KR20150117214A - 이차 전지의 시험 장치 - Google Patents

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Abstract

이차 전지의 시험 장치(1)는, 이차 전지를 수용하는 시험조(2)와, 이차 전지의 이상을 검출하는 이상 검지부(4)와, 이차 전지를 냉각하기 위한 액매를 저류하는 액매 저류부(5)와, 액매를 냉각하는 액매 냉각부(6)와, 액매를 이차 전지에 공급하는 액매 공급부(7)와, 액매 냉각부(6) 및 액매 공급부(7)를 제어하는 제어부(9)를 구비하고 있다. 제어부(9)는, 이상 검지부(4)가 이차 전지의 이상을 검지하면, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매를 이차 전지에 공급함으로써 상기 이차 전지를 냉각하도록 액매 공급부(7)를 제어한다.

Description

이차 전지의 시험 장치{APPARATUS FOR TESTING SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 이차 전지의 시험 장치에 관한 것이다.
종래, 리튬 이온 전지 등의 이차 전지에 대해, 제품 출하 전에 안전성 시험이나 충방전 시험 등의 여러 가지 시험이 행해진다. 이들 시험은, 시험조를 가지는 시험 장치를 이용하여 행해진다. 시험은, 시료인 이차 전지가 시험조 내부에 수용되고, 전력이 상기 이차 전지에 공급된 상태로 행해진다. 이차 전지가 결함을 가지고 있는 경우 등에는, 시험조 내부에서 이차 전지가 발화할 우려가 있다.
그래서, 이러한 시험을 행하는 시험 장치에는, 이차 전지가 발화했을 때에 소화제를 시험조 내부에 살포하는 소화 장치가 설치되어 있는 경우가 있다. 그러나 소화 장치가 설치된 구성에서는, 발화시에 시험조 내부에 소화제가 살포되므로, 살포된 소화제가 시험조의 내벽 등에 부착된다. 그로 인해, 시험을 재개하기 전에, 시험조 내부에 부착된 소화제를 제거하기 위한 청소 작업이 필요하여, 시험 재개에 시간이 걸린다.
그래서, 소화제를 이용하지 않고 전지의 발화를 방지하는 기술로서, 일본국 특허 공개 2012－169092호 공보에 기재되어 있는 시험 장치가 있다. 이 시험 장치는, 전지의 이상이 검지되었을 때에, 전지의 지지를 해제하여 전지를 수조 내부에 수몰시키는 구성을 가지고 있다. 즉, 이 시험 장치는, 전지의 이상 검지시에 전지의 지지를 해제하는 지지 장치와, 지지 장치에 의한 지지가 해제되었을 때에 전지를 수몰시키는 수조를 가지고 있다.
그러나 상기의 수조를 가지는 시험 장치에서는, 시험 중에는, 수조 내부의 물이 상온 또는 시험조 내부의 환경 온도에서 방치되어 있으므로, 이상 검지시에 전지를 수조에 수몰시키더라도 전지를 냉각하는데 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 시료인 이차 전지의 이상 발생시에 상기 이차 전지를 급속히 냉각하는 것이 가능한 이차 전지의 시험 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이차 전지의 시험 장치는, 시료인 이차 전지의 시험을 행하는 시험 장치로서, 상기 이차 전지를 수용하는 시험조와, 상기 이차 전지의 이상을 검출하는 이상 검지부와, 상기 이차 전지를 냉각하기 위한 액매를 냉각하는 액매 냉각부와, 상기 액매를 이용하여 상기 이차 전지를 냉각하는 이차 전지 냉각부와, 상기 이상 검지부가 상기 이차 전지의 이상을 검지하면, 상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 이용하여 상기 이차 전지를 냉각하도록 상기 이차 전지 냉각부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 이차 전지의 시험 장치의 구성을 간략하게 도시하는 시스템 구성도이다.
