KR20170009940A - 조전지의 이상 판정 방법 및 조전지의 이상 판정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은,　2차 전지 셀(2)을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성되는 조전지의 이상 판정 방법에 있어서, 2차 전지 셀(2)의 각각에 부착된 검출 센서(5)에 의해, 그 2차 전지 셀(2)의 각각의 팽창을 검출하고, 2개 이상의 2차 전지 셀(2)로부터 검출된 팽창에 근거하여, 이들 중의 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다.

Description

조전지의 이상 판정 방법 및 조전지의 이상 판정 장치{METHOD FOR DETERMINING ABNORMALITY IN BATTERY PACK, AND DEVICE FOR DETERMINING ABNORMALITY IN BATTERY PACK}
본 발명은, 2차 전지 셀을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성되는 조전지(組電池)의 이상 판정 방법 및 이상 판정 장치에 관한 것이다.
근래, 리튬 이온 2차 전지로 대표되는 밀폐형 2차 전지는, 휴대전화나 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 차량과 같은 전동차량용의 전원으로서도 이용되고 있다. 2차 전지를 구성하는 셀, 즉 2차 전지 셀(단전지(單電池)라고도 부름)은, 양극과 음극을 이들의 사이에 세퍼레이터를 두고서 두루 감거나(捲回) 또는 적층하여 이루어지는 전극 그룹(群)과, 그 전극 그룹을 수용하는 외장체(外裝體)를 구비한다. 일반적으로는, 외장체로서 라미네이트 필름이나 금속캔이 이용되며, 그 내부의 밀폐공간에 전극 그룹이 전해액과 함께 수용된다.
상술한 전동 차량용의 전원과 같이 고전압이 필요하게 되는 용도에서는, 복수의 2차 전지 셀에 의해 구성된 조전지를 케이스 내에 수용하여 이루어지는 전지 모듈이 이용된다. 일반적으로, 이러한 조전지는, 2차 전지 셀의 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성된다. 예컨대, 2개의 2차 전지 셀이 병렬로 접속된 병렬체 2개를 직렬로 접속한, 이른바 2 병렬 2 직렬의 조전지가 이용된다. 차량에 탑재되는 전지 모듈은, 전지 팩의 형태로 이용된다. 전지 팩에서는, 직렬로 접속된 복수의 전지 모듈이, 컨트롤러 등의 제반 기기와 함께 케이스 내에 수용된다.
그런데, 조전지를 구성하는 어떠한 2차 전지 셀에 이상이 생기면, 이에 기인하여 문제로 이어지는 경우가 있다. 예컨대, 과충전의 이상을 일으켜 전해액이 분해되면, 그 분해가스에 의한 내압(內壓)의 상승에 따라 2차 전지 셀이 팽창하여, 그대로 충방전이 차단되지 않을 경우에는 발화나 파열에 이르게 된다. 이러한 문제를 적확하게 회피하려면, 단순히 이상의 유무를 판정하는 것만으로는 충분하지 못한 경우가 있어, 조전지를 구성하는 2차 전지 셀 중에서 어느 2차 전지 셀에 이상이 발생하였는지를 특정할 수 있는 수법이 요망된다. 또, 그러한 이상의 타입(type)을 추정할 수 있는 것이면, 보다 한층 바람직한 것이 된다.
특허문헌 1, 2에는, 2차 전지 셀을 복수로 직렬로 접속하여 구성된 조전지의 이상을 판정하는 장치가 기재되어 있다. 또, 특허문헌 3에는, 배터리의 열화(劣化)를 판정하는 장치가 기재되어 있다. 그러나, 이들 장치는, 여러 가지의 전압에 근거하여 판정을 행하는 것이기 때문에, 2차 전지 셀의 병렬체를 포함하는 조전지에는 적합하지 않은 경우가 있다. 즉, 병렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 사이에서는, 이들의 전압이 서로 같아지기 때문에, 어떠한 2차 전지 셀에 이상이 발생되어 있어도 판별하기가 어려워, 검출 정밀도가 낮아지는 것으로 생각된다.
특허문헌 4에는, 변형 게이지(gauge)를 이용하여 2차 전지 셀의 응력(應力) 변화를 측정하고, 이에 근거하여 충전의 완료 시기를 검지하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법은, 정상적인 2차 전지 셀로부터 응력 변화를 검출하는 것에 불과하며, 2차 전지 셀에 이상이 발생하였음을 판정할 수 있는 것은 아니다. 하물며, 조전지를 구성하는 2차 전지 셀 중에서 어느 2차 전지 셀에 이상이 발생하였는지를 특정하는 것은 불가능한 것으로 생각된다.
일본 특허공개공보 제2001-25173호 일본 특허공개공보 제2007-18871호 일본 특허공개공보 제2002-345164호 일본 특허공개공보 H05-326027호
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 2차 전지 셀의 병렬체를 포함하는 조전지에 대하여, 그 조전지를 구성하는 2차 전지 셀 중에서 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 조전지의 이상 판정 방법 및 조전지의 이상 판정 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 관한 조전지의 이상 판정 방법은, 2차 전지 셀을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성되는 조전지의 이상 판정 방법에 있어서, 2차 전지 셀의 각각에 부착한 검출 센서에 의해, 그 2차 전지 셀의 각각의 팽창을 검출하고, 2개 이상의 2차 전지 셀로부터 검출된 팽창에 근거하여, 그들 중의 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 것이다.
상기 이상 판정 방법에서는, 2차 전지 셀의 각각의 팽창에 근거하여, 그 2차 전지 셀 중에서 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생하였음을 판정한다. 2차 전지 셀의 팽창은, 조전지를 구성하는 2차 전지 셀의 각각에 부착한 검출 센서에 의해 검출된다. 본 발명자들은, 상술한 과충전의 이상이나 그 밖의 이상이 발생했을 경우에, 2차 전지 셀의 팽창에 관하여 여러 가지의 현상이 보인다는 것에 주목하여, 2개 이상의 2차 전지 셀로부터 검출되는 팽창의 양태를 지표(指標)로 함으로써, 2차 전지 셀의 병렬체를 포함하는 조전지에 대하여 특정한 2차 전지 셀의 이상을 판정하는 수법을 생각해 낸 것이다.
또, 본 발명에 관한 조전지의 이상 판정 장치는, 2차 전지 셀을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성되는 조전지의 이상 판정 장치에 있어서, 상기 2차 전지 셀의 각각에 부착되고, 그 2차 전지 셀의 팽창을 검출하는 검출 센서와, 2개 이상의 2차 전지 셀로부터 검출된 팽창에 근거하여, 그들 중의 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생하였음을 판정하는 이상 판정 수단을 구비하는 것이다. 이로써, 상기의 이상 판정 방법을 실현하기 위한 장치가 제공된다.
본 발명에 관한 조전지의 이상 판정 방법 또는 이상 판정 장치에 있어서, 2차 전지 셀의 이상의 발생에 관한 구체적인 판정 처리로서는, 이하의 제 1~제 4 양태를 들 수 있다.
제 1 양태에서는, 충전 중에, 제 1의 2차 전지 셀의 팽창이, 그 제 1의 2차 전지 셀과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 크고, 또한, 제 1의 2차 전지 셀과 병렬 관계에 있는 제 2의 2차 전지 셀의 팽창이, 그 제 2의 2차 전지 셀과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 작은 경우에, 제 2의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 상기 제 2의 2차 전지 셀에는, 저항 이상이 발생한 것으로 추정된다.
