特開 2024-110231 微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024110231

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20240807BHJP

   G01R 31/396 20190101ALI20240807BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20240807BHJP

   G01R 31/385 20190101ALI20240807BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240807BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 P

G01R31/396

G01R31/382

G01R31/385

H01M10/04 Z

H02J7/00 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014699

(22)【出願日】2023-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100194087

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 伸一

(72)【発明者】

【氏名】谷内 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】田中 俊充

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 牧子

(72)【発明者】

【氏名】清水 良

(72)【発明者】

【氏名】岩切 萌

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H028

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216BA01

2G216BB02

5G503BA04

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503EA09

5G503GD06

5H028AA05

5H028FF05

5H028HH10

5H030AA06

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】電池の微小短絡をより精度良く検出することができる微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニットを提供すること。
【解決手段】正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置であって、前記電池ユニットの電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定する微小短絡判定部と、を備え、前記電池ユニットは、ユニット内を流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記微小短絡判定部は、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定するものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置であって、
前記電池ユニットの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電池ユニット内を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電圧または前記電流の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定する微小短絡判定部と、
を備え、
前記微小短絡判定部は、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定する、
微小短絡検出装置。

【請求項2】

前記電池ユニットは、第１の負極集電体と、第１の負極活物質層と、第１の電解質層と、第１の正極活物質層と、正極集電体と、第２の正極活物質層と、第２の電解質層と、第２の負極活物質層と、第２の負極集電体と、を備え、
前記電流検出部は、少なくとも第１の負極集電体および第２の負極集電体に配置される、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項3】

前記電流検出部は、さらに前記正極集電体に配置される、
請求項２に記載の微小短絡検出装置。

【請求項4】

前記電池ユニットは、第１の正極集電体と、第１の正極活物質層と、第１の電解質層と、第１の負極活物質層と、負極集電体と、第２の負極活物質層と、第２の電解質層と、第２の正極活物質層と、第２の正極集電体と、を備え、
前記電流検出部は、少なくとも第１の正極集電体および第２の正極集電体に配置される、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項5】

前記電流検出部は、さらに前記負極集電体に配置される、
請求項４に記載の微小短絡検出装置。

【請求項6】

前記電解質層を構成する電解質は固体電解質である、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項7】

前記電池ユニットは２つの電池を並列接続した単位ユニットを１つ以上備え、
前記微小短絡判定部は、前記単位ユニットにかかる電圧の符号に基づいて前記単位ユニット内における電流の還流の有無を判定する、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項8】

前記電池ユニットは２つの電池を並列接続した単位ユニットを複数備え、
前記微小短絡判定部は、各単位ユニットにかかる電圧の符号に基づいて、複数の前記単位ユニットのうち電流が継続して流入している単位ユニットを検知する、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項9】

前記微小短絡判定部は、前記電池ユニットにかかる電圧に基づいて、前記電池ユニットの自己放電が規定値を超えているか否かを判定する、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項10】

前記微小短絡判定部は、前記電池ユニットにおいて微小短絡が生じていると判定した場合、前記電池ユニットに対して充電が行われることを抑止するための動作を行う、
請求項１に記載の微小短絡検出装置。

【請求項11】

正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置が、
前記電池ユニットの電圧を検出し、
前記電池ユニット内を流れる電流を検出し、
前記電圧または前記電流の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定する、
微小短絡検出方法であって、
前記微小短絡検出装置は、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定する、
微小短絡検出方法。

【請求項12】

正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置に、
前記電池ユニットの電圧を検出させ、
前記電池ユニット内を流れる電流を検出させ、
前記電圧または前記電流の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定させる、
ためのプログラムであって、
前記微小短絡検出装置に、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定させる、
ためのプログラム。

【請求項13】

第１の負極集電体と、第１の負極活物質層と、第１の電解質層と、第１の正極活物質層と、正極集電体と、第２の正極活物質層と、第２の電解質層と、第２の負極活物質層と、第２の負極集電体とを、この順に積層した電池ユニットであって、
少なくとも第１の負極集電体および第２の負極集電体に電流検出部が配置された、
電池ユニット。

