KR101313978B1 - Bipolar secondary battery - Google Patents

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야스히또 미야자끼
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 복수의 단전지층을 한번에 방전시킬 수 있는 쌍극형 2차 전지를 제공하는 것이다.
집전체(4)의 한쪽의 면에 정극 활물질층(5)을, 다른 쪽의 면에 부극 활물질층(6)을 형성한 쌍극형 전극(3)과, 그 내부를 이온이 이동하는 전해질층(7)을, 이웃하는 당해 쌍극형 전극의 정극 활물질층과 부극 활물질층이 당해 전해질층을 사이에 두고 마주 향하도록 적층함으로써 복수의 단전지층(15)이 적층된 발전 요소(2)를 갖고, 각 단전지층(15)에 대해 스위칭 수단[25a 내지(25d)] 및 방전 저항[24a 내지(24d)]을 연결한 방전 회로[20a 내지(20d)]를 독립으로 접속한다.An object of the present invention is to provide a bipolar secondary battery capable of discharging a plurality of unit cell layers at one time.
The bipolar electrode 3 having the positive electrode active material layer 5 on one side of the current collector 4 and the negative electrode active material layer 6 on the other side thereof, and an electrolyte layer through which ions move. 7) the power generation element 2 in which the plurality of unit cell layers 15 are laminated by laminating the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the adjacent bipolar electrode facing each other with the electrolyte layer interposed therebetween, Discharge circuits 20a to 20d that connect the switching means 25a to 25d and the discharge resistors 24a to 24d are independently connected to the unit cell layer 15.

Figure R1020110087495
Figure R1020110087495

Description

쌍극형 2차 전지{BIPOLAR SECONDARY BATTERY}Bipolar rechargeable battery {BIPOLAR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 쌍극형 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a bipolar secondary battery.

복수의 2차 전지를 시분할로 충방전하는 것이 있다(특허 문헌 1 참조).Some secondary batteries are charged and discharged by time division (see Patent Document 1).

일본 특허 출원 공개 평7-203634호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 7-203634

그런데, 복수의 단전지층을 적층한 쌍극형 2차 전지를 차량에 탑재하여 사용하는 경우, 전지의 자기 방전에 의해 발생한 단전지층 사이의 전압 편차를 해소하기 위해, 각 집전체에 전위를 검출하기 위한 전압 검출용 단자를 설치하고, 이 전압 검출용 단자에 의해 검출되는 각 집전체의 전위로부터 각 단전지층의 전압을 산출하고, 이 산출한 각 단전지층의 전압이 균일화되도록 전압 검출용 단자로부터 흘리는 밸런스 전류(방전 전류)를 제어할 필요가 있다. 이 밸런스 전류의 제어는 가능한 한 짧은 시간에 종료할 수 있는 것이 바람직하다.By the way, when a bipolar secondary battery in which a plurality of single cell layers are stacked is used in a vehicle, it is necessary to detect the potential at each current collector in order to solve the voltage deviation between the single cell layers caused by the self discharge of the battery. The voltage detection terminal is provided, the voltage of each unit cell layer is calculated from the potential of each current collector detected by this voltage detection terminal, and the balance which flows from the voltage detection terminal so that the calculated voltage of each unit cell layer becomes uniform. It is necessary to control the current (discharge current). It is preferable that the control of the balance current can be completed in the shortest time possible.

그러나, 상기 특허 문헌 1의 기술과 같이, 복수의 2차 전지를 시분할로 방전하는 것에는, 시간이 걸려 버린다.However, as in the technique of Patent Document 1, discharging a plurality of secondary batteries by time division takes time.

따라서 본 발명은, 복수의 단전지층을 한번에 방전시킬 수 있는 쌍극형 2차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a bipolar secondary battery capable of discharging a plurality of unit cell layers at one time.

본 발명의 쌍극형 2차 전지는 집전체의 한쪽의 면에 정극 활물질층을, 다른 쪽의 면에 부극 활물질층을 형성한 쌍극형 전극과, 그 내부를 이온이 이동하는 전해질층을, 이웃하는 당해 쌍극형 전극의 정극 활물질층과 부극 활물질층이 당해 전해질층을 사이에 두고 마주 향하도록 적층함으로써 복수의 단전지층이 적층된 발전 요소를 갖고 있다. 그리고, 상기 각 단전지층에 대해 스위칭 수단 및 방전 저항을 연결한 방전 회로를 독립으로 접속하고 있다.The bipolar secondary battery of the present invention includes a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode active material layer on the other surface thereof, and an electrolyte layer in which ions move therein. The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the bipolar electrode are laminated so as to face each other with the electrolyte layer interposed therebetween to have a power generation element in which a plurality of single cell layers are stacked. The discharge circuits connecting the switching means and the discharge resistors are independently connected to the unit cell layers.

본 발명에 따르면, 이웃하는 독립된 방전 회로 사이에 고저항의 집전체 및 고저항의 전극 활물질층이 개재 장착된 회로가 구성된다. 이로 인해, 이웃하는 스위칭 수단을 모두 폐쇄해도 고저항의 집전체나 고저항의 전극 활물질층을 대전류가 흐르는 일이 없으므로, 복수의 단전지층으로부터 한번에 방전시킬 수 있어, 전압 밸런스 제어를 종료할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.According to the present invention, a circuit in which a high resistance current collector and a high resistance electrode active material layer are interposed between neighboring independent discharge circuits is constructed. For this reason, even if all the adjacent switching means are closed, since a high electric current does not flow through the high-resistance electrical power collector or the high-resistance electrode active material layer, it can discharge from a plurality of unit cell layers at once, and until voltage balance control is complete | finished. Can shorten the time.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 3은 제1 실시 형태의 집전체 및 부극 활물질층의 부분의 개략 평면도를 세로로 배열한 도면.
도 4는 제1 실시 형태의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 5는 제1 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 6은 제1 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 7은 제1 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 8은 제1 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 9는 제2 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 10은 제2 실시 형태의 전압 밸런스 제어 회로도.
도 11은 제2 실시 형태의 집전체 및 부극 활물질층의 부분의 개략 평면도를 세로로 배열한 도면.1 is a voltage balance control circuit diagram according to a first embodiment of the present invention.
2 is a voltage balance control circuit diagram according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of vertically arranged portions of the current collector and the negative electrode active material layer of the first embodiment; FIG.
4 is a voltage balance control circuit diagram according to a first embodiment.
5 is a voltage balance control circuit diagram of a first comparative example.
6 is a voltage balance control circuit diagram of a first comparative example.
7 is a voltage balance control circuit diagram of a first comparative example.
8 is a voltage balance control circuit diagram of a first comparative example.
9 is a voltage balance control circuit diagram of a second comparative example.
10 is a voltage balance control circuit diagram according to a second embodiment.
FIG. 11 is a schematic plan view of vertically arranged portions of the current collector and the negative electrode active material layer according to the second embodiment; FIG.

이하 도면에 기초하여 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면에서는, 발명의 이해를 쉽게 하기 위해, 적층형 전지를 구성하는 요소 등의 각 층의 두께나 형상을 과장하여 도시하고 있는 경우가 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is described based on drawing. In the following drawings, in order to make understanding of an invention easy, the thickness and shape of each layer, such as an element which comprises a laminated battery, may be exaggerated and shown.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 스택(1)에 대해 전압 밸런스 제어를 행하게 하기 위한 전기 회로도(이하, 단순히 「전압 밸런스 제어 회로도」라고 함)를 도시하고 있다. 여기서, 전압 밸런스 제어라 함은, 후술하는 바와 같이 방전에 의해 4개의 각 단전지층(15a 내지 15d)의 전압을 균일화하는 제어이다. 도시하지 않지만, 4개의 스택(1)을 적층한 상태에서 금속제의 상자에 수납하여 1개의 모듈을 구성하고, 복수의 모듈로 이루어지는 조전지로, 쌍극형 2차 전지를 구성하고 있다. 이와 같이, 스택(1)은 쌍극형 2차 전지를 구성하는 1단위이다. 이 쌍극형 2차 전지는 차량에 탑재되어 사용된다. 도 1에는 스택(1)의 개략 종단면도를 도시하고 있고, 상방을 연직 상방, 하방을 연직 하방으로 한다.FIG. 1 shows an electric circuit diagram (hereinafter, simply referred to as a "voltage balance control circuit diagram") for causing voltage balance control to be performed on the stack 1 of the first embodiment of the present invention. Here, the voltage balance control is control for equalizing the voltage of each of the four unit cell layers 15a to 15d by discharge as described later. Although not shown in the figure, the four stacks 1 are stacked and stored in a metal box to form one module, and a bipolar secondary battery is formed of an assembled battery comprising a plurality of modules. In this way, the stack 1 is one unit constituting the bipolar secondary battery. This bipolar secondary battery is mounted on a vehicle and used. In FIG. 1, the schematic longitudinal cross-sectional view of the stack 1 is shown, The upper side is vertically upper and the lower side is vertically downward.

스택(1)은, 후술하는 바와 같이 수지-금속 복합 라미네이트 필름을 외장재로서 피복하고, 그 내부에 발전 요소(2)를 수납하고 있다. 발전 요소(2)는 집전체의 한쪽의 면에 정극 활물질층을, 다른 쪽의 면에 부극 활물질층을 형성한 쌍극형 전극과, 그 내부를 이온이 이동하는 전해질을, 이웃하는 당해 쌍극형 전극의 정극 활물질층과 부극 활물질층이 당해 전해질을 사이에 두고 마주 향하도록 적층함으로써 복수의 단전지층을 적층한 것이다. 이하, 발전 요소(2)에 대해 개략적으로 설명한다.The stack 1 coat | covers a resin-metal composite laminate film as an exterior material as mentioned later, and accommodates the power generation element 2 inside it. The power generation element 2 is a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode active material layer is formed on the other surface, and an electrolyte in which ions move therein is adjacent to the bipolar electrode. The plurality of unit cell layers are stacked by laminating the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer facing each other with the electrolyte interposed therebetween. Hereinafter, the power generation element 2 will be described schematically.

단변측과 장변측을 갖는 편평한 직사각 형상의 집전체(4)는 도전성 고분자 재료 또는 비도전성 고분자 재료에 도전성 필러가 첨가된 수지로 형성되어 있다. 집전체(4)는 수지로 한정되지 않고 금속으로 형성되어 있어도 좋다. 단, 여기서의 집전체(4)로서는, 집전체의 면 내의 전류가 흐르는 방향의 내부 저항이 상대적으로 크고(예를 들어, 저항률이 0.01Ω㎝ 이상), 단전지층의 방전 시에 정극 활물질층이나 부극 활물질층과 접하는 부위에 일정하지 않은 전위 분포가 발생하는 것을 사용하고 있다. 전류가 흐르는 방향의 저항이 상대적으로 큰 금속으로서는, 예를 들어 니크롬이 들어간 합금, 스테인리스(SUS)를 들 수 있다.The flat rectangular current collector 4 having a short side and a long side is formed of a resin in which a conductive filler is added to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material. The current collector 4 is not limited to resin but may be formed of metal. However, as the current collector 4 here, the internal resistance in the direction in which the current in the surface of the current collector flows is relatively large (for example, the resistivity is 0.01? Cm or more), and at the time of discharge of the unit cell layer, A non-uniform potential distribution occurs in a portion in contact with the negative electrode active material layer. As a metal with relatively large resistance of the direction through which an electric current flows, the alloy containing nichrome and stainless steel (SUS) is mentioned, for example.

스택(1)은, 도 1에 있어서 수평 방향으로 놓인 집전체(4)의 연직 하면에 정극 활물질층(5)(정극)이, 집전체(4)의 연직 상면에 부극 활물질층(6)(부극)이 각각 형성된 쌍극형 전극(3)을 5개(복수) 갖고 있다. 또한, 부극 활물질층(6)의 쪽이 정극 활물질층(5)보다 표면적이 넓게 되어 있다. 각 쌍극형 전극(3)은 연직 방향으로 전해질층(7)을 통해 적층되어(직렬로 접속되어) 1개의 스택(1)을 형성하고 있다.In the stack 1, the positive electrode active material layer 5 (positive electrode) is disposed on the vertical lower surface of the current collector 4 placed in the horizontal direction in FIG. 1, and the negative electrode active material layer 6 ( The negative electrode) has five (plural) bipolar electrodes 3 respectively formed. In addition, the surface area of the negative electrode active material layer 6 is wider than that of the positive electrode active material layer 5. Each bipolar electrode 3 is stacked (connected in series) through the electrolyte layer 7 in the vertical direction to form one stack 1.

