WO2013084594A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2013084594A1
WO2013084594A1 PCT/JP2012/076700 JP2012076700W WO2013084594A1 WO 2013084594 A1 WO2013084594 A1 WO 2013084594A1 JP 2012076700 W JP2012076700 W JP 2012076700W WO 2013084594 A1 WO2013084594 A1 WO 2013084594A1
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WO
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battery
battery module
unit
unauthorized use
battery information
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/076700
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
泰隆 中村
西尾　直樹
純 池澤
下井田　良雄
敏文 福重
大二朗 櫻井
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • a plurality of batteries and a plurality of memories provided corresponding to each of the plurality of batteries and recording deterioration information of each of the plurality of batteries are provided, and the battery shields the pair of electrodes and the pair of electrodes from the outside.
  • a battery pack including an exterior portion and having the memory provided inside the exterior portion is known from Patent Document 1.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery module that improves the reliability as a reusable product.
  • the present invention includes a detection unit that detects unauthorized use of a battery module, and a battery information management unit that, when detected by the detection unit, prevents battery information from being taken out of the battery module. Solve the above problems.
  • the present invention when unauthorized use of a battery module is detected, the information of the single cell managed by the battery information management unit cannot be output to the outside, so that the reuse of the battery module related to unauthorized use is suppressed. As a result, the reliability of the reused battery module can be improved.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. It is a fragmentary sectional view of the battery module which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a fragmentary sectional view of the battery module which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • the battery module 1 includes a single battery 301 and a cell controller (ADC: Autonomous Decentralized Cell Controller) 400.
  • the unit cell 301 is composed of a primary battery or a secondary battery.
  • the cell controller 400 includes a detection unit 401, a voltage measurement unit 402, a capacity adjustment unit 403, a power supply circuit 404, a communication unit 405, a control unit 406, a volatile recording unit 407, and a nonvolatile recording unit 408. And is housed in a lid 40 to be described later, and is composed of electronic components.
  • FIG. 2 is a plan view of the unit cell 101.
  • the unit cell 101 is a lithium ion-based, flat plate, laminate type secondary battery (thin battery), a positive electrode plate, a separator, a negative electrode plate, a positive electrode terminal 111 (positive electrode terminal), and a negative electrode terminal. 112 (negative electrode terminal), an upper exterior member 113, a lower exterior member 114, and an electrolyte (not shown).
  • Each of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate is not limited to one sheet, and may be composed of a plurality of sheets.
  • the positive electrode plate, the separator, the negative electrode plate, and the electrolyte constitute the power generation element 115, the positive electrode plate and the negative electrode plate constitute the electrode plate, and the upper exterior member 113 and the lower exterior member 114 constitute a pair of exterior members.
  • the positive electrode plate constituting the power generation element 115 has a positive electrode side current collector extending to the positive electrode terminal 111 and positive electrode layers respectively formed on both main surfaces of part of the positive electrode side current collector.
  • the positive electrode layer of the positive electrode plate is not formed over both main surfaces of the positive electrode side current collector, but when the power generation element 115 is configured by stacking the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate.
  • the positive electrode layer is formed only on the portion of the positive electrode plate that substantially overlaps the separator.
  • the positive electrode side current collector of the positive electrode plate is made of an electrochemically stable metal foil such as an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, or a nickel foil.
  • the positive electrode layer of the positive electrode plate is made of, for example, lithium composite oxide such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), or lithium cobaltate (LiCoO 2 ), chalcogen (S, Se, Te)
  • a positive electrode active material such as a compound, a conductive agent such as carbon black, an adhesive such as an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene, and a solvent, It is formed by applying to both main surfaces, drying and rolling.
  • the negative electrode plate constituting the power generation element 115 includes a negative electrode side current collector extending to the negative electrode terminal 112 and negative electrode layers respectively formed on both main surfaces of part of the negative electrode side current collector.
  • the negative electrode layer of the negative electrode plate is not formed over both main surfaces of the negative electrode side current collector, but when the power generating element 115 is formed, the negative electrode plate substantially overlaps the separator. Only the negative electrode layer is formed.
  • the negative electrode side current collector of the negative electrode plate is made of an electrochemically stable metal foil such as nickel foil, copper foil, stainless steel foil, or iron foil.
  • the negative electrode layer of the negative electrode plate is, for example, a negative electrode active material that occludes and releases lithium ions of the positive electrode active material, such as amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, or graphite.
  • the separator of the power generation element 115 prevents the short-circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate described above, and may have a function of holding the electrolyte.
  • This separator is a microporous membrane made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), for example, and when overcurrent flows, the pores of the layer are blocked by the heat generation, thereby blocking the current It also has.
  • the separator according to this example is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film, or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric can also be used. .
  • the power generation element 115 described above is formed by laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate via a separator.
  • the positive electrode plate is connected to the positive electrode terminal 111 made of metal foil via the positive electrode side current collector, while the negative electrode plate is similarly connected to the negative electrode made of metal foil via the negative electrode side current collector.
  • Each is connected to a terminal 112.
  • the positive electrode terminal 111 and the negative electrode terminal 112 are not particularly limited as long as they are electrochemically stable metal materials.
  • an aluminum foil, an aluminum alloy foil, A copper foil, nickel foil, etc. can be mentioned.
  • nickel foil, copper foil, stainless steel foil, iron foil, etc. can be mentioned similarly to the above-mentioned negative electrode side collector, for example.
  • the power generation element 115 described above is housed and sealed in the upper exterior member 113 and the lower exterior member 114.
  • the upper exterior member 113 and the lower exterior member 114 of this example are both resistant from the inner side to the outer side of the unit cell 101, such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer.
  • an outer layer made of an excellent resin film is made of an excellent resin film.
  • both the upper exterior member 113 and the lower exterior member 114 are made of a resin such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer on one surface (inner surface of the flat battery) of a metal foil such as an aluminum foil. It is made of a flexible material, such as a resin-metal thin film laminate, in which the other surface (the outer surface of the flat battery) is laminated with a polyamide resin or a polyester resin.
  • These exterior members 113 and 114 enclose the above-described power generation element 115, part of the electrode terminal 111 and part of the electrode terminal 112, and the internal space formed by the exterior members 113 and 114 contains an organic liquid solvent. While injecting a liquid electrolyte having a lithium salt such as lithium chlorate, lithium borofluoride or lithium hexafluorophosphate as a solute, the space formed by the exterior members 113 and 114 is sucked into a vacuum state, and then the exterior The outer peripheral edges of the members 113 and 114 are heat-sealed and sealed with a hot press.
  • a liquid electrolyte having a lithium salt such as lithium chlorate, lithium borofluoride or lithium hexafluorophosphate
  • FIG. 3 is a perspective view of the unit cell 101 and the unit cell 201.
  • the unit cell 101 shown in FIG. 3 has a plate-like electrode terminal 111 at the end, and a plate-like electrode terminal 112 is provided at the opposite end of the electrode terminal 111 toward the outside of the battery. ing.
  • the electrode terminal 111 has an anode, and the electrode terminal 112 has a cathode polarity.
  • the electrode terminals 111 and 112 in FIG. 3 may be formed by processing the tip portions of the electrode terminals 111 and 112 in FIG. 2, and separate electrodes are connected to the electrode terminals 111 and 112 in FIG. 2. You may form by.
