JP5664032B2

JP5664032B2 - Bipolar secondary battery

Info

Publication number: JP5664032B2
Application number: JP2010196869A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　直人; 直人鈴木; 泰仁宮崎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: CN202363543U; KR20120025412A; JP2012054152A; KR101313978B1

Description

この発明は双極型二次電池に関する。 The present invention relates to a bipolar secondary battery.

複数の二次電池を時分割で充放電するものがある（特許文献１参照）。 There is a battery that charges and discharges a plurality of secondary batteries in a time-sharing manner (see Patent Document 1).

特開平７−２０３６３４号公報JP-A-7-203634

ところで、複数の単電池層を積層した双極型二次電池を車両に搭載して使用する場合、電池の自己放電によって生じた単電池層の間の電圧バラツキを解消するため、各集電体に電位を検出するための電圧検出用端子を設け、この電圧検出用端子により検出される各集電体の電位から各単電池層の電圧を算出し、この算出した各単電池層の電圧が均一化するように電圧検出用端子から流すバランス電流（放電電流）を制御する必要がある。このバランス電流の制御はできるだけ短い時間で終了できることが好ましい。 By the way, when using a bipolar secondary battery in which a plurality of single battery layers are stacked in a vehicle, in order to eliminate the voltage variation between the single battery layers caused by the self-discharge of the battery, A voltage detection terminal for detecting the potential is provided, the voltage of each cell layer is calculated from the potential of each current collector detected by this voltage detection terminal, and the calculated voltage of each cell layer is uniform. Therefore, it is necessary to control the balance current (discharge current) flowing from the voltage detection terminal so that the This balance current control is preferably completed in as short a time as possible.

しかしながら、上記特許文献１の技術のように、複数の二次電池を時分割で放電するのでは、時間がかかってしまう。 However, it takes time to discharge a plurality of secondary batteries in a time-sharing manner as in the technique of Patent Document 1.

そこで本発明は、複数の単電池層を一度に放電させ得る双極型二次電池を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the bipolar secondary battery which can discharge a several cell layer at once.

本発明の双極型二次電池は集電体の一方の面に正極活物質層を他方の面に負極活物質層を形成した双極型電極と、その内部をイオンが移動する電解質層とを、隣り合う当該双極型電極の正極活物質層と負極活物質層とが当該電解質層を介して向き合うように積層することにより複数の単電池層が積層された発電要素を有している。そして、前記複数の各集電体は一方と他方の２つの短辺側と２つの長辺側とを有する扁平な長方形状であり、スイッチング手段及び放電用抵抗の直列接続の両端に、スイッチング手段を閉成したとき放電電流が流れ出す側の第１放電用端子と前記放電電流が流れてくる側の第２放電用端子とで構成される一対の放電用端子を有する放電回路を複数備え、前記複数の集電体の前記一方の短辺側の各周縁部に対して前記積層する方向に前記第１放電用端子と前記第２放電用端子とが交互に配置されるように、同じく前記複数の集電体の前記他方の短辺側の各周縁部に対して前記積層する方向に前記第１放電用端子と前記第２放電用端子とが交互に配置されるように、前記放電回路を順に取り付けている。さらに、１つの集電体の面上において前記一方の短辺側の周縁部に前記第２放電用端子が取り付けられるとき、前記他方の短辺側の周縁部に前記第１放電用端子が取り付けられる。 The bipolar secondary battery of the present invention comprises a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode active material layer on the other surface, and an electrolyte layer in which ions move. A power generation element in which a plurality of unit cell layers are stacked is formed by stacking adjacent positive electrode active material layers and negative electrode active material layers of the bipolar electrode so as to face each other through the electrolyte layer. Each of the plurality of current collectors has a flat rectangular shape having one and the other two short sides and two long sides, and at both ends of the series connection of the switching means and the discharging resistor, the switching means A plurality of discharge circuits having a pair of discharge terminals composed of a first discharge terminal from which a discharge current flows and a second discharge terminal from which the discharge current flows, Similarly, the plurality of current discharge terminals are alternately arranged in the stacking direction with respect to each peripheral portion on the one short side of the plurality of current collectors. The discharge circuit is arranged such that the first discharge terminals and the second discharge terminals are alternately arranged in the stacking direction with respect to each peripheral portion on the other short side of the current collector. They are attached in order. Further, when the second discharge terminal is attached to the peripheral portion on the one short side on the surface of one current collector, the first discharge terminal is attached to the peripheral portion on the other short side. It is done .

本発明によれば、隣り合う独立した放電回路の間に高抵抗の集電体及び高抵抗の電極活物質層が介装された回路が構成される。このため、隣り合うスイッチング手段を共に閉成しても高抵抗の集電体や高抵抗の電極活物質層を大電流が流れることがないので、複数の単電池層から一度に放電させることができ、電圧バランス制御を終了するまでの時間を短縮できる。 According to the present invention, a circuit in which a high-resistance current collector and a high-resistance electrode active material layer are interposed between adjacent independent discharge circuits is configured. For this reason, even if the adjacent switching means are closed together, a large current does not flow through the high-resistance current collector or the high-resistance electrode active material layer. The time until the voltage balance control is completed can be shortened.

本発明の第１実施形態の電圧バランス制御回路図である。It is a voltage balance control circuit diagram of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態の電圧バランス制御回路図である。It is a voltage balance control circuit diagram of a 1st embodiment of the present invention. 第１実施形態の集電体及び負極活物質層の部分の概略平面図を縦に並べた図である。It is the figure which put the schematic plan view of the part of the electrical power collector and negative electrode active material layer of 1st Embodiment vertically. 第１実施形態の電圧バランス制御回路図である。It is a voltage balance control circuit diagram of a 1st embodiment. 比較例１の電圧バランス制御回路図である。6 is a voltage balance control circuit diagram of Comparative Example 1. FIG. 比較例１の電圧バランス制御回路図である。6 is a voltage balance control circuit diagram of Comparative Example 1. FIG. 比較例１の電圧バランス制御回路図である。6 is a voltage balance control circuit diagram of Comparative Example 1. FIG. 比較例１の電圧バランス制御回路図である。6 is a voltage balance control circuit diagram of Comparative Example 1. FIG. 比較例２の電圧バランス制御回路図である。6 is a voltage balance control circuit diagram of Comparative Example 2. FIG. 第２実施形態の電圧バランス制御回路図である。It is a voltage balance control circuit diagram of a 2nd embodiment. 第２実施形態の集電体及び負極活物質層の部分の概略平面図を縦に並べた図である。It is the figure which put in order the schematic plan view of the part of the collector and negative electrode active material layer of 2nd Embodiment vertically.

以下図面に基づいて実施形態を説明する。以下の図面では、発明の理解を容易にするため、積層型電池を構成する要素などの各層の厚さや形状を誇張して示しているところがある。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, in order to facilitate understanding of the invention, the thickness and shape of each layer such as elements constituting the stacked battery are exaggerated.

図１は本発明の第１実施形態のスタック１について電圧バランス制御を行わせるための電気回路図（以下単に「電圧バランス制御回路図」という。）を示している。ここで、電圧バランス制御とは、後述するように放電によって４つの各単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧を均一化する制御のことである。図示しないが、４つのスタック１を積層した状態で金属製の箱に収納して１つのモジュールを構成し、複数のモジュールからなる組電池より、双極型二次電池を構成している。このように、スタック１は双極型二次電池を構成する一単位である。この双極型二次電池は車両に搭載されて使用される。図１にはスタック１の概略縦断面図を示しており、上方が鉛直上方、下方が鉛直下方であるとする。 FIG. 1 is an electric circuit diagram (hereinafter simply referred to as “voltage balance control circuit diagram”) for performing voltage balance control on the stack 1 according to the first embodiment of the present invention. Here, the voltage balance control is a control for equalizing the voltages of the four cell layers 15a to 15d by discharging as will be described later. Although not shown in the drawing, a stack of four stacks 1 is housed in a metal box to form a single module, and a bipolar secondary battery is formed from a battery pack including a plurality of modules. Thus, the stack 1 is a unit constituting a bipolar secondary battery. This bipolar secondary battery is used by being mounted on a vehicle. FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of the stack 1, and it is assumed that the upper part is vertically upward and the lower part is vertically downward.

スタック１は後述するように樹脂−金属複合ラミネートフィルムを外装材として被覆され、その内部に発電要素２を収納している。発電要素２は、集電体の一方の面に正極活物質層を他方の面に負極活物質層を形成した双極型電極と、その内部をイオンが移動する電解質とを、隣り合う当該双極型電極の正極活物質層と負極活物質層とが当該電解質を介して向き合うように積層することにより複数の単電池層を積層したものである。以下、発電要素２について概説する。 As will be described later, the stack 1 is covered with a resin-metal composite laminate film as an exterior material, and the power generation element 2 is accommodated therein. The power generation element 2 includes a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode active material layer is formed on the other surface, and an electrolyte in which ions move inside. A plurality of unit cell layers are laminated by laminating a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer of an electrode so as to face each other with the electrolyte therebetween. Hereinafter, the power generation element 2 will be outlined.

短辺側と長辺側とを有する扁平な長方形状の集電体４は、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂で形成されている。集電体４は、樹脂に限らず金属で形成されていてもよい。ただし、ここでの集電体４としては、集電体の面内の電流の流れる方向の内部抵抗が相対的に大きく（例えば抵抗率が０．０１Ωｃｍ以上）、単電池層の放電時に正極活物質層や負極活物質層と接する部位に一定でない電位分布が生ずるものを用いている。電流の流れる方向の抵抗が相対的に大きい金属としては、例えばニクロムの入った合金、ステンレス（ＳＵＳ）を挙げることができる。 The flat rectangular current collector 4 having a short side and a long side is formed of a resin obtained by adding a conductive filler to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material. The current collector 4 is not limited to resin and may be formed of metal. However, as the current collector 4 here, the internal resistance in the direction of current flow in the plane of the current collector is relatively large (for example, the resistivity is 0.01 Ωcm or more), and the positive electrode active during the discharge of the unit cell layer. A material in which a non-constant potential distribution is generated at a portion in contact with the material layer or the negative electrode active material layer is used. Examples of the metal having a relatively large resistance in the direction of current flow include an alloy containing nichrome and stainless steel (SUS).

スタック１は、図１において水平方向に置かれた集電体４の鉛直下面に正極活物質層５（正極）が、集電体４の鉛直上面に負極活物質層６（負極）がそれぞれ形成された双極型電極３を５つ（複数）有している。なお、負極活物質層６のほうが正極活物質層５より表面積が広くされている。各双極型電極３は、鉛直方向に電解質層７を介して積層されて（直列に接続されて）１つのスタック１を形成している。 In the stack 1, the positive electrode active material layer 5 (positive electrode) is formed on the vertical lower surface of the current collector 4 placed in the horizontal direction in FIG. 1, and the negative electrode active material layer 6 (negative electrode) is formed on the vertical upper surface of the current collector 4. There are five (a plurality) of bipolar electrodes 3 formed. The negative electrode active material layer 6 has a larger surface area than the positive electrode active material layer 5. Each bipolar electrode 3 is laminated in the vertical direction via an electrolyte layer 7 (connected in series) to form one stack 1.

