(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とを収容するケース部材と、
前記ケース部材の内部に設けられるセンサ部材と、
前記ケース部材の内部に設けられ、前記センサ部材と前記負極とに電気的に接続されるか、又は、前記センサ部材と前記正極とに電気的に接続される電力線搬送通信部材と、
前記ケース部材の内部に設けられる参照極と、
前記ケース部材の内部に設けられ蓄電素子を放電するための均等化回路と、を備え、
前記参照極、前記負極及び前記正極は、前記センサ部材に電気的に接続され、
前記均等化回路は、前記参照極、前記負極、及び、前記正極から２つを選択し電気的な接続を可能とする蓄電素子。
【請求項２】
前記電力線搬送通信部材は、前記負極と前記正極とに電気的に接続される請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記負極は、負極用の電極シートが捲回されることにより構成され、
前記正極は、正極用の電極シートが捲回されることにより構成され、
前記電力線搬送通信部材は、前記捲回された電極シートの中心部に配置される請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子に関する。詳しくは、非水系電解液の密閉型電池を構成する蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正極と負極と参照極とを有する蓄電素子（三極セル）が知られている。このような構成を有する蓄電素子では、参照極をリファレンスとして正極電位を測定したり、参照極をリファレンスとして負極電位を測定したりすることが可能である。これにより、正極電位、負極電位から、正負極の個別状態を観測することができるため、正極、負極それぞれの単極容量や、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を把握することができる（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２００１−１５１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の二次電池を構成する蓄電素子では、参照極の電位を抽出するため、電池の＋端子、−端子の他に、参照極用の端子を用意する必要がある。しかし、例えば、ＬｉＢ（リチウムイオン電池）の様な、非水系電解液の密閉型電池においては、電池の＋端子、−端子に加えて参照極用の端子を設けると、端子部から水分透過や電解液蒸散、漏液等が発生する可能性が高くなる。特に、自動車用途等のバッテリは、１０年以上といった長期の寿命が求められる場合があるため、水分透過や電解液蒸散等についての密閉性にかかわる懸念が発生する。
【０００５】
また、蓄電素子が参照極を有していない場合には、蓄電素子において電圧を測定する際に通常必要な電圧センサは、端子電圧（＋端子と−端子間の電圧）を測定する１つの電圧センサである。しかし、参照極を有する蓄電素子の場合には、更に、正極電位（＋端子と参照極の端子間の電圧）と負極電位（−端子と参照極の端子間の電圧）とを測定する必要がある。このために、蓄電素子が参照極を有していない場合の電圧センサに加えて、更に、２つの電圧センサが必要になる。このため、セルマネージメントシステムの基板を大きくする必要性がある。
【０００６】
本発明は、水分透過や、電解液蒸散等についての密閉性の耐久性を損なわず、長期の寿命を有し、参照極を有する構成とすることが可能な蓄電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、正極（例えば、後述の正極６０）と負極（例えば、後述の負極７０）とを収容するケース部材（例えば、後述のケース５０）と、前記ケース部材の内部に設けられるセンサ部材（例えば、後述の温度センサ２１、電圧センサ２２）と、前記ケース部材の内部に設けられ、前記センサ部材と前記負極とに電気的に接続されるか、又は、前記センサ部材と前記正極とに電気的に接続される電力線搬送通信部材（例えば、後述のＰＬＣ子機２３）と、を備える蓄電素子を提供する。
【０００８】
本発明によれば、ケース部材の内部に設けられたセンサ部材により検出された電圧や温度等の、蓄電素子の内部情報を、ケース部材の外部へ送信して取り出すための、センサ部材の配線等の導出のために孔を別途設けない構成とすることができる。この結果、蓄電素子が、例えば、ＬｉＢ（リチウムイオン電池）の様な、非水系電解液の密閉型電池を構成する場合に、蓄電素子における水分透過や、電解液蒸散等についての密閉性の耐久性を向上させることができる。特に、自動車用途等のバッテリは、長期の寿命が求められるが、蓄電素子は、水分透過や電解液蒸散、漏液等を抑えることができ、蓄電素子を、長期の寿命を有する自動車用途等のバッテリに用いることができる。また、温度センサや電圧センサ等のセンサ部材を有していない蓄電素子のケース部材を、そのまま、本発明におけるケース部材として用いることができる。
【０００９】
また、前記ケース部材の内部に設けられる参照極（例えば、後述の参照極２５）を備え、前記参照極、前記負極及び前記正極は、前記センサ部材に電気的に接続されていることが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、参照極を用いて負極と正極のそれぞれの電位に関する情報を電極端子から取り出すことができ、且つ、参照極用の孔を別途ケース部材に設けない構成とすることができる。このため、蓄電素子の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
また、前記電力線搬送通信部材は、前記負極と前記正極とに電気的に接続されることが好ましい。この発明によれば、電力線搬送通信部材の電力を、蓄電素子自身から供給することができる。
【００１２】
