(57)【要約】【課題】過放電による不具合のリスクを抑制し、復帰が容易な蓄電モジュール、蓄電装置および蓄電モジュールの制御方法を提供すること。【解決手段】蓄電モジュール１は、正極集電体１２ａ上に正極活物質層１２が形成された正極および負極集電体１３ａ上に負極活物質層１３が形成された複数の負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電セル要素１１と、外装体２０と、外装体２０の外部に露出する正極端子１４、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂとを備え、負極集電体１３ａの各々は、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂのいずれか一方に電気的に接続され、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂの各々は、少なくとも一つの負極集電体１３ａに電気的に接続されている第１蓄電セル１０−１および第２蓄電セル１０−２を含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電デバイス要素と、前記蓄電デバイス要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、蓄電セルと、
前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する切替部と、
を有する、蓄電モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記切替部は、
動作モードとして、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードと、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードと、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３モードと、
を有する、蓄電モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蓄電モジュールにおいて、
操作を受け付ける操作受付部をさらに有し、
前記切替部は、前記操作受付部が受け付ける操作に基づいて、前記動作モードを切り替える、蓄電モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記第１負極端子との間の電圧を検出する電圧検出部をさらに有し、
前記切替部は、前記電圧検出部が検出する電圧が基準電圧以下である場合に、前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードへと切り替える、蓄電モジュール。
【請求項５】
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電セル要素と、前記蓄電セル要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、第１蓄電セルおよび第２蓄電セルと、
前記第１蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第１切替部と、
前記第２蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第２蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第２切替部と、
前記第１切替部および前記第２切替部を制御する第１制御部と、
を有し、
前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と、前記第２蓄電セルの前記正極端子とは、電気的に接続されており、
前記第１切替部および前記第２切替部は、
動作モードとして、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードと、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードと、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３モードと、
を有し、
前記第１制御部は、前記第１切替部および前記第２切替部の前記動作モードを制御する、蓄電モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記第１切替部の前記第１調整部は、前記第１蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間に電気的に接続された第１スイッチを有し、
前記第１切替部の前記第２調整部は、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間に電気的に接続された第２スイッチを有し、
前記第２切替部の前記第１調整部は、前記第２蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間に電気的に接続された第１スイッチを有し、
前記第２切替部の前記第２調整部は、前記第２蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間に電気的に接続された第２スイッチを有する、蓄電モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の蓄電モジュールにおいて、
第１切替部の前記第１調整部は、前記第１切替部の前記第１スイッチと直列に接続された抵抗器をさらに有し、
第２切替部の前記第１調整部は、前記第２切替部の前記第１スイッチと直列に接続された抵抗器をさらに有する、蓄電モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の蓄電モジュールにおいて、
電源生成部をさらに有し、
前記第１切替部の第１調整部および前記第２切替部の第１調整部は、前記第３モードである場合に、前記電源生成部を介してＯＮ状態となる、蓄電モジュール。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、
全ての負極集電体に対する前記第１負極端子に電気的に接続された負極集電体の割合が、５％以上５０％以下である、蓄電モジュール。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも一方は複数の貫通孔を有している、蓄電モジュール。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドープされている、蓄電モジュール。
【請求項１２】
請求項５および請求項５に従属する請求項６ないし１１のいずれか１項に記載の複数の蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールのそれぞれが有する前記第１制御部を制御する第２制御部と、
を有する、蓄電装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の蓄電装置において、
前記第１制御部および前記第２制御部は、デイジーチェーン接続されている、蓄電装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の蓄電装置において、
絶縁しつつ信号を伝送する絶縁伝送部をさらに有し、
前記第２制御部は、前記絶縁伝送部を介して前記第１制御部を制御する、蓄電装置。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
前記複数の蓄電モジュールは、電気的に直列に接続されている、蓄電装置。
【請求項１６】
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電デバイス要素と、前記蓄電デバイス要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、蓄電セルと、
前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する切替部と、
を有する蓄電モジュールの制御方法であって、
前記切替部が有する動作モードを、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードとする第１工程と、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードとする第２工程と、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３モードとする第３工程と、
を有する蓄電モジュールの制御方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の蓄電モジュールの制御方法において、
前記蓄電モジュールは、操作を受け付ける操作受付部をさらに有し、
前記操作受付部が受け付ける操作に基づいて、前記第１工程、前記第２工程および前記第３工程のいずれかを行う、蓄電モジュールの制御方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の蓄電モジュールの制御方法において、
前記蓄電モジュールは、前記正極端子と前記第１負極端子との間の電圧を検出する電圧検出部をさらに有し、
前記電圧検出部が検出する電圧が基準電圧以下である場合に、前記第２工程を行う、蓄電モジュールの制御方法。
【請求項１９】
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電セル要素と、前記蓄電セル要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、第１蓄電セルおよび第２蓄電セルと、
前記第１蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第１切替部と、
前記第２蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第２蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第２切替部と、
を有し、
前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と、前記第２蓄電セルの前記正極端子とは、電気的に接続されている、蓄電モジュールの制御方法であって、
前記第１切替部および前記第２切替部のそれぞれが有する動作モードを、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードとする第１工程と、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードとする第２工程と、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３工程と、
を有する、蓄電モジュールの制御方法。
【請求項２０】
請求項１６ないし１９のいずれか１項に記載の蓄電モジュールの制御方法において、
全ての負極集電体に対する前記第１負極端子に電気的に接続された負極集電体の割合が、５％以上５０％以下である、蓄電モジュールの制御方法。
【請求項２１】
請求項１６ないし２０のいずれか１項に記載の蓄電モジュールの制御方法において、
前記正極集電体または前記負極集電体は複数の貫通孔を有している、蓄電モジュールの制御方法。
【請求項２２】
請求項１６ないし２１のいずれか１項に記載の蓄電モジュールの制御方法において、
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドープされている、蓄電モジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電モジュール、蓄電装置および蓄電モジュールの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタおよびリチウムイオン二次電池などの蓄電セルは、高容量および高出力で小型の蓄電源として注目されており、例えば携帯機器や電気移動体等の電源として使用されている。このような蓄電セルの一例としては、複数の正極および複数の負極が、セパレータを介して交互に積層された積層型のものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、中型または大型の蓄電源としては、多数の蓄電セルが直列または並列に接続されてなる蓄電モジュールが知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、上記の蓄電セルや蓄電モジュールを搭載した装置を使用する最中に停電などにより装置が停止した場合や、上記の蓄電セルや蓄電モジュールを長期間使用しない場合などには、暗電流などにより蓄電セルは放電をし続けるため、以下のような問題がある。
【０００５】
長時間にわたる停電や長期間にわたる不使用においては、自己放電や暗電流により過放電となってガスが発生したり、再使用までの間に短絡したりする危険性が考えられる。その結果、蓄電セル自体が劣化し、再度使用時に充電できないなど、長期保管により短命となる場合がある。故に、装置に組込まれた蓄電セルや蓄電モジュール自体は、その装置を長期保管することで短命となり長寿命化を図る事ができない場合がある、という問題を有している。そこで従来は、蓄電セルや蓄電モジュールにおいては、蓄電セルが過放電にならないようにするために、例えば過放電防止機能を働かせることで放電電流をＯＦＦとするか、下限電圧まで到達した場合にＯＦＦとするような制御をしていた。
【０００６】
また、蓄電セルや蓄電モジュールのメンテナンスや廃棄などの取り扱いの際には、本来は正極端子と負極端子との間の電圧が小さい方が望ましいが、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオン二次電池などの蓄電セルを用いる場合に正極端子と負極端子との間の電圧を下げるために短絡させたりすると、上述のように過放電になりガスが発生する危険性があり、作業者への悪影響が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−６６１７０号公報
【特許文献２】特開２０１２−３３７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、過放電による不具合のリスクを抑制し、復帰が容易な蓄電モジュール、蓄電装置および蓄電モジュールの制御方法を提供することにあるが、特に限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１０】
［適用例１］
本適用例に係る蓄電モジュールは、
