JP2022139076A - 蓄電セル - Google Patents
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Abstract
【課題】占有スペースの大型化を抑制しつつ、無線通信する検出ユニットを備える蓄電セルを提供する。【解決手段】電池セル１００において、外装体９０と、本体部５０と、検出ユニット５００と、を備える。本体部５０は、外装体９０の内側に配置されている。検出ユニット５００は、外装体９０の内側に少なくとも一部が配置され、蓄電セル１００の状態を検出し、無線通信する。【選択図】図４
Description
本技術は、蓄電セルに関する。
バッテリ監視装置の構成を開示した先行文献として、特開２０２０－２７７６７号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたバッテリ監視装置は、電池モジュールに搭載された検出用基板を備えている。検出用基板は、電池モジュールの状態情報を検出する検出回路と、無線回路と、電池モジュールの状態情報を無線送信するアンテナとを有している。
特許文献１に記載されたバッテリ監視装置においては、電池モジュールに検出用基板が搭載されているため、占有スペースが大型化する。また、検出用基板に給電するための電源を配置するスペースが必要になるため、占有スペースが大型化する。
本技術の目的は、占有スペースの大型化を抑制しつつ、無線通信する検出ユニットを備える蓄電セルを提供することにある。
本技術の第１局面に係る蓄電セルは、外装体と、本体部と、検出ユニットとを備える。本体部は、外装体の内側に配置されている。検出ユニットは、外装体の内側に少なくとも一部が配置され、蓄電セルの状態を検出し、無線通信する。
本技術の第２局面に係る蓄電セルは、本体部と、集電部と、検出ユニットとを備える。集電部は、本体部に接続されている。検出ユニットは、集電部に電気的に接続されて給電され、蓄電セルの状態を検出し、無線通信する。
本技術によれば、無線通信する検出ユニットを備える蓄電セルの占有スペースの大型化を抑制することができる。
以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。
なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。
本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。「集電部」は正極集電部材および負極集電部材を総称し得る。
本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は、電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。
（実施の形態１）
図１は、組電池１の基本的構成を示す図である。図２は、組電池１に含まれる電池セル１００とエンドプレート２００とを示す図である。
図１は、組電池１の基本的構成を示す図である。図２は、組電池１に含まれる電池セル１００とエンドプレート２００とを示す図である。
図１，図２に示すように、「蓄電モジュール」の一例としての組電池１は、電池セル１００と、エンドプレート２００と、拘束部材３００と、樹脂プレート４００とを備える。
複数の電池セル１００は、Ｙ軸方向（配列方向）に並ぶように設けられる。これにより、電池セル１００の積層体が形成される。複数の電池セル１００の間には、図示しないセパレータが介装されている。２つのエンドプレート２００に挟持された複数の電池セル１００は、エンドプレート２００によって押圧され、２つのエンドプレート２００の間で拘束されている。
エンドプレート２００は、Ｙ軸方向において組電池１の両端に配置されている。エンドプレート２００は、組電池１を収納するケースなどの基台に固定される。エンドプレート２００のＸ軸方向（幅方向）の両端には、段差部２１０が形成される。
拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに接続する。拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００に各々形成された段差部２１０に取り付けられる。
複数の電池セル１００およびエンドプレート２００の積層体に対してＹ軸方向の圧縮力を作用させた状態で拘束部材３００をエンドプレート２００に係合させ、その後に圧縮力を解放することにより、２つのエンドプレート２００を接続する拘束部材３００に引張力が働く。その反作用として、拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに近づける方向に押圧する。