また、前記ケース部材の内部に設けられ蓄電素子を放電するための均等化回路（例えば、後述の均等化回路２６）を有し、前記均等化回路は、前記参照極、前記負極、及び、前記正極から２つを選択し電気的な接続を可能とすることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、均等化回路を用いて、参照極の電位の調整を行うことができるため、参照極の耐久性を向上させることができる。参照極を用いて正極電位、又は負極電位を電圧センサにて計測する際、微小な電流が流れてしまうため、参照極のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が変化してしまう。しかし、均等化回路を用いて、参照極のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の調整を行うことができるため、正確な正負極電位を測ることができる状態を維持することができ、参照極の耐久性を向上させることができる。即ち、正極電位、負極電位のバランスや参照極のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）によって、均等化回路を切り替えて、参照極において過剰にたまった電力を負極に放電したり、参照極において不足している電力を正極から充電したりすることで、参照極の電位を正常に保つことができる。
【００１４】
また、蓄電素子は、複数の蓄電素子のセルマネージメントシステムの通信等を行うため、電力線搬送通信部材を稼動するための必要電力を、電力線搬送通信部材に供給する必要がある。必要電力は、複数の蓄電素子の電力線搬送通信部材を構成するチップ等の固体差によってばらつきが発生することがある。このような場合であっても、負極と正極とに均等化回路を電気的に接続して、各蓄電素子における必要電力のばらつきを抑えることができる。
【００１５】
また、前記負極は、負極用の電極シートが捲回されることにより構成され、前記正極は、正極用の電極シートが捲回されることにより構成され、前記電力線搬送通信部材は、前記捲回された電極シートの中心部に配置されることが好ましい。この発明によれば、蓄電素子の内部のデットスペースを有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水分透過や、電解液蒸散等についての密閉性の耐久性を損なわず、長期の寿命を有し、参照極を有する構成とすることが可能な蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１の正面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１の右側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１が複数接続されて用いられている様子を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１における温度の測定に基づく処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る蓄電素子１Ａのブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る蓄電素子１Ａにおける電圧の測定に基づく処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂのブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂにおける各蓄電素子１Ｂの電圧の測定に基づく処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂの均等化回路２６における、正極６０、参照極、負極７０の間の電気的な接続／遮断を示す模式図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂにおける参照極の電圧の正常化の処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る蓄電素子１Ｃのブロック図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る蓄電素子における参照極の電圧の測定に基づくＥＣＵによる処理の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】
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１の正面断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１の右側断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１のブロック図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１が複数接続されて用いられている様子を示すブロック図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る蓄電素子１における温度の測定に基づく処理の手順を示すフローチャートである。
【００２０】
図１および図２に示すように、蓄電素子１はリチウムイオン２次電池を構成し、薄板状で角型の外形を呈する２次電池である。この蓄電素子１は、例えば並列に複数接続されることによって、高電圧バッテリを構成する。また、このようにして構成された高圧バッテリは、電気自動車やハイブリッド車の蓄電池として使用される。
【００２１】
図１および図２に示すように、蓄電素子１は、蓄電素子部１０と、図示しない電解液と、電子部品構成部２０と、ケース部材としてのケース５０と、正極６０と、負極７０と、正極集電リード板６１と、負極集電リード板７１と、を備える。
【００２２】