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電デバイス要素と、前記蓄電デバイス要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、蓄電セルと、
前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する切替部と、
を有する、蓄電モジュールである。
【００１１】
［適用例２］
上述の蓄電モジュールにおいて、
前記切替部は、
動作モードとして、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードと、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードと、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３モードと、
を有してもよい。
【００１２】
［適用例３］
上述の蓄電モジュールにおいて、
操作を受け付ける操作受付部をさらに有し、
前記切替部は、前記操作受付部が受け付ける操作に基づいて、前記動作モードを切り替えてもよい。
【００１３】
［適用例４］
上述の蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記第１負極端子との間の電圧を検出する電圧検出部をさらに有し、
前記切替部は、前記電圧検出部が検出する電圧が基準電圧以下である場合に、前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードへと切り替えてもよい。
【００１４】
［適用例５］
本適用例に係る蓄電モジュールは、
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電セル要素と、前記蓄電セル要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、第１蓄電セルおよび第２蓄電セルと、
前記第１蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の
電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第１切替部と、
前記第２蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第２蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第２切替部と、
前記第１切替部および前記第２切替部を制御する第１制御部と、
を有し、
前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と、前記第２蓄電セルの前記正極端子とは、電気的に接続されており、
前記第１切替部および前記第２切替部は、
動作モードとして、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードと、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードと、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３モードと、
を有し、
前記第１制御部は、前記第１切替部および前記第２切替部の前記動作モードを制御する、蓄電モジュールである。
【００１５】
［適用例６］
上述の蓄電モジュールにおいて、
前記第１切替部の前記第１調整部は、前記第１蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間に電気的に接続された第１スイッチを有し、
前記第１切替部の前記第２調整部は、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間に電気的に接続された第２スイッチを有し、
前記第２切替部の前記第１調整部は、前記第２蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間に電気的に接続された第１スイッチを有し、
前記第２切替部の前記第２調整部は、前記第２蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間に電気的に接続された第２スイッチを有していてもよい。
【００１６】
［適用例７］
上述の蓄電モジュールにおいて、
第１切替部の前記第１調整部は、前記第１切替部の前記第１スイッチと直列に接続された抵抗器をさらに有し、
第２切替部の前記第１調整部は、前記第２切替部の前記第１スイッチと直列に接続された抵抗器をさらに有していてもよい。
【００１７】
［適用例８］
上述の蓄電モジュールにおいて
電源生成部をさらに有し、
前記第１切替部の第１調整部および前記第２切替部の第１調整部は、前記第３モードである場合に、前記電源生成部を介してＯＮ状態となってもよい。
【００１８】
［適用例９］
上述の蓄電モジュールにおいて、
前記第１蓄電セルおよび前記第２蓄電セルのそれぞれは、
全ての負極集電体に対する前記第１負極端子に電気的に接続された負極集電体の割合が、５％以上５０％以下であってもよい。
【００１９】
［適用例１０］
上述の蓄電モジュールにおいて、
前記第１蓄電セルおよび前記第２蓄電セルのそれぞれは、
前記正極集電体および前記負極集電体の少なくとも一方は複数の貫通孔を有していてもよい。
【００２０】
［適用例１１］
上述の蓄電モジュールにおいて、
前記第１蓄電セルおよび前記第２蓄電セルのそれぞれは、
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドープされていてもよい。
【００２１】
［適用例１２］
本適用例に係る蓄電装置は、
上述の複数の蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールのそれぞれが有する前記第１制御部を制御する第２制御部と、
を有する、蓄電装置である。
【００２２】
［適用例１３］
上述の蓄電装置において、
前記第１制御部および前記第２制御部は、デイジーチェーン接続されていてもよい。
【００２３】
［適用例１４］
上述の蓄電装置において、
絶縁しつつ信号を伝送する絶縁伝送部をさらに有し、
前記第２制御部は、前記絶縁伝送部を介して前記第１制御部を制御してもよい。
【００２４】
［適用例１５］
上述の蓄電装置において、
前記複数の蓄電モジュールは、電気的に直列に接続されていてもよい。
【００２５】
［適用例１６］
本適用例に係る蓄電モジュールの制御方法は、
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電デバイス要素と、前記蓄電デバイス要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、蓄電セルと、
前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する切替部と、
を有する蓄電モジュールの制御方法であって、
前記切替部が有する動作モードを、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードとする第１工程と、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードとする第２工程と、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３モードとする第３工程と、
を有する蓄電モジュールの制御方法である。
【００２６】
［適用例１７］
上述の蓄電モジュールの制御方法において、
前記蓄電モジュールは、操作を受け付ける操作受付部をさらに有し、
前記操作受付部が受け付ける操作に基づいて、前記第１工程、前記第２工程および前記第３工程のいずれかを行ってもよい。
【００２７】
［適用例１８］
上述の蓄電モジュールの制御方法において、
前記蓄電モジュールは、前記正極端子と前記第１負極端子との間の電圧を検出する電圧検出部をさらに有し、
前記電圧検出部が検出する電圧が基準電圧以下である場合に、前記第２工程を行ってもよい。
【００２８】
［適用例１９］
本適用例に係る蓄電モジュールの制御方法は、
正極集電体上に正極活物質層が形成された正極および負極集電体上に負極活物質層が形成された負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電セル要素と、前記蓄電セル要素を収容する外装体と、前記外装体に設けられた、当該外装体の外部に露出する正極端子と、前記外装体に互いに離間して設けられた、当該外装体の外部に露出する第１負極端子および第２負極端子とを備え、前記負極集電体の各々は、前記第１負極端子および前記第２負極端子のいずれか一方に電気的に接続され、前記第１負極端子および前記第２負極端子の各々は、少なくとも一つの前記負極集電体に電気的に接続されている、第１蓄電セルおよび第２蓄電セルと、
前記第１蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第１切替部と、
前記第２蓄電セルの前記正極端子と前記第１負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、前記第２蓄電セルの前記第１負極端子と前記第２負極端子との間の電気的な接続状態を切り替える第２調整部とを有する第２切替部と、
を有し、
前記第１蓄電セルの前記第１負極端子と、前記第２蓄電セルの前記正極端子とは、電気的に接続されている、蓄電モジュールの制御方法であって、
前記第１切替部および前記第２切替部のそれぞれが有する動作モードを、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＮ状態である第１モードとする第１工程と、
前記第１調整部がＯＦＦ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第２モードとする第２工程と、
前記第１調整部がＯＮ状態であり、前記第２調整部がＯＦＦ状態である第３工程と、
を有する、蓄電モジュールの制御方法である。
【００２９】
［適用例２０］
上述の蓄電モジュールの制御方法において、
全ての負極集電体に対する前記第１負極端子に電気的に接続された負極集電体の割合が、５％以上５０％以下であってもよい。
【００３０】
［適用例２１］
上述の蓄電モジュールの制御方法において、
前記正極集電体または前記負極集電体は複数の貫通孔を有していてもよい。
【００３１】
［適用例２２］
上述の蓄電モジュールの制御方法において、
前記負極活物質層には、リチウムイオンがドープされていてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の蓄電モジュールおよび蓄電装置においては、第１切替部および第２切替部の動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えることで、蓄電セルの第１負極端子と第２負極端子とを電気的に切り離し、過放電による不具合のリスクを抑制することができる。これは、蓄電セルの正極集電体および負極集電体の各々が貫通孔を有しているため、第１負極端子に接続された負極に対向していない正極も含め、全ての正極と第１負極端子に接続された負極との間で電子およびイオンの移動が可能となる。その結果、過放電となってセル電圧（蓄電セルの正極端子と第１負極端子との間の電圧）が０Ｖとなっても、蓄電セル内における正極電位および負極電位を、例えば１．５Ｖ以上の高い電位になるよう調整することができるため、ガス発生や抵抗上昇が生じない。なお、この際、第１負極端子と第２負極端子との間には電位差が生じる。
【００３３】
また、蓄電モジュールおよび蓄電装置の組立や解体時のように、使用者が蓄電セルに触れる可能性がある場合などに、強制的にセル電圧を０Ｖとして安全性を確保したい場合には、第１スイッチをＯＮにして正極端子と第１負極端子とを短絡させる第３モードとすることでガス発生や抵抗上昇など蓄電セルに不具合を生じることなくセル電圧を０Ｖに保つことができる。この際、正極端子と第１負極端子に第２負極端子が接触すると危険な場合があるので、第２負極端子は外観から分からないように、カバー等により被覆しておくことが、より安全で好ましい。
【００３４】
本発明の蓄電モジュールおよび蓄電装置においては、第１切替部および第２切替部の動作モードを第２モードまたは第３モードから第１モードへと切り替て、蓄電セルの第１負極端子と第２負極端子とを短絡させることによって、第２負極端子の活物質層に予めドープされたリチウムイオンが、第１負極端子の活物質層にドープされて、全負極を同電位にし、負極全体の電位を下げることができる。これは、上述したように、正極集電体および負極集電体の各々が貫通孔を有しているため、電位差の生じていた第１負極端子と第２負極端子との間で、同電位になるよう電子およびイオンの移動が起こったためである。これによって、セル電圧が０Ｖ状態にあった場合でも、第１モードにすることで、正極端子と第１負極端子および第２負極端子との間に電位差が生じるので、再充電しなくても電源として使用可能となる。したがって、復帰が容易な蓄電モジュールおよび蓄電装置を実現できる。ただし、上述の各モードへの切替えの際には、第１調整部と第２調整部がともにＯＮ状態となると、第１蓄電セルと第２蓄電セルのいずれもガス発生により劣化する場合があるので注意が必要である。
【００３５】
また、本発明の蓄電モジュールおよび蓄電装置においては、蓄電セル単位でセル電圧を０Ｖに制御できるので、出力電圧を制御できる蓄電モジュールおよび蓄電装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態の蓄電セル１０の構成を示す説明用平面図である。
【図２】図１に示される蓄電セル１０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図３】本実施形態の蓄電セル１０の一例における第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂと負極集電体１３ａとの電気的接続状態を示す説明図である。
【図４】本実施形態の蓄電セル１０の他の例における第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂと負極集電体１３ａとの電気的接続状態を示す説明図である。
【図５】第１実施形態に係る蓄電モジュール１０００の一例の構成を示す回路図である。
【図６】操作受付部１６０の一例の構成を示す説明図である。
【図７】他の構成の操作受付部１６０を含む蓄電モジュール１０００の回路図である。
【図８】本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の制御方法を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る蓄電モジュール１の構成を示す回路図である。