拘束部材３００は、第１部材３１０と、第２部材３２０とを含む。第１部材３１０と第２部材３２０とは、たとえば突き合わせ溶接により互いに結合される。第２部材３２０が折り返されて形成された先端面が、Ｙ軸方向からエンドプレート２００の段差部２１０に当接する。
図３は、組電池１における電池セル１００を示す図である。図４は、図３におけるＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た断面図である。図３および図４に示すように、電池セル１００は、外装体９０と、電極体５０と、正極端子８１と、負極端子８２と、正極集電部材７１と、負極集電部材７２とを含む。
外装体９０は、角形（扁平直方体状）である。ただし、角形は一例である。外装体９０は任意の形態を有し得る。外装体９０は、たとえば円筒形であってもよいし、パウチ形であってもよい。外装体９０は、たとえばＡｌ合金製であってもよい。外装体９０は、電極体５０と電解液（不図示）とを収納している。外装体９０は、たとえば封口板９１と外装缶９２とを含んでいてもよい。外装缶９２は、開口を有している。封口板９１は、外装缶９２の開口を封口している。たとえばレーザ溶接により、封口板９１と外装缶９２とが接合されていてもよい。
封口板９１に、正極端子８１と負極端子８２とが設けられている。正極端子８１は、樹脂製の絶縁部材６１を介して封口板９１に固定されている。負極端子８２は、樹脂製の絶縁部材６２を介して封口板１９１に固定されている。
正極端子８１は、金属製であることが好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であることがより好ましい。負極端子８２は、金属製であることが好ましく、銅または銅合金製であることがより好ましい。負極端子８２は、外装体９０の内部側に配置される銅または銅合金からなる領域と、外装体９０の外部側に配置されるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる領域を有するように構成されていてもよい。
封口板９１に、注入口４１と、ガス排出弁４２とがさらに設けられていてもよい。注入口４１から外装体９０の内部に電解液が注入され得る。ガス排出弁４２は、外装体９０内の圧力が閾値以上となった際に破断する。これにより、外装体９０内の可燃性ガスが外装体９０外に排出される。電極体５０には、集電部が接続されている。具体的には、電極体５０は、正極集電部材７１によって正極端子８１に接続されている。正極集電部材７１は、たとえばＡｌ板などであってもよい。電極体５０は、負極集電部材７２によって負極端子８２に接続されている。負極集電部材７２は、たとえばＣｕ板などであってもよい。
図５は、本実施の形態における電極体の構成の一例を示す概略図である。電池セル１００の本体部である電極体５０は、外装体９０の内側に配置されている。電極体５０は巻回型である。電極体５０は、正極１０、セパレータ３０および負極２０を含む。すなわち電池セル１００は、正極１０と負極２０と電解液とを含む。正極１０、セパレータ３０および負極２０は、いずれも帯状のシートである。電極体５０は複数枚のセパレータ３０を含んでいてもよい。電極体５０は、正極１０、セパレータ３０および負極２０がこの順に積層され、渦巻状に巻回されることにより形成されている。正極１０または負極２０の一方がセパレータ３０に挟まれていてもよい。正極１０および負極２０の両方がセパレータ３０に挟まれていてもよい。電極体５０は、巻回後に扁平状に成形されていてもよい。なお巻回型は一例である。電極体５０は、たとえば積層（スタック）型であってもよい。
正極１０は、正極基材１１と正極活物質層１２とを含む。正極基材１１は導電性シートである。正極基材１１は、たとえばＡｌ合金箔などであってもよい。正極基材１１は、たとえば１０μｍから３０μｍの厚さを有していてもよい。正極活物質層１２は、正極基材１１の表面に配置されている。正極活物質層１２は、たとえば正極基材１１の片面のみに配置されていてもよい。正極活物質層１２は、たとえば正極基材１１の表裏両面に配置されていてもよい。正極１０の幅方向（図５のＸ軸方向）において、一方の端部に正極基材１１が露出していてもよい。正極基材１１が露出した部分には、正極集電部材７１が接合され得る。
たとえば、正極活物質層１２と正極基材１１との間に中間層（不図示）が形成されていてもよい。本実施の形態においては、中間層がある場合も、正極活物質層１２が正極基材１１の表面に配置されているとみなされる。中間層は、正極活物質層１２に比して薄くてもよい。中間層は、たとえば０．１μｍから１０μｍの厚さを有していてもよい。中間層は、たとえば導電材、絶縁材などを含んでいてもよい。
