二次電池の電解液量検出方法およびその装置
【課題】二次電池の電解液量検出方法およびその装置の提供
【解決手段】二次電池の電解液量検出方法は、電池ケース３００に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１から電池ケース３００内で生じたＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号に基づいて、二次電池１０００の電解液量を検出する。二次電池の 電解液量検出装置１０は、電池ケース３００に取り付けられるＡＥ信号検出センサ１１と、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する電解液量検出部１６とを備えている。
【解決手段】二次電池の電解液量検出方法は、電池ケース３００に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１から電池ケース３００内で生じたＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号に基づいて、二次電池１０００の電解液量を検出する。二次電池の 電解液量検出装置１０は、電池ケース３００に取り付けられるＡＥ信号検出センサ１１と、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する電解液量検出部１６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量検出方法は、確立された技術がない。本発明者は、二次電池の電解液量検出方法として、二次電池のＡＥ信号を検出して、当該ＡＥ信号に基づいて電解液量を検出できないかと考えている。ここで、「ＡＥ信号」は、アコースティックエミッション信号(acoustic emission signal)を意味している。二次電池についてＡＥ信号を利用した技術は、例えば、特開平７−６７９５号公報に開示されている。同公報では、密閉型鉛酸電池に関し、電池内部から発生するＡＥ信号を検出している。そして、検出されたＡＥ信号の周波数によって、５０から１５０ｋＨｚの周波数のＡＥ信号をガス発生によるものとし、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を内部構成物の破壊によるものとしている。
【０００３】
また、特開平７−８５８９２号公報には、蓄電池の充電方法にＡＥ信号を利用した方法が開示されている。同公報に開示された主たる発明は、蓄電池のＡＥ信号を測定し、測定値を微分した結果、当該測定値が急上昇傾向を示したとき、電池への充電を定電流充電から定電圧充電へ切替えるというものである。
また、特開２００６−１４７５１３号公報には、セル本体の凹部外側にＯリングやシール材を配置し、蓋体で密閉可能な構造を有する電気化学特性測定用セルに関し、ＡＥ信号を測定することが開示されている。同公報では、充放電時に伴う体積膨張、応力発生、胞性破壊に起因するセル内で発生するＡＥ信号が測定されている。
また、特開２００５−２９１８３２号公報では、電池の劣化診断方法として、被測定電池の外側から超音波を該被測定電池内に印加し、該被測定電池の外側で超音波を検出して被測定電池の劣化を診断することが開示されている。
【特許文献１】特開平７−６７９５号公報
【特許文献２】特開平７−８５８９２号公報
【特許文献３】特開２００６−１４７５１３号公報
【特許文献４】特開２００５−２９１８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献は、概ね電池あるいは電気化学特性測定用セルに関し、ＡＥ信号を検出して充電状態や劣化状態を検出することが開示されている。しかし、何れの方法においても、ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量を検出する方法は記載されていない。そこで、本発明は二次電池の電解液量検出方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、電池ケースに取り付けられたＡＥ信号検出センサからＡＥ信号を検出し、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて電解液量を検出する。この二次電池の電解液量検出方法によれば、ＡＥ信号に基づいて電解液量を検出するので、精度良く電解液量を検出することができる。
【０００６】
この際、電池ケースを振動させた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出してもよい。また、電池ケースを叩いた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出してもよい。また、電池ケースの高さ方向に沿って、電池ケースを叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号を検出してもよい。
【０００７】
また、電池ケースが電解液が溜まる部位を有している場合には、当該電解液が溜まる部位にＡＥ信号検出センサを取り付けてＡＥ信号を検出してもよい。
また、電池ケースの高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサを取り付けてＡＥ信号を検出してもよい。
また、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出してもよい。
また、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出してもよい。
【０００８】
また、本発明に係る二次電池の電解液量検出装置は、ケースに取り付けられるＡＥ信号検出センサと、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量検出する電解液量検出部とを備えている。
【０００９】
電解液量検出部は、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する閾値が設定された閾値設定部を有し、閾値設定部に設定された閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないか否かを検出してもよい。
なお、閾値は、例えば、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに対して設定してもよい。また、閾値は、例えば、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に対して設定してもよい。
【００１０】
また、電解液量検出部は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号と二次電池の電解液量との相関関係を記憶した相関関係記憶部を有し、相関関係記憶部に記憶された相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量を検出してもよい。
なお、相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさと、二次電池の電解液量との相関関係でもよい。また、相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数と、二次電池の電解液量との相関関係でもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池の電解液量検出方法および当該方法を具現化した装置の一例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
この二次電池の電解液量検出方法は、リチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)やニッケル水素二次電池(nickel-hydride secondary battery)など、種々の二次電池（蓄電池）に適用できる。
これらの二次電池には電池ケース内に電解液が注入されている。電池ケースは封止材等で塞がれているが、電解液は経年的に封止材を透過するなどして減少していく。電解液が所要の量よりも少なくなると、二次電池の性能が劣化する。このため、二次電池には、予め余剰に電解液が注入されている。
【００１３】
本発明者は、二次電池の液枯れ、すなわち、電解液が必要な量よりも少なくなる事象を検出することができれば、二次電池を適切な時期に交換できると考えた。また、さらには電解液量を検出することができれば、電解液の液枯れに起因する種々の不具合を予防でき、また二次電池の適切な交換時期の目安を提示することもできると考えられる。さらに、例えば、図６に示すように、車両１に実装された二次電池１０００の劣化状況の診断をより精度よく行なえると考えられる。
