WO2021241646A1 - リチウムイオン電池および光通信システム - Google Patents

Abstract

本開示は、組電池を構成する各単電池が有する発光部から光信号を出力する構成において、配線の手間の煩雑性を削減し、位置ずれ許容量の増大を可能にするリチウムイオン電池を提供する。外装体（７０）内に、積層された複数の単電池（３０）で構成された組電池（５０）を収容したリチウムイオン電池（１）において、各単電池に当該単電池の特性に基づいて発光して光信号を出力する発光部（２０）を備えるとともに、発光部の発光面に隣接または近接して光導波路（導光板）（６０）を配置して複数の単電池の発光部からの光信号の共通伝送経路となるようにした。

Description

リチウムイオン電池および光通信システム

　本開示は、リチウムイオン電池および光通信システムに関する。

　従来、電気自動車およびハイブリッド電気自動車等の電源携帯型電子機器の電源としてリチウムイオン電池の単電池を複数個積層した組電池が用いられている。このような組電池を充電する場合、過充電状態になる単電池が存在することがないように充電管理を行う必要がある。

　特許文献１には、外部の充電装置に対して、金属の配線および端子などの電気的な接続を介して、電池パック内の各単電池の端子間の電圧を伝達することが記載されている（例えば、特許文献１の第００４０段落、第４図参照）。

国際公開第２００９／１１９０７５号公報 特開平１１－３４１６９３号公報

　このように、外部の装置に対して、電気的な接続を介して、電池パック内の各単電池の特性に関する情報を伝達する場合には、積層された単電池の数に応じて配線数や端子数が増加するため、配線や端子に起因する重量の増加やスペースの増加が問題となる。また、電気的配線を設置すれば、単電池間の短絡のリスクと、配線の手間が煩雑という問題もある。

　このような問題を解決することを意図して、光信号を伝送するための光ファイバーを利用するという考え方がある。例えば特許文献２には、直列に接続された単電池を含む電池モジュールの両端に、発光ダイオードを含む過充電発熱回路を並列に接続し、過充電が生じたときに発光ダイオードの発光が共通の光ファイバーにより受光ダイオードに送られることが開示されている（例えば、特許文献２の第００１２、００２３－００２４段落、第５図参照）。

　しかしながら、特許文献２に記載の技術によれば、光ファイバーの手段を採ることにより単電池間の短絡のリスクを解決できたものの、光ファイバーも前述した電気的配線と同様に配線接続が必要となるため、結局配線の手間が多く、前述した問題は依然として解決されていなかった。また、光ファイバーにより光信号をまとめて伝送する構成とすると、位置合わせが厳密に必要となるので、位置ずれに弱いという問題もあった。

本開示は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、組電池を構成する各単電池が有する発光部から光信号を出力する構成において、配線の手間の煩雑性を削減し、位置ずれ許容量の増大を可能にするリチウムイオン電池を提供することにある。

　このような目的を達成するために、本願発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池は、
　積層された複数の単電池であって、各単電池が、当該単電池の特性を測定する測定部および当該単電池の特性に基づいて発光して光信号を出力する発光部を有する、複数の単電池と、
　発光部の発光面に隣接または近接して配置された光導波路であって、入射し伝搬した光信号が出射する光出力部を有する、光導波路と、
　複数の電池および光導波路を収容する外装体と
を備え、
　光導波路は、複数の単電池からの前記光信号の共通伝送経路となっている、ことを特徴とする。

　以上説明したように、本開示によれば、リチウムイオン電池の外装体の内に収容した組電池を構成する各単電池が有する発光部から出力された光信号を、共通伝送経路となる光導波路により伝送するように構成することで、配線の手間の煩雑性を削減し、位置ずれ許容量の増大を可能にすることが可能となる。

　さらに、特許文献２の構成は、単電池に過充電が生じて対応する発光ダイオードに通電が生じると発光する構成であるため、所定の期間毎に温度や電圧などの特性に応じて発光することができない。また、特許文献２の構成は、複数の発光ダイオードの発光が共通の光ファイバーにより受光ダイオードに送られる構成であるため、受光ダイオードで発光が検出されたときに少なくとも１つの単電池が過充電であると決定することができるのみである。

　本開示は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、各発光部が所定の期間毎に対応する単電池の特性に応じた光信号を共通の光導波路に出力するようした光通信システムを提供することにある。また、光信号がいずれの特性を示しているかを決定または推定することが可能な光通信システムを提供することにある。

　上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態の光通信システムは、リチウムイオン電池を構成する積層された複数の単電池に備えられた複数の光送信器を含み、各単電池が対応する光送信器を有し、
　各光送信器は、
　対応する単電池の特性を表す特性信号を受信し、所定の期間毎に当該特性信号を符号化した制御信号を出力するように構成された制御部と、
　複数の光送信器に共通の光導波路に、制御信号に応じた光信号を出力する発光部と、を備え、
　複数の光送信器は非同期で光信号を送信するように構成されていることを特徴とする。

　また、他の実施形態に係る光通信システムは、光信号を受信して電気信号に変換する受光部と、当該電気信号を処理して複数の単電池のそれぞれの状態を決定または推定するように構成された信号処理部とさらに備えることを特徴とする。

　以上説明したように、本開示によれば、各発光部が所定の期間毎に対応する単電池の特性に応じた光信号を共通の光導波路に出力するようした光通信システムを提供することが可能となる。また、本発明の一実施形態によれば、光信号がいずれの特性を示しているかを決定または推定することが可能な光通信システムを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる光通信システムを適用することができるリチウムイオン電池の構成を示す図であり、（ａ）は一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は外観を示す斜視図である。 図１に示すリチウムイオン電池の概略断面構造を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかるチウムイオン電池の構成を示す図であり、（ａ）は一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は外観を示す斜視図である。 図３に示すリチウムイオン電池の変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかるチウムイオン電池が有する光導波路を示す図であり、（ａ）は錐状（線形テーパー）の断面形状を有する光導波路を示す図であり、（ｂ）は指数関数テーパーまたは放物線テーパーの断面形状を有する光導波路を示す図である。 本発明の一実施形態の光通信システム内の複数の光送信器の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態の光通信システムにおける光送信器のクロック生成回路の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態の光通信システムにおける光送信器の測定回路の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態の光通信システムにおけるある時間期間（システム周期内の理想的なタイミング）において複数の光送信器が送信する光信号を説明する図であり、（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は互いに異なる光送信器から送信される光信号を時間軸上に示す図であり、（ｄ）は共通の光導波路における（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）の光信号を時間軸上に示す図である。 本発明の一実施形態の光通信システムにおける別の時間期間（システム周期内の理想的なタイミングからずれたタイミング）において複数の光送信器が送信する光信号を説明する図であり、（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は互いに異なる光送信器から送信される光信号を時間軸上に示す図であり、（ｄ）は共通の光導波路における（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）の光信号を時間軸上に示す図である。 本発明の一実施形態の光通信システム内において光送信器が送信する光信号のタイミングを説明する図であり、（ａ）は光送信器のクロックを示す図であり、（ｂ）は測定回路からの特性信号を示す図であり、（ｃ）は所定の期間を示す信号を示す図であり、（ｄ）は発光部が制御回路からの制御信号に応じて出力する光信号を示す図である。 本発明の一実施形態の光通信システムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態の光通信システムの信号処理装置の信号処理のフローチャートである。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示すものとし、繰り返しの説明を省略する場合がある。以下に説明される数値および材料は例示であり、したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で他の数値および材料を用いて実施することができることは言うまでもない。