【図１０】第３実施形態に係る蓄電モジュール１ａの構成を示す回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、電源生成部７０の構成例を示す回路図である。
【図１２】第１実施形態に係る蓄電装置１００の構成を示す回路図である。
【図１３】第２実施形態に係る蓄電装置１００ａの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態および実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３８】
本明細書において、「ドープ」とは、吸蔵、吸着または挿入を意味し、広く、正極活物質にリチウムイオンおよびアニオンの少なくとも一方が入る現象、あるいは、負極活物質にリチウムイオンが入る現象をいう。また、「脱ドープ」とは、脱離、放出をも意味し、正極活物質からリチウムイオンもしくはアニオンが脱離する現象、または負極活物質からリチウムイオンが脱離する現象をいう。
【００３９】
１．蓄電モジュール
１−１．蓄電セルの全体構造
図１は、本実施形態の蓄電セル１０の構成を示す説明用平面図である。図２は、図１に示される蓄電セル１０のＡ−Ａ断面を示す説明図である。この蓄電セル１０は、例えばリチウムイオンキャパシタであって、平面形状が略矩形のラミネートフィルム型の外装体２０を有する。この外装体２０の内部には、蓄電セル要素１１および電解液が収容されている。
【００４０】
本実施形態に係る蓄電セル１０は、正極集電体１２ａ上に正極活物質層１２が形成された正極および負極集電体１３ａ上に負極活物質層１３が形成された複数の負極が、絶縁された状態で交互に積層されてなる蓄電セル要素１１と、蓄電セル要素１１を収容する外装体２０と、外装体２０に設けられた、当該外装体２０の外部に露出する正極端子１４と、外装体２０に互いに離間して設けられた、当該外装体２０の外部に露出する第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂとを備え、負極集電体１３ａの各々は、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂのいずれか一方に電気的に接続され、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂの各々は、少なくとも一つの負極集電体１３ａに電気的に接続されている。
【００４１】
蓄電セル要素１１は、複数の正極と複数の負極とが、セパレータＳを介して交互に積層されて構成された電極積層体１１ａを有する。この電極積層体１１ａの上面には、リチウム金属よりなるリチウムイオン供給源１８が配置されている。このリチウムイオン供給源１８上には、リチウム極集電体１８ａが積層されている。正極の各々は、金属箔よりなる正極集電体１２ａと、この正極集電体１２ａ上に形成された正極活物質層１２とにより構成されている。図示の例では、正極活物質層１２は、正極集電体１２ａの両面に形成されている。一方、負極の各々は、金属箔よりなる負極集電体１３ａと、この負極集電体１３
ａ上に形成された負極活物質層１３とにより構成されている。図示の例では、最も下層側および最も上層側に位置する負極においては、負極活物質層１３は、負極集電体１３ａの一面に形成され、その他の負極においては、負極活物質層１３は、負極集電体１３ａの両面に形成されている。
【００４２】
外装体２０の一端（図１および図２において左端）には、外装体２０の内部から外部に突出して当該外装体２０の外部に露出する正極端子１４が設けられている。また、外装体２０の他端（図１および図２において右端）には、それぞれ外装体２０の内部から外部に突出して当該外装体２０の外部に露出する第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂが、互いに離間して設けられている。
【００４３】
正極集電体１２ａの各々は、正極用リード部材１６を介して正極端子１４に電気的に接続されている。
【００４４】
一方、負極集電体１３ａの各々は、後述される図３または図４にも示されるように、負極用リード部材１７を介して第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂのいずれか一方に電気的に接続されている。また、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂの各々は、少なくとも一つの負極集電体１３ａに電気的に接続されている。
【００４５】
また、リチウム極集電体１８ａは、リチウム極用リード部材１９を介して第２負極端子１５ｂに電気的に接続されている。
【００４６】
なお、負極用リード部材１７を介さず、直接負極集電体１３ａから第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂのいずれか一方に電気的に接続されていてもよい。その場合、負極集電体１３ａに形成された負極活物質層１３を形成していない領域をリード材の代わりとして用いることができる。
【００４７】
本実施形態の蓄電セル１０においては、蓄電セル要素１１における全ての負極集電体１３ａに対する第１負極端子１５ａに電気的に接続された負極集電体１３ａの割合が、５％以上５０％以下であることが好ましい。具体的には、第１負極端子１５ａに電気的に接続された負極集電体１３ａの数をａ、第２負極端子１５ｂに電気的に接続された負極集電体１３ａの数をｂとしたとき、ａ×１００／（ａ＋ｂ）で求められる割合が５％以上５０％以下であることが好ましい。この割合が５％未満である場合には、蓄電セル１０の充電深度にもよるが、正極端子１４と第１負極端子１５ａとを短絡させた際に、第１負極端子１５ａの電位が高くなる。その結果、負極集電体１３ａを構成する銅がイオン化して正極へ析出し、短絡するおそれがある。一方、この割合が５０％を超える場合には、正極端子１４と第１負極端子１５ａを短絡させた際に、正極の電位が低くなり、電解液の分解や、抵抗上昇などの不具合を生じるおそれがある。
【００４８】
図３は、本実施形態の蓄電セル１０の一例における第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂと負極集電体１３ａとの電気的接続状態を示す説明図である。図４は、本実施形態の蓄電セル１０の他の例における第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂと負極集電体１３ａとの電気的接続状態を示す説明図である。
【００４９】
蓄電セル要素１１において、第１負極端子１５ａに電気的に接続された負極集電体１３ａおよび第２負極端子１５ｂに電気的に接続された負極集電体１３ａの積層順は、特に限定されない。具体的な例を示すと、下記（１）〜下記（３）の構成が挙げられる。
【００５０】
（１）第１負極端子１５ａに電気的に接続された負極集電体１３ａおよび第２負極端子１５ｂに電気的に接続された負極集電体１３ａが交互に積層された構成（図３参照）。
【００５１】
（２）第２負極端子１５ｂに電気的に接続された負極集電体１３ａが上層側若しくは下層側に連続して積層され、第１負極端子１５ａに電気的に接続された負極集電体１３ａが下層側若しくは上層側に連続して積層された構成（図４参照）。
【００５２】
（３）第１負極端子１５ａに電気的に接続された負極集電体１３ａおよび第２負極端子１５ｂに電気的に接続された負極集電体１３ａがランダムに積層された構成。
【００５３】
これらの中では、蓄電セル１０の製造上の観点から、上記（１）または上記（２）の構成が好ましい。
【００５４】
なお、図３および図４において、蓄電セル要素１１の詳細は、負極集電体１３ａを破線で示すことを除いて省略されている。
【００５５】
１−２．集電体
正極集電体１２ａおよび負極集電体１３ａ（以下、両者を総称して「電極集電体」という。）の少なくとも一方は、表裏面に貫通する複数の貫通孔を有するものを用いることが好ましい。電極集電体における貫通孔の形態、数等は特に限定されない。この貫通孔は、リチウムイオン供給源１８から電気化学的に供給されるリチウムイオンおよび電解液中のリチウムイオンが各電極集電体にＯＦＦされることなく、電極の表裏間を移動できるように形成されていることが好ましい。このような電極集電体としては、エキスパンドメタル、パンチングメタル、電解エッチング処理された金属箔などを用いることができる。
【００５６】
１−３．正極集電体
正極集電体１２ａを構成する材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができ、特にアルミニウムが好ましい。また、正極集電体１２ａの厚みは特に限定されないが、通常１μｍ以上５０μｍ以下であればよく、５μｍ以上４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下が特に好ましい。
【００５７】
正極集電体１２ａの貫通孔の孔径は例えば１μｍ以上５００μｍ以下であり、５μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上３００μｍ以下が特に好ましい。また、正極集電体１２ａの貫通孔の気孔率（％）は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２０％以上４０％以下であることがより好ましい。ここで、正極集電体１２ａの気孔率（％）は下記式（１）により求めることができる。
【００５８】
式（１）：気孔率（％）＝〔１−（正極集電体の質量／正極集電体の真比重）／（正極集電体の見かけ体積）〕×１００
【００５９】
１−４．正極活物質
正極活物質層１２を構成する正極活物質としては、リチウムイオンおよびテトラフルオロボレート等の少なくとも１種のアニオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な物質を用いることができる。正極活物質の具体例としては、活性炭粉末が挙げられる。
【００６０】
正極活物質の比表面積は、１９００ｍ2／ｇ以上２８００ｍ2／ｇ以下であることが好ましく、さらに、１９５０ｍ2／ｇ以上２６００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。また、正極活物質の５０％体積累積径（Ｄ５０）は、正極活物質の充填密度の観点から、２μｍ以上８μｍ以下が好ましく、特に２μｍ以上５μｍ以下が好ましい。正極活物質の比表面積および５０％体積累積径（Ｄ５０）が前記範囲であれば、リチウムイオンキャパシタのエネルギー密度をさらに向上させることができる。ここで、５０％体積累積径（Ｄ５０）の値は、例えばマイクロトラック法により求められる。
【００６１】
１−５．正極活物質層
正極活物質層１２の厚みは、片面の厚みに制限は無いが、３００μｍ以下が好ましく、２５μｍ以上７０μｍ以下であればよく、２５μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。正極活物質層１２の厚みが上記範囲であれば、正極活物質層１２内を移動するイオンの拡散抵抗を小さくするとこができ、これにより、内部抵抗を下げることができる。
【００６２】
１−６．負極集電体
負極集電体１３ａを構成する材料としては、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。負極集電体の厚みは特に限定されないが、通常１μｍ以上５０μｍ以下であればよく、５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが特に好ましい。
【００６３】
負極集電体１３ａの貫通孔の孔径は、例えば０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上２０μｍであることが特に好ましい。
【００６４】
また、負極集電体１３ａの貫通孔の気孔率（％）は、２０％以上６０％以下であることが好ましく、２０％以上５０％以下であることがより好ましい。ここで、負極集電体１３ａの気孔率（％）は下記式（２）により求めることができる。
【００６５】
式（２）：気孔率（％）＝〔１−（負極集電体の質量／負極集電体の真比重）／（負極集電体の見かけ体積）〕×１００
【００６６】
１−７．負極活物質
負極活物質層１３を構成する負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能である物質を用いることが好ましく、特に黒鉛系粒子が好ましい。黒鉛系粒子としては、人造黒鉛、天然黒鉛の表面がタールもしくはピッチ由来の黒鉛化物質によって被覆されてなる黒鉛系複合粒子を用いることが好ましい。
【００６７】
負極活物質の比表面積は、０．１ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５ｍ2／ｇ以上５０ｍ2／ｇ以下である。負極活物質の比表面積が０．１ｍ2／ｇ未満である場合には、得られるリチウムイオンキャパシタの抵抗が高くなる。一方、負極活物質の比表面積が２００ｍ2／ｇを超える場合には、得られるリチウムイオンキャパシタの充電時の不可逆容量が高くなる。
【００６８】
また、負極活物質の５０％体積累積径（Ｄ５０）は、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。ここで、負極活物質の５０％体積累積径（Ｄ５０）は、例えば、マイクロトラック法により求められる値である。
【００６９】
１−８．負極活物質層
負極活物質層１３の厚みは、正極活物質層１２の質量とのバランスによって好ましい範囲が異なるが、抵抗を小さくするためには、例えば、片面の厚みが１０μｍ以上８０μｍ以下であればよく、１０μｍ以上６５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。負極活物質層１３には、リチウムイオンがドープされていることが好ましい。
【００７０】
１−９．活物質層の形成方法
正極活物質層１２および負極活物質層１３は、電極集電体に、正極活物質または負極活
物質を塗布、印刷、射出、噴霧、蒸着または圧着等により付着させることによって形成される。正極活物質層１２および負極活物質層１３の形成方法の具体例としては、下記の（１）および（２）の方法が挙げられる。
【００７１】
（１）活物質粉末（正極活物質または負極活物質）と、バインダと、必要に応じて、導電材、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ塩）等の増粘剤と、水または有機溶媒とを混合することにより、スラリーを調製し、このスラリーを電極集電体に塗布する方法。
【００７２】
（２）上記（１）と同様にして調製されたスラリーをシート状に成形し、得られる成形体を電極集電体に貼付する方法。
【００７３】
上記の（１）および（２）の方法において、スラリーの調製に用いられるバインダとしては、例えば、ＳＢＲ等のゴム系バインダ、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等をアクリル系樹脂でシード重合させた含フッ素系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。
