(57)【要約】【課題】電流遮断機構が働いた後でも、二次電池を安全に破棄できるようにする。【解決手段】外装缶２と、外装缶２に収納される内部電極２８と、内部電極２８と電気的に接続された一対の電極端子５と、一対の電極端子５の内、一方の電極端子５と、内部電極２８との電気接続の間に介在されており、外装缶２の内部の圧力が規定値以上に上昇した際に作動して、電気接続を遮断する電流遮断機構と、内部電極２８に保持される残容量を放電するために設けられた放電経路と接続するための補助端子５０と、内部電極２８と電気的に接続され、かつ電流遮断機構と相関して固定されており、電流遮断機構の非作動時には補助端子５０と離間されていると共に、電流遮断機構の作動と連動して、補助端子５０と接触され、該補助端子５０を内部電極２８と導通させる移動端子５２とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装缶と、
前記外装缶に収納される内部電極と、
前記内部電極と電気的に接続される一対の電極端子と、
前記一対の電極端子の内、一方の電極端子と、内部電極との電気接続の間に介在されると共に、この電極端子と前記内部電極との電気接続を遮断可能に構成される電流遮断機構と、
を備える二次電池セルであって、さらに、
前記内部電極に保持される電荷を放電するための補助端子と、
前記外装缶内に前記補助端子と離間して設けられると共に、前記電流遮断機構と相関して変位し、電流遮断機構が作動した際に、前記補助端子と接触して該補助端子と前記内部電極とを導通させる移動端子とを備えることを特徴とする二次電池セル。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池セルであって、
前記補助端子が、前記外装缶の外部に表出されてなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二次電池セルであって、
前記電流遮断機構は、前記外装缶内の圧力に応じて変形する変形金属を有し、
前記変形金属は、前記移動端子を押圧し、前記移動端子が前記補助端子に近接する方向に付勢されると共に、前記移動端子を介して前記内部電極と電気的に接続されており、該変形金属が変形することで前記電極端子と前記内部電極との電気接続が遮断されるように構成されることを特徴とする二次電池セル。
【請求項４】
外装缶と、
前記外装缶に収納される内部電極と、
前記外装缶の上面を閉塞する封口板と、
前記内部電極と電気的に接続されており、前記封口板に設けられた一対の電極端子と、
前記一対の電極端子の内、一方の電極端子と、内部電極との電気接続の間に介在されており、前記外装缶の内部の圧力が規定値以上に上昇した際に作動して、電気接続を遮断する電流遮断機構と、
を備え、
前記外装缶が、前記一対の電極端子の内、いずれか一方と電気的に接続されてなる二次電池セルであって、さらに、
前記内部電極と電気的に接続された、放電リード板と、
前記内部電極に保持された残留電荷を強制放電させる際に、前記外装缶の表面を押圧して、該外装缶と前記放電リード板とを強制的に導通させるための強制放電機構と、
を備えることを特徴とする二次電池セル。
【請求項５】
請求項４に記載の二次電池セルであって、
前記放電リード板が、前記外装缶の内部において前記封口板と平行な方向であって、前記強制放電機構と対応する位置まで延長されてなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項６】
請求項５に記載の二次電池セルであって、
前記放電リード板が、前記電流遮断機構の接点から延長されてなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一に記載の二次電池セルであって、さらに、
前記封口板に設けられ、前記外装缶の内部圧力が規定値以上に上昇した際に開弁する安全弁を備えており、
前記電流遮断機構が、前記安全弁よりも先に動作するよう構成されてなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池セルであって、
前記安全弁が、金属製の開弁板で構成されており、
前記開弁板が、前記外装缶側に押し込むことで、前記放電リード板と導通可能な大きさに形成されてなり、前記安全弁を前記強制放電機構と併用してなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項９】
請求項４から８のいずれか一に記載の二次電池セルであって、
前記強制放電機構が、手動により前記放電リード板と電気的に接続可能に構成してなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の二次電池セルであって、
放電経路が、前記補助端子と、前記一対の電極端子の内、他方の電極端子との間を、放電抵抗を介して接続した放電回路でもって構成されてなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の二次電池セルであって、
前記電流遮断機構がＣＩＤであることを特徴とする二次電池セル。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一に記載の二次電池セルであって、