さらに、本発明者は、電池ケースに取り付けたＡＥ信号検出センサで検出されたＡＥ信号が、電池ケース内の電解液量によって変化することを見出した。そこで、かかるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出できるのではないかと考え、本発明を創案するに至った。
【００１４】
この二次電池の電解液量検出方法は、図４に示すように、電池ケース３００に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１から電池ケース３００内で生じたＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号に基づいて、二次電池１０００の電解液量を検出する。この方法によれば、二次電池の電解液量を的確に検出できる。これにより、例えば、二次電池１０００の液枯れ（二次電池１０００の電解液量が必要量よりも少なくなる事象）を検出できる。以下、リチウムイオン二次電池を例に本発明の一実施形態に係る電解液量検出方法を説明する。
【００１５】
この実施形態では、リチウムイオン二次電池は、図１に示すように、金属製の電池ケース３００に構成されている。電池ケース３００には、捲回電極体１００が収容されている。
捲回電極体１００は、例えば、図２に示すように、正極シート１０１と、第１セパレータ１０２と、負極シート１０３と、第２セパレータ１０４とが、順に重ねられて巻き取られている。なお、正極シート１０１は正の電極シートであり、負極シート１０３は負の電極シートである。また、以下の説明において、適宜、正極シート１０１と、負極シート１０３を総称して「電極シート」という。
【００１６】
正極シート１０１は、この実施形態では、アルミニウム箔からなる集電体シート１３１（正極集電体）の両面に正極活物質を含む電極材料１３２が塗工されている。当該電極材料１３２に含まれる正極活物質としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などが挙げられる。
負極シート１０３は、この実施形態では、銅箔からなる集電体シート１４１（負極集電体）の両面に負極活物質を含む電極材料１４２が塗工されている。当該電極材料１４２に含まれる負極活物質としては、例えば、グラファイト（Graphite）やアモルファスカーボン（Amorphous Carbon）などの炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等などが挙げられる。
セパレータ１０２、１０４は、イオン性物質が透過可能な膜であり、この実施形態では、ポリプロピレン製の微多孔膜が用いられている。
【００１７】
この実施形態では、電極材料１３２、１４２は集電体シート１３１、１４１の幅方向片側に偏って塗工されており、集電体シート１３１、１４１の幅方向反対側の縁部には塗工されていない。正負の電極シート１０１、１０３のうち、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工された部位を塗工部１０１ａ、１０３ａといい、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工されていない部位を未塗工部１０１ｂ、１０３ｂという。
【００１８】
図３は、正極シート１０１と、第１セパレータ１０２と、負極シート１０３と、第２セパレータ１０４とが順に重ねられた状態を示す幅方向の断面図である。正極シート１０１の塗工部１０１ａと負極シート１０３の塗工部１０３ａは、それぞれセパレータ１０２、１０４を挟んで対向している。図２および図３に示すように、捲回電極体１００の捲回方向に直交する方向（巻き軸方向）の両側において、正極シート１０１と負極シート１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、セパレータ１０２、１０４からそれぞれはみ出ている。当該正極シート１０１と負極シート１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、捲回電極体１００の正極と負極の集電体１０１ｂ１、１０３ｂ１（図２参照）をそれぞれ形成している。
【００１９】
かかる捲回電極体１００は、図１に示すように、電池ケース３００に収容される。電池ケース３００には、正極端子３０１と負極端子３０３が設けられている。正極端子３０１は捲回電極体１００の正極集電体１０１ｂ１（図２参照）に電気的に接続されている。負極端子３０３は捲回電極体１００の負極集電体１０３ｂ１（図２参照）に電気的に接続されている。かかる電池ケース３００には電解液が注入される。電解液は、適当な電解質塩（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量含むジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の混合溶媒のような非水電解液で構成できる。
電池ケース３００は封止材等で塞いでいるが、電解液は経年的に当該封止材を透過していき、徐々に少なくなっていく。このため、電池ケース３００内には、予め必要量以上に余剰の電解液を入れている。電解液は、適当な量が、捲回電極体のセパレータや電極シートの塗工部に浸み込んでいるが、余剰の電解液は、電池ケース３００内の隙間に溜まる。この実施形態では、特に、電池ケース３００の底部近傍が、余剰の電解液が溜まる部位になる。
【００２０】
この実施形態では、電解液量検出装置１０は、図４または図５に示すように、ＡＥ信号検出センサ１１と、電解液量検出部１６とを備えている。図中、符号１７はＡＥ信号検出センサ１１で検出したＡＥ信号を増幅させるアンプである。
ＡＥ信号検出センサ１１は、それぞれＡＥ信号を検出するセンサである。図４に示す例では、ＡＥ信号検出センサ１１は、電池ケース３００内で電解液が溜まる部位（この実施形態では、電池ケース３００の底部近傍）に取り付けられている。また、図５に示す例では、電池ケース３００の高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサ１１が取り付けられている。ＡＥ信号検出センサ１１は、電池ケース３００から所望のＡＥ信号が得られる適当な位置に取り付けるとよい。電池ケース３００にＡＥ信号検出センサ１１を取り付ける位置は任意に選択できる。ＡＥ信号検出センサ１１には、公知の種々のセンサのうち、電池ケース３００に取り付けるのに適したものを採用するとよい。
【００２１】
電解液量検出部１６は、ＡＥ信号検出センサ１１で検出したＡＥ信号に基づいて、電解液量を検出する。この実施形態では、電解液量検出部１６は、二次電池１０００の液枯れ（二次電池１０００の電解液量が必要量よりも少なくなる事象）などを検出できる。また、この実施形態では、電解液量検出部１６は、二次電池１０００の電解液量を検出できる。
当該電解液量検出部１６は、例えば、不揮発性メモリーなどの記憶部と、ＣＰＵなどの演算処理部を備えた電子演算処理装置（コンピュータ）で構成されており、予め設定されたプログラムに沿って所定の処理を行う。
この場合、ＡＥ信号検出センサ１１は人が認識できない周波数の音波も検出できる。また、電解液量検出部１６は、機械的に周波数等を測定して当該周波数に基づいて定量的に判定するので、電解液量を精度良く検出できる。
この実施形態では、電解液量検出部１６は、閾値設定部１６ａと、相関関係記憶部１６ｂとを備えている。閾値設定部１６ａは、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出するための閾値が設定される。相関関係記憶部１６ｂは、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号と二次電池の電解液量との相関関係を記憶する。
【００２２】
例えば、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号に基づいて二次電池１０００の電解液量を検出するとよい。
具体的には、ＡＥ信号検出センサ１１によって、電池ケース３００を振動させた際に生じたＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号の周波数に基づいて、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出できる。この場合、例えば、電池ケース３００内の電解液の量が異なる複数の二次電池１０００のサンプルについて、電池ケース３００を振動させた際に生じたＡＥ信号を採取する実験を予め行なう。このとき電池ケース３００内の電解液の量によって、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号が異なる。そこで、かかる実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号との相関関係を得るとよい。
【００２３】
