JP5217214B2 - 電源装置及び電気化学素子の膨張検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気化学素子を備える電源装置及び電気化学素子の膨張検知方法に関する。

従来、二次電池を内蔵する電源装置においては、電解液の分解等に起因して内圧が上昇することがあり、それにより二次電池が危険な状態となる場合がある。そこで、その内圧上昇を検知する技術が、例えば、下記特許文献１等に開示されている。

この公報に開示された二次電池は、圧力センサ等のセンサを有する構成とすることで、二次電池の内圧の上昇を検知することができる。
特開平２００３−１９７２６８号公報 特開平１１−１６２５２７号公報

発明者らは、鋭意研究の末、簡易な構成により二次電池等の電気化学素子の内圧上昇の検知をおこなうことができる新たな技術を見い出した。

本発明は、簡易な構成の電源装置及び電気化学素子の膨張検知方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電源装置は、素体と、素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、電気化学素子が固定される固定面を有する取付部と、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、及び、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域のうちの少なくとも一方に形成され、電気化学素子が膨張した際に断線する回路部と、回路部に接続され、回路部の断線を検知する検知部とを備える。

この電源装置においては、電気化学素子及び取付部のうちの少なくとも一方に回路部が形成されている。この回路部は、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、若しくは、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域に形成されており、電気化学素子が膨張した際に断線する。すなわち、電気化学素子の膨張前に導通状態にある回路部が、電気化学素子が膨張した際に断線される。そして、回路部の断線を検知部により検知することで、電気化学素子の膨張が検知される。従って、この電源装置においては、簡易な構成で電気化学素子の膨張を検知することができる。

本発明に係る電源装置は、素体と、素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、電気化学素子が固定される固定面を有する取付部と、電気化学素子の取付部側の面の可動領域に形成された第１の回路部と、取付部の固定面に形成され、第１の回路部と接する第２の回路部と、第１の回路部と第２の回路部との間の断線を検知する検知部とを備える。

この電源装置においては、電気化学素子の取付部側の面の可動領域に第１の回路部が形成されており、取付部の固定面に第２の回路部が形成されている。そして、この第２の回路部は第１の回路部と接している。すなわち、電気化学素子の膨張前は第１の回路部と第２の回路部とは導通状態にあり、電気化学素子が膨張した際に互いに断線される。そして、第１の回路部と第２の回路部との間の断線を検知部により検知することで、電気化学素子の膨張が検知される。従って、この電源装置においては、簡易な構成で電気化学素子の膨張を検知することができる。

本発明に係る電源装置は、素体と、素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、電気化学素子が固定される固定面を有する取付部と、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、及び、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域のうちの一方に形成された第１の回路部と、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、及び、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域のうちの他方に形成され、部分的に断線された断線区間が第１の回路部によって通電される第２の回路部と、第２の回路部に接続され、第２の回路部の断線を検知する検知部とを備える。

この電源装置においては、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、及び、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域のうちの一方に第１の回路部が形成されており、他方に第２の回路部が形成されている。そして、この第２の回路部は部分的に断線された断線区間を有し、この断線区間は第１の回路部によって通電されている。すなわち、電気化学素子の膨張前は第２の回路部は導通状態にあり、電気化学素子が膨張した際に、第１の回路部が第２の回路部から離れて、第２の回路部が断線される。そして、第２の回路部の断線を検知部により検知することで、電気化学素子の膨張が検知される。従って、この電源装置においては、簡易な構成で電気化学素子の膨張を検知することができる。なお、電気化学素子の可動領域に対向する固定面の領域は、その可動領域に完全に重なる領域だけでなく、部分的に重なった領域も含まれるものとする。

本発明に係る電源装置は、素体と、素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、電気化学素子が固定される固定面を有する取付部と、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、及び、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域のうちの少なくとも一方に形成され、電気化学素子が膨張した際に断線する回路部とを備え、回路部が電気化学素子の電極に接続されている。

この電源装置においては、電気化学素子及び取付部のうちの少なくとも一方に回路部が形成されている。この回路部は、電気化学素子の取付部側の面の可動領域、若しくは、電気化学素子の可動領域に対向する取付部の固定面の領域に形成されており、電気化学素子が膨張した際に断線する。すなわち、電気化学素子の膨張前に導通状態にある回路部が、電気化学素子が膨張した際に断線される。そして、回路部は電気化学素子の電極に接続されているので、回路部の断線により、電気化学素子の充放電が停止されると共に、電気化学素子の膨張を検知することができる。従って、この電源装置においては、簡易な構成で電気化学素子の膨張を検知することができる。