【００７４】
また、スラリーの調製に用いられる導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、金属粉末などが挙げられる。
【００７５】
バインダおよび導電材の各々の添加量は、用いられる活物質の電気伝導度、形成される活物質層の形状等によっても異なるが、いずれも、通常、活物質に対して２質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。
【００７６】
１−１０．セパレータ
セパレータＳとしては、ＪＩＳＰ８１１７に準拠した方法により測定された透気度が１〜２００ｓｅｃの範囲内にある材料を好適に用いることができる。具体的には、セパレータＳとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルロース、ポリオレフィン、セルロース／レーヨンなどから構成される不織布や微多孔質膜等の中から適宜選択したものを用いることができる。これらの中では、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはセルロース／レーヨンよりなる不織布が好ましい。
【００７７】
セパレータＳの厚みは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であり、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００７８】
１−１１．端子およびリード部材
正極端子１４および正極用リード部材１６を構成する材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。
【００７９】
正極用リード部材１６は、正極集電体１２ａと一体に形成されていても、正極集電体１２ａと別体のものが、溶接等によって正極集電体１２ａに固定されていてもよい。
【００８０】
第１負極端子１５ａ、第２負極端子１５ｂおよび負極用リード部材１７を構成する材料としては、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。
【００８１】
負極用リード部材１７は、負極集電体１３ａと一体に形成されていても、負極集電体１３ａと別体のものが、溶接等によって負極集電体１３ａに固定されていてもよい。
【００８２】
１−１２．電解液
本実施形態の蓄電セル１０において、リチウムイオンキャパシタを構成する場合には、電解液として、リチウム塩の非プトロトン性有機溶媒電解質溶液が好適に用いられる。
【００８３】
１−１３．非プロトン性有機溶媒
電解液における非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（以下、「ＥＣ」ともいう。）、プロピレンカーボネート（以下、「ＰＣ」ともいう。）、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート（以下、「ＤＭＣ」ともいう。）、エチルメチルカーボネート（以下、「ＥＭＣ」ともいう。）、ジエチルカーボネート（以下、「ＤＥＣ」ともいう。）、メチルプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート、またはこれらの２種以上を混合した混合溶媒を用いることができる。これらの中では、粘度が低く、解離度が高く、イオン伝導度が高い電解液が得られることから、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒が好ましい。このような混合溶媒の具体例としては、ＥＣとＰＣとＤＥＣとの混合溶媒、ＥＣとＤＥＣとの混合溶媒、ＥＣとＥＭＣとＤＭＣとの混合溶媒などが挙げられる。
【００８４】
また、電解液を構成する有機溶媒は、環状カーボネートおよび鎖状カーボネート以外の有機溶媒、例えば、縺|ブチロラクトン等の環状エステル、スルホラン等の環状スルホン、ジオキソラン等の環状エーテル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、ジメトキシエタン等の鎖状エーテル等を含有するものであってもよい。
【００８５】
１−１４．電解質
電解液を構成する電解質であるリチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ3、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2などを用いることができる。これらの中では、イオン伝導性が高く、低抵抗であることから、ＬｉＰＦ6が好ましい。電解液におけるリチウム塩の濃度は、低い内部抵抗が得られることから、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましく、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。
【００８６】
１−１５．リチウムイオン供給源
本実施形態の蓄電セル１０において、リチウムイオンキャパシタを構成する場合には、正極および負極の少なくとも一方、好ましくは少なくとも負極に、リチウムイオンが予めドープされている。正極または負極にリチウムイオンを予めドープする方法としては、正極または負極とリチウムイオン供給源１８との電気化学的接触によって、リチウムイオンを正極または負極にドープさせる方法が好ましい。
【００８７】
負極にドープされるリチウムイオンの量は、リチウム極集電体１８ａに圧着されるリチウムイオン供給源１８を構成するリチウム金属の厚みによって調整することができる。リチウム金属の厚みは、負極に予め担持するリチウムイオンの量を考慮して適宜定められ、通常、５０μｍ以上３００μｍ程度が好ましい。
【００８８】
１−１６．外装体
この例の外装体２０は、それぞれ熱融着性を有する長方形の上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂが、互いに重ね合わせた状態で、それぞれの外周縁部の全周にわたって形成された接合部２２で接合されて構成されている。外装体２０の内部には、蓄電セル要素１１が収容される収容部２３が形成されている。図示の例では、上部外装フィルム２１Ａにおける収容部２３を形成する部分には、絞り加工が施されている。外装体２０の収容部２３内には、蓄電セル要素１１とともに電解液が収容されている。
【００８９】
また、外装体２０には、上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂの外周縁部に、その一辺が収容部２３に連通し、その他の辺が接合部２２に包囲された、平面が矩形の非接合部位２４が形成されている。この非接合部位２４における中央領域には、安全弁２５が形成されている。
【００９０】
外装体２０を構成する上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂとしては、例えば内側からポリプロピレン（以下、「ＰＰ」という。）層、アルミニウム層およびナイロン層などがこの順で積層されてなるものを好適に用いることができる。
【００９１】
上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂとして、例えばＰＰ層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなるものを用いる場合には、その厚みは、通常、５０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００９２】
１−１７．蓄電セルの作製方法
このような蓄電セル１０は、例えば以下のようにして作製することができる。
【００９３】
下部外装フィルム２１Ｂ上における収容部２３となる位置に、正極端子１４、第１負極端子１５ａおよび第２負極端子１５ｂが電気的に接続された蓄電セル要素１１を配置する。そして、この蓄電セル要素１１上に、安全弁２５を有する上部外装フィルム２１Ａを重ね合わせる。その後、上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂの外周縁部における３辺を熱融着する。
【００９４】
そして、上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂの間に電解液を注入する。その後、上部外装フィルム２１Ａおよび下部外装フィルム２１Ｂの外周縁部における未融着の１辺を熱融着することにより、外装体２０を形成する。以て、蓄電セル１０が得られる。
【００９５】
本発明に用いられる蓄電セル１０は、上記の実施形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
【００９６】
例えば複数の第１負極端子１５ａおよび／または複数の第２負極端子１５ｂが設けられていてもよい。この場合には、全ての負極集電体１３ａに対する複数の第１負極端子１５ａのいずれかに電気的に接続された負極集電体１３ａの割合が、５〜５０％であることが好ましい。
【００９７】
また、上述の実施形態では、蓄電セル１０をリチウムイオンキャパシタとして実施した場合を例に挙げて説明したが、本発明に用いられる蓄電セル１０は、その他の有機電解質キャパシタや、リチウムイオン二次電池などの有機電解質電池として実施することもできる。但し、有機電解質キャパシタは、有機電解質電池に比べ充電容量が小さいが瞬時に充電、放電できる構成を有するものであることから、ガス圧変化が大きくなる可能性があるため、有機電解質キャパシタとして実施した場合に有効である。
【００９８】
２．蓄電モジュールおよび蓄電モジュールの制御方法
２−１．第１実施形態
図５は、本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の一例の構成を示す回路図である。
【００９９】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００は、上述の蓄電セル１０と、正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間の電気的な接続状態を切り替える第１調整部と、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとの間の接続状態を切り替える第２調整部と、を含む。図５に示される例では、第１調整部は、正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間に電気的に接続された第１スイッチＳＷ１で構成されている。また、第２調整部は、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとの間に電気的に接続された第２スイッチＳＷ２で構成されている。
【０１００】
第１スイッチＳＷ１は、正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間の電気的な接続状態を切り替える。図５に示される例では、第１スイッチＳＷ１の第１端子が正極端子１４と接続されるとともに端子３１に接続され、第１スイッチＳＷ１の第２端子が抵抗Ｒを介して第１負極端子１５ａと接続されるとともに端子３２に接続されている。抵抗Ｒは、正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間を流れる電流の大きさを制限する。端子３１は、蓄電モジュール１０００と外部装置との電気的な接続を可能にする端子である。
【０１０１】
第２スイッチＳＷ２は、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとの間の電気的な接続状態を切り替える。図５に示される例では、第２スイッチＳＷ２の第１端子が第１負極端子１５ａと接続されるとともに端子３２と接続され、第２スイッチＳＷ２の第２端子が第２負極端子１５ｂと接続されている。端子３２は、蓄電モジュール１０００と外部装置との電気的な接続を可能にする端子である。
【０１０２】
切替部５０は、動作モードとして、第１スイッチＳＷ１（第１調整部）がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２（第２調整部）がＯＮ状態である第１モードと、第１スイッチＳＷ１（第１調整部）がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２（第２調整部）がＯＦＦ状態である第２モードと、第１スイッチＳＷ１（第１調整部）がＯＮ状態であり、第２スイッチＳＷ２（第２調整部）がＯＦＦ状態である第３モードと、を有する。
【０１０３】
第１モードは、第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２がＯＮ状態であるので、蓄電セル１０に対して通常の充放電を行うことができる動作モードである。第２モードは、第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２もＯＦＦ状態であるので、第１モードと同様に通常の充放電を行うことができる動作モードで
ある。第３モードは、第１スイッチＳＷ１がＯＮ状態であり、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態であるので、蓄電セル１０の正極端子１４および第１負極端子１５ａが短絡され、蓄電セル１０の第２負極端子１５ｂが第１負極端子１５ａおよび端子３２から切り離される動作モードである。
【０１０４】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００によれば、切替部５０の動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えることで、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとを第２スイッチＳＷ２で切り離し、過放電による不具合のリスクを抑制しつつ、正極端子１４と第１負極端子１５ａとを同電位になるまで放電することができる。これは、正極集電体１２ａおよび負極集電体１３ａの各々が貫通孔を有しているため、第１負極端子１５ａに接続された負極に対向していない正極も含め、全ての正極と第１負極端子１５ａに接続された負極との間で電子およびイオンの移動が可能となり、ガス発生や抵抗上昇が生じることなく正極端子１４と第１負極端子１５ａとを同電位になるまで放電することができるためである。なお、この際、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとの間には電位差が生じる。
【０１０５】
また、蓄電モジュール１０００を有する蓄電モジュールの組立や解体時のように、使用者が蓄電セル１０に触れる可能性がある場合などに、強制的にセル電圧（蓄電セル１０の正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間の電圧）を０Ｖとして安全性を確保したい場合には、正極端子１４と第１負極端子１５ａとを第１スイッチＳＷ１をＯＮにして短絡させる第３モードとすることでガス発生や抵抗上昇など蓄電セル１０に不具合を生じることなくセル電圧を０Ｖに保つことができるので、安全性が高い。
