通過制成模塊來削減成本

　　③的低價(jià)位對擴(kuò)大市場很重要。不過，不僅要求降低蓄電元器件的價(jià)格，還應(yīng)該綜合考慮蓄電系統(tǒng)的設(shè)置環(huán)境和壽命等因素，以降低系統(tǒng)整體的成本。

　　大型蓄電元器件并不是只要便宜就好的產(chǎn)品，其長期可靠性非常重要，一旦發(fā)生問題就會失去市場的信賴，最終會造成巨大損失。

　　在實(shí)際使用條件下，不是單元單體使用，而是需要制成模塊，以確保既定的電壓或輸出功率，因此必須實(shí)現(xiàn)模塊的低成本化。

　　LIC可由以下3點(diǎn)來削減模塊成本：①單元單體的電壓較高，可減少單元數(shù)量；②高溫耐久性出色，設(shè)置條件比較寬松；③可削減管理成本。

　　關(guān)于①，制成既定電壓的模塊時(shí)，單元電壓越高，使用的單元數(shù)量越少。例如，電壓為300V時(shí)，需要120個(gè)EDLC的2.5V單元，而使用LIC的3.8V單元只需80個(gè)即可。

　　由于②的特性，可在比較廣泛的溫度條件下使用。像LIB那樣，需要進(jìn)行非常嚴(yán)密的溫度管理時(shí)，則設(shè)置場所會受限。但如果高溫耐久性出色，可放寬對溫度環(huán)境的限制，因此設(shè)置場所的自由度較高，能為削減成本做出貢獻(xiàn)。

　　③的管理成本，是指蓄電元器件的管理系統(tǒng)“Battery Management System（BMS）”相關(guān)的成本。LIB等充電電池的充放電曲線會隨著電流值和溫度環(huán)境發(fā)生巨大變化，因此為管理充電狀態(tài)，BMS會花費(fèi)成本。

　　LIC如圖3所示，充放電曲線的斜率不會隨著電流值發(fā)生大幅變化。這種趨勢也不會隨溫度而變化，只需管理電壓就能掌握充電狀態(tài)，因此可降低BMS的成本。

圖3：即使電流值發(fā)生變化也容易管理充電狀態(tài)的LIC（點(diǎn)擊放大）

　　LIC即使輸入輸出時(shí)的電流值發(fā)生大幅變化，其斜率也不會改變，因此可輕松管理單元的充電狀態(tài)。

　　電力再生市場占LIC的一大半市場

　　以上介紹了LIC的一般特征，下面將介紹我們開發(fā)的LIC——EneCapTen的特征（圖4）。EneCapTen的單元采用重視散熱性的層壓構(gòu)造，可進(jìn)行大電力的充放電。壽命極長，達(dá)到10萬次以上。另外，考慮到環(huán)境負(fù)荷，沒有使用鉛等重金屬。

圖4：FDK開發(fā)的LIC“EneCapTen”（點(diǎn)擊放大）

　　單元采用層壓構(gòu)造（a）。45V模塊由12個(gè)單元構(gòu)成（b）。

　　模塊將根據(jù)用戶的性能參數(shù)設(shè)計(jì)。此外，表2所示的通用模塊現(xiàn)已上市，用于混合動力車的4000F單元現(xiàn)正在開發(fā)中。

（點(diǎn)擊放大）

　　目前，LIC的主要用途有以下四方面：①瞬低補(bǔ)償裝置和UPS（不間斷電源）等備用（Backup）市場；②混合動力車、起重機(jī)及建筑機(jī)械等電力再生市場；③太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等負(fù)荷平均化市場；④混合動力車和復(fù)印機(jī)等電力輔助市場。

　　其中，市場規(guī)模最大的是電力再生市場，估計(jì)將占一半以上。不過，預(yù)計(jì)今后隨著智能電網(wǎng)領(lǐng)域的擴(kuò)大，太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等負(fù)荷平均化用途也將形成一個(gè)巨大的市場。

　　作為瞬低補(bǔ)償裝置

　　我們開發(fā)的LIC已經(jīng)在瞬低補(bǔ)償裝置和太陽能發(fā)電負(fù)荷平均化等領(lǐng)域得到了采用。例如，瞬低補(bǔ)償裝置不同于可供應(yīng)5分鐘以上電力的UPS，可針對在1分鐘以內(nèi)的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的電力下降供給電力。　　EDLC由于容量較小，最多只能補(bǔ)償雷電造成的數(shù)ms左右的瞬時(shí)電壓下降。而LIC的容量比較大，可用于電力公司自動供電導(dǎo)致的停電以及從常用線路切換為備用線路時(shí)的停電等數(shù)秒左右的電壓下降（表3）。

