JP2008234903A - 電池及び電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電池が所定の状態である場合に、外部への電流の供給を遮断するだけでなく、電池が備えるエネルギーを低減させることができるので、より安全性の高い電池及び電池システムを提供する。
【解決手段】正極端子、負極端子及び補助電極端子を備え、前記正極端子及び負極端子のうちの一方又は両方が、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段を介して同極電極と電気的に接続されていると共に、前記電流遮断手段を介して電気的に接続された前記同極電極は、前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることを特徴とする電池。
【選択図】 図１
【解決手段】正極端子、負極端子及び補助電極端子を備え、前記正極端子及び負極端子のうちの一方又は両方が、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段を介して同極電極と電気的に接続されていると共に、前記電流遮断手段を介して電気的に接続された前記同極電極は、前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることを特徴とする電池。
【選択図】 図１
Description
本発明は、電流遮断手段を備えた電池及び前記電池を備えたシステムに関する。
近年、ＨＥＶ（ハイブリッド車）用など、電池容量が大きく、高出力の電池システムの開発が盛んである。また、リチウム電池等の非水電解質電池をかかる電池システムに採用することが検討されている。
かかる電池システムにおいては、充電時の電流が例えば２００Ａ以上と大きいことから、制御システムの一部が故障したこと等により充電が終了すべき場合であるにもかかわらず充電電流が流れ続けた場合を想定すると、電池の過充電により電池電圧や電池温度の急激な上昇を伴う極度の過充電状態に陥り、電池システムの安全性が大きく損なわれることとなる。
特許文献１には、内圧上昇時に充放電用リードを切断する手段を備えた電池が記載されている。しかしながら、このような、内圧上昇を検知して電流遮断する機構を前記電池システムに採用しても、電池システムが備える電池は過充電状態が解消されておらず、電池は依然高いエネルギーを備えていることとなる。従って、例えば前記電池システムを搭載した乗用車が衝突事故等により電池が衝撃を受け、電池の内部短絡を引き起こした場合、過充電状態となり交換が必要となった電池を作業員が交換する場合、電力貯蔵システムに適用した場合において地震等の災害を被った場合等を想定すると、電流遮断することのみでは安全性が十分に保たれるとはいえない。
特開平８−３６９９９号公報
本発明は、電池が所定の状態である場合に、外部への電流の供給を遮断するだけでなく、電池が備えるエネルギーを低減させることができ、もってより安全性の高い電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、電池が所定の状態である場合に、外部への電流の供給を遮断するだけでなく、電池が備えるエネルギーを低減させることができ、もってより安全性の高い電池システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、正極端子、負極端子及び補助電極端子を備え、前記正極端子及び負極端子のうちの一方又は両方が、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段を介して同極電極と電気的に接続されていると共に、前記電流遮断手段を介して電気的に接続された前記同極電極は、前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることを特徴とする電池である。
また、本発明は、上記電池を備え、前記電流遮断手段が作動したときに、他方の極の端子と前記補助端子との間で放電を行わせる手段を備えた電池システムである。
また、本発明は、正負極端子間電圧を監視することによって前記電流遮断手段の作動を検出する電池システムである。
ここで、正極端子、負極端子は、両極の端子が必ずしも端子形状の部品を伴って備えられている必要はなく、外装容器（電槽）が一方の極の端子を兼ねている態様であってもよい。
本発明において、「電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段」としては、例えば、電池の内圧が一定以上となったことを検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段、電池の温度が一定以上となったことを検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段、電池に流れる電流が一定以上となったことを検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これら複数の手段を組み合わせて用いてもよい。
また、「前記正極端子及び負極端子のうちの一方又は両方が、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段を介して同極電極と電気的に接続されている」とは、
(1)正極端子が前記電流遮断手段を介して正極電極と電気的に接続されていると共に負極端子が電流遮断手段を介さずに負極電極と電気的に接続されている態様、
(2)負極端子が前記電流遮断手段を介して負極電極と電気的に接続されていると共に正極端子が電流遮断手段を介さずに正極電極と電気的に接続されている態様、又は、
(3)正極端子が前記電流遮断手段を介して正極電極と電気的に接続されていると共に負極端子が前記電流遮断手段を介して負極電極と電気的に接続されている態様、
のいずれかであることをいう。
(1)正極端子が前記電流遮断手段を介して正極電極と電気的に接続されていると共に負極端子が電流遮断手段を介さずに負極電極と電気的に接続されている態様、
(2)負極端子が前記電流遮断手段を介して負極電極と電気的に接続されていると共に正極端子が電流遮断手段を介さずに正極電極と電気的に接続されている態様、又は、
(3)正極端子が前記電流遮断手段を介して正極電極と電気的に接続されていると共に負極端子が前記電流遮断手段を介して負極電極と電気的に接続されている態様、
のいずれかであることをいう。
また、「前記電流遮断手段を介して電気的に接続された前記同極電極は、前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されている」とは、
(4)上記(1)の場合にあっては、補助端子が前記正極端子とは別に独立して設けられ、正極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることをいい、
(5)上記(2)の場合にあっては、補助端子が前記負極端子とは別に独立して設けられ、負極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることをいい、
