電池システム
【課題】組電池ケースに発生した異常を簡便に検知することが可能な、電池システムを提供する。
【解決手段】複数の固体型素電池を有する組電池と、組電池を収納する組電池ケースと、組電池ケース内に充填された気体とを含み、気体によって組電池ケース内に生じた静水圧を用いて素電池を加圧する電池システムであって、組電池ケースに異常が発生した場合に組電池ケースの一部に変形を生じる変形手段と、変形を検知する検知手段とを備える、電池システムとする。
【解決手段】複数の固体型素電池を有する組電池と、組電池を収納する組電池ケースと、組電池ケース内に充填された気体とを含み、気体によって組電池ケース内に生じた静水圧を用いて素電池を加圧する電池システムであって、組電池ケースに異常が発生した場合に組電池ケースの一部に変形を生じる変形手段と、変形を検知する検知手段とを備える、電池システムとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に収容された電池セルを加圧する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の小型機器から自動車等の大型機器に至るまで、電源としての二次電池の需要が拡大しており、その性能の向上、特に大容量化が図られている。
【０００３】
上記用途に用いられる二次電池には、少なくとも、正極及び負極、並びに、当該正極と負極との間に介在する電解質が備えられる。このうち電解質は、正極及び負極間のイオン伝導を行う媒体であり、液体の電解質又は固体の電解質が用いられている。
【０００４】
二次電池の電解質として液体の電解質（以下において、「電解液」ということがある。）を用いた場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は一般に可燃性であるため、安全性を確保するための措置を講じる必要がある。このほか、電解液が筐体から漏れ出す事態（液漏れ）を防止する措置等も講じる必要がある。
【０００５】
一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」ということがある。）を用いる電池においては、上記液漏れの虞がない。また、固体電解質は一般に難燃性である。よって、上記措置を簡素化又は省略することが可能である。それゆえ、難燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」ということがある。）が備えられる形態の二次電池（以下において、「固体電池」ということがある。）が提案されている。さらに、内部抵抗を低減するために、正極層、固体電解質層、及び負極層が積層された方向に圧力をかけて上記各層をより強く密着させることにより、界面抵抗を低減する技術が提示されている。
【０００６】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、リチウムを挿入脱離できる負極及び正極、非水電解液とこれらを収納するケースで構成された素電池（電池セル）を複数個組み合わせて組電池ケース（筐体）に収納してなる組電池において、上記素電池ケース外で、上記組電池ケース内の空間に気体、液体または固体粉末の少なくとも１種類、もしくはそれらの混合物質を充填することで組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧することを特徴とするリチウムイオン二次電池が開示されている。特許文献１に開示されている電池によれば、ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するため、各素電池にかかる圧力にばらつきが生じる事態を抑制できるとされる。よって一部の素電池が他の素電池よりも早く劣化する事態（局部劣化）を抑制できるので、組電池全体の性能低下、特にサイクル特性の低下を低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２１４６３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８１２２号公報
【特許文献３】特開２００７−６６６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような静水圧を利用して素電池を加圧する電池においては、素電池が受ける圧力の値によって素電池の内部抵抗は変化し得る。よって、電池の性能を高めるためには、組電池ケース内部の静水圧を一定値以上とすることが好ましい。一方、電池の安全性を高める等の観点からは、上記静水圧を一定値以下とすることが好ましい。したがって、組電池ケース内の静水圧を所定の範囲内に管理することが求められる。特許文献１に開示されている電池においては、組電池ケース内の静水圧の管理を、歪みゲージを張り付けた密閉筐体を別途作製して組電池ケース内に配置し、当該密閉筐体の歪み量を計測することにより行っている。しかし、このような方法により静水圧を管理することは、システムを複雑化させ、コストの増大を招くという問題があった。かかる問題は、特許文献２や特許文献３に記載の技術を組み合わせたとしても、解決することが困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、組電池ケースに発生した異常を簡便に検知することが可能な、電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、複数の固体型素電池を有する組電池と、組電池を収納する組電池ケースと、組電池ケース内に充填された気体とを含み、気体によって組電池ケース内に生じた静水圧を用いて素電池を加圧する、電池システムであって、組電池ケースに異常が発生した場合に組電池ケースの一部に変形を生じる、変形手段と、変形を検知する、検知手段とを備えることを特徴とする、電池システムである。
【００１１】
ここに、本発明において、「素電池」とは、一対の電極層と、該一対の電極層の間に配設された電解質層とを有する単位セルを意味する概念であり、複数の単位セルが接続及び／又は積層された集合体は含まない概念である。「一対の電極層」とは、正極層及び負極層の対を意味する。「間に配設され」とは、正極層と負極層との間に、電解質層が存在していることを意味し、電解質層と正極層及び／又は負極層との間に、イオン伝導性を有する他の層が介在していてもよいことを意味する。「固体型素電池」とは、素電池を構成する全ての層が固体状である素電池を意味する。すなわち固体型素電池が有する電解質層は、固体電解質層である。「組電池」とは、複数の素電池が直列及び／又は並列に接続されたことにより、一の電池として作用する電池を意味する。また、「静水圧」とは、気体によって、当該気体中に存在する任意の一点に対して全ての方向から付与される圧力を意味する。また、組電池ケースにおける「異常」とは、組電池ケース内部の圧力が所定の範囲を外れる事態を少なくとも包含する概念である。
【００１２】
本発明において、検知手段が、接触作動型のセンサを有し、該センサが、変形手段により組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、接触を発生する部位に備えられていることが好ましい。
【００１３】
ここで、本発明において、センサが「接触作動型」であるとは、センサが検知対象に接触するための部位（接触子）を備え、接触子が検知対象と接触したこと、又は、接触子が検知対象に接触するとともに接触子に付与された外力によって接触子が変位したことに反応して、信号を出力するセンサであることを意味する。また、センサが「変形手段により組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、変形を生じた箇所と接触する部位に備えられている」とは、組電池ケースが変形したときに初めてセンサが接触を検知して作動するような部位にセンサが備えられていることを意味する。
【００１４】
また、本発明において、変形手段が、組電池ケースの一部において剛性を他の部位より低下させた部位であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明において、変形手段が反応する異常が、組電池ケース内部の圧力が所定の範囲から外れた事態であることが好ましい。
【００１６】
また、検知手段が、接触により作動するセンサを有し、該センサが、変形手段により組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、変形を生じた箇所と接触する部位に備えられている態様の本発明において、センサを、組電池ケース内部に配設してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、組電池ケースの変形を検知するので、組電池ケースに発生した異常を簡便に検知することが可能な、電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電池システム１００を模式的に説明する断面図である。
【図２】固体型素電池１０を模式的に説明する断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる電池システム２００を模式的に説明する断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる電池システム３００を模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明について、リチウムイオン二次電池を有し、一の筐体内に一の組電池ケースを備える形態を主に例にとって説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。図面では、一部符号の記載を省略することがある。また、以下において、特に断らない限り、「Ａ〜Ｂ」とはＡ以上Ｂ以下を意味するものとする。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電池システム１００を模式的に説明する断面図である。図１に示すように、電池システム１００は、組電池２０と、組電池２０を収容する組電池ケース３０と、組電池ケース３０の内部に充填された気体４０と、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０と、組電池ケース３０を収容する筐体６０と、筐体６０に配設された接触作動型センサ７０（検知手段）と、接触作動型センサ７０に接続された制御手段８０と、制御手段８０に接続された通知手段９０と、を有する。接触作動型センサ７０は、筐体６０内面に、変形手段５０と近接するように配設されている。組電池２０は、Ｎ個（Ｎ≧２）の固体型素電池１０１、…、１０Ｎを有し、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。正極端子２５及び負極端子２６は、組電池ケース３０に固定されており、少なくとも一部が組電池ケース３０の外側に露出している。
【００２１】
組電池２０は、Ｎ個の固体型素電池１０１、…、１０Ｎが積層により接続された、積層型の組電池である。図２は、一の固体型素電池１０ｋ（ｋ＝１、…、Ｎ）を模式的に説明する断面図である。図２に示すように、固体型素電池１０ｋは、固体電解質層１ｋと、固体電解質層１ｋを挟持するように配設された正極層２ｋ及び負極層３ｋと、正極層２ｋの表面に配設された正極集電体４ｋと、負極層３ｋの表面に配設された負極集電体５ｋと、を有する。組電池２０においては、Ｎ個の固体型素電池１０１、…、１０Ｎが、図２の紙面上下方向に、図２の紙面上側から下側へ向けて１０１、…、１０Ｎと順に積層されたことにより、直列に接続されている。電池システム１００においては、組電池２０の最も外側の固体型素電池１０１の正極集電体４１が正極端子２５に接続されており、組電池２０の最も外側の固体型素電池１０Ｎの負極集電体５Ｎが負極端子２６に接続されている。
なお、以下において、下付き添え字ｋ（ｋ＝１、…、Ｎ）を省略することがある。
【００２２】
固体電解質層１は、例えば固体電解質をプレス成型して作製したものを用いることができる。このほか、固体電解質を溶媒と混合してスラリー状にしたものを塗布して乾燥させることによって作製したものを用いることもできる。固体電解質層１は、独立して作製したものを用いることができるほか、後述する正極層２又は負極層３の表面に形成したものを用いることもできる。固体電解質層１が含有する固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質を特に制限なく用いることができる。例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物固体電解質や、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質等を用いることができる。
【００２３】
正極層２は正極活物質を含有していれば良く、正極活物質に加えて、固体電解質を含有していてもよい。正極層２に含有される正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムを用いることができ、固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質（例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物固体電解質や、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質）を用いることができる。正極層２にはこの他に、電子伝導パスを形成しやすくする公知の導電助剤（例えばアセチレンブラック）、及び、これらの物質を結着させる公知の結着剤（例えばポリフッ化ビニリデン）等が含有されていても良い。正極層２は、公知の方法によって作製することができる。正極層２は、後述する正極集電体４の表面に適切に形成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。正極層２の厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。
【００２４】
負極層３は負極活物質を含有していれば良く、負極活物質に加えて、固体電解質を含有していてもよい。負極層３に含有される負極活物質としては、例えばグラファイトカーボンを用いることができ、固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質（例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物固体電解質や、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質）を用いることができる。負極層３にはこの他に、電子伝導パスを形成しやすくする公知の導電助剤（例えばアセチレンブラック）、及び、これらの物質を結着させる公知の結着剤（例えばポリフッ化ビニリデン）等が含有されていても良い。負極層３は、公知の方法によって作製することができる。負極層３は、後述する負極集電体５の表面に適切に形成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。負極層３の厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。
【００２５】
正極集電体４や負極集電体５としては、固体状の電解質層を有する電池の正極集電体や負極集電体として適用できる集電体であればその材質等は特に限定されるものではなく、金属箔や金属メッシュ、金属蒸着フィルム等を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一以上の元素を含む金属材料からなる金属箔やメッシュ、或いは、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレンなどのフィルムやガラス、シリコン板等の上に上記金属材料を蒸着したもの等を用いることができる。正極集電体４及び負極集電体５の形態は特に限定されるものではなく、厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。
【００２６】
正極端子２５や負極端子２６としては、リチウムイオン二次電池の端子として適用できる端子であればその形態は特に限定されるものではなく、金属板や金属棒等を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ａｕ等の良好な導電性を有する公知の材料を用いることができる。
