(57)【要約】【課題】電池の過充電による異常の発生を防止することである。【解決手段】実施形態の一例である電池システム１０は、電極体１３が収容される収容部２２であって、平面視略矩形形状の主壁部２４および主壁部２４よりも寸法が小さく主壁部２４に対して略垂直に設けられた側壁部２５を含む収容部２２を有する電池１２と、電池１２の端部に取り付けられ、当該端部の温度を検出する端部温度センサ３０と、電池１２の端部から離れた収容部２２の中央部に取り付けられ、当該中央部の温度を検出する中央部温度センサ３１と、端部温度センサ３０により検出される電池１２の端部の温度と中央部温度センサ３１により検出される収容部２２の中央部の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに電池１２の充電を停止させる制御装置３２とを備える。【選択図】図１
2017084647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と、前記電極体に接続される一対の端子と、前記電極体が収容される収容部であって、平面視略矩形形状の主壁部および前記主壁部よりも寸法が小さく前記主壁部に対して略垂直に設けられた側壁部を含む収容部とを有する電池と、
前記電池の端部に取り付けられ、当該端部の温度を検出する端部温度センサと、
前記電池の端部から離れた前記収容部の中央部に取り付けられ、当該中央部の温度を検出する中央部温度センサと、
前記端部温度センサにより検出される前記電池の端部の温度と前記中央部温度センサにより検出される前記収容部の中央部の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに前記電池の充電を停止させる制御装置と、
を備えた、電池システム。
【請求項２】
前記電池は、２枚のラミネートフィルムによって構成されたラミネート外装体であって、前記ラミネートフィルムの少なくとも一方がカップ形状に成形されてなる前記収容部と、前記収容部の周囲に設けられた封止部とを含むラミネート外装体を有し、
前記端部温度センサは、前記ラミネート外装体の前記収容部の端部に取り付けられている、請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記一対の端子は、いずれも前記ラミネート外装体の一端から引き出され、
前記端部温度センサは、前記ラミネート外装体の一端と反対の他端側に位置する前記収容部の他端部に取り付けられている、請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記端部温度センサは、前記収容部を構成する前記主壁部の周縁部に取り付けられ、
前記主壁部の前記周縁部は、前記主壁部の第１辺と第１仮想線との間および前記主壁部の第２辺と第２仮想線との間の領域として定義され、
ここで、前記第１仮想線は、前記第２辺の端から前記第２辺の長さの１０％に相当する長さ離れた前記第２辺上の位置を通り前記第１辺と平行に引かれ、
前記第２仮想線は、前記第１辺の端から前記第１辺の長さの１０％に相当する長さ離れた前記第１辺上の位置を通り前記第２辺と平行に引かれる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項５】
前記中央部温度センサは、前記収容部の中央部において、前記主壁部の第１辺と平行な第３仮想線および前記主壁部の第２辺と平行な第４仮想線に囲まれた領域に取り付けられ、ここで、
前記第３仮想線は、前記第２辺の端から前記第２辺の長さの３０％に相当する長さ離れた前記第２辺上の位置を通り前記第１辺と平行に引かれ、
前記第４仮想線は、前記第１辺の端から前記第１辺の長さの３０％に相当する長さ離れた前記第１辺上の位置を通り前記第２辺と平行に引かれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池システム。
【請求項６】
前記電池が複数積み重ねられた電池モジュールを備え、
