JPH09167633A - 分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステム - Google Patents
分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステムInfo
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- JPH09167633A JPH09167633A JP8011517A JP1151796A JPH09167633A JP H09167633 A JPH09167633 A JP H09167633A JP 8011517 A JP8011517 A JP 8011517A JP 1151796 A JP1151796 A JP 1151796A JP H09167633 A JPH09167633 A JP H09167633A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】家庭用のロードコンディショナや非常用電源な
どのような、小規模の電力貯蔵装置を用いるに好適な、
高性能でコンパクトな構造の分散型ナトリウム硫黄電池
モジュールシステムを提供する。 【解決手段】断熱容器へ複数のナトリウム硫黄電池を収
納し、インバータを介して電力系統と接続した分散型ナ
トリウム硫黄電池モジュールシステムにおいて、ナトリ
ウム硫黄電池の約７０本〜１２５本を全て直列に接続し
て、インバータで直交変換し、交流実効電圧として約１
００Ｖまたは昇圧して約２１０Ｖ、交流実効電流として
最大３０Ａ又は６０Ａを出力する。また、ナトリウム硫
黄電池として、電圧１.９ Ｖ以上で電流約１２〜３２Ａ
または２４〜５０Ａ，５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な
単電池を用いる。
どのような、小規模の電力貯蔵装置を用いるに好適な、
高性能でコンパクトな構造の分散型ナトリウム硫黄電池
モジュールシステムを提供する。 【解決手段】断熱容器へ複数のナトリウム硫黄電池を収
納し、インバータを介して電力系統と接続した分散型ナ
トリウム硫黄電池モジュールシステムにおいて、ナトリ
ウム硫黄電池の約７０本〜１２５本を全て直列に接続し
て、インバータで直交変換し、交流実効電圧として約１
００Ｖまたは昇圧して約２１０Ｖ、交流実効電流として
最大３０Ａ又は６０Ａを出力する。また、ナトリウム硫
黄電池として、電圧１.９ Ｖ以上で電流約１２〜３２Ａ
または２４〜５０Ａ，５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な
単電池を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用のロードコ
ンデンショナや非常用電源などのような、小規模の電力
貯蔵装置に用いるのに好適な分散型ナトリウム硫黄電池
モジュールシステムに関する。
ンデンショナや非常用電源などのような、小規模の電力
貯蔵装置に用いるのに好適な分散型ナトリウム硫黄電池
モジュールシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】負極にナトリウム、正極の硫黄を用いた
ナトリウム硫黄電池は、その効率やエネルギー密度が大
きいことから注目され、電力貯蔵装置や電気自動車など
への利用が期待されている。従来のナトリウム硫黄電池
モジュールシステムにおいては、例えば特開平3−15506
0号，特開平3−214570号，特開平4−357675 号などに見
られる様に、貯電池を直並列に接続して断熱容器へ収納
し、これを単独または直並列に接続して、インバータを
介して電力貯蔵装置として使用することが考えられてい
る。しかしながら、単電池を並列接続すると電池特性の
ばらつきや断熱容器内の温度ばらつきによって電池特性
にアンバランスを生じ、モジュール内部に循環電流が流
れて、モジュールの容量低下や効率低下をもたらす問題
があった。また、一般家庭にナトリウム硫黄電池モジュ
ールシステムを適用する場合、既設の電力配線設備との
整合をはかる必要があるが、従来のモジュールシステム
においてはこれに適した特性，規模のものはなく、一般
家庭用への適用は困難であった。
ナトリウム硫黄電池は、その効率やエネルギー密度が大
きいことから注目され、電力貯蔵装置や電気自動車など
への利用が期待されている。従来のナトリウム硫黄電池
モジュールシステムにおいては、例えば特開平3−15506
0号，特開平3−214570号，特開平4−357675 号などに見
られる様に、貯電池を直並列に接続して断熱容器へ収納
し、これを単独または直並列に接続して、インバータを