【００２７】
組電池ケース３０は、組電池２０を収容し、かつ、後述する気体４０を漏れ出さないように保持する部材である。気体４０の圧力に耐えつつ、電池システム１００全体を軽量化することを容易にする等の観点からは、組電池ケース３０を構成する材料として、例えばアルミニウム等の金属材料を好ましく用いることができる。組電池ケース３０には、後述する変形手段５０が備えられる。
【００２８】
気体４０は、組電池２０を静水圧によって加圧するために、組電池ケース３０内部に充填された気体である。気体４０は、組電池２０の構成材料に対して不活性な気体であることが好ましい。そのような気体４０としては、例えばアルゴン等を挙げることができる。気体４０には、複数の気体成分を混合して用いてもよい。気体４０の圧力は、２０℃において０．１ｋｇｆ／ｃｍ２〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２とすることが好ましい。２０℃における気体４０の圧力を０．１ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすることにより、組電池２０を構成する各層間の密着度を高めることができるので、組電池２０の内部抵抗を低減することが容易になる。また、２０℃における気体４０の圧力を４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることにより、組電池ケース３０が内部から圧壊して気体４０が漏れ出す結果、組電池２０に付与される静水圧が低下して組電池２０の内部抵抗が増大する事態を抑制することが容易になる。
【００２９】
変形手段５０は、組電池ケース３０の外板に設けられた、剛性を一部低下させた部分である。すなわち、変形手段５０は、組電池ケース３０の一部であって、組電池ケース３０の他の部分よりも低い剛性を有する部分である。電池システム１００においては、変形手段５０は、例えば組電池ケース３０を組み立てる前に、組電池ケース３０を構成すべき外板の一部をプレスによって押し上げて凸部とすることにより形成することができる。該凸部の板厚は、プレスの際に板が引き伸ばされて周囲の板厚より薄くなる。そのため変形手段５０は周囲よりも低い剛性を有する。
【００３０】
上述のように、変形手段５０は、組電池ケース３０の外板において周囲よりも低い剛性を有する。よって、例えば、組電池ケース３０内部の圧力（以下において、「内圧」ということがある。）が異常に上昇して、組電池ケース３０の外部の圧力（以下において、「外圧」ということがある。）との差が所定の閾値を越えると、変形手段５０は組電池ケース３０の他の部分に優先して、組電池ケース３０の外側に向けて膨らむように変形する。ここで、変形手段５０が変形を開始するときの閾値となる、組電池ケース３０の内圧と外圧との差（内圧−外圧。以下において、「内外圧力差」ということがある。）は、外圧の１０％以上の値とすることが好ましい。すなわち、内圧が外圧よりも１０％以上高くなったときに変形手段５０が作動することが好ましい。内圧が外圧を１０％以上上回ったときに変形手段５０を稼働させることにより、温度等の外部要因により内外圧力差に変動が発生したときの誤作動を軽減させることが可能となる。
【００３１】
筐体６０は、組電池ケース３０を収容して適切な位置に保持し、且つ、後述する接触作動型センサ７０を適切な位置に保持する部材である。筐体６０を構成する材料は特に制限されるものではないが、組電池２０の充放電に伴って発生する熱を効率的に逃がす観点からは、良好な熱伝導率を有する材料を用いることが好ましい。そのような材料としては、アルミニウム等を例示することができる。
【００３２】
接触作動型センサ７０は、筐体６０の内側に配設され、変形手段５０の変形を検知する、検知手段である。このように接触作動型センサ７０（検知手段）を組電池ケース３０の表面以外の箇所に配設することにより、変形手段５０の微小な変形をも検知することが容易になる。接触作動型センサ７０は、後述する制御手段８０に接続されており、接触作動型センサ７０の出力は制御手段８０に伝達される。接触作動型センサ７０が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して接触作動型センサ７０に電力が供給される。接触作動型センサ７０は、変形手段５０に近接して配設されている。すなわち、接触作動型センサ７０は、上述した組電池ケース３０に備えられる変形手段５０が変形した際に、当該変形手段５０に係る部分と接触する位置に配設されている。平常時において、接触作動型センサ７０と変形手段５０との間には、所定の間隙が設けられていることが好ましく、当該間隙は、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。間隙を１ｍｍ以上とすることにより、異常によらない温度変化による組電池ケース３０の自然な膨張を異常として誤検出する事態を抑制することが容易になる。また、間隙を１０ｍｍ以下とすることにより、変形手段５０の変形を迅速に検知することが容易になるので、組電池ケース３０の内圧が異常に上昇したことを迅速に検知することが容易になる。
【００３３】
制御手段８０は、接触作動型センサ７０、及び、後述する通知手段９０を制御する。そのために、制御手段８０は、接触作動型センサ７０及び通知手段９０の双方に接続されている。具体的には、制御手段８０は、接触作動型センサ７０からの出力信号を受け取って処理し、該出力信号が変形手段５０の変形を検出したものであった場合には、後述する通知手段９０にその旨を出力する。制御手段８０がその作動に際して電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して制御手段８０に電力が供給される。制御手段８０としては、マイクロコントローラ（マイコン）等の公知の制御手段を特に制限なく用いることができる。
【００３４】
通知手段９０は、制御手段８０に接続されており、制御手段８０の出力に従って、組電池ケース３０に異常が検出された旨を使用者に通知する。通知手段９０が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して通知手段９０に電力が供給される。通知手段９０としては：電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の発光素子；液晶モジュール、液晶パネル等の文字表示素子；圧電ブザー等の音響素子；振動素子；等を単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
【００３５】
電池システム１００においては、組電池ケース３０内部における圧力の異常な上昇を、変形手段５０の変形を接触作動型センサ７０により検知することによって検出し、通知手段９０によって使用者に通知する。ここで、組電池ケース３０内部において圧力が異常に上昇し得る原因としては、過酷な高温環境での使用に伴う過熱や、短絡等の故障によって過大な電流が流れたことによる異常発熱によって気体４０の示す圧力自体が上昇する事態のほか、組電池２０内部での異常反応によってガスが発生し気密性の組電池ケース３０の内圧を上昇させる事態等が考えられる。以下に、組電池ケース３０内部において圧力が異常に上昇した場合における電池システム１００の動作について説明する。
【００３６】
何らかの原因により組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇し、内外圧力差が上記所定の閾値を上回ると、組電池ケース３０に設けられた変形手段５０が、組電池ケース３０の他の部位に優先して、外側に膨らむように変形する。変形手段５０が変形すると、変形前の変形手段５０に近接して筐体６０に配設されていた接触作動型センサ７０と、変形手段５０とが接触を起こす。接触作動型センサ７０が接触を検知すると、接触作動型センサ７０の出力信号に変化が生じ、該変化を接触作動型センサ７０に接続された制御手段８０が検出する。制御手段８０は、接触作動型センサ７０から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８０に接続された通知手段９０に信号を出力する。通知手段９０は制御手段８０からの出力に従い、組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇した旨を使用者に通知する。電池システム１００においては、組電池ケース３０内部の圧力を直接監視する代わりに、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０の変形を検知するので、組電池ケース３０内部の圧力異常を簡便に検知することが可能となる。
【００３７】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である固体型素電池１０１、…、１０Ｎを含む組電池２０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を構成する各素電池を、リチウムイオン二次電池である固体型素電池以外の素電池とすることも可能である。例えば、高分子体に電解質ばかりでなく、溶媒まで保持させたいわゆるゲル状電解質タイプのリチウム二次電池である複数の素電池を含む組電池を有する形態の電池システムとすることも可能である。
【００３８】
また、本発明に関する上記説明では、固体型素電池１０１、…、１０Ｎが直列に接続された組電池２０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を固体型素電池の並列接続によって構成された組電池を有する形態とすることも可能である。このほか、直列接続と並列接続とを組み合わせて構成された組電池を有する形態とすることも可能である。
【００３９】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３０を構成すべき外板の一部をプレスによって凸型に形成して剛性を一部低下させることにより構成された変形手段５０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおける変形手段は、上記したプレス加工の他、異なる材料同士の溶接等による接合等の方法によって剛性を周囲より低下させることによっても構成することが可能である。また、組電池ケースの一の面について他の面よりも板厚を薄くすることにより、当該一の面の剛性を低下させることによって構成することも可能である。その場合、当該一の面が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇によって、当該一の面の全体が組電池ケース外側に向かって膨らむように変形する。このほか、組電池ケースの剛性を一部低下させることをせず、組電池ケースを構成する全ての面を等しい板厚で構成することも可能であって、この場合には組電池ケース全体が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇により、組電池ケース全体が外側に向かって膨らむように変形する。
【００４０】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段として接触作動型センサ７０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおいては、検知手段が接触作動型センサ以外のセンサを有する形態とすることも可能である。接触作動型センサ以外に検知手段を構成し得るセンサとしては、例えば、ビームセンサ等の非接触型センサ等を挙げることができる。
【００４１】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７０（検知手段）が筐体６０の内面に配設される形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電子システムにおいては、検知手段は変形手段の変形を検知可能に配設されていればよい。したがって、センサと変形手段との所望の位置関係に応じて、筐体の内面に配設されたスペーサー等の位置決め手段を介してセンサが保持される形態とすることも可能である。
【００４２】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７０（検知手段）から制御手段８０を介して通知手段９０に信号が出力される形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。検知手段を構成するセンサ、及び通知手段の形態によっては、制御手段を介さずに検知手段から直接通知手段に信号が伝達されて通知手段が作動する形態とすることも可能である。例えば、検知手段が接触により導通状態となる形態のスイッチ型センサにより構成され、通知手段が通電により発光するＬＥＤにより構成される場合、センサ（検知手段）とＬＥＤ（通知手段）とを、制御手段を介さずに直接接続しても、センサ（検知手段）が接触を検知した際にＬＥＤ（通知手段）を発光させることが可能である。
【００４３】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７０（検知手段）、制御手段８０、及び通知手段９０が必要とする電源が組電池２０から供給される形態の電池システム１００を例示した。当該形態によれば、部品点数を削減することが容易になり好ましい。ただし、本発明は当該形態に限定されるものではない。検知手段、制御手段、及び通知手段が必要とする電源を、本発明の電池システムが備える組電池以外の電源供給手段から供給する形態とすることも可能である。そのような電源供給手段としては、例えば、空気電池、液型電池や太陽電池等を挙げることができる。このような形態によれば、電池システムが備える組電池の充電状態に影響されることなく、組電池ケースの内圧の異常等の検知を行うことが可能となる。
【００４４】
また、本発明に関する上記説明では、一の筐体６０内部に一の組電池ケース３０が備えられる形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。一の筐体内に、複数の組電池ケースが備えられる形態とすることも可能である。一の筐体内に複数の組電池ケースを備える場合、それぞれの組電池ケースが変形手段を備え、それぞれの変形手段に対応して、一の筐体内に複数個の検知手段が備えられることが好ましい。
【００４５】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態にかかる電池システム２００を模式的に説明する断面図である。図３に示すように、電池システム２００は、組電池２０と、組電池２０を収容する組電池ケース３０と、組電池ケース３０の内部に充填された気体４０と、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０と、変形手段５０に配設された接触作動型センサ７１と、組電池ケース３０を収容する筐体６０と、筐体６０に備えられた接触作動型センサ作動手段７２と、接触作動型センサ７１に接続された制御手段８０と、制御手段８０に接続された通知手段９０と、を有する。接触作動型センサ作動手段７２は、筐体６０内面に、接触作動型センサ７１に近接するように配設されている。組電池２０は、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。正極端子２５及び負極端子２６は、組電池ケース３０に固定されており、少なくとも一部が組電池ケース３０の外側に露出している。
【００４６】
電池システム２００は、接触作動型センサ７１を配設する位置を筐体６０側ではなく変形手段５０側（組電池ケース３０側）とし、筐体６０側には接触作動型センサ７１を作動させるための部材である接触作動型センサ作動手段７２を配設した以外は、上記した第１実施形態に係る電池システム１００と同様の構成を有する。電池システム２００においては、接触作動型センサ７１及び接触作動型センサ作動手段７２によって検知手段が構成されている。以下、電池システム２００が上記した電池システム１００と異なる点について、図３を参照しつつ説明する。
【００４７】
接触作動型センサ７１は、上記した接触作動型センサ７０と同様の構成を有する接触作動型のセンサである。図３に示すように、接触作動型センサ７１は、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０の、組電池ケース３０外側の表面に、接触子を外側に向けるように配設されている。接触作動型センサ７１は、その出力信号を制御装置８０に伝達できるように、制御装置８０に接続されている。接触作動型センサ７１がその作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して接触作動型センサ７１に電力が供給される。