前記各温度センサは、前記電池モジュールを構成する複数の前記電池の少なくとも１つに取り付けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池システムは、過充電による異常の発生を防止するための手段として、電池電圧が所定値を超えたときに電池の充電を停止させる電池保護回路を備えている（例えば、特許文献１参照）。さらに、円筒型電池および角型電池では、電池保護回路が作動しない場合等を考慮して、例えば封口体にＣＩＤ、ＰＴＣ等の過充電防止機構部品が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−６４９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ラミネートフィルムによって構成されるラミネート外装体を備えた所謂ラミネート型電池の場合は、ＣＩＤ、ＰＴＣのような過充電防止機構部品を設置することが困難であるため、他の手段で過充電による異常の発生を防止することが求められている。また、例えば角型電池においても、過充電防止機構部品を設置することによるコスト増、エネルギー密度の低下が問題視されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る電池システムは、電極体と、電極体に接続される一対の端子と、電極体が収容される収容部であって、平面視略矩形形状の主壁部および主壁部よりも寸法が小さく主壁部に対して略垂直に設けられた側壁部を含む収容部とを有する電池と、電池の端部に取り付けられ、当該端部の温度を検出する端部温度センサと、電池の端部から離れた収容部の中央部に取り付けられ、当該中央部の温度を検出する中央部温度センサと、端部温度センサにより検出される電池の端部の温度と中央部温度センサにより検出される収容部の中央部の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに電池の充電を停止させる制御装置とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示に係る電池システムによれば、過充電防止機構部品を使用することなく電池の過充電による異常の発生を防止することができ、例えば上述の電池保護回路をバックアップすることが可能である。また、過充電防止機構部品を使用しないことで、電池の低コスト化、エネルギー密度の向上を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態である電池システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態である電池モジュールの分解斜視図である。
【図３】第１実施形態である電池モジュールの平面図（ホルダー図示省略）である。
【図４】図３中のＡＡ線断面図である。
【図５】第１実施形態である電池システムにおいて、ＳＯＣ、各測定点の温度、および電池電圧の関係を示す図である。
【図６】ラミネート型電池の収容部が膨出した状態を示す断面図である。
【図７】ラミネート型電池の収容部が膨出する場合のＳＯＣ、各測定点の温度、および電池電圧の関係を示す図である。
【図８】第２実施形態の電池システムを構成する角型電池を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の一態様である電池システムは、端部温度センサにより検出される電池の端部の温度と中央部温度センサにより検出される収容部の中央部の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに電池の充電を停止させる。本発明者らは、過充電防止機構部品の代わりとなり得る過充電防止手段について鋭意検討した結果、過充電状態において電池の端部と収容部の中央部との温度差が大きくなることを見出した。そして、かかる温度差（以下、「温度差ΔＴ」という場合がある）を使用して過充電防止制御を実行する電池システムを創出するに至ったのである。温度差ΔＴを用いることにより、環境温度の影響を受け難い過充電防止制御が可能となる。
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら実施形態の一例について詳細に説明する。図面は模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率等は以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において「略＊＊」との記載は、略垂直を例に説明すると、完全に垂直はもとより実質的に垂直と認められる場合を含む意図である。
