JPH087933A - 二次電池充放電自動試験装置の電池収納容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、充電、放電、休止に応じて試験温度
を変更でき、かつ、それらの温度を充電、放電毎に、あ
るいは要求する条件に応じて短時間に変更できる機構を
備えた二次電池充放電自動試験装置の電池収納容器を提
供することを目的とする。 【構成】本発明は、二次電池の充放電に関する各種の特
性を試験評価するための装置に組み込まれ、前記二次電
池を収納する容器１であって、試験電池を充放電器２に
結線するための一対の正極用・負極用端子８，９と加熱
用ヒーター５と冷却管６とを具備して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種二次電池の改良、
開発に不可欠な二次電池充放電自動試験装置の電池収納
容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器の小形化、高性能
化、携帯型化によって、ますます二次電池の需要が高ま
っている。それに応じて、二次電池の改良、開発はます
ます活発化してきている。

【０００３】従来知られていた鉛蓄電池やニカド電池に
おいては、薄型化、角形化とともに、更なる高性能化が
盛んに行なわれている。一方、これら伝統的な電池系の
みならず、ニッケル・水素電池やリチウム電池などの新
しい電池が開発、市販されてきた。

【０００４】もちろん、これらの市販電池は、ユーザー
の要求を百パーセント満たすものでなく、今後の更なる
高性能化が精力的に継続されている。電池の開発には特
性試験による評価が不可欠である。しかも、その電池特
性や充放電寿命は充電、放電、さらには休止の条件によ
って大きく左右されてくる。しかも、それらの条件は、
単に電池特性のみならず、電池の安全性にも密接に関与
している。

【０００５】二次電池の開発にあったては、実際に使用
される様々な条件を不足なく想定し、それに準じた電池
試験を行なって、開発の指針とすることが重要である。
実際の電池は、夏の炎天化のような高温、あるいは冬の
吹雪のような低温で電池を使用（放電）し、比較的温度
条件の良好な屋内で充電するのが通常であって、しばし
ば開発メーカーの電池特性や寿命評価結果と実使用での
それらとに食い違いを生じ、ユーザーの不満をきたして
いた。しかし、それら試験電池を評価するに当たって、
こうした複雑な条件を満たす試験を可能とする充放電試
験装置はなかった。

【０００６】近年、ようやく充放電装置をコンピュータ
コントロールできる装置が販売されるようになり、手作
業で、充電、放電、休止を行っていたことから開放され
るようになった。

【０００７】しかしながら、充放電試験の温度までを、
充電、放電に応じて変化できる装置はまだない。せいぜ
い、既存の恒温槽を応用して、充電、放電にかかわら
ず、複数個の試験電池をまとめて一定の温度で充放電サ
イクル試験を行い、評価としているのが現状である。も
し、充電毎、放電毎に電池試験の環境温度を変えていく
となると膨大な手間と時間を必要とし、人件費、開発費
に影響をきたした。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、充電、放電、休止に応じて試験
温度を変更でき、かつ、それらの温度を充電、放電毎
に、あるいは要求する条件に応じて短時間に変更できる
機構を備えた二次電池充放電自動試験装置の電池収納容
器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、二次電池の充放電に関する各種の特性を試
験評価するための装置に組み込まれ、前記二次電池を収
納する容器であって、試験電池を充放電器に結線するた
めの一対の正極用・負極用端子と加熱用ヒーターと冷却
管とを具備していることを特徴とするものである。ま
た、前記ヒーターと前記冷却管とを併設して一体構造と
してあることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記手段により本発明では、加熱、冷却機能を
持つ試験電池収納容器において、ヒーターと冷却水管を
一体化して内蔵する加熱器を導入した試験電池収納容器
を提案するものである。

【００１１】本発明における二次電池充放電自動試験装
置の試験電池収納容器は、試験電池単体、あるいは電池
を複数個直列、または並列、あるいは直列と並列を組み
合わせて構成される試験組電池を個々に収納できるもの
であり、この個々の収納容器の中に、これら試験電池の
収容を妨げない配置にてヒータ、冷却水管などの加熱、
冷却機能が設置されている。