【００４８】
接触作動型センサ作動手段７２は、変形手段５０が変形を生じた際に、上記した接触作動型センサ７１と接触を生じ、接触作動型センサ７１を作動させるための部材である。接触作動型センサ７２は、接触作動型センサ７１の接触子と接触を生じた際に接触作動型センサ７１を確実に作動させることができればよく、例えば金属製や樹脂製の棒状部材等を用いることができる。接触作動型センサ作動手段７２は、筐体６０の内面において、接触作動型センサ７１と近接した位置に配設されている。すなわち、接触作動型センサ作動手段７２は、筐体６０の内面において、変形手段５０が変形を生じた際に、変形手段５０の変形に伴って変位を生じる接触作動型センサ７１と接触を生じる位置に配設されている。接触作動型センサ７１と接触作動型センサ作動手段７２との間には、平常時において所定の間隙が設けられていることが好ましい。当該間隙の好ましい範囲は、上記した電池システム１００において接触作動型センサ７０と変形手段５０との間に設けられる間隙の好ましい範囲と同様である。
【００４９】
以下に、組電池ケース３０内部において圧力が異常に上昇した場合における電池システム２００の動作について説明する。
【００５０】
何らかの原因により組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇し、内外圧力差が上記所定の閾値を上回ると、組電池ケース３０に設けられた変形手段５０が、組電池ケース３０の他の部位に優先して、外側に膨らむように変形する。変形手段５０が変形すると、当該変形に伴って、変形手段５０に配設されている接触作動型センサ７１が変位する。接触作動型センサ７１が変位することにより、接触作動型センサ７１と、接触作動型センサ７１に近接して配置されていた接触作動型センサ作動手段７２とが接触を起こす。接触作動型センサ７１が接触を検知すると、接触作動型センサ７１の出力信号に変化が生じ、該変化を接触作動型センサ７１に接続された制御手段８０が検出する。制御手段８０は、接触作動型センサ７１から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８０に接続された通知手段９０に信号を出力する。通知手段９０は制御手段８０からの出力に従い、組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇した旨を使用者に通知する。電池システム２００においては、組電池ケース３０内部の圧力を直接監視する代わりに、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０の変形を検知するので、組電池ケース３０内部の圧力異常を簡便に検知することが可能となる。
【００５１】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である固体型素電池１０１、…、１０Ｎを含む組電池２０を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を構成する各素電池を、リチウムイオン二次電池である固体型素電池以外の素電池とすることも可能である。例えば、高分子体に電解質ばかりでなく、溶媒まで保持させたいわゆるゲル状電解質タイプのリチウム二次電池である複数の素電池を含む組電池を有する形態の電池システムとすることも可能である。
【００５２】
また、本発明に関する上記説明では、固体型素電池１０１、…、１０Ｎが直列に接続された組電池２０を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を固体型素電池の並列接続によって構成された組電池を有する形態とすることも可能である。このほか、直列接続と並列接続とを組み合わせて構成された組電池を有する形態とすることも可能である。
【００５３】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３０を構成すべき外板の一部をプレスによって凸型に形成して剛性を一部低下させることにより構成された変形手段５０を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおける変形手段は、上記したプレス加工の他、異なる材料同士の溶接等による接合等の方法によって剛性を周囲より低下させることによっても構成することが可能である。また、組電池ケースの一の面について他の面よりも板厚を薄くすることにより、当該一の面の剛性を低下させることによって構成することも可能である。その場合、当該一の面が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇によって、当該一の面の全体が組電池ケース外側に向かって膨らむように変形する。このほか、組電池ケースの剛性を一部低下させることをせず、組電池ケースを構成する全ての面を等しい板厚で構成することも可能であって、この場合には組電池ケース全体が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇により、組電池ケース全体が外側に向かって膨らむように変形する。
【００５４】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段として接触作動型センサ７１を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおいては、検知手段が接触作動型センサ以外のセンサを有する形態とすることも可能である。接触作動型センサ以外に検知手段を構成し得るセンサとしては、例えば、ビームセンサ等の非接触型センサ等を挙げることができる。
【００５５】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７１（検知手段）から制御手段８０を介して通知手段９０に信号が出力される形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。検知手段を構成するセンサ、及び通知手段の形態によっては、制御手段を介さずに検知手段から直接通知手段に信号が伝達されて通知手段が作動する形態とすることも可能である。例えば、検知手段が接触により導通状態となる形態のスイッチ型センサにより構成され、通知手段が通電により発光するＬＥＤにより構成される場合、センサ（検知手段）とＬＥＤ（通知手段）とを、制御手段を介さずに直接接続しても、センサ（検知手段）が接触を検知した際にＬＥＤ（通知手段）を発光させることが可能である。
【００５６】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７１（検知手段）、制御手段８０、及び通知手段９０が必要とする電源が組電池２０から供給される形態の電池システム２００を例示した。当該形態によれば、部品点数を削減することが容易になり好ましい。ただし、本発明は当該形態に限定されるものではない。検知手段、制御手段、及び通知手段が必要とする電源を、本発明の電池システムが備える組電池以外の電源供給手段から供給する形態とすることも可能である。そのような電源供給手段としては、例えば、空気電池、液型電池や太陽電池等を挙げることができる。このような形態によれば、電池システムが備える組電池の充電状態に影響されることなく、組電池ケースの内圧の異常等の検知を行うことが可能となる。
【００５７】
また、本発明に関する上記説明では、一の筐体６０内部に一の組電池ケース３０が備えられる形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。一の筐体内に、複数の組電池ケースが備えられる形態とすることも可能である。一の筐体内に複数の組電池ケースを備える場合、それぞれの組電池ケースが変形手段を備え、それぞれの変形手段に対応して、一の筐体内に複数個の検知手段が備えられることが好ましい。
【００５８】
＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態にかかる電池システム３００を模式的に説明する断面図である。図４に示すように、電池システム３００は、組電池２０と、組電池２０を収容する組電池ケース３１と、組電池ケース３１の内部に充填された気体４０と、組電池ケース３１に備えられた変形手段５１と、組電池ケース３１を収容する筐体６１と、筐体６１に配設された第１接触作動型センサ７３と、組電池ケース３１内面に配設された第２接触作動型センサ保持手段７５と、第２接触作動型センサ保持手段７５に保持されて配設された第２接触作動型センサ７４と、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４に接続された制御手段８１と、制御手段８１に接続された通知手段９１と、を有する。第１接触作動型センサ７３は、筐体６１内面に、変形手段５１と近接するように配設されている。また、第２接触作動型センサ７４は、変形手段５１と近接するように、第２接触作動型センサ保持手段７５によって組電池ケース３１の内側に保持されている。組電池２０は、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。正極端子２５及び負極端子２６は、組電池ケース３１に固定されており、少なくとも一部が組電池ケース３０の外側に露出している。
【００５９】
組電池２０は、上記した構成を有する組電池であり、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。
【００６０】
組電池ケース３１は、組電池２０を収容し、かつ、気体４０を漏れ出さないように保持する部材である。組電池ケース３１は、上記した組電池ケース３０とは異なり、気体４０を内部に加圧充填することにより膨らんで所定の形状となる組電池ケースである。このような組電池ケース３１は、例えば折りたたみ箇所を設けた組立式アルミニウムケース等により構成することができる。組電池ケース３１には、後述する変形手段５１及び第２接触作動型センサ保持手段７５が備えられる。
【００６１】
気体４０は、上記した構成を有する気体であり、組電池ケース３１に加圧充填され、静水圧によって組電池２０を加圧しつつ、組電池ケース３１を所定の形状に保つ役割を有する。
【００６２】
変形手段５１は、組電池ケース３１に設けられた、剛性を一部低下させた部分である。すなわち、変形手段５１は、組電池ケース３１の一部であって、組電池ケース３１の他の部分よりも低い剛性を有する部分である。電池システム３００においては、変形手段５１は、例えば組電池ケース３１を組み立てる前に、組電池ケース３１を構成すべき外板の一部をプレスによって押し上げて凸部とすることにより形成することができる。該凸部の板厚は、プレスの際に板が引き伸ばされて周囲の板厚より薄くなる。そのため変形手段５１は周囲よりも低い剛性を有する。
【００６３】
上述のように、変形手段５１は、組電池ケース３１の外板において周囲よりも低い剛性を有する。よって、組電池ケース３１の内圧が異常に上昇して、組電池ケース３１の外圧との差が所定の閾値を越えると、変形手段５１は組電池ケース３１の他の部分に優先して、組電池ケース３１の外側に向けて膨らむように変形（以下において、「膨張変形」ということがある。）する。ここで、変形手段５１が膨張変形を開始するときの閾値となる、組電池ケース３１の内圧と外圧との差（内外圧力差）は、外圧の１０％以上の値とすることが好ましい。すなわち、内圧が外圧よりも１０％以上高くなったときに変形手段５１が膨張変形することが好ましい。内圧が外圧を１０％以上上回ったときに変形手段５１を膨張変形させることにより、温度等の外部要因により内外圧力差に変動が発生したときの誤作動を軽減させることが可能となる。
【００６４】
また、組電池ケース３１の内圧が異常に低下して、組電池ケース３１の内圧と外圧との差（内圧−外圧）が所定の閾値を下回ると、変形手段５１は組電池ケース３１の他の部分に優先して、組電池ケース３１の内側に向けてへこむように変形（以下において、「収縮変形」ということがある。）する。ここで、変形手段５１が収縮変形を開始するときの閾値となる、組電池ケース３１の内圧と外圧との差（内外圧力差）は、外圧の１０％以上の値とすることが好ましい。すなわち、内圧が外圧よりも１０％以上低くなったときに変形手段５１が収縮変形することが好ましい。内圧が外圧を１０％以上下回ったときに変形手段５１を収縮変形させることにより、温度等の外部要因により内外圧力差に変動が発生したときの誤作動を軽減させることが可能となる。
【００６５】
筐体６１は、組電池ケース３１を収容して適切な位置に保持し、且つ、第１接触作動型センサ７３を適切な位置に保持する部材である。筐体６１としては、上記した筐体６０と同様の構成を有する筐体を用いることができる。
【００６６】
第１接触作動型センサ７３は、筐体６１の内側に配設され、変形手段５１の膨張変形を検知するセンサである。第１接触作動型センサ７３は、後述する制御手段８１に接続されており、第１接触作動型センサ７３の出力は制御手段８１に伝達される。第１接触作動型センサ７３が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して電力が供給される。第１接触作動型センサ７３は、筐体６１の内面に、変形手段５１に近接して配設されている。すなわち、第１接触作動型センサ７３は、上述した組電池ケース３１に備えられる変形手段５１が外側に向けて膨らむように変形（膨張変形）した際に、当該変形手段５１に係る部分と接触する位置に配設されている。第１接触作動型センサ７３としては、上記した接触作動型センサ７０と同様の構成を有するセンサを用いることができる。平常時において、第１接触作動型センサ７３と変形手段５１との間には、所定の間隙が設けられていることが好ましく、当該間隙の大きさは、上記した電池システム１００における接触作動型センサ７０と変形手段５０との間の間隙と同様の大きさとすることができる。
【００６７】
第２接触作動型センサ７４は、組電池ケース３１の内部に、後述する第２接触作動型センサ保持手段７５に保持されて配設され、変形手段５１の収縮変形を検知するセンサである。電池システム３００においては、第１接触作動型センサ７３と第２接触作動型センサ７４とで検知手段が構成されている。第２接触作動型センサ７４は、後述する制御手段８１に接続されており、第２接触作動型センサ７４の出力は制御手段８１に伝達される。第２接触作動型センサ７４が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して電力が供給される。第２接触作動型センサ７４は、組電池ケース３１の内部において、変形手段５１に近接して配設されている。すなわち、第２接触作動型センサ７４は、組電池ケース３１の内部において、組電池ケース３１に備えられる上記した変形手段５１が内側に向けてへこむように変形（収縮変形）した際に、当該変形手段５１に係る部分と接触する位置に配設されている。第２接触作動型センサ７４としては、上記した接触作動型センサ７０と同様の構成を有するセンサを用いることができる。平常時において、第２接触作動型センサ７４と変形手段５１との間には、所定の間隙が設けられていることが好ましく、当該間隙の大きさは、上記した電池システム１００における接触作動型センサ７０と変形手段５０との間の間隙と同様の大きさとすることができる。
【００６８】
第２接触作動型センサ保持手段７５は、組電池ケース３１内面に配設され、上記した第２接触作動型センサ７４を所定の位置に保持する部材である。第２接触作動型センサ保持手段７５は、収縮変形した変形手段５１と第２接触作動型センサ７４とが接触を生じた時に第２接触作動型センサ７４が確実に作動するように第２接触作動型センサ７４を保持できればよい。そのような第２接触作動型センサ保持手段７５は、例えば金属板等により構成することができる。
【００６９】