【００１０】
図１〜図７は、第１実施形態である電池システム１０を示す図である。図１は電池システム１０の全体構成を示すブロック図、図２は電池システム１０を構成する電池モジュール１１の分解斜視図である。
【００１１】
図１および図２に例示するように、電池システム１０は、複数の電池１２から構成される電池モジュール１１を備える。本実施形態では、電池１２として、２枚のラミネートフィルム２０，２１によって構成されたラミネート外装体１６を有するラミネート型電池を用い、４つの電池１２を積み重ねて電池モジュール１１が構成されている。以下、電池１２が積み重ねられる方向を「上下方向」とし、ラミネートフィルム２０がラミネートフィルム２１に対して「上」に配置されているものとする。
【００１２】
電池１２は、電極体１３と、電極体１３に接続される一対の端子（正極端子１４および負極端子１５）と、電極体１３を収容する収容部２２とを有する。収容部２２は、平面視略矩形形状の主壁部２４および主壁部２４よりも寸法が小さく主壁部２４に対して略垂直に設けられた側壁部２５を含む。ここで、平面視とは主壁部２４の表面に対して垂直に見た場合を意味する。電池１２の詳細な構成については後述する。
【００１３】
電池システム１０は、例えば交流電源からの電力によって電池１２を充電するための充電回路３５と、電池１２の電圧が所定値を超えたときに充電を停止させる電池保護回路３６とを備える。本実施形態では、電池モジュール１１を構成する全ての電池１２の電圧を監視する電圧監視部３７が設けられており、電池保護回路３６は電圧監視部３７により検出された各電池１２のいずれかの電圧が所定値を超えたときに充電停止信号を充電回路３５に出力する。これにより、電池１２の充電が停止して過充電が防止される。なお、充電回路３５、電池保護回路３６、および電圧監視部３７には従来公知の構成を適用できる。
【００１４】
電池システム１０は、電池１２の端部に取り付けられ、当該端部の温度を検出する端部温度センサ３０と、電池１２の端部から離れた収容部２２の中央部に取り付けられ、当該中央部の温度を検出する中央部温度センサ３１と、制御装置３２とを備える。詳しくは後述するが、制御装置３２は温度差算出手段３３および判定手段３４を有し、各温度センサによりそれぞれ検出される電池１２の端部の温度と収容部２２の中央部の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに電池１２の充電を停止させる。電池システム１０は、上述の通り電池保護回路３６を備えることが好ましく、制御装置３２による過充電防止制御は電池保護回路３６をバックアップする。但し、電池保護回路３６が作動する前に制御装置３２から充電回路３５に対して充電停止信号が出力されることがあってもよい。
【００１５】
電池モジュール１１は、例えば複数の電池１２と、複数のホルダー１７とを有し、電池１２とホルダー１７が交互に積み重ねられてなる。ホルダー１７は、例えば収容部２２の周りを囲む枠状に形成され、後述の封止部２３上に配置される。ホルダー１７の上下方向長さは収容部２２の上下方向の長さよりも長く、ホルダー１７の上端は収容部２２の主壁部２４よりも上方に突出している（後述の図４参照）。図２に示す例では、電池モジュール１１の最も下に配置される電池１２を除く３つの電池１２は、２つのホルダー１７によって上下から挟持されている。電池モジュール１１は、例えば図示しないケースに収容される。この場合、電池モジュール１１の最も下に配置される電池１２はホルダー１７とケースとによって上下から挟持される。
【００１６】
電池モジュール１１を構成する各ホルダー１７は、封止部２３に当接する部分が切除された切り欠き１７ａを有することが好ましい。切り欠き１７ａを設けることで、封止部２３の一部が上下から挟持されなくなり、内部短絡等の異常発生時にその部分が破断してガスが放出される。過充電状態が継続すると電池内部でのガス発生が想定されるが、電池システム１０は、切り欠き１７ａに対応する部分で封止部２３が破断する前に充電を停止させるように構成されていることが好ましい。
【００１７】