【請求項14】

第１の正極集電体と、第１の正極活物質層と、第１の電解質層と、第１の負極活物質層と、負極集電体と、第２の負極活物質層と、第２の電解質層と、第２の正極活物質層と、第２の正極集電体とを、この順に積層した電池ユニットであって、
少なくとも第１の正極集電体および第２の正極集電体に電流検出部が配置された、
電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。例えば、複数の単バッテリを含む電池ブロックについて、充電時の内部抵抗の変化量から単バッテリの不具合を検出する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、例えば、充電時における蓄電部の両端電圧と、蓄電部を流れる電流との検出結果をもとに蓄電部の微小短絡の有無を判定する技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２０４６２７号公報

【特許文献2】国際公開第２０１７／２１７０９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術では、電池内部に設ける計測手段の制約等により、電池の微小短絡を精度良く検出できない場合があった。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、電池の微小短絡をより精度良く検出することができる微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニットを提供することを目的の一つとする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニットは、以下の構成を採用した。

【0007】

（１）：この発明の一態様に係る微小短絡検出装置は、正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置であって、前記電池ユニットの電圧を検出する電圧検出部と、前記電池ユニット内を流れる電流を検出する電流検出部と、前記電圧または前記電流の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定する微小短絡判定部と、を備え、前記微小短絡判定部は、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定するものである。

【0008】

（２）：上記（１）の態様において、前記電池ユニットは、第１の負極集電体と、第１の負極活物質層と、第１の電解質層と、第１の正極活物質層と、正極集電体と、第２の正極活物質層と、第２の電解質層と、第２の負極活物質層と、第２の負極集電体と、を備え、前記電流検出部は、少なくとも第１の負極集電体および第２の負極集電体に配置されるものである。

【0009】

（３）：上記（２）の態様において、前記電流検出部は、さらに前記正極集電体に配置されるものである。

【0010】

（４）：上記（１）の態様において、前記電池ユニットは、第１の正極集電体と、第１の正極活物質層と、第１の電解質層と、第１の負極活物質層と、負極集電体と、第２の負極活物質層と、第２の電解質層と、第２の正極活物質層と、第２の正極集電体と、を備え、前記電流検出部は、少なくとも第１の正極集電体および第２の正極集電体に配置されるものである。

【0011】

（５）：上記（４）の態様において、前記電流検出部は、さらに前記負極集電体に配置されるものである。

【0012】

（６）：上記（１）の態様において、前記電解質層を構成する電解質を固体電解質としたものである。

【0013】

（７）：上記（１）の態様において、前記電池ユニットは２つの電池を並列接続した単位ユニットを１つ以上備え、前記微小短絡判定部は、前記単位ユニットにかかる電圧の符号に基づいて前記単位ユニット内における電流の還流の有無を判定するものである。

【0014】

（８）：上記（１）の態様において、前記電池ユニットは２つの電池を並列接続した単位ユニットを複数備え、前記微小短絡判定部は、各単位ユニットにかかる電圧の符号に基づいて、複数の前記単位ユニットのうち電流が継続して流入している単位ユニットを検知するものである。

【0015】

（９）：上記（１）の態様において、前記微小短絡判定部は、前記電池ユニットにかかる電圧に基づいて、前記電池ユニットの自己放電が規定値を超えているか否かを判定するものである。

【0016】

（１０）：上記（１）の態様において、前記微小短絡判定部は、前記電池ユニットにおいて微小短絡が生じていると判定した場合、前記電池ユニットに対して充電が行われることを抑止するための動作を行うものである。

【0017】

（１１）：この発明の一態様に係る微小短絡検出方法は、正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置が、前記電池ユニットの電圧を検出し、前記電池ユニット内を流れる電流を検出し、前記電圧または前記電流の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定する微小短絡検出方法であって、前記微小短絡検出装置は、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定するものである。

【0018】

（１２）：この発明の一態様に係るプログラムは、正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置に、前記電池ユニットの電圧を検出させ、前記電池ユニット内を流れる電流を検出させ、前記電圧または前記電流の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定させるためのプログラムであって、前記微小短絡検出装置に、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定させるものである。

【0019】

（１３）：この発明の一態様に係る電池ユニットは、第１の負極集電体と、第１の負極活物質層と、第１の電解質層と、第１の正極活物質層と、正極集電体と、第２の正極活物質層と、第２の電解質層と、第２の負極活物質層と、第２の負極集電体とを、この順に積層した電池ユニットであって、少なくとも第１の負極集電体および第２の負極集電体に電流検出部が配置されたものである。

