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JP7300267B2 - Thermal power generation module - Google Patents
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Description

本発明は、熱利用発電により電力を供給する熱利用発電モジュールに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermal power generation module that supplies electric power by thermal power generation.

最近、温度勾配を必要としない熱利用発電素子が開発されている(下記特許文献1参照)。この熱利用発電素子は、温度勾配を与えることなく熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換することにより、熱利用発電を行うことができる。このことから、熱利用発電素子は、地熱、自動車の排熱、工場の排熱などを利用した発電システムにおける利用が期待されている。一方で、従来から二次電池を利用した電力供給システムも用いられている(下記特許文献2参照)。 Recently, a heat-utilizing power generation element that does not require a temperature gradient has been developed (see Patent Document 1 below). This heat-utilizing power generation element can perform heat-utilizing power generation by directly converting thermal energy into electrical energy without giving a temperature gradient. For this reason, heat-utilizing power generation elements are expected to be used in power generation systems that utilize geothermal heat, exhaust heat from automobiles, exhaust heat from factories, and the like. On the other hand, conventionally, a power supply system using a secondary battery has also been used (see Patent Document 2 below).

国際公開2017/038988号公報International Publication No. 2017/038988 特開2003-111289号公報JP-A-2003-111289

上述した熱利用発電素子を利用した発電システムにおいては、継続的な電力の供給を求められる傾向にある。一方で、熱利用発電素子単体での発電能力の持続時間は、供給する電力が大きくなるに従って短くなる傾向にある。また、熱利用発電素子の発電能力が低下した場合に負荷を低減させると発電能力が回復する現象が認められた。そのため、熱利用発電素子を利用した発電システムにおいては、継続的な電力供給を実現するための適切な制御が求められる。また、上記特許文献2に記載の電力供給システムでは、スイッチ操作によって劣化した二次電池を別の二次電池に交換する制御が行われているが、継続的な電力供給を行うことには限界がある。 In a power generation system using the heat-utilizing power generation element described above, there is a tendency to require a continuous power supply. On the other hand, the duration of the power generation capacity of a single heat-utilizing power generation element tends to become shorter as the amount of power supplied increases. Moreover, when the power generation capacity of the heat-utilizing power generation element was lowered, a phenomenon was observed in which the power generation capacity recovered when the load was reduced. Therefore, in a power generation system using heat-utilizing power generation elements, appropriate control is required to achieve continuous power supply. In addition, in the power supply system described in Patent Document 2, control is performed to replace a degraded secondary battery with another secondary battery by operating a switch, but there is a limit to continuous power supply. There is

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、継続的な電力供給を実現することが可能な熱利用発電モジュールを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a heat-utilizing power generation module capable of achieving continuous power supply.

上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る熱利用発電モジュールは、熱利用発電可能な熱利用発電素子を含む複数の熱利用発電電池が負荷に対して互いに電気的に並列に接続されてなる電池群と、複数の熱利用発電電池のそれぞれと負荷との間の接続経路上に設けられ、複数の熱利用発電電池のそれぞれと負荷との電気的な接続をオン/オフする複数のスイッチと、複数の熱利用発電電池の両極間の電位差を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された電位差と規定値との比較結果を基に、複数のスイッチのうちでオン状態にある少なくとも1つのスイッチをオフ状態に遷移させ、オフ状態にある少なくとも1つのスイッチをオン状態に遷移させるように、複数のスイッチを制御する制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, a heat-utilizing power generation module according to one aspect of the present invention includes a plurality of heat-utilizing power generation cells including heat-utilizing power generation elements capable of heat-utilizing power generation, which are electrically connected in parallel to a load. and a plurality of heat utilization power generation batteries provided on a connection path between the load and each of the heat utilization power generation batteries for turning on/off the electrical connection between each of the plurality of heat utilization power generation batteries and the load switch, a voltage detection unit that detects the potential difference between the two electrodes of a plurality of heat-utilizing power generation batteries, and based on the result of comparison between the potential difference detected by the voltage detection unit and a specified value, one of the plurality of switches is turned on. a control unit for controlling the plurality of switches such that at least one switch in the state transitions to the off state and at least one switch in the off state transitions to the on state.

上記一側面に係る熱利用発電モジュールによれば、負荷に対して互いに電気的に並列に接続された熱利用発電素子を含む複数の熱利用発電電池を利用して負荷に電力を供給する際に、複数の熱利用発電電池の両極間の電位差と規定値との比較結果に基づいて、負荷との接続が遮断されている熱利用発電電池と負荷との接続が確立されている熱利用発電電池とが入れ替えられる。これにより、複数の熱利用発電電池の両極間の電位差に対応して、複数の熱利用発電電池から負荷に対して交代して電力を供給させることができ、供給電力の大きさに応じて継続的な電力供給を実現することができる。 According to the heat utilization power generation module according to the above aspect, when power is supplied to a load using a plurality of heat utilization power generation batteries including heat utilization power generation elements electrically connected in parallel to the load, , based on the result of comparison between the potential difference between both electrodes of a plurality of heat-utilizing power-generating batteries and the specified value, heat-utilizing power-generating batteries that are disconnected from the load and heat-utilizing power-generating batteries that are connected to the load. can be replaced with As a result, power can be alternately supplied to the load from the heat-utilization power generation batteries according to the potential difference between the two electrodes of the heat-utilization power generation batteries, and the power supply can be continued according to the size of the supplied power. power supply can be realized.

ここで、上記一側面係る熱利用発電モジュールにおいては、電圧検出部は、複数の熱利用発電電池から負荷に印加される電位差を電位差として検出可能に構成され、制御部は、電圧検出部によって検出された電位差が規定値を下回ったと判定したタイミングで、複数のスイッチのうちでオフ状態にあるスイッチを順次入れ替えるように、複数のスイッチを制御する、ことが好適である。かかる構成を採れば、複数の熱利用発電電池の両極から負荷に印加される電位差が下がったタイミングで、複数の熱利用発電電池のうち負荷との電気的接続が遮断される熱利用発電電池を順次入れ替えることができる。その結果、熱利用発電電池の個数を削減しながら継続的な電力供給を個々の熱利用発電電池の供給電力の大きさに応じて効率的に実現することができる。 Here, in the heat-utilization power generation module according to the above aspect, the voltage detection unit is configured to be capable of detecting a potential difference applied to the load from the plurality of heat-utilization power generation batteries, and the control unit detects the potential difference by the voltage detection unit. It is preferable to control the plurality of switches such that the switches in the off state among the plurality of switches are sequentially switched at the timing when it is determined that the applied potential difference has fallen below the specified value. By adopting such a configuration, one of the plurality of heat-utilizing power-generating batteries is cut off from the electrical connection with the load when the potential difference applied to the load from both electrodes of the plurality of heat-utilizing power-generating batteries decreases. They can be replaced sequentially. As a result, while reducing the number of heat-utilization power generation batteries, continuous power supply can be efficiently realized according to the magnitude of power supplied from each heat-utilization power generation battery.

