JP7441868B2 - 充放電制御システム及び充放電制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、充放電制御システム及び充放電制御方法に関する。
従来の充放電制御システム及び充放電制御方法は、車両中の電池ＥＣＵに予め実験等で構築された電池劣化判定モデルに従って、実動作の電池から各種センサーにより電圧、電流、温度を入力することで電池の劣化状態の判定をリアルタイムで行い、その残電池容量に適したレートで充放電を行うことで、安全性を担保するものである（例えば、特許文献１参照）。例えば、劣化度合が大きい電池に対しては、充放電を停止することで、電池の不安全状態化を防ぐことができる。最近では、電池内部の状況を電池外部から光学的に観察する手法と組み合わせて、電池の劣化状態をより詳細に把握することで充放電制御の精度の向上が試みられている（例えば、特許文献２～特許文献５参照）。
特開２０１２－８５４５２号公報 特開２０１４－１１６２５１号公報 特開２０２０－０３８７５６号公報 特許第６４１４５０１号公報 中国特許出願公開第１０９８７０１１２号明細書
上記従来技術においては、例えば、電池ケースに観察窓を設置することにより、電池充放電に伴う活物質由来、電解液由来の内圧変化に伴う電池ケースへの負荷耐性が下がることが考えられる。また、その他の、電池に対する切断等を行わない実動作電池の内部分析手法としては、Ｘ線ＣＴ法や電磁誘導法などが提案されているが、現状の実動作電池のパック構造などにおいては、充分な解像度が得られないこと、その手法の構造サイズが大きく実車実装には不適であること、から実車での充放電制御の精度向上には寄与しにくいと考えられる。
また、その他の手法としては、車両動作を模した条件で、実動作電池の材料構成などを模した小型ラミセル／コインセル等の疑似電池を用いた性能評価結果と、Ｉｎ－ｓｉｔｕ観察などを行った研究開発結果とから、従来の実動作電池の状態推定モデルをより詳細化することで、ＥＣＵなどで電池劣化予測等の電池制御の精度向上に貢献することが挙げられる。ただし、この場合、車両の実動作電池と疑似電池との条件が完全に一致することはないため、条件によっては十分な電池制御ができない場合があると考えられる。
本発明は、電池の充放電中の安全性向上のため、車両で実動作する電池の内部状態について、リアルタイムで精度の高い解析を行うことが可能であり、当該解析に基づいて高い精度で電池についての制御を行うことが可能な充放電制御システム及び充放電制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明は、全固体電池により構成される電池の内部に配置され前記電池の内部の画像を撮像する画像取得部と、前記画像取得部により撮像された画像のデータ及び制御信号を転送する転送部と、前記転送部からの前記画像のデータに基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う制御部と、を備える電池の充放電制御システムを提供する。
また、本発明は、液体系電池により構成される電池（例えば、後述の円筒形リチウムイオン電池１００、渦巻式電極の角型電池１００Ａ、角型リチウムイオン二次電池１００Ｂ、コイン形リチウム電池１００Ｃ）の内部に配置され前記電池の内部の画像を撮像する画像取得部（例えば、後述の画像取得部１０）と、前記画像取得部により撮像された画像のデータ及び制御信号を転送する転送部（例えば、後述の転送部３０）と、前記転送部からの前記画像のデータに基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う制御部（例えば、後述のＥＣＵ５０、制御回路１４）と、を備える電池の充放電制御システム（例えば、後述の充放電制御システム１）を提供する。
また、本発明は、電池（例えば、後述の円筒形リチウムイオン電池１００、渦巻式電極の角型電池１００Ａ、角型リチウムイオン二次電池１００Ｂ、コイン形リチウム電池１００Ｃ）の内部の画像を撮像する工程と、撮像された前記画像のデータを転送する工程と、前記画像のデータに基づいて、前記電池の状態をリアルタイムで判定し、前記判定の結果の制御信号を転送する工程と、前記制御信号に基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う工程と、を有する電池の充放電制御システム及び充放電制御方法を提供する。
