JP2015201380A - 二次電池の試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料である二次電池の異常発生時に当該二次電池を急速に冷却することが可能な二次電池の試験装置を提供する。
【解決手段】二次電池の試験装置１は、二次電池を収容する試験槽２と、二次電池の異常を検出する異常検知部４と、二次電池を冷却するための液媒を貯留する液媒貯留部５と、液媒を冷却する液媒冷却部６と、液媒を二次電池に供給する液媒供給部７と、液媒冷却部６および液媒供給部７を制御する制御部９とを備えている。制御部９は、異常検知部４が二次電池の異常を検知すると、液媒冷却部６によって冷却された液媒を二次電池に供給することによって当該二次電池を冷却するように液媒供給部７を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の試験装置に関する。

従来、リチウムイオン電池などの二次電池について、製品出荷前に安全性試験や充放電試験などの種々の試験が行われる。これらの試験は、試験槽を有する試験装置を用いて行われる。試験は、試験槽内部に試料である二次電池が収容され、当該二次電池に電力が供給された状態で行われる。二次電池が欠陥を有している場合などには、試験槽内部で二次電池が発火するおそれがある。

そこで、このような試験を行う試験装置には、二次電池が発火したときに消火剤を試験槽内部に散布する消火装置が設けられている場合がある。しかし、消火装置が設けられた構成では、発火時に試験槽内部に消火剤が散布されるので、散布された消火剤が試験槽の内壁などに付着する。そのため、試験を再開する前に、試験槽内部に付着した消火剤を取り除くための清掃作業が必要であり、試験再開に時間がかかる。

そこで、消火剤を用いないで電池の発火を防止する技術として、特許文献１に記載されている試験装置では、電池の異常を検知したときに、電池の支持を解除して水槽内部に水没させる構成を有している。 すなわち、この試験装置は、電池の異常検知時に電池の支持を解除する支持装置と、支持装置による支持が解除されたときに電池を水没させる水槽とを有している。

特開２０１２−１６９０９２号公報

しかし、上記の水槽を有する試験装置では、試験中は、水槽内部の水は常温または試験槽内部の環境温度で放置されているので、異常検知時に電池を水槽に水没させても電池を冷却するのに時間がかかるという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、試料である二次電池の異常発生時に当該二次電池を急速に冷却することが可能な二次電池の試験装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明の二次電池の試験装置は、試料である二次電池の試験を行う試験装置であって、前記二次電池を収容する試験槽と、前記二次電池の異常を検出する異常検知部と、前記二次電池を冷却するための液媒を冷却する液媒冷却部と、前記液媒を用いて前記二次電池を冷却する二次電池冷却部と、前記異常検知部が前記二次電池の異常を検知すると、前記液媒冷却部によって冷却された前記液媒を用いて前記二次電池を冷却するように前記二次電池冷却部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、試験中に試料である二次電池の温度が急速に上昇するなどの異常が発生した場合、異常検知部がその異常を検知する。そのとき、二次電池冷却部は、液媒冷却部によって冷却された液媒を用いて二次電池を冷却する。これにより、冷却された液媒を用いて二次電池を急速に冷却することが可能である。その結果、二次電池の発火や爆発を防止することが可能になる。

また、前記制御部は、前記異常検知部による前記二次電池の一段階目の異常検知に基づいて、前記液媒を冷却するように前記液媒冷却部を制御し、当該異常検知部による前記二次電池の二段階目の異常検知に基づいて、前記液媒を用いて前記二次電池を冷却するように前記二次電池冷却部を制御するのが好ましい。

かかる構成によれば、まず、一段階目の異常が異常検知部で検知されたときには、二次電池を冷却するための液媒が液媒冷却部によって冷却され、その後、二段階目の異常が検知された場合には、二次電池冷却部は当該冷却された液媒を用いて二次電池を冷却する。そのため、冷却された液媒を用いて二次電池を急速に冷却して、二次電池の発火や爆発を防止することが可能である。しかも、一段階目の異常が発生しても二段階目の異常が発生しない場合には液媒を用いて二次電池を冷却しない状態で待機することが可能であるので、液媒を使用する頻度を抑えることが可能になり、その結果、二次電池の試験を中断する回数を低減することが可能になる。

また、前記異常検知部は、前記二次電池の温度を測定する温度測定部を有しており、前記異常検知部は、前記二次電池の温度が第１異常基準値に到達したときに前記一段階目の異常を検知し、前記二次電池の温度が前記第１異常基準値よりも高い第２異常基準値に到達したときに前記二段階目の異常を検知するのが好ましい。

かかる構成によれば、異常検知部は、二次電池の温度によって異常を検知する。すなわち、この異常検知部は、二次電池の温度が第１異常基準値に到達したときに一段階目の異常を検知し、二次電池の温度が第１異常基準値よりも高い第２異常基準値に到達したときに二段階目の異常を検知する。これにより、二次電池の温度が上昇するのに応じて、液媒冷却部によって液媒を冷却する動作を行った後、当該冷却された液媒を用いて二次電池を急速に冷却することが可能である。

前記二次電池冷却部は、前記液媒冷却部によって冷却された前記液媒を前記二次電池に供給することによって当該二次電池を冷却する液媒供給部であるのが好ましい。

かかる構成によれば、液媒供給部が液媒冷却部によって冷却された液媒を二次電池に供給することによって、二次電池を急速に冷却することが可能である。その結果、二次電池の発火や爆発を防止することが可能になる。

また、前記二次電池が載置される載置部をさらに備え、前記載置部は、前記二次電池が載置される底壁と、前記二次電池の周囲を覆うことにより前記底壁とともに空間部を形成する周壁とを有しているのが好ましい。

