本發(fā)明涉及組電池的異常判定方法及異常判定裝置，所述組電池將多個(gè)二次電池單電池并聯(lián)連接而構(gòu)成的多個(gè)并聯(lián)體串聯(lián)連接而構(gòu)成。

背景技術(shù)：

近年來，以鋰離子二次電池為代表的密閉型二次電池，不僅作為手機(jī)和筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備的電源，而且也作為電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車等電動(dòng)車輛用的電源被利用。構(gòu)成二次電池的單電池(cell)、即二次電池單電池(也稱為單體電池)，具有電極群、及收納該電極群的外裝體，該電極群將正極和負(fù)極在它們之間介隔隔膜進(jìn)行卷繞或?qū)盈B而成。通常，使用層壓膜或金屬罐作為外裝體，將電極群與電解液一起收容于其內(nèi)部的密閉空間。

在如所述電動(dòng)車輛用的電源般需要高電壓的用途中，使用電池模塊，該電池模塊將由多個(gè)二次電池單組電池成的組電池收納于框體內(nèi)而成。通常，該組電池由多個(gè)二次電池單電池的并聯(lián)體串聯(lián)連接而構(gòu)成。例如，使用將2個(gè)二次電池單電池并聯(lián)連接的2個(gè)并聯(lián)體串聯(lián)連接的組電池，即使用2并聯(lián)2串聯(lián)的組電池。車輛中所搭載的電池模塊以電池組(battery pack)的形態(tài)使用。在電池組中，串聯(lián)連接的多個(gè)電池模塊與控制器等各種設(shè)備一起收納于框體內(nèi)。

然而，當(dāng)構(gòu)成組電池的某個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生異常時(shí)，有時(shí)會因?yàn)槠涠鴮?dǎo)致故障。例如當(dāng)產(chǎn)生過充電的異常而電解液分解時(shí)，隨著其分解氣體引起的內(nèi)壓的上升而二次電池單電池膨脹，在一直未斷開充放電時(shí)會導(dǎo)致著火或破裂。為了切實(shí)地避免這種故障，僅簡單地判定異常的有無有時(shí)不充分，因而期望能從構(gòu)成組電池的二次電池單電池中確定哪個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生了異常的方法。此外，若推定其異常的類型，則更加理想。

專利文獻(xiàn)1、2記載了判定多個(gè)二次電池單電池串聯(lián)連接而構(gòu)成的組電池的異常的裝置。此外，專利文獻(xiàn)3記載了判定電池的劣化的裝置。但是，這些裝置由于基于各種電壓進(jìn)行判定，因此有時(shí)不適合含有二次電池單電池的并聯(lián)體的組電池。即可認(rèn)為，在處于并聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池之間，由于它們的電壓彼此相同，因此即便某個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生異常也難以判定，因而檢測精度降低。

專利文獻(xiàn)4記載了使用應(yīng)變計(jì)測定二次電池單電池的應(yīng)力變化，并據(jù)此檢測充電的完成時(shí)間的方法。但是，該方法只不過是從正常的二次電池單電池檢測應(yīng)力變化的方法，并非可判定二次電池單電池產(chǎn)生了異常的方法。更何況認(rèn)為，無法從構(gòu)成組電池的二次電池單電池中確定哪個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生了異常。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2001-25173號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：特開2007-18871號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：特開2002-345164號公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：特開平05-326027號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明鑒于所述實(shí)際情況而成，其目的是提供對含有二次電池單電池的并聯(lián)體的組電池，從構(gòu)成該組電池的二次電池單電池中判定特定的二次電池單電池產(chǎn)生了異常的組電池的異常判定方法及組電池的異常判定裝置。

解決課題的方法

本發(fā)明的組電池的異常判定方法為，在將多個(gè)二次電池單電池并聯(lián)連接而構(gòu)成的多個(gè)并聯(lián)體串聯(lián)連接而構(gòu)成的組電池的異常判定方法中，通過安裝在各個(gè)二次電池單電池的檢測傳感器，檢測該二次電池單電池的各自的膨脹，基于從2個(gè)以上的二次電池單電池檢測的膨脹，判定它們中的特定的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。

在該異常判定方法中，基于二次電池單電池的各自的膨脹，從該二次電池單電池中判定特定的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。二次電池單電池的膨脹由安裝在構(gòu)成組電池的各個(gè)二次電池單電池的檢測傳感器檢測。本發(fā)明人等著眼于在產(chǎn)生所述過充電的異常或其他異常時(shí)，關(guān)于二次電池單電池的膨脹出現(xiàn)各種現(xiàn)象，而想到通過以從2個(gè)以上的二次電池單電池檢測的膨脹的形態(tài)作為指標(biāo)，對含有二次電池單電池的并聯(lián)體的組電池判定特定的二次電池單電池的異常的方法。

此外，本發(fā)明的組電池的異常判定裝置為，在將多個(gè)二次電池單電池并聯(lián)連接而構(gòu)成的多個(gè)并聯(lián)體串聯(lián)連接而構(gòu)成的組電池的異常判定裝置中，具備檢測傳感器，其安裝于所述各個(gè)二次電池單電池并檢測該二次電池單電池的膨脹，以及異常判定機(jī)構(gòu)，其基于從2個(gè)以上的二次電池單電池檢測的膨脹，判定它們中的特定的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。由此，提供用以實(shí)現(xiàn)所述異常判定方法的裝置。