  • the spacer 121 and the spacer 122 sandwich the electrode terminal 111, and the spacer 123 and the spacer 124 sandwich the electrode terminal 112.
  • the spacer has an insulating property, and maintains the insulating property between the unit cell 101 and the unit cell 201 to be stacked.
  • the output terminal 131 is electrically connected to the electrode terminal 111 and becomes the output terminal 131 of the battery module shown in FIG.
  • the unit cell 201 is laminated from the upper surface of the unit cell 101.
  • the spacer 221 is a spacer for sandwiching the electrode terminal 211 of the unit cell 201 from above and below, and indicates a lower spacer.
  • the spacer 223 is a spacer for sandwiching the electrode terminal 212 of the unit cell 201 from above and below, and similarly indicates a lower spacer.
  • the electrode terminal 211 has a cathode polarity
  • the electrode terminal 212 has an anode polarity.
  • FIG. 3 shows only the state in which the two unit cells 101 and 201 are stacked, but when stacking three or more unit cells, another unit cell is stacked from the upper surface of the unit cell, The electrode terminal of the positive electrode of another unit cell is connected to the electrode terminal 212. Thereby, three unit cells are stacked in series connection.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the battery module 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of the battery module 1 and the lid body 40.
  • a single cell 301 of the battery module 1 is formed by stacking a plurality of single cells 101 and 201 shown in FIG.
  • the output terminals 131 and 132 of the anode and the cathode are connected to one end of the unit cell 301.
  • the insulating cover 302 is attached to the end face side of the unit cell 301 to which the output terminals 131 and 132 are connected, covers the electrode terminal, and maintains insulation between the electrode terminal and the outside of the unit cell.
  • the insulating cover 303 is attached to the side opposite to the connection surface of the output terminals 131 and 132.
  • the spacers 304 and 305 are formed by stacking the spacers 121 to 124 shown in FIG. 3, and are arranged between the unit cells 301 to fix the unit cells 301 at predetermined positions.
  • the case 360 includes an upper case 361 and a lower case 362. As shown in the drawing, an assembly such as the unit cell 301 is placed in the lower case 362, and the opening of the upper case 361 and the lower case 362 are crimped to form the unit cell 301. And spacers 304, 305 and the like are accommodated. Case 360 is formed of a thin steel plate.
  • the insertion port 307 is provided in the central portion of the insulating cover 302 and is fitted to the lid 40 described later.
  • the lid 40 is fitted into the insertion port 307, the unit cell 301 and the cell controller 400 accommodated in the lid 40 are electrically connected.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • An insertion port 307 is formed in the insulating cover 302.
  • the insertion port 307 is formed so as to match the shape of the main body 42 of the lid 40.
  • a recess 302 a is formed on the upper surface of the insertion port 307 so as to be recessed from the surface toward the inside of the insulating cover 302 above the insertion port 307. When the lid 40 is inserted into the insertion port 307, the recess 302a faces the recess 421a on the lid 40 side.
  • the lid 40 has a plate-like plate portion 41 and a columnar main body portion 42 along the side surface of the battery module 1.
  • the main body 42 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and includes four surfaces including an upper surface 421 and a lower surface 422.
  • the main body portion 42 extends from the flat portion of the plate portion 41 toward the power generation element 115.
  • the plate part 41 and the main body part 42 are integrally formed, for example, formed of resin or the like.
  • the lid body 40 is a housing body that houses the cell controller 400 for managing the state of the unit cell 301.
  • the electronic components inside the main body 42 are mounted on a substrate (not shown), and the substrate is provided along the inner wall surface of the main body 42.
  • the lid 40 and the cell 301 are connected by a wiring 43.
  • the connecting portion between the lid body 40 and the unit cell 301 by the wiring 43 is omitted.
  • a connector pin (corresponding to the wiring 43) that is electrically connected to the electronic component of the main body 42 is covered.
  • the spacer 304 is provided with a connector which is provided on the body 40 and is electrically connected to a terminal of the unit cell 301 and serves as a connector pin insertion hole. Then, when the lid 40 is fitted into the insertion port 307, the connector pin and the connector are connected, whereby the unit cell 301 and the cell controller 400 are electrically connected.
  • a recess 421a is formed on the upper surface 421, and a detection unit 401 is provided in the recess 421a.
  • the detection unit 401 includes a limit switch 401 a for detecting unauthorized use of the battery module 1.
  • the limit switch 401 a is a switch that is driven by inserting the lid 40 including the cell controller 400 into the insertion port 307 and removing the lid 40 from the insertion port 307.
  • the detection unit 401 is provided in the recess 421a so that the upper part of the limit switch 401a protrudes from the upper surface 421.
  • the upper part of the limit switch 401a is pressed at a portion between the recess 421a and the upper surface of the insertion port 307.
  • the upper part of the pressed limit switch 401a returns to the original position. Accordingly, when the lid 40 is removed from the insertion port 307, the limit switch 401a is pressed. That is, the detection unit 401 serves as a sensor that detects insertion and removal of the lid 40 from the insertion port 307.
  • the detection unit 401 is a detection unit that detects unauthorized use of the battery module 1, detects the unauthorized use based on switching of the limit switch 401 a on and off, and transmits a signal indicating the detection result to the control unit 406. To do.
  • the detection control of unauthorized use by the detection unit 401 will be described later.
  • the voltage measuring unit 402 is a sensor that is connected between the terminals of the batteries included in the unit cell 301 and detects the voltage of each unit cell 301. In addition, the voltage measurement unit 402 transmits the detection voltage to the control unit 406.
  • the capacity adjustment unit 403 is a circuit that adjusts the capacity of each unit cell 301 and includes a discharge resistor and a switch for discharging. Based on the control signal from the control unit 406, the capacity adjustment unit 403 turns on the switch to conduct between the unit cell 301 and the discharge resistor, and discharges the unit cell 301. Adjust the capacity.
  • the power supply circuit 404 is an adjustment circuit for using the unit cell 301 as a driving power source for the cell controller 400, and converts the power from the unit cell 301 into power suitable for each control part and supplies it.
  • the power supply circuit 404 is connected between the unit cell 301 and the communication unit 405, the control unit 406, the volatile recording unit 407, and the nonvolatile recording unit 406.
  • the communication unit 405 is a communication device that performs wireless or wired communication with the outside of the battery module 1. Based on the control signal of the control unit 406, the communication unit 405 transmits information managed by the control unit 406 or information recorded in the information recording units 407 and 408 to the outside and receives information from the outside. The data is sent to the control unit 406 and the like.
  • the control unit 406 controls the detection unit 401, the capacity adjustment unit 403, the communication unit 405, and the recording units 407 and 408. In addition, when the detection unit 401 detects unauthorized use, the control unit 406 controls the battery information of the single battery 301 managed by the cell controller 400 so that it cannot be taken out of the battery module 1. Note that control of the control unit 406 when unauthorized use is detected will be described later.
  • the volatile recording unit 407 Based on the control of the control unit 406, the volatile recording unit 407, for example, as the information related to the unit cell 301, for example, the usage history or full charge capacity of the unit cell 301, or identification information (ID) registered in advance for each battery module 1 ) Etc. are recorded.
  • the volatile recording unit 407 holds recording information when receiving power supply from the power supply circuit 404.