ここで、上下方向に隣り合う２つの双極型電極をそれぞれ上段双極型電極、下段双極型電極としたとき、下段双極型電極の上面に位置する負極活物質層６と、上段双極型電極の下面に位置する正極活物質層５とが電解質層７を介して互いに向き合うように、下段、上段の各双極型電極が配置されている。 Here, when two bipolar electrodes adjacent in the vertical direction are respectively an upper bipolar electrode and a lower bipolar electrode, the negative electrode active material layer 6 positioned on the upper surface of the lower bipolar electrode and the lower surface of the upper bipolar electrode The lower and upper bipolar electrodes are arranged so that the positive electrode active material layer 5 located at the position facing each other through the electrolyte layer 7.

正極、負極の２つの電極活物質層５、６の水平方向の外周は、集電体４の水平方向の外周よりも一回り狭く形成されている。この２つの電極活物質層５、６の設けられていない集電体４の周縁部（水平方向の全周）に、所定幅を有するシール材１１を挟むことで、正極活物質層５と負極活物質層６とを絶縁すると共に、図１で上下方向に対向する２つの電極活物質層５、６の間に所定の空間８が生じるようにしている。また、シール材１１は、２つの各活物質層５、６の水平方向の端部よりも余裕を持って外側に配置されている。 The outer periphery in the horizontal direction of the two electrode active material layers 5 and 6 of the positive electrode and the negative electrode is formed slightly narrower than the outer periphery in the horizontal direction of the current collector 4. The positive electrode active material layer 5 and the negative electrode are formed by sandwiching a sealing material 11 having a predetermined width around the peripheral portion (horizontal circumference) of the current collector 4 where the two electrode active material layers 5 and 6 are not provided. In addition to insulating the active material layer 6, a predetermined space 8 is formed between the two electrode active material layers 5, 6 facing in the vertical direction in FIG. 1. Further, the sealing material 11 is disposed outside the horizontal end portions of the two active material layers 5 and 6 with a margin.

上記の空間８には、液体状またはゲル状の電解質９が充填されることで、電解質層７を形成している。 The space 8 is filled with a liquid or gel electrolyte 9 to form an electrolyte layer 7.

電解質９が充填されている空間８には、多孔質膜で形成されるセパレータ１２が設けられ、このセパレータ１２によっても対向する２つの電極活物質層５、６が電気的に接触するのが防止されている。電解質９はこのセパレータ１２を通過し得る。 The space 8 filled with the electrolyte 9 is provided with a separator 12 formed of a porous film, and the two electrode active material layers 5 and 6 that are opposed by the separator 12 are also prevented from being in electrical contact. Has been. The electrolyte 9 can pass through the separator 12.

発電要素２の積層方向の両端に位置する集電体には発電要素２を充放電させるための強電タブ１６、１７が接続される。すなわち、最上段の負極活物質層６に一方の強電タブ１６が、最下段の正極活物質層５に他方の強電タブ１７がそれぞれ接続される。双極型二次電池の充電後にプラス端子として機能するのが一方の強電タブ１６、充電後にマイナス端子として機能するのが他方の強電タブ１７である。 High current tabs 16 and 17 for charging and discharging the power generation element 2 are connected to current collectors positioned at both ends of the power generation element 2 in the stacking direction. That is, one high-power tab 16 is connected to the uppermost negative electrode active material layer 6, and the other high-power tab 17 is connected to the lowermost positive electrode active material layer 5. One high-power tab 16 functions as a positive terminal after charging the bipolar secondary battery, and the other high-power tab 17 functions as a negative terminal after charging.

電解質層７を挟んだ正極活物質層５及び負極活物質層６から一つの単電池層１５（単電池）を構成している。したがって、スタック１は、４つの単電池層１５を直列に接続した構成ともなっている。以下、この４つの単電池層を、図２に示したように鉛直上方より第１単電池層１５ａ、第２単電池層１５ｂ、第３単電池層１５ｃ、第４単電池層１５ｄとして区別する。なお、図２は図１と同じ第１実施形態のスタック１の概略縦断面図である。 A single cell layer 15 (single cell) is constituted by the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 sandwiching the electrolyte layer 7. Therefore, the stack 1 has a configuration in which the four cell layers 15 are connected in series. Hereinafter, the four unit cell layers are distinguished from each other as the first unit cell layer 15a, the second unit cell layer 15b, the third unit cell layer 15c, and the fourth unit cell layer 15d from above in the vertical direction as shown in FIG. . FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the stack 1 according to the first embodiment, which is the same as FIG.

図示しないが、強電タブ１６、１７を含む発電要素２の全体は樹脂−金属複合ラミネートフィルムを外装材として用いて、その周辺部を熱融着にて接合することにより、発電要素２を収納し真空にして密封している。樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外には、強電タブ１６、１７と後述する５つの放電用端子２１ａ〜２１ｅ及び５つの電圧検出用端子２７ａ〜２７ｅが出されている。 Although not shown, the entire power generation element 2 including the high voltage tabs 16 and 17 accommodates the power generation element 2 by using a resin-metal composite laminate film as an exterior material and bonding its peripheral part by heat fusion. Sealed in a vacuum. Outside the resin-metal composite laminate film, high-power tabs 16 and 17, five discharge terminals 21 a to 21 e and five voltage detection terminals 27 a to 27 e described later are provided.

単電池層１５を直列に接続した数は図１、図２では４つであるが、単電池層１５を直列に接続する数や後述するスタックを直列に接続する数は実際には所望する電圧に応じて調節すればよい。 The number of unit cell layers 15 connected in series is four in FIG. 1 and FIG. 2, but the number of unit cell layers 15 connected in series and the number of stacks connected in series are actually desired voltages. You may adjust according to.

直列に接続する４つの単電池層１５ａ〜１５ｄで負担する各電圧が同じでないと、スタック１全体として所望の電池電圧が得られないため、本実施形態では、４つの単電池層１５ａ〜１５ｄの各電圧が一致するように各集電体４ａ〜４ｅからのバランス電流（放電電流）を制御する。ここで、バランス電流とは、複数（ここでは４つ）の単電池層１５ａ〜１５ｄを対象として、４つの各単電池層１５ａ〜１５ｄの間の電圧を均一化するために放電させる電流のことである。また、バランス電流の制御は、「電圧バランス制御」とも言われる。すなわち、電圧バランス制御とは、複数（ここでは４つ）の単電池層１５ａ〜１５ｄを対象として、この４つの各単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧を放電によって均一化する制御のことである。以下、バランス電流、電圧バランス制御という用語を適宜使用する。 If the voltages borne by the four unit cell layers 15a to 15d connected in series are not the same, a desired battery voltage cannot be obtained as the entire stack 1. Therefore, in the present embodiment, the four unit cell layers 15a to 15d The balance currents (discharge currents) from the current collectors 4a to 4e are controlled so that the voltages match. Here, the balance current is a current that is discharged in order to equalize the voltage between the four unit cell layers 15a to 15d for a plurality of (in this case, four) unit cell layers 15a to 15d. It is. The control of the balance current is also referred to as “voltage balance control”. That is, the voltage balance control is control for equalizing the voltage of each of the four unit cell layers 15a to 15d by discharging with respect to a plurality (four in this case) of unit cell layers 15a to 15d. Hereinafter, the terms balance current and voltage balance control are used as appropriate.

さて、車両に搭載されたスタック１に対しては充放電が行われるが、４つの単電池層１５ａ〜１５ｄの自己放電によって生じた単電池層の間の電圧バラツキを解消するため電圧バランス制御はできるだけ短い時間に終了できることが好ましい。 The stack 1 mounted on the vehicle is charged / discharged, but the voltage balance control is performed in order to eliminate the voltage variation between the single cell layers caused by the self-discharge of the four single cell layers 15a to 15d. It is preferable that the process can be completed in as short a time as possible.

しかしながら、後述する比較例１のような構成の場合には時分割で少なくとも２段階の放電を行う必要があり、電圧バランス制御の終了までに時間がかかっていた。 However, in the case of the configuration as in Comparative Example 1 described later, it is necessary to perform at least two stages of discharge in a time-sharing manner, and it takes time to complete the voltage balance control.

そこで第１実施形態では、各単電池層１５ａ〜１５ｄに対してスイッチング手段及び放電抵抗を連結した放電回路を独立に接続する。 Therefore, in the first embodiment, a discharge circuit in which switching means and a discharge resistor are connected to each of the cell layers 15a to 15d is independently connected.

以下、具体的に説明する。電圧バランス回路２０は、図２に示したように第１単電池層１５ａ用の放電回路２０ａ、第２単電池層１５ｂ用の放電回路２０ｂ、第３単電池層１５ｃ用の放電回路２０ｃ、第４単電池層１５ｄ用の放電回路２０ｄからなっている。ここで、４つの放電回路を第１放電回路２０ａ、第２放電回路２０ｂ、第３放電回路２０ｃ、第４放電回路２０ｄとして区別する。 This will be specifically described below. As shown in FIG. 2, the voltage balance circuit 20 includes a discharge circuit 20a for the first cell layer 15a, a discharge circuit 20b for the second cell layer 15b, a discharge circuit 20c for the third cell layer 15c, It consists of a discharge circuit 20d for the four cell layers 15d. Here, the four discharge circuits are distinguished as a first discharge circuit 20a, a second discharge circuit 20b, a third discharge circuit 20c, and a fourth discharge circuit 20d.

４つの各放電回路２０ａ〜２０ｄの構成は同じである。まず、第１放電回路２０ａは、図２に示したように、２つの放電用端子３１ａ、３１ｂ、２つの放電用配線３２ａ、３２ｂ、１つの放電用抵抗２４ａ、１つのスイッチング手段２５ａからなっている。詳細には、第１単電池層１５ａから放電電流（バランス電流）を流すため、集電体４ａ、４ｂの周縁部の所定の箇所（図２では右端）に一対の放電用端子３１ａ、３１ｂを接着する等の方法を用いて取り付け、上記樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外部に取り出す。そして、一対の放電用端子３１ａ、３１ｂに放電用配線３２ａ、３２ｂの一端（左端）を接続し、放電用配線３２ａ、３２ｂの他端（右端）は常開のスイッチング手段２５ａ（例えばリレー等）に接続する。放電用配線３２ｂには放電用抵抗２４ａを介装する。 The configuration of each of the four discharge circuits 20a to 20d is the same. First, as shown in FIG. 2, the first discharge circuit 20a includes two discharge terminals 31a and 31b, two discharge wirings 32a and 32b, one discharge resistor 24a, and one switching means 25a. Yes. Specifically, in order to flow a discharge current (balance current) from the first cell layer 15a, a pair of discharge terminals 31a and 31b are provided at predetermined positions (right end in FIG. 2) of the peripheral portions of the current collectors 4a and 4b. It is attached using a method such as adhesion, and is taken out of the resin-metal composite laminate film. Then, one end (left end) of the discharge wirings 32a and 32b is connected to the pair of discharge terminals 31a and 31b, and the other end (right end) of the discharge wirings 32a and 32b is normally open switching means 25a (for example, a relay). Connect to. A discharge resistor 24a is interposed in the discharge wiring 32b.