また、電気化学素子の取付部側の面の可動領域は、電気化学素子の取付部側の面の周縁領域である。周縁領域は、電気化学素子の膨張に応じて固定面から離れるように移動するため、周縁領域は可動領域として機能しうる。

本発明に係る電気化学素子の膨張検知方法は、素体と、素体を封入する封入体とを有する電気化学素子が膨張したときに、電気化学素子が固定される固定面、及び、電気化学素子の固定面側の面のうちの少なくとも一方に形成された回路部が断線して、電気化学素子の膨張が検知される。

この電気化学素子の膨張検知方法においては、電気化学素子及びその固定面のうちの少なくとも一方に形成された回路部が、電気化学素子が膨張した際に断線する。すなわち、電気化学素子の膨張前に導通状態にある回路部が、電気化学素子が膨張した際に断線される。従って、この電気化学素子の検知方法においては、簡易な構成で電気化学素子の膨張を検知することができる。

本発明によれば、簡易な構成の電源装置及び電気化学素子の膨張検知方法が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
（第１実施形態）

本願発明の第１実施形態に係る電源装置１について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１に示すように、電源装置１は、電気化学素子１０と、電気化学素子１０に取り付けられた制御基板３０と、電気化学素子１０及び制御基板３０を保持する保持基板４８とを備えている。

電気化学素子１０は、長方形薄板状のラミネート型リチウムイオン二次電池であり、図１及び図２に示すように、素体１２と、素体１２を封入した封入フィルム１４（封入体）とを有している。素体１２は、略平板状であり、負極１６と正極１８との間にセパレータ２０が介在して構成されている。また、負極１６には負極用リード２２（例えば、銅製又はニッケル製）が接続されており、その負極用リード２２の一端部が封入フィルム１４から露出して、電気化学素子１０の第１の電極（２２）が形成されている。さらに、正極１８には正極用リード２４（例えば、アルミニウム製）が接続されており、その正極用リード２４の一端部が封入フィルム１４から露出して、電気化学素子１０の第２の電極（２４）が形成されている。

封入フィルム１４は、単層又は複数層の１枚のフィルムを素体１２を包むように折り曲げて形成されており、重なり合う縁部同士は接着剤やヒートシールによって接合されている。この封入フィルム１４としては、内側の層にＡｌ箔、外側の層にポリプロピレン（ＰＰ）からなる層を採用した複合膜を利用することができる。この封入フィルム１４には、リチウムイオンを含む電解質溶液２６が充填されており、素体１２は、電解質溶液２６で満たされた封入フィルム１４内に密閉状態で封入されている。そして、電気化学素子１０の上下面は、素体１２の表面形状と同様に、平坦な面となっている。

制御基板３０は、上述した電気化学素子１０の負極２２及び正極２４が、一対の接続コード３２，３４を介して接続される基板である。また、制御基板３０は、外部装置との入出力に用いられる入出力コネクタ３６に接続されている。さらに、制御基板３０上には、後述する検知回路（検知部）３８を含む各種回路が形成されている。

保持基板４８は、本発明における取付部であり、四角形状の板状部材である。そして、上述した電気化学素子１０は、この保持基板４８の平坦な主面４８ａに、直接接するように固定されており、この面５２ａが電気化学素子１０の搭載面（固定面）となっている。なお、この保持基板４８は、必ずしも板状である必要はなく、平坦な面を有する部材であれば、厚みのある物体（例えば、ロボットや電気機器等）に適宜変更してもよい。

そして、上述した電源装置１においては、図１〜図３に示すように、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域（可動領域）１１であって電気化学素子１０の短辺側の一方の周辺領域１１に、第１の回路部６０が形成されている。この第１の回路部６０は、一本の等幅帯状の銅箔であり、電気化学素子１０の封入フィルム１４の表面に粘着材で貼り付けられている。そして、第１の回路部６０の一端部は、接続ケーブル４０を介して制御基板３０の検知回路３８に接続されている。さらに、第１の回路部６０は、上記周縁部１１において、電気化学素子１０の短手方向に沿って真っ直ぐに延びる直線部分６０ａを有している。ここで、本発明における可動領域とは、後述する電気化学素子１０の膨張に応じて固定面４８ａから離れるように移動する領域をいい、上記周辺領域１１のように保持基板４８に固着された領域以外の領域のことをいう。