かかる構成によれば、液媒が載置部の底壁に載置された二次電池に対して供給されたとき、液媒は底壁と周壁とで囲まれた空間部に貯められる。二次電池がこの空間部に貯められた液媒に浸かることにより、二次電池をより急速に冷却することが可能である。

前記液媒冷却部によって冷却された前記液媒を貯留する液媒貯留部をさらに備えており、前記二次電池冷却部は、前記二次電池を前記液媒が貯留された前記液媒貯留部へ移動させることによって前記二次電池を冷却する移動部であるのが好ましい。

かかる構成によれば、移動部は、二次電池を液媒貯留部へ移動させることによって、液媒冷却部によって冷却された液媒を用いて二次電池を急速に冷却することが可能である。その結果、二次電池の発火や爆発を防止することが可能になる。

また、前記液媒冷却部は、前記液媒を―３０〜―６０℃まで冷却するのが好ましい。

かかる構成によれば、液媒冷却部によって―３０〜―６０℃の極低温まで冷却された液媒を用いて二次電池を急速に冷却することが可能である。

また、前記液媒冷却部は、前記液媒と当該液媒を冷却する冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器を有するのが好ましい。

かかる構成によれば、液媒を熱交換器を介して冷却流体との間で熱交換を行うことにより、液媒を急速に冷却することが可能である。

また、前記冷却流体は、液化ガスであるのが好ましい。

かかる構成によれば、液媒を液化ガスとの間で熱交換を行うことにより、液媒を極低温まで急速に冷却することが可能である。

また、前記液媒冷却部は、２つの冷凍サイクルを有する二元冷凍ユニットを備えているのが好ましい。

かかる構成によれば、二元冷凍サイクルによって、液媒を急速に極低温まで冷却することが可能である。

以上説明したように、本発明の二次電池の試験装置によれば、試料である二次電池の異常発生時に当該二次電池を急速に冷却することができる。その結果、二次電池の発火や爆発を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る二次電池の試験装置の構成を簡略的に示すシステム構成図である。 図１の試験装置を用いて試験を行う際の二次電池の冷却方法の手順を示すフローチャートである。 図２の冷却方法の手順における２段階の異常検知を示す電池温度および液媒温度の変化を示すグラフである。 図１の試験装置における液媒を冷却する動作を示す説明図である。 図１の試験装置における液媒を噴射する動作を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示す二元冷凍ユニットを有する試験装置のシステム構成図である。 本発明の第１の実施形態の他の変形例を示す二次電池が収容された載置部の空間部内へ液媒を圧送する試験装置のシステム構成図である。 本発明の第１の実施形態のさらに他の変形例を示す二次電池が収容された載置部の空間部内へ液媒を噴射する試験装置のシステム構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る二次電池の試験装置の構成を簡略的に示すシステム構成図である。 図９の試験装置を用いて試験を行う際の二次電池の冷却方法の手順を示すフローチャートである。 図９の試験装置における液媒を冷却する動作を示す説明図である。 図９の試験装置における二次電池を液媒貯留部へ移動させる動作を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態の変形例を示す二元冷凍ユニットを有する試験装置のシステム構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明の二次電池の試験装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。

以下、図面を参照しながら本発明の二次電池の試験装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示されるように、試験装置１は、試料である二次電池１００の種々の試験（例えば、安全性試験や充放電試験など）を行う試験装置である。この本発明の第１実施形態に係る試験装置１は、二次電池１００の異常が発生したときには、液媒Ｌを冷却した後に当該液媒を噴射して二次電池１００を冷却するように構成されている。

すなわち、試験装置１は、二次電池１００を収容する試験槽２と、試験槽２内部で二次電池１００が載置される載置部８と、二次電池１００に試験用の電力を供給する電源３と、二次電池１００の異常を検出する異常検知部４と、二次電池１００を冷却するための液媒Ｌを貯留する液媒貯留部５と、液媒Ｌを冷却する液媒冷却部６と、液媒Ｌを二次電池１００に供給する液媒供給部７と、液媒冷却部６および液媒供給部７を制御する制御部９とを備えている。液媒供給部７は、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するものであり、本発明の二次電池冷却部として機能する。

試験槽２は、内部空間２ａを有する筐体である。内部空間２ａにおける温度および湿度は、図示されない温度・湿度調整部などによって調整される。

載置部８は、二次電池１００が載置される底壁８ａと、周壁８ｂとを有している。周壁８ｂは、底壁８ａの外周端に立設され、当該二次電池１００の周囲を覆う。底壁８ａおよび周壁８ｂによって、上方に開放された空間部８ｃが形成されている。二次電池１００は、その空間部８ｃ内部に配置されている。載置部８は、試験槽２の内部空間２ａに収容されている。

載置部８は、試験槽２内部に安定した状態で収容されていればよく、例えば、載置部８に脚部８ｄを設けて、当該載置部８を試験槽２の底面に置くようにしてもよい。または、載置部８は、他の手段によって試験槽２内部に支持されてもよい。

周壁８ｂの高さは、前記底壁８ａに載置される二次電池１００の高さよりも高くなるように設定されている。これにより、周壁８ｂで囲まれた空間部８ｃに液媒Ｌが貯まったときに、二次電池１００が全体的に液媒Ｌに浸かるので冷却効果が高い。

異常検知部４は、二次電池１００の異常を検出するための構成を有しており、本実施形態では、二次電池１００の温度を測定する温度測定部４ａと、当該温度測定部４ａによって測定された二次電池１００の温度に基づいて２段階の異常をそれぞれ判定する判定部４ｂとを有している。温度測定部４ａは、熱電対などからなり、二次電池１００の表面に取り付けられることにより、当該二次電池１００の表面温度を測定する。