上記構成により、全固体電池、液体系電池により構成される電池を非破壊で高解像度で実動作中のその場内部観察ができ、内部状況を判定して外部から制御を加えることができる。
そして、前記画像取得部及び前記転送部は、前記電池を構成する電解液に対する耐性を有し且つ伝送電波が透過可能な隔離部材（例えば、後述のケース１５）により、前記電池の内部において前記電解液から隔離されている。このため、塩を含む電解液に画像取得部及び転送部が接触しない状態を維持することが可能となり、充放電制御システムの機能を維持することが可能となる。
さらに、画像取得部は、光源（例えば、後述の光源１２）及び撮像素子（例えば、後述の撮像素子１１）を有し、前記光源及び前記撮像素子は、前記隔離部材における光を透過可能な部分（例えば、後述の光学先端カバー１５２）に覆われている。
そして、前記隔離部材の全体は、薄膜ラミネートで覆われ、前記伝送電波を透過可能な部分には、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、アイオノマーのうちのいずれかが配置されて構成され、前記電池に電気的に接続される接続部分は、熱溶着で接続されて前記隔離部材よりも前記光源及び前記撮像素子の側への前記電解液の侵入を防ぐ構造により構成される。このため、画像取得部及び転送部を電解液から隔離する隔離部材を容易に実現することができる。
そして、前記画像取得部、前記転送部、及び、前記制御部には、前記電池から電力が供給される。このため、画像取得部、転送部、及び、制御部に供給する電源を、別途用意する必要を無くすことが可能となる。
そして、前記転送部は、電池の内部に配置された電池内送受信部（例えば、後述の電波送受信部３１）を有し、前記電池は、厚肉部と薄肉部とを有する筐体（例えば、後述の円筒形缶１２０、キャップ組立体１４０）を有し、前記電池内送受信部は、前記薄肉部の近傍に配置される。このため、転送部におけるデータの転送を、電池の内部と外部とで容易とすることができる。
そして、前記制御部は、前記電池の内部に配置された電池内制御部（例えば、後述の制御回路１４）と、前記電池の外部に配置された電池外制御部（例えば、後述のＥＣＵ５０）とを有し、前記転送部は、前記画像取得部により撮像された画像のデータを前記電池の外部に転送し、前記電池外制御部では、前記画像のデータに基づき判定した制御信号を、前記転送部を用いて前記電池の内部に転送し、前記制御信号を受け取った前記電池内制御部は、前記制御信号に基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う。このため、電池の外部から、電池の状態に対応した充放電の制御を行うことができる。
そして、前記判定は、車両のＥＣＵ（例えば、後述のＥＣＵ５０）により行われる。このため、電池の充放電の制御をＥＣＵで纏めて行うことが可能となり、他の制御と関連した制御を行うことが可能となる。
本発明によれば、安全性向上のため、車両で実動作する電池の内部状態について、リアルタイムで精度の高い解析を行うことが可能であり、当該解析に基づいて高い精度で電池についての制御を行うことが可能な充放電制御システム及び充放電制御方法を提供することができる。
本発明の実施形態の充放電制御システムが車両に搭載されている様子を示す図である。 本発明の実施形態の充放電制御システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態の充放電制御システムの画像取得部及び転送部が設けられた円筒型リチウムイオン電池を示す断面図である。 円筒型リチウムイオン電池に設けられた、本発明の実施形態の充放電制御システムの画像取得部及び転送部を示す拡大図である。 本発明の実施形態の充放電制御システムの画像取得部及び転送部が設けられた渦巻式電極の角型電池を示す断面図である。 本発明の実施形態の充放電制御システムの画像取得部及び転送部が設けられた角型リチウムイオン二次電池を示す断面図である。 本発明の実施形態の充放電制御システムの画像取得部及び転送部が設けられたコイン型リチウム電池を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の充放電制御システムは、車両Ｖに設けられている。
車両Ｖは、図１に示すように、駆動輪Ｗと、この駆動輪Ｗに連結された図示しない駆動モータと、駆動モータと電力の授受を行う電池パックＰと、を備える。なお本実施形態では、車両Ｖは、駆動モータで発生する動力によって加減速するが、本発明はこれに限定されない。例えば、車両Ｖは、動力発生源として駆動モータとエンジンとを搭載するハイブリッド車両でもよい。また、充放電制御システムは、車両以外の用途として、コントロールユニット（ＣＵ）と電池あるいは電池パックからなるバックアップ用電源などに応用することもできる。