正極活物質層１２は、たとえば１０μｍから２００μｍの厚さを有していてもよい。正極活物質層１２は、たとえば５０μｍから１５０μｍの厚さを有していてもよい。正極活物質層１２は、たとえば５０μｍから１００μｍの厚さを有していてもよい。
正極活物質層１２は正極活物質を含む。正極活物質は粒子群である。正極活物質層１２は、正極活物質を含む限り、追加の成分をさらに含んでいてもよい。正極活物質層１２は正極活物質に加えて、たとえば導電材およびバインダなどを含んでいてもよい。導電材は、任意の成分を含み得る。導電材は、たとえば、カーボンブラック、黒鉛、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）およびグラフェンフレークからなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。導電材の配合量は、１００質量部の正極活物質に対して、たとえば０．１質量部から１０質量部であってもよい。バインダは、任意の成分を含み得る。バインダは、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリ(ビニリデンフルオリド－ｃｏ－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ－ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびポリアクリル酸（ＰＡＡ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。バインダの配合量は、１００質量部の正極活物質に対して、たとえば０．１質量部から１０質量部であってもよい。
正極活物質層１２は高密度を有し得る。正極活物質層１２は、たとえば３．６ｇ／ｃｍ3から３．９ｇ／ｃｍ3の密度を有していてもよい。正極活物質層１２は、たとえば３．６５ｇ／ｃｍ3から３．８１ｇ／ｃｍ3の密度を有していてもよい。正極活物質層１２は、たとえば３．７０ｇ／ｃｍ3から３．８１ｇ／ｃｍ3の密度を有していてもよい。本明細書における活物質層の密度は、見かけ密度を示す。
負極２０は、たとえば負極基材２１と負極活物質層２２とを含んでいてもよい。負極基材２１は導電性シートである。負極基材２１は、たとえばＣｕ合金箔などであってもよい。負極基材２１は、たとえば５μｍから３０μｍの厚さを有していてもよい。負極活物質層２２は、負極基材２１の表面に配置されていてもよい。負極活物質層２２は、たとえば負極基材２１の片面のみに配置されていてもよい。負極活物質層２２は、たとえば負極基材２１の表裏両面に配置されていてもよい。負極２０の幅方向（図５のＸ軸方向）において、一方の端部に負極基材２１が露出していてもよい。負極基材２１が露出した部分には、負極集電部材７２が接合され得る。
負極活物質層２２は、たとえば１０μｍから２００μｍの厚さを有していてもよい。負極活物質層２２は負極活物質を含む。負極活物質は任意の成分を含み得る。負極活物質は、たとえば黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫、錫基合金、およびリチウムチタン複合酸化物からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
負極活物質層２２は負極活物質に加えて、たとえばバインダなどをさらに含んでいてもよい。負極活物質層２２は、たとえば質量分率で、９５％から９９．５％の負極活物質と、残部のバインダとを含んでいてもよい。バインダは任意の成分を含み得る。バインダは、たとえばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
セパレータ３０の少なくとも一部は、正極１０と負極２０との間に介在している。セパレータ３０は、正極１０と負極２０とを分離している。セパレータ３０は、たとえば１０μｍから３０μｍの厚さを有していてもよい。
セパレータ３０は多孔質シートである。電解液はセパレータ３０を透過する。セパレータ３０は、たとえば２００ｓ／１００ｍＬから４００ｓ／１００ｍＬの透気度を有していてもよい。本明細書における「透気度」は、「ＪＩＳ Ｐ ８１１７：２００９」に規定される「透気抵抗度（Ａｉｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）」を示す。透気度はガーレー試験法により測定される。