（點(diǎn)擊放大）

　　瞬低補(bǔ)償裝置并非設(shè)置在每臺設(shè)備上，而是通過統(tǒng)一補(bǔ)償整個(gè)工廠，從而可降低管理成本。瞬低補(bǔ)償裝置目前仍以鉛蓄電池為主流，但鉛蓄電池的漏電流大，需要花費(fèi)成為來維持電壓，因此今后有望被LIC取代。

　　正在海島上做驗(yàn)證試驗(yàn)

　　作為太陽能發(fā)電負(fù)荷平均化的應(yīng)用事例，在日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的“平成21年度海島獨(dú)立型系統(tǒng)新能源導(dǎo)入驗(yàn)證事業(yè)”中，沖繩縣的與那國島（150kW）、北大東島（90kW）和多良間島（230kW）采用了我們的LIC（圖5）。

圖7：用于多良間島的太陽能發(fā)電負(fù)荷平均化（點(diǎn)擊放大）

　　沖繩電力在多良間島設(shè)置了230kW的太陽能發(fā)電設(shè)備，在實(shí)施使用LIC的負(fù)荷平均化驗(yàn)證試驗(yàn)。（攝影：沖繩電力）

　　海島上存在的問題有用柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電的發(fā)電成本高和需要為減輕環(huán)境負(fù)荷而削減CO2排放量等。作為對策，通過導(dǎo)入太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，在減少柴油發(fā)動機(jī)發(fā)電用燃料的運(yùn)輸量的同時(shí)，還可削減CO2排放量。另外，由于海島上使用的是獨(dú)立的小規(guī)模系統(tǒng)，可作為微型智能電網(wǎng)驗(yàn)證，因此已經(jīng)開始了驗(yàn)證試驗(yàn)。

　　與鉛蓄電池組合使用

　　我們認(rèn)為，包括怠速停止系統(tǒng)（ISS）在內(nèi)的混合動力車市場今后非常有潛力。電動汽車和插電式混合動力車等需要一定能量容量的汽車無疑最適合使用LIB。然而，對混合動力車而言，輸出功率、再生效率和壽命比能量容量更為重要，與LIB和鎳氫充電電池等充電電池相比，LIC更合適（表4）。

（點(diǎn)擊放大）

　　具體地，我們打算在配備ISS的車輛上將其與鉛蓄電池組合使用。ISS可發(fā)揮兩個(gè)作用：①在發(fā)動機(jī)啟動時(shí)向啟動器供電；②在發(fā)動機(jī)停止時(shí)及發(fā)電停止時(shí)供電。

　　關(guān)于①向啟動器供電，采用LIC可代替鉛蓄電池供給大電力。鉛蓄電池如果反復(fù)以大電力放電，會加速劣化。因此，通過將LIC與鉛蓄電池并聯(lián)，從低電阻LIC中釋放大電力，可防止鉛蓄電池因發(fā)生大的輸出變動而劣化。

　　在鉛蓄電池上并聯(lián)我們的LIC時(shí)的電流和電壓變化如圖6所示。試驗(yàn)條件參考了混合動力車的實(shí)車行駛模擬模式。從結(jié)果可知，較大電流的變動LIC會予應(yīng)對，鉛蓄電池不會發(fā)生大變動。

圖9：以LIC應(yīng)對較大的輸出變動（點(diǎn)擊放大）

　　通過并聯(lián)鉛蓄電池和低電阻LIC，鉛蓄電池不會發(fā)生較大輸出變動，因而可防止劣化。

　　另外，②的發(fā)動機(jī)停止時(shí)和發(fā)電停止時(shí)向車載電裝品供電很重要。汽車一般以發(fā)動機(jī)的皮帶驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動獲得能量，因此發(fā)電機(jī)直接與燃效相關(guān)。所以，采用使發(fā)電機(jī)脫離動力源的構(gòu)造，可實(shí)現(xiàn)具有出色燃效的車輛。

　　不過，即使發(fā)電機(jī)脫離動力源，助力方向盤等電裝品也需要較大的電力。因此認(rèn)為，不僅是鉛蓄電池，還要追加LIC，方可實(shí)現(xiàn)大電力的供給。