前記電流遮断機構を前記二次電池セルの正極側に設けてなることを特徴とする二次電池セル。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一に記載の二次電池セルを複数積層してなる電源装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電源装置を備える車両。
【請求項１５】
請求項１３に記載の電源装置を備える蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池セル、及びこの二次電池セルを複数積層した電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関し、特にハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両に搭載されて車両を走行させるモータの電源装置、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源に電力を供給する電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置は、車両を走行させるモータに供給する電力を大きくするために、多数の充電できる二次電池セルを直列に接続して電池ブロックとして、電池ブロックの出力電圧を高くしている。この電源装置は、車両を走行させる状態でモータに電力を供給して放電され、また車両の回生制動においては発電機で充電される。電池の放電電流はモータの駆動トルクを特定し、電池の充電電流は回生制動する制動力を特定する。したがって、車両を加速するモータの駆動トルクを大きくするためには、電池の放電電流を大きくする必要があり、また車両の回生制動を大きくするために、大電流で充電する必要がある。このことから、車両用の電源装置の電池は、大電流で放電され、また充電される。電池を大きな電流で充放電して、安全性を向上するために、電池の内圧が異常に高くなると電流を遮断する機構、すなわち電流遮断機構（Current Interrupt Device：以下「ＣＩＤ」という。）を内蔵する電池が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ＣＩＤは、図１９に示すように、二次電池セル２０１の内部で内部電極２２８と電極端子２０５との間に配置されている。このＣＩＤ２３０は、正常時には図２０に示すように内部電極２２８と電極端子２０５とを電気的に接続している。一方で急速な大電流での充電等により、二次電池セル２０１の内圧が異常に上昇した場合、図２１に示すように物理的に変形して回路を遮断し、電流の通電を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５７４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＩＤを備えた二次電池セルや電源装置は、上述のとおり安全性が高い反面、ＣＩＤが一旦作動すると、物理的に二次電池セルの出力経路が断たれてしまうため、二次電池セルから電荷を取り出すことができなくなる。そのため、ＣＩＤの作動時に二次電池セルに電荷が残っていると、作動後には放電されることがなく、容量が残ったままで維持された状態となる。特に、過充電に起因してＣＩＤが作動した場合等には、比較的大きな電荷が残ったままの状態となる。
【０００６】
一方で、二次電池セルや電源装置を破棄する際は、廃棄後に二次電池セルの端子同士の意図しない短絡等を防止するため、残容量を無くしておくことが望まれる。しかしながら、上述の通り、ＣＩＤを備えた二次電池セルは、電荷が残った状態のままとなるおそれがあり、このような場合、何らかのきっかけで導通した場合には、意図しない短絡が生じる可能性があった。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、電流遮断機構が作動した後でも残容量を減少させることができ、電池を安全な状態とすることのできる二次電池セル、電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る二次電池セルによれば、外装缶と、前記外装缶に収納される内部電極と、前記内部電極と電気的に接続される一対の電極端子と、前記一対の電極端子の内、一方の電極端子と、内部電極との電気接続の間に介在されると共に、この電極端子と前記内部電極との電気接続を遮断可能に構成される電流遮断機構と、を備える二次電池セルであって、さらに、前記内部電極に保持される電荷を放電するための補助端子と、前記外装缶内に前記補助端子と離間して設けられると共に、前記電流遮断機構と相関して変位し、電流遮断機構が作動した際に、前記補助端子と接触して該補助端子と前記内部電極とを導通させる移動端子とを備えることができる。上記構成により、内圧上昇によって電流遮断機構が動作すると、電流遮断機構の作動と連動して、二次電池セルを放電経路と接続することができるので、この放電経路を介して二次電池セルを安全に放電することができ、残容量が残ることによる不具合を回避できる。
【０００９】
