(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、前記二次電池の充放電を制御するバッテリコントローラと、前記二次電池の充電時に外部電源を接続するコネクタとを備えた電池システムにおいて、
前記二次電池として、直列に接続された第１電池モジュール及び第２電池モジュールと、直列に接続された第３電池モジュール及び第４電池モジュールと、を備え、
前記第１電池モジュールの正極側電力ラインと前記第３電池モジュールの正極側電力ラインとが接続されると共に、前記第２電池モジュールの負極側電力ラインと前記第４電池モジュールの負極側電力ラインとが接続され、
前記第１電池モジュールは、第１正極側電力ライン及び第１負極側電力ラインにより第１コネクタに接続され、
前記第２電池モジュールは、第２正極側電力ライン及び第２負極側電力ラインにより第２コネクタに接続され、
前記第３電池モジュールは、第３正極側電力ライン及び第３負極側電力ラインにより第３コネクタに接続され、
前記第４電池モジュールは、第４正極側電力ライン及び第４負極側電力ラインにより第４コネクタに接続され、
前記二次電池は、前記第１コネクタ、前記第２コネクタ、前記第３コネクタ及び前記第４コネクタからなる複数のコネクタを用いて個別の外部電源から同時に充電可能に構成されることを特徴とする電池システム。
【請求項２】
車輪を駆動するモータと前記モータに電力を供給する二次電池とを備えた自動車において、
前記二次電池として請求項１に記載の電池システムを備え、前記二次電池のエネルギーは２０ｋＷｈ以上１００ｋＷｈ以内であることを特徴とする自動車。
【請求項３】
二次電池を備えた携帯電話において、
前記二次電池として請求項１に記載の電池システムを備え、ＵＳＢからの充電またはＡＣアダプタからの充電またはＵＳＢからの充電とＡＣアダプタからの充電との併用による充電により充電可能に構成されたことを特徴とする電池システム。
【請求項４】
請求項１に記載の電池システムにおいて、
前記二次電池はリチウムイオン二次電池であることを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急速充電可能な電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコン向けに小型民生用リチウムイオン二次電池が幅広く普及している。さらに、地球温暖化、燃料の枯渇などの問題から、ＥＶ（電気自動車）などの大型車載用リチウムイオン二次電池の普及も進んでおり、小型民生用から大型車載用に至る移動体のリチウムイオン二次電池が普及している。これらリチウムイオン二次電池は、小型民生用の場合、一回の充電で長時間利用可能な電池が要求され、ＥＶなどの大型車載用の場合、一回の充電で長距離走行が可能な電池が要求される。そのため、近年、電池の高エネルギー化が行われている。
【０００３】
また、二次電池の充電を行う充電回路として、特開２００５−２６１１４２号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。特許文献１では、従来の充電回路が特定の外部電源に対応して作られており、複数の異なる外部電源からの充電が適切に行えないことを課題として、少なくとも第一外部電源と第２外部電源とに接続するコネクタと、第１外部電源への電流の逆流を防止する第１逆流防止手段及び第２逆流防止手段と、第２外部電源への電流の逆流を防止する第３逆流防止手段と、第１外部電源または第２外部電源からの電流を制御しつつ二次電池へ出力する充電制御手段と、第１外部電源の有無を検出する電源検出手段と、電源検出手段からの指示により二次電池とシステム回路との間を接続状態または切断状態とする第４逆流防止手段とを備えた充電回路の発明が記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６１１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池の高エネルギー化に伴い、長時間利用または長距離走行が可能となったが、充電時間も長時間かかってしまう。特許文献１の充電回路では、第１外部電源及び第２外部電源の両方が接続された場合に、第３逆流防止手段及び第３逆流防止手段を切断状態にして第１外部電源のみが接続されたのと同じ状態で動作する。特許文献１の充電回路では、第１外部電源及び第２外部電源の両方を用いて高速充電を行うことについては、配慮されていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、充電を短時間で行うことが可能な電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、二次電池と、二次電池の充放電を制御するバッテリコントローラと、二次電池の充電時に外部電源を接続するコネクタとを備えた電池システムにおいて、
