JP6102730B2 - Hybrid battery system - Google Patents
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Description
本発明は、電解液電池と全固体電池とを含むハイブリッド電池システムに関する。 The present invention relates to a hybrid battery system including an electrolyte battery and an all-solid battery.
近年、自動車、パソコン、携帯電話、及びタブレット端末等の電源として、小型で高性能な電池の開発が求められている。このような電池として、液体の電解質を用いた電解液電池と並んで、固体の電解質を用いた全固体電池の開発が盛んに行われている。また、全固体電池と電解液電池とを組み合わせて使用する「ハイブリッド電池システム」が知られている。例えば、特許文献１には、電解液電池と特定の硫化物固体電解質を含む全固体電池とを組み合わせることによって、電解液電池が作動困難な低温においても始動し得るハイブリッド電池システムが記載されている。 In recent years, there has been a demand for the development of small, high-performance batteries as power sources for automobiles, personal computers, mobile phones, tablet terminals, and the like. As such a battery, along with an electrolyte battery using a liquid electrolyte, an all-solid battery using a solid electrolyte has been actively developed. Further, a “hybrid battery system” that uses a combination of an all-solid battery and an electrolyte battery is known. For example, Patent Document 1 describes a hybrid battery system that can start even at a low temperature at which an electrolyte battery is difficult to operate by combining an electrolyte battery and an all-solid battery containing a specific sulfide solid electrolyte. .
ところで、電池は、高温になると、例えば電極活物質の溶出、又は電解質の分解反応等に伴って、ガスを発生することがある。そのため、電池は、一般に、ガスを排気するための排気ダクトを有している。 By the way, when a battery becomes high temperature, for example, elution of an electrode active material or decomposition reaction of an electrolyte may generate a gas. Therefore, the battery generally has an exhaust duct for exhausting gas.
ガスを効果的に排気するには、排気ダクトは大きいことが好ましいが、大きな排気ダクトは、電池のエネルギー密度の低下につながる。そのため、電池の体積に対する排気ダクトの体積の割合を低減する試みが行われている。例えば、特許文献２には、第一の電池室と、第二の電池室と、可動部材で二分された排気ダクトとを備える電池モジュールが記載されている。また、特許文献３には、電池モジュールのエンドプレートの内部に設けられた、ガスを案内するための配管と、電池ボックスの下部に設けられた排気ダクトとを備える電池が記載されている。
To exhaust gas effectively, the exhaust duct is preferably large, but the large exhaust duct leads to a decrease in the energy density of the battery. Therefore, attempts have been made to reduce the ratio of the volume of the exhaust duct to the volume of the battery. For example, Patent Document 2 describes a battery module that includes a first battery chamber, a second battery chamber, and an exhaust duct that is bisected by a movable member.
一般に、電解液電池から生ずるガスの量は、同じ体積の全固体電池から生ずるガスの量より多い。したがって、一般に、電解液電池から生ずるガスを排気するための排気ダクトの体積は、同じ体積の全固体電池から生ずるガスを排気するための排気ダクトの体積と比較して大きくなっている。 In general, the amount of gas generated from an electrolyte battery is greater than the amount of gas generated from an all-solid battery of the same volume. Therefore, generally, the volume of the exhaust duct for exhausting the gas generated from the electrolyte battery is larger than the volume of the exhaust duct for exhausting the gas generated from the same solid-state battery.
以下、電解液電池から生ずるガスを排気するための排気ダクトを「電解液電池の排気ダクト」ともいい、全固体電池から生ずるガスを排気するための排気ダクトを「全固体電池の排気ダクト」ともいう。 Hereinafter, the exhaust duct for exhausting the gas generated from the electrolyte battery is also referred to as “exhaust duct of the electrolyte battery”, and the exhaust duct for exhausting the gas generated from the all solid battery is also referred to as “exhaust duct of the all solid battery”. Say.
本発明は、全固体電池と電解液電池とを含むハイブリッド電池システムであって、電解液電池の異常を効果的に防止することができる、安全なハイブリッド電池システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hybrid battery system including an all-solid battery and an electrolyte battery, and a safe hybrid battery system that can effectively prevent abnormality of the electrolyte battery.