また、電圧検出部は、複数の熱利用発電電池のそれぞれの両極間の電位差を独立して検出可能に構成され、制御部は、電圧検出部によって検出された電位差が規定値を下回ったと判定された電池に対応するスイッチであって、オン状態にあるスイッチをオフ状態に遷移させ、電圧検出部によって検出された電位差が規定値を上回ったと判定された熱利用発電電池に対応するスイッチであって、オフ状態にあるスイッチをオン状態に遷移させる、ことも好適である。この場合、複数の熱利用発電電池の個々の発電能力に応じて適切なタイミングで複数の熱利用発電電池と負荷との電気的接続を切り替えることができ、熱利用発電電池の個数を削減しながら継続的な電力供給を個々の熱利用発電電池の供給電力の大きさに応じて効率的に実現することができる。 In addition, the voltage detection unit is configured to be capable of independently detecting a potential difference between both electrodes of each of the plurality of heat-utilizing power generation batteries, and the control unit determines that the potential difference detected by the voltage detection unit is below a specified value. A switch corresponding to a battery that is in an ON state, the switch corresponding to a heat-utilizing power generation battery for which it is determined that the potential difference detected by the voltage detection unit exceeds a specified value by transitioning the switch from the ON state to the OFF state. , to transition the switch in the OFF state to the ON state. In this case, it is possible to switch the electrical connection between the plurality of heat utilization power generation batteries and the load at appropriate timing according to the power generation capacity of each of the plurality of heat utilization power generation batteries, thereby reducing the number of heat utilization power generation batteries. Continuous power supply can be efficiently realized according to the amount of power supplied from each heat utilization power generation battery.

さらに、制御部は、複数のスイッチのうちでオフ状態にあるスイッチが時間経過とともに順次入れ替わるように、複数のスイッチを制御する、ことも好適である。こうすれば、熱利用発電電池の個数を削減しながら継続的な電力供給を個々の熱利用発電電池の供給電力の大きさに応じてさらに効率的に実現することができる。 Furthermore, it is also preferable that the control unit controls the plurality of switches such that the switch in the OFF state among the plurality of switches is sequentially switched over time. This makes it possible to reduce the number of heat-utilizing power generating batteries and realize continuous power supply more efficiently according to the magnitude of the power supplied from each heat-utilizing power generating battery.

またさらに、複数の熱利用発電電池から負荷に対して供給される電流を検出する電流検出部をさらに備え、制御部は、電圧検出部によって検出された電位差と電流検出部によって検出された電流とに対応する電力を基に、同時に負荷に電気的に接続される熱利用発電電池の個数を変更するように、複数のスイッチを制御する、ことも好適である。かかる構成を採れば、供給電力の大きさに応じて同時に負荷に電気的に接続させる熱利用発電電池の数を変更することで、継続的な電力供給を確実に実現することができる。 Further, the controller further includes a current detector for detecting current supplied from the plurality of heat-utilizing power generation batteries to the load, and the controller detects the potential difference detected by the voltage detector and the current detected by the current detector. It is also preferable to control the plurality of switches to change the number of thermal power generation batteries electrically connected to the load at the same time based on the power corresponding to . By adopting such a configuration, by changing the number of heat-utilizing power generation batteries electrically connected to the load at the same time according to the amount of power to be supplied, it is possible to reliably realize continuous power supply.

本発明によれば継続的な電力供給を実現することが可能な熱利用発電モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat-utilizing power generation module capable of realizing continuous power supply.

実施形態に係る熱利用発電モジュール1の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing the configuration of a heat-utilizing power generation module 1 according to an embodiment; FIG. 図1の熱利用発電電池3a,3b,3cに内蔵される熱利用発電素子の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of heat-utilizing power generation elements incorporated in heat-utilizing power generating batteries 3a, 3b, and 3c of FIG. 1; 図1のコントローラ11によるスイッチ5a,5b,5cの制御機能を説明するためのフローチャートである。2 is a flow chart for explaining a control function of switches 5a, 5b, and 5c by a controller 11 of FIG. 1; 図3に示す制御によって時間経過とともに遷移するスイッチ5a,5b,5cのオン/オフの状態を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing on/off states of switches 5a, 5b, and 5c that transition over time under the control shown in FIG. 3; FIG. 図1のコントローラ11による電池個数の変更制御機能を説明するためのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining a change control function of the number of batteries by the controller 11 of FIG. 1; FIG. 図5に示す制御によって時間経過とともに遷移するスイッチ5a,5b,5cのオン/オフの状態を示すタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart showing on/off states of switches 5a, 5b, and 5c that transition over time under the control shown in FIG. 5; FIG. 変形例に係る熱利用発電モジュール1Aの構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of a heat-utilizing power generation module 1A according to a modification; 図7のコントローラ11Aによるスイッチ5a,5b,5cの制御機能を説明するためのフローチャートである。FIG. 8 is a flow chart for explaining control functions of switches 5a, 5b, and 5c by a controller 11A of FIG. 7; FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、実施形態に係る熱利用発電モジュール1の構成を示す回路図である。熱利用発電モジュール1は、自動車等の運搬装置用のセンサー等の装置、地熱等を利用した発電装置、工場又はオフィス等における各種センサー等の装置に内蔵されて用いられ、熱エネルギーを利用して電力を供給する電源システムである。熱利用発電モジュール1は熱利用して電流を発生する装置ともいえる。図1に示すように、熱利用発電モジュール1は、熱利用発電可能な熱利用発電素子を内蔵する複数の熱利用発電電池(以下、「電池」と略称する。)3a,3b,3cによって構成される電池群3、複数の電池3a,3b,3cに対応して設けられる複数のスイッチ5a,5b,5c、複数の電池3a,3b,3cに対応して設けられる電圧センサー(電圧検出部)7a,7b,7c、電流センサー(電流検出部)9、及びコントローラ(制御部)11を含んで構成される。この熱利用発電モジュール1には、センサー等の負荷Lが電気的に接続される。図1においては、各構成要素間を結ぶ電気的な接続経路を実線で示し、コントローラ11と各構成要素との間でやり取りされる信号の経路を点線で示している。 FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a heat-utilizing power generation module 1 according to an embodiment. The heat utilization power generation module 1 is used by being incorporated in devices such as sensors for transportation devices such as automobiles, power generation devices using geothermal heat, etc., and devices such as various sensors in factories, offices, etc., and uses thermal energy. It is a power supply system that supplies electric power. The heat utilization power generation module 1 can also be said to be a device that utilizes heat to generate current. As shown in FIG. 1, the heat utilization power generation module 1 is composed of a plurality of heat utilization power generation batteries (hereinafter abbreviated as "batteries") 3a, 3b and 3c each containing a heat utilization power generation element capable of heat utilization power generation. a battery group 3, a plurality of switches 5a, 5b, and 5c provided corresponding to the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c, and voltage sensors (voltage detection units) provided corresponding to the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c 7 a , 7 b , 7 c , a current sensor (current detection section) 9 , and a controller (control section) 11 . A load L such as a sensor is electrically connected to the heat utilization power generation module 1 . In FIG. 1 , solid lines indicate electrical connection paths between components, and dotted lines indicate paths of signals exchanged between the controller 11 and each component.

