JP5535969B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池に関する。

繰り返し充放電することが可能な二次電池は、電気自動車や定置用電源装置、発電装置などの各種の電気システムに用いられている。リチウムイオン二次電池等の非水電解質を用いた二次電池は、一般に、エネルギー密度が高く高性能であるが、所定の性能を長期間健全に発揮するためには電圧や電流、環境温度等の運用条件を所定の範囲内に管理することが求められる。

二次電池は、運用条件によっては、電池容器内の圧力（以下、内圧という）が上昇することがある。内圧が上昇する要因としては、電極板の充放電反応によってガスが発生すること、二次電池が曝される温度によって、電解液が分解してガスが発生することや電池容器内のガスが膨張すること等が考えられる。

二次電池を誤った条件で運用した場合、二次電池の内圧は、電池容器を破損させるほどに高くなることがありえる。このような不都合を避ける上で、二次電池には、内圧が閾値以上になったときに内圧を開放する圧力開放弁が設けられる（例えば、特許文献１参照）。圧力開放弁は、電池容器の一部をプレスやレーザ加工等によって薄肉化した薄肉部によって構成される。圧力開放弁は、内圧が閾値以上になると薄肉部の亀裂が発生し進展することによって、電池容器内のガスを外部へ開放し、内圧を低下させる。特許文献１の技術は、圧力開放弁に接する信号線の張力を検出することによって圧力開放弁の開放を検出し、圧力開放弁の解放後も所定時間の放電を継続することが可能である。

二次電池の通常の使用状態では、実際に圧力開放弁が作動することは稀であるが、二次電池の内圧は、二次電池の状態を示す指標の１つであり、内圧を把握することは、圧力開放弁の作動前に異常を検出する観点や充放電条件を管理する観点で重要である。圧力開放弁は、電池容器の他の部分よりも薄肉になっており、内圧に対する感度が高い。したがって、圧力開放弁の挙動を調べると、内圧を的確に把握することができる。

特開２０１０−８０２２５号公報

ところで、特許文献１の技術は、圧力開放弁に圧力開放弁の挙動を検出するセンサーを取付けるため、圧力開放弁の挙動を検出するセンサーは弁の作動時点に限られ、作動に至らない状況での内圧増加挙動を検知する機能は持たない。また、特許文献１の技術は、圧力開放弁の作動時に噴出するガス等によってセンサーが飛散してしまう懸念もある。このような事態が生じた場合、飛散したセンサーによって他の二次電池に短絡を誘発する等、好ましくない事態が誘発するおそれもある。

本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、圧力開放弁の作動に至らない範囲で内圧の上昇を検出することが容易になるとともに、圧力開放弁の開放に伴う部品の飛散を抑制することができる二次電池を提供することを目的とする。

本発明の二次電池は、電解質が貯蔵された電池容器の内圧に応じて変形する圧力開放弁と、前記圧力開放弁の変形により変位する軸部を含んだ可動子と、前記圧力開放弁の周囲に固定され、前記軸部が挿通された挿通孔を有しており、前記可動子が前記軸部の軸方向と交差する方向に変位することを抑制する支持体と、を備え、前記可動子は、前記支持体の挿通孔に対して前記圧力開放弁とは反対側に配置され、前記軸部から前記挿通孔の内周よりも外側に張り出した指標部と、前記挿通孔に対して前記圧力開放弁と同じ側に配置され、前記軸部から前記挿通孔の内周よりも外側に張り出したストッパー部と、を有する。

上記の二次電池は、電池容器の内圧に応じた圧力開放弁の変形により変位する軸部を有する可動子を備えており、可動子の指標部は、軸部から挿通孔の内周よりも外側に張り出しているので、指標部の変位を端的には目視でも容易に検出することができ、内圧の上昇を検出することが容易になる。また、可動子の軸部は、圧力開放弁の周囲に固定された支持体の挿通孔に挿通されており、可動子のストッパー部は、挿通孔に対して圧力開放弁と同じ側に配置されて軸部から挿通孔の内周よりも外側に張り出しているので、ストッパー部が挿通孔を越えるまで可動子が変位することが抑制され、圧力開放弁の作動時に可動子が飛散することが抑制される。