また、第２の側面に係る二次電池セルによれば、前記補助端子を、前記外装缶の外部に表出させることができる。上記構成により、補助端子を外部の放電経路と接続して、容易に放電できる。
【００１０】
さらに、第３の側面に係る二次電池セルによれば、前記電流遮断機構は、前記外装缶内の圧力に応じて変形する変形金属を有し、前記変形金属は、前記移動端子を押圧し、前記移動端子が前記補助端子に近接する方向に付勢されると共に、前記移動端子を介して前記内部電極と電気的に接続されており、該変形金属が変形することで前記電極端子と前記内部電極との電気接続が遮断されるように構成できる。上記構成により、電流遮断機構が付勢力に抗して移動端子を補助端子から離間させると共に、電流遮断機構の作動時には押圧状態を解除することでスムーズに移動端子を補助端子と接触させ導通を図ることが可能となる。
【００１１】
さらにまた、第４の側面に係る二次電池セルによれば、外装缶と、前記外装缶に収納される内部電極と、前記外装缶の上面を閉塞する封口板と、前記内部電極と電気的に接続されており、前記封口板に設けられた一対の電極端子と、前記一対の電極端子の内、一方の電極端子と、内部電極との電気接続の間に介在されており、前記外装缶の内部の圧力が規定値以上に上昇した際に作動して、電気接続を遮断する電流遮断機構と、を備え、前記外装缶が、前記一対の電極端子の内、いずれか一方と電気的に接続されてなる二次電池セルであって、さらに、前記内部電極と電気的に接続された、放電リード板と、前記内部電極に保持された残留電荷を強制放電させる際に、前記外装缶の表面を押圧して、該外装缶と前記放電リード板とを強制的に導通させるための強制放電機構と、を備えることができる。上記構成により、二次電池セルの廃棄時等、二次電池セルを放電したい場合は、強制放電機構でもって放電リード板と内部電極とを導通させることで、外装缶を通じて強制的に放電させることができ、電流遮断機構等が働いた後でも残容量の放電が可能となる。
【００１２】
さらにまた、第５の側面に係る二次電池セルによれば、前記放電リード板が、前記外装缶の内部において前記封口板と平行な方向であって、前記強制放電機構と対応する位置まで延長させることができる。上記構成により、強制放電機構を押圧して、その下方に位置された内部電極とを容易に導通させることが可能となる。
【００１３】
さらにまた、第６の側面に係る二次電池セルによれば、前記放電リード板を、前記電流遮断機構の接点から延長させることができる。上記構成により、電流遮断機構の接点と、強制放電用の接点とを共通化でき、強制放電機能を付加する際の追加コストを削減できる。
【００１４】
さらにまた、第７の側面に係る二次電池セルによれば、さらに前記封口板に設けられ、前記外装缶の内部圧力が規定値以上に上昇した際に開弁する安全弁を備えており、前記電流遮断機構が、前記安全弁よりも先に動作するように構成できる。
【００１５】
さらにまた、第８の側面に係る二次電池セルによれば、前記安全弁が、金属製の開弁板で構成されており、前記開弁板が、前記外装缶側に押し込むことで、前記放電リード板と導通可能な大きさに形成されてなり、前記安全弁を前記強制放電機構と併用することができる。上記構成により、安全弁を介して強制放電を行うことが可能となり、部材を共通化して強制放電のための追加コストを削減できる。
【００１６】
さらにまた、第９の側面に係る二次電池セルによれば、前記強制放電機構を、手動により前記放電リード板と電気的に接続可能に構成できる。上記構成により、電流遮断機構の動作や安全弁の開弁に応じて、ユーザが手動で二次電池セルを強制放電して、安全に残容量を低減できる。
【００１７】
さらにまた、第１０の側面に係る二次電池セルによれば、放電経路が、前記補助端子と、前記一対の電極端子の内、他方の電極端子との間を、放電抵抗を介して接続した放電回路でもって構成することができる。
【００１８】
さらにまた、第１１の側面に係る二次電池セルによれば、前記電流遮断機構をＣＩＤとできる。
【００１９】
さらにまた、第１２の側面に係る二次電池セルによれば、前記電流遮断機構を前記二次電池セルの正極側に設けることができる。
【００２０】
さらにまた、第１３の側面に係る電源装置によれば、上記の電池セルを複数積層して構成できる。
【００２１】
さらにまた、第１４の側面に係る車両によれば、上記の電源装置を備えることができる。
【００２２】
さらにまた、第１５の側面に係る蓄電装置によれば、上記の電源装置を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態に係る電源装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電源装置から、押圧部、シール部材を分解した分解斜視図である。
【図３】図１の電源装置から二次電池セル、セパレータ、エンドプレートを分解した分解斜視図である。
【図４】図３に示す電池セルの垂直縦断面図である。
【図５】図３に示す電池セルの垂直横断面図である。
【図６】電流遮断機構の一例を示す概略断面図である。
【図７】図６に示す電流遮断機構が電流を遮断する状態を示す断面図である。
【図８】図７の二次電池セルの放電経路を示す模式断面図である。
【図９】電流遮断機構の他の一例を示す概略断面図である。