電池１２の好適な一例は、リチウムイオン電池であって、発電要素として電極体１３と非水電解質を有する。電極体１３は、正極および負極がセパレータを介して交互に複数積層された積層型、正極および負極がセパレータを介して巻回された巻回型のいずれであってもよい。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。電解質塩は、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩であることが好ましい。
【００１８】
電極体１３を構成する正極は、例えば正極集電体と、当該集電体上に設けられた正極合材層とで構成される。正極集電体には、アルミニウムなどの正極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極端子１４は、正極集電体と電気的に接続されている。正極合材層は、正極活物質の他に導電材および結着材を含み、集電体の両面に設けられていることが好ましい。正極活物質には、例えばリチウム含有複合酸化物が用いられる。好適な複合酸化物の一例としては、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ系のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
【００１９】
電極体１３を構成する負極は、例えば負極集電体と、当該集電体上に設けられた負極合材層とで構成される。負極集電体には、銅などの負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極端子１５は、負極集電体と電気的に接続されている。負極合材層は、負極活物質の他に結着材を含み、集電体の両面に設けられていることが好ましい。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な材料であればよく、一般的には黒鉛が用いられる。
【００２０】
正極端子１４および負極端子１５は、例えばいずれもラミネート外装体１６の一端から引き出されている。各端子は、略平坦な板状体であって、封止部２３でラミネートフィルム２０，２１に接合され、封止部２３を通って各フィルムの間からラミネート外装体１６の外部に引き出されている。正極端子１４および負極端子１５は、それぞれ電池１２が積み重ねられる上下方向に並んで配置されており、例えば図示しないバスバーを用いて各電池１２が直列に接続される。或いは、隣り合う電池１２の正極端子１４同士および負極端子１５同士を接続して並列ブロックを形成し、各電池１２を直並列接続してもよい。
【００２１】
ラミネート外装体１６を構成するラミネートフィルム２０，２１には、金属層の両面に樹脂層が設けられたフィルムを用いることが好適であり、一方の樹脂層は熱圧着可能な樹脂で構成されていることが好ましい。金属層は、例えばアルミニウムの薄膜層であり、水分等の透過を防ぐ機能を有する。
【００２２】
ラミネート外装体１６は、ラミネートフィルム２０，２１の少なくとも一方がカップ形状に成形されてなる収容部２２と、収容部２２の周囲に設けられた封止部２３とを含む。本実施形態では、ラミネートフィルム２０がカップ形状に成形されており、カップ形状は、例えば対向配置されるラミネートフィルム２１と反対側に凸となるようにラミネートフィルム２０を絞り加工して形成される。ラミネートフィルム２１は、略平坦であり、電池１２の下面を形成している。収容部２２は、カップ形状に成形されたラミネートフィルム２０と略平坦なラミネートフィルム２１とによって構成され、上記発電要素を収容可能な略直方体形状を有する。封止部２３は、例えばラミネートフィルム２０，２１の周縁部同士を熱圧着して形成され、発電要素が収容される収容部２２の内部空間を密閉する。
【００２３】
収容部２２は、平面視略矩形形状の主壁部２４および主壁部２４よりも寸法が小さく主壁部２４に対して略垂直に設けられた側壁部２５を含む。主壁部２４は、電池１２の下面を形成するラミネートフィルム２１と略平行に配置され、一対の端子が引き出される方向（以下、「縦方向」という場合がある）に長く延びた略長方形状をなし、電池１２の上面を形成する。側壁部２５は、封止部２３、ラミネートフィルム２１、および主壁部２４に対して略垂直に設けられ、収容部２２の４つの側面を形成している。電池１２の下面を形成するラミネートフィルム２１も、上述の通り収容部２２を構成する主壁部２４となる。具体的には、ラミネートフィルム２１の周縁部が封止部２３を構成し、周縁部以外の部分が収容部２２を構成する。