제 1 및 제 2의 2차 전지 셀이 병렬 관계에 있을 때, 예컨대 제 2의 2차 전지 셀에 저항 이상이 생기면, 충전 중에 제 1의 2차 전지 셀이 크게 부푼다. 이는, 병렬로 접속된 2차 전지 셀의 사이에서는 전압이 같아지기 때문에, 제 2의 2차 전지 셀의 저항의 증대에 수반하여 제 1의 2차 전지 셀에 많은 전류가 흐르기 때문이다. 또, 이들과 직렬 관계에 있는 정상적인 2차 전지 셀의 팽창에 비해, 제 1의 2차 전지 셀의 팽창은 커지고, 제 2의 2차 전지 셀이 팽창은 작아진다. 따라서, 제 1 양태에 의하면, 저항 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
제 2 양태에서는, 충전 중에, 적어도 1개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가 소정치를 상회(上廻)하고, 다른 적어도 2개의 2차 전지 셀이 팽창의 속도가, 각각 상기 소정치를 하회(下廻)하며 또한 서로 실질적으로 같은 경우에, 그 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에는, 과충전의 이상이 발생한 것으로 추정된다.
충전 중인 2차 전지 셀이 정상인 경우, 그 2차 전지 셀의 팽창은, 주로 활물질(活物質)의 체적 변화에 의해 일어난다. 이에 대하여, 과충전의 이상이 발생한 2차 전지 셀에서는, 전해액의 분해가스에 의해 팽창이 촉진되기 때문에, 정상적인 2차 전지 셀에 비해 팽창의 속도(단위시간당 팽창의 변화량)가 빨라진다. 따라서, 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀이 있고, 다른 2차 전지 셀의 팽창의 속도가 상기 소정치를 하회하며 또한 서로 실질적으로 같으면, 그 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에 과충전의 이상이 발생되어 있을 개연성이 높다. 이와 같이, 제 2 양태에 의하면, 과충전의 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
제 3 양태에서는, 충방전하고 있지 않는 정지(靜止) 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서 팽창의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에는, 가스 발생의 이상이 발생한 것으로 추정된다.
충방전하고 있지 않는 정지 중의 상태에 있어서, 모든 2차 전지 셀이 정상이면, 이들의 충전 심도(深度) 및 방전 심도는 서로 동등하고, 충방전에 기여하는 활물질의 체적 변화량은 동일해질 것이다. 따라서, 2개 이상의 2차 전지 셀의 사이에서, 팽창의 차가 소정치를 상회할 정도로 큰 경우에는, 그 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에 가스 발생의 이상이 발생되어 있을 개연성이 높다. 이와 같이, 제 3 양태에 의하면, 가스 발생의 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
제 4 양태에서는, 충방전하고 있지 않는 정지 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서, 같은 충방전 사이클 내에서의 충전 심도가 다른 2점 사이에 있어서의 팽창의 변화량의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중 팽창의 변화량이 작은 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 팽창의 변화량이 작은 쪽의 2차 전지 셀에는, 활물질의 실활(失活) 이상이 발생한 것으로 추정된다.
충방전하고 있지 않는 정지 중의 상태에 있어서, 같은 충방전 사이클에서의 충전 심도가 다른 2점 사이에 있어서의 팽창의 변화량을 비교함으로써, 2차 전지 셀에 있어서의 가스 발생량의 차이를 무시할 수 있는 조건에서, 충방전에 따른 활물질의 체적 변화량을 비교할 수 있다. 따라서, 상기 팽창의 변화량의 차가 크면, 비교한 2차 전지 셀의 사이에서 활물질의 체적 변화량이 크게 다르다. 이는, 충방전에 기여하는 활물질이 감소한 2차 전지 셀이 존재함을 의미하며, 그 2차 전지 셀에는 활물질의 실활 이상이 발생되어 있을 개연성이 높다. 이와 같이, 제 4 양태에 의하면, 활물질의 실활 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
2차 전지 셀의 이상에 기인한 문제를 적확하게 회피함에 있어서는, 2차 전지 셀에 이상이 발생하였다는 판정에 따라서 상기 조전지의 충방전을 차단하는 것이 바람직하다.
상기 검출 센서가 고분자 매트릭스층을 가지며, 상기 고분자 매트릭스층은, 그 고분자 매트릭스층의 변형에 따라 외장(外場)에 변화를 주는 필러를 분산시켜 함유한 것이고, 2차 전지 셀에 상기 고분자 매트릭스층을 부착하여, 그 고분자 매트릭스층의 변형에 따른 상기 외장의 변화에 의해 2차 전지 셀의 팽창을 검출하는 것이 바람직하다. 이로써 2차 전지 셀의 팽창을 고감도로 검출하여, 이상의 발생을 양호한 정밀도로 판정할 수가 있다.
상기에 있어서는, 상기 고분자 매트릭스층이 상기 필러로서의 자성 필러를 함유하고, 상기 검출부가 상기 외장으로서의 자장(磁場)의 변화를 검출하는 것이 바람직하다. 이로써, 고분자 매트릭스층의 변형에 따른 자장의 변화를 배선 없이 검출할 수가 있다. 또, 감도 영역이 넓은 홀 소자를 검출부로서 이용할 수 있기 때문에, 보다 광범위에 걸쳐 고감도의 검출이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 이상 판정 장치를 갖는 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 검출 센서가 부착된 2차 전지 셀의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 팽창의 변화량을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 검출 센서가 장착된 2차 전지 셀의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 A－A 단면도이다.
도 6은 검출 센서가 부착된 2차 전지 셀의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 B－B 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1은, 전기자동차나 하이브리드 차량과 같은 전동 차량에 탑재되는 시스템을 나타내고 있다. 본 시스템은, 본 발명의 일 실시예인 이상 판정 장치를 갖는 동시에, 충방전 가능한 2차 전지인 전지 모듈(1)을 구비한다. 전지 모듈(1)은 1개만 도시되어 있으나, 실제로는 복수의 전지 모듈(1)을 포함한 전지 팩으로서 장비된다. 전지 팩에서는, 복수의 전지 모듈(1)이 직렬로 접속되며, 이들이 컨트롤러 등의 제반 기기와 함께 케이스 내에 수용된다. 전지 팩의 케이스는, 차량 탑재에 적합한 형상으로, 예컨대 차량의 바닥 형상에 맞춘 형상으로 형성된다.
전지 모듈(1)에서는, 복수의 2차 전지 셀(2)(이하, 단순히 「셀(2)」이라 부르는 경우가 있음)에 의해 구성된 조전지가 케이스 내에 수용되어 있다. 본 실시형태에서는, 2개의 셀(2)로 이루어지는 병렬체 2개를 직렬로 접속하여 이루어지는, 이른바 2 병렬 2 직렬의 조전지가 이용되고 있다. 조전지의 구성은, 2차 전지 셀을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체가 복수로 직렬로 접속된 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 즉, 병렬체를 구성하는 2차 전지 셀은 3개 이상이어도 무방하고, 직렬로 접속되는 병렬체는 3개 이상이어도 무방하다. 어느 쪽이든, 사용되는 조전지는 4개 이상의 2차 전지 셀에 의해 구성된다.
도 2와 같이, 셀(2)은, 외장체(21) 내의 밀폐 공간에 전극 그룹(도시 생략)이 수용된 밀폐형 2차 전지이다. 그 전극 그룹은, 양극과 음극이 이들의 사이에 세퍼레이터를 두고서 두루 감기거나 또는 적층된 구조를 가지며, 세퍼레이터에는 전해액이 유지되어 있다. 외장체(21)는 알루미늄 라미네이트 박(箔)(laminated foil) 등의 라미네이트 필름이지만, 그 대신에 원통형 또는 각형(角型)의 금속 캔을 사용하여도 무방하다. 본 실시형태에서는, 셀(2)이, 용량 1. 44Ah의 라미네이트형 리튬 이온 2차 전지(사이즈：세로 90㎜×가로 30㎜×두께 4㎜)인 예를 나타낸다.