上記の二次電池において、前記指標部と前記ストッパー部のうちの少なくとも一方の部分は、前記軸部の変位によって前記支持体と接触又は非接触となるように設けられており、前記一方の部分と前記支持体とのうち少なくとも互いに接触する部分は導電性を有していてもよい。

このようにすれば、一方の部分と支持体との通電の有無を検出することによって、一方の部分と支持体とが接触しているか否かを検出することができ、可動子が変位したことを電気的に検出することが可能になる。

上記の二次電池は、前記一方の部分と前記支持体とが互いに通電するか否かを検出するセンサーを備えていてもよい。

このようにすれば、センサーにより可動子が変位したことを電気的に検出することができ、目視等で可動子が変位したことを検出する手間を省くことができる。

上記の二次電池は、前記電池容器に収容され、互いに積層された正極板及び負極板と、前記電池容器に取付けられ、前記正極板と電気的に接続された正極端子及び前記負極板と電気的に接続された負極端子と、を備え、前記電池容器は、前記正極端子と電気的に接続されているとともに、前記可動子の前記一方の部分と前記支持体のうちの片方と電気的に接続されており、前記センサーは、前記可動子の前記一方の部分と前記支持体のうちのもう片方の電位を計測してもよい。

このようにすれば、二次電池の外部から可動子と支持体の少なくとも一方に電位を与えなくとも、可動子が変位したことを電気的に検出することができる。

上記の二次電池において、前記指標部と前記ストッパー部は、それぞれ、前記軸部の軸方向に平行な方向にガスを通す通気孔を有していてもよい。

このようにすれば、圧力開放弁から軸部の軸方向に噴出したガスを指標部の通気孔やストッパー部の通気孔を通して逃がすことができる。したがって、指標部やストッパー部が圧力開放弁から噴出したガスから受ける力を減らすことができ、このガスによって可動子が飛散する可能性がさらに低くなる。

本発明によれば、内圧の上昇を検出することができるとともに、圧力開放弁の開放に伴う部品の飛散を抑制することができる二次電池を提供することができる。

第１実施形態の二次電池を示す平面図である。 第１実施形態の二次電池を示す断面図である。 第１実施形態の可動子及び支持体を示す斜視図である。 図２よりも内圧が上昇した二次電池を示す説明図である。 図４よりも内圧が上昇した二次電池を示す説明図である。 第２実施形態の二次電池を示す説明図である。 第３実施形態の二次電池の可動子及び支持体を示す斜視図である。 第４実施形態の二次電池を含んだ電池システムを示す説明図である。 第４実施形態の二次電池を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態及び実施例について図面を参照しながら説明するが、本発明は下記の実施形態及び実施例に限定されない。説明に用いる図面中の構造の寸法や縮尺は、実際と異なることがある。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の二次電池を示す平面図（上面図）である。図２は、第１実施形態の二次電池を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ’線断面図に相当する。図３は、第１実施形態の可動子及び支持体を示す斜視図である。

図ないし図３に示す二次電池１は、積層型のリチウムイオン二次電池である。二次電池１は、圧力開放弁２が設けられた電池容器３と、電池容器３に収容された積層電極体４と、電池容器３に取付けられた正極端子５及び負極端子６と、圧力開放弁２の変形により変位する可動子７と、可動子７を支持する支持体８と、を備える。

電池容器３は、箱状の容器であり、その内部に電解質を貯蔵している。本実施形態の電解質は、リチウムイオンを含有する液状の非水電解質（電解液）である。電池容器３は、開口９を有する容器本体１０と、開口９を塞いで容器本体１０と溶接等で接合された蓋１１とを有する。電池容器３は、一般には金属容器が用いられ、例えばアルミニウム製である。電池容器３が導電材料で形成されている場合に、電池容器３と積層電極体４の短絡を防止するために、電池容器３と積層電極体４との間にポリプロピレン板等の絶縁性のスペーサが設けられることや、電池容器３の内壁に塗膜等の絶縁膜が設けられることがある。