　本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池は、積層された複数の単電池であって、各単電池が、単電池の特性を測定する測定部および単電池の特性に基づいて発光して光信号を出力する発光部を有する、複数の単電池と、発光部の発光面に隣接または近接して配置された光導波路であって、入射し伝搬した光信号が出射する光出力部を有する、光導波路と、複数の電池および光導波路を収容する外装体とを備え、光導波路は、複数の単電池からの光信号の共通伝送経路となっている。光導波路の一部は、外装体外へ引き出されるとともに外装体に密着され、光出力部とされてもよい。あるいは、光出力部を含む光導波路の全体は、外装体内に収容されていてもよい。

　本発明の一実施形態に係る光通信システムは、リチウムイオン電池を構成する積層された複数の単電池に備えられた複数の光送信器を含む。各単電池が対応する光送信器を有する。各光送信器は、対応する単電池の特性を表す特性信号を受信し、所定の期間毎に当該特性信号を符号化した制御信号を出力するように構成された制御部と、複数の光送信器に共通の光導波路に、制御信号に応じた光信号を出力する発光部とを備える。複数の光送信器は、非同期で光信号を送信するように構成されている。

　典型的に、単電池は、下から順に正極集電体と、正極活物質層と、セパレータと、負極活物質層と、負極集電体とを積層したものである。また、単電池は、略矩形平板状の正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と、同様に略矩形平板状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、略平板状のセパレータを介して積層されて形成されている。単電池は、正極集電体と負極集電体との間に環状の枠部材を配置し、当該枠部材により、正極集電体と負極集電体の間にセパレータの周縁部を固定するとともに、正極活物質層、セパレータおよび負極活物質層を封止している。例えば、発光部または受発光部は、枠部材の側面に露出するように、枠部材内に埋め込まれるまたは枠部材に取り付けられてもよい。

（第１の実施形態）
　図１は本発明の第１の実施形態にかかるリチウムイオン電池の構成を示す図である。図（ａ）は一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は外観を示す斜視図である。

　図１に示すように、リチウムイオン電池１は積層された複数の単電池３０を有する。また、リチウムイオン電池１は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置された光導波路６０（導光板）を有する。さらに、リチウムイオン電池１は複数の単電池３０および光導波路６０を収容する外装体７０を有する。

　積層された複数の単電池３０は組電池５０を構成している。図１は、５つの単電池３０を積層した形態を示しているが、単電池の積層数は５より多くても、または５より少なくてもよい。一実装例では、単電池３０の積層数は２０以上であり得る。各単電池３０は、負極集電体（不図示）および負極集電体と対向する正極集電体（不図示）を有する。組電池５０内において隣り合う２つの単電池３０は、一方の単電池３０の負極集電体の上面と他方の単電池３０の正極集電体の下面が隣接するように積層されている。図１は、５つの単電池３０を直列接続した組電池５０を示している。

　正極集電体および負極集電体は、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケルおよびこれらの合金などの金属材料、ならびに焼成炭素、導電性高分子材料、導電性ガラス等のいずれかを用いて構成され得る。

　組電池５０の最上面の負極集電体の上には導電性シートが設けられている。導電性シートの一部が外装体７０から引き出されて引出配線５７となっている。また、組電池５０の最下面の正極集電体の下には導電性シートが設けられている。導電性シートの一部が外装体７０から引き出されて引出配線５９となっている。導電性シートは、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケルおよびこれらの合金などの金属材料のいずれかを用いて構成され得るが、導電性を有す材料であればこれらに限定されない。導電性シートは、導電性高分子材料を用いて構成されてもよい。

　各単電池３０は、当該単電池の特性を測定する測定部（不図示）および当該測定された特性に基づいて発光して光信号を出力する発光部２０を有する。

　測定部は、単電池３０の電圧を測定し、測定された電圧に基づいて、発光部２０の発光を制御するように構成され得る。より具体的には、測定部は、正極集電体および負極集電体にそれぞれ接する電圧測定端子（不図示）と、電圧測定端子に電気的に結合されると共に発光部２０に電気的に結合された制御素子（不図示）とを備える。制御素子は、ＩＣ、ＬＳＩなどの任意の半導体素子を用いて構成され得る。制御素子は、単電池３０から電力供給され、正極集電体と負極集電体との間の電圧に応じた制御信号を発光部２０に供給するように構成され得る。

　発光部２０は、ＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子などの発光素子を用いて構成され得る。発光部２０は、単電池３０から電力供給され、測定部を構成する制御素子からの制御信号に基づいて駆動する（すなわち、発光する）ように構成され得る。

　発光部２０は、単電池３０の短辺の一方に配置されている。好ましくは、複数の単電池３０を積層した状態で、複数の発光部２０の発光面が、組電池５０の側面に複数の単電池３０の積層方向に一列に並ぶように配置される。

　光導波路６０は、入射し伝搬した光信号が出射する光出力部を有する。本実施形態において、光導波路６０の一部は、外装体７０から引き出されて、光出力部となっている。光出力部から出射した光信号は、受光部８０により受信される。受光部８０は、フォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いて構成することができる。発光素子であるＬＥＤ素子を受光素子として用いて受光部８０を構成してもよい。なお、上述したように、光出力部を含む光導波路６０の全体は外装体７０の内部に収容されていてもよい。この場合、後述するように光導波路６０の一部を外装体７０に密着させる必要はない。光導波路６０の全体を外装体７０の内部に収容する場合、光出力部から出射した光信号は、外装体７０の内部に配置された受光部８０により受信される。

　図２は、図１に示すリチウムイオン電池の概略断面構造を示す図である。図２に示すように、単電池の積層方向に延伸した光導波路６０は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置される。光導波路６０は、発光部２０からの光信号を受光するのに十分な幅（単電池の積層方向に直交する方向の長さ）を有する。光導波路６０の幅方向寸法は発光部２０の発光面の最大寸法（発光面が円形の場合は直径、矩形の場合は対角線）よりも大きい。光導波路６０は、複数の発光部２０の発光面（各々が積層された複数の単電池に対応する）を覆う（好ましくは発光面のすべてを覆う）ように配置されている。光導波路６０は、発光部２０の発光方向（発光面の鉛直方向に一致する場合および発光面の鉛直方向にから傾斜している場合を含む）のすべてを覆うように配置されている。なお、光導波路６０の厚み方向寸法（１つの単電池の発光部２０に対応する積層方向寸法）は特に限定されないが、例えば、単電池の厚み（積層方向の厚み）より大きいと好適である。

　光導波路６０は、周囲の媒質（例えば、空気）の屈折率に比べ高屈折率の材料で構成されている。ここで、高屈折率とは、周囲の媒質の屈折理との間の差が、入射した光を光導波路内に閉じ込めて伝搬させることができる程度の値になる屈折率をいう。たとえば、光導波路６０は、高屈折利率の樹脂製フィルムまたは樹脂製板を用いて構成することができる。好ましくは、光導波路６０は、約９０度程度の曲げ部分を形成することができる程度に、変形可能な樹脂製フィルムまたは樹脂製板を用いて構成される。変形可能な樹脂製フィルムまたは樹脂製板は、常温または室温で柔らかいものであってもよく、常温または室温で硬いものであってもよい。光導波路６０は、例えば、発光部２０の発光面に対向する光導波路６０の表面うち光の光入力部（発光部２０の発光面に隣接または近接する部分）と光出力部だけ低屈折率物質が無い状態（閉じ込め能力を下げる）とし、当該入力部と光出力部以外の部分（光導波路６０の裏面および側面）を真空より低い屈折率の物質で覆う構成としてもよい。

