(57)【要約】【課題】電池状態の検知精度を高めた電池状態検知ステム及び電池状態検知方法を提供する。【解決手段】外装部材１１１により封止することにより形成された内部空間に、発電要素１１２を内装する電池と、内部空間の気体の体積変化を測定する体積変化測定手段と、体積変化測定手段により測定された体積変化から電池の状態を検知する検知手段とを備える。【選択図】  図２
2014127341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装部材により封止することにより形成された内部空間に、発電要素を内装する電池と、
前記内部空間の気体の体積変化を測定する体積変化測定手段と、
前記体積変化測定手段により測定された前記体積変化から前記電池の状態を検知する検知手段とを備える
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項２】
請求項１記載の電池状態検知システムであって、
前記検知手段は、
前記電池の残容量の下限値と対応する劣化判定閾値と、前記体積変化測定手段により測定された前記気体の体積との比較により、前記電池の劣化状態を検知する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電池状態検知システムであって、
前記電池の残容量を測定する残容量測定手段をさらに備え、
前記検知手段は、
前記気体の体積と前記残容量との相関性を示すマップを参照し、前記マップ上における、前記気体の体積又は前記残容量を演算値として演算し、
前記体積変化測定手段により測定された測定値又は前記残容量測定手段により測定された測定値と前記演算値との比較により、前記電池の状態を検知する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態検知システムであって、
前記電池を収容し、外方から前記電池に向かって突出する突出部を有するケースと、
前記突出部に設けられ、前記電池の変位を検出する第１センサと、
前記ケースのうち前記突出部以外の部分に設けられ、前記電池の変位を検出する第２センサとをさらに備え、
前記体積変化測定手段は、
前記第１センサの検出値及び前記第２センサの検出値から、前記体積変化を測定する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項５】
請求項４記載の電池状態検知システムであって、
前記体積変化測定手段は、
前記第１センサの検出値と前記第２センサの検出値との差分により前記体積変化を測定し、
前記検知手段は、
前記差分に相当する前記体積変化が所定の閾値より大きい場合に、前記電池が不良状態である、と判定する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項６】
請求項５記載の電池状態検知システムであって、
前記電池の残容量を測定する残容量測定手段をさらに備え、
前記検知手段は、
前記差分に相当する前記体積変化が所定の閾値より小さい場合には、前記電池の変位と前記残容量との相関性を示すマップを参照し、前記マップ上における、前記電池の変位又は前記残容量を演算値として演算し、
前記第１センサにより検出された前記電池の変位又は前記残容量測定手段により測定された測定値と前記演算値との比較により、前記電池の状態を検知する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項７】
請求項３又は６記載の電池状態検知システムにおいて、
前記検知手段は、
前記測定値が前記演算値を含む所定の許容範囲外である場合には、前記電池が不良状態である、と判定する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項８】
請求項６記載の電池状態検知システムにおいて、
前記検知手段は、
前記電池の変位が前記演算値を含む所定の許容範囲外である場合には、前記電池が不良状態である、と判定する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池状態検知システムであって、
前記電池を収容するケースと、
第３センサとをさらに備え、
前記ケースは、
前記電池に含まれる電極板の積層方向に垂直な面に対して傾斜する傾斜部を、前記ケースの表面に有し、
前記第３センサは、前記傾斜部に設けられ、前記電池の変位を検出し、
前記体積変化測定手段は、
前記第３センサの検出値から、前記気体の体積を測定する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項１０】
請求項９記載の電池状態検知システムであって、
前記ケースは、
前記垂直な面に沿って平坦で、前記積層方向で互いに高さが異なる第１平坦部及び第２平坦部を、前記ケースの表面に有し、
前記傾斜部は、前記第１平坦部と前記第２平坦部との間に位置する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の電池状態検知システムにおいて、
前記第１平坦部は、前記積層方向で、前記第２平坦部よりも前記電池側に位置し、かつ、前記電池と当接する
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電池状態検知システムにおいて、
前記体積変化測定手段は、
前記第３の検出値から前記傾斜部と前記外装部材との接触面積を演算し、前記接触面積から前記体積変化を測定する、
ことを特徴とする電池状態検知システム。
【請求項１３】
外装部材により封止することにより形成された内部空間に、発電要素を内装する電池の電池状態を検知する検知方法において、
前記内部空間の気体の体積変化を測定する体積変化測定ステップと、
前記体積変化測定ステップにより測定された前記体積変化から前記電池状態を検知する検知ステップとを含む
ことを特徴とする電池状態検知方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の電池状態検知方法において、
前記体積変化測定ステップは、
前記電池を収容するケースの外方から前記電池に向かって突出する突出部に設けられ、前記電池の変位を検出する第１センサの検出値、及び、前記突出部以外の前記ケースに設けられ、前記電池の変位を検出する第２センサの検出値から、前記気体の体積変化を測定する
ことを特徴とする電池状態検知方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の電池状態検知方法において、
前記体積変化測定ステップは、
前記電池を収容するケースの表面で、かつ、前記電池に含まれる電極板の積層方向に垂直な面に対して傾斜する傾斜部に設けられ、前記電池の変位を検出する第３センサの検出値から前記気体の体積を測定する
ことを特徴とする電池状態検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の状態を検知する電池状態検知システム及び電池状態検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の筐体内に格納された正極及び負極の電極の体積変化を検知し、電極の温度を検知し、検知された体積変化及び温度に基づいて、予め設定された相関関係により、電池の劣化度合いを反映して変化する状態量である、二次電池の入出力可能電力及び満充電容量を推定する二次電池の状態推定システムが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記二次電池の状態推定システムでは、電極の体積変化を検知するのみであって、二次電池内で発生するガスの体積変化を測定するものではないため、電池状態の検知精度が低い、という問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電池状態の検知精度を高めた電池状態検知ステム及び電池状態検知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、外装部材により形成された内部空間内の気体の体積を測定し、測定された気体の体積から電池の状態を検知することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、電池状態と相関性のある電池の内部空間の気体の体積変化を測定しているため、例えば電池が劣化した場合に生じる電池状態の変化を正確に把握することができ、その結果として、電池状態の検知精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る電池状態検知システムのブロック図である。
