電池の監視装置
【課題】電極端子又は導電材と外装体の間のショートを容易に検知できるよう構成した電池監視装置を提供する。
【解決手段】発電要素１１１が金属層と絶縁層を含む外装部材１１４，１１５により封止された電池１１と、電池の状態を検出する検出部６と、検出部により検出された検出結果を受信する制御部７と、電池１１と検出部６と制御部７とを接続する通信線を備え、絶縁層は発電要素１１１と金属層を絶縁し、検出部６は電池１１の状態を通信信号として通信線を介して制御部７に送信し、金属層と通信線との間が接続線により電気的に接続されている。
【解決手段】発電要素１１１が金属層と絶縁層を含む外装部材１１４，１１５により封止された電池１１と、電池の状態を検出する検出部６と、検出部により検出された検出結果を受信する制御部７と、電池１１と検出部６と制御部７とを接続する通信線を備え、絶縁層は発電要素１１１と金属層を絶縁し、検出部６は電池１１の状態を通信信号として通信線を介して制御部７に送信し、金属層と通信線との間が接続線により電気的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネートシートで覆われた二次電池において、陰極とラミネートシートの金属がショートすることを検知するために、陽極とラミネートの金属を接続する電池が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５３５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の二次電池の構成では、微少な短絡が検知できないおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、微少な短絡も検知できる電池の監視装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、外装材と通信線との間を接続する接続線を設け、電池内でショートが生じた場合に、通信線を通る通信信号の状態の変化を検知することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池内でショートが生じた場合に、発電要素又は電極端子と接続線が電気的に接続され、通信信号が接続線を導通することで生じる通信信号の変化を検知するため、電極端子又は発電要素と外装部材の間のショートを容易に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】発明の実施形態に係る電池監視装置を示すブロック図である。
【図２】図１の監視装置の検出部を示す電気回路図である。
【図３】図１の電池を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】発明の他の実施形態に係る電池を示す図３のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
図１は、発明の実施形態に係る電池監視装置５を示す図であり、モータ４の駆動システムを示すブロック図である。また図２は、図１の電圧検出回路６と電池１１の接続を示す回路図である。図３は図１の電池１１を示す平面図であり、接続線８及び通信配線６９と電池１１との接続を示す図である。図４は、図３の電池１１の端部における接続線８及び通信配線６９の接続を示す図であり、図３のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【００１０】
図１に示す組電池１は、複数の電池１１を直列に接続することにより構成され、その両極は電力供給線２を介してインバータ３に接続される。モータ４は、インバータ３に接続され、インバータ３により変換された交流電流によって駆動する。
【００１１】
なお、同図に示す組電池１によるモータ４の駆動システムは、本実施形態に係る電池監視装置５を説明するための一例であって、本例のように複数の電池１１を直列に接続して組電池１を構成する以外にも、複数の電池１１を直列及び／又は並列に接続して組電池１を構成することもできる。また、組電池１による電力の供給対象が直流モータの場合はインバータ３を省略することができ、さらに電力の供給対象はモータ４以外の負荷とすることもできる。
【００１２】
電池監視装置５は、それぞれの電池１１に接続された電圧検出装置６と、電圧検出装置６からの信号を受け、各電池１１に対して充放電を制御する制御回路７を有する。本例の電圧検出装置６が発明の検出部に、制御回路７が制御部に相当する。
【００１３】
電圧検出装置６は、各電池１１の状態を検出し、各電池の状態を通信信号たる交流信号により制御回路７へ送信するマイクロプロセッサユニット（以下ＭＰＵと略す。）６１を有し、電池１１の電圧を検出するための配線６８ａと６８ｂと、検出した電池の状態を交流信号として送信するため通信配線６９を有する。配線６８ａは電池１１の正極に、配線６８ｂは電池１１の負極に接続され、通信配線６９は電池１１の正極側に接続される。ＭＰＵ６１は通信配線６９ｃによりアース設置されている。
【００１４】
直流成分を除去するためのカップリングコンデンサ６２及び６３が、通信配線６９、６９ｃにそれぞれ接続されている。電池１１が直列接続され、それぞれの電池に対して通信配線６９が接続された場合、各電池１１の電位に応じた異なる直流成分が通信配線６９を流れる信号に載るため、制御回路７が当該交流信号を認識することが困難となる。そこで本例では、当該直流成分を除去するために、通信配線６９、６９ｃにカップリングコンデンサ６２及び６３を接続した。
【００１５】
なお、本例は、通信信号として交流信号を用いているが、例えばデジタル信号でもよく、また配線６８ａ、６８ｂ及び６９ｃを必ずしも全ての電池に対し設けなくてもよい。
【００１６】
制御回路７は、電圧検出装置６から送信される組電池１の状態の通信信号を受信し、受信した通信信号に基づき各電池１１の出力を制御するＭＰＵ７１を有し、ＭＰＵ７１と電力供給線２を接続する配線７２と、ＭＰＵ７１をアース設置する配線７４を有する。また配線７２の間は、直流成分を除去するためにカップリングコンデンサ７３が接続されている。
【００１７】
ＭＰＵ７１は、各ＭＰＵ６１に対して電池１１の電圧を検出させる信号を、配線７２、電力供給線２及び通信配線６９を介してＭＰＵ６１に送信する。これを受信したＭＰＵ６１は、配線６８ａ及び６８ｂを通じて電池１１の電圧を検出し、検出した電圧の値を交流信号として、通信配線６９、電力供給線２及び配線７２を通じて、ＭＰＵ７１へ送信する。
【００１８】
ここで、ＭＰＵ６１からＭＰＵ７１へ送信させる通信信号は電池１１を通って送信されるが、当該通信信号が交流信号であり電池１１からの出力は直流信号であるため、それぞれの信号を同じ配線で送信できる。そして、通信信号を受信したＭＰＵ７１は、当該通信信号に基づき各電池１１の容量を把握することができる。
【００１９】
また、ＭＰＵ７１は、組電池１の中である電池１１の電池容量が他の電池１１の電池容量より低い場合は、その他の電池１１に対して放電の指示を出して、組電池１の各電池１１の容量を均一にする。このように、ＭＰＵ７１は、各電池１１の電池容量を把握し、過充電又は過充電の防止し、さらに電池１１の容量の出力管理をする。
【００２０】