なお、電池群3を構成する電池の個数は特定の個数には限定されない。本実施形態では、電池の個数が3個の場合を例として説明する。 Note that the number of batteries constituting the battery group 3 is not limited to a specific number. In this embodiment, a case where the number of batteries is three will be described as an example.

複数の電池3a,3b,3cのそれぞれは、熱利用発電素子を内蔵する電池であり、その構成としては国際公開2017/038988号公報に記載の構成を採用できる。図2には、電池3a,3b,3cに内蔵される熱利用発電素子13の構成例を示している。このように、熱利用発電素子13は、2つの電極層である負極15a及び正極15bの間に電子輸送層17、電荷熱励起材料層19、及びイオン酸化還元層21の三層が積層されて構成されている。 Each of the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c is a battery containing a heat-utilizing power generation element, and as its configuration, the configuration described in International Publication No. 2017/038988 can be adopted. FIG. 2 shows a configuration example of the heat-utilizing power generation element 13 incorporated in the batteries 3a, 3b, and 3c. In this way, the heat-utilizing power generation element 13 has three layers, the electron transport layer 17, the charge heat excitation material layer 19, and the ion redox layer 21, which are laminated between the two electrode layers of the negative electrode 15a and the positive electrode 15b. It is configured.

電荷熱励起材料層19は、熱を吸収して熱励起電子及び正孔を生成する半導体材料を含む。イオン酸化還元層21は、電荷輸送イオン対が移動できる固体電解質または電解質溶液を含む。ここでいう「電荷輸送イオン対」とは価数の異なる安定な2つのイオンであり、一方のイオンが酸化又は還元されて他方のイオンとなることにより、電子及び正孔を運ぶことができるイオンである。電子輸送層17は、半導体または金属等の電子輸送材料を含み、電荷熱励起材料層19で生成された熱励起電子を輸送するための層である。ただし、熱利用発電素子13においては、この電子輸送層17は省略されていてもよい。 Charge-thermally excited material layer 19 includes a semiconductor material that absorbs heat to generate thermally excited electrons and holes. The ionic redox layer 21 comprises a solid electrolyte or electrolyte solution in which charge-transporting ion pairs can migrate. The term "charge-transporting ion pair" as used herein refers to two stable ions with different valences, one of which is oxidized or reduced to become the other ion, which can carry electrons and holes. is. The electron transport layer 17 is a layer that contains an electron transport material such as a semiconductor or a metal and transports thermally excited electrons generated in the charge thermally excited material layer 19 . However, in the heat-utilizing power generation element 13, the electron transport layer 17 may be omitted.

上記構成の熱利用発電素子13においては、電荷熱励起材料層19において熱の吸収が生じると熱励起電子e及び正孔hが生じ、熱励起電子eが電子輸送層17に向けて移動する。電荷熱励起材料層19で生じた正孔hが電荷熱励起材料層19とイオン酸化還元層21との界面で電荷輸送イオン対の一方であるイオンXを酸化して他方のイオンYに変化させる(X+h→Y)。そして、電子輸送層17で過剰になった電子eが負極15aを通って外部に移動し、負荷Lを介して正極15bまで移動する。このとき、熱利用発電素子13での発電による負荷Lにおける仕事が為される。さらに、正極15bまで移動した電子eが正極15bとイオン酸化還元層21との界面でイオンYを還元してイオンXに変化させる(Y+e→X)。イオン酸化還元層21と電荷熱励起材料層19との界面に生じたイオンYと、イオン酸化還元層21と正極15bとの界面で生じたイオンXとが、イオン酸化還元層21内を拡散して層内のイオン局在化が緩和される。このような熱励起電子eの移動と電荷輸送イオン対の拡散とが繰り返されることによって熱利用発電素子による発電が持続する。 In the heat-utilizing power generation element 13 having the above configuration, thermally excited electrons e and holes h + are generated when heat is absorbed in the charge-thermally excited material layer 19 , and the thermally excited electrons e are directed toward the electron transport layer 17 . Moving. Holes h + generated in the charge-thermal excitation material layer 19 oxidize ions X, which are one of the charge-transporting ion pairs, at the interface between the charge-thermal excitation material layer 19 and the ion redox layer 21 to change into the other ions Y. (X+h + →Y). The excess electrons e in the electron transport layer 17 move to the outside through the negative electrode 15a, and then move through the load L to the positive electrode 15b. At this time, work is performed in the load L by power generation in the heat utilization power generation element 13 . Furthermore, the electron e that has moved to the positive electrode 15b reduces the ion Y at the interface between the positive electrode 15b and the ion oxidation-reduction layer 21 to change it into the ion X (Y+e →X). Ions Y generated at the interface between the ionic redox layer 21 and the charge heat excitation material layer 19 and ions X generated at the interface between the ionic redox layer 21 and the positive electrode 15b diffuse in the ionic redox layer 21. This relaxes ion localization within the layer. By repeating the movement of the thermally excited electrons e and the diffusion of the charge-transporting ion pair, power generation by the thermal power generation element continues.

複数の電池3a,3b,3cのそれぞれは、熱利用発電素子13を1つあるいは複数内蔵する電池である。電池3a,3b,3cは、熱利用発電素子13を複数備える場合には、複数の熱利用発電素子13を内部で互いに電気的に直列に接続された形態で備える。 Each of the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c is a battery containing one or a plurality of heat-utilizing power generation elements 13 therein. When the batteries 3a, 3b, and 3c are provided with a plurality of heat-utilizing power generating elements 13, the batteries 3a, 3b, and 3c include the plurality of heat-utilizing power generating elements 13 internally connected to each other in series.

このような構成の電池3a,3b,3cのそれぞれにおいては、上述したように、熱励起電子eの移動による電力の供給と、熱利用発電素子13内のイオン酸化還元層21内での電荷輸送イオン対の拡散とが並行して繰り返されることによって、電力の供給が持続される。このとき、単位時間あたりに取り出される熱励起電子eの量(=電流量)が小さければ、電荷輸送イオン対の拡散が十分に追いつくために、電力の供給の持続時間は長くなる傾向がある。特に、電流量が十分小さければ半永久的な電力の供給が可能となる。一方で、単位時間あたりに取り出される熱励起電子eの量(=電流量)が大きくなるに従って、イオン酸化還元層21と電荷熱励起材料層19との界面にイオンYが溜まってイオンXの量が少なくなり、イオンXからイオンYに変化する反応が生じにくくなり、イオン酸化還元層21と正極15bとの界面にイオンXが溜まってイオンYの量が少なくなり、イオンYからイオンXに変化する反応が生じにくくなる。この場合は、発電の持続時間が短くなる傾向にある。ただし、発電の持続時間は、電流量のみでなく、環境温度、熱利用発電素子13の各層の材料の組成(特にイオン酸化還元層21の材料の組成)によって決まってくるため、事前に決定することは困難である。 In each of the batteries 3a, 3b, and 3c having such a configuration, as described above, electric power is supplied by movement of thermally excited electrons e , and charges are generated in the ion redox layer 21 in the thermal power generation element 13. Power supply is maintained by repeating diffusion of transport ion pairs in parallel. At this time, if the amount of thermally excited electrons e extracted per unit time (=current amount) is small, the diffusion of charge-transporting ion pairs can sufficiently catch up, so the duration of power supply tends to be longer. . In particular, if the amount of current is sufficiently small, semi-permanent power supply becomes possible. On the other hand, as the amount of thermally excited electrons e taken out per unit time (=current amount) increases, the ions Y accumulate at the interface between the ion redox layer 21 and the charge-thermal excitation material layer 19, and the ions X are generated. As the amount of ions X decreases, the reaction of changing from ions X to ions Y becomes difficult to occur, ions X accumulate at the interface between the ion redox layer 21 and the positive electrode 15b, the amount of ions Y decreases, and ions Y change to ions X. It becomes difficult for changing reactions to occur. In this case, the duration of power generation tends to be short. However, the duration of power generation is determined not only by the current amount but also by the environmental temperature and the material composition of each layer of the heat-utilizing power generation element 13 (especially the material composition of the ion redox layer 21), so it is determined in advance. is difficult.