  • the lid 40 When the lid 40 is completely inserted into the insertion port 307, the power of the unit cell 301 is supplied to the volatile recording unit 407 via the power supply circuit 404, and the lid 40 is inserted. As long as it is not taken out from the inlet 307, the said electric power supply state is continued.
  • the lid 40 when the lid 40 is taken out from the insertion port 307, it is electrically disconnected between the unit cell 301 and the cell controller 400, so that the electric power of the unit cell 301 is transferred to the volatile recording unit 407. The power supply stops and the recorded information in the volatile recording unit 407 disappears.
  • the non-volatile recording unit 408 is a memory that can hold recorded information even when power from the single battery 301 is not supplied. Information recorded in the volatile recording unit 407 may be stored in the nonvolatile recording unit 408, and information recorded in the volatile recording unit 408 may be stored in the nonvolatile recording unit 407.
  • the control unit 406 manages the voltage of each unit cell 301 based on the detection voltage of the voltage measurement unit 402. When the voltage of each unit cell 301 varies, the control unit 406 turns on the switch of the capacity adjustment unit 403 connected to the unit cell 301 having a higher voltage among the unit cells 301. Discharge. Then, the variation is suppressed by adjusting the voltage of the unit cell 301 that is the target of capacity adjustment to be the voltage of another unit cell 301 or a predetermined adjustment voltage. Note that the control unit 406 may adjust the capacity of the unit cell 301 by controlling charging of the unit cell 301.
  • the control unit 406 manages the state of charge (SOC) of the unit cell 301 from the voltage of the voltage measuring unit 402, and manages the deterioration information of the unit cell 301 from the SOC. In addition, the control unit 406 may manage the deterioration information of the single battery 301 from the driving time of the cell controller 400 or the like.
  • SOC state of charge
  • the control unit 406 may manage the deterioration information of the single battery 301 from the driving time of the cell controller 400 or the like.
  • the unit cell 301 deteriorates with the progress of use, and the maximum capacity of the unit cell 301 decreases. Assuming a case where the battery module 1 is taken out from the power storage system of the vehicle or house in which the battery module 1 of this example is mounted and reused for another vehicle or the like, the market value of the battery distributed for reuse is For example, it depends on the degree of deterioration of the unit cell 301. Therefore, the cell controller 400 manages the deterioration information of the single battery 301 as the battery information of the single battery 301.
  • identification information is given in advance for each battery module in order to ensure the reliability of the battery module 1.
  • the identification information is information for assuring the identity between the unit cell 301 and the cell controller 400 and is recorded in the volatile recording unit 407 as described above. For example, when the lid 40 provided with the cell controller 400 is removed from one unit cell 301 and inserted into the insertion port 307 of another unit cell 301, when the lid unit 40 is removed from the unit cell 301, Since the identification information of the volatile recording unit 407 is deleted, even if the lid 40 is inserted into another unit cell 301, there is no identification information. Thereby, the present example ensures the reliability of the battery module 1 from the identification information.
  • the cell controller 400 manages the identification information of the battery module 1 as the battery information of the single battery 301.
  • the detection unit 401 detects the insertion of the lid 40 into the insertion port 307 and the removal of the lid 40 from the insertion port 307 by the limit switch 401a.
  • the limit switch 401a has not been pressed once, so the start counter of the limit switch 401a becomes zero.
  • the limit switch 401a is pushed, and the activation counter of the limit switch 401a becomes “1”. Thereafter, unless the lid 40 is taken out from the insertion port 307, the activation counter of the limit switch 401a maintains the state of “1”.
  • the limit switch 401a is pushed, so the activation counter of the limit switch 401a becomes “2”.
  • the detection unit 401 holds the value of the activation counter, and when the value of the drive counter is larger than 1, the detection unit 401 detects that the battery module 1 has been illegally used, and sends a signal indicating unauthorized use to the control unit 406. Send. As a result, the detection unit 401 detects unauthorized use of the battery module 1.
  • the unauthorized use of the battery module 1 is, for example, a case where the cell controller 400 in the battery module 1 is taken out and the deterioration information recorded by the cell controller 400 is rewritten or the identification information is changed. Alternatively, if a history of unauthorized use remains in the recorded information of the cell controller 400, tampering with the history itself corresponds to unauthorized use.
  • the battery module 1 provided with the originally deteriorated unit cell 301 is distributed to the market as a reusable battery module 1 with a low degree of deterioration. May be used. Therefore, in this example, unauthorized use of the battery module 1 is suppressed by performing the following control.
  • the control unit 406 stops the communication function of the communication unit 405 so that information in the cell controller 400 cannot be transmitted from the communication unit 405. Is in a state where it cannot be taken out of the battery module 1.
  • the control unit 406 deletes the battery information of the battery module 1 recorded in the nonvolatile recording unit 407 and the volatile storage unit 408, thereby It is assumed that information cannot be taken out of the battery module 1.
  • battery information can be transmitted and received between the genuine battery module 1 and the main controller. Since it is possible to prevent battery information from being transmitted and received between the battery module 1 and the main controller, only the genuine battery module 1 can be used without completely stopping the apparatus or system itself. Can be driven. In particular, when the battery module 1 of this example is reused in a stationary power supply system, the genuine battery module 1 is used to perform the function as a power supply, and the unauthorized battery module 1 is replaced. Can be controlled.
  • the battery information cannot be output to the outside of the battery module 1.
  • the information of the single battery 301 managed by the cell controller 400 cannot be output to the outside, so that the reuse of the battery module 1 related to the unauthorized use is suppressed.
  • the reliability of the reused battery module can be improved.
  • the communication function by the communication part 405 is stopped, so that the battery information cannot be taken out of the battery module 1. To do. Thereby, when the unauthorized use of the battery module 1 is detected, the information of the single battery 301 managed by the cell controller 400 is not transmitted from the communication unit 405, so that the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is prevented. It is restrained and the reliability of the reused battery module can be increased.
  • the detection unit 401 detects unauthorized use of the battery module 1
  • the battery information is deleted by deleting the information recorded in the volatile recording unit 407 and the non-volatile recording unit 408.
  • the battery module 1 cannot be taken out.
  • the battery information recorded in the volatile recording unit 407 and the non-volatile recording unit 408 is erased, and the information indicating the reliability of the battery is erased.
  • the illegally used battery module 1 is distributed in the market as a reused product, the battery module 1 can be identified as a battery related to unauthorized use. As a result, the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is suppressed, and the reliability of the reused battery module can be improved.
  • the detection unit 401 includes a limit switch 401a, and detects unauthorized use from the number of times the limit switch 401a is driven. Thereby, the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is suppressed, and the reliability of the reused battery module can be increased.
  • the detection unit 401 is provided with a limit switch 401a to provide an unauthorized use detection function.
  • the cell controller 400 uses the unit cell 301 as a driving power source.
  • the power source circuit 404 and the unit cell 301 are electrically disconnected.
  • the drive power supply of the controller 400 is turned off. Since the power supply to the volatile recording unit 407 is also cut off, the recorded information in the volatile recording unit 407 is erased.
  • the power supply circuit 404 is turned off to detect unauthorized use, and the recorded information in the volatile recording unit 407 is erased.
  • the battery information cannot be output to the outside of the battery module 1.