介して電力貯蔵装置として使用することが考えられてい
る。しかしながら、単電池を並列接続すると電池特性の
ばらつきや断熱容器内の温度ばらつきによって電池特性
にアンバランスを生じ、モジュール内部に循環電流が流
れて、モジュールの容量低下や効率低下をもたらす問題
があった。また、一般家庭にナトリウム硫黄電池モジュ
ールシステムを適用する場合、既設の電力配線設備との
整合をはかる必要があるが、従来のモジュールシステム
においてはこれに適した特性，規模のものはなく、一般
家庭用への適用は困難であった。
【０００３】また、ナトリウム硫黄電池の代わりに鉛電
池を用いた電力貯蔵装置が実用化され、非常用電源や無
停電電源などに利用されているが、これを一般家庭に適
用する際には、充放電の状態や劣化によって電圧が変動
すること、電池の自己放電のために充放電効率が低いこ
と、電池の寿命が短いことのため、電力料金の節約など
に対して特にメリットのあるものではなかった。
池を用いた電力貯蔵装置が実用化され、非常用電源や無
停電電源などに利用されているが、これを一般家庭に適
用する際には、充放電の状態や劣化によって電圧が変動
すること、電池の自己放電のために充放電効率が低いこ
と、電池の寿命が短いことのため、電力料金の節約など
に対して特にメリットのあるものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の欠点を除き、家庭用のロードコンディショナ
や非常用電源などのような、小規模の電力貯蔵装置に用
いるに好適な、高性能でコンパクトな分散型ナトリウム
硫黄電池モジュールシステムを提供するにある。
従来技術の欠点を除き、家庭用のロードコンディショナ
や非常用電源などのような、小規模の電力貯蔵装置に用
いるに好適な、高性能でコンパクトな分散型ナトリウム
硫黄電池モジュールシステムを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシス
テムは、断熱容器へ複数のナトリウム硫黄単電池を収納
し、インバータを介して電力系統と接続した分散型ナト
リウム硫黄電池モジュールシステムにおいて、前記単電
池約７０本以上約１２５本以下を全て直列に接続して直
流放電電圧を約１４０Ｖ以上約２５０Ｖ以下とし、前記
インバータで直交変換し、交流実効電圧として約１００
Ｖまたは約２１０Ｖを出力することを第一の特徴として
いる。また、前記モジュールシステムからの交流実効出
力電流が最大３０Ａ又は６０Ａであることを第二の特徴
としている。なお、前記モジュールシステムが約１００
Ｖの交流実効電圧で、交流実効電流最大３０Ａ又は６０
Ａを出力する場合は、電圧１.９Ｖ 以上でそれぞれ電流
１２〜２２Ａ又は２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能な単電
池を全て直列接続して用い、約２１０Ｖの交流実効電圧
で、交流実効電流最大３０Ａ又は６０Ａを出力する場合
は、電圧１.９Ｖ 以上でそれぞれ電流２４〜５０Ａ又は
５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な単電池を全て直列接続
し、直交変換後、必要に応じて変圧器で昇圧することが
望ましい。また、前記モジュールシステムを構成するナ
トリウムの全量が１０kg未満硫黄の全量が１００kg未満
であることが望ましい。さらに、前記単電池に含まれる
ナトリウム，硫黄の量および電池の体積はそれぞれ、電
流１２〜２２Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約５０
〜１２０ｇ，約１００〜３００ｇ，約５００cm3 以下、
電流２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約１
００〜３００ｇ，約２００〜７００ｇ，約1000cm3 以
下、電流５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には
約２００〜５００ｇ，約４００〜１２００ｇ，約２００
０cm3 以下であることができ、前記断熱容器の体積は、
前記インバータからの交流実効出力電圧が約１００Ｖ
で、交流実効電流が最大３０Ａ又は６０Ａの際にはそれ
ぞれ１５０１以下又は３００ｌ以下、交流実効出力電圧
が約２１０Ｖで交流実効電流が最大３０Ａ又は６０Ａの
際にはそれぞれ３００１以下又は６００ｌ以下であるこ
とができる。
め、本発明の分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシス
テムは、断熱容器へ複数のナトリウム硫黄単電池を収納
し、インバータを介して電力系統と接続した分散型ナト
リウム硫黄電池モジュールシステムにおいて、前記単電