【００２４】
以下、図３〜図５をさらに参照しながら、端部温度センサ３０、中央部温度センサ３１、および制御装置３２の構成について詳説する。図３は電池モジュール１１の平面図（ホルダー図示省略）、図４は図３中のＡＡ線断面図である。
【００２５】
図３および図４に例示するように、端部温度センサ３０および中央部温度センサ３１は、ラミネート外装体１６の収容部２２に取り付けられる。端部温度センサ３０は、電池１２の端部に位置する正極端子１４、負極端子１５、およびラミネート外装体１６の封止部２３に取り付けられてもよいが、収容部２２の端部に取り付けられることが好ましい。各端子およびそれらの近傍の温度は、過充電以外の要因、例えば電流集中による発熱、端子からの放熱等による影響を受け易く、また封止部２３の温度は環境温度等による影響を受け易いため、端部温度センサ３０は収容部２２の端部に取り付けることが好ましい。中央部温度センサ３１は、収容部２２の端部から離れた収容部２２の中央部であって、主壁部２４の中央部２６に取り付けられる。
【００２６】
端部温度センサ３０および中央部温度センサ３１は、ラミネートフィルム２１に取り付けられてもよいが、本実施形態ではカップ形状に成形されたラミネートフィルム２０に取り付けられている。以下では特に断らない限り、各温度センサはラミネートフィルム２０に取り付けられているものとして説明する。
【００２７】
端部温度センサ３０および中央部温度センサ３１は、電池モジュール１１を構成する複数の電池１２の少なくとも１つに取り付けられている。隣り合う電池１２の一方に端部温度センサ３０を取り付け、他方に中央部温度センサ３１を取り付けることも可能であるが、各センサは同じ電池１２に取り付けることが好ましい。全ての電池１２に各温度センサを取り付けてもよく、例えば隣り合う電池１２が並列接続されて並列ブロックを構成している場合には並列ブロック毎に各温度センサを取り付けてもよい。なお、端部温度センサ３０および中央部温度センサ３１には従来公知の温度センサを適用できる。
【００２８】
本実施形態では、電池モジュール１１を構成する４つの電池１２のうち、最も下に配置される電池１２の収容部２２と、上から２番目に配置される電池１２の収容部２２とに端部温度センサ３０および中央部温度センサ３１がそれぞれ取り付けられている。最も下に配置される電池１２はケースと上から３番目に配置される電池１２とに挟まれ、上から２番目に配置される電池１２は最も上に配置される電池１２と上から３番目に配置される電池１２とに挟まれている。即ち、各センサが取り付けられた電池１２の収容部２２は、上下に配置された電池１２等によって上下から押え付けられている。このため、例えば各センサが取り付けられた電池１２が過充電状態となっても、発電要素を収容する収容部２２の膨出は上下からの拘束力によって妨げられる。
【００２９】
端部温度センサ３０は、正極端子１４および負極端子１５が引き出されるラミネート外装体１６の縦方向一端と反対の縦方向他端側に位置する収容部２２の縦方向他端部に取り付けられることが好適である。上述のように、各端子の近傍の温度は過充電以外の要因による影響を受け易いため、収容部２２の端部のうち各端子が引き出される側と反対側に端部温度センサ３０を取り付けることにより、より安定した過充電防止制御が可能となる。図３に示す例では、収容部２２の縦方向他端側の角に位置するｇ点に端部温度センサ３０が取り付けられている。
【００３０】
端部温度センサ３０は、収容部２２の側壁部２５に取り付けられてもよいが、好ましくは主壁部２４の周縁部２７に取り付けられる。周縁部２７は、例えば主壁部２４の第１辺である短辺Ｂと仮想線α１（第１仮想線）との間および主壁部２４の第２辺である長辺Ａと仮想線β１（第２仮想線）との間の領域として定義される。主壁部２４の平面視略矩形形状の端縁に沿った４辺のうち、長い方の２辺が長辺Ａであり、短い方の２辺が短辺Ｂである。なお、主壁部２４が略正方形状をなし、第１辺と第２辺の長さが略同一であってもよい。
【００３１】