도 2는, 도 1의 시험 장치를 이용하여 시험을 행할 때의 이차 전지의 냉각 방법의 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 3은, 도 2의 냉각 방법의 순서에 있어서의 2단계의 이상 검지를 나타내는 전지 온도 및 액매 온도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 도 1의 시험 장치에 있어서의 액매를 냉각하는 동작을 도시하는 설명도이다.
도 5는, 도 1의 시험 장치에 있어서의 액매를 분사하는 동작을 도시하는 설명도이다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예를 나타내는 이원 냉동 유닛을 가지는 시험 장치의 시스템 구성도이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예를 나타내는 이차 전지가 수용된 재치부(載置部)의 공간부 내로 액매를 압송하는 시험 장치의 시스템 구성도이다.
도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태의 또 다른 변형예를 나타내는 이차 전지가 수용된 재치부의 공간부 내에 액매를 분사하는 시험 장치의 시스템 구성도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 이차 전지의 시험 장치의 구성을 간략하게 도시하는 시스템 구성도이다.
도 10은, 도 9의 시험 장치를 이용하여 시험을 행할 때의 이차 전지의 냉각 방법의 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 11은, 도 9의 시험 장치에 있어서의 액매를 냉각하는 동작을 도시하는 설명도이다.
도 12는, 도 9의 시험 장치에 있어서의 이차 전지를 액매 저류부로 이동시키는 동작을 도시하는 설명도이다.
도 13은, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예를 나타내는 이원 냉동 유닛을 가지는 시험 장치의 시스템 구성도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 이차 전지의 시험 장치의 실시 형태에 대해 더 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시되는 바와 같이, 시험 장치(1)는, 시료인 이차 전지(100)의 여러 가지 시험(예를 들어, 안전성 시험이나 충방전 시험 등)을 행하는 시험 장치이다. 이 제1 실시 형태에 따른 시험 장치(1)는, 이차 전지(100)의 이상이 발생했을 때에는, 액매(L)를 냉각하고 냉각 후의 액매를 분사하여 이차 전지(100)를 냉각하도록 구성되어 있다.
즉, 시험 장치(1)는, 이차 전지(100)를 수용하는 시험조(2)와, 시험조(2) 내부에서 이차 전지(100)가 올려놓여지는 재치부(8)와, 이차 전지(100)에 시험용의 전력을 공급하는 전원(3)과, 이차 전지(100)의 이상을 검출하는 이상 검지부(4)와, 이차 전지(100)를 냉각하기 위한 액매(L)를 저류하는 액매 저류부(5)와, 액매(L)를 냉각하는 액매 냉각부(6)와, 액매(L)를 이차 전지(100)에 공급하는 액매 공급부(7)와, 액매 냉각부(6) 및 액매 공급부(7)를 제어하는 제어부(9)를 구비하고 있다. 액매 공급부(7)는, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 냉각하는 것이며, 이차 전지 냉각부로서 기능한다.
시험조(2)는, 내부 공간(2a)을 가지는 하우징이다. 내부 공간(2a)에 있어서의 온도 및 습도는, 도시되지 않은 온도·습도 조정부 등에 의해 조정된다.
재치부(8)는, 이차 전지(100)가 올려놓여지는 저벽(8a)과, 둘레벽(8b)을 가지고 있다. 둘레벽(8b)은, 저벽(8a)의 외주단에 세워 설치되며, 상기 이차 전지(100)의 주위를 덮는다. 저벽(8a) 및 둘레벽(8b)에 의해, 상방으로 개방된 공간부(8c)가 형성되어 있다. 이차 전지(100)는, 그 공간부(8c) 내부에 배치되어 있다. 재치부(8)는, 시험조(2)의 내부 공간(2a)에 수용되어 있다.
재치부(8)는, 시험조(2) 내부에 안정된 상태로 수용되어 있으면 되고, 예를 들어, 재치부(8)에 각(脚)부(8d)를 설치하여, 상기 재치부(8)를 시험조(2)의 저면에 두도록 해도 된다. 또는, 재치부(8)는, 다른 수단에 의해 시험조(2) 내부에 지지되어도 된다.