また、図１〜図３に示すように、保持基板４８には、その保持基板４８の主面４８ａに、上記周縁領域１１に対応する領域に、第２の回路部６２が形成されている。この第２の回路部６２も、第１の回路部６０同様、一本の等幅帯状の銅箔であり、保持基板４８の主面４８ａに粘着材で貼り付けられている。そして、第２の回路部６２の一端部は、接続ケーブル４２を介して制御基板３０の検知回路３８に接続されている。さらに、第２の回路部６２は、第１の回路部６０の直線部分６０ａと略同一形状の直線部分６２ａは、第１の回路部６０の直線部分６０ａと重なる位置に、第１の回路部６０の直線部分６０ａと平行に形成されている。

すなわち、保持基板４８の主面４８ａに電気化学素子１０が搭載された状態では、電気化学素子１０と保持基板４８との間において、第１の回路部６０の直線部分６０ａと第２の回路部６２の直線部分６２ａとが互いに接触している。なお、電気化学素子１０は、所定の粘着材や両面テープにより保持基板４８に貼り付けられる。電気化学素子１０における粘着材の塗布領域や両面テープの貼付箇所は、保持基板４８に固着される領域となるため、第１の回路部６０が形成された上記周縁領域を可動領域とするために、その周縁領域を避ける必要がある。そして、この周縁領域以外の領域であれば、特に制限されず、例えば、電気化学素子１０の下面１０ａの中央付近であってもよい。

次に、電源装置１の配線状態について、図４を参照しつつ説明する。制御基板３０に形成された検知回路３８は、例えば図４に示す構成を有し、第１の回路部６０と第２の回路部６２とが導通状態のときには、入出力コネクタ３６を介した電気化学素子１０の充放電を可能な状態とし、第１の回路部６０と第２の回路部６２とが断線状態のときには、電気化学素子１０の充放電を不可能な状態とする機能を有する。

続いて、第１実施形態において電気化学素子１０が膨張した状態について、図５及び図６を参照しつつ説明する。

電気化学素子１０は、過充電状態になると、その電圧が上昇して素子内の電解液が分解されて、内圧が上昇する。それにより、電気化学素子１０は、図５及び図６に示すように、膨張してしまう。このとき、電気化学素子１０は、その構造上、最大膨張位置が中央位置Ｃとなり、電気化学素子１０の周縁部付近は保持基板４８の搭載面４８ａから浮き上がる。

このとき、電気化学素子１０の膨張に伴って、電気化学素子１０の下面１０ａに形成された第１の回路部６０が、保持基板４８から次第に離れていく。それにより、図５及び図６に示すように、第１の回路部６０の直線部分６０ａと第２の回路部６２の直線部分６２ａとが接触しない状態となり、第１の回路部６０と第２の回路部６２とが断線状態となる。すると、検知回路３８が、第１の回路部６０と第２の回路部６２との断線を検知して、電気化学素子１０を充放電できない状態にする。

この電源装置１においては、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域１１に、第１の回路部６０が形成されており、保持基板４８の搭載面４８ａに第２の回路部６２が形成されている。そして、この第２の回路部６２は第１の回路部６０と接している。すなわち、電気化学素子１０の膨張前は第１の回路部６０と第２の回路部６２とは導通状態にあり、電気化学素子１０が膨張した際に第１の回路部６０と第２の回路部６２とは互いに断線される。そして、第１の回路部６０と第２の回路部６２との間の断線を検知回路３８により検知することで、電気化学素子１０の膨張が検知される。

そして、電気化学素子１０の膨張を検知した検知回路３８が、電気化学素子１０を充放電できない状態にすることで、電気化学素子１０に異常が生じて膨張したときに電気化学素子１０の充放電が停止されることとなる。

従って、上述した電源装置１及び電気化学素子１０の膨張検知方法においては、以上のような簡易な構成を有するものの、確かに電気化学素子１０の膨張を検知することができる。

また、従来の電気化学素子の膨張検知として、電気化学素子が膨張したときに、筐体の天井面に設けられた接触子に接触して、その接触を検知することによって電気化学素子の膨張を検知するものがある。ところが、このような場合には、電気化学素子と接触子との接点不良によって、接触子が機能せず、高い確実性で膨張検知をおこなうことが困難であった。例えば、接触子の位置や姿勢が変わって電気化学素子が接触できない状態になったり、接触子の表面に絶縁酸化膜が形成されて接触子が機能しない状態になったりすることが考えられる。

