JP2015156319A - 電気化学セルユニット制御方法および電気化学セルユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】電気化学セルの異常を多面的に検出して、電気化学セルの安全性を確保することができる電気化学セルユニット制御方法を提供する。【解決手段】気化学セルユニット1は、電極体13の温度を検知する温度センサ52と、電気化学セル11の電圧を検出する電圧センサ61と、外装体18の歪みを検知する歪センサ51と、電気化学セル11の異常状態に対応した報知信号を出力する出力部66と、出力部66等を制御する制御部67と、を備える。温度センサ52、電圧センサ61および歪センサ51により検出されたそれぞれの検出値に基づいて電気化学セル11の異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定する判定ステップと、危険度レベルに対応して報知を行う報知ステップと、を有する。【選択図】図2
Description
この発明は、電気化学セルユニット制御方法および電気化学セルユニットに関するものである。
リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池や、電気二重層キャパシタ等の電気化学セルユニットは、各種デバイスの電源等に利用されている。
電気化学セルユニットは、電荷を蓄える電気化学セルと、この電気化学セルに接続される保護回路基板等と、を備える。保護回路基板は、電気化学セルの充電や過放電を抑制すると同時に、充電時の大電流や放電時の大電流を検知して電気化学セルの機能を制限するものである。
電気化学セルユニットは、高出力であるが安全性が必ずしも高くないという特性を有している。このため、保護回路基板を設けて電気化学セルの機能を制限している。保護回路基板には、例えば電気化学セルに流れる電流を強制的に遮断する電流遮断部が設けられる。
電気化学セルユニットは、電荷を蓄える電気化学セルと、この電気化学セルに接続される保護回路基板等と、を備える。保護回路基板は、電気化学セルの充電や過放電を抑制すると同時に、充電時の大電流や放電時の大電流を検知して電気化学セルの機能を制限するものである。
電気化学セルユニットは、高出力であるが安全性が必ずしも高くないという特性を有している。このため、保護回路基板を設けて電気化学セルの機能を制限している。保護回路基板には、例えば電気化学セルに流れる電流を強制的に遮断する電流遮断部が設けられる。
電気化学セルユニットには、電気化学セルの異常を早期に検出する機能を備えることが要求されている。
例えば特許文献1には、リチウムイオン二次電池に異常が生じた場合に、そのリチウムイオン二次電池が使用不可の状態になる前に異常をセンサで検出するとともに、外部にその異常を警告するものが記載されている。
例えば特許文献1には、リチウムイオン二次電池に異常が生じた場合に、そのリチウムイオン二次電池が使用不可の状態になる前に異常をセンサで検出するとともに、外部にその異常を警告するものが記載されている。
特許文献1に記載されたリチウムイオン二次電池(電気化学セルユニット)では、異常検出センサとしては、温度センサや圧力センサ、有機物センサ、臭いセンサ、導電率センサ等が挙げられている。
しかし、電気化学セルの異常を早期に検出するためには、これらのセンサのみでは不十分であるという問題がある。すなわち、電気化学セルの異常をさらに多面的に検出することにより、電気化学セルの安全性を確保することが要請されている。
しかし、電気化学セルの異常を早期に検出するためには、これらのセンサのみでは不十分であるという問題がある。すなわち、電気化学セルの異常をさらに多面的に検出することにより、電気化学セルの安全性を確保することが要請されている。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、電気化学セルの異常を多面的に検出して、電気化学セルの安全性を確保することができる電気化学セルユニット制御方法および電気化学セルユニットの提供を課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明の電気化学セルユニット制御方法は、正極および負極を含む電極体と、前記電極体を覆う外装体と、を有する電気化学セルを含む電気化学セルユニットを制御するための電気化学セルユニット制御方法であって、前記電気化学セルユニットは、前記電極体の温度を検知する温度センサと、前記電気化学セルの電圧を検出する電圧センサと、前記外装体の歪みを検知する歪センサと、前記電気化学セルに流れる電流を遮断する電流遮断部と、前記電気化学セルの異常状態に対応した報知信号を出力する出力部と、前記電流遮断部および前記出力部を制御する制御部と、を備え、前記温度センサ、前記電圧センサおよび前記歪センサにより検出されたそれぞれの検出値に基づいて、前記制御部が前記電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定する判定ステップと、前記判定ステップで判定された危険度レベルに対応して前記出力部が報知を行う報知ステップと、を有することを特徴としている。
本発明によれば、電気化学セルの異常をより多面的に検出することができる。特に、電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて報知できるので、危険発生を未然に防止したり、危険回避措置を施したりできる。
また、前記外装体は、金属箔により形成された中間層を有するラミネートフィルムにより形成されることを特徴としている。
本発明によれば、歪みやすいラミネートフィルムからなる外装体の異常を確実に検知することができる。
また、前記電気化学セルユニットは、前記電気化学セルの加速度を検出する加速度センサを備え、前記判定ステップでは、前記加速度センサにより検出された検出値を加えて、前記電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定することを特徴としている。
本発明によれば、例えば落下等に起因する電気化学セルの異常の発生を確実に検知できる。
また、前記電気化学セルユニットは、前記検出値を記憶する記憶部を備え、前記検出値を記憶部に格納する記憶ステップを有することを特徴としている。
本発明によれば、電気化学セルの異常発生の原因を記録することにより、異常発生原因の検証を行うことが可能になる。
また、前記判定ステップにおいて、前記温度センサにより検出された検出値の上昇が規定値以上の場合または前記電圧センサにより検出された検出値の下降が規定値以上と判定された場合には、前記報知ステップにおいて、前記出力部が高い危険度レベルに対応する報知信号を出力することを特徴としている。