【図２】図１の組電池の断面図である。
【図３】図２の電池モジュールの断面図である。
【図４】図３のセル１１の斜視図である。
【図５】図３のセルの分解斜視図である。
【図６】図４のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図２のセンサの周囲を拡大した組電池の断面図である。
【図８】図４のセルにおいて、セルの残容量に対する厚さの特性を示すグラフである。
【図９】図４のセルにおいて、セルの残容量に対する厚さの特性を示すグラフである。
【図１０】図１のコントローラユニットの制御手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムにおいて、コントローラユニットの制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムの組電池の断面図である。
【図１３】（ａ）は劣化により膨張した場合の組電池の断面図であり、（ｂ）はガス発生により膨張した場合の組電池の断面図である。
【図１４】発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムにおいて、コントローラユニットの制御手順を示すフローチャートである。
【図１５】発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムにおいて、セルの残容量に対する厚さの特性を示すグラフである。
【図１６】発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムにおいて、コントローラユニットの制御手順を示すフローチャートである。
【図１７】発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムのブロック図である。
【図１８】発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムにおいて、電池モジュールの断面図を示す
【図１９】図１８のセンサの周囲を拡大した電池モジュールの断面図である。
【図２０】図１８のセルの平面図である。
【図２１】図１８のセルの平面図である。
【図２２】図１８のコントローラユニットの制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電池状態検知システムのブロック図である。本例の電池状態検知システムは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、車両の電池状態を検知するシステムである。なお、本例の電池状態検知システムは、電気自動車以外の車両に搭載されてもよく、また車両以外の装置に搭載されてもよい。
【００１１】
図１に示すように、本例の電池状態検知システムは、組電池１と、コントローラ２とを備えている。組電池１は、車両に搭載されたモータの動力源であって、複数の二次電池により構成されている。コントローラ２は、組電池の電池状態を検知するためのコントローラである。
【００１２】
図２〜図６を用いて、組電池１の構成について説明する。図２は組電池１の断面図、図３は電池モジュールの断面図、図４はセル（単電池）の完成状態を示す斜視図、図５は当該セルの主たる構成部材に分解した状態を示す分解斜視図である。図６は図４のVI-VI線に沿う断面図である。
【００１３】
図２に示すように、組電池１は、複数の電池モジュール１０と、拘束板１４と、センサ１５と、ボルト１６と、ナット１７とを備えている。
【００１４】
まず、図３を用いて電池モジュール１０の構成を説明する。電池モジュール１０は、複数のセル１１と、ケース１３とを備えている。セル１１は、それぞれ板状に形成されたラミネート電池（扁平形電池）である。複数のセル１１は、互いに積層されることで、積層体を構成している。なお、セル１１は、必ずしも４個にする必要はなく、１個でもよい。
【００１５】
ケース１３は、複数のセル１１を収容するための筐体である。ケース１３は、金属等で形成されている。複数のセル１１の積層方向（図３のＺ方向）に対して、平行な面に沿う側面と、積層方向に対して垂直方向（図３のＹ方向）に沿う面であって、積層方向で互いに対向する主面を上下に有している。
【００１６】
ケース１３の主面は、当該主面の中央部に、外方からセル１１に向かって突出させることで形成された突出部１３１を有している。言い換えると、ケース１３の主面は、中央部を、セル１１に向かって窪んだ凹状の突出部１３１を有している。なお、図３では、ケース１３の上下の主面に、突出部１３１をそれぞれ形成しているが、上下面のいずれか一方に形成すればよい。
【００１７】
突出部１３１は、ケース１３の主面の剛性を高めつつ、セル１１の膨脹を抑制するために形成されている。本例の電池モジュール１０は、扁平形のセル１１を複数積層することで構成されている。セル１１内でガスが発生した場合に、セル１１は、積層方向に膨れやすい。そのため、本例は、複数のセル１１を、ケース１３の主面で狭持させつつ、突出部１３１によって、積層方向でセル１１に向かうようにケース１３表面を突出させることで、複数のセル１１の膨脹を抑制している。
【００１８】
次に、図４〜図６を用いて、セル１１の構成を説明する。本例のセル１１は、薄型扁平状の電池本体１１０と、スペーサ１２０とを備える。
【００１９】
電池本体１１０は、ラミネートフィルム製外装部材１１１の内部に発電要素１１２が収容され、当該外装部材１１１の外周部１１３が封止されたものである。なお、発電要素１１２の詳細な構成は図４に示す。外装部材１１１を構成するラミネートフィルムは、複数の層状の構造で、樹脂−金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有するラミネートフィルム（フィルム状部材）で形成されている。
【００２０】
外装部材１１１は一対のラミネートフィルムで構成され、一対のラミネートフィルムの一方を発電要素１１２が収容できるように矩形状平板を浅い椀型（皿型）に成形した形状とし、内部に発電要素１１２と電解液を入れたのち、他方のラミネートフィルムを被せてそれぞれの外周部１１３を重ね合わせ、当該外周部１１３の全周が熱融着や接着剤により接合されて接合部を形成している。
【００２１】
本例のセル１１は、リチウムイオン二次電池であり、図６に示すように、発電要素１１２は正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間にセパレータ１１２ｃを積層して構成されている。本例の発電要素１１２は、３枚の正極板１１２ａと、５枚のセパレータ１１２ｃと、３枚の負極板１１２ｂと、特に図示しない電解液（電解質）とを有している。なお、本発明に係るセル１１はリチウムイオン二次電池に限定されず、他の電池であってもよい。また、電極板１１２ａ、ｂの積層方向と、セル１１の積層方向は同一方向となる。
【００２２】
発電要素１１２を構成する正極板１１２ａは、正極端子１１４まで伸びている正極側集電体１１２ｄと、正極側集電体１１２ｄの一部の両主面（集電体１１２ｄの積層方向を法線とする面）にそれぞれ形成された正極層１１２ｅ，１１２ｆとを有する。
【００２３】
正極板１１２ａの正極側集電体１１２ｄは、アルミニウム等の金属箔により形成されている。また正極板１１２ａの正極層１１２ｅ，１１２ｆは、ニッケル酸マンガン（ＬｉＮｎ２Ｏ４）等の正極活物質を含み、正極集電板１１２ｄの両主面に形成されている。
【００２４】
発電要素１１２を構成する負極板１１２ｂは、負極端子１１５まで伸びている負極側集電体１１２ｇと、当該負極側集電体１１２ｇの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１１２ｈ，１１２ｉとを有する。