本発明は、全固体電池と電解液電池とを有するハイブリッド電池システムであって、ハイブリッド電池システムに通電したときの全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早く、それによって、電解液電池より、全固体電池の方が早く所定の異常基準に達し、かつ全固体電池が所定の異常基準に達したことを検知して、ハイブリッド電池システムを制御する制御装置を有する、ハイブリッド電池システムを提供する。 The present invention is a hybrid battery system having an all-solid battery and an electrolyte battery, wherein the temperature rise of the all-solid battery when the hybrid battery system is energized is faster than the temperature rise of the electrolyte battery, thereby A hybrid battery system having a control device for controlling the hybrid battery system by detecting that the all-solid battery has reached a predetermined abnormality standard earlier than the liquid battery and the all-solid battery has reached a predetermined abnormality standard I will provide a.
本発明によれば、電解液電池よりも安定である全固体電池を基準にハイブリッド電池システムを制御することができるため、電解液電池の異常を効果的に防止することができる安全なハイブリッド電池システムが提供される。 According to the present invention, the hybrid battery system can be controlled based on an all-solid battery that is more stable than the electrolyte battery, and therefore, a safe hybrid battery system that can effectively prevent abnormality of the electrolyte battery. Is provided.
また、その結果として、本発明のハイブリッド電池システムは、電解液電池から発生する可能性のあるガスの量を低減し、又はなくすことができるため、電解液電池の排気ダクトの体積を低減し、又はなくすことができる。 As a result, the hybrid battery system of the present invention can reduce or eliminate the amount of gas that may be generated from the electrolyte battery, thereby reducing the volume of the exhaust duct of the electrolyte battery, Or it can be eliminated.
《ハイブリッド電池システム》
本発明のハイブリッド電池システムは、全固体電池と電解液電池とを有するハイブリッド電池システムであって、ハイブリッド電池システムに通電したときの全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早く、それによって、電解液電池より、全固体電池の方が早く所定の異常基準に達し、かつ全固体電池が所定の異常基準に達したことを検知して、ハイブリッド電池システムを制御する制御装置を有する、ハイブリッド電池システムである。
《Hybrid battery system》
The hybrid battery system of the present invention is a hybrid battery system having an all-solid battery and an electrolyte battery, and the temperature rise of the all-solid battery when the hybrid battery system is energized is faster than the temperature rise of the electrolyte battery, Accordingly, the control device controls the hybrid battery system by detecting that the all solid state battery reaches the predetermined abnormality standard earlier than the electrolyte battery, and that the all solid state battery reaches the predetermined abnormality standard. A hybrid battery system.
一般に、液体の電解質は固体の電解質より化学的に不安定であるため、従来のハイブリッド電池システムでは、異常時において、全固体電池より電解液電池の方が早く昇温し、早く電圧が上昇し、かつ／又は早く多くのガスを発生する。また、電解液電池のガスの発生量は、全固体電池のガスの発生量より多く、したがって、一般に、電解液電池は全固体電池より大きな排気ダクトを必要とする。 In general, liquid electrolytes are chemically more unstable than solid electrolytes, so in conventional hybrid battery systems, the electrolyte battery temperature rises faster than the all-solid battery during abnormal conditions, and the voltage rises faster. And / or generate a lot of gas quickly. Also, the amount of gas generated in the electrolyte battery is larger than the amount of gas generated in the all-solid battery, and therefore, generally, the electrolyte battery requires a larger exhaust duct than the all-solid battery.
一方、本発明のハイブリッド電池システムにおいては、異常時において、電解液電池よりも安定である全固体電池の方が早く昇温するようにしていることにより、電解液電池よりも全固体電池の方が早く異常基準に達し、例えば早く電圧が所定の値以上に上昇し、又は早く所定量のガスを発生するようにすることができる。したがって、全固体電池の温度、電圧、ガスの発生量等を検知することによって、全固体電池を基準にハイブリッド電池システムを制御することができ、電解液電池の異常をより効果的に防止することができるため、より安全なハイブリッド電池システムが提供される。 On the other hand, in the hybrid battery system of the present invention, the temperature of the all-solid battery, which is more stable than the electrolyte battery, is higher than that of the electrolyte battery in an abnormal state. It is possible to quickly reach the abnormality standard, for example, to quickly increase the voltage to a predetermined value or higher, or to quickly generate a predetermined amount of gas. Therefore, by detecting the temperature, voltage, gas generation amount, etc. of the all solid state battery, the hybrid battery system can be controlled based on the all solid state battery, and the abnormality of the electrolyte battery can be prevented more effectively. Therefore, a safer hybrid battery system is provided.