【００１２】加熱、および冷却の機能は、室温を上昇、
または下降させられ、かつ変化させた温度を一定に保つ
機能を有しており、さらに試験電池の設置を妨害しない
ように電池収納容器に納まるものであれば何でもよい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いてさらに
詳しく説明する。ただし、本発明における電池収納容器
はこれに限定されるものではない。図２は、本発明の電
池収納容器に関わる二次電池充放電自動試験装置の構成
の一概念を示したものである。図２において、１ａ〜１
ｅは試験電池収納容器であり、この各収納容器１ａ〜１
ｅに設置された電流端子、電圧端子、温度制御器、温度
モニター等、試験に必要な情報収集のための制御、モニ
ターが充放電器２、あるいはコンピュータ３に接続され
る。充放電器２は電流、電圧のモニター、制御を行い、
必要ならば温度のモニター、制御も同時に行なう。

【００１４】本実施例における試験電池収納容器１ａ〜
１ｅが設置された二次電池充放電自動試験装置の充放電
器は、従来どおり、電圧のモニター、電流値の制御、充
放電の電圧範囲、充放電および休止時間の設定を行うこ
とができる。本実施例における収納容器１ａ〜１ｅを備
えつけられた試験装置の充放電器２では、さらにこれに
加えて、充電、放電に伴って試験の環境温度を制御する
ことができる。

【００１５】充放電に伴う温度制御は、目的とする試験
に応じて多様であるが、一例をあげると以下のようにな
る。すなわち、充電、あるいは放電の開始、または終了
後直ちに、あるいは開始、終了後一定時間経過の後に、
加熱および冷却、あるいは加熱または冷却が開始、ある
いは終了するように制御されている。

【００１６】あるいは、試験環境温度を上昇、あるいは
下降させ、その温度を一定時間モニターして一定に達し
たことを確認した後、充電、あるいは放電を開始するよ
うに制御されている。

【００１７】あるいは、充電中、または放電中、一定の
パターンで試験環境温度が変化するように制御されてい
る。本実施例における充放電、それに伴う温度制御はこ
れらに限定されるものではない。

【００１８】電池収納容器１ａ〜１ｅと充放電器２は必
要最小限の構成要素であり、これにさらにコンピュータ
３を接続することによってより複雑な充放電試験を可能
とし、かつ充放電器２の機能の一部を分担し、さらには
データ管理を迅速、かつ正確に行なうことを可能とする
ことができる。

【００１９】データ管理は、例えば決められた時間、決
められた電圧の変化に応じて自動的に、電流、電圧、温
度、さらに必要なら歪み、その他の値が時間とともに収
集され、記憶される。データの引出しは、例えば電池の
充電、あるいは放電容量、温度、電圧、電流、あるいは
それらの時間変化の値を、数値で、あるいは図表で行え
るものである。ただし、目的に応じて試験に関する情報
が得られるものであればこれに何ら限定されるものでは
ない。

【００２０】本実施例の試験電池収納容器１ａ〜１ｅを
具備した二次電池充放電自動試験装置は、必要なら幾つ
かの安全装置を付与することができる。試験装置は、従
来市販されている試験装置と同様、一定の充放電時間、
あるいは電圧範囲を越えて試験は行われない機構を具備
できる。また、設定された一定の放電時間以下の放電、
あるいは設定された一定の充電時間以上の充電が行われ
る場合、自動的に充放電試験を停止することができる。
あるいはまた、放電、充電、または休止中に設定電圧変
化範囲（一定時間内にどれだけの電圧が変化するかとい
う設定）を越えると直ちに試験を停止させることも可能
である。