そして、当該相関関係によりＡＥ信号に対して適当な閾値を設けて、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出してもよい。すなわち、この実施形態では、閾値設定部１６ａに上記の閾値を設定する。そして、電解液量検出部１６は、閾値設定部１６ａに設定された閾値と比較判定し、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなる事象を検出するとよい。
【００２４】
また、この実施形態では、上記電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号との相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、相関関係 記憶部１６ｂに記憶された相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量を検出するとよい。
【００２５】
例えば、実験等によって、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号が、余剰電解液が少ない場合に小さくなり、余剰電解液が多い場合に大きくなったとする。この場合、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号の大きさに基づいて、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出できる。
この場合には、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の大きさに対して適当な閾値を設ける。そして、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の大きさと当該閾値とに基づいて二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、他の形態として、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を、電解液量検出部１６に記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、検出されたＡＥ信号の大きさから二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００２６】
また、ＡＥ信号の大きさに代えて、ＡＥ信号の周波数に着目してもよい。すなわち、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係が得られたとする。この場合には、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の周波数に対して適当な閾値を設ける。そして、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の周波数と当該閾値とに基づいて二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、他の形態として、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係を、電解液量検出部１６に記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、検出されたＡＥ信号の周波数から二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００２７】
また、他の方法として、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号に基づいて、二次電池１０００の電解液量を検出してもよい。
すなわち、本発明者が実験により得た知見によれば、電池ケース３００内の電解液の量によって、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号が異なる。かかるＡＥ信号を基に、二次電池１０００の電解液量を検出できる。
【００２８】
実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号との相関関係を得るとよい。この際、電池ケース３００を叩く場所は同じ場所を叩くとよい。また、例えば、検出されるＡＥ信号の周波数またはＡＥ信号の大きさに着目して、相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６は、当該相関関係によりＡＥ信号に対して、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する適当な閾値を設けるとよい。電解液量検出部１６は、当該閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検知されたＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出できる。また、他の形態として、電池ケース３００内の電解液量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号との相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、検出されたＡＥ信号と当該相関関係とに基づいて、二次電池１０００の電解液の量が検出されるように構成できる。
【００２９】
すなわち、ＡＥ信号の周波数またはＡＥ信号の大きさに対して閾値を設定し、検出されたＡＥ信号と当該閾値とに基づいて二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないか否かを検出するとよい。また、電解液量検出部１６は、電池ケース３００内の電解液量と、検出されたＡＥ信号の周波数または大きさとの相関関係に基づいて、検出されたＡＥ信号の周波数または大きさから二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００３０】
また、電池ケース３００の高さ方向に沿って、電池ケース３００を叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号を検出してもよい。すなわち、電池ケース３００を叩く位置によって、電池ケース３００内の電解液量によって、電池ケース３００が発する音が異なる場合がある。例えば、電池ケース３００に電解液が溜まっていない位置を叩いた場合に比べて、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置を叩いた場合には鈍い音が生じる。このため、電池ケース３００を叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号が顕著に変化する位置を検出することによって、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置を検出できる。
【００３１】
また、電池ケース３００を叩く場所が同じでも、電池ケース３００に取り付けたＡＥ信号検出センサ１１の位置によって、検出されるＡＥ信号が異なる。例えば、余剰電解液が溜まっている深さに設置されたＡＥ信号検出センサ１１では、低い周波数のＡＥ信号が検出される。
このため、図５に示すように、電池ケース３００の高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサ１１を取り付けてＡＥ信号を検出してもよい。この場合、電池ケース３００を叩くと、それぞれのＡＥ信号検出センサ１１からＡＥ信号が得られる。この際、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１と、電池ケース３００に電解液が溜まっていない位置に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１とでは、検出されるＡＥ信号の大きさまたは周波数が顕著に異なる。かかる複数のＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号を解析することによって、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置を検出でき、これによって、二次電池１０００の電解液量を検出できる。この場合、電池ケース３００の高さ方向に沿って、電池ケース３００を叩く位置を変化させる場合に比べて、電池ケース３００を叩く回数が少なくてよいので、検査時間を短縮できる。
【００３２】