異常検知部４は、二次電池１００の温度が第１異常基準値に到達したときに一段階目の異常として検知し、二次電池１００の温度が前記第１異常基準値よりも高い第２異常基準値に到達したときに前記二段階目の異常として検知する。すなわち、図３のグラフに示されるように、二次電池１００の試験中は、異常検知部４の温度測定部４ａによって二次電池１００の表面温度、すなわち、電池温度θ_Ｂをモニタリングする。電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１に到達したときには、判定部４ｂが一段階目の異常が発生したと判定することにより、異常検知部４は一段階の異常を検知することが可能である。さらに、電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１よりも高い第２異常基準値θ_Ａ２に到達したときには、判定部４ｂが二段階目の異常が発生したと判定することにより、異常検知部４は二段階目の異常を検知することが可能である。

ここで、第１異常基準値θ_Ａ１は、例えば、二次電池１００が発火や爆発する可能性が有る危険な温度領域に入る前の温度に設定される。

また、第２異常基準値θ_Ａ２は、例えば、二次電池１００が発火や爆発する直前における発火や爆発することが避けられない不可逆的な段階の温度に設定される。

制御部９は、少なくとも液媒供給部７を制御する。制御部９は、異常検知部４が二次電池１００の異常を検知すると、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するように液媒供給部７を制御する。

具体的には、制御部９は、異常検知部４による二次電池１００の一段階目の異常検知に基づいて、液媒Ｌを冷却するように液媒冷却部６を制御し、当該異常検知部４による二次電池１００の二段階目の異常検知に基づいて、液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するように液媒供給部７（すなわち、二次電池冷却部）を制御する。一方、異常検知部４が二次電池１００の二段階目の異常を検知しない場合には、制御部９は、液媒供給部７に対する制御を行わずに待機する。

液媒貯留部５は、液媒Ｌを貯留する容器またはタンクなどによって構成されている。液媒貯留部５は、例えば、図１に示されるように試験槽２の上に配置されているが、他の場所に配置されてもよい。

液媒Ｌとしては、常温（２０℃程度）から―３０〜６０℃の極低温までの間に液体状態を維持する材料が採用され、例えば、フッ素系の不活性液体、具体的には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）などが採用される。

液媒冷却部６は、液媒Ｌを―３０〜―６０℃まで冷却する構成を有している。具体的には、液媒冷却部６は、液媒Ｌを冷却するための冷却流体が貯蔵されたタンク６ａと、熱交換器６ｂと、電磁弁６ｃとを有する。

熱交換器６ｂは、当該熱交換器６ｂが液媒貯留部５の内部の液媒Ｌに全体的に浸かるような高さに配置されている。

熱交換器６ｂは、例えば、銅などの熱伝導性の良い材料で製造された管がらせん状またはジグザグ状に曲げられたものである。熱交換器６ｂの一方の端部は電磁弁６ｃおよび配管を介してタンク６ａに接続され、他方の端部は、液媒貯留部５の外部に出ている。

熱交換器６ｂは、その内部にタンク６ａから送られる冷却流体が通ることにより、その外部に接触する液媒Ｌと当該冷却流体との間で熱交換を行う。

冷却流体は、液媒Ｌを―３０〜―６０℃まで冷却するための極低温の流体であり、例えば、液化ガスなどが用いられる。液化ガスとしては、例えば、液体二酸化炭素または液体窒素などが用いられる。

電磁弁６ｃは、制御部９によって開閉制御される。具体的には、電磁弁６ｃは、通常状態では閉じており、異常検知部４が一段階目の異常を検知したときに、制御部９によって開くように制御される。これにより、タンク６ａ内部の冷却流体は、電磁弁６ｃを通って熱交換器６ｂへ導入され、当該熱交換器６ｂにおいて液媒貯留部５の内部の液媒Ｌと熱交換する。その結果、液媒Ｌが冷却される。

液媒供給部７は、液媒Ｌを二次電池１００に供給する。具体的には、液媒供給部７は、ノズル７ａと、コンプレッサ７ｂとを有する。ノズル７ａは、試験槽２の内部空間２ａにおいて当該試験槽２の天壁に取り付けられ、液媒貯留部５に連通している。また、ノズル７ａは、その内部に開閉弁（図示せず）を有している。ノズル７ａの開閉弁は、通常状態では閉じており、噴射するときだけ開くことが可能である。コンプレッサ７ｂは、液媒貯留部５の内部に圧縮空気を送り込む。この圧縮空気の圧力によって、液媒貯留部５内部の液媒Ｌは、ノズル７ａから試験槽２の内部空間２ａ内部の二次電池１００へ噴射される。

ノズル７ａおよびコンプレッサ７ｂは、制御部９によって制御される。具体的には、ノズル７ａ内部の開閉弁は、通常状態では閉じており、異常検知部４が二段階目の異常を検知したときに、制御部９によって開くように制御される。また、コンプレッサ７ｂは、通常状態では停止しており、異常検知部４が二段階目の異常を検知したときに、制御部９によって、液媒貯留部５の内部に圧縮空気を送り込むように制御され、その結果、液媒貯留部５内部の液媒Ｌは、ノズル７ａから噴射される。

上記のように構成された試験装置１を用いて二次電池１００の試験を行う場合、当該二次電池１００に異常が生じたときに、液媒Ｌは冷却された後に噴射される。

具体的には、図２のフローチャートの手順で液媒Ｌを噴射して二次電池１００を冷却する。

まず、ステップＳ１において二次電池１００の試験を開始する。このとき、異常検知部４の温度測定部４ａは、二次電池１００の表面温度、すなわち電池温度θ_Ｂ(図３参照)のモニタリングを開始し、試験終了までモニタリングを続ける。試験開始時（図３の時間ｔ０のとき）は、液媒Ｌの温度θ_Ｌは、常温（２０℃程度）である。