【図１０】実施例２に係る二次電池セルを示す模式断面図である。
【図１１】図１０の二次電池セルのＣＩＤが作動した状態を示す模式断面図である。
【図１２】図１１の状態から安全弁を押し込む状態を示す模式断面図である。
【図１３】図１２の状態からさらに安全弁を押し込んで内部電極と導通させた状態を示す模式断面図である。
【図１４】図１０の二次電池セルの安全弁が開弁した状態を示す模式断面図である。
【図１５】図１３の二次電池セルに放電回路を接続した状態を示す模式断面図である。
【図１６】エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１７】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１８】蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。
【図１９】従来のＣＩＤを備える二次電池セルを示す断面図である。
【図２０】図１９のＣＩＤの、正常時の状態を示す断面図である。
【図２１】図１９のＣＩＤの、二次電池セルの内圧が上昇した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための二次電池セル、電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置を例示するものであって、本発明は二次電池セル、電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置を以下のものに特定しない。また実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）
【００２５】
以下、電源装置の一実施の形態として車両用電源装置に適用した例を、図１〜図３に基づいて説明する。これらの図において、図１は電源装置を構成する電池ブロック１０の外観斜視図、図２は図１から安全弁ダクト２４、押圧部２２、シール部材２０を分解した分解斜視図、図３は図１から二次電池セル１とセパレータ６、エンドプレート７を分解した分解斜視図を、それぞれ示している。電池ブロック１０は、図１に示すように箱形としている。この電池ブロック１０を複数、直列又は並列に接続して、電源装置を構成する。各電池ブロック１０は、図２の分解斜視図に示すように、複数の二次電池セル１を積層した電池ブロック１０と、シール部材２０と、押圧部２２と、安全弁ダクト２４とを備えている。安全弁ダクト２４は、二次電池セル１の安全弁３と連通されている。
（電池ブロック１０）
【００２６】
電池ブロック１０は、図３の分解斜視図に示すように、複数枚の二次電池セル１を、絶縁性のセパレータ６を介して積層し、両側の端面にエンドプレート７を配置して締結したブロック体である。両端面のエンドプレート７同士は、バインドバー（図示せず）で締結される。バインドバーは、電池ブロック１０の側面や上面に配置される。このバインドバーは、金属製の板材を折曲して構成される。このようにしてバインドバーで締結されたエンドプレート７同士の間に二次電池セル１の積層体を挟持することによって、電池ブロック１０を強固に保持できる。
（二次電池セル１）
【００２７】
二次電池セル１は、図３に示すように、その厚さを上辺の横幅よりも薄くした薄型の外装缶２を利用している。換言すれば、外装缶２は厚みのある矩形の板状の形状としている。この外装缶２は、外装缶２の四隅を面取りした略箱形形状としている。また外装缶２の上面で外装缶２を封止する封口板４には、一対の電極端子５を突出させると共に、電極端子５の間に安全弁３を設けている。安全弁３は、外装缶２の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁３の開弁により、外装缶２の内圧上昇を停止することができる。なお、ここでは一般的に安全弁３から排出される排出ガスを効率よく誘導するために、安全弁３が電池ブロック１０の一面（本実施形態では上面）に並ぶように、二次電池セル１は積層される。
【００２８】
二次電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。特に薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。
（回路基板２６）
【００２９】
また安全ダクト２４の上面には、回路基板２６が配置されている。このように、電池ブロック１０の上面に回路基板２６を配置する構成とすることで、複数の電池ブロック同士を結合させる際に結合面において回路基板２６と干渉することなく、また電池ブロックの小型化に有利となる。
【００３０】
図１〜図２の例では、隣接する二次電池セル１の電極端子５同士を接続するバスバー２７を、電池ブロック１０の上面に設けている。バスバー２７は、二次電池セル１の積層方向に沿って平行に延長され、また電池ブロック１０の上面で一対のバスバー２７の配置ラインを互いに離間させている。このように離間された一対のバスバー２７同士の間に、回路基板２６を配置することで、電池ブロック１０の厚型化を回避し、電池ブロックや電源装置の小型化に有利となる。
（電流遮断機構３０）
【００３１】