【００２１】試験装置は、これら従来の安全機構に加
え、設定環境温度に達した後、一定温度以上外れた場合
には試験を停止すること、設定された一定時間内に設定
環境温度に到達しない場合には、以後の試験を停止する
こと等の安全機構が付与されてしかるべきである。

【００２２】試験装置には、さらに試験電池の温度をモ
ニターし、電池本体が一定温度以上になると直ちに充放
電試験が停止する機構を具備させることも可能である。
これらの機能を有することにより、充放電と、充電、放
電に応じた温度を自動的に制御して二次電池の電池特性
を評価することが可能となる。

【００２３】図１は、本発明における二次電池充放電自
動試験装置用の試験電池収納容器の構成概念の一例を示
したものである。収納容器は単電池、組電池のいずれも
収納できるような充分な容積を有している。

【００２４】図１において、４は電池収納容器本体であ
り、この容器本体４の内部に試験電池の設置を可能にす
る容積を確保している。５は加熱用のヒーターであり、
このヒーター５部に、温度変化を迅速に果たすための冷
却管６が内蔵されている。６は冷却用の冷却管、７は冷
却レギュレータ、８は正極用端子、９は負極用端子であ
る。単電池、あるいは組電池、必要ならこれらの試験電
池が納まる電池ホルダーをこの容器本体４に収容し、正
極用端子８と負極用端子９を結線して、試験に供する。
ヒーター５は温度制御器に、冷却管６は冷媒のレギュレ
ータ７に接続されている。また、正極用端子８と負極用
端子９は充放電器２に接続され、電流電圧の制御とモニ
ターが行なわれる。

【００２５】図３（ａ）は本発明になる冷却管一体型ヒ
ーターの一例を示す構成図である。一定の厚さをもった
平板である駆体１０の一方の面側をくり抜いてコイル状
のヒーター１１が納められ、他方の面側をくり抜いて冷
却水循環の経路１２が設けられている。図３（ｂ）は駆
体のヒーター収納側の面を上方から俯瞰した図の一例で
あり、ヒーター１１がらせん状に収納される。また、図
４は同じ駆体を冷却水循環経路が設けられている面上方
から俯瞰した図の一例であり、冷却水が駆体を効率よく
冷却するよう配慮して冷却水循環経路１２が蛇行して設
置される。

【００２６】図５は本発明の冷却管一体型ヒーターを示
すフロー構成図である。１は試験電池収納容器であり、
この試験電池収納容器１にヒーター１１が設けられる。
このヒーター１１にはスライダック１５が連結され、こ
のスライダック１５に温度調節器１６が連結されてい
る。温度調節器１６には温度センサ１７が連結されてお
り、電圧端子１８、電流端子１９、及び温度調節器１６
は充放電器２に連結される。

【００２７】ヒーター１１による加熱が終了すると同時
に、充放電器２から、あるいはコンピュータ３から、冷
却水循環のバルブ２０が開くようにコントロールされ、
この冷却管一体型ヒーター駆体１０内の冷却水循環経路
１２に冷却水が循環する機構になっている。このヒータ
ー１１の機構を付与することにより、ヒーター１１の余
熱によって収納容器１内の温度降下の緩慢性が解消さ
れ、迅速に温度変化が行われ、充放電試験の迅速化が可
能となった。温度範囲によっては、冷却水が駆体１０に
残存した状態では冷媒のガス化などにより、ヒーター１
１部に損傷を起こすおそれがある。そのために、パージ
ガスライン２１による残存冷却水のパージを行う機構を
設けることができる。

【００２８】以下、本発明を具体的実施例において詳述
するが、本発明は何らこれに限定されるものではない。 ［実施例１］冷却用冷却水管と冷却水管一体型ヒーター
を内蔵した電池収納容器を作成し、ヒーターを１００℃
に設定し、５分間１００℃に維持した後、２０度に冷却
するようにして電池収納容器内の温度変化を調べた。ヒ
ーターの加熱が終了すると同時に、ヒーター内部の冷却
水（水道水、温度約１７℃）を循環させるとともに、冷
却管の弁を開き、同じ水道水を２０℃に達するまで流し
た。