このような熱利用発電素子13における発電能力の低下(イオン酸化還元層21におけるイオンの局在化の高まり)は、負荷Lを熱利用発電素子13から切り離すことによって時間経過とともに回復する。これは、熱励起電子eの移動が止まると電荷輸送イオン対の還元も止まるため、イオン対の酸化及び電荷輸送イオン対の拡散のみが進行するためである。ただし、この発電能力の回復時間も、環境温度、熱利用発電素子13の各層の材料の組成(特にイオン酸化還元層21の材料の組成)によって決まってくる。 Such a decrease in the power generation capacity of the heat-utilization power generation element 13 (increased localization of ions in the ion redox layer 21 ) recovers over time by disconnecting the load L from the heat-utilization power generation element 13 . This is because reduction of the charge-transporting ion pair also stops when the movement of the thermally excited electron e stops, so that only oxidation of the ion pair and diffusion of the charge-transporting ion pair proceed. However, the recovery time of the power generation capacity is also determined by the environmental temperature and the composition of the material of each layer of the heat-utilizing power generation element 13 (especially the composition of the material of the ion oxidation-reduction layer 21).

図1に戻って、複数の電池3a,3b,3cは、負荷Lに対して互いに電気的に並列に接続されている。具体的には、電池3aの正極は、スイッチ5a及び電流センサー9を介して負荷Lの一方の端子に接続され、電池3aの負極はグラウンドを経由して負荷Lの他方の端子に接続されている。同様に、電池3b,3cのそれぞれの正極は、スイッチ5b,5c及び電流センサー9を介して負荷Lの一方の端子に接続され、電池3b,3cのそれぞれの負極はグラウンドを経由して負荷Lの他方の端子に接続されている。 Returning to FIG. 1, the plurality of batteries 3a, 3b, 3c are electrically connected to the load L in parallel. Specifically, the positive electrode of the battery 3a is connected to one terminal of the load L via the switch 5a and the current sensor 9, and the negative electrode of the battery 3a is connected to the other terminal of the load L via ground. there is Similarly, the positive terminals of batteries 3b and 3c are connected to one terminal of load L via switches 5b and 5c and current sensor 9, and the negative terminals of batteries 3b and 3c are connected to load L via ground. is connected to the other terminal of the

複数のスイッチ5a,5b,5cは、外部からの制御によってその両端間の電気的な接続をオン/オフする半導体スイッチ、リレースイッチ等のスイッチング素子であり、それぞれが複数の電池3a,3b,3cと負荷Lとの接続経路上に設けられる。すなわち、スイッチ5aは、電池3aの正極と負荷Lの一方の端子との間の接続経路上に設けられ、電池3aと負荷Lとの電気的接続のみをオン/オフする。同様に、スイッチ5b,5cは、それぞれ、電池3b,3cの正極と負荷Lの一方の端子との間の接続経路上に設けられ、それぞれの電池3b,3cと負荷Lとの電気的接続のみをオン/オフする。これらのスイッチ5a,5b,5cは、コントローラ11からの信号による制御により、オン/オフを切り替え可能に構成される。 The plurality of switches 5a, 5b, 5c are switching elements such as semiconductor switches, relay switches, etc. that turn on/off the electrical connection between their ends by external control. and the load L are provided on the connection path. That is, the switch 5a is provided on the connection path between the positive electrode of the battery 3a and one terminal of the load L, and turns ON/OFF the electrical connection between the battery 3a and the load L only. Similarly, the switches 5b and 5c are provided on the connection paths between the positive electrodes of the batteries 3b and 3c and one terminal of the load L, respectively, and are only electrically connected to the respective batteries 3b and 3c and the load L. on/off. These switches 5a, 5b, and 5c are configured to be switchable between on and off under the control of signals from the controller 11. FIG.

電圧センサー7a,7b,7cは、それぞれ、個別に電池3a,3b,3cの両端に接続され、電池3a,3b,3cのそれぞれの両極間の電位差を独立して検出するセンサーである。これらの電圧センサー7a、7b,7cは、検出した電位差を示す信号をコントローラ11に送出することが可能とされている。 The voltage sensors 7a, 7b, 7c are sensors that are individually connected to both ends of the batteries 3a, 3b, 3c and independently detect the potential difference between the respective poles of the batteries 3a, 3b, 3c. These voltage sensors 7a, 7b, and 7c are capable of sending a signal indicating the detected potential difference to the controller 11. FIG.

電流センサー9は、複数の電池3a,3b,3cの並列回路におけるスイッチ5a,5b,5c側の一端と負荷Lの一方の端子との間の接続経路上に挿入され、複数の電池3a,3b,3cの並列回路から負荷Lに対して供給される電流を検出する。この電流センサー9は、検出した電流の量を示す信号をコントローラ11に送出することが可能とされている。 The current sensor 9 is inserted into a connection path between one end of the parallel circuit of the batteries 3a, 3b, 3c on the side of the switches 5a, 5b, 5c and one terminal of the load L. , 3c to the load L is detected. The current sensor 9 is capable of sending a signal indicating the detected amount of current to the controller 11 .

コントローラ11は、電圧センサー7a,7b,7cおよび電流センサー9から送出された信号の示す値を参照して、それらの値と規定値との比較結果を基に、スイッチ5a,5b,5cのオン/オフを制御する制御装置である。このコントローラ11は、演算処理を担うCPU等の演算ユニットと、ROMおよびRAM等で構成され、演算処理で参照されるデータあるいは演算処理で生成されるデータを記憶するメモリユニットと、他の構成要素との信号のやり取りを行う通信ユニット等を内蔵する。コントローラ11への電力の供給は、電池3a,3b,3cの並列回路から行われてもよいし、二次電池等の他の供給源から行われてもよい。以下、コントローラ11の機能について説明する。 The controller 11 refers to the values indicated by the signals sent from the voltage sensors 7a, 7b, 7c and the current sensor 9, and turns on the switches 5a, 5b, 5c based on the results of comparison between these values and specified values. It is a control device that controls on/off. The controller 11 is composed of an arithmetic unit such as a CPU responsible for arithmetic processing, a ROM and a RAM, etc., a memory unit for storing data referred to in the arithmetic processing or data generated by the arithmetic processing, and other components. Built-in communication unit etc. for exchanging signals with Power may be supplied to the controller 11 from a parallel circuit of the batteries 3a, 3b, and 3c, or from another supply source such as a secondary battery. The functions of the controller 11 will be described below.