［蓄電素子部］
蓄電素子部１０は、蓄電素子本体１１と、正極集電タブ１５と、負極集電タブ１７と、を含んで構成される。蓄電素子部１０は、例えば、長さ（図１の左右方向の寸法）が１４７ｍｍ、幅が８０ｍｍ（図１の上下方向の寸法）、厚さ（図２の左右方向の寸法）が３８ｍｍで形成される。
【００２３】
蓄電素子本体１１は、正極用の電極シートとしての正極シートと、負極用の電極シートとしての負極シートと、絶縁性のセパレータと、により構成されている。具体的には、正極シートと負極シートとが絶縁性のセパレータを介して交互に積層されて積層体が構成され、この積層体が捲回されることにより、蓄電素子本体１１は構成される。また、正極集電タブ１５は、正極シートの積層体により構成され、負極集電タブ１７は、負極シートの積層体により構成される。正極集電タブ１５は、蓄電素子１の正極６０を構成し、負極集電タブ１７は、蓄電素子１の負極７０を構成する。
【００２４】
正極シートは、導電性を有する正極集電箔と、正極集電箔の両面にそれぞれ形成された正極活物質層と、を含んで構成される。正極集電箔は、例えば、矩形状のアルミニウム箔（例えば、厚さ１２μｍ）が用いられる。
正極活物質層は、正極活物質と導電性フィラーとバインダ（接着剤）との混合物を、正極集電箔に、その長さ方向の一端側を除いて塗工した後、プレス加工することで形成される。未塗工部は、巻回されて正極集電タブ１５を構成する。
例えば、塗工部の長さが１３１ｍｍ、未塗工部の長さが７ｍｍ、プレス後の正極シートの厚さが１００μｍ、正極シートの電極密度が３．８ｇ／ｃｍ３となるように形成される。
【００２５】
負極シートは、導電性を有する負極集電箔と、負極集電箔の両面にそれぞれ形成された負極活物質層と、を含んで構成される。負極集電箔は、例えば、矩形状の銅箔（例えば、厚さ１０μｍ）が用いられる。
負極活物質層は、負極活物質とバインダ（接着剤）との混合物を、負極集電箔に、その長さ方向の一端側を除いて塗工した後、プレス加工することで形成される。未塗工部は、巻回されて負極集電タブ１７を構成する。
負極シートは、例えば、塗工部の長さが１３３ｍｍ、未塗工部の長さが７ｍｍ、プレス後の負極シートの厚さが１００μｍ、負極シートの電極密度が１．５ｇ／ｃｍ３となるように形成される。
【００２６】
セパレータは、正極シートと負極シートとを電気的に絶縁する。セパレータは、多孔質体で形成され、ケース５０内に充填された後述の電解液に含浸される。セパレータとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系多孔質セパレータや、ポリエステル繊維やアラミド繊維から成る不織布が用いられる。セパレータは、例えば、厚みが２５μｍで形成される。
【００２７】
［電解液］
図示しない電解液は、ケース５０内に充填されており、蓄電素子部１０は、電解液中に浸漬される。電解液は、電池反応により生成するリチウムイオン等のイオンを、両電極間で輸送する。電解液は、溶媒に電解質を溶解させることにより、調製される。
【００２８】
溶媒としては、非水溶媒が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等が用いられる。なお、これらの非水溶媒は、単独で使用してもよく、２種以上を混合して併用してもよい。
【００２９】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ素リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ３）２］等のリチウム塩が用いられる。なお、電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜２ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
【００３０】
［ケース］
図１および図２に示すように、ケース５０は、薄板状で角型の外形を呈している。ケース５０は、蓄電素子部１０を収容して保持しており、従って、正極６０を構成する正極シート、及び、負極７０を構成する負極シートにより構成される蓄電素子本体１１を収容する。ケース５０は、ケース本体５１と、蓋５３とを備える。
【００３１】
ケース本体５１は、上面が開口した薄板状の箱体である。ケース本体５１は、アルミニウム合金、ＳＵＳ（ステンレス）または樹脂等から形成される。特に、アルミニウム合金製であって、インパクト成型やトランスファープレス加工によって形成されたものが好ましく用いられる。ケース本体５１は、例えば、板厚が１．０ｍｍ、長さ（図１の左右方向の寸法）が１５５ｍｍ、幅（図２の左右方向の寸法）が４０ｍｍおよび高さ（図１の上下方向の寸法）が１００ｍｍの外形寸法で形成される。
【００３２】
蓋５３は、所定の厚さ（例えば、２ｍｍ）を有し、ケース本体５１の開口を塞ぐ。蓋５３は、例えばレーザー溶接によって、ケース本体５１と接合される。
なお、蓋５３には、電解液を注入するための図示しない注入口が設けられている。
【００３３】
［端子］
正極６０は、正極端子６２を有している。また、負極７０は、負極端子７２を有している。正極端子６２と負極端子７２は、蓋５３の長手方向両端にそれぞれ取り付けられている。これら正極端子６２と負極端子７２は、銅、ニッケル、アルミニウムおよびＳＵＳ（ステンレス）等の金属や、これらの金属からなる合金で形成される。
【００３４】
正極端子６２は、正極集電リード板６１を介して、蓄電素子部１０の正極集電タブ１５と電気的に接続されている。正極集電リード板６１は、例えば、幅が４０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍのアルミニウム合金板で形成される。正極集電タブ１５および正極端子６２は、それぞれ、例えば超音波溶接によって、正極集電リード板６１と電気的に接続される。
【００３５】