圧力開放弁２は、正極端子５と負極端子６との間の蓋１１に設けられている。蓋１１は、電池容器３の内部と外部とを結ぶ貫通孔１２を有する。圧力開放弁２は、板状であり、貫通孔１２を塞いで、貫通孔１２の周縁部と溶接等によって接合されている。圧力開放弁２は、内圧が上昇するにつれて、電池容器３の外部に向って凸に変形する。圧力開放弁２の厚みは、圧力開放弁２を除いた部分の蓋１１の厚みよりも薄い。したがって、圧力開放弁２の表面１３は、圧力開放弁２を除いた部分の蓋１１の表面と比較して、電池容器３の内圧による変形時の変位（量）が大きい。

圧力開放弁２は、厚み方向の一部に切込線が設けられている。圧力開放弁２は、内圧が閾値を越えると、上記の切込線に沿って亀裂が発生し進展することによって、電池容器３内のガスを外部へ開放し、内圧を低下させる。なお、圧力開放弁２は、蓋１１の一部をプレスやレーザ加工等によって薄肉化した薄肉部によって構成されていてもよい。

正極端子５は、絶縁性の樹脂等からなるスリーブ１４を介して蓋１１に取付けられている。負極端子６は、絶縁性のスリーブ１５を介して、蓋１１に取り付けられている。スリーブ１４及びスリーブ１５は、正極端子５及び負極端子６が蓋１１と導通しないように、設けられている。正極端子５及び負極端子６は、それぞれ、一部が電池容器３の外側に配置されており、他の一部が電池容器３の内部に配置されている。二次電池１は、正極端子５及び負極端子６を介して、充放電することができる。

積層電極体４は、正極板１６と負極板１７とがセパレータ１８を介して互いに積層された構造である。積層電極体４は、複数の正極板１６及び複数の負極板１７を有しており、正極板１６及び負極板１７は交互に繰り返し配置されている。正極板１６及び負極板１７は、電池容器３に貯蔵されている電解液に浸漬されている。

なお、図１ないし図３に示すＸＹＺ直交座標系において、Ｙ方向は積層電極体４における電極板の積層方向であり、Ｘ方向及びＺ方向は、それぞれＹ方向に直交し、互いに直交する方向である。本実施形態において、Ｘ方向は、正極端子５と負極端子６とが並ぶ方向である。本実施形態において、Ｚ方向は、正極端子５と負極端子６とが電池容器３から突出する方向である。二次電池１は、例えば、Ｘ方向及びＹ方向が水平方向、Ｚ方向が鉛直方向となるように配置されて、使用される。

正極板１６は、アルミニウム等からなるシート状の集電材の両面に、例えばマンガン酸リチウム等のリチウムイオンを吸蔵・脱離可能な酸化物材料等の電極活物質からなる層が設けられた構造である。負極板１７は、銅等からなるシート状の集電材の両面に、カーボン等リチウムイオンを吸蔵・脱離可能な電極活物質からなる層が設けられた構造である。

支持体８は、圧力開放弁２上に配置された環状の環状部１９と、環状部からスリーブ１４とスリーブ１５とに向って延びる棒状の棒状部２０と、を有する。本実施形態において、環状部１９と棒状部２０は、同一の材料で一体的に形成されている。環状部１９の内周の内側は、蓋１１の上面の法線方向（Ｚ方向）に延びる挿通孔２１になっている。

棒状部２０は、Ｘ方向の一端がスリーブ１４に固定されており、Ｘ方向の他端がスリーブ１５に固定されている。なお、環状部１９と棒状部２０は、互いに異なる材料で形成されていてもよい。支持体８は、環状部１９と棒状部とが同じ材料で互いに独立して形成された部品であって、この部品を接合あるいは連結した部材であってもよい。また、環状部１９の形状と棒状部２０の形状の少なくとも一方は、適宜変更可能である。例えば環状部１９は、蓋１１の上面の法線方向に延びる管状でもよく、この法線方向に直交する断面での挿通孔の形状は多角形でもよいし円形又は楕円形でもよい。

可動子７は、支持体８の環状部の挿通孔２１に挿通された棒状の軸部２２と、軸部２２から挿通孔２１の内周よりも外側に張り出した指標部２３及びストッパー部２４と、を有する。可動子７は、軸部２２と指標部２３とストッパー部２４のうちの少なくとも１つが他の部分と別に形成された独立した部品であってもよいし、３つの部分が一体的に形成された部品でもよい。例えば、軸部２２は、ネジ山が形成された部品であり、指標部２３とストッパー部２４の少なくとも一方は、軸部２２に嵌め合わされるナット状の部材でもよい。