図3は、コントローラ11によるスイッチ5a,5b,5cの制御機能を説明するためのフローチャートである。このように、コントローラ11は、電圧センサー7a,7b,7cによって検出された電位差を基に、電位差が規定値を下回った電池3a,3b,3cを判定し、その電池3a,3b,3cに対応するオン状態のスイッチ5a,5b,5cをオフ状態に遷移させる。それとともに、コントローラ11は、電圧センサー7a,7b,7cによって検出された電位差を基に、電位差が規定値を上回った電池3a,3b,3cを判定し、その電池3a,3b,3cに対応するオフ状態のスイッチ5a,5b,5cをオン状態に遷移させる。その際、コントローラ11は、複数の電池3a,3b,3cに対応するスイッチ5a,5b,5cのうちでオフ状態にあるスイッチが時間経過とともに順番に入れ替わるように制御する。 FIG. 3 is a flow chart for explaining the control function of the switches 5a, 5b and 5c by the controller 11. As shown in FIG. In this way, the controller 11 determines the batteries 3a, 3b, and 3c whose potential differences are below the specified value based on the potential differences detected by the voltage sensors 7a, 7b, and 7c. switches 5a, 5b, and 5c in the ON state to the OFF state. At the same time, based on the potential differences detected by the voltage sensors 7a, 7b, and 7c, the controller 11 determines the batteries 3a, 3b, and 3c whose potential differences exceed the specified value, and determines the batteries 3a, 3b, and 3c. The switches 5a, 5b, and 5c in the off state are changed to the on state. At that time, the controller 11 performs control so that the switches 5a, 5b, and 5c that are in the off state among the switches 5a, 5b, and 5c corresponding to the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c are alternately switched over time.

具体的には、ユーザによる操作等を契機にコントローラ11の動作が開始されると、コントローラ11は、予め設定された最初の電池3aに対応するスイッチ5aをオンするように制御する(ステップS01)。それに応じて、コントローラ11は、負荷Lへの電力供給が稼働中である電池3aの電位差を、電圧センサー7aからの信号を基に検出する(ステップS02)。次に、コントローラ11は、検出した電位差が予め設定された規定値VA以下であるか否かを判定する(ステップS03)。この規定値VAは、想定される環境温度、電池3a,3b,3cに内蔵される熱利用発電素子13を構成する材料(特にイオン酸化還元層21の材料)の組成、熱利用発電素子13の直列数、及び負荷への入力特性の少なくとも一つに応じて予め設定され、発電能力の低下(イオン酸化還元層21におけるイオンの局在化の高まり)を示す値に対応する。コントローラ11は、判定の結果、検出した電位差が規定値VAを超えておりイオンの局在化が生じていないと判定される場合には(ステップS03;NO)、ステップS02の処理に戻って、稼働中の電池3aに関するステップS02,S03の処理を繰り返す。 Specifically, when the operation of the controller 11 is started by a user's operation or the like, the controller 11 controls to turn on the switch 5a corresponding to the preset first battery 3a (step S01). . In response, the controller 11 detects the potential difference of the battery 3a that is currently supplying power to the load L based on the signal from the voltage sensor 7a (step S02). Next, the controller 11 determines whether or not the detected potential difference is equal to or less than a preset specified value VA (step S03). This specified value VA is based on the assumed environmental temperature, the composition of the material (especially the material of the ion oxidation-reduction layer 21) constituting the thermal power generation element 13 incorporated in the batteries 3a, 3b, and 3c, and the heat power generation element 13. It is set in advance according to at least one of the number of series and the input characteristics to the load, and corresponds to a value indicating a decrease in power generation capacity (increased localization of ions in the ion redox layer 21). When the controller 11 determines that the detected potential difference exceeds the specified value VA and the ions are not localized (step S03; NO), the controller 11 returns to the process of step S02, The processing of steps S02 and S03 is repeated for the battery 3a in operation.

一方、コントローラ11は、検出した電位差が規定値VA以下でありイオンの局在化が生じていると判定される場合には(ステップS03;YES)、オフ状態のスイッチ5bに対応する待機中の電池3bの電位差を、電圧センサー7bからの信号を基に検出する(ステップS04)。そして、コントローラ11は、電位差が規定値VB以上であるか否かを判定する(ステップS05)。この規定値VBは、想定される環境温度、電池3a,3b,3cに内蔵される熱利用発電素子13を構成する材料(特にイオン酸化還元層21の材料)の組成、熱利用発電素子13の直列数、及び負荷への入力特性の少なくとも一つに応じて予め設定され、発電能力の回復(イオン酸化還元層21におけるイオンの局在化の緩和)を示す値に対応し、VB≧VAである。判定の結果、規定値VB未満でありイオンの局在化が未だ緩和されていないと判定された場合は(ステップS05;NO)、コントローラ11は、ステップS04に戻って電位差の検出及び判定を繰り返す。 On the other hand, when the controller 11 determines that the detected potential difference is equal to or less than the specified value VA and that the ions are localized (step S03; YES), the standby switch 5b corresponding to the OFF state switch 5b A potential difference of the battery 3b is detected based on a signal from the voltage sensor 7b (step S04). Then, the controller 11 determines whether or not the potential difference is equal to or greater than the specified value VB (step S05). This specified value VB is determined by the assumed environmental temperature, the composition of the material (especially the material of the ion oxidation-reduction layer 21) constituting the thermal power generation element 13 incorporated in the batteries 3a, 3b, and 3c, the It is set in advance according to at least one of the number of series and the input characteristics to the load, and corresponds to a value indicating recovery of power generation capacity (relaxation of localization of ions in the ion redox layer 21), and VB≧VA be. As a result of the determination, if it is determined that the value is less than the specified value VB and the localization of the ions has not been alleviated (step S05; NO), the controller 11 returns to step S04 and repeats detection and determination of the potential difference. .

その一方で、規定値VB以上でありイオンの局在化が緩和されていると判定された場合は(ステップS05;YES)、コントローラ11は、稼働中である電池3aに対応するスイッチ5aをオフにし、待機中の電池3bに対応するスイッチ5bをオンにするように制御する(ステップS06)。その後、ステップS02に戻ってステップS02~S06の処理を繰り返し、コントローラ11は、稼働中の電池を順次入れ替え、時間経過とともに稼働中にある電池を順次待機中の状態に遷移させるように制御する。 On the other hand, when it is determined that the value is equal to or greater than the specified value VB and the localization of ions is relaxed (step S05; YES), the controller 11 turns off the switch 5a corresponding to the battery 3a in operation. and switch 5b corresponding to battery 3b on standby is turned on (step S06). After that, the process returns to step S02 to repeat the processing of steps S02 to S06, and the controller 11 sequentially replaces the batteries in operation, and controls the batteries in operation to transition to the standby state sequentially as time elapses.

