JP4857968B2 - バイポーラ電池、組電池及びそれらの電池を搭載した車両 - Google Patents
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Description
「実施形態1」
図1は本実施の形態に係るバイポーラ電池の外観図である。バイポーラ電池100は、図に示すように長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ120A、負極タブ120Bが引き出されている。発電要素160はバイポーラ電池100の外装材(たとえばラミネートフィルム)180によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素160は正極タブ120A及び負極タブ120Bを引き出した状態で密封されている。
「実施形態2」
本実施の形態は、単に一次コイルから充電を行なうことができるようにした実施形態1とは異なり、通信手段によって単電池150の充放電をさらにきめ細かく制御できるようにしたものである。
120A 正極タブ、
120B 負極タブ、
150 単電池、
160 発電要素、
180 ラミネートフィルム、
200 導電材、
202 負極活物質、
204A〜204D 導電材、
206 絶縁材、
208 イオン伝導材、
210 充電回路、
212 正極活物質、
214 導電材、
220 バイポーラ電極、
250 組電池モジュール、
260 導電材(集電体)、
261 負極層、
262、263 絶縁・シール材、
264 絶縁材、
265、266 Au、
267、268 P型半導体、
269、270 Al、
271、272 Au、
273 導電材、
274、275 P型半導体、
276 電解質層、
277、278 Al、
279 Au、
281 P型伝導材料、
282 EL材料、
283 N型伝導材料、
284 導電材(集電体)
300 組電池、
310 接続治具、
400 電気自動車、
410 2次側要素(出力側要素)、
411 整流回路(ダイオードブリッジ)、
412 2次側コイル、
421、422、423、424 ダイオード、
430 発光素子(発光層)、
510 1次側要素(入力側要素)、
511 電源コントローラ(バッテリコントローラ)、
512 1次側コイル、
530 光センサ(CCD)、
540 発生電圧モニター、
542 2次側コイル、
543 発光素子(発光層)、
700 電池保護IC、
700A ICチップ、
730 ECU、
740 通信部、
750、778 アンテナ
853 充電器、
854 放電器、
751、779 トランス、
790 コイル。
Claims (20)
- 集電体の一方の面には正極層が形成されその他方の面には負極層が形成されたバイポーラ電極と、当該バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層とを交互に複数積層して発電要素を形成するバイポーラ電池において、
前記正極層、負極層、または前記電解質層の内の少なくとも1つの層の同一平面内に、隣接する前記バイポーラ電極同士と電気的に導通された充電回路の2次側要素が形成され、該2次側要素の近傍には、これに交流磁場を付与する1次側要素が具備されていることを特徴とするバイポーラ電池。 - 前記充電回路の前記2次側要素は、隣接するバイポーラ電極同士に電気的に接続された整流回路と、該整流回路を介して前記バイポーラ電極同士に接続された2次側コイルと、を備え、前記1次側要素は、前記2次側コイルの積層方向に磁気的に結合された1次側コイルと、該1次側コイルに交流電圧を付与する電源コントローラと、を備えていることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ電池。
- 前記整流回路は、アセン系、チオフェン系、フェニレン系、ビニレン系、金属置換フタロシアニン、PEDOT、TCNQ、PTCDA、NTCDA、PTCDI、NTCDI、C60およびC70のいずれかの有機半導体層を含むことを特徴とする請求項2に記載のバイポーラ電池。
- 前記整流回路は、前記有機半導体と金属とを積層して成るショットキダイオード層を含むことを特徴とする請求項3に記載のバイポーラ電池。
- 前記整流回路は発光層を含み、その近傍には当該発光層からの光に感応する光センサが設けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 前記発光層は隣接するバイポーラ電極間に形成される単電池毎に備えられ、前記光センサは前記発光層に対応する数以上に備えられていることを特徴とする請求項5に記載のバイポーラ電池。
- 前記電源コントローラには、前記充電回路の2次側要素と同一の回路を有する発生電圧モニターが備えられていることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 前記発電要素の最下層および最上層に位置する電極は、電圧測定回路を介して前記電源コントローラに接続されていることを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 前記バイポーラ電極、前記電解質層および前記充電回路の2次側要素は、外装材によって覆われて密封されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のバイポーラ電池。
- 集電体の一方の面には正極層が形成されその他方の面には負極層が形成されたバイポーラ電極と、当該バイポーラ電極相互間でイオン交換を行う電解質層とを交互に複数積層して発電要素を形成するバイポーラ電池において、
前記正極層、負極層、または前記電解質層の内の少なくとも1つの層の同一平面内に、隣接する前記バイポーラ電極との間で電圧のバランスを図るバランス手段を設け、前記バランス手段の近傍には、前記バランス手段との間で前記電圧のバランスを図るための通信を行なう通信手段が具備されていることを特徴とするバイポーラ電池。 - 前記バランス手段は、
前記隣接するバイポーラ電極との間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記隣接するバイポーラ電極との間の充電または放電の少なくともいずれか一方を制御する充放電制御手段と、
検出した電圧を前記通信手段に送信する一方、充電または放電を制御するための信号を受信する送受信手段と、
を備えていることを特徴とする請求項10に記載のバイポーラ電池。 - 前記電圧検出手段は前記正極層と負極層に接続され、前記電圧検出手段によって検出された電圧は、前記送受信手段及び前記通信手段を介して、前記発電要素の充放電状態を管理する上位コントローラに送られるように構成されていることを特徴とする請求項11に記載のバイポーラ電池。
- 前記送受信手段は、前記バイポーラ電極間に配置されて積層された複数のコイルを備え、
前記通信手段は、前記送受信手段を構成する複数のコイルに対しそれぞれのコイルが対応するように積層され、前記送受信手段との間で、電磁的に結合したトランスとして機能するように構成されていることを特徴とする請求項11に記載のバイポーラ電池。 - 前記通信手段は、前記発電要素への通電方向に対して直交するように配置されたアンテナとして機能し、前記アンテナは、前記発電要素の集電体外側に設けられていることを特徴とする請求項13に記載のバイポーラ電池。
- 前記充放電制御手段は、前記トランスとして機能するコイルから送られる交流電気エネルギーを直流電気エネルギーに変換する整流手段と、正極と負極とに接続され変換された直流電気エネルギーにより充電を行なう充電手段とを備えていることを特徴とする請求項11に記載のバイポーラ電池。
- 前記充放電制御手段は、正極と負極とに接続され放電を行なう放電手段を備えていることを特徴とする請求項11に記載のバイポーラ電池。
- 前記充放電検出手段は、各コイルに割り当てられている識別子を記憶する識別子記憶手段を備え、前記通信手段から送信されてくる信号の識別子を識別子記憶手段に記憶されている識別子と照合することによって、対応するコイルを介しての充電または放電を制御することを特徴とする請求項11に記載のバイポーラ電池。
- 前記発電要素の最下層および最上層に位置する電極は、前記外装材の外側に取り出され、前記電源コントローラに接続されていることを特徴とする請求項10に記載のバイポーラ電池。
- 請求項1〜18のいずれかに記載のバイポーラ電池が複数接続されて構成されることを特徴とする組電池。
- 請求項1〜18のいずれかに記載のバイポーラ電池、または請求項19に記載の組電池を電源として搭載したことを特徴とする車両。
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