蓄電装置、車両及び温度情報取得ユニット
【課題】発電要素に加わる負荷を制限しながら、発電要素の温度をより正確に検出できる蓄電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】充放電を行う発電要素１１と、発電要素１１の温度に関する情報を取得するセンサユニット３０と、発電要素１１及びセンサユニット３０を収容する電池ケース１０とを有し、センサユニット３０は、発電要素１１に沿って配置されるフレキシブル基板３１と、フレキシブル基板３１に形成されるサーミスタ素子３２と、フレキシブル基板３１に形成され、サーミスタ素子３２で検出された情報を外部に出力する信号線３３と、を有し、信号線３３には、フレキシブル基板３１の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部３３Ｂが形成されており、接続部３３Ｂに対してサーミスタ素子３２を接続する
【解決手段】充放電を行う発電要素１１と、発電要素１１の温度に関する情報を取得するセンサユニット３０と、発電要素１１及びセンサユニット３０を収容する電池ケース１０とを有し、センサユニット３０は、発電要素１１に沿って配置されるフレキシブル基板３１と、フレキシブル基板３１に形成されるサーミスタ素子３２と、フレキシブル基板３１に形成され、サーミスタ素子３２で検出された情報を外部に出力する信号線３３と、を有し、信号線３３には、フレキシブル基板３１の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部３３Ｂが形成されており、接続部３３Ｂに対してサーミスタ素子３２を接続する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素の温度を検出する機能を持った蓄電装置、車両及び温度情報取得ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池が高温又は低温となったときに、二次電池の性能が低下してしまうことが知られている。このため、二次電池の温度を検出し、この検出結果に基づいて、二次電池の充放電を制御するようにしているものがある（例えば、特許文献１−３参照）。
【０００３】
ここで、二次電池は、放熱性等の理由によって、内部の温度が他の部分の温度よりも高くなる傾向がある。そこで、特許文献１に記載の二次電池では、電極体が巻かれる巻芯に熱電対を取り付け、熱電対の両端における電圧値を測定することにより、二次電池の内部における温度を検出するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−５５８２５号公報（段落００１７、００２１、図２等）
【特許文献２】特開２００１−１０２０９８号公報
【特許文献３】特開２００３−３１７７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱電対は、一般的に、金属体で構成されており、電極体よりも剛性が高くなっている。したがって、熱電対が設けられた位置では、他の位置よりも電極体への荷重が大きくなってしまい、二次電池の性能に悪影響を与えることがある。
【０００５】
本発明は、主に、発電要素に加わる負荷を制限しながら、発電要素の温度をより正確に検出できる蓄電装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明の蓄電装置は、（１）充放電を行う発電要素と、前記発電要素の温度に関する情報を取得する温度情報取得ユニットと、前記発電要素及び前記温度情報取得ユニットを収容するケースとを有し、前記温度情報取得ユニットは、
前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする。
【０００７】
（１）の構成によれば、フレキシブル基板を用いることにより、発電要素に加わる負荷を軽減できる。また、温度情報検出素子が接続される信号線の接続部の厚みを薄くすることにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度を向上させることができる。
【０００８】
（２）（１）の構成において、前記信号線を、信号本線部と、前記接続部とから構成し、前記信号本線部及び前記接続部の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１及びＸ２としたときに、Ｘ２＜Ｘ１≦４５Ｘ２なる条件を満足させるのが好ましい。これにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度をより一層向上させることができる。
【０００９】
（３）（１）の構成において、前記信号線を、信号本線部と、前記接続部と、前記信号本線部及び前記接続部を接続する中間部とから構成し、前記中間部は、前記板厚方向の厚みが前記接続部よりも大きく、前記信号本線部よりも小さくするのが好ましい。これにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度をより一層向上させることができる。
【００１０】
（４）（３）の構成において、前記中間部、前記接続部及び前記温度情報検出素子の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１、Ｘ２及びＸ３としたときに、Ｘ１≦４５Ｘ２＝４５Ｘ３なる条件を満足させるのが好ましい。
【００１１】
（５）（１）〜（４）の温度情報取得ユニットは、温度情報検出素子及び接続部の接続強度が高いため、前記発電要素の屈曲した面に沿って配置することができる。温度検出の可能な位置を増やすことができる。
【００１２】
（６）（１）〜（５）の構成において、前記温度情報取得ユニットを、前記発電要素の内部に配置する場合には、前記発電要素における充放電を許容する開口部を設けるのが好ましい。これにより、発電要素の充放電を確実に行うことができる。
【００１３】
（７）（１）〜（６）の構成において、前記フレキシブル基板、前記温度情報検出素子及び前記信号線はそれぞれポリイミド、白金及び銅から構成することができる。これにより、電解液に対する耐腐食性を高めることができる。
【００１４】
（１）〜（７）に記載の蓄電装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに搭載することができる。
【００１５】
（９）本願発明の温度情報取得ユニットは、充放電を行う発電要素とともに蓄電装置のケース内に収容され、前記発電要素の温度に関する情報を取得するために用いられる温度情報取得ユニットであって、前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする。
【００１６】
（９）の構成によれば、フレキシブル基板を用いることにより、発電要素に加わる負荷を軽減できる。また、温度情報検出素子が接続される信号線の接続部の厚みを薄くすることにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電要素に加わる負荷を制限しながら、発電要素の温度をより正確に検出できる蓄電装置及び温度情報取得ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１である二次電池としての単電池（蓄電装置）について説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本実施例の単電池の構成を示す図であり、互いにＸ方向において異なる方向から見たときの図である。また、図１及び図２には、単電池の内部における構成も示している。ここで、図１及び図２に示すＸ、Ｙ及びＺ軸は、互いに直交する軸を示している。
【００２０】
単電池１は、電池ケース（ケース）１０と、電池ケース１０の内部に収容された発電要素１１とを有している。発電要素１１とは、充放電を行うことができる要素であり、図３に示すように、電池ケース１０の内部において巻かれた状態で収容されている。ここで、図３は、単電池１をＸ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【００２１】