在本發(fā)明的組電池的異常判定方法或異常判定裝置中，作為二次電池單電池的異常的產(chǎn)生的具體的判定處理，可列舉以下第1方式～第4的方式。

在第1方式中，充電中，當(dāng)?shù)?二次電池單電池的膨脹大于與該第1二次電池單電池處于串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池的膨脹，且與第1二次電池單電池處于并聯(lián)關(guān)系的第2二次電池單電池的膨脹小于與該笫2二次電池單電池處于串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池的膨脹時(shí)，判定第2二次電池單電池產(chǎn)生了異常。推定該第2二次電池單電池產(chǎn)生了電阻異常。

在第1二次電池單電池與第2二次電池單電池處于并聯(lián)關(guān)系時(shí)，例如當(dāng)?shù)?二次電池單電池出現(xiàn)電阻異常時(shí)，充電中第1二次電池單電池大幅膨脹。這是因?yàn)椋诓⒙?lián)連接的二次電池單電池之間電壓相同，因此隨著第2二次電池單電池的電阻的增大從而第1二次電池單電池流經(jīng)更多的電流。此外，和與它們處于串聯(lián)關(guān)系的正常的二次電池單電池的膨脹相比，第1二次電池單電池的膨脹變大，第2二次電池單電池的膨脹變小。因此，根據(jù)第1方式，可確定產(chǎn)生了電阻異常的二次電池單電池。

在第2方式中，充電中，在至少1個(gè)二次電池單電池的膨脹的速度超出規(guī)定值，其他至少2個(gè)二次電池單電池的膨脹的速度分別在所述規(guī)定值以下且彼此基本上相同時(shí)，判定該膨脹的速度超出規(guī)定值的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。推定該膨脹的速度超出規(guī)定值的二次電池單電池產(chǎn)生了過充電的異常。

在充電中的二次電池單電池為正常時(shí)，該二次電池單電池的膨脹主要由活性物質(zhì)的體積變化引起。相對于此，在產(chǎn)生了過充電的異常的二次電池單電池中，由于電解液的分解氣體而促進(jìn)膨脹，因此與正常的二次電池單電池相比，膨脹的速度(每單位時(shí)間的膨脹的變化量)變快。因此，若存在膨脹的速度超出規(guī)定值的二次電池單電池，且其他二次電池單電池的膨脹的速度在所述規(guī)定值以下且彼此基本上相同的話，則該膨脹的速度超出規(guī)定值的二次電池單電池產(chǎn)生了過充電的異常的可能性大。這樣，根據(jù)第2方式，可確定產(chǎn)生了過充電的異常的二次電池單電池。

在笫3方式中，未充放電的靜止中，在至少2個(gè)二次電池單電池之間膨脹的差超出規(guī)定值時(shí)，判定其中膨脹大的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。推定該膨脹大的二次電池單電池產(chǎn)生了氣體發(fā)生的異常。

在未充放電的靜止中的狀態(tài)中，若全部的二次電池單電池正常，則它們的充電深度及放電深度彼此等同，充放電的活性物質(zhì)的體積變化量應(yīng)當(dāng)相等。因此，在2個(gè)以上二次電池單電池之間，在膨脹的差大到超出規(guī)定值的程度時(shí)，該膨脹大的二次電池單電池產(chǎn)生氣體發(fā)生的異常的可能性大。這樣，根據(jù)笫3方式，可確定產(chǎn)生了氣體發(fā)生的異常的二次電池單電池。

在第4方式中，未充放電的靜止中，在至少2個(gè)二次電池單電池之間，相同充放電循環(huán)內(nèi)的充電深度不同的二點(diǎn)間的膨脹的變化量的差超出規(guī)定值時(shí)，判定其中膨脹的變化量小的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。推定該膨脹變化量小的二次電池單電池產(chǎn)生了活性物質(zhì)的失活異常。

在未充放電的靜止中的狀態(tài)中，通過比較相同充放電循環(huán)的充電深度不同的二點(diǎn)間的膨脹的變化量，可以在可無視二次電池單電池的氣體發(fā)生量的差異的條件下，比較隨著充放電的活性物質(zhì)的體積變化量。因此，若該膨脹變化量的差大，則在所比較的二次電池單電池之間活性物質(zhì)的體積變化量大幅不同。這表示存在使充放電進(jìn)行的活性物質(zhì)減少了的二次電池單電池，該二次電池單電池產(chǎn)生活性物質(zhì)的失活異常的可能性大。這樣，根據(jù)第4方式，可確定產(chǎn)生了活性物質(zhì)的失活異常的二次電池單電池。

優(yōu)選地，為了切實(shí)地避免由二次電池單電池的異常導(dǎo)致的故障，根據(jù)二次電池單電池產(chǎn)生了異常的判定來斷開所述組電池的充放電。

優(yōu)選地，所述檢測傳感器具有高分子基質(zhì)層，所述高分子基質(zhì)層為分散含有根據(jù)該高分子基質(zhì)層的變形而使外場變化的填料的基質(zhì)層，在二次電池單電池上貼附所述高分子基質(zhì)層，通過根據(jù)該高分子基質(zhì)層的變形的所述外場的變化而檢測二次電池單電池的膨脹。由此，可高靈敏度地檢測二次電池單電池的膨脹，從而精度佳地判定異常的產(chǎn)生。

如上所述，優(yōu)選地，所述高分子基質(zhì)層含有作為所述填料的磁性填料，所述檢測部檢測作為所述外場的磁場的變化。由此，可無配線地檢測隨著高分子基質(zhì)層的變形的磁場的變化。此外，由于可利用靈敏度區(qū)域?qū)挿旱幕魻栐鳛闄z測部，因此可在更寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高靈敏度的檢測。