同様に、第２単電池層１５ｂから放電電流（バランス電流）を流すため、集電体４ｂ、４ｃの周縁部の所定の箇所（図２では左端）に一対の放電用端子３１ｃ、３１ｄを接着する等の方法を用いて取り付け、上記樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外部に取り出す。そして、一対の放電用端子３１ｃ、３１ｄに放電用配線３２ｃ、３２ｄの一端（右端）を接続し、放電用配線３２ｃ、３２ｄの他端（左端）は常開のスイッチング手段２５ｂ（例えばリレー等）に接続する。放電用配線３２ｄには放電用抵抗２４ｂを介装する。 Similarly, in order to flow a discharge current (balance current) from the second unit cell layer 15b, a pair of discharge terminals 31c and 31d are bonded to predetermined positions (left end in FIG. 2) of the peripheral portions of the current collectors 4b and 4c. It attaches using the method of carrying out etc., and takes out out of the said resin-metal composite laminated film. Then, one end (right end) of the discharge wirings 32c and 32d is connected to the pair of discharge terminals 31c and 31d, and the other end (left end) of the discharge wirings 32c and 32d is a normally open switching means 25b (for example, a relay). Connect to. A discharge resistor 24b is interposed in the discharge wiring 32d.

同様に、第３単電池層１５ｃから放電電流（バランス電流）を流すため、集電体４ｃ、４ｄの周縁部の所定の箇所（図２では右端）に一対の放電用端子３１ｅ、３１ｆを接着する等の方法を用いて取り付け、上記樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外部に取り出す。そして、一対の放電用端子３１ｅ、３１ｆに放電用配線３２ｅ、３２ｆの一端（左端）を接続し、放電用配線３２ｅ、３２ｆの他端（右端）は常開のスイッチング手段２５ｃ（例えばリレー等）に接続する。放電用配線３２ｆには放電用抵抗２４ｃを介装する。 Similarly, a pair of discharge terminals 31e and 31f are bonded to a predetermined portion (right end in FIG. 2) of the peripheral portions of the current collectors 4c and 4d in order to flow a discharge current (balance current) from the third unit cell layer 15c. It attaches using the method of carrying out etc., and takes out out of the said resin-metal composite laminated film. Then, one end (left end) of the discharge wirings 32e and 32f is connected to the pair of discharge terminals 31e and 31f, and the other end (right end) of the discharge wirings 32e and 32f is a normally open switching means 25c (for example, a relay). Connect to. A discharge resistor 24c is interposed in the discharge wiring 32f.

同様に、第４単電池層１５ｄから放電電流（バランス電流）を流すため、集電体４ｄ、４ｅの周縁部の所定の箇所（図２では左端）に一対の放電用端子３１ｇ、３１ｈを接着する等の方法を用いて取り付け、上記樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外部に取り出す。そして、一対の放電用端子３１ｇ、３１ｈに放電用配線３２ｇ、３２ｈの一端（右端）を接続し、放電用配線３２ｇ、３２ｈの他端（左端）は常開のスイッチング手段２５ｄ（例えばリレー等）に接続する。放電用配線３２ｈには放電用抵抗２４ｄを介装する。 Similarly, a pair of discharge terminals 31g and 31h are bonded to a predetermined portion (the left end in FIG. 2) of the peripheral portions of the current collectors 4d and 4e in order to cause a discharge current (balance current) to flow from the fourth cell layer 15d. It attaches using the method of carrying out etc., and takes out out of the said resin-metal composite laminated film. Then, one end (right end) of the discharge wirings 32g and 32h is connected to the pair of discharge terminals 31g and 31h, and the other end (left end) of the discharge wirings 32g and 32h is a normally open switching means 25d (for example, a relay). Connect to. A discharge resistor 24d is interposed in the discharge wiring 32h.

ここで、５つの集電体を第１集電体４ａ、第２集電体４ｂ、第３集電体４ｃ、第４集電体４ｄ、第５集電体４ｅとして、８つの放電用端子を第１放電用端子３１ａ、第２放電用端子３１ｂ、第３放電用端子３１ｃ、第４放電用端子３１ｄ、第５放電用端子３１ｅ、第６放電用端子３１ｆ、第７放電用端子３１ｇ、第８放電用端子３１ｈとして、８つの放電用配線を第１放電用配線３２ａ、第２放電用配線３２ｂ、第３放電用配線３２ｃ、第４放電用配線３２ｄ、第５放電用配線３２ｅ、第６放電用配線３２ｆ、第７放電用配線３２ｇ、第８放電用配線３２ｈとして、４つの放電用抵抗を第１放電用抵抗２４ａ、第２放電用抵抗２４ｂ、第３放電用抵抗２４ｃ、第４放電用抵抗２４ｄとして、４つのスイッチング手段を第１スイッチング手段２５ａ、第２スイッチング手段２５ｂ、第３スイッチング手段２５ｃ、第４スイッチング手段２５ｄとして区別する。 Here, the five current collectors are the first current collector 4a, the second current collector 4b, the third current collector 4c, the fourth current collector 4d, and the fifth current collector 4e, and eight discharge terminals The first discharge terminal 31a, the second discharge terminal 31b, the third discharge terminal 31c, the fourth discharge terminal 31d, the fifth discharge terminal 31e, the sixth discharge terminal 31f, the seventh discharge terminal 31g, As the eighth discharge terminal 31h, eight discharge lines include a first discharge line 32a, a second discharge line 32b, a third discharge line 32c, a fourth discharge line 32d, a fifth discharge line 32e, As the sixth discharge wiring 32f, the seventh discharge wiring 32g, and the eighth discharge wiring 32h, the four discharge resistors are the first discharge resistor 24a, the second discharge resistor 24b, the third discharge resistor 24c, and the fourth discharge resistor. As the discharging resistor 24d, four switching means are used as the first switching means 2. a, a second switching means 25b, the third switching means 25c, distinguished as a fourth switching means 25d.

このように、各単電池層１５ａ〜１５ｄに対しスイッチング手段及び放電抵抗を連結（直列接続）した放電回路２０ａ〜２０ｄが独立に接続されると、第１放電回路２０ａは第１単電池層１５ａの放電時にのみ、第２放電回路２０ｂは第２単電池層１５ｂの放電時にのみ、第３放電回路２０ｃは第３単電池層１５ｃの放電時にのみ、第４放電回路２０ｄは第４単電池層１５ｄの放電時にのみ用いられる。また、第１、第３、第５、第７の放電用端子３１ａ、３１ｃ、３１ｅ、３１ｇは放電電流が流れ出す側の端子となる。一方、第２、第４、第６、第８の放電用端子３１ｂ、３１ｄ、３１ｆ、３１ｈは放電電流が流れてくる側の端子となる。 As described above, when the discharge circuits 20a to 20d in which the switching means and the discharge resistors are connected (in series connection) to the single battery layers 15a to 15d are independently connected, the first discharge circuit 20a is connected to the first single battery layer 15a. The second discharge circuit 20b is discharged only when the second single battery layer 15b is discharged, the third discharge circuit 20c is discharged only when the third single battery layer 15c is discharged, and the fourth discharge circuit 20d is the fourth single battery layer. Only used during 15d discharge. The first, third, fifth, and seventh discharge terminals 31a, 31c, 31e, and 31g are terminals on the side from which discharge current flows. On the other hand, the second, fourth, sixth, and eighth discharge terminals 31b, 31d, 31f, and 31h are terminals on the side where the discharge current flows.

このようにして４つの放電回路２０ａ〜２０ｄからなる電圧バランス回路２０が構成されるが、４つの各放電回路２０ａ〜２０ｄのスイッチング手段２５ａ〜２５ｄの開閉は制御回路２９により制御する。 In this way, the voltage balance circuit 20 including the four discharge circuits 20a to 20d is configured. Opening and closing of the switching means 25a to 25d of the four discharge circuits 20a to 20d is controlled by the control circuit 29.

一方、４つの単電池層１５ａ〜１５ｄの各電圧を測定するため、第１、第３、第５、第７の４つの放電用配線３２ａ、３２ｃ、３２ｅ、３２ｇからそれぞれ電圧検出用配線２８ａ、２８ｃ、２８ｂ、２８ｄを分岐し、分岐した電圧検出用配線２８ａ〜２８ｄを制御回路２９と接続する。また、第５集電体４ｅの周縁部の所定の箇所（図２では右端）に電圧検出用端子３１ｉを接着する等の方法を用いて取り付け、上記樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外部に取り出す。そして、電圧検出用端子３１ｉに電圧検出用配線２８ｅの一端（左端）を接続し、他端（右端）を制御回路２９と接続する。ここで、５つの電圧検出用配線を第１電圧検出用配線２８ａ、第２電圧検出用配線２８ｂ、第３電圧検出用配線２８ｃ、第４電圧検出用配線２８ｄ、第５電圧検出用配線２８ｅとして区別する。 On the other hand, in order to measure each voltage of the four unit cell layers 15a to 15d, the first, third, fifth, and seventh discharge wirings 32a, 32c, 32e, and 32g are respectively connected to the voltage detection wiring 28a, 28c, 28b, and 28d are branched, and the branched voltage detection wirings 28a to 28d are connected to the control circuit 29. Moreover, it attaches using the method of adhere | attaching the voltage detection terminal 31i on the predetermined | prescribed location (FIG. 2 right end) of the peripheral part of the 5th electrical power collector 4e, etc., and takes out out of the said resin-metal composite laminate film. Then, one end (left end) of the voltage detection wiring 28 e is connected to the voltage detection terminal 31 i and the other end (right end) is connected to the control circuit 29. Here, the five voltage detection wirings are a first voltage detection wiring 28a, a second voltage detection wiring 28b, a third voltage detection wiring 28c, a fourth voltage detection wiring 28d, and a fifth voltage detection wiring 28e. Distinguish.