接続線８は、電池１１と通信配線６９との間に接続されており、接続線８の一端は電池１１の外装材１１４に、接続線８の他端はＭＰＵ６１とカップリングコンデンサ６２の間に接続されている。なお、発電要素１１１及び外装材１１４は図１に示されておらず図３を参照する。外装材１１４と電池１１の発電要素１１１との間が絶縁されているため、接続線８は本図で示す駆動システムの回路の一部として常時機能することはない。本図において、接続線８は常時、システム回路の一部として機能しないため、外装材１１４との接続部分を点線で示している。
【００２１】
一方、電池１１内でショートが起こり電池１１の発電要素１１１と外装材１１４が電気的に導通した場合に、電池１１と接続線８間が電気的に導通される。これにより、電池１１の発電要素１１１と外装材１１４が導通していない場合、接続線８は導線として機能しないため、通信配線６９を通る通信信号が接続線８を流れることなく、ＭＰＵ６１又はＭＰＵ７１が正常に通信信号を受信する。しかし、例えば、電池１１内の絶縁層に亀裂等が入ることでショートが起こり電池１１の発電要素と外装材が電気的に導通した場合、通信配線６９を通る通信信号は接続線８にも流れる。そのため、ＭＰＵ７１又はＭＰＵ６１が受信する通信信号のゲインが、正常に通信信号を受信したときと比べて下がる。これによって、制御回路７は、通信信号のゲインより電池１１内でのショートを把握することができる。なお、接続線８と電池１１の外装材１１４の接続の具体的構成は後述する。
【００２２】
異常信号送信手段９は、ＭＰＵ７１に接続され、ＭＰＵ７１からの信号に基づいて電池１１に異常が生じていることを示す信号を駆動システムの外部へ送信する。そして異常信号送信手段９から発せられる信号に基づき例えば警告ランプを点灯させたりすることで、車両の運転者は組電池１に異常が生じていることを容易に認識することができる。
【００２３】
なお、同図に示す異常信号送信手段９は、制御回路７と別構成としているが、制御手段の一部の構成としてもよい。また本システムの使用者へ異常を報知する手段は、警告ランプに限らず、例えば音声等により知らせてもよい。本例の電力供給線２、通信配線６９及び配線７２が本発明の「通信線」に相当する。
【００２４】
次に、図２を用いて、電圧検出回路６の具体的構成を示しつつ、電池１１との接続回路の構成を説明する。電圧検出回路６は、電池１１の正極端子に接続された配線６１１と負極端子に接続された配線６１２とを有し、配線６１１はマイクロプロセッサ６１（以下、ＭＰＵ６１と略す。）の電源入力端子Ｖccに接続され、配線６１２はＭＰＵ６１の接地端子ＧＮＤ１に接続されている。これにより、ＭＰＵ６１に駆動電力が供給される。
【００２５】
また、電池１１の正極端子に接続された配線６１１には、配線６８ａが並列に接続されるとともに、負極端子に接続された配線６１２には、配線６８ｂが並列に接続されている。そして、電池１１の正極端子に接続された配線６８ａには、電池１１の電圧を検出するための抵抗６４１，６４２が設けられ、配線６８ａの他端は、ＭＰＵ６１の電圧検出端子ＶＤ１，ＶＤ２に接続されている。また、電池１１の負極端子に電気的に接続された配線６８ｂにはコンデンサ６４３が設けられ、当該配線６８ａの他端は電圧検出端子ＶＤ１に接続された配線６８ａに接続されている。これら２つの抵抗６４１，６４２及びコンデンサ６４３により電池１１の端子間電圧が検出されることになる。
【００２６】
ここで検出された電池１１の端子間電圧値は、ＭＰＵ６１の内部機能によって特定周波数帯域の交流信号に変換され、通信信号出力端子Ｏｕｔから通信配線６９ａ，６９，６１１及び電力供給線２を介して制御回路７へ送出される。このとき、この交流通信信号の基準電位を定めるために、ＭＰＵ６１の通信信号用接地端子ＧＮＤ２には通信配線６９ｃが接続され、カップリングコンデンサ６３を介して、本例の組電池１を収納する電池ケースなどの接地点に接続されている。電池ケースなどの接地点は各電池１１において同一電位であることから、何れの電圧検出回路６においても通信信号出力端子Ｏｕｔから制御回路７へ送出される交流通信信号の基準電位が等しくなる。ＭＰＵ６１によって変換された交流信号の周波数帯域は、インバータ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）から発せられる交流信号と混成しない帯域が設定されている。また本実施形態の電池監視装置が車両等に搭載させると、車両の振動に伴うノイズも影響するおそれがあり、かかるノイズ成分の周波数帯域も避けて設定されている。
【００２７】
電池１１の正極端子に接続された配線６１１には通信配線６９が並列に接続され、この通信配線６９にカップリングコンデンサ６２が設けられている。また、カップリングコンデンサ６２の他端側の通信配線６９は、２つの通信配線６９ａ，６９ｂに並列に分岐され、一方の通信配線６９ａはＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔに接続され、他方の通信配線６９ｂはＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに接続されている。
【００２８】
ＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに接続された通信配線６９ｂには、バンドパ
スフィルタ６５を構成する抵抗６５１，６５２及びコンデンサ６５３が設けられている。このバンドパスフィルタ６５は、低周波数帯域のノイズを除去して高周波数帯域の信号のみを抽出するハイパスフィルタと、高周波数帯域のノイズを除去して低周波数帯域の信号のみを抽出するローパスフィルタの両方の機能を有するフィルタ回路である。なお、同図に示す符号６５４は整流用ダイオードである。これにより、インバータ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）から発せられる交流信号と混成しない帯域を抽出し、さらに本実施形態の電池監視装置が車両等に搭載させた場合の車両のノイズ成分をより軽減することができる。
【００２９】
なお、発明の検出部として、本実施形態において電圧検出装置６を用いて、電池１１の端子間電圧を検出するが、端子間電圧に限らず、端子間の電流を測定してもよい。電流を検知する場合、ＭＰＵ６１は、例えば電流積算回路を用いて、配線６８ａ及び６８ｂを流れる所定時間の電流値を計測し、その電流値に基づいて電池１１の容量を把握することができる。そして本実施形態と同様に、その電流値に基づく電池容量を通信信号として送信すればよい。
【００３０】
次に、図３及び図４を用いて、図１の電池１１の具体的構成と電池１１と通信配線６９及び接続線８の具体的な接続例を説明する。電池１１は、発電要素１１１を覆う上部外装材１１４と下部外装材１１５と、正電極タブ１１２と負電極タブ１１３を有する。発電要素１１１は、詳細な図示は省略するが、正電極タブ１１２に接続され正極活物質が塗布された正極層と、負電極タブ１１３に接続され負極活物質が塗布された負極層とを、絶縁性セパレータを介して積層したものである。正極層は、アルミニウム等からなる集電体に、リチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン又はリチウムニッケル酸化物等の正極材料を結着させた構造を有す。負極層は、銅などからなる集電体に、黒鉛、カーボンブラック、活性炭、コークス等の負極材料を結着させて構造を有する。セパレータには、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ等を用いている。
【００３１】