図示しない駆動モータは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに連結されている。電池パックＰからの電気が三相交流電力に変換され図示しない駆動モータに供給されることにより駆動モータで発生したトルクは、図示しない動力伝達機構を介して駆動輪Ｗに伝達され、駆動輪Ｗを回転させ、車両Ｖを走行させる。また駆動モータは、車両Ｖの減速時には発電機の機能を発揮し、回生電力を発電するとともに、この回生電力の大きさに応じた回生制動トルクを駆動輪Ｗに付与する。駆動モータによって発電された回生電力は、電池パックＰに適宜充電される。
充放電制御システム１は、図２等に示すように、画像取得部１０と、転送部３０（電波送受信部３１、電波送受信部３２）と、制御部（制御回路１４、ＥＣＵ５０）、と、を備えている。充放電制御システム１においては、画像取得部１０において得られた電池パックＰの内部の画像のデータが、転送部３０を介して電池外制御部としてのＥＣＵ５０に送信され、電池パックＰに対するＥＣＵ５０による充電及び放電の制御が行われるように構成されている。電波送受信部３１と電波送受信部３２との間で転送され送受信されるデータの中には、時間、電流、電圧、又は、他のセンサーからの温度等の値のデータ、が含まれていてもよい。
画像取得部１０は、例えば、ＣＣＤ等により構成される撮像素子１１と、例えば、ＬＥＤ等により構成される光源１２とを備えている。撮像素子１１及び光源１２は、制御回路１４に電気的に接続されており、電池内制御部としての制御回路１４による制御により、光源１２は、電池パックＰの内部の所定の部位を照射し、撮像素子１１は、当該所定の部位の撮像を行うように構成されている。
転送部３０は、電池内送受信部としての電波送受信部３１と、電池外送受信部としての電波送受信部３２とを備えている。電波送受信部３１は、画像取得部１０の撮像素子１１及び光源１２、制御回路１４とともに、電池パックＰの内部に収納されている。電波送受信部３２は、電池パックＰの外部であって車両Ｖの内部に設けられている。電波送受信部３１は、電波送受信部３２に対してＷｉｆｉ等の電波による無線通信を行うことにより、撮像素子１１が撮像した画像を、電池パックＰの内部から電池パックＰの外部の電波送受信部３２へ送信する。電波送受信部３２は、電波送受信部３１からの画像のデータを、電池パックＰの外部であって車両Ｖの内部に設けられたＥＣＵ５０に出力するように構成されている。
ＥＣＵ５０は、各種演算を行うプロセッサ、各種情報を記憶する記憶装置、電波送受信部３２とのデータの入出力を制御する入出力装置等を備える。ＥＣＵ５０の記憶媒体には、画像のデータを含む各種データから構築された電池の状態推定モデルが予め格納されており、ＥＣＵ５０は、円筒形リチウムイオン電池１００からの画像データに基づいて、円筒形リチウムイオン電池１００の内部に配置された制御回路１４に対して、充放電の制御を行うように制御信号を出力するように構成されている。ＥＣＵ５０の記憶媒体に予め格納されているデータは、実車動作中に取得したデータに基づいて、既に格納されている電池の状態推定モデル、又は、車両の外部の電池の状態推定モデルを進化させ精度を向上させるように構成されていてもよい。
電池パックＰは、液体系電池である円筒形リチウムイオン電池１００により構成される。円筒形リチウムイオン電池１００は、図３に示すように、電極組立体１１０、円筒形缶１２０、センターピン１３０及びキャップ組立体１４０を有する。
電極組立体１１０は、例えば、黒鉛等の負極活物質を有する負極板１１１と、例えば、コバルト酸リチウム等の正極活物質を有する正極板１１３と、負極板１１１と正極板１１３との間に配置されてショートを防止し、リチウムイオンの移動を可能にするセパレータ１１２と、を備えている。負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２は、円柱形状に巻かれて円筒形缶１２０に収納される。負極板１１１の下部には、負極タブ１１４が電気的に接続されている。正極板１１３の上部には、正極タブ１１５が電気的に接続されている。