発電要素１１は、図４に示すように、正極体１２と、負極体１３と、正極体１２及び負極体１３の間に配置されたセパレータ１４とで構成されている。ここで、正極体１２は、集電体と、集電体の表面に形成された正極層とで構成されている。正極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。正極層とは、正極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２２】
また、負極体１３は、集電体と、集電体の表面に形成された負極層とで構成されている。負極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。負極層とは、負極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２３】
なお、集電体の一方の面に正極層を形成し、集電体の他方の面に負極層を形成した電極（いわゆるバイポーラ電極）を用いることもできる。また、本実施例では、電解液を用いているが、粒子で形成された固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、高分子固体電解質や無機固体電解質がある。
【００２４】
さらに、本実施例では、図１〜図３に示すように、単電池１をいわゆる角型の構成としているが、これに限るものではなく、いわゆる円筒型の構成とすることもできる。すなわち、電池ケース１０を矩形状又は円筒形状とし、この電池ケース１０の内部に収容されるように、発電要素１１を巻いた状態とすればよい。
【００２５】
ここで、単電池１がニッケル−水素電池である場合には、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、単電池１がリチウムイオン電池である場合には、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。
【００２６】
図１及び図２において、発電要素１１の正極体１２に接続された正極タブ１２ａには、正極端子２１が電気的及び機械的に接続されている。ここで、正極端子２１に接続される正極タブ１２ａは、図１及び図２に示すように、巻かれた状態の発電要素１１のうちＹ方向における一端部から突出している。正極タブ１２ａは、正極体１２の集電体と一体として構成することもできるし、別体として構成することもできる。
【００２７】
また、発電要素１１の負極体１３に接続された負極タブ１３ａには、負極端子２２が電気的及び機械的に接続されている。ここで、負極端子２２に接続される負極タブ１３ａは、巻かれた状態の発電要素１１のうちＹ方向における他端部から突出している。負極タブ１３ａは、負極体１３の集電体と一体として構成することもできるし、別体として構成することもできる。
【００２８】
正極端子２１及び負極端子２２は、電池ケース１０の上面から突出しており、配線（不図示）を介して電子機器（不図示）に電気的に接続される。これにより、単電池１の出力を用いて、電子機器を駆動することができる。
【００２９】
ここで、単電池１を車両の駆動源として用いる場合には、単電池１を複数用意しておき、これらの単電池１を電気的に直列に接続することにより、電池モジュールを構成することができる。そして、この電池モジュールから車両の走行に必要なエネルギを取り出すことができる。なお、各単電池１における正極端子２１及び負極端子２２は、他の単電池１における正極端子２１及び負極端子２２と、バスバーを介して電気的に接続される。また、電池モジュールを備えた車両としては、内燃機関又は燃料電池といった他の動力源と共に用いられるハイブリッド自動車や、電池モジュールだけを動力源として備えた電気自動車が挙げられる。
【００３０】
一方、図３に示すように、発電要素１１の中心部には、温度検出に用いられるセンサユニット（温度情報取得ユニット）３０が配置されている。センサユニット３０は、図５に示すように、フレキシブル基板３１と、フレキシブル基板３１の表面に形成された２つのサーミスタ素子（温度情報検出素子）３２及び信号線３３〜３５とを有している。
【００３１】
ここで、信号線３３は、ＧＮＤ配線であり、２つのサーミスタ素子３２に対して共通して設けられている。これにより、各サーミスタ素子３２に対してＧＮＤ配線を設ける場合に比べて、信号線の数を減らすことができる。なお、図５では、図面を簡略化するために、サーミスタ素子３２を拡大、信号線３３〜３５を縮小して図示している。
【００３２】
サーミスタ素子３２は、温度変化に応じて抵抗値が変化するため、サーミスタ素子３２の抵抗値の変化（発電要素の温度に関する情報）を検出することによって、単電池１の温度を測定することができる。本実施例では、互いに異なる位置に二つのサーミスタ素子３２を設けているため、互いに異なる位置の温度を検出することができる。なお、本実施例では、２つのサーミスタ素子３２を用いた場合について説明したが、１つのサーミスタ素子又は３つ以上のサーミスタ素子を用いてもよい。また、薄膜のサーミスタ素子３２の代わりに、薄膜で構成された熱電対を用いることもできる。
【００３３】
信号線３３〜３５は、単電池１の上面に設けられた温度検出端子２３に接続されている。温度検出端子２３は、正極端子２１及び負極端子２２の間に位置している。温度検出端子２３は、配線（不図示）を介してコントローラ（不図示）に接続されている。これにより、コントローラは、サーミスタ素子３２の抵抗値から温度を測定し、この測定結果に基づき、単電池１の充放電の制御や、単電池１の温度制御を行うことができる。
【００３４】
例えば、単電池１の温度が上昇した場合には、コントローラは、単電池１の充放電を抑制して、充放電に伴う温度上昇を抑制することができる。また、単電池１の温度が上昇した場合には、コントローラは、ファン等を駆動することによって、冷却媒体を用いた単電池１の冷却を行うことができる。
【００３５】
一方、単電池１の温度が低下した場合には、コントローラは、ヒータ等の昇温部を駆動することにより、ヒータの熱を単電池１に伝達させて、単電池１を温めることができる。なお、単電池１を車両に搭載する場合には、上述したコントローラとして、車両の走行状態を制御するコントローラと兼用することができる。
【００３６】
サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５が形成されたフレキシブル基板３１は、図６に図示するように、保護膜３６で覆われている。具体的には、サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５を含むフレキシブル基板３１を、２つのシート状の保護膜３６で挟み、２つの保護膜３６の外縁部分を互いに固定している。ここで、図６は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００３７】
保護膜３６は、絶縁性を有する材料によって形成されており、この材料としては、例えば、ポリプロピレンといった高分子樹脂を用いることができる。なお、保護膜３６は、サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５を含むフレキシブル基板３１を覆う構成であればよく、いかなる構成であってもよい。例えば、保護膜３６を形成する材料を、サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５を含むフレキシブル基板３１の表面にコーティングすることができる。
【００３８】
信号線３３は信号本線部３３Ａと接続部３３Ｂとからなる。信号本線部３３Ａは、単電池１の上面に設けられた温度検出端子２３に接続されている。接続部３３Ｂは、フレキシブル基板３１の板厚方向の厚みが、信号本線部３３Ａよりも小さく設定されている。この理由を、図６及び図７を併せ用いて説明する。図７は、図６の比較例であり、本実施例と同一の機能を有する部分には同一符号を付している。
【００３９】
図６において、信号本線部３３Ａ、接続部３３Ｂ及びサーミスタ素子３２の厚みをそれぞれ、Ｘ５、Ｘ１及びＸ２と設定する。図７において、信号本線部３３Ａ及びサーミスタ素子３２の厚みをそれぞれ、Ｘ１５及びＸ１２と設定する。Ｘ５及びＸ１５は同じ値に設定されている。Ｘ２及びＸ１２は同じ値に設定されている。
【００４０】
図６に図示する本実施例の構成では、信号本線部３３Ａよりも厚みの薄い接続部３３Ｂに対して、サーミスタ素子３２の一端が接続されている。サーミスタ素子３２は、接続部３３ＢのＸ方向の端面の一部とＹ方向の端面に沿って接続されている。