セパレータ３０は電気絶縁性である。セパレータ３０は、たとえばポリオレフィン系樹脂などを含んでいてもよい。セパレータ３０は、たとえば、実質的にポリオレフィン系樹脂からなっていてもよい。ポリオレフィン系樹脂は、たとえばポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。セパレータ３０は、たとえば単層構造を有していてもよい。セパレータ３０は、たとえば、実質的にＰＥ層からなっていてもよい。セパレータ３０は、たとえば多層構造を有していてもよい。セパレータ３０は、たとえばＰＰ層とＰＥ層とＰＰ層とがこの順に積層されることにより形成されていてもよい。セパレータ３０の表面に、たとえば耐熱層などが形成されていてもよい。
電解液は溶媒と支持電解質とを含む。溶媒は非プロトン性である。溶媒は任意の成分を含み得る。溶媒は、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、１，２－ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、メチルホルメート（ＭＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、メチルプロピオネート（ＭＰ）、およびγ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
支持電解質は溶媒に溶解している。支持電解質は、たとえば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、およびＬｉＮ（ＦＳＯ2）2からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。支持電解質は、たとえば０．５ｍоｌ／Ｌから２．０ｍоｌ／Ｌのモル濃度を有していてもよい。支持電解質は、たとえば０．８ｍоｌ／Ｌから１．２ｍоｌ／Ｌのモル濃度を有していてもよい。
電解液は、溶媒および支持電解質に加えて、任意の添加剤をさらに含んでいてもよい。たとえば電解液は、質量分率で、０．０１％から５％の添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、たとえば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ2Ｆ2）、フルオロスルホン酸リチウム（ＦＳＯ3Ｌｉ）、およびリチウムビスオキサラトボラート（ＬｉＢＯＢ）からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
図４に示すように、電池セル１００は、検出ユニット５００をさらに備える。検出ユニット５００の少なくとも一部は、外装体９０の内側に配置されている。検出ユニット５００は、回路基板９３およびアンテナ部５１０を含む。
図４に示すように、回路基板９３は、封口板９１の内面側に位置している。具体的には、回路基板９３は、封口板９１の内面に貼り付けられている。回路基板９３は、電池セル１００の状態を検出する回路を有する。回路基板９３においては、絶縁機能を有するプリント基板上に、Ｓｉなどの半導体に形成された集積回路および電子部品が実装されている。本実施の形態においては、プリント基板上にアンテナパターンが形成されている。
電池セル１００の状態には、電池セル１００の電圧、内部温度および内部圧力の少なくとも１つの状態が含まれる。すなわち、検出ユニット５００は、電池セル１００の電圧、並びに、電池セル１００の内部温度および電池セル１００の内部圧力の少なくとも１つの状態を検出する。
アンテナ部５１０は、回路基板９３上に設けられている。アンテナ部５１０は、無線通信する。本実施の形態においては、アンテナ部５１０は、外装体９０の内側に配置されている。アンテナ部５１０が外装体９０の内側に配置されている場合においても、正極端子８１および負極端子８２の周囲に配置されている絶縁部材６１，６２を通じてアンテナ部５１０は電波を送受信可能である。アンテナ部５１０は、たとえば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２またはＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３などに準拠する近距離無線通信を行う際、電磁波を送受信するものであってもよい。なお、アンテナ部５１０は、注入口４１または外装体に形成される他の孔を通じて、外装体９０の外側に引き出されていてもよい。