負極端子７２は、負極集電リード板７１を介して、蓄電素子部１０の負極集電タブ１７と電気的に接続されている。負極集電リード板７１は、例えば、幅が４５ｍｍ、厚さが０．３ｍｍの銅合金板で形成される。負極集電タブ１７および負極端子７２は、それぞれ、例えば超音波溶接によって、負極集電リード板７１と電気的に接続される。
【００３６】
正極集電リード板６１および負極集電リード板７１は、導電性を有する逆Ｌ字形のリード板である。これらのリード板は、長手部が各集電タブに接続され、短手部が各端子に接続される。
【００３７】
正極端子６２と蓋５３との間、負極端子７２と蓋５３との間には、それぞれ絶縁性およびシール性を確保するために、上端および下端にフランジを有する円環状の樹脂製シール部材（図示せず）が設けられている。
【００３８】
［電子部品構成部］
電子部品構成部２０は、図３等に示すように、センサ部材としての温度センサ２１と、センサ部材としての電圧センサ２２と、電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ子機２３と、ＬＳＩ２４と、を有している。
【００３９】
電子部品構成部２０を構成する温度センサ２１、電圧センサ２２、ＰＬＣ子機２３、及び、ＬＳＩ２４は、ベース基板にプリントされた配線や、ベース基板に固定された電気素子（コンデンサ、ＦＥＴ等）で構成された回路基板等が、ハウジング（図示せず）内に収容されることにより構成されており、ハウジング外部の電解液からの腐食等の影響を受けないように、ハウジング内にてハウジング外部に対して密閉されて保持されている。電子部品構成部２０は、前述のように、負極用の電極シートと正極用の電極シートとが交互に積層され捲回されて構成された蓄電素子本体１１の中心部、即ち、捲回された電極シートの中心部に配置されている。従って、ケース部材としてのケース５０の内部に、センサ部材としての温度センサ２１及び電圧センサ２２は設けられている。
【００４０】
温度センサ２１は、電子部品構成部２０に設けられた温度検出部２１１に接続されており、また、ＬＳＩ２４に電気的に接続されている。また、温度センサ２１は、正極６０を構成する正極シートと、負極７０を構成する負極シートとにそれぞれ電気的に接続されており、蓄電素子１の電力を利用して作動して、温度の検出を行う。温度センサ２１は、温度検出部２１１を介して、蓄電素子部１０の蓄電素子本体１１の内部の温度を検出し、検出した温度の値に対応した信号を、ＬＳＩ２４に送信する。
【００４１】
電圧センサ２２は、正極シートと負極シートとにそれぞれ電気的に接続されており、蓄電素子１の電力を利用して作動し、正極６０と負極７０との間の電圧を検出する。電圧センサ２２は、検出した温度の値に対応した信号を、ＬＳＩ２４に送信する。
【００４２】
ＬＳＩ２４（大規模集積回路）は、正極６０を構成する正極シート及び負極７０を構成する負極シートに電気的に接続されており、蓄電素子１の電力を利用して作動して、各種の処理を行う。また、ＬＳＩ２４は、温度センサ２１、電圧センサ２２からの信号を受信し、後述のように、受信した信号に対応する処理を行う。また、ＬＳＩ２４は、所定の温度の値（以下、「所定温度値」とする）を予め記憶している記憶部を有している。
【００４３】
ＰＬＣ子機２３は、ＬＳＩ２４に内蔵されている。従って、電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ子機２３は、正極６０を構成する正極シート及び負極７０を構成する負極シートに電気的に接続されていると共に、温度センサ２１及び電圧センサ２２に電気的に接続されており、ケース部材としてのケース５０の内部に設けられている。
【００４４】
即ち、ＰＬＣ子機２３は、蓄電素子１の電力を利用して作動して、ＰＬＣ（電力線搬送通信）を利用したデータ通信を行う。ＰＬＣ通信は電力に電圧センサ２２等の検出データを重畳させ電圧に非常に小さな高周波変調を加える事で信号通信を達成する。これにより、内部に設置された電圧センサ２２等の情報を、電流が流れる電力線（例えば、図３におけるＰＬＣ子機２３と電極１６、１５の間や電極１５、１７とＰＬＣ親機１０１の間の電力線）を通ることによりＰＬＣ子機２３からＰＬＣ親機１０１に伝達される。具体的には、ＬＳＩ２４に内蔵されているＰＬＣ子機２３は、前述のように、正極６０及び負極７０に電気的に接続されており、更に、正極６０及び負極７０は、車両の本体に設けられたＰＬＣ親機１０１及びＥＣＵ１０２に電力を供給するために、ＰＬＣ親機１０１及びＥＣＵ１０２に電気的に接続されている。このような、電力を供給するための導線や基板上の配線等を介して、ＰＬＣ親機１０１との間で電力線搬送通信を行う。車両の本体に設けられたＰＬＣ親機１０１は、ＥＣＵ１０２に電気的に接続されている。ＰＬＣ子機２３からの信号に含まれる情報、例えば、温度センサ２１により検出された温度の情報や、電圧センサ２２により検出された電圧の情報は、ＰＬＣ親機１０１に送信され、ＰＬＣ親機１０１からＥＣＵ１０２へ、温度の値、電圧の値等にそれぞれ略比例した信号として送信される。
【００４５】
以上のような構成を有する電子部品構成部２０が配置された蓄電素子１は、前述のように、複数電気的に接続されることによって、高電圧バッテリを構成するが、図４に示すように、蓄電素子１−１（セル１）、蓄電素子１−２（セル２）がそれぞれ電気的にＰＬＣ親機１０１に接続されていることにより、各蓄電素子１−１、１−２のＰＬＣ子機２３（図３参照）は、ＰＬＣ親機１０１に電気的に接続されている。
【００４６】
ＥＣＵ１０２は、ＰＬＣ親機１０１や各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ１０２は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラムや各種マップなどを記憶する記憶回路と、制御信号を出力する出力回路と、を備える。
【００４７】
以上の構成を有する蓄電素子１における温度の測定に基づく処理については、以下のとおりである。