【００４１】
他方、図７に図示する比較例の構成では、信号本線部３３Ａに対して、サーミスタ素子３２の一端が接続されている。サーミスタ素子３２は、信号本線部３３ＡのＸ方向の端面の一部とＹ方向の端面に沿って接続されている。
【００４２】
ここで、発電要素１１の電解液が保護膜３６を通過してフレキシブル基板３１に侵入し、フレキシブル基板３１を膨潤させる場合がある。フレキシブル基板３１が膨潤して変形すると、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続箇所に負荷がかかる。
【００４３】
また、単電池１の性能を維持するために単電池１に対して外部から圧力が加えられる場合がある。この場合にも、上記と同様に信号線３３とサーミスタ素子３２との接続箇所に負荷がかかる。
【００４４】
さらに、充放電時に発電要素１１が膨張収縮することにより、信号線３３とサーミスタ素子３２との接続箇所に負荷がかかる。
【００４５】
比較例の構成では、サーミスタ素子３２のうち信号本線部３３ＡのＹ方向の端面に沿ってＸ方向に延びる部分の長さがＸ１５である。一方、本実施例の構成では、サーミスタ素子３２のうち接続部３３ＢのＹ方向の端面に沿ってＸ方向に延びる部分の長さがＸ１である。ここで、センサユニット３０に負荷が加えられた際に、信号線３３に沿って延びるサーミスタ素子３２の長さが長くなるほど、信号線３３からサーミスタ素子３２が剥離しやすくなる。Ｘ１５＞Ｘ１であるため、本実施例の構成によれば、比較例の構成よりも、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度を高めることができる。これにより、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続不良が防止され、発電要素１１の温度をより正確に検出することができる。
【００４６】
ここで、本実施例の構成において、接続部３３Ｂ及びサーミスタ素子３２の寸法比率は、好ましくは、Ｘ１≦４５Ｘ２である。このように寸法比率を設定することにより、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度をより一層向上させることができる。例えば、膜厚が０．２μｍのサーミスタ素子３２を用いる場合には、接続部３３Ｂの厚みＸ１を９μｍ以下に設定するのが好ましい。
【００４７】
図６に図示するセンサユニット３０に対して、０〜８００ｋｇの荷重を段階的に付与して、センサユニット３０により検出される抵抗値の変化を調べた。その結果、荷重が増加しても、抵抗値に殆ど変化がないことがわかった。同様に、図７に図示するセンサユニット３０に対して、０〜８００ｋｇの荷重を段階的に付与して、センサユニット３０により検出される抵抗値の変化を調べた。その結果、荷重の増加に応じて抵抗値が大きく上昇することがわかった。これらの結果から、本実施例の構成による効果が実証された。
【００４８】
信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度を向上させる方法として、図６に図示する構成において、信号線３３の厚みを全て薄くする方法も考えられる。しかしながら、信号線３３の厚みが薄すぎると、電気抵抗が大きくなり、正確な温度測定が困難になる。そこで、本実施例では、信号線３３のうちサーミスタ素子３２が接続される接続部３３Ｂの厚みのみを薄く形成している。これにより、発電要素１１の温度測定を精度よく行うことができる。
【００４９】
信号本線部３３Ａの厚みについては、温度情報に関する誤検出を防止するという観点から適宜設定することができるが、好ましくは１８μｍ以上である。上述したように、信号線３３を段差形状に形成することにより、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度の向上と温度情報に関する誤検出の防止とを同時に実現することができる。
【００５０】
サーミスタ素子３２には、プラチナを用いることができる。フレキシブル基板３１には、ポリイミドを用いることができる。信号線３３〜３５には、銅を用いることができる。プラチナ、ポリイミド及び銅は、電解液に対する耐腐食性を有するため、センサユニット３０の耐腐食性を向上させることができる。なお、信号線３４及び３５は、信号線３３と同じ構成である。したがって、信号線３４及び３５の詳細な説明については、省略する。フレキシブル基板３１を用いることにより、発電要素１１に加わる負荷を熱電対を用いた従来の構成よりも軽減することができる。
【００５１】
本実施例のセンサユニット３０は、信号線３３〜３５のパターンが形成されたフレキシブル基板３１に対して、プラチナ（サーミスタ素子３２）を成膜することにより、形成されている。サーミスタ素子３２は、スパッタリングなどの公知の薄膜形成技術を用いて形成されている。なお、特許請求の範囲では、サーミスタ素子３２に相当する発明特定事項を「薄膜の温度情報検出素子」と表現している。これは、薄膜形成技術により形成された検出素子を意味しており、検出素子の厚み範囲を具体的に特定するために「薄膜」という表現を用いたものではない。
【００５２】
センサユニット３０に対して発電要素１１を巻き付けることにより、本実施例の構成を得ることができる。本実施例では、二次電池の構成について説明したが、蓄電装置としてのキャパシタにも本発明を適用することができる。キャパシタは、活性炭と電解液との界面に発生する電気二重層を動作原理とした電気二重層キャパシタのことである。固体として活性炭、液体として電解液（希硫酸水溶液）を用いて、これを接触させるとその界面にプラス、マイナスの電極が極めて短い間隔を隔てて相対的に分布する。イオン性溶液中に一対の電極を浸して電気分解が起こらない程度に電圧を負荷させると、それぞれの電極の表面にイオンが吸着され、プラスとマイナスの電気が蓄えられる（充電）。外部に電気を放出すると、正負のイオンが電極から離れて中和状態に戻る。
【００５３】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２である単電池について、図８及び図９を用いて説明する。ここで、図８は単電池の断面図であり、図３に対応した図である。図９は、センサユニットの断面図であり、図６に対応した図である。なお、センサユニット以外の構成は、実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００５４】
図８に図示するように、本実施例のセンサユニット６０は、発電要素１１の屈曲した面に沿って配置されている。したがって、センサユニットをフラットに配置した実施例１の構成よりもセンサユニット６０に対して大きな負荷が加わる。ただし、下記の説明を容易にするために、図９では、屈曲する前のセンサユニット６０を示している。
【００５５】
信号線６３、６５はそれぞれ実施例１の信号線３３、３５に対応しており、配線のレイアウト、材料などは実施例１と同様である。これらの信号線６３、６５はフレキシブル基板６１に形成されている。フレキシブル基板６１の構成は、実施例１のフレキシブル基板３１と同様である。保護膜６６の構成も実施例１の保護膜３６と同様である。
【００５６】
信号線６３は、信号本線部６３Ａ、接続部６３Ｃ及び中間部６３Ｂからなる。サーミスタ素子６２は接続部６３Ｃに接続されている。サーミスタ素子６２は、実施例１のサーミスタ素子３２と同様の構成である。信号本線部６３Ａ及び中間部６３Ｂはそれぞれ、実施例１の信号本線部３３Ａ及び接続部３３Ｂと同様の構成である。中間部６３Ｂとサーミスタ素子６２との間に接続部６３Ｃを介在させている点で、実施例１の構成と相違する。
【００５７】
中間部６３ＢのＸ方向の厚み寸法は、信号本線部６３Ａよりも小さく、接続部６３Ｃよりも大きい。これにより、サーミスタ素子６２のうち、信号本線部６３に沿ってＸ方向に延びる部分の寸法を実施例１よりも小さく設定することができる。したがって、実施例１の構成よりも、サーミスタ素子６２及び信号線６３の接続強度を向上させることができる。これにより、屈曲に対してより強い構造を備えたセンサユニット６０とすることができる。
【００５８】