【0020】

（１４）：この発明の一態様に係る電池ユニットは、第１の正極集電体と、第１の正極活物質層と、第１の電解質層と、第１の負極活物質層と、負極集電体と、第２の負極活物質層と、第２の電解質層と、第２の正極活物質層と、第２の正極集電体とを、この順に積層した電池ユニットであって、少なくとも第１の正極集電体および第２の正極集電体に電流検出部が配置されたものである。

【0021】

上記（１）～（１４）の態様によれば、電池の微小短絡をより精度良く検出することができる微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態の全固体電池ユニット（単位ユニット）の構成例を示す図である。

【図2】実施形態の全固体電池ユニットの構成例を示す図である。

【図3】実施形態の微小短絡検出装置の構成例を示す図である。

【図4】微小短絡検出装置が、対象の全固体電池ユニットについて異常の有無を判定する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】流入継続部を有する全固体電池ユニットの一例を示す図である。

【図6】二次判定による判定結果の一例を示すタイミングチャートである。

【図7】一次判定による判定結果の一例を示すタイミングチャートである。

【図8】従来の積層型の全固体電池ユニットの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照し、本発明の微小短絡検出装置、微小短絡検出方法、プログラム、および電池ユニットの実施形態について説明する。

【0024】

図１は、本実施形態における全固体電池ユニット１００の構成例を示す図である。全固体電池ユニット１００は、負極集電体１１１－１および１１１－２と、正極集電体１１２と、負極活物質層としての負極合材１２１－１および１２１－２と、正極活物質層としての正極合材１２２－１および１２２－２と、固体電解質層１３０－１および１３０－２と、電流方向検知素子１４１および１４２とを備える。全固体電池ユニット１００は、正極集電体１１２を共有する形で２つの全固体電池１０１および１０２を積層した構成である。このような構成の全固体電池ユニット１００の電気的性質は回路図Ｃ１００のように表される。回路図Ｃ１００は、２つの全固体電池１０１および１０２に対応する電池Ｂ１およびＢ２と、２つの電流方向検知素子１４１および１４２に対応する抵抗ｒ１およびｒ２とを備え、電池Ｂ１およびＢ２の各正極が接続され、各負極が抵抗ｒ１およびｒ２を介して接続された構成を有する。

【0025】

図２は、本実施形態における全固体電池ユニット２００の構成例を示す図である。全固体電池ユニット２００は、図１に示した全固体電池ユニット１００を単位構成として、３つの全固体電池ユニット１００Ａ、１００Ｂ、および１００Ｃを並列に接続したものである。このような構成の全固体電池ユニット２００の電気的特性は回路図Ｃ２００のように表される。図中の各符号に付したＡ～Ｃの記号は、対応する全固体電池ユニット１００の別を表すものである。また、以下では、全固体電池ユニット２００内の全固体電池ユニット１００を単位ユニット１００と称する場合がある。

【0026】

全固体電池ユニット２００は、各全固体電池ユニット１００の電流方向検知素子１４１および１４２に加えて、各全固体電池ユニット１００の入力側に、電流方向検知素子１４３を備える。具体的には、全固体電池ユニット１００Ａの入力側に電流方向検知素子１４３Ａを備え、全固体電池ユニット１００Ｂの入力側に電流方向検知素子１４３Ｂを備え、全固体電池ユニット１００Ｃの入力側に電流方向検知素子１４３Ｃを備える。上述の電流方向検知素子１４１、１４２、および１４３は、例えば、回路の電流を検出するための抵抗器である、いわゆるシャント抵抗器であってよい。

【0027】

以上、図１および図２により、全固体電池ユニット１００および２００の構成例について説明したが、全固体電池ユニット１００および２００の構成は、以下に説明する微小短絡の検出方法を適用可能な限りにおいて任意に変形されてもよい。例えば、一変形例として、負極と電解質層の間に層を追加することなどが考えられる。また、図１では、全固体電池ユニット１００が電流方向検知素子ｒ１およびｒ２を備えている場合について説明したが、電流方向検知素子ｒ１およびｒ２は測定対象部位と電気的に接続され、当該部位の電流方向を検知可能な限りにおいて全固体電池ユニット１００の外部に配置されてもよい。例えば、電流方向検知素子ｒ１およびｒ２は、全固体電池ユニット１００を構成する各種積層物を収容する外装体（例えばラミネートフィルム）の外側に配置されてもよい。