本発明によれば、電気化学セルの電極体に発生した短絡異常(ショート)を確実に検知できる。
また、本発明の電気化学セルユニットは、正極および負極を含む電極体と、前記電極体を覆う外装体と、を有する電気化学セルと、前記電極体の温度を検知する温度センサと、前記電気化学セルの電圧を検出する電圧センサと、前記外装体の歪みを検知する歪センサと、前記電気化学セルに流れる電流を遮断する電流遮断部と、前記電気化学セルの異常状態に対応した報知信号を出力する出力部と、前記電流遮断部および前記出力部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度センサ、前記電圧センサおよび前記歪センサにより検出されたそれぞれの検出値に基づいて、前記電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定し、前記出力部は、前記制御部により判定された危険度レベルに対応した報知を行うことを特徴としている。
本発明によれば、電気化学セルの異常をより多面的に検出することができる。特に、電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて報知できるので、危険発生を未然に防止したり、危険回避措置を施したりできる。
また、前記電気化学セルの加速度を検出する加速度センサを備え、前記制御部は、前記加速度センサにより検出された検出値を加えて、前記電気化学セルの異常状態を複数のレベルに分けて判定することを特徴としている。
本発明によれば、例えば落下等に起因する異常の発生を確実に検知できる。
また、前記検出値を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、電気化学セルの異常発生の原因を記録することにより、異常発生原因の検証を行うことが可能になる。
また、前記外装体は、金属箔により形成された中間層を有するラミネートフィルムであり、前記外装体に前記中間層を外部に露出させた検査端子が形成され、前記検査端子に接続されて前記中間層の異常状態を検出する内面検査部を備えることを特徴としている。
本発明によれば、ラミネートフィルムからなる外装体に発生したピンホール等の異常状態を確実に検出して、外装体の劣化を未然に防止できる。
本発明の電気化学セルユニット制御方法および電気化学セルユニットによれば、電気化学セルの異常をより多面的に検出することができる。特に、電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて報知できるので、危険発生を未然に防止したり、危険回避措置を施したりできる。
本発明の実施形態に係る電気化学セルユニット1について説明をする。
図1は、本発明の実施形態に係る電気化学セルユニット1の概略構成を示す模式図である。
図2は、電気化学セルユニット1を示す機能ブロック図である。
図1は、本発明の実施形態に係る電気化学セルユニット1の概略構成を示す模式図である。
図2は、電気化学セルユニット1を示す機能ブロック図である。
図1および図2に示すように、電気化学セルユニット1は、主に電気化学セル11と基板ユニット2により構成される。基板ユニット2は、電気化学セル11の一方側に配置されて、電気化学セル11に対し電気的および機械的に接続される。
電気化学セル11は、電極体13と、電極体13を収納する外装体18と、を備える。
電極体13は、平面視すると略矩形に形成された部材であって、セパレータ(不図示)を介して互いに積層(捲回)された正極および負極(いずれも不図示)を含む。正極および負極は、例えば電解液等の非水電解質に接する。
電極体13は、平面視すると略矩形に形成された部材であって、セパレータ(不図示)を介して互いに積層(捲回)された正極および負極(いずれも不図示)を含む。正極および負極は、例えば電解液等の非水電解質に接する。
電極体13の正極は、例えば金属箔等の集電体に正極活物質を付着させたものである。正極活物質は、例えばチタン酸リチウムやマンガン酸リチウム等のように、リチウムと遷移金属とを含む複酸化物である。
電極体13の負極は、例えば金属箔等の集電体に負極活物質を付着させたものである。負極活物質は、例えばシリコン酸化物、グラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、LiAl等である。
セパレータは、リチウムイオンを通す特性を有する。セパレータは、例えば樹脂ポーラスフィルム、ガラス製不織布、樹脂製不織布のいずれか一つまたはこれらの組み合わせを含む。
電極体13は、正極または負極の一方から他方にリチウムイオンが移動することにより、電荷を蓄積(充電)したり、電荷を放出(放電)したりする。
電極体13の負極は、例えば金属箔等の集電体に負極活物質を付着させたものである。負極活物質は、例えばシリコン酸化物、グラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、LiAl等である。
セパレータは、リチウムイオンを通す特性を有する。セパレータは、例えば樹脂ポーラスフィルム、ガラス製不織布、樹脂製不織布のいずれか一つまたはこれらの組み合わせを含む。
電極体13は、正極または負極の一方から他方にリチウムイオンが移動することにより、電荷を蓄積(充電)したり、電荷を放出(放電)したりする。
外装体18は、平面視すると略矩形状のシートを、電極体13を包み込むように折り曲げて形成される。
外装体18は、例えば金属箔からなる中間層と、この中間層を挟むように積層された樹脂層とを有するラミネートフィルム(積層フィルム)である。
金属箔は、例えばアルミニウム等の光を遮断する金属材料を用いて形成される。樹脂層は、例えばポリエチレンやポリプロピレン、アイオノマー、エチレン‐メタクリレート共重合樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて形成される。
具体的に本実施形態の外装体19は、ポリプロピレン等の樹脂材料による最内層と、ナイロン等の樹脂材料による最外層と、アルミニウム等の金属材料による中間層と、を備えた三層構造の絶縁特性に優れたラミネートフィルムである。電極体13は、外装体19により封止される。
外装体18は、例えば金属箔からなる中間層と、この中間層を挟むように積層された樹脂層とを有するラミネートフィルム(積層フィルム)である。
金属箔は、例えばアルミニウム等の光を遮断する金属材料を用いて形成される。樹脂層は、例えばポリエチレンやポリプロピレン、アイオノマー、エチレン‐メタクリレート共重合樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて形成される。