上部外装部材１１４と下部外装部材１１５は、図４に示すように、たとえばアルミニウム箔等の金属箔の一方の面（電池１１の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン又はアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（電池１１の外側面）をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートしたものであり、可撓性を有する。上部外装部材１１４の金属箔を金属層１１４１、上部外装部材１１４の電池の外側面を絶縁層１１４２、上部外装部材１１４の電池の内側面を絶縁層１１４３、下部外装部材１１５の金属箔を金属層１１５１、下部外装部材１１５の電池の外側面を絶縁層１１５２、下部外装部材１１５の電池の内側面を絶縁層１１５３として示す。上部外装部材１１４は一方の正極層又は負極層の主面に積層されて、下部外装部材１１５は他方の正極層又は負極層の主面に積層される。
【００３２】
そして、これら上部外装部材１１４及び下部外装部材１１５によって、上述した発電要素１１１、正電極タブ１１２の一部及び負電極タブ１１３の一部を包み込み、当該外装部材１１４，１１５により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、この空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１１４，１１５の外周端部の全周を熱プレスにより熱融着して封止する。この熱融着により上部外装部材１１４と下部外装部材１１５が接合ざれた部分を図３に接合部１１６として示す。
【００３３】
なお、本例の金属層１１４１、１１５１と絶縁層１１４２，１１４３，１１５２，１１５３が発明の外装部材の金属層及び絶縁層にそれぞれ相当する。
【００３４】
正電極タブ１１２には電力供給線２が電気的に接続されており、通信配線６９はカップリングコンデンサ６２を介して電力供給線２に接続されている。通信配線６９の他端はＭＰＵ６１と接続され、電力供給線２の他端は、インバータ３、ＭＰＵ７１に接続されている。
【００３５】
上部外装部材１１４の絶縁層１１４２には切り欠き部１１８が設けられており、上部外装部材１１４の金属層１１４１の一部が当該切り欠き部１１８から露出する。そして接続線８の一端を、切り欠き部１１８から露出する金属層１１４１の一部と電気的に接続する。さらに、接続線８と金属層１１４１との接続点を含む電池１１の端部をシール部材１１７で覆う。これにより、接続線８は、電池１１の外装部材１１４と接続される。また接続線８の他端は、通信配線６９に接続されており、カップリングコンデンサ６２とＭＰＵ７１との間に接続されている。
【００３６】
なお図４で示す接続線８は外装部材１１４の金属層１１４１に接続する場合に限らず、外装部材１１５１に接続してもよい。また接続線８と金属層１１４１又は金属層１１５１との接続部分は、図４で示す構成に限らない。例えば、接続線８との接続用に、予め外装部材の金属層１１４１にタブを設けておき、そのタブと接続線を接続することも可能である。さらに、このタブは必ずしも金属層１１４１と別構成の電極タブとする必要はなく、金属層の一部をタブとして利用し、外装部材１１４から露出する形状にすることも可能である。
【００３７】
図４において、正極タブ１１２と外装部材１１４の金属層１１４１の間には、絶縁層１１４３があるため、正極タブ１１２と金属層１１４１は絶縁されている。そのため、接続線８の経路のインピーダンスは非常に高く、通信配線６９を通る通信信号が接続線８にも分岐され流れない。しかし、絶縁層１１４３に亀裂が生じる等により外装部材内でショートが生じ、金属層１１４１と正極タブ１１２の間が電気的に導通すると、接続線８の経路のインピーダンスが下がり、通信信号は接続線８にも分岐して流れる。そのため、通信信号のゲインが下がってしまう。
【００３８】
このように、ＭＰＵ７１は、各電池１１の電気容量を、それぞれの電池１１に接続されるＭＰＵ６１を用いて管理するが、組電池１の中である電池１１に上述するショートが生じた場合、ショートが生じた電池に接続されたＭＰＵ６１が送信する通信信号のゲインが下がったことを把握することができる。具体的には、ＭＰＵ７１は、ゲインが減少したことを、他の正常な電池電圧の通信信号のゲインと比較することにより把握することができる。
【００３９】
またはＭＰＵ７１は、ショートする前の電池１１のゲインをメモリ等で記憶し、設定以上のゲイン変化が生じたときに電池１１にショートが生じたと判断することでショートの有無を把握することもできる。あるいは、ＭＰＵ７１は、本例の駆動システムの設計時に正常な電池１１に基づく通信信号ゲインとして予め設定値として有しており、当該設定値より通信ゲインが下がった時に、ショート等により電池１１に異常が生じたと判断することも可能である。
【００４０】
なお、本例では、電極タブと外装材とのショートを電池内のショートの例として説明したが、電極タブに限らず、例えば発電要素１１と外装材１１４の金属層１１４１との間でショートが生じた場合も接続線８は導通し、ＭＰＵ７１は通信信号のゲインの変化を検知することで、当該ショートを検知することができる。またＭＰＵ７１がゲインの変化を検知することを例に説明したが、ＭＰＵ６１によって電池１１のショートに基づくゲインの変化を検知することができる。つまり、ＭＰＵ６１が例えばＭＰＵ７１から送信される電池１１の検出開始を示す通信信号を受信する時、ショートが電池内１１で生じていなければ、当該通信信号は接続線８を通らず通信配線６９を介してＭＰＵ６１に流れる。しかしショートが生じると、当該通信信号が接続線８にも分岐してしまうため、ＭＰＵ６１に流れる通信信号のゲインも下がってしまう。これによりＭＰＵ６１も、通信信号のゲイン変化の有無に基づいて、電池１１内のショートを検知することができる。
【００４１】
ここで、本例の電池監視装置の実施例として、電池１１を１個あたり１セルとして割り当て、各セルあたりのセル電圧を３．８Ｖ、セル容量を５０Ａｈとして、１００セルの直列のバッテリーシステム（総電圧３８０Ｖ）を作製した。またカップリングコンデンサ６２の容量は４７００ｐＦとし、通信信号の周波数は２ＭＨｚと設定した。そして、電池１１内を擬似的にショートさせるために、図１に示される、組電池１の正極側から２番目の電池１１のセルについて、負極タブ１１３と外装部材１１４の金属層１１５１の間を１５Ωの抵抗で接続した。この状態で、本例の駆動システムに通信信号を流し、通信信号のゲインを計測したところ、通信信号のゲインは、当該１５Ωの抵抗を接続する前の通信信号と比較して約４０％減少した。
【００４２】
また短絡による通信信号のゲイン減少の割合は、カップリングコンデンサ６２のインピーダンスの大きさで設定できる。つまり、電池１１内がショートすることで生じる短絡抵抗のインピーダンスをＸとし、カップリングコンデンサ６２のインピーダンスをＺとすると、Ｘ＝Ｚの時、ゲインの減少率は５０％となり、Ｘ＝Ｚ／１０の時、ゲインの減少率は１０％未満となる。よって、通信信号の周波数又はカップリングコンデンサの容量を調整することで、検出したい短絡抵抗を設定することができる。
【００４３】
上記の通り、本実施の形態に係る電池監視装置は、接続線８を電池１１の外装部材１１４又は外装部材１１５と通信配線６９の間に接続することにより、電池１１内でショートが生じると通信配線６９だけではなく接続線８にも通信信号が流れるため、接続線に８に通信信号が流れる前と流れ始めた後の通信信号の変化を検知することで、電池１１内のショートを把握することができる。