이상 판정 장치는, 검출 센서(5)와 이상 판정 수단을 구비한다. 검출 센서(5)는, 셀(2)의 각각에 부착되어, 그 셀(2)의 팽창을 검출한다. 이상 판정 수단은, 2개 이상의 셀(2)로부터 검출된 팽창에 근거하여, 이들 중의 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생하였음을 판정한다. 검출 센서(5)에 의해 검출한 신호는 제어 회로(6)에 전달되며, 이로써 셀(2)의 각각의 팽창에 관한 정보가 제어 회로(6)에 공급된다. 제어 회로(6)는, 그 정보에 근거하여 상기의 판정을 실시한다. 이상 판정 수단은, 이러한 판정 처리를 제어 회로(6)가 실행함으로써 실현된다.
구체적인 판정 처리로서, 이하의 제 1~제 4 양태를 들 수 있다. 이상 판정 수단은, 제 1~제 4 양태 중 적어도 하나, 바람직하게는 전부를 실행하도록 구성되어 있다. 설명의 편의상, 4개의 셀(2)에 대하여, 이들을 구별하기 위해 셀(C1~C4)이라 칭하는 경우가 있다.
제 1 양태에서는, 충전 중에, 셀(C1; 제 1의 2차 전지 셀의 일례)의 팽창이, 그 셀(C1)과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 크고, 또한, 셀(C1)과 병렬 관계에 있는 셀(C2; 제 2의 2차 전지 셀의 일례)의 팽창이, 그 셀(C2)과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 작은 경우에, 셀(C2)에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 경우에는, 셀(C2)에 저항 이상이 발생한 것으로 추정된다. 또한, 셀(C2~C4) 중 어느 것이 제 1의 2차 전지 셀에 상당하여도 무방하다.
저항 이상을 일으킨 셀(C2)이 포함되는 병렬체에서는, 그 병렬체에 속하는 다른 셀(C1)이, 전지 모듈(1)로서 일정 전류에 의한 충전 중에 크게 부푼다. 이는, 병렬 관계에 있는 셀(C1, C2)의 사이에서는 전압이 서로 같아지기 때문에, 셀(C2)의 저항의 증대에 수반하여, 셀(C1)에 많은 전류가 흘러 충전 심도가 깊어지기 때문이다. 또, 이들과 직렬 관계에 있는 정상적인 셀(C3, C4)의 팽창에 비해, 셀(C1)의 팽창은 커지고, 이상이 있는 셀(C2)의 팽창은 작아진다. 따라서, 제 1 양태에서는, 저항 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
상술한, 셀(C1)과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀, 및, 셀(C2)과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀은, 셀(C3, C4) 중 어느 것이어도 무방하지만, 같은 2차 전지 셀을 대상으로 하는 것이 바람직하다. 단, 셀(C3, C4)이 정상인 상태에 있어서, 이들의 팽창은 실질적으로 같아지기 때문에, 셀(C1, C2)과 팽창을 비교하는 2차 전지 셀은 같지 않아도 무방하다. 또, 팽창을 비교할 때에는, 허용 오차 범위로서 미리 설정되는 소정치를 고려할 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 셀(C1)의 팽창이 셀(C3(또는 C4))의 팽창보다 크고, 셀(C2)의 팽창이 셀(C3(또는 C4))의 팽창보다 작으면, 셀(C2)에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 때, 셀(C1)과 셀(C2) 간의 팽창의 차가 소정치를 초과하는 것을 조건에 추가하여도 된다. 그 대신에 또는 추가로, 셀(C1)과 셀(C3(또는 C4)) 간의 팽창의 차와, 셀(C2)과 셀(C3(또는 C4)) 간의 팽창의 차가, 각각 소정치를 초과하는 것을 조건에 추가하여도 된다.
셀(C2)이 정상이고, 그 이외의 어떠한 2차 전지 셀에 이상이 발생되어 있는 경우에는, 이들 중에서 특정한 2차 전지 셀(셀(C1, C3, C4) 중 어느 것)에 이상이 발생하였음이 판정되도록, 이러한 판정 처리는, 조전지를 구성하는 모든 셀(C1~C4)의 팽창에 근거하여 행해지는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 제 1 양태에서는, 조전지를 구성하는 셀(C1~C4) 중에서 특정한 2차 전지 셀(상기 예에서는 셀(C2))에 이상이 발생하였음을 판정할 수 있으며, 그 이상의 타입으로서 저항 이상이 추정된다.
제 2 양태에서는, 충전 중에, 적어도 1개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가 소정치를 상회하고, 다른 적어도 2개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가, 각각 상기 소정치를 하회하며 또한 서로 실질적으로 같은 경우에, 그 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 경우에는, 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에 과충전의 이상이 발생한 것으로 추정된다. 팽창의 속도는, 단위시간당 팽창의 변화량을 나타낸다.
예컨대, 셀(C1)의 팽창의 속도가 소정치를 상회하고, 다른 적어도 2개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가, 각각 상기 소정치를 하회하며 또한 서로 실질적으로 같은 경우에는, 셀(C1)에 이상이 발생한 것으로 판정된다. 다른 적어도 2개의 2차 전지 셀은, 셀(C2~C4)의 어느 조합이어도 무방하지만, 셀(C1) 이외의 모든 2차 전지 셀을 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 소정치는, 과충전의 이상이 발생한 2차 전지 셀에 있어서의 팽창의 속도로서, 미리 실험적으로 구해지는 값이다.
셀(C1)에 과충전의 이상이 발생되어 있는 경우, 그 셀(C1)에서는, 전해액의 분해가스에 의해 팽창이 촉진되어, 정상적인 셀(C2~C4)보다 팽창의 속도가 빨라진다. 셀(C2~C4)에서는, 충전에 기인하는 활물질의 체적 변화에 의한 팽창을 일으키지만, 과충전의 이상에 따른 팽창에 비하면, 그 속도는 느리다. 따라서, 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 셀(C1)이 있고, 다른 셀(C2~C4)의 팽창의 속도가 상기 소정치를 하회하며 또한 서로 실질적으로 같으면, 셀(C1)에 과충전의 이상이 발생되어 있을 개연성이 높다. 따라서, 제 2 양태에서는, 과충전의 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
셀(C1)이 정상이고, 그 이외의 어떠한 2차 전지 셀에 이상이 발생되어 있는 경우에는, 이들 중에서 특정한 2차 전지 셀(셀(C2~C4) 중 어느 것)에 이상이 발생하였음이 판정되도록, 이러한 판정 처리는, 조전지를 구성하는 모든 셀(C1~C4)의 팽창에 근거하여 행해지는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 제 2 양태에서는, 조전지를 구성하는 셀(C1~C4) 중에서 특정한 2차 전지 셀(상기의 예에서는 셀(C1))에 이상이 발생하였음을 판정할 수 있으며, 그 이상의 타입으로서 과충전의 이상이 추정된다.
제 3 양태에서는, 충방전하고 있지 않는 정지 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서 팽창의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중의 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 경우에는, 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에 가스 발생의 이상이 발생한 것으로 추정된다.
예컨대, 정지 중에 있어서, 셀(C1)과 셀(C2) 간의 팽창의 차가 소정치를 상회하고, 그 중의 팽창이 큰 쪽이 셀(C1)인 경우에는, 그 셀(C1)에 이상이 발생한 것으로 판정된다. 비교하는 2차 전지 셀의 조합은 특별히 제한되지 않으며, 병렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 사이에서 비교해도 되고, 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 사이에서 비교해도 된다. 상기의 소정치는, 가스 발생의 이상을 일으킨 셀과 그렇지 않은 셀 간의 팽창의 차로서, 미리 실험적으로 구해지는 값이다.