可動子７の軸部２２の一端は、圧力開放弁２の上面に固定されており、蓋１１の上面の法線方向に延びている。すなわち、軸部２２の軸方向は、蓋１１の上面の法線方向とほぼ平行である。内圧が上昇して圧力開放弁２が電池容器３の外部に向って凸に変形すると、軸部２２が蓋１１の上面の法線方向に変位し、可動子７の全体が蓋１１の上面の法線方向に変位する。

蓋１１の上面の法線方向から見た軸部２２の外寸と支持体８の挿通孔２１の内寸は、軸部２２が蓋１１の上面の法線方向に向って挿通孔２１の内側をガタつきなく変位できるように、設定されている。また、上記の軸部２２の外寸は、軸部２２の軸方向と交差する方向に変位が挿通孔２１の内周の縁端によって抑制されるように、挿通孔２１の内寸と同程度に設定されている。

指標部２３は、挿通孔２１に対して圧力開放弁２とは反対側に配置されている。指標部２３は、圧力開放弁２がほぼ膨張（変形）していない状態で、支持体８の環状部１９の上面と接触している。すなわち、軸部２２の軸方向の長さは、膨張していない状態の圧力開放弁２の上面から支持体８の環状部１９の上面までの距離とほぼ同じに設定されている。

ストッパー部２４は、挿通孔２１に対して圧力開放弁２と同じ側に配置されている。ストッパー部２４は、圧力開放弁２がほぼ膨張していない状態で、支持体８の環状部１９から圧力開放弁２側へ離れた位置に配置されている。

図４は、図２に示す状態よりも内圧が上昇した二次電池を示す図である。図５は、図４に示す状態よりも内圧が上昇した二次電池を示す図である。図４に示すように、指標部２３は、圧力開放弁２が膨張するにつれて軸部２２とともに変位し、支持体８の環状部１９の上面から離れる。ストッパー部２４は、圧力開放弁２が膨張するにつれて軸部２２とともに変位し、支持体８の環状部１９の下面に接近する。

図５に示すように、本実施形態において、ストッパー部２４は、圧力開放弁２が開放される閾値以下の所定の圧力まで内圧が上昇した状態で、支持体８の環状部１９の下面と接触する。すなわち、所定の圧力まで内圧が上昇した状態で支持体８の環状部１９の下面に接触するように、軸部２２に対する位置が設定されている。

以上のような構成の二次電池１は、可動子７の指標部２３が軸部２２から支持体８の挿通孔２１の内周よりも外側に張り出しているので、指標部２３が変位したことを容易に検出することができ、内圧の上昇を検出することが容易になる。また、圧力開放弁２がほぼ膨張していない状態で指標部２３が支持体８と接触しているので、指標部２３が支持体８から浮き上がっているか否かを判定することによって、端的には目視でも内圧の上昇を検出することができる。

また、ストッパー部２４は、所定の圧力まで内圧が上昇した状態で支持体８の環状部１９の下面と接触するので、ストッパー部２４が支持体８と接触しているか否かを判定することによって、端的には目視でも内圧が所定の圧力以上に上昇したことを検出することができる。

また、可動子７のストッパー部２４は、支持体８の挿通孔２１に対して圧力開放弁２と同じ側に配置されており、挿通孔２１の外側に張り出しているので、ストッパー部２４が挿通孔２１を越えるまで可動子７が変位することが抑制される。支持体８は、棒状部２０によって電池容器３に対して固定されているので、圧力開放弁２の作動時に可動子７が飛散することが抑制される。

なお、蓋１１に対する指標部２３の位置の変化を例えばレーザ測長器等の光学装置で検出することによって、可動子７が変位したことを検出してもよい。また、上記の光学装置で可動子７の変位（量）を計測し、予め調べておいた内圧と圧力開放弁２の変形量との関係性と比較すること等によって、内圧を求めることもできる。このような場合にも、指標部２３が挿通孔２１の外側まで張り出しているので、指標部２３の位置を光学的に検出しやすくなる。