池約７０本以上約１２５本以下を全て直列に接続して直
流放電電圧を約１４０Ｖ以上約２５０Ｖ以下とし、前記
インバータで直交変換し、交流実効電圧として約１００
Ｖまたは約２１０Ｖを出力することを第一の特徴として
いる。また、前記モジュールシステムからの交流実効出
力電流が最大３０Ａ又は６０Ａであることを第二の特徴
としている。なお、前記モジュールシステムが約１００
Ｖの交流実効電圧で、交流実効電流最大３０Ａ又は６０
Ａを出力する場合は、電圧１.９Ｖ 以上でそれぞれ電流
１２〜２２Ａ又は２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能な単電
池を全て直列接続して用い、約２１０Ｖの交流実効電圧
で、交流実効電流最大３０Ａ又は６０Ａを出力する場合
は、電圧１.９Ｖ 以上でそれぞれ電流２４〜５０Ａ又は
５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な単電池を全て直列接続
し、直交変換後、必要に応じて変圧器で昇圧することが
望ましい。また、前記モジュールシステムを構成するナ
トリウムの全量が１０kg未満硫黄の全量が１００kg未満
であることが望ましい。さらに、前記単電池に含まれる
ナトリウム，硫黄の量および電池の体積はそれぞれ、電
流１２〜２２Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約５０
〜１２０ｇ，約１００〜３００ｇ，約５００cm3 以下、
電流２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約１
００〜３００ｇ，約２００〜７００ｇ，約1000cm3 以
下、電流５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には
約２００〜５００ｇ，約４００〜１２００ｇ，約２００
０cm3 以下であることができ、前記断熱容器の体積は、
前記インバータからの交流実効出力電圧が約１００Ｖ
で、交流実効電流が最大３０Ａ又は６０Ａの際にはそれ
ぞれ１５０１以下又は３００ｌ以下、交流実効出力電圧
が約２１０Ｖで交流実効電流が最大３０Ａ又は６０Ａの
際にはそれぞれ３００１以下又は６００ｌ以下であるこ
とができる。
【０００６】本発明の分散型ナトリウム硫黄電池モジュ
ールシステムにおいては、単電池は全て直列に接続して
使用されるため、電池特性のアンバランスによりモジュ
ール内に循環電流が流れる恐れはまったくなく、モジュ
ールの容量や効率を容易に高く維持できる。また、電池
の直流出力電圧が約１４０Ｖ以上から約２５０Ｖ以下に
なるように構成されているために、汎用の半導体素子の
耐圧範囲であり、汎用の半導体素子を用いた簡単なシス
テム構成のインバータで直交または交直変換でき、高い
変換効率で交流実効電圧１００Ｖまたは必要により昇圧
して２１０Ｖが出力出来る。なお、交流１００Ｖの場合
ピーク電圧は約１４０Ｖであるが、IGBTなどの半導体素
子を用いたＰＷＭ方式のインバータの変調率は容易に
１.０ 〜０.６ 程度の範囲に調整できるため、汎用のイ
ンバータを用いて直流電圧約140〜２５０Ｖを交流実効
電圧約１００Ｖ（ピーク電圧約１４０Ｖ）に容易に変換
できる。また、交流２１０Ｖの場合、インバータにより
直交変換後、必要に応じて変圧器で昇圧すれば良い。な
お、出力波形を正弦波に近づけるためには変調率は小さ
いほど望ましく、低容量の電池を数多く用いれば良い。
一方、モジュールシステムをコンパクトにするために
は、変調率を高くし、大容量の電池を用いれば良い。ま
た、本発明のモジュールシステムにおいては、交流実効
電流の最大値が３０Ａ又は６０Ａであるため、一般家庭
の既設電気配線がそのまま使用できる。小規模の電力貯
蔵装置として使用する場合、モジュールシステムとして
は一般に出来るだけコンパクトなものが望ましい。特に
一般家庭用として用いる場合、必要最小限の大きさであ
ることが望まれる。一般家庭用としての用途を考える
と、最大実効電流３０Ａ又は６０Ａが必要な時間は普通
１日４ｈ以下であるため、用いる電池としては、定格電
流で４ｈ放電可能な容量のものでよく、このような容量
の単電池を用いることにより、モジュールシステムがコ
ンパクトなものに出来る。したがって、交流１００Ｖ系
へ接続する場合には電圧１.９Ｖ 以上で電流１２〜２２
Ａ又は２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能な単電池７０本以
上、約１２５本以下を、交流２１０Ｖ系へ接続する場合
には電圧１.９Ｖ 以上で電流２４〜５０Ａ又は５０〜９
０Ａを約４ｈ放電可能な単電池約７０本以上、約１２５
本以下を直列接続し、直交変換後、必要に応じて変圧器
で昇圧してもよい。放電電流１２〜４５Ａの電池を用い