ここで、仮想線α１とは、長辺Ａの端Ａ０から長辺Ａの長さ（Ｘ）の１０％に相当する長さ（Ｘ×０．１）離れた長辺Ａ上の位置Ａ１を通り短辺Ｂと平行に引かれる仮想線である。仮想線β１とは、短辺Ｂの端Ｂ０から短辺Ｂの長さ（Ｙ）の１０％に相当する長さ（Ｙ×０．１）離れた短辺Ｂ上の位置Ｂ１を通り長辺Ａと平行に引かれる仮想線である。長辺Ａの端Ａ０と短辺Ｂの端Ｂ０は互いに一致しており、仮想線α１，β１（後述の仮想線α３，β３についても同様）はそれぞれ２本ずつ引かれる。
【００３２】
端部温度センサ３０は、主壁部２４の周縁部２７において、収容部２２の縦方向他端側に取り付けられることが好ましい。即ち、図３に示すｅ点、ｇ点、ｈ点、ｆ点、又はそれらの間に取り付けられる。端部温度センサ３０の取り付け位置は、例えばｅ点、ｆ点であってもよいが、各端子および中央部温度センサ３１が取り付けられる中央部２６から遠いｇ点又はｈ点が特に好ましい。
【００３３】
中央部温度センサ３１は、主壁部２４の中央部２６において、主壁部２４の短辺Ｂと平行な仮想線α３（第３仮想線）および主壁部２４の長辺Ａと平行な仮想線β３（第４仮想線）に囲まれた領域に取り付けられることが好適である。ここで、仮想線α３とは、長辺Ａの端Ａ０から長辺Ａの長さ（Ｘ）の３０％に相当する長さ（Ｘ×０．３）離れた長辺Ａ上の位置Ａ３を通り短辺Ｂと平行に引かれる仮想線である。仮想線β３とは、短辺Ｂの端Ｂ０から短辺Ｂの長さ（Ｙ）の３０％に相当する長さ（Ｙ×０．３）離れた短辺Ｂ上の位置Ｂ３を通り長辺Ａと平行に引かれる仮想線である。
【００３４】
２本の仮想線α３および２本の仮想線β３に囲まれた領域は、電池１２が過充電状態になったときに温度が均一になり易く、ここに中央部温度センサ３１を取り付けることで安定した過充電防止制御が可能となる。当該領域は、主壁部２４の中心Ｐを同じく中心とする平面視略矩形形状の領域であって、その面積は主壁部２４の表面の総面積の約１６％である。なお、中心Ｐとは主壁部２４の対角線が交わる位置である。
【００３５】
中央部温度センサ３１は、中央部２６のさらに限定された範囲、例えば主壁部２４の短辺Ｂと平行な仮想線α４（第５仮想線）および主壁部２４の長辺Ａと平行な仮想線β４（第６仮想線）に囲まれた領域に取り付けられてもよい（いずれの仮想線も図示せず）。また、中央部温度センサ３１は中心Ｐと重なる位置に取り付けられてもよい。仮想線α４とは、長辺Ａの端Ａ０から長辺Ａの長さ（Ｘ）の４０％に相当する長さ（Ｘ×０．４）離れた長辺Ａ上の位置Ａ４を通り短辺Ｂと平行に引かれる仮想線である。仮想線β４とは、短辺Ｂの端Ｂ０から短辺Ｂの長さ（Ｙ）の４０％に相当する長さ（Ｙ×０．４）離れた短辺Ｂ上の位置Ｂ４を通り長辺Ａと平行に引かれる仮想線である。平面視略矩形形状の当該領域の面積は、主壁部２４の表面の総面積の約４％である。
【００３６】
制御装置３２（図１参照）は、端部温度センサ３０により検出される主壁部２４の周縁部２７の温度と、中央部温度センサ３１により検出される主壁部２４の中央部２６の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに電池１２の充電を停止させる。例えば、制御装置３２は各温度センサから検出温度を取得し、主壁部２４の中央部２６の温度から周縁部２７の温度をマイナスして温度差ΔＴを算出する温度差算出手段３３を有する。また、制御装置３２は温度差ΔＴと閾値とを比較して、温度差ΔＴが閾値を超える場合に充電停止信号を充電回路３５に出力する判定手段３４を有する。
【００３７】
図５は、電池１２のＳＯＣ（充電率）、図３に示す主壁部２４のａ点と各測定点（ｂ点、ｃ点、ｅ点、ｇ点）との温度差ΔＴ、および電池電圧の関係を示す図である。ｄ点、ｆ点、ｈ点の温度は、それぞれｃ点、ｅ点、ｇ点の温度と略同じである。本過充電試験では、電池電圧４．２Ｖ（ＳＯＣ１００％）の状態から１Ｉｔ（＝８０Ａ）の定電流で充電を行った。本過充電試験に使用した電池１２の詳細は下記の通りである。なお、収容部２２に各温度センサが取り付けられた電池１２は、図４に示すように上下に配置される電池１２によって挟まれており、過充電状態となっても収容部２２の膨出は上下からの拘束力によって妨げられる。
・電池サイズ：縦３３５ｍｍ×横２００ｍｍ×厚み８ｍｍ