先ず、図５に示すように、Ｓ１１では、温度センサ２１は温度検出部２１１を介して、蓄電素子部１０の蓄電素子本体１１の内部の温度を検出する。そして、温度センサ２１は、検出した温度の値に対応した信号をＬＳＩ２４に送信する。
【００４８】
Ｓ１２では、ＬＳＩ２４は、温度センサ２１によって検出された温度の値（以下、「検出温度値」とする）が、ＬＳＩ２４の記憶部に記憶されている所定温度値を超過しているか否かの判断を行う。検出温度値が所定温度値を超過している、とＬＳＩ２４が判断した場合には、ＬＳＩ２４による処理は、Ｓ１３へ移行する。検出温度値が所定温度値を超過していない、とＬＳＩ２４が判断した場合には、ＬＳＩ２４による処理は、Ｓ１１へ戻る。
【００４９】
Ｓ１３では、蓄電素子１の電力の使用をＥＣＵ１０２が制限する制御を行うための、使用制限フラグを送信する処理をＬＳＩ２４は行う。使用制限フラグは、ＰＬＣ子機２３において電力線搬送通信におけるデータ転送に適した信号に変換され、ＰＬＣ子機２３からＰＬＣ親機１０１へと送信され、ＰＬＣ親機１０１において、ＥＣＵ１０２にて認識可能な信号へと変換され、ＥＣＵ１０２に送信される。
【００５０】
Ｓ１４では、ＥＣＵ１０２は、使用制限フラグを受信することにより、温度の検出を行った蓄電素子１に蓄電されている電力の使用を制限するように、ＥＣＵ１０２の出力回路からの制御信号を制御して出力する。
【００５１】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、蓄電素子１は、正極６０と負極７０とを収容するケース部材としてのケース５０と、ケース５０の内部に設けられるセンサ部材としての温度センサ２１及び電圧センサ２２と、ケース５０の内部に設けられ、温度センサ２１及び電圧センサ２２と負極７０としての負極端子７２とに電気的に接続され、温度センサ２１及び電圧センサ２２と正極６０としての正極端子６２とに電気的に接続される電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ子機と、を備える。
【００５２】
これにより、ケース部材の内部に設けられたセンサ部材により検出された電圧や温度等の、蓄電素子１の内部情報を、ケース部材の外部へ送信して取り出すための、センサ部材の配線等の導出のために孔を別途設けない構成とすることができる。この結果、蓄電素子１が、例えば、ＬｉＢ（リチウムイオン電池）の様な、非水系電解液の密閉型電池を構成する場合に、蓄電素子１における水分透過や、電解液蒸散等についての密閉性の耐久性を向上させることができる。特に、自動車用途等のバッテリは、長期の寿命が求められる。本実施形態による蓄電素子１は、水分透過や電解液蒸散、漏液等を抑えることができ、本実施形態による蓄電素子１を、長期の寿命を有する自動車用途等のバッテリに用いることができる。また、温度センサ２１や電圧センサ２２等のセンサ部材を有していない蓄電素子１のケース５０を、そのまま、本実施形態におけるケース５０として用いることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、負極７０は、負極用の電極シートが捲回されることにより構成され、正極６０は、正極用の電極シートが捲回されることにより構成される。電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ子機は、捲回された電極シートにより構成される蓄電素子本体１１の中心部に配置される。これにより、蓄電素子１の内部のデットスペースを有効利用することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ子機２３は、負極７０と正極６０とに電気的に接続される。これにより、電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ回路の電力を、ＰＬＣ回路を有する蓄電素子１自身から供給することができる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお以下では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態に係る蓄電素子１Ａは、参照極２５を備えている点で、第１実施形態とは異なる。
図６は、本発明の第２実施形態に係る蓄電素子１Ａのブロック図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る蓄電素子１Ａにおける電圧の測定に基づく処理の手順を示すフローチャートである。
【００５６】
参照極２５としては、リチウム金属、リチウム合金、白金、金、炭素材料、ＬＴＯ（チタン酸リチウム）等の金属酸化物等を採用することが出来る。本実施形態では、参照極２５としては、ＬＴＯが用いられている。参照極２５は、電子部品構成部２０の外郭を構成するハウジング（図示せず）に固定されており、電圧センサ２２に電気的に接続されている。従って、センサ部材としての電圧センサ２２は、正極６０を構成する正極シート、負極７０を構成する負極シート、及び、参照極２５の３つに電気的に接続されている。
【００５７】
また、ＬＳＩ２４の記憶部（図示せず）は、所定の電圧（１）、所定の電圧（２）、所定の電圧（３）のそれぞれの値を、予め記憶している。
【００５８】
以上の構成を有する蓄電素子１Ａにおける電圧の測定に基づく処理については、以下のとおりである。
先ず、図７に示すように、Ｓ２１では、電圧センサ２２は、参照極２５と負極７０との間の電圧（以下「電圧（１）」とする）と、参照極２５と正極６０との間の電圧（以下「電圧（２）」とする）と、正極６０と負極７０との間の電圧（以下「電圧（３）」とする）と、を検出する。電圧センサ２２は、検出した電圧（１）、電圧（２）、電圧（３）のそれぞれの値に対応した信号を、ＬＳＩ２４に送信する。
【００５９】