　光導波路６０を構成する樹脂製フィルムまたは樹脂製板を形成する樹脂は、限定するものでは無いが、アクリル樹脂等とすることができる。例えば、樹脂製フィルムまたは樹脂製板は、光学材料と呼ばれる高屈折率樹脂の中から柔軟なものを選択することができる。発光素子の発光波長帯域が吸収され難い材料のフィルム光導波路６０を構成する樹脂製フィルムまたは樹脂製板を形成する樹脂が好ましい。発光素子の発光波長帯域が赤外光の場合には、８５０ｎｍ～９５０ｎｍの赤外吸収ピークが低い材料のフィルムが望ましい。

　光導波路６０は、光信号を受光する表面の位置に対応する裏面の位置に、散乱加工６０ａが施されている。散乱加工６０ａは、隣接または近接する発光部２０の発光面に対応する位置に施されている。散乱加工６０ａは、例えば、凹凸加工であり得る。光導波路６０に入射し散乱加工６０ａにより散乱した光信号の一部は、光出力部の方向に伝搬する。

　光導波路６０は、曲げ部分に反射加工６０ｂが施されており、これにより曲げ部分により散乱した光信号を光出力部の方向へ反射することができる。また、光導波路６０の光出力部となる端部と反対の端部および曲げ部分に反射加工６０ｂが施されており、これにより凹凸加工により光出力部の方向と反対方向に散乱した光を、光出力部の方向反射することができる。

　再び、図１を参照すると、外装体７０は、金属缶ケースまたは高分子金属複合フィルムを用いて構成することができる。外装体７０は、内部の減圧を保つように封止される。

　以上の構成により、本実施形態のリチウムイオン電池は、外装体の内に収容した組電池を構成する各単電池が有する発光部から出力された光信号を、外装体の外部または内部で受光して利用することが可能となる。

　上述したように、本実施形態のリチウムイオン電池は、組電池を構成する各単電池が有する発光部から出力された光信号を伝送する共通伝送経路として光導波路（導光板）を用いたので、光ファイバーを共通伝送経路として用いた場合に比べ、共通伝送経路の位置決めの手間の煩雑性が削減される、または位置ずれ許容量が増大される。

　さらに、共通伝送経路として光導波路（導光板）を用いたので、光ファイバーを共通伝送経路として用いた場合に比べ、発光部から出力された光信号が受光され易く、よって充放電中における単電池の体積の変化によって発光部と共通伝送経路の相対的な位置が変化したとしても、該変化によって生じ得る発光部と共通伝送経路との間の位置ずれ耐性が増大される。また、共通伝送経路として光導波路（導光板）を用いたので、比較的広い面で効率的に光信号を受光することが可能であり、よって発光部から出力された光信号を集光して共通伝送経路へ入射させるためのレンズ等の追加部品の必要がなくなる。

　また、変形可能な樹脂製フィルムを用いて構成された光導波路（導光板）を共通伝送路として用いことにより、単電池の変形等に伴う発光部の位置の変化が生じたとしても、当該位置の変化に追従して、共通伝送路を変形しての発光部と共通伝送経路との相対的な位置を容易に調整することが可能となる。

（第２の実施形態）
　本実施形態は、高分子金属複合フィルムを用いて構成した外装体７０を用いたリチウムイオン電池１を提供する。積層された複数の単電池３０を含む組電池５０は、アルミ箔やスチール箔とプラスチックフィルムとが積層されたラミネートフィルム（高分子金属複合フィルム）を用いて構成された外装体７０内に収容される。外装体７０内は減圧の状態に維持される。

　図３は本発明の第２の実施形態にかかるリチウムイオン電池１の構成を示す図である。図３（ａ）は一部を切り欠いた斜視図であり、図３（ｂ）は外観を示す斜視図である。

　本実施形態のリチウムイオン電池１は、図１に示すリチウムイオン電池１と同様に、積層された複数の単電池３０を有する。また、リチウムイオン電池１は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置された光導波路（導光板）６０を有する。さらに、リチウムイオン電池１は複数の単電池３０および光導波路６０を収容する外装体７０を有する。

　図３に示すように、単電池の積層方向に略直交する方法に延伸した光導波路６０は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置される。光導波路６０は、単電池の積層方向に並んだ複数の発光部２０からの光信号を受光するのに十分な幅（単電池の積層方向の長さ）を有する。図１に示すリチウムイオン電池１における光導波路６０は、複数の単電池３０の積層方向に延伸する構造を有するため、単電池３０の積層数の増加に応じて、光信号の伝搬距離が長くなり、光出力部における光の強度が小さくなる可能性がある。これに対して本実施形態のように単電池の積層方向に略直交する方法に延伸した光導波路６０では、単電池３０の積層数の増加に応じて長くなる光信号の伝搬距離は小さくすることができ、光出力部における光の強度が小さくなる可能性を低くできる。

　光導波路６０は、図１を参照して説明した実施形態と同様に、高屈折利率を有する、約９０度程度の曲げ部分を形成することができる程度に、変形可能な樹脂製フィルムまたは樹脂製板を用いて構成され得る。また、光導波路６０は、光信号を受光する表面に対応する裏面における隣接または近接する発光部２０の発光面に対応する位置に、散乱加工６０ａが施されていてもよい。光導波路６０に入射し散乱加工６０ａにより散乱した光信号の一部は、光出力部の方向に伝搬する。また、光導波路６０は、曲げ部分に反射加工６０ｂが施されていてもよい。

　組電池５０は、外装体７０を構成する２枚のラミネートフィルムを用いて収容される。より具体的には、平面状の第１のラミネートフィルム上に配置した組電池５０に、箱状に折り畳んだ第２のラミネートフィルムを被せ、内部を減圧するとともに、第１のラミネートフィルムの縁部と第２のラミネートフィルムの縁部とをヒートシールで密着させることによって、組電池５０を外装体７０の内部に収容することができる。

　組電池５０の最上面の負極集電体の上に設けられた導電性シートの一部は、外装体７０の縁部（第１のラミネートフィルムと第２のラミネートフィルムとが重なる部分）から引き出されて引出配線５７となっている。同様に、組電池５０の最下面の正極集電体の下に設けられた導電性シートの一部も、外装体７０の縁部から引き出されて引出配線５９となっている。引出配線５７および引出配線５９はそれぞれ、第１のラミネートフィルムおよび第２のラミネートフィルムの縁部にヒートシールで密着される。

　光導波路６０の一部は、箱状に折り畳んだ第２のラミネートフィルムにおける山折り部分の折線に沿って形成された切り込み（スリット）から引き出されて、光出力部となっている。光出力部は、ヒートシールにより第２のラミネートフィルムにおける山折り部分に密着される（光出力部の表面および裏面が第２のラミネートフィルムに密着される）。