ただし、実施例１の構成であっても、センサユニット３０を屈曲させた状態で電池ケース１０に収納することができる。この場合、屈曲条件、つまり、屈曲されるセンサユニット３０の曲率半径などを考慮して、接続部３３Ｂ及びサーミスタ素子３２の寸法比率を設定するとよい。また、本実施例のセンサユニット６０を実施例１と同様に、フラットに配置することもできる。
【００５９】
ここで、中間部６３Ｂ、接続部６３Ｃ及びサーミスタ素子６２のＸ方向の寸法をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ３、Ｘ２としたときに、Ｘ１≦４５Ｘ２＝４５Ｘ３なる条件を満足するように、寸法比を設定するのが好ましい。これにより、接続部６３Ｃ及びサーミスタ素子６２の接続強度をより一層向上させることができる。なお、本実施例では、接続部６３Ｃの一部が中間部６３ＢのＸ方向の端面に接触しているが、これを省略することもできる。すなわち、中間部６３ＢのＹ方向の端面にのみ接続部６３Ｃを接続してもよい。
（実施例３）
次に、本発明の実施例３である単電池について、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は、本実施例におけるセンサユニットの一部分を示す正面図である。なお、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施例は、実施例１の構成に対して、発電要素１１に配置されるセンサユニットの構成を変更したものである。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００６１】
本実施例では、サーミスタ素子３２が形成されたセンサユニット３０において、４つの開口部４０を形成している。各開口部４０は貫通形状である。各開口部４０の外縁は、保護膜３６で密閉されている。また、サーミスタ素子３２や信号線３３〜３５は、開口部４０を避ける位置に形成されている。
【００６２】
本実施例のセンサユニット３０を用いれば、発電要素１１の内部にセンサユニット３０を位置させることができる。ここで、発電要素１１の内部とは、充放電の機能を果たす部分であり、例えば、正極体１２及びセパレータ１４の間や、負極体１３及びセパレータ１４の間や、セパレータ１４の内部といった部分が挙げられる。
【００６３】
ここで、センサユニット３０に形成された開口部４０は、発電要素１１における充放電を許容する部分となり、開口部４０を介して電流が流れることになる。これにより、電極体（正極体１２又は負極体１３）及びセパレータ１４の間にセンサユニット３０を設けても、発電要素１１の充放電機能を阻害することはない。
【００６４】
なお、電極体及びセパレータ１４の間にセンサユニット３０を配置する場合には、電極体及びセパレータ１４を積層する際に、電極体及びセパレータ１４の間にセンサユニット３０を設けておけばよい。
【００６５】
本実施例によれば、発電要素１１におけるいかなる位置にも、センサユニット３０を配置することができる。このため、発電要素１１のうち、温度を検出しようとする位置に対して、センサユニット３０を容易に配置することができる。
【００６６】
なお、開口部４０の数や形状は適宜設定することができる。すなわち、開口部４０は、サーミスタ素子３２や信号線３３〜３５と干渉しなければよい。
【００６７】
また、本実施例のセンサユニット３０を用いれば、図１１に示す構成の発電要素５１に対しても組み込むことができる。ここで、図１１は、発電要素５１の概略構成を示す外観斜視図である。
【００６８】
図１１に示す発電要素５１において、正極体５２及び負極体５３は、セパレータ５４を介して交互に配置されている。ここで、正極体５２及び負極体５３の構成としては、実施例１で説明した正極体１２及び負極体１３と同様の構成とすることができる。また、セパレータ５４の構成としては、実施例１で説明したセパレータ１４と同様の構成とすることができる。
【００６９】
発電要素５１では、積層方向（図１１のＸ方向）における両端に位置する正極体５２及び負極体５３が配線（不図示）を介して電子機器に接続されている。これにより、発電要素５１の出力を用いて電子機器を駆動することができる。なお、正極体５２及び負極体５３の数は、適宜設定することができる。
【００７０】
ここで、本実施例のセンサユニット３０は、正極体５２及びセパレータ１４の間や、負極体５３及びセパレータ１４の間や、セパレータ１４の内部に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施例の単電池の構成を示す図である。
【図２】本実施例の単電池の構成を示す図である。
【図３】単電池をＸ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図４】発電要素の概略図である。
【図５】センサユニットの概略図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】比較例のセンサユニットの概略図である。
【図８】実施例２の単電池をＸ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図９】実施例２のセンサユニットの概略図である。
【図１０】実施例３のセンサユニットの概略図である。
【図１１】発電要素の変形例を図示した概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 電池ケース
１１ 発電要素
３０ センサユニット
３１ フレキシブル基板
３２ サーミスタ素子
３３〜３５ ６３〜６５ 信号線
３３Ｂ ３５Ｂ ６３Ｃ ６５Ｃ 接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素の温度を検出する機能を持った蓄電装置、車両及び温度情報取得ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池が高温又は低温となったときに、二次電池の性能が低下してしまうことが知られている。このため、二次電池の温度を検出し、この検出結果に基づいて、二次電池の充放電を制御するようにしているものがある（例えば、特許文献１−３参照）。
【０００３】
ここで、二次電池は、放熱性等の理由によって、内部の温度が他の部分の温度よりも高くなる傾向がある。そこで、特許文献１に記載の二次電池では、電極体が巻かれる巻芯に熱電対を取り付け、熱電対の両端における電圧値を測定することにより、二次電池の内部における温度を検出するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−５５８２５号公報（段落００１７、００２１、図２等）
【特許文献２】特開２００１−１０２０９８号公報
【特許文献３】特開２００３−３１７７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱電対は、一般的に、金属体で構成されており、電極体よりも剛性が高くなっている。したがって、熱電対が設けられた位置では、他の位置よりも電極体への荷重が大きくなってしまい、二次電池の性能に悪影響を与えることがある。
【０００５】
本発明は、主に、発電要素に加わる負荷を制限しながら、発電要素の温度をより正確に検出できる蓄電装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明の蓄電装置は、（１）充放電を行う発電要素と、前記発電要素の温度に関する情報を取得する温度情報取得ユニットと、前記発電要素及び前記温度情報取得ユニットを収容するケースとを有し、前記温度情報取得ユニットは、
前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする。
【０００７】
（１）の構成によれば、フレキシブル基板を用いることにより、発電要素に加わる負荷を軽減できる。また、温度情報検出素子が接続される信号線の接続部の厚みを薄くすることにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度を向上させることができる。
【０００８】
（２）（１）の構成において、前記信号線を、信号本線部と、前記接続部とから構成し、前記信号本線部及び前記接続部の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１及びＸ２としたときに、Ｘ２＜Ｘ１≦４５Ｘ２なる条件を満足させるのが好ましい。これにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度をより一層向上させることができる。