【００４４】
接続線８が電気的に接続されている外装部材１１４と発電要素１１１が絶縁する状態であれば、接続線８のインピーダンスは非常に高く、通信信号が接続線８に流れることはないが、電池１１内のショートにより、当該外装部材１１４と発電要素１１１が導通すると、接続線の８のインピーダンスが減少し、通信信号が接続線８にも流れ出す。よって本実施の形態では、電池内のわずかなショートであっても、当該外装部材１１４と発電要素１１１が導通前後のインピーダンス変化は大きく、通信信号のゲインが変化するため、ハードショートに限らず、微少なショートでも検知することできる。
【００４５】
さらに、本例の駆動システムが車両等に搭載され、車両の振動等を起因とした経時的に生じる電池１１内のショートも検知することができる。また、車両用の電池など多くの電池１１を接続し容量の大きい組電池とする場合、各電池の端子間の電圧検知では端子間電圧の変化が低くショートが確実に検知できないおそれがあるが、本実施の形態は、電力線通信の信号線のゲイン変化を利用してショートの検知を行うため、容量の大きい電池の駆動システムで特に有効である。
【００４６】
また、本実施の形態では、接続線８の他端はカップリングコンデンサ６２と電圧検出装置６の間の通信配線６９に接続されるため、カップリングコンデンサ６２の容量又は通信信号の周波数を調整することで、電圧検出装置６又は制御回路７が検知する電池１１内のショートによる短絡抵抗を設定することができる。これにより、組電池１に用いられる電池１１の特性に合わせて、ショート時の短絡抵抗を設定することができため、本例の電池監視装置は、より確実に電池１１内でのショートを検知することができる。
【００４７】
また本実施の形態では、異常信号送信手段９を有するため、通信信号のゲインが変化し電池１１内でショートが発生した時に、使用者に対して電池１１に異常が生じていることを知らせることができるため、組電池にショートが生じたことをより早く使用者に知らせることができる。
【００４８】
また本実施の形態で、通信線にバンドパスフィルタ６５を有するため、車両の振動によるノイズやインバータ３等が発する信号をフィルタリングして、通信配線６９を通る通信信号を送受信することができる。
【００４９】
また本実施の形態は、接続線８と外装部材との接続点をシール部材１１７で覆っているため、外装部材内の気密性をより確保することができる。
【００５０】
《第２実施形態》
図５は、発明の他の実施例に係る電池１１の断面図であって、図３のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、電池検出装置を含む駆動システムに変わりはないが、電池１１の接合部１１６において、上部外装部材１１４の金属層１１４１と下部外装部材１１５の金属層１１５１を接続する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を援用する。
【００５１】
本例では、絶縁層１１４３及び絶縁層１１５３は、金属層１１４１及び金属層１１５１に比べ短く形成されており、外装材１１４と外装材１１５が接合部１１６で封止されると、当該金属層１１４１及び金属層１１５１の一端が接合される。そして、絶縁層１１４２及び絶縁層１１５２は、金属層１１４１と金属層１１５１との接合部分を覆い融着される。これにより金属層１１４１と金属層１１５１が外装部材内で、電気的に接続された状態で封止される。また図４に示すように、電極タブ１１２を含む電極端部において、接続線８は金属層１１４１と電気的に接続されているため、接続線８は、金属層１１４１に加えて金属層１１５１とも電気的に接続されることとなる。これにより、例えば下部外装側に配置される発電要素１１１の導電材と金属層１１５１との間でショートが生じたとしても、通信信号は接続線８を導通するため、上部外装材１１４内のショートに加えて下部外部材内１１５のショートも検知することでき、発電要素１１４と発電要素１１４を覆う金属層１１４１、１１５１の間のショートを検知することができる。
【００５２】
なお、本例における上部外装部材１１４は発明の第１外装部材に相当し、下部外装部材１１５は発明の第２外装部材に相当する。また上部外装部材１１４及び下部外装部材１１５は必ずしも別構成とする必要はなく、一体とした構成でも良い。また金属層１１４１と金属層１１５１との電気的な接続箇所は、図３で示す層状の電池１１の端部の長辺に渡って設けられる必要はなく、一部分でも接続箇所があればよい。さらに当該接続箇所は、層状の電池１１の短編側の端部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…組電池
１１…電池
１１１…発電要素
１１２，１１３…電極タブ
１１４，１１５…外装部材
１１６…接合部
１１７…シール部材
１１８…切り欠き部
２…電力供給線
３…インバータ
４…モータ
５…電池監視装置
６…電圧検出回路
６１…マイクロプロセッサユニット
６２，６３…カップリングコンデンサ
６５…バンドパスフィルタ
６５１、６５２…抵抗
６５３…コンデンサ
６５４…整流用ダイオード
６６…容量調整用抵抗
６７…メモリ
６８…配線
６９…通信配線
６１１、６１２…配線
６４１、６４２…抵抗
６４３…コンデンサ
７…制御回路
７１…マイクロプロセッサユニット
７２、７４…配線
７３…カップリングコンデンサ
８…接続線
９…異常信号送信手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネートシートで覆われた二次電池において、陰極とラミネートシートの金属がショートすることを検知するために、陽極とラミネートの金属を接続する電池が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５３５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の二次電池の構成では、微少な短絡が検知できないおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、微少な短絡も検知できる電池の監視装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、外装材と通信線との間を接続する接続線を設け、電池内でショートが生じた場合に、通信線を通る通信信号の状態の変化を検知することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池内でショートが生じた場合に、発電要素又は電極端子と接続線が電気的に接続され、通信信号が接続線を導通することで生じる通信信号の変化を検知するため、電極端子又は発電要素と外装部材の間のショートを容易に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】発明の実施形態に係る電池監視装置を示すブロック図である。
【図２】図１の監視装置の検出部を示す電気回路図である。
【図３】図１の電池を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】発明の他の実施形態に係る電池を示す図３のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