る場合には、インバータに用いる半導体素子の電流容量
が比較的小さくて済むために、小型の半導体素子が使用
出来る。一方、放電電流５０〜９０Ａの電池を用いる場
合には、モジュールシステムを容易にコンパクトに出来
ること、の利点を生ずる。
ールシステムにおいては、単電池は全て直列に接続して
使用されるため、電池特性のアンバランスによりモジュ
ール内に循環電流が流れる恐れはまったくなく、モジュ
ールの容量や効率を容易に高く維持できる。また、電池
の直流出力電圧が約１４０Ｖ以上から約２５０Ｖ以下に
なるように構成されているために、汎用の半導体素子の
耐圧範囲であり、汎用の半導体素子を用いた簡単なシス
テム構成のインバータで直交または交直変換でき、高い
変換効率で交流実効電圧１００Ｖまたは必要により昇圧
して２１０Ｖが出力出来る。なお、交流１００Ｖの場合
ピーク電圧は約１４０Ｖであるが、IGBTなどの半導体素
子を用いたＰＷＭ方式のインバータの変調率は容易に
１.０ 〜０.６ 程度の範囲に調整できるため、汎用のイ
ンバータを用いて直流電圧約140〜２５０Ｖを交流実効
電圧約１００Ｖ（ピーク電圧約１４０Ｖ）に容易に変換
できる。また、交流２１０Ｖの場合、インバータにより
直交変換後、必要に応じて変圧器で昇圧すれば良い。な
お、出力波形を正弦波に近づけるためには変調率は小さ
いほど望ましく、低容量の電池を数多く用いれば良い。
一方、モジュールシステムをコンパクトにするために
は、変調率を高くし、大容量の電池を用いれば良い。ま
た、本発明のモジュールシステムにおいては、交流実効
電流の最大値が３０Ａ又は６０Ａであるため、一般家庭
の既設電気配線がそのまま使用できる。小規模の電力貯
蔵装置として使用する場合、モジュールシステムとして
は一般に出来るだけコンパクトなものが望ましい。特に
一般家庭用として用いる場合、必要最小限の大きさであ
ることが望まれる。一般家庭用としての用途を考える
と、最大実効電流３０Ａ又は６０Ａが必要な時間は普通
１日４ｈ以下であるため、用いる電池としては、定格電
流で４ｈ放電可能な容量のものでよく、このような容量
の単電池を用いることにより、モジュールシステムがコ
ンパクトなものに出来る。したがって、交流１００Ｖ系
へ接続する場合には電圧１.９Ｖ 以上で電流１２〜２２
Ａ又は２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能な単電池７０本以
上、約１２５本以下を、交流２１０Ｖ系へ接続する場合
には電圧１.９Ｖ 以上で電流２４〜５０Ａ又は５０〜９
０Ａを約４ｈ放電可能な単電池約７０本以上、約１２５
本以下を直列接続し、直交変換後、必要に応じて変圧器
で昇圧してもよい。放電電流１２〜４５Ａの電池を用い
る場合には、インバータに用いる半導体素子の電流容量
が比較的小さくて済むために、小型の半導体素子が使用
出来る。一方、放電電流５０〜９０Ａの電池を用いる場
合には、モジュールシステムを容易にコンパクトに出来
ること、の利点を生ずる。
【０００７】さらに、ナトリウム硫黄電池の開路電圧は
一般に２.１Ｖ 以下であるため、放電電圧１.９Ｖ 以上
の単電池を約７０本以上約１２５本以下直列接続し、前
記インバータにより直交変換し、出力電圧２１０Ｖの場
合には必要に応じて変圧器で昇圧することにより、昇圧
回路などの特別な電圧調整回路を用いることなく、比較
的簡単に交流実効電圧が１００Ｖ±５Ｖまたは２１０Ｖ
±１０Ｖと出来、一般用途に十分な電圧精度である±５
％が確保できる。また、電流２４〜５０Ａの電池を用い
た場合、変圧器を付けない／付けるの変更によって容易
に１００Ｖ系／２１０Ｖ系へ対応できる利点もある。
一般に２.１Ｖ 以下であるため、放電電圧１.９Ｖ 以上
の単電池を約７０本以上約１２５本以下直列接続し、前
記インバータにより直交変換し、出力電圧２１０Ｖの場
合には必要に応じて変圧器で昇圧することにより、昇圧
回路などの特別な電圧調整回路を用いることなく、比較
的簡単に交流実効電圧が１００Ｖ±５Ｖまたは２１０Ｖ
±１０Ｖと出来、一般用途に十分な電圧精度である±５
％が確保できる。また、電流２４〜５０Ａの電池を用い
た場合、変圧器を付けない／付けるの変更によって容易
に１００Ｖ系／２１０Ｖ系へ対応できる利点もある。
【０００８】ナトリウム硫黄電池は電流効率が１００％
と原理的に極めて優れた電池であり、電池の保温のため
の電力ロスを考慮しても、直流端での充放電効率８５％
以上、交流端での充放電効率７５％以上を確保すること
は容易である。また、充放電に伴う開路電圧の変化が比
較的小さいため、インバータからの出力電圧を容易にほ
ぼ一定に保つことが出来る。さらに、寿命も１５年以上
が期待できるため、一般家庭用の電力貯蔵装置として使
用した場合、夜間の電力を貯蔵して昼間に使用すること
