を適用することが好適な一例である。但し、商用電源を併用する電源システムであっても、上記のような蓄電池の自己加熱装置１０を適用することで、より省電力を実現することができる。

【0044】

なお、上記の各実施形態は、蓄電池４として溶融塩電池を挙げたが、リチウムイオン電池でも寒冷地で使用する場合には、性能を十分に発揮させるために、加熱が必要な場合があり、このような場合にも、上述の蓄電池の自己発熱装置を適用することができる。
また、溶融塩電池よりもさらに高温で使用されるＮａＳ（ナトリウム硫黄）電池でも、上述の蓄電池の自己発熱装置を適用することができる。

【0045】

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0046】

１ 太陽光発電パネル
２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４ 蓄電池
４ａ 電池
４ｂ 内部抵抗
５ インバータ
６ 直流負荷
７ 交流負荷
８ 温度センサ
９ 電力変換器
１０，１０Ａ，１０Ｂ 蓄電池の自己発熱装置
１００ 電源システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】