具体的に本実施形態の外装体19は、ポリプロピレン等の樹脂材料による最内層と、ナイロン等の樹脂材料による最外層と、アルミニウム等の金属材料による中間層と、を備えた三層構造の絶縁特性に優れたラミネートフィルムである。電極体13は、外装体19により封止される。
外装体18の最外層には、一辺が数ミリメートル程度の開口が一つ設けられる。この開口には中間層である金属箔が露出する。外装体18の外表面に露出する金属箔は、後述する内面検査を行う検査端子19として用いられる
電気化学セル11は、さらに歪センサ51、温度センサ52を備える。
歪センサ51は、電気化学セル11および外装体19に発生した変形(歪み)を検出するセンサであって、例えば歪ゲージ等が用いられる。歪センサ51の検出結果(検出値)は、後述する制御部67に送られる。
温度センサ52は、電気化学セル11の発熱を検出するセンサであって、例えば熱電対や白金測温抵抗体、サーミスタ等が用いられる。温度センサ52の検出結果(検出値)は、後述する制御部67に送られる。
歪センサ51は、電気化学セル11および外装体19に発生した変形(歪み)を検出するセンサであって、例えば歪ゲージ等が用いられる。歪センサ51の検出結果(検出値)は、後述する制御部67に送られる。
温度センサ52は、電気化学セル11の発熱を検出するセンサであって、例えば熱電対や白金測温抵抗体、サーミスタ等が用いられる。温度センサ52の検出結果(検出値)は、後述する制御部67に送られる。
電気化学セル11(外装体18)の表面には、複数の歪センサ51が設けられる。歪センサ51は、電気化学セル11の中央部や端部(外装体18の折り返し部分)等に配置される。
電気化学セル11(電極体13)の内部には、温度センサ52が設けられる。温度センサ52は、電極体13の中心部や外表面等に配置される。
電気化学セル11(電極体13)の内部には、温度センサ52が設けられる。温度センサ52は、電極体13の中心部や外表面等に配置される。
基板ユニット2は、主に回路基板20と、正極タブ15と、負極タブ16と、により構成される。
回路基板20は、例えばガラスを含有するエポキシ系の樹脂からなるガラスエポキシ基板であって、平面視すると略矩形状に形成される。回路基板20は、電気化学セル11の一方側において、電気化学セル11に沿うように配置される。
回路基板20の主面(表面)には、配線パターン(不図示)が配索される。配線パターンは、例えば銅(Cu)等の金属材料を成膜して形成される。
回路基板20は、例えばガラスを含有するエポキシ系の樹脂からなるガラスエポキシ基板であって、平面視すると略矩形状に形成される。回路基板20は、電気化学セル11の一方側において、電気化学セル11に沿うように配置される。
回路基板20の主面(表面)には、配線パターン(不図示)が配索される。配線パターンは、例えば銅(Cu)等の金属材料を成膜して形成される。
回路基板20の表面には、複数の電子素子23が実装される。電子素子23は、例えば抵抗器やトランジスタ等のスイッチング回路がパッケージングされたICである。
電子素子23および配線パターンは、保護回路を形成する。この保護回路は、電気化学セル11の充放電を制御して過充電や過放電を防止したり、過電流が発生した時に外部機器から電気化学セル11を電気的に遮断したりする。
電子素子23および配線パターンは、保護回路を形成する。この保護回路は、電気化学セル11の充放電を制御して過充電や過放電を防止したり、過電流が発生した時に外部機器から電気化学セル11を電気的に遮断したりする。
回路基板20の表面には、一対の電極パッド31,32が設けられる。電極パッド31,32は、例えば銅(Cu)等の金属材料を成膜して形成されており、配線パターンと同時に形成される。
電極パッド31,32には、それぞれ正極導線41、負極導線42が電気的および機械的に接続される。正極導線41および負極導線42は、外部機器に対して電気化学セルユニット1を電気的に接続するための導線である。
電極パッド31,32には、それぞれ正極導線41、負極導線42が電気的および機械的に接続される。正極導線41および負極導線42は、外部機器に対して電気化学セルユニット1を電気的に接続するための導線である。
回路基板20の裏面には、一対のランド(不図示)が形成される。一対のランドには、それぞれ正極タブ15および負極タブ16が例えば抵抗溶接により接合される。
回路基板20の裏面には、配線パターン(不図示)が配索される。配線パターンは、例えば銅(Cu)等の金属材料を成膜して形成される。ランドは、配線パターンに対して例えば積層して成膜されることにより形成される。
回路基板20の裏面には、配線パターン(不図示)が配索される。配線パターンは、例えば銅(Cu)等の金属材料を成膜して形成される。ランドは、配線パターンに対して例えば積層して成膜されることにより形成される。
回路基板20の裏面に成膜された配線パターンは、例えば中間ビア(不図示)を介して回路基板20の表面に配索された配線パターンと電気的に接続される。中間ビアは、回路基板20を厚み方向に貫通して配索される。
正極タブ15は、例えばアルミニウム(Al)を主成分とする材料により、細長い平板形に形成される。負極タブ16は、例えばニッケル(Ni)を主成分とする材料により、細長い平板形に形成される。
正極タブ15は、電極体13の正極に対して電気的および機械的に接続される。負極タブ16は、電極体13の負極に対して電気的および機械的に接続される。正極タブ15と負極タブ16は、電気化学セル11の電極体13から基板ユニット2に向けて延出される。正極タブ15および負極タブ16の先端部は、ランドに対して例えば抵抗溶接される。
正極タブ15は、電極体13の正極に対して電気的および機械的に接続される。負極タブ16は、電極体13の負極に対して電気的および機械的に接続される。正極タブ15と負極タブ16は、電気化学セル11の電極体13から基板ユニット2に向けて延出される。正極タブ15および負極タブ16の先端部は、ランドに対して例えば抵抗溶接される。
基板ユニット2は、さらに電圧センサ61、加速度センサ62、内面検査部63、電流遮断部65、出力部66、制御部67、記憶部68を備えている。電圧センサ61、加速度センサ62、内面検査部63、電流遮断部65、出力部66、制御部67、記憶部68は、回路基板20に実装される。
電圧センサ61は、電気化学セル11(電極体13)の電圧を検出するセンサである。電圧センサ61の検出結果(検出値)は制御部67に送られる。
加速度センサ62は、電気化学セル11の加速度を検出するセンサである。加速度センサ62の検出結果(検出値)は制御部67に送られる。
電圧センサ61は、電気化学セル11(電極体13)の電圧を検出するセンサである。電圧センサ61の検出結果(検出値)は制御部67に送られる。
加速度センサ62は、電気化学セル11の加速度を検出するセンサである。加速度センサ62の検出結果(検出値)は制御部67に送られる。