可動子７と支持体８の少なくとも一方は、複数設けられていてもよく、例えば複数の可動子７が１つの支持体８に支持されていてもよい。また、可動子７は、圧力開放弁２と同じ材料で一体的に形成されていてもよい。また、支持体８は、スリーブ１４又はスリーブ１５と同じ材料で一体的に形成されていてもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を簡略化あるいは省略することがある。

図６は、第２実施形態の二次電池を示す図である。図６に示す二次電池１Ｂは、可動子３０、支持体３１、及びセンサー３２を備える。第２実施形態の可動子３０及び支持体３１は、第１実施形態と同様の形状であるが、電気的な特性が第１実施形態と異なっている。本実施形態の支持体３１は、可動子３０と接触する環状部３３と、棒状部３４とが導電性を有している。

可動子３０は、第１実施形態と同様に、指標部３５が環状部３３に接触している位置からストッパー部３６が環状部３３に接触する位置まで変位することができる（図２、図４、及び図５参照）。指標部３５及びストッパー部３６は、いずれも導電性を有している。

軸部３７は、指標部３５とストッパー部３６との間の部分、すなわち支持体３１と接触する部分の表面が絶縁性になっているとともに、その内部が導電性を有している。また、軸部３７は、ストッパー部３６よりも圧力開放弁２に近い部分、すなわち通常は支持体３１と接触しない部分が導電性を有する導電部３８になっている。このような軸部３７は、導電性を有する部材のうちの所定の表面を陽極酸化法等で酸化することや、導電性を有する部材の所定の表面に絶縁性の塗膜を設けること等によって形成することができる。

センサー３２は、軸部３７の導電部３８と、支持体３１の棒状部３４とに電気的に接続されており、導電部３８と支持体３１の棒状部３４との間の電気抵抗値の変化を検出することができる。すなわち、センサー３２は、指標部３５と支持体３１との間の通電の有無を、軸部３７を介して検出することができる。また、センサー３２は、ストッパー部３６と支持体３１との間の通電の有無を、軸部３７の導電部３８を介して検出することができる。

本実施形態において、支持体３１と指標部３５とが接触した状態の電流のパス、すなわち支持体３１と指標部３５と軸部３７とを経由する電流のパスの抵抗値は、支持体３１とストッパー部３６とが接触した状態の電流のパス、すなわち支持体８とストッパー部３６と軸部３７の導電部３８とを経由する電流のパスの抵抗値と異なる値に設定されている。

支持体３１は、圧力開放弁２がほとんど膨張していない第１の状態（図２参照）で、指標部３５と接触している。第１の状態で、センサー３２により検出される抵抗値は、支持体３１と指標部３５とが通電することに相当する第１の値を示す。支持体３１は、圧力開放弁２が第１の状態よりも膨張した第２の状態（図４参照）になると、指標部３５ともストッパー部３６とも非接触になる。第２の状態で、センサー３２により検出される抵抗値は、支持体３１と指標部３５とが通電せず、かつ支持体３１とストッパー部３６とが通電しないことに相当する第２の値を示す。支持体３１は、圧力開放弁２が第２の状態よりも膨張した第３の状態（図５参照）になると、ストッパー部３６と接触する。第３の状態で、センサー３２により検出される抵抗値は、支持体３１とストッパー部３６とが通電することに相当する第３の値を示す。

以上のような構成の二次電池１Ｂは、指標部３５が支持体３１と接触可能に設けられており、指標部３５と支持体３１とが導電性を有しているので、指標部３５と支持体３１との通電の有無を検出することによって、指標部３５と支持体３１とが接触しているか否かを電気的に検出することができ、可動子３０が変位したことを電気的に検出することが可能になる。

同様に、ストッパー部３６が支持体３１と接触可能に設けられており、指標部３５と支持体３１とが導電性を有しているので、指標部３５と支持体３１とが接触しているか否かを電気的に検出することができ、可動子３０が変位したことを電気的に検出することが可能になる。また、センサー３２によって、可動子３０が変位したことを検出することができるので、目視等で可動子３０が変位したことを検出する手間を省くことができる。