　図３に示すように、光導波路６０は、第２のラミネートフィルムにおける山折り部分の位置（スリットの位置）に応じて、曲げ部分が生じる。光導波路６０は、常温、室温又は電池が使用される温度域で変形可能な樹脂製フィルムまたは樹脂製板を用いて形成されているため、製造プロセスで容易に曲げ部分を形成することができる。なお、光導波路６０は、常温または室温で硬い樹脂で形成されてもよく、この場合、光導波路６０の曲げ部分は製造プロセス中に加熱処理して一時的に変形可能とすればよい。常温または室温で硬い樹脂で光導波路６０を形成した場合、常温または室温で柔らかい樹脂で形成した場合に比べて、単電池の体積の変化によって生じ得る発光部と共通伝送経路である光導波路６０との間の位置ずれに追従して、光導波路６０を変形することによる発光部２０と光導波路６０との相対的な位置の調整範囲が減少し得る。

　図４は、図３に示すリチウムイオン電池１の変形例を示す図である。図４に示すリチウムイオン電池１の光導波路６０は、曲げ部分を含まない点で、図３のリチウムイオン電池１と異なる。曲げ部分を含まないため、光導波路６０における散乱または反射が低減し、光信号の損失が低減する。

　外装体を形成する第２のラミネートフィルムの山折り部分のスリットの幅は、光導波路（導光板）６０の幅に応じて決定される。製造プロセスにおける内部の減圧およびラミネートフィルムの縁部の密着を考慮すると、光導波路（導光板）６０の幅を狭くして、スリットの幅を狭くする方が有利である。

　図５は、本実施形態にかかるチウムイオン電池が有する光導波路６０を示す図である。図５（ａ）は錐状（線形テーパー）の断面形状を有する光導波路（導光板）６０を示す図であり、図５（ｂ）は指数関数テーパーまたは放物線テーパーの断面形状を有する光導波路（導光板）６０を示す図である。

　任意選択により、光導波路６０の形状を図５（ａ）の光導波路６０または図５（ｂ）の光導波路６０のようにすることで、伝搬損失を低減して光信号を高効率に伝搬させるとともに、光導波路（導光板）６０の幅を減少させることができる。

　以上の構成により、本実施形態のリチウムイオン電池は、外装体の内に収容した組電池を構成する各単電池が有する発光部から出力された光信号を、外装体の外部で受光して利用することが可能となる。

　上述したように、本実施形態のリチウムイオン電池は、組電池を構成する各単電池が有する発光部から出力された光信号を伝送する共通伝送経路として光導波路（導光板）を用いたので、光ファイバーを共通伝送経路として用いた場合に比べ、共通伝送経路の位置決めの手間の煩雑性が削減される、または位置ずれ許容量が増大される。特に、光ファイバーを共通伝送経路として用いた場合に生じ得る、ラミネート材を用いて構成された外装体の内部を減圧するときの外装体の変形に伴う光ファイバーの位置ずれの可能性を考慮すると、本実施形態のリチウムイオン電池は顕著である。

　なお、図１を参照して説明したリチウムイオン電池の外装体７０を、図３を参照して説明したように第１のラミネートフィルムおよび第２のラミネートフィルムを用いて構成してもよい。この場合、発光部２０が配列された方向に延伸した光導波路６０の一部は、外装体７０の縁部（第１のラミネートフィルムと第２のラミネートフィルムとが重なった平坦部分）から引き出されて、ヒートシールにより第１のラミネートフィルムおよび第２のラミネートフィルムの縁部に密着されて、光出力部となる。

　以上、種々の実施形態およびその変形例を説明したが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の一部または全部を置換して、若しくは、構成要素を追加して、実施することができることは言うまでもない。

（第３の実施形態）
　次に、本開示の一実施形態の光通信システムを説明する。本実施形態の光通信システムは、上述した一実施形態のリチウムイオン電池に適用することができる。図１は本発明の実施形態にかかる光通信システムを適用することができるリチウムイオン電池の一部を切り欠いた斜視図である。図１に示すように、リチウムイオン電池１は積層された複数の単電池３０を有する。また、リチウムイオン電池１は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置された光導波路６００を有する。さらに、リチウムイオン電池１は複数の単電池３０および光導波路６００を収容する外装体７０を有する。

　各単電池３０は、当該単電池の特性を測定する測定回路９０を有する。また、各単電池３０は、測定された特性に基づいて発光して光信号を出力する発光部２０を有する。測定回路９０および発光部２０は、制御回路４０とともに光送信器１０に備えられている。光送信器１０については後述する。

　光導波路６００は、入射し伝搬した光信号が出射する光出力部を有する。一実装例では、１つの光導波路６００に隣接または近接して配置された２０個以上の単電池３０の各々に備えられた発光部２０からの発光が、光学的に結合され、光出力部から出射する。本実施形態において、光導波路６００の一部は、外装体７０から引き出されて、光出力部となっている。光出力部から出射した光信号は、受光部８０により受信される。受光部８０は、フォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いて構成することができる。発光素子であるＬＥＤ素子を受光素子として用いて受光部８０を構成してもよい。なお、光出力部を含む光導波路６００の全体は外装体７０の内部に収容されていてもよい。光導波路６００の全体を外装体７０の内部に収容する場合、光出力部から出射した光信号は、外装体７０の内部に配置された受光部８０により受信される。

　外装体７０は、金属缶ケースまたは高分子金属複合フィルムを用いて構成することができる。外装体７０は、内部の減圧を保つように封止される。

　図２に示すように、単電池の積層方向に延伸した光導波路６００は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置される。光導波路６００は、例えば、光ファイバーとしてもよく、発光部２０からの光信号を受光するのに十分な幅（単電池の積層方向に直交する方向の長さ）を有する導光板としてもよい。光導波路６００を導光板で構成する場合、光導波路６００の幅方向寸法を発光部２０の発光面の最大寸法（発光面が円形の場合は直径、矩形の場合は対角線）よりも大きくするとよい。図２は、導光板を用いて光導波路６００を構成した場合を示している。

　光導波路６００として導光板を用いる場合、複数の発光部２０の発光面（各々が積層された複数の単電池に対応する）のすべてを覆うように光導波路６００を配置することができる。また、発光部２０の発光方向（発光面の鉛直方向に一致する場合および発光面の鉛直方向にから傾斜している場合を含む）を覆うように光導波路６００を配置することができる。

　このように光導波路６００として導光板を用いる場合、光導波路６００として光ファイバーを用いる場合に比べて、発光部２０から出力された光信号が受光され易くなる、発光部２０からの光信号を光導波路６００に集光するためのレンズなどの追加部品が必要なくなる、光導波路の位置決めの手間が削減される、または位置ずれの許容量が増大される。勿論、光導波路６００としての導光板に対する発光部２０からの光信号の結合効率を高めるために、レンズなどの追加部品を用いてもよく、集光加工を施した導光板を用いてもよい。レンズなどの追加部品および集光加工を施した導光板の一方または双方を用いる場合であっても、光導波路６００として光ファイバーを用いる場合に比べ、位置決めの手間の煩雑性が削減される、または位置ずれ許容量が増大される。単電池の積層方向に延伸した光導波路６００を例示するが、単電池の積層方向に直交する方向に延伸した光導波路６００を用いることも可能である。この場合、光導波路６００としての導光板は、複数の発光部２０の発光面のすべてを覆うことが可能で、光出力部に向かうテーパー形状とすることで、先細りの光出力部から出力される光信号を受光部８０で受信することができる。