その結果として、本発明のハイブリッド電池システムにおいては、電解液電池の体積に対する電解液電池の排気ダクトの体積の割合を、全固体電池の体積に対する全固体電池の排気ダクトの体積の割合以下に低減することができ、又はなくすことができる。 As a result, in the hybrid battery system of the present invention, the ratio of the volume of the exhaust duct of the electrolyte battery to the volume of the electrolyte battery is reduced below the ratio of the volume of the exhaust duct of the all solid battery to the volume of the all solid battery. Can be or can be eliminated.
本発明のハイブリッド電池システムは、全固体電池と電解液電池とを、任意に直列に、並列に、又はその組み合わせで有する。本発明のハイブリッド電池システムが、ハイブリッド電池システムの少なくとも一部において全固体電池と電解液電池とを直列に有する場合、ハイブリッド電池システムの制御がより容易となる。 The hybrid battery system of the present invention has an all-solid battery and an electrolyte battery, optionally in series, in parallel, or a combination thereof. When the hybrid battery system of the present invention has an all-solid battery and an electrolyte battery in series in at least a part of the hybrid battery system, the control of the hybrid battery system becomes easier.
本発明のハイブリッド電池システムにおいて、全固体電池と電解液電池とは同じ種類の金属イオンを使用した電池とすることができ、異なる種類の金属イオンを使用した電池であってもよい。全固体電池と電解液電池とが同種類の金属イオンを使用した電池である場合、本発明のハイブリッド電池システムの制御は、より容易となることがある。 In the hybrid battery system of the present invention, the all-solid battery and the electrolyte battery can be batteries using the same type of metal ions, and may be batteries using different types of metal ions. When the all-solid battery and the electrolyte battery are batteries using the same type of metal ions, the control of the hybrid battery system of the present invention may be easier.
〈全固体電池〉
本発明において、全固体電池とは、常温、例えば１５℃〜２５℃において、構成成分が固体である電池をいう。全固体電池としては、限定されないが、例えばリチウムイオン全固体電池、ナトリウムイオン全固体電池、カルシウムイオン全固体電池等の金属イオン全固体電池が挙げられる。
<All-solid battery>
In the present invention, an all-solid battery refers to a battery whose constituent components are solid at room temperature, for example, 15 ° C. to 25 ° C. Examples of the all solid state battery include, but are not limited to, a metal ion all solid state battery such as a lithium ion all solid state battery, a sodium ion all solid state battery, and a calcium ion all solid state battery.
〈電解液電池〉
本発明において、電解液電池とは、常温、例えば１５℃〜２５℃において液体である電解質を用いた電池をいう。電解液電池としては、限定されないが、例えばリチウムイオン電解液電池、ナトリウムイオン電解液電池、カルシウムイオン電解液電池等の金属イオン電解液電池が挙げられる。
<Electrolyte battery>
In the present invention, the electrolyte battery refers to a battery using an electrolyte that is liquid at room temperature, for example, 15 ° C. to 25 ° C. Examples of the electrolyte battery include, but are not limited to, metal ion electrolyte batteries such as lithium ion electrolyte batteries, sodium ion electrolyte batteries, and calcium ion electrolyte batteries.
〈電池の昇温〉
本発明におけるハイブリッド電池システムは、ハイブリッド電池システムに通電したときの全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早い。ここで、通電とは、放電及び任意に充電を指す。
<Battery temperature rise>
In the hybrid battery system of the present invention, the temperature rise of the all solid state battery is faster than the temperature rise of the electrolyte battery when the hybrid battery system is energized. Here, energization refers to discharging and optionally charging.
ハイブリッド電池システムに通電したときの全固体電池の昇温を、電解液電池の昇温より早くする方法としては、限定されないが、例えば、全固体電池からの放熱量を低減すること、及び／又は全固体電池から発生するジュール熱を増大すること等が挙げられる。 A method for increasing the temperature of the all-solid battery when the hybrid battery system is energized to be faster than the temperature of the electrolyte battery is not limited, for example, reducing the amount of heat released from the all-solid battery, and / or For example, increasing Joule heat generated from an all-solid battery.