附圖說明

[圖1]示出具有本發(fā)明的異常判定裝置的系統(tǒng)的方塊圖

[圖2]示出安裝了檢測傳感器的二次電池單電池的一例的立體圖

[圖3]用以說明膨脹的變化量的圖

[圖4]示出安裝了檢測傳感器的二次電池單電池的其他例子的立體圖

[圖5]圖4的A-A截面圖

[圖6]示出安裝了檢測傳感器的二次電池單電池的其他例子的立體圖

[圖7]圖6的B-B截面圖

具體實(shí)施方式

以下，就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1示出了電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車等電動(dòng)車輛上所搭載的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的異常判定裝置，同時(shí)具有作為可充放電的二次電池的電池模塊1。電池模塊1僅圖示1個(gè)，但實(shí)際上能夠以含有多個(gè)電池模塊1的組電池而裝備。在電池組中，多個(gè)電池模塊1串聯(lián)連接，它們與控制器等各種設(shè)備一起收納于框體內(nèi)。電池組的框體形成為適合于車載的形狀，例如形成為適合車輛的車底形狀的形狀。

在電池模塊1中，將由多個(gè)二次電池單電池2(以下，有時(shí)稱為“單電池2”)構(gòu)成的組電池收納于框體內(nèi)。在本實(shí)施方式中，使用將包含2個(gè)單電池2的2個(gè)并聯(lián)體串聯(lián)連接而成的、即2并聯(lián)2串聯(lián)的組電池。組電池的結(jié)構(gòu)只要為將多個(gè)二次電池單電池并聯(lián)連接而構(gòu)成的多個(gè)并聯(lián)體串聯(lián)連接的組電池，則無特別限定。即，構(gòu)成并聯(lián)體的二次電池單電池可為3個(gè)以上，串聯(lián)連接的并聯(lián)體也可為3個(gè)以上。總之，使用的組電池由4個(gè)以上的二次電池單電池構(gòu)成。

如圖2般，單電池2為在外裝體21內(nèi)的密閉空間收納電極群(未圖示)的密閉型二次電池。該電極群具有將正極和負(fù)極在它們之間介隔隔膜進(jìn)行卷繞或?qū)盈B而成的結(jié)構(gòu)，隔膜中保持有電解液。外裝體21為鋁層壓箔等層壓膜，但也可使用圓筒型或方形的金屬罐代替。在本實(shí)施方式中，單電池2示出容量1.44Ah的層壓型鋰離子二次電池(尺寸：長90mm×寬30mm×厚度4mm)的例子。

異常判定裝置具備檢測傳感器5和異常判定機(jī)構(gòu)。檢測傳感器5安裝在各個(gè)單電池2上，檢測該單電池2的膨脹。異常判定機(jī)構(gòu)基于從2個(gè)以上的單電池2檢測的膨脹，判定它們之中的特定的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。通過檢測傳感器5檢測的信號被傳遞至控制回路6，由此將關(guān)于單電池2的各自的膨脹的信息提供給至該控制回路6。控制回路6基于該信息進(jìn)行所述判定。異常判定機(jī)構(gòu)通過控制回路6實(shí)行該判定處理而實(shí)現(xiàn)。

關(guān)于具體的判定處理，可列舉以下的第1方式～第4方式。異常判定機(jī)構(gòu)由實(shí)行第1方式～第4方式之中的至少1個(gè)、優(yōu)選實(shí)行全部的方式構(gòu)成。為了說明的方便，就4個(gè)單電池2，為了區(qū)別它們，有時(shí)稱為單電池C1～單電池C4。

在第1方式中，充電中，在單電池C1(第1二次電池單電池的一例)的膨脹大于與該單電池C1處于串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池的膨脹、且與單電池C1處于并聯(lián)關(guān)系的單電池C2(第2二次電池單電池的一例)的膨脹小于與該單電池C2處于串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池的膨脹時(shí)，判定單電池C2產(chǎn)生了異常。此時(shí)，推定單電池C2產(chǎn)生了電阻異常。另外，單電池C2～單電池C4的任何一個(gè)也可相當(dāng)于笫1二次電池單電池。

在含有產(chǎn)生了電阻異常的單電池C2的并聯(lián)體中，屬于該并聯(lián)體的其他的單電池C1作為電池模塊1在固定電流的充電中大幅膨脹。這是因?yàn)椋幱诓⒙?lián)關(guān)系的單電池C1、單電池C2之間電壓彼此相同，因此隨著單電池C2的電阻增大，單電池C1流經(jīng)大量的電流而充電深度變深。此外，和與它們處于串聯(lián)關(guān)系的正常的單電池C3、單電池C4的膨脹相比，單電池C1的膨脹變大，存在異常的單電池C2的膨脹變小。因此，在第1方式中，可確定出現(xiàn)了電阻異常的二次電池單電池。

所述的與單電池C1處于串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池、及與單電池C2處于與串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池，可為單電池C3、單電池C4中的任一個(gè)，但優(yōu)選以相同的二次電池單電池作為對象。但是在單電池C3、單電池C4為正常的狀態(tài)下，它們的膨脹基本上相同，因此將單電池C1、單電池C2比較膨脹的二次電池單電池也可為不同。此外，比較膨脹時(shí)，作為容許誤差范圍可考慮預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值。