【０００９】
（３）（１）の構成において、前記信号線を、信号本線部と、前記接続部と、前記信号本線部及び前記接続部を接続する中間部とから構成し、前記中間部は、前記板厚方向の厚みが前記接続部よりも大きく、前記信号本線部よりも小さくするのが好ましい。これにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度をより一層向上させることができる。
【００１０】
（４）（３）の構成において、前記中間部、前記接続部及び前記温度情報検出素子の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１、Ｘ２及びＸ３としたときに、Ｘ１≦４５Ｘ２＝４５Ｘ３なる条件を満足させるのが好ましい。
【００１１】
（５）（１）〜（４）の温度情報取得ユニットは、温度情報検出素子及び接続部の接続強度が高いため、前記発電要素の屈曲した面に沿って配置することができる。温度検出の可能な位置を増やすことができる。
【００１２】
（６）（１）〜（５）の構成において、前記温度情報取得ユニットを、前記発電要素の内部に配置する場合には、前記発電要素における充放電を許容する開口部を設けるのが好ましい。これにより、発電要素の充放電を確実に行うことができる。
【００１３】
（７）（１）〜（６）の構成において、前記フレキシブル基板、前記温度情報検出素子及び前記信号線はそれぞれポリイミド、白金及び銅から構成することができる。これにより、電解液に対する耐腐食性を高めることができる。
【００１４】
（１）〜（７）に記載の蓄電装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに搭載することができる。
【００１５】
（９）本願発明の温度情報取得ユニットは、充放電を行う発電要素とともに蓄電装置のケース内に収容され、前記発電要素の温度に関する情報を取得するために用いられる温度情報取得ユニットであって、前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする。
【００１６】
（９）の構成によれば、フレキシブル基板を用いることにより、発電要素に加わる負荷を軽減できる。また、温度情報検出素子が接続される信号線の接続部の厚みを薄くすることにより、温度情報検出素子及び接続部の接続強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電要素に加わる負荷を制限しながら、発電要素の温度をより正確に検出できる蓄電装置及び温度情報取得ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１である二次電池としての単電池（蓄電装置）について説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本実施例の単電池の構成を示す図であり、互いにＸ方向において異なる方向から見たときの図である。また、図１及び図２には、単電池の内部における構成も示している。ここで、図１及び図２に示すＸ、Ｙ及びＺ軸は、互いに直交する軸を示している。
【００２０】
単電池１は、電池ケース（ケース）１０と、電池ケース１０の内部に収容された発電要素１１とを有している。発電要素１１とは、充放電を行うことができる要素であり、図３に示すように、電池ケース１０の内部において巻かれた状態で収容されている。ここで、図３は、単電池１をＸ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【００２１】
発電要素１１は、図４に示すように、正極体１２と、負極体１３と、正極体１２及び負極体１３の間に配置されたセパレータ１４とで構成されている。ここで、正極体１２は、集電体と、集電体の表面に形成された正極層とで構成されている。正極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。正極層とは、正極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２２】
また、負極体１３は、集電体と、集電体の表面に形成された負極層とで構成されている。負極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。負極層とは、負極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２３】
なお、集電体の一方の面に正極層を形成し、集電体の他方の面に負極層を形成した電極（いわゆるバイポーラ電極）を用いることもできる。また、本実施例では、電解液を用いているが、粒子で形成された固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、高分子固体電解質や無機固体電解質がある。
【００２４】
さらに、本実施例では、図１〜図３に示すように、単電池１をいわゆる角型の構成としているが、これに限るものではなく、いわゆる円筒型の構成とすることもできる。すなわち、電池ケース１０を矩形状又は円筒形状とし、この電池ケース１０の内部に収容されるように、発電要素１１を巻いた状態とすればよい。
【００２５】
ここで、単電池１がニッケル−水素電池である場合には、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、単電池１がリチウムイオン電池である場合には、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。
【００２６】
図１及び図２において、発電要素１１の正極体１２に接続された正極タブ１２ａには、正極端子２１が電気的及び機械的に接続されている。ここで、正極端子２１に接続される正極タブ１２ａは、図１及び図２に示すように、巻かれた状態の発電要素１１のうちＹ方向における一端部から突出している。正極タブ１２ａは、正極体１２の集電体と一体として構成することもできるし、別体として構成することもできる。
【００２７】
また、発電要素１１の負極体１３に接続された負極タブ１３ａには、負極端子２２が電気的及び機械的に接続されている。ここで、負極端子２２に接続される負極タブ１３ａは、巻かれた状態の発電要素１１のうちＹ方向における他端部から突出している。負極タブ１３ａは、負極体１３の集電体と一体として構成することもできるし、別体として構成することもできる。
【００２８】
正極端子２１及び負極端子２２は、電池ケース１０の上面から突出しており、配線（不図示）を介して電子機器（不図示）に電気的に接続される。これにより、単電池１の出力を用いて、電子機器を駆動することができる。
【００２９】
ここで、単電池１を車両の駆動源として用いる場合には、単電池１を複数用意しておき、これらの単電池１を電気的に直列に接続することにより、電池モジュールを構成することができる。そして、この電池モジュールから車両の走行に必要なエネルギを取り出すことができる。なお、各単電池１における正極端子２１及び負極端子２２は、他の単電池１における正極端子２１及び負極端子２２と、バスバーを介して電気的に接続される。また、電池モジュールを備えた車両としては、内燃機関又は燃料電池といった他の動力源と共に用いられるハイブリッド自動車や、電池モジュールだけを動力源として備えた電気自動車が挙げられる。
【００３０】
一方、図３に示すように、発電要素１１の中心部には、温度検出に用いられるセンサユニット（温度情報取得ユニット）３０が配置されている。センサユニット３０は、図５に示すように、フレキシブル基板３１と、フレキシブル基板３１の表面に形成された２つのサーミスタ素子（温度情報検出素子）３２及び信号線３３〜３５とを有している。
【００３１】
ここで、信号線３３は、ＧＮＤ配線であり、２つのサーミスタ素子３２に対して共通して設けられている。これにより、各サーミスタ素子３２に対してＧＮＤ配線を設ける場合に比べて、信号線の数を減らすことができる。なお、図５では、図面を簡略化するために、サーミスタ素子３２を拡大、信号線３３〜３５を縮小して図示している。
【００３２】