【００２５】
負極板１１２ｂの負極側集電体１１２ｇは、銅等の金属箔により形成されている。また、負極板１１２ｂの負極層１１２ｈ，１１２ｉは、天然黒鉛等の負極活物質を含み、負極集電板１１２ｇの両主面に形成されている。
【００２６】
正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間に積層されるセパレータ１１２ｃは、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの短絡を防止するものであり、電解液を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１１２ｃは、たとえばポリプロピレンなどで形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。
【００２７】
以上の発電要素１１２は、セパレータ１１２ｃを介して正極板１１２ａと負極板１１２ｂとが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板１１２ａは、金属箔製の正極端子１１４にそれぞれ接続される。また、図５では図示されていないが、３枚の負極板１１２ｂは金属箔製の負極端子１１５にそれぞれ接続されている。
【００２８】
図６に示すように、発電要素１１２の正極板１１２ａ及び負極板１１２ｂのそれぞれから外装部材１１１の外部へ正極端子１１４と負極端子１１５とが導出されている。本例の二次電池１では、外装部材１１１の一辺（図１の手前の短辺）の外周部１１３から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。正極端子１１４及び負極端子１１５は正極タブ１１４及び負極タブ１１５とも称される。
【００２９】
本例の二次電池１は、外装部材１１１の一つの辺の外周部から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。図４には発電要素１１２の正極板１１２ａから正極端子１１４に至る断面図を図示し、発電要素１１２の負極板１１２ｂから負極端子１１５に至る断面を省略するが、負極板１１２ｂ及び負極端子１１５も図３の断面図に示す正極板１１２ａ及び正極端子１１４と同様の構造とされている。
【００３０】
すなわち、電池本体１１０は、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとをセパレータ１１ｃを介して主面同士重なるように積層する。そして、電池本体１１０は平面視において長方形とされており、当該長方形の外周部１１３を、外装部材１１１における一対のラミネートフィルム（アルミラミネート外装体）で接合して内部を封止している。これにより、二次電池１はラミネート側電池となる。なお、電池本体１１の外形形状は長方形にのみ限定されず、正方形や他の多角形に形成することも可能である。
【００３１】
以上のように構成された電池本体１１０は、他の一または複数の二次電池と接続して組み合わせ、所望の出力、容量の二次電池として使用される。
【００３２】
本例のスペーサ１２０は、図４及び図５に示すように隣接する電池本体１１０の互いの外周部１１３の間に配置されるとともに、隣接する電池本体１１の互いの外周部１１３の間から電池の外周方向に向かって突出し、電池本体１１を、他の電池本体１１と固定するための固定部１２１を有する。
【００３３】
スペーサ１２０は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの剛性を有する絶縁性樹脂材料で形成され、電池本体１１の外周部の短辺の長さ以上の長さを有する長尺状に形成されている。スペーサ１２０の両端のそれぞれに鞘状の通孔からなる固定部１２１が形成されている。
【００３４】
各セル１１の固定部１２１に形成されている挿入孔に、ネジ等の締結部材を挿通して、締結させることで、図３に示すように、複数のセル１１が連結されて、複数のセル１１の積層体が構成される。なお、複数のセル１１を固定させる構成は、必ずしもスペーサ１２０に固定部１２１を設けて締結部材で締結させる構成に限らず、他の構成であってもよい。そして、このセル１１の積層体を、ケース１３に収容することで、電池モジュール１０が構成される。
【００３５】
図２に戻り、電池モジュール１０は、ケース１３の主面同士が重なるように、複数積層されている。複数の電池モジュール１０を積層すると、突出部１３１は、複数の電池モジュール間で空間を形成する。この空間が、積層方向へのセル１１の膨れを吸収する空間となる。なお、図２では、電池モジュール１０を４個積層しているが、必ずしも複数の電池モジュールを積層させなくてよく、また積層する際の電池モジュール１０の個数は任意の個数でよい。
【００３６】
拘束板１４は、一対の板状に形成され、電池モジュール１０の積層体を拘束するための部材である。拘束板１４は、複数の電池モジュール１０のうち、積層方向への最上段の電池モジュール１０の主面と、最下段の電池モジュール１０の主面に、それぞれ配置され、電池モジュール１０の積層体を狭持するように、配置されている。
【００３７】
各電池モジュール１０のケース１３及び拘束板１４には、ボルト１６を通すための通孔がそれぞれ形成されている。そして、当該通孔にボルト１６を通して、ボルト１６の先端より、ナット１７を締結することで、複数の電池モジュール１０及び拘束板１４が固定されている。
【００３８】
また、ボルト１６の頭部と拘束板１４との間には、センサ１５が設けられている。センサ１５は、セル１１の変位を計測するためのセンサであって、センサ１５には、例えば歪みセンサや圧力センサが用いられる。また、センサ１５は、ゴム等の弾性材で覆われることで、セル１１の変位により伸縮しやすいように形成されている。
【００３９】
図７を用いて、センサ１５に加わる力について説明する。図７は、図２に示す組電池１の断面図のうち、センサ１５を設けた部分を拡大した断面図である。
【００４０】
電池モジュール１０は、電池の劣化に伴う電極の膨脹及びガスの発生により、主に積層方向（図７のＺ方向）に膨脹する。また、電池モジュール１０内のセル１１の異常によってもガスが発生して、電池モジュール１０が膨脹する場合がある。
【００４１】
電池モジュール１０が膨脹すると、セル１１の積層方向への厚さが増す。ケース１３の主面では、突出部１３１がセル１１に押し出され、拘束板１４に対して、Ｚ方向への応力を加える。拘束板１４は当該応力を受けて、外方に押し出される。このとき、センサ１５はボルト１６の頭部と拘束板１４との間に狭持されているため、拘束板１４の外方への応力により、センサ１５は拘束板１４から圧力を受けて、圧縮する。センサ１５は、拘束板１４からの圧力による、歪みを検出し、検出値を電気信号でコントローラユニット２に送信する。
【００４２】
図１に戻り、コントローラユニット２の構成を説明する。コントローラユニット２は、システム全体を統合的に制御するコントローラであって、電池厚さ測定部２１と、電池状態検知部２２と、残容量測定部２３とを有している。
【００４３】
電池厚さ測定部２１は、センサ１５の検出値により、セル１１の厚さを測定する。拘束板１４からセンサ１５に加わる圧力の大きさは、セル１１の積層方向への膨脹、言い換えると、セル１１の厚さと相関性をもっている。そのため、電池厚さ測定部２１は、センサ１５の検出値（センサ１５の歪み量）、ボルト１６の頭部と拘束板１４との間の締結による圧力、及び、セル１１の厚さの増加量の関係を、設計段階で予め把握することで、センサ１５の検出値からセル１１の厚さを測定することができる。
【００４４】
また、上記のとおり、セル１１の膨脹は、主に積層方向への膨脹である。そして、ガスが発生し、セル１１が膨脹した場合には、セル１１の主面方向へのセル１１の大きさは変わらない。そのため、電池厚さ測定部２１は、セル１１の厚さを測定することで、セル１１内の気体の体積を測定していることにもなる。また、電池厚さ測定部２１は、センサ１５の検出値の変化から、セル１１内で発生するガスの体積変化を測定することにもなる。
【００４５】