(6)上記(2)の場合にあっては、補助端子Aが前記正極端子とは別に独立して設けられ、正極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子Aと電気的に接続されていると共に、補助端子Bが前記負極端子とは別に独立して設けられ、負極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子Bと電気的に接続されていることをいう。
(4)上記(1)の場合にあっては、補助端子が前記正極端子とは別に独立して設けられ、正極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることをいい、
(5)上記(2)の場合にあっては、補助端子が前記負極端子とは別に独立して設けられ、負極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることをいい、
(6)上記(2)の場合にあっては、補助端子Aが前記正極端子とは別に独立して設けられ、正極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子Aと電気的に接続されていると共に、補助端子Bが前記負極端子とは別に独立して設けられ、負極は前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子Bと電気的に接続されていることをいう。
また、「前記補助端子を介して放電を行わせる」場合、具体的には、
(7)上記(4)の場合においては、補助端子と負極端子との間で放電を行わせることができ、
(8)上記(5)の場合においては、補助端子と正極端子との間で放電を行わせることができ、
(9)上記(6)の場合においては、補助端子Aと補助端子Bとの間で放電を行わせることができる。
(7)上記(4)の場合においては、補助端子と負極端子との間で放電を行わせることができ、
(8)上記(5)の場合においては、補助端子と正極端子との間で放電を行わせることができ、
(9)上記(6)の場合においては、補助端子Aと補助端子Bとの間で放電を行わせることができる。
また、「正負極端子間電圧を監視することによって前記電流遮断手段の作動を検出する」にあたっては、正負極端子間電圧の監視の結果、端子間電圧の急上昇又は急低下といった一定以上の電圧変動を検出することにより前記電流遮断手段の作動を検出する方法、端子間電圧の値が一定以上又は一定以下であるといった電圧値を検知することにより前記電流遮断手段の作動を検出する方法、等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
具体的には、例えば端子間に１２Ｖの電圧が印加されているときに電流遮断手段が作動すると端子間電圧は１２Ｖまで急激に上昇し、端子間に電圧が印加されていないときに電流遮断手段が作動すると端子間電圧は０Ｖまで急激に低下するので、このような電圧変動又は電圧値を検出することにより、電流遮断手段の作動を検出することができる。
本発明によれば、電池が所定の状態である場合に、外部への電流の供給を遮断するだけでなく、電池が備えるエネルギーを低減させることができるので、より安全性の高い電池及び電池システムを提供できる。
以下、一実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図２は、本発明電池の一実施例を示す外観斜視図である。アルミニウム箔製の正極集電体の両面に正極活物質であるＬｉＣｏ０．３３Ｎｉ０．３３Ｍｎ０．３３Ｏ２を含有する正極合剤層を備えた帯状正極と、銅箔製の負極集電体の両面に負極活物質である非晶質カーボンを含有する負極合剤層を設けた帯状負極とがポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを介して偏平捲回され非水電解質が含浸されてなる発電要素６（図示せず）を収納した外装容器５に、正極端子１、負極端子２、補助端子３及び電流遮断手段４が設けられている。
図１は、本発明電池の外装容器５内部の接続状態及び本発明電池を用いた電池システムの構成を示す概念図である。正極端子１が、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段４を介して発電要素６を構成している正極と電気的に接続されていると共に、前記正極は、前記電流遮断手段４を介することなく補助端子３と電気的に接続されている。なお、本実施例においては、負極端子２は前記電流遮断手段４を介することなく発電要素６を構成している負極と電気的に接続されている。なお、本実施例電池はＨＥＶ用であるため、正極はアルミニウム製の外装容器５とも電気的に接続されている。
本実施例において、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段４は、電池の内圧が一定以上となったことを検知して電気的導通を遮断しうるように設計されている。即ち、電流遮断手段４は、正極と電気的に接続された部材とその上方に設置された金属薄膜とがスポット溶接されてなり、内圧上昇によって前記金属薄膜が上方に膨れ上がることにより、前記スポット溶接部が断絶され、これによって正極と正極端子との導通が遮断されるものである。
そして、前記電流遮断手段が作動したときに、前記負極端子と前記補助端子との間で放電を行わせることにより、例えば過充電により電池の内圧が上昇した場合でも、電流が遮断されるだけでなく、発電要素の過充電状態を解消させることができる。
図１に示す本発明の電池システムにおいて、正極端子１と負極端子２との間に設けられた電圧監視及び制御手段８が、端子間電圧の急変動又は電圧値を検出することにより電流遮断手段４が作動したと判断し、切換器７を制御して負極端子２と補助端子３との間に負荷抵抗９を接続することにより、発電要素を放電させる。
実際の組電池システムでは、ＣＳ（電圧検出システム）が検知した電圧挙動の信号をＢＭＵ（バッテリーマネージメントユニット）に伝達し、セルバランサーを制御して電池の強制放電制御を行う。
本発明によれば、電池が過充電状態等の異常な状態となった場合でも、電池からの電力の供給を遮断できるだけではなく、電池が収納している発電要素のエネルギーを低下させることができるので、例えば電池システムを移動体に搭載した場合において移動体が衝突事故を起こした場合や、電力貯蔵システムに適用した場合において地震等の災害を被った場合等における安全性の確保に寄与することができ、二次災害の発生の虞を低減できるので、産業上の利用可能性は極めて大である。
１ 正極端子
２ 負極端子
３ 補助端子
４ 電流遮断手段
２ 負極端子
３ 補助端子
４ 電流遮断手段
Claims (3)
- 正極端子、負極端子及び補助電極端子を備え、前記正極端子及び負極端子のうちの一方又は両方が、電池の状態を検知して電気的導通を遮断しうる電流遮断手段を介して同極電極と電気的に接続されていると共に、前記電流遮断手段を介して電気的に接続された前記同極電極は、前記電流遮断手段を介することなく前記補助端子と電気的に接続されていることを特徴とする電池。
- 請求項１記載の電池を備え、前記電流遮断手段が作動したときに、前記補助端子を介して放電を行わせる手段を備えた電池システム。
- 正負極端子間電圧を監視することによって前記電流遮断手段の作動を検出する請求項２記載の電池システム。
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