また、例えば、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の大きさが、余剰電解液の量に応じて変化するとする。この場合には、例えば、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の大きさに対して二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するのに適当な閾値を設けるとよい。そして、当該閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の大きさから、二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００３３】
また、ＡＥ信号の大きさに代えて、ＡＥ信号の周波数に着目してもよい。すなわち、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の周波数が、余剰電解液の量に応じて変化するとする。この場合には、例えば、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の周波数に対して二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するのに適当な閾値を設けるとよい。そして、当該閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の周波数から、二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態に係る二次電池の電解液量検出方法およびその装置を説明したが、本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、上述した実施形態に限定されない。
【００３５】
例えば、二次電池の構造は、上述した構造に限定されない。すなわち、二次電池の形態については、いわゆる円筒型など種々の形態の二次電池に適用でき、電池ケースの形状等には限定されない。また、本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、リチウムイオン二次電池以外にも、電池ケース内に電解液を有する種々の二次電池の電解液量を検査する方法に適用できる。
【００３６】
また、本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、図６に示すように、二次電池１０００が電源として搭載された車両１にも適用できる。この場合、二次電池１０００のケースにＡＥ信号検出センサが取り付けられているとよい。この場合、さらにＡＥ信号に基づいて二次電池１０００の電解液量を検出する電解液量検出装置を車両１に設けても良い。また、二次電池１０００のケースに取り付けられたＡＥ信号検出センサに、ＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する電解液量検出装置を接続する接続部を設けて、車両の検査時など、適宜に、二次電池の電解液量検出装置を接続できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】二次電池の構造例を示す断面図。
【図２】捲回電極体の構造例を示す図。
【図３】捲回電極体の構造例を示す断面図。
【図４】本発明に係る二次電池の電解液量検出装置の構成例を示す図。
【図５】本発明に係る二次電池の電解液量検出装置の他の構成例を示す図。
【図６】二次電池を電源として搭載した車両を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１ 車両
１０ 電解液量検出装置
１１ ＡＥ信号検出センサ
１６ 電解液量検出部
１６ａ 閾値設定部
１６ｂ 相関関係記憶部
１７ アンプ
１００ 捲回電極体
１０１ 正極シート（電極シート）
１０１ａ 塗工部
１０１ｂ 未塗工部
１０１ｂ１ 正極集電体
１０２ 第１セパレータ
１０３ 負極シート（電極シート）
１０３ａ 塗工部
１０３ｂ 未塗工部
１０３ｂ１ 負極集電体
１０４ 第２セパレータ
１３１ 集電体シート
１３２ 電極材料
１４１ 集電体シート
１４２ 電極材料
３００ 電池ケース（ケース）
３０１ 正極端子
３０３ 負極端子
１０００ 二次電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量検出方法は、確立された技術がない。本発明者は、二次電池の電解液量検出方法として、二次電池のＡＥ信号を検出して、当該ＡＥ信号に基づいて電解液量を検出できないかと考えている。ここで、「ＡＥ信号」は、アコースティックエミッション信号(acoustic emission signal)を意味している。二次電池についてＡＥ信号を利用した技術は、例えば、特開平７−６７９５号公報に開示されている。同公報では、密閉型鉛酸電池に関し、電池内部から発生するＡＥ信号を検出している。そして、検出されたＡＥ信号の周波数によって、５０から１５０ｋＨｚの周波数のＡＥ信号をガス発生によるものとし、１５０ｋＨｚ以上の周波数の信号を内部構成物の破壊によるものとしている。
【０００３】
また、特開平７−８５８９２号公報には、蓄電池の充電方法にＡＥ信号を利用した方法が開示されている。同公報に開示された主たる発明は、蓄電池のＡＥ信号を測定し、測定値を微分した結果、当該測定値が急上昇傾向を示したとき、電池への充電を定電流充電から定電圧充電へ切替えるというものである。
また、特開２００６−１４７５１３号公報には、セル本体の凹部外側にＯリングやシール材を配置し、蓋体で密閉可能な構造を有する電気化学特性測定用セルに関し、ＡＥ信号を測定することが開示されている。同公報では、充放電時に伴う体積膨張、応力発生、胞性破壊に起因するセル内で発生するＡＥ信号が測定されている。
また、特開２００５−２９１８３２号公報では、電池の劣化診断方法として、被測定電池の外側から超音波を該被測定電池内に印加し、該被測定電池の外側で超音波を検出して被測定電池の劣化を診断することが開示されている。
【特許文献１】特開平７−６７９５号公報
【特許文献２】特開平７−８５８９２号公報
【特許文献３】特開２００６−１４７５１３号公報
【特許文献４】特開２００５−２９１８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献は、概ね電池あるいは電気化学特性測定用セルに関し、ＡＥ信号を検出して充電状態や劣化状態を検出することが開示されている。しかし、何れの方法においても、ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量を検出する方法は記載されていない。そこで、本発明は二次電池の電解液量検出方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、電池ケースに取り付けられたＡＥ信号検出センサからＡＥ信号を検出し、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて電解液量を検出する。この二次電池の電解液量検出方法によれば、ＡＥ信号に基づいて電解液量を検出するので、精度良く電解液量を検出することができる。
【０００６】
この際、電池ケースを振動させた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出してもよい。また、電池ケースを叩いた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出してもよい。また、電池ケースの高さ方向に沿って、電池ケースを叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号を検出してもよい。
【０００７】
また、電池ケースが電解液が溜まる部位を有している場合には、当該電解液が溜まる部位にＡＥ信号検出センサを取り付けてＡＥ信号を検出してもよい。
また、電池ケースの高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサを取り付けてＡＥ信号を検出してもよい。
また、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出してもよい。
また、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出してもよい。
【０００８】
また、本発明に係る二次電池の電解液量検出装置は、ケースに取り付けられるＡＥ信号検出センサと、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量検出する電解液量検出部とを備えている。
【０００９】
電解液量検出部は、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する閾値が設定された閾値設定部を有し、閾値設定部に設定された閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないか否かを検出してもよい。