内面検査部63は、電気化学セル11(外装体18)の電圧を検出する。内面検査部63は、外装体18の最内層にピンホール(孔)が空いているか否かを検査する。
ラミネートフィルムからなる外装体18の最内層は、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる。この最内層にピンホールが存在すると、電極体13の電解液が外装体18の中間層(例えばアルミニウムの金属箔)に触れる。そして、中間層のアルミニウムが電解液のリチウムと合金化(電池として機能)して、負極と中間層の間に電位が発生する。中間層のアルミニウムが合金化すると、外装体18が劣化してしまう。このため、外装体18の最内層にピンホールが空いているか否かを検査(内面検査)する必要がある。
ラミネートフィルムからなる外装体18の最内層は、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる。この最内層にピンホールが存在すると、電極体13の電解液が外装体18の中間層(例えばアルミニウムの金属箔)に触れる。そして、中間層のアルミニウムが電解液のリチウムと合金化(電池として機能)して、負極と中間層の間に電位が発生する。中間層のアルミニウムが合金化すると、外装体18が劣化してしまう。このため、外装体18の最内層にピンホールが空いているか否かを検査(内面検査)する必要がある。
内面検査部63は、負極タブ16と、外装体18の表面に形成された検査端子19と、に対してそれぞれ電気的に接続される。内面検査部63の検出結果は制御部67に送られる。内面検査部63により電位発生が検出されると、外装体18の最内層にピンホールが空いていると判定できる。
電流遮断部65は、電気化学セル11に流れる電流を遮断する。
出力部66は、電気化学セル11に異常が発生したときに不図示の警報装置に対して報知信号を出力する。
制御部67は、電流遮断部65や出力部66等を制御する。
記憶部68は、電圧センサ61等の各検出値や、制御部67の判定結果を記憶する。記憶部68は、不揮発性記憶メモリ(例えば、EEPROM等)である。
電流遮断部65、出力部66、制御部67および記憶部68は、上述した複数の電子素子23に組み込まれている。
記憶部68は、電圧センサ61等の各検出値や、制御部67の判定結果を記憶する。
出力部66は、電気化学セル11に異常が発生したときに不図示の警報装置に対して報知信号を出力する。
制御部67は、電流遮断部65や出力部66等を制御する。
記憶部68は、電圧センサ61等の各検出値や、制御部67の判定結果を記憶する。記憶部68は、不揮発性記憶メモリ(例えば、EEPROM等)である。
電流遮断部65、出力部66、制御部67および記憶部68は、上述した複数の電子素子23に組み込まれている。
記憶部68は、電圧センサ61等の各検出値や、制御部67の判定結果を記憶する。
制御部67は、電圧センサ61等からの各検出値に基づいて、電気化学セル11の異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定する。
電気化学セル11の異常状態(危険度レベル)は、例えば高レベル、中レベル、低レベルの三段階に分けて判定される。
高レベルは、危険度が最も高いことを意味する。例えば、電気化学セル11を強制停止させて、即時に危険回避措置を行うことが必要な場合である。中レベルは、危険度が高レベルよりも低いことを意味する。例えば、電気化学セル11を停止させて検査することが必要な場合である。低レベルは、危険度が最も低いことを意味する。例えば、電気化学セル11の監視が必要な場合である。
電気化学セル11の異常状態(危険度レベル)は、例えば高レベル、中レベル、低レベルの三段階に分けて判定される。
高レベルは、危険度が最も高いことを意味する。例えば、電気化学セル11を強制停止させて、即時に危険回避措置を行うことが必要な場合である。中レベルは、危険度が高レベルよりも低いことを意味する。例えば、電気化学セル11を停止させて検査することが必要な場合である。低レベルは、危険度が最も低いことを意味する。例えば、電気化学セル11の監視が必要な場合である。
出力部66は、制御部67から指令を受けて、制御部67による判定結果に応じた各種の報知を行う。
高レベルの場合には、例えば大音量アラームとフラッシュライトの点滅等がなされる。中レベルの場合には、例えば中音量アラームとフラッシュライトの点灯等がなされる。低レベルの場合には、例えば低音量アラームのみがなされる。
高レベルの場合には、例えば大音量アラームとフラッシュライトの点滅等がなされる。中レベルの場合には、例えば中音量アラームとフラッシュライトの点灯等がなされる。低レベルの場合には、例えば低音量アラームのみがなされる。
図3および図4は、本発明の実施形態に係る電気化学セルユニット制御方法を示すフローチャート図である。
図5は、内面検査を示すサブルーチンのフローチャート図である。
続いて、電気化学セルユニット1における異常検出処理(電気化学セルユニット制御方法)について説明する。なお、以下の説明における電気化学セルユニット1の各構成要素の符号については、図1および図2を参照されたい。
図5は、内面検査を示すサブルーチンのフローチャート図である。
続いて、電気化学セルユニット1における異常検出処理(電気化学セルユニット制御方法)について説明する。なお、以下の説明における電気化学セルユニット1の各構成要素の符号については、図1および図2を参照されたい。
図3および図4に示すように、電気化学セルユニット1における異常検出処理は、以下の手順で行われる。なお、各異常検出処理のフローにおいて、繰り返しのフローとなる場合には詳細な説明を省略する。
最初に、ステップS11において、制御部67は、歪センサ51、温度センサ52、電圧センサ61および加速度センサ62の検出結果(検出値)を取得する。
ステップS12において、制御部67は、温度センサ52により計測された温度の上昇が規定値(閾値)以上か否かを判定する。例えば10秒以内に5℃以上の温度上昇があるかを判定する。
制御部67は、温度センサ52により計測された温度の上昇が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
最初に、ステップS11において、制御部67は、歪センサ51、温度センサ52、電圧センサ61および加速度センサ62の検出結果(検出値)を取得する。
ステップS12において、制御部67は、温度センサ52により計測された温度の上昇が規定値(閾値)以上か否かを判定する。例えば10秒以内に5℃以上の温度上昇があるかを判定する。