如已述般，若單電池C1的膨脹大于單電池C3(或單電池C4)的膨脹，且單電池C2的膨脹小于單電池C3(或單電池C4)的膨脹，則判定單電池C2產(chǎn)生了異常。此時(shí)，可增加單電池C1與單電池C2的膨脹的差超過規(guī)定值作為條件。或者或在此基礎(chǔ)上，也可增加單電池C1與單電池C3(或單電池C4)的膨脹的差、單電池C2與單電池C3(或單電池C4)的膨脹的差分別超過規(guī)定值作為條件。

在單電池C2正常、其他的某個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生異常時(shí)，為了從它們中能夠判定特定二次電池單電池(單電池C1、單電池C3、單電池C4的任一個(gè))產(chǎn)生了異常，優(yōu)選該判定處理基于構(gòu)成組電池的全部的單電池C1～單電池C4的膨脹進(jìn)行。

如上所述，在笫1方式中，可從構(gòu)成組電池的單電池C1～單電池C4之中判定特定的二次電池單電池(所述例子中為單電池C2)產(chǎn)生了異常，該異常的類型推定為電阻異常。

在第2方式中，充電中，在至少1個(gè)二次電池單電池的膨脹速度超出規(guī)定值，其他的至少2個(gè)二次電池單電池的膨脹速度分別在所述規(guī)定值以下且彼此基本上相同時(shí)，判定該膨脹的速度超出規(guī)定值的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。此時(shí)，推定膨脹的速度超出規(guī)定值的二次電池單電池產(chǎn)生了過充電的異常。膨脹速度是指每單位時(shí)間的膨脹的變化量。

例如，在單電池C1的膨脹的速度超出規(guī)定值，其他至少2個(gè)二次電池單電池的膨脹的速度分別在所述規(guī)定值以下且彼此基本上相同時(shí)，可判定單電池C1產(chǎn)生了異常。其他至少2個(gè)二次電池單電池可為單電池C2～單電池C4的任意的組合，但優(yōu)選含有單電池C1以外的全部的二次電池單電池。所述規(guī)定值是作為產(chǎn)生了過充電的異常的二次電池單電池的膨脹速度，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)而求出的值。

在單電池C1產(chǎn)生過充電的異常時(shí)，在該單電池C1中，由于電解液的分解氣體而促進(jìn)膨脹，膨脹的速度快于正常的單電池C2～單電池C4。在單電池C2～單電池C4中，雖然產(chǎn)生由充電導(dǎo)致的活性物質(zhì)的體積變化所帶來的膨脹，但與隨著過充電的異常的膨脹相比，其速度慢。因此，若存在膨脹的速度超出規(guī)定值的單電池C1，且其他的單電池C2～單電池C4的膨脹的速度在所述規(guī)定值以下且彼此基本上相同，則單電池C1產(chǎn)生過充電的異常的可能性大。因此，在第2方式中，可確定產(chǎn)生了過充電的異常的二次電池單電池。

單電池C1正常下，在除其之外的某個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生異常時(shí)，為了能夠從它們之中判定特定的二次電池單電池(單電池C2～單電池C4的某個(gè))產(chǎn)生了異常，優(yōu)選該判定處理基于構(gòu)成組電池的全部的單電池C1～單電池C4的膨脹進(jìn)行。

如以上所述，在第2方式中，可從構(gòu)成組電池的單電池C1～單電池C4之中判定特定的二次電池單電池(所述例子中為單電池C1)產(chǎn)生了異常，該異常的類型推定為過充電的異常。

在第3方式中，未充放電的靜止中，在至少2個(gè)二次電池單電池之間膨脹的差超出規(guī)定值時(shí)，可判定其中的膨脹大的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。此時(shí)，推定膨脹大的二次電池單電池產(chǎn)生了氣體發(fā)生的異常。

例如，靜止中，在單電池C1與單電池C2的膨脹的差超出規(guī)定值，且其中膨脹大的為單電池C1時(shí)，可判定該單電池C1產(chǎn)生了異常。進(jìn)行比較的二次電池單電池的組合并無特別限制，可在處于并聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池之間比較，或者也可在處于串聯(lián)關(guān)系的二次電池單電池之間比較。所述規(guī)定值是作為產(chǎn)生了氣體發(fā)生異常的單電池與未產(chǎn)生氣體產(chǎn)生異常的單電池的膨脹的差，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)而求出的值。

靜止中，若全部單電池C1～單電池C4正常，則它們的充電深度及放電深度應(yīng)彼此同等，有助于進(jìn)行充放電的活性物質(zhì)的體積變化量應(yīng)相等。因此，不管是否為靜止中，在單電池C1與單電池C2的膨脹的差大到超出規(guī)定值的程度，且單電池C1的膨脹大時(shí)，該單電池C1產(chǎn)生氣體產(chǎn)生的異常的可能性大。因此，在第3方式中，可確定產(chǎn)生了氣體發(fā)生的異常的二次電池單電池。

在單電池C1正常、其他的某個(gè)二次電池單電池產(chǎn)生異常時(shí)，為了從它們之中判定特定的二次電池單電池(單電池C2～單電池C4的某個(gè))產(chǎn)生了異常，優(yōu)選該判定處理基于構(gòu)成組電池的全部單電池C1～單電池C4的膨脹進(jìn)行。

如上所述，在笫3方式中，可從構(gòu)成組電池的單電池C1～單電池C4之中判定特定的二次電池單電池(所述例子中為單電池C1)產(chǎn)生了異常，該異常的類型推定為氣體發(fā)生的異常。

