特許 7596677 遮断装置及び蓄電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】遮断装置及び蓄電素子

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20241203BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20241203BHJP

   H01G 2/14 20060101ALI20241203BHJP

   H01G 2/18 20060101ALI20241203BHJP

   H01G 11/16 20130101ALI20241203BHJP

   H01G 11/74 20130101ALI20241203BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20241203BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20241203BHJP

   H01M 50/572 20210101ALI20241203BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241203BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20241203BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 301

G01K1/14 L

H01G2/14 106

H01G2/18

H01G11/16

H01G11/74

H01M10/0585

H01M50/531

H01M50/572

H02J7/00 Q

H02J7/04 L

H02J7/10 L

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020146190

(22)【出願日】2020-08-31

(65)【公開番号】P2022041144

(43)【公開日】2022-03-11

【審査請求日】2023-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】人見 周二

(72)【発明者】

【氏名】岡部 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】山内 翔太

(72)【発明者】

【氏名】山手 茂樹

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３９９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９９３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１０４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５６３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４５２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３１３４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３３９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６４５１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｇ０１Ｋ １／１４

Ｈ０１Ｇ ２／１４

Ｈ０１Ｇ ２／１８

Ｈ０１Ｇ １１／１６

Ｈ０１Ｇ １１／７４

Ｈ０１Ｍ １０／０５８５

Ｈ０１Ｍ ５０／５３１

Ｈ０１Ｍ ５０／５７２

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極端子と、導電性タブを有する電極体とを備え、前記導電性タブを介して前記電極体を前記電極端子に接続してある蓄電素子に関して、前記導電性タブの温度を計測する温度センサからのセンサ出力に基づき、前記電極体における内部短絡の短絡抵抗を推定するオブザーバを備え、前記オブザーバが推定した前記短絡抵抗に基づいて、前記電極体における内部短絡を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて、前記電極端子と前記電極体との間の電流経路を遮断する遮断部
を備える遮断装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記センサ出力と前記蓄電素子の熱現象を模擬する熱回路モデルとに基づく状態推定アルゴリズムを用いて、前記内部短絡の短絡抵抗を推定する
請求項１に記載の遮断装置。

【請求項3】

前記熱回路モデルは、前記電極体、前記導電性タブ、及び短絡部位を節点に含み、各節点における温度及び熱容量、並びに節点間の熱抵抗をパラメータに含むモデルである
請求項２に記載の遮断装置。

【請求項4】

前記状態推定アルゴリズムは、
各節点の温度及び短絡抵抗を含む状態変数の時間遷移を表す状態方程式を用いて、各状態変数の時間遷移を求め、
前記状態変数と前記温度センサによる観測温度を含む観測量との関係を記述する観測方程式を用いて、状態推定の尤度を求め、
求めた状態推定の尤度に応じて、状態変数の推定値を更新する
手順を含む、請求項３に記載の遮断装置。

【請求項5】

前記状態推定アルゴリズムは、粒子フィルタ、アンサンブルカルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ、又は無香料カルマンフィルタを含む
請求項２から請求項４の何れか１つに記載の遮断装置。

【請求項6】

前記電極体は、積層型の電極体である
請求項１から請求項５の何れか１つに記載の遮断装置。

【請求項7】

電極端子と、導電性タブを有する電極体とを備え、前記導電性タブを介して前記電極体を前記電極端子に接続してある蓄電素子であって、
前記導電性タブの温度を計測する温度センサと、
前記温度センサからのセンサ出力に基づき、前記電極体における内部短絡の短絡抵抗を推定するオブザーバを備え、前記オブザーバが推定した前記短絡抵抗に基づいて、前記電極体における内部短絡を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて、前記電極端子と前記電極体との間の電流経路を遮断する遮断部と
を備える蓄電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遮断装置及び蓄電素子に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、リチウムイオン電池などの蓄電素子は、ノート型パーソナルコンピュータ、スマートフォンなどの携帯端末の電源、再生可能エネルギー蓄電システム、ＩｏＴデバイス電源など、幅広い分野において使用されている。

【0003】

例えば、リチウムイオン電池の正極と負極との間には、電解液が満たされており、イオンが移動できる多孔質のセパレータが挟まれている。当該セパレータによって、正極及び負極が接触することが回避され、正極と負極との間で短絡（内部短絡）が発生することが防止されている（例えば、特許文献１を参照）。リチウムイオン電池に限らず、蓄電素子に内部短絡が発生すると、電池内部に熱が発生し、電池が故障する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１４０１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

内部短絡によって電池内部に熱が発生するので、例えば電池表面の温度を計測し、電池表面の温度上昇を検知すれば、内部短絡を検出することは可能である。しかしながら、内部短絡によって発生した熱が電池表面に伝わるのには一定の時間が掛かるので、この手法ではリアルタイムに内部短絡を検出することは困難である。

【0006】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、内部短絡を早期に検出し、検出結果に応じて電流経路を遮断できる遮断装置及び蓄電素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

遮断装置は、電極端子と、導電性タブを有する電極体とを備え、前記導電性タブを介して前記電極体を前記電極端子に接続してある蓄電素子に関して、前記導電性タブの温度を計測する温度センサからのセンサ出力に基づき、前記電極端子と前記電極体との間の電流経路を遮断する遮断部を備える。

【0008】

蓄電素子は、電極端子と、導電性タブを有する電極体とを備え、前記導電性タブを介して前記電極体を前記電極端子に接続してある蓄電素子であって、前記導電性タブの温度を計測する温度センサを備える。

【発明の効果】

【0009】

本願によれば、内部短絡を早期に検出し、検出結果に応じて電流経路を遮断できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】蓄電素子の外観斜視図である。

【図2】蓄電素子の分解斜視図である。

【図3】蓄電素子を構成する電極体の分解斜視図である。

【図4】端子付近の部分断面図である。

【図5】検出装置の内部構成を説明するブロック図である。

【図6】蓄電素子の等価回路を表す回路図である。

【図7】内部短絡が発生した状態の蓄電素子の等価回路を表す回路図である。

【図8】合成後の蓄電素子の等価回路を表す回路図である。

【図9】実施の形態１における熱回路モデルの構成例を示す模式図である。

【図10】実施の形態１における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。

【図11】実施の形態２における熱回路モデルの構成例を示す模式図である。

【図12】実施の形態３における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。

【図13】実施の形態４における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。

【図14】実施の形態５における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。

【図15】内部短絡の予兆の検出手順を説明するフローチャートである。

【図16】実施の形態７における蓄電素子の部分断面図である。

【図17】遮断器の実装例を示す斜視図である。

【図18】制御回路が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。

【図19】ラミネート型の蓄電素子を示す外観斜視図である。

【図20】ラミネート型の蓄電素子を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

遮断装置は、電極端子と、導電性タブを有する電極体とを備え、前記導電性タブを介して前記電極体を前記電極端子に接続してある蓄電素子に関して、前記導電性タブの温度を計測する温度センサからのセンサ出力に基づき、前記電極端子と前記電極体との間の電流経路を遮断する遮断部を備える。
蓄電素子において内部短絡が発生した場合、導電性タブは電極体や電極体を収容する容器と比較して速やかに昇温する。遮断装置は、導電性タブの温度上昇が認められる場合、電極端子と電極体との間の電流経路を遮断することによって、蓄電素子が高温となることを防止できる。

【0012】

遮断装置において、前記センサ出力に基づき、前記電極体における内部短絡を検出する検出部を備え、前記遮断部は、前記検出部の検出結果に応じて、前記電極端子と前記電極体との間の電流経路を遮断してもよい。この構成によれば、検出部は、導電性タブの温度を参照することによって、内部短絡を早期に検出し、内部短絡を検出した場合、電極端子と電極体との間の電流経路を遮断できる。

【0013】

遮断装置において、前記検出部は、前記センサ出力に基づき、前記内部短絡の短絡抵抗を推定するオブザーバを備えてもよい。この構成によれば、オブザーバから得られる状態変数を通じて、直接的に観測することができない内部抵抗の短絡抵抗を推定できる。

【0014】

遮断装置において、前記検出部は、前記センサ出力と前記蓄電素子の熱現象を模擬する熱回路モデルとに基づく状態推定アルゴリズムを用いて、前記内部抵抗の短絡抵抗を推定してもよい。この構成によれば、状態推定アルゴリズムを用いて、直接的に観測することができない内部抵抗の短絡抵抗を推定できる。

【0015】

遮断装置において、前記熱回路モデルは、前記電極体、前記導電性タブ、及び短絡部位を節点に含み、各節点における温度及び熱容量、並びに節点間の熱抵抗をパラメータに含むモデルであってもよい。この構成によれば、簡易なモデルを用いて蓄電素子における熱現象を記述できる。

【0016】

遮断装置において、前記状態推定アルゴリズムは、各節点の温度及び短絡抵抗を含む状態変数の時間遷移を表す状態方程式を用いて、各状態変数の時間遷移を求め、前記状態変数と前記温度センサによる観測温度を含む観測量との関係を記述する観測方程式を用いて、状態推定の尤度を求め、求めた状態推定の尤度に応じて、状態変数の推定値を更新する手順を含んでもよい。この構成によれば、逐次更新される状態変数を通じて、直接的に観測することができない内部抵抗の短絡抵抗を時系列的に推定できる。