  • battery information may be recorded in the nonvolatile recording unit 408, and when unauthorized use is detected by the detection unit 401, the battery information in the nonvolatile recording unit 408 is deleted, You may make it the state which cannot take out battery information outside the battery module 1.
  • the detection unit 401 detects unauthorized use
  • the information in the nonvolatile recording unit 408 is erased.
  • the information need not be erased.
  • the battery module 1 related to use is distributed in the market, the battery module 1 can be identified as a battery related to unauthorized use.
  • the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is suppressed, and the reliability of the reused battery module can be improved.
  • the detection unit 401 does not necessarily have the limit switch 401a, and is, for example, a strain sensor, a capacitance sensor, an impedance sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a current sensor, or a pressure sensor. There may be at least one sensor. And the detection part 401 may compare the detection value of these sensors with the preset threshold value for determining unauthorized use, and may detect unauthorized use based on a comparison result. Thereby, the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is suppressed, and the reliability of the reused battery module can be increased.
  • the cell controller 400 corresponds to the “battery information management unit” of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the battery module 1 according to the second embodiment of the present invention, corresponding to FIG.
  • the configuration of the detection unit 401 is different from the above-described first embodiment. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description of the first embodiment is incorporated as appropriate.
  • the detection unit 401 has an optical measurement unit 401b and is provided in the recess 421a as shown in FIG.
  • the recess 302a as in the first embodiment is not formed in the insulating cover 302 of the present embodiment.
  • the optical measurement unit 401b is a sensor that detects light. In a state where the lid 40 is inserted into the insertion port 307, the optical measurement unit 401b is covered with the insulating cover 302, so that light from the outside does not enter the optical measurement unit 401b.
  • the detection unit 401 detects unauthorized use of the battery module 1 based on the presence or absence of light detection by the light measurement unit 401b.
  • the detection unit 401b does not detect light unless the lid 40 is removed from the insertion port 307.
  • the lid 40 is removed from the insertion port 307 for the purpose of unauthorized use, light from the outside enters the light measurement unit 401b, and thus the light measurement unit 401b detects light. If the light measurement unit 401b detects light after the battery module 1 is shipped, the detection unit 401 determines that the lid 40 has been removed from the insertion port 307, detects unauthorized use of the battery module 1, A control signal is transmitted to the control unit 406.
  • the detection unit 401 includes the optical measurement unit 401b. Thereby, the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is suppressed, and the reliability of the reused battery module can be increased.
  • optical measuring unit 401b corresponds to the “optical sensor” of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the battery module 1 according to the third embodiment of the present invention, corresponding to FIG.
  • the configuration of the detection unit 401 is different from the first embodiment described above. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description of the first embodiment is incorporated as appropriate.
  • the detecting unit 401 has a temperature sensor 401c. As shown in FIG. 8, recesses are formed on the upper surface 421 and the lower surface 422. Further, a concave portion is also formed on the surface of the lid 40 facing the outside of the battery module 1. A plurality of temperature sensors 401c are provided in the plurality of recesses, respectively.
  • the temperature sensor 401c is a sensor for detecting the temperature applied to the cell controller 400 or a member surrounding the cell controller 400 (such as the insulating cover 302) that constitutes the battery module 1.