そして、ステップＳ２に示されるように、電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１に到達したか否かを異常検知部４の判定部４ｂで判定する。

判定部４ｂが、電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１（図３参照）に到達したと判定した場合（図３に示される時間ｔ１のとき）に、ステップＳ３において、制御部９は、液媒冷却部６に対して液媒Ｌを冷却するように制御する。具体的には、制御部９は、液媒冷却部６の電磁弁６ｃに対して当該電磁弁６ｃを開くように制御する。これにより、タンク６ａ内部の液体窒素などの冷却流体は、図４に示されるように電磁弁６ｃを通って熱交換器６ｂへ導入され、当該熱交換器６ｂにおいて液媒貯留部５の内部の液媒Ｌと熱交換する。その結果、液媒Ｌが―３０℃の極低温まで冷却される。

その後、二次電池１００の異常が解消されずに電池温度θ_Ｂが上昇することにより、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２（図３参照）に到達した場合（図３に示される時間ｔ２のとき）には、判定部４ｂは、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２（図３参照）に到達したことを判定する（ステップＳ４）。この場合には、ステップＳ５において、制御部９は、液媒供給部７に対して、液媒貯留部５の内部の液媒Ｌを二次電池１００へ噴射するように制御する。具体的には、制御部９は、液媒供給部７のノズル７ａに対してその内部の開閉弁を開けるように制御し、さらに、コンプレッサ７ｂに対して液媒貯留部５の内部に圧縮空気を送り込むように制御する。これにより、液媒貯留部５内部の液媒Ｌは、図５に示されるように、ノズル７ａから試験槽２の内部空間２ａ内部に噴射され、二次電池１００を急速に冷却する。液媒Ｌは、二次電池１００が載置された載置部８の空間部８ｃに貯留される。二次電池１００は、空間部８ｃに貯留された液媒Ｌに全体的に浸されることによりより一層急速に冷却される。

一方、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２に到達していない場合には、判定部４ｂは、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２に到達していないと判定する（ステップＳ４のＮＯの場合）。この場合には、制御部９は、液媒供給部７に対する制御を行わずに待機するので、液媒供給部７による液媒Ｌの噴射は行われない。

液媒Ｌの噴射を完了後、試験装置１は、ステップＳ６のように二次電池１００の試験を強制終了して、すべての動作を終了する。

（第１実施形態の特徴）
（１）
第１実施形態の試験装置１では、制御部９は、異常検知部４が二次電池１００の異常を検知すると、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するように液媒供給部７（二次電池冷却部）を制御する。

したがって、試験中に試料である二次電池１００の温度が急速に上昇するなどの異常が発生した場合、異常検知部４がその異常を検知する。そのとき、液媒供給部７は、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌを二次電池１００に供給することによって二次電池１００を冷却する。これにより、冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を急速に冷却することが可能である。その結果、二次電池１００の発火や爆発を防止することが可能になる。

（２）
第１実施形態の試験装置１では、制御部９は、異常検知部４による二次電池１００の一段階目の異常検知に基づいて、液媒Ｌを冷却するように液媒冷却部６を制御し、当該異常検知部４による二次電池１００の二段階目の異常検知に基づいて、液媒Ｌを二次電池１００に噴射することによって二次電池１００を冷却するように液媒供給部７（すなわち、二次電池冷却部）を制御する。

したがって、試験中に試料である二次電池１００の温度が急速に上昇するなどの異常が発生したときには、まず、一段階目の異常が異常検知部４で検知されたときには、二次電池１００を冷却するための液媒が液媒冷却部６によって冷却され、その後、二段階目の異常が検知された場合には、当該冷却された液媒が液媒供給部７によって二次電池１００に供給される。そのため、冷却された液媒を用いて二次電池１００を急速に冷却することが可能である。これにより、二次電池１００の発火や爆発を防止することが可能になる。

また、液媒供給部７によって試験槽２内に噴射された液媒Ｌは、粉末等の消火剤と比較して試験槽２内に付着しにくいので容易にふき取ることが可能であり、試験の再開を早期に行うことが可能になる。

一方、一段階目の異常が発生しても二段階目の異常が発生しない場合には、二次電池１００へ液媒Ｌを供給しない状態で待機するので、液媒Ｌを供給する頻度を抑えることが可能になる。その結果、二次電池１００の試験を中断する回数を低減することが可能になる。

（３）
第１実施形態の試験装置１では、載置部８は、二次電池１００が載置される底壁８ａと、二次電池１００の周囲を覆うことにより底壁８ａとともに空間部８ｃを形成する周壁８ｂとを有している。したがって、液媒Ｌが載置部８の底壁８ａに載置された二次電池１００に対して供給されたとき、液媒は底壁８ａと周壁８ｂとで囲まれた空間部８ｃに貯められる。二次電池１００はこの空間部８ｃに貯められた液媒に浸かる。これにより、二次電池１００をより急速に冷却することが可能である。

しかも、上記の第１実施形態では、周壁８ｂの高さは、底壁８ａに載置される二次電池１００の高さよりも高くなるように設定されているため、二次電池１００はこの空間部８ｃに貯められた液媒に全体的に浸かるので、二次電池１００をより一層急速に冷却することが可能である。また、第１実施形態の試験装置１は、載置部８の空間部８ｃ内部に液媒を貯める構成を有するため、試験槽２の内壁に液媒が付着しにくい。