【0028】

図３は、本実施形態における微小短絡検出装置３００の構成例を示す図である。微小短絡検出装置３００は、例えば、電圧測定部３１０と、微小短絡判定部３２０と、記憶部３３０とを備える。これらの機能部の一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、微小短絡検出装置３００の一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め記憶部１７０などの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで微小短絡検出装置３００の記憶部３３０などにインストールされてもよい。

【0029】

電圧測定部３１０は、微小短絡検出装置３００に接続された全固体電池ユニットの出力電圧を測定する。例えば、電圧測定部３１０は、電圧検出するテスター機能や電流遮断するコンタクター機能などを有するものであり、測定対象の全固体電池ユニットの充放電状態を制御するとともに、休止状態の全固体電池ユニットの出力電圧（以下「休止電圧」という。）を測定することができる。休止状態は、全固体電池ユニットの充放電が停止された後、自己放電によるセル電圧の変動が継続している状態である。充放電停止後において、全固体電池ユニットのセル電圧は、変動しないのが理想的であるが、実際には過電圧の電圧ドロップや多少の自己放電により休止状態においてセル電圧の変動が生じ得る。全固体電池ユニットは充放電後、休止状態を経て無放電状態となる。電圧測定部３１０は、測定結果を微小短絡判定部３２０に出力する。電圧測定部３１０に接続される全固体電池ユニットは、全固体電池ユニット１００および２００のいずれであってもよい。電圧測定部３１０は、全固体電池ユニット１００または２００の休止電圧として、全固体電池ユニット１００または２００が有する電流方向検知素子１４１および１４２にかかっている電圧を測定できるものとする。なお、電圧測定部３１０は、電圧の測定結果と抵抗値から電流方向検知素子１４１および１４２を流れる電流の大きさを求めることも可能である。以下の説明において、電流の方向は電圧降下の方向に読み替えてよいし、電流の符号は電圧の符号に読み替えてもよい。

【0030】

微小短絡判定部３２０は、電圧測定部３１０によって測定された全固体電池ユニットの休止電圧に基づいて当該全固体電池ユニットの微小短絡の有無を判定する。微小短絡判定部３２０は、例えば、第１判定部３２１と、第２判定部３２２と、第３判定部３２３とを備え、第１判定部３２１、第２判定部３２２、および第３判定部３２３の各判定結果に基づいて微小短絡の有無を判定する。

【0031】

第１判定部３２１は、判定対象の全固体電池ユニットについて、自己放電の速さに関する判定を行う。第２判定部３２２は、判定対象の全固体電池ユニットについて、電流が継続して流入している箇所（以下「流入継続部」という。）の有無を判定する。第３判定部３２３は、判定対象の全固体電池ユニットについて、ユニット内における電流の還流の有無を判定する。

【0032】

記憶部３３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の記憶装置である。記憶部３３０は、微小短絡検出装置３００が実行するプログラムや設定情報、微小短絡判定に必要な各種情報などの記憶領域として用いられる。

【0033】

図４は、微小短絡検出装置３００が、対象の全固体電池ユニットについて異常（微小短絡を含む）の有無を判定する処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここではフローチャートの開始時点において、判定対象の全固体電池ユニット（以下「対象ユニット」という。）が微小短絡検出装置３００に接続されており、電圧測定部３１０が対象ユニットの休止電圧を連続的に測定しており、その測定結果を随時微小短絡判定部３２０に出力している状態を想定する。

【0034】

まず、微小短絡判定部３２０が、第１判定部３２１により、対象ユニットの自己放電の速さが規定値より大きいか否かを判定する（Ｓ１０１）。例えば、微小短絡判定部３２０は、休止状態の初期における対象ユニットの電圧が規定値より大きいか否かを判定する。ここでの規定値は、予め記憶部３３０に記憶されているものとする。規定値は、対象ユニットの種類や構成等に応じて異なる値であってもよい。ここで対象ユニットの自己放電の速さが規定値以下である場合、微小短絡判定部３２０は、対象ユニットの自己放電は正常の範囲内であるとして、対象ユニットについてユニット全体での自己放電に関して「異常無し」と判定する（Ｓ１０２）。