電池状態検知部２２は、電池厚さ測定部２１により測定された厚さから、セル１１の状態を検知する。残容量測定部２３は、組電池１に設けられたセル１１の各電圧または電流を検出するセンサ（図示しない）の検出値から、セル１１の残容量を測定する。残容量測定部２３は、例えば、組電池１への入出力電流を積算することで、各セル１１に充電されている充電容量を演算し、各セル１１の残容量を演算する。なお、残容量測定部２３は、セル１１の電圧から、残容量を測定してもよい。
【００４６】
次に、セル１１の厚さと、セル１１の電池状態について説明する。セル１１は、正常な状態であっても、経時的に劣化する。しかしながら、セル１１の劣化傾向が正常な劣化傾向より大きい場合や、セル１１に異常が発生した場合には、セル１１の厚さが正常時のセル１１の厚さより大きくなるように、セル１１は膨脹する。そのため、本例は、セル１１の厚さを測定することで、セル１１の異常劣化による不良状態、あるいは、セル１１の微小短絡等の異常による不良状態を検知することができる。
【００４７】
また、セル１１の厚さと残容量との相関関係ついて説明する。セル１１の特性として、セル１１の厚さと残容量との間には、図８に示すような相関性がある。図８は、セル１１の残容量に対する厚さの特性を示すグラフである。
【００４８】
なお、図８のグラフは以下の方法で導出した。まず、同一の形状のセル１１で、残容量の異なる電池を用意した。電池の残容量を測定した上で、残容量の測定時のセル１１の厚さを測定した。そして、それぞれ測定結果をプロットした。これにより、本発明者は、セル１１の厚さと、セル１１の残容量との間に、図８の比例関係で示す相関関係があることを見出した。
【００４９】
すなわち、セル１１の厚さはセル１１の残容量に応じて変化するため、本例は、セル１１の厚さに加えて、セル１１の残容量を用いることで、電池状態を検知する。以下、電池状態検知部２２の具体的な制御を説明する。
【００５０】
電池状態検知部２２には、セル１の不良状態を示す第１判定閾値が予め記憶されており、第１判定閾値と、電池厚さ測定部２１で測定されたセル１１の厚さとを比較することで、セル１１の異常を検知する。
【００５１】
第１判定閾値は、セル１１の劣化に対する使用の限界値を示す閾値であって、セル１１の劣化度の下限値に相当する。本例のように、組電池１を車両の動力源として用いた場合に、車両運転の際、セル１１からは、電力を安定して出力させる必要がある。そのため、セル１１には、必要な残容量の下限値（Ｑｌｉｍ）が予め決まっている。
【００５２】
図９は、図８と同様な、セル１１の残容量に対する厚さの特性を示すグラフであって、第１判定閾値を説明するためのグラフである。上記に示すように、セル１１の残容量と厚さとの間には相対関係があるため、図９に示すように、残容量の下限値（Ｑｌｉｍ）に対応する厚さが、第１判定閾値となる。
【００５３】
セル１１が正常に使用され、劣化が進むと、セル１１は膨脹する。そして、セル１１が過度に劣化し、残容量が下限値（Ｑｌｉｍ）以下になると、セル１１の厚さは第１判定閾値以上になる。そのため、セル１１の厚さが、第１判定閾値で規定する厚さより大きい場合には、セル１１が過度な劣化状態であり、セル１１の電池状態が不良な状態（使用不可の状態）であると、判定することができる。
【００５４】
電池状態検知部２２は、電池厚さ測定部２１で測定されたセル１１の厚さが第１判定閾値より大きい場合には、セル１１の電池状態を過度な劣化による不良状態として判定する。電池状態検知部２２によりセル１１の不良状態を判定した場合には、コントローラユニット２は、車両内のランプ（図示しない）等を表示させることで、ユーザに警告して、セル１１の不良状態を報知する。
【００５５】
一方、電池厚さ測定部２１で測定されたセル１１の厚さが第１判定閾値より小さい場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の厚さと、セル１１の実際の残容量とを用いて、セル１１の電池状態を検知する。
【００５６】
セル１１が正常な状態である場合には、残容量測定部２３で測定された残容量と、電池厚さ測定部２１で測定された厚さは、図８に示すグラフ上、若しくは、グラフに近い値をとる。一方、セル１１に異常が発生し、セル１１が膨脹した場合には、残容量測定部２３で測定された残容量と、電池厚さ測定部２１で測定された厚さは、図８のグラフから大きく外れた値となる。そのため、本例では、電池厚さ測定部２１でセル１１の厚さを測定し、測定された厚さと相対関係にある、正常なセル１１の電池容量と、残容量測定部２３で測定された実際のセル１１の残容量とを比較することで、セル１１の状態を検知する。
【００５７】
電池状態検知部２２には、図８のグラフで表されるマップ、言い換えると、セル１１の残容量とセルの厚さとの相関性を示すマップが予め記憶されている。電池状態検知部２２は、当該マップを参照し、電池厚さ測定部２１により測定されたセル１１の厚さに対応する、セル１１の残容量（Ｑｂ）を演算する。電池状態検知部２２は、残容量測定部２３で測定された実際のセル１１の残容量（Ｑａ）と、残容量（Ｑｂ）との差分を演算する。なお、差分は絶対値でもよい。
【００５８】
電池状態検知部２２には、第２判定閾値が予め設定されている。第２判定閾値は、セル１１の不良状態を判定するための閾値であって、セル１１の厚さに対して、正常なセル１１の取り得る残容量の上限値が設定されている。セル１１の取りうる残容量の範囲は、セル１１の特性に応じて規定される範囲であって、正常なセル１１の劣化を考慮した上で設定される範囲である。すなわち、第２判定閾値は、正常なセル１１の厚さの許容範囲に相当する。また、第２判定閾値は、第１判定閾値と異なり、電池の容量で定めている。
【００５９】
そして、電池状態検知部２２は、残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）と、第２判定閾値とを比較する。差分が第２判定閾値より大きい場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態が不良状態である、と判定する。そして、電池状態が不良状態である場合には、コントローラユニット２は、上記と同様に、ユーザに対して警告する。
【００６０】
また、セル１１が正常な範囲内で劣化している場合には、残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）は第２判定閾値以下になる。そのため、残容量の差分が第２判定閾値より小さい場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を正常として判定する。
【００６１】
次に、図１０を用いて、コントローラユニット２の制御手順を説明する。図１０は、コントローラユニット２の制御手順を示すフローチャートである。なお、コントロールユニット２は、以下の制御手順を所定の周期で繰り返し行っている。
【００６２】
ステップＳ１１にて、電池厚さ測定部２１は、センサ１５の検出値からセル１１の厚さを測定し、電池状態検知部２２に出力する。ステップＳ１２にて、電池状態検知部２２は、電池厚さ測定部２１の測定値（厚さ）と、第１判定閾値とを比較する。
【００６３】
電池厚さ測定部２１の測定値が第１判定閾値より小さい場合には、ステップＳ１３にて、残容量測定部２３は、セル１１の残容量（Ｑａ）を測定し、電池状態検知部２２に出力する。ステップＳ１４にて、電池状態検知部２２は、セル１１の残容量と厚さとの相関関係を示すマップを参照し、ステップＳ１１で測定した厚さに対応する残容量（Ｑｂ）を演算する。
【００６４】
ステップＳ１５にて、電池状態検知部２２は、残容量（Ｑａ）と残容量（Ｑｂ）との差分を演算する。また電池状態検知部２２は、残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）と、第２判定閾値とを比較する。
【００６５】
残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）が第２判定閾値より小さい場合には、ステップＳ１６にて、電池状態検知部２２は、セル１１を正常状態として判定し、図９の制御を終了する。一方、残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）が第２判定閾値以上である場合には、ステップＳ１７にて、電池状態検知部２２は、セル１１を不良状態として判定する。そして、コントローラユニット２は、ランプの点滅などで、セル１１の不良状態をユーザに警告し、本例の制御を終了する。