（４）
第１実施形態の試験装置１では、異常検知部４は、二次電池１００の温度を測定する温度測定部４ａを有している。異常検知部４は、二次電池１００の温度、すなわち、電池温度θ_Ｂによって異常を検知する。すなわち、この異常検知部４は、電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１に到達したときに一段階目の異常を検知し、電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１よりも高い第２異常基準値θ_Ａ２に到達したときに二段階目の異常を検知する。これにより、電池温度θ_Ｂが上昇するのに応じて、液媒冷却部６によって液媒Ｌを冷却する動作を行った後、当該冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を急速に冷却することが可能である。

（５）
第１実施形態の試験装置１では、液媒冷却部６が液媒Ｌを―３０〜―６０℃の極低温まで冷却するので、この極低温まで冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を急速に冷却することが可能である。

（６）
第１実施形態の試験装置１では、液媒冷却部６は、液媒Ｌと当該液媒Ｌを冷却する冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器６ｂを有する。したがって、液媒Ｌを熱交換器６ｂを介して液体窒素などの冷却流体との間で熱交換を行うことにより、液媒Ｌを―３０℃以下の極低温まで急速に冷却することが可能である。

（７）
第１実施形態の試験装置１では、冷却流体として 液化ガスが用いられるので、液媒Ｌを液体窒素などの液化ガスとの間で熱交換を行うことにより、液媒Ｌを―３０℃以下の極低温まで急速に冷却することが可能である。

（第１実施形態の変形例）
（Ａ）
上記の第１実施形態の試験装置１では、異常検知部４は２段階で二次電池１００の異常を検知し、制御部９は１段階目の異常が検知されたときに液媒冷却部６に対して液媒Ｌを冷却するように制御し、２段階目の異常が検知されたときに液媒供給部７に対して液媒Ｌを供給するように制御しているが、本発明はこれに限定するものではない。本発明の変形例として、異常検知部４が二次電池１００の異常を１度検知したときに、制御部９が液媒冷却部６に対して液媒Ｌを冷却するように制御し、その後に続いて液媒供給部７に対して液媒Ｌを供給するように制御することにより、一連の制御を実行するようにしてもよい。

または、液媒冷却部６は、異常検知部４が異常を検知する前にあらかじめ液媒Ｌを冷却してもよい。

（Ｂ）
上記第１実施形態の試験装置１では、異常検知部４は二次電池の温度によって二次電池１００の異常を検知しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、異常検知部は二次電池の温度以外の他の方法による検知、例えば二次電池のインピーダンスの変化の検知などによって二次電池の異常を検知するようにしてもよい。

（Ｃ）
上記の第１実施形態の試験装置１では、液媒冷却部６は、液化ガスなどの冷却流体と液媒Ｌとを熱交換して液媒Ｌを冷却する構成を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、液媒Ｌを冷却することが可能な構成であれば種々の冷凍機または冷凍手段が採用され得る。例えば、図６に示される変形例のように、液媒冷却部１１として、２つの冷凍サイクル１２、１３を有する二元冷凍ユニットを採用してもよい。

具体的には、図６に示される液媒冷却部１１は、低温側冷凍サイクル１２と、高温側冷凍サイクル１３とを有する。

低温側冷凍サイクル１２は、低温側蒸発器１２ａと、低温側凝縮器１２ｂと、圧縮機１２ｃと、膨張弁１２ｄとを有し、これらが配管によって順次連結されることにより、低温側冷媒が循環する閉じた冷媒回路が形成される。低温側蒸発器１２ａは、液媒貯留部５の内部において液媒Ｌに全体的に浸る位置に配置されている。

一方、高温側冷凍サイクル１３は、高温側凝縮器１３ａと、高温側蒸発器１３ｂと、圧縮機１３ｃと、膨張弁１３ｄとを有し、これらが配管によって順次連結されることにより、高温側冷媒が循環する閉じた冷媒回路が形成される。高温側凝縮器１３ａは、高温側冷媒と外部から導入される空気または水との熱交換を行う。高温側蒸発器１３ｂは、低温側凝縮器１２ｂとの間で熱交換を行う。

このような二元冷凍サイクルユニットを備えた液媒冷却部１１では、まず、高温側冷凍サイクル１３において、圧縮機１３ｃで圧縮された高温側冷媒が、高温側凝縮器１３ａで外部の空気または水によって冷却されて凝縮し、その後膨張弁１３ｄで膨張する。その後、膨張した高温側冷媒は、高温側蒸発器１３ｂにおいて、低温側凝縮器１２ｂからの熱を吸収して蒸発する。これにより、低温側凝縮器１２ｂ内部の低温側冷媒は、冷却されて凝縮される。そして、低温側冷凍サイクル１２では、低温側凝縮器１２ｂで冷却されて凝縮された低温側冷媒が、膨張弁１２ｄで膨張した後、低温側蒸発器１２ａに送られる。低温側蒸発器１２ａでは、低温側冷媒は、液媒貯留部５内部の液媒Ｌの熱を吸収して蒸発する。これにより、液媒Ｌは低温側冷媒との熱交換をすることによって、−３０℃以下の極低温まで急速に冷却される。

上記のように、図６に示される変形例では、液媒冷却部１１が２つの冷凍サイクルを有する二元冷凍ユニットであるので、二元冷凍サイクルによって、液媒Ｌを−３０℃以下の極低温まで急速に冷却することが可能である。