により、発電設備の設備軽減や一般家庭の電力料金の節
約の面で極めて有効なものとなる。
と原理的に極めて優れた電池であり、電池の保温のため
の電力ロスを考慮しても、直流端での充放電効率８５％
以上、交流端での充放電効率７５％以上を確保すること
は容易である。また、充放電に伴う開路電圧の変化が比
較的小さいため、インバータからの出力電圧を容易にほ
ぼ一定に保つことが出来る。さらに、寿命も１５年以上
が期待できるため、一般家庭用の電力貯蔵装置として使
用した場合、夜間の電力を貯蔵して昼間に使用すること
により、発電設備の設備軽減や一般家庭の電力料金の節
約の面で極めて有効なものとなる。
【０００９】本発明のナトリウム硫黄電池の単電池に含
まれるナトリウム，硫黄の量はそれぞれ、電流１２〜２
２Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約５０〜１２０
ｇ，約１００〜３００ｇ，電流２４〜５０Ａを約４ｈ放
電可能な電池の際には約１００〜３００ｇ，約２００〜
７００ｇ、電流５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な電池の
際には約２００〜５５０ｇ，約４００〜１２００ｇであ
ればよい。この場合、単電池の体積は放電電流１２〜２
２Ａの電池の際には約５００cm3 以下、放電電流２４〜
４５Ａの電池の際には約１０００cm3 以下、放電電流５
０〜９０Ａの電池の際には２０００cm3 以下にすること
ができる。その結果、上記電池を収納する断熱容器の体
積を、交流実効出力電圧１００Ｖで交流実効電流が最大
３０Ａ又は６０Ａの場合それぞれ１５０１以下又は３０
０ｌ以下、交流実効出力電圧２１０Ｖで交流実効電流が
最大３０Ａ又は６０Ａの場合それぞれ３００１以下又は
600l以下とコンパクトなものにできる。
まれるナトリウム，硫黄の量はそれぞれ、電流１２〜２
２Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約５０〜１２０
ｇ，約１００〜３００ｇ，電流２４〜５０Ａを約４ｈ放
電可能な電池の際には約１００〜３００ｇ，約２００〜
７００ｇ、電流５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能な電池の
際には約２００〜５５０ｇ，約４００〜１２００ｇであ
ればよい。この場合、単電池の体積は放電電流１２〜２
２Ａの電池の際には約５００cm3 以下、放電電流２４〜
４５Ａの電池の際には約１０００cm3 以下、放電電流５
０〜９０Ａの電池の際には２０００cm3 以下にすること
ができる。その結果、上記電池を収納する断熱容器の体
積を、交流実効出力電圧１００Ｖで交流実効電流が最大
３０Ａ又は６０Ａの場合それぞれ１５０１以下又は３０
０ｌ以下、交流実効出力電圧２１０Ｖで交流実効電流が
最大３０Ａ又は６０Ａの場合それぞれ３００１以下又は
600l以下とコンパクトなものにできる。
【００１０】さらに、放電電流約２２Ａの単電池を約７
５本集合した、交流実効出力電圧約１００Ｖで交流実効
電流が最大３０Ａのモジュールシステムにおいては、断
熱容器内に収納されるナトリウムおよび硫黄の量がそれ
ぞれ１０kg未満または約100kg未満とすることができ、
消防法第１０条および危険物の規制に関する政令の別表
第三に定められた危険物の指定数量（ナトリウム：１０
kg，硫黄：１００kg）以下となり、必要な消火設備等が
著しく軽減されるという利点もある。このためには、例
えばＮａ量８０ｇ未満の電池であれば１２５本まで、Ｎ
ａ量１２０ｇの電池であれば８３本以下とすれば良い。
なお、交流実効出力電圧約１００Ｖ，２１０Ｖのモジュ
ールシステム共に、断熱容器中の硫黄の量は危険物の指
定数量以下とでき、硫黄についての消火設備が軽減され
るという利点がある。
５本集合した、交流実効出力電圧約１００Ｖで交流実効
電流が最大３０Ａのモジュールシステムにおいては、断
熱容器内に収納されるナトリウムおよび硫黄の量がそれ
ぞれ１０kg未満または約100kg未満とすることができ、
消防法第１０条および危険物の規制に関する政令の別表
第三に定められた危険物の指定数量（ナトリウム：１０
kg，硫黄：１００kg）以下となり、必要な消火設備等が
著しく軽減されるという利点もある。このためには、例
えばＮａ量８０ｇ未満の電池であれば１２５本まで、Ｎ
ａ量１２０ｇの電池であれば８３本以下とすれば良い。
なお、交流実効出力電圧約１００Ｖ，２１０Ｖのモジュ
ールシステム共に、断熱容器中の硫黄の量は危険物の指
定数量以下とでき、硫黄についての消火設備が軽減され
るという利点がある。
【００１１】なお、全ての単電池を一つの断熱容器へ収
納して直列接続する替わりに、１個当りの危険物量が指