前記二次電池として、直列に接続された第１電池モジュール及び第２電池モジュールと、直列に接続された第３電池モジュール及び第４電池モジュールと、を備え、
前記第１電池モジュールの正極側電力ラインと前記第３電池モジュールの正極側電力ラインとが接続されると共に、前記第２電池モジュールの負極側電力ラインと前記第４電池モジュールの負極側電力ラインとが接続され、
前記第１電池モジュールは、第１正極側電力ライン及び第１負極側電力ラインにより第１コネクタに接続され、
前記第２電池モジュールは、第２正極側電力ライン及び第２負極側電力ラインにより第２コネクタに接続され、
前記第３電池モジュールは、第３正極側電力ライン及び第３負極側電力ラインにより第３コネクタに接続され、
前記第４電池モジュールは、第４正極側電力ライン及び第４負極側電力ラインにより第４コネクタに接続され、
前記二次電池は、前記第１コネクタ、前記第２コネクタ、前記第３コネクタ及び前記第４コネクタからなる複数のコネクタを通じて個別の外部電源から同時に充電可能に構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池の充電時間を大幅に短縮することが可能な電池システムを提供することができる。
【０００９】
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】本発明に係る電池システムの一実施例について、基本的な構成の概略を示すブロック回路図。
【図２】本発明をＥＶ用の電池システムに適用した第一の応用例を示すブロック回路図。
【図３】本発明をＥＶ用の電池システムに適用した第二の応用例を示すブロック回路図。
【図４】本発明をＥＶ用の電池システムに適用した第一の応用例を示すブロック回路図。
【図５】電池システムを構成する円筒型リチウムイオン二次電池を模式的に示す断面図。
【図６】ＥＶ用電池パックにおける急速充電時間と充電コネクタの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した二次電池システムの実施例について説明する。二次電池はリチウムイオン二次電池を例にとり、説明する。
［構成］
図１は、本発明に係る電池システムの一実施例について、基本的な構成の概略を示すブロック回路図である。図１において、１００は電池システム、１０１は電池システム１００の充電を行う急速充電器、１０２は電池システム１００に接続されるアプリケーションである。
【００１２】
図１に示すように、電池システム１００は、二次電池１０３と、二次電池１０３の電池状態を制御するためのバッテリコントローラ１０４と、電圧センサ１０５と、コネクタＡ（第１のコネクタ）１２０Ａと、コネクタＢ（第２のコネクタ）１２０Ｂと、を備えている。二次電池１０３は正極側電力ライン１１０と負極側電力ライン１１１との間に接続される。正極側電力ライン１１０の一端部はスイッチ１０６Ａに接続されると共に、正極側電力ライン１２２によりスイッチ１０６Ｂに接続される。正極側電力ライン１１０の他端部はスイッチ１０８に接続される。負極側電力ライン１１１の一端部はスイッチ１０７Ａに接続されると共に、負極側電力ライン１２３によりスイッチ１０７Ｂに接続される。負極側電力ライン１１１の他端部はスイッチ１０９に接続される。
【００１３】
スイッチ１０６Ａは正極側電力ライン１１８ＡによりコネクタＡ１２０Ａの正極側端子（図示なし）に接続される。スイッチ１０７Ａは負極側電力ライン１１９ＡによりコネクタＡ１２０Ａの負極側端子（図示なし）に接続される。スイッチ１０６Ｂは正極側電力ライン１１８ＢによりコネクタＢ１２０Ｂの正極側端子（図示なし）に接続される。スイッチ１０７Ｂは負極側電力ライン１１９ＢによりコネクタＢ１２０Ｂの負極側端子（図示なし）に接続される。正極側電力ライン１１８Ａ及び正極側電力ライン１１８Ｂには、電流の逆流を防止する逆流防止装置１２４Ａ及び１２４Ｂが設けられる。逆流防止装置１２４Ａ及び１２４Ｂは、ダイオードで構成することができる。
【００１４】
スイッチ１０８は正極側電力ライン１３３によりアプリケーションの正極に接続される。スイッチ１０９は負極側電力ライン１３４によりアプリケーションの負極に接続される。
【００１５】
上述した構成によれば、正極側電力ライン１１０及び負極側電力ライン１１１に対して、コネクタＡ１２０ＡとコネクタＢ１２０Ｂとが並列に接続される。すなわち、二次電池１０３に対して、コネクタＡ１２０ＡとコネクタＢ１２０Ｂとが並列に接続される。
【００１６】