制御部67は、温度センサ52により計測された温度の上昇が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS12で「YES」と判定された場合には、ステップS13において、温度センサ52の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS14において、制御部67は、出力部66を制御して高レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
次いで、ステップS15において、制御部67は、電流遮断部65を制御して、電気化学セル11に流れる電流を遮断する。つまり、電気化学セルユニット1は、充放電を停止する。
これにより、電気化学セルユニット1における異常検出処理が終了する。
次いで、ステップS14において、制御部67は、出力部66を制御して高レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
次いで、ステップS15において、制御部67は、電流遮断部65を制御して、電気化学セル11に流れる電流を遮断する。つまり、電気化学セルユニット1は、充放電を停止する。
これにより、電気化学セルユニット1における異常検出処理が終了する。
ステップS12で「NO」と判定された場合には、ステップS21において、制御部67は、温度センサ52により計測された温度が規定値以上か否かを判定する。例えば温度センサ52により計測された温度が80℃を超えているかを判断する。
ステップS21で「YES」と判定された場合には、ステップS22において、温度センサ52の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS23において、制御部67は、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上か否かを判定する。例えば、電圧センサ61により計測された電圧が、10秒以内に1V以上低下しているか否かを判定する。
ステップS23で「YES」と判定された場合には、ステップS24において、電圧センサ61の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
制御部67は、温度センサ52により計測された温度が規定値以上、かつ、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
そして、ステップS14に移行する。
ステップS21で「YES」と判定された場合には、ステップS22において、温度センサ52の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS23において、制御部67は、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上か否かを判定する。例えば、電圧センサ61により計測された電圧が、10秒以内に1V以上低下しているか否かを判定する。
ステップS23で「YES」と判定された場合には、ステップS24において、電圧センサ61の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
制御部67は、温度センサ52により計測された温度が規定値以上、かつ、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
そして、ステップS14に移行する。
ステップS23で「NO」と判定された場合には、ステップS31において、制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上か否かを判定する。例えば歪が20%を超えているかを判断する。
制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が中レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS31で「YES」と判定された場合には、ステップS32において、歪センサ51の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS33において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
次いで、ステップS34において、制御部67は、出力部66を制御して中レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS15に移行する。
制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が中レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS31で「YES」と判定された場合には、ステップS32において、歪センサ51の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS33において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
次いで、ステップS34において、制御部67は、出力部66を制御して中レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS15に移行する。
ステップS31で「NO」と判定された場合には、ステップS41において、制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上か否かを判定する。例えば加速度が9.8m/s2を超えているかを判断する。
制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が中レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS41で「YES」と判定された場合には、ステップS42において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS43において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS34に移行する。
制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が中レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS41で「YES」と判定された場合には、ステップS42において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS43において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS34に移行する。