Ｓ２２では、ＬＳＩ２４は、電圧（１）の値が所定の電圧（１）の値を超過しているか否かの判断と、電圧（２）の値が所定の電圧（２）の値を超過しているか否かの判断と、電圧（３）の値が所定の電圧（３）の値を超過しているか否かの判断と、を行う。これら３つの判断のうちの少なくとも１つの判断において、超過が認められた場合、即ち、Ｓ２２の判断がＹＥＳの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ２３へ移行する。これら３つの判断において、超過が認められない場合、即ち、Ｓ２２の判断がＮＯの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ２１へ戻る。
【００６０】
Ｓ２３では、蓄電素子１の電力の使用をＥＣＵ１０２が制限する制御を行うための、使用制限フラグを送信する処理をＬＳＩ２４は行う。使用制限フラグは、ＰＬＣ子機２３において電力線搬送通信におけるデータ転送に適した信号に変換され、ＰＬＣ子機２３からＰＬＣ親機１０１へと送信され、ＰＬＣ親機１０１において、ＥＣＵ１０２にて認識可能な信号へと変換され、ＥＣＵ１０２に送信される。
【００６１】
Ｓ２４では、ＥＣＵ１０２は、使用制限フラグを受信することにより、電圧（１）、電圧（２）、電圧（３）の検出を行った蓄電素子１に蓄電されている電力の使用を制限するように、ＥＣＵ１０２の出力回路からの制御信号を制御して出力する。
【００６２】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、蓄電素子１Ａは、ケース部材としてのケース５０の内部に設けられる参照極２５を備え、参照極２５、負極７０及び正極６０は、センサ部材としての電圧センサ２２に電気的に接続されている。これにより、参照極２５を用いて負極７０と正極６０のそれぞれの電位に関する情報を電極６０、７０から取り出すことができ、且つ、参照極２５用の孔を別途ケース５０に設けない構成とすることができる。このため、蓄電素子１Ａの耐久性を向上させることができる。
【００６３】
また、参照極２５を有する蓄電素子１Ａにおいて、１つの電圧センサ２２で、正極電位（＋端子と参照極２５との間の電圧）と負極電位（−端子と参照極２５との間の電圧）とを測定することができる。このため、セルマネージメントシステムの基板が大きくなることを抑えることができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお以下では、上記第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態に係る蓄電素子１Ｂは、均等化回路２６を備えている点で、第１実施形態とは異なる。
図８は、本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂのブロック図である。図９は、本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂにおける各蓄電素子１Ｂの電圧の測定に基づく処理の手順を示すフローチャートである。図１０は、本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂの均等化回路２６における、正極６０、参照極、負極７０の間の電気的な接続／遮断を示す模式図である。図１１は、本発明の第３実施形態に係る蓄電素子１Ｂにおける参照極の電圧の正常化の処理の手順を示すフローチャートである。
【００６５】
均等化回路２６は、図８に示すように、電子部品構成部２０のハウジング（図示せず）内に設けられている。従って、均等化回路２６は、ケース部材としてのケース５０の内部に設けられている。均等化回路２６は、図１０に示すように、放電抵抗としての抵抗（バランサ）２６１と、スイッチ２６２、２６３、２６４とを有している。スイッチ２６２、２６３、２６４は、ＬＳＩ２４により制御されて作動し、スイッチ２６２は、抵抗２６１と正極６０との電気的な接続／遮断の切換えを行う。スイッチ２６３は、抵抗２６１と参照極２５との電気的な接続／遮断の切換えを行う。スイッチ２６４、抵抗２６１と負極７０との電気的な接続／遮断の切換えを行う。即ち、均等化回路２６の抵抗２６１は、参照極２５、負極７０、及び、正極６０から選択された２つに電気的に接続される。抵抗２６１に電極が接続されることにより、当該電極の充電、及び、放電が行われる。
【００６６】
また、ＬＳＩ２４の記憶部（図示せず）は、所定の参照電圧（１）、所定の参照電圧（２）、所定の参照極用電圧（１）、及び、所定の参照極用電圧（２）のそれぞれの値を、予め記憶している。また、ＥＣＵ１０２の記憶回路（図示せず）は、一の蓄電素子１Ｂの電圧と他の蓄電素子１Ｂの電圧との差の所定値（以下「電圧差所定値」とする）のそれぞれの値を、予め記憶している。
【００６７】
以上の構成を有する蓄電素子１Ｂにおける、複数の蓄電素子１Ｂの各蓄電素子１Ｂの電圧の測定に基づく処理については、以下のとおりである。
先ず、図９に示すように、Ｓ３１では、一の蓄電素子１Ｂにおいて、一の蓄電素子１Ｂの電圧センサ２２により、一の蓄電素子１Ｂの電圧、即ち、一の蓄電素子１Ｂの正極６０と負極７０との間の電圧を測定する。一の蓄電素子１Ｂの電圧センサ２２は、一の蓄電素子１Ｂの電圧値を一の蓄電素子１ＢのＬＳＩ２４に送信する。一の蓄電素子１ＢのＬＳＩ２４は、一の蓄電素子１ＢのＰＬＣ子機２３及びＰＬＣ親機１０１を介して、ＥＣＵ１０２へ一の蓄電素子１Ｂの電圧値に基づく信号を送信する。
【００６８】
同様に、他の蓄電素子１Ｂにおいて、他の蓄電素子１Ｂの電圧センサ２２により、他の蓄電素子１Ｂの電圧、即ち、他の蓄電素子１Ｂの正極６０と負極７０との間の電圧を測定する。他の蓄電素子１Ｂの電圧センサ２２は、他の蓄電素子１Ｂの電圧値を他の蓄電素子１ＢのＬＳＩ２４に送信する。ＬＳＩ２４は、他の蓄電素子１ＢのＰＬＣ子機２３及びＰＬＣ親機１０１を介して、ＥＣＵ１０２へ他の蓄電素子１Ｂの電圧値に基づく信号を送信する。