サーミスタ素子３２は、温度変化に応じて抵抗値が変化するため、サーミスタ素子３２の抵抗値の変化（発電要素の温度に関する情報）を検出することによって、単電池１の温度を測定することができる。本実施例では、互いに異なる位置に二つのサーミスタ素子３２を設けているため、互いに異なる位置の温度を検出することができる。なお、本実施例では、２つのサーミスタ素子３２を用いた場合について説明したが、１つのサーミスタ素子又は３つ以上のサーミスタ素子を用いてもよい。また、薄膜のサーミスタ素子３２の代わりに、薄膜で構成された熱電対を用いることもできる。
【００３３】
信号線３３〜３５は、単電池１の上面に設けられた温度検出端子２３に接続されている。温度検出端子２３は、正極端子２１及び負極端子２２の間に位置している。温度検出端子２３は、配線（不図示）を介してコントローラ（不図示）に接続されている。これにより、コントローラは、サーミスタ素子３２の抵抗値から温度を測定し、この測定結果に基づき、単電池１の充放電の制御や、単電池１の温度制御を行うことができる。
【００３４】
例えば、単電池１の温度が上昇した場合には、コントローラは、単電池１の充放電を抑制して、充放電に伴う温度上昇を抑制することができる。また、単電池１の温度が上昇した場合には、コントローラは、ファン等を駆動することによって、冷却媒体を用いた単電池１の冷却を行うことができる。
【００３５】
一方、単電池１の温度が低下した場合には、コントローラは、ヒータ等の昇温部を駆動することにより、ヒータの熱を単電池１に伝達させて、単電池１を温めることができる。なお、単電池１を車両に搭載する場合には、上述したコントローラとして、車両の走行状態を制御するコントローラと兼用することができる。
【００３６】
サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５が形成されたフレキシブル基板３１は、図６に図示するように、保護膜３６で覆われている。具体的には、サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５を含むフレキシブル基板３１を、２つのシート状の保護膜３６で挟み、２つの保護膜３６の外縁部分を互いに固定している。ここで、図６は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００３７】
保護膜３６は、絶縁性を有する材料によって形成されており、この材料としては、例えば、ポリプロピレンといった高分子樹脂を用いることができる。なお、保護膜３６は、サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５を含むフレキシブル基板３１を覆う構成であればよく、いかなる構成であってもよい。例えば、保護膜３６を形成する材料を、サーミスタ素子３２及び信号線３３〜３５を含むフレキシブル基板３１の表面にコーティングすることができる。
【００３８】
信号線３３は信号本線部３３Ａと接続部３３Ｂとからなる。信号本線部３３Ａは、単電池１の上面に設けられた温度検出端子２３に接続されている。接続部３３Ｂは、フレキシブル基板３１の板厚方向の厚みが、信号本線部３３Ａよりも小さく設定されている。この理由を、図６及び図７を併せ用いて説明する。図７は、図６の比較例であり、本実施例と同一の機能を有する部分には同一符号を付している。
【００３９】
図６において、信号本線部３３Ａ、接続部３３Ｂ及びサーミスタ素子３２の厚みをそれぞれ、Ｘ５、Ｘ１及びＸ２と設定する。図７において、信号本線部３３Ａ及びサーミスタ素子３２の厚みをそれぞれ、Ｘ１５及びＸ１２と設定する。Ｘ５及びＸ１５は同じ値に設定されている。Ｘ２及びＸ１２は同じ値に設定されている。
【００４０】
図６に図示する本実施例の構成では、信号本線部３３Ａよりも厚みの薄い接続部３３Ｂに対して、サーミスタ素子３２の一端が接続されている。サーミスタ素子３２は、接続部３３ＢのＸ方向の端面の一部とＹ方向の端面に沿って接続されている。
【００４１】
他方、図７に図示する比較例の構成では、信号本線部３３Ａに対して、サーミスタ素子３２の一端が接続されている。サーミスタ素子３２は、信号本線部３３ＡのＸ方向の端面の一部とＹ方向の端面に沿って接続されている。
【００４２】
ここで、発電要素１１の電解液が保護膜３６を通過してフレキシブル基板３１に侵入し、フレキシブル基板３１を膨潤させる場合がある。フレキシブル基板３１が膨潤して変形すると、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続箇所に負荷がかかる。
【００４３】
また、単電池１の性能を維持するために単電池１に対して外部から圧力が加えられる場合がある。この場合にも、上記と同様に信号線３３とサーミスタ素子３２との接続箇所に負荷がかかる。
【００４４】
さらに、充放電時に発電要素１１が膨張収縮することにより、信号線３３とサーミスタ素子３２との接続箇所に負荷がかかる。
【００４５】
比較例の構成では、サーミスタ素子３２のうち信号本線部３３ＡのＹ方向の端面に沿ってＸ方向に延びる部分の長さがＸ１５である。一方、本実施例の構成では、サーミスタ素子３２のうち接続部３３ＢのＹ方向の端面に沿ってＸ方向に延びる部分の長さがＸ１である。ここで、センサユニット３０に負荷が加えられた際に、信号線３３に沿って延びるサーミスタ素子３２の長さが長くなるほど、信号線３３からサーミスタ素子３２が剥離しやすくなる。Ｘ１５＞Ｘ１であるため、本実施例の構成によれば、比較例の構成よりも、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度を高めることができる。これにより、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続不良が防止され、発電要素１１の温度をより正確に検出することができる。
【００４６】
ここで、本実施例の構成において、接続部３３Ｂ及びサーミスタ素子３２の寸法比率は、好ましくは、Ｘ１≦４５Ｘ２である。このように寸法比率を設定することにより、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度をより一層向上させることができる。例えば、膜厚が０．２μｍのサーミスタ素子３２を用いる場合には、接続部３３Ｂの厚みＸ１を９μｍ以下に設定するのが好ましい。
【００４７】
図６に図示するセンサユニット３０に対して、０〜８００ｋｇの荷重を段階的に付与して、センサユニット３０により検出される抵抗値の変化を調べた。その結果、荷重が増加しても、抵抗値に殆ど変化がないことがわかった。同様に、図７に図示するセンサユニット３０に対して、０〜８００ｋｇの荷重を段階的に付与して、センサユニット３０により検出される抵抗値の変化を調べた。その結果、荷重の増加に応じて抵抗値が大きく上昇することがわかった。これらの結果から、本実施例の構成による効果が実証された。
【００４８】
信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度を向上させる方法として、図６に図示する構成において、信号線３３の厚みを全て薄くする方法も考えられる。しかしながら、信号線３３の厚みが薄すぎると、電気抵抗が大きくなり、正確な温度測定が困難になる。そこで、本実施例では、信号線３３のうちサーミスタ素子３２が接続される接続部３３Ｂの厚みのみを薄く形成している。これにより、発電要素１１の温度測定を精度よく行うことができる。
【００４９】
信号本線部３３Ａの厚みについては、温度情報に関する誤検出を防止するという観点から適宜設定することができるが、好ましくは１８μｍ以上である。上述したように、信号線３３を段差形状に形成することにより、信号線３３及びサーミスタ素子３２の接続強度の向上と温度情報に関する誤検出の防止とを同時に実現することができる。
【００５０】
サーミスタ素子３２には、プラチナを用いることができる。フレキシブル基板３１には、ポリイミドを用いることができる。信号線３３〜３５には、銅を用いることができる。プラチナ、ポリイミド及び銅は、電解液に対する耐腐食性を有するため、センサユニット３０の耐腐食性を向上させることができる。なお、信号線３４及び３５は、信号線３３と同じ構成である。したがって、信号線３４及び３５の詳細な説明については、省略する。フレキシブル基板３１を用いることにより、発電要素１１に加わる負荷を熱電対を用いた従来の構成よりも軽減することができる。