【0017】

遮断装置において、前記状態推定アルゴリズムは、粒子フィルタ、アンサンブルカルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ、又は無香料カルマンフィルタを含んでもよい。この構成によれば、粒子フィルタ、アンサンブルカルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ、又は無香料カルマンフィルタを用いて、状態変数を逐次更新し、直接的に観測することができない内部抵抗の短絡抵抗を時系列的に推定できる。

【0018】

遮断装置において、前記電極体は積層型の電極体であってもよい。この構成によれば、蓄電素子の正極板同士（又は負極板同士）は導電性タブのみを介して接続されているので、内部短絡が発生した場合、導電性タブの温度は速やかに上昇する。遮断装置は、導電性タブの温度上昇が認められる場合、電極端子と電極体との間の電流経路を遮断することによって、蓄電素子が高温となることを防止できる。

【0019】

蓄電素子は、電極端子と、導電性タブを有する電極体とを備え、前記導電性タブを介して前記電極体を前記電極端子に接続してある蓄電素子であって、前記導電性タブの温度を計測する温度センサを備える。蓄電素子は、導電性タブの温度を計測する温度センサを備えるので、内部短絡が発生したときに比較的速やかに変化する状態を観測できる。

【0020】

蓄電素子において、前記温度センサからのセンサ出力に基づき、前記電極端子と前記電極体との間の電流経路を遮断する遮断部を備えてもよい。この構成によれば、蓄電素子の内部短絡が検出された場合、電極端子と電極体との間の電流経路を遮断するので、蓄電素子が高温となることを防止できる。

【0021】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は蓄電素子１００の外観斜視図、図２は蓄電素子１００の分解斜視図、図３は蓄電素子１００を構成する電極体２００の分解斜視図、図４は端子付近の部分断面図である。蓄電素子１００は、例えばリチウムイオン二次電池である。蓄電素子１００は、外部の充電装置から供給される電力を蓄電し、蓄電した電力を所定の負荷に対して供給する。蓄電素子１００は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用（又は移動体用）電源、航空用電源、宇宙用電源、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに利用される。

【0022】

蓄電素子１００は、容器１１０に収容される電極体２００（図２を参照）、及び外部の充電装置や負荷に接続される電極端子３１０，３２０を備える。一方の電極端子３１０は正極端子であり、他方の電極端子３２０は負極端子である。電極体２００は、導電性タブ（後述する正極タブ２１１，負極タブ２２１）を介して、電極端子３１０，３２０に電気的に接続される。

【0023】

容器１１０は、直方体形状の容器本体１１１と、容器本体１１１の開口を閉塞する蓋体１１２とにより構成される。容器本体１１１及び蓋体１１２は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属によって形成される。代替的に、容器本体１１１及び蓋体１１２は、樹脂によって形成されてもよい。容器本体１１１は、電極体２００などを収容した後、蓋体１１２によって密閉される。容器１１０の内部には電解液（不図示）が封入される。電解質として、例えば有機溶媒中に支持塩を含有させた電解質が用いられる。有機溶媒として、例えばカーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒が用いられる。支持塩として、例えば、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＣｌＯ₄ 等のリチウム塩が好適に用いられる。電解質は、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含んでもよい。蓋体１１２は、容器１１０の内部に電解液を注入するための注入口、容器１１０の内圧が上昇したときに容器内部のガスを排出するガス排出弁等を備えてもよい。

【0024】

蓄電素子１００の電極端子３１０，３２０は、かしめ等によって、容器１１０の蓋体１１２に取り付けられる。具体的には、電極端子３１０，３２０は、それぞれ下方に延びる軸部（リベット部）を有しており、この軸部が、上部ガスケット１２０、蓋体１１２、下部ガスケット１３０、及び集電体１４０の貫通孔に挿通されて、かしめられる。これにより、電極端子３１０，３２０は、上部ガスケット１２０、蓋体１１２、下部ガスケット１３０、及び集電体１４０と共に、容器１１０の蓋体１１２に取り付けられる。

【0025】

ここで、上部ガスケット１２０は、容器１１０の蓋体１１２と電極端子３１０，３２０との間に配置される平板状の封止部材である。下部ガスケット１３０は、容器１１０の蓋体１１２と集電体１４０との間に配置される封止部材である。上部ガスケット１２０及び下部ガスケット１３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の絶縁性を有する樹脂材料によって形成される。

【0026】

集電体１４０は、電極端子３１０，３２０と電極体２００の導電性タブ（正極タブ２１１及び負極タブ２２１）とを電気的に接続する矩形平板状の導電部材である。集電体１４０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の材料によって形成される。正極側の集電体１４０は、かしめ等によって電極端子３１０に接続されると共に、溶接等によって電極体２００が備える正極タブ２１１に接続される。同様に、負極側の集電体１４０は、かしめ等によって電極端子３２０に接続されると共に、溶接等によって電極体が備える負極タブ２２１に接続される。代替的に、集電体１４０は、溶接やネジ締結などの手法を用いて電極端子３１０，３２０に接続されてもよく、かしめやネジ締結などの手法を用いて、正極タブ２１１及び負極タブ２２１に接続されてもよい。

【0027】

電極体２００は、正極板２１０、負極板２２０、及びセパレータ２３０の積層体である。図３に一例として示す電極体２００は、セパレータ２３０、負極板２２０、セパレータ２３０、正極板２１０、…の順に繰り返し積層された積層体からなることを示している。

【0028】

正極板２１０は、基材と、基材上に形成される正極活物質層とにより構成される。正極板２１０の基材は集電箔である。集電箔は、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ－Ｃｄ合金など公知の材料によって形成される。正極活物質層は、正極活物質、導電助剤、及びバインダを含む。正極活物質には、リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質が用いられる。正極活物質として、ＬｉＭＰＯ₄ 、ＬｉＭＳｉＯ₄ 、ＬｉＭＢＯ₃ （ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ やＬｉＭｎ_1.5Ｎｉ_0.5 Ｏ₄ 等のスピネル型リチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＯ₂ （ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種又は２種以上の遷移金属元素、リチウム過剰型の複合酸化物を含む）等のリチウム遷移金属酸化物などが用いられる。導電助剤には、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の炭素材料が好適に用いられる。バインダには、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の材料が用いられる。

【0029】

正極板２１０は正極タブ２１１を備える。正極タブ２１１は、正極板２１０の一辺から突出する矩形状の導電性タブである。正極タブ２１１は、基材（集電箔）と一体的に形成される。各正極板２１０の正極タブ２１１は１つに束ねられてタブ束を形成する。

【0030】

負極板２２０は、基材と、基材上に形成される負極活物質層とにより構成される。負極板２２０の基材は集電箔である。集電箔には、正極板２１０の基材を構成する集電箔と同様の材料が用いられる。負極活物質層は、負極活物質、導電助剤、及びバインダを含む。負極活物質には、リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質が用いられる。負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金（リチウム－ケイ素、リチウム－アルミニウム、リチウム－鉛、リチウム－錫、リチウム－アルミニウム－錫、リチウム－ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ₄ Ｔｉ₅ Ｏ₁₂等）、ポリリン酸化合物、一般にコンバージョン負極と呼ばれるＣｏ₃ Ｏ₄ やＦｅ₂ Ｐ等の遷移金属と第１４族～第１６族元素との化合物などが挙げられる。導電助剤及びバインダには、正極活物質層を構成する導電助剤及びバインダと同様の材料が用いられる。

【0031】

負極板２２０は負極タブ２２１を備える。負極タブ２２１は、正極タブ２１１と重ならないような位置にて負極板２２０の一辺から突出する矩形状の導電性タブである。負極タブ２２１は、基材（集電箔）と一体的に形成される。各負極板２２０の負極タブ２２１は１つに束ねられてタブ束を形成する。

【0032】

セパレータ２３０は、微多孔性を有する矩形状のシートである。セパレータ２３０の素材として、例えば、有機溶剤に不溶な織布、不織布、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂からなる合成樹脂微多孔膜などが用いられる。セパレータ２３０は、材料、重量平均分子量、空孔率などが異なる複数の微多孔膜を積層した構成であってもよく、これらの微多孔膜に各種の可塑剤、酸化防止剤、難燃剤などの添加剤を適量含有する構成であってもよく、これらの微多孔膜の片面又は両面にシリカなどの無機酸化物を塗布したものであってもよい。

【0033】

実施の形態１では、蓄電素子１００として、積層型の電極体２００を有するリチウムイオン二次電池について説明した。代替的に、蓄電素子１００は、巻回電極体を有するリチウムイオン二次電池であってもよい。また、蓄電素子１００は、円筒形リチウムイオン電池であってもよく、ラミネート型リチウムイオン電池であってもよい。また、蓄電素子１００は、電解質に固体を用いた全固体リチウムイオン電池、負極に金属リチウムを用いた金属リチウム二次電池であってもよい。更に、蓄電素子１００は、亜鉛空気電池、ナトリウムイオン電池、鉛電池などのリチウムイオン二次電池以外の電池、又は電気二重層キャパシタなどのキャパシタであってもよい。