円筒形缶１２０は、所定の直径を有する円筒面１２１と、円筒面１２１の下部に位置する略円板形状の底面１２２と、を有している。円筒形缶１２０の上部は開放されている。電極組立体１１０は、円筒形缶１２０の上部から挿入される。電極組立体１１０の負極タブ１１４は、円筒形缶１２０の底面１２２に溶接されており、円筒形缶１２０は負極を構成する。電極組立体１１０の下面には下部絶縁板１１７が設けられている。電極組立体１１０の上部には上部絶縁板１１８が設けられている。これにより、電極組立体１１０と円筒形缶１２０との電気的なショートが防止される。
センターピン１３０は、電極組立体１１０の略中央に形成された空間１１６に配置されている。センターピン１３０は棒状を有しており、センターピン１３０の内部には中空部１３２が形成されている。
キャップ組立体１４０においては、円筒形缶１２０の上部の内側に、環状の絶縁性ガスケット１４５が設けられている。絶縁性ガスケット１４５の内側には、正極タブ１１５に接続される導電性安全ベント１４１が設けられている。導電性安全ベント１４１は、円筒形缶１２０の内部の内圧が上昇する際に破れて、ガスを外部に放出する。導電性安全ベント１４１の上側には、導電性安全ベント１４１が破れる際に共に破壊されて電流が遮断される電流遮断板１４２が設けられている。電流遮断板１４２の上側には、過電流の際に電流が遮断される陽性温度素子１４３が設けられている。陽性温度素子１４３の上側には正極電圧を構成する提供する導電性正極キャップ１４４が設けられている。
円筒形缶１２０には、キャップ組立体１４０が外部に離脱しないように内部に凹んでいるビーディング部１２３が形成され、その上側には、内部に折り曲げられたクリッピング部１２４が形成されている。ビーディング部１２３及びクリッピング部１２４は、キャップ組立体１４０を円筒形缶１２０に固定及び支持する。
円筒形缶１２０の内側には図示しない電解液が注入されている。電解液は、円筒形リチウムイオン電池１００の充放電の際に、負極板１１１と正極板１１３とで電気化学的反応により生成されるリチウムイオンを移動可能とする。
画像取得部１０の撮像素子１１及び光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１は、円筒形リチウムイオン電池１００の内部に配置されたケース１５の内部に配置されている。ケース１５は、図３に示すように、電解液に対する耐性を有し、且つ、光源１２からの光、及び、伝送電波を透過可能な隔離部材を構成しており、ケース１５の全体は、後述の光学先端カバー１５２も含めて、薄膜ラミネートにより覆われている。薄膜ラミネートとしては、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、アイオノマーのうちのいずれかが用いられる。ケース１５により、撮像素子１１及び光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１は、電解液から隔離されている。撮像素子１１及び光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１には、円筒形リチウムイオン電池１００の電力が供給される。円筒形リチウムイオン電池１００の負極板１１１、正極板１１３に電気的に接続されている導電体は、ケース１５に対してケース１５の内部に入りケース１５の外部へ出る出入口の部分である接続部分においては、ケース１５に対して熱溶着で接続されており、ケース１５よりも撮像素子１１及び光源１２の側であるケース１５の内側への円筒形リチウムイオン電池１００の電解液の侵入を防ぐ構造で構成されている。
円筒形リチウムイオン電池１００の上部は、前述のように円筒形缶１２０の上部は開放されているため、円筒形リチウムイオン電池１００の他の部分、即ち、円筒形リチウムイオン電池１００の下部や側部と比較して、円筒形リチウムイオン電池１００の筐体が薄肉に構成されている。ケース１５は、このよう薄肉に構成されている円筒形リチウムイオン電池１００の上部の近傍であって、負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の上端部に対向する位置に配置されている。
ケース１５の下部には、図４に示すように、光を透過可能な透明な半球形状の光学先端カバー１５２が、撮像素子１１及び光源１２を覆って下側に凸となるように取り付けられている。光源１２からの光は、光学先端カバー１５２を通して負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の上端部に照射される。そして、負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の上端部に照射され反射された光は、光学先端カバー１５２を通して撮像素子１１に入射する。