여기서, 상하 방향으로 이웃하는 2개의 쌍극형 전극을 각각 상단 쌍극형 전극, 하단 쌍극형 전극으로 했을 때, 하단 쌍극형 전극의 상면에 위치하는 부극 활물질층(6)과, 상단 쌍극형 전극의 하면에 위치하는 정극 활물질층(5)이 전해질층(7)을 통해 서로 마주 향하도록, 하단, 상단의 각 쌍극형 전극이 배치되어 있다.Here, when the two bipolar electrodes neighboring in the up-down direction are respectively the upper bipolar electrode and the lower bipolar electrode, the negative electrode active material layer 6 located on the upper surface of the lower bipolar electrode and the lower surface of the upper bipolar electrode The bipolar electrodes at the bottom and the top are arranged such that the positive electrode active material layer 5 positioned in the side faces each other through the electrolyte layer 7.

정극, 부극의 2개의 전극 활물질층(5, 6)의 수평 방향의 외주는 집전체(4)의 수평 방향의 외주보다도 한층 좁게 형성되어 있다. 이 2개의 전극 활물질층(5, 6)이 설치되어 있지 않은 집전체(4)의 주연부(수평 방향의 전체 둘레)에, 소정 폭을 갖는 시일재(11)를 사이에 둠으로써, 정극 활물질층(5)과 부극 활물질층(6)을 절연하는 동시에, 도 1에서 상하 방향으로 대향하는 2개의 전극 활물질층(5, 6) 사이에 소정의 공간(8)이 발생하도록 하고 있다. 또한, 시일재(11)는 2개의 각 활물질층(5, 6)의 수평 방향의 단부보다도 여유를 갖고 외측에 배치되어 있다.The horizontal periphery of the two electrode active material layers 5 and 6 of the positive electrode and the negative electrode is formed to be narrower than the peripheral periphery of the current collector 4 in the horizontal direction. The positive electrode active material layer is provided by interposing a sealing material 11 having a predetermined width in the peripheral portion (horizontal perimeter of the horizontal direction) of the current collector 4 in which the two electrode active material layers 5 and 6 are not provided. While insulating the negative electrode active material layer 6 and the negative electrode active material layer 6, a predetermined space 8 is generated between the two electrode active material layers 5 and 6 facing in the vertical direction. In addition, the sealing material 11 is arrange | positioned outside with the margin rather than the edge part of the horizontal direction of each of the two active material layers 5 and 6.

상기한 공간(8)에는 액체상 또는 겔상의 전해질(9)이 충전됨으로써, 전해질층(7)을 형성하고 있다.The electrolyte layer 7 is formed by filling the above-mentioned space 8 with a liquid or gel electrolyte 9.

전해질(9)이 충전되어 있는 공간(8)에는 다공질막으로 형성되는 세퍼레이터(12)가 설치되고, 이 세퍼레이터(12)에 의해서도 대향하는 2개의 전극 활물질층(5, 6)이 전기적으로 접촉하는 것이 방지되어 있다. 전해질(9)은 이 세퍼레이터(12)를 통과할 수 있다.In the space 8 filled with the electrolyte 9, a separator 12 formed of a porous membrane is provided, and the two electrode active material layers 5, 6 facing each other are also electrically contacted by the separator 12. Is prevented. The electrolyte 9 can pass through this separator 12.

발전 요소(2)의 적층 방향의 양 단부에 위치하는 집전체에는 발전 요소(2)를 충방전시키기 위한 강전 탭(16, 17)이 접속된다. 즉, 최상단의 부극 활물질층(6)에 한쪽의 강전 탭(16)이, 최하단의 정극 활물질층(5)에 다른 쪽의 강전 탭(17)이 각각 접속된다. 쌍극형 2차 전지의 충전 후에 플러스 단자로서 기능하는 것이 한쪽의 강전 탭(16), 충전 후에 마이너스 단자로서 기능하는 것이 다른 쪽의 강전 탭(17)이다.Strong current taps 16 and 17 for charging and discharging the power generating element 2 are connected to a current collector located at both ends in the stacking direction of the power generating element 2. That is, one of the conductive tabs 16 is connected to the uppermost negative electrode active material layer 6, and the other of the conductive tabs 17 is connected to the lowermost positive electrode active material layer 5, respectively. One of the strong taps 16 functions as a positive terminal after charging of the bipolar secondary battery, and the other of the strong taps 17 functions as a negative terminal after charging.

전해질층(7)을 사이에 둔 정극 활물질층(5) 및 부극 활물질층(6)으로부터 하나의 단전지층(15)(단전지)을 구성하고 있다. 따라서, 스택(1)은 4개의 단전지층(15)을 직렬로 접속한 구성으로 되어 있다. 이하, 이 4개의 단전지층을, 도 2에 도시한 바와 같이 연직 상방으로부터 제1 단전지층(15a), 제2 단전지층(15b), 제3 단전지층(15c), 제4 단전지층(15d)으로서 구별한다. 또한, 도 2는 도 1과 동일한 제1 실시 형태의 스택(1)의 개략 종단면도이다.One unit cell layer 15 (single cell) is formed from the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 with the electrolyte layer 7 interposed therebetween. Therefore, the stack 1 has the structure which connected four unit cell layers 15 in series. Hereinafter, as shown in FIG. 2, these four unit cell layers are the 1st unit cell layer 15a, the 2nd unit cell layer 15b, the 3rd unit cell layer 15c, and the 4th unit cell layer 15d from vertically upward. Distinguish as. 2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of the stack 1 of 1st Embodiment same as FIG.

도시하지 않지만, 강전 탭(16, 17)을 포함하는 발전 요소(2)의 전체는 수지-금속 복합 라미네이트 필름을 외장재로서 사용하여, 그 주변부를 열융착으로 접합함으로써, 발전 요소(2)를 수납하고 진공으로 하여 밀봉하고 있다. 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부에는, 강전 탭(16, 17)과 후술하는 5개의 방전용 단자(21a 내지 21e) 및 5개의 전압 검출용 단자(27a 내지 27e)가 인출되어 있다.Although not shown, the entirety of the power generating element 2 including the strong tabs 16 and 17 receives the power generating element 2 by using a resin-metal composite laminate film as the exterior material and bonding the peripheral portion thereof by heat fusion. It is sealed by vacuum. On the outside of the resin-metal composite laminate film, the power tabs 16 and 17, five discharge terminals 21a to 21e and five voltage detection terminals 27a to 27e described later are drawn out.

단전지층(15)을 직렬로 접속한 수는 도 1, 도 2에서는 4개이지만, 단전지층(15)을 직렬로 접속하는 수나 후술하는 스택을 직렬로 접속하는 수는 실제로는 원하는 전압에 따라서 조절하면 된다.Although the number of the unit cell layers 15 connected in series is four in FIG. 1 and FIG. 2, the number of the unit cell layers 15 connected in series and the number of the series of stacks described later connected in series are actually adjusted according to a desired voltage. Just do it.

직렬로 접속하는 4개의 단전지층(15a 내지 15d)에서 부담하는 각 전압이 동일하지 않으면, 스택(1) 전체적으로 원하는 전지 전압이 얻어지지 않으므로, 본 실시 형태에서는, 4개의 단전지층(15a 내지 15d)의 각 전압이 일치하도록 각 집전체(4a 내지 4e)로부터의 밸런스 전류(방전 전류)를 제어한다. 여기서, 밸런스 전류라 함은, 복수(여기서는 4개)의 단전지층(15a 내지 15d)을 대상으로 하여, 4개의 각 단전지층(15a 내지 15d) 사이의 전압을 균일화하기 위해 방전시키는 전류이다. 또한, 밸런스 전류의 제어는, 「전압 밸런스 제어」라고도 불린다. 즉, 전압 밸런스 제어라 함은, 복수(여기서는 4개)의 단전지층(15a 내지 15d)을 대상으로 하여, 이 4개의 각 단전지층(15a 내지 15d)의 전압을 방전에 의해 균일화하는 제어이다. 이하, 밸런스 전류, 전압 밸런스 제어라고 하는 용어를 적절하게 사용한다.If the respective voltages charged by the four unit cell layers 15a to 15d connected in series are not the same, the desired battery voltage is not obtained as a whole of the stack 1, so in this embodiment, the four unit cell layers 15a to 15d The balance current (discharge current) from each of the current collectors 4a to 4e is controlled so that the respective voltages of the same match. Here, the balance current is a current which is discharged in order to equalize the voltage between the four single cell layers 15a to 15d for a plurality (here, four) of the single cell layers 15a to 15d. In addition, control of a balance current is also called "voltage balance control." In other words, the voltage balance control is a control for uniformizing the voltages of the four single cell layers 15a to 15d by discharge with respect to a plurality of (four in this case) single cell layers 15a to 15d. Hereinafter, the terms balance current and voltage balance control are used as appropriate.

그리고, 차량에 탑재된 스택(1)에 대해서는 충방전이 행해지지만, 4개의 단전지층(15a 내지 15d)의 자기 방전에 의해 발생한 단전지층 사이의 전압 편차를 해소하기 위해 전압 밸런스 제어는 가능한 한 짧은 시간에 종료할 수 있는 것이 바람직하다.While the charge and discharge of the stack 1 mounted on the vehicle is performed, the voltage balance control is as short as possible in order to solve the voltage deviation between the single cell layers generated by the self discharge of the four single cell layers 15a to 15d. It is desirable to be able to end in time.

그러나, 후술하는 제1 비교예와 같은 구성의 경우에는 시분할로 적어도 2단계의 방전을 행할 필요가 있어, 전압 밸런스 제어의 종료까지 시간이 걸리고 있었다.However, in the case of the same structure as the first comparative example described later, it is necessary to discharge at least two stages by time division, and it took time until the end of the voltage balance control.

따라서 제1 실시 형태에서는, 각 단전지층(15a 내지 15d)에 대해 스위칭 수단 및 방전 저항을 연결한 방전 회로를 독립으로 접속한다.Therefore, in 1st Embodiment, the discharge circuit which connected the switching means and the discharge resistor was independently connected to each unit cell layer 15a-15d.

이하, 구체적으로 설명한다. 전압 밸런스 회로(20)는, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 단전지층(15a)용 방전 회로(20a), 제2 단전지층(15b)용 방전 회로(20b), 제3 단전지층(15c)용 방전 회로(20c), 제4 단전지층(15d)용 방전 회로(20d)로 이루어져 있다. 여기서, 4개의 방전 회로를 제1 방전 회로(20a), 제2 방전 회로(20b), 제3 방전 회로(20c), 제4 방전 회로(20d)로서 구별한다.Hereinafter, this will be described in detail. As shown in FIG. 2, the voltage balance circuit 20 includes the discharge circuit 20a for the first unit cell layer 15a, the discharge circuit 20b for the second unit cell layer 15b, and the third unit cell layer 15c. A discharge circuit 20c and a discharge circuit 20d for the fourth unit cell layer 15d. Here, four discharge circuits are distinguished as a 1st discharge circuit 20a, the 2nd discharge circuit 20b, the 3rd discharge circuit 20c, and the 4th discharge circuit 20d.