在笫4方式中，未充放電的靜止中，在至少2個(gè)二次電池單電池之間，相同充放電循環(huán)內(nèi)的充電深度不同的二點(diǎn)間的膨脹的變化量的差超出規(guī)定值時(shí)，判定其中的膨脹的變化量小的二次電池單電池產(chǎn)生了異常。此時(shí)，推定膨脹的變化量小的二次電池單電池產(chǎn)生了活性物質(zhì)的失活異常。

未充放電的靜止中的狀態(tài)中，通過比較相同充放電循環(huán)的充電深度不同的二點(diǎn)間的膨脹變化量，可以在可無視每個(gè)二次電池單電池的氣體發(fā)生量的差異的條件下，比較隨著充放電的活性物質(zhì)的體積變化量。因此，若該膨脹的變化量的差大，則在所比較的二次電池單電池之間活性物質(zhì)的體積變化量大不相同。這表示存在有助于進(jìn)行充放電的活性物質(zhì)減少了的二次電池單電池，該二次電池單電池產(chǎn)生活性物質(zhì)的失活異常的可能性大。因此，根據(jù)第4方式，可確定產(chǎn)生了活性物質(zhì)的失活異常的二次電池單電池。

此處，例示單電池C1～單電池C3的膨脹為圖3關(guān)系時(shí)的情形。圖的橫軸為充放電的循環(huán)數(shù)，示出截至充放電的第3次循環(huán)。圖的縱軸為二次電池單電池的膨脹，通過利用如后述般的磁性的檢測傳感器5作為磁通密度的變化(磁場的變化)來檢測。為了說明的方便，未記載單電池C4的膨脹，但實(shí)際上優(yōu)選也含有單電池C4的膨脹，將構(gòu)成組電池的全部的二次電池單電池作為對象來判定。

在圖3的例子中，作為相同充放電循環(huán)的充電深度不同的二點(diǎn)間，采用從第3循環(huán)的充滿電狀態(tài)的點(diǎn)A到完全放電狀態(tài)的點(diǎn)B之間，計(jì)算單電池C1～單電池C3的膨脹變化量t1～變化量t3。該充電深度不同的二點(diǎn)可從相同充放電循環(huán)的靜止中的時(shí)點(diǎn)隨意選擇。在膨脹的變化量t1～變化量t3的差超出規(guī)定值時(shí)，例如t1與t3的差超出規(guī)定值時(shí)，推測在單電池C1、單電池C3之間活性物質(zhì)的體積變化量大不相同。并且，在該膨脹的變化量小的單電池C3中，可判定為有助于進(jìn)行充放電的活性物質(zhì)減少的活性物質(zhì)的失活異常。所述規(guī)定值是作為產(chǎn)生了活性物質(zhì)的失活異常的單電池與未產(chǎn)生活性物質(zhì)的失活異常的單電池的膨脹變化量的差，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)而求出的值。

若在二次電池單電池之間氣體發(fā)生量出現(xiàn)差異，則膨脹的值(縱軸的值)會產(chǎn)生差值，但如所述般通過比較膨脹的變化量t1～變化量t3，可成為可忽視該每個(gè)二次電池單電池的氣體發(fā)生量的差異的條件。例如，雖然在單電池C1與單電池C2之間膨脹的值(縱軸的值)存在差值，但通過使用該膨脹的變化量t1、變化量t2，可以在不受它們的氣體發(fā)生量的差異影響的條件下，比較活性物質(zhì)的體積變化量。在該例子中，由于膨脹變化量t1、變化量t2大致相同，因此不能判定單電池C2活性物質(zhì)的失活異常。

如上所述，在第4方式中，可從構(gòu)成組電池的單電池C1～單電池C4判定特定的二次電池單電池(所述例子中為單電池C3)產(chǎn)生了異常，該異常的類型推定為活性物質(zhì)的失活異常。

本實(shí)施方式的異常判定裝置為了切實(shí)地避免由單電池2的異常導(dǎo)致的故障，而具備斷開機(jī)構(gòu)，該斷開機(jī)構(gòu)根據(jù)單電池2產(chǎn)生了異常的判定而斷開組電池的充放電。具體而言，若控制回路6判定單電池2(單電池C1～單電池C4的某個(gè))產(chǎn)生了異常，則據(jù)此向開關(guān)回路7發(fā)送信號而斷開來自發(fā)電裝置(或充電裝置)8的電流，成為斷開向組電池的充放電的狀態(tài)。斷開機(jī)構(gòu)通過控制回路6實(shí)行所述處理而實(shí)現(xiàn)。

在本實(shí)施方式中，如圖2般的檢測傳感器5安裝于單電池2。檢測傳感器5具備貼附于單電池2的高分子基質(zhì)層3和檢測部4。高分子基質(zhì)層3分散含有根據(jù)該高分子基質(zhì)層3的變形而使外場變化的填料，檢測部4檢測該外場的變化。若單電池2膨脹而高分子基質(zhì)層3變形，則會由檢測部4檢測隨著該高分子基質(zhì)層3的外場的變化。如此一來，單電池2的膨脹由檢測傳感器5檢測。

高分子基質(zhì)層3可由根據(jù)單電池2的膨脹而柔軟地變形的彈性體元素等形成。高分子基質(zhì)層3成形為，例如長5mm×寬30mm×厚度1.0mm的片狀，根據(jù)需要，其貼附可使用粘接劑或粘接膠帶。檢測部4配置于可檢測外場的變化的部位，優(yōu)選貼附于難以受到單電池2的膨脹帶來的影響的相對較堅(jiān)固的部位。在本實(shí)施方式中，電池模塊1的框體(未圖示)的內(nèi)表面貼附有檢測部4，但也可貼附在該框體的外表面等其他部位。電池模塊1的框體由例如金屬或塑料形成，有時(shí)也使用鋁膜。