둘레벽(8b)의 높이는, 상기 저벽(8a)에 올려놓여지는 이차 전지(100)의 높이보다 높아지도록 설정되어 있다. 이에 의해, 둘레벽(8b)으로 둘러싸인 공간부(8c)에 액매(L)가 모였을 때에, 이차 전지(100)가 전체적으로 액매(L)에 잠기므로 냉각 효과가 높다.
이상 검지부(4)는, 이차 전지(100)의 이상을 검출하기 위한 구성을 가지고 있고, 본 실시 형태에서는, 이차 전지(100)의 온도를 측정하는 온도 측정부(4a)와, 상기 온도 측정부(4a)에 의해 측정된 이차 전지(100)의 온도에 의거하여 2단계의 이상을 각각 판정하는 판정부(4b)를 가지고 있다. 온도 측정부(4a)는, 열전대 등을 구비하고 있다. 온도 측정부(4a)는, 이차 전지(100)의 표면에 장착됨으로써, 상기 이차 전지(100)의 표면 온도를 측정한다.
이상 검지부(4)는, 이차 전지(100)의 온도가 제1 이상 기준값에 도달했을 때에 1단계째의 이상으로서 검지하고, 이차 전지(100)의 온도가 상기 제1 이상 기준값보다 높은 제2 이상 기준값에 도달했을 때에 상기 2단계째의 이상으로서 검지한다. 즉, 도 3의 그래프에 나타내는 바와 같이, 이차 전지(100)의 시험 중에서는, 이상 검지부(4)의 온도 측정부(4a)에 의해 이차 전지(100)의 표면 온도, 즉, 전지 온도(θB)를 모니터링한다. 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)에 도달했을 때에는, 판정부(4b)가 1단계째의 이상이 발생했다고 판정함으로써, 이상 검지부(4)는 1단계째의 이상을 검지하는 것이 가능하다. 또한, 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)보다 높은 제2 이상 기준값(θA2)에 도달했을 때에는, 판정부(4b)가 2단계째의 이상이 발생했다고 판정함으로써, 이상 검지부(4)는 2단계째의 이상을 검지하는 것이 가능하다.
여기서, 제1 이상 기준값(θA1)은, 예를 들어, 이차 전지(100)가 발화나 폭발할 가능성이 있는 위험한 온도 영역에 들어가기 전의 온도로 설정된다.
또, 제2 이상 기준값(θA2)은, 예를 들어, 이차 전지(100)가 발화나 폭발하기 직전에 있어서의 발화나 폭발하는 것을 피할 수 없는 불가역적인 단계의 온도로 설정된다.
제어부(9)는, 적어도 액매 공급부(7)를 제어한다. 제어부(9)는, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 이상을 검지하면, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 냉각하도록 액매 공급부(7)를 제어한다.
구체적으로는, 제어부(9)는, 이상 검지부(4)에 의한 이차 전지(100)의 1단계째의 이상 검지에 의거하여, 액매(L)를 냉각하도록 액매 냉각부(6)를 제어하고, 상기 이상 검지부(4)에 의한 이차 전지(100)의 2단계째의 이상 검지에 의거하여, 액매(L)를 이용해 이차 전지(100)를 냉각하도록 액매 공급부(7)(즉, 이차 전지 냉각부)를 제어한다. 한편, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 2단계째의 이상을 검지하지 않은 경우에는, 제어부(9)는, 액매 공급부(7)에 대한 제어를 행하지 않고 대기한다.
액매 저류부(5)는, 액매(L)를 저류하는 용기 또는 탱크 등에 의해 구성되어 있다. 액매 저류부(5)는, 예를 들어, 도 1에 도시되는 바와 같이 시험조(2) 위에 배치되어 있는데, 다른 장소에 배치되어도 된다.
액매(L)로서는, 상온(20℃ 정도)부터 -30~-60℃의 극저온까지의 사이에 액체 상태를 유지하는 재료가 채용되고, 예를 들어, 불소계의 불활성 액체, 구체적으로는, 갈덴(등록 상표)이나 플러리너트(등록 상표) 등이 채용된다.