全固体電池からの放熱量を低減する方法としては、例えば、全固体電池の一部若しくは全部を断熱材で覆うことによって断熱すること、及び／又は全固体電池の表面積を電解液電池と比較して小さくすること等が挙げられる。 Examples of a method for reducing the amount of heat released from the all solid state battery include heat insulation by covering a part or all of the all solid state battery with a heat insulating material, and / or comparing the surface area of the all solid state battery with the electrolyte battery. And making it smaller.
断熱材としては、限定されないが、例えば、セルロースファイバー等の木質繊維材料、羊毛、又は炭化コルク等の天然材料、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、ウレタンフォーム、又はフェノールフォーム等の樹脂材料、並びにガラスウール、又はロックウール等の無機繊維材料が挙げられる。 Examples of the heat insulating material include, but are not limited to, a wood fiber material such as cellulose fiber, a natural material such as wool or carbonized cork, a resin material such as expanded polystyrene, expanded polyethylene, urethane foam, or phenol foam, and glass wool, Or inorganic fiber materials, such as rock wool, are mentioned.
全固体電池の表面積を電解液電池と比較して小さくする方法としては、限定されないが、例えば、シート型、角形、又はボックス型等の略直方体形状を有する電池の場合、全固体電池の形状を、電解液電池の形状よりも、立方体に近い形状にすることが考えられる。また、ボタン型、円筒型等の略円筒形状を有する電池の場合、全固体電池における底面の直径：高さの比を、電解液電池における比よりも、１：１に近づけることが考えられる。 The method of reducing the surface area of the all-solid battery as compared with the electrolyte battery is not limited. For example, in the case of a battery having a substantially rectangular parallelepiped shape such as a sheet type, a square shape, or a box type, the shape of the all-solid battery is It is conceivable to make the shape closer to a cube than the shape of the electrolyte battery. In the case of a battery having a substantially cylindrical shape such as a button type or a cylindrical type, it is conceivable that the diameter: height ratio of the bottom surface in the all solid state battery is closer to 1: 1 than the ratio in the electrolyte battery.
全固体電池から発生するジュール熱を増大する方法としては、例えば、全固体電池の固体電解質層の厚みを増大すること等によって内部抵抗を増大すること、又は全固体電池から電気を出入力するための電極端子の断面積を小さくすること等が挙げられる。 As a method of increasing the Joule heat generated from the all solid state battery, for example, to increase the internal resistance by increasing the thickness of the solid electrolyte layer of the all solid state battery, or to input / output electricity from the all solid state battery For example, the cross-sectional area of the electrode terminal can be reduced.
〈異常基準〉
本発明のハイブリッド電池システムは、上記のような方法により、ハイブリッド電池システムに通電したときの全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早くなっており、それによって、電解液電池より、全固体電池の方が早く所定の異常基準に達するようにされている。
<Abnormality criteria>
According to the hybrid battery system of the present invention, the temperature rise of the all-solid battery when the hybrid battery system is energized is faster than the temperature rise of the electrolyte battery by the above-described method. The all-solid battery is designed to reach a predetermined abnormality criterion earlier.
本発明において、異常基準とは、全固体電池、及び／又は電解液電池における劣化、過充電、又は過放電等の異常を、直接的に、又は間接的に検知するための任意のパラメータを指す。異常基準としては、限定されないが、例えば電池の温度、電圧、電池からのガスの発生量、又はこれらの組合せ等の、任意のパラメータが挙げられる。電池が異常基準に達したと判断するための閾値、及び／又は判断基準は、電池の種類、ハイブリッド電池システムの使用目的、又は製造者の安全基準等に応じて任意に設定することができる。 In the present invention, the abnormality criterion refers to any parameter for directly or indirectly detecting an abnormality such as deterioration, overcharge, or overdischarge in an all-solid battery and / or an electrolyte battery. . The abnormality criteria include, but are not limited to, arbitrary parameters such as battery temperature, voltage, gas generation amount from the battery, or a combination thereof. The threshold for judging that the battery has reached the abnormal standard and / or the judgment standard can be arbitrarily set according to the type of battery, the purpose of use of the hybrid battery system, the manufacturer's safety standard, or the like.