  • a member surrounding the cell controller 400 such as the insulating cover 302
  • the detection unit 401 compares the temperature detected by the temperature sensor 401c with a preset temperature threshold value for determining unauthorized use. When the detected temperature is higher than the temperature range value, to decide. When the lid 40 or the periphery of the lid 40 is heated with a soldering iron or the like, the temperature sensor 401c detects a temperature rise due to the heating, and the detection unit 401 detects that the temperature detected by the temperature sensor 401c is higher than the temperature range value. In this case, it is detected that the battery module 1 has been illegally used, and a signal is transmitted to the control unit 406.
  • the detection unit 401 includes the temperature sensor 401. Thereby, the reuse of the battery module 1 related to unauthorized use is suppressed, and the reliability of the reused battery module can be increased.

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Abstract

　外装部材（１１３），（１１４）の内部に電解質を含む発電要素（１１５）を封止する単電池（３０１）を備えた電池モジュール（１）である。単電池（３０１）に関する情報を管理する電子部品を含む電池情報管理部と、電池モジュール１の不正使用を検出する検出部（４０１）とを備え、電池情報管理部は、検出部（４０１）により不正使用を検出した場合に、電池情報を電池モジュール（１）の外部に出せない状態にする。これにより、再利用品として信頼性を高い電池モジュールを提供できる。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関するものである。
　複数の電池と、複数の電池のそれぞれに対応して設けられ、複数の電池のそれぞれの劣化情報を記録する複数のメモリとを備え、電池は一対の電極と当該一対の電極を外部からシールドする外装部とを備え、当該メモリを外装部の内側に設けた電池パックが特許文献１にて知られている。
　しかしながら、上記の電池パックでは、メモリ及び電池の具体的な構造が開示されておらず、メモリが電池パックから取り出されて他のメモリに交換され、再利用品の電池パックとして不正に流通した場合には、不正に再利用された電池が使用可能な状態となるため、正規な再利用品の信頼性が低下する問題があった。
特開２０１０－２３２１０３号公報
　本発明が解決しようとする課題は、再利用品としての信頼性を高める電池モジュールを提供することである。
　本発明は、電池モジュールの不正使用を検出する検出部と、検出部により不正使用を検出した場合には、電池情報を電池モジュールの外部に出せない状態にする電池情報管理部とを備えることによって上記課題を解決する。
　本発明によれば、電池モジュールの不正使用が検出された場合には、電池情報管理部で管理していた単電池の情報が外部に出せないため、不正使用に係る電池モジュールの再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールのブロック図である。 図１の電池モジュールを構成する単電池の平面図である。 図１の単電池を積層した電池構造体の斜視図である。 図１の電池モジュールの分解斜視図である。 図４の電池モジュール及び蓋体の斜視図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る電池モジュールの部分断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る電池モジュールの部分断面図である。
　　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。　
《第１実施形態》
　本発明の第１の実施形態に係る電池モジュール１は、図１に示すように、単電池３０１と、セルコントローラ（ＡＤＣ：Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　Ｃｅｌｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４００とを備えている。単電池３０１は、一次電池又は二次電池で構成されている。セルコントローラ４００は、検出部４０１と、電圧計測部４０２と、容量調整部４０３と、電源回路４０４と、通信部４０５と、制御部４０６と、揮発性記録部４０７、及び、不揮発性記録部４０８を有し、後述する蓋体４０内に収容されており、電子部品により構成されている。
　まず、図２～図６を用いて、単電池３０１と蓋体４０の構造について説明する。本例の電池モジュール１の単電池３０１のうち、扁平型の単電池１０１について、図２を用いて説明する。図２は単電池１０１の平面図を示す。単電池１０１は、リチウムイオン系、平板状、積層タイプのラミネート型の二次電池（薄型電池）であり、正極板と、セパレータと、負極板と、正極端子１１１（正極端子）と、負極端子１１２（負極端子）と、上部外装部材１１３と、下部外装部材１１４と、特に図示しない電解質とから構成されている。なお、正極板、セパレータ及び負極板はそれぞれ１枚に限らず、複数枚で構成されてもよい。
　正極板、セパレータ、負極板および電解質が発電要素１１５を構成し、また、正極板、負極板が電極板を構成し、上部外装部材１１３および下部外装部材１１４が一対の外装部材を構成する。
　発電要素１１５を構成する正極板は、正極端子１１１まで伸びている正極側集電体と、正極側集電体の一部の両主面にそれぞれ形成された正極層とを有する。なお、正極板の正極層は、正極側集電体の全体の両主面に亘って形成されているのではなく、正極板、セパレータおよび負極板を積層して発電要素１１５を構成する際に、正極板においてセパレータに実質的に重なる部分のみに正極層が形成されている。
　正極板の正極側集電体は、たとえばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、または、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、正極板の正極層は、たとえば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、または、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤と、溶剤とを混合したものを、正極側集電体の一部の両主面に塗布し、乾燥および圧延することにより形成されている。
　発電要素１１５を構成する負極板は、負極端子１１２まで伸びている負極側集電体と、当該負極側集電体の一部の両主面にそれぞれ形成された負極層とを有する。なお、負極板の負極層も、負極側集電体の全体の両主面に亘って形成されているのではなく、発電要素１１５を構成する際に、負極板においてセパレータに実質的に重なる部分のみに負極層が形成されている。
　負極板の負極側集電体は、たとえばニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、または、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、負極板の負極層は、たとえば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、または、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体の一部の両主面に塗布し、乾燥および圧延させることにより形成されている。
　特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
　発電要素１１５のセパレータは、上述した正極板と負極板との短絡を防止するものであり、電解質を保持する機能を備えてもよい。このセパレータは、たとえばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。なお、本例に係るセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものも用いることができる。
　以上の発電要素１１５は、セパレータを介して正極板及び負極板が積層されてなる。そして、正極板は、正極側集電体を介して、金属箔製の正極端子１１１にそれぞれ接続される一方で、負極板は、負極側集電体を介して、同様に金属箔製の負極端子１１２にそれぞれ接続されている。
　なお、正極端子１１１も負極端子１１２も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子１１１としては、上述の正極側集電体と同様に、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、またはニッケル箔等を挙げることができる。また、負極端子１１２としては、上述の負極側集電体と同様に、たとえばニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、または、鉄箔等を挙げることができる。
