(57)【要約】【課題】開裂弁の設置位置によらず開裂弁の動作を検知できる二次電池システムを提供する。【解決手段】特定条件により開裂する開裂弁を有する二次電池と、前記開裂弁の上に設置された導電性薄膜と、前記導電性薄膜に電流を流した時に生じる電圧または抵抗を計測する計測器と、を有する二次電池システムであり、導電性薄膜は開裂弁に接するように設置されていたり、導電性薄膜はダクトをふさぐように設置されていたり、導電性薄膜の抵抗値が１ｋΩ〜１ＭΩであったりしてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定条件により開裂する開裂弁を有する二次電池と、
前記開裂弁の上に設置された導電性薄膜と、
前記導電性薄膜に電流を流した時に生じる電圧または抵抗を計測する計測器と、を有する二次電池システム。
【請求項２】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記導電性薄膜は前記開裂弁に接するように設置されている二次電池システム。
【請求項３】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記二次電池はダクトを有し、
前記導電性薄膜は前記ダクトをふさぐように設置されている二次電池システム。
【請求項４】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記導電性薄膜の抵抗値が１ｋΩ〜１ＭΩである二次電池システム。
【請求項５】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記二次電池システムは、前記二次電池を複数有し、
前記導電性薄膜は、前記複数の二次電池の開裂弁に対し連続して形成されている二次電池システム。
【請求項６】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記導電性薄膜に穴が設けられている二次電池システム。
【請求項７】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記導電性薄膜に切り込みが設けられている二次電池システム。
【請求項８】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記導電性薄膜に部分的な硬化・軟化処理がなされている二次電池システム。
【請求項９】
請求項１の二次電池システムにおいて、
前記計測器は、前記導電性薄膜の抵抗値が急変した場合に前記開裂弁が開裂したと判定する二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体向け蓄電装置や系統連系安定化用蓄電装置、非常用蓄電装置といった多数の電池を内蔵する二次電池システムが注目を浴びている。これら二次電池システムに使用されている二次電池には、内圧の上昇による二次電池の破裂を防ぐため、内圧の上昇により開裂し、二次電池内部のガスを所定の経路から排出する開裂弁が備えられている。この開裂弁が動作した場合、二次電池は本来の性能を発揮できなくなる。そのため、二次電池システムは開裂弁が動作した、または動作したと思われる状況下では二次電池システムの自動停止や縮退運転、予備電池への切り替え等を行う。
【０００３】
開裂弁は機械的な機構により動作するため、二次電池システムが開裂弁の動作を検知するには検知手段が必要となる。検知手段を備える技術として、特許文献１では、開裂弁と信号線を一体化し、開裂弁が開裂すると信号線が切れるようにしている。特許文献２では、電池システムは信号線が断線したことを電気的に検知することで開裂弁の動作も検知できるようにしている。特許文献３では、噴出物の接触により電気特性が変化する材料を排出経路上に設置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２２４７１号広報
【特許文献２】特開２０１４−１０２９１４号広報
【特許文献３】特開２００７−２６５６５８号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
信号線の状態変化を利用して二次電池の状態変化を検知する方法では、いずれも検知手段の直下で弁の開裂が起きる必要がある。そのため、開裂弁の所定の部位より開裂が開始するような工夫や開裂弁の作成精度が必要となる。開裂が信号線等の直下で起きる必要があったのは、信号線が一次元の「線」であるのに対し、開裂弁が二次元の「面」であり、次元があわないためである。