【０１０６】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００によれば、切替部５０の動作モードを第２モードまたは第３モードから第１モードへと切り替えることで、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとを第２スイッチＳＷ２を介して短絡させることによって、第２負極端子１５ｂの活物質層に予めドープされたリチウムイオンが、第１負極端子１５ａの活物質層
にドープされて、負極全体の電位を下げて、全負極を同電位にすることができる。これは、上述したように、正極集電体１２ａおよび負極集電体１３ａの各々が貫通孔を有しているため、電位差の生じていた第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとの間で、同電位になるよう電子およびイオンの移動が起こったためである。これによって、正極端子１４と第１負極端子１５ａ及び第２負極端子１５ｂとの間に電位差が生じるので、再充電しなくても電源として使用可能となる。また、再び充放電が可能となる。したがって、復帰が容易な蓄電モジュール１０００を実現できる。
【０１０７】
なお、動作モードを第１モードから第３モードへと切り替える場合には、第２スイッチＳＷ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後に第１スイッチＳＷ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える（すなわち、第２モードを介して切り替える）ことが好ましい。また、動作モードを第３モードから第１モードへと切り替える場合には、第１スイッチＳＷ１をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後に第２スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える（すなわち、第２モードを介して切り替える）ことが好ましい。これは、正極端子１４と第２負極端子１５ｂとを短絡させないためである。
【０１０８】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００は、操作を受け付ける操作受付部１６０をさらに有し、切替部５０は、操作受付部１６０が受け付ける操作に基づいて、動作モードを切り替えてもよい。
【０１０９】
図６は、操作受付部１６０の一例の構成を示す説明図である。図６に示される例では、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は機械式スイッチで構成され、操作受付部１６０は、切り欠き部を有する板状に構成されたキースイッチである。図６に示される操作受付部１６０は、図中の両矢印方向に移動可能に構成されることによって、操作を受け付けることが可能になっている。操作受付部１６０が操作によって移動することで、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の接続状態が切り替わる。
【０１１０】
図７は、他の構成の操作受付部１６０を含む蓄電モジュール１０００の回路図である。図７に示される例では、蓄電モジュール１０００は、マイコン８０を含んで構成されている。マイコン８０は、制御部５１を含む。制御部５１は、切替部５０の一部として機能し、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御する。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２はバイポーラトランジスタもしくは電界効果トランジスタで構成されている。
【０１１１】
操作受付部１６０は、受け付けた操作に関する情報をマイコン８０の制御部５１に出力する。制御部５１は、操作受付部１６０が出力する情報に基づいて、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を制御する。
【０１１２】
蓄電モジュール１０００が操作受付部１６０を有することによって、例えば、蓄電モジュール１０００を長期間使用しない場合に、蓄動作モードが第２モードになるように操作受付部１６０を操作することによって、蓄電モジュール１０００を過放電によるリスクを抑制した状態とすることができる。また、例えば、蓄電モジュール１０００のメンテナンスなどのために蓄電モジュール１０００を外部装置から取り外したりする場合に、動作モードが第３モードになるように操作受付部１６０を操作することによって、端子３１と端子３２との間に電位差がなくなるので、安全に取り扱うことができる。
【０１１３】
図７に示されるように、本実施形態に係る蓄電モジュール１０００は、正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間の電圧を検出する電圧検出部１７０をさらに含み、切替部５０は、電圧検出部１７０が検出する電圧が基準電圧以下である場合に、動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えてもよい。
【０１１４】
図７に示される例では、マイコン８０が電圧検出部１７０を有している。基準電圧としては、蓄電セル１０が過放電状態とはならない下限電圧近傍の電圧値を設定してもよい。基準電圧としては、例えば、２．０Ｖ以上２．２Ｖ以下の範囲に設定してもよい。
【０１１５】
このような構成によって、蓄電セル１０が過放電状態となる前に、切替部５０の動作モードを第２モードに切り替えることができるので、過放電による不具合のリスクを抑制できる。
【０１１６】
なお、上述の制御部５１および電圧検出部１７０は、専用回路によって実現してもよいし、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が不図示の記憶部に記憶されたプログラムを実行することによってコンピューターとして機能して、これらの機能を実現してもよく、専用ＩＣやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いてもよい。
【０１１７】
図８は、本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の制御方法を示すフローチャートである。
【０１１８】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の制御方法は、切替部５０が有する動作モードを、第１スイッチＳＷ１（第１調整部）がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２（第２調整部）がＯＮ状態である第１モードとする第１工程（ステップＳ１００）と、第１スイッチＳＷ１（第１調整部）がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２（第２調整部）がＯＦＦ状態である第２モードとする第２工程（ステップＳ１０２）と、第１スイッチＳＷ１（第１調整部）がＯＮ状態であり、第２スイッチＳＷ２（第２調整部）がＯＦＦ状態である第３モードとする第３工程（ステップＳ１０４）と、を有する。
【０１１９】
以下では、蓄電モジュール１０００の構成として、図７に示される構成を例に取り説明する。なお、図６に示される操作受付部１６０並びに機械式スイッチである第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を用いて実現することも可能である。
【０１２０】
第１工程（ステップＳ１００）において、制御部５１は、第１スイッチＳＷ１をＯＦＦ状態とし、第２スイッチＳＷ２をＯＮ状態とする。
【０１２１】
第２工程（ステップＳ１０２）において、制御部５１は、第１スイッチＳＷ１をＯＦＦ状態とし、第２スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態とする。
【０１２２】
第３工程（ステップＳ１０４）において、制御部５１は、第１スイッチＳＷ１をＯＮ状態であり、第２スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態とする。この場合、例えば、ゼロボルトになる時間を計算しておき、各々の蓄電セル１０−１から１０−ｎのＳＷ１−１からＳＷ１−ｎをＯＮ状態とする時間を設定してもよい。また例えば、現在の蓄電セルに対するゼロボルトになるまでの時間を予めメモリに記憶しておきＳＷ１−１からＳＷ１−ｎまでをＯＮ状態とする時間を設定してもよい。
【０１２３】
図８に示される例では、第１工程（ステップＳ１００）の後には第２工程（ステップＳ１０２）が行われる。また、第２工程（ステップＳ１０２）の後には第１工程（ステップＳ１００）または第３工程（ステップＳ１０４）が行われる。また、第３工程（ステップＳ１０４）の後には第２工程（ステップＳ１０２）が行われる。なお、第１工程（ステップＳ１００）の後に第３工程（ステップＳ１０４）を行う構成も可能である。同様に、第３工程（ステップＳ１０４）の後に第１工程（ステップＳ１００）を行う構成も可能である。
【０１２４】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の制御方法によれば、切替部５０の動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えることで、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとを第２スイッチＳＷ２で切り離し、過放電による不具合のリスクを抑制しつつ、正極端子１４と第１負極端子１５ａとを同電位になるまで放電することができる。
【０１２５】
また、蓄電モジュール１０００を有する蓄電モジュールの組立や解体時のように、使用者が蓄電セル１０に触れる可能性がある場合などに、強制的にセル電圧（蓄電セル１０の正極端子１４と第１負極端子１５ａとの間の電圧）を０Ｖとして安全性を確保したい場合には、正極端子１４と第１負極端子１５ａとを第１スイッチＳＷ１をＯＮにして短絡させる第３モードとすることでガス発生や抵抗上昇など蓄電セル１０に不具合を生じることなくセル電圧を０Ｖに保つことができるので、安全性が高い。
【０１２６】
また、切替部５０の動作モードを第２モードまたは第３モードから第１モードへと切り替えることで、第１負極端子１５ａと第２負極端子１５ｂとを第２スイッチＳＷ２を介して短絡させることによって、第２負極端子１５ｂの活物質層に予めドープされたリチウムイオンが、第１負極端子１５ａの活物質層にドープされて、負極全体の電位を下げて、全負極を同電位にすることができる。これによって、正極端子１４と第１負極端子１５ａ及び第２負極端子１５ｂとの間に電位差が生じるので、再充電しなくても電源として使用可能となる。また、再び充放電が可能となる。
【０１２７】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の制御方法において、操作受付部１６０が受け付ける操作に基づいて、第１工程（ステップＳ１００）、第２工程（ステップＳ１０２）および第３工程（ステップＳ１０４）のいずれかを行ってもよい。
【０１２８】
これによって、例えば、蓄電モジュール１０００を長期間使用しない場合に、蓄動作モードが第２モードになるように操作受付部１６０を操作することによって、蓄電モジュール１０００を過放電によるリスクを抑制した状態とすることができる。また、例えば、蓄電モジュール１０００のメンテナンスなどのために蓄電モジュール１０００を外部装置から取り外したりする場合に、動作モードが第３モードになるように操作受付部１６０を操作することによって、端子３１と端子３２との間に電位差がなくなるので、安全に取り扱うことができる。
【０１２９】
本実施形態に係る蓄電モジュール１０００の制御方法において、電圧検出部１７０が検出する電圧が基準電圧以下である場合に、第２工程（ステップＳ１０２）を行ってもよい。
【０１３０】
これによって、蓄電セル１０が過放電状態となる前に、切替部５０の動作モードを第２モードに切り替えることができるので、過放電による不具合のリスクを抑制できる。
【０１３１】
２−２．第２実施形態
図９は、第２実施形態に係る蓄電モジュール１の構成を示す回路図である。
【０１３２】
本実施形態に係る蓄電モジュール１は、上述の蓄電セル１０と同一の構成のｎ個（ｎは２以上の整数）の蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２、…、第ｎ蓄電セル１０−ｎ）と、それぞれの蓄電セルに対応して設けられた切替部（第１切替部５０−１、第２切替部５０−２、…、第ｎ切替部５０−ｎ）と、上述の切替部（第１切替部５０−１、第２切替部５０−２、…、第ｎ切替部５０−ｎ）を制御する第１制御部６０と、を有している。
【０１３３】
第１蓄電セル１０−１の第１負極端子１５ａ−１と、第２蓄電セル１０−２の正極端子
１４−２とは、電気的に接続されている。図９に示される例では、第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２、…、第ｎ蓄電セル１０−ｎは、電気的に直列に接続されている。
【０１３４】
第１切替部５０−１は、第１調整部５１−１と第２調整部５２−１を有している。
【０１３５】
第１調整部５１−１は、第１蓄電セル１０−１の正極端子１４−１と第１負極端子１５ａ−１との間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第１切替部５０−１の第１調整部５１−１は、第１蓄電セル１０−１の正極端子１４−１と第１負極端子１５ａ−１との間に電気的に接続された第１スイッチＳＷ１−１を有している。
【０１３６】
第２調整部５２−１は、第１蓄電セル１０−１の第１負極端子１５ａ−１と第２負極端子１５ｂ−１との間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第１切替部５０−１の第２調整部５２−１は、第１蓄電セル１０−１の第１負極端子１５ａ−１と第２負極端子１５ｂ−１との間に電気的に接続された第２スイッチＳＷ２−１を有している。
【０１３７】
第２切替部５０−２は、第１調整部５１−２と第２調整部５２−２を有している。
【０１３８】
第１調整部５１−２は、第２蓄電セル１０−２の正極端子１４−２と第１負極端子１５ａ−２との間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第２切替部５０−２の第１調整部５１−２は、第２蓄電セル１０−２の正極端子１４−２と第１負極端子１５ａ−２との間に電気的に接続された第１スイッチＳＷ１−２を有している。
【０１３９】