なお、閾値は、例えば、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに対して設定してもよい。また、閾値は、例えば、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に対して設定してもよい。
【００１０】
また、電解液量検出部は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号と二次電池の電解液量との相関関係を記憶した相関関係記憶部を有し、相関関係記憶部に記憶された相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量を検出してもよい。
なお、相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさと、二次電池の電解液量との相関関係でもよい。また、相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数と、二次電池の電解液量との相関関係でもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池の電解液量検出方法および当該方法を具現化した装置の一例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
この二次電池の電解液量検出方法は、リチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)やニッケル水素二次電池(nickel-hydride secondary battery)など、種々の二次電池（蓄電池）に適用できる。
これらの二次電池には電池ケース内に電解液が注入されている。電池ケースは封止材等で塞がれているが、電解液は経年的に封止材を透過するなどして減少していく。電解液が所要の量よりも少なくなると、二次電池の性能が劣化する。このため、二次電池には、予め余剰に電解液が注入されている。
【００１３】
本発明者は、二次電池の液枯れ、すなわち、電解液が必要な量よりも少なくなる事象を検出することができれば、二次電池を適切な時期に交換できると考えた。また、さらには電解液量を検出することができれば、電解液の液枯れに起因する種々の不具合を予防でき、また二次電池の適切な交換時期の目安を提示することもできると考えられる。さらに、例えば、図６に示すように、車両１に実装された二次電池１０００の劣化状況の診断をより精度よく行なえると考えられる。
さらに、本発明者は、電池ケースに取り付けたＡＥ信号検出センサで検出されたＡＥ信号が、電池ケース内の電解液量によって変化することを見出した。そこで、かかるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出できるのではないかと考え、本発明を創案するに至った。
【００１４】
この二次電池の電解液量検出方法は、図４に示すように、電池ケース３００に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１から電池ケース３００内で生じたＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号に基づいて、二次電池１０００の電解液量を検出する。この方法によれば、二次電池の電解液量を的確に検出できる。これにより、例えば、二次電池１０００の液枯れ（二次電池１０００の電解液量が必要量よりも少なくなる事象）を検出できる。以下、リチウムイオン二次電池を例に本発明の一実施形態に係る電解液量検出方法を説明する。
【００１５】
この実施形態では、リチウムイオン二次電池は、図１に示すように、金属製の電池ケース３００に構成されている。電池ケース３００には、捲回電極体１００が収容されている。
捲回電極体１００は、例えば、図２に示すように、正極シート１０１と、第１セパレータ１０２と、負極シート１０３と、第２セパレータ１０４とが、順に重ねられて巻き取られている。なお、正極シート１０１は正の電極シートであり、負極シート１０３は負の電極シートである。また、以下の説明において、適宜、正極シート１０１と、負極シート１０３を総称して「電極シート」という。
【００１６】
正極シート１０１は、この実施形態では、アルミニウム箔からなる集電体シート１３１（正極集電体）の両面に正極活物質を含む電極材料１３２が塗工されている。当該電極材料１３２に含まれる正極活物質としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などが挙げられる。
負極シート１０３は、この実施形態では、銅箔からなる集電体シート１４１（負極集電体）の両面に負極活物質を含む電極材料１４２が塗工されている。当該電極材料１４２に含まれる負極活物質としては、例えば、グラファイト（Graphite）やアモルファスカーボン（Amorphous Carbon）などの炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等などが挙げられる。
セパレータ１０２、１０４は、イオン性物質が透過可能な膜であり、この実施形態では、ポリプロピレン製の微多孔膜が用いられている。
【００１７】
この実施形態では、電極材料１３２、１４２は集電体シート１３１、１４１の幅方向片側に偏って塗工されており、集電体シート１３１、１４１の幅方向反対側の縁部には塗工されていない。正負の電極シート１０１、１０３のうち、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工された部位を塗工部１０１ａ、１０３ａといい、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工されていない部位を未塗工部１０１ｂ、１０３ｂという。
【００１８】
図３は、正極シート１０１と、第１セパレータ１０２と、負極シート１０３と、第２セパレータ１０４とが順に重ねられた状態を示す幅方向の断面図である。正極シート１０１の塗工部１０１ａと負極シート１０３の塗工部１０３ａは、それぞれセパレータ１０２、１０４を挟んで対向している。図２および図３に示すように、捲回電極体１００の捲回方向に直交する方向（巻き軸方向）の両側において、正極シート１０１と負極シート１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、セパレータ１０２、１０４からそれぞれはみ出ている。当該正極シート１０１と負極シート１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、捲回電極体１００の正極と負極の集電体１０１ｂ１、１０３ｂ１（図２参照）をそれぞれ形成している。
【００１９】
かかる捲回電極体１００は、図１に示すように、電池ケース３００に収容される。電池ケース３００には、正極端子３０１と負極端子３０３が設けられている。正極端子３０１は捲回電極体１００の正極集電体１０１ｂ１（図２参照）に電気的に接続されている。負極端子３０３は捲回電極体１００の負極集電体１０３ｂ１（図２参照）に電気的に接続されている。かかる電池ケース３００には電解液が注入される。電解液は、適当な電解質塩（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量含むジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の混合溶媒のような非水電解液で構成できる。
電池ケース３００は封止材等で塞いでいるが、電解液は経年的に当該封止材を透過していき、徐々に少なくなっていく。このため、電池ケース３００内には、予め必要量以上に余剰の電解液を入れている。電解液は、適当な量が、捲回電極体のセパレータや電極シートの塗工部に浸み込んでいるが、余剰の電解液は、電池ケース３００内の隙間に溜まる。この実施形態では、特に、電池ケース３００の底部近傍が、余剰の電解液が溜まる部位になる。
【００２０】
この実施形態では、電解液量検出装置１０は、図４または図５に示すように、ＡＥ信号検出センサ１１と、電解液量検出部１６とを備えている。図中、符号１７はＡＥ信号検出センサ１１で検出したＡＥ信号を増幅させるアンプである。
ＡＥ信号検出センサ１１は、それぞれＡＥ信号を検出するセンサである。図４に示す例では、ＡＥ信号検出センサ１１は、電池ケース３００内で電解液が溜まる部位（この実施形態では、電池ケース３００の底部近傍）に取り付けられている。また、図５に示す例では、電池ケース３００の高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサ１１が取り付けられている。ＡＥ信号検出センサ１１は、電池ケース３００から所望のＡＥ信号が得られる適当な位置に取り付けるとよい。電池ケース３００にＡＥ信号検出センサ１１を取り付ける位置は任意に選択できる。ＡＥ信号検出センサ１１には、公知の種々のセンサのうち、電池ケース３００に取り付けるのに適したものを採用するとよい。
【００２１】