【0034】

上述した蓄電素子１００に限らず、蓄電素子における正負の極板は互いに接触しないように離隔して設けられる。その結果、正負極板間の短絡（内部短絡）が回避されている。このような蓄電素子では、容器内部に異物が混入した場合、セパレータが破損した場合などにおいて、正負極板間の絶縁が保たれなくなり、内部短絡が発生することがある。蓄電素子に内部短絡が発生すると、電池内部に熱が発生し、電池の故障に繋がる。

【0035】

内部短絡によって電池内部に熱が発生するので、例えば電池表面の温度を計測し、電池表面の温度上昇を検知すれば、内部短絡を検出することは可能である。しかしながら、内部短絡によって発生した熱が電池表面に伝わるのには一定の時間が掛かるので、この手法ではリアルタイムに内部短絡を検出することは困難である。また、内部短絡の抵抗を実測することは困難であり、内部短絡の抵抗を把握する技術は存在しなかった。

【0036】

そこで、実施の形態１では、以下で説明する検出装置１０において、蓄電素子１００の電極体２００が備える導電性タブの温度を参照したシミュレーションを実行し、シミュレーションの実行結果に基づき、蓄電素子１００における内部短絡を検出する。例えば、検出装置１０は、シミュレーションによって内部短絡の短絡抵抗を推定し、推定した短絡抵抗が閾値未満である場合、蓄電素子１０における内部短絡を検出したと判断する。代替的に、事前に想定される種々の使用条件（充電又は放電時の電流値、通電時間など）にて、導電性タブの最高到達温度を求めておき、実際の運転時のタブ温度が予め求めておいた最高到達温度よりも一定割合又は一定温度以上高くなった場合、検出装置１０は、内部短絡を検出したと判断してもよい。更に、事前に想定される種々の使用条件（充電又は放電時の電流値、通電時間など）での導電性タブの温度を実験又はシミュレーションにより求めて、使用条件とタブ温度との関係を予め明確にしておき、実際の運転時のタブ温度が該当する使用条件下でのタブ温度よりも一定割合又は一定温度以上高くなった場合、検出装置１０は、内部短絡を検出したと判断してもよい。

【0037】

以下、シミュレーションを実行する検出装置１０の構成について説明する。
図５は検出装置１０の内部構成を説明するブロック図である。検出装置１０は、演算部１１、記憶部１２、入力部１３、及び出力部１４を備える専用又は汎用のコンピュータである。図５の例では、検出装置１０は蓄電素子１００の外部に設けられている。具体的には、検出装置１０は、蓄電素子１００の外側に設けられる蓄電素子監視装置（BMU : Battery Management Unit）であってもよく、遠隔地に設置されるサーバなどの計算機であってもよい。代替的に、検出装置１０は蓄電素子１００に内蔵されてもよい。

【0038】

演算部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える演算回路である。演算部１１が備えるＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部１２に格納された各種コンピュータプログラムを実行し、上述したハードウェア各部の動作を制御することによって、装置全体を本願の検出装置として機能させる。具体的には、演算部１１は、導電性タブ（正極タブ２１１，負極タブ２２１）の温度を計測する温度センサ２５０のセンサ出力と、蓄電素子１００の熱現象を模擬する熱回路モデルＭＤ１とに基づく状態推定アルゴリズムを用いて、蓄電素子１００における短絡抵抗を推定する。演算部１１は、短絡抵抗の推定結果に基づき、蓄電素子１００の内部短絡を検出する。

【0039】

演算部１１は、上記の構成に限定されるものではなく、複数のＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイコン、揮発性または不揮発性のメモリ等を備える任意の処理回路または演算回路であってもよい。また、演算部１１は、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ、日時情報を出力するクロック等の機能を備えていてもよい。

【0040】

記憶部１２は、フラッシュメモリなどの記憶装置である。記憶部１２には各種のコンピュータプログラム及びデータが記憶される。記憶部１２に記憶されるコンピュータプログラムには、例えば、状態推定アルゴリズムに基づく演算を演算部１１に実行させるための状態推定プログラムＰＧが含まれる。記憶部１２に記憶されるデータには、状態推定プログラムＰＧにおいて用いられるパラメータ、後述する短絡の等価回路モデルや熱回路モデルＭＤ１において用いられるパラメータ、演算部１１による演算によって一時的に生成されるデータなどが含まれる。状態推定プログラムＰＧは、例えば、コンピュータプログラムを読み取り可能に記録した非一時的な記録媒体Ｍにより提供される。記録媒体Ｍは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤ（Secure Digital）カードなどの可搬型メモリである。演算部１１は、図に示していない読取装置を用いて、記録媒体Ｍから所望のコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムを記憶部１２に記憶させる。代替的に、上記コンピュータプログラムは通信により提供されてもよい。

【0041】

入力部１３は、温度センサ２５０を接続するためのインタフェースを備え、温度センサ２５０からのセンサ出力を取得する。温度センサ２５０は、熱電対、サーミスタなどの既存のセンサである。温度センサ２５０は、導電性タブを構成する正極タブ２１１又は負極タブ２２１の何れか１つ若しくは複数に接続される。代替的に、温度センサ２５０は、導電性タブが接合されている集電体１４０に接続されてもよい。実施の形態１において、温度センサ２５０の個数は１個である。代替的に、温度センサ２５０の個数は複数個であってもよい。温度センサ２５０は、有線によって入力部１３に接続されてもよく、無線によって入力部１３に接続されてもよい。

【0042】

出力部１４は、外部装置を接続するインタフェースを備える。外部装置の一例は液晶ディスプレイなどの表示装置２０である。代替的に、外部装置は、ユーザが使用するコンピュータやスマートフォンなどの端末装置（不図示）であってもよい。演算部１１は、内部短絡の検出結果を出力部１４より外部装置へ出力する。演算部１１は、内部短絡の検出結果に加え、短絡抵抗の推定値を出力部１４より外部装置へ出力してもよい。

【0043】

検出装置１０は、内部短絡の検出結果をユーザに報知するために、ＬＥＤランプやブザー等の報知部を備えてもよい。

【0044】

以下、検出装置１０が実行する演算処理の内容について説明する。
実施の形態１では、内部短絡時における電流を計算するために、蓄電素子１００の等価回路を導入する。図６は蓄電素子１００の等価回路を表す回路図である。一般的な積層液系リチウムイオン電池は、各層が電気的に並列に接続される。よって、蓄電素子１００の等価回路は、例えば図６に示すような並列回路によって表される。図６に示す等価回路は５層の積層電池を表す。層の数は、蓄電素子１００の電極体２００が備える正極板２１０及び負極板の数に応じて適宜設定される。

【0045】

蓄電素子１００の各層は、正極タブ２１１、電池部、及び負極タブ２２１に区分される。電池部は、正極板２１０、セパレータ２３０、負極板２２０、電解液などを含む。等価回路において、正極タブ２１１は、正極タブ抵抗（抵抗値ｒ_ptab）として表され、負極タブ２２１は、負極タブ抵抗（抵抗値ｒ_ntab）として表される。電池部は、平衡電位（電圧値Ｅ_eq）と、内部抵抗（抵抗値ｒ_e ）とによって表される。ここで、電池部の内部抵抗は、電極のオーム抵抗、電極の反応抵抗、及び電解質のオーム抵抗を含む。

【0046】

図６に示す等価回路では、簡略化のために、蓄電素子１００の各層を、正極タブ２１１、電池部、及び負極タブ２２１の３つ部位に区分したが、更に細かく区分してもよい。また、図６の等価回路では、外部短絡層が同じ状態にあることを仮定しているが、外部短絡層毎に異なる状態を設定してもよい。

【0047】

図７は内部短絡が発生した状態の蓄電素子１００の等価回路を表す回路図である。図７に一例として示す等価回路は、５層目を内部短絡層とし、１～４層目を外部短絡層とした等価回路を表している。内部短絡は、電池部に並列に接続される短絡抵抗（抵抗値Ｒ_s ）によって表される。他の層において内部短絡が発生した場合についても同様である。

【0048】

等価回路において、外部短絡層の各層（１～４層目）は同一とみなせるので、外部短絡層の各素子は合成して記述できる。図８は合成後の蓄電素子１００の等価回路を表す回路図である。外部短絡層における合成正極タブ抵抗（ｒ_ptab,ex ）、合成内部抵抗（ｒ_e,ex）、合成負極タブ抵抗（ｒ_ntab,ex ）は、数１のように記述される。

【0049】

【数1】

【0050】

ここで、ｎは層の総数を表す。この例では、ｎ＝５である。各層は並列であるため、平衡電位はＥ_eqである。

【0051】

外部短絡層を流れる電流をＩ_ex、内部短絡層を流れる電流をＩ_in、短絡部を流れる電流をＩ_s とする。Ｉ_exは全ての外部短絡層を流れる電流の総和であり、一層あたりの電流はＩ_ex／（ｎ－１）である。図８の例では、内部短絡層における電池の内部抵抗を、外部短絡層における電池の内部抵抗（ｒ_e,ex）と区別するために、ｒ_e,inと表記している。