バッテリコントローラ１０４は、二次電池１０３の状態を監視し、二次電池１０３の充放電を制御する。このためにバッテリコントローラ１０４は、中央演算処理装置のＣＰＵ、基本制御プログラムおよび種々の設定値等を記憶したＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアとして働くと共に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭおよびこれらを接続する内部バスを有するマイコンで構成されている。二次電池１０３の状態は、例えば電圧センサ１０５が信号線１１２を通じて二次電池１０３の電圧を検出し、検出した電圧を信号線１１３を通じてバッテリコントローラ１０４に通知することにより、監視することができる。電圧センサ１０５の他にもセンサを設け、複数のセンサの検出信号に基づいて二次電池１０３の状態を監視するようにしてもよい。
【００１７】
バッテリコントローラ１０４は、二次電池１０３の状態に応じて、スイッチ１０６Ａ，１０７Ａ，１０６Ｂ，１０７Ｂ，１０８，１０９のオンオフを制御して、二次電池１０３の充放電を制御する。このために、バッテリコントローラ１０４は、信号線１１４Ａによりスイッチ１０６Ａと、信号線１１５Ａによりスイッチ１０７Ａと、信号線１１４Ｂによりスイッチ１０６Ｂと、信号線１１５Ｂによりスイッチ１０７Ｂと、信号線１１６によりスイッチ１０８と、信号線１１７によりスイッチ１０９と、それぞれ接続されている。
【００１８】
図１の構成では、二次電池１０３と、バッテリコントローラ１０４と、電圧センサ１０５と、スイッチ１０６Ａ，１０７Ａ，１０６Ｂ，１０７Ｂ，１０８，１０９とで、電池システム１００の主要部１２６が構成されている。
【００１９】
急速充電器１０１は、外部電源Ａ（第１の外部電源）１２７Ａと、外部電源Ｂ（第２の外部電源）１２７Ｂと、を備えている。外部電源Ａ１２７Ａは電源ケーブル１２９Ａ及びプラグ（充電プラグ）１３０ＡによりコネクタＡ１２０Ａに接続される。外部電源Ｂ１２７Ｂは電源ケーブル１２９Ｂ及びプラグ（充電プラグ）１３０ＢによりコネクタＢ１２０Ｂに接続される。
【００２０】
二次電池を充電する際、コネクタＡ１２０Ａと、コネクタＢ１２０Ｂの両方、もしくはいずれか一方から充電することが可能である。バッテリコントローラ１０４によりスイッチ１０６Ａ，１０７Ａ，１０６Ｂ，１０７Ｂのオンオフを制御して充電に用いる外部電源を選択することができる。コネクタの本数は理由は後述するが、２個以上１０個以内が望ましく、より望ましくは２個以上５個以内である。このため、急速充電器１０１においても、外部電源を、望ましくは２個以上１０個以内、より望ましくは２個以上５個以内備える。
【００２１】
図２に、ＥＶ用の電池システムに本発明を適用した第一の応用例の概略を示すブロック回路図を示す。本応用例では、９６本のリチウムイオン二次電池２２を直列に接続して構成した２つのモジュール１０３Ａ，１０３Ｂを並列で使用している。二次電池モジュール１０３Ａ側の主要部１２６Ａは、二次電池モジュール１０３Ａと、バッテリコントローラ１０４Ａと、電圧センサ１０５Ａと、スイッチ１０６Ａ，１０７Ａ，１０８Ａ，１０９Ａとで構成される。二次電池モジュール１０３Ｂ側の主要部１２６Ｂは、二次電池モジュール１０３Ｂと、バッテリコントローラ１０４Ｂと、電圧センサ１０５Ｂと、スイッチ１０６Ｂ，１０７Ｂ，１０８Ｂ，１０９Ｂとで構成される。二次電池モジュール１０３Ａ側の主要部１２６Ａと二次電池モジュール１０３Ｂ側の主要部１２６Ｂとは、同じ構成である。
【００２２】
主要部１２６Ａの正極側電力ライン１１０Ａはスイッチ１０８Ａを介して正極側電力ライン１３３に接続され、主要部１２６Ｂの正極側電力ライン１１０Ｂはスイッチ１０８Ｂ及び正極側電力ライン１３８を介して正極側電力ライン１３３に接続される。主要部１２６Ａの負極側電力ライン１１１Ａはスイッチ１０９Ａを介して負極側電力ライン１３４に接続され、主要部１２６Ｂの負極側電力ライン１１１Ｂはスイッチ１０９Ｂ及び負極側電力ライン１３９を介して負極側電力ライン１３４に接続される。正極側電力ライン１３３の正極側電力ライン１３８との接続部よりもスイッチ１０８Ａ側に逆流防止装置１３７Ａが設けられ、正極側電力ライン１３８にも逆流防止装置１３７Ｂが設けられている。逆流防止装置１３７Ａ及び１３７Ｂはダイオードで構成することができる。
【００２３】
二次電池モジュール１０３Ａ側の主要部１２６Ａと二次電池モジュール１０３Ｂ側の主要部１２６Ｂとを同じ構成として並列に接続する構成としたため、各主要部１２６Ａ、１２６Ｂにそれぞれバッテリコントローラ１０４Ａ，１０４Ｂと電圧センサ１０５Ａ，１０５Ｂとが設けられる。コストの観点からバッテリコントローラは１個が望ましい。そこで、図３に示すような構成にして、バッテリコントローラ１０４を１個にしてもかまわない。