制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３、第２接触作動型センサ７４、及び、後述する通知手段９１を制御する。そのために、制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３、第２接触作動型センサ７４、及び通知手段９０のいずれにも接続されている。具体的には、制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４からの出力信号を受け取って処理し、該出力信号が変形手段５１の変形を検出したものであった場合には、後述する通知手段９１にその旨を出力する。制御手段８１が通知手段９１に対して出力する内容は、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４のいずれが作動した場合であっても同一としてもよく、第１接触作動型センサ７３が接触を検知した場合と第２接触作動型センサ７４が接触を検知した場合とで異なった内容であってもよい。制御手段８１がその作動に際して電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して制御手段８１に電力が供給される。制御手段８１としては、マイクロコントローラ（マイコン）等の公知の制御手段を特に制限なく用いることができる。
【００７０】
通知手段９１は、制御手段８１に接続されており、制御手段８１の出力に従って、組電池ケース３１に異常が検出された旨を使用者に通知する。通知手段９１が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して電力が供給される。通知手段９１としては：電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の発光素子；液晶モジュール、液晶パネル等の文字表示素子；圧電ブザー等の音響素子；振動素子；等を単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。また、制御手段８１からの出力信号をカーナビゲーションシステム等の車内情報システムに送り、そちらで通知を行ってもよい。その場合は当該車内情報システムが通知手段９１として作用する。なお、上記した制御手段８１が、第１接触作動型センサ７３が接触を検知した場合と第２接触作動型センサ７４が接触を検知した場合とで異なる内容を出力する場合には、通知手段９１は、当該異なる内容の出力に併せて２種類の異常を通知できることが好ましい。そのような通知手段９１としては、例えば複数のＬＥＤを組み合わせた表示装置を挙げることができる。
【００７１】
電池システム３００において、変形手段５１が膨張変形を生じる場合、すなわち、組電池ケース３１内部において圧力が異常に上昇し得る原因としては、過酷な高温環境での使用に伴う過熱や、短絡等の故障によって過大な電流が流れたことによる異常発熱によって気体４０の示す圧力自体が上昇する事態のほか、組電池２０内部での異常反応によってガスが発生し気密性の組電池ケース３１の内圧を上昇させる事態等が考えられる。以下に、組電池ケース３１内部において圧力が異常に上昇した場合における電池システム３００の動作について説明する。
【００７２】
何らかの原因により組電池ケース３１内部の圧力が異常に上昇し、内外圧力差が上記所定の膨張変形閾値を上回ると、組電池ケース３１に設けられた変形手段５１が、組電池ケース３１の他の部位に優先して、外側に膨らむように変形（膨張変形）を生じる。変形手段５１が膨張変形すると、変形前の変形手段５１に近接して筐体６１に配設されていた第１接触作動型センサ７３と、変形手段５１とが接触を起こす。第１接触作動型センサ７３が接触を検知すると、第１接触作動型センサ７３の出力信号に変化が生じ、該変化を第１接触作動型センサ７３に接続された制御手段８１が検出する。制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８１に接続された通知手段９１に信号を出力する。通知手段９１は制御手段８１からの出力に従い、組電池ケース３１内部の圧力に異常が発生した旨、又は、組電池ケース３１内部の圧力が異常に上昇した旨を使用者に通知する。電池システム３００においては、組電池ケース３１内部の圧力を直接監視する代わりに、変形手段５１の膨張変形を検知するので、組電池ケース３１内部の圧力異常又は圧力の異常な上昇を簡便に検知することが可能となる。
【００７３】
電池システム３００において、変形手段５１が収縮変形を生じる場合、すなわち、組電池ケース３１内部において圧力が異常に低下し得る原因としては、過酷な低温環境での使用に伴う過冷却等によって気体４０の示す圧力自体が低下する事態のほか、組電池ケース３１の気密が何らかの原因によって破壊されて気体４０が組電池ケース３１の外部に漏れ出す結果組電池ケース３１の内圧が低下する事態等が考えられる。以下に、組電池ケース３１内部において圧力が異常に低下した場合における電池システム３００の動作について説明する。
【００７４】
何らかの原因により組電池ケース３１内部の圧力が異常に低下し、内外圧力差が上記所定の収縮変形閾値を下回ると、組電池ケース３１に設けられた変形手段５１が、組電池ケース３１の他の部位に優先して、内側にへこむように変形（収縮変形）を生じる。変形手段５１が収縮変形すると、変形前の変形手段５１に近接して組電池ケース３１の内部に配設されていた第２接触作動型センサ７４と、変形手段５１とが接触を起こす。第２接触作動型センサ７４が接触を検知すると、第２接触作動型センサ７４の出力信号に変化が生じ、該変化を第２接触作動型センサ７４に接続された制御手段８１が検出する。制御手段８１は、第２接触作動型センサ７４から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８１に接続された通知手段９１に信号を出力する。通知手段９１は制御手段８１からの出力に従い、組電池ケース３１内部の圧力に異常が発生した旨、又は、組電池ケース３１内部の圧力が異常に低下した旨を使用者に通知する。電池システム３００においては、組電池ケース３１内部の圧力を直接監視する代わりに、変形手段５１の収縮変形を検知するので、組電池ケース３１内部の圧力異常又は圧力の異常な低下を簡便に検知することが可能となる。
【００７５】
上述したように、電池システム３００は、組電池ケース３１の外部及び内部の両方に、それぞれ第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４を有する。よって、電池システム３００によれば、組電池ケース３１内部の圧力の異常な上昇、及び異常な低下の両方を簡便に検知することが可能となる。したがって、電池システム３００が有する組電池２０の性能が低下する虞のある事態や、電池システム３００自体の安全性が脅かされる虞のある事態を簡便に検知することが容易になる。
【００７６】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である固体型素電池１０１、…、１０Ｎを含む組電池２０を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を構成する各素電池を、リチウムイオン二次電池である固体型素電池以外の素電池とすることも可能である。例えば、高分子体に電解質ばかりでなく、溶媒まで保持させたいわゆるゲル状電解質タイプのリチウム二次電池である複数の素電池を含む組電池を有する形態の電池システムとすることも可能である。
【００７７】
また、本発明に関する上記説明では、固体型素電池１０１、…、１０Ｎが直列に接続された組電池２０を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を固体型素電池の並列接続によって構成された組電池を有する形態とすることも可能である。このほか、直列接続と並列接続とを組み合わせて構成された組電池を有する形態とすることも可能である。
【００７８】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３１を構成すべき外板の一部をプレスによって凸型に形成して剛性を一部低下させることにより構成された変形手段５１を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおける変形手段は、上記したプレス加工の他、異なる材料同士の溶接等による接合等の方法によって剛性を周囲より低下させることによっても構成することが可能である。また、組電池ケースの一の面について他の面よりも板厚を薄くすることにより、当該一の面の剛性を低下させることによって構成することも可能である。その場合、当該一の面が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧が異常に上昇すると、当該一の面の全体が組電池ケース外側に向かって膨らむように変形（膨張変形）する。また、組電池ケース内圧が異常に低下すると、当該一の面の全体が組電池ケース内側に向かってへこむように変形（収縮変形）する。このほか、組電池ケースの剛性を一部低下させることをせず、組電池ケースを構成する全ての面を等しい板厚で構成することも可能であって、この場合には組電池ケース全体が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧が異常に上昇すると、組電池ケース全体が外側に向かって膨らむように変形（膨張変形）し、組電池ケース内圧が異常に低下すると、組電池ケース全体が内側に向かってへこむように変形（収縮変形）する。
【００７９】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段として第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおいては、検知手段が接触作動型センサ以外のセンサを有する形態とすることも可能である。接触作動型センサ以外に検知手段を構成し得るセンサとしては、例えば、ビームセンサ等の非接触型センサ等を挙げることができる。
【００８０】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段を構成する第１接触作動型センサ７３が筐体６１の内面に配設される形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電子システムにおいては、検知手段は変形手段の変形を検知可能に配設されていればよい。したがって、第１接触作動型センサと変形手段との所望の位置関係に応じて、筐体の内面に配設されたスペーサー等の位置決め手段を介して第１接触作動型センサが保持される形態とすることも可能である。
【００８１】
また、本発明に関する上記説明では、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４（検知手段）から制御手段８１を介して通知手段９１に信号が出力される形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。検知手段を構成するセンサ、及び通知手段の形態によっては、制御手段を介さずに検知手段から直接通知手段に信号が伝達されて通知手段が作動する形態とすることも可能である。例えば、検知手段を構成する第１接触作動型センサ及び第２接触作動型センサの両方が、接触により導通状態となる形態のスイッチ型センサにより構成され、通知手段が通電により発光する２個のＬＥＤにより構成される場合、第１接触作動型センサと一方のＬＥＤとを、制御手段を介さずに直接接続し、第２接触作動型センサと他方のＬＥＤとを、制御手段を介さずに直接接続することによっても、各センサ（検知手段）が接触を検知した際にいずれかのＬＥＤ（通知手段）を発光させ、利用者に通知を行うことが可能である。
【００８２】
また、本発明に関する上記説明では、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４（検知手段）、制御手段８１、並びに通知手段９１が必要とする電源が組電池２０から供給される形態の電池システム３００を例示した。当該形態によれば、部品点数を削減することが容易になり好ましい。ただし、本発明は当該形態に限定されるものではない。検知手段、制御手段、及び通知手段が必要とする電源を、本発明の電池システムが備える組電池以外の電源供給手段から供給する形態とすることも可能である。そのような電源供給手段としては、例えば、空気電池、液型電池や太陽電池等を挙げることができる。このような形態によれば、電池システムが備える組電池の充電状態に影響されることなく、組電池ケースの内圧の異常等の検知を行うことが可能となる。
【００８３】
また、本発明に関する上記説明では、一の筐体６１内部に一の組電池ケース３１が備えられる形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。一の筐体内に、複数の組電池ケースが備えられる形態とすることも可能である。一の筐体内に複数の組電池ケースを備える場合、それぞれの組電池ケースが変形手段を備え、それぞれの変形手段に対応して、一の筐体内に複数個の検知手段が備えられることが好ましい。
【００８４】
また、本発明に関する上記説明では、内部に気体４０を加圧充填されることにより所定の形状になる形態の組電池ケース３１を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば組電池ケースの内部だけでなく、組電池ケースの外部であって筐体の内部である空間にも気体を加圧充填する形態の電池システムとすることも可能であり、そのような形態の電池システムにおいては、内部加圧によって所定の形状になる組電池ケースでなくとも、組電池ケースの内部圧力の低下によって変形手段が収縮変形を生じ得る。したがって、そのような形態の電池システムにおいても、組電池ケースの内部及び外部の両方に検知手段を有することにより、組電池ケースの内部圧力の異常上昇及び異常低下を共に簡便に検出することが可能となる。
【００８５】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３１の内部及び外部の両方に検知手段（第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４）を備える形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば組電池ケースの内部にのみ検知手段を備える形態の電池システムとすることも可能である。このような形態によれば、組電池ケースの内圧低下を簡便に検知することが可能であり、また同時に部品点数及びコストの削減を図ることも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の電池システムは、電気自動車やハイブリッド自動車用等に備えられる電池システムに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…固体電解質層
２…正極層
３…負極層
４…正極集電体
５…負極集電体
１０…固体型素電池
２０…組電池
２５…正極端子
２６…負極端子
３０…組電池ケース
３１…組電池ケース
４０…気体
５０…変形手段
５１…変形手段
６０…筐体
６１…筐体
７０…接触作動型センサ（検知手段）
７１…接触作動型センサ（検知手段）
７２…接触作動型センサ作動手段（検知手段）
７３…第１接触作動型センサ（検知手段）
７４…第２接触作動型センサ（検知手段）
７５…第２接触作動型センサ保持手段（検知手段）
８０…制御手段
８１…制御手段
９０…通知手段
９１…通知手段
１００…電池システム
２００…電池システム
３００…電池システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に収容された電池セルを加圧する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の小型機器から自動車等の大型機器に至るまで、電源としての二次電池の需要が拡大しており、その性能の向上、特に大容量化が図られている。
【０００３】
上記用途に用いられる二次電池には、少なくとも、正極及び負極、並びに、当該正極と負極との間に介在する電解質が備えられる。このうち電解質は、正極及び負極間のイオン伝導を行う媒体であり、液体の電解質又は固体の電解質が用いられている。
【０００４】
二次電池の電解質として液体の電解質（以下において、「電解液」ということがある。）を用いた場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は一般に可燃性であるため、安全性を確保するための措置を講じる必要がある。このほか、電解液が筐体から漏れ出す事態（液漏れ）を防止する措置等も講じる必要がある。
【０００５】