【０００６】
本発明は、開裂弁の設置位置によらず開裂弁の動作を検知できる二次電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
【０００８】
特定条件により開裂する開裂弁を有する二次電池と、前記開裂弁の上に設置された導電性薄膜と、前記導電性薄膜に電流を流した時に生じる電圧または抵抗を計測する計測器と、を有する二次電池システム
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、開裂弁の設置位置によらず開裂弁の動作を検知できる二次電池システムを提供できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る二次電池システムの構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る二次電池システムの構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る二次電池システムの構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る導電性薄膜の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１２】
本発明は、信号線ではなく導電性薄膜を、二次電池のダクトや開裂弁をふさぐように設置する。そして、導電性薄膜が破れているか抵抗計等を用いて確認し、破れていた場合は開裂弁が動作したと判断するものである。
【００１３】
図１、図２、図３は、本発明の一実施形態に係る二次電池システムの構成図であり、図１は、開裂弁の動作を検知する検知手段の構成を示している。図１、図２において、二次電池システム１００は、二次電池１、導電性薄膜１１、抵抗計１２、抵抗計１２と導電性薄膜１１とをつなぐ信号線１３、を有している。
【００１４】
二次電池１は、正極端子４１、負極端子４２、および開裂弁２１を有する。正極端子４１および負極端子４２は、開裂弁２１が設置されている方向に突出しており、二次電池システム１００が複数の二次電池１を有する場合、各二次電池１が直列接続となるように、互いに隣接する二次電池１の正極端子４１と負極端子４２とがバスバー（図示せず）により接続される。図３では、二次電池１は更にダクト１４を有しており、導電性薄膜１１は開裂弁２１からの放出物が通るダクト上に、ダクト１４をふさぐように設置されている。
【００１５】
開裂弁２１は、二次電池１の内圧が上昇したとき等の特定条件により開裂し、二次電池１のガス等の内容物を排出することで圧力を開放する。これにより、二次電池１の破裂を未然に防ぎ、かつ内容物を開裂弁２１に接続された所定のダクトより排出できるようになる。
【００１６】
導電性薄膜１１は、開裂弁２１の上に設置される。図２では、導電性薄膜１１は二次電池１（開裂弁２１）に接触しており、図３では、導電性薄膜１１は二次電池１の内容物のダクト１４をふさぐように設置されている。これにより、開裂弁２１が動作し圧力が開放されると、開裂弁２１と導電性薄膜１１の圧力が上昇し、導電性薄膜１１が破れる。このような構造とすることで、開裂弁２１の動作に伴うガスの放出を、面圧の変化という２次元の現象に変換し、開裂弁２１の設置位置によらず二次電池１の状態変化を検出できる。また、面圧の変化という２次元の現象を、さらに導電性薄膜１１の破れによる導電性薄膜１１の断面積の変化というほぼ１次元の変化に変換している。導電性薄膜１１の断面積の変化は、抵抗値の変化や張力の変化等、電気的に検出しやすい変化に変換できるため、導電性薄膜１１の破れは容易に検出できる。また、検知の流れにおいて２次元の現象へ一度変換しているため、前述したように開裂弁２１の設置位置によらない検出を可能としている。
【００１７】
抵抗計１２（計測器）は、導電性薄膜１１に電流を流した時に生じる電圧または抵抗を計測するものであり、信号線１３を介して、導電性薄膜１１の抵抗を計測する。計測した抵抗値が変化した場合は、導電性薄膜１１が破断した、すなわち開裂弁２１が動作したと判定する。なお、抵抗値は温度や経年劣化による変化があるため、抵抗値が急変した場合にのみ開裂弁２１が動作したと判定してもよい。
【００１８】