本実施の形態においては、近距離無線通信は、非接触で信号を伝送するブルートゥースを採用しているが、ブルートゥースに限られず、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の規格の通信が採用されてもよい。ＮＦＣの規格に準拠した通信デバイスは、たとえば、乗車カードおよび電子マネーなどの非接触ＩＣカード、または、携帯電話およびスマートフォンなどの小型モバイル機器に組み込まれるものであって、非接触で信号を伝送するものである。
組電池１に含まれる複数の電池セル１００の各々のアンテナ部５１０は、電池セル１００の外部に配置された監視ユニットであるバッテリ管理システム（ＢＭＳ）と電気的に接続された無線通信部と無線通信可能に構成されている。バッテリ管理システム（ＢＭＳ）は、セル管理コントローラ（ＣＭＣ）およびバッテリ管理コントローラ（ＢＭＣ）を含む。バッテリ管理システム（ＢＭＳ）は、バッテリーシステム内または車両などに搭載されている。なお、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）は、ＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルに準拠した通信によってバッテリ用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と各種信号を送受信する。検出ユニット５００は、アンテナ部５１０の相方向通信によって、ネットワークを通じて利用可能なクラウドと接続されていてもよい。
図６は、電池セルと検出ユニットとの電気的接続を示す回路図である。図６に示すように、検出ユニット５００は、給電線Ｌ１に接続されている。
給電線Ｌ１は、正極集電部材７１および負極集電部材７２の各々に接続されている。ただし、給電線Ｌ１は、正極集電部材７１および負極集電部材７２の一方にのみ接続されていてもよい。このように、検出ユニット５００は、集電部に電気的に接続されて給電される。
図７は、検出ユニットの具体例を示す機能ブロック図である。図７に示すように、検出ユニット５００は、マイコン５９０を含む。マイコン５９０は、回路基板９３に実装されている。マイコン５９０は、電源制御部５９１、ＣＰＵ５２０、クロック制御部５９２、電圧センサ５４０、アナログデジタルコンバータ５９３、温度センサ５９４、周辺機能部５９５、無線通信機能部５９６、プログラム用メモリ５９７、ＲＡＭ（Random access memory）５９８、不揮発性メモリ５９９およびプログラム書き換え制御部５８０を含む。
マイコン５９０は、２つの電源端子Ｔ１、アンテナ端子Ｔ２および２つのセンサ端子Ｔ３をさらに含む。一方の電源端子Ｔ１は、給電線Ｌ１によって正極端子８１と電気的に接続されている。正極端子８１に接続された給電線Ｌ１には、過電流対策用のヒューズ５７１が設けられている。他方の電源端子Ｔ１は、給電線Ｌ１によって負極端子８２と電気的に接続されている。正極端子８１に接続された給電線Ｌ１と、負極端子８２に接続された給電線Ｌ１との間に、過電圧およびノイズ対策用の電源入力保護部品５７０が接続されている。
アンテナ端子Ｔ２は、アンテナ部５１０と接続されている。アンテナ部５１０は、たとえば、回路基板９３上にミアンダ状に形成されたパターンアンテナである。なお、アンテナ部５１０の形状および種類は適宜設定される。
一方のセンサ端子Ｔ３は、圧力センサ５５０と接続されている。圧力センサ５５０は、電池セル１００の内部に配置されて電池セル１００の内部圧力を計測する。他方のセンサ端子Ｔ３は、電圧センサ５６０と接続されている。電圧センサ５６０は、電池セル１００の内部に配置され、外装缶９２に電気的に接続されて外装缶９２の電位を計測する。
電源制御部５９１は、電池セル１００から給電された電力からマイコン５９０の動作用電力を生成する。また、電源制御部５９１は、マイコン５９０の動作モードを制御する。さらに、電源制御部５９１は、リセット信号を生成することができる。
ＣＰＵ５２０は、各種制御および演算を行なう。クロック制御部５９２は、内蔵発振にて動作クロックをおよび通信クロックを生成するとともに、動作クロックをおよび通信クロックを制御する。
電圧センサ５４０は、一方の電源端子Ｔ１と他方の電源端子Ｔ１との間の電位差を検出することにより、電池セル１００の電圧を計測する。なお、電圧センサ５４０は、アナログ信号である電位差の検出値をデジタル信号である電圧のパラメータ値に変換して出力する。
アナログデジタルコンバータ５９３は、圧力センサ５５０および電圧センサ５６０の各々から入力されたアナログ信号の検出値をデジタル信号であるパラメータ値に変換して出力する。