【0052】

図８に示す等価回路において、電流の保存則を適用した場合、数２が得られる。

【0053】

【数2】

【0054】

外部短絡層と、内部短絡層のタブ部分と、短絡部とからなる閉回路において、キルヒホッフの法則を適用した場合、数３が得られる。

【0055】

【数3】

【0056】

内部短絡層と短絡部とからなる閉回路において、キルヒホッフの法則を適用した場合、数４が得られる。

【0057】

【数4】

【0058】

数２～数４を解くと、内部短絡層に流れる電流Ｉ_in、外部短絡層に流れる電流Ｉ_ex、短絡部に流れる電流Ｉ_s は、それぞれ数５～数７のように得られる。

【0059】

【数5】

【0060】

【数6】

【0061】

【数7】

【0062】

数５～数７において、短絡抵抗Ｒ_s 以外の全ての抵抗は、設計値（材料物性、形状）によって定まるため、既知である。一方、短絡抵抗Ｒ_s については、設計により定めることはできず、計測することも不可能である。

【0063】

実施の形態１では、内部短絡時における温度を計算するために、蓄電素子１００の熱現象を模擬する熱回路モデルＭＤ１を導入する。図９は実施の形態１における熱回路モデルＭＤ１の構成例を示す模式図である。熱回路モデルＭＤ１は、蓄電素子１００を区分する複数の領域の温度と、領域間の熱抵抗とをパラメータに用いて、蓄電素子１００の熱現象を模擬するためのモデルである。図９に例示する熱回路モデルＭＤ１は、蓄電素子１００を７つの領域（領域１～領域７）に区分している。領域１～領域７は、内部短絡層、外部短絡層、内部短絡層に連なる正極タブ、外部短絡層に連なる正極タブ、内部短絡層に連なる負極タブ、外部短絡層に連なる負極タブ、及び短絡部にそれぞれ対応する。熱回路モデルＭＤ１において、領域１～領域７の温度をＴ₁ ～Ｔ₇ と表記し、領域ｉと領域ｊとの間の熱抵抗をＲ_ij（ｉ，ｊ＝１～７）と表記する。例えば、温度Ｔ₁ は内部短絡層の温度（電池温度）、温度Ｔ₂ は外部短絡層の温度（電池温度）、熱抵抗Ｒ₁₂は内部短絡層と外部短絡層との間の熱抵抗を表す。他の領域の温度、他の領域間の熱抵抗についても図９に示した通りである。

【0064】

図９に示した熱回路モデルＭＤ１から、温度Ｔ₁ ～Ｔ₇ の熱伝導方程式は数８のように表される。

【0065】

【数8】

【0066】

ここで、Ｃ_piは領域ｉの比熱、Ｖ_i は領域ｉの体積、ρ_i は領域ｉの密度である。Ｑ₁ ～Ｑ₇ は通電による発熱（ジュール発熱及び電気化学反応熱）を表す。数８に示す熱伝導方程式では、簡略化のために、電池外部への熱放出はなく、短絡電流によって生じた熱は全て電池の温度上昇に使われると仮定した。代替的に、電池外部への熱放出を考慮した熱伝導方程式を用いてもよい。

【0067】

数８の項を整理し、左辺の時間微分を差分に書き換えることによって、数９が得られる。数９において、Δｔは計算の時間刻み幅を表し、上付き添え字のｋ，ｋ＋１はステップ数（時間ステップ）を表す。

【0068】

【数9】

【0069】

数９において、α_j ＝Δｔ／ρ_j Ｃ_pjＶ_j とおき、整理すると、数１０が得られる。

【0070】

【数10】

【0071】

数１０において、各領域における発熱量Ｑ₁ ^k～Ｑ₇ ^kは、以下のように表される。

【0072】

【数11】

【0073】

ここで、内部短絡層に流れる電流Ｉ_in、外部短絡層に流れる電流Ｉ_ex、短絡部に流れる電流Ｉ_s は、それぞれ数５～数７のように記述されている。数５～７及び数１１において、未知のパラメータは短絡抵抗Ｒ_s のみである。発熱量Ｑ₁ ^k～Ｑ₇ ^kが短絡抵抗Ｒ_sの関数であることを明示するために、Ｑ_i ^k＝Ｑ_i ^k（Ｒ_s ）と表記すると、数１０は以下のように書き換えられる。

【0074】

【数12】

【0075】

短絡抵抗Ｒ_s を推定するために、数１２に対して、短絡抵抗Ｒ_s を状態量（＝潜在変数）として付加する。検出装置１０は、演算部１１をオブザーバとして機能させ、数１３に示す８つの状態変数を８つの方程式によって解けばよい。

【0076】

【数13】

【0077】

また、系や観測の外乱を抑えながら状態推定を行うために、外乱項を加えてもよい。外乱項は必須ではないが、計算の進みを良くするために、与えることが好ましい場合がある。外乱項を加えた式は数１４に示すように記述される。数１４において、ｖ_T1 ^k～ｖ_T7 ^k ，ｖ_Rs ^k は外乱項である。

【0078】

【数14】

【0079】

数１４は次式のように書き換えられる。

【0080】

【数15】

【0081】

ここで、ｘ_k は状態量を要素に持つベクトル（状態ベクトル）であり、ｖ_k は外乱量を要素に持つベクトル（外乱ベクトル）である。ｆは数１４に示す非線形の差分式を表す。

【0082】

実施の形態１では、温度センサ２５０は正極タブ２１１に取り付けられているとする。ただし、内部短絡が発生したとしても、どの層において内部短絡が発生したのかを把握することはできない。よって、内部短絡が発生したとしても、温度センサ２５０の計測値が内部短絡層に繋がる正極タブ２１１の温度を表しているのか、外部短絡層に繋がる正極タブ２１１の温度を表しているのかは分からない。しかしながら、外部短絡層のタブの昇温は内部短絡層のタブの昇温よりも穏やかであるため、温度センサ２５０の計測値は外部短絡層に繋がる正極タブ２１１の温度とみなした方が安全性マージンを確保できる。以下では、温度センサ２５０の計測値は外部短絡層に繋がる正極タブ２１１の温度であると仮定する。

【0083】

観測方程式は数１６のように表される。

【0084】

【数16】

【0085】

ここで、ｙ_k は観測値、ｃ^T は観測ベクトル、ｗ_k は観測外乱である。外部短絡層に繋がる正極タブ２１１の温度Ｔ₄ ^kはｘ_k の４番目の成分であるから、ｃ^T は次式のように表される。ｃの右肩のＴは転置を表す。

【0086】

【数17】

【0087】

上述した観測方程式において、観測値は１つだけであるとした。代替的に、観測値は複数であってもよい。

【0088】

実施の形態１に係る検出装置１０は、粒子フィルタを利用して、数１５の状態方程式及び数１６の観測方程式によって表される時系列モデルの時間更新を逐次計算し、内部抵抗Ｒ_s を求める。検出装置１０は、求めた内部抵抗Ｒ_s に基づき、蓄電素子１００における内部短絡を検出する。

【0089】

以下、内部短絡の検出手順について説明する。
図１０は実施の形態１における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。検出装置１０の演算部１１は、ｋ＝１の初期値を与える（ステップＳ１０１）。演算部１１は、温度の初期値として環境温度を与え、短絡抵抗の初期値として予め設定した仮の値を与えればよい。

【0090】

次いで、演算部１１は、各状態変数について、Ｎ個の粒子を発生させる（ステップＳ１０２）。ここで、Ｎは、１０² ～１０⁶ 程度の数が通常用いられる。

【0091】

次いで、演算部１１は、ｉ＝１，２，…，Ｎについて、ｖ_k に相当する乱数を発生させる（ステップＳ１０３）。

【0092】

演算部１１は、全てのＮ個の粒子について、数１８に基づく演算を実行することによって、粒子の状態を次の時間ステップにおける粒子の状態に更新する（ステップＳ１０４）。

【0093】

【数18】

【0094】

演算部１１は、入力部１３を通じて温度センサ２５０のセンサ出力を取得し（ステップＳ１０５）、全てのＮ個の粒子について、観測方程式に基づき粒子の重みＰ_k ⁽ⁱ⁾を算出する（ステップＳ１０６）。粒子の重みは、粒子ｉの状態ベクトルｘ_k を得たときに、観測値ｙ_k が観測される確率（尤度）であり、次式によって記述される。

【0095】

【数19】

【0096】

演算部１１は、ステップＳ１０６において算出した粒子の重みＰ_k ⁽ⁱ⁾を、次式に基づいて規格化する（ステップＳ１０７）。

【0097】

【数20】

【0098】

演算部１１は、粒子の重みと状態ベクトルとの加重平均をとったベクトルを、粒子フィルタによる推定値として算出する（ステップＳ１０８）。演算式は、数２１に示す通りである。この演算により、各領域の温度の推定値、及び短絡抵抗の推定値が得られる。

【0099】

【数21】

【0100】

次いで、演算部１１は、短絡抵抗の推定値に基づき、蓄電素子１００における内部短絡の有無を推定する。例えば、演算部１１は、短絡抵抗の推定値が閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。閾値は、任意に設定される。

【0101】

短絡抵抗の推定値が閾値未満でない場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、蓄電素子１００において内部短絡は生じていないと推定される。内部短絡が生じていないと推定した場合、演算部１１は、次の時間ステップの推定のために粒子をリサンプリング（層化サンプリング）する（ステップＳ１１０）。演算部１１は、時間ステップｋの状態ベクトルｘ_k ⁽ⁱ⁾はｐ_k ⁽ⁱ⁾に比例して復元抽出されるとし、時間ステップｋ＋１での状態ベクトルを定めればよい。演算部１１は、粒子をリサンプリングした後、処理をステップＳ１０２へ戻す。