図１は、発明の実施形態に係る電池監視装置５を示す図であり、モータ４の駆動システムを示すブロック図である。また図２は、図１の電圧検出回路６と電池１１の接続を示す回路図である。図３は図１の電池１１を示す平面図であり、接続線８及び通信配線６９と電池１１との接続を示す図である。図４は、図３の電池１１の端部における接続線８及び通信配線６９の接続を示す図であり、図３のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【００１０】
図１に示す組電池１は、複数の電池１１を直列に接続することにより構成され、その両極は電力供給線２を介してインバータ３に接続される。モータ４は、インバータ３に接続され、インバータ３により変換された交流電流によって駆動する。
【００１１】
なお、同図に示す組電池１によるモータ４の駆動システムは、本実施形態に係る電池監視装置５を説明するための一例であって、本例のように複数の電池１１を直列に接続して組電池１を構成する以外にも、複数の電池１１を直列及び／又は並列に接続して組電池１を構成することもできる。また、組電池１による電力の供給対象が直流モータの場合はインバータ３を省略することができ、さらに電力の供給対象はモータ４以外の負荷とすることもできる。
【００１２】
電池監視装置５は、それぞれの電池１１に接続された電圧検出装置６と、電圧検出装置６からの信号を受け、各電池１１に対して充放電を制御する制御回路７を有する。本例の電圧検出装置６が発明の検出部に、制御回路７が制御部に相当する。
【００１３】
電圧検出装置６は、各電池１１の状態を検出し、各電池の状態を通信信号たる交流信号により制御回路７へ送信するマイクロプロセッサユニット（以下ＭＰＵと略す。）６１を有し、電池１１の電圧を検出するための配線６８ａと６８ｂと、検出した電池の状態を交流信号として送信するため通信配線６９を有する。配線６８ａは電池１１の正極に、配線６８ｂは電池１１の負極に接続され、通信配線６９は電池１１の正極側に接続される。ＭＰＵ６１は通信配線６９ｃによりアース設置されている。
【００１４】
直流成分を除去するためのカップリングコンデンサ６２及び６３が、通信配線６９、６９ｃにそれぞれ接続されている。電池１１が直列接続され、それぞれの電池に対して通信配線６９が接続された場合、各電池１１の電位に応じた異なる直流成分が通信配線６９を流れる信号に載るため、制御回路７が当該交流信号を認識することが困難となる。そこで本例では、当該直流成分を除去するために、通信配線６９、６９ｃにカップリングコンデンサ６２及び６３を接続した。
【００１５】
なお、本例は、通信信号として交流信号を用いているが、例えばデジタル信号でもよく、また配線６８ａ、６８ｂ及び６９ｃを必ずしも全ての電池に対し設けなくてもよい。
【００１６】
制御回路７は、電圧検出装置６から送信される組電池１の状態の通信信号を受信し、受信した通信信号に基づき各電池１１の出力を制御するＭＰＵ７１を有し、ＭＰＵ７１と電力供給線２を接続する配線７２と、ＭＰＵ７１をアース設置する配線７４を有する。また配線７２の間は、直流成分を除去するためにカップリングコンデンサ７３が接続されている。
【００１７】
ＭＰＵ７１は、各ＭＰＵ６１に対して電池１１の電圧を検出させる信号を、配線７２、電力供給線２及び通信配線６９を介してＭＰＵ６１に送信する。これを受信したＭＰＵ６１は、配線６８ａ及び６８ｂを通じて電池１１の電圧を検出し、検出した電圧の値を交流信号として、通信配線６９、電力供給線２及び配線７２を通じて、ＭＰＵ７１へ送信する。
【００１８】
ここで、ＭＰＵ６１からＭＰＵ７１へ送信させる通信信号は電池１１を通って送信されるが、当該通信信号が交流信号であり電池１１からの出力は直流信号であるため、それぞれの信号を同じ配線で送信できる。そして、通信信号を受信したＭＰＵ７１は、当該通信信号に基づき各電池１１の容量を把握することができる。
【００１９】
また、ＭＰＵ７１は、組電池１の中である電池１１の電池容量が他の電池１１の電池容量より低い場合は、その他の電池１１に対して放電の指示を出して、組電池１の各電池１１の容量を均一にする。このように、ＭＰＵ７１は、各電池１１の電池容量を把握し、過充電又は過充電の防止し、さらに電池１１の容量の出力管理をする。
【００２０】
接続線８は、電池１１と通信配線６９との間に接続されており、接続線８の一端は電池１１の外装材１１４に、接続線８の他端はＭＰＵ６１とカップリングコンデンサ６２の間に接続されている。なお、発電要素１１１及び外装材１１４は図１に示されておらず図３を参照する。外装材１１４と電池１１の発電要素１１１との間が絶縁されているため、接続線８は本図で示す駆動システムの回路の一部として常時機能することはない。本図において、接続線８は常時、システム回路の一部として機能しないため、外装材１１４との接続部分を点線で示している。
【００２１】
一方、電池１１内でショートが起こり電池１１の発電要素１１１と外装材１１４が電気的に導通した場合に、電池１１と接続線８間が電気的に導通される。これにより、電池１１の発電要素１１１と外装材１１４が導通していない場合、接続線８は導線として機能しないため、通信配線６９を通る通信信号が接続線８を流れることなく、ＭＰＵ６１又はＭＰＵ７１が正常に通信信号を受信する。しかし、例えば、電池１１内の絶縁層に亀裂等が入ることでショートが起こり電池１１の発電要素と外装材が電気的に導通した場合、通信配線６９を通る通信信号は接続線８にも流れる。そのため、ＭＰＵ７１又はＭＰＵ６１が受信する通信信号のゲインが、正常に通信信号を受信したときと比べて下がる。これによって、制御回路７は、通信信号のゲインより電池１１内でのショートを把握することができる。なお、接続線８と電池１１の外装材１１４の接続の具体的構成は後述する。
【００２２】
異常信号送信手段９は、ＭＰＵ７１に接続され、ＭＰＵ７１からの信号に基づいて電池１１に異常が生じていることを示す信号を駆動システムの外部へ送信する。そして異常信号送信手段９から発せられる信号に基づき例えば警告ランプを点灯させたりすることで、車両の運転者は組電池１に異常が生じていることを容易に認識することができる。
【００２３】
なお、同図に示す異常信号送信手段９は、制御回路７と別構成としているが、制御手段の一部の構成としてもよい。また本システムの使用者へ異常を報知する手段は、警告ランプに限らず、例えば音声等により知らせてもよい。本例の電力供給線２、通信配線６９及び配線７２が本発明の「通信線」に相当する。
【００２４】
次に、図２を用いて、電圧検出回路６の具体的構成を示しつつ、電池１１との接続回路の構成を説明する。電圧検出回路６は、電池１１の正極端子に接続された配線６１１と負極端子に接続された配線６１２とを有し、配線６１１はマイクロプロセッサ６１（以下、ＭＰＵ６１と略す。）の電源入力端子Ｖccに接続され、配線６１２はＭＰＵ６１の接地端子ＧＮＤ１に接続されている。これにより、ＭＰＵ６１に駆動電力が供給される。
【００２５】
また、電池１１の正極端子に接続された配線６１１には、配線６８ａが並列に接続されるとともに、負極端子に接続された配線６１２には、配線６８ｂが並列に接続されている。そして、電池１１の正極端子に接続された配線６８ａには、電池１１の電圧を検出するための抵抗６４１，６４２が設けられ、配線６８ａの他端は、ＭＰＵ６１の電圧検出端子ＶＤ１，ＶＤ２に接続されている。また、電池１１の負極端子に電気的に接続された配線６８ｂにはコンデンサ６４３が設けられ、当該配線６８ａの他端は電圧検出端子ＶＤ１に接続された配線６８ａに接続されている。これら２つの抵抗６４１，６４２及びコンデンサ６４３により電池１１の端子間電圧が検出されることになる。