【００２４】
図３は、ＥＶ用の電池システムに本発明を適用した第二の応用例の概略を示すブロック回路図である。図３の構成では、図１の構成に対して、正極側電力ライン１１０と負極側電力ライン１１１との間に２つの二次電池モジュール１０３Ａ，１０３Ｂを並列に設けた点で相違している。２つの二次電池モジュール１０３Ａ，１０３Ｂを設けたことにより、二次電池モジュール１０３Ａの電圧が信号線１１２Ａを通じて電圧センサ１０５に入力されると共に、二次電池モジュール１０３Ｂの電圧が信号線１１２Ｂを通じて電圧センサ１０５に入力される。
【００２５】
図３の構成では、二次電池１０３Ａ，１０３Ｂと、バッテリコントローラ１０４と、電圧センサ１０５と、スイッチ１０６Ａ，１０７Ａ，１０６Ｂ，１０７Ｂ，１０８，１０９とで、電池システム１００の主要部１２６’が構成される。
【００２６】
ＥＶの場合、図１に示したアプリケーションはモータやインバータに相当し、これらに電池のエネルギーが供給される構造となっている。
【００２７】
さらに、図４のような構成であってもかまわない。図４は、ＥＶ用の電池システムに本発明を適用した第三の応用例の概略を示すブロック回路図である。
【００２８】
図４の構成では、図２に示す主要部１２６Ａ，１２６Ｂと同様な構成を有する主要部１２６Ｃ，１２６Ｄを加えて４つの主要部を備えている。なお、図４では、バッテリコントローラ、電圧センサ及びスイッチの記載を省略し、各主要部１２６Ａ，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄの中に二次電池モジュール１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄのみを記載している。
【００２９】
本応用例では、二次電池モジュール１０３Ａと二次電池モジュール１０３Ｃとが直列に接続され、二次電池モジュール１０３Ｂと二次電池モジュール１０３Ｄとが直列に接続される。このために、二次電池モジュール１０３Ａが接続される負極側電力ライン１１１Ａと二次電池モジュール１０３Ｃが接続される正極側電力ライン１１０Ｃとは電力ライン１４０によって接続される。また、二次電池モジュール１０３Ｂが接続される負極側電力ライン１１１Ｂと二次電池モジュール１０３Ｄが接続される正極側電力ライン１１０Ｄとは電力ライン１４１によって接続される。
【００３０】
二次電池モジュール１０３Ａが接続される正極側電力ライン１１０Ａと二次電池モジュール１０３Ｂが接続される正極側電力ライン１１０Ｂとは接続部１３９で接続され、この接続部１３９からアプリケーション１０２まで正極側電力ライン１４３が配設されている。二次電池モジュール１０３Ｃが接続される負極側電力ライン１１１Ｃと二次電池モジュール１０３Ｄが接続される負極側電力ライン１１１Ｄとは接続部１４２で接続され、この接続部１４２からアプリケーション１０２まで負極側電力ライン１４４が配設されている。
【００３１】
主要部１２６Ａは正極側電力ライン１１８Ａと負極側電力ライン１１９ＡとによりコネクタＡ１２０Ａに接続される。主要部１２６Ｂは正極側電力ライン１１８Ｂと負極側電力ライン１１９ＢとによりコネクタＢ１２０Ｂに接続される。主要部１２６Ｃは正極側電力ライン１１８Ｃと負極側電力ライン１１９ＣとによりコネクタＣ１２０Ｃに接続される。主要部１２６Ｄは正極側電力ライン１１８Ｄと負極側電力ライン１１９ＤとによりコネクタＤ１２０Ｄに接続される。
【００３２】
コネクタＡ１２０Ａは電源ケーブル１２９Ａ及びプラグ１３０Ａにより外部電源Ａ１２７Ａに接続される。コネクタＢ１２０Ｂは電源ケーブル１２９Ｂ及びプラグ１３０Ｂにより外部電源Ｂ１２７Ｂに接続される。コネクタＣ１２０Ｃは電源ケーブル１２９Ｃ及びプラグ（充電プラグ）１３０Ｃにより外部電源Ｃ１２７Ｃに接続される。コネクタＤ１２０Ｄは電源ケーブル１２９Ｄ及びプラグ（充電プラグ）１３０Ｄにより外部電源Ｄ１２７Ｄに接続される。
【００３３】
正極側電力ライン１１８Ａには逆流防止装置１２４Ａが設けられる。正極側電力ライン１１８Ｂには逆流防止装置１２４Ｂが設けられる。正極側電力ライン１１８Ｃには逆流防止装置１２４Ｃが設けられる。正極側電力ライン１１８Ｄには逆流防止装置１２４Ｄが設けられる。逆流防止装置１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄはダイオードで構成することができる。
【００３４】