【0102】

短絡抵抗の推定値が閾値未満である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、蓄電素子１００において内部短絡が生じていると推定される。内部短絡が生じていると推定した場合、演算部１１は、内部短絡の発生を報知する（ステップＳ１１１）。例えば、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を生成し、出力部１４より表示装置２０へ出力することによって、表示装置２０に表示させる。代替的に、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を出力部１４より端末装置（不図示）に通知してもよい。また、演算部１１は、蓄電素子１００の使用停止若しくは交換を促してもよく、使用停止若しくは交換の判断をユーザに仰いでもよい。

【0103】

以上のように、実施の形態１における検出装置１０は、導電性タブの温度を計測する温度センサ２５０のセンサ出力に基づき、蓄電素子１００の内部短絡を検出する。蓄電素子１００において内部短絡が発生した場合、導電性タブは容器１１０や電極体２００と比較して速やかに昇温するので、検出装置１０は、導電性タブの温度に基づき短絡抵抗を推定することによって、内部短絡を早期に検出できる。

【0104】

電池内部の温度をほぼタイムラグなく正確に計測できるのであれば、温度センサ２５０の取付位置は導電性タブ上に限定されない。例えば、温度センサ２５０は、電極端子３１０，３２０（より好ましくは電極端子３１０，３２０のリベット部）に取り付けられてもよい。代替的に、温度センサ２５０は、集電体１４０やバスバー（不図示）に取り付けられてもよい。代替的に、温度センサ２５０は、電極体２００を収容する容器１１０の外側表面に取り付けられてもよい。電極体２００が絶縁袋に覆われた状態で容器１１０の内面と接触している場合、容器１１０の温度は、電極体２００の温度上昇と共に速やかに上昇する。このため、容器１１０の温度に基づき短絡抵抗を推定することによって、内部短絡を早期に検出できる。特に、電極体２００が絶縁袋を介して容器１１０の内側の長側面に接触している場合、温度センサ２５０は、容器１１０の外側の長側面に取り付けられるとよい。

【0105】

実施の形態１における検出装置１０は、粒子フィルタを利用して短絡抵抗を推定する。粒子フィルタは、非線形性や非ガウス性を有する状態空間モデルを対象としたフィルタ手法であり、線形性やガウス性を仮定せずに、より一般的な状態空間モデルを対象とすることができる。また、粒子フィルタは、アルゴリズムが比較的単純であり、検出装置１０に容易に実装できる。

【0106】

（実施の形態２）
実施の形態２では、複数の正極タブ２１１（又は複数の負極タブ２２１）が束ねられたタブ結束部に温度センサ２５０を取り付け、この温度センサ２５０のセンサ出力に基づき内部短絡を検出する構成について説明する。

【0107】

実施の形態２において、温度センサ２５０は、複数の正極タブ２１１（又は複数の負極タブ２２１）が束ねられたタブ結束部に取り付けられる。実施の形態２では、内部短絡層のタブの温度と、外部短絡層のタブの温度とが同一であると仮定する。

【0108】

図１１は実施の形態２における熱回路モデルＭＤ２の構成例を示す模式図である。熱回路モデルＭＤ２は、蓄電素子１００を区分する複数の領域の温度と、領域間の熱抵抗とをパラメータに用いて、蓄電素子１００の熱現象を模擬するためのモデルである。図１１に例示する熱回路モデルＭＤ２は、蓄電素子１００を５つの領域（領域１～領域５）に区分している。領域１～領域５は、内部短絡層、外部短絡層、正極タブ、負極タブ、及び短絡部にそれぞれ対応する。熱回路モデルＭＤ２において、領域１～領域５の温度をＴ₁ ～Ｔ₅ と表記し、領域ｉと領域ｊとの間の熱抵抗をＲ_ij（ｉ，ｊ＝１～５）と表記する。例えば、温度Ｔ₁ は内部短絡層の温度（電池温度）、温度Ｔ₂ は外部短絡層の温度（電池温度）、熱抵抗Ｒ₁₂は内部短絡層と外部短絡層との間の熱抵抗を表す。他の領域の温度、他の領域間の熱抵抗についても図１１に示した通りである。

【0109】

図１１に示した熱回路モデルＭＤ２から、温度Ｔ₁ ～Ｔ₅ の熱伝導方程式は数２２のように表される。

【0110】

【数22】

【0111】

ここで、Ｃ_piは領域ｉの比熱、Ｖ_i は領域ｉの体積、ρ_i は領域ｉの密度である。Ｑ₁ ～Ｑ₅ は通電による発熱（ジュール発熱及び電気化学反応熱）を表す。数２２に示す熱伝導方程式では、簡略化のために、電池外部への熱放出はなく、短絡電流によって生じた熱は全て電池の温度上昇に使われると仮定した。代替的に、電池外部への熱放出を考慮した熱伝導方程式を用いてもよい。

【0112】

数２２の項を整理し、左辺の時間微分を差分に書き換えることによって、数２３が得られる。数２３において、Δｔは計算の時間刻み幅を表し、上付き添え字のｋ，ｋ＋１はステップ数（時間ステップ）を表す。

【0113】

【数23】

【0114】

数２３において、α_j ＝Δｔ／ρ_j Ｃ_pjＶ_j とおき、整理すると、数２４が得られる。

【0115】

【数24】

【0116】

数２４において、各領域における発熱量Ｑ₁ ^k～Ｑ₅ ^kは、以下のように表される。

【0117】

【数25】

【0118】

ここで、内部短絡層に流れる電流Ｉ_in、外部短絡層に流れる電流Ｉ_ex、短絡部に流れる電流Ｉ_s は、実施の形態１において説明したように、それぞれ数５～数７のように記述される。数５～７及び数２５において、未知のパラメータは短絡抵抗Ｒ_s のみである。発熱量Ｑ₁ ^k～Ｑ₅ ^kが短絡抵抗Ｒ_sの関数であることを明示するために、Ｑ_i ^k＝Ｑ_i ^k（Ｒ_s ）と表記すると、数２４は以下のように書き換えられる。

【0119】

【数26】

【0120】

短絡抵抗Ｒ_s を推定するために、数２６に対して、短絡抵抗Ｒ_s を状態量（＝潜在変数）として付加する。検出装置１０は、演算部１１をオブザーバとして機能させ、数２７に示す６つの状態変数を６つの方程式によって解けばよい。

【0121】

【数27】

【0122】

また、系や観測の外乱を抑えるために、外乱項を加えてもよい。外乱項は必須ではないが、計算の進みを良くするために、与えることが好ましい。外乱項を加えた式は数２８に示すように記述される。数２８において、ｖ_T1 ^k～ｖ_T5 ^k ，ｖ_Rs ^k は外乱項である。

【0123】

【数28】

【0124】

数２８は次式のように書き換えられる。

【0125】

【数29】

【0126】

ここで、ｘ_k は状態量を要素に持つベクトル（状態ベクトル）であり、ｖ_k は外乱量を要素に持つベクトル（外乱ベクトル）である。ｆは数２８に示す非線形の差分式を表す。

【0127】

観測においては、状態量のうち一部が観測される。以下では、温度センサ２５０の計測値は正極タブ２１１を束ねた結束部の温度であると仮定する。

【0128】

観測方程式は数３０のように表される。

【0129】

【数30】

【0130】

ここで、ｙ_k は観測値、ｃ^T は観測ベクトル、ｗ_k は観測外乱である。正極タブ２１１の結束部の温度Ｔ₃ ^kはｘ_k の３番目の成分であるから、ｃ^T は次式のように表される。ｃの右肩のＴは転置を表す。

【0131】

【数31】

【0132】

上述した観測方程式において、観測値は１つだけであるとした。代替的に、観測値は複数であってもよい。

【0133】

検出装置１０は、実施の形態１と同様に、粒子フィルタを利用して数２９の状態方程式及び数３０の観測方程式によって表される時系列モデルの時間更新を逐次計算し、内部抵抗Ｒ_s を求める。検出装置１０は、求めた内部抵抗Ｒ_s に基づき、蓄電素子１００における内部短絡を検出する。

【0134】

以上のように、実施の形態２では、複数の正極タブ２１１（又は複数の負極タブ２２１）が束ねられたタブ結束部に温度センサ２５０を設けるので、温度センサ２５０の取り付けが容易である。実施の形態２では、熱回路モデルＭＤ２が簡略化され、パラメータの数が減少するので、計算が容易となる。

【0135】

（実施の形態３）
実施の形態３では、アンサンブルカルマンフィルタを用いた状態推定アルゴリズムについて説明する。すなわち、実施の形態３における検出装置１０は、アンサンブルカルマンフィルタを用いて、数１５の状態方程式及び数１６の観測方程式によって表される時系列モデルの時間更新を逐次計算し、内部抵抗Ｒ_s を求める。検出装置１０は、求めた内部抵抗Ｒ_s に基づき、蓄電素子１００の内部短絡を検出する。