　上述した発電要素１１５は、上部外装部材１１３および下部外装部材１１４に収容されて封止されている。特に図示はしないが、本例の上部外装部材１１３および下部外装部材１１４は何れも、単電池１０１の内側から外側に向かって、たとえばポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、または、アイオノマー等の耐電解液性および熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層と、たとえばアルミニウム等の金属箔から構成されている中間層と、たとえばポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層と、の三層構造とされている。
　したがって、上部外装部材１１３および下部外装部材１１４は何れも、たとえばアルミニウム箔等金属箔の一方の面（扁平型電池の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、またはアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（扁平型電池の外側面）をポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂でラミネートした、樹脂－金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有する材料で形成されている。
　これらの外装部材１１３，１１４によって、上述した発電要素１１５、電極端子１１１の一部および電極端子１１２の一部を包み込み、当該外装部材１１３，１１４により形成される内部空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材１１３，１１４により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１１３，１１４の外周縁を熱プレスにより熱融着して封止する。
　次に図３を用いて、図２の単電池１０１を積層した電池構造体について説明する。図３は、単電池１０１及び単電池２０１の斜視図である。
　図３に示す単電池１０１は、端部に板状の電極端子１１１を有し、電極端子１１１の逆向きの端部に板状の電極端子１１２が、それぞれ電池の外方に向けて設けられている。電極端子１１１は陽極を、電極端子１１２は陰極の極性を有している。なお、図３の電極端子１１１，１１２は、図２の電極端子１１１，１１２の先端部分を加工することで形成してもよく、また別途の電極を図２の電極端子１１１，１１２に接続することで形成してもよい。
　スペーサ１２１とスペーサ１２２が電極端子１１１を挟持し、スペーサ１２３とスペーサ１２４は電極端子１１２を挟持する。スペーサは絶縁性を有しており、単電池１０１と積層される単電池２０１との間の絶縁性を保つ。出力端子１３１は、電極端子１１１と電気的に接続されており、図４に示す電池モジュールの出力端子１３１となる。
　単電池２０１は、単電池１０１の上面より積層される。スペーサ２２１は、単電池２０１の電極端子２１１を上下から挟持するスペーサであって、下側のスペーサを示す。スペーサ２２３は、単電池２０１の電極端子２１２を上下から挟持するスペーサであって、同様に下側のスペーサを示している。電極端子２１１は陰極の極性を有し、電極端子２１２は陽極の極性を有す。単電池１０１と単電池２０１が積層される際は、電極端子１１１と電極端子２１１が電気的に接続される。これにより、単電池１０１と単電池２０１は、直列に接続され、積層される。よって、スペーサ１２２，２２１が設けられている部分には、単電池１０１と２０１の積層方向に隙間が設けられることとなる。
　なお、図３は、２個の単電池１０１，２０１を積層した状態のみを示したが、３個以上の単電池を積層する場合は、別の単電池が、単電池の上面より積層され、別の単電池の正極の電極端子は電極端子２１２と接続する。これにより、３個の単電池が直列接続に積層する。
　図４は、本実施形態に係る電池モジュール１を示す分解斜視図である。図５は、電池モジュール１及び蓋体４０の斜視図である。この電池モジュール１の単電池３０１は、図３に示す単電池１０１、２０１を複数積層したものである。
　単電池３０１の一端には、陽極、陰極それぞれの出力端子１３１，１３２が接続される。絶縁カバー３０２は、出力端子１３１及び１３２が接続された単電池３０１の端面側に取り付けられ、電極端子を覆い、電極端子と単電池外部との間の絶縁性を保つ。同様に絶縁カバー３０３は、出力端子１３１，１３２の接続面とは逆側に取り付けられる。スペーサ３０４，３０５は、図３のスペーサ１２１～１２４を積層することで形成され、単電池３０１の間に配置され、単電池３０１を所定の位置に固定する。
　ケース３６０は、アッパーケース３６１とロアケース３６２を有し、図示するようにロアケース３６２に単電池３０１等のアッセンブリを入れ、アッパーケース３６１の開口部とロアケース３６２とをカシメ加工することで、単電池３０１及びスペーサ３０４，３０５等が収容される。ケース３６０は、薄板スチール板により形成される。
　差込口３０７は、絶縁カバー３０２の中央部分に設けられ、後述する蓋体４０と嵌合する。蓋体４０が差込口に３０７に嵌合されると、単電池３０１と、蓋体４０に収容されているセルコントローラ４００とが電気的に接続される。
　次に図５及び図６を用いて、電池モジュール１のうち、差込口３０７と蓋体４０との接合部分について説明する。図６は図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う部分断面図である。
　絶縁カバー３０２には差込口３０７が形成されている。差込口３０７は蓋体４０の本体部４２の形状に合うように形成されている。差込口３０７の上面には、当該面から、差込口３０７の上部の絶縁カバー３０２の内部に向かって凹んでいる凹部３０２ａが形成されている。差込口３０７に蓋体４０が差し込まれると、凹部３０２ａは蓋体４０側の凹部４２１ａと対向する。
　蓋体４０は、電池モジュール１の側面に沿う、板状の板部４１と、柱状の本体部４２とを有している。本体部４２は、直方体の形状に形成され、上面４２１及び下面４２２を含む４つの面で構成されている。また本体部４２は、板部４１の平面部から発電要素１１５に向かって延在している。板部４１及び本体部４２は一体に形成されており、例えば樹脂等により形成されている。蓋体４０は、単電池３０１の状態を管理するためのセルコントローラ４００を収容する収容体である。本体部４２の内部の電子部品は図示しない基板上に実装され、当該基板が本体部４２の内壁面に沿って設けられている。
　蓋体４０と単電池３０１との間は、配線４３で接続されている。なお図６では、配線４３による蓋体４０と単電池３０１との接続部分を省略しているが、例えば、本体部４２の電子部品と電気的に接続するコネクタピン（配線４３に相当）を蓋体４０に設け、単電池３０１の端子と電気的に接続し、コネクタピンの挿入孔となるコネクタをスペーサ３０４に設ける。そして、蓋体４０を差込口３０７に嵌めこむと、コネクタピンと当該コネクタとが接続することで、単電池３０１とセルコントローラ４００が電気的に接続された状態となる。
　上面４２１には凹部４２１ａが形成されており、当該凹部４２１ａに検出部４０１が設けられている。検出部４０１は電池モジュール１の不正使用を検出するためのリミットスイッチ４０１ａで構成されている。リミットスイッチ４０１ａは、セルコントローラ４００を備えた蓋体４０の差込口３０７への差し込み、及び、蓋体４０の差込口３０７からの取り外しにより駆動するスイッチである。リミットスイッチ４０１ａの上部が上面４２１から突出するように、検出部４０１は凹部４２１ａに設けられている。差込口３０７に蓋体４０が差し込まれる際、差込口３０７の入口部分において、リミットスイッチ４０１ａの上部が差込口３０７の上面により押圧される。そして、蓋体４０が差込口３０７に完全に差し込まれた状態になると、凹部３０２ａにより、押圧されていたリミットスイッチ４０１ａの上部が元の位置に戻る。これにより、蓋体４０が差込口３０７に差し込まれると、リミットスイッチ４０１ａが押される。
　また、蓋体４０を差込口３０７から取り出そうとすると、凹部４２１ａと差込口３０７の上面との間の部分で、リミットスイッチ４０１ａの上部が押圧される。そして、蓋体４０が差込口３０７から完全に取り外された状態になると、押圧されていたリミットスイッチ４０１ａの上部が元の位置に戻る。これにより、蓋体４０が差込口３０７から取り外されると、リミットスイッチ４０１ａが押される。すなわち、検出部４０１は、蓋体４０の差込口３０７への差し込み及び取り外しを検出するセンサとなる。
　図１に戻り、単電池３０１と蓋体４０の構造以外について説明する。検出部４０１は、電池モジュール１の不正使用を検出する検出部であり、リミットスイッチ４０１ａのオン及びオフの切り替えに基づいて、当該不正使用を検出し、検出結果を示す信号を制御部４０６に送信する。なお、検出部４０１による不正使用の検出制御については後述する。
　電圧計測部４０２は、単電池３０１に含まれる電池の端子間に接続され、各単電池３０１の電圧を検出するセンサである。また電圧計測部４０２は、検出電圧を制御部４０６に送信する。容量調整部４０３は、各単電池３０１の容量を調整する回路であって、放電用の放電抵抗及びスイッチ等により構成されている。容量調整部４０３は制御部４０６からの制御信号に基づき、当該スイッチをオンにすることで、単電池３０１と放電抵抗との間を導通させ、単電池３０１を放電させることで、単電池３０１の容量を調整する。電源回路４０４は、単電池３０１をセルコントローラ４００の駆動電源にするための調整回路であって、単電池３０１からの電力を各制御部分に適した電力に変換した上で供給する。電源回路４０４は、単電池３０１と、通信部４０５、制御部４０６、揮発性記録部４０７及び不揮発性記録部４０６との間に接続されている。