【0035】

一方、対象ユニットの自己放電の速さが規定値より大きい場合、微小短絡判定部３２０は、続いて、第２判定部３２２により、対象ユニットにおける流入継続部の有無を判定する（Ｓ１０３）。例えば、第２判定部３２２は、各電流方向検知素子１４３により、一定期間における各部の電流の流れを観測することにより、流入継続部の有無を判定することができる。微小短絡検出装置３００は、いずれかの方向を正、逆方向を負と定義して電流値を測定し、その符号の変化を観測することにより電流方向、および電流方向の変化を検知することができる。

【0036】

例えば、図２の回路図Ｃ２００において、各全固体電池ユニット１００の正極側に向かう方向（紙面左側から右側に向かう方向）を正、その逆方向（紙面右側から左側に向かう方向）を負と定義して電流方向検知素子１４３を流れる電流を測定した結果、電流の符号が一定期間の間継続して正であった電流方向検知素子１４３に対応する全固体電池ユニット１００を流入継続部と特定することができる。例えば、図５の例では、電流方向検知素子１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃのうち、電流符号が正となる電流方向検知素子１４３Ａが流入継続部と判定することができる。

【0037】

図４に戻る。Ｓ１０３において、流入継続部が検知されなかった場合、微小短絡判定部３２０は、対象ユニットの自己放電は、各全固体電池ユニット１００の間で正常なＳＯＣ（State Of Charge）の自己調整が作用していることによるものとして、対象ユニットにおける単位ユニット間でのＳＯＣの自己調整について「異常無し」と判定する（Ｓ１０４）。一方、Ｓ１０３において、流入継続部が検知された場合、微小短絡判定部３２０は、続いて、第３判定部３２３により、対象ユニット内における電流の還流の有無を判定する（Ｓ１０５）。

【0038】

例えば、第３判定部３２３は、個々の全固体電池ユニット１００において電流方向検知素子１４１と電流方向検知素子１４２の電流方向の一致性を観測することにより、各全固体電池ユニット１００における還流の有無を判定することができる。例えば、図５の例は、全固体電池ユニット１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃのうち、全固体電池ユニット１００ＡのＳＯＣが他のユニットよりも低い状況において、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）が安定化するように、全固体電池ユニット１００Ｂおよび１００Ｃが全固体電池ユニット１００Ａに対してＳＯＣの差分を補うように放電（充電）する（ＳＯＣの自己調整）状況を表している。すなわち、全固体電池ユニット１００Ａにおいて還流が発生している状況である。この場合、例えば、第３判定部３２３は、電流方向検知素子１４１Ａを流れる電流の方向（符号）と、電流方向検知素子１４１Ｂを流れる電流の方向（符号）との不一致が一定期間継続したことをもって全固体電池ユニット１００Ａにおいて還流が発生していることを検知することができる。また、図５の例において、第３判定部３２３は、全固体電池ユニット１００Ａに電流が流れている（すなわち全固体電池ユニット１００Ａが流入継続部である）にも関わらず、全固体電池ユニット１００Ａの電圧が上昇しない場合に、全固体電池ユニット１００Ａにおいて還流が発生していると判定してもよい。

【0039】

図４に戻る。Ｓ１０５において、対象ユニット内において電流の還流が検知されなかった場合、微小短絡判定部３２０は、対象ユニットの自己放電について点検が必要であると判定する（Ｓ１０６）。この場合、微小短絡判定部３２０は、微小短絡検出装置３００に対象ユニットの点検が必要である旨を報知する動作を行わせてもよい。また、この報知動作のため、微小短絡検出装置３００は、表示装置やインジケータ、スピーカ等の報知部を備えてもよい。また、報知動作は、通信による外部装置への通知であってもよい。この場合、微小短絡検出装置３００は、外部装置との通信機能を有する通信部（通信インタフェース）を備えてもよい。