・正極活物質：ＬｉＮｉ0.35Ｍｎ0.35Ｃｏ0.30Ｏ2
・負極活物質：黒鉛
・電解液：１Ｍ  ＬｉＰＦ6［ＥＣ／ＰＣ／ＤＥＣ（２５ｖｏｌ％／５ｖｏｌ％／７５ｖｏｌ％）＋ＶＣ（３ｗｔ％）］
【００３８】
図５に示すように、電池電圧は４．２ＶからＳＯＣの上昇と共に高くなっている。図５に示す例において、例えば電池保護回路３６による充電停止制御の上記所定値を４．８Ｖに設定しておけば、ＳＯＣが約１４５％となったときに電池保護回路３６から充電停止信号が出力される。
【００３９】
主壁部２４の中央部２６に位置するａ点と各測定点との温度差ΔＴは、ＳＯＣが１４０％程度までは殆ど変化がなく、ＳＯＣが約１４５％以上において次第に大きくなる。過充電状態が継続すると電解液の分解等により発熱するが、本過充電試験では主壁部２４においてａ点の温度が最も高くなっている。ｂ点、ｃ点、ｅ点、ｇ点の中では、正極端子１４に最も近いｂ点で最も温度が低くなっており、ａ点とｂ点との温度差ΔＴａｂが最も大きく、次にａ点とｇ点との温度差ΔＴａｇが大きくなっている。しかし、上述のように端子近傍は温度の安定性に欠けるため、温度差ΔＴａｇを過充電防止制御に使用することが好ましい。即ち、端部温度センサ３０は主壁部２４のｇ点に取り付けることが好適である。
【００４０】
判定手段３４の判定基準となる上記閾値は、例えばＳＯＣが約１５０％以上となる温度差、好ましくはＳＯＣが１５５％以上となる温度差に設定される。具体的には、温度差ΔＴａｇが約５℃以上、好ましくは約１０℃以上に設定される。例えば、閾値を約１０℃に設定した場合は、ＳＯＣが約１５５％となったときに制御装置３２から充電停止信号が出力される。なお、閾値は電池モジュール１１の構成によって変化するため、実際の過充電試験又はシミュレーションにより決定されることが好ましい。
【００４１】
以上のように、電池システム１０によれば、端部温度センサ３０、中央部温度センサ３１、および制御装置３２を備えることにより、ＣＩＤ、ＰＴＣのような過充電防止機構部品を使用することなく電池１２の過充電による異常の発生を防止することができる。電池システム１０が電池電圧に基づいて充電を停止させる電池保護回路３６を備える場合は、制御装置３２による過充電防止制御が電池保護回路３６をバックアップし、より確実に過充電状態の継続を回避できる。電池システム１０は、過充電防止機構部品を設置することが難しいラミネート型電池を用いる場合に特に好適である。
【００４２】
図６は、収容部２２に各温度センサが取り付けられた電池１２が上下から拘束されていない場合、例えば電池モジュール１１が１つの電池１２から構成される場合を示している。この場合、過充電状態が継続すると、電解液の分解等により発生したガスによって収容部２２が大きく膨出する。特に、カップ形状に成形されたラミネートフィルム２０が大きく膨出する。
【００４３】
図７は、図６に示す電池１２のＳＯＣ、主壁部２４のａ点と各測定点（ｂ点、ｃ点、ｅ点、ｇ点）との温度差ΔＴ、および電池電圧の関係を示す図である。過充電試験の条件等は、図５の試験と同じである。本過充電試験においても、電池電圧の上昇カーブは図５の試験の場合と同様である。一方、ａ点と各測定点との温度差ΔＴは、ｂ点を除きマイナスになっており、ａ点の温度はｃ点、ｅ点、ｇ点の温度よりも低くなっている。これは、収容部２２の膨出によりａ点（主壁部２４の中央部２６）が発熱源である電極体１３から最も離れた状態になるためであると考えられる。この場合も、温度差ΔＴａｇを過充電防止制御に使用することが好ましく、例えば閾値はＳＯＣが約１５０％以上となる温度差、好ましくはＳＯＣが１５５％以上となる温度差に設定される。具体的には、温度差ΔＴａｇが約５℃以上、好ましくは約１０℃以上に設定される。
【００４４】
図８は、第２実施形態である電池システムを構成する角型電池５２を示す図である。
図８に例示するように、角型電池５２は、電極体５３および非水電解質を収容する金属製の外装体５６を備える。電極体５３及び非水電解質には、電池１２の場合と同様のものを適用できる。外装体５６は、略直方体形状を有し、平面視略矩形形状の２つの主壁部６４および主壁部６４よりも寸法が小さく主壁部６４に対して略垂直に設けられた４つの側壁部６５を含む。外装体５６は、ラミネート外装体１６のように封止部２３を有さず、その全体が電極体５３を収容する収容部であるといえる。