【００５１】
本実施例のセンサユニット３０は、信号線３３〜３５のパターンが形成されたフレキシブル基板３１に対して、プラチナ（サーミスタ素子３２）を成膜することにより、形成されている。サーミスタ素子３２は、スパッタリングなどの公知の薄膜形成技術を用いて形成されている。なお、特許請求の範囲では、サーミスタ素子３２に相当する発明特定事項を「薄膜の温度情報検出素子」と表現している。これは、薄膜形成技術により形成された検出素子を意味しており、検出素子の厚み範囲を具体的に特定するために「薄膜」という表現を用いたものではない。
【００５２】
センサユニット３０に対して発電要素１１を巻き付けることにより、本実施例の構成を得ることができる。本実施例では、二次電池の構成について説明したが、蓄電装置としてのキャパシタにも本発明を適用することができる。キャパシタは、活性炭と電解液との界面に発生する電気二重層を動作原理とした電気二重層キャパシタのことである。固体として活性炭、液体として電解液（希硫酸水溶液）を用いて、これを接触させるとその界面にプラス、マイナスの電極が極めて短い間隔を隔てて相対的に分布する。イオン性溶液中に一対の電極を浸して電気分解が起こらない程度に電圧を負荷させると、それぞれの電極の表面にイオンが吸着され、プラスとマイナスの電気が蓄えられる（充電）。外部に電気を放出すると、正負のイオンが電極から離れて中和状態に戻る。
【００５３】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２である単電池について、図８及び図９を用いて説明する。ここで、図８は単電池の断面図であり、図３に対応した図である。図９は、センサユニットの断面図であり、図６に対応した図である。なお、センサユニット以外の構成は、実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００５４】
図８に図示するように、本実施例のセンサユニット６０は、発電要素１１の屈曲した面に沿って配置されている。したがって、センサユニットをフラットに配置した実施例１の構成よりもセンサユニット６０に対して大きな負荷が加わる。ただし、下記の説明を容易にするために、図９では、屈曲する前のセンサユニット６０を示している。
【００５５】
信号線６３、６５はそれぞれ実施例１の信号線３３、３５に対応しており、配線のレイアウト、材料などは実施例１と同様である。これらの信号線６３、６５はフレキシブル基板６１に形成されている。フレキシブル基板６１の構成は、実施例１のフレキシブル基板３１と同様である。保護膜６６の構成も実施例１の保護膜３６と同様である。
【００５６】
信号線６３は、信号本線部６３Ａ、接続部６３Ｃ及び中間部６３Ｂからなる。サーミスタ素子６２は接続部６３Ｃに接続されている。サーミスタ素子６２は、実施例１のサーミスタ素子３２と同様の構成である。信号本線部６３Ａ及び中間部６３Ｂはそれぞれ、実施例１の信号本線部３３Ａ及び接続部３３Ｂと同様の構成である。中間部６３Ｂとサーミスタ素子６２との間に接続部６３Ｃを介在させている点で、実施例１の構成と相違する。
【００５７】
中間部６３ＢのＸ方向の厚み寸法は、信号本線部６３Ａよりも小さく、接続部６３Ｃよりも大きい。これにより、サーミスタ素子６２のうち、信号本線部６３に沿ってＸ方向に延びる部分の寸法を実施例１よりも小さく設定することができる。したがって、実施例１の構成よりも、サーミスタ素子６２及び信号線６３の接続強度を向上させることができる。これにより、屈曲に対してより強い構造を備えたセンサユニット６０とすることができる。
【００５８】
ただし、実施例１の構成であっても、センサユニット３０を屈曲させた状態で電池ケース１０に収納することができる。この場合、屈曲条件、つまり、屈曲されるセンサユニット３０の曲率半径などを考慮して、接続部３３Ｂ及びサーミスタ素子３２の寸法比率を設定するとよい。また、本実施例のセンサユニット６０を実施例１と同様に、フラットに配置することもできる。
【００５９】
ここで、中間部６３Ｂ、接続部６３Ｃ及びサーミスタ素子６２のＸ方向の寸法をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ３、Ｘ２としたときに、Ｘ１≦４５Ｘ２＝４５Ｘ３なる条件を満足するように、寸法比を設定するのが好ましい。これにより、接続部６３Ｃ及びサーミスタ素子６２の接続強度をより一層向上させることができる。なお、本実施例では、接続部６３Ｃの一部が中間部６３ＢのＸ方向の端面に接触しているが、これを省略することもできる。すなわち、中間部６３ＢのＹ方向の端面にのみ接続部６３Ｃを接続してもよい。
（実施例３）
次に、本発明の実施例３である単電池について、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は、本実施例におけるセンサユニットの一部分を示す正面図である。なお、実施例１で説明した部材と同一の機能を有する部材については同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００６０】
本実施例は、実施例１の構成に対して、発電要素１１に配置されるセンサユニットの構成を変更したものである。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【００６１】
本実施例では、サーミスタ素子３２が形成されたセンサユニット３０において、４つの開口部４０を形成している。各開口部４０は貫通形状である。各開口部４０の外縁は、保護膜３６で密閉されている。また、サーミスタ素子３２や信号線３３〜３５は、開口部４０を避ける位置に形成されている。
【００６２】
本実施例のセンサユニット３０を用いれば、発電要素１１の内部にセンサユニット３０を位置させることができる。ここで、発電要素１１の内部とは、充放電の機能を果たす部分であり、例えば、正極体１２及びセパレータ１４の間や、負極体１３及びセパレータ１４の間や、セパレータ１４の内部といった部分が挙げられる。
【００６３】
ここで、センサユニット３０に形成された開口部４０は、発電要素１１における充放電を許容する部分となり、開口部４０を介して電流が流れることになる。これにより、電極体（正極体１２又は負極体１３）及びセパレータ１４の間にセンサユニット３０を設けても、発電要素１１の充放電機能を阻害することはない。
【００６４】
なお、電極体及びセパレータ１４の間にセンサユニット３０を配置する場合には、電極体及びセパレータ１４を積層する際に、電極体及びセパレータ１４の間にセンサユニット３０を設けておけばよい。
【００６５】
本実施例によれば、発電要素１１におけるいかなる位置にも、センサユニット３０を配置することができる。このため、発電要素１１のうち、温度を検出しようとする位置に対して、センサユニット３０を容易に配置することができる。
【００６６】
なお、開口部４０の数や形状は適宜設定することができる。すなわち、開口部４０は、サーミスタ素子３２や信号線３３〜３５と干渉しなければよい。
【００６７】
また、本実施例のセンサユニット３０を用いれば、図１１に示す構成の発電要素５１に対しても組み込むことができる。ここで、図１１は、発電要素５１の概略構成を示す外観斜視図である。
【００６８】
図１１に示す発電要素５１において、正極体５２及び負極体５３は、セパレータ５４を介して交互に配置されている。ここで、正極体５２及び負極体５３の構成としては、実施例１で説明した正極体１２及び負極体１３と同様の構成とすることができる。また、セパレータ５４の構成としては、実施例１で説明したセパレータ１４と同様の構成とすることができる。
【００６９】
発電要素５１では、積層方向（図１１のＸ方向）における両端に位置する正極体５２及び負極体５３が配線（不図示）を介して電子機器に接続されている。これにより、発電要素５１の出力を用いて電子機器を駆動することができる。なお、正極体５２及び負極体５３の数は、適宜設定することができる。
【００７０】
ここで、本実施例のセンサユニット３０は、正極体５２及びセパレータ１４の間や、負極体５３及びセパレータ１４の間や、セパレータ１４の内部に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施例の単電池の構成を示す図である。