정지 중에 있어서, 모든 셀(C1~C4)이 정상이면, 이들의 충전 심도 및 방전 심도는 서로 동등하고, 충방전에 기여하는 활물질의 체적 변화량은 동일해질 것이다. 따라서, 정지 중임에도 불구하고, 셀(C1)과 셀(C2) 간의 팽창의 차가 소정치를 상회할 정도로 크고, 셀(C1)의 팽창 쪽이 큰 경우에는, 그 셀(C1)에 가스 발생의 이상이 발생되어 있을 개연성이 높다. 따라서, 제 3 양태에서는, 가스 발생의 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
셀(C1)이 정상이고, 그 이외의 어떠한 2차 전지 셀에 이상이 발생되어 있을 경우에는, 이들 중에서 특정한 2차 전지 셀(셀(C2~C4) 중 어느 것)에 이상이 발생하였음이 판정되도록, 이러한 판정 처리는, 조전지를 구성하는 모든 셀(C1~C4)의 팽창에 근거하여 행해지는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 제 3 양태에서는, 조전지를 구성하는 셀(C1~C4) 중에서 특정한 2차 전지 셀(상기의 예에서는 셀(C1))에 이상이 발생하였음을 판정할 수 있으며, 그 이상의 타입으로서 가스 발생의 이상이 추정된다.
제 4 양태에서는, 충방전하고 있지 않는 정지 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서, 같은 충방전 사이클 내에서의 충전 심도가 다른 2점 사이에 있어서의 팽창의 변화량의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중 팽창의 변화량이 작은 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정한다. 이 경우에는, 팽창의 변화량이 작은 쪽의 2차 전지 셀에 활물질의 실활 이상이 발생한 것으로 추정된다.
충방전하고 있지 않는 정지 중의 상태에 있어서, 같은 충방전 사이클에서의 충전 심도가 다른 2점 사이에 있어서의 팽창의 변화량을 비교함으로써, 2차 전지 셀 마다의 가스 발생량의 차이를 무시할 수 있는 조건에서, 충방전에 따른 활물질의 체적 변화량을 비교할 수가 있다. 따라서, 이러한 팽창의 변화량의 차가 크면, 비교한 2차 전지 셀의 사이에서 활물질의 체적 변화량이 크게 다르다. 이 점은, 충방전에 기여하는 활물질이 감소한 2차 전지 셀이 존재함을 의미하며, 그 2차 전지 셀에는 활물질의 실활 이상이 발생되어 있을 개연성이 높다. 따라서, 제 4 양태에 의하면, 활물질의 실활 이상을 일으킨 2차 전지 셀이 특정된다.
여기서, 셀(C1~C3)의 팽창이 도 3의 관계에 있는 경우를 예시한다. 그래프의 횡축은, 충방전의 사이클 수이며, 충방전의 3 사이클째까지 나타내어져 있다. 그래프의 종축은, 2차 전지 셀의 팽창이며, 후술하는 바와 같은 자성을 이용한 검출 센서(5)에서는 자속 밀도의 변화(자장의 변화)로서 검출된다. 설명의 편의상, 셀(C4)의 팽창을 기재하고 있지 않지만, 실제로는, 셀(C4)의 팽창도 포함하여, 조전지를 구성하는 모든 2차 전지 셀을 대상으로 하여 판정하는 것이 바람직하다.
도 3의 예에서는, 같은 충방전 사이클에서의 충전 심도가 다른 2점 사이로서, 3 사이클째의 완전 충전 상태가 되는 점(A)으로부터 완전 방전 상태가 되는 점(B)의 사이를 취하여, 셀(C1~C3)의 팽창의 변화량(t1~t3)을 계산하고 있다. 상기 충전 심도가 다른 2점은, 같은 충방전 사이클에 있어서의 정지 중의 시점으로부터 적절히 선택된다. 팽창의 변화량(t1~t3)의 차가 소정치를 상회할 경우, 예컨대 t1과 t3 간의 차가 소정치를 상회할 경우에는, 셀(C1, C3)의 사이에서 활물질의 체적 변화량이 크게 다른 것으로 추측된다. 그리고, 그 팽창의 변화량이 작은 셀(C3)에서는, 충방전에 기여하는 활물질이 감소한 점에서, 활물질의 실활 이상이 판정된다. 상기 소정치는, 활물질의 실활 이상을 일으킨 셀과 그렇지 않은 셀 간의 팽창의 변화량의 차로서, 미리 실험적으로 구해지는 값이다.
2차 전지 셀의 사이에서 가스 발생량에 차이가 발생되어 있으면, 팽창의 값(종축의 값)에 차가 발생하는데, 상기와 같이 팽창의 변화량(t1~t3)을 비교함으로써, 그 2차 전지 셀마다의 가스 발생량의 차이를 무시할 수 있는 조건이 된다. 예컨대, 셀(C1)과 셀(C2)의 사이에서는 팽창의 값(종축의 값)에 차가 있지만, 그 팽창의 변화량(t1, t2)을 이용함으로써, 이들 가스 발생량의 차이에 의해 영향을 받지 않는 조건에 있어서, 활물질의 체적 변화량을 비교할 수가 있다. 본 예에서는, 팽창의 변화량(t1, t2)이 대략 동일하기 때문에, 셀(C2)에 활물질의 실활 이상은 판정되지 않는다.
이상과 같이, 제 4 양태에서는, 조전지를 구성하는 셀(C1~C4) 중에서 특정한 2차 전지 셀(상기의 예에서는 셀(C3))에 이상이 발생하였음을 판정할 수 있으며, 그 이상의 타입으로서 활물질의 실활 이상이 추정된다.
본 실시형태의 이상 판정 장치는, 셀(2)의 이상에 기인한 문제를 적확하게 회피하도록, 셀(2)에 이상이 발생하였다는 판정에 따라 조전지의 충방전을 차단하는 차단 수단을 구비한다. 구체적으로는, 제어 회로(6)가, 셀(2)에(셀(C1~C4) 중 어느 것에) 이상이 발생한 것으로 판정하였으면, 그에 따라 스위칭 회로(7)에 신호를 발신하여 발전 장치(또는 충전 장치; 8)로부터의 전류를 차단하여, 조전지에 대한 충방전이 차단되는 상태로 한다. 차단 수단은, 이러한 처리를 제어 회로(6)가 실행함으로써 실현된다.
본 실시형태에서는, 도 2와 같은 검출 센서(5)가 셀(2)에 부착되어 있다. 검출 센서(5)는, 셀(2)에 부착된 고분자 매트릭스층(3)과, 검출부(4)를 구비한다. 고분자 매트릭스층(3)은, 그 고분자 매트릭스층(3)의 변형에 따라 외장에 변화를 주는 필러를 분산시켜 함유하고, 검출부(4)는, 그 외장의 변화를 검출한다. 셀(2)이 부풀어 고분자 매트릭스층(3)이 변형되면, 그 고분자 매트릭스층(3)의 변형에 따른 외장의 변화가 검출부(4)에 의해 검출된다. 이와 같이 하여, 셀(2)의 팽창이 검출 센서(5)에 의해 검출된다.
고분자 매트릭스층(3)은, 셀(2)의 팽창에 따른 유연한 변형이 가능한 엘라스토머 소재 등에 의해 형성된다. 고분자 매트릭스층(3)은, 예컨대 세로 5㎜×가로 30㎜×두께 1.0㎜의 시트형상으로 성형되고, 그 부착에는 필요에 따라 접착제나 접착 테이프가 이용된다. 검출부(4)는, 외장의 변화를 검출할 수 있는 부위에 배치되며, 바람직하게는 셀(2)의 팽창에 의한 영향을 잘 받지 않는 비교적 견고한 부위에 부착된다. 본 실시형태에서는, 전지 모듈(1)의 케이스(도시 생략)의 내면에 검출부(4)를 부착하고 있지만, 그 케이스의 외면 등 다른 부위에 부착하여도 무방하다. 전지 모듈(1)의 케이스는, 예컨대 금속 또는 플라스틱에 의해 형성되며, 라미네이트 필름이 이용되는 경우도 있다.