一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」ということがある。）を用いる電池においては、上記液漏れの虞がない。また、固体電解質は一般に難燃性である。よって、上記措置を簡素化又は省略することが可能である。それゆえ、難燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」ということがある。）が備えられる形態の二次電池（以下において、「固体電池」ということがある。）が提案されている。さらに、内部抵抗を低減するために、正極層、固体電解質層、及び負極層が積層された方向に圧力をかけて上記各層をより強く密着させることにより、界面抵抗を低減する技術が提示されている。
【０００６】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、リチウムを挿入脱離できる負極及び正極、非水電解液とこれらを収納するケースで構成された素電池（電池セル）を複数個組み合わせて組電池ケース（筐体）に収納してなる組電池において、上記素電池ケース外で、上記組電池ケース内の空間に気体、液体または固体粉末の少なくとも１種類、もしくはそれらの混合物質を充填することで組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧することを特徴とするリチウムイオン二次電池が開示されている。特許文献１に開示されている電池によれば、ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するため、各素電池にかかる圧力にばらつきが生じる事態を抑制できるとされる。よって一部の素電池が他の素電池よりも早く劣化する事態（局部劣化）を抑制できるので、組電池全体の性能低下、特にサイクル特性の低下を低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２１４６３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８１２２号公報
【特許文献３】特開２００７−６６６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような静水圧を利用して素電池を加圧する電池においては、素電池が受ける圧力の値によって素電池の内部抵抗は変化し得る。よって、電池の性能を高めるためには、組電池ケース内部の静水圧を一定値以上とすることが好ましい。一方、電池の安全性を高める等の観点からは、上記静水圧を一定値以下とすることが好ましい。したがって、組電池ケース内の静水圧を所定の範囲内に管理することが求められる。特許文献１に開示されている電池においては、組電池ケース内の静水圧の管理を、歪みゲージを張り付けた密閉筐体を別途作製して組電池ケース内に配置し、当該密閉筐体の歪み量を計測することにより行っている。しかし、このような方法により静水圧を管理することは、システムを複雑化させ、コストの増大を招くという問題があった。かかる問題は、特許文献２や特許文献３に記載の技術を組み合わせたとしても、解決することが困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、組電池ケースに発生した異常を簡便に検知することが可能な、電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、複数の固体型素電池を有する組電池と、組電池を収納する組電池ケースと、組電池ケース内に充填された気体とを含み、気体によって組電池ケース内に生じた静水圧を用いて素電池を加圧する、電池システムであって、組電池ケースに異常が発生した場合に組電池ケースの一部に変形を生じる、変形手段と、変形を検知する、検知手段とを備えることを特徴とする、電池システムである。
【００１１】
ここに、本発明において、「素電池」とは、一対の電極層と、該一対の電極層の間に配設された電解質層とを有する単位セルを意味する概念であり、複数の単位セルが接続及び／又は積層された集合体は含まない概念である。「一対の電極層」とは、正極層及び負極層の対を意味する。「間に配設され」とは、正極層と負極層との間に、電解質層が存在していることを意味し、電解質層と正極層及び／又は負極層との間に、イオン伝導性を有する他の層が介在していてもよいことを意味する。「固体型素電池」とは、素電池を構成する全ての層が固体状である素電池を意味する。すなわち固体型素電池が有する電解質層は、固体電解質層である。「組電池」とは、複数の素電池が直列及び／又は並列に接続されたことにより、一の電池として作用する電池を意味する。また、「静水圧」とは、気体によって、当該気体中に存在する任意の一点に対して全ての方向から付与される圧力を意味する。また、組電池ケースにおける「異常」とは、組電池ケース内部の圧力が所定の範囲を外れる事態を少なくとも包含する概念である。
【００１２】
本発明において、検知手段が、接触作動型のセンサを有し、該センサが、変形手段により組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、接触を発生する部位に備えられていることが好ましい。
【００１３】
ここで、本発明において、センサが「接触作動型」であるとは、センサが検知対象に接触するための部位（接触子）を備え、接触子が検知対象と接触したこと、又は、接触子が検知対象に接触するとともに接触子に付与された外力によって接触子が変位したことに反応して、信号を出力するセンサであることを意味する。また、センサが「変形手段により組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、変形を生じた箇所と接触する部位に備えられている」とは、組電池ケースが変形したときに初めてセンサが接触を検知して作動するような部位にセンサが備えられていることを意味する。
【００１４】
また、本発明において、変形手段が、組電池ケースの一部において剛性を他の部位より低下させた部位であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明において、変形手段が反応する異常が、組電池ケース内部の圧力が所定の範囲から外れた事態であることが好ましい。
【００１６】
また、検知手段が、接触により作動するセンサを有し、該センサが、変形手段により組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、変形を生じた箇所と接触する部位に備えられている態様の本発明において、センサを、組電池ケース内部に配設してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、組電池ケースの変形を検知するので、組電池ケースに発生した異常を簡便に検知することが可能な、電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電池システム１００を模式的に説明する断面図である。
【図２】固体型素電池１０を模式的に説明する断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる電池システム２００を模式的に説明する断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる電池システム３００を模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明について、リチウムイオン二次電池を有し、一の筐体内に一の組電池ケースを備える形態を主に例にとって説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。図面では、一部符号の記載を省略することがある。また、以下において、特に断らない限り、「Ａ〜Ｂ」とはＡ以上Ｂ以下を意味するものとする。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電池システム１００を模式的に説明する断面図である。図１に示すように、電池システム１００は、組電池２０と、組電池２０を収容する組電池ケース３０と、組電池ケース３０の内部に充填された気体４０と、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０と、組電池ケース３０を収容する筐体６０と、筐体６０に配設された接触作動型センサ７０（検知手段）と、接触作動型センサ７０に接続された制御手段８０と、制御手段８０に接続された通知手段９０と、を有する。接触作動型センサ７０は、筐体６０内面に、変形手段５０と近接するように配設されている。組電池２０は、Ｎ個（Ｎ≧２）の固体型素電池１０１、…、１０Ｎを有し、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。正極端子２５及び負極端子２６は、組電池ケース３０に固定されており、少なくとも一部が組電池ケース３０の外側に露出している。
【００２１】
組電池２０は、Ｎ個の固体型素電池１０１、…、１０Ｎが積層により接続された、積層型の組電池である。図２は、一の固体型素電池１０ｋ（ｋ＝１、…、Ｎ）を模式的に説明する断面図である。図２に示すように、固体型素電池１０ｋは、固体電解質層１ｋと、固体電解質層１ｋを挟持するように配設された正極層２ｋ及び負極層３ｋと、正極層２ｋの表面に配設された正極集電体４ｋと、負極層３ｋの表面に配設された負極集電体５ｋと、を有する。組電池２０においては、Ｎ個の固体型素電池１０１、…、１０Ｎが、図２の紙面上下方向に、図２の紙面上側から下側へ向けて１０１、…、１０Ｎと順に積層されたことにより、直列に接続されている。電池システム１００においては、組電池２０の最も外側の固体型素電池１０１の正極集電体４１が正極端子２５に接続されており、組電池２０の最も外側の固体型素電池１０Ｎの負極集電体５Ｎが負極端子２６に接続されている。
なお、以下において、下付き添え字ｋ（ｋ＝１、…、Ｎ）を省略することがある。
【００２２】
固体電解質層１は、例えば固体電解質をプレス成型して作製したものを用いることができる。このほか、固体電解質を溶媒と混合してスラリー状にしたものを塗布して乾燥させることによって作製したものを用いることもできる。固体電解質層１は、独立して作製したものを用いることができるほか、後述する正極層２又は負極層３の表面に形成したものを用いることもできる。固体電解質層１が含有する固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質を特に制限なく用いることができる。例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物固体電解質や、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質等を用いることができる。
【００２３】
正極層２は正極活物質を含有していれば良く、正極活物質に加えて、固体電解質を含有していてもよい。正極層２に含有される正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウムを用いることができ、固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質（例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物固体電解質や、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質）を用いることができる。正極層２にはこの他に、電子伝導パスを形成しやすくする公知の導電助剤（例えばアセチレンブラック）、及び、これらの物質を結着させる公知の結着剤（例えばポリフッ化ビニリデン）等が含有されていても良い。正極層２は、公知の方法によって作製することができる。正極層２は、後述する正極集電体４の表面に適切に形成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。正極層２の厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。
【００２４】
負極層３は負極活物質を含有していれば良く、負極活物質に加えて、固体電解質を含有していてもよい。負極層３に含有される負極活物質としては、例えばグラファイトカーボンを用いることができ、固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する公知の固体電解質（例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等の硫化物固体電解質や、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物固体電解質）を用いることができる。負極層３にはこの他に、電子伝導パスを形成しやすくする公知の導電助剤（例えばアセチレンブラック）、及び、これらの物質を結着させる公知の結着剤（例えばポリフッ化ビニリデン）等が含有されていても良い。負極層３は、公知の方法によって作製することができる。負極層３は、後述する負極集電体５の表面に適切に形成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。負極層３の厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。
【００２５】
正極集電体４や負極集電体５としては、固体状の電解質層を有する電池の正極集電体や負極集電体として適用できる集電体であればその材質等は特に限定されるものではなく、金属箔や金属メッシュ、金属蒸着フィルム等を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一以上の元素を含む金属材料からなる金属箔やメッシュ、或いは、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレンなどのフィルムやガラス、シリコン板等の上に上記金属材料を蒸着したもの等を用いることができる。正極集電体４及び負極集電体５の形態は特に限定されるものではなく、厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。
【００２６】
正極端子２５や負極端子２６としては、リチウムイオン二次電池の端子として適用できる端子であればその形態は特に限定されるものではなく、金属板や金属棒等を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ａｕ等の良好な導電性を有する公知の材料を用いることができる。
【００２７】
組電池ケース３０は、組電池２０を収容し、かつ、後述する気体４０を漏れ出さないように保持する部材である。気体４０の圧力に耐えつつ、電池システム１００全体を軽量化することを容易にする等の観点からは、組電池ケース３０を構成する材料として、例えばアルミニウム等の金属材料を好ましく用いることができる。組電池ケース３０には、後述する変形手段５０が備えられる。
【００２８】
気体４０は、組電池２０を静水圧によって加圧するために、組電池ケース３０内部に充填された気体である。気体４０は、組電池２０の構成材料に対して不活性な気体であることが好ましい。そのような気体４０としては、例えばアルゴン等を挙げることができる。気体４０には、複数の気体成分を混合して用いてもよい。気体４０の圧力は、２０℃において０．１ｋｇｆ／ｃｍ２〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２とすることが好ましい。２０℃における気体４０の圧力を０．１ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすることにより、組電池２０を構成する各層間の密着度を高めることができるので、組電池２０の内部抵抗を低減することが容易になる。また、２０℃における気体４０の圧力を４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることにより、組電池ケース３０が内部から圧壊して気体４０が漏れ出す結果、組電池２０に付与される静水圧が低下して組電池２０の内部抵抗が増大する事態を抑制することが容易になる。
【００２９】
変形手段５０は、組電池ケース３０の外板に設けられた、剛性を一部低下させた部分である。すなわち、変形手段５０は、組電池ケース３０の一部であって、組電池ケース３０の他の部分よりも低い剛性を有する部分である。電池システム１００においては、変形手段５０は、例えば組電池ケース３０を組み立てる前に、組電池ケース３０を構成すべき外板の一部をプレスによって押し上げて凸部とすることにより形成することができる。該凸部の板厚は、プレスの際に板が引き伸ばされて周囲の板厚より薄くなる。そのため変形手段５０は周囲よりも低い剛性を有する。