上述した第１実施形態では、電気化学素子１０の膨張前には第１及び第２の回路部６０，６２は導通状態にあり、電気化学素子１０の膨張時には第１及び第２の回路部６０，６２が断線状態になるため、上記接点不良の問題が効果的に回避されている。従って、上述した電源装置１及び電気化学素子１０の膨張検知方法においては、高い確実性で電気化学素子１０の膨張検知をおこなうことができる。その上、上記従来の膨張検出においては筐体が必須の構成要素であるが、第１実施形態では、筐体がない電源装置１で膨張検出ができる構成となっている。そのため、電気化学素子１０の厚さ方向に関して、設置スペースとして電気化学素子１０の厚さのスペースがあれば十分であり、従来に比べて省スペース化を図ることができる。

上述した態様では、第１の回路部６０の直線部分６０ａと第２の回路部６２の直線部分６２とが、電気化学素子１０の膨張を検知するセンシング部分となっている。このセンシング部分は、電気化学素子１０の最大膨張位置（すなわち、中央位置Ｃ）からの距離に応じて膨張検知の感度が変わる。そのため、上記センシング部分の位置を、電気化学素子１０の最大膨張位置からの距離が変わるように変更することで、所望の検知感度を得ることができる。

また、電気化学素子１０が膨張していない通常の状態において、第１及び第２の回路部６０，６２が導通されているため、電源装置１の検品時等に、第１及び第２の回路部６０，６２の通電を検査することで、電源装置１の膨張検知の機能がきちんと作動することを確認することができる。加えて、製品の中から組立不良等の不良品を容易に検出することができる。

なお、複数の電気化学素子１０を直列に接続して利用する場合には、図７に示すような配線状態にすればよい。すなわち、電気化学素子１０の電極同士を接続して直列接続するとと共に、第１及び第２の回路６０，６２も直列に接続し、いずれかの第１及び第２の回路部６０，６２の対が断線したときに、検知回路３８によって全ての電気化学素子１０の充放電を停止させる態様も可能である。

また、第１及び第２の回路部６０，６２の配線状態を、図８のように変更することもできる。すなわち、図８に示すように、第１及び第２の回路部６０，６２を、電気化学素子１０の第１及び第２の電極２２，２４の一方に直列に接続した場合には、電気化学素子１０が膨張して第１の回路部６０と第２の回路部６２とが断線すると、電気化学素子１０の充放電が停止される。そのため、この充放電の停止により、電気化学素子１０の膨張を検知することができる。従って、このような態様によれば、上述した電源装置１の効果に加えて、検出回路３８を省略することができるという効果も得ることができる。その結果、電源装置１の構成の簡素化や小型化、コスト低減等を実現することができる。
（第２実施形態）

本願発明の第２実施形態に係る電源装置１Ａについて、図９〜図１１を参照しつつ説明する。図９に示すように、電源装置１Ａは、電気化学素子１０と、電気化学素子１０に取り付けられた制御基板３０と、電気化学素子１０及び制御基板３０を収容する筐体５０とを備えており、上述した保持基板４８が筐体５０となっている点でのみ、第１実施形態に係る電源装置１と異なる。

筐体５０は、電気化学素子１０を上下方向から挟む平板状の底板部５２及び天板部５４と、底板部５２の周縁部と天板部５４の周縁部とを連結する側板部５６とで構成される四角形状の樹脂ケースである。なお、この筐体５０は、その形状及び構成材料と適宜変更することができ、例えば、円板状のアルミニウム缶等であってもよい。

そして、電気化学素子１０は、本発明における取付部である筐体５０の底板部５２の平坦な内面（上面）５２ａに、直接接するように固定されており、この面５２ａが電気化学素子１０の搭載面（固定面）となっている。そして、図９〜図１１に示すように、筐体５０には、その底板部５２の内面５２ａに、電気化学素子１０の周縁領域１１に対応する領域に、第２の回路部６２が形成されている。

すなわち、筐体５０の搭載面５２ａに電気化学素子１０が搭載された状態では、電気化学素子１０と筐体５０底板部５２との間において、第１の回路部６０の直線部分６０ａと第２の回路部６２の直線部分６２ａとが互いに接触している。

この第２実施形態においても、第１実施形態同様、電気化学素子１０は膨張したときには、図１２及び図１３に示すように、その構造上、最大膨張位置が中央位置Ｃとなり、電気化学素子１０の周縁部付近は筐体５０の底板部５２の搭載面５２ａから浮き上がる。また、電気化学素子１０の中央位置Ｃ付近は、筐体５０の天板部５４の天井面に接触する。

このとき、電気化学素子１０の膨張に伴って、電気化学素子１０の下面１０ａに形成された第１の回路部６０が、筐体部５０の底板部５２から次第に離れていく。それにより、図１２及び図１３に示すように、第１の回路部６０の直線部分６０ａと第２の回路部６２の直線部分６２ａとが接触しない状態となり、第１の回路部６０と第２の回路部６２とが断線状態となる。すると、検知回路３８が、第１の回路部６０と第２の回路部６２との断線を検知して、電気化学素子１０を充放電できない状態にする。