4개의 각 방전 회로(20a 내지 20d)의 구성은 동일하다. 우선, 제1 방전 회로(20a)는, 도 2에 도시한 바와 같이 2개의 방전용 단자(31a, 31b), 2개의 방전용 배선(32a, 32b), 1개의 방전용 저항(24a), 1개의 스위칭 수단(25a)으로 이루어져 있다. 상세하게는, 제1 단전지층(15a)으로부터 방전 전류(밸런스 전류)를 흘리기 위해, 집전체(4a, 4b)의 주연부의 소정의 개소(도 2에서는 우측 단부)에 한 쌍의 방전용 단자(31a, 31b)를 접착하는 등의 방법을 사용하여 설치하고, 상기 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부로 취출한다. 그리고, 한 쌍의 방전용 단자(31a, 31b)에 방전용 배선(32a, 32b)의 일단부(좌측 단부)를 접속하고, 방전용 배선(32a, 32b)의 타단부(우측 단부)는 항시 개방의 스위칭 수단(25a)(예를 들어, 릴레이 등)에 접속한다. 방전용 배선(32b)에는 방전용 저항(24a)을 개재 장착한다.The configuration of each of the four discharge circuits 20a to 20d is the same. First, as shown in Fig. 2, the first discharge circuit 20a includes two discharge terminals 31a and 31b, two discharge wires 32a and 32b, one discharge resistor 24a, and one discharge resistor. Two switching means 25a. Specifically, in order to flow a discharge current (balance current) from the first unit cell layer 15a, a pair of discharge terminals (at the right end in FIG. 2) at predetermined portions of the current collectors 4a and 4b. 31a, 31b) is installed using a method such as bonding, and taken out to the outside of the resin-metal composite laminate film. Then, one end (left end) of the discharge wirings 32a and 32b is connected to the pair of discharge terminals 31a and 31b, and the other end (right end) of the discharge wirings 32a and 32b is always It connects to open switching means 25a (for example, a relay). The discharge resistor 24a is interposed in the discharge wiring 32b.

마찬가지로, 제2 단전지층(15b)으로부터 방전 전류(밸런스 전류)를 흘리기 위해, 집전체(4b, 4c)의 주연부의 소정의 개소(도 2에서는 좌측 단부)에 한 쌍의 방전용 단자(31c, 31d)를 접착하는 등의 방법을 사용하여 설치하고, 상기 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부로 취출한다. 그리고, 한 쌍의 방전용 단자(31c, 31d)에 방전용 배선(32c, 32d)의 일단부(우측 단부)를 접속하고, 방전용 배선(32c, 32d)의 타단부(좌측 단부)는 항시 개방의 스위칭 수단(25b)(예를 들어, 릴레이 등)에 접속한다. 방전용 배선(32d)에는 방전용 저항(24b)을 개재 장착한다.Similarly, in order to flow the discharge current (balance current) from the second unit cell layer 15b, a pair of discharge terminals 31c, at predetermined positions (left end in FIG. 2) of the current collectors 4b and 4c, are provided. 31d) is installed using a method such as bonding, and taken out to the outside of the resin-metal composite laminate film. Then, one end (right end) of the discharge wirings 32c and 32d is connected to the pair of discharge terminals 31c and 31d, and the other end (left end) of the discharge wirings 32c and 32d is always It connects to open switching means 25b (for example, a relay). The discharge resistor 24b is interposed in the discharge wiring 32d.

마찬가지로, 제3 단전지층(15c)으로부터 방전 전류(밸런스 전류)를 흘리기 위해, 집전체(4c, 4d)의 주연부의 소정의 개소(도 2에서는 우측 단부)에 한 쌍의 방전용 단자(31e, 31f)를 접착하는 등의 방법을 사용하여 설치하고, 상기 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부로 취출한다. 그리고, 한 쌍의 방전용 단자(31e, 31f)에 방전용 배선(32e, 32f)의 일단부(좌측 단부)를 접속하고, 방전용 배선(32e, 32f)의 타단부(우측 단부)는 항시 개방의 스위칭 수단(25c)(예를 들어, 릴레이 등)에 접속한다. 방전용 배선(32f)에는 방전용 저항(24c)을 개재 장착한다.Similarly, in order to flow a discharge current (balance current) from the third unit cell layer 15c, a pair of discharge terminals 31e, a predetermined portion (right end in Fig. 2) of the peripheral portions of the current collectors 4c and 4d, 31f) is installed using a method such as bonding, and taken out to the outside of the resin-metal composite laminate film. One end (left end) of the discharge wirings 32e and 32f is connected to the pair of discharge terminals 31e and 31f, and the other end (right end) of the discharge wirings 32e and 32f is always It connects to open switching means 25c (for example, a relay). The discharge resistor 24c is interposed in the discharge wiring 32f.

마찬가지로, 제4 단전지층(15d)으로부터 방전 전류(밸런스 전류)를 흘리기 위해, 집전체(4d, 4e)의 주연부의 소정의 개소(도 2에서는 좌측 단부)에 한 쌍의 방전용 단자(31g, 31h)를 접착하는 등의 방법을 사용하여 설치하고, 상기 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부로 취출한다. 그리고, 한 쌍의 방전용 단자(31g, 31h)에 방전용 배선(32g, 32h)의 일단부(우측 단부)를 접속하고, 방전용 배선(32g, 32h)의 타단부(좌측 단부)는 항시 개방의 스위칭 수단(25d)(예를 들어, 릴레이 등)에 접속한다. 방전용 배선(32h)에는 방전용 저항(24d)을 개재 장착한다.Similarly, in order to flow the discharge current (balance current) from the fourth unit cell layer 15d, a pair of discharge terminals 31g, at predetermined positions (left end in Fig. 2) of the current collectors 4d and 4e, 31h) is installed using a method such as bonding, and taken out to the outside of the resin-metal composite laminate film. Then, one end (right end) of the discharge wirings 32g and 32h is connected to the pair of discharge terminals 31g and 31h, and the other end (left end) of the discharge wirings 32g and 32h is always present. It connects to open switching means 25d (for example, a relay). The discharge resistor 24d is interposed in the discharge wiring 32h.

여기서, 5개의 집전체를 제1 집전체(4a), 제2 집전체(4b), 제3 집전체(4c), 제4 집전체(4d), 제5 집전체(4e)로 하고, 8개의 방전용 단자를 제1 방전용 단자(31a), 제2 방전용 단자(31b), 제3 방전용 단자(31c), 제4 방전용 단자(31d), 제5 방전용 단자(31e), 제6 방전용 단자(31f), 제7 방전용 단자(31g), 제8 방전용 단자(31h)로 하고, 8개의 방전용 배선을 제1 방전용 배선(32a), 제2 방전용 배선(32b), 제3 방전용 배선(32c), 제4 방전용 배선(32d), 제5 방전용 배선(32e), 제6 방전용 배선(32f), 제7 방전용 배선(32g), 제8 방전용 배선(32h)으로 하고, 4개의 방전용 저항을 제1 방전용 저항(24a), 제2 방전용 저항(24b), 제3 방전용 저항(24c), 제4 방전용 저항(24d)으로 하고, 4개의 스위칭 수단을 제1 스위칭 수단(25a), 제2 스위칭 수단(25b), 제3 스위칭 수단(25c), 제4 스위칭 수단(25d)으로 하여 구별한다.Here, the five current collectors are the first current collector 4a, the second current collector 4b, the third current collector 4c, the fourth current collector 4d, and the fifth current collector 4e. Discharge terminals as the first discharge terminal 31a, the second discharge terminal 31b, the third discharge terminal 31c, the fourth discharge terminal 31d, the fifth discharge terminal 31e, As the sixth discharge terminal 31f, the seventh discharge terminal 31g, and the eighth discharge terminal 31h, eight discharge wires are referred to as the first discharge wire 32a and the second discharge wire ( 32b), 3rd discharge wiring 32c, 4th discharge wiring 32d, 5th discharge wiring 32e, 6th discharge wiring 32f, 7th discharge wiring 32g, 8th The discharge wiring 32h was used, and four discharge resistors were used as the first discharge resistor 24a, the second discharge resistor 24b, the third discharge resistor 24c, and the fourth discharge resistor 24d. Four switching means are distinguished as the 1st switching means 25a, the 2nd switching means 25b, the 3rd switching means 25c, and the 4th switching means 25d.

이와 같이, 각 단전지층(15a 내지 15d)에 대해 스위칭 수단 및 방전 저항을 연결(직렬 접속)한 방전 회로(20a 내지 20d)가 독립으로 접속되면, 제1 방전 회로(20a)는 제1 단전지층(15a)의 방전 시에만, 제2 방전 회로(20b)는 제2 단전지층(15b)의 방전 시에만, 제3 방전 회로(20c)는 제3 단전지층(15c)의 방전 시에만, 제4 방전 회로(20d)는 제4 단전지층(15d)의 방전 시에만 사용된다. 또한, 제1, 제3, 제5, 제7 방전용 단자(31a, 31c, 31e, 31g)는 방전 전류가 흘러나가는 측의 단자로 된다. 한편, 제2, 제4, 제6, 제8 방전용 단자(31b, 31d, 31f, 31h)는 방전 전류가 흘러오는 측의 단자로 된다.In this manner, when the discharge circuits 20a to 20d which are connected (serial connection) to the switching means and the discharge resistor to each of the unit cell layers 15a to 15d are independently connected, the first discharge circuit 20a is the first unit cell layer. Only at the time of discharge of 15a, the second discharge circuit 20b is only at the time of discharge of the second unit cell layer 15b, and the third discharge circuit 20c is only at the time of discharge of the third unit cell layer 15c, the fourth The discharge circuit 20d is used only at the time of discharge of the fourth unit cell layer 15d. The first, third, fifth, and seventh discharge terminals 31a, 31c, 31e, and 31g serve as terminals on the side through which discharge current flows. On the other hand, the second, fourth, sixth, and eighth discharge terminals 31b, 31d, 31f, and 31h serve as terminals on the side through which discharge current flows.

이와 같이 하여 4개의 방전 회로(20a 내지 20d)로 이루어지는 전압 밸런스 회로(20)가 구성되지만, 4개의 각 방전 회로(20a 내지 20d)의 스위칭 수단(25a 내지 25d)의 개폐는 제어 회로(29)에 의해 제어한다.Although the voltage balance circuit 20 which consists of four discharge circuits 20a-20d is comprised in this way, opening / closing of the switching means 25a-25d of each of the four discharge circuits 20a-20d is the control circuit 29. Controlled by.

한편, 4개의 단전지층(15a 내지 15d)의 각 전압을 측정하기 위해, 제1, 제3, 제5, 제7의 4개의 방전용 배선(32a, 32c, 32e, 32g)으로부터 각각 전압 검출용 배선(28a, 28c, 28b, 28d)을 분기하여, 분기한 전압 검출용 배선(28a 내지 28d)을 제어 회로(29)와 접속한다. 또한, 제5 집전체(4e)의 주연부의 소정의 개소(도 2에서는 우측 단부)에 전압 검출용 단자(31i)를 접착하는 등의 방법을 사용하여 설치하고, 상기 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부로 취출한다. 그리고, 전압 검출용 단자(31i)에 전압 검출용 배선(28e)의 일단부(좌측 단부)를 접속하고, 타단부(우측 단부)를 제어 회로(29)와 접속한다. 여기서, 5개의 전압 검출용 배선을 제1 전압 검출용 배선(28a), 제2 전압 검출용 배선(28b), 제3 전압 검출용 배선(28c), 제4 전압 검출용 배선(28d), 제5 전압 검출용 배선(28e)으로서 구별한다.On the other hand, in order to measure the respective voltages of the four unit cell layers 15a to 15d, voltage detection is performed from the first, third, fifth, and seventh discharge wirings 32a, 32c, 32e, and 32g, respectively. The wirings 28a, 28c, 28b, and 28d are branched to connect the branched voltage detection wirings 28a to 28d with the control circuit 29. Further, by using a method such as bonding the terminal 31i for voltage detection to a predetermined location (right end in FIG. 2) of the peripheral portion of the fifth current collector 4e, the resin-metal composite laminate film It is taken out outside. Then, one end (left end) of the voltage detection wiring 28e is connected to the voltage detecting terminal 31i, and the other end (right end) is connected to the control circuit 29. Here, the five voltage detection wirings are connected to the first voltage detection wiring 28a, the second voltage detection wiring 28b, the third voltage detection wiring 28c, the fourth voltage detection wiring 28d, and the first voltage detection wiring 28a. It distinguishes as 5 voltage detection wiring 28e.