二次電池セル１は、図４〜図５の断面図に示すように、正負の電極板２８Ａを、セパレータ２８Ｃを介して積層している内部電極２８を外装缶２に収納して電解液を充填したものである。さらに、二次電池セル１は、外装缶２に電流遮断機構３０（Current Interrupt Device:ＣＩＤ）を内蔵している。電流遮断機構３０は、二次電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると接続点を分離するように変形して電流を遮断する。電流遮断機構３０の具体例を、図６〜図７の概略断面図に示す。これらの図に示す二次電池セル１は、電流遮断機構３０を、内部電極２８に接続している電極タブ３１と、封口板４に固定している電極端子５との間に接続している。ＯＮ状態の電流遮断機構３０は、電極タブ３１を電極端子５に接続する。電流遮断機構３０がＯＦＦ状態になると、電極タブ３１が電極端子５に接続されない状態となって、二次電池セル１の電流は遮断される。
【００３２】
図６は電流遮断機構３０が電流を遮断しない状態を示し、図７は電流を遮断する状態を示している。これらの図に示す電流遮断機構３０は、二次電池セル１の内圧で変形する変形金属板３３と、変形金属板３３の局部を溶接して電気接続してなる接続金属３４とを備えている。この電流遮断機構３０は、二次電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると、図６から図７に示すように、変形金属板３３を圧力で変形させて、変形金属板３３を接続金属３４から分離して電流を遮断する。
【００３３】
図の電流遮断機構３０の変形金属板３３は、アーチ状に湾曲するように加工してなるダイヤフラム３５である。このダイヤフラム３５は、封口板４に固定している電極端子５の下端に外周部を連結して、その突出部分を接続金属３４に溶接して電気接続している。接続金属３４は、電極タブ３１に連結している。この電流遮断機構３０は、ダイヤフラム３５を接続金属３４に接続する状態でＯＮ状態となる。さらに、図の電流遮断機構３０は、ダイヤフラム３５と接続金属３４を、プラスチック等の絶縁材からなるインナーケース３６に収納している。
【００３４】
インナーケース３６は、図６〜図７においてダイヤフラム３５の下面を二次電池セル１の内部に連通して、ダイヤフラム３５の上面を気密に密閉している。気密に密閉しているダイヤフラム３５の上面は、二次電池セル１の内圧が作用しない。この構造の電流遮断機構３０は、二次電池セル１の内圧をダイヤフラム３５の下面に作用させて、内圧でダイヤフラム３５を押し上げる。ダイヤフラム３５の押し上げ力は、二次電池セル１の内圧に比例して大きくなる。したがって、二次電池セル１の内圧が上昇すると、ダイヤフラム３５は、上方に押し上げられて、図６に示す状態から図７に示すように変形する。ダイヤフラム３５が図７の状態に変形すると、接続金属３４から分離されて二次電池セル１の電流を遮断する。図７に示す状態に変形したダイヤフラム３５は、この形状に保持されて、電流を遮断する状態、すなわちＯＦＦ状態に保持されて、ＯＮ状態には復帰しない。したがって、電流遮断機構３０は、二次電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると電流を遮断し、その後、電流を遮断する状態に保持する。
【００３５】
また電流遮断機構は、二次電池セルの正極側、負極側のいずれに設けてもよいが、好ましくは二次電池セルの正極側に設ける。リチウムイオン二次電池の場合、一般に正極をアルミニウム製、負極を銅製としている。このため、機械加工の容易な正極側に電流遮断機構を設けることで、電流遮断機構の実装を容易とできる。
（実施例１）
【００３６】
次に、実施例１に係る二次電池セルの模式断面図を、図６〜図８に基づいて説明する。これらの図に示す二次電池セルは、外装缶２に収納される内部電極２８と、電極端子５と、電流遮断機構３０と、補助端子５０と、移動端子５２を備えている。
（補助端子５０）
【００３７】
補助端子５０は、外装缶２の上面で封口板４から突出されている。二次電池セルの破棄時等、残容量を強制的に放電させたい際には、この補助端子５０に、放電経路を接続する。放電経路は、図８に示すように、例えば放電抵抗Ｒを介して、この二次電池セルの負極側と接続される。あるいは、電源装置に組み込まれた状態で、各二次電池セルの補助端子５０に放電経路を接続しておくことで、いずれかの二次電池セルに異常が生じて電流遮断機構３０が作動すると、速やかにこの二次電池セルの残容量の強制放電が行われる。この構成であれば、異常時に放電が自動的に行われるため、破棄時等に放電をし忘れるおそれがなく、また一々放電作業を手動で行う手間も省ける。反面、各二次電池セルに放電経路を接続しておく必要がある上、放電抵抗の放熱を考慮する必要も生じる。
【００３８】
補助端子５０は、図６〜図７の断面図に示すように、封口板４を内側から棒状に貫通させて外部に突出させる一方、封口板４の内側においては、鍔状に拡大して、移動端子５２との接触面５０ｂを構成している。
（移動端子５２）
【００３９】