温度センサ５９４は、マイコン５９０に内蔵されており、電池セル１００の内部の温度を計測する。周辺機能部５９５は、タイマなどのプログラム動作に必要なマイコン５９０の周辺機能をつかさどる。
無線通信機能部５９６は、送受信可能なＲＦ（Radio Frequency）トランシーバ回路を有している。記憶部であるプログラム用メモリ５９７は、マイコン５９０の動作用のプログラムを記憶する書き換え可能な不揮発性メモリである。ＲＡＭ５９８は、プログラムおよびデータを一時的に記憶するワークメモリである。
不揮発性メモリ５９９は、電池セル１００の固有データおよび計測履歴データなどを記憶する。プログラム書き換え制御部５８０は、無線通信経由で、プログラム用メモリ５９７に記憶されているプログラムの書き換えまたはデバッグを行なう。
マイコン５９０は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）と電気的に接続された無線通信部から送信された命令信号に基づいて、電池セル１００の状態の検出、および、内蔵機能の制御をすることが可能である。
電池セル１００の状態の検出対象として、電圧センサ５４０が検出する電池セル１００の電圧、電圧センサ５６０が検出する外装缶９２の電位、温度センサ５９４が検出する電池セル１００の内部の温度、および、圧力センサ５５０が検出する電池セル１００の内部圧力が含まれる。
マイコン５９０が各種処理を実行することにより、電池セル１００の状態情報が、Ａ／Ｄ変換されるとともに各種信号処理が実行されて、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）に送信される。また、各種計測値および計測履歴は、不揮発性メモリ５９９に記憶される。
なお、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）は、組電池１内の複数の電池セル１００から受信した検出電圧にばらつきがある場合は、各電池セル１００の電圧を均等化させるセルバランスを行なう命令信号を発信する。具体的には、電圧値の高い電池セル１００に、マイコン５９０を動作させる、または、無線通信させる命令信号を送信する。命令信号を受信した電池セル１００のマイコン５９０が動作するまたは無線通信することによって電力が消費されることにより、組電池１内の複数の電池セル１００の電圧が均等化される。本実施の形態においては、マイコン５９０自体または無線通信機能部５９６が、蓄電セルの電圧を均等化するセルバランス部となる。
本実施の形態に係る電池セル１００においては、検出ユニット５００が外装体９０の内部に配置されていることにより、無線通信する検出ユニット５００を備える電池セル１００の占有スペースの大型化を抑制することができる。
本実施の形態に係る電池セル１００においては、検出ユニット５００が集電部に電気的に接続されて給電されていることにより、検出ユニット５００に給電する電源を別途配置する必要がないため、無線通信する検出ユニット５００を備える電池セル１００の占有スペースの大型化を抑制することができる。
正極集電部材７１と負極集電部材７２との間に接続された電圧センサ５４０によって電池セル１００の電圧を計測することにより、電池セル１００同士を接続するバスバーを介して電池セル１００の電圧を計測する場合に比較して、電池セル１００の電圧を高精度に計測することができる。
電池セル１００の内部に配置された圧力センサ５５０によって、電池セル１００の内部の圧力を計測することにより、電池セル１００の内部の圧力を高精度に計測することができる。
電池セル１００の内部に配置された温度センサ５９４によって、電池セル１００の内部の温度を計測することにより、従来の電池セルに比較して電極体５０に近い位置で温度を計測することができ、ひいては、電池セル１００の内部の温度を高精度に計測することができる。なお、回路基板９４に樹脂でコーティングまたはポッティングの絶縁処理を施してもよい。この絶縁処理によって、金属片などによる電池セル１００の内部短絡を防止することができる。
以下、本実施の形態に係る電池セルの変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、実施の形態１に係る電池セル１００と同様の構成については説明を繰り返さない。
図８は、実施の形態１の第１変形例に係る電池セルのアンテナ部の周辺を示す部分断面図である。図８に示すように、実施の形態１の第１変形例に係る電池セルにおいては、アンテナ部５１０ａは、封口板９１を貫通して外装体９０の外部に延出している。なお、アンテナ部５１０ａと封口板９１との間は、図示しない絶縁性シール部材で封止されている。