【図２】本実施例の単電池の構成を示す図である。
【図３】単電池をＸ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図４】発電要素の概略図である。
【図５】センサユニットの概略図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】比較例のセンサユニットの概略図である。
【図８】実施例２の単電池をＸ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図９】実施例２のセンサユニットの概略図である。
【図１０】実施例３のセンサユニットの概略図である。
【図１１】発電要素の変形例を図示した概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 電池ケース
１１ 発電要素
３０ センサユニット
３１ フレキシブル基板
３２ サーミスタ素子
３３〜３５ ６３〜６５ 信号線
３３Ｂ ３５Ｂ ６３Ｃ ６５Ｃ 接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う発電要素と、
前記発電要素の温度に関する情報を取得する温度情報取得ユニットと、
前記発電要素及び前記温度情報取得ユニットを収容するケースとを有し、
前記温度情報取得ユニットは、
前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と
前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、
前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、
前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記信号線は、信号本線部と、前記接続部とからなり、前記信号本線部及び前記接続部の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１及びＸ２したときに、下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
Ｘ２＜Ｘ１≦４５Ｘ２・・・・・・・（１）
【請求項３】
前記信号線は、信号本線部と、前記接続部と、前記信号本線部及び前記接続部を接続する中間部とからなり、
前記中間部は、前記板厚方向の厚みが前記接続部よりも大きく、前記信号本線部よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記中間部、前記接続部及び前記温度情報検出素子の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１、Ｘ２及びＸ３としたときに、下記（２）式を満足することを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
Ｘ１≦４５Ｘ２＝４５Ｘ３・・・・・・・（２）
【請求項５】
前記発電要素は、前記ケース内に捲かれた状態で収納されており、
前記温度情報取得ユニットは、前記発電要素の屈曲した面に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記温度情報取得ユニットは、前記発電要素の内部に配置されているとともに、前記発電要素における充放電を許容する開口部を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記フレキシブル基板、前記温度情報検出素子及び前記信号線はそれぞれポリイミド、白金及び銅からなることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
【請求項９】
充放電を行う発電要素とともに蓄電装置のケース内に収容され、前記発電要素の温度に関する情報を取得するために用いられる温度情報取得ユニットであって、
前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と
前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、
前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、
前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする温度情報取得ユニット。
【請求項１】
充放電を行う発電要素と、
前記発電要素の温度に関する情報を取得する温度情報取得ユニットと、
前記発電要素及び前記温度情報取得ユニットを収容するケースとを有し、
前記温度情報取得ユニットは、
前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と
前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、
前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、
前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記信号線は、信号本線部と、前記接続部とからなり、前記信号本線部及び前記接続部の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１及びＸ２したときに、下記（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
Ｘ２＜Ｘ１≦４５Ｘ２・・・・・・・（１）
【請求項３】
前記信号線は、信号本線部と、前記接続部と、前記信号本線部及び前記接続部を接続する中間部とからなり、
前記中間部は、前記板厚方向の厚みが前記接続部よりも大きく、前記信号本線部よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記中間部、前記接続部及び前記温度情報検出素子の前記板厚方向の厚みをそれぞれＸ１、Ｘ２及びＸ３としたときに、下記（２）式を満足することを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
Ｘ１≦４５Ｘ２＝４５Ｘ３・・・・・・・（２）
【請求項５】
前記発電要素は、前記ケース内に捲かれた状態で収納されており、
前記温度情報取得ユニットは、前記発電要素の屈曲した面に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記温度情報取得ユニットは、前記発電要素の内部に配置されているとともに、前記発電要素における充放電を許容する開口部を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記フレキシブル基板、前記温度情報検出素子及び前記信号線はそれぞれポリイミド、白金及び銅からなることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
【請求項９】
充放電を行う発電要素とともに蓄電装置のケース内に収容され、前記発電要素の温度に関する情報を取得するために用いられる温度情報取得ユニットであって、
前記発電要素に沿って配置されるフレキシブル基板と
前記フレキシブル基板に形成される薄膜の温度情報検出素子と、
前記フレキシブル基板に形成され、前記温度情報検出素子で検出された情報を外部に出力する信号線と、を有し、
前記信号線には、前記フレキシブル基板の板厚方向における厚みを一部薄くした接続部が形成されており、前記接続部に対して前記温度情報検出素子を接続したことを特徴とする温度情報取得ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１５９１４（Ｐ２０１０−１５９１４Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７６４７３（Ｐ２００８−１７６４７３）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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