定数量未満の複数の断熱容器に分けて直列接続して収納
し、これらの直列接続することも出来る。この方法によ
り、システムの火災に対する安全性を高めることができ
る。この場合、複数の断熱容器の体積の和を上述の所定
の範囲内にすることが望ましい。また、本発明の分散型
ナトリウム硫黄電池モジュールシステムを、必要に応じ
て複数個並列に接続し、系統へ６０Ａ以上の電流を供給
してもよいことは言うまでもない。
納して直列接続する替わりに、１個当りの危険物量が指
定数量未満の複数の断熱容器に分けて直列接続して収納
し、これらの直列接続することも出来る。この方法によ
り、システムの火災に対する安全性を高めることができ
る。この場合、複数の断熱容器の体積の和を上述の所定
の範囲内にすることが望ましい。また、本発明の分散型
ナトリウム硫黄電池モジュールシステムを、必要に応じ
て複数個並列に接続し、系統へ６０Ａ以上の電流を供給
してもよいことは言うまでもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に従って説
明する。
明する。
【００１３】図１は本発明の分散型ナトリウム硫黄電池
モジュールシステムの構成の一例である。図において、
１はナトリウム硫黄電池１１を７０〜１２５本直列にし
た集合体であり、この例ではナトリウム５５〜１２０
ｇ，硫黄１１０〜３００ｇ，単電池体積５００cm3以
下、電圧１.９Ｖ以上で電流２２〜１２Ａを４ｈ放電可
能な単電池が用いられる。２はこれらの電池を収納し
た、体積１５０１以下の断熱容器で、断熱性能が優れて
いる理由により、真空断熱容器が普通用いられる。この
断熱容器の内部は、内部に設けた、図示されていない電
気ヒータにより加熱される。また、３はインバータであ
り、例えばMOSFET素子やＩＧＢＴ素子などのような半導
体スイッチング素子３１，変圧器３２、および、波形調
整のためのコイル３３，コンデンサ３４などより構成さ
れている。ここで、半導体スイッチング素子３１は、直
交変換または交直変換のためにブリッジを構成してい
る。変換後は変圧器を介して、交流出力として実効電圧
約１００Ｖ，最大実効電流３０Ａが図示されていない電
力系統へ供給される。
モジュールシステムの構成の一例である。図において、
１はナトリウム硫黄電池１１を７０〜１２５本直列にし
た集合体であり、この例ではナトリウム５５〜１２０
ｇ，硫黄１１０〜３００ｇ，単電池体積５００cm3以
下、電圧１.９Ｖ以上で電流２２〜１２Ａを４ｈ放電可
能な単電池が用いられる。２はこれらの電池を収納し
た、体積１５０１以下の断熱容器で、断熱性能が優れて
いる理由により、真空断熱容器が普通用いられる。この
断熱容器の内部は、内部に設けた、図示されていない電
気ヒータにより加熱される。また、３はインバータであ
り、例えばMOSFET素子やＩＧＢＴ素子などのような半導
体スイッチング素子３１，変圧器３２、および、波形調
整のためのコイル３３，コンデンサ３４などより構成さ
れている。ここで、半導体スイッチング素子３１は、直
交変換または交直変換のためにブリッジを構成してい
る。変換後は変圧器を介して、交流出力として実効電圧
約１００Ｖ，最大実効電流３０Ａが図示されていない電
力系統へ供給される。
【００１４】また、別の例では、図１のナトリウム硫黄
電池としてナトリウム１００〜３００ｇ，硫黄２００〜
７００ｇ，電池体積１０００ｃｍ３以下，電圧１.９Ｖ
以上で電流５０〜２４Ａを４ｈ放電可能な単電池が７０
〜１２５本直列接続され、体積３００１以下の断熱容器
２へ収納されている。また、変圧器３２として昇圧変圧
器を用い、電圧を約２倍に昇圧することにより、交流出
力として実効電圧約２１０Ｖ，最大実効電流３０Ａが電
力系統へ供給される。
電池としてナトリウム１００〜３００ｇ，硫黄２００〜
７００ｇ，電池体積１０００ｃｍ３以下，電圧１.９Ｖ
以上で電流５０〜２４Ａを４ｈ放電可能な単電池が７０
〜１２５本直列接続され、体積３００１以下の断熱容器
２へ収納されている。また、変圧器３２として昇圧変圧
器を用い、電圧を約２倍に昇圧することにより、交流出
力として実効電圧約２１０Ｖ，最大実効電流３０Ａが電
力系統へ供給される。
【００１５】具体例として、１本当りの容量８８Ａｈ
（２２Ａで４ｈ放電）、定格出力約４２Ｗ，ナトリウム
量１１６ｇ，硫黄量２４０ｇ，体積４７０cm3 のナトリ
ウム硫黄電池、または、容量１７６Ａｈ（４４Ａで４ｈ
放電）、定格出力約８４Ｗ，ナトリウム量２３２ｇ，硫
黄量４８０ｇ，体積９００cm3 のナトリウム硫黄電池を
用い、各々の電池８５本又は９０本を直列接続して、そ
れぞれ体積１３５１または２５０１の真空断熱容器に入
れ、約３.６ｋＷまたは約７.６ｋＷのモジュールを得
た。得られたモジュールをそれぞれ図１に示したと同様