【0136】

図１２は実施の形態３における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。検出装置１０の演算部１１は、ｋ＝１の初期値を与える（ステップＳ１２１）。演算部１１は、温度の初期値として環境温度を与え、短絡抵抗の初期値として予め設定した仮の値を与えればよい。状態方程式における外乱項ｖ_k 及び観測方程式における外乱項ｗ_k の分散をそれぞれＱ_k 及びＲ_k とする。

【0137】

次いで、演算部１１は、各状態変数について、Ｎ個の粒子を発生させる（ステップＳ１２２）。ここで、Ｎは、１０² ～１０⁶ 程度の数が通常用いられる。

【0138】

次いで、演算部１１は、ｉ＝１，２，…，Ｎについて、ｖ_k に相当する乱数を発生させる（ステップＳ１２３）。ｖ_k は正規分布に従うものとし、分散は既知とする。

【0139】

演算部１１は、全てのＮ個の粒子について、数１８に基づく演算を実行することによって、粒子の状態を次の時間ステップにおける粒子の状態に更新する（ステップＳ１２４）。

【0140】

【数32】

【0141】

演算部１１は、ｉ＝１，２，…，Ｎの各粒子の状態ベクトルと、全粒子の状態ベクトルの平均値との差ｘ_k ⁽ⁱ⁾_barを算出する（ステップＳ１２５）。ｘ_k ⁽ⁱ⁾_barは、数３３によって表される。

【0142】

【数33】

【0143】

演算部１１は、全ての粒子に関する状態量予測値の共分散行列Ｐ_k を算出する（ステップＳ１２６）。共分散行列Ｐ_k は、数３４によって表される。

【0144】

【数34】

【0145】

演算部１１は、入力部１３を通じて温度センサ２５０のセンサ出力を取得する（ステップＳ１２７）。取得した温度センサ２５０のセンサ出力は、時間ステップｋにおける各粒子の観測値ｙ_k ⁱを与える。

【0146】

演算部１１は、ｉ番目の粒子の時間ステップｋにおける観測誤差ｒ_k ⁱを算出する（ステップＳ１２８）。ここで、ｗ_k は観測外乱である。観測誤差ｒ_k ⁱは、数３５によって表される。

【0147】

【数35】

【0148】

演算部１１は、時間ステップｋにおけるカルマンゲインＫ_k を算出する（ステップＳ１２９）。カルマンゲインＫ_k は、数３６によって表される。

【0149】

【数36】

【0150】

演算部１１は、ｉ番目の粒子の推定値ｘ_k ⁽ⁱ⁾_hatを算出する（ステップＳ１３０）。推定値ｘ_k ⁽ⁱ⁾_hatは、数３７によって表される。すなわち、演算部１１は、数３２の最初の予測値を、数３５の観測誤差ｒ_k ⁱと数３６のカルマンゲインＫ_k とを用いて修正する。

【0151】

【数37】

【0152】

演算部１１は、各粒子の平均値ｘ_k _hatを算出する（ステップＳ１３１）。各粒子の平均値ｘ_k _hatは、アンサンブルカルマンフィルタによって得られる状態ベクトル推定値を表し、次式によって算出される。

【0153】

【数38】

【0154】

数３８によって得られる推定値（各粒子の平均値ｘ_k _hat）には、各領域の温度の推定値、及び短絡抵抗の推定値が含まれる。演算部１１は、短絡抵抗の推定値に基づき、蓄電素子１００における内部短絡の有無を推定する。例えば、演算部１１は、短絡抵抗の推定値が閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１３２）。閾値は、任意に設定される。

【0155】

短絡抵抗の推定値が閾値未満でない場合（Ｓ１３２：ＮＯ）、蓄電素子１００において内部短絡は生じていないと推定される。内部短絡が生じていないと推定した場合、演算部１１は、処理をステップＳ１２２へ戻し、次の時間ステップにおける演算を実行する。

【0156】

短絡抵抗の推定値が閾値未満である場合（Ｓ１３２：ＹＥＳ）、蓄電素子１００において内部短絡が生じていると推定される。内部短絡が生じていると推定した場合、演算部１１は、内部短絡の発生を報知する（ステップＳ１３３）。例えば、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を生成し、出力部１４より表示装置２０へ出力することによって、表示装置２０に表示させる。代替的に、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を出力部１４より端末装置（不図示）に通知してもよい。また、演算部１１は、蓄電素子１００の使用停止若しくは交換を促してもよく、使用停止若しくは交換の判断をユーザに仰いでもよい。

【0157】

実施の形態３における検出装置１０は、アンサンブルカルマンフィルタを利用して短絡抵抗を推定する。アンサンブルカルマンフィルタは、非線形性や非ガウス性を有する状態空間モデルを対象としたフィルタ手法であり、より一般的な状態空間モデルを対象とすることができる。アンサンブルカルマンフィルタは、アルゴリズムが比較的単純であり、検出装置１０に容易に実装できる。

【0158】

（実施の形態４）
実施の形態４では、拡張カルマンフィルタを用いた状態推定アルゴリズムについて説明する。すなわち、実施の形態４における検出装置１０は、拡張カルマンフィルタを用いて、数１５の状態方程式及び数１６の観測方程式によって表される時系列モデルの時間更新を逐次計算し、内部抵抗Ｒ_s を求める。検出装置１０は、求めた内部抵抗Ｒ_s に基づき、蓄電素子１００の内部短絡を検出する。

【0159】

図１３は実施の形態４における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。検出装置１０の演算部１１は、ｋ＝１の初期値を与える（ステップＳ１４１）。演算部１１は、温度の初期値として環境温度を与え、短絡抵抗の初期値として予め設定した仮の値を与えればよい。状態方程式における外乱項ｖ_k 及び観測方程式における外乱項ｗ_k の分散をそれぞれＱ_k 及びＲ_k とする。初期の分散共分散行列Ｐを仮定する。

【0160】

演算部１１は、事前状態推定値ｘ^- _k+1 _hatを次式により算出する（ステップＳ１４２）。

【0161】

【数39】

【0162】

演算部１１は、非線形変換ｆのヤコビアン行列を以下の手順によって導出する（ステップＳ１４３）。例えば、数４０によって表される３成分ベクトルに対し、非線形変換ｆを数４１のように表した場合、ヤコビアンは数４２によって算出される。演算部１１は、ヤコビアンを事前に導出し、記憶部１２に記憶させておいてもよい。

【0163】

【数40】

【0164】

【数41】

【0165】

【数42】

【0166】

演算部１１は、事前誤差共分散行列Ｐ^- _k+1を次式により算出する（ステップＳ１４４）。ここで、状態遷移行列Ａ_k は数４４により表される。

【0167】

【数43】

【0168】

【数44】

【0169】

演算部１１は、カルマンゲインｇ_k を算出する（ステップＳ１４５）。カルマンゲインｇ_k は、数４５によって表される。

【0170】

【数45】

【0171】

演算部１１は、入力部１３を通じて温度センサ２５０のセンサ出力を取得する（ステップＳ１４６）。取得した温度センサ２５０のセンサ出力は、時間ステップｋの観測値ｙ_k を与える。

【0172】

演算部１１は、事後状態推定値ｘ_k+1 _hat、及び事後誤差共分散行列Ｐ_k を次式により算出する（ステップＳ１４７）。

【0173】

【数46】

【0174】

数４６によって得られる推定値（事後状態推定値ｘ_k+1 _hat）には、各領域の温度の推定値、及び短絡抵抗の推定値が含まれる。演算部１１は、短絡抵抗の推定値に基づき、蓄電素子１００における内部短絡の有無を推定する。例えば、演算部１１は、短絡抵抗の推定値が閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１４８）。閾値は、任意に設定される。

【0175】

短絡抵抗の推定値が閾値未満でない場合（Ｓ１４８：ＮＯ）、蓄電素子１００において内部短絡は生じていないと推定される。内部短絡が生じていないと推定した場合、演算部１１は、処理をステップＳ１４２へ戻し、次の時間ステップにおける演算を実行する。

【0176】

短絡抵抗の推定値が閾値未満である場合（Ｓ１４８：ＹＥＳ）、蓄電素子１００において内部短絡が生じていると推定される。内部短絡が生じていると推定した場合、演算部１１は、内部短絡の発生を報知する（ステップＳ１４９）。例えば、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を生成し、出力部１４より表示装置２０へ出力することによって、表示装置２０に表示させる。代替的に、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を出力部１４より端末装置（不図示）に通知してもよい。また、演算部１１は、蓄電素子１００の使用停止若しくは交換を促してもよく、使用停止若しくは交換の判断をユーザに仰いでもよい。

【0177】

実施の形態４における検出装置１０は、拡張カルマンフィルタを利用して短絡抵抗を推定する。拡張カルマンフィルタは、非線形モデルを平均値等の代表値付近で線形近似することにより、カルマンフィルタの適用を可能にする手法である。拡張カルマンフィルタは、計算負荷が小さく、安価な装置にて実現可能である。

【0178】

（実施の形態５）
実施の形態５では、無香料カルマンフィルタを用いた状態推定アルゴリズムについて説明する。すなわち、実施の形態５における検出装置１０は、無香料カルマンフィルタを用いて、数１５の状態方程式及び数１６の観測方程式によって表される時系列モデルの時間更新を逐次計算し、内部抵抗Ｒ_s を求める。検出装置１０は、求めた内部抵抗Ｒ_s に基づき、蓄電素子１００の内部短絡を検出する。