또한, 각 방전 회로(20a 내지 20d)에 사용하는 부품은 4개의 각 단전지층(15a 내지 15d)에서 동일한 사양으로 한다. 구체적으로는, 8개의 각 방전용 단자(31a 내지 31h) 및 1개의 전압 검출용 단자(31i)는 모두 동일 사양, 4개의 각 스위칭 수단(25a 내지 25d)도 모두 동일한 사양으로 한다. 8개의 각 방전용 배선(32a 내지 32h)은 모두 동일한 재질, 동일한 길이로 하고, 4개의 각 방전용 저항(24a 내지 24d)의 저항값은 모두 동일한 것으로 한다. 마찬가지로, 5개의 각 전압 검출용 배선(28a 내지 28e)은 모두 동일한 사양으로 한다.In addition, the components used for each discharge circuit 20a-20d have the same specification in each of the four unit cell layers 15a-15d. Specifically, all of the eight discharge terminals 31a to 31h and the one voltage detection terminal 31i have the same specifications, and all four switching means 25a to 25d have the same specifications. The eight discharge wirings 32a to 32h are all made of the same material and have the same length, and the resistance values of the four discharge resistors 24a to 24d are all the same. Similarly, all five voltage detection wirings 28a to 28e have the same specifications.

제2 내지 제4의 3개의 집전체(4b 내지 4d)는, 도 3에 도시한 바와 같이 2개의 방전용 단자를 설치하지만, 1개의 집전체에 설치하는 2개의 방전용 단자의 위치 관계는 동일하다. 여기서, 도 3은 5개의 각 집전체(4a 내지 4e) 및 각 집전체(4a 내지 4e)의 연직 상방에 형성되는 부극 활물질층(6)의 부분의 개략 평면도를 세로로 배열한 것이다.The second to fourth three current collectors 4b to 4d provide two discharge terminals as shown in FIG. 3, but the positional relationship between the two discharge terminals provided on one current collector is the same. Do. Here, FIG. 3 is a vertical plan view of the vertical portions of the five current collectors 4a to 4e and the portion of the negative electrode active material layer 6 formed vertically above each of the current collectors 4a to 4e.

도 3에 있어서, 단변측(도 3에서 좌우에 있는 변의 측)과 장변측(도 3에서 상하에 있는 변의 측)을 갖는 편평한 직사각 형상의 각 집전체(4a 내지 4e)에는 주연부에 소정 폭의 열 융착부를 남기고, 부극 활물질층(6)이 형성되어 있다. 이로 인해 부극 활물질층(6)도 편평한 직사각 형상으로 되어 있다. 이 단변측과 장변측을 갖는 편평한 직사각 형상의 제2 내지 제4 집전체(4b 내지 4d)의 면 상에 있어서, 제2, 제3 방전용 단자(31b, 31c)를, 제4, 제5 방전용 단자(31d, 31e)를, 제6, 제7 방전용 단자(31f, 31g)를 점대칭의 위치의 주연부이고 또한 단변측의 주연부에 설치하고 있다. 즉, 부극 활물질층(6)의 4개 있는 코너 중 하나, 도 3에서 우측 하방에 있는 코너 근처의 집전체 주연부에, 제2, 제5, 제6 방전용 단자(31b, 31e, 31f)를 부극 활물질층(6)의 장변 방향(도 3에서 좌우 방향)에 설치하고 있다. 한편, 부극 활물질층(6)의 4개 있는 코너 중 하나, 도 3에서 좌측 상부에 있는 코너 근처의 집전체 주연부에, 제3, 제4, 제7 방전용 단자(31c, 31d, 31g)를 부극 활물질층(6)의 장변 방향(도 3에서 좌우 방향)에 설치하고 있다. 이에 의해, 한쪽의 방전용 단자(31b, 31e, 31f)와, 다른 쪽의 방전용 단자(31c, 31d, 31g)가 서로 이격된 위치의 집전체 주연부에 설치되게 된다.In Fig. 3, each of the current collectors 4a to 4e having a flat rectangular shape having a short side (the side of the left and right sides in Fig. 3) and a long side (the side of the upper and lower sides in Fig. 3) has a predetermined width at the periphery. The negative electrode active material layer 6 is formed leaving the thermal fusion portion. For this reason, the negative electrode active material layer 6 also has a flat rectangular shape. On the surface of the flat rectangular-shaped second to fourth current collectors 4b to 4d having the short side and the long side, the second and third discharge terminals 31b and 31c are arranged on the fourth and fifth sides. Discharge terminals 31d and 31e are provided in the peripheral part of the point symmetrical position and the 6th and 7th discharge terminals 31f and 31g in the short edge side. That is, the second, fifth, and sixth discharge terminals 31b, 31e, and 31f are connected to one of the four corners of the negative electrode active material layer 6 and the current collector periphery near the corner on the lower right side in FIG. It is provided in the long side direction (left-right direction in FIG. 3) of the negative electrode active material layer 6. As shown in FIG. On the other hand, one of the four corners of the negative electrode active material layer 6, the third, fourth, and seventh discharge terminals (31c, 31d, 31g) to the current collector periphery near the corner on the upper left in FIG. It is provided in the long side direction (left-right direction in FIG. 3) of the negative electrode active material layer 6. As shown in FIG. Thereby, one discharge terminal 31b, 31e, 31f, and the other discharge terminal 31c, 31d, 31g are provided in the electrical power collector periphery of the position spaced apart from each other.

마찬가지로 하여, 제5 집전체(4e)의 면 상에 있어서, 전압 검출용 단자(31i)와 제8 방전용 단자(31h)를 점대칭의 위치의 주연부이고 또한 단변측의 주연부에 설치하고 있다. 즉, 부극 활물질층(6)의 4개 있는 코너 중 하나, 도 3에서 우측 하방에 있는 코너 근처의 집전체 주연부에, 전압 검출용 단자(31i)를 부극 활물질층(6)의 장변 방향(도 3에서 좌우 방향)에 설치하고 있다. 한편, 부극 활물질층(6)의 4개 있는 코너 중 하나, 도 3에서 좌측 상부에 있는 코너 근처의 집전체 주연부에, 제8 방전용 단자(31h)를 부극 활물질층(6)의 장변 방향(도 3에서 좌우 방향)에 설치하고 있다. 이에 의해, 전압 검출용 단자(31i)와 제8 방전용 단자(31h)가 서로 이격된 위치의 집전체 주연부에 설치되게 된다.Similarly, on the surface of the fifth current collector 4e, the voltage detecting terminal 31i and the eighth discharge terminal 31h are provided at the periphery of the point symmetrical position and at the periphery of the short side. That is, one of four corners of the negative electrode active material layer 6 and the current detecting terminal 31i near the corner at the lower right side in FIG. 3 are connected to the long side direction of the negative electrode active material layer 6 (FIG. 3 is installed in the left and right directions. On the other hand, one of the four corners of the negative electrode active material layer 6, the peripheral portion of the current collector near the corner in the upper left in Fig. 3, the eighth discharge terminal 31h in the long side direction of the negative electrode active material layer 6 ( 3 in the left and right directions. As a result, the voltage detecting terminal 31i and the eighth discharging terminal 31h are provided at the current collector periphery at positions spaced apart from each other.

도 2로 돌아가, 제1 방전용 단자(31a)에 의해 검출되는 제1 집전체(4a)의 전위를 제1 전위(V1), 제3 방전용 단자(31c)에 의해 검출되는 제2 집전체(4b)의 전위를 제2 전위(V2), 제5 방전용 단자(31e)에 의해 검출되는 제3 집전체(4c)의 전위를 제3 전위(V3), 제7 방전용 단자(31g)에 의해 검출되는 제4 집전체(4d)의 전위를 제4 전위(V4), 전압 검출용 단자(31i)에 의해 검출되는 제5 집전체(4e)의 전위를 제5 전위(V5)로 하면, 제1 단전지층(15a)의 전압(ΔV1)은 제1 전위(V1)와 제2 전위(V2)의 전위차로, 제2 단전지층(15b)의 전압(ΔV2)은 제2 전위(V2)와 제3 전위(V3)의 전위차로, 제3 단전지층(15c)의 전압(ΔV3)은 제3 전위(V3)와 제4 전위(V4)의 전위차로, 제4 단전지층(15d)의 전압(ΔV4)은 제4 전위(V4)와 제5 전위(V5)의 전위차로 나타낼 수 있다.Returning to FIG. 2, the electric potential of the 1st electrical power collector 4a detected by the 1st electrical discharge terminal 31a is made into the 2nd electrical current collector which is detected by the 1st electric potential V1 and the 3rd electrical discharge terminal 31c. The potential of the fourth current collector 4c detected by the second potential V2 and the fifth discharge terminal 31e is represented by the potential of (4b) as the third potential V3 and the terminal 31g by the seventh discharge. When the potential of the fourth current collector 4d detected by the fourth potential V4 and the potential of the fifth current collector 4e detected by the voltage detecting terminal 31i are set to the fifth potential V5. The voltage ΔV1 of the first unit cell layer 15a is a potential difference between the first potential V1 and the second potential V2, and the voltage ΔV2 of the second unit cell layer 15b is a second potential V2. And the potential difference between the third potential V3 and the voltage ΔV3 of the third single cell layer 15c are the potential differences between the third potential V3 and the fourth potential V4 and the voltage of the fourth single cell layer 15d. ΔV4 may be represented by a potential difference between the fourth potential V4 and the fifth potential V5.

4개의 각 방전용 단자(31a, 31c, 31e, 31g) 및 1개의 전압 검출용 단자(31i)로부터의 전위(V1 내지 V5)를 입력하는 제어 회로(29)에서는, 이들 5개의 전위(V1 내지 V5)에 기초하여 상기와 같이 하여 4개의 각 단전지층(15a 내지 15d)의 전압(ΔV1 내지 ΔV4)을 산출한다. 그리고, 4개의 각 단전지층(15a 내지 15d)의 전압(ΔV1 내지 ΔV4)이 균일화되도록, 4개의 스위칭 수단(25a 내지 25d)을 개폐 제어함으로써 방전용 저항(24a 내지 24d)에 밸런스 전류(방전 전류)를 흘린다. 상세하게는, 4개의 단전지층(15a 내지 15d) 중 최저의 전압을 갖는 단전지층의 전압을 목표 전압으로 하고, 남은 단전지층을 방전시켜 전압을 저하시킴으로써, 4개 전체의 단전지층(15a 내지 15d)의 전압을 목표 전압으로 균일화한다.In the control circuit 29 for inputting the potentials V1 to V5 from each of the four discharge terminals 31a, 31c, 31e, and 31g and the one voltage detection terminal 31i, these five potentials V1 to Based on V5), the voltages ΔV1 to ΔV4 of the four single cell layers 15a to 15d are calculated as described above. The balance current (discharge current) is applied to the discharge resistors 24a to 24d by opening and closing control of the four switching means 25a to 25d so that the voltages ΔV1 to ΔV4 of the four unit cell layers 15a to 15d are made uniform. Shed) Specifically, the voltage of the unit cell layer having the lowest voltage among the four unit cell layers 15a to 15d is set as the target voltage, and the remaining unit cell layer is discharged to lower the voltage, thereby reducing the voltage of all four unit cell layers 15a to 15d. Equalize to the target voltage.

다음에, 4개의 단전지층(15a 내지 15d)을 대상으로 하는 이 전압 밸런스 제어를 구체적으로 설명한다. 가령, 제3 단전지층(15c)의 전압(ΔV3)만이 나머지 제1, 제2, 제4의 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)보다 낮았던 것으로 한다. 이때에는, 제3 단전지층(15c)의 전압을 목표 전압[ΔVm(＝ΔV3)]으로 하고, 남은 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)이 목표 전압(ΔVm)과 일치할 때까지 남은 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)으로부터 방전시킬 필요가 있다.Next, this voltage balance control for the four unit cell layers 15a to 15d will be described in detail. For example, it is assumed that only the voltage ΔV3 of the third single cell layer 15c is lower than the voltages ΔV1, ΔV2, ΔV4 of the remaining three first, second, and fourth three single cell layers 15a, 15b, and 15d. At this time, the voltage of the third single cell layer 15c is set as the target voltage ΔVm (= ΔV3), and the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the remaining three single cell layers 15a, 15b, and 15d are the target voltages ( It is necessary to discharge from the remaining three unit cell layers 15a, 15b, and 15d until it coincides with? Vm).