ステップS41で「NO」と判定された場合には、制御部67は、電気化学セル11の異常状態が低レベルと判定する(判定ステップ)。
そして、ステップS44において、制御部67は、出力部66を制御して低レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS11に移行する。
そして、ステップS44において、制御部67は、出力部66を制御して低レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS11に移行する。
ステップS21で「NO」と判定された場合には、ステップS51において、制御部67は、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上か否かを判定する。例えば、電圧センサ61により計測された電圧が、10秒以内に1V以上低下しているか否かを判定する。
ステップS51で「YES」と判定された場合には、ステップS52において、電圧センサ61の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS53において、制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上か否かを判定する。例えば、歪センサ51により計測された歪が20%を超えているかを判断する。
制御部67は、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上、かつ、歪センサ51により計測された歪が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS53で「YES」と判定された場合には、ステップS54において、歪センサ51の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS55において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
次いで、ステップS56において、制御部67は、出力部66を制御して高レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS15に移行する。
ステップS51で「YES」と判定された場合には、ステップS52において、電圧センサ61の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS53において、制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上か否かを判定する。例えば、歪センサ51により計測された歪が20%を超えているかを判断する。
制御部67は、電圧センサ61により計測された電圧の降下が規定値以上、かつ、歪センサ51により計測された歪が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS53で「YES」と判定された場合には、ステップS54において、歪センサ51の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS55において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
次いで、ステップS56において、制御部67は、出力部66を制御して高レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS15に移行する。
ステップS53で「NO」と判定された場合には、ステップS61において、制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上か否かを判定する。例えば加速度が9.8m/s2を超えているかを判断する。
制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS61で「YES」と判定された場合には、ステップS62において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS63において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS56に移行する。
制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が高レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS61で「YES」と判定された場合には、ステップS62において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS63において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS56に移行する。
ステップS61で「NO」と判定された場合には、ステップS64において、制御部67は、出力部66を制御して中レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS15に移行する。
そして、ステップS15に移行する。
ステップS51で「NO」と判定された場合には、ステップS71において、制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上か否かを判定する。例えば、歪センサ51により計測された歪が20%を超えているかを判断する。
ステップS71で「YES」と判定された場合には、ステップS72において、歪センサ51の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS73において、制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上か否かを判定する。例えば、加速度センサ62により計測された加速度が9.8m/s2を超えているかを判断する。
制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上、かつ、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が中レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS73で「YES」と判定された場合には、ステップS74において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS75において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS64に移行する。