本応用例では、二次電池モジュール１０３Ａと二次電池モジュール１０３Ｃとが直列に接続された二次電池モジュール接続体と、二次電池モジュール１０３Ｂと二次電池モジュール１０３Ｄとが直列に接続された二次電池モジュール接続体とが、アプリケーション１０２に対して並列に接続される。このため、外部電源１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄを用いて二次電池モジュール１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄに対して同時に充電を行う場合は、各主要部に備えられた４つのスイッチを適切にオンオフさせて、各主要部を他の主要部から独立させるようにすると良い。
【００３５】
図４では、外部電源Ａ１２７Ａと外部電源Ｃ１２７Ｃとを急速充電器１０１Ａとして、また外部電源Ｂ１２７Ｂと外部電源Ｄ１２７Ｄとを急速充電器１０１Ｂとして記載しているが、急速充電器１０１Ａと急速充電器１０１Ｂとは一つの急速充電器として構成されてもよい。
【００３６】
アプリケーションの一例として、車輪を駆動するモータとモータに電力を供給する二次電池とを備えた自動車がある。この自動車は、電気自動車であってもよいし、プラグインハイブリッド自動車であってもよい。この自動車に設ける電池システムとしては、二次電池のエネルギーは２０ｋＷｈ以上１００ｋＷｈ以内であることが好ましい。
【００３７】
アプリケーションは携帯電話であってもかまわない。この場合、外部電源は２個以上１０個以内のＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子またはＵＳＢ端子とＡＣアダプタの両方であってもかまわない。この場合、ＵＳＢからの充電またはＡＣアダプタからの充電またはＵＳＢからの充電とＡＣアダプタからの充電との併用による充電により充電可能に構成される。
【００３８】
図５は、電池システムを構成する円筒型リチウムイオン二次電池を模式的に示す断面図である。リチウムイオン二次電池は、図５に示すように、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状の電池缶４を備えている。電池缶４には、正極板１および負極板２がセパレータ３を介して捲回された電極群Ｇが収容されている。
【００３９】
電極群Ｇの上側には、捲回中心のほぼ延長線上に正極板１からの電位を集電するためのアルミニウム製の正極集電リード部７が配されている。正極集電リード部７には、正極板１から導出された正極集電リード片５の端部が超音波接合されている。正極集電リード部７の上方には、正極外部端子となる円盤状の電池蓋９が配置されている。
【００４０】
電池蓋９は、スチール製の円盤状で中央部が上方に向けて突出した端子板９ａと、アルミニウム製の円環状で中央部にガス排出用の開口９ｂａが形成された平板９ｂとで構成されている。端子板９ａの突出部と平板９ｂとの間には、円環状の正極端子部１１が配されている。正極端子部１１は上面および下面がそれぞれ端子板９ａの下面および平板９ｂの上面に接触している。正極端子部１１の内径は、平板９ｂに形成された開口の内径より大きく形成されている。
【００４１】
平板９ｂの開口の上側には、電池内圧の上昇時に開裂する破裂弁１０が開口を塞ぐように配されている。破裂弁１０の周縁部は、正極端子部１１の内縁部下面と平板９ｂとで挟まれている。端子板９ａの周縁部と、平板９ｂの周縁部とが固定されている。平板９ｂの下面、すなわち、電池蓋９の底面（電極群Ｇ側の面）には、正極集電リード部７の上面が抵抗溶接で接合されている。
【００４２】
一方、電極群Ｇの下側には負極板２からの電位を集電するためのニッケル製の負極集電リード部８が配置されている。負極集電リード部８には、負極板２から導出された負極集電リード片６の端部が超音波接合されている。負極集電リード部８は、負極外部端子を兼ねる電池缶４の内底部に抵抗溶接で接合されている。
【００４３】
また、電池缶４内には、非水電解液が注液されている。非水電解液には、本例では、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）との体積比１：２の混合有機溶媒中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度になるように溶解させたものが用いられている。電池缶４の上部には、電池蓋９がガスケット１２を介してカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池２０の内部は密封されている。
【００４４】
電池缶４内に収容された電極群Ｇは、正極板１と負極板２とが、例えばポリエチレン製等の微多孔性のセパレータ３を介して正極板１、負極板２が互いに接触しないように捲回されている。正極集電リード片５と負極集電リード片６とがそれぞれ電極群Ｇの互いに反対側の両端面に配されている。電極群Ｇの外周面全周には、電池缶４との電気的接触を防止するために絶縁被覆が施されている。