図4には、コントローラ11の制御によって時間経過とともに遷移するスイッチ5a,5b,5cのオン/オフの状態を示すタイミングチャートを示し、(a)はスイッチ5aの状態、(b)はスイッチ5bの状態、(c)はスイッチ5cの状態を示している。このように、コントローラの制御により、各スイッチ5a,5b,5cのオン状態の期間TONが時間経過とともに順次入れ替わり、各スイッチ5a,5b,5cが順次オフ状態に切り替えられてオフ状態の期間TOFFが順次開始される。期間TOFFの間に、図2に示したイオンXとイオンYの拡散が十分に行われ、界面での局在化がなくなっている。 FIG. 4 shows a timing chart showing the ON/OFF states of the switches 5a, 5b, and 5c that change over time under the control of the controller 11. (a) is the state of the switch 5a, and (b) is the state of the switch 5b. State, (c) shows the state of the switch 5c. In this way, under the control of the controller, the on-state periods TON of the switches 5a, 5b, and 5c are sequentially switched over time, and the switches 5a, 5b, and 5c are sequentially switched to the off-state, and the off-state periods T OFF is started sequentially. During the period TOFF , the ions X and Y shown in FIG. 2 are sufficiently diffused and localized at the interface is eliminated.

ここで、コントローラ11は、負荷Lに供給される電力を基に、負荷Lに電気的に接続される電池の個数を変更するように制御する機能も有する。図5は、コントローラ11による電池個数の変更機能を説明するためのフローチャートである。図5に示す処理は、図4に示すステップS02の直前に実行される。 Here, the controller 11 also has a function of controlling to change the number of batteries electrically connected to the load L based on the power supplied to the load L. FIG. FIG. 5 is a flowchart for explaining the function of changing the number of batteries by the controller 11. As shown in FIG. The processing shown in FIG. 5 is executed immediately before step S02 shown in FIG.

詳細には、ユーザによる操作等を契機にコントローラ11の動作が開始されると、コントローラ11は、予め設定された最初の電池3aに対応するスイッチ5aをオンするように制御する(ステップS11)。次に、コントローラ11は、負荷Lへの電力供給が稼働中である電池3aの電位差と、負荷Lに対して供給される電流とを、電圧センサー7a及び電流センサー9からの信号を基に検出する(ステップS12)。そして、コントローラ11は、検出した電位差及び電流を基に負荷Lに供給されている電力値を計算し、その電力値が規定値WA以上であるか否かを判定する(ステップS13)。この規定値WAは、負荷Lの消費電力値に応じて予め設定される。判定の結果、規格値以上である場合には(ステップS13;YES)、負荷Lに接続される電池の個数を変更することなく処理をステップS02(図3)に移行させ、稼働中の電池の入れ替えを制御する。 Specifically, when the operation of the controller 11 is started by a user's operation or the like, the controller 11 turns on the switch 5a corresponding to the preset first battery 3a (step S11). Next, the controller 11 detects the potential difference of the battery 3a that is currently supplying power to the load L and the current supplied to the load L based on the signals from the voltage sensor 7a and the current sensor 9. (step S12). Then, the controller 11 calculates the power value supplied to the load L based on the detected potential difference and current, and determines whether or not the power value is equal to or greater than the specified value WA (step S13). This specified value WA is set in advance according to the power consumption value of the load L. As shown in FIG. As a result of the determination, if the value is equal to or greater than the standard value (step S13; YES), the process proceeds to step S02 (FIG. 3) without changing the number of batteries connected to the load L, and the number of batteries in operation is reduced. Control replacement.

一方で、規格値未満である場合には(ステップS13;NO)、負荷Lに接続される電池の個数を増加させるために、コントローラ11は、待機中の次の電池3bに対応するスイッチ5bをオンさせるように制御する(ステップS14)。その結果、負荷Lに電気的に接続される電池は2個となる。その後は、コントローラ11は、処理をステップS02に移行させ、稼働中の電池を順次待機中の電池と入れ替えるように制御する。 On the other hand, if it is less than the standard value (step S13; NO), in order to increase the number of batteries connected to the load L, the controller 11 switches the switch 5b corresponding to the next standby battery 3b. It is controlled to be turned on (step S14). As a result, the number of batteries electrically connected to the load L is two. After that, the controller 11 shifts the process to step S02 and performs control so that the batteries in operation are sequentially replaced with the batteries in standby.

図6には、コントローラ11の制御によって時間経過とともに遷移するスイッチ5a,5b,5cのオン/オフの状態を示すタイミングチャートを示し、(a)はスイッチ5aの状態、(b)はスイッチ5bの状態、(c)はスイッチ5cの状態を示している。このように、コントローラの制御により、稼働中の電池が2個に変更される場合には、電池3a,3b,3cのうちでオン状態の期間TONが重複する個数が常に2個となるようにスイッチ5a,5b,5cが制御され、稼働中の電池が順次待機中の電池と入れ替わり、電池3a,3b,3cのオフ状態の期間TOFFが順次他の電池の期間TOFFに変更される。 FIG. 6 shows a timing chart showing the ON/OFF states of the switches 5a, 5b, and 5c that change over time under the control of the controller 11. (a) is the state of the switch 5a, and (b) is the state of the switch 5b. State, (c) shows the state of the switch 5c. In this way, when the number of batteries in operation is changed to two under the control of the controller, the number of batteries 3a, 3b, and 3c whose on-state periods T ON overlap is always two. The switches 5a, 5b, 5c are controlled at the same time, the battery in operation is replaced with the battery in standby in sequence, and the off-state period TOFF of the batteries 3a, 3b, 3c is changed to the period TOFF of the other batteries in sequence. .

本実施形態に係る熱利用発電モジュール1によれば、負荷Lに対して互いに電気的に並列に接続された複数の電池3a,3b,3cを利用して負荷Lに電力を供給する際に、複数の電池3a,3b,3cの個々の発電能力に応じて適切なタイミングで複数の電池3a,3b,3cと負荷Lとの電気的接続を切り替えることができる。具体的には、電池の3a,3b,3cの両極間の電位差により、熱利用発電素子13内のイオン酸化還元層21内でのイオンの局在化を判定し、その判定結果を基に負荷Lとの電気的接続を入れ替えている。その結果、電池の個数を削減しながら継続的な電力供給を個々の電池の供給電力の大きさに応じて効率的に実現することができる。 According to the heat utilization power generation module 1 according to the present embodiment, when power is supplied to the load L using the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c electrically connected in parallel to the load L, The electrical connections between the batteries 3a, 3b, 3c and the load L can be switched at appropriate timing according to the individual power generation capabilities of the batteries 3a, 3b, 3c. Specifically, the localization of ions in the ion oxidation-reduction layer 21 in the heat-utilizing power generation element 13 is determined from the potential difference between the two electrodes of the battery 3a, 3b, and 3c, and the load is determined based on the determination result. The electrical connections with L are interchanged. As a result, while reducing the number of batteries, continuous power supply can be efficiently realized according to the magnitude of power supplied by each battery.