【００６６】
また、ステップＳ１２に戻り、電池厚さ測定部２１の測定値が第１判定閾値以上である場合には、ステップＳ１７にて、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を過度な劣化による不良状態として判定し、コントローラユニット２は警告を行い、本例の制御を終了する。
【００６７】
上記のように、本例は、セル１１の厚さを測定することで、セル１１の内部空間内の気体（ガス）の体積変化を測定し、測定された体積変化から、セル１１の電池状を検知する。これにより、電池状態と相関性のある体積変化から、電池の状態を検知することができるため、電池状態の変化を正確に把握することができ、その結果として、電池状態の検知精度を高めることができる。
【００６８】
また、本例は、電池の残容量の下限値と対応する第１判定閾値と、電池厚さ測定部２１で測定されたセル１１の厚さとの比較により、セル１１の劣化の状態を検知する。これにより、セル１１が劣化することで、電池性能が十分に低下した状態を示すセル１１の厚さ（セル１１内の気体の体積）を第１判定閾値として予め設定することで、セル１１が使用できる状態にあるか、あるいは、セル１１が劣化により使用不可能な状態であるかを判定することができる。
【００６９】
また、本例は、図８に示すマップを参照し、電池厚さ測定部２１で測定されたセル１１の厚さに対応する残容量をマップ上で演算し、マップ上で演算された残容量と、残容量測定部２３で測定された残容量との比較により、セル１１の状態を検知する。これにより、正常な電池を用いて予め測定した、セル１１の厚さと残容量の線形性を示すマップを利用することで、セルの残容量に応じて変化する厚さの要因を分離した上で、セル１１の状態を検知することができる。また、本例は、セル１１の正常な使用により想定される劣化状態か、あるいは、ガス発生等の特異的な電池内部の異常による不良状態かを判別した上で、セル１１の状態を検知することができる。
【００７０】
また、本例は、残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）と第２判定閾値とを比較することで、残容量測定部２３で演算された残容量（Ｑａ）が許容範囲内であるか否かを判定し、残容量（Ｑａ）が当該許容範囲外である場合には、セル１１の電池状態が不良状態であると判定する。これにより、正常なセルで発生する厚さの変化の要因を踏まえて、電池状態を検知することができるため、検知精度を高めることができる。
【００７１】
また、本例は、セル１１に扁平形形状の電池を用いている。これにより、セル１１は、セル１１の主面の法線方向に対して膨脹し易く、センサ１５はセル１１の形態変化を検知しやすいため、電池状態の検知精度を高めることができる。
【００７２】
なお、本例では、セル１１の厚さを測定し、測定された厚さに基づいて、電池状を検知したが、セル１１内の気体の体積に基づいて、電池状態を検知してもよい。セル１１内の気体の体積に基づいて電池状態を検知する際には、上記の電池状態検知部２２の制御において、セル１１の厚さを、セル１１内の気体の体積に置きかえればよい。すなわち、本例では、薄型形状のラミネート電池を用いており、セル１１の膨脹時には、セル１１の主面に沿う方向には膨脹し難い。そのため、セル１１の膨脹時の厚さに対して、セル１１の主面の面積を乗算すれば、実質的にセル１１内の気体体積を測定できる。あるいは、セル１１の厚さの変化量を測定することで、ガスの増減によるセル１１内の気体の体積変化を測定することができる。そのため、上記の電池状態検知部２２の制御において、セル１１の厚さを、セル１１内の気体の体積に置きかえることで、セル１１の電池状態を上記と同様に検知することができる。
【００７３】
また、本例は、電池状態の検知精度をより高めるために、残容量測定部２３の残容量の測定値を用いたが、残容量を用いることなく、電池状態を検知してもよい。上記のように、ガス発生等の特異的な電池内部の異常、又は、電池の過度な劣化異常が生じた場合には、セル１１の厚さは、正常なセル１１の厚さよりも大きくなる。また、正常なセル１１の厚さは、電池特性により予め決まっている。そのため、電池状態検知部２２は、正常なセル１１の厚さに相当する判定閾値を予め記録しておき、当該判定閾値と、電池厚さ測定部２１で測定された厚さを比較する。そして、電池状態検知部２２は、電池厚さ測定部２１で測定された厚さが判定閾値より大きい場合には、セル１１に異常が生じている、あるいは、過渡な劣化状態であると判定し、電池状態を不良状態として判定する。これにより、本例は、精度の高い、電池状態の検知システムを実現することができる。
【００７４】
また、本例は、図８に示すマップ上で、残容量測定部２３で測定された残容量に対応する、セル１１の厚さを演算し、この演算値と、電池厚さ測定部２１で測定された測定値（厚さ）とを比較することで、電池状態を検知してもよい。また、本例は、マップ上で演算されたセル１１の厚さ（演算値）を含む許容範囲と、電池厚さ測定部２１で想定されたセル１１の厚さとを比較することで、電池状態を検知してもよい。
【００７５】
また、本例では、残容量の差分（Ｑａ−Ｑｂ）と第２判定閾値とを比較したが、残容量（Ｑａ）と残容量（Ｑｂ）とを比較することで、電池状態を検知してもよい。
【００７６】
上記のセル１１が本発明の「電池」に相当し、電池厚さ測定部２１が本発明の「体積変化測定手段」に、電池状態検知部２２が本発明の「検知手段」に、残容量測定部２３が「残容量測定手段」に相当する。
【００７７】
《第２実施形態》
発明の他の実施形態に係る電池状検知システムを説明する。本例では上述した第１実施形態に対して、コントローラユニット２の一部の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。
【００７８】
コントローラユニット２は、セル１１の電圧を検出する電圧センサ（図示しない）の検出電圧から、セル１１の充電状態（ＳＯＣ）を測定する。
【００７９】
二次電池の特性として、電極が、充放電に伴う正負極間の活物質の移動により膨脹及び収縮することで、セル１１は膨脹及び収縮する。そのため、セル１１の厚さは、劣化の程度と異なる要因で変化する。
【００８０】
本例では、上記のように、充放電に伴う電極の体積変化に対して、電池状態の検知条件を同一にするために、閾値となる判定ＳＯＣを設定し、セル１１のＳＯＣが判定ＳＯＣに達した時に電池状態の検知を行う。これにより、充放電によるセル１１の膨脹、収縮の要因を排除した上で、電池状態の検知を行うことができる。
【００８１】
コントローラユニット２は、所定の周期で、セル１１のＳＯＣを測定し、測定したＳＯＣと判定ＳＯＣとを比較する。そして、測定ＳＯＣと判定ＳＯＣが等しい場合に、電池状態検知部２２は、電池厚さ測定部２１で測定されたセル１１の厚さ、及び、残容量測定部２３で測定された残容量に基づいて、セル１１の電池状態を検知する。なお、電池状態の検知方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
以下、本例のコントローラユニット２の制御手順を、図１１を用いて説明する。ステップＳ２１にて、コントローラユニット２は、セル１１のＳＯＣを測定する。ステップＳ２２にて、コントローラユニット２は、測定したＳＯＣと、予め設定されている判定ＳＯＣとを比較する。
【００８３】
測定ＳＯＣが判定ＳＯＣと等しくない場合には、ステップＳ２１に戻る。一方、測定ＳＯＣが判定ＳＯＣと等しい場合には、ステップＳ２３に遷り、ステップＳ２３以降で、電池状態の検知制御の制御フローを実行する。なお、ステップＳ２３〜ステップＳ２９までの制御処理は、図１０のステップＳ１１〜ステップＳ１７の制御処理と同様であるため、説明を省略する。
【００８４】
上記のように、本例は、セル１１のＳＯＣが判定ＳＯＣに達した場合に、電池状態の検知制御を実行する。これにより、本例は、セル１１の充放電による電池の膨張収縮の影響を排除し、精度よく電池の厚さを測定し、電池状態を把握することができる。