（Ｄ）
上記第１実施形態では、液媒供給部７は、試験槽２の天壁に取り付けられたノズル７ａから液媒Ｌを二次電池１００に噴射する構成を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。第１実施形態体の他の変形例として、例えば、 図７に示されるように、液媒供給部１４は、液媒貯留部５に貯留された液媒Ｌをポンプ１５で載置部８の空間部８ｃ内部に液媒Ｌを圧送する構成を有してもよい。すなわち、図７における液媒供給部１４は、ポンプ１５と、液媒貯留部５と載置部８の空間部８ｃとを連通する連通管１６とを有する。ポンプ１５は、連通管１６の途中に設けられる。

図７に示される構成では、異常検知部４が二次電池１００の１回目の異常を検知したときには、上記の第１実施形態と同様に、制御部９は、液媒冷却部６に対して液媒貯留部５内部の液媒Ｌを冷却するように制御する。

そして、異常検知部４が二次電池１００の２回目の異常を検知したときには、制御部９は、ポンプ１５に対して、液媒貯留部５に貯留された液媒Ｌを載置部８の空間部８ｃ内部に圧送するように制御する。これにより、液媒Ｌは空間部８ｃ内部に満たされる。その結果、空間部８ｃ内部の二次電池１００は、液媒Ｌによって急速に冷却される。

（Ｅ）
また、第１のさらに他の変形例として、図８に示されるように、液媒供給部１８は、ポンプ１５によって液媒Ｌをノズル１７から二次電池１００へ向けて噴射する構成を有してもよい。すなわち、液媒供給部１８は、ポンプ１５と、連通管１６と、連通管１６の下流端部に設けられたノズル１７とを有する。ノズル１７は、試験槽２の内部空間２ａにおいて二次電池１００の斜め上方に配置され、ノズル１７の噴射口は二次電池１００に向けられている。

この場合も、異常検知部４が二次電池１００の２回目の異常を検知したときには、制御部９は、ポンプ１５に対して、液媒貯留部５に貯留された液媒Ｌをノズル１７から噴射するように制御する。これにより、１回目の異常検知時に液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌは、ノズル１７から二次電池１００へ噴射され、二次電池１００の冷却を行う。それとともに、二次電池１００は、載置部８の空間部８ｃ内部に貯まった液媒Ｌに浸されることによって冷却される。その結果、二次電池１００は、液媒Ｌによって急速に冷却される。

（第２実施形態）
上記の第１実施形態の試験装置１は、図１に示されるように二次電池１００の異常が発生したときには液媒Ｌを冷却した後に当該液媒を噴射して二次電池１００を冷却するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の他の実施形態として、図９に示される試験装置３１のように、液媒Ｌを冷却した後に二次電池１００を液媒貯留部３５に移動させて当該二次電池１００を液媒に沈める構成を有してもよい。

すなわち、図９に示される試験装置３１は、二次電池１００を収容する試験槽３２と、二次電池１００を冷却するための液媒Ｌを貯留する液媒貯留部３５と、二次電池１００を液媒貯留部３５へ移動させる移動部３７とを備えている。

また、試験装置３１は、上記第１実施形態の試験装置１（図１参照）と同様に、電源３と、異常検知部４と、液媒冷却部６とを備えているが、図１の電源３、異常検知部４、および液媒冷却部６と同じ構成を有しているので、ここでは説明を省略する。

さらに、試験装置３１は、液媒冷却部６および移動部３７を制御する制御部９を備えている。

図９に示される試験槽３２は、下方に開放された筐体である。すなわち、試験槽３２は、内部空間３２ａおよびそれに連通する下部開口３２ｂを有する。

液媒貯留部３５は、液媒Ｌを貯留する容器またはタンクによって構成され、上方に開放されている。液媒貯留部３５は、試験槽３２の内部空間３２ａに連通するように、当該試験槽３２の下端に連結されている。液媒貯留部３５内部には、上記第１実施形態と同様の液媒Ｌが貯留されている。液媒Ｌは、液媒貯留部３５に貯留された状態で液媒冷却部６によって冷却される。

移動部３７は、試験槽３２の内部に収容された二次電池１００を試験槽３２の下方に配置された液媒貯留部３５へ移動させることによって、液媒貯留部３５に貯留された液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するものであり、本発明の二次電池冷却部として機能する。具体的には、移動部３７は、二次電池１００が載置される載置部３７ａと、当該載置部３７ａを支持する支持部３７ｂと、支持部３７ｂを上端位置（図９参照）と下端位置（図１２参照）との間で上下方向に移動させる駆動部３７ｃとを有する。

載置部３７ａおよび支持部３７ｂは、これらによって試験槽３２の下部開口３２ｂを閉じることが可能な寸法および形状を有する。

載置部３７ａおよび支持部３７ｂが図９に示される上端位置にあるときには、二次電池１００は試験槽３２の内部空間３２ａに収容される。それとともに、載置部３７ａおよび支持部３７ｂは、試験槽３２の下部開口３２ｂを閉じる。載置部３７ａおよび支持部３７ｂが図１２に示される下端位置にあるときには、載置部３７ａに載置された二次電池１００は、液媒貯留部３５内部の液媒Ｌに全体的に沈められる。

駆動部３７ｃは、支持部３７ｂを移動させることが可能であればいかなる構成を有してもよく、例えば、エアシリンダや油圧シリンダなどを備えてもよい。

制御部９は、少なくとも移動部３７を制御する。制御部９は、異常検知部４が二次電池１００の異常を検知すると、移動部３７に対して、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するように制御する。

具体的には、制御部９は、異常検知部４が二次電池１００の一段階目の異常を検知したときに、液媒冷却部６に対して液媒Ｌを冷却するように制御し、その後、当該異常検知部４が二次電池１００の二段階目の異常を検知した場合に、移動部３７に対して二次電池１００を液媒貯留部３５へ移動させて二次電池１００を液媒Ｌに沈めて冷却するように制御する。一方、異常検知部４が二次電池１００の二段階目の異常を検知しない場合には、制御部９は、移動部３７に対する制御を行わずに待機する。