第２調整部５２−２は、第２蓄電セル１０−２の第１負極端子１５ａ−２と第２負極端子１５ｂ−２との間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第２切替部５０−２の第２調整部５２−２は、第２蓄電セル１０−２の第１負極端子１５ａ−２と第２負極端子１５ｂ−２との間に電気的に接続された第２スイッチＳＷ２−２を有している。
【０１４０】
第ｎ切替部５０−ｎは、第１調整部５１−ｎと第２調整部５２−ｎを有している。
【０１４１】
第１調整部５１−ｎは、第ｎ蓄電セル１０−ｎの正極端子１４−ｎと第１負極端子１５ａ−ｎとの間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第ｎ切替部５０−ｎの第１調整部５１−ｎは、第ｎ蓄電セル１０−ｎの正極端子１４−ｎと第１負極端子１５ａ−ｎとの間に電気的に接続された第１スイッチＳＷ１−ｎを有している。
【０１４２】
第２調整部５２−ｎは、第ｎ蓄電セル１０−ｎの第１負極端子１５ａ−ｎと第２負極端子１５ｂ−ｎとの間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第ｎ切替部５０−ｎの第２調整部５２−ｎは、第ｎ蓄電セル１０−ｎの第１負極端子１５ａ−ｎと第２負極端子１５ｂ−ｎとの間に電気的に接続された第２スイッチＳＷ２−ｎを有している。
【０１４３】
図９に示される例では、第１切替部５０−１の第１調整部５１−１は、第１切替部５０−１の第１スイッチＳＷ１−１と直列に接続された抵抗器Ｒ１をさらに有している。また、第２切替部５０−２の第１調整部５１−２は、第２切替部５０−２の第１スイッチＳＷ１−２と直列に接続された抵抗器Ｒ２をさらに有している。同様に、第ｎ切替部５０−ｎの第１調整部５１−ｎは、第ｎ切替部５０−ｎの第１スイッチＳＷ１−ｎと直列に接続された抵抗器Ｒｎをさらに有している。
【０１４４】
第１切替部５０−１、第２切替部５０−２および第ｎ切替部５０−ｎの構成は同様であるので、以下では第１切替部５０−１について説明し、第２切替部５０−２および第ｎ切替部５０−ｎについては、対応する構成を括弧書きで示す。
【０１４５】
第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）は、正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）と第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）との間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）の第１端子（図示せず）が抵抗器Ｒ１（抵抗器Ｒ２、抵抗器Ｒｎ）を介して正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）と接続され、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）の第２端子（図示せず）が第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）と接続されている。抵抗器Ｒ１（抵抗器Ｒ２、抵抗器Ｒｎ）は、正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）と第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）との間を流れる電流の大きさを制限する。
【０１４６】
第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）は、第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）と第２負極端子１５ｂ−１（第２負極端子１５ｂ−２、第２負極端子１５ｂ−ｎ）との間の電気的な接続状態を切り替える。図９に示される例では、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）の第１端子（図示せず）が第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）と接続され、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）の第２端子（図示せず）が第２負極端子１５ｂ−１（第２負極端子１５ｂ−２、第２負極端子１５ｂ−ｎ）と接続されている。
【０１４７】
第１蓄電セル１０−１と接続されている端子Ｖｏｐは、蓄電モジュール１と外部装置との電気的な接続を可能にする端子である。第ｎ蓄電セル１０−ｎと接続されている端子Ｖｏｎは、蓄電モジュール１と外部装置との電気的な接続を可能にする端子である。
【０１４８】
第１切替部５０−１、第２切替部５０−２および第ｎ切替部５０−ｎは、動作モードとして、第１調整部５１−１（第１調整部５１−２、第１調整部５１−ｎ）がＯＦＦ状態であり、第２調整部５２−１（第２調整部５２−２、第２調整部５２−ｎ）がＯＮ状態である第１モードと、第１調整部５１−１（第１調整部５１−２、第１調整部５１−ｎ）がＯＦＦ状態であり、第２調整部５２−１（第２調整部５２−２、第２調整部５２−ｎ）がＯＦＦ状態である第２モードと、第１調整部５１−１（第１調整部５１−２、第１調整部５１−ｎ）がＯＮ状態であり、第２調整部５２−１（第２調整部５２−２、第２調整部５２−ｎ）がＯＦＦ状態である第３モードと、を有している。
【０１４９】
本実施形態においては、第１モードにおいては、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）がＯＮ状態である。したがって、第１モードは、第１蓄電セル１０−１（第２蓄電セル１０−２、第ｎ蓄電セル１０−ｎ）に対して通常の充放電を行うことができる動作モードである。
【０１５０】
本実施形態においては、第２モードにおいては、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）がＯＦＦ状態であり、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）もＯＦＦ状態である。したがって、各蓄電セルが制御回路の漏れ電流による過放電となったとしても、第１モードに戻すことで通常の状態に復帰可能な保管用の動作モードである。
【０１５１】
本実施形態においては、第３モードにおいては、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）がＯＮ状態であり、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）がＯＦＦ状態であるので、第１蓄電セル１０−１（第２蓄電セル１０−２、第ｎ蓄電セル１０−ｎ）の正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）および第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）が短絡され、第１蓄電セル１０−１（第２蓄電セル１０−２、第ｎ蓄電セル１０−ｎ）の第２負極端子１５ｂ−１（第２負極端子１５ｂ−２、第２負極端子１５ｂ−ｎ）が第１負極端子１５ａから切り離され、セル電圧を０Ｖにできる動作モードである。
【０１５２】
第１制御部６０は、第１切替部５０−１、第２切替部５０−２および第ｎ切替部５０−ｎの動作モードを制御する。図９に示される例では、第１制御部６０は、各蓄電セルに対応するｎ個の差動増幅器（差動増幅器６１−１、差動増幅器６１−２、…、差動増幅器６１−ｎ）と、マルチプレクサ６２と、コントローラ６３を有している。
【０１５３】
ｎ個の差動増幅器（差動増幅器６１−１、差動増幅器６１−２、…、差動増幅器６１−ｎ）は、それぞれ対応する蓄電セルの正極端子と第１負極端子との間の電圧に応じた電圧信号を出力する。
【０１５４】
マルチプレクサ６２は、コントローラ６３が出力する制御信号Ｃｍに基づいて、ｎ個の差動増幅器（差動増幅器６１−１、差動増幅器６１−２、…、差動増幅器６１−ｎ）の出力信号のいずれかを選択して、信号Ｖｘとしてコントローラ６３に出力する。
【０１５５】
コントローラ６３は、第１スイッチＳＷ１−１、第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ、第２スイッチＳＷ２−１、第２スイッチＳＷ２−２および第２スイッチＳＷ２−ｎ）に制御信号Ｃｓを出力することによって、各スイッチを制御する。コントローラ６３は、第２制御部（後述）からの種々のコマンドによりマルチプレクサ６２から選択された電圧をＡ／Ｄコンバータによりデジタル変換し、デジタル変換されたデータは一度ラッチされる。次に外部クロックに同期し、ラッチされたデータはパラレルデータからシリアルデータに変換を行い、外部コマンドに応じた内容により出力端子Ｄｏに出力される。コントローラ６３は、各蓄電セルのセル電圧に関する情報を受け取り、受け取った情報に基づいて各スイッチを制御する。コントローラ６３は、外部からの制御信号を受け付ける入力端子Ｄｉ、クロック信号を受け付ける入力端子ＣＬＫｉ、外部へ信号を出力する出力端子Ｄｏおよび外部へクロック信号を出力する出力端子ＣＬＫｏを有していてもよい。
【０１５６】
１つのコントローラ６３では、例えば、４から１６個程度の蓄電セルが接続されていてもよい。なお、１６個以上の蓄電セルが接続されてもよい。
【０１５７】
本実施形態に係る蓄電モジュール１においては、第１切替部５０−１および第２切替部５０−２の動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えることで、第１蓄電セル１０−１の第１負極端子１５ａ−１と第２負極端子１５ｂ−１とを電気的に切り離し、第２蓄電セル１０−２の第１負極端子１５ａ−２と第２負極端子１５ｂ−２とを電気的に切り離すことで、過放電による不具合のリスクを抑制することができる。これは、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）の正極集電体および負極集電体の各々が貫通孔を有しているため、第１負極端子に接続された負極に対向していない正極も含め、全ての正極と第１負極端子に接続された負極との間で電子およびイオンの移動が可能となる。その結果、過放電となってセル電圧（蓄電セルの正極端子と第１負極端子との間の電圧）が０Ｖとなっても、蓄電セル内における正極電位および負極電位を、例えば１．５Ｖ以上の高い電位になるよう調整することができるため、ガ
ス発生や抵抗上昇が生じない。なお、この際、第１負極端子と第２負極端子との間には電位差が生じる。
【０１５８】
また、蓄電モジュール１の組立や解体時のように、使用者が蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）に触れる可能性がある場合などに、強制的にセル電圧を０Ｖとして安全性を確保したい場合には、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＮにして正極端子と第１負極端子とを短絡させる第３モードとすることでガス発生や抵抗上昇など蓄電セルに不具合を生じることなくセル電圧を０Ｖに保つことができる。
【０１５９】
本実施形態に係る蓄電モジュール１においては、第１切替部５０−１および第２切替部５０−２（および第ｎ切替部５０−ｎ）の動作モードを第２モードまたは第３モードから第１モードへと切り替て、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）の第１負極端子と第２負極端子とを短絡させることによって、第２負極端子の活物質層に予めドープされたリチウムイオンが、第１負極端子の活物質層にドープされて、全負極を同電位にし、負極全体の電位を下げることができる。これは、上述したように、正極集電体および負極集電体の各々が貫通孔を有しているため、電位差の生じていた第１負極端子と第２負極端子との間で、同電位になるよう電子およびイオンの移動が起こったためである。これによって、セル電圧が０Ｖ状態にあった場合でも、第１モードにすることで、正極端子と第１負極端子および第２負極端子との間に電位差が生じるので、再充電しなくても電源として使用可能となる。したがって、復帰が容易な蓄電モジュール１を実現できる。
【０１６０】
また、本実施形態に係る蓄電モジュール１においては、蓄電セル単位でセル電圧を０Ｖに制御できるので、出力電圧を制御できる蓄電モジュール１を実現できる。
【０１６１】
なお、動作モードを第１モードから第３モードへと切り替える場合には、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後に第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える（すなわち、第２モードを介して切り替える）ことが好ましい。また、動作モードを第３モードから第１モードへと切り替える場合には、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後に第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える（すなわち、第２モードを介して切り替える）ことが好ましい。これは、正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）と第２負極端子１５ｂ−１（第２負極端子１５ｂ−２、第２負極端子１５ｂ−ｎ）とを短絡させないためである。
【０１６２】
本実施形態に係る蓄電モジュール１は、セル電圧が基準電圧以下である場合に、動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えてもよい。
【０１６３】
図９に示される例では、第１制御部６０が有する差動増幅器（差動増幅器６１−１、差動増幅器６１−２、…、差動増幅器６１−ｎ）によってセル電圧を検出している。基準電圧としては、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）が過放電状態とはならない下限電圧近傍の電圧値を設定してもよい。基準電圧としては、例えば、２．０Ｖ以上２．２Ｖ以下の範囲に設定してもよい。
【０１６４】
このような構成によって、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）が過放電状態となる前に、切替部（第１切替部５０−１、第２切替部５０−２および第ｎ切替部５０−ｎ）の動作モードを第２モードに切り替えるこ
とができるので、過放電による不具合のリスクを抑制できる。
【０１６５】
なお、上述の第１制御部６０は、専用回路によって実現してもよいし、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が不図示の記憶部に記憶されたプログラムを実行することによってコンピューターとして機能して、これらの機能を実現してもよく、専用ＩＣやＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いてもよい。