【0040】

一方、Ｓ１０５において、対象ユニット内において電流の還流が検知された場合、微小短絡判定部３２０は、対象ユニットにおいて微小短絡が発生しているとして、対象ユニットについて「異常有り」と判定する（Ｓ１０７）。この場合、微小短絡判定部３２０は、微小短絡検出装置３００に対象ユニットの異常を報知する動作を行わせてもよい。続いて、微小短絡判定部３２０は、Ｓ１０７において異常有りと判定した場合、対象ユニットの充電（回生を含む）を抑止するための処理（充電抑止処理）を実行する（Ｓ１０８）。例えば、対象ユニットが、当該ユニットの使用に関する情報を記憶する記憶部を有している場合、微小短絡判定部３２０は、充電抑止処理として、当該ユニットの充電が不可である旨を示す情報を当該記憶部に記録してもよい。また、例えば、微小短絡判定部３２０は、充電抑止処理として、対象ユニットを使用または制御する機能部または外部装置に対して、当該ユニットの充電が不可である旨を通知するように構成されてもよい。

【0041】

以上説明したように、微小短絡検出装置３００の処理は、複数の全固体電池ユニット１００を積層した全固体電池ユニット２００において、流入継続部となっている全固体電池ユニット１００を特定するための判定処理（以下「一次判定」という。）と、全固体電池ユニット１００における還流の有無を検知するための判定処理（以下「二次判定」という。）と大きくに分けられる。例えば、図４の例では、Ｓ１０１およびＳ１０３が一次判定に対応し、Ｓ１０５が二次判定に対応する。図５は、全固体電池ユニット１００Ａに還流が生じている状況を例示するものであるが、Ｓ１０５では全固体電池ユニット１００Ａ～１００Ｃのそれぞれについて還流の有無が判定されてよい。なお、図４は、全固体電池ユニット１００を積層した全固体電池ユニット２００についての微小短絡検出処理について説明したが、単位ユニットである全固体電池ユニット１００について微小短絡を検出する場合は、Ｓ１０３、Ｓ１０４の処理が省略されてもよい。

【0042】

このように、微小短絡検出装置３００は、一次判定および二次判定を行うことにより全固体電池ユニット２００の微小短絡を検出することができる。なお、本実施形態では３つの全固体電池ユニット１００を積層した全固体電池ユニット２００を例に説明したが、積層する全固体電池ユニット１００の数は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、微小短絡検出装置３００は、対象ユニットとして全固体電池ユニット１００が接続された場合には、二次判定の結果のみで微小短絡の有無を判定してもよい。

【0043】

図６は、二次判定による判定結果の一例を示すタイミングチャートである。上側のチャートは正常時の判定例を示し、下側のチャートは異常時の判定例を示す。図中の電圧ｖ１は、図５のｖ１に対応するものであり、全固体電池ユニット１００Ａの電流方向検知素子１４１Ａにかかる電圧を表す。同様に、図中の電圧ｖ２は、図５のｖ２に対応するものであり、全固体電池ユニット１００Ａの電流方向検知素子１４２Ａにかかる電圧を表す。図６は、対象ユニットを、電圧が０である状態から、充電状態、充電停止後の第１の休止状態、放電状態、放電停止後の第２の休止状態の順に状態遷移させた場合の電圧値の遷移例である。

【0044】

この場合、対象ユニットが正常であれば、電圧ｖ１および電圧ｖ２の両方の系列で同様の遷移がみられるはずである。例えば、図６の正常時の例では、充電状態では正の電圧となり、第１の休止状態と、放電状態と、第２の休止状態とでは０以下の電圧となる。すなわち、電圧の符号をデジタル信号で表した場合（ここでは正を１、０以下を０で表す）、第３判定部３２３は、全固体電池ユニット１００Ａの各状態を１１、００、００、００の信号パターンでそれぞれ認識することができる。

【0045】

これに対して、対象ユニットに還流が生じている場合（すなわち微小短絡が発生している場合）、電圧ｖ１および電圧ｖ２の両方の系列で同様の遷移パターンとはならない。例えば、図６の例のように、充放電状態における電流方向検知素子の電圧値は極板抵抗によって異なり得るが符号は同じであるのに対し、休止状態では符号が異なる状態となり得る。この例の電圧の符号をデジタル信号で表した場合、第３判定部３２３は、全固体電池ユニット１００Ａの各状態を１１、１０、００、０１の信号パターンでそれぞれ認識することとなる。例えば、この場合、第３判定部３２３は、１１、００以外の信号パターン１０、０１を異常として検出することができる。第３判定部３２３は、異常検知のために信号値を常に監視する必要がなく、所定のタイミングで電圧符号を判定することで還流の有無を検知することができる。