また、指標部３５が支持体３１に接触している第１の状態と、指標部３５及びストッパー部３６がいずれも支持体３１と非接触である第２の状態と、ストッパー部３６が支持体３１に接触している第３の状態とで、センサー３２の計測値が異なるので、センサー３２の計測値によって圧力開放弁２の変形の程度を検出することができる。

なお、可動子３０と支持体３１は、互いに接触する部分と、センサー３２等の他の部品と電気的に接続する部分とが導電性を有していればよく、可動子３０と支持体３１の少なくとも一方の一部が絶縁性であってもよい。例えば、環状部３３が導電性を有しており、センサー３２と電気的に接続されているとともに、棒状部３４が絶縁性であってもよい。また、センサー３２は、軸部３７の導電部３８の代わりに、指標部３５又はストッパー部３６と電気的に接続されていてもよい。

二次電池１Ｂは、可動子３０のうち支持体３１と接触する部分の軸部３７及びストッパー部３６が絶縁性であって、可動子３０のうち軸部３７の移動にともなって支持体３１と接触する部分の指標部３５が導電性を有していてもよい。この場合には、指標部３５と支持体３１との間の通電の有無を検出することによって、指標部３５が支持体３１と接触している位置から変位して支持体３１と非接触になったか否かを検出することができる。

二次電池１Ｂは、可動子３０のうち支持体３１と接触する部分の軸部３７及び指標部３５が絶縁性であって、可動子３０のうち軸部３７の移動にともなって支持体３１と接触する部分のストッパー部３６が導電性を有していてもよい。この場合には、ストッパー部３６と支持体３１との間の通電の有無を検出することによって、ストッパー部が支持体３１と接触していない位置から変位して支持体３１と接触したか否かを検出することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態において第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を簡略化あるいは省略することがある。

図７は、第３実施形態の二次電池の可動子及び支持体を拡大して示す斜視図である。図７に示す二次電池１Ｃは、可動子４０と、第１実施形態と同様の支持体８とを備える。指標部４１は、軸部４３の軸方向に平行な方向にガスを通す通気孔４４を有し、ストッパー部４２は、軸部４３の軸方向に平行な方向にガスを通す通気孔４５を有する。本実施形態の指標部４１及びストッパー部４２は、格子状に伸びるリブを有するメッシュ状の部材であり、リブ間の空隙が通気孔４４又は通気孔４５になっている。

以上のような構成の二次電池１Ｃは、通常の二次電池と同様に、圧力開放弁２が開放したときに電池容器３の内部から外部へガスが噴出する。このガスのうちで指標部４１及びストッパー部４２へ向うガスの少なくとも一部は、通気孔４４及び通気孔４５を通り、指標部４１及びストッパー部４２に対して圧力開放弁２とは反対側に放出される。したがって、電池容器３から噴出したガスから指標部４１及びストッパー部４２が受ける力が減少し、この力が支持体８を電池容器３から脱離させる可能性が低くなるので、指標部４１及びストッパー部４２が電池容器３から飛散する可能性が低くなる。

なお、第３実施形態の指標部４１及びストッパー部４２は、第２実施形態で説明したように、その少なくとも一方の部分が軸部４３の変位によって支持体８と接触又は非接触となるように設けられており、一方の部分と支持体８とのうち少なくとも互いに接触する部分は導電性を有していてもよい。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態において第１実施形態又は第２実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を簡略化あるいは省略することがある。

図８は、第４実施形態の二次電池を含んで構成された電池システムを示す図である。図９は、第４実施形態の二次電池を示す説明図である。図８に示す電池システム５０は、組電池５１、ＣＭＵ５２及びＢＭＵ５３で構成される管理装置５４、電流計５５、入力装置５６、出力装置５７、上位制御装置５８、および電力負荷５９を備える。

ＣＭＵは、セル監視ユニット（Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、各電池の電圧や温度を監視する機能を有する。また、ＢＭＵは、バッテリー管理ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＭＵからの電池情報の上位の制御系に対する入出力に関する指令を提起する機能を有する。