【００３０】
上述のように、変形手段５０は、組電池ケース３０の外板において周囲よりも低い剛性を有する。よって、例えば、組電池ケース３０内部の圧力（以下において、「内圧」ということがある。）が異常に上昇して、組電池ケース３０の外部の圧力（以下において、「外圧」ということがある。）との差が所定の閾値を越えると、変形手段５０は組電池ケース３０の他の部分に優先して、組電池ケース３０の外側に向けて膨らむように変形する。ここで、変形手段５０が変形を開始するときの閾値となる、組電池ケース３０の内圧と外圧との差（内圧−外圧。以下において、「内外圧力差」ということがある。）は、外圧の１０％以上の値とすることが好ましい。すなわち、内圧が外圧よりも１０％以上高くなったときに変形手段５０が作動することが好ましい。内圧が外圧を１０％以上上回ったときに変形手段５０を稼働させることにより、温度等の外部要因により内外圧力差に変動が発生したときの誤作動を軽減させることが可能となる。
【００３１】
筐体６０は、組電池ケース３０を収容して適切な位置に保持し、且つ、後述する接触作動型センサ７０を適切な位置に保持する部材である。筐体６０を構成する材料は特に制限されるものではないが、組電池２０の充放電に伴って発生する熱を効率的に逃がす観点からは、良好な熱伝導率を有する材料を用いることが好ましい。そのような材料としては、アルミニウム等を例示することができる。
【００３２】
接触作動型センサ７０は、筐体６０の内側に配設され、変形手段５０の変形を検知する、検知手段である。このように接触作動型センサ７０（検知手段）を組電池ケース３０の表面以外の箇所に配設することにより、変形手段５０の微小な変形をも検知することが容易になる。接触作動型センサ７０は、後述する制御手段８０に接続されており、接触作動型センサ７０の出力は制御手段８０に伝達される。接触作動型センサ７０が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して接触作動型センサ７０に電力が供給される。接触作動型センサ７０は、変形手段５０に近接して配設されている。すなわち、接触作動型センサ７０は、上述した組電池ケース３０に備えられる変形手段５０が変形した際に、当該変形手段５０に係る部分と接触する位置に配設されている。平常時において、接触作動型センサ７０と変形手段５０との間には、所定の間隙が設けられていることが好ましく、当該間隙は、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。間隙を１ｍｍ以上とすることにより、異常によらない温度変化による組電池ケース３０の自然な膨張を異常として誤検出する事態を抑制することが容易になる。また、間隙を１０ｍｍ以下とすることにより、変形手段５０の変形を迅速に検知することが容易になるので、組電池ケース３０の内圧が異常に上昇したことを迅速に検知することが容易になる。
【００３３】
制御手段８０は、接触作動型センサ７０、及び、後述する通知手段９０を制御する。そのために、制御手段８０は、接触作動型センサ７０及び通知手段９０の双方に接続されている。具体的には、制御手段８０は、接触作動型センサ７０からの出力信号を受け取って処理し、該出力信号が変形手段５０の変形を検出したものであった場合には、後述する通知手段９０にその旨を出力する。制御手段８０がその作動に際して電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して制御手段８０に電力が供給される。制御手段８０としては、マイクロコントローラ（マイコン）等の公知の制御手段を特に制限なく用いることができる。
【００３４】
通知手段９０は、制御手段８０に接続されており、制御手段８０の出力に従って、組電池ケース３０に異常が検出された旨を使用者に通知する。通知手段９０が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して通知手段９０に電力が供給される。通知手段９０としては：電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の発光素子；液晶モジュール、液晶パネル等の文字表示素子；圧電ブザー等の音響素子；振動素子；等を単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
【００３５】
電池システム１００においては、組電池ケース３０内部における圧力の異常な上昇を、変形手段５０の変形を接触作動型センサ７０により検知することによって検出し、通知手段９０によって使用者に通知する。ここで、組電池ケース３０内部において圧力が異常に上昇し得る原因としては、過酷な高温環境での使用に伴う過熱や、短絡等の故障によって過大な電流が流れたことによる異常発熱によって気体４０の示す圧力自体が上昇する事態のほか、組電池２０内部での異常反応によってガスが発生し気密性の組電池ケース３０の内圧を上昇させる事態等が考えられる。以下に、組電池ケース３０内部において圧力が異常に上昇した場合における電池システム１００の動作について説明する。
【００３６】
何らかの原因により組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇し、内外圧力差が上記所定の閾値を上回ると、組電池ケース３０に設けられた変形手段５０が、組電池ケース３０の他の部位に優先して、外側に膨らむように変形する。変形手段５０が変形すると、変形前の変形手段５０に近接して筐体６０に配設されていた接触作動型センサ７０と、変形手段５０とが接触を起こす。接触作動型センサ７０が接触を検知すると、接触作動型センサ７０の出力信号に変化が生じ、該変化を接触作動型センサ７０に接続された制御手段８０が検出する。制御手段８０は、接触作動型センサ７０から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８０に接続された通知手段９０に信号を出力する。通知手段９０は制御手段８０からの出力に従い、組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇した旨を使用者に通知する。電池システム１００においては、組電池ケース３０内部の圧力を直接監視する代わりに、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０の変形を検知するので、組電池ケース３０内部の圧力異常を簡便に検知することが可能となる。
【００３７】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である固体型素電池１０１、…、１０Ｎを含む組電池２０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を構成する各素電池を、リチウムイオン二次電池である固体型素電池以外の素電池とすることも可能である。例えば、高分子体に電解質ばかりでなく、溶媒まで保持させたいわゆるゲル状電解質タイプのリチウム二次電池である複数の素電池を含む組電池を有する形態の電池システムとすることも可能である。
【００３８】
また、本発明に関する上記説明では、固体型素電池１０１、…、１０Ｎが直列に接続された組電池２０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を固体型素電池の並列接続によって構成された組電池を有する形態とすることも可能である。このほか、直列接続と並列接続とを組み合わせて構成された組電池を有する形態とすることも可能である。
【００３９】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３０を構成すべき外板の一部をプレスによって凸型に形成して剛性を一部低下させることにより構成された変形手段５０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおける変形手段は、上記したプレス加工の他、異なる材料同士の溶接等による接合等の方法によって剛性を周囲より低下させることによっても構成することが可能である。また、組電池ケースの一の面について他の面よりも板厚を薄くすることにより、当該一の面の剛性を低下させることによって構成することも可能である。その場合、当該一の面が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇によって、当該一の面の全体が組電池ケース外側に向かって膨らむように変形する。このほか、組電池ケースの剛性を一部低下させることをせず、組電池ケースを構成する全ての面を等しい板厚で構成することも可能であって、この場合には組電池ケース全体が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇により、組電池ケース全体が外側に向かって膨らむように変形する。
【００４０】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段として接触作動型センサ７０を有する形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおいては、検知手段が接触作動型センサ以外のセンサを有する形態とすることも可能である。接触作動型センサ以外に検知手段を構成し得るセンサとしては、例えば、ビームセンサ等の非接触型センサ等を挙げることができる。
【００４１】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７０（検知手段）が筐体６０の内面に配設される形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電子システムにおいては、検知手段は変形手段の変形を検知可能に配設されていればよい。したがって、センサと変形手段との所望の位置関係に応じて、筐体の内面に配設されたスペーサー等の位置決め手段を介してセンサが保持される形態とすることも可能である。
【００４２】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７０（検知手段）から制御手段８０を介して通知手段９０に信号が出力される形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。検知手段を構成するセンサ、及び通知手段の形態によっては、制御手段を介さずに検知手段から直接通知手段に信号が伝達されて通知手段が作動する形態とすることも可能である。例えば、検知手段が接触により導通状態となる形態のスイッチ型センサにより構成され、通知手段が通電により発光するＬＥＤにより構成される場合、センサ（検知手段）とＬＥＤ（通知手段）とを、制御手段を介さずに直接接続しても、センサ（検知手段）が接触を検知した際にＬＥＤ（通知手段）を発光させることが可能である。
【００４３】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７０（検知手段）、制御手段８０、及び通知手段９０が必要とする電源が組電池２０から供給される形態の電池システム１００を例示した。当該形態によれば、部品点数を削減することが容易になり好ましい。ただし、本発明は当該形態に限定されるものではない。検知手段、制御手段、及び通知手段が必要とする電源を、本発明の電池システムが備える組電池以外の電源供給手段から供給する形態とすることも可能である。そのような電源供給手段としては、例えば、空気電池、液型電池や太陽電池等を挙げることができる。このような形態によれば、電池システムが備える組電池の充電状態に影響されることなく、組電池ケースの内圧の異常等の検知を行うことが可能となる。
【００４４】
また、本発明に関する上記説明では、一の筐体６０内部に一の組電池ケース３０が備えられる形態の電池システム１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。一の筐体内に、複数の組電池ケースが備えられる形態とすることも可能である。一の筐体内に複数の組電池ケースを備える場合、それぞれの組電池ケースが変形手段を備え、それぞれの変形手段に対応して、一の筐体内に複数個の検知手段が備えられることが好ましい。
【００４５】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態にかかる電池システム２００を模式的に説明する断面図である。図３に示すように、電池システム２００は、組電池２０と、組電池２０を収容する組電池ケース３０と、組電池ケース３０の内部に充填された気体４０と、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０と、変形手段５０に配設された接触作動型センサ７１と、組電池ケース３０を収容する筐体６０と、筐体６０に備えられた接触作動型センサ作動手段７２と、接触作動型センサ７１に接続された制御手段８０と、制御手段８０に接続された通知手段９０と、を有する。接触作動型センサ作動手段７２は、筐体６０内面に、接触作動型センサ７１に近接するように配設されている。組電池２０は、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。正極端子２５及び負極端子２６は、組電池ケース３０に固定されており、少なくとも一部が組電池ケース３０の外側に露出している。
【００４６】
電池システム２００は、接触作動型センサ７１を配設する位置を筐体６０側ではなく変形手段５０側（組電池ケース３０側）とし、筐体６０側には接触作動型センサ７１を作動させるための部材である接触作動型センサ作動手段７２を配設した以外は、上記した第１実施形態に係る電池システム１００と同様の構成を有する。電池システム２００においては、接触作動型センサ７１及び接触作動型センサ作動手段７２によって検知手段が構成されている。以下、電池システム２００が上記した電池システム１００と異なる点について、図３を参照しつつ説明する。
【００４７】
接触作動型センサ７１は、上記した接触作動型センサ７０と同様の構成を有する接触作動型のセンサである。図３に示すように、接触作動型センサ７１は、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０の、組電池ケース３０外側の表面に、接触子を外側に向けるように配設されている。接触作動型センサ７１は、その出力信号を制御装置８０に伝達できるように、制御装置８０に接続されている。接触作動型センサ７１がその作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して接触作動型センサ７１に電力が供給される。
【００４８】
接触作動型センサ作動手段７２は、変形手段５０が変形を生じた際に、上記した接触作動型センサ７１と接触を生じ、接触作動型センサ７１を作動させるための部材である。接触作動型センサ７２は、接触作動型センサ７１の接触子と接触を生じた際に接触作動型センサ７１を確実に作動させることができればよく、例えば金属製や樹脂製の棒状部材等を用いることができる。接触作動型センサ作動手段７２は、筐体６０の内面において、接触作動型センサ７１と近接した位置に配設されている。すなわち、接触作動型センサ作動手段７２は、筐体６０の内面において、変形手段５０が変形を生じた際に、変形手段５０の変形に伴って変位を生じる接触作動型センサ７１と接触を生じる位置に配設されている。接触作動型センサ７１と接触作動型センサ作動手段７２との間には、平常時において所定の間隙が設けられていることが好ましい。当該間隙の好ましい範囲は、上記した電池システム１００において接触作動型センサ７０と変形手段５０との間に設けられる間隙の好ましい範囲と同様である。
【００４９】
以下に、組電池ケース３０内部において圧力が異常に上昇した場合における電池システム２００の動作について説明する。
【００５０】