電解液量検出部１６は、ＡＥ信号検出センサ１１で検出したＡＥ信号に基づいて、電解液量を検出する。この実施形態では、電解液量検出部１６は、二次電池１０００の液枯れ（二次電池１０００の電解液量が必要量よりも少なくなる事象）などを検出できる。また、この実施形態では、電解液量検出部１６は、二次電池１０００の電解液量を検出できる。
当該電解液量検出部１６は、例えば、不揮発性メモリーなどの記憶部と、ＣＰＵなどの演算処理部を備えた電子演算処理装置（コンピュータ）で構成されており、予め設定されたプログラムに沿って所定の処理を行う。
この場合、ＡＥ信号検出センサ１１は人が認識できない周波数の音波も検出できる。また、電解液量検出部１６は、機械的に周波数等を測定して当該周波数に基づいて定量的に判定するので、電解液量を精度良く検出できる。
この実施形態では、電解液量検出部１６は、閾値設定部１６ａと、相関関係記憶部１６ｂとを備えている。閾値設定部１６ａは、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出するための閾値が設定される。相関関係記憶部１６ｂは、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号と二次電池の電解液量との相関関係を記憶する。
【００２２】
例えば、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号に基づいて二次電池１０００の電解液量を検出するとよい。
具体的には、ＡＥ信号検出センサ１１によって、電池ケース３００を振動させた際に生じたＡＥ信号を検出し、当該ＡＥ信号の周波数に基づいて、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出できる。この場合、例えば、電池ケース３００内の電解液の量が異なる複数の二次電池１０００のサンプルについて、電池ケース３００を振動させた際に生じたＡＥ信号を採取する実験を予め行なう。このとき電池ケース３００内の電解液の量によって、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号が異なる。そこで、かかる実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号との相関関係を得るとよい。
【００２３】
そして、当該相関関係によりＡＥ信号に対して適当な閾値を設けて、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出してもよい。すなわち、この実施形態では、閾値設定部１６ａに上記の閾値を設定する。そして、電解液量検出部１６は、閾値設定部１６ａに設定された閾値と比較判定し、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなる事象を検出するとよい。
【００２４】
また、この実施形態では、上記電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号との相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、相関関係 記憶部１６ｂに記憶された相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量を検出するとよい。
【００２５】
例えば、実験等によって、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号が、余剰電解液が少ない場合に小さくなり、余剰電解液が多い場合に大きくなったとする。この場合、ＡＥ信号検出センサ１１が検出したＡＥ信号の大きさに基づいて、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出できる。
この場合には、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の大きさに対して適当な閾値を設ける。そして、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の大きさと当該閾値とに基づいて二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、他の形態として、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を、電解液量検出部１６に記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、検出されたＡＥ信号の大きさから二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００２６】
また、ＡＥ信号の大きさに代えて、ＡＥ信号の周波数に着目してもよい。すなわち、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係が得られたとする。この場合には、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の周波数に対して適当な閾値を設ける。そして、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の周波数と当該閾値とに基づいて二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、他の形態として、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係を、電解液量検出部１６に記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、検出されたＡＥ信号の周波数から二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００２７】
また、他の方法として、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号に基づいて、二次電池１０００の電解液量を検出してもよい。
すなわち、本発明者が実験により得た知見によれば、電池ケース３００内の電解液の量によって、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号が異なる。かかるＡＥ信号を基に、二次電池１０００の電解液量を検出できる。
【００２８】
実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号との相関関係を得るとよい。この際、電池ケース３００を叩く場所は同じ場所を叩くとよい。また、例えば、検出されるＡＥ信号の周波数またはＡＥ信号の大きさに着目して、相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６は、当該相関関係によりＡＥ信号に対して、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する適当な閾値を設けるとよい。電解液量検出部１６は、当該閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検知されたＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出できる。また、他の形態として、電池ケース３００内の電解液量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号との相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、検出されたＡＥ信号と当該相関関係とに基づいて、二次電池１０００の電解液の量が検出されるように構成できる。
【００２９】
すなわち、ＡＥ信号の周波数またはＡＥ信号の大きさに対して閾値を設定し、検出されたＡＥ信号と当該閾値とに基づいて二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少ないか否かを検出するとよい。また、電解液量検出部１６は、電池ケース３００内の電解液量と、検出されたＡＥ信号の周波数または大きさとの相関関係に基づいて、検出されたＡＥ信号の周波数または大きさから二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００３０】
また、電池ケース３００の高さ方向に沿って、電池ケース３００を叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号を検出してもよい。すなわち、電池ケース３００を叩く位置によって、電池ケース３００内の電解液量によって、電池ケース３００が発する音が異なる場合がある。例えば、電池ケース３００に電解液が溜まっていない位置を叩いた場合に比べて、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置を叩いた場合には鈍い音が生じる。このため、電池ケース３００を叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号が顕著に変化する位置を検出することによって、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置を検出できる。