移動端子５２は、電流遮断機構３０の作動と連動して、補助端子５０と接触されて、この補助端子５０を内部電極２８と導通させるための端子である。図６の例では、移動端子５２は板状の基部５２ａと、この基部５２ａの一端に設けられた接触部５２ｂとを備える。基部５２ａはばね性を有するスリップ状に形成されており、一端を固定した固定端とし、他端を自由端とする。また自由端側の端部に接触部５２ｂが設けられている。この移動端子５２は、全体を導電性を備える金属製としており、接続金属３４と変形金属板３３との間に介在される。図６、図７の例では、移動端子５２の固定端側を、ダイヤフラム３５と接続金属３４との間に位置させている。ここでは、インナーケース３６の下面から絶縁性のリブ３７を突出させており、このリブ３７でもって固定端の上面を押圧して接続金属３４との間で移動端子５２を挟持する。一方、自由端は移動可能としており、外力の無い状態では図７に示すように、自由端が上方に折曲されて接触部５２ｂが補助端子５０に接続されるように付勢されている。このように基部５２ａは付勢された板ばね状としている。
（電流遮断機構３０の非作動時）
【００４０】
ここで、電流遮断機構３０が正常状態においては、図６に示すようにダイヤフラム３５は、インナーケース３６に対して外側に突出している。この状態でダイヤフラム３５は基部５２ａの付勢力に抗して接続金属３４側に押圧している。この状態で、ダイヤフラム３５と基部５２ａ、基部５２ａと接続金属３４とは、それぞれ当接しており、電極端子５と電極タブ３１とが電気的に接続されて二次電池セル１が通電するように構成される。この例では上述の通り、ダイヤフラム３５の突出部分を基部５２ａと部分的に溶接しているが、各々を当接させるのみの状態としてもよい。このようにして、電流遮断機構３０の非作動時には、図６に示すように移動端子５２は補助端子５０と離間されている。
（電流遮断機構３０の作動時）
【００４１】
そして、二次電池セル１の内圧が上昇して電流遮断機構３０が作動状態となると、ダイヤフラム３５が二次電池セル１の外装缶２内の高圧で押圧されて反転し、図６から図７の状態に遷移する。この状態では、ダイヤフラム３５による基部５２ａへの押圧が解除されるため、基部５２ａの付勢力によって自由端が持ち上がり、接触部５２ｂが補助端子５０に接触して電極タブ３１と補助端子５０とが導通するようになる。このように、移動端子５２は、電流遮断機構３０の移動と連動して変形し、補助端子５０と導通させるように機能する。これによって、図８に示すように補助端子５０が内部電極２８と通電され、補助端子５０を介した放電が可能となる。
【００４２】
なお上述した構造は一例であって、移動端子や補助端子の構造、形状などは適宜変更できる。例えば、移動端子の基部５２ａを、必ずしもリブ等の絶縁部材で押圧して固定する必要はなく、例えば図９に示す変形例のように、接続金属３４に溶接等によって直接固定したり、接続金属３４と移動端子５０とを共通化したりすることもできる。これらの構成によれば、移動端子の固定構造を簡素化できる。
【００４３】
以上のようにして、移動端子５２と補助端子５０を介して放電電流を通電させることで、内部電極２８に保持された残留電荷を強制放電させることができる。この結果、電流遮断機構３０で接続されていた電極端子５を使用せずとも放電できるため、電流遮断機構３０が動作した後、すなわち通常であれば放電ができない状態でも、安全に放電を行うことが可能となる。またこの方法であれば、電流遮断機構３０の作動時に、補助端子５０を介した放電が自動的に行われるため、簡単である上、電池セルの破棄時に改めて放電作業を行う必要が無く、破棄時の放電のし忘れもないので、安全性も高められる。
（実施例２）
【００４４】
以上の実施例１では、電流遮断機構の作動と連動して、補助端子が通電されるように構成した例を説明した。ただ、本発明はこの構成に限らず、電流遮断機構の動作後に、手動で強制放電させるための放電経路との電気接続を行うよう構成することもできる。このような構成例を、実施例２として、図１０〜図１３に基づいて説明する。これらの図において、図１０は実施例２に係る二次電池セルを示す模式断面図、図１１は図１０の二次電池セルのＣＩＤが作動した状態を示す模式断面図、図１２は図１１の状態からさらに安全弁３を開弁した状態を示す模式断面図、図１３は図１２の状態からさらに安全弁３を押し込んで内部電極２８と導通させた状態を示す模式断面図を、それぞれ示している。
【００４５】
これらの図に示す二次電池セルは、外装缶２に収納される内部電極２８と、電流遮断機構３０と、放電リード板２９と、強制放電機構とを備えている。この二次電池セルは、図１１に示すように電流遮断機構３０が働いた後、強制放電機構によって、図１３に示すように放電リード板２９と外装缶２とを導通させ、さらに外部の放電回路を接続することで強制放電を行う。この強制放電機構は、ユーザが手動によって導通状態、すなわち強制放電状態に切り替えられる。いいかえると、電流遮断機構３０の動作と放電動作とはリンクさせておらず、ユーザが任意のタイミングで強制放電を行う。なお、電流遮断機構３０は、実施例１と同様のものが利用できる。
（強制放電機構）
【００４６】
強制放電機構は、外装缶２の表面を押圧して、外装缶２と放電リード板２９とを強制的に導通させる。これにより、内部電極２８に保持された残留電荷が、放電リード板２９及び外装缶２を介して導電されて、強制放電される。