【００４５】
角型電池５２の１つの側壁部６５には、一対の端子（正極端子５４および負極端子５５）が設けられている。また、正極端子５４と負極端子５５の間にはガス排出弁５８が設けられている。外装体５６を構成する主面部６４は正極端子５４と負極端子５５が並ぶ横方向に長い略長方形状をなし、主壁部６４の略長方形状の４辺のうち、横方向に沿った２辺が長辺Ａであり、横方向に直交する縦方向に沿った辺が短辺Ｂである。
【００４６】
第２実施形態の電池システムは、電池システム１０と同様に、端部温度センサ３０、中央部温度センサ３１、および制御装置３２（図示せず）を備える。また、本電池システムは、充電回路３５、電池保護回路３６、および電圧監視部３７を備えることが好ましい。即ち、電池１２の代わりに角型電池５２を用いた以外は、電池システム１０と同様の構成を適用できる。角型電池５２は１つであってもよく、複数の角型電池５２によって電池モジュールが構成されていてもよい。
【００４７】
端部温度センサ３０および中央部温度センサ３１は、収容部を構成する外装体５６に取り付けられる。端部温度センサ３０は、電池１２の端部に位置する正極端子５４、負極端子５５に取り付けられてもよいが、外装体５６の端部に取り付けられることが好ましい。中央部温度センサ３１は、外装体５６の端部から離れた外装体５６の中央部であって、主壁部６４の中央部６６に取り付けられる。
【００４８】
端部温度センサ３０は、正極端子５４および負極端子５５が延在する外装体５６の縦方向一端と反対の縦方向他端側に位置する外装体５６の縦方向他端部に取り付けられることが好適である。また、端部温度センサ３０は、外装体５６の側壁部６５に取り付けられてもよいが、好ましくは主壁部６４の周縁部６７に取り付けられる。図８に示す例では、主壁部６４の周縁部６７において外装体５６の縦方向他端側の角に端部温度センサ３０が取り付けられている。なお、周縁部６７は主壁部６４の短辺Ｂと仮想線α１との間および主壁部６４の長辺Ａと仮想線β１との間の領域として定義される。仮想線α１，β１の定義は第１実施形態の場合と同じである。
【００４９】
中央部温度センサ３１は、主壁部６４の中央部６６において、主壁部６４の短辺Ｂと平行な仮想線α３および主壁部６４の長辺Ａと平行な仮想線β３に囲まれた領域に取り付けられることが好適である。仮想線α３，β３の定義は第１実施形態の場合と同じである。
【００５０】
第２実施形態の電池システムにおいても、端部温度センサ３０により検出される角型電池５２の端部の温度と端部温度センサ３０により検出される外装体５６の中央部の温度との差が予め定めた閾値を超えるときに角型電池５３の充電を停止させる。このため、ＣＩＤ、ＰＴＣのような過充電防止機構部品を使用することなく角型電池５２の過充電による異常の発生を防止することができる。また、過充電防止機構部品を使用しないことで、電池の低コスト化、エネルギー密度の向上を図ることも可能である。なお、角型電池５２のＳＯＣ、主壁部６４の中央部６６と周縁部６７との温度差ΔＴ、および電池電圧の関係は、例えば図５に示すような関係となる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  電池システム、１１  電池モジュール、１２  電池、１３  電極体、１４  正極端子、１５  負極端子、１６  ラミネート外装体（外装体）、１７  ホルダー、１７ａ  切り欠き、２０，２１  ラミネートフィルム、２２  収容部、２３  封止部、２４  主壁部、２５  側壁部、２６  中央部、２７  周縁部、３０  端部温度センサ、３１  中央部温度センサ、３２  制御装置、３３  温度差算出手段、３４  判定手段、３５  充電回路、３６  電池保護回路、３７  電圧監視部
【図１】
2017084647.tif 000003
【図２】
2017084647.tif 000004
【図３】
2017084647.tif 000005
【図４】
2017084647.tif 000006
【図５】
2017084647.tif 000007
【図６】
2017084647.tif 000008
【図７】
2017084647.tif 000009
【図８】
2017084647.tif 000010