例えば、電池の温度を異常基準として用いる場合、電池の一部又は全体の温度が、通常使用する温度の範囲を超える任意の温度以上、限定されないが、例えば５０℃以上、６０℃以上、７０℃以上、又は８０℃以上に達した場合に、異常基準に達したと判断することができる。全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早いことにより、全固体電池の方が早く異常基準とする温度に達するようにすることができる。 For example, when the temperature of the battery is used as an abnormality standard, the temperature of a part or the whole of the battery is not limited to any temperature exceeding the range of temperatures normally used, but is not limited, for example, 50 ° C. or more, 60 ° C. or more, 70 ° C. When the temperature reaches 80 ° C. or higher, it can be determined that the abnormal standard has been reached. Since the temperature rise of the all-solid battery is faster than the temperature rise of the electrolyte battery, the all-solid battery can reach the temperature used as an abnormal standard earlier.
また、電池の異常は、電圧の上昇によって検知することもできる。電池の電圧を異常基準として用いる場合、電池の一部又は全体の電圧が、通常使用する電圧の範囲を超える任意の電圧以上に達した場合に、異常基準に達したと判断することができる。全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早いことにより、全固体電池の方が早く異常基準とする電圧に達するようにすることができる。 Moreover, the abnormality of a battery can also be detected by an increase in voltage. When the voltage of the battery is used as the abnormality standard, it can be determined that the abnormality standard has been reached when the voltage of a part or the whole of the battery reaches or exceeds an arbitrary voltage exceeding the range of the normally used voltage. Since the temperature rise of the all-solid battery is faster than the temperature rise of the electrolyte battery, the all-solid-state battery can reach the voltage used as an abnormal standard earlier.
また、電池の異常は、電池からのガスの発生量により検知することもできる。電池からのガスの発生量を異常基準として用いる場合、電池からのガスの発生を検知した場合、又は所定量以上のガスの発生を検知した場合に、異常基準に達したと判断することができる。全固体電池の昇温が、電解液電池の昇温より早いことにより、全固体電池の方が早くガスを発生し、又は所定量以上のガスを発生するようにすることができる。 Also, battery abnormality can be detected by the amount of gas generated from the battery. When the amount of gas generated from the battery is used as an abnormality standard, when the generation of gas from the battery is detected, or when the generation of gas exceeding a predetermined amount is detected, it can be determined that the abnormality standard has been reached. . Since the temperature rise of the all-solid battery is faster than the temperature rise of the electrolyte battery, the all-solid battery can generate gas earlier, or a gas of a predetermined amount or more can be generated.
〈制御装置〉
本発明のハイブリッド電池システムは、全固体電池が異常基準に達したことを検知して、ハイブリッド電池システムを制御するための制御装置を有する。
<Control device>
The hybrid battery system of the present invention has a control device for detecting that the all solid state battery has reached the abnormality standard and controlling the hybrid battery system.
検知は、少なくとも全固体電池が異常基準に達したことを検知することができれば、任意の方法で行うことができる。例えば、全固体電池の一部、全固体電池の全部、全固体電池及び電解液電池の一部、又は全固体電池及び電解液電池の全部を、温度センサー、電圧センサー、又はガスセンサー等の任意の検出器を用いて監視し、異常基準の到達を検知することができる。 The detection can be performed by an arbitrary method as long as it can be detected that at least the all-solid-state battery has reached the abnormality standard. For example, a part of an all-solid battery, an entire all-solid battery, a part of an all-solid battery and an electrolyte battery, or an entire all-solid battery and an electrolyte battery can be replaced with any temperature sensor, voltage sensor, gas sensor, It is possible to detect the arrival of the abnormality standard by monitoring using the detector.
制御とは、ハイブリッド電池システムの状態が通常使用する範囲内に留まるよう、ハイブリッド電池システムの状態を変化させることをいう。制御方法としては、限定されないが、具体的には、例えばハイブリッド電池システムの一部若しくは全体への通電を減少若しくは停止すること、及び／又はハイブリッド電池システムの一部若しくは全体を冷却すること等が挙げられる。 Control refers to changing the state of the hybrid battery system so that the state of the hybrid battery system remains within the normal use range. The control method is not limited. Specifically, for example, the energization to a part or the whole of the hybrid battery system may be reduced or stopped, and / or the part or the whole of the hybrid battery system may be cooled. Can be mentioned.