次に、電池の充放電制御方法について説明する。電池の充放電制御方法では、先ず、電池の内部の画像を撮像する工程を行う。具体的には、制御回路１４による制御により、光源１２から光を、負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の上端部に照射し、撮像素子１１により当該上端部の画像を撮像する。
次に、撮像された画像のデータを転送する工程を行う。具体的には、撮像素子１１により撮像した当該画像のデータを、電波送受信部３１から電波送受信部３２へ電波を介して送信する。
次に、画像のデータに基づいて、電池の状態をリアルタイムで判定し、電池に対する充電及び放電の制御を行う工程を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、電波送受信部３２において受信した画像のデータと、予め保存された負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の劣化等の状態に関するデータとを比較して、負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の劣化等の状態についてリアルタイムで判定する。そして、ＥＣＵ５０は、予め保存された、負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の劣化等の状態に対する、円筒形リチウムイオン電池１００の充放電についての当該判定の結果の制御信号を、電波送受信部３２から電波送受信部３１へ送信する。制御回路１４は、電波送受信部３１から制御信号を入力し、制御信号に基づいて円筒形リチウムイオン電池１００の、充電停止及び放電停止等の充放電制御を行う。
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、充放電制御システム１は、円筒形リチウムイオン電池１００の内部に配置され円筒形リチウムイオン電池１００の内部の画像を撮像する画像取得部１０と、画像取得部１０により撮像された画像のデータ及び制御信号を転送する転送部３０と、転送部３０からの画像のデータに基づいて円筒形リチウムイオン電池１００に対する充電及び放電の制御を行う制御部（制御回路１４、ＥＣＵ５０）と、を備える。
また、本実施形態では、充放電制御方法は、電池の内部の画像を撮像する工程と、撮像された画像のデータを転送する工程と、画像のデータに基づいて、電池の状態をリアルタイムで判定し、判定の結果の制御信号を転送する工程と、制御信号に基づいて電池に対する充電及び放電の制御を行う工程と、を有する。
これにより、円筒形リチウムイオン電池１００を非破壊で高解像度で実動作中のその場内部観察ができ、内部状況を判定して外部から制御を加えることができる。
ＥＣＵには、事前に、画像を含む各種データから構築された電池の状態推定モデルが格納されており、実車動作中の取得したデータをもとに、そのモデル、あるいは外部のモデルが進化し精度向上する仕組みがあってもよい（上述）。これにより、電池パック、電池毎の劣化状態に合わせたより精度の高い制御が実現できる。
また、本実施形態では、画像取得部１０及び転送部３０は、円筒形リチウムイオン電池１００を構成する電解液に対する耐性を有し且つ伝送電波を透過可能な隔離部材により構成されるケース１５により、円筒形リチウムイオン電池１００の内部において電解液から隔離されている。このため、塩を含む電解液に画像取得部１０及び転送部３０が接触しない状態を維持することが可能となり、充放電制御システム１の機能を維持することが可能となる。
また、本実施形態では、隔離部材であるケース１５の全体は、光学先端カバー１５２も含めて、薄膜ラミネートにより覆われている。薄膜ラミネートとしては、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、アイオノマーのうちのいずれかが用いられる。このため、電解液に対する耐性を有し且つ伝送電波を透過可能な隔離部材を容易に実現することができる。
また、本実施形態では、画像取得部１０、転送部３０、及び、制御部（制御回路１４、ＥＣＵ５０）には、円筒形リチウムイオン電池１００から電力が供給される。このため、画像取得部１０、転送部３０、及び、制御回路１４、ＥＣＵ５０に供給する電源を、別途用意する必要を無くすことが可能となる。