在圖2的例子中，高分子基質(zhì)層3貼附于外裝體21的外表面，但只要能檢測單電池2的膨脹，也可將其配置于其他部位，還可配置在單電池2的內(nèi)部。此外，所檢測的單電池的膨脹不僅由產(chǎn)生過充電的異常時(shí)的氣體膨脹為主要原因的內(nèi)壓的上升而引起，而且也可由石墨等的電極活性物質(zhì)的失活為主要原因的電極的膨脹而引起。

在圖4、圖5的例子中，高分子基質(zhì)層3貼附于電極群22上。該電極群22具有將正極和負(fù)極在它們之間介隔隔膜進(jìn)行卷繞而成的結(jié)構(gòu)。高分子基質(zhì)層3介于外裝體21與電極群22之間，可離開外裝體21的內(nèi)表面。若電極群22膨脹而高分子基質(zhì)層3變形，則由檢測部4檢測隨著其的外場的變化。因此，由檢測傳感器5可檢測由電極的膨脹引起的單電池2的膨脹。檢測部4貼附于外裝體21的外表面，但也可如圖2般貼附于電池模塊的框體。

在圖6、圖7的例子中，高分子基質(zhì)層3貼附于外裝體21的內(nèi)表面，以不與電極群23接觸的方式配置。電極群23具有將正極和負(fù)極在它們之間介隔隔膜進(jìn)行層疊而成的結(jié)構(gòu)。若因分解氣體的發(fā)生而壓力上升從而高分子基質(zhì)層3變形，則由檢測部4可檢測隨著其的外場的變化。檢測部4貼附于外裝體21的外表面，但也可如圖2般貼附于電池模塊的框體。

在本實(shí)施方式中，高分子基質(zhì)層3含有作為所述填料的磁性填料，檢測部4檢測作為所述外場的磁場的變化。此時(shí)，高分子基質(zhì)層3優(yōu)選為在含有彈性體成分的基質(zhì)中分散有磁性填料的磁性彈性體層。

作為磁性填料可列舉稀土類系、鐵系、鈷系、鎳系、氧化物系等，但優(yōu)選可獲得更高磁力的稀土類系。磁性填料的形狀并無特別限定，可為球狀、扁平狀、針狀、柱狀及不定形的任一種。磁性填料的平均粒徑優(yōu)選為0.02μm～500μm、更優(yōu)選為0.1μm～400μm、尤其優(yōu)選為0.5μm～300μm。若平均粒徑小于0.02μm，則有磁性填料的磁特性降低的傾向，若平均粒徑超過500μm，則有磁性彈性體層的機(jī)械特性降低而變脆的傾向。

磁性填料可于磁化后導(dǎo)入至彈性體中，但優(yōu)選導(dǎo)入至彈性體后磁化。通過導(dǎo)入至彈性體后磁化，從而磁鐵的極性的控制變得容易，磁場的檢測變得容易。

彈性體成分可使用熱塑性彈性體、熱固性彈性體或它們的混合物。作為熱塑性彈性體可列舉例如：苯乙烯系熱塑性彈性體、聚烯烴系熱塑性彈性體、聚氨酯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚酰胺系熱塑性彈性體、聚丁二烯系熱塑性彈性體、聚異戊二烯系熱塑性彈性體、氟橡膠系熱塑性彈性體等。此外，作為熱固性彈性體可列舉例如：聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯橡膠、腈橡膠、乙烯-丙烯橡膠等二烯系合成橡膠，乙烯-丙烯橡膠、丁基橡膠、丙烯酸類橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠、硅酮橡膠、表氯醇橡膠等非二烯系合成橡膠，及天然橡膠等。其中優(yōu)選為熱固性彈性體，這是因?yàn)椋梢种齐S著電池的發(fā)熱或過載的磁性彈性體的疲勞。更優(yōu)選為聚氨酯橡膠(也稱為聚氨酯彈性體)或硅酮橡膠(也稱為硅酮彈性體)。

聚氨酯彈性體通過使多元醇與聚異氰酸酯反應(yīng)而得。在使用聚氨酯彈性體作為彈性體成分時(shí)，混合含活性氫的化合物與磁性填料，并于其中混合異氰酸酯成分獲得混合液。此外，也可通過在異氰酸酯成分中混合磁性填料，并混合含活性氫的化合物而獲得混合液。通過將該混合液注型至經(jīng)脫模處理的模具內(nèi)，然后加熱至固化溫度，而可制造磁性彈性體。此外，在使用硅酮彈性體作為彈性體成分時(shí)，可通過在硅酮彈性體的前驅(qū)體中加入磁性填料并混合，放入到模具內(nèi)，然后加熱固化而制造磁性彈性體。另外，根據(jù)需要可添加溶劑。

可用于聚氨酯彈性體的異氰酸酯成分可使用聚氨酯的領(lǐng)域中公知的化合物。可列舉例如：2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、2，2′-二苯基甲烷二異氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、對苯二亞甲基二異氰酸酯、間苯二亞甲基二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯；亞乙基二異氰酸脂、2，2，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1，6-六亞甲基二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯；1，4-環(huán)己烷二異氰酸酯、4，4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯等脂環(huán)式二異氰酸酯。這些可使用1種，也可混合2種以上而使用。此外，異氰酸酯成分可為氨基甲酸酯改性、脲基甲酸酯改性、縮二脲改性、及異氰脲酸酯改性等改性物。優(yōu)選的異氰酸酯成分為2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯，更優(yōu)選為2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯。