이 요구에 따르기 위해서는, 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 제1, 제2, 제4 스위칭 수단(25a, 25b, 25d)을 모두 폐쇄하고, 제1, 제2, 제4의 3개의 방전용 저항(24a, 24b, 24d)에 도시한 방향의 밸런스 전류(방전 전류)를 한번에 흘리면 된다. 이에 의해, 제1 전위(V1), 제2 전위(V2) 및 제4 전위(V4)가 저하되지만, 이 저하되는 전위는 5개의 전압 검출용 배선(28a 내지 28e)을 통해 모니터하고 있다. 따라서, 모니터하고 있는 전위로부터 산출되는 제1, 제2, 제4 단전지층의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)이 저하되어 목표 전압(ΔVm)과 동등해진 타이밍에서 방전을 중지한다. 즉, 남은 3개의 단전지층의 전압이 목표 전압과 동등해진 타이밍에서 제1, 제2, 제4 스위칭 수단(25a, 25b, 25d)을 모두 개방하여, 방전(전압 밸런스 제어)을 중지한다.In order to comply with this demand, in this embodiment, as shown in FIG. 4, all the 1st, 2nd, 4th switching means 25a, 25b, 25d are closed, and the 1st, 2nd, 4th 3rd The balance currents (discharge currents) in the directions shown by the two discharge resistors 24a, 24b, and 24d may be flowed at once. Thereby, although the 1st potential V1, the 2nd potential V2, and the 4th potential V4 fall, this fall potential is monitored through five voltage detection wirings 28a-28e. Therefore, the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the first, second, and fourth unit cell layers calculated from the monitored potentials decrease, and the discharge is stopped at a timing equal to the target voltage ΔVm. That is, at the timing at which the remaining three single cell layers have the same voltage as the target voltage, all of the first, second, and fourth switching means 25a, 25b, 25d are opened to stop the discharge (voltage balance control).

제1 실시 형태와의 비교를 위해, 도 5에 제1 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도를 도시한다. 도 5에 있어서 제1 실시 형태의 도 2와 동일 부분에는 동일 번호를 부여하고 있다. 제1 비교예는 종래 장치에 상당하는 것이다.For comparison with the first embodiment, the voltage balance control circuit diagram of the first comparative example is shown in FIG. 5. In FIG. 5, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as FIG. 2 of 1st Embodiment. The first comparative example corresponds to a conventional apparatus.

제1 비교예에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 각 단전지층(15a 내지 15d)으로부터 방전 전류(밸런스 전류)를 흘리기 위해, 각 집전체(4a 내지 4e)의 주연부의 소정의 개소(도 5에서는 우측 단부)에 방전용 단자(21a 내지 21e)를 접착하는 등의 방법을 사용하여 설치하고, 상기 수지-금속 복합 라미네이트 필름의 외부로 취출하고 있다. 그리고, 각 방전용 단자(21a 내지 21e)에 방전용 배선(22a 내지 22e)의 일단부(좌측 단부)를 접속한다. 여기서, 5개의 방전용 단자를 제1 방전용 단자(21a), 제2 방전용 단자(21b), 제3 방전용 단자(21c), 제4 방전용 단자(21d), 제5 방전용 단자(21e)로서, 5개의 방전용 배선을 제1 방전용 배선(22a), 제2 방전용 배선(22b), 제3 방전용 배선(22c), 제4 방전용 배선(22d), 제5 방전용 배선(22e)으로서 구별한다.In the first comparative example, as shown in Fig. 5, in order to flow the discharge current (balance current) from each of the unit cell layers 15a to 15d, a predetermined point of the peripheral part of each of the current collectors 4a to 4e (in Fig. 5). It installs using methods, such as adhering discharge terminals 21a-21e to the right end part, and is taken out of the said resin-metal composite laminate film. Then, one end (left end) of the discharge wirings 22a to 22e is connected to each of the discharge terminals 21a to 21e. Here, the five discharge terminals are referred to as the first discharge terminal 21a, the second discharge terminal 21b, the third discharge terminal 21c, the fourth discharge terminal 21d and the fifth discharge terminal ( 21e), five discharge wires are used for the first discharge wire 22a, the second discharge wire 22b, the third discharge wire 22c, the fourth discharge wire 22d, and the fifth discharge wire. It distinguishes as wiring 22e.

제1 방전용 배선(22a)의 타단부(우측 단부)와 제2 방전용 배선(22b)의 타단부(우측 단부)를 제1 스위칭 수단(25a)에, 제2 방전용 배선(22b)의 타단부(우측 단부)와 제3 방전용 배선(22c)의 타단부(우측 단부)를 제2 스위칭 수단(25b)에, 제3 방전용 배선(22c)의 타단부(우측 단부)와 제4 방전용 배선(22d)의 타단부(우측 단부)를 제3 스위칭 수단(25c)에, 제4 방전용 배선(22d)의 타단부(우측 단부)와 제5 방전용 배선(22e)의 타단부(우측 단부)를 제4 스위칭 수단(25d)에 접속한다. 5개의 각 방전용 배선(22a 내지 22e)에는 각각 방전용 저항(24a 내지 24e)을 개재 장착한다. 이와 같이 하여 제1 비교예의 전압 밸런스 회로(20)가 구성되지만, 전압 밸런스 회로(20)의 스위칭 수단(25a 내지 25d)의 개폐는 제어 회로(29)에 의해 제어한다.The other end (right end) of the first discharge wiring 22a and the other end (right end) of the second discharge wiring 22b are connected to the first switching means 25a of the second discharge wiring 22b. The other end (right end) and the other end (right end) of the third discharge wiring 22c are connected to the second switching means 25b, and the other end (right end) and the fourth of the third discharge wiring 22c. The other end (right end) of the discharge wiring 22d to the third switching means 25c, and the other end (right end) of the fourth discharge wiring 22d and the other end of the fifth discharge wiring 22e. (Right end) is connected to the fourth switching means 25d. The five discharge wirings 22a to 22e are provided with discharge resistors 24a to 24e respectively. In this way, the voltage balance circuit 20 of the first comparative example is configured, but the opening and closing of the switching means 25a to 25d of the voltage balance circuit 20 is controlled by the control circuit 29.

한편, 4개의 단전지층(15a 내지 15d)의 각 전압을 검출하기 위해, 방전용 배선(22a 내지 22e)으로부터 전압 검출용 배선(28a 내지 28e)을 각각 분기하여, 5개의 전압 검출용 배선(28a 내지 28e)의 타단부(좌측 단부)를 제어 회로(29)에 접속한다. 여기서, 5개의 전압 검출용 배선을 제1 전압 검출용 배선(28a), 제2 전압 검출용 배선(28b), 제3 전압 검출용 배선(28c), 제4 전압 검출용 배선(28d), 제5 전압 검출용 배선(28e)으로서 구별한다.On the other hand, in order to detect the respective voltages of the four unit cell layers 15a to 15d, the voltage detection wirings 28a to 28e are branched from the discharge wirings 22a to 22e, respectively, and the five voltage detection wirings 28a are separated. The other end (left end) of the first to the second to 28e) is connected to the control circuit 29. Here, the five voltage detection wirings are connected to the first voltage detection wiring 28a, the second voltage detection wiring 28b, the third voltage detection wiring 28c, the fourth voltage detection wiring 28d, and the first voltage detection wiring 28a. It distinguishes as 5 voltage detection wiring 28e.

제1 비교예의 전압 밸런스 제어를 구체적으로 설명한다. 제1 비교예에 있어서 제1 실시 형태와 동일한 사태가 발생하고 있는 것으로 한다(제1 실시 형태와 동일한 케이스). 즉, 이 제3 단전지층(15c)의 전압(ΔV3)만이 나머지 제1, 제2, 제4의 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)보다 낮았던 것으로 한다. 이때에는, 제3 단전지층(15c)의 전압을 목표 전압(ΔVm)(＝ΔV3)으로 하고, 남은 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)이 목표 전압(ΔVm)과 일치할 때까지 남은 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)으로부터 방전시켜야만 한다.The voltage balance control of the first comparative example will be specifically described. It is assumed that the same situation as in the first embodiment occurs in the first comparative example (the same case as in the first embodiment). That is, it is assumed that only the voltage ΔV3 of the third single cell layer 15c is lower than the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the remaining three first, second, and fourth three single cell layers 15a, 15b, and 15d. . At this time, the voltage of the third single cell layer 15c is set as the target voltage ΔVm (= ΔV3), and the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the remaining three single cell layers 15a, 15b, and 15d are the target voltages ( It must be discharged from the remaining three single cell layers 15a, 15b, 15d until ΔVm).

이 요구에 따르기 위해서는, 제1 비교예에서는, 이웃하는 단전지층을 한번에 방전시키는 일이 없도록, 시분할로 어긋나게 하여 방전시킬 필요가 있다. 이 케이스에서는, 이웃하는 제1 단전지층(15a)과 제2 단전지층(15b)을 한번에 방전시킬 수 없으므로, 우선 제1 단계로서 제2 단전지층(15b)과 제4 단전지층(15d)을 방전시키기 위해, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2, 제4 스위칭 수단(25b, 25d)을 미리 정해 놓은 일정 기간만큼 같이 폐쇄한다. 제2 스위칭 수단(25b)의 폐쇄에 의해 제2, 제3 방전용 저항(24b, 24c)에 도시한 방향의 밸런스 전류(방전 전류)를, 제4 스위칭 수단(25d)의 폐쇄에 의해 제4, 제5 방전용 저항(24d, 24e)에 도시한 방향의 밸런스 전류(방전 전류)를 흘려 제2 전위(V2)와 제4 전위(V4)를 내린다. 다음에, 제2, 제4 스위칭 수단(25b, 25d)을 원래 상태로 복귀시킨(개방한) 후에, 제2 단계로서 제1 단전지층(15a)을 방전시키기 위해 도 7에 도시한 바와 같이 제1 스위칭 수단(25a)을 미리 정해 놓은 일정 기간만큼 폐쇄한다. 이에 의해 제1, 제2 방전용 저항(24a, 24b)에 도시한 방향의 밸런스 전류(방전 전류)를 흘려 제1 전위(V1)를 내린다. 이후에는, 제1 스위칭 수단(25a)을 원래 상태로 복귀시킨다(개방한다). 이와 같이 이웃하는 단전지층을 방전시킬 필요가 있는 경우에는 시분할로 2단계의 방전을 실행함으로써, 나머지 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)을 내려서 균일화한다.In order to comply with this requirement, in the first comparative example, it is necessary to discharge by shifting by time division so as not to discharge the adjacent unit cell layers at once. In this case, since the adjacent first unit cell layer 15a and the second unit cell layer 15b cannot be discharged at once, first, the second unit cell layer 15b and the fourth unit cell layer 15d are discharged as a first step. To do this, as shown in Fig. 6, the second and fourth switching means 25b and 25d are closed together for a predetermined period of time. By closing the second switching means 25b, the balance current (discharge current) in the direction shown in the second and third discharge resistors 24b and 24c is set to fourth by closing the fourth switching means 25d. The balance potential (discharge current) in the direction shown in the fifth discharge resistors 24d and 24e flows to lower the second potential V2 and the fourth potential V4. Next, after returning (opening) the second and fourth switching means 25b and 25d to their original state, as shown in FIG. 7 to discharge the first unit cell layer 15a as a second step. 1 The switching means 25a is closed for a predetermined period of time. As a result, the balance current (discharge current) in the direction shown in the first and second discharge resistors 24a and 24b flows to lower the first potential V1. Thereafter, the first switching means 25a is returned (opened) to its original state. When it is necessary to discharge the adjacent unit cell layers in this manner, two stages of discharge are performed by time division, thereby lowering and uniformizing the voltages? V1,? V2, and? V4 of the remaining three unit cell layers 15a, 15b, and 15d.