【0046】

また、第３判定部３２３は、観測された複数の信号パターンの組み合わせによって還流有無を判定してもよい。例えば、第３判定部３２３は、対象ユニットに対して所定の操作を行ったときの各状態を信号パターンの組み合わせで認識し、対象ユニットについて観測された信号パターンを正常時の信号パターンと比較することにより、還流の有無を判定するように構成されてもよい。例えば、第３判定部３２３は、観測された信号パターンが、正常時の信号パターンと一致しない場合に還流有りと判定してもよい。また、例えば、第３判定部３２３は、観測された信号パターンが、検出すべき異常時の信号パターンと一致した場合に還流有りと判定してもよい。この場合、正常時の信号パターンや、検出すべき異常時の信号パターンは、予め記憶部３３０に記憶されるものとする。

【0047】

なお、図４でも説明したように、第３判定部３２３は、休止状態において電流方向検知素子１４１および１４２にかかる電圧（電流）の符号が一定期間の間変化しない場合に還流有りと判定するものである。図６は、第３判定部３２３が、第１の休止状態において一定期間符号が変化しなかったことをもって還流有りと判定した場合を表している。ここでは、２つの時点の符号で変化の有無を判定しているが、符号の変化の有無は、３以上の時点の符号で判定されてもよい。また、この場合、第３判定部３２３は、第２の休止状態においても、同様の方法で還流の有無を判定することができる。

【0048】

図７は、一次判定による判定結果の一例を示すタイミングチャートである。図中の電圧Ｖ１２は、図５のＶ１２に対応するものであり、全固体電池ユニット１００Ａの電流方向検知素子１４３Ａにかかる電圧を表す。同様に、電圧Ｖ３４は、図５のＶ３４に対応するものであり、全固体電池ユニット１００Ｂの電流方向検知素子１４３Ｂにかかる電圧を表す。同様に、電圧Ｖ５６は、図５のＶ５６に対応するものであり、全固体電池ユニット１００Ｃの電流方向検知素子１４３Ｃにかかる電圧を表す。図６と同様に図７は、対象ユニットを、電圧が０である状態から、充電状態、充電停止後の第１の休止状態、放電状態、放電停止後の第２の休止状態の順に状態遷移させた場合の電圧値の遷移例である。

【0049】

この場合、対象ユニットが正常であれば、電圧Ｖ１２、電圧Ｖ３４、電圧Ｖ５６の全ての系列で同様の遷移がみられるはずである。例えば、図６の例と同様に、充電状態では正の電圧となり、第１の休止状態と、放電状態と、第２の休止状態とでは０以下の電圧となる。すなわち、電圧の符号をデジタル信号で表した場合（ここでは正を１、０以下を０で表す）、第１判定部３２１（または第２判定部３２２）は、上記の状態遷移を１１１、０００、０００、０００の信号パターンで認識することができる。

【0050】

これに対して、対象ユニットに微小短絡が生じている場合、電圧Ｖ１２、電圧Ｖ３４、電圧Ｖ５６の全ての系列で同様の遷移とはならず、例えば図７の例のように、全固体電池ユニット１００Ａが流入継続部となっている場合には、休止状態において電圧Ｖ１２だけ異なる状態が観測される。すなわち、電圧の符号をデジタル信号で表した場合、第１判定部３２１は、対象ユニットの各状態を１１１、１００、０００、０１１の信号パターンでそれぞれ認識することとなる。例えば、この場合、第１判定部３２１は、１１１、０００以外の信号パターン（ここでは１００、０１１）を異常として検出することができる。第１判定部３２１（または第２判定部３２２）は、異常検知のために信号値を常に監視する必要がなく、所定のタイミングで電圧符号を判定することで流入継続部の有無を検知することができる。また、第１判定部３２１（または第２判定部３２２）は、第３判定部３２３と同様に、観測された複数の信号パターンの組み合わせによって流入継続部の有無を判定してもよい。