なお、各放電回路２０ａ〜２０ｄに用いる部品は、４つの各単電池層１５ａ〜１５ｄで同じ仕様とする。具体的には、８つの各放電用端子３１ａ〜３１ｈ及び１つの電圧検出用端子３１ｉは全て同じ仕様、４つの各スイッチング手段２５ａ〜２５ｄも全て同じ仕様とする。８つの各放電用配線３２ａ〜３２ｈは全て同じ材質、同じ長さとし、４つの各放電用抵抗２４ａ〜２４ｄの抵抗値は全て同じとする。同様に、５つの各電圧検出用配線２８ａ〜２８ｅは全て同じ仕様とする。 The parts used for each of the discharge circuits 20a to 20d have the same specifications for each of the four unit cell layers 15a to 15d. Specifically, the eight discharge terminals 31a to 31h and the one voltage detection terminal 31i all have the same specifications, and the four switching means 25a to 25d all have the same specifications. The eight discharge wires 32a to 32h are all made of the same material and have the same length, and the resistance values of the four discharge resistors 24a to 24d are all the same. Similarly, all the five voltage detection wirings 28a to 28e have the same specifications.

第２〜第４の３つの集電体４ｂ〜４ｄには、図３に示したように２つの放電用端子を取り付けるが、１つの集電体に取り付ける２つの放電用端子の位置関係は同じである。ここで、図３は５つの各集電体４ａ〜４ｅ及び各集電体４ａ〜４ｅの鉛直上方に形成される負極活物質層６の部分の概略平面図を縦に並べたものである。 As shown in FIG. 3, two discharge terminals are attached to the second to fourth current collectors 4b to 4d, but the positional relationship between the two discharge terminals attached to one current collector is the same. It is. Here, FIG. 3 is a schematic plan view of a portion of the negative electrode active material layer 6 formed vertically above each of the five current collectors 4a to 4e and each of the current collectors 4a to 4e.

図３において、短辺側（図３で左右にある辺の側）と長辺側（図３で上下にある辺の側）とを有する扁平な長方形状の各集電体４ａ〜４ｅには、周縁部に所定幅の熱融着部を残して、負極活物質層６が形成されている。このため負極活物質層６も扁平な長方形状となっている。この短辺側と長辺側とを有する扁平な長方形状の第２〜第４の集電体４ｂ〜４ｄの面上において、第２、第３の放電用端子３１ｂ、３１ｃを、第４、第５の放電用端子３１ｄ、３１ｅを、第６、第７の放電用端子３１ｆ、３１ｇを点対称の位置の周縁部かつ短辺側の周縁部に取り付けている。すなわち、負極活物質層６の４つある隅の一つ、図３で右下にある隅の近くの集電体周縁部に、第２、第５、第６の放電用端子３１ｂ、３１ｅ、３１ｆを負極活物質層６の長辺方向（図３で左右方向）に取り付けている。一方、負極活物質層６の４つある隅の一つ、図３で左上にある隅の近くの集電体周縁部に、第３、第４、第７の放電用端子３１ｃ、３１ｄ、３１ｇを負極活物質層６の長辺方向（図３で左右方向）に取り付けている。これによって、一方の放電用端子３１ｂ、３１ｅ、３１ｆと、他方の放電用端子３１ｃ、３１ｄ、３１ｇとが互いに離れた位置の集電体周縁部に設けられることとなる。 In FIG. 3, each of the flat rectangular current collectors 4a to 4e having a short side (sides on the left and right sides in FIG. 3) and a long side (sides on the top and bottom in FIG. 3) is provided. The negative electrode active material layer 6 is formed leaving a heat-sealed portion having a predetermined width at the peripheral edge. For this reason, the negative electrode active material layer 6 also has a flat rectangular shape. On the surfaces of the flat rectangular second to fourth current collectors 4b to 4d having the short side and the long side, the second and third discharge terminals 31b and 31c are connected to the fourth, The fifth discharge terminals 31d and 31e are attached to the peripheral part of the point-symmetrical position and the peripheral part on the short side of the sixth and seventh discharge terminals 31f and 31g. That is, the second, fifth, and sixth discharge terminals 31b, 31e, one of the four corners of the negative electrode active material layer 6 and the current collector peripheral edge near the lower right corner in FIG. 31f is attached in the long side direction (left-right direction in FIG. 3) of the negative electrode active material layer 6. On the other hand, the third, fourth, and seventh discharge terminals 31c, 31d, and 31g are arranged on one of the four corners of the negative electrode active material layer 6, that is, the current collector peripheral portion near the upper left corner in FIG. Are attached in the long-side direction (left-right direction in FIG. 3) of the negative electrode active material layer 6. As a result, one discharge terminal 31b, 31e, 31f and the other discharge terminal 31c, 31d, 31g are provided at the current collector peripheral portion at a position separated from each other.

同様にして、第５集電体４ｅの面上において、電圧検出用端子３１ｉと第８放電用端子３１ｈとを点対称の位置の周縁部かつ短辺側の周縁部に取り付けている。すなわち、負極活物質層６の４つある隅の一つ、図３で右下にある隅の近くの集電体周縁部に、電圧検出用端子３１ｉを負極活物質層６の長辺方向（図３で左右方向）に取り付けている。一方、負極活物質層６の４つある隅の一つ、図３で左上にある隅の近くの集電体周縁部に、第８放電用端子３１ｈを負極活物質層６の長辺方向（図３で左右方向）に取り付けている。これによって、電圧検出用端子３１ｉと第８放電用端子３１ｈが互いに離れた位置の集電体周縁部に設けられることとなる。 Similarly, on the surface of the fifth current collector 4e, the voltage detection terminal 31i and the eighth discharge terminal 31h are attached to the peripheral portion at the point-symmetrical position and the peripheral portion on the short side. That is, the voltage detection terminal 31i is placed in one of the four corners of the negative electrode active material layer 6, that is, the current collector peripheral edge near the lower right corner in FIG. It is attached in the left-right direction in FIG. On the other hand, the eighth discharge terminal 31h is connected to one of the four corners of the negative electrode active material layer 6, that is, the current collector peripheral edge near the upper left corner in FIG. It is attached in the left-right direction in FIG. As a result, the voltage detection terminal 31i and the eighth discharge terminal 31h are provided at the peripheral edge of the current collector at a position separated from each other.

図２に戻り、第１放電用端子３１ａにより検出される第１集電体４ａの電位を第１電位Ｖ１、第３放電用端子３１ｃにより検出される第２集電体４ｂの電位を第２電位Ｖ２、第５放電用端子３１ｅにより検出される第３集電体４ｃの電位を第３電位Ｖ３、第７放電用端子３１ｇにより検出される第４集電体４ｄの電位を第４電位Ｖ４、電圧検出用端子３１ｉにより検出される第５集電体４ｅの電位を第５電位Ｖ５とすると、第１単電池層１５ａの電圧ΔＶ１は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の電位差で、第２単電池層１５ｂの電圧ΔＶ２は、第２電位Ｖ２と第３電位Ｖ３の電位差で、第３単電池層１５ｃの電圧ΔＶ３は、第３電位Ｖ３と第４電位Ｖ４の電位差で、第４単電池層１５ｄの電圧ΔＶ４は、第４電位Ｖ４と第５電位Ｖ５の電位差で表すことができる。 Returning to FIG. 2, the potential of the first current collector 4a detected by the first discharge terminal 31a is the first potential V1, and the potential of the second current collector 4b detected by the third discharge terminal 31c is the second potential. The potential V2, the potential of the third current collector 4c detected by the fifth discharge terminal 31e is the third potential V3, and the potential of the fourth current collector 4d detected by the seventh discharge terminal 31g is the fourth potential V4. When the potential of the fifth current collector 4e detected by the voltage detection terminal 31i is the fifth potential V5, the voltage ΔV1 of the first single cell layer 15a is a potential difference between the first potential V1 and the second potential V2. The voltage ΔV2 of the second cell layer 15b is a potential difference between the second potential V2 and the third potential V3, and the voltage ΔV3 of the third cell layer 15c is a potential difference between the third potential V3 and the fourth potential V4. The voltage ΔV4 of the unit cell layer 15d is expressed by a potential difference between the fourth potential V4 and the fifth potential V5. It is possible.

４つの各放電用端子３１ａ、３１ｃ、３１ｅ、３１ｇ及び１つの電圧検出用端子３１ｉからの電位Ｖ１〜Ｖ５を入力する制御回路２９では、これら５つの電位Ｖ１〜Ｖ５に基づき上記のようにして４つの各単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧ΔＶ１〜ΔＶ４を算出する。そして、４つの各単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧ΔＶ１〜ΔＶ４が均一化するように、４つのスイッチング手段２５ａ〜２５ｄを開閉制御することによって放電用抵抗２４ａ〜２４ｄにバランス電流（放電電流）を流す。詳細には、４つの単電池層１５ａ〜１５ｄのうち最低の電圧を有する単電池層の電圧を目標電圧とし、残りの単電池層を放電させて電圧を低下させることにより、４つ全ての単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧を目標電圧へと均一化する。 In the control circuit 29 for inputting the potentials V1 to V5 from each of the four discharge terminals 31a, 31c, 31e, and 31g and the one voltage detection terminal 31i, the control circuit 29 performs 4 as described above based on these five potentials V1 to V5. The voltages ΔV1 to ΔV4 of each of the single cell layers 15a to 15d are calculated. Then, the balance currents (discharge currents) are applied to the discharge resistors 24a to 24d by opening and closing the four switching means 25a to 25d so that the voltages ΔV1 to ΔV4 of the four unit cell layers 15a to 15d are made uniform. Shed. Specifically, the voltage of the single cell layer having the lowest voltage among the four single cell layers 15a to 15d is set as a target voltage, and the remaining single cell layers are discharged to reduce the voltage, thereby reducing all the four unit cells. The voltages of the battery layers 15a to 15d are made uniform to the target voltage.

次に、４つの単電池層１５ａ〜１５ｄを対象とするこの電圧バランス制御を具体的に説明する。今仮に、第３単電池層１５ｃの電圧ΔＶ３だけが残り第１、第２、第４の３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄの電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４より低かったとする。このときには、第３単電池層１５ｃの電圧を目標電圧ΔＶｍ（＝ΔＶ３）とし、残り３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄの電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４が目標電圧ΔＶｍと一致するまで残り３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄから放電させる必要がある。 Next, this voltage balance control for the four unit cell layers 15a to 15d will be specifically described. Suppose now that only the voltage ΔV3 of the third unit cell layer 15c remains and is lower than the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the first, second, and fourth unit cell layers 15a, 15b, and 15d. At this time, the voltage of the third cell layer 15c is set to the target voltage ΔVm (= ΔV3), and the remaining three cell cells 15a, 15b, and 15d are left until the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 coincide with the target voltage ΔVm. It is necessary to discharge from the cell layers 15a, 15b, 15d.