【0179】

図１４は実施の形態５における内部短絡の検出手順を説明するフローチャートである。検出装置１０の演算部１１は、ｋ＝１の初期値を与える（ステップＳ１６１）。演算部１１は、温度の初期値として環境温度を与え、短絡抵抗の初期値として予め設定した仮の値を与えればよい。状態方程式における外乱項ｖ_k 及び観測方程式における外乱項ｗ_k の分散をそれぞれＱ_k 及びＲ_k とする。初期の分散共分散行列Ｐを仮定する。

【0180】

演算部１１は、ある計算ステップにて得られた推定値ｘ^- _kと分散共分散行列Ｐ_k を用いて、シグマポイントと呼ばれる計算点を生成する（ステップＳ１６２）。生成される（２ｎ＋１）個のシグマポイントを数４７のように付番すると、ｊ（ｊは－ｎ≦ｊ≦ｎを満たす整数）番目のシグマポイントは、数４８のように表される。

【0181】

【数47】

【0182】

【数48】

【0183】

ただし、ｓｉｇ（ｊ）は、ｊ＜０のとき－１、ｊ＝０のとき０、０＜ｊのとき＋１を与える関数である。κは正の調整パラメータである。

【0184】

各々のシグマポイントの重みｗ_j を、ｊ≠０のときｗ_j ＝κ／２（ｎ＋κ）、ｊ＝０のときｗ₀ ＝κ／（ｎ＋κ）とする。

【0185】

演算部１１は、次式のように、全てのシグマポイントの状態、事前状態推定値、事前誤差共分散行列を更新する（ステップＳ１６３）。

【0186】

【数49】

【0187】

演算部１１は、事前状態推定値と事前誤差共分散行列とを更新したため、次式によりシグマポイントを再計算する（ステップＳ１６４）。

【0188】

【数50】

【0189】

演算部１１は、観測のシグマポイントを次式に従って更新する（ステップＳ１６５）。

【0190】

【数51】

【0191】

演算部１１は、事前観測推定値ｙ^- _k+1_hatを次式により算出する（ステップＳ１６６）。

【0192】

【数52】

【0193】

演算部１１は、事前観測誤差の共分散行列Ｐ^- _yy,k+1 を次式により算出する（ステップＳ１６７）。

【0194】

【数53】

【0195】

演算部１１は、事前状態・観測誤差の共分散行列Ｐ^- _xy,k+1 を次式により算出する（ステップＳ１６８）。

【0196】

【数54】

【0197】

演算部１１は、カルマンゲインｇ_k を次式により算出する（ステップＳ１６９）。

【0198】

【数55】

【0199】

演算部１１は、入力部１３を通じて温度センサ２５０のセンサ出力を取得する（ステップＳ１７０）。取得した温度センサ２５０のセンサ出力は、時間ステップｋ＋１における観測値ｙ_k+1 を与える。

【0200】

演算部１１は、カルマンゲインｇ_k を観測値ｙ_k+1と事前観測推定値ｙ^- _k+1_hatとの差に乗じ、時間ステップｋ＋１における状態推定を行う（ステップＳ１７１）。

【0201】

【数56】

【0202】

演算部１１は、事後観測誤差の共分散行列Ｐ_k+1 を次式により算出する（ステップＳ１７２）。

【0203】

【数57】

【0204】

数５６によって得られる事後観測推定値（ｘ_k+1 _hat）には、各領域の温度の推定値、及び短絡抵抗の推定値が含まれる。演算部１１は、短絡抵抗の推定値に基づき、蓄電素子１００における内部短絡の有無を推定する。例えば、演算部１１は、短絡抵抗の推定値が閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１７３）。閾値は、任意に設定される。

【0205】

短絡抵抗の推定値が閾値未満でない場合（Ｓ１７３：ＮＯ）、蓄電素子１００において内部短絡は生じていないと推定される。内部短絡が生じていないと推定した場合、演算部１１は、処理をステップＳ１６２へ戻し、次の時間ステップにおける演算を実行する。

【0206】

短絡抵抗の推定値が閾値未満である場合（Ｓ１７３：ＹＥＳ）、蓄電素子１００において内部短絡が生じていると推定される。内部短絡が生じていると推定した場合、演算部１１は、内部短絡の発生を報知する（ステップＳ１７４）。例えば、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を生成し、出力部１４より表示装置２０へ出力することによって、表示装置２０に表示させる。代替的に、演算部１１は、内部短絡が発生した旨の文字情報を出力部１４より端末装置（不図示）に通知してもよい。また、演算部１１は、蓄電素子１００の使用停止若しくは交換を促してもよく、使用停止若しくは交換の判断をユーザに仰いでもよい。

【0207】

実施の形態５における検出装置１０は、無香料カルマンフィルタを利用して短絡抵抗を推定する。無香料カルマンフィルタは、平均値周りにシグマポイントと呼ばれる複数のサンプル点を設け、これらの統計的性質に基づいて共分散行列を推定する。無香料カルマンフィルタは、非線形性が強い問題においては、拡張カルマンフィルタよりも良好な性能を示す。

【0208】

（実施の形態６）
実施の形態６では、検出装置１０が短絡抵抗Ｒ_s に基づき内部短絡の予兆を検出する構成について説明する。

【0209】

図１５は内部短絡の予兆の検出手順を説明するフローチャートである。検出装置１０の演算部１１は、実施の形態１～５と同様の手順を用いて、蓄電素子１００における短絡抵抗Ｒ_s を逐次推定する（ステップＳ２０１）。

【0210】

演算部１１は、推定した短絡抵抗Ｒ_s が基準値より所定割合低下したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。基準値には、内部短絡が生じていない状態における短絡抵抗Ｒ_s の平均値などが設定される。閾値として設定する割合は適宜設定される。例えば、短絡抵抗Ｒ_s が基準値より１０％以上低下した場合に内部短絡の予兆を検出したとする場合、閾値には１０％が設定される。

【0211】

演算部１１は、推定した短絡抵抗Ｒ_s が基準値より所定割合低下していない場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、処理をステップＳ２０１へ戻し、短絡抵抗Ｒ_s の推定を継続する。

【0212】

演算部１１は、推定した短絡抵抗Ｒ_s が基準値より所定割合低下した場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、内部短絡の予兆が発生していると推定する。演算部１１は、内部短絡の予兆が発生していると判断した場合、内部短絡の予兆を報知する（ステップＳ２０３）。例えば、演算部１１は、内部短絡の予兆を検出した旨の文字情報を生成し、出力部１４より表示装置２０へ出力することによって、表示装置２０に表示させる。代替的に、演算部１１は、内部短絡の予兆を検出した旨の文字情報を出力部１４より端末装置（不図示）に通知してもよい。また、演算部１１は、蓄電素子１００の使用停止若しくは交換を促してもよく、使用停止若しくは交換の判断をユーザに仰いでもよい。

【0213】

実施の形態６では、推定した内部抵抗Ｒ_s が基準値より所定割合低下したか否かを判断することによって、内部短絡の予兆を検出する構成とした。代替的に、演算部１１は、推定した内部抵抗Ｒ_s が設定回数（例えば５回）連続して低下したか否かを判断基準として、内部短絡の予兆を検出してもよい。

【0214】

実施の形態１～６では、導電性タブの温度を計測する温度センサ２５０のセンサ出力に基づき、予兆を含む内部短絡を検出する構成としたが、モータスポーツ車の走行時や重機を大トルクで使用する場合など、蓄電素子１００から大電流を出力する場合には導電性タブが高温に至る可能性がある。この場合、導電性タブは高温に至るものの、正常な使用の範囲内であって、内部短絡などの異常ではない。正常な使用により導電性タブが高温に至った場合と、内部短絡により導電性タブが高温に至った場合とを区別するために、蓄電素子１００に流れる電流に基づいた伝熱計算が同時に実施されてもよい。検出装置１０は、温度センサ２５０によって計測される導電性タブの温度と、蓄電素子１００の電流から推定される導電性タブの温度とを比較し、両者の値が近ければ、内部短絡による昇温ではなく、正常使用時の昇温であると判断できる。一方、蓄電素子１００に流れる電流からは起こり得ないような昇温が測定された場合、検出装置１０は、内部短絡が発生している可能性があると判断すればよい。

【0215】

（実施の形態７）
実施の形態７では、蓄電素子１００の内部短絡が検出された場合、電極端子３１０と導電性タブ（正極タブ２１１又は負極タブ２２１）との間の電流経路を遮断する構成について説明する。

【0216】

実施の形態７における蓄電素子１００は、検出装置１０によって蓄電素子１００の内部短絡が検出された場合、電極端子３１０と導電性タブ（正極タブ２１１又は負極タブ２２１）との間の電流経路を遮断する遮断器を備える。