何らかの原因により組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇し、内外圧力差が上記所定の閾値を上回ると、組電池ケース３０に設けられた変形手段５０が、組電池ケース３０の他の部位に優先して、外側に膨らむように変形する。変形手段５０が変形すると、当該変形に伴って、変形手段５０に配設されている接触作動型センサ７１が変位する。接触作動型センサ７１が変位することにより、接触作動型センサ７１と、接触作動型センサ７１に近接して配置されていた接触作動型センサ作動手段７２とが接触を起こす。接触作動型センサ７１が接触を検知すると、接触作動型センサ７１の出力信号に変化が生じ、該変化を接触作動型センサ７１に接続された制御手段８０が検出する。制御手段８０は、接触作動型センサ７１から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８０に接続された通知手段９０に信号を出力する。通知手段９０は制御手段８０からの出力に従い、組電池ケース３０内部の圧力が異常に上昇した旨を使用者に通知する。電池システム２００においては、組電池ケース３０内部の圧力を直接監視する代わりに、組電池ケース３０に備えられた変形手段５０の変形を検知するので、組電池ケース３０内部の圧力異常を簡便に検知することが可能となる。
【００５１】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である固体型素電池１０１、…、１０Ｎを含む組電池２０を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を構成する各素電池を、リチウムイオン二次電池である固体型素電池以外の素電池とすることも可能である。例えば、高分子体に電解質ばかりでなく、溶媒まで保持させたいわゆるゲル状電解質タイプのリチウム二次電池である複数の素電池を含む組電池を有する形態の電池システムとすることも可能である。
【００５２】
また、本発明に関する上記説明では、固体型素電池１０１、…、１０Ｎが直列に接続された組電池２０を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を固体型素電池の並列接続によって構成された組電池を有する形態とすることも可能である。このほか、直列接続と並列接続とを組み合わせて構成された組電池を有する形態とすることも可能である。
【００５３】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３０を構成すべき外板の一部をプレスによって凸型に形成して剛性を一部低下させることにより構成された変形手段５０を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおける変形手段は、上記したプレス加工の他、異なる材料同士の溶接等による接合等の方法によって剛性を周囲より低下させることによっても構成することが可能である。また、組電池ケースの一の面について他の面よりも板厚を薄くすることにより、当該一の面の剛性を低下させることによって構成することも可能である。その場合、当該一の面が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇によって、当該一の面の全体が組電池ケース外側に向かって膨らむように変形する。このほか、組電池ケースの剛性を一部低下させることをせず、組電池ケースを構成する全ての面を等しい板厚で構成することも可能であって、この場合には組電池ケース全体が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧の異常上昇により、組電池ケース全体が外側に向かって膨らむように変形する。
【００５４】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段として接触作動型センサ７１を有する形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおいては、検知手段が接触作動型センサ以外のセンサを有する形態とすることも可能である。接触作動型センサ以外に検知手段を構成し得るセンサとしては、例えば、ビームセンサ等の非接触型センサ等を挙げることができる。
【００５５】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７１（検知手段）から制御手段８０を介して通知手段９０に信号が出力される形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。検知手段を構成するセンサ、及び通知手段の形態によっては、制御手段を介さずに検知手段から直接通知手段に信号が伝達されて通知手段が作動する形態とすることも可能である。例えば、検知手段が接触により導通状態となる形態のスイッチ型センサにより構成され、通知手段が通電により発光するＬＥＤにより構成される場合、センサ（検知手段）とＬＥＤ（通知手段）とを、制御手段を介さずに直接接続しても、センサ（検知手段）が接触を検知した際にＬＥＤ（通知手段）を発光させることが可能である。
【００５６】
また、本発明に関する上記説明では、接触作動型センサ７１（検知手段）、制御手段８０、及び通知手段９０が必要とする電源が組電池２０から供給される形態の電池システム２００を例示した。当該形態によれば、部品点数を削減することが容易になり好ましい。ただし、本発明は当該形態に限定されるものではない。検知手段、制御手段、及び通知手段が必要とする電源を、本発明の電池システムが備える組電池以外の電源供給手段から供給する形態とすることも可能である。そのような電源供給手段としては、例えば、空気電池、液型電池や太陽電池等を挙げることができる。このような形態によれば、電池システムが備える組電池の充電状態に影響されることなく、組電池ケースの内圧の異常等の検知を行うことが可能となる。
【００５７】
また、本発明に関する上記説明では、一の筐体６０内部に一の組電池ケース３０が備えられる形態の電池システム２００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。一の筐体内に、複数の組電池ケースが備えられる形態とすることも可能である。一の筐体内に複数の組電池ケースを備える場合、それぞれの組電池ケースが変形手段を備え、それぞれの変形手段に対応して、一の筐体内に複数個の検知手段が備えられることが好ましい。
【００５８】
＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態にかかる電池システム３００を模式的に説明する断面図である。図４に示すように、電池システム３００は、組電池２０と、組電池２０を収容する組電池ケース３１と、組電池ケース３１の内部に充填された気体４０と、組電池ケース３１に備えられた変形手段５１と、組電池ケース３１を収容する筐体６１と、筐体６１に配設された第１接触作動型センサ７３と、組電池ケース３１内面に配設された第２接触作動型センサ保持手段７５と、第２接触作動型センサ保持手段７５に保持されて配設された第２接触作動型センサ７４と、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４に接続された制御手段８１と、制御手段８１に接続された通知手段９１と、を有する。第１接触作動型センサ７３は、筐体６１内面に、変形手段５１と近接するように配設されている。また、第２接触作動型センサ７４は、変形手段５１と近接するように、第２接触作動型センサ保持手段７５によって組電池ケース３１の内側に保持されている。組電池２０は、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。正極端子２５及び負極端子２６は、組電池ケース３１に固定されており、少なくとも一部が組電池ケース３０の外側に露出している。
【００５９】
組電池２０は、上記した構成を有する組電池であり、正極端子２５及び負極端子２６に接続されている。
【００６０】
組電池ケース３１は、組電池２０を収容し、かつ、気体４０を漏れ出さないように保持する部材である。組電池ケース３１は、上記した組電池ケース３０とは異なり、気体４０を内部に加圧充填することにより膨らんで所定の形状となる組電池ケースである。このような組電池ケース３１は、例えば折りたたみ箇所を設けた組立式アルミニウムケース等により構成することができる。組電池ケース３１には、後述する変形手段５１及び第２接触作動型センサ保持手段７５が備えられる。
【００６１】
気体４０は、上記した構成を有する気体であり、組電池ケース３１に加圧充填され、静水圧によって組電池２０を加圧しつつ、組電池ケース３１を所定の形状に保つ役割を有する。
【００６２】
変形手段５１は、組電池ケース３１に設けられた、剛性を一部低下させた部分である。すなわち、変形手段５１は、組電池ケース３１の一部であって、組電池ケース３１の他の部分よりも低い剛性を有する部分である。電池システム３００においては、変形手段５１は、例えば組電池ケース３１を組み立てる前に、組電池ケース３１を構成すべき外板の一部をプレスによって押し上げて凸部とすることにより形成することができる。該凸部の板厚は、プレスの際に板が引き伸ばされて周囲の板厚より薄くなる。そのため変形手段５１は周囲よりも低い剛性を有する。
【００６３】
上述のように、変形手段５１は、組電池ケース３１の外板において周囲よりも低い剛性を有する。よって、組電池ケース３１の内圧が異常に上昇して、組電池ケース３１の外圧との差が所定の閾値を越えると、変形手段５１は組電池ケース３１の他の部分に優先して、組電池ケース３１の外側に向けて膨らむように変形（以下において、「膨張変形」ということがある。）する。ここで、変形手段５１が膨張変形を開始するときの閾値となる、組電池ケース３１の内圧と外圧との差（内外圧力差）は、外圧の１０％以上の値とすることが好ましい。すなわち、内圧が外圧よりも１０％以上高くなったときに変形手段５１が膨張変形することが好ましい。内圧が外圧を１０％以上上回ったときに変形手段５１を膨張変形させることにより、温度等の外部要因により内外圧力差に変動が発生したときの誤作動を軽減させることが可能となる。
【００６４】
また、組電池ケース３１の内圧が異常に低下して、組電池ケース３１の内圧と外圧との差（内圧−外圧）が所定の閾値を下回ると、変形手段５１は組電池ケース３１の他の部分に優先して、組電池ケース３１の内側に向けてへこむように変形（以下において、「収縮変形」ということがある。）する。ここで、変形手段５１が収縮変形を開始するときの閾値となる、組電池ケース３１の内圧と外圧との差（内外圧力差）は、外圧の１０％以上の値とすることが好ましい。すなわち、内圧が外圧よりも１０％以上低くなったときに変形手段５１が収縮変形することが好ましい。内圧が外圧を１０％以上下回ったときに変形手段５１を収縮変形させることにより、温度等の外部要因により内外圧力差に変動が発生したときの誤作動を軽減させることが可能となる。
【００６５】
筐体６１は、組電池ケース３１を収容して適切な位置に保持し、且つ、第１接触作動型センサ７３を適切な位置に保持する部材である。筐体６１としては、上記した筐体６０と同様の構成を有する筐体を用いることができる。
【００６６】
第１接触作動型センサ７３は、筐体６１の内側に配設され、変形手段５１の膨張変形を検知するセンサである。第１接触作動型センサ７３は、後述する制御手段８１に接続されており、第１接触作動型センサ７３の出力は制御手段８１に伝達される。第１接触作動型センサ７３が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して電力が供給される。第１接触作動型センサ７３は、筐体６１の内面に、変形手段５１に近接して配設されている。すなわち、第１接触作動型センサ７３は、上述した組電池ケース３１に備えられる変形手段５１が外側に向けて膨らむように変形（膨張変形）した際に、当該変形手段５１に係る部分と接触する位置に配設されている。第１接触作動型センサ７３としては、上記した接触作動型センサ７０と同様の構成を有するセンサを用いることができる。平常時において、第１接触作動型センサ７３と変形手段５１との間には、所定の間隙が設けられていることが好ましく、当該間隙の大きさは、上記した電池システム１００における接触作動型センサ７０と変形手段５０との間の間隙と同様の大きさとすることができる。
【００６７】
第２接触作動型センサ７４は、組電池ケース３１の内部に、後述する第２接触作動型センサ保持手段７５に保持されて配設され、変形手段５１の収縮変形を検知するセンサである。電池システム３００においては、第１接触作動型センサ７３と第２接触作動型センサ７４とで検知手段が構成されている。第２接触作動型センサ７４は、後述する制御手段８１に接続されており、第２接触作動型センサ７４の出力は制御手段８１に伝達される。第２接触作動型センサ７４が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して電力が供給される。第２接触作動型センサ７４は、組電池ケース３１の内部において、変形手段５１に近接して配設されている。すなわち、第２接触作動型センサ７４は、組電池ケース３１の内部において、組電池ケース３１に備えられる上記した変形手段５１が内側に向けてへこむように変形（収縮変形）した際に、当該変形手段５１に係る部分と接触する位置に配設されている。第２接触作動型センサ７４としては、上記した接触作動型センサ７０と同様の構成を有するセンサを用いることができる。平常時において、第２接触作動型センサ７４と変形手段５１との間には、所定の間隙が設けられていることが好ましく、当該間隙の大きさは、上記した電池システム１００における接触作動型センサ７０と変形手段５０との間の間隙と同様の大きさとすることができる。
【００６８】
第２接触作動型センサ保持手段７５は、組電池ケース３１内面に配設され、上記した第２接触作動型センサ７４を所定の位置に保持する部材である。第２接触作動型センサ保持手段７５は、収縮変形した変形手段５１と第２接触作動型センサ７４とが接触を生じた時に第２接触作動型センサ７４が確実に作動するように第２接触作動型センサ７４を保持できればよい。そのような第２接触作動型センサ保持手段７５は、例えば金属板等により構成することができる。
【００６９】
制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３、第２接触作動型センサ７４、及び、後述する通知手段９１を制御する。そのために、制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３、第２接触作動型センサ７４、及び通知手段９０のいずれにも接続されている。具体的には、制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４からの出力信号を受け取って処理し、該出力信号が変形手段５１の変形を検出したものであった場合には、後述する通知手段９１にその旨を出力する。制御手段８１が通知手段９１に対して出力する内容は、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４のいずれが作動した場合であっても同一としてもよく、第１接触作動型センサ７３が接触を検知した場合と第２接触作動型センサ７４が接触を検知した場合とで異なった内容であってもよい。制御手段８１がその作動に際して電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して制御手段８１に電力が供給される。制御手段８１としては、マイクロコントローラ（マイコン）等の公知の制御手段を特に制限なく用いることができる。
【００７０】
通知手段９１は、制御手段８１に接続されており、制御手段８１の出力に従って、組電池ケース３１に異常が検出された旨を使用者に通知する。通知手段９１が作動に際し電源を必要とする場合には、組電池２０が接続されている正極端子２５及び負極端子２６から、不図示の電源線を介して電力が供給される。通知手段９１としては：電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等の発光素子；液晶モジュール、液晶パネル等の文字表示素子；圧電ブザー等の音響素子；振動素子；等を単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。また、制御手段８１からの出力信号をカーナビゲーションシステム等の車内情報システムに送り、そちらで通知を行ってもよい。その場合は当該車内情報システムが通知手段９１として作用する。なお、上記した制御手段８１が、第１接触作動型センサ７３が接触を検知した場合と第２接触作動型センサ７４が接触を検知した場合とで異なる内容を出力する場合には、通知手段９１は、当該異なる内容の出力に併せて２種類の異常を通知できることが好ましい。そのような通知手段９１としては、例えば複数のＬＥＤを組み合わせた表示装置を挙げることができる。
【００７１】