【００４５】
正極板１は、正極集電体としてアルミニウム箔を有している。アルミニウム箔の厚さは、本例では、１５μｍに設定されている。アルミニウム箔の両面には、正極活物質を含む正極合材が略均等に塗着されている。正極活物質には、ＬｉＮｉ0.8Co0.1Mn0.1Ｏ２が用いられている。正極合材には、正極活物質以外に、導電材の黒鉛、バインダ（結着材）のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略記する。）が配合されている。本例では、正極活物質、黒鉛、ＰＶＤＦの配合割合が、９０：６：４の重量比に調整されている。極板１は、混練機で混練された正極合材がアルミニウム箔に塗着され、乾燥後プレス機で圧延成型されている。アルミニウム箔の長寸方向一側の側縁には、正極集電リード片５が導出されている。
【００４６】
一方、負極板２は、負極集電体として銅箔を有している。銅箔の厚さは、本例では、１０μｍに設定されている。銅箔の両面には、負極活物質を含む負極合材が略均等に塗着されている。負極活物質には、本例では、黒鉛が用いられている。負極極活物質以外にバインダのSBRが配合されている。本例では、負極活物質、ＰＶＤＦの配合割合が、９５：５の重量比に調整されている。
［電池組立］
リチウムイオン二次電池２０の製造では、作製した正極板１と負極板２とを１００℃で２４時間真空乾燥させた後、セパレータ３を介して捲回し電極群Ｇを作製する。このとき、正極板１、負極板２が適切に対向し、かつ、正極集電リード片５と負極集電リード片６とが互いに反対方向に位置するように捲回する。
【００４７】
次に、正極集電リード片５の全てを正極集電リード部７に超音波接合し、負極集電リード片６の全てを負極集電リード部８に超音波接合した後、電極群Ｇの周囲に絶縁被覆を施す。そして、正極集電リード部７、負極集電リード部８がそれぞれ接続された電極群Ｇを、負極集電リード部８を底側に向けて電池缶４内に挿入する。
【００４８】
それから、電極群Ｇの捲回中心部分に電極棒を通し負極集電リード部８と電池缶４の内底部とを抵抗溶接した後、正極集電リード部７と電池蓋９とを抵抗溶接で接合する。そして、電池缶４内に非水電解液を注液した後、電池缶４にガスケット１２を介して電池蓋９をカシメ固定することで、電池容量が３０Ａｈ級のリチウムイオン二次電池２０を完成させる。
［急速充電時間と充電コネクタとの関係］
図６は、ＥＶ用電池パックにおける急速充電時間と充電コネクタの関係を示したものである。従来充電コネクタは１本であるため、たとえば、100kWhの電池システムの場合、急速充電器の出力が50kWであるため、充電時間は2時間を有する。また、20kWhの電池システムであっても、充電時間は24分であり、ガソリンを給油する時間に比べると、長時間消費者は待たされることになる。本発明は、2個以上10個以内の充電コネクタであり、2個になれば、単純に充電時間は半分になり、10個であれば100kWhの電池システムであっても、12分程度となり、比較的早く給電が可能である。10個超過となるとほとんど時間の減少は見られなくなり、コネクタの接続の手間やコストを踏まえると、10個以内が望ましく、5個以内がより望ましい。さらに2個以上3個以内の範囲がもっとも効果が大きい。
もちろん、バッテリコントローラによる制御方法として、充電コネクタは1個だけでも時間はかかるが、充電は可能であり、家庭での充電はコストの観点から1個での充電が想定できる。
【００４９】
上述した実施例及びその応用例に係る電池システムは、二次電池１０３と、二次電池１０３の充放電を制御するバッテリコントローラ１０４と、二次電池１０３の充電時に外部電源１０１を接続するコネクタ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄとを備える。コネクタ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄの個数は２個以上１０個以内とすることが好ましい。バッテリコントローラ１０４は二次電池１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄの充放電を制御する機構を制御する機構を備えている。この機構は、スイッチ１０６Ａ，１０６Ｂ，１０７Ａ，１０７Ｂ，１０８，１０９，１０８Ａ，１０８Ｂ，１０９Ａ，１０９Ｂで構成される。