　図２に示すように、光導波路６００は、光信号を受光する表面の位置に対応する裏面の位置に、散乱加工６０ａが施されている。散乱加工６０ａは、隣接または近接する発光部２０の発光面に対応する位置に施されている。散乱加工６０ａは、例えば、凹凸加工であり得る。光導波路６００に入射し散乱加工６０ａにより散乱した光信号の一部は、光出力部の方向に伝搬する。

　また、光導波路６００は、曲げ部分に反射加工６０ｂが施されており、これにより曲げ部分により散乱した光信号を光出力部の方向へ反射することができる。また、光導波路６００の光出力部となる端部と反対の端部および曲げ部分に反射加工６０ｂが施されており、これにより凹凸加工により光出力部の方向と反対方向に散乱した光を、光出力部の方向反射することができる。

　図６は、本発明の一実施形態の光通信システム内の複数の光送信器の概略構成を示す図である。光送信器１０は単電池３０にそれぞれ対応する。光送信器１０は、フレキシブルプリント基板（Flexible printed circuits：ＦＰＣ）（不図示）の上に配置された発光部２０、制御回路４０、および測定回路９０を備える。

　測定回路９０は、対応する単電池３０の特性を測定し、測定された特性を表す特性信号を出力するように構成されている。測定回路９０は、マイクロコンピュータ、ＩＣ、ＬＳＩなどの任意の半導体素子を用いて構成し得る。測定回路９０は、単電池３０から電力供給される。測定回路９０は、単電池の特性として、例えば、電圧または温度若しくは両方を測定するように構成し得る。より具体的には、測定回路９０は、正極集電体および負極集電体にそれぞれ接する電圧測定端子（不図示）に電気的に結合されると共に発光部２０に電気的に結合された制御回路４０と電気的に結合される。測定回路９０は、電圧測定端子に入力される電圧に対応するバイナリー信号を特性信号として出力する。測定回路９０は単電池３０の特性に対応するバイナリー信号を出力するが、例えば、電圧範囲と対応する信号パターンを定義した、ルックアップテーブルを使って、電圧測定端子に入力された電圧をバイナリー信号に変換して出力してもよく、また、電圧測定端子に入力された電圧をアナログ／デジタル変換により８ビット（または１６ビット）バイナリー信号に変換して出力してもよい。測定回路９０は、電圧測定端子の代替としてまたは追加して、正極集電体および負極集電体の表面または単電池の表面に接して設けられた１つ以上の温度測定素子（不図示）に電気的に結合されてもよい。測定回路９０は、温度測定素子からの出力に対応するバイナリー信号を特性信号として出力する。測定回路９０は、例えば、温度測定素子からの出力（または温度測定素子からの出力に対応する温度）と対応する信号パターンを定義した、ルックアップテーブルを使って、温度測定素子からの出力をバイナリー信号に変換して出力してもよく、また、温度測定素子からの出力をアナログ／デジタル変換により８ビット（または１６ビット）バイナリー信号に変換して出力してもよい。電圧および温度について、８ビットまたは１６ビットのバイナリー信号は例示であり、バイナリー信号は任意のビット数を含み得る。

　制御回路４０は、測定回路９０から対応する単電池の特性を表す特性信号を受信し、所定の期間毎に特性信号を符号化した制御信号を出力するように構成されている。制御信号は、発光部２０に供給される。制御回路４０は、マイコン、ＩＣ、ＬＳＩなどの任意の半導体素子を用いて構成され得る。単電池３０から電力供給される。制御回路４０は、測定回路９０と一体であってもよい。制御回路は、特性信号と共に対応する単電池３０に固有の識別子ＩＤを符号化して制御信号を出力するように構成してもよい。特性信号と共に対応する制御信号に単電池３０の識別子ＩＤが符号化された制御信号に基づいて光信号が出力されるようになることで、受信側で、いずれの単電池の状態情報であるかを決定または推定することが可能となる。

　発光部２０は、ＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子などの発光素子を用いて構成され得る。発光部２０は、単電池３０から電力供給され、制御回路４０からの制御信号に基づいて駆動する（すなわち、制御信号に応じて発光することで制御信号に応じた光信号を出力する）ように構成され得る。

　光送信器１０は、発光部２０が単電池３０の短辺の一方に配置されるように、単電池３０に備えられている。好ましくは、複数の単電池３０を積層した状態で、複数の発光部２０の発光面が、組電池５０の側面に複数の単電池３０の積層方向に一列に並び、光導波路６００に隣接または近接して配置される。

　光送信器１０は、内部クロックで動作するように構成される。測定回路９０および制御回路４０は内部クロックに同期して動作する。単電池３０から電力供給される光送信器１０による電力消費を抑制するため、クロック生成回路も電力消費の小さなものが好ましい。

　図７は、本発明の一実施形態の光通信システムにおける光送信器のクロック生成回路の概略構成を示す図である。このクロック生成回路は、コルピッツ回路のような発信回路（不図示）により生成された正弦波電圧を、コンパレータの２つの入力の内の一方（Ｖｉｎｐ）と他方（Ｖｉｎｎ）に印加すると矩形波のクロック信号を出力する回路である。抵抗Ｒと容量Ｃを含むＲＣ回路がＶｉｎｐに接続されており、抵抗Ｒと容量Ｃの大きさは、所望の矩形波の周期または周波数に応じて決定されている。

　図８は、本実施形態の光送信器の測定回路９０の機能ブロック図である。測定回路９０は、入力端子９１ａおよび入力端子９１ｂと、比較回路９２と、ルックアップテーブル９４と、セレクタ９３と、出力端子９５とを備える。

　入力端子９１ａおよび入力端子９１ｂは、単電池３０の正極集電体および負極集電体にそれぞれ接する電圧測定端子と測定回路９０を電気的に結合するための端子である。または、入力端子９１ａおよび入力端子９１ｂは、単電池３０の正極集電体および負極集電体の表面または単電池の表面に接して設けられた１つ以上の温度測定素子（不図示）に測定回路９０を電気的に結合するための端子である。

　比較回路９２は、入力端子９１ａおよび９１ｂに入力される電位を比較して、電位差を出力する。この電位差は、単電池３０の電圧または単電池の温度に相当する。

　セレクタ９３は、ルックアップテーブル９４を参照して、比較回路９２から出力される電位差に対応するバイナリー信号を選択する。

　出力端子９５は、セレクタ９３により選択されたバイナリー信号を、単電池３０の特性（電圧または温度）に対応する特性信号として出力するための端子である。

　以上の構成により、複数の光送信器１０はそれぞれ、対応する単電池の特性に対応する光信号を出力する。各光送信器１０は、他の光送信器と非同期で光信号を出力する。

　図９は、本発明の一実施形態の光通信システムにおけるある時間期間において（システム周期内の理想的な送信タイミングにおいて）複数の光送信器が送信する光信号を説明する図である。組電池５０はｎ個（ｎは、２以上の整数）の単電池が積層されて構成されており、光通信システムはｎ個の単電池にそれぞれ対応するｎ個の光送信器を含むものとする。光通信システムのシステム周期をｎ×Ｔとし、各光送信器１０はシステム周期内の時間期間Ｔにおいて光信号を送信する。ｎ個の光送信器１０が光信号を送信するｎ個の時間間隔Ｔが重ならないタイミングがシステム周期内の理想的な送信タイミングである。