特に、コントローラ11は、複数のスイッチ5a,5b,5cのうちでオフ状態にあるスイッチが時間経過とともに順次入れ替わるように、複数のスイッチ5a,5b,5cを制御する機能を有している。これにより、電力供給能力の低下した電池3a,3b,3cの能力の回復が効率的に行われる。その結果、電池の個数を削減しながら継続的な電力供給を個々の電池の供給電力の大きさに応じてさらに効率的に実現することができる。 In particular, the controller 11 has a function of controlling the plurality of switches 5a, 5b, 5c so that the switch in the OFF state among the plurality of switches 5a, 5b, 5c is sequentially switched over time. As a result, the capacity of the batteries 3a, 3b, 3c whose power supply capacity has decreased is efficiently recovered. As a result, while reducing the number of batteries, continuous power supply can be realized more efficiently according to the magnitude of power supplied by each battery.

さらに、コントローラ11は、電池3a,3b,3cの並列回路から負荷Lに供給される電力を基に負荷Lに電気的に接続される電池の個数を変更する機能を有している。これにより、負荷Lに必要な消費電力に応じて負荷Lを安定して動作させることができ、継続的かつ安定した電力供給を確実に実現することができる。 Further, the controller 11 has a function of changing the number of batteries electrically connected to the load L based on the power supplied to the load L from the parallel circuit of the batteries 3a, 3b, and 3c. As a result, the load L can be stably operated according to the power consumption necessary for the load L, and continuous and stable power supply can be reliably realized.

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。 Having illustrated and described the principles of the invention in a preferred embodiment, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention may be varied in arrangement and detail without departing from such principles. The invention is not limited to the specific configurations disclosed in this embodiment.

図7は、本発明の変形例に係る熱利用発電モジュール1Aの構成を示す回路図である。本変形例に係る熱利用発電モジュール1Aの構成の熱利用発電モジュール1との相違点は、各電池3a,3b,3cに対応して設けられた電圧センサー7a,7b,7cの代わりに1つの電圧センサー7が設けられる点である。 FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of a heat-utilizing power generation module 1A according to a modification of the present invention. The difference of the structure of the heat-utilization power generation module 1A according to this modification from the heat-utilization power generation module 1 is that instead of the voltage sensors 7a, 7b, 7c provided corresponding to the respective batteries 3a, 3b, 3c, one The point is that the voltage sensor 7 is provided.

すなわち、電圧センサー7は、電池3a,3b,3cの正極にスイッチ5a,5b,5cを経由して電気的に接続され、電池3a,3b,3cの並列回路から負荷Lの両端に印加される電位差を検出するセンサーである。この電圧センサー7は、検出した電位差を示す信号をコントローラ11Aに送出することが可能とされている。 That is, the voltage sensor 7 is electrically connected to the positive electrodes of the batteries 3a, 3b, 3c via the switches 5a, 5b, 5c, and the voltage is applied across the load L from the parallel circuit of the batteries 3a, 3b, 3c. It is a sensor that detects a potential difference. The voltage sensor 7 is capable of sending a signal indicating the detected potential difference to the controller 11A.

コントローラ11Aは、コントローラ11と同様な構成を有し、電圧センサー7および電流センサー9から送出された信号の示す値を参照して、それらの値と規定値との比較結果を基に、スイッチ5a,5b,5cのオン/オフを制御する。 The controller 11A has the same configuration as the controller 11, refers to the values indicated by the signals sent from the voltage sensor 7 and the current sensor 9, and operates the switch 5a based on the result of comparison between these values and a specified value. , 5b and 5c are turned on/off.

図8は、コントローラ11Aによるスイッチ5a,5b,5cの制御機能を説明するためのフローチャートである。このように、コントローラ11Aは、電圧センサー7によって検出された電位差を基に、稼働中の電池の電位差が規定値を下回ったタイミングを判定し、そのタイミングで稼働中の電池に対応するオン状態のスイッチ5a,5b,5cをオフ状態に遷移させ、待機中の電池に対応するスイッチ5a,5b,5cをオン状態に遷移させる。その際、コントローラ11Aは、複数の電池3a,3b,3cに対応するスイッチ5a,5b,5cのうちでオフ状態にあるスイッチが時間経過とともに順番に入れ替わるように制御する。 FIG. 8 is a flow chart for explaining the control function of the switches 5a, 5b, 5c by the controller 11A. In this way, the controller 11A determines the timing when the potential difference of the battery in operation falls below a specified value based on the potential difference detected by the voltage sensor 7, and turns on the battery in operation at that timing. The switches 5a, 5b, 5c are turned off, and the switches 5a, 5b, 5c corresponding to the standby batteries are turned on. At that time, the controller 11A performs control so that the switches 5a, 5b, and 5c that are in the OFF state are switched in order over time among the switches 5a, 5b, and 5c that correspond to the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c.

具体的には、ユーザによる操作等を契機にコントローラ11の動作が開始されると、コントローラ11Aは、予め設定された最初の電池3aに対応するスイッチ5aをオンするように制御する(ステップS21)。それに応じて、コントローラ11Aは、負荷Lへの電力供給が稼働中である電池3aの電位差を、電圧センサー7からの信号を基に検出する(ステップS22)。次に、コントローラ11Aは、検出した電位差が予め設定された規定値VA以下であるか否かを判定する(ステップS23)。コントローラ11Aは、判定の結果、検出した電位差が規定値VAを超えている場合には(ステップS23;NO)、ステップS22の処理に戻って、稼働中の電池3aに関するステップS22,S23の処理を繰り返す。 Specifically, when the operation of the controller 11 is started by a user's operation or the like, the controller 11A controls to turn on the switch 5a corresponding to the preset first battery 3a (step S21). . In response, the controller 11A detects the potential difference of the battery 3a that is currently supplying power to the load L based on the signal from the voltage sensor 7 (step S22). Next, the controller 11A determines whether or not the detected potential difference is equal to or less than a preset specified value VA (step S23). When the controller 11A determines that the detected potential difference exceeds the specified value VA (step S23; NO), the controller 11A returns to the process of step S22 and performs the processes of steps S22 and S23 regarding the battery 3a in operation. repeat.

一方、コントローラ11Aは、検出した電位差が規定値VA以下である場合には(ステップS23;YES)、稼働中である電池3aに対応するスイッチ5aをオフにし、待機中の電池3bに対応するスイッチ5bをオンにするように制御する(ステップS24)。その後、ステップS22に戻ってステップS22~S24の処理を繰り返し、コントローラ11Aは、稼働中の電池を順次入れ替え、時間経過とともに稼働中にあった電池を順次待機中の状態に遷移させるように制御する。 On the other hand, when the detected potential difference is equal to or less than the specified value VA (step S23; YES), the controller 11A turns off the switch 5a corresponding to the battery 3a in operation, and turns off the switch 5a corresponding to the battery 3b in standby. 5b is turned on (step S24). After that, the process returns to step S22 to repeat the processing of steps S22 to S24, and the controller 11A sequentially replaces the batteries in operation, and controls the batteries in operation to transition to the standby state sequentially as time passes. .