（放電リード板２９）
【００４７】
内部電極２８には、放電リード板２９が固定される。放電リード板２９は、外装缶２の内部において封口板４と平行な方向であって、強制放電機構と対応する位置まで延長されている。この例では、インナーケース３６から放電リード板２９を外部に引き出している。
【００４８】
また、強制放電機構は、安全弁３と共通化することもできる。すなわち電池の封口板４には、外装缶２の内部圧力が規定値以上に上昇した際に開弁する安全弁３が設けられている。この安全弁３は、外装缶２の内圧上昇によって図１４に示すように、上方に押し上げられるように開弁される。いいかえると、安全弁３は圧力によって変形する形状に設計されているため、これを図１２、図１３に示すように逆向きに折曲させて放電リード板２９と導通させることで、強制放電機構として併用できる。
【００４９】
なお電流遮断機構３０も、外装缶２の内圧の上昇によって作動するが、ここでは電流遮断機構３０の方が、安全弁３よりも先に動作するよう設定されている。このため電流遮断機構３０が作動していていも、図１９に示すように開弁していないことがある。この場合は、図１２に示すように安全弁３の上方から治具を押し込む等して開弁させ、高圧のガスを外部に放出させることで外装缶２の内圧を減少させつつ、図１３に示すように放電リード板２９と接触させて、外装缶２を介して放電させる。
【００５０】
また、仮に図１４に示すように、電流遮断機構３０と共に安全弁３も開弁している場合も、同様に図１３に示すように、安全弁３を上向きに折曲された状態から下向きに折曲させて、放電リード板２９と接触させることができる。この場合は、既に外装缶２の内圧は低下した状態にあるので、より安全に作業できる。
【００５１】
このようにして安全弁３でもって放電リード板２９と外装缶２とを導通させる。この状態では、外装缶２が電極として機能するので、外装缶２と、電流遮断機構３０を設けていない他方の電極端子（例えば負極端子）との間に放電回路を接続して、強制放電を行うことができる。このような放電回路の接続例としては、例えば図１５に示すように、予め外装缶２に補助端子５０Ｃを設けておき、この補助端子５０Ｃと他方の電極端子５Ｃとの間に外部の放電回路を接続する。放電回路としては、例えば放電抵抗器Ｒを介在させた回路等とすることができる。
【００５２】
以上のようにして、安全弁３を強制放電機構に併用できる。安全弁３は、金属製の開弁板３ａで構成されている。この開弁板３ａは、外装缶２側に押し込むことで、放電リード板２９と導通可能とできるよう、開弁板３ａの長さや放電リード板２９の配置位置が決定される。特に安全弁３は、本来的に開弁自在に折曲する構成で設けられるため、この折曲機構を利用して放電リード板２９と導通させることで、機構の共通化を図ることができる。
【００５３】
以上の例では、安全弁３を強制放電機構に併用する例を説明した。ただ、本発明はこの構成に限らず、安全弁とは別部材で外装缶２を放電リード板２９に接続する強制放電機構を採用することもできる。あるいは、外装缶の表面に直接、放電リード板２９を設けた位置と対応させて刻印等を施し、肉薄部や切り込み等を設けておき、放電時にはこの部分を押圧して変形させることで、強制放電させる構成としてもよい。
【００５４】
また放電リード板２９は、図１３に示すように、電流遮断機構３０の接点から延長させることが好ましい。これによって、電流遮断機構３０の接点と、強制放電用の接点とを共通化でき、コスト削減に寄与できる。図１３の例では、放電リード板２９の内、電流遮断機構３０との接点部分においては、高さを低くして、放電リード板２９と電極端子５との間に電流遮断機構３０の収納スペースを設けている。その一方で、強制放電機構との接点部分においては、放電リード板２９を高く位置させて、強制放電機構と接触し易くしている。このため放電リード板２９は、中間部分で段差状に折曲された金属板としている。
【００５５】
以上の電池セルを積層して構成した電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
（ハイブリッド車用電源装置）
【００５６】
図１６に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。電源装置１００は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（電気自動車用電源装置）
【００５７】
また図１７に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給する電源装置１００と、この電源装置１００の電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、電源装置１００から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００の電池を充電する。
（蓄電用電源装置）
【００５８】