　通信部４０５は、電池モジュール１の外部と無線又は有線で通信を行う通信器である。通信部４０５は、制御部４０６の制御信号に基づき、制御部４０６で管理する情報または情それぞれの記録部４０７，４０８に記録されている情報を外部に送信し、外部からの情報を受信して制御部４０６等に送る。
　制御部４０６は、検出部４０１、容量調整部４０３、通信部４０５、記録部４０７，４０８を制御する。また、制御部４０６は、検出部４０１により不正使用が検出されると、セルコントローラ４００で管理されている単電池３０１の電池情報を、電池モジュール１の外部に出せない状態になるよう制御する。なお、不正使用が検出された場合の制御部４０６の制御については後述する。
　揮発性記録部４０７は、制御部４０６の制御に基づき、単電池３０１に関する情報として、例えば単電池３０１の使用履歴や満充電容量、あるいは、電池モジュール１毎に予め登録されている識別情報（ＩＤ）などを記録する。揮発性記録部４０７は、電源回路４０４からの電力供給を受けている場合には、記録情報を保持している。蓋体４０が差込口３０７に完全に差し込まれている場合には、単電池３０１の電力が電源回路４０４を介して揮発性記録部４０７に供給される電力供給状態となり、蓋体４０が差込口３０７から取り出されない限り、当該電力供給状態が継続される。一方、蓋体４０が差込口３０７から取り出された場合には、単電池３０１とセルコントローラ４００との間で電気的に遮断されるため、単電池３０１の電力から揮発性記録部４０７への電力供給が止まり、揮発性記録部４０７の記録情報が消えてしまう。
　不揮発性記録部４０８は、単電池３０１からの電力が供給されなくても、記録情報を保持できるメモリである。揮発性記録部４０７に記録する情報は、不揮発性記録部４０８に記憶してもよく、また、揮発性記録部４０８記録する情報は、不揮発性記録部４０７に記憶してもよい。
　次に、セルコントローラ４００の制御について、説明する。まず単電池３０１の容量調整制御について説明する。
　制御部４０６は、電圧計測部４０２の検出電圧から、各単電池３０１の電圧を管理している。そして、各単電池３０１の電圧にバラツキが生じた場合には、制御部４０６は、各単電池３０１の中で電圧の大きい単電池３０１に接続された、容量調整部４０３のスイッチをオンにして、放電させる。そして、容量調整の対象となる単電池３０１の電圧が、他の単電池３０１の電圧、または、所定の調整電圧になるように調整することで、バラツキを抑制する。なお、制御部４０６は単電池３０１の充電制御により、単電池３０１の容量を調整してもよい。
　次に、セルコントローラ４００で管理される単電池３０１の電池情報について説明する。制御部４０６は、電圧計測部４０２の電圧から単電池３０１の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）を管理しており、当該ＳＯＣから単電池３０１の劣化情報を管理している。また、制御部４０６は、セルコントローラ４００の駆動時間などから単電池３０１の劣化情報を管理してもよい。
　単電池３０１は使用経過に応じて劣化し、単電池３０１の最大容量は減少する。本例の電池モジュール１が搭載された車両や家屋の蓄電システムから、当該電池モジュール１を取り出し、他の車両等に再利用する場合を想定すると、再利用のために流通する電池の市場価値は、例えば単電池３０１の劣化度に依存する。そのため、セルコントローラ４００は、単電池３０１の劣化情報を、単電池３０１の電池情報として管理している。
　また、上記のような電池モジュール１を再利用する場合において、電池モジュール１の信頼性を確保するために、電池モジュール毎に識別情報が予め付与されている。識別情報は、単電池３０１とセルコントローラ４００との同一性を保証するための情報であり、上記のように揮発性記録部４０７に記録されている。例えば、ある単電池３０１からセルコントローラ４００を備えた蓋体４０を取り外し、別の単電池３０１の差込口３０７に差し込んだ場合には、当該単電池３０１から蓋体４０を取り外した時点で、揮発性記録部４０７の識別情報は消去されるため、別の単電池３０１に蓋体４０を差し込んでも、識別情報がない状態となる。これにより、本例は、識別情報から電池モジュール１の信頼性を確保している。そして、セルコントローラ４００は、電池モジュール１の識別情報を、単電池３０１の電池情報として管理している。
　次に、検出部４０１の不正使用の検出制御と、不正使用が検出された場合の電池情報に係る制御について説明する。検出部４０１は、上記の通り、リミットスイッチ４０１ａにより、蓋体４０の差込口３０７への差し込み及び蓋体４０の差込口３０７からの取り外しを検出している。単電池３０１が新品の状態で、蓋体４０が差込口３０７に差し込まれていない状態では、リミットスイッチ４０１ａは１度も押されていないため、リミットスイッチ４０１ａの起動カウンタはゼロになる。そして、電池モジュール１の出荷のために、蓋体４０を差込口３０７に差し込むと、リミットスイッチ４０１ａが押されて、リミットスイッチ４０１ａの起動カウンタは「１」となる。その後、蓋体４０が差込口３０７から取り出されない限り、リミットスイッチ４０１ａの起動カウンタは「１」の状態を維持する。
　一方、電池モジュール１の不正使用のために、蓋体４０が差込口３０７から取り外された場合には、リミットスイッチ４０１ａが押されるため、リミットスイッチ４０１ａの起動カウンタは「２」となる。検出部４０１は、起動カウンタの値を保持しており、駆動カウンタの値が１より大きい場合に、電池モジュール１の不正使用があった、と検出し、不正使用を示す信号を制御部４０６に送信する。これにより、検出部４０１は電池モジュール１の不正使用を検出する。
　ここで、電池モジュール１の不正使用について説明する。電池モジュール１の不正使用とは、例えば電池モジュール１内のセルコントローラ４００を取り出して、セルコントローラ４００で記録する劣化情報を書き換えたり、識別情報を変更したりする場合である。あるいは、セルコントローラ４００の記録情報に不正使用の履歴が残る場合には、この履歴自体を改ざんする場合も不正使用に該当する。そして、このような不正使用がされた場合には、例えば本来、劣化している単電池３０１を備えた電池モジュール１が、あたかも劣化度の低い再利用品の電池モジュール１として市場に流通し、使用される可能性がある。そのため、本例では、以下のような制御を行うことで、電池モジュール１の不正使用を抑制する。
　制御部４０６は、検出部４０１で電池モジュール１の不正使用を検出すると、通信部４０５の通信機能を停止させ、通信部４０５からセルコントローラ４００内の情報が送信できない状態にすることで、電池情報が電池モジュール１の外部に出せない状態とする。
　また制御部４０６は、検出部４０１で電池モジュール１の不正使用を検出すると、不揮発性記録部４０７及び揮発性記憶部４０８に記録されている、電池モジュール１の電池情報を消去することで、電池情報が電池モジュール１の外部に出せない状態とする。
　これにより、電池モジュール１の不正使用が検出された場合には、セルコントローラ４００の外部に、電池情報が出せない状態となるため、セルコントローラ４００を出荷時と異なる単電池３０１に搭載したとしても、電池モジュール１を管理するメインコントローラと、不正使用の電池モジュール１との間で電池情報の送受信を不可能にする。
　また、真正品の電池モジュール１と不正使用の電池モジュール１とを搭載した蓄電装置または蓄電システムにおいて、真正品の電池モジュール１とメインコントローラとの間では電池情報を送受信することができ、不正使用の電池モジュール１とメインコントローラとの間では電池情報の送受信を行わないようにすることができるため、装置またはシステム自体を完全に停止させなくても、真正品の電池モジュール１のみで装置またはシステムを駆動させるこができる。特に、本例の電池モジュール１を定置型の電源システムに再利用した場合には、真正品の電池モジュール１を用いて電源としての機能を発揮しつつ、不正使用の電池モジュール１を交換させるよう制御することができる。
　上記のように、本実施の形態では、検出部４０１により電池モジュール１の不正使用を検出した場合には、電池情報を電池モジュール１の外部に出せない状態にする。これにより、電池モジュール１の不正使用が検出された場合には、セルコントローラ４００で管理していた単電池３０１の情報が外部に出せないため、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　また、本実施の形態では、検出部４０１により電池モジュール１の不正使用を検出した場合には、通信部４０５による通信機能を停止させることで、電池情報を電池モジュール１の外部に出せない状態にする。これにより、電池モジュール１の不正使用が検出された場合には、セルコントローラ４００で管理していた単電池３０１の情報が通信部４０５から送信されないため、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　さらに、本実施の形態では、検出部４０１により電池モジュール１の不正使用を検出した場合には、揮発性記録部４０７及び不揮発性記録部４０８に記録された情報を消去することで、電池情報を電池モジュール１の外部に出せない状態にする。これにより、電池モジュール１の不正使用が検出された場合には、揮発性記録部４０７及び不揮発性記録部４０８に記録されていた電池情報が消去され、電池の信頼性を示す情報が消されるため、不正使用の電池モジュール１が再利用品として市場に流通したとしても、当該電池モジュール１が不正使用に係る電池であると識別させることができる。その結果として、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　加えて、本実施の形態では、検出部４０１はリミットスイッチ４０１ａを有し、当該リミットスイッチ４０１ａの駆動回数から不正使用を検出する。これにより、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　なお、本実施の形態では、検出部４０１にリミットスイッチ４０１ａを設けることで、不正使用の検出機能を持たせたが、セルコントローラ４００の電源がオフになった場合に、不正使用があったと検出し、揮発性記録部４０７の記録情報を消去することで、電池情報を電池モジュール１の外部に出せない状態にしてもよい。上記の通り、セルコントローラ４００は単電池３０１を駆動電源としており、蓋体４０が差込口３０７から取り出されると、電源回路４０４と単電池３０１との間は電気的に遮断されるため、セルコントローラ４００の駆動電源がオフ状態になる。そして、揮発性記録部４０７への電力供給も遮断されるため、揮発性記録部４０７の記録情報が消去される。すなわち、不正使用のために蓋体４０を差込口３０７から取り出そうとすると、電源回路４０４の電源がオンからオフになることで不正使用が検出され、揮発性記録部４０７の記録情報が消去されることで、電池情報を電池モジュール１の外部に出せない状態となる。これにより、本例は、電池モジュー１ルの不正な再利用が抑制され、電池モジュール１の再利用品の信頼性を高めることができる。