この要求に応じるには、本実施形態では、図４に示したように、第１、第２、第４のスイッチング手段２５ａ、２５ｂ、２５ｄを共に閉成し、第１、第２、第４の３つの放電用抵抗２４ａ、２４ｂ、２４ｄに図示の向きのバランス電流（放電電流）を一度に流せばよい。これによって、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２及び第４電位Ｖ４が低下するが、この低下する電位は、５つの電圧検出用配線２８ａ〜２８ｅを介してモニターしている。従って、モニターしている電位より算出される第１、第２、第４の単電池層の電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４が低下し目標電圧ΔＶｍと等しくなったタイミングで放電を中止する。すなわち、残り３つの単電池層の電圧が目標電圧と等しくなったタイミングで第１、第２、第４のスイッチング手段２５ａ、２５ｂ、２５ｄをともに開成し、放電（電圧バランス制御）を中止する。 In order to meet this demand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the first, second, and fourth switching means 25a, 25b, and 25d are both closed, and the first, second, and fourth switching devices are closed. These three discharge resistors 24a, 24b, and 24d may be supplied with a balance current (discharge current) in the direction shown in the drawing. As a result, the first potential V1, the second potential V2, and the fourth potential V4 are lowered. The lowered potentials are monitored via the five voltage detection wirings 28a to 28e. Accordingly, the discharge is stopped at the timing when the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the first, second, and fourth unit cell layers calculated from the monitored potential are reduced and become equal to the target voltage ΔVm. That is, the first, second, and fourth switching means 25a, 25b, and 25d are both opened at the timing when the voltages of the remaining three unit cell layers become equal to the target voltage, and the discharge (voltage balance control) is stopped.

第１実施形態との比較のため、図５に比較例１の電圧バランス制御回路図を示す。図５において第１実施形態の図２と同一部分には同一番号を付している。比較例１は従来装置に相当するものである。 For comparison with the first embodiment, a voltage balance control circuit diagram of Comparative Example 1 is shown in FIG. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 2 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Comparative Example 1 corresponds to a conventional device.

比較例１では図５に示したように各単電池層１５ａ〜１５ｄから放電電流（バランス電流）を流すため、各集電体４ａ〜４ｅの周縁部の所定の箇所（図５では右端）に放電用端子２１ａ〜２１ｅを接着する等の方法を用いて取り付け、上記樹脂−金属複合ラミネートフィルムの外部に取り出している。そして、各放電用端子２１ａ〜２１ｅに放電用配線２２ａ〜２２ｅの一端（左端）を接続する。ここで、５つの放電用端子を第１放電用端子２１ａ、第２放電用端子２１ｂ、第３放電用端子２１ｃ、第４放電用端子２１ｄ、第５放電用端子２１ｅとして、５つの放電用配線を第１放電用配線２２ａ、第２放電用配線２２ｂ、第３放電用配線２２ｃ、第４放電用配線２２ｄ、第５放電用配線２２ｅとして区別する。 In Comparative Example 1, since discharge currents (balance currents) are allowed to flow from the unit cell layers 15a to 15d as shown in FIG. 5, the current collectors 4a to 4e are arranged at predetermined locations (right ends in FIG. 5). The discharge terminals 21a to 21e are attached using a method such as bonding, and are taken out of the resin-metal composite laminate film. Then, one end (left end) of the discharge wirings 22a to 22e is connected to each of the discharge terminals 21a to 21e. Here, five discharge terminals are designated as the first discharge terminal 21a, the second discharge terminal 21b, the third discharge terminal 21c, the fourth discharge terminal 21d, and the fifth discharge terminal 21e. Are distinguished as a first discharge wiring 22a, a second discharge wiring 22b, a third discharge wiring 22c, a fourth discharge wiring 22d, and a fifth discharge wiring 22e.

第１放電用配線２２ａの他端（右端）と第２放電用配線２２ｂの他端（右端）を第１スイッチング手段２５ａに、第２放電用配線２２ｂの他端（右端）と第３放電用配線２２ｃの他端（右端）を第２スイッチング手段２５ｂに、第３放電用配線２２ｃの他端（右端）と第４放電用配線２２ｄの他端（右端）を第３スイッチング手段２５ｃに、第４放電用配線２２ｄの他端（右端）と第５放電用配線２２ｅの他端（右端）を第４スイッチング手段２５ｄに接続する。５つの各放電用配線２２ａ〜２２ｅにはそれぞれ放電用抵抗２４ａ〜２４ｅを介装する。このようにして比較例１の電圧バランス回路２０が構成されるが、電圧バランス回路２０のスイッチング手段２５ａ〜２５ｄの開閉は制御回路２９により制御する。 The other end (right end) of the first discharge wiring 22a and the other end (right end) of the second discharge wiring 22b are used as the first switching means 25a, and the other end (right end) of the second discharge wiring 22b and the third discharge use. The other end (right end) of the wiring 22c is the second switching means 25b, the other end (right end) of the third discharging wiring 22c and the other end (right end) of the fourth discharging wiring 22d is the third switching means 25c. The other end (right end) of the fourth discharge wiring 22d and the other end (right end) of the fifth discharge wiring 22e are connected to the fourth switching means 25d. Discharge resistors 24a to 24e are interposed in the five discharge wirings 22a to 22e, respectively. In this way, the voltage balance circuit 20 of the comparative example 1 is configured, and the control circuit 29 controls the opening and closing of the switching means 25 a to 25 d of the voltage balance circuit 20.

一方、４つの単電池層１５ａ〜１５ｄの各電圧を検出するため、放電用配線２２ａ〜２２ｅから電圧検出用配線２８ａ〜２８ｅをそれぞれ分岐し、５つの電圧検出用配線２８ａ〜２８ｅの他端（左端）を制御回路２９に接続する。ここで、５つの電圧検出用配線を第１電圧検出用配線２８ａ、第２電圧検出用配線２８ｂ、第３電圧検出用配線２８ｃ、第４電圧検出用配線２８ｄ、第５電圧検出用配線２８ｅとして区別する。 On the other hand, in order to detect the voltages of the four unit cell layers 15a to 15d, the voltage detection wirings 28a to 28e are branched from the discharge wirings 22a to 22e, respectively, and the other ends of the five voltage detection wirings 28a to 28e ( The left end is connected to the control circuit 29. Here, the five voltage detection wirings are a first voltage detection wiring 28a, a second voltage detection wiring 28b, a third voltage detection wiring 28c, a fourth voltage detection wiring 28d, and a fifth voltage detection wiring 28e. Distinguish.

比較例１の電圧バランス制御を具体的に説明する。比較例１において第１実施形態と同じ事態が生じているものとする（第１実施形態と同じケース）。すなわち、この第３単電池層１５ｃの電圧ΔＶ３だけが残り第１、第２、第４の３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄの電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４より低かったとする。このときには、第３単電池層１５ｃの電圧を目標電圧ΔＶｍ（＝ΔＶ３）とし、残り３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄの電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４が目標電圧ΔＶｍと一致するまで残り３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄから放電させなければならない。 The voltage balance control of Comparative Example 1 will be specifically described. It is assumed that the same situation as in the first embodiment occurs in Comparative Example 1 (the same case as in the first embodiment). That is, it is assumed that only the voltage ΔV3 of the third unit cell layer 15c is lower than the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the first, second, and fourth unit cell layers 15a, 15b, and 15d. At this time, the voltage of the third cell layer 15c is set to the target voltage ΔVm (= ΔV3), and the remaining three cell cells 15a, 15b, and 15d are left until the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 coincide with the target voltage ΔVm. The single cell layers 15a, 15b and 15d must be discharged.

この要求に応じるには、比較例１では、隣り合う単電池層を一度に放電させることがないように、時分割でずらして放電させる必要がある。このケースでは、隣り合う第１単電池層１５ａと第２単電池層１５ｂとを一度に放電させることができないため、まず第１段階として第２単電池層１５ｂと第４単電池層１５ｄを放電させるべく図６に示したように、第２、第４のスイッチング手段２５ｂ、２５ｄを予め定めてある一定期間だけ共に閉成する。第２スイッチング手段２５ｂの閉成によって第２、第３の放電用抵抗２４ｂ、２４ｃに図示の向きのバランス電流（放電電流）を、第４スイッチング手段２５ｄの閉成によって第４、第５の放電用抵抗２４ｄ、２４ｅに図示の向きのバランス電流（放電電流）を流して第２電位Ｖ２と第４電位Ｖ４を下げる。次に、第２、第４のスイッチング手段２５ｂ、２５ｄを元に戻し（開成し）た後に、第２段階として第１単電池層１５ａを放電させるべく図７に示したように第１スイッチング手段２５ａを予め定めてある一定期間だけ閉成する。これによって第１、第２の放電用抵抗２４ａ、２４ｂに図示の向きのバランス電流（放電電流）を流して第１電位Ｖ１を下げる。この後には、第１スイッチング手段２５ａを元に戻す（開成する）。このように隣り合う単電池層を放電させる必要がある場合には時分割で２段階の放電を実行することにより、残り３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄの電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４を下げて均一化する。 In order to meet this requirement, in Comparative Example 1, it is necessary to discharge in a time-sharing manner so that adjacent cell layers are not discharged at once. In this case, since the adjacent first single cell layer 15a and the second single cell layer 15b cannot be discharged at a time, the second single cell layer 15b and the fourth single cell layer 15d are first discharged as the first stage. As shown in FIG. 6, the second and fourth switching means 25b and 25d are closed together for a predetermined period. When the second switching means 25b is closed, the balance currents (discharge currents) in the directions shown in the drawings are applied to the second and third discharge resistors 24b and 24c, and when the fourth switching means 25d is closed, the fourth and fifth discharges are performed. A balance current (discharge current) in the direction shown in the figure is passed through the resistors 24d and 24e to lower the second potential V2 and the fourth potential V4. Next, after returning (opening) the second and fourth switching means 25b, 25d, the first switching means as shown in FIG. 7 to discharge the first cell layer 15a as the second stage. 25a is closed for a predetermined period. As a result, a balance current (discharge current) in the direction shown in the figure is passed through the first and second discharge resistors 24a and 24b to lower the first potential V1. After this, the first switching means 25a is returned (opened). When it is necessary to discharge the adjacent cell layers in this way, the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the remaining three cell layers 15a, 15b, and 15d are lowered by executing two-stage discharge in a time-sharing manner. And homogenize.