【0217】

図１６は実施の形態７における蓄電素子１００の部分断面図、図１７は遮断器の実装例を示す斜視図である。蓄電素子１００は、実施の形態１において説明した構成に加え、制御基板１５０、制御回路１５１、及び半導体スイッチング素子１５２（以下、ＦＥＴ１５２と称する）を備える。これらは例えば蓄電素子１００の蓋体１１２と集電体１４０との間に設けたスペースに実装される。実施の形態７では、集電体１４０は、第１集電体１４０ａと第２集電体１４０ｂとに分かれる。第１集電体１４０ａ及び第２集電体１４０ｂは、間隙を設けて配置される。第１集電体１４０ａには正極タブ２１１が接続され、第２集電体１４０ｂには端子電極３１０が接続される。

【0218】

制御基板１５０は、第１集電体１４０ａ及び第２集電体１４０ｂ上に設けられる。制御基板１５０には、矩形状の切欠部１５０ａ，１５０ｂが設けられている。制御回路１５１は、制御基板１５０上に実装される。ＦＥＴ１５２は、切欠部１５０ａより露出する第１集電体１４０ａの露出面上に実装される。

【0219】

制御回路１５１は、上述した検出装置１０より検出結果を取得し、取得した検出結果に応じてＦＥＴ１５２をオン／オフする。実施の形態７では、便宜的に制御回路１５１と検出装置１０とを別体とした。代替的に、制御回路１５１と検出装置１０とは一体であってもよい。

【0220】

ＦＥＴ１５２は、例えば、スイッチング用のパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）である。ＦＥＴ１５２のゲート端子１５２Ｇは、制御基板１５０に形成されたプリント配線（不図示）を介して制御回路１５１に接続される。ドレイン端子１５２Ｄは、切欠部１５０ａより露出する第１集電体１４０ａの露出面上に接続される。ソース端子１５２Ｓは、第１集電体１４０ａと第２集電体１４０ｂとの間の間隙を跨いで、制御基板１５０の切欠部１５０ｂより露出する第２集電体１４０ｂの露出面に接続される。

【0221】

制御回路１５１は、ＦＥＴ１５２のゲート端子１５２Ｇに所定の電圧（ゲート電圧）を印加することによって、ドレイン端子１５２Ｄ及びソース端子１５２Ｓ間を接続できる。この結果、電極端子３１０と正極タブ２１１との間の電流経路が接続される。一方、制御回路１５１は、ゲート電圧をゼロにすれば、ドレイン端子１５２Ｄ及びソース端子１５２Ｓ間を遮断できる。この結果、電極端子３１０と正極タブ２１１との間の電流経路が遮断される。

【0222】

実施の形態７では、電極端子３１０と正極タブ２１１との間の電流経路にＦＥＴ１５２を介装する構成とした。代替的に、ＦＥＴ１５２は、電極端子３２０と負極タブ２２１との間の電流経路に介装されてもよい。

【0223】

実施の形態７では、簡略化のために、ＦＥＴ１５２を１つだけ実装した構成について説明した。代替的に、蓄電素子１００は、ドレイン端子１５２Ｄが第２集電体１４０ｂに接続され、ソース端子１５２Ｓが第１集電体１４０ａに接続されたＦＥＴ１５２を更に備えてもよい。

【0224】

実施の形態７では、電極端子３１０と導電性タブ（正極タブ２１１又は負極タブ２２１）との間の電流経路を遮断する遮断器として、蓄電素子１００がＦＥＴ１５２を備える構成について説明した。代替的に、制御回路１５１によりオン／オフが制御される機械式スイッチ、制御回路１５１より昇温させることによって変形するバイメタルを用いたスイッチ、制御回路１５１より昇温させることによって溶断するヒューズなどの任意の遮断器を用いてもよい。また、蓄電素子１００が複数の電極体２００を備える場合、制御回路１５１は、内部短絡が発生した電極体２００に繋がる電流経路のみを遮断してもよい。

【0225】

図１８は制御回路１５１が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。制御回路１５１は、検出装置１０から検出結果を取得し、蓄電素子１００に内部短絡が発生したか否かを判断する（ステップＳ３０１）。

【0226】

制御回路１５１は、蓄電素子１００に内部短絡が発生していないと判断した場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、ＦＥＴ１５２のオン状態を維持し（ステップＳ３０２）、処理をステップＳ３０１へ戻す。

【0227】

制御回路１５１は、蓄電素子１００に内部短絡が発生したと判断した場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、制御回路１５１は、ＦＥＴ１５２をオフすることによって、電極端子３１０と正極タブ２１１との間の電流経路を遮断する（ステップＳ３０３）。

【0228】

以上のように、実施の形態７では、検出装置１０において蓄電素子１００の内部短絡が検出された場合、制御回路１５１は、電極端子３１０と導電性タブ（正極タブ２１１又は負極タブ２２１）との間の電流経路を遮断するので、蓄電素子１００が高温になることを防止できる。

【0229】

実施の形態７では、ＦＥＴ１５２を用いて電流経路を遮断する構成について説明した。代替的に、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、サイリスタ、バイポーラトランジスタなどの半導体素子が用いられてもよい。また、導電性タブにバイメタルを用い、昇温により導電性タブが歪んで切断されるようにしてもよい。更に、機械バネによる拘束を外すことによって電流経路を遮断する構成としてもよい。更に、溶断によって電流経路を遮断する構成としてもよい。

【0230】

実施の形態７では、検出装置１０において蓄電素子１００の内部短絡が検出された場合、制御回路１５１が電流経路を遮断する構成とした。代替的に、検出装置１０において蓄電素子１００の内部短絡の予兆を検出した場合、制御回路１５１が電流経路を遮断してもよい。電流経路を遮断することによって動作中の装置や走行中の車両が急停止する場合があるため、制御回路１５１は、蓄電素子１００を搭載する装置や車両の停止を確認した後に電流経路を遮断してもよい。

【0231】

今回開示された実施形態は、全ての点において例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0232】

例えば、実施の形態１から７では、積層型の電極体２００を備えた蓄電素子１００を例に挙げて内部短絡の検出手法等を説明したが、内部短絡の検出対象は、巻回型の電極体を備えた蓄電素子であってもよい。ただし、積層型の電極体２００では、正極タブ２１１（又は負極タブ２２１）のみを介して正極板同士（又は負極板同士）が電気的に接続されるのに対し、巻回型の電極体では、タブだけでなく巻回部を介して正極板同士（又は負極板同士）が接続されている。このため、巻回型の電極体では、導電性タブを切断したとしても、巻回部を介して短絡が継続するという側面を有する。本願の効果は、巻回型の電極体を備えた蓄電素子よりも、積層型の電極体２００を備えた蓄電素子１００において、効果的に発揮される。

【0233】

実施の形態における蓄電素子はラミネート型の蓄電素子であってもよい。図１９はラミネート型の蓄電素子５００を示す外観斜視図であり、図２０はラミネート型の蓄電素子５００を示す分解斜視図である。蓄電素子５００は、ラミネートフィルムからなる外装体５１０、並びに、蓄電素子５００の長手方向の両端部からそれぞれ外側に突出する正極リード端子５２０及び負極リード端子５３０を備える。外装体１の内部には、発電要素５４０と電解液（不図示）とが収納されている。図２０に一例として示す発電要素５４０は、帯状の正極と負極とを巻回し長円筒形とした構造を有する。

【0234】

外装体５１０は、２枚のラミネートフィルムが互いに対向した状態で重ねられ、それぞの端部にて溶着されて筒状に形成されている。蓄電素子５００の両端部の溶着部は、それぞれ、正極リード端子５２０及び負極リード端子５３０を挟み込んだ状態で溶着されている。外装体５１０は、例えば、ＰＥ（polyethylene）溶着層、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）層、アルミニウム層、ＰＥＴ層、ＰＥ層がこの順に積層されたラミネート構造を有する。

【0235】

正極リード端子５２０は、外装体５１０の内部において、発電要素５４０の正極に接合されている。正極リード端子５２０は、例えば、アルミニウム層とチタン層とが圧延接合されたクラッド材（積層体）によって構成される。

【0236】

負極リード端子５３０は、外装体５１０の内部において、発電要素５４０の負極に接合されている。負極リード端子５３０は、例えば、銅層と、銅層の両面に設けられたチタン層とを備える積層体によって構成される。

【0237】

上述した蓄電素子５００において、温度センサ２５０は、正極リード端子５２０（又は負極リード端子）に取り付けられる。検出装置１０は、温度センサ２５０のセンサ出力を取得し、取得したセンサ出力に基づき、蓄電素子５００の内部短絡を検出すればよい。内部短絡の検出方法は、実施の形態１～６において説明した検出方法と同様である。蓄電素子は、実施の形態７と同様に、蓄電素子５００の内部短絡が検出された場合、正極リード端子５２０（又は負極リード端子５３０）を介した電流経路を遮断する遮断器を備えてもよい。

【符号の説明】

【0238】

１０ 検出装置
１１ 演算部
１２ 記憶部
１３ 入力部
１４ 出力部
１００ 蓄電素子
１１０ 容器
１５０ 制御基板
１５１ 制御回路
１５２ 半導体スイッチング素子
２００ 電極体
２１０ 正極板
２１１ 正極タブ
２２０ 負極板
２２１ 負極タブ
２５０ 温度センサ
２３０ セパレータ
３１０ 電極端子
３２０ 電極端子
ＰＧ 状態推定プログラム
ＭＤ１，ＭＤ２ 熱回路モデル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】