電池システム３００において、変形手段５１が膨張変形を生じる場合、すなわち、組電池ケース３１内部において圧力が異常に上昇し得る原因としては、過酷な高温環境での使用に伴う過熱や、短絡等の故障によって過大な電流が流れたことによる異常発熱によって気体４０の示す圧力自体が上昇する事態のほか、組電池２０内部での異常反応によってガスが発生し気密性の組電池ケース３１の内圧を上昇させる事態等が考えられる。以下に、組電池ケース３１内部において圧力が異常に上昇した場合における電池システム３００の動作について説明する。
【００７２】
何らかの原因により組電池ケース３１内部の圧力が異常に上昇し、内外圧力差が上記所定の膨張変形閾値を上回ると、組電池ケース３１に設けられた変形手段５１が、組電池ケース３１の他の部位に優先して、外側に膨らむように変形（膨張変形）を生じる。変形手段５１が膨張変形すると、変形前の変形手段５１に近接して筐体６１に配設されていた第１接触作動型センサ７３と、変形手段５１とが接触を起こす。第１接触作動型センサ７３が接触を検知すると、第１接触作動型センサ７３の出力信号に変化が生じ、該変化を第１接触作動型センサ７３に接続された制御手段８１が検出する。制御手段８１は、第１接触作動型センサ７３から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８１に接続された通知手段９１に信号を出力する。通知手段９１は制御手段８１からの出力に従い、組電池ケース３１内部の圧力に異常が発生した旨、又は、組電池ケース３１内部の圧力が異常に上昇した旨を使用者に通知する。電池システム３００においては、組電池ケース３１内部の圧力を直接監視する代わりに、変形手段５１の膨張変形を検知するので、組電池ケース３１内部の圧力異常又は圧力の異常な上昇を簡便に検知することが可能となる。
【００７３】
電池システム３００において、変形手段５１が収縮変形を生じる場合、すなわち、組電池ケース３１内部において圧力が異常に低下し得る原因としては、過酷な低温環境での使用に伴う過冷却等によって気体４０の示す圧力自体が低下する事態のほか、組電池ケース３１の気密が何らかの原因によって破壊されて気体４０が組電池ケース３１の外部に漏れ出す結果組電池ケース３１の内圧が低下する事態等が考えられる。以下に、組電池ケース３１内部において圧力が異常に低下した場合における電池システム３００の動作について説明する。
【００７４】
何らかの原因により組電池ケース３１内部の圧力が異常に低下し、内外圧力差が上記所定の収縮変形閾値を下回ると、組電池ケース３１に設けられた変形手段５１が、組電池ケース３１の他の部位に優先して、内側にへこむように変形（収縮変形）を生じる。変形手段５１が収縮変形すると、変形前の変形手段５１に近接して組電池ケース３１の内部に配設されていた第２接触作動型センサ７４と、変形手段５１とが接触を起こす。第２接触作動型センサ７４が接触を検知すると、第２接触作動型センサ７４の出力信号に変化が生じ、該変化を第２接触作動型センサ７４に接続された制御手段８１が検出する。制御手段８１は、第２接触作動型センサ７４から入力される信号に変化を検出すると、制御手段８１に接続された通知手段９１に信号を出力する。通知手段９１は制御手段８１からの出力に従い、組電池ケース３１内部の圧力に異常が発生した旨、又は、組電池ケース３１内部の圧力が異常に低下した旨を使用者に通知する。電池システム３００においては、組電池ケース３１内部の圧力を直接監視する代わりに、変形手段５１の収縮変形を検知するので、組電池ケース３１内部の圧力異常又は圧力の異常な低下を簡便に検知することが可能となる。
【００７５】
上述したように、電池システム３００は、組電池ケース３１の外部及び内部の両方に、それぞれ第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４を有する。よって、電池システム３００によれば、組電池ケース３１内部の圧力の異常な上昇、及び異常な低下の両方を簡便に検知することが可能となる。したがって、電池システム３００が有する組電池２０の性能が低下する虞のある事態や、電池システム３００自体の安全性が脅かされる虞のある事態を簡便に検知することが容易になる。
【００７６】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池である固体型素電池１０１、…、１０Ｎを含む組電池２０を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を構成する各素電池を、リチウムイオン二次電池である固体型素電池以外の素電池とすることも可能である。例えば、高分子体に電解質ばかりでなく、溶媒まで保持させたいわゆるゲル状電解質タイプのリチウム二次電池である複数の素電池を含む組電池を有する形態の電池システムとすることも可能である。
【００７７】
また、本発明に関する上記説明では、固体型素電池１０１、…、１０Ｎが直列に接続された組電池２０を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。組電池を固体型素電池の並列接続によって構成された組電池を有する形態とすることも可能である。このほか、直列接続と並列接続とを組み合わせて構成された組電池を有する形態とすることも可能である。
【００７８】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３１を構成すべき外板の一部をプレスによって凸型に形成して剛性を一部低下させることにより構成された変形手段５１を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおける変形手段は、上記したプレス加工の他、異なる材料同士の溶接等による接合等の方法によって剛性を周囲より低下させることによっても構成することが可能である。また、組電池ケースの一の面について他の面よりも板厚を薄くすることにより、当該一の面の剛性を低下させることによって構成することも可能である。その場合、当該一の面が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧が異常に上昇すると、当該一の面の全体が組電池ケース外側に向かって膨らむように変形（膨張変形）する。また、組電池ケース内圧が異常に低下すると、当該一の面の全体が組電池ケース内側に向かってへこむように変形（収縮変形）する。このほか、組電池ケースの剛性を一部低下させることをせず、組電池ケースを構成する全ての面を等しい板厚で構成することも可能であって、この場合には組電池ケース全体が変形手段となる。すなわち、組電池ケース内圧が異常に上昇すると、組電池ケース全体が外側に向かって膨らむように変形（膨張変形）し、組電池ケース内圧が異常に低下すると、組電池ケース全体が内側に向かってへこむように変形（収縮変形）する。
【００７９】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段として第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池システムにおいては、検知手段が接触作動型センサ以外のセンサを有する形態とすることも可能である。接触作動型センサ以外に検知手段を構成し得るセンサとしては、例えば、ビームセンサ等の非接触型センサ等を挙げることができる。
【００８０】
また、本発明に関する上記説明では、検知手段を構成する第１接触作動型センサ７３が筐体６１の内面に配設される形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電子システムにおいては、検知手段は変形手段の変形を検知可能に配設されていればよい。したがって、第１接触作動型センサと変形手段との所望の位置関係に応じて、筐体の内面に配設されたスペーサー等の位置決め手段を介して第１接触作動型センサが保持される形態とすることも可能である。
【００８１】
また、本発明に関する上記説明では、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４（検知手段）から制御手段８１を介して通知手段９１に信号が出力される形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。検知手段を構成するセンサ、及び通知手段の形態によっては、制御手段を介さずに検知手段から直接通知手段に信号が伝達されて通知手段が作動する形態とすることも可能である。例えば、検知手段を構成する第１接触作動型センサ及び第２接触作動型センサの両方が、接触により導通状態となる形態のスイッチ型センサにより構成され、通知手段が通電により発光する２個のＬＥＤにより構成される場合、第１接触作動型センサと一方のＬＥＤとを、制御手段を介さずに直接接続し、第２接触作動型センサと他方のＬＥＤとを、制御手段を介さずに直接接続することによっても、各センサ（検知手段）が接触を検知した際にいずれかのＬＥＤ（通知手段）を発光させ、利用者に通知を行うことが可能である。
【００８２】
また、本発明に関する上記説明では、第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４（検知手段）、制御手段８１、並びに通知手段９１が必要とする電源が組電池２０から供給される形態の電池システム３００を例示した。当該形態によれば、部品点数を削減することが容易になり好ましい。ただし、本発明は当該形態に限定されるものではない。検知手段、制御手段、及び通知手段が必要とする電源を、本発明の電池システムが備える組電池以外の電源供給手段から供給する形態とすることも可能である。そのような電源供給手段としては、例えば、空気電池、液型電池や太陽電池等を挙げることができる。このような形態によれば、電池システムが備える組電池の充電状態に影響されることなく、組電池ケースの内圧の異常等の検知を行うことが可能となる。
【００８３】
また、本発明に関する上記説明では、一の筐体６１内部に一の組電池ケース３１が備えられる形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。一の筐体内に、複数の組電池ケースが備えられる形態とすることも可能である。一の筐体内に複数の組電池ケースを備える場合、それぞれの組電池ケースが変形手段を備え、それぞれの変形手段に対応して、一の筐体内に複数個の検知手段が備えられることが好ましい。
【００８４】
また、本発明に関する上記説明では、内部に気体４０を加圧充填されることにより所定の形状になる形態の組電池ケース３１を有する形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば組電池ケースの内部だけでなく、組電池ケースの外部であって筐体の内部である空間にも気体を加圧充填する形態の電池システムとすることも可能であり、そのような形態の電池システムにおいては、内部加圧によって所定の形状になる組電池ケースでなくとも、組電池ケースの内部圧力の低下によって変形手段が収縮変形を生じ得る。したがって、そのような形態の電池システムにおいても、組電池ケースの内部及び外部の両方に検知手段を有することにより、組電池ケースの内部圧力の異常上昇及び異常低下を共に簡便に検出することが可能となる。
【００８５】
また、本発明に関する上記説明では、組電池ケース３１の内部及び外部の両方に検知手段（第１接触作動型センサ７３及び第２接触作動型センサ７４）を備える形態の電池システム３００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば組電池ケースの内部にのみ検知手段を備える形態の電池システムとすることも可能である。このような形態によれば、組電池ケースの内圧低下を簡便に検知することが可能であり、また同時に部品点数及びコストの削減を図ることも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の電池システムは、電気自動車やハイブリッド自動車用等に備えられる電池システムに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…固体電解質層
２…正極層
３…負極層
４…正極集電体
５…負極集電体
１０…固体型素電池
２０…組電池
２５…正極端子
２６…負極端子
３０…組電池ケース
３１…組電池ケース
４０…気体
５０…変形手段
５１…変形手段
６０…筐体
６１…筐体
７０…接触作動型センサ（検知手段）
７１…接触作動型センサ（検知手段）
７２…接触作動型センサ作動手段（検知手段）
７３…第１接触作動型センサ（検知手段）
７４…第２接触作動型センサ（検知手段）
７５…第２接触作動型センサ保持手段（検知手段）
８０…制御手段
８１…制御手段
９０…通知手段
９１…通知手段
１００…電池システム
２００…電池システム
３００…電池システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固体型素電池を有する組電池と、前記組電池を収納する組電池ケースと、前記組電池ケース内に充填された気体とを含み、前記気体によって前記組電池ケース内に生じた静水圧を用いて前記素電池を加圧する、電池システムであって、
前記組電池ケースに異常が発生した場合に、前記異常に反応して前記組電池ケースの一部に変形を生じる、変形手段と、
前記変形を検知する、検知手段とを備えることを特徴とする、電池システム。
【請求項２】
前記検知手段が、接触作動型のセンサを有し、
該センサが、前記変形手段により前記組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、接触を発生する部位に備えられている、請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記変形手段が、前記組電池ケースの一部において剛性を他の部位より低下させた部位である、請求項１又は２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記変形手段が反応する前記異常が、前記組電池ケース内部の圧力が所定の範囲から外れた事態である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項５】
前記センサが、前記組電池ケース内部に配設されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項１】
複数の固体型素電池を有する組電池と、前記組電池を収納する組電池ケースと、前記組電池ケース内に充填された気体とを含み、前記気体によって前記組電池ケース内に生じた静水圧を用いて前記素電池を加圧する、電池システムであって、
前記組電池ケースに異常が発生した場合に、前記異常に反応して前記組電池ケースの一部に変形を生じる、変形手段と、
前記変形を検知する、検知手段とを備えることを特徴とする、電池システム。
【請求項２】
前記検知手段が、接触作動型のセンサを有し、
該センサが、前記変形手段により前記組電池ケースの一部が変形を生じた場合に、接触を発生する部位に備えられている、請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記変形手段が、前記組電池ケースの一部において剛性を他の部位より低下させた部位である、請求項１又は２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記変形手段が反応する前記異常が、前記組電池ケース内部の圧力が所定の範囲から外れた事態である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池システム。
【請求項５】
前記センサが、前記組電池ケース内部に配設されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９５１４３（Ｐ２０１２−１９５１４３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７８３９（Ｐ２０１１−５７８３９）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【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２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【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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