また、バッテリコントローラ１０４は、二次電池１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄの充電を制御する機構として、充電器１０１の外部電源１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄに接続するコネクタ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄの個数を選択できる機構を有する。この機構は、二次電池１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄとコネクタ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄとの間に設けられたスイッチ（例えば、図１、図２及び図３のスイッチ１０６Ａ，１０６Ｂ，１０７Ａ，１０７Ｂ）によって構成される。そして、電池システムは、複数のコネクタ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄを用いて同時に充電可能に構成される。
【００５０】
本発明に係る上述した実施例によれば、高エネルギー型の二次電池において、充電を短時間で行うことが可能な電池システムを提供することができる。従来の電池の充電時間を半分以下にすることが可能である。
【００５１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例又は応用例の構成の一部を他の実施例又は応用例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例又は応用例の構成に他の実施例又は応用例の構成を加えることも可能である。また、各実施例又は応用例の構成の一部について、他の実施例又は応用例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１…正極板（正極）、２…負極板（負極）、３…セパレータ、４…電池缶、５…正極集電リード片、７…正極集電リード部、８…負極集電リード部、９…電池蓋、９ａ…端子板、９ｂ…平板、９ｂａ…開口、１０…破裂弁、２１ モジュール、１２…ガスケット、２２…二次電池、１００…電池システム、１０１…急速充電器、１０２…電池システム１００に接続されるアプリケーション、１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ…二次電池、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ…バッテリコントローラ、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ…電圧センサ、１０６Ａ，１０６Ｂ…スイッチ、１０７Ａ，１０７Ｂ…スイッチ、１０８，１０８Ａ，１０８Ｂ…スイッチ、１０９，１０９Ａ，１０９Ｂ…スイッチ、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ…正極側電力ライン、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ…負極側電力ライン、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１５Ａ，１１５Ｂ，１１６，１１７…信号線、１１８Ａ，１１８Ｂ，１１８Ｃ，１１８Ｄ…正極側電力ライン、１１９Ａ，１１９Ｂ，１１９Ｃ，１１９Ｄ…負極側電力ライン、１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ…コネクタ、１２２…正極側電力ライン、１２３…負極側電力ライン、１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄ…逆流防止装置、１２６，１２６’，１２６Ａ，１２６Ｂ，１２６Ｃ，１２６Ｄ…電池システムの主要部、１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄ…外部電源Ａ、１２９Ａ，１２９Ｂ，１２９Ｃ，１２９Ｄ…電源ケーブル、１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄ…プラグ、１３３…正極側電力ライン、１３４…負極側電力ライン、１３７Ａ，１３７Ｂ…逆流防止装置、１３８…正極側電力ライン、１３９…負極側電力ライン、１４０，１４１…電力ライン、１３９…接続部、１４２，１４３…正極側電力ライン、１４４…負極側電力ライン。
【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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