【００２６】
ここで検出された電池１１の端子間電圧値は、ＭＰＵ６１の内部機能によって特定周波数帯域の交流信号に変換され、通信信号出力端子Ｏｕｔから通信配線６９ａ，６９，６１１及び電力供給線２を介して制御回路７へ送出される。このとき、この交流通信信号の基準電位を定めるために、ＭＰＵ６１の通信信号用接地端子ＧＮＤ２には通信配線６９ｃが接続され、カップリングコンデンサ６３を介して、本例の組電池１を収納する電池ケースなどの接地点に接続されている。電池ケースなどの接地点は各電池１１において同一電位であることから、何れの電圧検出回路６においても通信信号出力端子Ｏｕｔから制御回路７へ送出される交流通信信号の基準電位が等しくなる。ＭＰＵ６１によって変換された交流信号の周波数帯域は、インバータ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）から発せられる交流信号と混成しない帯域が設定されている。また本実施形態の電池監視装置が車両等に搭載させると、車両の振動に伴うノイズも影響するおそれがあり、かかるノイズ成分の周波数帯域も避けて設定されている。
【００２７】
電池１１の正極端子に接続された配線６１１には通信配線６９が並列に接続され、この通信配線６９にカップリングコンデンサ６２が設けられている。また、カップリングコンデンサ６２の他端側の通信配線６９は、２つの通信配線６９ａ，６９ｂに並列に分岐され、一方の通信配線６９ａはＭＰＵ６１の通信信号出力端子Ｏｕｔに接続され、他方の通信配線６９ｂはＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに接続されている。
【００２８】
ＭＰＵ６１の通信信号入力端子Ｉｎに接続された通信配線６９ｂには、バンドパ
スフィルタ６５を構成する抵抗６５１，６５２及びコンデンサ６５３が設けられている。このバンドパスフィルタ６５は、低周波数帯域のノイズを除去して高周波数帯域の信号のみを抽出するハイパスフィルタと、高周波数帯域のノイズを除去して低周波数帯域の信号のみを抽出するローパスフィルタの両方の機能を有するフィルタ回路である。なお、同図に示す符号６５４は整流用ダイオードである。これにより、インバータ３、ＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）から発せられる交流信号と混成しない帯域を抽出し、さらに本実施形態の電池監視装置が車両等に搭載させた場合の車両のノイズ成分をより軽減することができる。
【００２９】
なお、発明の検出部として、本実施形態において電圧検出装置６を用いて、電池１１の端子間電圧を検出するが、端子間電圧に限らず、端子間の電流を測定してもよい。電流を検知する場合、ＭＰＵ６１は、例えば電流積算回路を用いて、配線６８ａ及び６８ｂを流れる所定時間の電流値を計測し、その電流値に基づいて電池１１の容量を把握することができる。そして本実施形態と同様に、その電流値に基づく電池容量を通信信号として送信すればよい。
【００３０】
次に、図３及び図４を用いて、図１の電池１１の具体的構成と電池１１と通信配線６９及び接続線８の具体的な接続例を説明する。電池１１は、発電要素１１１を覆う上部外装材１１４と下部外装材１１５と、正電極タブ１１２と負電極タブ１１３を有する。発電要素１１１は、詳細な図示は省略するが、正電極タブ１１２に接続され正極活物質が塗布された正極層と、負電極タブ１１３に接続され負極活物質が塗布された負極層とを、絶縁性セパレータを介して積層したものである。正極層は、アルミニウム等からなる集電体に、リチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン又はリチウムニッケル酸化物等の正極材料を結着させた構造を有す。負極層は、銅などからなる集電体に、黒鉛、カーボンブラック、活性炭、コークス等の負極材料を結着させて構造を有する。セパレータには、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ等を用いている。
【００３１】
上部外装部材１１４と下部外装部材１１５は、図４に示すように、たとえばアルミニウム箔等の金属箔の一方の面（電池１１の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン又はアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（電池１１の外側面）をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートしたものであり、可撓性を有する。上部外装部材１１４の金属箔を金属層１１４１、上部外装部材１１４の電池の外側面を絶縁層１１４２、上部外装部材１１４の電池の内側面を絶縁層１１４３、下部外装部材１１５の金属箔を金属層１１５１、下部外装部材１１５の電池の外側面を絶縁層１１５２、下部外装部材１１５の電池の内側面を絶縁層１１５３として示す。上部外装部材１１４は一方の正極層又は負極層の主面に積層されて、下部外装部材１１５は他方の正極層又は負極層の主面に積層される。
【００３２】
そして、これら上部外装部材１１４及び下部外装部材１１５によって、上述した発電要素１１１、正電極タブ１１２の一部及び負電極タブ１１３の一部を包み込み、当該外装部材１１４，１１５により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、この空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１１４，１１５の外周端部の全周を熱プレスにより熱融着して封止する。この熱融着により上部外装部材１１４と下部外装部材１１５が接合ざれた部分を図３に接合部１１６として示す。
【００３３】
なお、本例の金属層１１４１、１１５１と絶縁層１１４２，１１４３，１１５２，１１５３が発明の外装部材の金属層及び絶縁層にそれぞれ相当する。
【００３４】
正電極タブ１１２には電力供給線２が電気的に接続されており、通信配線６９はカップリングコンデンサ６２を介して電力供給線２に接続されている。通信配線６９の他端はＭＰＵ６１と接続され、電力供給線２の他端は、インバータ３、ＭＰＵ７１に接続されている。
【００３５】
上部外装部材１１４の絶縁層１１４２には切り欠き部１１８が設けられており、上部外装部材１１４の金属層１１４１の一部が当該切り欠き部１１８から露出する。そして接続線８の一端を、切り欠き部１１８から露出する金属層１１４１の一部と電気的に接続する。さらに、接続線８と金属層１１４１との接続点を含む電池１１の端部をシール部材１１７で覆う。これにより、接続線８は、電池１１の外装部材１１４と接続される。また接続線８の他端は、通信配線６９に接続されており、カップリングコンデンサ６２とＭＰＵ７１との間に接続されている。
【００３６】
なお図４で示す接続線８は外装部材１１４の金属層１１４１に接続する場合に限らず、外装部材１１５１に接続してもよい。また接続線８と金属層１１４１又は金属層１１５１との接続部分は、図４で示す構成に限らない。例えば、接続線８との接続用に、予め外装部材の金属層１１４１にタブを設けておき、そのタブと接続線を接続することも可能である。さらに、このタブは必ずしも金属層１１４１と別構成の電極タブとする必要はなく、金属層の一部をタブとして利用し、外装部材１１４から露出する形状にすることも可能である。