【００３１】
また、電池ケース３００を叩く場所が同じでも、電池ケース３００に取り付けたＡＥ信号検出センサ１１の位置によって、検出されるＡＥ信号が異なる。例えば、余剰電解液が溜まっている深さに設置されたＡＥ信号検出センサ１１では、低い周波数のＡＥ信号が検出される。
このため、図５に示すように、電池ケース３００の高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサ１１を取り付けてＡＥ信号を検出してもよい。この場合、電池ケース３００を叩くと、それぞれのＡＥ信号検出センサ１１からＡＥ信号が得られる。この際、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１と、電池ケース３００に電解液が溜まっていない位置に取り付けられたＡＥ信号検出センサ１１とでは、検出されるＡＥ信号の大きさまたは周波数が顕著に異なる。かかる複数のＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号を解析することによって、電池ケース３００に電解液が溜まっている位置を検出でき、これによって、二次電池１０００の電解液量を検出できる。この場合、電池ケース３００の高さ方向に沿って、電池ケース３００を叩く位置を変化させる場合に比べて、電池ケース３００を叩く回数が少なくてよいので、検査時間を短縮できる。
【００３２】
また、例えば、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の大きさが、余剰電解液の量に応じて変化するとする。この場合には、例えば、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の大きさに対して二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するのに適当な閾値を設けるとよい。そして、当該閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の大きさとの相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の大きさから、二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００３３】
また、ＡＥ信号の大きさに代えて、ＡＥ信号の周波数に着目してもよい。すなわち、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の周波数が、余剰電解液の量に応じて変化するとする。この場合には、例えば、予め実験に基づいて、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を叩いた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係を得るとよい。そして、電解液量検出部１６において、当該相関関係によりＡＥ信号の周波数に対して二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するのに適当な閾値を設けるとよい。そして、当該閾値に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号から、二次電池１０００の電解液量が所定の量よりも少なくなるのを検出するとよい。また、電池ケース３００内の電解液の量と、電池ケース３００を振動させた際に生じるＡＥ信号の周波数との相関関係を、相関関係記憶部１６ｂに記憶させてもよい。この場合、電解液量検出部１６は、当該相関関係に基づいて、ＡＥ信号検出センサ１１で検出されたＡＥ信号の周波数から、二次電池１０００の電解液の量を検出するように構成できる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態に係る二次電池の電解液量検出方法およびその装置を説明したが、本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、上述した実施形態に限定されない。
【００３５】
例えば、二次電池の構造は、上述した構造に限定されない。すなわち、二次電池の形態については、いわゆる円筒型など種々の形態の二次電池に適用でき、電池ケースの形状等には限定されない。また、本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、リチウムイオン二次電池以外にも、電池ケース内に電解液を有する種々の二次電池の電解液量を検査する方法に適用できる。
【００３６】
また、本発明に係る二次電池の電解液量検出方法は、図６に示すように、二次電池１０００が電源として搭載された車両１にも適用できる。この場合、二次電池１０００のケースにＡＥ信号検出センサが取り付けられているとよい。この場合、さらにＡＥ信号に基づいて二次電池１０００の電解液量を検出する電解液量検出装置を車両１に設けても良い。また、二次電池１０００のケースに取り付けられたＡＥ信号検出センサに、ＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する電解液量検出装置を接続する接続部を設けて、車両の検査時など、適宜に、二次電池の電解液量検出装置を接続できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】二次電池の構造例を示す断面図。
【図２】捲回電極体の構造例を示す図。
【図３】捲回電極体の構造例を示す断面図。
【図４】本発明に係る二次電池の電解液量検出装置の構成例を示す図。
【図５】本発明に係る二次電池の電解液量検出装置の他の構成例を示す図。
【図６】二次電池を電源として搭載した車両を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１ 車両
１０ 電解液量検出装置
１１ ＡＥ信号検出センサ
１６ 電解液量検出部
１６ａ 閾値設定部
１６ｂ 相関関係記憶部
１７ アンプ
１００ 捲回電極体
１０１ 正極シート（電極シート）
１０１ａ 塗工部
１０１ｂ 未塗工部
１０１ｂ１ 正極集電体
１０２ 第１セパレータ
１０３ 負極シート（電極シート）
１０３ａ 塗工部
１０３ｂ 未塗工部
１０３ｂ１ 負極集電体
１０４ 第２セパレータ
１３１ 集電体シート
１３２ 電極材料
１４１ 集電体シート
１４２ 電極材料
３００ 電池ケース（ケース）
３０１ 正極端子
３０３ 負極端子
１０００ 二次電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量を検出する方法であって、
前記ケースに取り付けられたＡＥ信号検出センサからＡＥ信号を検出し、
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて電解液量を検出する、二次電池の電解液量検出方法。
【請求項２】
前記電池ケースを振動させた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する、請求項１に記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項３】
前記電池ケースを叩いた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する、請求項１に記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項４】
前記電池ケースの高さ方向に沿って、電池ケースを叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号を検出する、請求項３に記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項５】
前記電池ケースは電解液が溜まる部位を有し、当該電解液が溜まる部位に前記ＡＥ信号検出センサを取り付けて前記ＡＥ信号を検出する、請求項１から４の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項６】
前記電池ケースの高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサを取り付けて前記ＡＥ信号を検出する、請求項１から４の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項７】