【００８５】
《第３実施形態》
図１２は、発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムの組電池１の断面図である。本例は上述した第１実施形態に対して、センサの構成、及び、コントローラ２の一部の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１、第２実施形態の記載を適宜、援用する。なお、図１２は、センサ１８、１９を設けた部分の拡大図である。
【００８６】
ケース１３の上下の主面に設けられる突出部１３１は、平坦部１３１ａと傾斜部１３１ｂを有している。平坦部１３１ａは、セル１１の積層方向に対して垂直面に沿う板状の部材である。傾斜部１３１ｂは、積層方向に垂直な面に対して傾斜した板状の部材である。
【００８７】
ケース１３の上下の主面のうち、突出部１３１が設けられていない、当該主面の外周部には、平坦部１３２が形成されている。平坦部１３２は、拘束板１４と当接している。また平坦部１３１ａ及び平坦部１３２は、セル１１の積層方向で、互いに高さが異なっている。そして、傾斜部１３１ｂは、平坦部１３１ａの一端と、平坦部１３２の一端を連結している。
【００８８】
センサ１８は、セル１１の変位を検出するためのセンサであり、突出部１３１に設けられている。具体的には、センサ１８は、突出部１３１により形成される、拘束板１４とケース１３の表面との間の空間内で、拘束板１４と平坦部１３１ａとの間に設けられる。
【００８９】
センサ１９は、セル１１の変位を検出するためのセンサであり、ケース１３のうち突出部１３１以外の部分に設けられている。具体的には、センサ１９は、突出部１３１により形成される、ケース１３の表面とセル１１の主面（ケース１３の平坦部１３２と対向する対向面）と間の空間内で、ケース１３とセル１１との間に設けられている。
【００９０】
センサ１８、１９は、ゴム等の弾性材で覆われることで、セル１１の変位により伸縮しやすいように形成されている。またセンサ１８、１９は、円柱状に形成され、表面に歪みゲージを有している。そして、センサ１８、１９は、円柱状の上下面の間の距離を測定することで、変位を検知する。センサ１８、１９の検出値は、電池厚さ測定部２１に出力される。
【００９１】
次に、図１３を用いて、セル１１の電池状態と、セル１１の変位との関係について説明する。図１３は、図１２と同様な組電池１の一部の断面図であって、（ａ）は電池の劣化によりセル１１が膨張した状態を示し、（ｂ）はガスの発生によりセル１１が膨脹した状態を示す。
【００９２】
セル１１の膨脹の要因として、電池の劣化による膨脹と、ガスの発生による膨脹がある。また、セル１１の膨脹は、いずれか一方の要因により生じることもあれば、両方の要因で生じることもある。図１３に示すように、セル１１に膨脹が発生した場合には、膨脹の発生要因によって、セル１１は異なった形状に変形する。
【００９３】
電池の劣化によりセル１１が膨張する場合には、セル１１は、主に電極の劣化による膨脹によって、膨れあがる。そして、セル１１の電極は、図６に示すように、セル１１の主面に沿う電極板で形成されている。そのため、セル１１の主面の全体にわたって、ほぼ均一に厚みが増す。
【００９４】
すなわち、図１３（ａ）に示すように、セル１１の主面の全体が拘束板１４に向かって押し上がる。この時、突出部１３１と当接するセル１１の部分の変位（Δｄ１）は、平坦部１３２と対向する部分の変位（Δｄ２）と、大きく変わらない。そのため、センサ１８で検出される変位（Δｄ１）とセンサ１９で検出される変位（Δｄ２）との変位差（Δｄ２−Δｄ１）は小さい値となる。
【００９５】
一方、ガスの発生によりセル１１が膨脹する場合には、ガスは、セル１１の内部のうち、突出部１３１で押さえつけられていない部分であって、平坦部１３２と対向する部分に集まる。そして、平坦部１３２と対向するセル１１の部分には、ケース１３との間に空間が形成されているため、この部分が大きく膨脹する。一方、突出部１３１と当接する部分には、ガスが集まっておらず、突出部１３１による応力を受けるため、この部分の膨脹は小さくなる。
【００９６】
すなわち、図１３（ｂ）に示すように、突出部１３１と当接していない部分が拘束板１４に向かって押し上がる。この時、平坦部１３２と対向する部分の変位（Δｄ２）は、突出部１３１と当接する部分の変位（Δｄ１）よりも大きく上昇する。そのため、センサ１８で検出される変位（Δｄ１）とセンサ１８で検出される変位（Δｄ２）との変位差（Δｄ２−Δｄ１）は、図１３（ａ）の場合の変位差よりも、大きな値となる。
【００９７】
本例は、センサ１８の検出値とセンサ１９の検出値との差分をとることで、突出部１３１と当接する部分のセル１１の変位（Δｄ１）と、突出部１３１と当接しない部分のセル１１の変位（Δｄ２）との変位差から、セル１１が、ガスの発生による不良状態であるか否かを検知する。
【００９８】
電池厚さ測定部２１は、センサ１８の検出値とセンサ１９の検出値の差分を演算することで、セル１１のうち、突出部１３１と当接する部分の厚さと、突出部１３１と当接しない部分の厚さの変位差（Δｄ２−Δｄ１）を演算し、電池状態検知部２２に出力する。
【００９９】
なお、上記のとおり、変位差（Δｄ２−Δｄ１）は、ガスの発生量に応じて変わる。そのため、電池厚さ測定部２１が、センサ１８、１９の検出値から変位差（Δｄ２−Δｄ１）を演算することは、セル１１内の気体（ガス）の体積を測定することにもなる。また、電池厚さ測定部２１は、変位差（Δｄ２−Δｄ１）を時系列で演算することで、変位差（Δｄ２−Δｄ１）の変化量を演算することになる。そして、セル１１内でガスの体積が変化した場合には、変位差（Δｄ２−Δｄ１）も変化する。そのため、電池厚さ測定部２１が、センサ１８、１９の検出値から変位差（Δｄ２−Δｄ１）の変化を測定することは、セル１１内の気体の体積変化を測定することにもなる。
【０１００】
電池状態検知部２２には、ガス発生による電池の不良状態を判定するための第３判定閾値が予め設定されている。第３判定閾値は、ガスが発生した場合のセル１１の形状に応じて設定される値である。
【０１０１】
そして、電池状態検知部２２は、電池厚さ測定部２１で測定された変位差（Δｄ２−Δｄ１）と第３判定閾値とを比較する。変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値より大きい場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態をガス発生による不良状態として判定する。一方、変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値より小さい場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を正常状態として判定する。
【０１０２】
次に、図１４を用いて、コントローラユニット２の制御手順を説明する。図１４は、コントローラユニット２の制御手順を示すフローチャートである。なお、コントロールユニット２は、以下の制御手順を所定の周期で繰り返し行っている。
【０１０３】
ステップＳ３１にて、電池厚さ測定部２１は、センサ１８、１９の検出値から、セル１１の変位（Δｄ１、Δｄ２）を測定する。ステップＳ３２にて、電池厚さ測定部２１は、変位差（Δｄ２−Δｄ１）を演算し、電池状態検知部２２に出力する。また、電池状態検知部２２は、変位差（Δｄ２−Δｄ１）と第３判定閾値とを比較する。
【０１０４】
変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値以下である場合には、ステップＳ３３にて、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を、正常な状態として判定し、本例の制御を終了する。一方、変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値より大きい場合には、ステップＳ３４にて、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を、ガス発生による不良状態として判定し、本例の制御を終了する。
【０１０５】