【0051】

なお、図４でも説明したように、第１判定部３２１は、休止状態において電圧（電流）の符号が一定期間の間変化しない場合に流入継続部有りと判定するものである。図７は、第１判定部３２１が、第１の休止状態において一定期間符号が変化しなかったことをもって流入継続部有りと判定した場合を表している。ここでは、２つの時点の符号で変化の有無を判定しているが、符号の変化の有無は、３以上の時点の符号で判定されてもよい。また、この場合、第１判定部３２１は、第２の休止状態においても、同様の方法で流入継続部の有無を判定することができる。なお、図６における一定期間と、図７における一定期間とは同じ長さの期間である必要はなく、検出の目的や事前の試験結果等に応じて、それぞれ個別に適当な長さに設定されてよい。

【0052】

以上説明した実施形態の微小短絡検出装置３００によれば、対象ユニットとしての全固体電池ユニット１００または全固体電池ユニット２００に対して、休止状態の自己放電について第１判定または／および第２判定を行うことにより、対象ユニットにおける微小短絡の有無を検出することができる。

【0053】

より具体的には、従来の全固体電池ユニットでは、ユニット単位での入出力を計測するものであり、ユニット内部でどのような放電が行われているかを把握することができず、微小短絡の有無を精度良く判定することができない場合があった。これに対して、実施形態の全固体電池ユニット１００および２００は、液体材料を有しないことで部品配置の自由度が高い（または難易度が低い）という全個体電池の特性を活かして電極ごとに電流方向検知素子を配したことにより、ユニット内部での放電状況をより正確に把握することが可能となり、微小短絡の有無を精度良く判定することを可能としたものである。さらに、実施形態の微小短絡検出装置３００は、対象ユニット内の電流または電圧の符号で微小短絡を検出するものであるので、対象ユニット内の電流または電圧の符号を正確に認識することができればよく、電流値または電圧値について高い精度の計測を必要としない。すなわち、実施形態の微小短絡検出装置３００は、電流方向検知素子として高精度の素子（例えばシャント抵抗器）を必要としないので、より安価で小型な素子を使用できるようにしたものである。実施形態の微小短絡検出装置３００は、この点においても部品配置の自由度を高くすることを可能としたものである。なお、電流方向検知素子を配置可能な限りにおいて、対象ユニットは全固体電池ではなく、液体材料を用いた電池であってもよい。

【0054】

また、従来の積層型の全固体電池ユニットは、例えば図８に示されるような、正極と負極を単純に積層した枚葉構造であったため、微小短絡有りと判定できる状態となるまでに時間がかかり、異常検知までに長い時間が必要となるものであった。例えば図８の枚葉構造では、６つの電池が単純に並列接続された構成であるので、そのうちの１つに異常が生じても、全固体電池ユニットの全体としては異常が平均化されてしまい素早く異常を検出することが困難である。そのため従来構成では、複数の電池に異常が発生してやっと異常検出が可能となる場合があった。これに対して、実施形態の全固体電池ユニット２００は、正極および負極をそれぞれ複数束ねて積層する構成としたことにより（図２参照）、第１判定および第２判定を素早く実行し、より短い時間で微小短絡の有無を判定することを可能としたものである。

【0055】

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
正極層と、電解質層と、負極層と、を有する電池ユニットについて微小短絡の有無を検出する微小短絡検出装置であって、
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記プログラムを実行することにより、
前記電池ユニットの電圧を検出し、
前記電池ユニット内を流れる電流を検出し、
前記電圧の検出結果に基づいて前記電池ユニット内の微小短絡の有無を判定する、
微小短絡検出方法であって、
前記微小短絡検出装置は、前記電流の検出結果と、休止状態の前記電池ユニットにかかる電圧の符号とに基づいて前記微小短絡の有無を判定する、
微小短絡検出装置。

【0056】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0057】

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…全固体電池ユニット、１０１，１０２…全固体電池、１１１…負極集電体、１１２…正極集電体、１２１…負極合材、１２２…正極合材、１３０…固体電解質層、１４１，１４２，１４３…電流方向検知素子、１７０…記憶部、２００…全固体電池ユニット、３００…微小短絡検出装置、３１０…電圧測定部、３２０…微小短絡判定部、３２１…第１判定部、３２２…第２判定部、３２３…第３判定部、３３０…記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】