【００２９】比較のため、ヒーターの加熱が終了して
も、ヒーター内の冷却管には冷媒を流さず、ヒーターは
自然冷却とし、冷却用の冷却水管のみを開いた。図６に
試験結果を示す。図６において、５−１は、ヒーター部
表面の温度変化を示す曲線であり、５−２は収納容器内
の雰囲気温度の変化を示す曲線である。また、５−３
は、比較例におけるヒーター部表面の温度変化を示す曲
線であり、同様に５−４は比較例における収納容器内部
の雰囲気温度の変化を示す曲線である。

【００３０】図６から明らかなように、本発明になる冷
却管一体型ヒーターを作動させた場合には２０分程度で
室温に到達するのに対して、比較例の場合には、室温に
到達するのに１時間半程度かかった。 ［実施例２］本発明になる試験電池収納容器を用い、Ｎ
ｉ／Ｃｄ電池の充放電特性を試験した。

【００３１】放電を６０℃で８００ミリアンペア、充電
を２０℃で８００ミリアンペア、電圧範囲を１Ｖ〜１．
６Ｖの範囲で１サイクル充放電を行なった。比較のため
に、冷却管一体型ヒーターに冷却水を流して冷却せず、
自然冷却させて使用し、同様の充放電試験を行った。

【００３２】試験結果を図７に示す。図７において、曲
線６−１は電池電圧プロファイル、曲線６−２は、電池
収納容器内の雰囲気温度の変化を示している。また、曲
線６−３は、比較例における電池電圧プロファイル、曲
線６−４は比較例における電池収納容器内の雰囲気温度
の変化を示している。曲線６−１と曲線６−３を比較し
て分かるように本発明の電池収納容器では、充放電試験
時間が短縮でき、効率的な試験を遂行できることがわか
る。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、二次電池の各種特性
を試験評価する場合、本発明における電池収納容器を用
いることにより、実使用条件に近い充電、放電における
環境温度を設定した多様な試験を行うことができ、かつ
試験を効率的に遂行することが可能となって、二次電池
の開発や評価において極めて大きな貢献を果たすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における試験電池収納容器の一実施例を
示す構成概念図である。

【図２】本発明に係る二次電池充放電自動試験装置の一
例を示す構成概念図である。

【図３】本発明における冷却管一体型ヒーターの一例を
示す構成図である。

【図４】本発明における冷却管一体型ヒーターの冷却水
循環経路の一例を示す構成図である。

【図５】本発明に係る冷却管一体型ヒーターの一例を示
すフロー構成図である。

【図６】本発明の実施例１における電池収納容器の温度
変化の試験結果の一例を示す特性図である。

【図７】本発明の実施例２におけるＮｉ／Ｃｄ電池を使
用した試験結果の一例を示す特性図である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｅ…試験電池収納容器、２…充放電器、３
…コンピュータ、４…電池収納容器本体、５…加熱用ヒ
ーター、６…冷却用冷却管、７…冷却レギュレータ、８
…正極用端子、…９負極用端子、１０…冷却管一体型ヒ
ーター駆体、１１…ヒーター、１２…冷却水循環経路、
１５…スライダック、１６…温度調節器、１７…温度セ
ンサ、１８…電圧端子、１９…電流端子、２０…冷却水
循環バルブ、２１…パージガスライン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池の充放電に関する各種の特性を
   試験評価するための装置に組み込まれ、前記二次電池を
   収納する容器であって、試験電池を充放電器に結線する
   ための一対の正極用・負極用端子と加熱用ヒーターと冷
   却管とを具備していることを特徴とする二次電池充放電
   自動試験装置の電池収納容器。
2. 【請求項２】 前記ヒーターと前記冷却管とを併設して
   一体構造としてあることを特徴とする請求項１記載の二
   次電池充放電自動試験装置の電池収納容器。