여기서, 제1 비교예에 있어서, 이웃하는 단전지층을 한번에 방전시키는 일이 없도록 시분할로 어긋나게 하여 방전시키는 이유를 도 8을 참조하여 설명한다. 상기 케이스와 같이, 제3 단전지층(15c)의 전압(ΔV3)만이 나머지 3개의 단전지층(15a, 15b, 15d)의 전압(ΔV1, ΔV2, ΔV4)보다 낮았던 것으로 한 경우에는, 제1, 제2, 제4의 3개의 스위칭 수단(25a, 25b, 25d)을 한번에 폐쇄하면 된다.Here, in the first comparative example, the reason for discharging by shifting by time division so as not to discharge the adjacent unit cell layers at once will be described with reference to FIG. 8. As in the case described above, when only the voltage ΔV3 of the third unit cell layer 15c is lower than the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the remaining three unit cells 15a, 15b, and 15d, the first and the second The second and fourth three switching means 25a, 25b, 25d may be closed at a time.

그러나, 이웃하는 제1, 제2 단전지층(15a, 15b)을 한번에 방전시키기 위해 제1, 제2 스위칭 수단(25a, 25b)을 모두 폐쇄하면, 도 8에 도시한 바와 같이 제1, 제3 방전용 저항(24a, 24c)에 상정 외의 큰 전류가 흘러 버린다. 구체적으로 설명한다. 예를 들어, 제1 집전체(4a)와 제2 집전체(4b) 사이의 전위차와, 제2 집전체(4b)와 제3 집전체(4c) 사이의 전위차가 동등하다고 가정한다. 이때, 제1 스위칭 수단(25a)의 폐쇄에 의해 제1 집전체(4a)와 제2 집전체(4b) 사이의 전위차(전압)에 따른 제1 전류(전류값을 I1로 함)가 제1, 제2 방전용 저항(24a, 24b)을 도시한 화살표(실선 참조)의 방향으로 흐른다. 마찬가지로, 제2 스위칭 수단(25b)의 폐쇄에 의해 제2 집전체(4b)와 제3 집전체(4c) 사이의 전위차(전압)에 따른 제2 전류(전류값을 I2로 하면, I2＝I1임)가 제2, 제3 방전용 저항(24b, 24c)을 도시한 화살표(실선 참조)의 방향으로 흐른다. 방전 전류의 흐름은 이에 그치지 않고, 제1, 제2 스위칭 수단(25a, 25b)의 폐쇄에 의해 제1 집전체(4a)와 제3 집전체(4c) 사이의 전위차(전압)에 따른 제3 전류(전류값을 I3으로 하면, I3＝2×I1＝2×I2로 됨)가 제1, 제3 방전용 저항(24a, 24c)을 도시한 화살표(실선 참조)의 방향으로 흐른다. 이때, 제1 방전용 저항(24a)에 흐르는 합계의 전류값은 I1＋I3＝I1＋2×I1＝3×I1로 되어, 당초 예정하고 있던 전류값 I1의 3배나 전류가 흘러 버린다. 마찬가지로, 제3 방전용 저항(24c)에 흐르는 합계의 전류값은 I2＋I3＝I2＋2×I2＝3×I2로 되어, 당초 예정하고 있던 전류값 I2의 3배의 전류가 흐른다.However, when all of the first and second switching means 25a and 25b are closed to discharge the neighboring first and second unit cell layers 15a and 15b at once, the first and the third, as shown in FIG. Unexpected large current flows through the discharge resistors 24a and 24c. It demonstrates concretely. For example, it is assumed that the potential difference between the first current collector 4a and the second current collector 4b and the potential difference between the second current collector 4b and the third current collector 4c are equal. At this time, the first current (the current value is set to I1) according to the potential difference (voltage) between the first current collector 4a and the second current collector 4b is closed by closing the first switching means 25a. And the second discharge resistors 24a and 24b flow in the direction of an arrow (see solid line). Similarly, when the second current (current value is I2) according to the potential difference (voltage) between the second current collector 4b and the third current collector 4c by closing the second switching means 25b, I2 = I1. ) Flows in the direction of an arrow (see solid line) showing the second and third discharge resistors 24b and 24c. The flow of the discharge current is not limited to this, and the third according to the potential difference (voltage) between the first current collector 4a and the third current collector 4c by closing the first and second switching means 25a and 25b. The current (when the current value is I3, I3 = 2 x I1 = 2 x I2) flows in the direction of the arrow (refer to the solid line) showing the first and third discharge resistors 24a and 24c. At this time, the total current value flowing through the first discharge resistor 24a becomes I1 + I3 = I1 + 2 × I1 = 3 × I1, and the current flows three times as large as the current value I1 originally scheduled. Similarly, the total current value flowing through the third discharge resistor 24c becomes I2 + I3 = I2 + 2 × I2 = 3 × I2, and a current three times as large as the current value I2 originally scheduled flows.

이와 같이 방전용 저항에 상정 외의 큰 전류가 흐른다고 한다면, 이 상정 외의 큰 전류에 대응하여 저항값이 큰 방전용 저항(24a 내지 24e)을 채용하면 된다고는 생각할 수 있지만, 그렇게 되면, 방전용 저항(24a 내지 24e)에 소요되는 비용이 상승해 버린다. 따라서, 제1 비교예에서는 전압 밸런스 회로(20)를 도 5에 도시한 구성인 채로 하여, 이웃하는 단전지층을 한번에 방전시키는 일이 없도록, 도 6, 도 7과 같이 시분할로 2단계의 방전을 행하게 함으로써, 상정 외의 큰 전류가 방전용 저항을 흐르는 것을 방지하면서, 전압 밸런스 회로(20)의 비용이 상승하지 않도록 한 것이다.If a large current other than the assumed current flows in the discharge resistor in this manner, it can be considered that a discharge resistor 24a to 24e having a large resistance value may be employed in response to the large current other than this assumed value. The cost for 24a to 24e rises. Accordingly, in the first comparative example, the discharge in two stages is time-divided as shown in FIGS. 6 and 7 so that the voltage balance circuit 20 remains in the configuration shown in FIG. By doing so, the cost of the voltage balance circuit 20 does not rise while preventing an unexpected large current from flowing through the discharge resistor.

그러나, 제1 비교예에서는 시분할로 2단계의 방전을 행하여 전압 밸런스 제어를 종료시키는 것이므로, 1단계의 방전으로 전압 밸런스 제어를 종료시키는 경우보다도 2배의 시간이 필요해진다. 즉, 전압 밸런스 제어의 종료까지 시간이 길게 걸린다고 하는 문제가 있다.However, in the first comparative example, since the voltage balance control is terminated by discharging in two stages by time division, twice as much time is required as when the voltage balance control is terminated by discharge in one stage. That is, there is a problem that it takes a long time until the end of the voltage balance control.

제1 비교예의 이 문제를 해결하기 위해 생각된 제2 비교예의 전압 밸런스 제어 회로도를 도 9에 도시한다. 도 9에 있어서 제1 비교예의 도 5와 동일 부분에는 동일 번호를 부여하고 있다.9 shows a voltage balance control circuit diagram of the second comparative example contemplated to solve this problem of the first comparative example. 9, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as FIG. 5 of a 1st comparative example.

제2 비교예는 방전용 저항(24a 내지 24e)에 흐르는 전류값을 가변 제어함으로써, 복수의 단전지층의 방전을 한번에 행할 수 있도록 구성한 것이다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이 스위칭 수단 대신에, 제어 회로(29)로부터의 신호에 의해 제어되는 트랜지스터(29a 내지 29d)를 배치하고 있다. 또한, 방전용 저항(24a 내지 24d)에 전압 검출용 저항(30a 내지 30e)을 직렬로 접속하고 있다. 제어 회로(29)에서는, 전압 검출용 저항(30a 내지 30e)에 의해 각 집전체(15a 내지 15e)의 전위를 검출하고, 이 전위한 전위로부터 각 단전지층(15a 내지 15d)의 전압을 산출하고, 각 단전지층(15a 내지 15d)의 전압이 균일화되도록 트랜지스터(29a 내지 29d)를 사용하여 각 방전용 저항(24a 내지 24e)을 흐르는 방전 전류를 동시에 제어한다.In the second comparative example, the plurality of unit cell layers can be discharged at one time by variably controlling the current value flowing through the discharge resistors 24a to 24e. That is, as shown in Fig. 9, instead of the switching means, the transistors 29a to 29d controlled by the signal from the control circuit 29 are arranged. In addition, voltage detection resistors 30a to 30e are connected in series to discharge resistors 24a to 24d. In the control circuit 29, the potentials of the current collectors 15a to 15e are detected by the voltage detection resistors 30a to 30e, and the voltages of the unit cell layers 15a to 15d are calculated from the potentials. The discharge currents flowing through the respective discharge resistors 24a to 24e are simultaneously controlled using the transistors 29a to 29d so that the voltages of the unit cell layers 15a to 15d are made uniform.

제2 비교예에 따르면, 상기 케이스의 경우에 제1, 제2, 제4 단전지층(15a, 15b, 15d)으로부터 한번에 방전 전류를 흘릴 수 있으므로, 전압 밸런스 제어의 종료까지 시간이 길게 걸린다고 하는 경우는 없다. 그러나, 제2 비교예에서는, 제어 회로(29)로부터 각 트랜지스터(29a 내지 29d)로 신호를 출력하지 않는 무부하 시에 각 트랜지스터(29a 내지 29d)를 암전류가 흐른다. 이 암전류는 미소해도 각 단전지층(15a 내지 15d)으로부터 흘러오는 전류이므로, 암전류가 흐르는 대로 놔두면, 불필요하게 각 단전지층(15a 내지 15d)이 갖는 전기 용량이 소비되어 버린다. 따라서, 각 트랜지스터(29a 내지 29d)에 암전류가 흐르지 않도록 하기 위해서는, 각 트랜지스터(29a 내지 29d)와 직렬로 항시 개방의 릴레이를 접속하는 것이 별도로 필요해진다.According to the second comparative example, in the case of the case, since a discharge current can flow from the first, second, and fourth unit cell layers 15a, 15b, and 15d at once, it takes a long time until the end of the voltage balance control. There is no. However, in the second comparative example, a dark current flows through each of the transistors 29a to 29d at no load when no signal is output from the control circuit 29 to each of the transistors 29a to 29d. Since the dark current is a current flowing from each of the unit cell layers 15a to 15d even if it is minute, when the dark current flows as it flows, the electric capacity of each of the unit cell layers 15a to 15d is unnecessarily consumed. Therefore, in order to prevent a dark current from flowing through each of the transistors 29a to 29d, it is necessary to connect an always open relay in series with each of the transistors 29a to 29d.

그리고, 제1 비교예에서 방전용 저항을 상정 외의 큰 전류가 흘러 버리는 원인은, 이웃하는 단전지층 사이에서, 방전용 저항이나 방전용 배선 등의 부품을 공용하는 것으로 되어 있기 때문이다. 예를 들어, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이 제2 방전용 저항(24b)은 제1 단전지층(15a)의 방전에도, 또한 제2 단전지층(15b)의 방전에도 사용되고 있다. 또한, 제2 방전용 배선(22b)에는, 제1 단전지층(15a)의 방전 시에는 우측으로부터 좌측을 향해 전류가 흐르고, 제2 단전지층(15b)의 방전 시에는 좌측으로부터 우측을 향해 전류가 흐른다.In the first comparative example, the reason why a large current other than the assumption of the discharge resistance flows is because components such as the discharge resistor and the discharge wiring are shared between adjacent unit cell layers. For example, as shown in Figs. 6 and 7, the second discharge resistor 24b is used for the discharge of the first unit cell layer 15a and also for the discharge of the second unit cell layer 15b. In addition, a current flows from the right side to the left side when the first unit cell layer 15a is discharged, and a current flows from the left side to the right side when the second unit cell layer 15b is discharged. Flow.