この電源装置１Ａにおいては、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域１１に、第１の回路部６０が形成されており、筐体部５０の底板部５２の搭載面５２ａに第２の回路部６２が形成されている。そして、この第２の回路部６２は第１の回路部６０と接している。すなわち、電気化学素子１０の膨張前は第１の回路部６０と第２の回路部６２とは導通状態にあり、電気化学素子１０が膨張した際に第１の回路部６０と第２の回路部６２とは互いに断線される。そして、第１の回路部６０と第２の回路部６２との間の断線を検知回路３８により検知することで、電気化学素子１０の膨張が検知される。

そして、電気化学素子１０の膨張を検知した検知回路３８が、電気化学素子１０を充放電できない状態にすることで、電気化学素子１０に異常が生じて膨張したときに電気化学素子１０の充放電が停止されることとなる。

従って、上述した電源装置１Ａにおいては、以上のような簡易な構成を有するものの、第１実施形態に係る電源装置１同様、確かに電気化学素子１０の膨張を検知することができる。

また、上述した第２実施形態でも、電気化学素子１０の膨張前には第１及び第２の回路部６０，６２は導通状態にあり、電気化学素子１０の膨張時には第１及び第２の回路部６０，６２が断線状態になるため、上記接点不良の問題が効果的に回避されている。従って、上述した電源装置１Ａにおいても、高い確実性で電気化学素子１０の膨張検知をおこなうことができる。

また、電気化学素子１０が膨張していない通常の状態において、第１及び第２の回路部６０，６２が導通されているため、電源装置１Ａの検品時等に、第１及び第２の回路部６０，６２の通電を検査することで、電源装置１Ａの膨張検知の機能がきちんと作動することを確認することができる。加えて、製品の中から組立不良等の不良品を容易に検出することができる。

さらに、電気化学素子１０が搭載される取付部として、電気化学素子１０自体が取付部となる態様もあり得る。すなわち、図１４に示すように、筐体５０内に複数の電気化学素子１０を重ねて収容する電源装置１Ｂの場合、互いの対向面１０ａ，１０ａに、上述した第１及び第２の回路部６０，６２を形成する。この場合、第１の回路部６０を取り付ける電気化学素子１０及び第２の回路部６２を取り付ける電気化学素子１０は、適宜置換可能である。図１４に示す複数の電気化学素子１０の態様であっても、少なくとも１つの電気化学素子１０が膨張すると、第１の回路部６０と第２の回路部６２とが断線するため、検知回路３８によって断線を検知することができる。

また、電気化学素子１０が搭載される取付部として、２つの電気化学素子１０の間に介在するプレートが取付部となる態様もあり得る。すなわち、図１５に示す電源装置１Ｃのように、筐体５０内に複数の電気化学素子１０を重ねて収容する場合に、それらの間にプレート５８を介在させて、このプレート５８に第２の回路部６２を形成する態様であってもよい。このプレート５８は、筐体５０に固定することで、プレート５８の両面５８ａ，５８ｂにおいて電気化学素子１０を保持することができるため、両側に配置された電気化学素子１０それぞれに十分な膨張スペースを設けることができる。図１５に示す態様であっても、電気化学素子１０が膨張すると、第１の回路部６０と第２の回路部６２とが断線するため、検知回路３８によって断線を検知することができる。
（第３実施形態）

次に、本発明の第３実施形態に係る電源装置１Ｄについて、図１６〜図１８を参照しつつ説明する。この第３実施形態に係る電源装置１Ｄは、形成される回路の形状の点でのみ上述した第２実施形態に係る電源装置１Ａと異なっており、その他の点については電源装置１Ａと同様又は同等である。

すなわち、第３実施形態に係る電源装置１Ｄには、上述した電源装置１Ａの第１及び第２の回路部６０，６２の代わりに、第１及び第２の回路部６４，６６が形成されている。

第１の回路部６４は、四角形状の銅箔であり、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域１１であって電気化学素子１０の短辺側の一方の周辺領域１１に粘着材で貼り付けられている。一方、第２の回路部６６は、二本の等幅帯状の銅箔であり、底板部５２の内面５２ａに粘着材で貼り付けられている。なお、二本の銅箔のそれぞれの一端部は、接続ケーブル４０，４２を介して制御基板３０の検知回路３８に接続されている。また、二本の銅箔のそれぞれの他端部は、上記周縁領域１１に対応する領域において互いに近接配置されて、断線区間６６ａ（図１７参照）を形成している。そして、図１６及び図１７に示すように、上述した第１の回路部６４は、第２の回路部６６の断線区間６６ａに掛架される位置に配置されている。そのため、筐体５０の搭載面５２ａに電気化学素子１０が搭載された状態では、図１７（ａ）に示すように、電気化学素子１０と筐体５０底板部５２との間において、第２の回路部６６に第１の回路部６４が接触して、第２の回路部６４の導通が図られている。