【００６９】
Ｓ３２では、ＥＣＵ１０２は、一の蓄電素子１Ｂの電圧と他の蓄電素子１Ｂの電圧との差を算出する。そして、差の値が電圧差所定値を超過しているか否かの判断を行う。差の値が電圧差所定値を超過している場合、即ち、Ｓ３２の判断がＹＥＳの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ３３へ移行する。差の値が電圧差所定値を超過していない場合、即ち、Ｓ３２の判断がＮＯの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ３１へ戻る。
【００７０】
Ｓ３３では、一の蓄電素子１Ｂと他の蓄電素子１Ｂとのうちの電圧値の高い蓄電素子１ＢのＬＳＩ２４に対して、当該ＬＳＩ２４がスイッチ２６２及びスイッチ２６４をＯＮ（正極６０と負極７０とに抵抗２６１が電気的に接続された状態）にするように、制御を行う。これにより、当該電圧値の高い蓄電素子１Ｂにおいて放電が行われる。放電が行われている間、例えば、電圧センサ２２によって、当該電圧値の高い蓄電素子１Ｂの正極６０と負極７０との間の電圧の検出が行われ、電圧の低い蓄電素子１Ｂの正極６０と負極７０との間の電圧と同一の電圧になったことを検出したときに、ＬＳＩ２４は、スイッチ２６２及びスイッチ２６４をＯＦＦ（正極６０及び負極７０に抵抗２６１が電気的に接続されておらず遮断された状態）にする。
【００７１】
また、蓄電素子１ＢのＬＳＩ２４における参照極２５の電圧の正常化の処理については、以下のとおりである。
先ず、図１１に示すように、Ｓ４１では、電圧センサ２２は、参照極２５と負極７０との間の電圧（以下「参照極負極電圧（１）」とする）と、参照極２５と正極６０との間の電圧（以下「参照極正極電圧（２）」とする）と、を検出する。電圧センサ２２は、検出した参照極負極電圧（１）、参照極正極電圧（２）のそれぞれの値に対応した信号を、ＬＳＩ２４に送信する。
【００７２】
Ｓ４２では、ＬＳＩ２４は、参照極負極電圧（１）の値が所定の参照電圧（１）の値を超過しているか否かの判断と、参照極正極電圧（２）の値が所定の参照電圧（２）の値を超過しているか否かの判断と、を行う。これら２つの判断のうちの少なくとも１つの判断において、超過が認められた場合、即ち、Ｓ４２の判断がＹＥＳの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ４３へ移行する。これら２つの判断において、超過が認められない場合、即ち、Ｓ４２の判断がＮＯの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ４１へ戻る。
【００７３】
Ｓ４３では、ＬＳＩ２４は、Ｓ４２において超過が認められたのが、参照極正極電圧（２）であるか否かの判断を行う。Ｓ４２において超過が認められたのが、参照極正極電圧（２）である場合、即ち、Ｓ４３の判断がＹＥＳの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ４４へ移行する。Ｓ４２において超過が認められたのが、参照極負極電圧（１）である場合、即ち、Ｓ４３の判断がＮＯの場合には、ＬＳＩ２４による処理はＳ４５へ移行する。
【００７４】
Ｓ４４では、ＬＳＩ２４は、スイッチ２６３及びスイッチ２６４をＯＮ（参照極２５と負極７０とに抵抗２６１が電気的に接続された状態）にするように、制御を行う。これにより、参照極２５に過剰に溜まった電力を負極７０に放電する。放電が行われている間、例えば、電圧センサ２２によって、参照極２５と正極６０との間の電圧の検出が行われる。参照極２５と正極６０との間の電圧が所定の参照極用正極電圧（２）以下になったことを検出したときに、ＬＳＩ２４は、スイッチ２６３及びスイッチ２６４をＯＦＦ（参照極２５及び負極７０に抵抗２６１が電気的に接続されておらず遮断された状態）にする。これにより、参照極２５の電位は正常の値とされる。
【００７５】
Ｓ４５では、ＬＳＩ２４は、スイッチ２６２及びスイッチ２６３をＯＮ（参照極２５と正極６０とに抵抗２６１が電気的に接続された状態）にするように、制御を行う。これにより、参照極２５に正極６０からの電力を充電する。充電が行われている間、例えば、電圧センサ２２によって、参照極２５と負極７０との間の電圧の検出が行われる。参照極２５と負極７０との間の電圧が所定の参照極用負極電圧（１）以下になったことを検出したときに、ＬＳＩ２４は、スイッチ２６２及びスイッチ２６３をＯＦＦ（参照極２５及び正極６０に抵抗２６１が電気的に接続されておらず遮断された状態）にする。これにより、参照極２５の電位は正常の値とされる。
【００７６】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、蓄電素子１Ｂは、ケース部材としてのケース５０の内部に設けられ蓄電素子１Ｂを放電するための均等化回路２６を有し、均等化回路２６は、参照極２５、負極７０、及び、正極６０から２つを選択し電気的な接続を可能とする。
【００７７】
これにより、均等化回路２６を用いて、参照極２５の電位の調整を行うことができるため、参照極２５の耐久性を向上させることができる。参照極２５を用いて正極６０の電位、又は負極７０の電位を電圧センサ２２にて計測する際、微小な電流が流れてしまうため、参照極２５のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が変化してしまう。しかし、均等化回路２６を用いて、参照極２５のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の調整を行うことができるため、正確な正負極電位を測ることができる状態を維持することができ、参照極２５の耐久性を向上させることができる。即ち、正極電位、負極電位のバランスや参照極２５のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）によって、均等化回路２６を切り替えて、参照極２５において過剰に溜まった電力を負極７０に放電したり、参照極２５において不足している電力を正極６０から充電したりすることで、参照極２５の電位を正常に保つことができる。