このような制御装置の他の態様として、検知と制御とを一体に行うことができる任意の機械的装置を使用してもよい。例えば、電池からのガスの発生量を異常基準として用いる場合、電池からのガスの発生によって電池ケース内の圧力が上昇した際に、その圧力によって導電経路の一部が変形することにより、ガスの発生を検知することができる。このような装置によれば、導電経路の一部が変形することによってガスの発生を検知すると共に、電極端子の接続が解放され、ハイブリッド電池システムへの通電を停止する、すなわち制御することができる。例えば、電流遮断装置（ＣＩＤ；Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）を使用してもよい（例えば、特開２０１３―１６１７３１を参照）。 As another aspect of such a control device, any mechanical device capable of performing detection and control integrally may be used. For example, when the amount of gas generated from a battery is used as an abnormality standard, when the pressure in the battery case rises due to the generation of gas from the battery, a part of the conductive path is deformed by the pressure, thereby Occurrence can be detected. According to such an apparatus, it is possible to detect the generation of gas by deforming a part of the conductive path, to release the connection of the electrode terminal, and to stop the energization, that is, to control the hybrid battery system. . For example, a current interrupt device (CID; Current Interrupt Device) may be used (see, for example, JP 2013-161731 A).
〈排気ダクト〉
本発明のハイブリッド電池システムは、全固体電池から生ずることがあるガスを排気するための排気ダクトを有することができ、任意に、電解液電池から生ずることがあるガスを排気するための排気ダクトを有することができる。全固体電池の排気ダクトと、電解液電池の排気ダクトとは、それぞれ分離していてもよく、一部又は全部を共有していてもよい。
<Exhaust duct>
The hybrid battery system of the present invention may have an exhaust duct for exhausting gas that may be generated from an all-solid battery, and optionally an exhaust duct for exhausting gas that may be generated from an electrolyte battery. Can have. The exhaust duct of the all-solid battery and the exhaust duct of the electrolyte battery may be separated from each other, or may be partially or fully shared.
本発明のハイブリッド電池システムは、結果として、電解液電池から生ずることがあるガスの量を低減し、又はなくすことができるため、電解液電池の排気ダクトの体積を低減し、又はなくすことができる。 As a result, the hybrid battery system of the present invention can reduce or eliminate the amount of gas that may be generated from the electrolyte battery, thereby reducing or eliminating the volume of the exhaust duct of the electrolyte battery. .
例えば、電解液電池の体積に対する電解液電池の排気ダクトの体積の割合を、全固体電池の体積に対する全固体電池の排気ダクトの体積の割合以下、その９０％以下、８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１０％以下、又は最も好ましくはなくすことができる。 For example, the ratio of the volume of the exhaust duct of the electrolyte battery to the volume of the electrolyte battery is equal to or less than the ratio of the volume of the exhaust duct of the all solid battery to the volume of the all solid battery, 90% or less, 80% or less, 70% or less. 60% or less, 50% or less, 40% or less, 30% or less, 20% or less, 10% or less, or most preferably.
〈実施形態〉
以下、図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明の説明のために用いるものであって、本発明の範囲を制限するものではない。
<Embodiment>
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are used for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention.
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明のハイブリッド電池システムの第一の実施形態を表す模式図である。本発明の第一の実施形態において、ハイブリッド電池システム（１０）は、全固体電池（１１）と電解液電池（１２）とを直列（図示せず）に有する。また、全固体電池を断熱材（１１ａ）で覆って放熱量を低減させることにより、全固体電池（１１）の昇温が、電解液電池（１２）の昇温より早くなっている。 Fig.1 (a) and (b) are the schematic diagrams showing 1st embodiment of the hybrid battery system of this invention. In the first embodiment of the present invention, the hybrid battery system (10) includes an all-solid battery (11) and an electrolyte battery (12) in series (not shown). Further, by covering the all-solid battery with the heat insulating material (11a) to reduce the heat radiation amount, the all-solid battery (11) is heated faster than the electrolyte battery (12).
第一の実施形態において、ハイブリッド電池システム（１０）は、図１（ｂ）に示すように、全固体電池（１１）及び電解液電池（１２）のそれぞれに、異常基準としての電池の温度を検知する温度センサー（１１ｂ、１２ｂ）を有し、いずれかの電池の温度が例えば５０℃に達したときに、ハイブリッド電池システムの通電を停止することができる制御装置（１３）を有する。なお、図１（ｂ）中の符号ｍは例えばモーター等の外部抵抗を表し、符号ｓは例えばスイッチを表す。 In the first embodiment, as shown in FIG. 1B, the hybrid battery system (10) sets the temperature of the battery as an abnormal standard to each of the all-solid battery (11) and the electrolyte battery (12). It has a temperature sensor (11b, 12b) to detect, and has a control device (13) that can stop energization of the hybrid battery system when the temperature of any battery reaches, for example, 50 ° C. In addition, the code | symbol m in FIG.1 (b) represents external resistance, such as a motor, for example, and the code | symbol represents a switch, for example.