ここで、比較例１において、隣り合う単電池層を一度に放電させることがないように時分割でずらして放電させる理由を図８を参照して説明する。上記ケースのように、第３単電池層１５ｃの電圧ΔＶ３だけが残り３つの単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄの電圧ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ４より低かったとした場合には、第１、第２、第４の３つのスイッチング手段２５ａ、２５ｂ、２５ｄを一度に閉成すればよいはずである。 Here, in Comparative Example 1, the reason why the adjacent unit cell layers are discharged in a time-sharing manner so as not to be discharged at once will be described with reference to FIG. As in the above case, if only the voltage ΔV3 of the third cell layer 15c is lower than the voltages ΔV1, ΔV2, and ΔV4 of the remaining three cell layers 15a, 15b, and 15d, the first, second, The four three switching means 25a, 25b, and 25d should be closed at a time.

しかしながら、隣り合う第１、第２の単電池層１５ａ、１５ｂを一度に放電させるため第１、第２のスイッチング手段２５ａ、２５ｂを共に閉成したのでは、図８に示したように第１、第３の放電用抵抗２４ａ、２４ｃに想定外の大きな電流が流れてしまう。具体的に説明する。例えば、第１集電体４ａと第２集電体４ｂの間の電位差と、第２集電体４ｂと第３集電体４ｃの間の電位差とが等しいと仮定する。このとき、第１スイッチング手段２５ａの閉成によって第１集電体４ａと第２集電体４ｂの間の電位差（電圧）に応じた第１の電流（電流値をＩ１とする。）が第１、第２の放電用抵抗２４ａ、２４ｂを図示矢印（実線参照）の向きに流れる。同様に、第２スイッチング手段２５ｂの閉成によって第２集電体４ｂと第３集電体４ｃの間の電位差（電圧）に応じた第２の電流（電流値をＩ２とすると、Ｉ２＝Ｉ１である。）が第２、第３の放電用抵抗２４ｂ、２４ｃを図示矢印（実線参照）の向きに流れる。放電電流の流れはこれにとどまらず、第１、第２のスイッチング手段２５ａ、２５ｂの閉成によって第１集電体４ａと第３集電体４ｃの間の電位差（電圧）に応じた第３の電流（電流値をＩ３とすると、Ｉ３＝２×Ｉ１＝２×Ｉ２となる。）が第１、第３の放電用抵抗２４ａ、２４ｃを図示矢印（実線参照）の向きに流れる。このとき、第１放電用抵抗２４ａに流れる合計の電流値は、Ｉ１＋Ｉ３＝Ｉ１＋２×Ｉ１＝３×Ｉ１となり、当初予定していた電流値Ｉ１の３倍もの電流が流れてしまう。同様に、第３放電用抵抗２４ｃに流れる合計の電流値は、Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ２＋２×Ｉ２＝３×Ｉ２となり、当初予定していた電流値Ｉ２の３倍の電流が流れる。 However, if both the first and second switching means 25a and 25b are closed in order to discharge the adjacent first and second cell layers 15a and 15b at a time, as shown in FIG. An unexpectedly large current flows through the third discharging resistors 24a and 24c. This will be specifically described. For example, it is assumed that the potential difference between the first current collector 4a and the second current collector 4b is equal to the potential difference between the second current collector 4b and the third current collector 4c. At this time, the first current corresponding to the potential difference (voltage) between the first current collector 4a and the second current collector 4b (current value is I1) is closed by closing the first switching means 25a. The first and second discharge resistors 24a and 24b flow in the directions indicated by the arrows (see solid lines). Similarly, when the second switching means 25b is closed, a second current corresponding to the potential difference (voltage) between the second current collector 4b and the third current collector 4c (if the current value is I2, I2 = I1 Flows through the second and third discharging resistors 24b and 24c in the directions of the arrows (see solid lines). The flow of the discharge current is not limited to this, and a third current corresponding to the potential difference (voltage) between the first current collector 4a and the third current collector 4c by closing the first and second switching means 25a and 25b. Current (I3 = 2 × I1 = 2 × I2 when the current value is I3) flows through the first and third discharge resistors 24a and 24c in the directions indicated by the arrows (see solid lines). At this time, the total current value flowing through the first discharging resistor 24a is I1 + I3 = I1 + 2 × I1 = 3 × I1, and a current that is three times the current value I1 that was initially planned flows. Similarly, the total current value flowing through the third discharging resistor 24c is I2 + I3 = I2 + 2 × I2 = 3 × I2, and a current that is three times the current value I2 that was initially planned flows.

このように放電用抵抗に想定外の大きな電流が流れるのであれば、この想定外の大きな電流に対応して抵抗値の大きな放電用抵抗２４ａ〜２４ｅを採用すればよいとも考えられるが、そうなると、放電用抵抗２４ａ〜２４ｅに要するコストが上昇してしまう。そこで、比較例１では、電圧バランス回路２０を図５に示した構成のままとし、隣り合う単電池層を一度に放電させることがないように、図６、図７のように時分割で２段階の放電を行わせることにより、想定外の大きな電流が放電用抵抗を流れることを防止しつつ、電圧バランス回路２０のコストが上昇しないようにしたのである。 If an unexpectedly large current flows through the discharging resistor in this way, it is considered that the discharging resistors 24a to 24e having a large resistance value may be adopted corresponding to the unexpectedly large current. The cost required for the discharge resistors 24a to 24e increases. Therefore, in the comparative example 1, the voltage balance circuit 20 is kept as shown in FIG. 5, and the time is divided by 2 in a time-sharing manner as shown in FIGS. By performing the discharge in stages, the cost of the voltage balance circuit 20 is prevented from increasing while preventing an unexpectedly large current from flowing through the discharging resistor.

しかしながら、比較例１では、時分割で２段階の放電を行って電圧バランス制御を終了させるのであるから、１段階の放電で電圧バランス制御を終了させる場合よりも２倍の時間が必要となる。すなわち、電圧バランス制御の終了までに時間が長くかかるという問題がある。 However, in Comparative Example 1, the voltage balance control is terminated by performing two stages of discharge in a time-sharing manner, so that it takes twice as long as when the voltage balance control is terminated by one stage of discharge. That is, there is a problem that it takes a long time to finish the voltage balance control.

比較例１のこの問題を解決するため考えられた比較例２の電圧バランス制御回路図を図９に示す。図９において比較例１の図５と同一部分には同一番号を付している。 FIG. 9 shows a voltage balance control circuit diagram of the comparative example 2 which is considered to solve this problem of the comparative example 1. In FIG. 9, the same parts as those in FIG.

比較例２は、放電用抵抗２４ａ〜２４ｅに流れる電流値を可変制御することによって、複数の単電池層の放電を一度に行い得るように構成したものである。すなわち、図９に示したようにスイッチング手段に代えて、制御回路２９からの信号により制御されるトランジスタ２９ａ〜２９ｄを配置している。また、放電用抵抗２４ａ〜２４ｄに電圧検出用抵抗３０ａ〜３０ｅを直列に接続している。制御回路２９では、電圧検出用抵抗３０ａ〜３０ｅによって各集電体１５ａ〜１５ｅの電位を検出し、この電位した電位から各単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧を算出し、各単電池層１５ａ〜１５ｄの電圧が均一化するようにトランジスタ２９ａ〜２９ｄを用いて各放電用抵抗２４ａ〜２４ｅを流れる放電電流を同時に制御する。 The comparative example 2 is configured such that a plurality of unit cell layers can be discharged at a time by variably controlling the current value flowing through the discharge resistors 24a to 24e. That is, as shown in FIG. 9, transistors 29 a to 29 d controlled by signals from the control circuit 29 are arranged instead of the switching means. In addition, voltage detection resistors 30a to 30e are connected in series to the discharge resistors 24a to 24d. In the control circuit 29, the potentials of the current collectors 15a to 15e are detected by the voltage detection resistors 30a to 30e, the voltages of the unit cell layers 15a to 15d are calculated from the potentials, and the unit cell layers 15a to 15e are calculated. The discharge currents flowing through the discharge resistors 24a to 24e are simultaneously controlled using the transistors 29a to 29d so that the voltage of 15d becomes uniform.

比較例２によれば、上記ケースの場合に第１、第２、第４の単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄから一度に放電電流を流すことができるので、電圧バランス制御の終了までに時間が長くかかるということはない。しかしながら、比較例２では、制御回路２９から各トランジスタ２９ａ〜２９ｄに信号を出力しない無負荷時に各トランジスタ２９ａ〜２９ｄを暗電流が流れる。この暗電流は微小ではあっても各単電池層１５ａ〜１５ｄから流れてくる電流であるので、暗電流が流れるに任せていると、不必要に各単電池層１５ａ〜１５ｄの有する電気容量が消費されてしまう。そこで、各トランジスタ２９ａ〜２９ｄに暗電流が流れないようにするには、各トランジスタ２９ａ〜２９ｄと直列に常開のリレーを接続することが別途必要となる。 According to the comparative example 2, in the case described above, since the discharge current can flow from the first, second, and fourth cell layers 15a, 15b, and 15d at a time, it takes time to complete the voltage balance control. It doesn't take long. However, in Comparative Example 2, dark current flows through each of the transistors 29a to 29d when there is no load when no signal is output from the control circuit 29 to each of the transistors 29a to 29d. The dark current is a current that flows from each of the cell layers 15a to 15d even if it is very small. Therefore, if the dark current is left to flow, the electric capacity of each of the cell layers 15a to 15d is unnecessarily increased. It will be consumed. Therefore, in order to prevent dark current from flowing through each of the transistors 29a to 29d, it is necessary to connect a normally open relay in series with each of the transistors 29a to 29d.

さて、比較例１で放電用抵抗を想定外の大きな電流が流れてしまう原因は、隣り合う単電池層の間で、放電用抵抗や放電用配線などの部品を共用することになっているためである。例えば、図６、図７に示したように第２放電用抵抗２４ｂは、第１単電池層１５ａの放電にも、また第２単電池層１５ｂの放電にも用いられている。また、第２放電用配線２２ｂには、第１単電池層１５ａの放電時には右から左に向けて電流が流れ、第２単電池層１５ｂの放電時には左から右に向けて電流が流れる。 Now, the reason why the unexpected large current flows through the discharge resistor in the comparative example 1 is that components such as the discharge resistor and the discharge wiring are shared between the adjacent single cell layers. It is. For example, as shown in FIGS. 6 and 7, the second discharging resistor 24b is used for discharging the first unit cell layer 15a and also for discharging the second unit cell layer 15b. In addition, a current flows from the right to the left when the first cell layer 15a is discharged, and a current flows from the left to the right when the second cell layer 15b is discharged.