따라서 제1 실시 형태는 이웃하는 단전지층 사이에서 방전용 저항이나 방전용 배선 등의 부품을 공용하는 일이 없도록, 바꾸어 말하면 각 단전지층마다 방전 회로를 독립으로 접속하는 것으로 한 것이다. 여기서 「독립으로 접속한다」라고 함은, 이웃하는 단전지층 사이에서 방전용 저항이나 방전용 배선 등의 부품을 공용하지 않는다고 하는 의미이다. 즉, 제1 방전 회로(20a)를 구성하고 있는 각 부품은 제1 단전지층(15a)의 방전을 위해서만, 제2 방전 회로(20b)를 구성하고 있는 각 부품은 제2 단전지층(15b)의 방전을 위해서만, 제3 방전 회로(20c)를 구성하고 있는 각 부품은 제3 단전지층(15c)의 방전을 위해서만, 제4 방전 회로(20d)를 구성하고 있는 각 부품은 제4 단전지층(15d)의 방전을 위해서만 사용된다.Therefore, in the first embodiment, the discharge circuit is independently connected to each of the unit cell layers so as not to share components such as the discharge resistor and the discharge wiring line between the adjacent unit cell layers. Here, "connecting independently" means not sharing components, such as a discharge resistance and a discharge wiring, between adjacent unit cell layers. That is, each component constituting the first discharge circuit 20a is only for discharging the first unit cell layer 15a, and each component constituting the second discharge circuit 20b is the second unit cell layer 15b. Each component constituting the third discharge circuit 20c is only for discharge, and each component constituting the fourth discharge circuit 20d is only for the discharge of the third single cell layer 15c. Only used for the discharge of).

이 결과, 제1 실시 형태에 있어서는, 제2 비교예와 같이 트랜지스터와 같은 고가의 부품을 사용하지 않아도, 복수의 단전지층(15a 내지 15d)으로부터 한번에 방전을 행하게 할 수 있게 되었다.As a result, in the first embodiment, it is possible to discharge from the plurality of unit cell layers 15a to 15d at one time without using expensive components such as transistors as in the second comparative example.

한편, 제2 방전용 단자(31b)와 제3 방전용 단자(31c) 사이는 제2 집전체(4b) 및 전극 활물질층(5, 6)을 통하고, 제4 방전용 단자(31d)와 제5 방전용 단자(31e) 사이는 제3 집전체(4c) 및 전극 활물질층(5, 6)을 통하고, 제6 방전용 단자(31f)와 제7 방전용 단자(31g) 사이는 제4 집전체(4d) 및 전극 활물질층(5, 6)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이로 인해, 제2, 제3, 제4 집전체(4b, 4c, 4d)의 면 내 및 전극 활물질층(5, 6)의 면 내의 전류가 흐르는 방향의 저항값이 방전용 저항(24a 내지 24d)의 저항값과 동일한 정도로 하면, 상기한 케이스에서는, 전압 밸런스 제어 시에, 제1 방전용 저항(24a)을 흐른 후의 전류가 제2 집전체(4b) 및 정극 활물질층(5)을 통과하여 제2 방전용 저항(24b)도 흐르는 사태가 생각된다. 이때 흐르는 전류는 원래 제2 단전지층(15b)으로부터 나온 방전 전류가 아니라, 제2 방전용 저항(24b)을 흐르는 방전 전류를 증가시켜 버리게 된다.On the other hand, between the second discharge terminal 31b and the third discharge terminal 31c through the second current collector 4b and the electrode active material layers 5 and 6, and the fourth discharge terminal 31d and the fourth discharge terminal 31b. Between the fifth discharge terminal 31e, the third current collector 4c and the electrode active material layers 5 and 6 are interposed, and between the sixth discharge terminal 31f and the seventh discharge terminal 31g, Four current collectors 4d and the electrode active material layers 5 and 6 are electrically connected. For this reason, the resistance value of the direction in which the current flows in the in-plane of the second, third, and fourth current collectors 4b, 4c, and 4d and in-plane of the electrode active material layers 5 and 6 flows through the discharge resistors 24a to 24d. In the case described above, the current after flowing through the first discharge resistor 24a passes through the second current collector 4b and the positive electrode active material layer 5 in the case of the voltage balance control. It is considered that the second discharge resistor 24b also flows. The current flowing at this time is not the discharge current originally derived from the second unit cell layer 15b, but increases the discharge current flowing through the second discharge resistor 24b.

그러나, 실제로는, 제2, 제3, 제4 집전체(4b, 4c, 4d)의 면 내 및 전극 활물질층(5, 6)의 면 내의 전류가 흐르는 방향의 저항값은 방전용 저항(24a 내지 24d)의 저항값과 비교하여 적어도 1자릿수 이상 높게 되어 있다. 즉, 제2 방전용 단자(31b)와 제3 방전용 단자(31c) 사이, 제4 방전용 단자(31d)와 제5 방전용 단자(31e) 사이, 제6 방전용 단자(31f)와 제7 방전용 단자(31g) 사이에는 방전용 저항(24a 내지 24d)의 저항값보다도 큰 고저항체[집전체(4b, 4c, 4d) 및 전극 활물질층(5, 6)]가 개재된다. 이로 인해, 상기 케이스에서 도 4에 도시한 바와 같이, 제1, 제2, 제4 단전지층(15a, 15b, 15d)으로부터 방전시키는 경우에, 제1 방전용 저항(24a)을 흐른 후의 방전 전류가 다시 제2 집전체(4b)나 정극 활물질층(5)을 통해 제2 방전용 저항(24b)을 흐르는[제2 방전용 저항(24b)을 흐르는 방전 전류가 증가하는] 경우는 없다. 바꾸어 말하면, 제1 단전지층(15a)을 방전시킬 때에는, 제1 단전지층(15a)으로부터 흘러나가는 방전 전류는 제1 단전지층(15a)에 대해 전용으로 설치되어 있는 제1 방전용 저항(24a)을 흐를 뿐이고, 제1 단전지층(15a)과 이웃하는 제2 단전지층(15b)에 대해 전용으로 설치되어 있는 제2 방전용 저항(24b)까지 흐르는 경우는 없는 것이다.However, in practice, the resistance value in the direction in which the current flows in the in-plane of the second, third, and fourth current collectors 4b, 4c, and 4d and in-plane of the electrode active material layers 5 and 6 is equal to the discharge resistance 24a. It is at least 1 digit or more higher than the resistance of -24d). That is, between the second discharge terminal 31b and the third discharge terminal 31c, between the fourth discharge terminal 31d and the fifth discharge terminal 31e, and the sixth discharge terminal 31f and the fifth discharge terminal 31d. A high resistance body (current collectors 4b, 4c, 4d and electrode active material layers 5, 6) larger than the resistance values of the discharge resistors 24a to 24d is interposed between the seven discharge terminals 31g. For this reason, as shown in FIG. 4, in the case, when discharging from the first, second, and fourth unit cell layers 15a, 15b, and 15d, the discharge current after flowing the first discharge resistor 24a. Again, there is no case where the discharge current flowing through the second discharge resistor 24b (the discharge current flowing through the second discharge resistor 24b increases) through the second current collector 4b or the positive electrode active material layer 5 again. In other words, when discharging the first unit cell layer 15a, the discharge current flowing out of the first unit cell layer 15a is provided exclusively with respect to the first unit cell layer 15a. It only flows through, and it does not flow to the 2nd discharge resistor 24b provided exclusively with respect to the 1st cell layer 15a and the 2nd cell layer 15b which adjoins.

여기서, 제1 실시 형태의 작용 효과를 설명한다.Here, the operation and effect of the first embodiment will be described.

제1 실시 형태에서는, 집전체(4)의 한쪽의 면에 정극 활물질층(5)을 다른 쪽의 면에 부극 활물질층(6)을 형성한 쌍극형 전극(3)과, 그 내부를 이온이 이동하는 전해질층(7)을, 이웃하는 당해 쌍극형 전극(3)의 정극 활물질층(5)과 부극 활물질층(6)이 당해 전해질층(7)을 사이에 두고 마주 향하도록 적층함으로써 복수의 단전지층(15a 내지 15d)이 적층된 발전 요소(2)를 갖고, 각 단전지층(15a 내지 15d)에 대해 스위칭 수단(25a 내지 25d) 및 방전 저항(24a 내지 24d)을 연결(직렬 접속)한 방전 회로(20a 내지 20d)를 독립으로 접속한다. 제1 실시 형태에 따르면, 이웃하는 독립된 방전 회로(20a 내지 20d) 사이에 고저항의 집전체(4b, 4c, 4d) 및 고저항의 전극 활물질층(5, 6)이 개재 장착된 회로가 구성된다. 이로 인해, 이웃하는 스위칭 수단(25a 내지 25d)을 모두 폐쇄해도 고저항의 집전체(4b, 4c, 4d)나 고저항의 전극 활물질층(5, 6)을 대전류가 흐르는 경우가 없으므로, 복수의 단전지층(15a 내지 15d)으로부터 한번에 방전시킬 수 있어, 전압 밸런스 제어를 종료할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.In the first embodiment, the bipolar electrode 3 in which the positive electrode active material layer 5 is formed on one surface of the current collector 4 and the negative electrode active material layer 6 is formed on the other surface thereof, and ions The plurality of moving electrolyte layers 7 are laminated such that the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 of the adjacent bipolar electrode 3 face each other with the electrolyte layer 7 interposed therebetween. Having the power generation element 2 in which the unit cell layers 15a to 15d are stacked, the switching means 25a to 25d and the discharge resistors 24a to 24d are connected (serial connection) to each unit cell layer 15a to 15d. The discharge circuits 20a to 20d are independently connected. According to the first embodiment, a circuit including high current collectors 4b, 4c and 4d and high resistance electrode active material layers 5 and 6 interposed between adjacent independent discharge circuits 20a to 20d is configured. do. Therefore, even if all of the neighboring switching means 25a to 25d are closed, a large current does not flow through the high-resistance current collectors 4b, 4c, 4d and the high-resistance electrode active material layers 5, 6, so that a plurality of It can discharge from the unit cell layers 15a-15d at once, and can shorten the time until the voltage balance control is complete.

제1 실시 형태에서는, 1개의 집전체의 면 상에 있어서 방전 전류가 흘러나가는 측의 방전용 단자(31a, 31c, 31e, 31g)와 방전 전류가 흘러오는 측의 방전용 단자(31b, 31d, 31f, 31h)를 점대칭의 위치의 주연부이고 또한 단변측의 주연부에 설치하도록 하고 있다. 제1 실시 형태에 따르면, 방전 전류가 흘러나가는 측의 방전용 단자와 방전 전류가 흘러오는 측의 방전용 단자의 설치 위치가 서로 이격되어 있으므로, 방전 전류가 흘러나가는 측의 방전용 단자와 방전 전류가 흘러오는 측의 방전용 단자 사이의 집전체 및 전극 활물질층이 보다 고저항화되어, 이웃하는 스위칭 수단을 모두 폐쇄했을 때의 방전 전류의 증가를 방지할 수 있다.In the first embodiment, the discharging terminals 31a, 31c, 31e, and 31g on the side through which the discharge current flows on the surface of one current collector and the discharging terminals 31b, 31d on the side through which the discharge current flows; 31f, 31h) are provided at the periphery of the point symmetrical position and at the periphery of the short side. According to the first embodiment, since the installation positions of the discharge terminal on the side through which the discharge current flows and the discharge terminal on the side through which the discharge current flows are spaced apart from each other, the discharge terminal and the discharge current on the side through which the discharge current flows. The current collector and the electrode active material layer between the discharge terminals on the side where the flows through become more resistant, and an increase in the discharge current when all the neighboring switching means are closed can be prevented.