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する、請求項１から６の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項８】
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する、請求項１から６の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項９】
ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量検出装置であって、
前記ケースに取り付けられるＡＥ信号検出センサと、
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する電解液量検出部とを備えた、二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１０】
前記電解液量検出部は、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する閾値が設定された閾値設定部を有し、
前記閾値設定部に設定された閾値に基づいて、前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないか否かを検出する、請求項９に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１１】
前記閾値は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに対して設定されている、請求項１０に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１２】
前記閾値は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に対して設定されている、請求項１０に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１３】
前記電解液量検出部は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号と二次電池の電解液量との相関関係を記憶した相関関係記憶部を有し、
前記相関関係記憶部に記憶された相関関係に基づいて、前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量を検出する、請求項９に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１４】
前記相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさと、二次電池の電解液量との相関関係である、請求項１３に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１５】
前記相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数と、二次電池の電解液量との相関関係である、請求項１３に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１】
ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量を検出する方法であって、
前記ケースに取り付けられたＡＥ信号検出センサからＡＥ信号を検出し、
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて電解液量を検出する、二次電池の電解液量検出方法。
【請求項２】
前記電池ケースを振動させた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する、請求項１に記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項３】
前記電池ケースを叩いた際に生じるＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する、請求項１に記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項４】
前記電池ケースの高さ方向に沿って、電池ケースを叩く位置を変化させていきながらＡＥ信号を検出する、請求項３に記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項５】
前記電池ケースは電解液が溜まる部位を有し、当該電解液が溜まる部位に前記ＡＥ信号検出センサを取り付けて前記ＡＥ信号を検出する、請求項１から４の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項６】
前記電池ケースの高さ方向に沿って複数のＡＥ信号検出センサを取り付けて前記ＡＥ信号を検出する、請求項１から４の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項７】
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する、請求項１から６の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項８】
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに基づいて、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する、請求項１から６の何れかに記載の二次電池の電解液量検出方法。
【請求項９】
ケース内に電解液を有する二次電池の電解液量検出装置であって、
前記ケースに取り付けられるＡＥ信号検出センサと、
前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号に基づいて二次電池の電解液量を検出する電解液量検出部とを備えた、二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１０】
前記電解液量検出部は、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないことを検出する閾値が設定された閾値設定部を有し、
前記閾値設定部に設定された閾値に基づいて、前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量が所定の量よりも少ないか否かを検出する、請求項９に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１１】
前記閾値は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさに対して設定されている、請求項１０に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１２】
前記閾値は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数に対して設定されている、請求項１０に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１３】
前記電解液量検出部は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号と二次電池の電解液量との相関関係を記憶した相関関係記憶部を有し、
前記相関関係記憶部に記憶された相関関係に基づいて、前記ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号から、二次電池の電解液量を検出する、請求項９に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１４】
前記相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の大きさと、二次電池の電解液量との相関関係である、請求項１３に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【請求項１５】
前記相関関係は、ＡＥ信号検出センサが検出したＡＥ信号の周波数と、二次電池の電解液量との相関関係である、請求項１３に記載の二次電池の電解液量検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−４０３１９（Ｐ２０１０−４０３１９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０１７１７（Ｐ２００８−２０１７１７）
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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