また、本実施形態では、転送部３０は、円筒形リチウムイオン電池１００の内部に配置された電池内送受信部としての電波送受信部３１を有し、円筒形リチウムイオン電池１００は、厚肉部と薄肉部とを有する筐体としての円筒形缶１２０、キャップ組立体１４０を有し、電波送受信部３１は、薄肉部である円筒形リチウムイオン電池１００の上部の近傍に配置される。このため、転送部３０におけるデータの転送を、円筒形リチウムイオン電池１００の内部と外部とで容易とすることができる。
また、本実施形態では、転送部３０は、画像取得部１０により撮像された画像のデータを円筒形リチウムイオン電池１００の外部に転送し、ＥＣＵ５０は、予め保存された、負極板１１１、正極板１１３、及び、セパレータ１１２の劣化等の状態に対する、円筒形リチウムイオン電池１００の充放電についての当該判定の結果の制御信号を、電波送受信部３２から電波送受信部３１へ送信する。制御回路１４は、電波送受信部３１から制御信号を入力し、制御信号に基づいて円筒形リチウムイオン電池１００の、充電停止及び放電停止等の充放電制御を行う。このため、円筒形リチウムイオン電池１００の状態に対応した充放電の制御を円筒形リチウムイオン電池１００の外部から行うことができる。
また、本実施形態では、制御部による判定及び制御は、車両ＶのＥＣＵにより行われる。このため、円筒形リチウムイオン電池１００の充放電の制御をＥＣＵで纏めて行うことが可能となり、他の制御と関連した制御を行うことが可能となる。
次に、本発明の実施形態の画像取得部１０、及び、転送部３０の電波送受信部３１が、渦巻式電極の角型電池に設けられた例について説明する。
図５に示すように、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池により構成される渦巻式電極の角型電池１００Ａは、それぞれ正極と負極とからなる第１極板と第２極板とがセパレータ１０３Ａを挟んで積層して巻かれた電極体１１０Ａが、図示しない外装体に収納されている。第１極板、第２極板は、金属箔からなる芯体の表面に活物質層が積層されて構成されている。正極の芯体にアルミニウム箔が用いられ、負極の芯体には銅箔が用いられる。対向する第１極板と第２極板との活物質層は、セパレータで絶縁される。
第１極板と第２極板とセパレータ１０３Ａとが積層されて、上下方向に軸心が指向する位置関係で渦巻状に巻かれた電極体１１０Ａは、対向する面がそれぞれ平坦面１１１Ａとされ、一対の平坦面１１１Ａの両側を連結するコーナー部が、所定の曲率半径で湾曲する湾曲コーナー部１１２Ａとされている。即ち、セパレータ１０３Ａを間に挟んで第１極板と第２極板とが渦巻状に巻かれた電極体１１０Ａは、側面から平面状の押圧板で挟着するようにプレスされて、対向面が平坦面１１１Ａとされている。セパレータ１０３Ａは、第１極板と第２極板の間で第１極板と第２極板を絶縁する。電極体１１０Ａにおいては、上下方向におけるセパレータ１０３の幅が、同方向における第１極板、第２極板の幅よりも広い。これにより、電極体１１０Ａにおいては、第１極板と第２極板との巻き位置が多少ずれても、第１極板と第２極板とは、セパレータ１０３Ａで確実に絶縁されている。
電極体１１０Ａにおいては、第１極板が最外周極板１０６Ａを構成する。最外周極板１０６Ａの第１極板は、芯体の表面に活物質層が設けられて構成されているが、終端部には活物質層は設けられておらず、活物質層のない芯体の終端が湾曲コーナー部１１２Ａに配置されている。最外周極板１０６Ａの第１極板の隅角であるエッジ部１０Ａ８には面取り部１０７Ａが形成されている。最外周極板１０６Ａの終端をカバーするように、湾曲コーナー部１１２Ａには、湾曲コーナー部１１２Ａに沿って巻解防止絶縁テープ１１３Ａが付着されている。巻解防止絶縁テープ１１３Ａは、最外周極板１０６Ａの終端を電極体１１０Ａに固定する。
電極体１１０Ａにおいては、平坦面１１１Ａに位置する最外周極板１０６Ａの芯体の一部が切断されて構成された折り返し片１０９Ａが設けられている。折り返し片１０９Ａは、最外周極板１０６Ａを図示しない外装体に電気的に接続するリードとして用いられる。
ケース１５は、図示しない外装体の内部、且つ、渦巻状に巻かれた電極体１１０Ａの上部の近傍であって、第１極板、第２極板、及び、セパレータ１０３の上端部に対向する位置に配置されている。円筒形リチウムイオン電池１００の場合と同様に、光学先端カバー１５２は、下側に凸となるように、ケース１５は取り付けられている。この構成により、撮像素子１１、光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１には、渦巻式電極の角型電池１００Ａからの電力が供給されて、画像取得部１０の撮像素子１１は、渦巻状に巻かれた電極体１１０Ａの上端部、即ち、第１極板、第２極板、及び、セパレータ１０３の上端部の画像を撮像する。