제1 실시 형태에 따르면, 단전지층(15a 내지 15d)의 방전 시(전압 밸런스 제어 시)에 집전체(4a 내지 4e)의 면 내의 전류가 흐르는 방향의 저항값은 방전용 저항(24a 내지 24d)의 저항값과 비교하여 적어도 1자릿수 이상 높아지도록 하고 있으므로, 집전체(4a 내지 4e)가 더욱 고저항화되어, 이웃하는 스위칭 수단을 모두 폐쇄했을 때의 방전 전류의 증가를 방지할 수 있다.According to the first embodiment, the resistance value in the direction in which the current in the surface of the current collectors 4a to 4e flows at the time of discharging (at the voltage balance control) of the unit cell layers 15a to 15d is the resistance for discharge 24a to 24d. Since the current collectors 4a to 4e are made higher in resistance compared to the resistance value of, the current collectors 4a to 4e can be made more resistant, and an increase in the discharge current when all the neighboring switching means are closed can be prevented.

도 10은 제2 실시 형태의 전압 밸런스 제어 회로도로, 제1 실시 형태의 도 2와 동일 부분에는 동일 번호를 부여하고 있다. 도 11은 제2 실시 형태의 집전체 및 부극 활물질층의 부분의 개략 평면도를 세로로 배열한 도면으로, 제1 실시 형태의 도 3과 동일 부분에는 동일 번호를 부여하고 있다.FIG. 10 is a voltage balance control circuit diagram according to a second embodiment, wherein like numerals are assigned to the same parts as FIG. 2 in the first embodiment. 11 is a schematic plan view of vertically arranged portions of the current collector and the negative electrode active material layer of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts as FIG. 3 of the first embodiment.

제1 실시 형태는, 도 3에 도시한 바와 같이, 단변측과 장변측을 갖는 편평한 직사각 형상의 집전체(4a 내지 4e)의 면 상에 있어서 단변측의 주연부에 8개의 방전용 단자(31a 내지 31h)를 설치한 것이었다. 제2 실시 형태는, 도 11에 도시한 바와 같이 이 각 방전용 단자(31a 내지 31h)가 설치되는 단변측의 주연부에 소정의 폭으로 금속판 등으로 이루어지는 양도체(41a 내지 41h)를 배치한 것이다.In the first embodiment, as shown in Fig. 3, the eight discharge terminals 31a to the peripheral portion on the short side on the surface of the flat rectangular current collectors 4a to 4e having the short side and the long side. 31h). In the second embodiment, as shown in Fig. 11, the good conductors 41a to 41h made of metal plates or the like are disposed at predetermined widths on the periphery of the short side where the discharge terminals 31a to 31h are provided.

면 내의 전류가 흐르는 방향의 내부 저항이 상대적으로 큰(예를 들어, 저항률이 0.01Ω㎝ 이상) 집전체(4a 내지 4e)의 주연부에 방전용 단자(31a 내지 31h)를 설치하고, 이 방전용 단자(31a 내지 31h)로부터 방전시켰을 때, 정극 활물질층(5)이나 부극 활물질층(6)과 접하는 부위의 집전체 전체에 일정하지 않은 전위 분포가 발생한다. 방전용 단자에 가까운 부위일수록 방전용 단자보다 먼 부위보다도 상대적으로 많은 방전 전류가 흐르기 때문에, 방전용 단자에 가까운 부위의 전위의 저하가 방전용 단자보다 먼 부위보다도 상대적으로 커진다.Discharge terminals 31a to 31h are provided at the periphery of the current collectors 4a to 4e where the internal resistance in the direction in which the in-plane current flows is relatively large (for example, the resistivity is 0.01? Cm or more). When discharging from the terminals 31a to 31h, a dislocation distribution that is not constant occurs in the entire current collector at a portion in contact with the positive electrode active material layer 5 or the negative electrode active material layer 6. Since the portion closer to the discharging terminal flows more discharge current than the portion farther than the discharging terminal, the drop in potential at the portion near the discharging terminal is relatively larger than the portion farther than the discharging terminal.

이에 대해, 제2 실시 형태에서는, 방전용 단자(31a 내지 31h)가 설치되는 단변측의 주연부에 소정의 폭으로 금속판 등으로 이루어지는 양도체(41a 내지 41h)를 배치함으로써, 방전용 단자(31a 내지 31h)를 향해 방전 전류가 집중하는 것이 아니라, 폭이 있는 양도체(41a 내지 41h)를 향해 방전 전류가 균등하게 흐른다. 즉, 집전체의 면 내를 방전 전류가 1개소에 집중하여 흐르는 경우가 없으므로, 양도체(41a 내지 41h)를 배치하고 있지 않은 집전체의 경우와 비교하여, 전압 밸런스 제어 시에 발생하는 집전체의 전위 분포를 완화할 수 있게 된다.In contrast, in the second embodiment, the discharge terminals 31a to 31h are disposed by arranging the good conductors 41a to 41h made of metal plates or the like at predetermined widths on the periphery of the short sides where the discharge terminals 31a to 31h are provided. The discharge current flows equally toward the wide conductors 41a to 41h, rather than concentrating the discharge current toward. That is, since the discharge current does not flow centrally in one place of the surface of the current collector, compared with the case of the current collector in which the good conductors 41a to 41h are not disposed, The potential distribution can be relaxed.

또한, 전압 검출용 단자(31i)가 설치되는 제5 집전체(41a)의 단변측의 주연부에는 양도체를 설치하고 있지 않다. 이는, 집전체의 면 내에 전위 분포가 발생하는 것은 집전체로부터 방전시키기 위해서인 바, 전압 검출용 단자(31i)를 통해 방전시키는 일이 없으므로, 전압 검출용 단자(31i)의 근방의 집전체의 면 내에 전위 분포가 발생하는 경우는 없다. 따라서, 양도체를 설치할 필요가 없기 때문이다.In addition, a good conductor is not provided in the peripheral part of the short side of the 5th electrical power collector 41a in which the voltage detection terminal 31i is provided. This is because the potential distribution occurs in the surface of the current collector in order to discharge from the current collector, so that the potential is not discharged through the voltage detection terminal 31i, so that the current collector in the vicinity of the voltage detection terminal 31i Dislocation distribution does not occur in a plane. Therefore, it is not necessary to provide a good conductor.

제2 실시 형태에 따르면, 방전용 단자(31a 내지 31h)가 설치되는 단변측의 주연부에 양도체(41a 내지 41h)를 배치하고, 이 양도체(41a 내지 41h)에 방전용 단자(31a 내지 31h)를 설치하므로, 방전용 단자를 단변측의 주연부에 그대로 설치한 경우와 비교하여 집전체(15a 내지 15d)의 면 내의 전압 분포를 완화할 수 있다.According to the second embodiment, the good conductors 41a to 41h are arranged at the peripheral edge of the short side where the discharge terminals 31a to 31h are provided, and the discharge terminals 31a to 31h are disposed on the good conductors 41a to 41h. Since it is provided, the in-plane voltage distribution of the current collectors 15a to 15d can be alleviated as compared with the case where the discharge terminal is provided as it is at the peripheral part on the short side.

실시 형태에서는, 방전용 저항(24a 내지 24d)을 한쪽의 방전용 배선(32b, 32d, 32f, 32h)에 개재 장착하는 경우로 설명하였지만, 다른 쪽의 방전용 배선(32a, 32c, 32e, 32g)에 방전용 저항(24a 내지 24d)을 개재 장착해도 상관없다.In the embodiment, the discharge resistors 24a to 24d are described as being interposed on one of the discharge wirings 32b, 32d, 32f, and 32h, but the other discharge wirings 32a, 32c, 32e, and 32g are described. ) May be provided with discharge resistors 24a to 24d interposed therebetween.

실시 형태에서는, 집전체는 단변측과 장변측을 갖는 편평한 직사각 형상인 경우로 설명하였지만, 4개의 동일한 길이의 변을 갖는 편평한 정사각 형상인 경우에도 본 발명의 적용이 있다.In the embodiment, the current collector has been described in the case of a flat rectangular shape having a short side and a long side, but there is an application of the present invention even in the case of a flat square shape having four equal length sides.

1 : 스택(쌍극형 2차 전지)
2 : 전지 요소
3 : 쌍극형 전극
4 : 집전체
5 : 정극 활물질층
6 : 부극 활물질층
7 : 전해질층
15 : 단전지층
20 : 전압 밸런스 회로
20a, 20b, 20c, 20d : 방전 회로
24a 내지 24d : 방전용 저항
25a 내지 25d : 스위칭 수단
31a 내지 31h : 방전용 단자
32a 내지 32h : 방전용 배선
29 : 제어 회로1: stack (bipolar secondary battery)
2: battery element
3: bipolar electrode
4: current collector
5: positive electrode active material layer
6: negative electrode active material layer
7: electrolyte layer
15: single cell layer
20: voltage balance circuit
20a, 20b, 20c, 20d: discharge circuit
24a to 24d: resistance for discharge
25a to 25d: switching means
31a to 31h: terminal for discharge
32a to 32h: wiring for discharge
29: control circuit

Claims (5)

집전체의 한쪽의 면에 정극 활물질층을, 다른 쪽의 면에 부극 활물질층을 형성한 쌍극형 전극과, 그 내부를 이온이 이동하는 전해질층을, 이웃하는 당해 쌍극형 전극의 정극 활물질층과 부극 활물질층이 당해 전해질층을 사이에 두고 마주 향하도록 적층함으로써 복수의 단전지층이 적층된 발전 요소를 갖고,
상기 각 단전지층에 대해 스위칭 수단 및 방전 저항을 연결한 방전 회로를 독립으로 접속하고,
상기 방전 회로는 상기 스위칭 수단 및 방전 저항의 직렬 접속의 양 단부에 한 쌍의 방전용 단자를 구비하고, 이 한 쌍의 방전용 단자를 1개의 단전지층에 포함되는 2개의 집전체의 주연부에 설치하는 것을 특징으로 하는, 쌍극형 2차 전지.The positive electrode active material layer of the said bipolar electrode which adjoins the bipolar electrode in which the positive electrode active material layer was formed in one surface of the electrical power collector, the negative electrode active material layer was formed in the other surface, and the electrolyte layer which an ion moves to its inside, The negative electrode active material layer is laminated so as to face each other with the electrolyte layer interposed therebetween to have a power generation element in which a plurality of unit cell layers are stacked.
A discharge circuit connecting a switching means and a discharge resistor is independently connected to each of the unit cell layers,
The discharge circuit includes a pair of discharge terminals at both ends of the series connection of the switching means and the discharge resistor, and the pair of discharge terminals are provided at the periphery of two current collectors included in one unit cell layer. The bipolar secondary battery characterized by the above-mentioned. 삭제delete 제1항에 있어서, 1개의 집전체의 면 상에 있어서 방전 전류가 흘러나가는 측의 방전용 단자와 방전 전류가 흘러오는 측의 방전용 단자를 점대칭의 위치의 주연부이고 또한 단변측의 주연부에 설치하는 것을 특징으로 하는, 쌍극형 2차 전지.The discharge terminal on the side through which the discharge current flows and the discharge terminal on the side through which the discharge current flows are provided on the periphery of the point symmetrical position and on the periphery of the short side on the surface of one current collector. The bipolar secondary battery characterized by the above-mentioned. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 단전지층의 방전 시에 상기 집전체의 면 내의 전류가 흐르는 방향의 저항값이 상기 방전용 저항의 저항값과 비교하여 적어도 1자릿수 이상 높은 것을 특징으로 하는, 쌍극형 2차 전지.The resistance value of the direction in which the electric current flows in the surface of the said electrical power collector at the time of discharge of the said single cell layer is higher than the resistance value of the said discharge resistance, It is characterized by the above-mentioned. , Bipolar secondary battery. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 방전용 단자가 설치되는 단변측의 주연부에 양도체를 배치하고, 이 양도체에 상기 제1 또는 제2 방전용 단자를 설치하는 것을 특징으로 하는, 쌍극형 2차 전지.4. A conductor according to claim 1 or 3, wherein a good conductor is arranged at the periphery of the short side where the first or second discharge terminal is provided, and the first or second discharge terminal is provided on the good conductor. A bipolar secondary battery.
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