電池システム５０は、例えば産業車両や電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船舶、飛行機、発電システム等、電池セルから電力の供給を受けて駆動するシステムである。組電池５１及び管理装置５４は、電力負荷５９との間で充電と放電の少なくとも一方することが可能な電池モジュール６０を構成している。

組電池５１は、互いに電気的に接続された複数の二次電池１Ｄによって構成されている。本実施形態において、組電池５１を構成する複数の二次電池１Ｄは、互いに直列接続されている組電池５１を構成する複数の二次電池１Ｄの接続は、直列接続、並列接続、直列接続と並列接続とを組合せた接続のいずれであってもよい。

本実施形態の二次電池１Ｄは、正極端子５と電池容器３とを電気的に接続する接続部６１を備える。二次電池１Ｄは、各構成要素と電池容器３との電気的に接続関係が第２実施形態と異なる。接続部６１は、例えば抵抗値が既知の標準抵抗器等で構成される。本実施形態の接続部６１は、正極端子５と蓋１１との間に接続されている。電池容器３は、正極端子と電気的に接続されていることによって、負極端子６よりも高電位に保持される。これにより、電解液中のリチウムイオンが電池容器３の内壁と反応しにくくなり、電池容器３の合金化や電解液の劣化等が抑制される。

圧力開放弁２は、接続部６１を介して正極端子５と電気的に接続されている。可動子３０の軸部３７は、圧力開放弁２と溶接等で接合され、電気的に接続されている。支持体３１の棒状部３４は、棒状部３４の電位を計測するセンサー３２と電気的に接続されている。すなわち、可動子３０の指標部３５及びストッパー部３６は、接続部６１と圧力開放弁２を含んだ蓋１１と軸部３７とを介して、正極端子５の電位に応じた電位に保持されている。したがって、指標部３５が支持体３１の環状部３３に接触している第１の状態（図２参照）と、指標部３５及びストッパー部３６のいずれも環状部３３に接触していない第２の状態（図４参照）と、ストッパー部３６が環状部３３に接触している第３状態（図５参照）とで、支持体３１の棒状部３４の電位が変化することになる。センサー３２は、棒状部３４の電位を示す情報をＣＭＵ５２へ送信することができる。

ＣＭＵ５２は、各二次電池１Ｄの電極端子間の電圧や電池容器の電位等の計測情報を、各二次電池１Ｄに取付けられた各種センサー（センサー３２を含む）から受信し、受信した計測情報に基づいて各二次電池１Ｄを監視する。上記の各種センサーの少なくとも１つは、二次電池１Ｄの一部としてもよいし、管理装置５４の一部としてもよい。例えば、ＣＭＵ５２は、センサー３２を含んでおり、支持体３１の電位を検出可能であってもよい。

ＣＭＵ５２は、データを送受信するバスを介してＢＭＵ５３と電気的に接続されている。ＣＭＵ５２は、上記の計測情報をＢＭＵ５３へデジタル信号で送信する。なお、ＣＭＵ５２は、二次電池１Ｄごとに設けられていてもよいし、２つ以上の二次電池１Ｄごとに設けられていてもよい。

電流計５５は、組電池５１から電力負荷５９へ出力される電流を計測可能である。電流計５５は、データを送信するためのバスを介してＢＭＵ５３と接続され、計測した電流値に対応するパラメータ情報をＢＭＵ５３へ送信する。

ＢＭＵ５３は、ＣＭＵ５２および上位制御装置５８とデータを送受信するバスを介して接続されており、この上位制御装置５８の指令に応じて、電力負荷５９に対する電力供給の開始や停止を制御する。また、ＢＭＵ５３は、電流計５５で計測される組電池５１を流れる電流値や、上記の計測情報に基づき、ＣＭＵ５２と協働して上記の計測情報に関連した関連情報の演算を行う。上記の関連情報は、各二次電池１Ｄの充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）や劣化度ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を含む。

入力装置５６は、センサー３２の計測結果や各二次電池１Ｄの上記の関連情報を出力する旨の命令の入力を利用者から受け付ける装置である。出力装置５７は、センサー３２の計測結果や各二次電池１Ｄの関連情報を視覚的にまたは音声として出力する装置である。入力装置５６及び出力装置５７は、それぞれ、データを受信するためのバスを介して上位制御装置５８と接続されている。