【０１６６】
第２実施形態に係る蓄電モジュール１の制御方法を、図８を参照して説明する。
【０１６７】
本実施形態に係る蓄電モジュール１の制御方法は、第１切替部５０−１および第２切替部５０−２（および第ｎ切替部５０−ｎ）のそれぞれが有する動作モードを、第１調整部５１−１（第１調整部５１−２、第１調整部５１−ｎ）がＯＦＦ状態であり、第２調整部５２−１（第２調整部５２−２、第２調整部５２−ｎ）がＯＮ状態である第１モードとする第１工程（ステップＳ１００）と、第１調整部５１−１（第１調整部５１−２、第１調整部５１−ｎ）がＯＦＦ状態であり、第２調整部５２−１（第２調整部５２−２、第２調整部５２−ｎ）がＯＦＦ状態である第２モードとする第２工程（ステップＳ１０２）と、第１調整部５１−１（第１調整部５１−２、第１調整部５１−ｎ）がＯＮ状態であり、第２調整部５２−１（第２調整部５２−２、第２調整部５２−ｎ）がＯＦＦ状態である第３工程（ステップＳ１０４）と、を有する。
【０１６８】
第１工程（ステップＳ１００）において、第１制御部６０は、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＦＦ状態とし、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＮ状態とする。第１工程において、第１制御部６０は、各蓄電セルに対応するスイッチ群ごとに制御を行ってもよい。
【０１６９】
第２工程（ステップＳ１０２）において、第１制御部６０は、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＦＦ状態とし、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＦＦ状態とする。第２工程において、第１制御部６０は、各蓄電セルに対応するスイッチ群ごとに制御を行ってもよい。
【０１７０】
第３工程（ステップＳ１０４）において、第１制御部６０は、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＮ状態であり、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＦＦ状態とする。第３工程において、第１制御部６０は、各蓄電セルに対応するスイッチ群ごとに制御を行ってもよい。
【０１７１】
図８に示される例では、第１工程（ステップＳ１００）の後には第２工程（ステップＳ１０２）が行われる。また、第２工程（ステップＳ１０２）の後には第１工程（ステップＳ１００）または第３工程（ステップＳ１０４）が行われる。また、第３工程（ステップＳ１０４）の後には第２工程（ステップＳ１０２）が行われる。なお、第１工程（ステップＳ１００）の後に第３工程（ステップＳ１０４）を行う構成も可能である。同様に、第３工程（ステップＳ１０４）の後に第１工程（ステップＳ１００）を行う構成も可能である。
【０１７２】
本実施形態に係る蓄電モジュール１の制御方法においては、第１切替部５０−１および第２切替部５０−２の動作モードを第１モードから第２モードへと切り替えることで、第１蓄電セル１０−１の第１負極端子１５ａ−１と第２負極端子１５ｂ−１とを電気的に切り離し、第２蓄電セル１０−２の第１負極端子１５ａ−２と第２負極端子１５ｂ−２とを
電気的に切り離すことで、過放電による不具合のリスクを抑制することができる。これは、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）の正極集電体および負極集電体の各々が貫通孔を有しているため、第１負極端子に接続された負極に対向していない正極も含め、全ての正極と第１負極端子に接続された負極との間で電子およびイオンの移動が可能となる。その結果、過放電となってセル電圧（蓄電セルの正極端子と第１負極端子との間の電圧）が０Ｖとなっても、蓄電セル内における正極電位および負極電位を、例えば１．５Ｖ以上の高い電位になるよう調整することができるため、ガス発生や抵抗上昇が生じない。なお、この際、第１負極端子と第２負極端子との間には電位差が生じる。
【０１７３】
また、蓄電モジュール１の組立や解体時のように、使用者が蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）に触れる可能性がある場合などに、強制的にセル電圧を０Ｖとして安全性を確保したい場合には、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＮにして正極端子と第１負極端子とを短絡させる第３モードとすることでガス発生や抵抗上昇など蓄電セルに不具合を生じることなくセル電圧を０Ｖに保つことができる。
【０１７４】
本実施形態に係る蓄電モジュール１の制御方法においては、第１切替部５０−１および第２切替部５０−２（および第ｎ切替部５０−ｎ）の動作モードを第２モードまたは第３モードから第１モードへと切り替て、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）の第１負極端子と第２負極端子とを短絡させることによって、第２負極端子の活物質層に予めドープされたリチウムイオンが、第１負極端子の活物質層にドープされて、全負極を同電位にし、負極全体の電位を下げることができる。これは、上述したように、正極集電体および負極集電体の各々が貫通孔を有しているため、電位差の生じていた第１負極端子と第２負極端子との間で、同電位になるよう電子およびイオンの移動が起こったためである。これによって、セル電圧が０Ｖ状態にあった場合でも、第１モードにすることで、正極端子と第１負極端子および第２負極端子との間に電位差が生じるので、再充電しなくても電源として使用可能となる。したがって、復帰が容易な蓄電モジュール１の制御方法を実現できる。
【０１７５】
また、本実施形態に係る蓄電モジュール１においては、蓄電セル単位でセル電圧を０Ｖに制御できるので、出力電圧を制御できる蓄電モジュール１を実現できる。
【０１７６】
なお、動作モードを第１モードから第３モードへと切り替える場合には、第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後に第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える（すなわち、第２モードを介して切り替える）ことが好ましい。また、動作モードを第３モードから第１モードへと切り替える場合には、第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えた後に第２スイッチＳＷ２−１（第２スイッチＳＷ２−２、第２スイッチＳＷ２−ｎ）をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える（すなわち、第２モードを介して切り替える）ことが好ましい。これは、正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）と第２負極端子１５ｂ−１（第２負極端子１５ｂ−２、第２負極端子１５ｂ−ｎ）とを短絡させないためである。
【０１７７】
本実施形態に係る蓄電モジュール１の制御方法において、セル電圧が基準電圧以下である場合に、第２工程（ステップＳ１０２）を行ってもよい。
【０１７８】
これによって、蓄電セル（第１蓄電セル１０−１、第２蓄電セル１０−２および第ｎ蓄電セル１０−ｎ）が過放電状態となる前に、切替部（第１切替部５０−１、第２切替部５
０−２および第ｎ切替部５０−ｎ）の動作モードを第２モードに切り替えることができるので、過放電による不具合のリスクを抑制できる。
【０１７９】
２−３．第３実施形態
図１０は、第３実施形態に係る蓄電モジュール１ａの構成を示す回路図である。なお、第２実施形態に係る蓄電モジュール１と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１８０】
本実施形態に係る蓄電モジュール１ａは、電圧を生成する電源生成部７０をさらに有し、第１切替部５０ａ−１の第１調整部５１ａ−１、第２切替部５０ａ−２の第１調整部５１ａ−２およびは第ｎ切替部５０ａ−ｎの第１調整部５１ａ−ｎが第３モードである場合に、電源生成部７０を介してＯＮ状態となる。
【０１８１】
図１０に示される例では、電源生成部７０は、スイッチＳＷ７１およびスイッチＳＷ７２を介して第１調整部５１ａ−１、第１調整部５１ａ−２および第１調整部５１ａ−ｎと接続されている。
【０１８２】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、電源生成部７０の構成例を示す回路図である。図１１（Ａ）では、電源生成部７０は、電源Ｂを有している。電源Ｂとしては、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層コンデンサなど、種々の公知の電源を採用することができる。図１１（Ｂ）では、電源生成部７０は、電源Ｂに加えて、ＤＣ−ＤＣコンバータ７３を有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ７３を有することによって、所望の電圧を生成することが容易となる。
【０１８３】
第１調整部５１ａ−１（第１調整部５１ａ−２、第１調整部５１ａ−ｎ）は、正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）とスイッチＳＷ７１との間に接続されている第１スイッチＳＷ１−１（第１スイッチＳＷ１−２、第１スイッチＳＷ１−ｎ）と、第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）とスイッチＳＷ７２との間に接続されている第３スイッチと、を有している。
【０１８４】
電源生成部７０によって正極端子１４−１（正極端子１４−２、正極端子１４−ｎ）と第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）との間に電位差を生じさせて第１負極端子１５ａ−１（第１負極端子１５ａ−２、第１負極端子１５ａ−ｎ）を充電することによって、早期に０Ｖモードに移行できる蓄電モジュール１ａを実現できる。
【０１８５】
ＤＣ−ＤＣコンバータ７３として双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることにより、ゼロボルトにするときのエネルギーを電源生成部７０に蓄え、ゼロボルトからの復帰も電源生成部７０に蓄えられたエネルギーを使用することで、エネルギー効率よくモード切替が行える。電源生成部７０としては、何回も充放電可能な、リチウムイオンキャパシタなどが好ましい。
【０１８６】
また、本実施形態に係る蓄電モジュール１ａにおいても、第１実施形態に係る蓄電モジュール１と同様の理由により同様の効果を奏する。
【０１８７】
３．蓄電装置
３−１．第１実施形態
図１２は、第１実施形態に係る蓄電装置１００の構成を示す回路図である。
【０１８８】
本実施形態に係る蓄電装置１００は、複数の蓄電モジュール（蓄電モジュール１−１、
蓄電モジュール１−２、蓄電モジュール１−ｍ）と、蓄電モジュール（蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２、蓄電モジュール１−ｍ）のそれぞれが有する第１制御部６０を制御する第２制御部１１０と、を有する。
【０１８９】
図１２に示される例では、蓄電装置１００は、ｍ個（ｍは２以上の整数）の蓄電モジュールを有している。蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２および蓄電モジュール１−ｍの構成は、第１実施形態に係る蓄電モジュール１と同様である。なお、蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２および蓄電モジュール１−ｍとして、第２実施形態に係る蓄電モジュール１ａを採用することもできる。
【０１９０】
第２制御部１１０は、例えば、マイコンや外部とのインターフェース回路を含んで構成される。第２制御部１１０は、蓄電モジュールごとに独立して制御を行ってもよい。
【０１９１】
本実施形態においては、複数の蓄電モジュール（蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２、蓄電モジュール１−ｍ）は、電気的に直列に接続されている。これによって、出力電圧（端子Ｖｏｐ１と端子Ｖｏｎ１との間の電圧）を高めることができる。
【０１９２】
本実施形態においては、蓄電装置１００は、絶縁しつつ信号を伝送する絶縁伝送部１２０をさらに有し、第２制御部１１０は、絶縁伝送部１２０を介して第１制御部６０を制御する。絶縁伝送部１２０としては、パルストランスやフォトカプラなど、種々の公知の絶縁伝送回路を採用することができる。絶縁伝送部１２０を有することによって、蓄電モジュール（蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２、蓄電モジュール１−ｍ）と第２制御部とを異なる電圧で動作させることが容易となる。
【０１９３】
本実施形態においては、第１制御部６０および第２制御部１１０は、デイジーチェーン接続されている。図１２に示される例では、第２制御部１１０が出力する制御信号Ｄｉｎは、絶縁伝送部１２０を介して蓄電モジュール１−１の入力端子Ｄｉに入力される。第２制御部１１０が出力するクロック信号ＣＬＫは、絶縁伝送部１２０を介して蓄電モジュール１−１の入力端子ＣＬＫｉに入力される。蓄電モジュール１−１は、制御信号とデータとを合わせて出力端子Ｄｏから出力し、出力信号は蓄電モジュール１−２の入力端子Ｄｉに入力される。また、蓄電モジュール１−１は、クロック信号を出力端子ＣＬＫｏから出力し、出力信号は蓄電モジュール１−２の入力端子ＣＬＫｉに入力される。以下同様に蓄電モジュールは動作し、最終段となる蓄電モジュール１−ｍは、制御信号とデータとを合わせて出力端子Ｄｏから出力し、出力信号は絶縁伝送部１２０を介して第２制御部１１０に信号Ｄｏｕｔとして入力される。第１制御部６０と第２制御部１１０との間の通信インターフェースとしては、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）など、種々の公知のインターフェースを採用できる。
【０１９４】
第１制御部６０および第２制御部１１０がデイジーチェーン接続での通信が可能となる。この場合、第１制御部６０および第２制御部１１０の入出力回路（図示せず）はシングルエンドよりもディファレンシャルの方が、データ伝送時のデータ信頼性を考慮すると安定的にデータ伝送を行える。
【０１９５】
第１制御部６０が出力するデータの最後には、ＰＥＣ（Packet Error Code）などのエラーチェックコードを付与してもよい。
【０１９６】
また、数個直列に接続された第１制御部６０がデイジーチェーン接続された場合には、第２制御部１１０からのコマンドに応じて、それぞれの第１制御部６０が個別に出力端子Ｄoに信号を出力してもよい。