도 2의 예에서는, 고분자 매트릭스층(3)을 외장체(21)의 외면에 부착하고 있지만, 셀(2)의 팽창을 검출할 수 있는 한에 있어서, 이것을 다른 부위에 배치하여도 무방하고, 셀(2)의 내부에 배치하는 것도 가능하다. 또, 검출하는 셀의 팽창은, 과충전의 이상을 일으켰을 때의 가스의 팽창을 요인으로 한 내압의 상승에 기인하는 것뿐만 아니라, 그래파이트(graphite) 등의 전극 활물질의 실활을 요인으로 한 전극의 팽창에 기인하는 것이어도 무방하다.
도 4, 5의 예에서는, 고분자 매트릭스층(3)이 전극 그룹(22)에 부착되어 있다. 상기 전극 그룹(22)은, 양극과 음극이 이들의 사이에 세퍼레이터를 두고 두루 감긴 구조를 갖는다. 고분자 매트릭스층(3)은, 외장체(21)와 전극 그룹(22)의 사이에 존재하고 있으며, 외장체(21)의 내면으로부터 떼어도 된다. 전극 그룹(22)이 팽창하여 고분자 매트릭스층(3)이 변형되면, 그에 따른 외장의 변화가 검출부(4)에 의해 검출된다. 따라서, 전극의 팽창에 기인한 셀(2)의 팽창이 검출 센서(5)에 의해 검출된다. 검출부(4)는, 외장체(21)의 외면에 부착되어 있지만, 도 2와 같이 전지 모듈의 케이스에 부착하여도 무방하다.
도 6, 7의 예에서는, 고분자 매트릭스층(3)이 외장체(21)의 내면에 부착되어, 전극 그룹(23)과 접하지 않게 배치되어 있다. 전극 그룹(23)은, 양극과 음극이 이들의 사이에 세퍼레이터를 두고 적층된 구조를 갖는다. 분해가스의 발생에 의해 압력이 상승하여 고분자 매트릭스층(3)이 변형되면, 그에 따른 외장의 변화가 검출부(4)에 의해 검출된다. 검출부(4)는, 외장체(21)의 외면에 부착되어 있지만, 도 2와 같이 전지 모듈의 케이스에 부착하여도 무방하다.
본 실시형태에서는, 고분자 매트릭스층(3)이 상기 필러로서의 자성 필러를 함유하며, 검출부(4)가 상기 외장으로서의 자장의 변화를 검출한다. 이 경우, 고분자 매트릭스층(3)은, 엘라스토머 성분으로 이루어지는 매트릭스에 자성 필러가 분산되어 이루어지는 자성 엘라스토머층인 것이 바람직하다.
자성 필러로서는, 희토류계, 철계, 코발트계, 니켈계, 산화물계 등을 들 수 있는데, 보다 높은 자력(磁力)이 얻어지는 희토류계가 바람직하다. 자성 필러의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 구(球)형상, 편평(扁平)형상, 바늘형상, 기둥형상 및 부정형(不定形) 중 어느 것이어도 무방하다. 자성 필러의 평균 입경(粒徑)은, 바람직하게는 0.02~500㎛, 보다 바람직하게는 0.1~400㎛, 더 바람직하게는 0.5~300㎛이다. 평균 입경이 0.02㎛보다 작으면, 자성 필러의 자기 특성이 저하되는 경향이 있으며, 평균 입경이 500㎛를 초과하면, 자성 엘라스토머층의 기계적 특성이 저하되어 물러지는 경향이 있다.
자성 필러는, 착자(着磁) 후에 엘라스토머 내에 도입하여도 무방하나, 엘라스토머에 도입한 후에 착자하는 것이 바람직하다. 엘라스토머에 도입한 후에 착자함으로써 자석의 극성의 제어가 용이해지고, 자장의 검출이 용이해진다.
엘라스토머 성분으로는, 열가소성 엘라스토머, 열경화성 엘라스토머 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 열가소성 엘라스토머로서는, 예컨대 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리부타디엔계 열가소성 엘라스토머, 폴리이소프렌계 열가소성 엘라스토머, 불소 고무계 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있다. 또, 열경화성 엘라스토머로서는, 예컨대 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리클로로프렌 고무, 니트릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무 등의 디엔계 합성 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 부틸 고무, 아크릴 고무, 폴리우레탄 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무 등의 비(非)디엔계 합성 고무, 및 천연 고무 등을 들 수 있다. 이 중 바람직한 것은 열경화성 엘라스토머이며, 이는 전지의 발열이나 과부하에 따른 자성 엘라스토머의 소성(塑性) 변형을 억제할 수 있기 때문이다. 더 바람직하게는, 폴리우레탄 고무(폴리우레탄 엘라스토머라고도 함) 또는 실리콘 고무(실리콘 엘라스토머라고도 함)이다.
폴리우레탄 엘라스토머는, 폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 얻어진다. 폴리우레탄 엘라스토머를 엘라스토머 성분으로서 이용할 경우, 활성 수소 함유 화합물과 자성 필러를 혼합하고, 여기에 이소시아네이트 성분을 혼합시켜 혼합액을 얻는다. 또, 이소시아네이트 성분에 자성 필러를 혼합하고, 활성 수소 함유 화합물을 혼합시킴으로써 혼합액을 얻을 수도 있다. 그 혼합액을 이형(離型) 처리한 몰드 내에 부어 넣고(注型), 그 후 경화 온도까지 가열하여 경화시킴으로써, 자성 엘라스토머를 제조할 수가 있다. 또한, 실리콘 엘라스토머를 엘라스토머 성분으로서 이용할 경우, 실리콘 엘라스토머의 전구체에 자성 필러를 넣어 혼합하고, 틀 내에 넣으며, 그 후 가열하여 경화시킴으로써 자성 엘라스토머를 제조할 수 있다. 또, 필요에 따라 용제(溶劑)를 첨가하여도 무방하다.
폴리우레탄 엘라스토머에 사용할 수 있는 이소시아네이트 성분으로서는, 폴리우레탄의 분야에 있어서 공지된 화합물을 사용할 수 있다. 예컨대, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, p-크실릴렌디이소시아네이트, m-크실릴렌디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 등의 지방족디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 이소포론(isophorone)디이소시아네이트, 노르보르난디이소시아네이트 등의 지환식(脂環式) 디이소시아네이트를 들 수 있다. 이들은 1종으로 이용하여도, 2종 이상을 혼합하여 이용하여도 무방하다. 또, 이소시아네이트 성분은, 우레탄 변성, 알로파네이트(allophanate) 변성, 뷰렛 변성 및 이소시아누레이트 변성 등의 변성화된 것이어도 무방하다. 바람직한 이소시아네이트 성분은, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 보다 바람직하게는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트이다.
활성 수소 함유 화합물로서는, 폴리우레탄의 기술분야에 있어서, 통상적으로 이용되는 것을 이용할 수 있다. 예컨대, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌옥사이드와 에틸렌옥사이드의 공중합체 등으로 대표되는 폴리에테르 폴리올, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리에틸렌아디페이트, 3-메틸-1,5-펜탄아디페이트로 대표되는 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리카프로락톤과 같은 폴리에스테르글리콜과 알킬렌카보네이트의 반응물 등으로 예시되는 폴리에스테르 폴리카보네이트폴리올, 에틸렌카보네이트를 다가(多價) 알코올과 반응시키고, 이어서 얻어진 반응 혼합물을 유기 디카르복실산과 반응시킨 폴리에스테르 폴리카보네이트폴리올, 폴리히드록실 화합물과 아릴카보네이트 간의 에스테르 교환 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트폴리올 등의 고분자량 폴리올을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 된다.