作為含活性氫的化合物，可使用在聚氨酯的技術(shù)領(lǐng)域中通常所用的化合物。可列舉例如：以聚丁二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的共聚物等所代表的聚醚多元醇；以聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、3-甲基-1，5-戊二醇所代表的聚酯多元醇；聚己內(nèi)酯多元醇、聚己內(nèi)酯之類的聚酯二醇與碳酸亞烷基酯的反應(yīng)物等例示的聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸亞乙酯與多元醇反應(yīng)，接著使所得的反應(yīng)混合物與有機(jī)二羧酸反應(yīng)而得的聚酯聚碳酸酯多元醇；通過多羥基化合物與芳基碳酸酯的酯交換反應(yīng)而得的聚碳酸酯多元醇等高分子量多元醇。這些可單獨(dú)使用，也可2種以上一起使用。

作為含活性氫的化合物，除了所述高分子量多元醇成分外，還可使用：乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、3-甲基-1，5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1，4-雙(2-羥基乙氧基)苯、三羥甲基丙烷、丙三醇、1，2，6-己三醇、季戊四醇、四羥甲基環(huán)己烷、甲基葡萄糖苷、山梨醇、甘露醇、半乳糖醇、蔗糖、2，2，6，6-四(羥甲基)環(huán)己醇、及三乙醇胺等低分子量多元醇成分；乙二胺、甲苯二胺、二苯基甲烷二胺、二亞乙基三胺等低分子量多元胺成分。這些可單獨(dú)使用1種，也可2種以上一起使用。而且也可與下述例示的多元胺類混合：4，4′-亞甲基雙(鄰氯苯胺)(MOCA)、2，6-二氯-對苯二胺、4，4′-亞甲基雙(2，3-二氯苯胺)、3，5-雙(甲硫基)-2，4-甲苯二胺、3，5-雙(甲硫基)-2，6-甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯-2，4-二胺、3，5-二乙基甲苯-2，6-二胺、丙二醇-二-對氨基苯甲酸酯、聚氧亞丁基-二-對氨基苯甲酸酯、1，2-雙(2-氨基苯硫基)乙烷、4，4′-二氨基-3，3′-二乙基-5，5′-二甲基二苯基甲烷、N，N′-二-仲丁基-4，4′-二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二乙基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-3，3′-二乙基-5，5′-二甲基二苯基甲烷、4,4'-二氨基-3,3'-二異丙基-5,5'-二甲基二苯基甲烷、4,4'-二氨基-3,3',5,5'-四乙基二苯基甲烷、4,4'-二氨基-3,3',5,5'-四異丙基二苯基甲烷、間苯二甲胺、N,N'-二-仲丁基對苯二胺、間苯二胺、及對苯二甲胺等。優(yōu)選的含活性氫的化合物為聚丁二醇、聚丙二醇、環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的共聚物、由3-甲基-1,5-戊二醇與己二酸形成的聚酯多元醇，更優(yōu)選為聚丙二醇、環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的共聚物。

作為異氰酸酯成分與含活性氫的化合物的優(yōu)選的組合，作為異氰酸酯成分，2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、及4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯的1種或2種以上，與作為含活性氫的化合物的聚丁二醇、聚丙二醇、環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的共聚物、及3-甲基-1,5-戊烷己二酸酯的1種或2種以上的組合。更優(yōu)選為，作為異氰酸酯成分的2,4-甲苯二異氰酸酯及/或2,6-甲苯二異氰酸酯、與作為含活性氫的化合物的聚丙二醇、及/或環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的共聚物的組合。

以磁性填料的防銹等為目的，而可以不損害高分子基質(zhì)層3的柔軟性的程度，設(shè)置密封高分子基質(zhì)層3的密封材料。密封材料可使用熱塑性樹脂、熱固性樹脂或它們的混合物。作為熱塑性樹脂，可列舉例如：苯乙烯系熱塑性彈性體、聚烯烴系熱塑性彈性體、聚氨酯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚酰胺系熱塑性彈性體、聚丁二烯系熱塑性彈性體、聚異戊二烯系熱塑性彈性體、氟系熱塑性彈性體、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、氯化聚乙烯、氟樹脂、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。此外，作為熱固性樹脂，可列舉例如：聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠等二烯系合成橡膠；乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠、丁基橡膠、丙烯酸橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠、硅酮橡膠、表氯醇橡膠等非二烯系橡膠；天然橡膠；聚氨酯樹脂、硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂等。這些膜可層疊，或者也可為包含在鋁箔等的金屬箔或所述膜上蒸鍍金屬的金屬蒸鍍膜的膜。

高分子基質(zhì)層3可為含有分散的填料與氣泡的發(fā)泡體。作為發(fā)泡體，可使用通常的樹脂泡沫，但若考慮到壓縮永久應(yīng)變等的特性，則優(yōu)選使用熱固性樹脂泡沫。作為熱固性樹脂泡沫，可列舉聚氨酯樹脂泡沫、硅酮樹脂泡沫等，其中聚氨酯樹脂泡沫適合。聚氨酯樹脂泡沫可使用上述揭示的異氰酸酯成分或含活性氫的化合物。