【００３７】
図４において、正極タブ１１２と外装部材１１４の金属層１１４１の間には、絶縁層１１４３があるため、正極タブ１１２と金属層１１４１は絶縁されている。そのため、接続線８の経路のインピーダンスは非常に高く、通信配線６９を通る通信信号が接続線８にも分岐され流れない。しかし、絶縁層１１４３に亀裂が生じる等により外装部材内でショートが生じ、金属層１１４１と正極タブ１１２の間が電気的に導通すると、接続線８の経路のインピーダンスが下がり、通信信号は接続線８にも分岐して流れる。そのため、通信信号のゲインが下がってしまう。
【００３８】
このように、ＭＰＵ７１は、各電池１１の電気容量を、それぞれの電池１１に接続されるＭＰＵ６１を用いて管理するが、組電池１の中である電池１１に上述するショートが生じた場合、ショートが生じた電池に接続されたＭＰＵ６１が送信する通信信号のゲインが下がったことを把握することができる。具体的には、ＭＰＵ７１は、ゲインが減少したことを、他の正常な電池電圧の通信信号のゲインと比較することにより把握することができる。
【００３９】
またはＭＰＵ７１は、ショートする前の電池１１のゲインをメモリ等で記憶し、設定以上のゲイン変化が生じたときに電池１１にショートが生じたと判断することでショートの有無を把握することもできる。あるいは、ＭＰＵ７１は、本例の駆動システムの設計時に正常な電池１１に基づく通信信号ゲインとして予め設定値として有しており、当該設定値より通信ゲインが下がった時に、ショート等により電池１１に異常が生じたと判断することも可能である。
【００４０】
なお、本例では、電極タブと外装材とのショートを電池内のショートの例として説明したが、電極タブに限らず、例えば発電要素１１と外装材１１４の金属層１１４１との間でショートが生じた場合も接続線８は導通し、ＭＰＵ７１は通信信号のゲインの変化を検知することで、当該ショートを検知することができる。またＭＰＵ７１がゲインの変化を検知することを例に説明したが、ＭＰＵ６１によって電池１１のショートに基づくゲインの変化を検知することができる。つまり、ＭＰＵ６１が例えばＭＰＵ７１から送信される電池１１の検出開始を示す通信信号を受信する時、ショートが電池内１１で生じていなければ、当該通信信号は接続線８を通らず通信配線６９を介してＭＰＵ６１に流れる。しかしショートが生じると、当該通信信号が接続線８にも分岐してしまうため、ＭＰＵ６１に流れる通信信号のゲインも下がってしまう。これによりＭＰＵ６１も、通信信号のゲイン変化の有無に基づいて、電池１１内のショートを検知することができる。
【００４１】
ここで、本例の電池監視装置の実施例として、電池１１を１個あたり１セルとして割り当て、各セルあたりのセル電圧を３．８Ｖ、セル容量を５０Ａｈとして、１００セルの直列のバッテリーシステム（総電圧３８０Ｖ）を作製した。またカップリングコンデンサ６２の容量は４７００ｐＦとし、通信信号の周波数は２ＭＨｚと設定した。そして、電池１１内を擬似的にショートさせるために、図１に示される、組電池１の正極側から２番目の電池１１のセルについて、負極タブ１１３と外装部材１１４の金属層１１５１の間を１５Ωの抵抗で接続した。この状態で、本例の駆動システムに通信信号を流し、通信信号のゲインを計測したところ、通信信号のゲインは、当該１５Ωの抵抗を接続する前の通信信号と比較して約４０％減少した。
【００４２】
また短絡による通信信号のゲイン減少の割合は、カップリングコンデンサ６２のインピーダンスの大きさで設定できる。つまり、電池１１内がショートすることで生じる短絡抵抗のインピーダンスをＸとし、カップリングコンデンサ６２のインピーダンスをＺとすると、Ｘ＝Ｚの時、ゲインの減少率は５０％となり、Ｘ＝Ｚ／１０の時、ゲインの減少率は１０％未満となる。よって、通信信号の周波数又はカップリングコンデンサの容量を調整することで、検出したい短絡抵抗を設定することができる。
【００４３】
上記の通り、本実施の形態に係る電池監視装置は、接続線８を電池１１の外装部材１１４又は外装部材１１５と通信配線６９の間に接続することにより、電池１１内でショートが生じると通信配線６９だけではなく接続線８にも通信信号が流れるため、接続線に８に通信信号が流れる前と流れ始めた後の通信信号の変化を検知することで、電池１１内のショートを把握することができる。
【００４４】
接続線８が電気的に接続されている外装部材１１４と発電要素１１１が絶縁する状態であれば、接続線８のインピーダンスは非常に高く、通信信号が接続線８に流れることはないが、電池１１内のショートにより、当該外装部材１１４と発電要素１１１が導通すると、接続線の８のインピーダンスが減少し、通信信号が接続線８にも流れ出す。よって本実施の形態では、電池内のわずかなショートであっても、当該外装部材１１４と発電要素１１１が導通前後のインピーダンス変化は大きく、通信信号のゲインが変化するため、ハードショートに限らず、微少なショートでも検知することできる。
【００４５】
さらに、本例の駆動システムが車両等に搭載され、車両の振動等を起因とした経時的に生じる電池１１内のショートも検知することができる。また、車両用の電池など多くの電池１１を接続し容量の大きい組電池とする場合、各電池の端子間の電圧検知では端子間電圧の変化が低くショートが確実に検知できないおそれがあるが、本実施の形態は、電力線通信の信号線のゲイン変化を利用してショートの検知を行うため、容量の大きい電池の駆動システムで特に有効である。
【００４６】
また、本実施の形態では、接続線８の他端はカップリングコンデンサ６２と電圧検出装置６の間の通信配線６９に接続されるため、カップリングコンデンサ６２の容量又は通信信号の周波数を調整することで、電圧検出装置６又は制御回路７が検知する電池１１内のショートによる短絡抵抗を設定することができる。これにより、組電池１に用いられる電池１１の特性に合わせて、ショート時の短絡抵抗を設定することができため、本例の電池監視装置は、より確実に電池１１内でのショートを検知することができる。
【００４７】
また本実施の形態では、異常信号送信手段９を有するため、通信信号のゲインが変化し電池１１内でショートが発生した時に、使用者に対して電池１１に異常が生じていることを知らせることができるため、組電池にショートが生じたことをより早く使用者に知らせることができる。
【００４８】
また本実施の形態で、通信線にバンドパスフィルタ６５を有するため、車両の振動によるノイズやインバータ３等が発する信号をフィルタリングして、通信配線６９を通る通信信号を送受信することができる。
【００４９】
また本実施の形態は、接続線８と外装部材との接続点をシール部材１１７で覆っているため、外装部材内の気密性をより確保することができる。
【００５０】
《第２実施形態》
図５は、発明の他の実施例に係る電池１１の断面図であって、図３のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、電池検出装置を含む駆動システムに変わりはないが、電池１１の接合部１１６において、上部外装部材１１４の金属層１１４１と下部外装部材１１５の金属層１１５１を接続する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を援用する。
【００５１】