そこで第１実施形態は、隣り合う単電池層の間で放電用抵抗や放電用配線などの部品を共用することがないように、言い換えると各単電池層毎に放電回路を独立に接続することとしたものである。ここで「独立に接続する」とは隣り合う単電池層の間で放電用抵抗や放電用配線などの部品を共用しない、という意味である。すなわち、第１放電回路２０ａを構成している各部品は第１単電池層１５ａの放電のためだけに、第２放電回路２０ｂを構成している各部品は第２単電池層１５ｂの放電のためだけに、第３放電回路２０ｃを構成している各部品は第３単電池層１５ｃの放電のためだけに、第４放電回路２０ｄを構成している各部品は第４単電池層１５ｄの放電のためだけに用いられる。 Therefore, in the first embodiment, the discharge circuit is connected independently for each cell layer so as not to share components such as a discharge resistor and a discharge wiring between adjacent cell layers. It is what. Here, “independently connected” means that components such as a discharge resistor and a discharge wiring are not shared between adjacent cell layers. That is, each component constituting the first discharge circuit 20a is only for discharging the first cell layer 15a, and each component constituting the second discharge circuit 20b is for discharging the second cell layer 15b. For this reason, each component constituting the third discharge circuit 20c is only for discharging the third cell layer 15c, and each component constituting the fourth discharge circuit 20d is formed on the fourth cell layer 15d. Used only for discharging.

この結果、第１実施形態においては、比較例２のようにトランジスタのような高価な部品を用いなくとも、複数の単電池層１５ａ〜１５ｄから一度に放電を行わせることができることになった。 As a result, in the first embodiment, it is possible to discharge from the plurality of unit cell layers 15a to 15d at a time without using expensive parts such as transistors as in Comparative Example 2.

その一方で、第２放電用端子３１ｂと第３放電用端子３１ｃの間は第２集電体４ｂ及び電極活物質層５、６を介して、第４放電用端子３１ｄと第５放電用端子３１ｅの間は第３集電体４ｃ及び電極活物質層５、６を介して、第６放電用端子３１ｆと第７放電用端子３１ｇの間は第４集電体４ｄ及び電極活物質層５、６を介して電気的に接続されている。このため、第２、第３、第４の集電体４ｂ、４ｃ、４ｄの面内及び電極活物質層５、６の面内の電流の流れる方向の抵抗値が放電用抵抗２４ａ〜２４ｄの抵抗値と同程度であるとすると、上記のケースでは、電圧バランス制御時に、第１放電用抵抗２４ａを流れた後の電流が第２集電体４ｂ及び正極活物質層５を通過して第２放電用抵抗２４ｂをも流れる事態が考えられる。このとき流れる電流は、もともと第２単電池層１５ｂから出た放電電流でなく、第２放電用抵抗２４ｂを流れる放電電流を増加させてしまうこととなる。 On the other hand, the fourth discharge terminal 31d and the fifth discharge terminal are provided between the second discharge terminal 31b and the third discharge terminal 31c via the second current collector 4b and the electrode active material layers 5 and 6. The third current collector 4c and the electrode active material layers 5 and 6 are provided between 31e, and the fourth current collector 4d and the electrode active material layer 5 are provided between the sixth discharge terminal 31f and the seventh discharge terminal 31g. , 6 are electrically connected. Therefore, the resistance values in the direction of current flow in the planes of the second, third, and fourth current collectors 4b, 4c, and 4d and in the planes of the electrode active material layers 5 and 6 are the discharge resistances 24a to 24d. In the above case, when the voltage balance control is performed, the current after flowing through the first discharge resistor 24a passes through the second current collector 4b and the positive electrode active material layer 5 in the above case. It is conceivable that the two-discharge resistor 24b also flows. The current flowing at this time increases the discharge current flowing through the second discharge resistor 24b, not the discharge current originally from the second cell layer 15b.

しかしながら、実際には、第２、第３、第４の集電体４ｂ、４ｃ、４ｄの面内及び電極活物質層５、６の面内の電流の流れる方向の抵抗値は放電用抵抗２４ａ〜２４ｄの抵抗値と比較して少なくとも１桁以上高くなっている。つまり、第２放電用端子３１ｂと第３放電用端子３１ｃの間、第４放電用端子３１ｄと第５放電用端子３１ｅの間、第６放電用端子３１ｆと第７放電用端子３１ｇの間には放電用抵抗２４ａ〜２４ｄの抵抗値よりも大きな高抵抗体（集電体４ｂ、４ｃ、４ｄ及び電極活物質層５、６）が介在する。このため、上記ケースで図４に示したように、第１、第２、第４の単電池層１５ａ、１５ｂ、１５ｄから放電させる場合に、第１放電用抵抗２４ａを流れた後の放電電流がさらに第２集電体４ｂや正極活物質層５を介して第２放電用抵抗２４ｂを流れる（第２放電用抵抗２４ｂを流れる放電電流が増加する）ことはない。言い換えると、第１単電池層１５ａを放電させるときには、第１単電池層１５ａから流れ出す放電電流は第１単電池層１５ａに対して専用に設けられている第１放電用抵抗２４ａを流れるのみで、第１単電池層１５ａと隣り合う第２単電池層１５ｂに対して専用に設けられている第２放電用抵抗２４ｂまでをも流れることはないのである。 However, actually, the resistance value in the direction of current flow in the planes of the second, third, and fourth current collectors 4b, 4c, and 4d and in the planes of the electrode active material layers 5 and 6 is the discharge resistance 24a. It is at least one digit higher than the resistance value of ˜24d. That is, between the second discharge terminal 31b and the third discharge terminal 31c, between the fourth discharge terminal 31d and the fifth discharge terminal 31e, and between the sixth discharge terminal 31f and the seventh discharge terminal 31g. Includes a high resistance (current collectors 4b, 4c, 4d and electrode active material layers 5, 6) larger than the resistance values of the discharge resistors 24a to 24d. Therefore, as shown in FIG. 4 in the above case, when discharging from the first, second, and fourth unit cell layers 15a, 15b, and 15d, the discharge current after flowing through the first discharge resistor 24a However, the second discharge resistor 24b does not flow through the second current collector 4b or the positive electrode active material layer 5 (the discharge current flowing through the second discharge resistor 24b does not increase). In other words, when discharging the first unit cell layer 15a, the discharge current flowing out from the first unit cell layer 15a only flows through the first discharge resistor 24a provided exclusively for the first unit cell layer 15a. Even the second discharge resistor 24b provided exclusively for the second cell layer 15b adjacent to the first cell layer 15a does not flow.

ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。 Here, the function and effect of the first embodiment will be described.

第１実施形態では、集電体４の一方の面に正極活物質層５を他方の面に負極活物質層６を形成した双極型電極３と、その内部をイオンが移動する電解質層７とを、隣り合う当該双極型電極３の正極活物質層５と負極活物質層６とが当該電解質層７を介して向き合うように積層することにより複数の単電池層１５ａ〜１５ｄが積層された発電要素２を有し、各単電池層１５ａ〜１５ｄに対してスイッチング手段２５ａ〜２５ｄ及び放電抵抗２４ａ〜２４ｄを連結（直列接続）した放電回路２０ａ〜２０ｄを独立に接続する。第１実施形態によれば、隣り合う独立した放電回路２０ａ〜２０ｄの間に高抵抗の集電体４ｂ、４ｃ、４ｄ及び高抵抗の電極活物質層（５、６）が介装された回路が構成される。このため、隣り合うスイッチング手段２５ａ〜２５ｄを共に閉成しても高抵抗の集電体４ｂ、４ｃ、４ｄや高抵抗の電極活物質層（５、６）を大電流が流れることがないので、複数の単電池層１５ａ〜１５ｄから一度に放電させることができ、電圧バランス制御を終了するまでの時間を短縮できる。 In the first embodiment, the bipolar electrode 3 in which the positive electrode active material layer 5 is formed on one surface of the current collector 4 and the negative electrode active material layer 6 is formed on the other surface, and the electrolyte layer 7 in which ions move inside. Are stacked such that the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 of the adjacent bipolar electrode 3 face each other with the electrolyte layer 7 therebetween, whereby a plurality of unit cell layers 15a to 15d are stacked. The discharge circuit 20a-20d which has the element 2 and connected (series connection) switching means 25a-25d and discharge resistance 24a-24d with respect to each cell layer 15a-15d is connected independently. According to the first embodiment, a circuit in which high-resistance current collectors 4b, 4c, and 4d and high-resistance electrode active material layers (5, 6) are interposed between adjacent independent discharge circuits 20a to 20d. Is configured. Therefore, even if the adjacent switching means 25a to 25d are closed together, a large current does not flow through the high-resistance current collectors 4b, 4c, and 4d and the high-resistance electrode active material layers (5 and 6). The plurality of unit cell layers 15a to 15d can be discharged at a time, and the time until the voltage balance control is completed can be shortened.

第１実施形態では、１つの集電体の面上において放電電流が流れ出す側の放電用端子３１ａ、３１ｃ、３１ｅ、３１ｇと放電電流が流れてくる側の放電用端子３１ｂ、３１ｄ、３１ｆ、３１ｈとを点対称の位置の周縁部かつ短辺側の周縁部に取り付けるようにしている。第１実施形態によれば、放電電流が流れ出す側の放電用端子と放電電流が流れてくる側の放電用端子との取り付け位置が互いに離れているので、放電電流が流れ出す側の放電用端子と放電電流が流れてくる側の放電用端子との間の集電体及び電極活物質層がより高抵抗化し、隣り合うスイッチング手段を共に閉成した際の放電電流の増加を防止できる。 In the first embodiment, the discharge terminals 31a, 31c, 31e, 31g on the side where the discharge current flows on the surface of one current collector and the discharge terminals 31b, 31d, 31f, 31h on the side where the discharge current flows are arranged. Are attached to the peripheral part of the point-symmetrical position and the peripheral part on the short side. According to the first embodiment, since the attachment positions of the discharge terminal on the discharge current flowing side and the discharge terminal on the discharge current flowing side are separated from each other, the discharge terminal on the discharge current flowing side The current collector and the electrode active material layer between the discharge terminal on the side where the discharge current flows become higher in resistance, and an increase in the discharge current when the adjacent switching means are closed together can be prevented.

第１実施形態によれば、単電池層１５ａ〜１５ｄの放電時（電圧バランス制御時）に集電体４ａ〜４ｅの面内の電流の流れる方向の抵抗値は放電用抵抗２４ａ〜２４ｄの抵抗値と比較して少なくとも１桁以上高くなるようにしているので、集電体４ａ〜４ｅがさらに高抵抗化し、隣り合うスイッチング手段を共に閉成した際の放電電流の増加を防止できる。 According to the first embodiment, when the cell layers 15a to 15d are discharged (voltage balance control), the resistance values in the direction of current flow in the surfaces of the current collectors 4a to 4e are the resistances of the discharge resistors 24a to 24d. Since the current collectors 4a to 4e have a higher resistance than the value, the current collectors 4a to 4e can be further increased in resistance, and an increase in discharge current when the adjacent switching means are closed together can be prevented.