ただし、上記のように、全固体電池（１１）の昇温が、電解液電池（１２）の昇温より早くなっているため、異常があった際には、全固体電池（１１）が、電解液電池（１２）より先に異常基準である５０℃に達することとなる。 However, as described above, since the temperature rise of the all-solid battery (11) is faster than the temperature rise of the electrolyte battery (12), when there is an abnormality, the all-solid battery (11) It will reach 50 ° C., which is an abnormal standard, prior to the electrolyte battery (12).
また、第一の実施形態において、ハイブリッド電池システム（１０）は、全固体電池から生ずることがあるガスを排気するための排気ダクト（１４）を有し、電解液電池の排気ダクトを有しない。 Moreover, in 1st embodiment, the hybrid battery system (10) has the exhaust duct (14) for exhausting the gas which may arise from an all-solid-state battery, and does not have the exhaust duct of an electrolyte solution battery.
図２は、本発明のハイブリッド電池システムの第二の実施形態を表す模式図である。本発明の第二の実施形態において、ハイブリッド電池システム（２０）は、全固体電池（２１）と電解液電池（２２）とを直列（図示せず）に有する。また、全固体電池の厚みを電解液電池の厚みよりも厚くして、全固体電池の単位体積当たりの表面積を、電解液電池の単位体積当たりの表面積より小さくし、放熱量を低減させることによって、全固体電池（２１）の昇温が、電解液電池（２２）の昇温より早くなっている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the hybrid battery system of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the hybrid battery system (20) includes an all-solid battery (21) and an electrolyte battery (22) in series (not shown). Moreover, by making the thickness of the all-solid battery larger than the thickness of the electrolyte battery, the surface area per unit volume of the all-solid battery is made smaller than the surface area per unit volume of the electrolyte battery, and the heat dissipation is reduced. The temperature increase of the all solid state battery (21) is faster than the temperature increase of the electrolyte battery (22).
第二の実施形態において、ハイブリッド電池システム（２０）は、全固体電池及び電解液電池のそれぞれに、異常基準としての電池の電圧を検知する電圧センサー（図示せず）を有し、いずれかの電池の電圧が所定の値以上に達したときに、ハイブリッド電池システムの通電を停止することができる制御装置（図示せず）を有する。 In the second embodiment, the hybrid battery system (20) has a voltage sensor (not shown) that detects the voltage of the battery as an abnormal standard in each of the all-solid battery and the electrolyte battery, A control device (not shown) is provided that can stop energization of the hybrid battery system when the voltage of the battery reaches a predetermined value or more.
ただし、上記のように、全固体電池（２１）の昇温が、電解液電池（２２）の昇温より早くなっているため、異常があった際には、全固体電池（２１）が、電解液電池（２２）より先に異常基準である電圧に達することとなる。 However, since the temperature rise of the all-solid battery (21) is faster than the temperature rise of the electrolyte battery (22) as described above, when there is an abnormality, the all-solid battery (21) The voltage that is an abnormal standard is reached before the electrolyte battery (22).
また、第二の実施形態において、ハイブリッド電池システム（２０）は、全固体電池から生ずることがあるガスを排気するための排気ダクト（２４）を有し、電解液電池の排気ダクトを有しない。 Moreover, in 2nd embodiment, a hybrid battery system (20) has the exhaust duct (24) for exhausting the gas which may arise from an all-solid-state battery, and does not have the exhaust duct of an electrolyte solution battery.
図３は、本発明のハイブリッド電池システムの第三の実施形態を表す模式図である。本発明の第三の実施形態において、ハイブリッド電池システム（３０）は、全固体電池（３１）と電解液電池（３２）とを直列（図示せず）に有する。また、全固体電池の固体電解質層（図示せず）の厚みを厚くして内部抵抗を増大させ、全固体電池（３１）から生ずるジュール熱を増大させることによって、全固体電池（３１）の昇温が、電解液電池（３２）の昇温より早くなっている。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the hybrid battery system of the present invention. In the third embodiment of the present invention, the hybrid battery system (30) includes an all-solid battery (31) and an electrolyte battery (32) in series (not shown). Further, the thickness of the solid electrolyte layer (not shown) of the all solid state battery is increased to increase the internal resistance, thereby increasing the Joule heat generated from the all solid state battery (31). The temperature is faster than the temperature rise of the electrolyte battery (32).