ステップS71で「YES」と判定された場合には、ステップS72において、歪センサ51の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS73において、制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上か否かを判定する。例えば、加速度センサ62により計測された加速度が9.8m/s2を超えているかを判断する。
制御部67は、歪センサ51により計測された歪が規定値以上、かつ、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が中レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS73で「YES」と判定された場合には、ステップS74において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS75において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS64に移行する。
ステップS73で「NO」と判定された場合には、制御部67は、電気化学セル11の異常状態が低レベルと判定する(判定ステップ)。
そして、ステップS76において、制御部67は、出力部66を制御して低レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS11に移行する。
そして、ステップS76において、制御部67は、出力部66を制御して低レベルの報知信号を不図示の警報装置に対して出力する。これにより、警報装置が鳴動等する(報知ステップ)。
そして、ステップS11に移行する。
ステップS71で「NO」と判定された場合には、ステップS81において、制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上か否かを判定する。例えば、加速度が9.8m/s2を超えているかを判断する。
制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が低レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS81で「YES」と判定された場合には、ステップS82において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS83において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS11に移行する。
制御部67は、加速度センサ62により計測された加速度が規定値以上の場合には、電気化学セル11の異常状態が低レベルと判定する(判定ステップ)。
ステップS81で「YES」と判定された場合には、ステップS82において、加速度センサ62の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
次いで、ステップS83において、制御部67は、内面検査部63を制御して、外装体18の内面検査を行う。外装体18の内面検査については、後述する。
そして、ステップS11に移行する。
ステップS81で「NO」と判定された場合には、ステップS11に移行する。
このようにして、電気化学セルユニット1における異常検出処理が継続される。
このようにして、電気化学セルユニット1における異常検出処理が継続される。
図5に示すように、ステップS33、ステップS43、ステップS55、ステップS63、ステップS75およびステップS83の各ステップにおける内面検査処理(内面検査サブルーチン)は、以下の手順で行われる。
最初に、ステップS91において、制御部67は、内面検査の履歴を確認する。内面検査の履歴は、記憶部68に記憶(格納)されている。
ステップS91において、「YES」と判定された場合には、内面検査サブルーチンを終了する。内面検査を繰り返すと、かえって外装体18を劣化させてしまう場合があるからである。
最初に、ステップS91において、制御部67は、内面検査の履歴を確認する。内面検査の履歴は、記憶部68に記憶(格納)されている。
ステップS91において、「YES」と判定された場合には、内面検査サブルーチンを終了する。内面検査を繰り返すと、かえって外装体18を劣化させてしまう場合があるからである。
ステップS91において、「NO」と判定された場合には、ステップS92において、制御部67は、内面検査部63を制御して、負極タブ16と外装体18の中間層(すなわち検査端子19)とを通電させる。
次いで、ステップS93において、負極タブ16と外装体18の検査端子19との間の電位を検出する。すなわち、外装体18の最内層にピンホールが空いているか否かを判定する。
ステップS93において、「YES」と判定された場合には、ステップS94において、内面検査部63の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
そして、ステップS95において、制御部67は、内面検査部63を制御して、負極タブ16と外装体18の検査端子19との通電を終了する。
次いで、ステップS93において、負極タブ16と外装体18の検査端子19との間の電位を検出する。すなわち、外装体18の最内層にピンホールが空いているか否かを判定する。
ステップS93において、「YES」と判定された場合には、ステップS94において、内面検査部63の検出値が記憶部68に記憶(格納)される(格納ステップ)。
そして、ステップS95において、制御部67は、内面検査部63を制御して、負極タブ16と外装体18の検査端子19との通電を終了する。
ステップS93において、「NO」と判定された場合には、ステップS95に移行する。このようにして、内面検査(内面検査サブルーチン)が完了する。
ここで、本実施形態の内面検査(内面検査サブルーチン)は、電気化学セルユニット1に対して外力が加わった場合にのみ行われる。つまり、歪センサ51または加速度センサ62の検出値が規定値以上の場合のみ行われる。上述したように、内面検査を繰り返すと、却って外装体18を劣化させてしまう場合があるためである。
(効果)
電気化学セルユニット制御方法および電気化学セルユニット1では、電気化学セル11の異常を多面的に検出するので、電気化学セル11の安全性を確実に確保することができる。特に、制御部67が電気化学セル11の異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定する。そして、制御部67で判定された危険度レベルに対応して出力部66が報知を行う。つまり、出力部66は、電気化学セル11の異常状態に対応した報知信号を出力する。このため、使用者は、危険発生を未然に防止したり、危険回避措置を施したりできる。