次に、本発明の実施形態の画像取得部１０、及び、転送部３０の電波送受信部３１が、角型リチウムイオン二次電池１００Ｂに設けられた例について説明する。
図６に示すように、角型リチウムイオン二次電池１００Ｂは、セパレータを挟んで正極と負極とが、水平方向に軸心が指向する位置関係で、巻回されて構成された扁平型捲回電極群１２１Ｂを有している。上部の電池蓋１０９Ｂには、注液孔１１０Ｂが形成されており、また、負極外部端子１０７Ｂと正極外部端子１０８Ｂとが接続されている。負極外部端子１０７Ｂには、負極集電板１０５Ｂが電気的に導通し、正極外部端子１０８Ｂには、正極集電板１０６Ｂが電気的に導通する。正極集電板１０６Ｂは正極に溶接により接合され、負極集電板１０５Ｂは負極に溶接により接合される。扁平型捲回電極群１２１Ｂが角型電池容器１１１Ｂ内に挿入され、非水電解液が角型電池容器１１１Ｂ内に注液孔１１０Ｂより注入された後に、注液孔１１０Ｂが密閉されて、角型リチウムイオン二次電池１００Ｂが構成されている。
ケース１５は、角型電池容器１１１Ｂの内部、且つ、巻回されて構成された扁平型捲回電極群１２１Ｂの軸心方向の一端部（図６の左端部）の近傍であって、セパレータを挟んで正極と負極とが巻回されて構成された扁平型捲回電極群１２１Ｂの端部（図６の左端部）に対向する位置に配置されている。光学先端カバー１５２は、図６には現れていないが、図６の左側から右側へ向かう方向に凸となるように、ケース１５は取り付けられている。
この構成により、撮像素子１１、光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１には、角型リチウムイオン二次電池１００Ｂからの電力が供給されて、画像取得部１０の撮像素子１１は、巻回されて構成された扁平型捲回電極群１２１Ｂの軸心方向の一端部（図６の左端部）、即ち、巻回された正極、負極、及び、セパレータの軸心方向の一端部（図６の左端部）の画像を撮像する。
次に、本発明の実施形態の画像取得部１０、及び、転送部３０の電波送受信部３１が、コイン形リチウム電池１００Ｃに設けられた例について説明する。
図７に示すように、コイン形リチウム電池１００Ｃは、負極封口板１０１Ｃ、正極ケース１０２Ｃ、ガスケット１０３Ｃ、セパレータ１０４Ｃ、正極１０５Ｃ、負極１０６Ｃ及び図示しない電解液を有しているコイン形状のリチウム電池である。
負極１０６Ｃは、負極封口板１０１Ｃのフラット部１１０Ｃの内面に圧着されており、負極１０６Ｃにはセパレータ１０４Ｃ、正極１０５Ｃが載置され、電解液が含浸されている。また、負極封口板１０１Ｃの周縁部には、ガスケット１０３Ｃを装着されており、負極封口板１０１Ｃと正極ケース１０２Ｃとが組合されている。
ケース１５は、コイン形リチウム電池１００Ｃの内部、且つ、正極１０５Ｃ、負極１０６Ｃ、及び、セパレータ１０４Ｃの端部（図７における右端部）に対向する位置に配置されている。光学先端カバー１５２は、図７には現れていないが、図７におけるケース１５の左側の端面から突出して、正極１０５Ｃ、負極１０６Ｃ、及び、セパレータ１０４Ｃの図７に示す右端部に形成された凹部に嵌め込まれるようにしてケース１５は取り付けられている。この構成により、撮像素子１１、光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１には、コイン形リチウム電池１００Ｃからの電力が供給されて、画像取得部１０の撮像素子１１は、正極１０５Ｃ、負極１０６Ｃ、及び、セパレータ１０４Ｃの端部の画像を撮像する。
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、充放電制御システムは、液体系電池により構成される電池に対する充放電の制御を行うためのものであったが、この構成に限定されない。例えば、充放電制御システムは、ニッケル水素電池やラミネート形リチウムイオン電池や全固体電池により構成される電池に対する充放電の制御を行うためのものであってもよい。この場合には、ニッケル水素電池、ラミネート形リチウムイオン電池、全固体電池の内部に、撮像素子１１、光源１２、制御回路１４、及び、電波送受信部３１が収容されたケース１５が設けられればよい。