抵抗計１２は、少ない部品点数で実現可能な、計測対象に電流を流した時に生じる電圧から抵抗値を求める方式が主流である。この方式を用いた場合、計測対象である導電性薄膜１１の抵抗値が低い場合は多くの電流を流さないと大きな電圧変化が生じない。そのため、導電性薄膜１１は例えば１ｋΩ〜１ＭΩといった適度な抵抗値を有する抵抗体であることが望ましい。これにより、抵抗計１２の消費電力を低減できる。
【００１９】
抵抗計１２のかわりに、張力計を用いてもよい。この場合は、張力の急激な減少が起きた場合、開裂弁２１が動作したと判定する。この構成により、開裂弁２１の動作だけでなく二次電池１の膨張も検知できる。
【００２０】
図３のように、開裂弁２１からの二次電池１の内容物の排出経路となっているダクト１４をふさぐように導電性薄膜１１を設置し、その抵抗変化を計測することで開裂弁２１の動作を判定できる。この方式ならば、開裂弁２１の設置位置に関係なく開裂弁２１の動作を判定でき、そのため開裂弁２１の工作精度等を緩和できる。また、導電性薄膜１１はすみやかに破断し、二次電池１からの排出に必要な開口部を生成するため、導電性薄膜１１の面積の確保と開口部の確保が両立可能となる。
【実施例２】
【００２１】
図４は、本発明の一実施形態に係る二次電池システムの構成図である。本実施例では、二次電池システム１００は複数の二次電池１を有しており、各二次電池１の開裂弁２１がいずれか１つでも動作した場合に、それを検知する。
【００２２】
二次電池１は、各開裂弁２１が凡そ同一面上に並ぶよう、平面上に並べて設置する。導電性薄膜１１は、１枚の膜で各開裂弁２１を覆う。換言すれば、導電性薄膜１１は、複数の二次電池１の開裂弁２１に対し連続して形成されている．抵抗計１２は、上記１枚の膜に対し抵抗の計測を行い、抵抗値が急変した場合は開裂弁が動作したと判定する。
【００２３】
このような構成とすることで、各二次電池１の開裂弁２１がいずれか一つ動作するだけで導電性薄膜１１の断面積が減少し、開裂弁２１のいずれかが動作したことを検知できる。また、この検知に必要な導電性薄膜１１や抵抗計１２、信号線１３の個数が実施例１に比べ削減できる。
【００２４】
なお、上記説明では各開裂弁２１を１枚の導電性薄膜１１で覆うとしたが、必要に応じて膜を分割し、それぞれに抵抗計１２と信号線１３を付けても良い。また、同様に膜を分割し、それぞれの膜を信号線１３で接続し、抵抗計１２は１台としてもよい。このような構成とすることで、開裂弁２１が同一平面上に無くとも１台の抵抗計１２で開裂弁の動作を検知できる。また、１枚の導電性薄膜１１を折り曲げることで同一平面上に無い開裂弁２１の動作も検出できる。
【実施例３】
【００２５】
図５は、本発明の一実施形態に係る導電性薄膜の構成図である。本実施例では、実施例１または実施例２における導電性薄膜１１について、加工を行ったものについて説明する。
【００２６】
図５（ａ）は、導電性薄膜１１に小径の穴３１を開けたものである。この小径の穴３１は、例えば直径１ｍｍ程度とする。これにより、標高、気圧、温度の変化に伴う緩やかな圧力変化があった場合は、開裂弁２１−導電性薄膜１１間の圧力を外気に追従させ、不要な断裂を防止し、開裂弁２１の作動による急激な圧力変化が起きた時は実施例１または実施例２と同様に断裂させることができる。
【００２７】
図５（ｂ）は、導電性薄膜１１に切り込み３２を入れたものである。この切り込み３２が断裂の開始点となり、開裂弁２１の動作時に確実に断裂できるようになる。また、切り込み３２の一部が開裂弁２１と被るようにすることで、導電性薄膜１１と同様の効果が得られる。
【００２８】
図５（ｃ）は、導電性薄膜１１の一部が他より破断しやすくなるよう、熱処理または化学処理、薄膜化処理等を行った特定破断部位３３が設けられている。これにより、導電性薄膜１１の破断が望ましくない部位まで破断が進行するのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  二次電池
１１  導電性薄膜
１２  抵抗計
１３  信号線
１４  ダクト
２１  開裂弁
３１  穴
３２  切り込み
３３  特定破断部位
４１  正極端子
４２  負極端子
１００  二次電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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