上記のように、本例は、ケース１３の突出部１３１に設けられたセンサ１８の検出値と、ケース１３のうち突出部１３１以外の部分に設けられたセンサ１９の検出値から、セル１１内の気体の体積変化を測定する。ガスが発生した場合には、突出部１３１により押圧されている部分は膨脹せずに、突出部１３１により押圧されていない部分が膨脹する。そして、本例は、ガス発生時に、膨脹しやすい部分と膨脹しにくい部分に、それぞれセンサ１８、１９を設けているため、セル１１内で発生するガスの測定精度を高めることができる。
【０１０６】
また、本例は、センサ１８、１９の検出値の差分により、セル１１内の体積変化を測定し、測定された体積変化（変位差（Δｄ２−Δｄ１）に相当）が第３の判定閾値より大きい場合には、セル１１が、ガス発生による異常状態である、と判定する。これにより、電池劣化による膨脹要因を分離した上で、セル１１でガスが発生していることを検知することができる。
【０１０７】
上記のセンサ１８が本発明の「第１センサ」に相当し、センサ１９が本発明の「第２センサ」に相当する。
【０１０８】
《第４実施形態》
発明の他の実施形態に係る電池状検知システムを説明する。本例では上述した第３実施形態に対して、コントローラユニット２の一部の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第３実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。
【０１０９】
第３実施形態では、変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値以下である場合には、ステップＳ３３にて、セル１１の電池状態を、正常な状態として判定したが、本例では、さらに、セル１１の電池状態が、過度な劣化によって不良状態であるか否かを判定する。
【０１１０】
電池状態検知部２２には、図１５に示す、セル１１の残容量とセル１１の変位との相関性を示すマップが予め記憶されている。図１５は、セル１１の残容量と変位との関係を示すグラフである。
【０１１１】
図１５のグラフＡに示すように、正常なセル１１の変位と残容量との間には相関性があり、セル１１の残容量が少なくなるほど、セル１１の変位は大きくなる。なお、セル１１の変位は、セル１１の厚さに相当するため、図１５に示す相関性は、図８に示す相関性と対応している。
【０１１２】
また、電池状態検知部２２は、マップ上で、ある残容量に対して許容されるセル１１の変位の範囲を規定している。図１５の領域１で示される範囲が、変位の許容範囲になる。セル１１の厚さと残容量との関係は、理想的にはグラフＡ上の特性を示すが、セル１１の経時的な劣化により、正常な電池でも、グラフＡに対して多少のバラツキがある。そのため、本例では、正常な劣化の範囲を示す許容範囲として、領域１をマップ上に設定している。
【０１１３】
一方、セル１１の劣化が過度に進んでいる場合、又は、セル１１に何らかの異常が生じた場合には、残容量に対するセル１１の変位は、領域１より外側の領域２又は領域３の値となる。
【０１１４】
電池状態検知部２２は、図１５に示すマップ上で、残容量測定部２３により測定された残容量（Ｑａ）に対応するセル１１の変位を演算する。電池状態検知部２２は、センサ１８で検出された検出値、すなわち突出部３１と当接する部分のセル１１の変位と、残容量（Ｑａ）を含み、図１５のマップ上で示される許容範囲（領域１）とを比較する。
【０１１５】
そして、セル１１の変位が許容範囲内である場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を、正常な状態として判定する。一方、セル１１の変位が許容範囲外である場合には、変位（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値よりも小さいが、セル１１の全体が膨脹していることを示すことになる。そのため、電池状態検知部２２は、ガス発生以外の原因により、電池に異常が生じていると判定し、セル１１の電池状態を不良状態として判定する。
【０１１６】
次に、図１６を用いて、コントローラユニット２の制御手順を説明する。図１６は、コントローラユニット２の制御手順を示すフローチャートである。なお、コントロールユニット２は、以下の制御手順を所定の周期で繰り返し行っている。
【０１１７】
ステップＳ４１及びステップＳ４２の制御処理は、図１４のステップＳ３１及びステップＳ３２の制御処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１１８】
変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値以下である場合には、ステップＳ４３にて、残容量測定部２３はセル１１の残容量（Ｑａ）を測定する。ステップＳ４４にて、電池状態検知部２２は、図１５のマップ上で、当該残容量（Ｑａ）に対応するセル１１の変位を演算する。また、電池状態検知部２２は、マップ上で演算された変位を含む許容範囲を設定する。
【０１１９】
ステップＳ４５にて、電池状態検知部２２は、センサ１８の検出値に基づく、セル１１の変位（Δｄ１）と許容範囲とを比較する。セル１１の変位（Δｄ１）が許容範囲内である場合には、ステップＳ４６にて、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を、正常な状態として判定し、本例の制御を終了する。一方、セル１１の変位（Δｄ１）が許容範囲外である場合には、ステップＳ４７にて、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を不良状態として判定し、本例の制御を終了する。
【０１２０】
上記のように、本例は、変位差（Δｄ２−Δｄ１）が第３判定閾値より小さい場合には、図１５に示すマップを参照し、マップ上における電池の変位を演算し、演算されたセル１１の変位と、センサ１８で検出されたセル１１の変位との比較により、セル１１の状態を検知する。これにより、ガス発生による電池の不良状態と、ガス発生以外の原因による電池の不良状態とを区別して検知することができ、その結果として、電池状態の検知精度を高めることができる。
【０１２１】
また本例は、センサ１８で検出されたセル１１の変位が、マップ上で示される許容範囲外である場合には、セル１１の電池の状態を、ガス発生以外の原因による電池の不良状態として検知する。これにより、正常なセルで発生するセル１１の変位の要因を踏まえて、電池状態を検知することができるため、検知精度を高めることができる。
【０１２２】
また、本例は、図１５に示すマップ上で、センサ１８で検出された変位に対応する、セル１１の残容量を演算し、この演算値と、残容量測定部２３で測定された残容量とを比較することで、電池状態を判定してもよい。また、本例は、マップ上で演算された残容量（演算値）を含む許容範囲と、残容量測定部２３の残容量とを比較することで、電池状態を検知してもよい。
【０１２３】
《第５実施形態》
図１７は、発明の他の実施形態に係る電池状態検知システムのブロック図である。本例は上述した第１実施形態に対して、センサ３１を設ける位置、及び、セル１１とセンサ３１の接触面積からセル１１内の気体の体積を測定する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１２４】
本例の電池状態検知システムの構成の一つであるコントローラユニット２は、電池状態検知部２２と、残容量測定部２３と、体積測定部２４とを有している。体積測定部２４は、組電池１に設けられたセンサ３１の検出値から、セル１１内の気体の体積を測定する。センサ３１には、例えば圧力センサが用いられる。
【０１２５】
図１８及び図１９を用いて、センサ３１の設置位置を説明する。図１８は、電池モジュール１０の断面図であり、図１９は、図１８の断面図のうち、センサ３１の周囲を拡大した断面図である。
【０１２６】
本例のケース１３は、図１２で示したケース１３と同様に、突出部１３１を、平坦部１３１ａと傾斜部１３１ｂで形成している。なお、本例の平坦部１３１ａ、傾斜部１３１ｂ及び平坦部１３２の構成は、第３実施形態に係る平坦部１３１ａ、傾斜部１３１ｂ及び平坦部１３２の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１２７】