のインバータに接続して、交流実効電圧１００Ｖまたは
２１０Ｖの分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステ
ムを得た。それぞれのモジュールを３３０℃に保ち、直
流電流２２Ａで４ｈ放電，８.８Ａ で１０ｈ充電、ある
いは、直流電流４４Ａで４ｈ放電，１７.６Ａ で１０ｈ
充電した時の直流端での充放電効率は９１％、保温のた
めのヒータロスを入れた効率は８９％、インバータの往
復効率９０％を考慮した時の交流端での効率は８０％で
あった。このようにモジュール内での循環電流が無いた
めにモジュールの効率が高く出来ること、簡単な回路構
成で高い効率が１５年以上の長期に渡って維持できるこ
と、コンパクトな構造であることなど、一般家庭用に適
した電力貯蔵装置が実現できることが判った。さらに、
交流端での最大実効電流は３０Ａで、各家庭に既設の電
気配線にそのまま接続できること、最大電流で４ｈ放電
可能なため、各家庭で夜間の電力を蓄えて昼間利用する
に丁度適した性能で、電力料金の節約に適したシステム
であることが判った。
（２２Ａで４ｈ放電）、定格出力約４２Ｗ，ナトリウム
量１１６ｇ，硫黄量２４０ｇ，体積４７０cm3 のナトリ
ウム硫黄電池、または、容量１７６Ａｈ（４４Ａで４ｈ
放電）、定格出力約８４Ｗ，ナトリウム量２３２ｇ，硫
黄量４８０ｇ，体積９００cm3 のナトリウム硫黄電池を
用い、各々の電池８５本又は９０本を直列接続して、そ
れぞれ体積１３５１または２５０１の真空断熱容器に入
れ、約３.６ｋＷまたは約７.６ｋＷのモジュールを得
た。得られたモジュールをそれぞれ図１に示したと同様
のインバータに接続して、交流実効電圧１００Ｖまたは
２１０Ｖの分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステ
ムを得た。それぞれのモジュールを３３０℃に保ち、直
流電流２２Ａで４ｈ放電，８.８Ａ で１０ｈ充電、ある
いは、直流電流４４Ａで４ｈ放電，１７.６Ａ で１０ｈ
充電した時の直流端での充放電効率は９１％、保温のた
めのヒータロスを入れた効率は８９％、インバータの往
復効率９０％を考慮した時の交流端での効率は８０％で
あった。このようにモジュール内での循環電流が無いた
めにモジュールの効率が高く出来ること、簡単な回路構
成で高い効率が１５年以上の長期に渡って維持できるこ
と、コンパクトな構造であることなど、一般家庭用に適
した電力貯蔵装置が実現できることが判った。さらに、
交流端での最大実効電流は３０Ａで、各家庭に既設の電
気配線にそのまま接続できること、最大電流で４ｈ放電
可能なため、各家庭で夜間の電力を蓄えて昼間利用する
に丁度適した性能で、電力料金の節約に適したシステム
であることが判った。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、効率が高く、コンパク
トな構造の分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステ
ムが実現され、家庭用のロードコンディショナや非常用
電源などのような、小規模の電力貯蔵装置に用いるに好
適である。
トな構造の分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステ
ムが実現され、家庭用のロードコンディショナや非常用
電源などのような、小規模の電力貯蔵装置に用いるに好
適である。
【図１】本発明の分散型ナトリウム硫黄電池モジュール
システムの構成を示す図である。
システムの構成を示す図である。
１…ナトリウム硫黄電池集合体、２…断熱容器、３…イ
ンバータ、１１…ナトリウム硫黄電池、３１…半導体ス
イッチング素子、３２…変圧器、３３…コイル、３４…
コンデンサ。
ンバータ、１１…ナトリウム硫黄電池、３１…半導体ス
イッチング素子、３２…変圧器、３３…コイル、３４…
コンデンサ。
Claims (7)
- 【請求項１】断熱容器へ複数のナトリウム硫黄単電池を
収納し、インバータを介して電力系統と接続した分散型
ナトリウム硫黄電池モジュールシステムにおいて、前記
単電池約７０本以上約１２５本以下を全て直列に接続し
て直流放電電圧をそれぞれ約１４０Ｖ以上約２５０Ｖ以
下とし、前記インバータで直交変換して、交流実効電圧
として約１００Ｖまたは約２１０Ｖを出力することを特
徴とする分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステ
ム。 - 【請求項２】請求項１において、交流実効電流として最
大３０Ａ又は最大６０Ａを出力することを特徴とする分
散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステム。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記交流実効