　図９（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、システム周期内の理想的な送信タイミングにおいて、ｎ個の光送信器１０の内の３つの光送信器から送信される光信号を時間軸上に示す図である。図９（ａ）は３つの光送信器の内の第１の光送信器によってｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１までの時間期間Ｔに送信された光信号を示し、図９（ｂ）は３つの光送信器の内の第２の光送信器によってｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２までの時間期間Ｔに送信された光信号を示し、図９（ｃ）は３つの光送信器の内の第３の光送信器によってｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ３までの時間期間Ｔに送信された光信号を示す。第１、第２および第３の光送信器が光信号を送信する時間期間はＴであり、周期（繰り返し時間期間）はｎＴである。図９（ｄ）はｎ個の光送信器１０に共通の光導波路６００上の光信号を時間軸上に示す図である。図９（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）に示す光信号は、光導波路６００上で重ならずに、受光部８０で受信される。図９は、各光送信器が、同じ内容の光信号を送信する場合を示すが、光信号の内容（パルスの数やパターン）は単電池の状態に応じて可変である。時間期間Ｔにおいて送信できる最大数のパルスが光信号として送信される場合もあり、より少ない数のパルスが光信号として送信される場合（時間期間Ｔの前半にパルスが送信され、後半にパルスが送信されない場合）もある。

　上述したように、光送信器１０は、内部クロックで動作するように構成される。したがって、すべての光送信器１０の内部クロックは同一とはならず、光信号の送信タイミングにずれが生じる。光信号の送信タイミングのずれは時間の経過とともに大きくなり、再びシステム周期内の理想的な送信タイミングに戻る。仮にすべての光送信器１０の内部クロックは同一であるとすると、非同期で光信号を送信する２つの以上の光送信器１０の光信号の送信タイミングは同一となり得る。この場合、光導波路６００上において光信号は重なり続けることになるので、複数の光送信器１０間で、送信タイミングを制御する機構が必要となり、すなわち複数の光送信器１０間で、送信タイミングを同期化する必要がある。

　送信のタイミングを制御する機構を追加すると、部品点数の増加、光送信器１０のサイズの増加、組み立て工程の増加に伴い光送信器１０のコストが増加する。したがって、本実施例の光通信システムは、複数の光送信器１０のそれぞれが、内部クロックで動作して、他の光通信器と非同期に、光信号を送信するようにしている。より具体的には図７を参照して上述したＲＣ回路の抵抗Ｒおよび容量Ｃの大きさを調整することで、すべての光送信器１０の内部クロックが同一とならないように予め構成してある。

　図７を参照して説明した本実施形態のクロック発生回路の精度は、水晶振動子を用いたクロック発生回路に比べて、低い。図７のクロック発生回路のようなマイコン内に実装され得るシリコン振動子やセラミック振動子の制度は、１×１０^-3～１×１０^-2（０．１％～数％）程度であり温度依存性を有するのに対して、温度補償回路を内蔵した水晶振動子の精度は、１×１０^-9程度である。また、本実施形態のシリコン振動子やセラミック振動子の制度は、製造時の目標精度からのずれを含む（制度にばらつきがある）。したがって、光送信器１０の内部クロックは、製造時のバラつきにより、および／またはＲＣ回路の調整により、他の光送信器１０の内部クロックと同一とならないように調整されている。

　上述したように、発光部２０は、光送信器１０の内部クロックにしたがって動作し発光する。光送信器１０の内部クロックは温度依存性を有している。よって、光信号として送信されるパルスの幅（発光時間の長さ）もまた温度依存性を有している。光パルスの幅が温度に応じて変化しているにもかかわらず、受光部８０が一定のサンプリング間隔で、光信号を電気信号に変換した場合、パルスの取り込みミスが生じる可能性（発光部２０側で光パルスの幅が短くなっている場合に受光部８０側で２つの光パルスを１つの電気パルスに変換したり、または、発光部２０側で光パルスの幅が長くなっている場合に受光部８０側で１つの光パルスを２つの電気パルスに変換したりする可能性）がある。したがって、受光部８０は、受信した光信号を電気信号に変換する際のサンプリング間隔を、予め取得した光送信器１０の内部クロックの温度依存性にしたがって変更する機構を備えた構成とすることが望ましい。

　図１０は、本発明の一実施形態の光通信システムにおけるある時間期間（システム周期内の理想的な送信タイミングからずれた送信タイミング）において複数の光送信器が送信する光信号を説明する図である。図９と同様に、図１０（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、ｎ個の光送信器１０の内の３つの光送信器から送信される光信号を時間軸上に示す図である。

　図１０（ａ）は第１の光送信器によってｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１までの時間期間Ｔに送信された光信号を示す。第１の光送信器の内部クロックを基準とすると、第２の光送信器の内部クロックの周期はわずかに短く（周波数はわずかに高く）構成されており、したがって、光信号を送信する時間期間はＴよりもδ１だけ短くなっており、周期（繰り返し時間期間）はｎ（Ｔ－δ１）となっている。図１０（ｂ）は第２の光送信器によってｔ＝ｔ１からずれた時間期間Ｔ－δ１に送信された光信号を示す。また、第３の光送信器の内部クロックの周期は、第１の光送信器の内部クロックに比べてわずかに長く（周波数はわずかに低く）構成されており、したがって、光信号を送信する時間期間はＴよりもδ２だけ長くなっており、周期（繰り返し時間期間）はｎ（Ｔ＋δ２）となっている。図１０（ｃ）は第３の光送信器によってｔ＝ｔ２からずれた時間期間Ｔ＋δ２に送信された光信号を示す。図１０（ｄ）はｎ個の光送信器１０に共通の光導波路６００上の光信号を時間軸上に示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）に示す光信号は、光導波路６００上で重なって、受光部８０で受信される。光導波路６００上で光信号が重なることで、例えば、ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１までの時間期間Ｔにおける光信号に含まれる光パルスの数、光パルスの幅、または配列パターンの少なくとも一部は、第１の光送信器が出力した光信号に含まれる光パルスから変化する。図１０（ｄ）の例では、ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１までの時間期間Ｔ内の後ろから２つ目のパルスが追加され、後ろから１つ目のパルスの幅が広くなり、光信号内の光パルスの配列が変化している。この変化は、受光部８０から電気信号にも現れる。したがって、受光部８０から電気信号に含まれる電気パルスの数、電気パルスの幅、または電気パルスの配列の少なくとも１つに基づいて、複数の光送信器１０から出力された複数の光信号の少なくとも一部が光導波路６００上で重なったかどうかを判定することができる。

　図１１は、本発明の一実施形態の光通信システム内において光送信器が光信号を送信するタイミングを説明する図である。図９および図１０を参照して説明した第１の光送信器１０を例に、光送信器１０が、システム周期の時間期間ｎＴ内のｔ＝０からｔ＝１までの時間期間Ｔにおいて光信号を送信するタイミングを説明する。

　図１１（ａ）は、光送信器１０の内部クロックを時間軸上に示す図である。この内部クロックにしたがって、測定回路９０および制御回路４０が動作する。

　図１１（ｂ）は、測定回路９０からの特性信号を示す図である。測定回路９０において、内部クロックにしたがって、比較回路９２が２つの入力端子間の電位差（単電池の電圧）を出力し、セレクタ９３がルックアップテーブルを参照して電位差に対応するバイナリー信号を選択するように動作する。このとき、量子化誤差が生じる。選択されたバイナリー信号が、単電池３０の特性（電圧または温度）に対応する特性信号として出力される。図１１（ｂ）は、ｔ＝０からのシステム周期の時間期間ｎＴ内に測定回路９０の２つの入力端子間の電位差が変化しない場合を例示しているが、２つの入力端子間の電位差の変化に応じて、バイナリー信号（パルスの数やパターン）が変化する。