センサ３１は、セル１１の主面を臨むように、傾斜部１３１に設けられている。また、センサ３１は、傾斜部１３１の両表面のうち、セル１１側に対向する表面に沿って設けられている。
【０１２８】
セル１１が膨脹していない場合には、セル１１の主面はセンサ３１と接触していない。一方、セル１１が膨脹した場合には、セル１１の主面のうち、平坦部１３１ａと当接していない部分は、ケース１３に向かって膨脹し、セル１１の主面とセンサ３１が接触する。
【０１２９】
セル１１とセンサ３１との接触部分について、図２０及び図２１を用いて、説明する。図２０、２１は、セル１１とセンサ３１との接触部分を説明するための、セル１１の平面図である。図２０は正常時のセル１１の状態を示し、図２１はセル膨脹時のセル１１の状態を示す。また、図２０、２１において、領域１１ａは、セル１１の主面うち、平坦部１３１ａと当接している部分を示し、領域１１ｂは傾斜部１３１ｂと対向する部分を示し、領域１１ｃは平坦部１３２と対向する部分を示す（図１９を参照）。また、領域１１ｂのうち、センサ１３と接触する部分を、領域１１ｄで示している。
【０１３０】
セル１１が、正常であり、膨脹していない場合には、領域１１ｂはセンサ１１と接触しないため、図２０に示すように、領域１１ｄは存在しない。一方、セル１１が膨脹した場合には、領域１１ｂがセンサ３１に向かって押し上げられて、領域１１ｂがセンサ３１と接触する。そのため、図２１に示すように、領域１１ｄのように接触部分が表れる。
【０１３１】
そして、体積測定部２４は、センサ３１の検出値に基づいて、セル１１内の気体の体積を測定している。図１９を用いて、体積測定部２４による気体の体積の測定方法について説明する。図１９のＰで示されるように、セル１１が膨脹したと仮定する。
【０１３２】
図１９に示すように、セル１１の体積増加領域（Ｐ）に対して、セル１１とセンサ３１が接触する接触幅（ｘ）が対応している。そして、接触幅（ｘ）はセル１１とセンサ３１との接触面積と等価である。
【０１３３】
セル１１内でガスが発生した場合に、セル１１内の全体の体積が大きいほど、セル１１の膨脹によるセル１１の変位は大きくなるため、接触面積も大きくなる。そして、セルの膨脹による、セルの変位と接触面積の相関性は、セル１１の電池特性、セル１１及びケース３１の形状、及び、センサ３１の設置位置が決まれば、設計段階で導出される。すなわち、領域１１で示されるセル１１とセンサ３１との接触面積は、セル１１内の気体の体積（図１９のＰで示される増加分の体積）と相関性を有している。
【０１３４】
体積測定部２４には、セル１１とセンサ３１との接触面積とセル１１内の気体の体積との相関性を示すマップが予め記録されている。体積測定部２４は、センサ３１の検出値である接触幅（ｘ）から接触面積を演算する。そして、体積測定部２４は、当該マップを参照し、演算した接触面積に対応する体積を、セル１１内の気体の体積として測定する。なお、体積測定部２４は、セル１１の膨脹によりケース１３が、セル１１の積層方向に歪む場合には、歪み量に応じて補正項をいれて、体積を測定してもよい。
【０１３５】
電池状態検知部２２は、残容量測定部２３により測定されたセル１１の残容量から、セル１１内の気体の体積の許容範囲を設定する。第１実施形態では、図８用いて、セル１１の厚さとセル１１の残容量との相関性を示したが、セル１１内の気体の体積とセル１１の残容量との間にも、同様の相関性がある。
【０１３６】
電池状態検知部２２には、セル１１内の気体の体積と、セル１１の残容量との相関性を示すマップが予め記録されている。そして、電池状態検知部２２は、当該マップを参照し、残容量測定部２３で測定された残容量に対応する気体の体積を演算する。
【０１３７】
さらに、電池状態検知部２２は、マップ上で演算された気体の体積を中心とした所定の範囲内を、体積の許容範囲として設定する。セル１１が正常な状態であっても、セル１１の劣化により、残容量に対するセル内の気体の体積は、相関性で示される値と異なる場合がある。そのため、本例では、正常なセル１１の劣化を加味して、許容範囲を設定している。
【０１３８】
そして、電池状態検知部２２は、体積測定部２４で測定された気体の体積と、許容範囲とを比較する。測定された気体の体積が許容範囲外である場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を、不良状態として検知する。一方、測定された気体の体積が許容範囲内である場合には、電池状態検知部２２は、セル１１の電池状態を正常状態として検知する。
【０１３９】
次に、図２２を用いて、コントローラユニット２の制御手順を説明する。図２２は、コントローラユニット２の制御手順を示すフローチャートである。なお、コントロールユニット２は、以下の制御手順を所定の周期で繰り返し行っている。
【０１４０】
ステップＳ５１にて、体積測定部２４は、センサ３１の検出値からセンサ３１とセル１１との接触面積を測定する。ステップＳ５２にて、体積測定部２４は、接触面積と気体の体積との相関性を示すマップを参照して、セル１１内の気体の体積を測定する。
【０１４１】
ステップＳ５３にて、残容量測定部２３は、セル１１の残容量を測定する。ステップＳ５４にて、電池状態検知部２２は、残容量測定部２３で測定された残容量に基づいて、気体の体積の許容範囲を設定する。ステップＳ５５にて、電池状態検知部２２は、体積測定部２４で測定された気体の体積と、許容範囲とを比較する。
【０１４２】
測定された気体の体積が許容範囲内である場合には、ステップＳ５６にて、残容量測定部２３は、セル１１の電池状態を、正常状態として検知し、本例の制御を終了する。一方、測定された気体の体積が許容範囲外である場合には、ステップＳ５７にて、残容量測定部２３は、セル１１の電池状態を、不良状態として検知し、本例の制御を終了する。
【０１４３】
上記のように、本例は傾斜部１３１ｂにセンサ３１を設け、センサ３１の検出値からセル１１内の気体の体積を演算する。これにより、セル１１の形態を把握することができるため、セル１１内の体積を精度よく測定することができる。
【０１４４】
また、本例は、セル１１の積層方向で、高さが互いに異なる平坦部１３１ａ及び平坦部１３２をケース１３の主面に設け、傾斜部１３１ｂを、平坦部１３１ａと平坦部１３２との間の位置に設け、センサ３１を傾斜部１３１ｂに設ける。これにより、ガスの発生によりセル１１が膨らむ空間を、傾斜部１３１ｂ、平坦部１３２と、セル１１との間に形成した上で、セルが膨脹しやすい傾斜部１３１ｂにセンサ３１を設けているため、セル１１内の体積を精度よく測定することができる。
【０１４５】
また、本例は、積層方向で、平坦部１３２よりもセル１１側の位置に平坦部１３１ａを設け、平坦部１３１ａとセル１１とを当接させている。これにより、ガス発生時に、膨脹する部分と膨脹しにくい部分とを区別させることができ、膨脹する部分にセンサ１３１を設けることができるため、セル１１内の体積を精度よく測定することができる。
【０１４６】
上記の体積測定部２４が本発明の「体積変化測定手段」に相当し、センサ３１が本発明の「第３センサ」に相当する。
【符号の説明】
【０１４７】
１…組電池
１０…電池モジュール
１１…セル
１１１…外装部材
１１１ａ…内側樹脂層
１１１ｂ…中間金属層
１１１ｃ…外側樹脂層
１１２…発電要素
１１２ａ…正極板
１１２ｂ…負極板
１１２ｃ…セパレータ
１１２ｄ…正極側集電体
１１２ｅ，１１２ｆ…正極層
１１２ｇ…負極側集電体
１１２ｈ，１１２ｉ…負極層
１１３…外周部
１１４…正極端子
１１５…負極端子
１２０…スペーサ
１２１…固定部
１３…ケース
１３１…突起部
１３１ａ…平坦部
１３１ｂ…傾斜部
１３２…平坦部
１４…拘束板
１５、１８、１９、３１…センサ
１６…ボルト
１７…ナット
２…コントローラユニット
２１…電池厚さ測定部
２２…電池状態検知部
２３…残容量測定部
２４…体積測定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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