本例では、絶縁層１１４３及び絶縁層１１５３は、金属層１１４１及び金属層１１５１に比べ短く形成されており、外装材１１４と外装材１１５が接合部１１６で封止されると、当該金属層１１４１及び金属層１１５１の一端が接合される。そして、絶縁層１１４２及び絶縁層１１５２は、金属層１１４１と金属層１１５１との接合部分を覆い融着される。これにより金属層１１４１と金属層１１５１が外装部材内で、電気的に接続された状態で封止される。また図４に示すように、電極タブ１１２を含む電極端部において、接続線８は金属層１１４１と電気的に接続されているため、接続線８は、金属層１１４１に加えて金属層１１５１とも電気的に接続されることとなる。これにより、例えば下部外装側に配置される発電要素１１１の導電材と金属層１１５１との間でショートが生じたとしても、通信信号は接続線８を導通するため、上部外装材１１４内のショートに加えて下部外部材内１１５のショートも検知することでき、発電要素１１４と発電要素１１４を覆う金属層１１４１、１１５１の間のショートを検知することができる。
【００５２】
なお、本例における上部外装部材１１４は発明の第１外装部材に相当し、下部外装部材１１５は発明の第２外装部材に相当する。また上部外装部材１１４及び下部外装部材１１５は必ずしも別構成とする必要はなく、一体とした構成でも良い。また金属層１１４１と金属層１１５１との電気的な接続箇所は、図３で示す層状の電池１１の端部の長辺に渡って設けられる必要はなく、一部分でも接続箇所があればよい。さらに当該接続箇所は、層状の電池１１の短編側の端部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…組電池
１１…電池
１１１…発電要素
１１２，１１３…電極タブ
１１４，１１５…外装部材
１１６…接合部
１１７…シール部材
１１８…切り欠き部
２…電力供給線
３…インバータ
４…モータ
５…電池監視装置
６…電圧検出回路
６１…マイクロプロセッサユニット
６２，６３…カップリングコンデンサ
６５…バンドパスフィルタ
６５１、６５２…抵抗
６５３…コンデンサ
６５４…整流用ダイオード
６６…容量調整用抵抗
６７…メモリ
６８…配線
６９…通信配線
６１１、６１２…配線
６４１、６４２…抵抗
６４３…コンデンサ
７…制御回路
７１…マイクロプロセッサユニット
７２、７４…配線
７３…カップリングコンデンサ
８…接続線
９…異常信号送信手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素が金属層と絶縁層を含む外装部材により封止された電池と、
前記電池の状態を検出する検出部と、
前記検出部により検出された検出結果を受信する制御部と、
前記電池と前記検出部と前記制御部とを電気的に接続する通信線を備え、
前記絶縁層は前記発電要素と前記金属層を絶縁し、
前記検出部は前記電池の状態を通信信号として前記通信線を介して前記制御部に送信し、
前記金属層と前記通信線との間が接続線により電気的に接続されていることを特徴とする
電池監視装置。
【請求項２】
前記通信線の間にカップリングコンデンサを接続し、
前記接続線の一端は、前記カップリングコンデンサと前記検出部の間の前記通信線に接続される
請求項１記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記金属層及び前記絶縁層は層状であり、
複数の前記絶縁層の間に前記金属層を狭持し、
前記接続線の他端は、前記金属層に接続される
請求項１又は２記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記制御部又は前記検出部は、前記通信信号が前記通信線及び前記接続線を通ることによる通信信号のゲイン変化を検出する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【請求項５】
前記通信信号のゲインの変化に基づき電池の異常信号を送信する異常信号送信手段を有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載する電池監視装置。
【請求項６】
前記通信線にバンドパスフィルタを設ける
請求項１〜５のいずれか一項に記載する電池監視装置。
【請求項７】
前記接続線と前記金属層との接続点は、前記電池の端部に設けられ、
前記接続点を含む電池の端部は、シール部材により覆われている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【請求項８】
前記外装部材は、第１外装部材と第２外装部材を有し、
前記第１外装部材の金属層と前記第２階外装部材の金属層は、電気的に接続され、
前記接続線の他端は、前記第１外装部材の金属層又は前記第２外装部材の金属層に電気的に接続する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【請求項１】
発電要素が金属層と絶縁層を含む外装部材により封止された電池と、
前記電池の状態を検出する検出部と、
前記検出部により検出された検出結果を受信する制御部と、
前記電池と前記検出部と前記制御部とを電気的に接続する通信線を備え、
前記絶縁層は前記発電要素と前記金属層を絶縁し、
前記検出部は前記電池の状態を通信信号として前記通信線を介して前記制御部に送信し、
前記金属層と前記通信線との間が接続線により電気的に接続されていることを特徴とする
電池監視装置。
【請求項２】
前記通信線の間にカップリングコンデンサを接続し、
前記接続線の一端は、前記カップリングコンデンサと前記検出部の間の前記通信線に接続される
請求項１記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記金属層及び前記絶縁層は層状であり、
複数の前記絶縁層の間に前記金属層を狭持し、
前記接続線の他端は、前記金属層に接続される
請求項１又は２記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記制御部又は前記検出部は、前記通信信号が前記通信線及び前記接続線を通ることによる通信信号のゲイン変化を検出する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【請求項５】
前記通信信号のゲインの変化に基づき電池の異常信号を送信する異常信号送信手段を有する
請求項１〜４のいずれか一項に記載する電池監視装置。
【請求項６】
前記通信線にバンドパスフィルタを設ける
請求項１〜５のいずれか一項に記載する電池監視装置。
【請求項７】
前記接続線と前記金属層との接続点は、前記電池の端部に設けられ、
前記接続点を含む電池の端部は、シール部材により覆われている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【請求項８】
前記外装部材は、第１外装部材と第２外装部材を有し、
前記第１外装部材の金属層と前記第２階外装部材の金属層は、電気的に接続され、
前記接続線の他端は、前記第１外装部材の金属層又は前記第２外装部材の金属層に電気的に接続する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０３８４８（Ｐ２０１０−２０３８４８Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４８１６１（Ｐ２００９−４８１６１）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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