활성 수소 함유 화합물로서 상술한 고분자량 폴리올 성분 외에, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-비스(2-히드록시에톡시)벤젠, 트리메틸올 프로판, 글리세린, 1,2,6-헥산트리올, 펜타에리스리톨, 테트라메틸올시클로헥산, 메틸글루코시드, 소르비톨, 만니톨, 둘시톨(dulcitol), 수크로오스, 2,2,6,6-테트라키스(히드록시메틸) 시클로헥산올, 및 트리에탄올아민 등의 저분자량 폴리올 성분, 에틸렌디아민, 트릴렌디아민, 디페닐메탄디아민, 디에틸렌트리아민 등의 저분자량 폴리아민 성분을 이용하여도 무방하다. 이들은 1종을 단독으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 된다. 또한, 4,4'-메틸렌비스(o-클로로아닐린)(MOCA), 2,6-디클로로-p-페닐렌디아민, 4,4'-메틸렌비스(2,3-디클로로아닐린), 3,5-비스(메틸티오)-2,4-톨루엔디아민, 3,5-비스(메틸티오)-2,6-톨루엔디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민, 트리메틸렌글리콜-디-p-아미노벤조에이트, 폴리테트라메틸렌옥사이드-디-p-아미노벤조에이트, 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, N,N'-디-sec-부틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디이소프로필-5,5'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-5,5'-테트라이소프로필디페닐메탄, m-크실릴렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 및 p-크실릴렌디아민 등으로 예시되는 폴리아민류를 혼합할 수도 있다. 바람직한 활성 수소 함유 화합물은, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 프로필렌옥사이드와 에틸렌옥사이드의 공중합체, 3-메틸-1,5-펜탄디올과 아디프산(adipic acid)으로 이루어지는 폴리에스테르 폴리올, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌글리콜, 프로필렌옥사이드와 에틸렌옥사이드의 공중합체이다.
이소시아네이트 성분과 활성 수소 함유 화합물의 바람직한 조합으로서는, 이소시아네이트 성분으로서, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 및 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 1종 또는 2종 이상과, 활성 수소 함유 화합물로서, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 프로필렌옥사이드와 에틸렌옥사이드의 공중합체, 및 3-메틸-1,5-펜탄아디페이트의 1종 또는 2종 이상의 조합이다. 보다 바람직하게는, 이소시아네이트 성분으로서, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시아네이트와, 활성 수소 함유 화합물로서, 폴리프로필렌글리콜, 및/또는 프로필렌옥사이드와 에틸렌옥사이드의 공중합체의 조합이다.
자성 필러의 방청(anticorrosive) 등을 목적으로 하여, 고분자 매트릭스층(3)의 유연성을 손상시키지 않을 정도로, 고분자 매트릭스층(3)을 시일(封止, seal)하는 시일재를 설치하여도 무방하다. 시일재로는, 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예컨대 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리부타디엔계 열가소성 엘라스토머, 폴리이소프렌계 열가소성 엘라스토머, 불소계 열가소성 엘라스토머, 에틸렌·아크릴산 에틸 코폴리머(copolymer), 에틸렌·초산비닐 코폴리머, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 염소화 폴리에틸렌, 불소수지, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리부타디엔 등을 들 수 있다. 또, 열경화성 수지로서는, 예컨대 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 스티렌·부타디엔 고무, 폴리클로로프렌 고무, 아크릴로니트릴·부타디엔 고무 등의 디엔계 합성 고무, 에틸렌·프로필렌 고무, 에틸렌·프로필렌·디엔 고무, 부틸 고무, 아크릴 고무, 폴리우레탄 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무 등의 비(非)디엔계 고무, 천연 고무, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이러한 필름은 적층되어 있어도 무방하고, 또, 알루미늄 박 등의 금속박이나 상기 필름 상에 금속이 증착된 금속 증착막을 포함하는 필름이어도 무방하다.
고분자 매트릭스층(3)은, 분산된 필러와 기포를 함유하는 발포체여도 무방하다. 발포체로서는, 일반적인 수지 폼을 이용할 수 있으나, 압축 영구 뒤틀림(歪) 등의 특성을 고려할 때 열경화성 수지 폼을 이용하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지 폼으로서는, 폴리우레탄 수지 폼, 실리콘 수지 폼 등을 들 수 있으며, 이 중 폴리우레탄 수지 폼이 적합하다. 폴리우레탄 수지 폼에는, 위에서 기재한 이소시아네이트 성분이나 활성 수소 함유 화합물을 사용할 수가 있다.
자성 엘라스토머 내의 자성 필러의 양은, 엘라스토머 성분 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 1~450 중량부, 보다 바람직하게는 2~400 중량부이다. 이것이 1 중량부보다 적으면, 자장의 변화를 검출하기 어려워지는 경향이 있으며, 450 중량부를 초과하면, 자성 엘라스토머 자체가 물러지는 경우가 있다.
고분자 매트릭스층(3)은, 그 두께 방향으로 필러가 편재하고 있는 것이어도 무방하다. 예컨대, 고분자 매트릭스층(3)이, 필러가 상대적으로 많은 일방(一方) 측의 영역과, 필러가 상대적으로 적은 타방(他方) 측의 영역의 2층으로 이루어지는 구조여도 무방하다. 필러를 많이 함유하는 일방 측의 영역에서는, 고분자 매트릭스층(3)의 작은 변형에 대한 외장의 변화가 커지기 때문에, 낮은 내압에 대한 센서 감도를 높일 수 있다. 또, 필러가 상대적으로 적은 타방 측의 영역은 비교적 유연하여 움직이기 쉬우며, 이 영역을 부착함으로써, 고분자 매트릭스층(3, 특히 일방측의 영역)이 변형되기 쉬워진다.
일방측의 영역에서의 필러 편재율(偏在率)은, 바람직하게는 50을 초과하고, 보다 바람직하게는 60 이상이며, 더욱 바람직하게는 70 이상이다. 이 경우, 타방 측의 영역에서의 필러 편재율은 50 미만이 된다. 일방 측의 영역에서의 필러 편재율은 최대 100이며, 타방 측의 영역에서의 필러 편재율은 최소 0이다. 따라서, 필러를 포함하는 엘라스토머층과, 필러를 포함하지 않는 엘라스토머층의 적층체 구조여도 무방하다. 필러의 편재에는, 엘라스토머 성분에 필러를 도입한 후, 실온 혹은 소정의 온도에서 정치(靜置)하고, 그 필러의 무게에 의해 자연 침강시키는 방법을 사용할 수 있으며, 정치하는 온도나 시간을 변화시킴으로써 필러 편재율을 조정할 수 있다. 원심력이나 자력과 같은 물리적인 힘을 이용하여, 필러를 편재시켜도 무방하다. 혹은, 필러의 함유량이 다른 복수의 층으로 이루어지는 적층체에 의해 고분자 매트릭스층을 구성하여도 무방하다.
필러 편재율은, 이하의 방법에 의해 측정된다. 즉, 주사형 전자현미경-에너지 분산형 X선 분석 장치(SEM－EDS)를 이용하여, 고분자 매트릭스층의 단면(斷面)을 100배로 관찰한다. 그 단면의 두께 방향 전체의 영역과, 그 단면을 두께 방향으로 이등분한 2개의 영역에 대하여, 각각 원소 분석에 의해 필러 고유의 금속 원소(본 실시형태의 자성 필러이면 예컨대 Fe 원소)의 존재량을 구한다. 이 존재량에 대해, 두께 방향 전체의 영역에 대한 일방 측의 영역의 비율을 산출하고, 이것을 일방측의 영역에서의 필러 편재율로 한다. 타방측의 영역에서의 필러 편재율도, 이와 마찬가지이다.