　図１１（ｃ）は、システム周期の時間期間ｎＴにおける所定の時間期間Ｔ（繰り返し周期がｎＴである）を示す信号を示す図である。制御回路４０は、内部クロックをカウントするクロックカウンターを使用して、システム周期の時間期間ｎＴおよび時間期間ｎＴ中の所定の時間期間Ｔを計数し、所定の時間期間を示す信号を生成することができる。制御回路４０は、特性信号を所定の時間期間を示す信号とともに符号化して制御信号を出力する。制御回路４０が発光部２０へ供給する制御信号は、図１１（ｂ）に示す特性信号と図１１（ｃ）に示す所定の期間を示す信号の積となっている。

　図１１（ｄ）は、発光部２０が制御回路４０から供給された制御信号にしたがって発光することにより出力される光信号を示す図である。図１１（ｂ）に示すｔ＝ｔ１以降に測定回路９０から出力された特性信号は、制御信号に符号化されず（または、符号化されて０の連続となる）、したがって、光信号として出力されない。システム周期の時間期間ｎＴの内のｔ＝ｔ１以降の期間に、残りのｎ－１個の光送信器（例えば、第２の光送信器、第３の光送信器、・・・第ｎの光送信器）が互いに異なるタイミングで光信号を送信すれば、図９（ｄ）に示すように光信号は、光導波路６００上で重ならずに、受光部８０で受信されることになる。

　以上説明したように、システム周期内の理想的な送信タイミングにおいては図９（ｄ）に示したように光信号は共通の光導波路６００上で重ならず、受光部８０で受信される。その後のシステム周期内の理想的な送信タイミングからずれた送信タイミングにおいては図１０（ｄ）に示したように光信号は、光導波路６００上で重なって、受光部８０で受信される。さらにその後のシステム周期内の理想的な送信タイミングにおいては再び図９（ｄ）に示したように光信号は共通の光導波路６００上で重ならず、受光部８０で受信される。このように、本実施形態の光通信システムにおいては、比較的長い周期で、システム周期内の理想的な送信タイミングが生じ、この時に受信した複数の光送信器１０からの光信号に基づいて、複数の単電池の特性を決定することが可能となる。

　図１０（ｄ）に示すシステム周期内の理想的な送信タイミングからずれた送信タイミングにおいて単電池の特性を決定または推定する方法を以下に説明する。

　図１２は、本発明の一実施形態の光通信システムの機能ブロック図である。光通信システムは、受光部８０が光信号から変換した電気信号とは別の追加情報を考慮し、複数の単電池の状態を決定または推定するように構成された信号処理装置１００を備える。

　図１２に示すようにリチウムイオン電池１は、引出配線５７と引出配線５９とに接続された、組電池の入出力電圧を測定するための電圧計１２０を備える。また、リチウムイオン電池１は、引出配線５７に接続された、組電池の入出力電流を測定するための電流計１１０を備える。電圧計１２０から取得される入出力電圧情報および電流計１１０から取得される入出力電流情報は追加情報として複数の単電池の状態を決定または推定する際に用いることができる。また、複数の単電池の状態を決定または推定する際に時系列や事前知識を用いることもできる。時系列は、状態決定部１０２により決定された状態を時間順に記録した情報テーブルとすることができる。事前知識は、事前に設定した単電池の特性（電圧や温度などの内部状態）と測定回路９０が出力する特性信号の長さとの対応関係を示す情報テーブルや、単電池の特性（電圧や温度などの内部状態）の状態遷移を示す情報とすることができる。時系列や事前知識は、コンピュータが読取可能な記録媒体に記録された情報とすることができる。

　信号処理装置１００は、状態決定部１０２および状態推定部１０４を備える。信号処理装置１００は、メモリおよびプロセッサと、プロセッサを状態決定部１０２および状態推定部１０４として機能させるプログラムを記録したコンピュータが読取可能な記憶媒体とを備えたコンピューティング装置としてもよい。コンピュータが読取可能な記憶媒体は、プログラムの他に、上述した事前知識を示す情報を記録していてもよい。

　システム周期内の理想的な送信タイミングからずれた送信タイミングにおいても、複数の光送信装置から送信される光信号は、重ならない限り、受光部８０によって受光され、当該光信号を送信した光送信器に対応する単電池の特性を正しく決定できる。したがって、図１３に示すように、初めに、状態決定部１０２において受光部８０からの電気信号に基づいて単電池３０の状態（特性）を決定し（ステップＳ１１）、全ての単電池の状態を決定できたかどうかを判定し（ステップＳ１２）、状態を決定できなかった単電池については、状態推定部１０４で状態を推定する（ステップＳ１３）。以下、単電池の特性として単電池の電圧を決定または推定する方法の具体例を説明する。

　状態決定部１０２は、受光部８０からの電気信号を処理して、２つ以上の光信号が重なった状態の光信号から変換されたものでないかを決定する。例えば、電子信号に含まれるパルスの数、パルスの幅、パルスの配列パターンに基づいて、２つ以上の光信号が重なったかどうかを決定することができる。電気信号が２つ以上の光信号が重なった状態の光信号から変換されたものでないと決定された場合、状態決定部１０２は、当該電気信号が示す電圧を、単電池３０の電圧であると決定する。

　状態推定部１０４は、状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を推定する。状態推定部１０４は、電圧計１２０から取得される入出力電圧情報を利用する。直列に接続されたｎ個の単電池３０から構成された組電池５０の入出力電圧情報Ｖｔｏｔａｌとし、複数の単電池の電圧の和をＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋・・・Ｖｎとすると、式１の関係が成立する。状態推定部１０４は、式１の関係を利用することで状態決定部１０２により決定することができなかった単電池の電圧を推移する。
Ｖｔｏｔａｌ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋・・・Ｖｎ　　　（式１）

　状態推定部１０４は、Ｖｔｏｔａｌと、状態決定部１０２により決定された単電池の電圧の和との差を求め、求めた差に基づいて状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を推定することができる。ここで、状態決定部１０２により決定された単電池の電圧は、測定回路９０および制御回路４０における量子化誤差を含み得る。したがって、この誤差の範囲を考慮して、状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を推定することが好ましい。状態決定部１０２により電圧が決定された単電池の数をｍ（ｍは整数）とし、電気信号により表された電圧の範囲の下限をＳｍとし、上限をＳＭとすると、状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧の範囲Ｖｒｎｇ＿ＮＤは、式（２）で表現できる。状態推定部１０４は、この範囲内で状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を推定することができる。
Ｖｔｏｔａｌ－（ＳＭ１＋ＳＭ２＋・・・ＳＭｍ）＜Ｖｒｎｇ＿ＮＤ＜Ｖｔｏｔａｌ－（Ｓｍ１＋Ｓｍ２＋・・・Ｓｍｍ）　　　（式２）