図１０は第２実施形態の電圧バランス制御回路図で、第１実施形態の図２と同一部分には同一番号を付している。図１１は第２実施形態の集電体及び負極活物質層の部分の概略平面図を縦に並べた図で、第１実施形態の図３と同一部分には同一番号を付している。 FIG. 10 is a voltage balance control circuit diagram of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts as those of FIG. 2 of the first embodiment. FIG. 11 is a diagram in which schematic plan views of the current collector and negative electrode active material layer portions of the second embodiment are vertically arranged. The same portions as those in FIG. 3 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

第１実施形態は、図３に示したように、短辺側と長辺側とを有する扁平な長方形状の集電体４ａ〜４ｅの面上において短辺側の周縁部に８つの放電用端子３１ａ〜３１ｈを取り付けたものであった。第２実施形態は、図１１に示したように、この各放電用端子３１ａ〜３１ｈの取り付けられる短辺側の周縁部に所定の幅で金属板などからなる良導体４１ａ〜４１ｈを配置したものである。 In the first embodiment, as shown in FIG. 3, eight discharge electrodes are provided on the peripheral edge of the short side on the surface of the flat rectangular current collectors 4a to 4e having the short side and the long side. Terminals 31a to 31h were attached. In the second embodiment, as shown in FIG. 11, good conductors 41 a to 41 h made of a metal plate or the like with a predetermined width are arranged on the peripheral portion on the short side to which the discharge terminals 31 a to 31 h are attached. is there.

面内の電流の流れる方向の内部抵抗が相対的に大きい（例えば抵抗率が０．０１Ωｃｍ以上）集電体４ａ〜４ｅの周縁部に放電用端子３１ａ〜３１ｈを取り付け、この放電用端子３１ａ〜３１ｈから放電させたとき、正極活物質層５や負極活物質層６と接する部位の集電体全体に一定でない電位分布が生じる。放電用端子に近い部位ほど放電用端子より遠い部位よりも相対的に多くの放電電流が流れるため、放電用端子に近い部位の電位の低下が放電用端子より遠い部位よりも相対的に大きくなる。 The discharge terminals 31a to 31h are attached to the peripheral portions of the current collectors 4a to 4e with relatively large internal resistance in the direction in which the current flows in the plane (for example, the resistivity is 0.01 Ωcm or more). When discharged from 31h, a non-constant potential distribution is generated in the entire current collector in a portion in contact with the positive electrode active material layer 5 or the negative electrode active material layer 6. Since the portion closer to the discharge terminal flows a relatively larger amount of discharge current than the portion farther from the discharge terminal, the potential drop in the portion closer to the discharge terminal is relatively larger than the portion farther from the discharge terminal. .

これに対して、第２実施形態では、放電用端子３１ａ〜３１ｈの取り付けられる短辺側の周縁部に所定の幅で金属板などからなる良導体４１ａ〜４１ｈを配置することで、放電用端子３１ａ〜３１ｈに向かって放電電流が集中するのではなく、幅のある良導体４１ａ〜４１ｈに向かって放電電流が均等に流れる。すなわち、集電体の面内を放電電流が一箇所に集中して流れることがないので、良導体４１ａ〜４１ｈを配置していない集電体の場合と比較して、電圧バランス制御時に生じる集電体の電位分布を緩和できることとなる。 On the other hand, in the second embodiment, the discharge terminals 31a are arranged by arranging the good conductors 41a to 41h made of a metal plate or the like with a predetermined width on the peripheral portion on the short side where the discharge terminals 31a to 31h are attached. The discharge current does not concentrate toward ~ 31h, but the discharge current flows uniformly toward the wide good conductors 41a to 41h. That is, since the discharge current does not flow in a concentrated manner in the surface of the current collector, the current collector generated during the voltage balance control is compared with the current collector in which the good conductors 41a to 41h are not arranged. The potential distribution of the body can be relaxed.

なお、電圧検出用端子３１ｉの取り付けられる第５集電体４１ａの短辺側の周縁部には良導体を設けていない。これは、集電体の面内に電位分布が生じるのは集電体から放電させるためであるところ、電圧検出用端子３１ｉを介して放電させることがないので、電圧検出用端子３１ｉの近傍の集電体の面内に電位分布が生じることはない。よって、良導体を設ける必要がないためである。 In addition, the good conductor is not provided in the peripheral part of the short side of the 5th electrical power collector 41a to which the voltage detection terminal 31i is attached. This is because the potential distribution is generated in the plane of the current collector because it is discharged from the current collector, but it is not discharged via the voltage detection terminal 31i. There is no potential distribution in the plane of the current collector. Therefore, it is not necessary to provide a good conductor.

第２実施形態によれば、放電用端子３１ａ〜３１ｈの取り付けられる短辺側の周縁部に良導体４１ａ〜４１ｈを配置し、この良導体４１ａ〜４１ｈに放電用端子３１ａ〜３１ｈを取り付けるので、放電用端子を短辺側の周縁部にそのまま取り付けた場合と比較して集電体１５ａ〜１５ｄの面内の電圧分布を緩和できる。 According to the second embodiment, the good conductors 41a to 41h are arranged on the peripheral edge on the short side to which the discharge terminals 31a to 31h are attached, and the discharge terminals 31a to 31h are attached to the good conductors 41a to 41h. Compared with the case where the terminal is directly attached to the peripheral portion on the short side, the in-plane voltage distribution of the current collectors 15a to 15d can be relaxed.

実施形態では、放電用抵抗２４ａ〜２４ｄを一方の放電用配線３２ｂ、３２ｄ、３２ｆ、３２ｈに介装する場合で説明したが、他方の放電用配線３２ａ、３２ｃ、３２ｅ、３２ｇに放電用抵抗２４ａ〜２４ｄを介装してもかまわない。 In the embodiment, the case where the discharge resistors 24a to 24d are interposed in one of the discharge wires 32b, 32d, 32f, and 32h has been described. However, the discharge resistor 24a is connected to the other discharge wires 32a, 32c, 32e, and 32g. ~ 24d may be interposed.

実施形態では、集電体は短辺側と長辺側とを有する扁平な長方形状である場合で説明したが、４つの同じ長さの辺を有する扁平な正方形状である場合にも本発明の適用がある。 In the embodiment, the current collector is described as having a flat rectangular shape having a short side and a long side. However, the present invention is also applicable to a case where the current collector has a flat square shape having four sides having the same length. There is application of.

１スタック（双極型二次電池）
２電池要素
３双極型電極
４集電体
５正極活物質層
６負極活物質層
７電解質層
１５単電池層
２０、電圧バランス回路
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ放電回路
２４ａ〜２４ｄ放電用抵抗
２５ａ〜２５ｄスイッチング手段
３１ａ〜３１ｈ放電用端子
３２ａ〜３２ｈ放電用配線
２９制御回路 1 stack (bipolar secondary battery)
2 Battery Element 3 Bipolar Electrode 4 Current Collector 5 Positive Electrode Active Material Layer 6 Negative Electrode Active Material Layer 7 Electrolyte Layer 15 Single Cell Layer 20, Voltage Balance Circuit 20a, 20b, 20c, 20d Discharge Circuit 24a-24d Discharge Resistance 25a 25d Switching means 31a to 31h Discharge terminal 32a to 32h Discharge wiring 29 Control circuit

Claims

集電体の一方の面に正極活物質層を他方の面に負極活物質層を形成した双極型電極と、その内部をイオンが移動する電解質層とを、隣り合う当該双極型電極の正極活物質層と負極活物質層とが当該電解質層を介して向き合うように積層することにより複数の単電池層が積層された発電要素を有し、
前記複数の各集電体は一方と他方の２つの短辺側と２つの長辺側とを有する扁平な長方形状であり、
スイッチング手段及び放電用抵抗の直列接続の両端に、スイッチング手段を閉成したとき放電電流が流れ出す側の第１放電用端子と前記放電電流が流れてくる側の第２放電用端子とで構成される一対の放電用端子を有する放電回路を複数備え、
前記複数の集電体の前記一方の短辺側の各周縁部に対して前記積層する方向に前記第１放電用端子と前記第２放電用端子とが交互に配置されるように、同じく前記複数の集電体の前記他方の短辺側の各周縁部に対して前記積層する方向に前記第１放電用端子と前記第２放電用端子とが交互に配置されるように、前記放電回路を順に取り付けると共に、
１つの集電体の面上において前記一方の短辺側の周縁部に前記第２放電用端子が取り付けられるとき、前記他方の短辺側の周縁部に前記第１放電用端子が取り付けられることを特徴とする双極型二次電池。 A bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one side of a current collector and a negative electrode active material layer is formed on the other side of the current collector, and an electrolyte layer in which ions move, are connected to the positive electrode active material of the adjacent bipolar electrode. A power generation element in which a plurality of unit cell layers are laminated by laminating a material layer and a negative electrode active material layer so as to face each other through the electrolyte layer,
Each of the plurality of current collectors has a flat rectangular shape having one and the other two short sides and two long sides,
At both ends of the series connection of the switching means and the discharge resistor, a first discharge terminal on the side from which discharge current flows when the switching means is closed and a second discharge terminal on the side from which the discharge current flows are configured. A plurality of discharge circuits having a pair of discharge terminals,
Similarly, the first discharge terminals and the second discharge terminals are alternately arranged in the stacking direction with respect to each peripheral portion on the one short side of the plurality of current collectors. The discharge circuit is arranged such that the first discharge terminals and the second discharge terminals are alternately arranged in the stacking direction with respect to each peripheral portion on the other short side of the plurality of current collectors. Are attached in order,
When the second discharge terminal is attached to the peripheral portion on the one short side on the surface of one current collector, the first discharge terminal is attached to the peripheral portion on the other short side. A bipolar secondary battery characterized by

１つの集電体の面上において前記第１放電用端子と前記第２放電用端子とを点対称の位置の周縁部かつ前記短辺側の周縁部に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の双極型二次電池。 To claim 1, wherein the mounting and the second discharging terminal and the first discharging terminal to the peripheral portion and the peripheral portion of the short side of the position of point symmetry on one surface of the collector The bipolar secondary battery as described.

前記単電池層の放電時に前記集電体の面内の電流の流れる方向の抵抗値が前記放電用抵抗の抵抗値と比較して少なくとも１桁以上高いことを特徴とする請求項１または２に記載の双極型二次電池。 To claim 1 or 2, characterized in resistance of the current flow direction in the plane of the current collector is higher at least one order of magnitude or more as compared with the resistance value of the discharge resistor during discharge of the unit cell layer The bipolar secondary battery as described.

前記第１または第２の放電用端子の取り付けられる短辺側の周縁部に良導体を配置し、この良導体に前記第１または第２の放電用端子を取り付けることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の双極型電極。 Wherein placing the conductor in the first or the periphery of the short side attached the second discharge terminal, claims 1 to 3, characterized in that attaching said first or second discharge terminal to the conductor The bipolar electrode according to any one of the above.