上記のように構成された試験装置３１を用いて二次電池１００の試験を行う場合、当該二次電池１００に異常が生じたときに、液媒Ｌは冷却された後に二次電池１００を液媒貯留部３５に移動させて当該二次電池１００を液媒に沈める。

具体的には、図１０のフローチャートの手順で二次電池１００を液媒Ｌに沈めて冷却する。

まず、ステップＳ１１において二次電池１００の試験を開始する。試験開始時では、移動部３７の載置部３７ａおよび支持部３７ｂは図９に示される上端位置に配置され、載置部３７ａ上の二次電池１００は、試験槽３２に収容されている。そして試験開始とともに、異常検知部４の温度測定部４ａは、上記第１実施形態と同様に、二次電池１００の表面温度、すなわち電池温度θ_Ｂ(図３参照)のモニタリングを開始し、試験終了までモニタリングを続ける。 そして、ステップＳ１２に示されるように、電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１に到達したか否かを異常検知部４の判定部４ｂで判定する。

判定部４ｂが電池温度θ_Ｂが第１異常基準値θ_Ａ１（図３参照）に到達したと判定した場合（図３に示される時間ｔ１のとき）には、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ１３において、制御部９は、液媒冷却部６に対して液媒Ｌを冷却するように制御する。具体的には、制御部９は、液媒冷却部６の電磁弁６ｃに対して当該電磁弁６ｃを開くように制御する。これにより、タンク６ａ内部の液体窒素などの冷却流体は、図１１に示されるように電磁弁６ｃを通って熱交換器６ｂへ導入され、当該熱交換器６ｂにおいて液媒貯留部３５の内部の液媒Ｌと熱交換する。その結果、液媒Ｌが―３０℃の極低温まで冷却される。液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌは、液媒貯留部３５に貯留された状態で維持される。

その後、二次電池１００の異常が解消されずに電池温度θ_Ｂが上昇することにより、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２（図３参照）に到達した場合（図３に示される時間ｔ２のとき）には、上記第１実施形態と同様に、判定部４ｂは、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２（図３参照）に到達したことを判定する（ステップＳ１４）。

この場合には、ステップＳ１５において、制御部９は、移動部３７に対して、二次電池１００を液媒貯留部３５へ移動させるように制御する。具体的には、制御部９は、駆動部３７ｃに対して支持部３７ｂを下降させるように制御する。これにより、二次電池１００は、図１２に示されるように、載置部３７ａに載置された状態で載置部３７ａおよび支持部３７ｂとともに液媒貯留部３５内部の冷却された液媒Ｌへ沈められる。これにより、二次電池１００は、液媒貯留部３５に貯留された液媒Ｌに全体的に浸されることにより急速に冷却される。

一方、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２に到達していない場合には、判定部４ｂは、電池温度θ_Ｂが第２異常基準値θ_Ａ２に到達していないと判定する（ステップＳ１４のＮＯの場合）。この場合には、制御部９は、移動部３７に対する制御を行わずに待機するので、移動部３７による二次電池１００の移動は行われない。

二次電池１００の移動が完了後、試験装置３１は、ステップＳ１６のように二次電池１００の試験を強制終了して、すべての動作を終了する。

（第２実施形態の特徴）
（１）
第２実施形態の試験装置３１では、制御部９は、異常検知部４が二次電池１００の異常を検知すると、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を冷却するように移動部３７（二次電池冷却部）を制御する。

したがって、試験中に試料である二次電池１００の温度が急速に上昇するなどの異常が発生した場合、異常検知部４がその異常を検知する。そのとき、移動部３７は、液媒冷却部６によって冷却された液媒Ｌに二次電池１００を沈めることによって当該二次電池１００を冷却する。これにより、冷却された液媒Ｌを用いて二次電池１００を急速に冷却することが可能である。その結果、二次電池１００の発火や爆発を防止することが可能になる。

（２）
第２実施形態の試験装置３１では、制御部９は、異常検知部４による二次電池１００の一段階目の異常検知に基づいて、液媒Ｌを冷却するように液媒冷却部６を制御し、当該異常検知部４による二次電池１００の二段階目の異常検知に基づいて、二次電池１００を液媒貯留部３５へ移動することによって当該二次電池１００を液媒貯留部３５内部の液媒Ｌで冷却するように移動部３７（すなわち、二次電池冷却部）を制御する。したがって、試験中に試料である二次電池１００の温度が急速に上昇するなどの異常が発生したときには、まず、一段階目の異常が異常検知部４で検知されたときに、二次電池１００を冷却するための液媒が液媒冷却部６によって冷却され、ついで、二段階目の異常が検知されたときに、二次電池１００が移動部３７によって液媒貯留部３５に移動されて冷却された液媒に沈められる。そのため、冷却された液媒を用いて二次電池１００を急速に冷却することが可能である。これにより、二次電池１００の発火や爆発を防止することが可能になる。

また、第２実施形態の試験装置３１では、二次電池１００を試験槽３２から液媒貯留部３５へ移動させて二次電池１００を液媒Ｌに沈めるので、試験槽３２は液媒Ｌに接触しない。そのため、試験槽３２を二次電池１００の冷却前と同じ状態で維持することが可能であり、試験の再開を早期に行うことが可能になる。

一方、一段階目の異常が発生しても二段階目の異常が発生しない場合には二次電池１００を液媒Ｌに沈めない状態で待機するので、二次電池１００を液媒Ｌへ沈める頻度を抑えることが可能になり、その結果、二次電池１００の試験を中断する回数を低減することが可能になる。