電気化学セルユニット制御方法および電気化学セルユニット1では、電気化学セル11の異常を多面的に検出するので、電気化学セル11の安全性を確実に確保することができる。特に、制御部67が電気化学セル11の異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定する。そして、制御部67で判定された危険度レベルに対応して出力部66が報知を行う。つまり、出力部66は、電気化学セル11の異常状態に対応した報知信号を出力する。このため、使用者は、危険発生を未然に防止したり、危険回避措置を施したりできる。
また、電気化学セルユニット1は、歪センサ51を備えるので、歪みやすいラミネートフィルムからなる外装体18の異常を確実に検知することができる。また、加速度センサ62を備えるので、電気化学セル11の落下等に起因する異常の発生を確実に検知できる。また、記憶部68を備えるので、電気化学セル11の異常発生の原因を記録して、異常発生原因の検証を行うことができる。さらに、内面検査部63および検査端子19を備えるので、ラミネートフィルムからなる外装体18の中間層に発生した異常状態を検出して、外装体18の劣化を未然に防止できる。
この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
実施形態では、電気化学セル11の異常状態を、高レベル、中レベルおよび低レベルの三段階の危険度レベルに分けて判定したが、これに限らない。さらに多段階の危険度レベルに分けて判定してもよい。
実施形態で採用した歪センサ51や電圧センサ61、加速度センサ62等の他に、臭気センサや気圧センサ、湿度センサ等を用いることもできる。これらのセンサを組み合わせることにより、電気化学セル11の異常をより多面的に検出できる。これにより、電気化学セル11の安全性を確実に確保できる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
1・・・電気化学セルユニット 2・・・基板ユニット 11・・・電気化学セル 13・・・電極体 18・・・外装体 19・・・検査端子 51・・・歪センサ 52・・・温度センサ 61・・・電圧センサ 62・・・加速度センサ 63・・・内面検査部 65・・・電流遮断部 66・・・出力部 67・・・制御部 68・・・記憶部
Claims (9)
- 正極および負極を含む電極体と、前記電極体を覆う外装体と、を有する電気化学セルを含む電気化学セルユニットを制御するための電気化学セルユニット制御方法であって、
前記電気化学セルユニットは、
前記電極体の温度を検知する温度センサと、
前記電気化学セルの電圧を検出する電圧センサと、
前記外装体の歪みを検知する歪センサと、
前記電気化学セルに流れる電流を遮断する電流遮断部と、
前記電気化学セルの異常状態に対応した報知信号を出力する出力部と、
前記電流遮断部および前記出力部を制御する制御部と、
を備え、
前記温度センサ、前記電圧センサおよび前記歪センサにより検出されたそれぞれの検出値に基づいて、前記制御部が前記電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定する判定ステップと、
前記判定ステップで判定された危険度レベルに対応して前記出力部が報知を行う報知ステップと、
を有することを特徴とする電気化学セルユニット制御方法。 - 請求項1に記載の電気化学セルユニット制御方法であって、
前記外装体は、金属箔により形成された中間層を有するラミネートフィルムにより形成されることを特徴とする電気化学セルユニット制御方法。 - 請求項1または2に記載の電気化学セルユニット制御方法であって、
前記電気化学セルユニットは、前記電気化学セルの加速度を検出する加速度センサを備え、
前記判定ステップでは、前記加速度センサにより検出された検出値を加えて、前記電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定することを特徴とする電気化学セルユニット制御方法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電気化学セルユニット制御方法であって、
前記電気化学セルユニットは、前記検出値を記憶する記憶部を備え、
前記検出値を記憶部に格納する記憶ステップを有することを特徴とする電気化学セルユニット制御方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の電気化学セルユニット制御方法であって、
前記判定ステップにおいて、前記温度センサにより検出された検出値の上昇が規定値以上の場合または前記電圧センサにより検出された検出値の下降が規定値以上と判定された場合には、前記報知ステップにおいて、前記出力部が高い危険度レベルに対応する報知信号を出力することを特徴とする電気化学セルユニット制御方法。 - 正極および負極を含む電極体と、前記電極体を覆う外装体と、を有する電気化学セルと、
前記電極体の温度を検知する温度センサと、
前記電気化学セルの電圧を検出する電圧センサと、
前記外装体の歪みを検知する歪センサと、
前記電気化学セルに流れる電流を遮断する電流遮断部と、
前記電気化学セルの異常状態に対応した報知信号を出力する出力部と、
前記電流遮断部および前記出力部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度センサ、前記電圧センサおよび前記歪センサにより検出されたそれぞれの検出値に基づいて、前記電気化学セルの異常状態を複数の危険度レベルに分けて判定し、
前記出力部は、前記制御部により判定された危険度レベルに対応した報知を行うことを特徴とする電気化学セルユニット。 - 請求項6に記載の電気化学セルユニットであって、
前記電気化学セルの加速度を検出する加速度センサを備え、
前記制御部は、前記加速度センサにより検出された検出値を加えて、前記電気化学セルの異常状態を複数のレベルに分けて判定することを特徴とする電気化学セルユニット。 - 請求項6または7に記載の電気化学セルユニットであって、
前記検出値を記憶する記憶部を備えることを特徴とする電気化学セルユニット。 - 請求項6から8のいずれか1項に記載の電気化学セルユニットであって、
前記外装体は、金属箔により形成された中間層を有するラミネートフィルムであり、前記外装体に前記中間層を外部に露出させた検査端子が形成され、
前記検査端子に接続されて前記中間層の異常状態を検出する内面検査部を備えることを特徴とする電気化学セルユニット。
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