　また、状態推定部１０４は、あるタイミングで状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を、時系列に基づいて推定することができる。例えば、状態推定部１０４は、あるタイミングで状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を、そのタイミングよりも前のタイミングおよびそのタイミングよりも後のタイミングの少なくとも一方で状態決定部１０２により決定された単電池の電圧に基づいて推定することができる。例えば、ｔ＝ｔ０およびｔ＝ｔ２において状態決定部１０２により決定された単電池の電圧がＶ１で等しかったとする。このとき、状態推定部１０４は、この時系列に基づいて、ｔ＝ｔ１において状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧が、Ｖ１に近い（Ｖ１との差が大きくない）Ｖ０、Ｖ１またはＶ２（Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２）のいずれかであると推定することができる。別の例では、ｔ＝ｔ０において状態決定部１０２により決定された単電池の電圧がＶ１で、ｔ＝ｔ２において状態決定部１０２により決定された単電池の電圧がＶ３であったとする。このとき、状態推定部１０４は、この時系列に基づいて、ｔ＝ｔ１において状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧が、Ｖ１またはＶ３に近い（Ｖ１またはＶ３との差が大きくない）Ｖ１からＶ３までの間のＶ１、Ｖ２またはＶ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）と推定することができる。

　さらにまた、状態推定部１０４は、事前知識を用いて、タイミングで状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を推定することができる。事前知識として、予め測定された電圧－容量曲線を保持しておき、状態推定部１０４は、電圧－容量曲線にフィットする値を用いて、ある電圧の単電池に所定量充電した後の当該単電池における電圧変化量または電圧を推定することができる。

　状態推定部１０４は、追加情報を用いる推定、時系列に基づく推定、および事前知識を用いる推定の１つ以上を用いて、タイミングで状態決定部１０２により決定されなかった単電池の電圧を推定することができる。

　以上説明したように、システム周期内の理想的な周期からずれた時間期間においては図１０（ｄ）に示したように光信号が光導波路６００上で重なって受光部８０で受信されるが、単電池の状態を推定することが可能となる。

　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態で説明したフローチャート、シーケンス、実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成要素の一部または全部を置換して若しくは構成要素を追加して、組み合わせることが可能である。

　１　リチウムイオン電池
　１０　光送信器
　２０　発光部
　３０　単電池
　４０　制御回路
　５０　組電池
　５７、５９　引出配線
　６０、６００　光導波路（導光板）
　６０ａ　散乱加工
　６０ｂ　反射加工
　７０　外装体
　８０　受光部
　９０　測定回路
　９１ａ、９１ｂ　入力端子
　９２　比較回路
　９３　セレクタ
　９４　ルックアップテーブル
　９５　出力端子
　１００　信号処理装置
　１０２　状態決定部
　１０４　状態推定部
　１１０　電流計
　１２０　電圧計

Claims (17)

1. 　積層された複数の単電池であって、各単電池が、当該単電池の特性を測定する測定部および前記単電池の前記特性に基づいて発光して光信号を出力する発光部を有する、前記複数の単電池と、
   　前記発光部の発光面に隣接または近接して配置された光導波路であって、入射し伝搬した前記光信号が出射する光出力部を有する、前記光導波路と、
   　前記複数の電池および前記光導波路を収容する外装体と
   を備え、
   　前記光導波路は、前記複数の単電池からの前記光信号の共通伝送経路となっている、リチウムイオン電池。
2. 　前記外装体は、ラミネートフィルムで形成され、
   　前記光導波路は、樹脂で形成されている、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
3. 　前記光導波路の延伸方向に直交する前記光導波路の幅方向寸法が前記発光面の最大寸法よりも大きく、且つ、前記光導波路は、積層された前記複数の単電池に対応する前記発光部の前記発光面を覆うように配置されている、請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池。
4. 　前記光導波路は、前記発光部の発光素子の発光方向のすべてを覆うように配設されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
5. 　前記光導波路は、前記複数の単電池の体積変形に追従して変形可能な材料で構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
6. 　前記光導波路の一部は、前記ラミネートフィルムの山折り部分または前記ラミネートフィルムが重なった平坦部分から引き出されている、請求項２に記載のリチウムイオン電池。
7. 　前記光導波路は、前記複数の単電池の積層方向に直交する方向に延伸し、前記光導波路の幅は、光出力部に向かって減少する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
8. 　前記光導波路の一部は、散乱加工または反射加工が施され、前記光信号は、前記光導波路中を散乱または反射して伝搬して前記光出力部から出力する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
9. 　前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池に備えられた前記積層された複数の単電池に備えられた複数の光送信器を含む光通信システムであって、前記各単電池が対応する光送信器を有し、
   　各光送信器は、
   　対応する単電池の前記測定部と、
   　対応する単電池の前記測定部から当該単電池の前記特性を表す特性信号を受信し、所定の期間毎に前記特性信号を符号化した制御信号を出力するように構成された制御部と、
   　対応する単電池の前記発光部であって、前記共通伝送経路に、前記制御信号に応じた光信号を出力する前記発光部と、を備え、
   　前記複数の光送信器が非同期で前記光信号を送信するように構成されている、光通信システム。
10. 　前記制御部は他の単電池の制御部と非同期で前記制御信号を出力するように構成されている、請求項９に記載の光通信システム。
11. 　前記複数の光送信器のそれぞれが個別の内部クロックで動作しており、前記制御部は前記個別の内部クロックに基づく一定の周期で前記制御信号を出力し、前記内部クロックが互いに異なるおよび／または異なるように調整されていることにより、前記一定の周期は前記他の単電池の制御部が制御信号を出力する一定の周期と異なる、請求項１０に記載の光通信システム。
12. 　前記測定部は、前記特性に対応するバイナリー信号を前記特性信号として出力する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の光通信システム。
13. 　前記特性は、前記単電池の電圧または前記単電池の温度である、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の光通信システム。
14. 　前記光信号を受信して電気信号に変換する受光部と、
    　前記電気信号を処理して前記複数の単電池のそれぞれの状態を決定または推定するように構成された信号処理部と
    をさらに備えた、請求項９から１３のいずれか一項に記載の光通信システム。
15. 　前記信号処理部は、
    　前記電気信号に基づいて前記単電池のそれぞれの状態を決定するように構成された状態決定部と、
    　前記状態決定部により前記電気信号に基づいて状態が決定されなかった前記単電池のそれぞれの状態を推定するように構成された状態推定部と
    を備えた、請求項１４に記載の光通信システム。
16. 　前記光信号を受信して電気信号に変換する受光部と、
    　前記電気信号に基づいて前記単電池のそれぞれの状態を決定する状態決定部と、を備え、
    　前記状態決定部は、
    　前記光通信システムのシステム周期毎に、前記電気信号に基づいて、前記複数の光送信器から出力された複数の光信号の少なくとも一部が前記共通伝送経路上で重なったかどうかを判定し、前記複数の光信号の少なくとも一部が前記共通伝送経路上で重なっていないと判定したタイミングで受信した前記光信号から変換された前記電気信号に基づいて、前記複数の光送信器に対応する前記複数の単電池のそれぞれの状態を決定する、請求項９から１５のいずれか一項に記載の光通信システム。
17. 　前記状態決定部は、前記電気信号に含まれるパルスの数、パルスの幅、またはパルスの配列パターンの少なくとも１つに基づいて、前記複数の光送信器から出力された前記複数の光信号の少なくとも一部が前記共通伝送経路上で重なったかどうかを判定する、請求項１６に記載の光通信システム。

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