【０１９７】
また、第２制御部１１０によって一斉に各蓄電モジュールのデータを読込む場合、それぞれの第１制御部６０に識別コードを持たせ、それぞれの第１制御部６０のデータを１つのデータとして出力端子Ｄｏに信号を出力してもよい。
【０１９８】
さらに、図１２に示される例では、各第１制御部６０からのデータを最もモジュール電圧が低い最下位第１制御部の方から出力端子Ｄｏにモジュール電圧データを出力し、次にモジュール電圧の高い第1制御部のＤｉに入力する。その信号を受け取った第1制御部は最下位第１制御部からのデータにモジュール電圧データをさら付与し、出力端子Ｄｏに電圧データを出力する。出力された電圧データは、次にモジュール電圧の高い第１制御部のＤｉに入力される。最終的には、モジュール電圧が一番高い最上位の第１制御部のデータを付与し、ＰＥＣを算出し、出力端子Ｄｏにデータを出力する。そして、出力されたデータは第２制御部１１０へ入力もしくは出力される。なお、電圧が最も高い第１制御部から低い第１制御部に順に出力端子Ｄｏに順番に出力してもよい。
【０１９９】
第１制御部６０が多段に信号が出力されるときには、ＰＥＣなどのエラーチェックコードをデータの最後に付与したり、データを第２制御部１１０で数回読込むなどしたりして、データ信頼性を確保することが好ましい。データにエラーが生じた場合には、第２制御部１１０は外部ホスト（不図示）に異常通知を行ってもよい。
【０２００】
各蓄電モジュール間の伝送路は、フォトカプラなどによって絶縁されていてもよい。これによって、１つの蓄電モジュールで生じた電圧異常が他の蓄電モジュールに影響することを抑制できる。
【０２０１】
さらに、第１制御部６０および第２制御部１１０がデイジーチェーン接続されていることによって、マルチドロップ方式に比べて短時間での通信が可能となる。
【０２０２】
本実施形態に係る蓄電装置１００によれば、過放電による不具合のリスクを抑制し、復帰が容易な蓄電モジュール（蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２、蓄電モジュール１−ｍ）を有しているので、過放電による不具合のリスクを抑制し、復帰が容易な蓄電装置１００を実現できる。
【０２０３】
上述の動作モードの変更は、全ての蓄電モジュールに対して同時に行ってもよいし、蓄電モジュール単位で行ってもよい。
【０２０４】
第２制御部１１０は、第１制御部６０にスリープ命令を送信して第１制御部６０をスリープさせてもよい。これによって、蓄電モジュールの消費電力を低減できる。
【０２０５】
３−２．第２実施形態
図１３は、第２実施形態に係る蓄電装置１００ａの構成を示す回路図である。なお、第１実施形態に係る蓄電装置１００と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０２０６】
本実施形態においては、第１制御部６０および第２制御部１１０は、マルチドロップ方式で接続されている。図１０に示される例では、第２制御部１１０が出力する制御信号Ｄｉｎは、絶縁伝送部１２０を介して蓄電モジュール１−１〜１−ｍのそれぞれの入力端子Ｄｉに入力される。第２制御部１１０が出力するクロック信号ＣＬＫは、絶縁伝送部１２０を介して蓄電モジュール１−１〜１−ｍのそれぞれの入力端子ＣＬＫｉに入力される。蓄電モジュール１−１〜１−ｍは、データをそれぞれの出力端子Ｄｏから出力し、出力信号は絶縁伝送部１２０を介して第２制御部１１０ａに信号Ｄｏｕｔとして入力される。
【０２０７】
本実施形態に係る蓄電装置１００ａによれば、過放電による不具合のリスクを抑制し、復帰が容易な蓄電モジュール（蓄電モジュール１−１、蓄電モジュール１−２、蓄電モジュール１−ｍ）を有しているので、過放電による不具合のリスクを抑制し、復帰が容易な蓄電装置１００ａを実現できる。
【実施例】
【０２０８】
〈蓄電セルの実施例〉
（１）正極の作製：
幅２００ｍｍ、厚み２０μｍの帯状のアルミニウム箔に、パンチング方式により、開口面積０．７９ｍｍ2の円形の複数の貫通孔を千鳥状に配列されるよう形成することにより
、開口率４２％の正極集電体前駆体を作製した。この正極集電体前駆体の一部分に、導電塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅１３０ｍｍ、両面合わせた塗布厚みの目標値を２０μｍに設定して両面塗工した。その後、導電塗料の塗布層を乾燥させることにより、正極集電体前駆体の表裏面に導電層を形成した。
【０２０９】
次いで、正極集電体前駆体の表裏面に形成された導電層上に、正極活物質として数平均粒径Ｄ５０の値が３μｍの活性炭粒子とバインダとを含有する正極用スラリーを、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、両面合わせた塗布厚みの目標値を１６０μｍに設定して両面塗工した。その後、正極用スラリーの塗布層を乾燥させることにより、導電層上に正極活物質層を形成した。
【０２１０】
このようにして得られた、集電体前駆体の一部分に導電層および正極活物質層が形成された領域（正極）が６０ｍｍ×８０ｍｍ、導電層および正極活物質層が未形成の領域（正極用リード部材）が２０ｍｍ×１５ｍｍとなるように切断することにより、正極用リード部材が一体に形成された正極（以下、「正極複合体」という。）を作製した。
【０２１１】
（２）負極の作製：
幅２００ｍｍ、厚み２０μｍの帯状の銅箔に、パンチング方式により、開口面積０．７９ｍｍ2の円形の複数の貫通孔を千鳥状に配列されるよう形成することにより、開口率４
２％の負極集電体前駆体を得た。この負極集電体前駆体の一部分に、負極活物質として数平均粒径Ｄ５０の値が６μｍの黒鉛の表面をピッチ由来の黒鉛化物質によって被覆されてなる黒鉛系複合粒子（１）、およびバインダとを含有する負極用スラリーを、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅７０ｍｍ両面合わせた塗布厚みの目標値を８０μｍに設定して両面塗工した。その後、負極用スラリーの塗布層を減圧乾燥させることにより、負極集電体前駆体の表裏面に負極活物質層を形成した。
【０２１２】
このようにして得られた、集電体前駆体の一部分に負極活物質層が形成された領域（負極）が６５ｍｍ×８５ｍｍ、負極活物質層が未形成の領域（負極用リード部材）が２０×１５ｍｍになるように切断することにより、負極用リード部材が一体に形成された負極（以下、「負極複合体」という。）を作製した。
【０２１３】
（３）リチウムイオンキャパシタ要素（蓄電セル要素）の作製：
先ず、正極１０枚、負極１１枚、厚みが５０μｍのセパレータ２２枚を用意し、正極複合体と負極複合体とを、正極および負極は重なるが、正極用リード部材および負極用リード部材は反対側になり重ならないよう、セパレータ、負極、セパレータ、正極の順で積重し、積重体の４辺をテープにより固定することにより、電極積層体を作製した。
【０２１４】
次いで、厚みが７０μｍのリチウム箔を用意した。このリチウム箔をリチウムイオン供給源として用い、当該リチウム箔を厚みが４０μｍの銅網よりなるリチウム極集電体に圧着することにより，リチウムイオン供給部材を作製した。このリチウムイオン供給部材を
電極積層体の上側に負極と対向するよう配置することにより、リチウムイオンキャパシタ要素を作製した。
【０２１５】
そして、リチウムイオンキャパシタ要素における１０枚の正極用リード部材の各々に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した、その後、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのアルミニウム製の正極端子を重ねて溶接した。一方、リチウムイオンキャパシタ要素における１１枚の負極用リード部材のうち８枚の負極用リード部材およびリチウムイオン供給部材の集電体リード部材の各々に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの銅製の第２負極端子を重ねて溶接した。また、リチウムイオンキャパシタ要素における残りの３枚の負極用リード部材に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの銅製の第１負極端子を重ねて溶接した。
【０２１６】
（４）リチウムイオンキャパシタ（蓄電セル）の作製：
次いで、正極端子、第１負極端子および第２負極端子が接続されたリチウムイオンキャパシタ要素を、他方の外装フィルム上における収容部となる位置に、正極端子、第１負極端子および第２負極端子の各々が、他方の外装フィルムの端部から外方に突出するよう配置し、このリチウムイオンキャパシタ要素に一方の外装フィルムを重ね合わせ、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における３辺（正極端子、第１負極端子および第２負極端子が突出する２辺を含む）を熱融着した。
【０２１７】
一方、非プロトン性有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびジエチルカーボネート（体積比で３：１：４）の混合溶媒を用い、濃度１．２ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ6を含む電解液を調製した。
【０２１８】
次いで、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの間に、上記電解液を注入した後、一方の外装フィルムおよび他方の外装フィルムの外周縁部における残りの一辺を熱融着した。そして、第１負極端子と第２負極端子とを短絡させた状態で放置することにより、リチウム箔（リチウムイオン供給源）から負極へのリチウムイオンのドープを完了した。
【０２１９】
以上のようにして、リチウムイオンキャパシタ（以下、「セルＳ１〜セルＳ４」とする。）を４個作製した。得られたセルＳ１〜Ｓ４の初期静電容量を測定したところ、３２５Ｆであった。
【０２２０】
〈蓄電セルの動作に関する実施例〉
（１）セルＳ１およびセルＳ２を用いた実施例
セルＳ１およびセルＳ２に対して、正極端子と第１負極端子との間に第１スイッチＳＷ１（株式会社オムロン社製：型番Ｇ６Ｂ）を設け、第１負極端子と第２負極端子との間に第２スイッチＳＷ２（株式会社オムロン社製：型番Ｇ６Ｂ）を設け切替部を配置した。第１スイッチＳＷ１の第１端子と正極端子とを接続するとともに、第１スイッチＳＷ１の第２端子と第１負極端子とを接続し、第１スイッチＳＷ１と第１負極端子との間には、放電用抵抗（ＫＯＡ株式会社製：型番ＭＦ−１／４Ｃ）を配置した。次いで、第２スイッチＳＷ２の第１端子は第１負極端子に接続し、第２スイッチＳＷ２の第２端子は第２負極端子に接続した。第１負極端子は外部端子と接続されており、外部端子は差動増幅器の一方の入力端子に接続し、正極端子は差動増幅器の他方の入力端子に接続した。差動増幅器の出力端子は、マイコン（テキサスインスツルメンツ製：型番ＭＳＰ４３０Ｆ）と接続した。
【０２２１】
〔セルＳ１：第２モードから第１モードへの切替〕
セルＳ１に対して、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をＯＦＦの状態（第
２モード）で正極端子と第１負極端子とを３．８Ｖ−０Ｖで５０時間充放電サイクルした。その後、第２負極端子と第１負極端子とを、マイコンから第２スイッチＳＷ２をＯＮする信号を出力して電気的に接続し（第１モード）、この状態で５０時間放置した。そして、セルＳ１に対して、正極端子と負極端子との間の電圧が３．８Ｖになるまで充電した後、正極端子と負極端子との間の電圧が２．２Ｖになるまで放電を行い、当該セルＳ１の静電容量を測定したところ、初期静電容量の値から変化は認められなかった。
【０２２２】
〔セルＳ２：第３モードから第１モードへの切替〕
セルＳ２に対して、正極端子と第１負極端子とを、マイコンから第１スイッチＳＷ１をＯＮする信号を出力して短絡させ（第３モード）、この状態で５０時間放置した。その後、正極端子と第１負極端子とを第１スイッチＳＷ１をＯＦＦする信号を出力して短絡を解除した（第２モード）。次いで、第２負極端子と第１負極端子とを、マイコンから第２スイッチＳＷ２をＯＮする信号を出力して電気的に接続し（第１モード）、この状態で５０時間放置した。そして、セルＳ２に対して、正極端子と負極端子との間の電圧が３．８Ｖになるまで充電した後、正極端子と負極端子との間の電圧が２．２Ｖになるまで放電を行い、当該セルＳ２の静電容量を測定したところ、初期静電容量の値から変化は認められなかった。
【０２２３】
以上の実施例によって、蓄電セルの静電容量に影響を与えずに第２モードおよび第３モードから第１モードへ復帰できることが確認された。
【０２２４】
以上、本実施形態あるいは変形例について説明したが、本発明はこれら本実施形態あるいは変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【０２２５】
本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０２２６】
１，１ａ，１−１，１−２，１−ｍ…蓄電モジュール、１０，１０−１，１０−２，１０−ｎ…蓄電セル、１１…蓄電セル要素、１１ａ…電極積層体、１２…正極活物質層、１２ａ…正極集電体、１３…負極活物質層、１３ａ…負極集電体、１４，１４−１，１４−２，１４−ｎ…正極端子、１５ａ，１５ａ−１，１５ａ−２，１５ａ−ｎ…第１負極端子、１５ｂ，１５ｂ−１，１５ｂ−２，１５ｂ−ｎ…第２負極端子、１６…正極用リード部材、１７…負極用リード部材、１８…リチウムイオン供給源、１８ａ…リチウム極集電体、１９…リチウム極用リード部材、２０…外装体、２１Ａ…上部外装フィルム、２１Ｂ…下部外装フィルム、２２…接合部、２３…収容部、２４…非接合部位、２５…安全弁、５０…切替部、５０−１，５０ａ−１…第１切替部、５０−２，５０ａ−２…第２切替部、５０−ｎ，５０ａ−ｎ…第ｎ切替部、５１…制御部、５１−１，５１−２，５１−ｎ…第１調整部、５２−１，５２−２，５２−ｎ…第２調整部、６０…第１制御部、６１−１，６１−２，６１−ｎ…差動増幅器、６２…マルチプレクサ、６３…コントローラ、７０…電源生成部、７３…ＤＣ−ＤＣコンバータ、８０…マイコン、１００，１００ａ…蓄電装置、１１０，１１０ａ…第２制御部、１２０…絶縁伝送部、１６０…操作受付部、１７０…電圧検出部、１０００…蓄電モジュール、Ｂ…電源、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒｎ…抵抗器、Ｓ…セパレータ、ＳＷ１，ＳＷ１−１，ＳＷ１−２，ＳＷ１−ｎ…第１スイッチ、ＳＷ２，ＳＷ２−１，ＳＷ２−２，ＳＷ２−ｎ…第２スイッチ、ＳＷ３−１，ＳＷ３−２，ＳＷ３
−ｎ…第３スイッチ、ＳＷ７１，ＳＷ７２…スイッチ
【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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