필러가 상대적으로 적은 타방측의 영역은, 기포를 함유하는 발포체로 형성되어 있는 구조여도 무방하다. 이로써, 고분자 매트릭스층(3)이 더욱 변형하기 쉬워져 센서 감도가 높아진다. 또, 타방측의 영역과 함께 일방측의 영역이 발포체로 형성되어 있어도 무방하며, 그 경우의 고분자 매트릭스층(3)은 전체가 발포체가 된다. 이러한 두께 방향의 적어도 일부가 발포체인 고분자 매트릭스층은, 복수의 층(예컨대, 필러를 함유하는 무발포층과, 필러를 함유하지 않는 발포층)으로 이루어지는 적층체에 의해 구성되어 있어도 무방하다.
자장의 변화를 검출하는 검출부(4)에는, 예컨대, 자기 저항 소자, 홀 소자, 인덕터, MI소자, 플럭스 게이트 센서(flux gate sensor) 등을 이용할 수 있다. 자기 저항 소자로서는, 반도체 화합물 자기 저항 소자, 이방성 자기 저항 소자(AMR), 거대 자기 저항 소자(GMR), 터널 자기 저항 소자(TMR)를 들 수 있다. 이 중 바람직한 것은 홀 소자이며, 이는 광범위에 걸쳐 높은 감도를 가져, 검출부(4)로서 유용하기 때문이다. 홀 소자에는, 예컨대 아사히 카세이 일렉트로닉스 가부시키가이샤에서 제조한 EQ-430L을 사용할 수 있다.
상술한 실시형태에서는, 2차 전지 셀이 리튬 이온 2차 전지인 예를 나타내었으나, 이것으로 한정되지 않는다. 사용되는 2차 전지 셀은, 리튬 이온 전지 등의 비수계(非水系) 전해액 2차 전지로 한정되지 않으며, 니켈 수소 전지 등의 수계 전해액 2차 전지여도 무방하다.
상술한 실시형태에서는, 검출 센서가, 자장의 변화에 따라 팽창을 검출하는 예를 나타내었으나, 전기장(電場) 등의 다른 외장의 변화를 이용하는 구성이어도 무방하다. 예컨대, 고분자 매트릭스층이 필러로서 금속 입자, 카본 블랙, 카본 나노 튜브 등의 도전성 필러를 함유하고, 검출부가 외장으로서의 전기장의 변화(저항 및 유전율의 변화)를 검출하는 구성을 생각할 수 있다.
조전지를 구성하는 2차 전지 셀의 각각의 팽창을 검출할 수 있는 것이라면, 공지된 압력 센서 등을 검출 센서로서 사용하여도 무방하다. 단, 2차 전지 셀의 팽창을 고감도로 검출함에 있어서는, 상술한 바와 같은 고분자 매트릭스층과 검출부를 구비한 검출 센서가 유용하고, 전지 모듈 내부의 좁은 간격 내에 배치할 수 있다는 점에서도 사용 편리성이 뛰어나다.
본 발명은 상술한 실시형태에 의해 전혀 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 각종 개량 변경이 가능하다.
1;　전지 모듈
2;　2차 전지 셀
3;　고분자 매트릭스층
4;　검출부
5;　검출 센서
6;　제어 회로
7;　스위칭 회로
8;　발전 장치 또는 충전 전원
21; 외장체
22; 전극 그룹
23;　전극 그룹

Claims (16)

  1. 2차 전지 셀을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성되는 조전지(組電池)의 이상 판정 방법으로서, 2차 전지 셀의 각각에 부착된 검출 센서에 의해, 그 2차 전지 셀의 각각의 팽창을 검출하고, 2개 이상의 2차 전지 셀로부터 검출된 팽창에 근거하여, 이들 중의 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조전지의 이상 판정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    충전 중에, 제 1의 2차 전지 셀의 팽창이, 그 제 1의 2차 전지 셀과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 크고, 또한, 제 1의 2차 전지 셀과 병렬 관계에 있는 제 2의 2차 전지 셀의 팽창이, 그 제 2의 2차 전지 셀과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 작은 경우에, 제 2의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 조전지의 이상 판정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    충전 중에, 적어도 1개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가 소정치를 상회하고, 다른 적어도 2개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가, 각각 상기 소정치를 하회하며 또한 서로 실질적으로 같은 경우에, 그 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 조전지의 이상 판정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,　
    충방전하고 있지 않는 정지(靜止) 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서 팽창의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중의 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 조전지의 이상 판정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,　
    충방전하고 있지 않는 정지 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서, 같은 충방전 사이클 내에서의 충전 심도(深度)가 다른 2점 사이에 있어서의 팽창의 변화량의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중의 팽창의 변화량이 작은 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 판정하는 조전지의 이상 판정 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차 전지 셀에 이상이 발생했다는 판정에 따라 상기 조전지의 충방전을 차단하는 조전지의 이상 판정 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,　
    상기 검출 센서가 고분자 매트릭스층을 가지며, 상기 고분자 매트릭스층은, 그 고분자 매트릭스층의 변형에 따라 외장(外場)에 변화를 주는 필러를 분산시켜 함유한 것이고,
    2차 전지 셀에 상기 고분자 매트릭스층을 부착하여, 그 고분자 매트릭스층의 변형에 따른 상기 외장의 변화에 의해 2차 전지 셀의 팽창을 검출하는 조전지의 이상 판정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,　
    상기 고분자 매트릭스층이 상기 필러로서의 자성 필러를 함유하고, 상기 검출부가 상기 외장으로서의 자장의 변화를 검출하는 조전지의 이상 판정 방법.
  9. 2차 전지 셀을 복수로 병렬로 접속하여 구성된 병렬체를 복수로 직렬로 접속하여 구성되는 조전지의 이상 판정 장치로서,
    상기 2차 전지 셀의 각각에 부착되어, 그 2차 전지 셀의 팽창을 검출하는 검출 센서와,
    2개 이상의 2차 전지 셀로부터 검출된 팽창에 근거하여, 이들 중의 특정한 2차 전지 셀에 이상이 발생하였음을 판정하는 이상 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조전지의 이상 판정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,　
    충전 중에, 제 1의 2차 전지 셀의 팽창이, 그 제 1의 2차 전지 셀과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 크고, 또한, 제 1의 2차 전지 셀과 병렬 관계에 있는 제 2의 2차 전지 셀의 팽창이, 그 제 2의 2차 전지 셀과 직렬 관계에 있는 2차 전지 셀의 팽창보다 작은 경우에, 제 2의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 상기 이상 판정 수단이 판정하는 조전지의 이상 판정 장치.
  11. 제 9항에 있어서,　
    충전 중에, 적어도 1개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가 소정치를 상회하고, 다른 적어도 2개의 2차 전지 셀의 팽창의 속도가, 각각 상기 소정치를 하회하며 또한 서로 실질적으로 같은 경우에, 그 팽창의 속도가 소정치를 상회하는 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 상기 이상 판정 수단이 판정하는 조전지의 이상 판정 장치.
  12. 제 9항에 있어서,　
    충방전하고 있지 않는 정지 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서 팽창의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중의 팽창이 큰 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 상기 이상 판정 수단이 판정하는 조전지의 이상 판정 장치.