上位制御装置５８は、電池システム５０に搭載される制御装置である。この上位制御装置５８は、バスを介して入力装置５６、出力装置５７、ＢＭＵ５３および電力負荷５９とそれぞれ接続されるとともに、電力負荷５９の制御を含めた電池システム５０の全体的な制御を行う。また、上位制御装置５８は、電池システム５０の利用者から入力装置５６を介して入力された命令に基づき、例えば組電池５１の上記のＳＯＣに対応した関連情報を出力装置５７から出力する制御を行う。

以上のような構成の二次電池１Ｄは、二次電池１Ｄの外部から可動子３０又は支持体３１の少なくとも一方に電位を与えなくとも、可動子が変位したことを電気的に検出することができる。また、電池システム５０の管理装置５４は、二次電池１Ｄの圧力開放弁２が変形した程度を示す情報を取得することができるので、例えば、二次電池１Ｄの内圧が所定値以上となったときにその旨を示す警告などを行うこともできる。

なお、本発明の技術範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。また、第１ないし第４実施形態で説明した各要件は、適宜組み合わせることができる。

二次電池１は、リチウムイオン以外のイオンを用いた二次電池、例えばナトリウム系の二次電池でもよい。また、二次電池１は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層されてロール状に巻回された積層電極体を備える巻回型の二次電池であってもよい。

第２実施形態及び第４実施形態で説明したセンサー３２は、二次電池の一部でもよいし、二次電池の外部の装置、例えば二次電池の検査装置の一部でもよい。この検査装置は、例えば、二次電池の指標部の変位を検出することによって圧力開放弁２の変形量を検出し、保管されている新品又は中古の二次電池の品質を圧力開放弁２の変形量の検出値に基づいて検査する装置である。検査装置は、二次電池の指標部の変位を光学的に検出してもよい。

１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ・・・二次電池、２・・・圧力開放弁、３・・・電池容器、４・・・電極積層体、５・・・正極端子、６・・・負極端子、７、３０、４０・・・可動子、８、３１・・・支持体、１６・・・正極板、１７・・・負極板、２１・・・挿通孔、２２、３７、４３・・・軸部、２３、３５、４１・・・指標部、２４、３６、４２・・・ストッパー部、３２・・・センサー、４４、４５・・・通気孔

Claims (5)

1. 電解質が貯蔵された電池容器の内圧に応じて変形する圧力開放弁と、
   前記圧力開放弁の変形により変位する軸部を含んだ可動子と、
   前記圧力開放弁の周囲に固定され、前記軸部が挿通された挿通孔を有しており、前記可動子が前記軸部の軸方向と交差する方向に変位することを抑制する支持体と、を備え、
   前記可動子は、前記支持体の挿通孔に対して前記圧力開放弁とは反対側に配置され、前記軸部から前記挿通孔の内周よりも外側に張り出した指標部と、
   前記挿通孔に対して前記圧力開放弁と同じ側に配置され、前記軸部から前記挿通孔の内周よりも外側に張り出したストッパー部と、を有する二次電池。
2. 前記指標部と前記ストッパー部のうちの少なくとも一方の部分は、前記軸部の変位によって前記支持体と接触又は非接触となるように設けられており、
   前記一方の部分と前記支持体とのうち少なくとも互いに接触する部分は導電性を有する請求項１に記載の二次電池。
3. 前記一方の部分と前記支持体とが互いに通電するか否かを検出するセンサーを備える請求項２に記載の二次電池。
4. 前記電池容器に収容され、互いに積層された正極板及び負極板と、
   前記電池容器に取付けられ、前記正極板と電気的に接続された正極端子及び前記負極板と電気的に接続された負極端子と、を備え、
   前記電池容器は、前記正極端子と電気的に接続されているとともに、前記可動子の前記一方の部分と前記支持体のうちの片方と電気的に接続されており、
   前記センサーは、前記可動子の前記一方の部分と前記支持体のうちのもう片方の電位を計測する請求項３に記載の二次電池。
5. 前記指標部と前記ストッパー部は、それぞれ、前記軸部の軸方向に平行な方向にガスを通す通気孔を有する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の二次電池。

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