　また、本実施の形態では、電池情報を不揮発性記録部４０８に記録してもよく、検出部４０１で不正使用を検出した場合には、不揮発性記録部４０８の電池情報を消去することで、電池情報を電池モジュール１の外部に出せない状態にしてもよい。すなわち、不揮発性記録部４０８に記録された電池情報を消去することで、セルコントローラ４００を有する蓋体４０が取り出されても、当該電池情報が不正に使用されることはない。また、セルコントローラ４００を有する蓋体４０が別の単電池３０１の差込口に３０７に差し込まれたとしても、電池情報に含まれる識別情報が消去されているため、電池モジュール１が真正品でないことが示されるため、電池モジュール１の不正な再利用が抑制される。
　さらに、本実施の形態では、検出部４０１で不正使用を検出した場合には、不揮発性記録部４０８の情報を消去するが、不揮発性記録部４０８に不正使用を示す情報を記録する場合には、当該情報を消去しなくてもよい。これにより、不正使用の情報が不揮発性記録部４０８に記録された場合には、蓋体４０が差込口３０７から取り出されても、不正使用の情報がセルコントローラ４００に残ることになり、不正使用に係る電池モジュール１が市場に流通したとしても、当該電池モジュール１が不正使用に係る電池であると識別させることができる。その結果として、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　ここで、本実施の形態において、検出部４０１は必ずしもリミットスイッチ４０１ａを有する必要なく、例えば、ひずみセンサ、静電容量センサ、インピーダンスセンサ、磁気センサ、加速度センサ、電流センサ、または、圧力センサのうち少なくとも一つのセンサを有してもよい。そして、検出部４０１はこれらのセンサの検出値と、予め設定された、不正使用を判定するための閾値とを比較し、比較結果に基づいて、不正使用を検出してもよい。これにより、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　上記のセルコントローラ４００が本発明の「電池情報管理部」に相当する。
《第２実施形態》
　図７は本発明の第２の実施形態に係る電池モジュール１の部分断面図であり、図６と対応する断面図である。本実施の形態では、上述した第１の実施形態に対して、検出部４０１の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第１の実施形態と同じであるため、第１の実施形態の記載を適宜、援用する。
　検出部４０１は光計測部４０１ｂを有しており、図７に示すように、凹部４２１ａに設けられている。第１の実施形態のような凹部３０２ａは、本実施の形態の絶縁カバー３０２には形成されていない。光計測部４０１ｂは光を検出するセンサである。差込口３０７に蓋体４０が差し込まれた状態では、光計測部４０１ｂは絶縁カバー３０２に覆われているため、外部からの光が光計測部４０１ｂに入射することはない。
　検出部４０１は、光計測部４０１ｂのよる光の検出の有無により、電池モジュール１の不正使用を検出する。差込口３０７に蓋体４０が差し込まれた状態で、電池モジュール１が出荷されると、蓋体４０が差込口３０７から取り外さない限り、検出部４０１ｂは光を検出しない。一方、不正使用の目的で、蓋体４０が差込口３０７から取り外されると、外部からの光が光計測部４０１ｂに入射するため、光計測部４０１ｂは光を検出する。検出部４０１は、電池モジュール１の出荷後に、光計測部４０１ｂにより光を検出した場合には、蓋体４０が差込口３０７から取り外されたと判断し、電池モジュール１の不正使用を検出し、制御部４０６に制御信号を送信する。
　上記のように、検出部４０１は光計測部４０１ｂを有している。これにより、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。
　上記の光計測部４０１ｂが本発明の「光センサ」に相当する。
《第３実施形態》
　図８は本発明第３の実施形態に係る電池モジュール１の部分断面図であり、図６と対応する断面図である。本例では上述した第１の実施形態に対して、検出部４０１の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第１の実施形態と同じであるため、第１の実施形態の記載を適宜、援用する。
　検出部４０１は温度センサ４０１ｃを有している。図８に示すように、上面４２１及び下面４２２には凹部が形成されている。また電池モジュール１の外方を向いた、蓋体４０の表面にも凹部が形成されている。そして、複数の温度センサ４０１ｃが複数の凹部にそれぞれ設けられている。
　温度センサ４０１ｃは、セルコントローラ４００、または、セルコントローラ４００の周囲であり、電池モジュール１を構成する部材（絶縁カバー３０２等）に加わる温度を検出するためのセンサである。不正使用の目的でセルコントローラ４００を電池モジュール１から取り外す場合には、半田ごてやドライヤーなどにより、蓋体４０または蓋体４０の周辺を加熱することが想定される。
　検出部４０１は、温度センサ４０１ｃの検出温度と、予め設定された、不正使用を判断するための温度閾値とを比較し、検出温度が温度域値より高くなった場合に、不正使用があったと判断する。蓋体４０または蓋体４０の周辺を半田ごて等で加熱すると、温度センサ４０１ｃが、加熱による温度上昇を検出し、検出部４０１は、温度センサ４０１ｃの検出温度が温度域値より高くなった場合に、電池モジュール１の不正使用があった、と検出し、制御部４０６に信号を送信する。
　上記のように、検出部４０１は温度センサ４０１を有している。これにより、不正使用に係る電池モジュール１の再利用が抑制され、電池モジュールの再利用品の信頼性を高めることができる。

Claims (9)

  1. 　外装部材の内部に電解質を含む発電要素を封止する単電池を備えた電池モジュールにおいて、
    　前記単電池に関する電池情報を管理する電池情報管理部と、
    　前記電池モジュールの不正使用を検出する検出部とを備え、
    　前記電池情報管理部は、前記検出部により前記不正使用を検出した場合に、前記電池情報を前記電池モジュールの外部に出せない状態にするようにした電池モジュール。
  2. 　前記電池情報管理部は、
    　前記電池情報を外部に送信する通信部を有し、
    　前記検出部により前記不正使用を検出した場合には、前記通信部による通信機能を停止させることで、前記電池情報を前記電池モジュールの外部に出せない状態にするようにした請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記電池情報管理部は、
    　前記電池情報を記録する記録部を有し、
    　前記検出部により前記不正使用を検出した場合には、前記記録部に記録された情報を消去することで、前記電池情報を前記電池モジュールの外部に出せない状態にするようにした請求項１記載の電池モジュール。
  4. 　前記電池情報管理部は、
    　前記電池情報を記録する記録部を有し、
    　前記検出部により前記不正使用を検出した場合には、前記不正使用があったことを示す情報を前記記録部に記録するようにした請求項１に記載の電池モジュール。
  5. 　前記電池情報管理部が差し込まれる差込口をさらに備え、
    　前記検出部は、
    　前記電池情報管理部の前記差込口への差し込み、及び、前記電池情報管理部の前記差込口からの取り外しにより駆動するスイッチを有し、
    　前記スイッチの駆動回数から前記不正使用を検出するようにした請求項１～４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
  6. 　前記検出部は、光を検出する光センサを有するものである請求項１～４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
  7. 　前記検出部は、前記電池情報管理部または前記電池モジュールを構成する部材の温度を検出する温度センサを有するものである請求項１～４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
  8. 　前記電池情報管理部は前記単電池を駆動電源とし、
    　前記検出部は、前記駆動電源がオフになった場合に、前記不正使用があったと検出するものである請求項１～４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
  9. 　前記検出部は、ひずみセンサ、静電容量センサ、インピーダンスセンサ、磁気センサ、加速度センサ、電流センサ、または、圧力センサのうち少なくとも一つのセンサを有するものである請求項１～４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
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