なお、電源装置１Ｄの配線状態は図１８に示すとおりとなっており、制御基板３０に形成された検知回路３８は、第２の回路部６６が導通状態のときには電気化学素子１０の充放電を可能な状態とし、第２の回路部６６が断線状態のときには、電気化学素子１０の充放電を不可能な状態とする機能を有する。

続いて、第３実施形態において電気化学素子１０が膨張した状態について、図１７を参照しつつ説明する。

電気化学素子１０は、過充電状態になると、その電圧が上昇して素子内の電解液が分解されて、内圧が上昇する。それにより、電気化学素子１０は、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように膨張し、その膨張に伴って、電気化学素子１０の下面１０ａに形成された第１の回路部６４が、筐体部５０の底板部５２から次第に離れていく。それにより、第２の回路部６６の断線区間６６ａを、第１の回路部６４が繋がない状態となり、第２の回路部６６が断線状態となる。すると、検知回路３８が、第２の回路部６６の断線を検知して、電気化学素子１０を充放電できない状態にする。

この電源装置１Ｄにおいても、第２実施形態に係る電源装置１Ａ同様、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域１１に形成された第１の回路部６４が、電気化学素子１０の膨張に伴って、筐体部５０の底板部５２の搭載面５２ａに形成された第２の回路部６６から離れる。すなわち、電気化学素子１０の膨張前は第１の回路部６４と第２の回路部６６とが接して第２の回路部６６が導通状態にあり、電気化学素子１０が膨張した際に第１の回路部６４と第２の回路部６６とが離れて第２の回路部６６が断線される。そして、第２の回路部６６の断線を検知回路３８により検知することで、電気化学素子１０の膨張が検知される。

従って、上述した電源装置１Ｄにおいては、以上のような簡易な構成を有するものの、第１及び第２実施形態に係る電源装置１，１Ａ同様、確かに電気化学素子１０の膨張を検知することができる。

また、第３実施形態でも、第１及び第２実施形態同様、電気化学素子１０の膨張前には第１及び第２の回路部６０，６２は導通状態にあり、電気化学素子１０の膨張時には第１及び第２の回路部６０，６２が断線状態になるため、上記接点不良の問題が効果的に回避されている。従って、上述した電源装置１Ｄにおいても、高い確実性で電気化学素子１０の膨張検知をおこなうことができる。

なお、第１及び第２の回路部６４，６６の配線状態は、図１９のように変更することもできる。すなわち、図１９に示すように、第２の回路部６６を、電気化学素子１０の第１及び第２の電極２２，２４の一方に直列に接続した場合には、電気化学素子１０が膨張して第２の回路部６６が断線すると、電気化学素子１０の充放電が停止される。そのため、この充放電の停止により、電気化学素子１０の膨張を検知することができる。従って、このような態様によれば、上述した電源装置１Ｄの効果に加えて、検出回路３８を省略することができるという効果も得ることができる。その結果、電源装置１Ｄの構成の簡素化や小型化、コスト低減等を実現することができる。
（第４実施形態）

次に、本発明の第４実施形態に係る電源装置１Ｅについて、図２０〜図２２を参照しつつ説明する。この第４実施形態に係る電源装置１Ｅは、形成される回路の形状の点でのみ上述した第２実施形態及び第３実施形態に係る電源装置１Ａ，１Ｄと異なっており、その他の点については電源装置１Ａ，１Ｄと同様又は同等である。

すなわち、第４実施形態に係る電源装置１Ｅには、上述した第３実施形態に係る電源装置１Ｄの第１及び第２の回路部６４，６６の代わりに、回路部６８が形成されている。

この回路部６８は、二本の等幅帯状の銅箔であり、底板部５２の内面５２ａに粘着材で貼り付けられている。この回路部６８の二本の銅箔のそれぞれの一端部は、接続ケーブル４０，４２を介して制御基板３０の検知回路３８に接続されている。また、二本の銅箔のそれぞれの他端部は、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域１１であって電気化学素子１０の短辺側の一方の周辺領域１１に対応する領域において互いに近接配置されて、断線区間６８ａ（図２１参照）を形成している。そして、図２０及び図２１に示すように、回路部６８の断線区間６８ａには、バネ性を有する接点スイッチ７０が設けられている。そのため、筐体５０の搭載面５２ａに電気化学素子１０が搭載された状態では、図２１（ａ）に示すように、電気化学素子１０と筐体５０底板部５２との間において、接点スイッチ７０が回路部６８を繋いで、回路部６８の導通が図られている。