  13. 제 9항에 있어서,　
    충방전하고 있지 않는 정지 중에, 적어도 2개의 2차 전지 셀의 사이에서, 같은 충방전 사이클 내에서의 충전 심도가 다른 2점 사이에 있어서의 팽창의 변화량의 차가 소정치를 상회할 경우에, 그 중의 팽창의 변화량이 작은 쪽의 2차 전지 셀에 이상이 발생한 것으로 상기 이상 판정 수단이 판정하는 조전지의 이상 판정 장치.
  14. 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,　
    2차 전지 셀에 이상이 발생했다는 판정에 따라 상기 조전지의 충방전을 차단하는 차단 수단을 구비하는 조전지의 이상 판정 장치.
  15. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 센서가, 2차 전지 셀에 부착되는 고분자 매트릭스층과, 검출부를 구비하고,
    상기 고분자 매트릭스층이, 그 고분자 매트릭스층의 변형에 따라 외장에 변화를 주는 필러를 분산시켜 함유하며, 상기 검출부가 상기 외장의 변화를 검출하는 조전지의 이상 판정 장치.
  16. 제 15항에 있어서,　
    상기 고분자 매트릭스층이 상기 필러로서의 자성 필러를 함유하고, 상기 검출부가 상기 외장으로서의 자장의 변화를 검출하는 조전지의 이상 판정 장치.
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KR1020187009245A KR101882223B1 (ko) 2014-06-30 2015-04-09 조전지의 이상 판정 방법 및 조전지의 이상 판정 장치

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017158923A1 (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 東洋ゴム工業株式会社 密閉型二次電池の残容量予測方法、残容量予測システム、電池内部情報の取得方法及び電池制御方法
JP2017168422A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 東洋ゴム工業株式会社 密閉型二次電池の残容量予測方法及び残容量予測システム
US11482733B2 (en) * 2016-04-06 2022-10-25 The Trustees Of Princeton University Device and method for mechanically detecting anomalous battery operation
KR101891727B1 (ko) * 2016-12-01 2018-08-24 국민대학교산학협력단 홀센서를 이용한 배터리상태 감지장치 및 이를 적용한 배터리
WO2018138969A1 (ja) * 2017-01-27 2018-08-02 株式会社村田製作所 二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、充放電制御装置
CN106855612B (zh) * 2017-02-21 2019-09-24 山东大学 计及非线性容量特性的分数阶KiBaM电池模型及参数辨识方法
CN109101374A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 北京小米移动软件有限公司 电池供电的设备及检测方法
CN111033873A (zh) * 2017-08-25 2020-04-17 松下知识产权经营株式会社 蓄电系统以及管理装置
JP7000845B2 (ja) * 2017-12-25 2022-01-19 トヨタ自動車株式会社 ニッケル水素電池の再生装置および再生方法
KR102298105B1 (ko) * 2019-01-08 2021-09-03 주식회사 엘지에너지솔루션 스웰링 게이지를 구비한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
JP2020187951A (ja) * 2019-05-16 2020-11-19 トヨタ自動車株式会社 電池の検査方法、電池の検査装置および電池
KR20210060865A (ko) * 2019-11-19 2021-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 금속 입자가 분산된 열전도성 수지를 포함하는 전지 모듈, 이를 검사하는 방법 및 시스템
US11215519B2 (en) * 2020-02-20 2022-01-04 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Device component swelling detection
KR20210143603A (ko) * 2020-05-20 2021-11-29 주식회사 엘지에너지솔루션 내부 압력을 측정하는 압력 감지장치를 포함하는 파우치형 이차전지
CN115144753B (zh) * 2022-06-27 2023-08-08 杭州煦达新能源科技有限公司 梯次储能电池运行安全检测系统、方法及储能系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05326027A (ja) 1992-05-22 1993-12-10 Honda Motor Co Ltd 二次電池の充電制御方法
JP2001025173A (ja) 1999-07-02 2001-01-26 Denso Corp 組電池の異常判定装置及び組電池の異常判定方法
JP2002345164A (ja) 2001-05-11 2002-11-29 Nippon Soken Inc バッテリ充電装置
JP2007018871A (ja) 2005-07-07 2007-01-25 Toyota Motor Corp 二次電池の制御装置及びこの装置を搭載するシステム

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250904A (en) * 1991-08-08 1993-10-05 Advanced Power Technology Inc. Device for predicting imminent failure of a stationary lead acid battery in a float mode
CN1220297C (zh) * 2001-06-05 2005-09-21 日本电池株式会社 组合电池装置
JP4078553B2 (ja) * 2003-10-21 2008-04-23 新神戸電機株式会社 車両用リチウム電池モジュール
KR100614393B1 (ko) * 2004-09-24 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩
KR100579377B1 (ko) * 2004-10-28 2006-05-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP5048366B2 (ja) * 2007-03-16 2012-10-17 産電子工業株式会社 保護装置
FR2916306B1 (fr) * 2007-05-15 2009-07-17 Batscap Sa Module pour ensembles de stockage d'energie electrique permettant la detection du vieillissement desdits ensembles.
CN201319516Y (zh) * 2008-11-26 2009-09-30 广州西格美信电子科技有限公司 用于移动设备的自适应外挂电池
KR101351427B1 (ko) * 2010-02-12 2014-01-14 주식회사 엘지화학 이차전지의 스웰링 감지 제어장치
US8395519B2 (en) * 2010-11-19 2013-03-12 General Electric Company Device and method of determining safety in a battery pack
CN105244557A (zh) * 2010-11-30 2016-01-13 住友理工株式会社 蓄电装置
FR2972857B1 (fr) * 2011-03-18 2013-04-19 Commissariat Energie Atomique Procede de determination d'etat de fin de charge d'un accumulateur li-ion a electrode negative en alliage, accumulateur et assemblage d'accumulateurs associes
KR101307369B1 (ko) * 2011-05-23 2013-09-11 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지팩
US9608299B2 (en) * 2011-06-08 2017-03-28 Purdue Research Foundation Battery and battery-sensing apparatuses and methods
JP5670863B2 (ja) * 2011-11-09 2015-02-18 株式会社東芝 蓄電池劣化診断システムおよびその方法
JP5845908B2 (ja) * 2012-01-13 2016-01-20 三菱自動車工業株式会社 電源装置
US9737244B2 (en) * 2012-03-13 2017-08-22 Purdue Research Foundation Sensor having ferrogel with magnetic particles
EP2645527A1 (en) * 2012-03-26 2013-10-02 Samsung SDI Co., Ltd. Battery pack
US9306252B2 (en) * 2012-06-11 2016-04-05 Nucleus Scientific, Inc. Dynamic pressure control in a battery assembly
US8717186B2 (en) * 2012-06-28 2014-05-06 Xunwei Zhou Detection of swelling in batteries
JP2014063693A (ja) * 2012-09-24 2014-04-10 Toshiba Corp 二次電池装置および電池容量推定システム
JP6192436B2 (ja) * 2012-10-19 2017-09-06 東洋ゴム工業株式会社 曲げセンサー
TWM464918U (zh) * 2013-04-18 2013-11-01 Reduce Carbon Energy Develop Co Ltd 二次電池的主動式平衡充放電控制裝置
JP6093253B2 (ja) * 2013-06-21 2017-03-08 株式会社マキタ バッテリユニット

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05326027A (ja) 1992-05-22 1993-12-10 Honda Motor Co Ltd 二次電池の充電制御方法
JP2001025173A (ja) 1999-07-02 2001-01-26 Denso Corp 組電池の異常判定装置及び組電池の異常判定方法
JP2002345164A (ja) 2001-05-11 2002-11-29 Nippon Soken Inc バッテリ充電装置
JP2007018871A (ja) 2005-07-07 2007-01-25 Toyota Motor Corp 二次電池の制御装置及びこの装置を搭載するシステム

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