出力電圧が約１００Ｖで交流実効電流が最大３０Ａ又は
６０Ａの場合には、前記単電池としてそれぞれ電流１２
〜２２Ａ、または２４〜５０Ａを約４ｈ放電可能なもの
を用いることを特徴とする分散型ナトリウム硫黄電池モ
ジュールシステム。 - 【請求項４】請求項１または２において、前記交流実効
出力電圧が約２１０Ｖで交流実効電流が最大３０Ａ又は
６０Ａの場合には、前記単電池としてそれぞれ電流２４
〜５０Ａまたは５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能なものを
用い、直交変換後必要に応じて変圧器で昇圧することを
特徴とする分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステ
ム。 - 【請求項５】請求項１，２または３において、前記モジ
ュールシステムを構成するナトリウムの全量が１０kg未
満硫黄の全量が１００kg未満であることを特徴とする分
散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステム。 - 【請求項６】請求項３または４において、前記単電池の
ナトリウム量，硫黄量および電池体積がそれぞれ、電流
１２〜２２Ａを約４ｈ放電可能な電池の際には約５０〜
120ｇ、約１００〜３００ｇ，約２００〜７００ｇ，約
１０００cm3 以下、電流５０〜９０Ａを約４ｈ放電可能
な電池の際には約２００〜５５０ｇ，約４００〜1200
ｇ，約２０００cm3 以下であることを特徴とする分散型
ナトリウム硫黄電池モジュールシステム。 - 【請求項７】請求項１または２において、前記断熱容器
の体積が、前記インバータからの交流実効出力電圧が約
１００Ｖで交流実効電流が最大３０Ａ又は６０Ａの際に
はそれぞれ１５０１以下又は３００ｌ以下、交流実効出
力電圧が約２１０Ｖで交流実効電流が最大３０Ａ又は６
０Ａの際にはそれぞれ３００１以下又は６００ｌ以下で
あることを特徴とする分散型ナトリウム硫黄電池モジュ
ールシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8011517A JPH09167633A (ja) | 1995-10-09 | 1996-01-26 | 分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26119595 | 1995-10-09 | ||
| JP7-261195 | 1995-10-09 | ||
| JP8011517A JPH09167633A (ja) | 1995-10-09 | 1996-01-26 | 分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167633A true JPH09167633A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=26346955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8011517A Pending JPH09167633A (ja) | 1995-10-09 | 1996-01-26 | 分散型ナトリウム硫黄電池モジュールシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09167633A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1143595A3 (en) * | 2000-03-28 | 2004-04-28 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Emergency power system, and system for automatically detecting battery failure |
-
1996
- 1996-01-26 JP JP8011517A patent/JPH09167633A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1143595A3 (en) * | 2000-03-28 | 2004-04-28 | The Tokyo Electric Power Co., Inc. | Emergency power system, and system for automatically detecting battery failure |
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