本変形例によれば、回路基板９３を外装体９０の内側に配置しつつアンテナ部５１０ａの先端のみ外装体９０の外部に配置することにより、電池セルの占有スペースの大型化を抑制しつつ検出ユニット５００Ａの無線通信特性を向上することができる。
図９は、実施の形態１の第２変形例に係る電池セルの検出ユニットおよび外装体の構成を示す分解斜視図である。図１０は、実施の形態１の第１変形例に係る電池セルの検出ユニットの構成を示す部分断面図である。
図９および図１０に示すように、実施の形態１の第２変形例に係る電池セルにおいては、検出ユニット５００Ｂは、電池セルの状態を検出する回路を有する絶縁性回路基板９３Ｂ、および、絶縁性回路基板９３Ｂ上に設けられたアンテナ部５１０を含む。絶縁性回路基板９３Ｂは、外装缶９２の開口を封口している。アンテナ部５１０は、外装体の外部に位置している。
絶縁性回路基板９３Ｂは、たとえば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂で構成されている。本変形例においては、正極端子８１および負極端子８２の各々は、絶縁性回路基板９３Ｂからなる封口板に直接固定されている。絶縁性回路基板９３Ｂと外装缶９２とは、図示しない接合材で互いに気密に接合されている。
本変形例によれば、絶縁性回路基板９３Ｂを外装体の内側に配置しつつアンテナ部５１０を外装体の外部に配置することにより、電池セルの占有スペースの大型化を抑制しつつ検出ユニット５００Ｂの無線通信特性を向上することができる。さらに、絶縁部材６１および絶縁部材６２を不要にして部品点数を削減することができる。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る電池セルについて図を参照して説明する。実施の形態２に係る電池セルは、外装体がパウチ型であり、本体部である電極体が積層型である点が、実施の形態１に係る電池セル１００と異なるため、実施の形態１に係る電池セル１００と同様の構成については説明を繰り返さない。
以下、実施の形態２に係る電池セルについて図を参照して説明する。実施の形態２に係る電池セルは、外装体がパウチ型であり、本体部である電極体が積層型である点が、実施の形態１に係る電池セル１００と異なるため、実施の形態１に係る電池セル１００と同様の構成については説明を繰り返さない。
図１１は、実施の形態２に係る電池セルの外観を示す平面図である。図１２は、実施の形態２に係る電池セルの構成を示す分解斜視図である。図１１および図１２に示すように、実施の形態２に係る電池セル１００Ａは、外装体６００と、電極体５０Ａと、検出ユニット５００とを備える。
外装体６００は、２枚のシュリンクフィルムが貼り合わされて構成されている。シュリンクフィルムは、たとえば、アルミ箔と樹脂フィルムとを積層したアルミラミネートフィルムである。電極体５０Ａは、外装体６００の内側に配置されている。外装体６００の内側に図示しない電解液が充填されている。
電極体５０Ａは、正極７００、セパレータ９００および負極８００がこの順に積層されて構成されている。正極７００の一部である正極集電部７１０、および、負極８００の一部である負極集電部８１０の各々は、外装体６００の外側に引き出されている。
セパレータ９００の少なくとも一部は、正極７００と負極８００との間に介在している。セパレータ９００は、正極７００と負極８００とを分離している。セパレータ９００は多孔質シートである。電解液はセパレータ９００を透過する。セパレータ９００は電気絶縁性である。
検出ユニット５００は、外装体６００の内部において、負極８００上に配置されている。検出ユニット５００は、負極８００と電気的に接続されて給電される。アンテナ部の無線通信を可能とするために、外装体６００においてアンテナ部を覆う部分に位置するアルミ箔に開口が設けられていてもよいし、アンテナ部の先端のみ外装体６００の外部に位置していてもよい。なお、アンテナ部は、外装体６００に形成される孔を通じて、外装体６００の外側に引き出されていてもよい。
本実施の形態に係る電池セル１００Ａにおいては、検出ユニット５００が外装体６００の内部に配置されていることにより、無線通信する検出ユニット５００を備える電池セル１００Ａの占有スペースの大型化を抑制することができる。また、外装缶を有する外装体に比べてパウチ型の外装体６００は小型になるため、電池セル１００Ａの占有スペースの大型化を効果的に抑制することができる。