上記変形例によれば、複数の電池3a,3b,3cの両極から負荷Lに印加される電位差が下がったタイミングで、複数の電池3a,3b,3cのうち負荷Lとの電気的接続が遮断される電池を順次入れ替えることができる。その結果、電池の個数を削減しながら継続的な電力供給を個々の電池の供給電力の大きさに応じて効率的に実現することができる。加えて、電圧センサーの数が削減されるので小型化、軽量化、及びスイッチ制御のレスポンスの向上に有利である。 According to the above modification, at the timing when the potential difference applied to the load L from both electrodes of the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c decreases, electrical connection with the load L among the plurality of batteries 3a, 3b, and 3c is cut off. The batteries used can be replaced sequentially. As a result, while reducing the number of batteries, continuous power supply can be efficiently realized according to the magnitude of power supplied by each battery. In addition, since the number of voltage sensors is reduced, it is advantageous for miniaturization, weight reduction, and improvement of switch control response.

1,1A…熱利用発電モジュール、3…電池群、3a,3b,3c…電池、5a,5b,5c…スイッチ、7,7a,7b,7c…電圧センサー(電圧検出部)、9…電流センサー(電流検出部)、11,11A…コントローラ(制御部)、13…熱利用発電素子、15a…負極、15b…正極、17…電子輸送層、19…電荷熱励起材料層、21…イオン酸化還元層、L…負荷。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A... Heat utilization electric power generation module, 3... Battery group, 3a, 3b, 3c... Battery, 5a, 5b, 5c... Switch, 7, 7a, 7b, 7c... Voltage sensor (voltage detection part), 9... Current sensor (current detection unit) 11, 11A controller (control unit) 13 thermal power generation element 15a negative electrode 15b positive electrode 17 electron transport layer 19 charge heat excitation material layer 21 ion redox Layer, L... load.

Claims (5)

熱利用発電可能な熱利用発電素子であって、発電能力が低下した場合に負荷から切り離されることによって前記発電能力が回復する前記熱利用発電素子を含む複数の熱利用発電電池が前記負荷に対して互いに電気的に並列に接続されてなる電池群と、
前記複数の熱利用発電電池のそれぞれと前記負荷との間の接続経路上に設けられ、前記複数の熱利用発電電池のそれぞれと前記負荷との電気的な接続をオン/オフする複数のスイッチと、
前記複数の熱利用発電電池の両極間の電位差を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された前記電位差と規定値との比較結果を基に、前記複数のスイッチのうちでオン状態にある少なくとも1つのスイッチをオフ状態に遷移させ、オフ状態にある少なくとも1つのスイッチをオン状態に遷移させて、前記複数の熱利用発電電池が前記負荷に対して交代で電力を供給することによって前記負荷に対して電力が継続的に供給されるように、前記複数のスイッチを制御する制御部と、を備える熱利用発電モジュール。
A plurality of heat-utilizing power-generating batteries including the heat-utilizing power-generating element capable of heat-utilizing power generation, wherein the heat-utilizing power-generating element recovers the power-generating capacity by being disconnected from the load when the power-generating capacity declines, to the load . a group of batteries electrically connected in parallel with each other;
a plurality of switches provided on a connection path between each of the plurality of heat utilization power generation batteries and the load, for turning on/off electrical connection between each of the plurality of heat utilization power generation batteries and the load; ,
a voltage detection unit that detects a potential difference between both electrodes of the plurality of heat utilization power generation batteries;
Based on the comparison result between the potential difference detected by the voltage detection unit and a specified value, at least one of the plurality of switches in the ON state is changed to the OFF state, and at least one switch in the OFF state is changed to the OFF state. The plurality of switches are transitioned to an on state so that power is continuously supplied to the load by the plurality of thermal power generation batteries alternately supplying power to the load. and a control unit that controls the heat utilization power generation module.
前記電圧検出部は、前記複数の熱利用発電電池から前記負荷に印加される電位差を前記電位差として検出可能に構成され、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電位差が規定値を下回ったと判定したタイミングで、複数のスイッチのうちでオフ状態にあるスイッチを順次入れ替えるように、前記複数のスイッチを制御する、
請求項1記載の熱利用発電モジュール。
The voltage detection unit is configured to be capable of detecting a potential difference applied to the load from the plurality of heat utilization power generation batteries as the potential difference,
The control unit controls the plurality of switches such that, among the plurality of switches, switches in an off state are sequentially switched at timing when it is determined that the potential difference detected by the voltage detection unit is below a specified value. ,
The thermal power generation module according to claim 1.
前記電圧検出部は、前記複数の熱利用発電電池のそれぞれの両極間の前記電位差を独立して検出可能に構成され、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電位差が規定値を下回ったと判定された熱利用発電電池に対応するスイッチであって、オン状態にあるスイッチをオフ状態に遷移させ、前記電圧検出部によって検出された前記電位差が規定値を上回ったと判定された熱利用発電電池に対応するスイッチであって、オフ状態にあるスイッチをオン状態に遷移させる、
請求項1記載の熱利用発電モジュール。
The voltage detection unit is configured to be capable of independently detecting the potential difference between both electrodes of each of the plurality of heat utilization power generation batteries,
The control unit is a switch corresponding to the heat utilization power generation battery determined that the potential difference detected by the voltage detection unit is below a specified value, and changes the switch from the ON state to the OFF state to change the voltage. A switch corresponding to the heat utilization power generation battery determined that the potential difference detected by the detection unit exceeds a specified value, the switch being in an OFF state transitioning to an ON state;
The thermal power generation module according to claim 1.
前記制御部は、前記複数のスイッチのうちでオフ状態にあるスイッチが時間経過とともに順次入れ替わるように、前記複数のスイッチを制御する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の熱利用発電モジュール。
The control unit controls the plurality of switches such that a switch in an off state among the plurality of switches is sequentially replaced over time.
The thermal power generation module according to any one of claims 1 to 3.
前記複数の熱利用発電電池から前記負荷に対して供給される電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電位差と前記電流検出部によって検出された前記電流とに対応する電力を基に、同時に前記負荷に電気的に接続される前記熱利用発電電池の個数を変更するように、前記複数のスイッチを制御する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の熱利用発電モジュール。
further comprising a current detection unit that detects a current supplied from the plurality of heat-utilizing power generation batteries to the load,
The control unit controls the heat-utilizing power generation battery that is simultaneously electrically connected to the load based on the electric power corresponding to the potential difference detected by the voltage detection unit and the current detected by the current detection unit. controlling the plurality of switches to change the number of
The heat-utilizing power generation module according to any one of claims 1 to 4.
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