相對于彈性體成分100重量份，磁性彈性體中的磁性填料的量優(yōu)選為1重量份～450重量份，更優(yōu)選為2重量份～400重量份。若磁性填料量少于1重量份，則有難以檢測磁場的變化的傾向，若超過450重量份，則有磁性彈性體自身變脆的情況。

高分子基質(zhì)層3可為填料不均勻分布于其厚度方向的層。例如，高分子基質(zhì)層3可為由填料相對多的一側(cè)的區(qū)域與填料相對少的另一側(cè)的區(qū)域構(gòu)成的二層的結(jié)構(gòu)。在含有大量填料的一側(cè)的區(qū)域中，由于相對于高分子基質(zhì)層3的小的變形產(chǎn)生的外場的變化變大，因此可提高對于低內(nèi)壓的傳感器靈敏度。此外，填料相對少的另一側(cè)的區(qū)域相對柔軟而容易變動(dòng)，通過貼附該區(qū)域，高分子基質(zhì)層3(特別是一側(cè)的區(qū)域)變得容易變形。

一側(cè)的區(qū)域的填料不均勻分布率優(yōu)選超過50，更優(yōu)選為60以上，尤其優(yōu)選為70以上。此時(shí)，另一側(cè)的區(qū)域的填料不均勻分布率變得小于50。一側(cè)的區(qū)域的填料不均勻分布率最大為100，另一側(cè)的區(qū)域的填料不均勻分布率最小為0。因此，也可為包含填料的彈性體層與不合填料的彈性體層的層疊體結(jié)構(gòu)。填料的不均勻分布可使用于彈性體成分導(dǎo)入填料后，在室溫或預(yù)定的溫度下靜置，利用該填料的重量自然沉淀的方法，并可通過改變靜置的溫度或時(shí)間，來調(diào)整填料不均勻分布率。也可使用如離心力或磁力般的物理性力，使填料不均勻分布。或者，可由填料的含量不同的多個(gè)層構(gòu)成的層疊體構(gòu)成高分子基質(zhì)層。

填料不均勻分布率利用以下方法測定。即，使用掃描電子顯微鏡-能量分散型X射線分析裝置(SEM-EDS)，以100倍觀察高分子基質(zhì)層的截面。對該截面的整個(gè)厚度方向的區(qū)域、和將該截面于厚度方向二等分的2個(gè)區(qū)域，分別通過元素分析求出填料固有的金屬元素(若為本實(shí)施方式的磁性填料則為例如Fe元素)的存在量。就該存在量，算出相對于整個(gè)厚度方向的區(qū)域的一側(cè)的區(qū)域的比率，并將其作為一側(cè)的區(qū)域的填料不均勻分布率。另一側(cè)的區(qū)域的填料不均勻分布率也與此相同。

填料相對少的另一側(cè)的區(qū)域可為由含有氣泡的發(fā)泡體形成的結(jié)構(gòu)。由此，高分子基質(zhì)層3更容易變形而可提高傳感器靈敏度。此外，與另一側(cè)的區(qū)域同樣，一側(cè)的區(qū)域也可由發(fā)泡體形成，此時(shí)的高分子基質(zhì)層3整體成為發(fā)泡體。這種厚度方向的至少一部分為發(fā)泡體的高分子基質(zhì)層，可由多層(例如含有填料的無發(fā)泡層、與不含填料的發(fā)泡層)構(gòu)成的層疊體構(gòu)成。

檢測磁場的變化的檢測部4可使用例如：磁阻元件、霍爾元件、感應(yīng)器、MI元件、磁通門傳感器等。磁阻元件可列舉：半導(dǎo)體化合物磁阻元件、各向異性磁阻元件(AMR)、巨磁阻元件(GMR)、隧道磁阻元件(TMR)。其中優(yōu)選霍爾元件，這是因?yàn)椋趯挿秶鷥?nèi)具有高靈敏度而有效用作檢測部4。霍爾元件可使用，例如旭化成微電子株式會社制造的EQ-430L。

在上述實(shí)施方式中，示出了二次電池單電池為鋰離子二次電池的例子，但并不限定于此。所使用的二次電池單電池并不限于鋰離子電池等非水系電解液二次電池，也可為鎳氫電池等的水系電解液二次電池。

在上述實(shí)施方式中，示出了檢測傳感器利用磁場的變化檢測膨脹的例子，但也可為利用電場等的其他外場的變化的結(jié)構(gòu)。例如可考慮如下構(gòu)成：高分子基質(zhì)層含有金屬粒子、炭黑、碳納米管等導(dǎo)電性填料作為填料，檢測部檢測作為外場的電場的變化(電阻及介電常數(shù)的變化)。

只要是可檢測構(gòu)成組電池的二次電池單電池的各自的膨脹，使用公知的壓力傳感器等作為檢測傳感器也可以。但是，在高靈敏度地檢測二次電池單電池的膨脹時(shí)，具備所述高分子基質(zhì)層和檢測部的檢測傳感器是有用的，可配置于電池模塊內(nèi)的狹窄間隙內(nèi)這一點(diǎn)也具有優(yōu)異的易用性。

本發(fā)明不受所述實(shí)施方式任何限定，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種改良變更。

附圖標(biāo)記說明

1 電池模塊

2 二次電池單電池

3 高分子基質(zhì)層

4 檢測部

5 檢測傳感器

6 控制回路

7 開關(guān)回路

8 發(fā)電裝置或充電電源

21 外裝體

22 電極群

23 電極群