なお、電源装置１Ｅの配線状態は図２２に示すとおりとなっており、制御基板３０に形成された検知回路３８は、回路部６８が導通状態のときには電気化学素子１０の充放電を可能な状態とし、回路部６８が断線状態のときには、電気化学素子１０の充放電を不可能な状態とする機能を有する。

続いて、第４実施形態において電気化学素子１０が膨張した状態について、図２１を参照しつつ説明する。

電気化学素子１０は、過充電状態になると、その電圧が上昇して素子内の電解液が分解されて、内圧が上昇する。それにより、電気化学素子１０は、図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように膨張し、その膨張に伴って、接点スイッチ７０に対する電気化学素子１０の下面１０ａからの押圧力が低下し、接点スイッチ７０が切れる。それにより、回路部６８の断線区間６８ａを、接点スイッチ７０が繋がない状態となり、回路部６８が断線状態となる。すると、検知回路３８が、回路部６８の断線を検知して、電気化学素子１０を充放電できない状態にする。

この電源装置１Ｅにおいても、第１〜３実施形態に係る電源装置１，１Ａ，１Ｄ同様、電気化学素子１０の膨張に伴って、筐体部５０の底板部５２の搭載面５２ａに形成された回路部６８の、電気化学素子１０の下面１０ａの周縁領域１１に対応する位置の接点スイッチ７０が回路部６８を断線させる。すなわち、電気化学素子１０の膨張前は接点スイッチ７０による通電で回路部６８が導通状態にあり、電気化学素子１０が膨張した際に接点スイッチ７０が切れて回路部６８が断線される。そして、第２の回路部６８の断線を検知回路３８により検知することで、電気化学素子１０の膨張が検知される。

従って、上述した電源装置１Ｅにおいては、以上のような簡易な構成を有するものの、第１〜３実施形態に係る電源装置１，１Ａ，１Ｄ同様、確かに電気化学素子１０の膨張を検知することができる。

また、第４実施形態でも、第１〜第３実施形態同様、電気化学素子１０の膨張前には回路部６８は導通状態にあり、電気化学素子１０の膨張時には回路部６８が断線状態になるため、上記接点不良の問題が効果的に回避されている。従って、上述した電源装置１Ｅにおいても、高い確実性で電気化学素子１０の膨張検知をおこなうことができる。

なお、回路部６８の配線状態は、図２３のように変更することもできる。すなわち、図２３に示すように、回路部６８を、電気化学素子１０の第１及び第２の電極２２，２４の一方に直列に接続した場合には、電気化学素子１０が膨張して回路部６８が断線すると、電気化学素子１０の充放電が停止される。そのため、この充放電の停止により、電気化学素子１０の膨張を検知することができる。従って、このような態様によれば、上述した電源装置１Ｅの効果に加えて、検出回路３８を省略することができるという効果も得ることができる。その結果、電源装置１Ｅの構成の簡素化や小型化、コスト低減等を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、電気化学素子として、リチウムイオン二次電池についてのみ説明したが、その他の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の素子にも適用可能である。また、検知回路（検知部）が回路の断線を検知する場合に、検知回路が、電気化学素子の充放電を停止させる制御でなく、充放電のレベルを低減させる制御をおこなうようにしてもよい。なお、上述した実施形態においては、封入体として封入フィルムを例に説明したが、例えば、素体を封入した封入フィルムを金属ケース（例えば、アルミニウム缶）に収容して、このケースと封入フィルムとによって封入体を構成する態様も可能である。