以下、本実施の形態に係る電池セルの変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、実施の形態２に係る電池セル１００Ａと同様の構成については説明を繰り返さない。
図１３は、実施の形態２の変形例に係る電池セルの外観を示す平面図である。図１３に示すように、実施の形態２の変形例に係る電池セル１００Ｂの検出ユニット５００は、負極集電部８１０上に配置されている。検出ユニット５００は、負極集電部８１０に電気的に接続されて給電される。
本変形例に係る電池セル１００Ｂにおいては、検出ユニット５００が集電部に電気的に接続されて給電されていることにより、検出ユニット５００に給電する電源を別途配置する必要がないため、無線通信する検出ユニット５００を備える電池セル１００Ｂの占有スペースの大型化を抑制することができる。アンテナ部を外装体６００の外部に配置することにより、検出ユニット５００の無線通信特性を向上することができる。
以上、本技術の実施の形態について説明したが、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。本技術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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 組電池、１０，７００ 正極、１１ 正極基材、１２ 正極活物質層、２０，８００ 負極、２１ 負極基材、２２ 負極活物質層、３０，９００ セパレータ、４１ 注入口、４２ ガス排出弁、５０，５０Ａ 電極体、６１，６２ 絶縁部材、７１ 正極集電部材、７２ 負極集電部材、８１ 正極端子、８２ 負極端子、９０，６００ 外装体、９１，１９１ 封口板、９２ 外装缶、９３ 回路基板、９３Ｂ 絶縁性回路基板、１００，１００Ａ，１００Ｂ 電池セル、２００ エンドプレート、２１０ 段差部、３００ 拘束部材、３１０ 第１部材、３２０ 第２部材、４００ 樹脂プレート、５００，５００Ａ，５００Ｂ 検出ユニット、５１０，５１０ａ アンテナ部、５４０，５６０ 電圧センサ、５５０ 圧力センサ、５７０ 電源入力保護部品、５７１ ヒューズ、５８０ プログラム書き換え制御部、５９０ マイコン、５９１ 電源制御部、５９２ クロック制御部、５９３ アナログデジタルコンバータ、５９４ 温度センサ、５９５ 周辺機能部、５９６ 無線通信機能部、５９７ プログラム用メモリ、５９８ ＲＡＭ、５９９ 不揮発性メモリ、７１０ 正極集電部、８１０ 負極集電部、Ｌ１ 給電線、Ｔ１ 電源端子、Ｔ２ アンテナ端子、Ｔ３ センサ端子。
Claims (8)
- 蓄電セルであって、
外装体と、
前記外装体の内側に配置された本体部と、
前記外装体の内側に少なくとも一部が配置され、前記蓄電セルの状態を検出し、無線通信する検出ユニットとを備える、蓄電セル。 - 前記本体部に接続された集電部をさらに備え、
前記検出ユニットは、前記集電部に電気的に接続されて給電される、請求項１に記載の蓄電セル。 - 前記検出ユニットは、前記蓄電セルの状態を検出する回路を有する基板、および、該基板上に設けられたアンテナ部を含み、
前記外装体は、開口を有する外装缶、および、該外装缶の前記開口を封口する封口板を含み、
前記基板は、前記封口板の内面側に位置し、
前記アンテナ部は、前記封口板または前記外装体を貫通して前記外装体の外部に延出している、請求項１または請求項２に記載の蓄電セル。 - 前記検出ユニットは、前記蓄電セルの状態を検出する回路を有する絶縁性基板、および、該絶縁性基板上に設けられたアンテナ部を含み、
前記外装体は、開口を有する外装缶を含み、
前記絶縁性基板は、前記外装缶の前記開口を封口し、
前記アンテナ部は、前記外装体の外部に位置している、請求項１または請求項２に記載の蓄電セル。 - 蓄電セルであって、
本体部と、
前記本体部に接続された集電部と、
前記集電部に電気的に接続されて給電され、前記蓄電セルの状態を検出し、無線通信する検出ユニットとを備える、蓄電セル。 - 前記検出ユニットは、前記蓄電セルの電圧、並びに、前記蓄電セルの内部温度および前記蓄電セルの内部圧力の少なくとも１つの状態を検出する、請求項１または請求項５に記載の蓄電セル。
- 前記検出ユニットは、記憶部を含み、
前記記憶部は、前記蓄電セルの状態を検出したデータを記憶する、請求項６に記載の蓄電セル。 - 前記検出ユニットは、前記蓄電セルの電圧を均等化するセルバランス部を含み、
前記セルバランス部は、前記蓄電セルからの電力によって動作する、請求項１または請求項７に記載の蓄電セル。
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