（第２実施形態の変形例）
（Ａ）
上記の第２実施形態の試験装置３１では、異常検知部４は２段階で二次電池１００の異常を検知し、制御部９は１段階目の異常が検知されたときに液媒冷却部６に対して液媒Ｌを冷却するように制御し、２段階目の異常が検知されたときに移動部３７に対して二次電池１００を液媒貯留部３５へ移動させるように制御しているが、本発明はこれに限定するものではない。本発明の変形例として、異常検知部４が二次電池１００の異常を１度検知したときに、制御部９が液媒冷却部６に対して液媒を冷却するように制御し、その後に続いて移動部３７に対して二次電池１００を液媒貯留部３５へ移動させるように制御することにより、一連の制御を実行するようにしてもよい。

または、液媒冷却部６は、異常検知部４が異常を検知する前にあらかじめ液媒Ｌを冷却してもよい。

（Ｂ）
上記の第２実施形態の試験装置３１では、液媒冷却部６は、液化ガスなどの冷却流体と液媒Ｌとを熱交換して液媒Ｌを冷却する構成を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記の第１実施形態の変形例（Ｃ）（図６参照）と同様に、図１３に示される変形例のように、液媒冷却部４１として、２つの冷凍サイクル４２、４３を有する二元冷凍ユニットを採用してもよい。

この図１３に示される液媒冷却部４１も、上記図６の液媒冷却部１１と同様に、低温側冷凍サイクル４２と、高温側冷凍サイクル４３とを有する。具体的には、低温側冷凍サイクル４２は、低温側蒸発器４２ａと、低温側凝縮器４２ｂと、圧縮機４２ｃと、膨張弁４２ｄとを有し、これらが配管によって順次連結されることにより、低温側冷媒が循環する閉じた冷媒回路が形成される。そして、高温側冷凍サイクル４３は、高温側凝縮器４３ａと、高温側蒸発器４３ｂと、圧縮機４３ｃと、膨張弁４３ｄとを有し、これらが配管によって順次連結されることにより、高温側冷媒が循環する閉じた冷媒回路が形成される。高温側凝縮器４３ａは、高温側冷媒と外部から導入される空気または水との熱交換を行う。高温側蒸発器４３ｂは、低温側凝縮器４２ｂとの間で熱交換を行う。

図１３に示される変形例においても、上記図６の液媒冷却部１１と同様に、液媒冷却部４１が２つの冷凍サイクルを有する二元冷凍ユニットであるので、二元冷凍サイクルによって、液媒Ｌを−３０℃以下の極低温まで急速に冷却することが可能である。

（Ｃ）
上記第２実施形態の試験装置３１では、上記第１実施形態の試験装置１と同様に、異常検知部４は二次電池の温度によって二次電池１００の異常を検知しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、異常検知部は二次電池の温度以外の他の方法による検知、例えば二次電池のインピーダンスの変化の検知などによって二次電池の異常を検知するようにしてもよい。

１、３１ 試験装置
２ 試験槽
４ 異常検知部
５、３５ 液媒貯留部
６ 液媒冷却部
７、３７ 液媒供給部
９ 制御部

Claims (10)

1. 試料である二次電池の試験を行う試験装置であって、
   前記二次電池を収容する試験槽と、
   前記二次電池の異常を検出する異常検知部と、
   前記二次電池を冷却するための液媒を冷却する液媒冷却部と、
   前記液媒を用いて前記二次電池を冷却する二次電池冷却部と、
   前記異常検知部が前記二次電池の異常を検知すると、前記液媒冷却部によって冷却された前記液媒を用いて前記二次電池を冷却するように前記二次電池冷却部を制御する制御部と、を備える
   二次電池の試験装置。
2. 前記制御部は、前記異常検知部による前記二次電池の一段階目の異常検知に基づいて、前記液媒を冷却するように前記液媒冷却部を制御し、当該異常検知部による前記二次電池の二段階目の異常検知に基づいて、前記液媒を用いて前記二次電池を冷却するように前記二次電池冷却部を制御する、
   請求項１に記載の二次電池の試験装置。
3. 前記異常検知部は、前記二次電池の温度を測定する温度測定部を有しており、
   前記異常検知部は、前記二次電池の温度が第１異常基準値に到達したときに前記一段階目の異常を検知し、前記二次電池の温度が前記第１異常基準値よりも高い第２異常基準値に到達したときに前記二段階目の異常を検知する、
   請求項２に記載の二次電池の試験装置。
4. 前記二次電池冷却部は、前記液媒冷却部によって冷却された前記液媒を前記二次電池に供給することによって当該二次電池を冷却する液媒供給部である、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池の試験装置。
5. 前記二次電池が載置される載置部をさらに備え、
   前記載置部は、前記二次電池が載置される底壁と、前記二次電池の周囲を覆うことにより前記底壁とともに空間部を形成する周壁とを有している、
   請求項４に記載の二次電池の試験装置。
6. 前記液媒冷却部によって冷却された前記液媒を貯留する液媒貯留部をさらに備えており、
   前記二次電池冷却部は、前記二次電池を前記液媒が貯留された前記液媒貯留部へ移動させることによって前記二次電池を冷却する移動部である、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池の試験装置。
7. 前記液媒冷却部は、前記液媒を―３０〜―６０℃まで冷却する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の二次電池の試験装置。
8. 前記液媒冷却部は、前記液媒と当該液媒を冷却する冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器を有する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の二次電池の試験装置。
9. 前記冷却流体は、液化ガスである、
   請求項８に記載の二次電池の試験装置。
10. 前記液媒冷却部は、２つの冷凍サイクルを有する二元冷凍ユニットを備えている、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の二次電池の試験装置。

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