本発明の第１実施形態に係る電源装置の概略構成を示した図である。 図１に示した電源装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示した電源装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１に示した電源装置の配線図である。 図２の断面において膨張時における電気化学素子の状態を示した図である。 図３の断面において膨張時における電気化学素子の状態を示した図である。 複数の電気化学素子が直列接続された状態を示した配線図である。 図１に示した電源装置の異なる配線状態を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る電源装置の概略構成を示した図である。 図９に示した電源装置のＸ−Ｘ線断面図である。 図９に示した電源装置のＸＩ−ＸＩ線断面図である。 図１０の断面において膨張時における電気化学素子の状態を示した図である。 図１１の断面において膨張時における電気化学素子の状態を示した図である。 図９に示した電源装置の異なる態様を示した図である。 図９に示した電源装置の異なる態様を示した図である。 本発明の第３実施形態に係る電源装置１の概略構成を示した図である。 図１６に示した電源装置のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図であり、（ａ）は膨張前の電気化学素子の状態を示した図、（ｂ）は膨張時における電気化学素子の状態を示した図である。 図１６に示した電源装置の配線図である。 図１６に示した電源装置の異なる配線状態を示した図である。 本発明の第４実施形態に係る電源装置の概略構成を示した図である。 図２０に示した電源装置のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図であり、（ａ）は膨張前の電気化学素子の状態を示した図、（ｂ）は膨張時における電気化学素子の状態を示した図である。 図２０に示した電源装置の配線図である。 図２０に示した電源装置の異なる配線状態を示した図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…電源装置、１０…電気化学素子、１０ａ…下面、１１…周縁領域、１２…素体、１４…封入フィルム、２２，２４…電極、３０…制御基板、３８…検知回路、４８…保持基板、４８ａ…主面、５０…筐体、５２…底板部、５２ａ…内面、６０，６２，６４，６６，６８…回路部、６６ａ，６８ａ…断線区間。

Claims (5)

1. 素体と、前記素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、
   前記電気化学素子が固定される固定面を有する、前記電気化学素子を保持する保持基板又は前記電気化学素子を収容する筐体である取付部と、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の可動領域、及び、前記前記電気化学素子の前記可動領域に対向する前記取付部の前記固定面の領域のうちの少なくとも一方に形成され、前記電気化学素子が膨張した際に断線する回路部と、
   前記電気化学素子に取り付けられた制御基板に設けられ、かつ、前記回路部に接続され、前記回路部の断線を検知する検知部と
   を備え、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の前記可動領域は、前記電気化学素子の前記取付部側の面の周縁領域である、電源装置。
2. 素体と、前記素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、
   前記電気化学素子が固定される固定面を有する、前記電気化学素子を保持する保持基板又は前記電気化学素子を収容する筐体である取付部と、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の可動領域に形成された第１の回路部と、
   前記取付部の前記固定面に形成され、前記第１の回路部と接する第２の回路部と、
   前記電気化学素子に取り付けられた制御基板に設けられ、かつ、前記第１の回路部と前記第２の回路部との間の断線を検知する検知部と
   を備え、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の前記可動領域は、前記電気化学素子の前記取付部側の面の周縁領域である、電源装置。
3. 素体と、前記素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、
   前記電気化学素子が固定される固定面を有する、前記電気化学素子を保持する保持基板又は前記電気化学素子を収容する筐体である取付部と、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の可動領域、及び、前記電気化学素子の前記可動領域に対向する前記取付部の前記固定面の領域のうちの一方に形成された第１の回路部と、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の可動領域、及び、前記電気化学素子の前記可動領域に対向する前記取付部の前記固定面の領域のうちの他方に形成され、部分的に断線された断線区間が前記第１の回路部によって通電される第２の回路部と、
   前記電気化学素子に取り付けられた制御基板に設けられ、かつ、前記第２の回路部に接続され、前記第２の回路部の断線を検知する検知部と
   を備え、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の前記可動領域は、前記電気化学素子の前記取付部側の面の周縁領域である、電源装置。
4. 素体と、前記素体を封入する封入体とを有する電気化学素子と、
   前記電気化学素子が固定される固定面を有する、前記電気化学素子を保持する保持基板又は前記電気化学素子を収容する筐体である取付部と、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の可動領域、及び、前記前記電気化学素子の前記可動領域に対向する前記取付部の前記固定面の領域のうちの少なくとも一方に形成され、前記電気化学素子が膨張した際に断線する回路部とを備え、
   前記回路部が前記電気化学素子の電極に接続されており、
   前記電気化学素子の前記取付部側の面の前記可動領域は、前記電気化学素子の前記取付部側の面の周縁領域である、電源装置。
5. 素体と、前記素体を封入する封入体とを有する電気化学素子が膨張したときに、前記電気化学素子が固定される固定面、及び、前記電気化学素子の前記固定面側の面の可動領域のうちの少なくとも一方に形成された回路部が断線して、前記電気化学素子の膨張が検知される電気化学素子の膨張検知方法であって、
   前記電気化学素子の前記固定面側の面の前記可動領域は、前記電気化学素子の前記固定面側の面の周縁領域である、電気化学素子の膨張検知方法。

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