さらに、この電源装置は、移動体用の動力源としてのみならず、載置型の蓄電用設備としても利用できる。例えば家庭用、工場用の電源として、太陽光や深夜電力等で充電し、必要時に放電する電源システム、あるいは日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機用のバックアップ電源等にも利用できる。このような例を図１８に示す。この図に示す電源装置１００は、複数の電池パック８１をユニット状に接続して電池ユニット８２を構成している。各電池パック８１は、複数の二次電池セル１が直列及び／又は並列に接続されている。各電池パック８１は、電源コントローラ８４により制御される。この電源装置１００は、電池ユニット８２を充電用電源ＣＰで充電した後、負荷ＬＤを駆動する。このため電源装置１００は、充電モードと放電モードを備える。負荷ＬＤと充電用電源ＣＰはそれぞれ、放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳを介して電源装置１００と接続されている。放電スイッチＤＳ及び充電スイッチＣＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＦＦに切り替えて、充電用電源ＣＰから電源装置１００への充電を許可する。また充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で負荷ＬＤからの要求に応じて、電源コントローラ８４は充電スイッチＣＳをＯＦＦに、放電スイッチＤＳをＯＮにして放電モードに切り替え、電源装置１００から負荷ＬＤへの放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチＣＳをＯＮに、放電スイッチＤＳをＯＮにして、負荷ＬＤの電力供給と、電源装置１００への充電を同時に行うこともできる。
【００５９】
電源装置１００で駆動される負荷ＬＤは、放電スイッチＤＳを介して電源装置１００と接続されている。電源装置１００の放電モードにおいては、電源コントローラ８４が放電スイッチＤＳをＯＮに切り替えて、負荷ＬＤに接続し、電源装置１００からの電力で負荷ＬＤを駆動する。放電スイッチＤＳはＦＥＴ等のスイッチング素子が利用できる。放電スイッチＤＳのＯＮ／ＯＦＦは、電源装置１００の電源コントローラ８４によって制御される。また電源コントローラ８４は、外部機器と通信するための通信インターフェースを備えている。図１８の例では、ＵＡＲＴやＲＳ−２３２Ｃ等の既存の通信プロトコルに従い、ホスト機器ＨＴと接続されている。また必要に応じて、電源システムに対してユーザが操作を行うためのユーザインターフェースを設けることもできる。
【００６０】
各電池パック８１は、信号端子と電源端子を備える。信号端子は、パック入出力端子ＤＩと、パック異常出力端子ＤＡと、パック接続端子ＤＯとを含む。パック入出力端子ＤＩは、他のパック電池や電源コントローラ８４からの信号を入出力するための端子であり、パック接続端子ＤＯは子パックである他のパック電池に対して信号を入出力するための端子である。またパック異常出力端子ＤＡは、パック電池の異常を外部に出力するための端子である。さらに電源端子は、電池パック８１同士を直列、並列に接続するための端子である。また電池ユニット８２は並列接続スイッチ８５を介して出力ラインＯＬに接続されて互いに並列に接続されている。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る二次電池セル、電源装置及び電源装置を備える車両並びに蓄電装置は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１００…電源装置
１…電池セル
２…外装缶
３…安全弁；３ａ…開弁板
４…封口板
５、５Ｃ…電極端子
６…セパレータ
７…エンドプレート
１０…電池ブロック
２０…シール部材
２１…シール開口部
２２…押圧部
２３…押圧開口部
２４…安全弁ダクト
２６…回路基板
２７…バスバー
２８…内部電極；２８Ａ…電極板；２８Ｃ…セパレータ
２９…放電リード板
３０…電流遮断機構
３１…電極タブ
３３…変形金属板
３４…接続金属
３５…ダイヤフラム
３６…インナーケース
３７…リブ
３８…導電部
３９…絶縁材
５０、５０Ｃ…補助端子；５０ｂ…接触面
５２…移動端子；５２ａ…基部；５２ｂ…接触部
８１…電池パック
８２…電池ユニット
８４…電源コントローラ
８５…並列接続スイッチ
９３…モータ
９４…発電機
９５…インバータ
９６…エンジン
２０１…二次電池セル
２０５…電極端子
２２８…内部電極
２３０…ＣＩＤ
Ｒ…放電抵抗
ＨＶ、ＥＶ…車両
ＬＤ…負荷；ＣＰ…充電用電源；ＤＳ…放電スイッチ；ＣＳ…充電スイッチ
ＯＬ…出力ライン；ＨＴ…ホスト機器
ＤＩ…パック入出力端子；ＤＡ…パック異常出力端子；ＤＯ…パック接続端子
【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】
2013191355.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2013191355.tif 000019
【図１８】
2013191355.tif 000020
【図１９】
2013191355.tif 000021
【図２０】
2013191355.tif 000022
【図２１】
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