また、液体系電池には、電解液の一部あるいは全部がゲル状の、いわゆるポリマー電池も含まれてもよい。
また、ケース１５を構成する隔離部材は薄膜により構成されたが、これに限定されない。隔離部材は、例えば、イオン液体層により構成されてもよい。
１…充放電制御システム
１０…画像取得部
１１…撮像素子
１２…光源
１４…制御回路（制御部、電池内制御部）
１５…ケース
３０…転送部
３１…電波送受信部
５０…ＥＣＵ（制御部、電池外制御部）
１００…円筒形リチウムイオン電池
１００Ａ…渦巻式電極の角型電池
１００Ｂ…角型リチウムイオン二次電池
１００Ｃ…コイン形リチウム電池
１２０…円筒形缶（筐体）
１４０…キャップ組立体（筐体）

Claims (10)

  1. 全固体電池により構成される電池の内部に配置され前記電池の内部の画像を撮像する画像取得部と、
    前記画像取得部により撮像された画像のデータ及び制御信号を転送する転送部と、
    前記転送部からの前記画像のデータに基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う制御部と、を備える電池の充放電制御システム。
  2. 液体系電池により構成される電池の内部に配置され前記電池の内部の画像を撮像する画像取得部と、
    前記画像取得部により撮像された画像のデータ及び制御信号を転送する転送部と、
    前記転送部からの前記画像のデータに基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う制御部と、を備える電池の充放電制御システム。
  3. 前記画像取得部及び前記転送部は、前記電池を構成する電解液に対する耐性を有し且つ伝送電波を透過可能な隔離部材により、前記電池の内部において前記電解液から隔離されている請求項２に記載の電池の充放電制御システム。
  4. 前記画像取得部は、光源及び撮像素子を有し、
    前記光源及び前記撮像素子は、前記隔離部材における伝送電波を透過可能な部分に覆われている請求項３に記載の充放電制御システム。
  5. 前記隔離部材の全体は、薄膜ラミネートにより覆われ、前記伝送電波を透過可能な部分には、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、アイオノマーのうちのいずれかが配置されて構成され、
    前記電池に電気的に接続される接続部分は、熱溶着で接続されて前記隔離部材よりも前記光源及び前記撮像素子の側への前記電解液の侵入を防ぐ構造により構成される請求項４に記載の電池の充放電制御システム。
  6. 前記画像取得部、前記転送部、及び、前記制御部には、前記電池から電力が供給される請求項１～請求項５のいずれかに記載の電池の充放電制御システム。
  7. 前記転送部は、電池の内部に配置された電池内送受信部を有し、
    前記電池は、厚肉部と薄肉部とを有する筐体を有し、
    前記電池内送受信部は、前記薄肉部の近傍に配置される請求項１～請求項６のいずれかに記載の電池の充放電制御システム。
  8. 前記制御部は、前記電池の内部に配置された電池内制御部と、前記電池の外部に配置された電池外制御部とを有し、
    前記転送部は、前記画像取得部により撮像された画像のデータを前記電池の外部に転送し、前記電池外制御部では、前記画像のデータに基づき判定した制御信号を、前記転送部を用いて前記電池の内部に転送し、前記制御信号を受け取った前記電池内制御部は、前記制御信号に基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う請求項１～請求項７のいずれかに記載の電池の充放電制御システム。
  9. 電池の内部において前記電池の内部の画像を撮像する工程と、
    前記電池の内部において前記電池の内部の画像を撮像する工程において撮像された前記画像のデータを転送する工程と、
    前記画像のデータを転送する工程において転送された前記画像のデータに基づいて、前記電池の状態をリアルタイムで判定し、前記判定の結果の制御信号を転送する工程と、
    前記判定の結果の制御信号を転送する工程において転送された前記制御信号に基づいて前記電池に対する充電及び放電の制御を行う工程と、を有する電池の充電方法。
  10. 前記判定は、車両のＥＣＵにより行われる請求項９に記載の電池の充電方法。
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