【００７８】
また、蓄電素子１Ｂは、複数の蓄電素子１Ｂのセルマネージメントシステムの通信等を行うため、ＰＬＣ子機２３を稼動するための必要電力をＰＬＣ子機２３に供給する必要がある。必要電力は、複数の蓄電素子１ＢのＰＬＣ子機２３を構成するチップ等の固体差によってばらつきが発生することがある。このような場合であっても、負極７０と正極６０とに均等化回路２６を電気的に接続して、各蓄電素子１Ｂにおける必要電力のばらつきを抑えることができる。
【００７９】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお以下では、上記第３実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態に係るＥＣＵ１０２Ｃは、ＰＬＣ親機１０１Ｃを内蔵する点で、第３実施形態とは異なる。
図１２は、本発明の第４実施形態に係る蓄電素子１Ｃのブロック図である。
【００８０】
ＰＬＣ親機１０１Ｃは、ＥＣＵ１０２Ｃと別体で構成されておらず、ＥＣＵ１０２Ｃに内蔵されている。このため、ＰＬＣ親機１０１Ｃを駆動するための電力は、ＥＣＵ１０２Ｃに供給される電力の一部により構成される。
【００８１】
＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお以下では、上記第２実施形態〜第４実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、第２実施形態〜第４実施形態においてＬＳＩ２４が行っていた各種の判断を、本実施形態に係るＬＳＩ２４は行わず、本実施形態に係るＥＣＵが行う点で、第３実施形態とは異なる。
図１３は、本発明の第５実施形態に係る蓄電素子における参照極の電圧の測定に基づくＥＣＵによる処理の手順を示すフローチャートである。
【００８２】
ＬＳＩの記憶部（図示せず）は、所定の電圧（１）、所定の電圧（２）、所定の電圧（３）のそれぞれの値を、予め記憶していない。ＬＳＩ２４に代えて、ＥＣＵ１０２の記憶回路が、所定の電圧（１）、所定の電圧（２）、所定の電圧（３）のそれぞれの値を、予め記憶している。
【００８３】
以上の構成を有する蓄電素子のＬＳＩ２４における、電圧センサ２２からの電圧の検出に基づく処理については、以下のとおりである。
先ず、Ｓ５１では、電圧センサ２２は、参照極２５と負極７０との間の電圧（以下「電圧（１）」とする）と、参照極２５と正極６０との間の電圧（以下「電圧（２）」とする）と、正極６０と負極７０との間の電圧（以下「電圧（３）」とする）と、を検出する。電圧センサ２２は、検出した電圧（１）、電圧（２）、電圧（３）のそれぞれの値に対応した信号を、ＬＳＩ２４に送信する。
【００８４】
Ｓ５２では、ＬＳＩ２４は、検出した電圧（１）、電圧（２）、電圧（３）のそれぞれの値の情報を、ＰＬＣ子機２３からＰＬＣ親機１０１へと送信する制御を、ＰＬＣ子機２３に対して行う。
【００８５】
Ｓ５３では、ＰＬＣ親機１０１は、ＰＬＣ子機２３からの、検出した電圧（１）、電圧（２）、電圧（３）のそれぞれの値の情報にそれぞれ対応した信号を、ＰＬＣ親機１０１からＥＣＵ１０２へと送信する。
【００８６】
Ｓ５４では、ＥＣＵ１０２は、電圧（１）の値が所定の電圧（１）の値を超過しているか否かの判断と、電圧（２）の値が所定の電圧（２）の値を超過しているか否かの判断と、電圧（３）の値が所定の電圧（３）の値を超過しているか否かの判断と、を行う。これら３つの判断のうちの少なくとも１つの判断において、超過が認められた場合、即ち、Ｓ５４の判断がＹＥＳの場合には、ＥＣＵ１０２による処理はＳ５５へ移行する。これら３つの判断において、超過が認められない場合、即ち、Ｓ５４の判断がＮＯの場合には、ＥＣＵ１０２による処理はＳ５１へ戻る。
【００８７】
Ｓ５５では、ＥＣＵ１０２は、電圧（１）、電圧（２）、電圧（３）の検出を行った蓄電素子に蓄電されている電力の使用を制限するように、ＥＣＵ１０２の出力回路からの制御信号を制御して出力する。
【００８８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、本実施形態では、電力線搬送通信部材としてのＰＬＣ子機２３は、正極６０を構成する正極シート及び負極７０を構成する負極シートに電気的に接続されていると共に、温度センサ２１及び電圧センサ２２に電気的に接続されていたが、この構成に限定されない。例えば、電力線搬送通信部材に対して、蓄電素子以外から電力を供給可能であれば、電力線搬送通信部材は、温度センサ２１、電圧センサ２２等のセンサ部材と負極７０とに電気的に接続されるか、又は、温度センサ２１、電圧センサ２２等のセンサ部材と正極６０とに電気的に接続されていればよい。
【００８９】
また、本実施形態では、ＰＬＣ子機は、電圧の値、温度の値についての情報をＰＬＣ親機へ送信したが、これに限定されない。バッテリ状態情報として、例えば、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線等を送信してもよい。
【００９０】
また、蓄電素子の各部の形状、構成、寸法等は、本実施形態の蓄電素子の各部の形状、構成、寸法等に限定されない。
【符号の説明】
【００９１】
１…蓄電素子
２１…温度センサ（センサ部材）
２２…電圧センサ（センサ部材）
２３…ＰＬＣ子機（電力線搬送通信部材）
２５…参照極
２６…均等回路
５０…ケース（ケース部材）
６０…正極
７０…負極
７０…負極
【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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