第三の実施形態において、ハイブリッド電池システム（３０）は、異常基準としての電池からのガスの発生量を検知するガスセンサー（図示せず）を排気ダクト（３４）に有し、電池からの所定量以上のガスの発生を検知したときに、ハイブリッド電池システムの通電を停止することができる制御装置（図示せず）を有する。 In the third embodiment, the hybrid battery system (30) has a gas sensor (not shown) for detecting the amount of gas generated from the battery as an abnormality standard in the exhaust duct (34). It has a control device (not shown) that can stop the energization of the hybrid battery system when it detects the generation of more gas than the fixed amount.
ここで、上記のように、全固体電池（３１）の昇温が、電解液電池（３２）の昇温より早くなっているため、異常があった際には、全固体電池（３１）が、電解液電池（３２）より先にガスを生ずることとなる。 Here, as described above, since the temperature rise of the all solid state battery (31) is faster than the temperature rise of the electrolyte battery (32), when there is an abnormality, the all solid state battery (31) Gas is generated before the electrolyte battery (32).
また、第三の実施形態においては、電解液電池の排気ダクトの体積の、電解液電池の体積に対する割合が、全固体電池の排気ダクトの体積の、全固体電池の体積に対する割合と同程度である。 In the third embodiment, the ratio of the volume of the exhaust duct of the electrolyte battery to the volume of the electrolyte battery is approximately the same as the ratio of the volume of the exhaust duct of the all-solid battery to the volume of the all-solid battery. is there.
本発明の第一、第二、及び第三の実施形態では、電解液電池よりも安定である全固体電池を基準にハイブリッド電池システムを制御することができるため、電解液電池の異常を効果的に防止することができる安全なハイブリッド電池システムが提供され、その結果として、電解液電池の排気ダクトの体積を低減し、又はなくすことができる。 In the first, second, and third embodiments of the present invention, the hybrid battery system can be controlled on the basis of an all-solid battery that is more stable than the electrolyte battery. A safe hybrid battery system that can be prevented is provided, and as a result, the volume of the exhaust duct of the electrolyte battery can be reduced or eliminated.
１０、２０、３０ ハイブリッド電池システム
１１、２１、３１ 全固体電池
１１ａ 断熱材
１１ｂ、１２ｂ 温度センサー
１２、２２、３２ 電解液電池
１３ 制御装置
１４、２４、３４ 排気ダクト
ｍ モーター
ｓ スイッチ
10, 20, 30
Claims (6)
前記ハイブリッド電池システムに通電したときの前記全固体電池の昇温が、前記電解液電池の昇温より早く、それによって、前記電解液電池より、前記全固体電池の方が早く所定の異常基準を満たし、かつ
前記全固体電池が前記所定の異常基準を満たしたことを検知して、前記ハイブリッド電池システムを制御する制御装置を有する、
ハイブリッド電池システム。 A hybrid battery system having an all-solid battery and an electrolyte battery,
Heating of the all-solid-state cell upon energizing the hybrid battery system, faster than heating of the electrolyte cell, whereby, the more electrolyte cell, a predetermined abnormality reference faster towards the all-solid-state cell And a controller that controls the hybrid battery system by detecting that the all solid state battery satisfies the predetermined abnormality criterion,
Hybrid battery system.
前記電解液電池から生ずるガスを排気する排気ダクトの、前記電解液電池の体積に対する割合が、前記全固体電池から生ずるガスを排気する排気ダクトの、前記全固体電池の体積に対する割合以下である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のハイブリッド電池システム。 An exhaust duct for exhausting gas generated from the all-solid battery, and an exhaust duct for exhausting gas generated from the electrolyte battery;
The ratio of the exhaust duct for exhausting the gas generated from the electrolyte battery to the volume of the electrolyte battery is equal to or less than the ratio of the exhaust duct for exhausting the gas generated from the all-solid battery to the volume of the all-solid battery.
The hybrid battery system as described in any one of Claims 1-4.
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