액매 냉각부(6)는, 액매(L)를 -30~-60℃까지 냉각하는 구성을 가지고 있다. 구체적으로는, 액매 냉각부(6)는, 액매(L)를 냉각하기 위한 냉각 유체가 저장된 탱크(6a)와, 열교환기(6b)와, 전자 밸브(6c)를 가진다.
열교환기(6b)는, 상기 열교환기(6b)가 액매 저류부(5)의 내부의 액매(L)에 전체적으로 잠기는 높이에 배치되어 있다.
열교환기(6b)는, 예를 들어, 구리 등의 열전도성이 좋은 재료로 제조된 관이 나선형상 또는 지그재그형상으로 굽혀진 것이다. 열교환기(6b)의 한쪽 단부는 전자 밸브(6c) 및 배관을 개재하여 탱크(6a)에 접속되고, 다른 쪽 단부는, 액매 저류부(5)의 외부에 나와 있다.
열교환기(6b)는, 그 내부에 탱크(6a)로부터 보내지는 냉각 유체가 통과함으로써, 그 외부에 접촉하는 액매(L)와 상기 냉각 유체의 사이에서 열교환을 행한다.
냉각 유체는, 액매(L)를 -30~-60℃까지 냉각하기 위한 극저온의 유체이며, 예를 들어, 액화 가스 등이 이용된다. 액화 가스로서는, 예를 들어, 액체 이산화탄소 또는 액체 질소 등이 이용된다.
전자 밸브(6c)는, 제어부(9)에 의해 개폐 제어된다. 구체적으로는, 전자 밸브(6c)는, 통상 상태에서는 닫혀 있고, 이상 검지부(4)가 1단계째의 이상을 검지했을 때에, 열리도록 제어부(9)에 의해 제어된다. 이에 의해, 탱크(6a) 내부의 냉각 유체는, 전자 밸브(6c)를 통과하여 열교환기(6b)로 도입되며, 상기 열교환기(6b)에 있어서 액매 저류부(5)의 내부의 액매(L)와 열교환한다. 그 결과, 액매(L)가 냉각된다.
액매 공급부(7)는, 액매(L)를 이차 전지(100)에 공급한다. 구체적으로는, 액매 공급부(7)는, 노즐(7a)과, 콤프레셔(7b)를 가진다. 노즐(7a)은, 시험조(2)의 내부 공간(2a)에 있어서 상기 시험조(2)의 천벽에 장착되고, 액매 저류부(5)에 연통되어 있다. 또, 노즐(7a)은, 그 내부에 개폐 밸브(도시하지 않음)를 가지고 있다. 노즐(7a)의 개폐 밸브는, 통상 상태에서는 닫혀 있고, 분사할 때에만 여는 것이 가능하다. 콤프레셔(7b)는, 액매 저류부(5)의 내부로 압축 공기를 보내준다. 이 압축 공기의 압력에 의해, 액매 저류부(5) 내부의 액매(L)는, 노즐(7a)로부터 시험조(2)의 내부 공간(2a) 내부의 이차 전지(100)에 분사된다.
노즐(7a) 및 콤프레셔(7b)는, 제어부(9)에 의해 제어된다. 구체적으로는, 노즐(7a) 내부의 개폐 밸브는, 통상 상태에서는 닫혀 있고, 이상 검지부(4)가 2단계째의 이상을 검지했을 때에, 제어부(9)에 의해 열리도록 제어된다. 또, 콤프레셔(7b)는, 통상 상태에서는 정지되어 있고, 이상 검지부(4)가 2단계째의 이상을 검지했을 때에, 제어부(9)에 의해, 액매 저류부(5)의 내부로 압축 공기를 보내주도록 제어된다. 그 결과, 액매 저류부(5) 내부의 액매(L)는, 노즐(7a)로부터 분사된다.
상기와 같이 구성된 시험 장치(1)를 이용하여 이차 전지(100)의 시험을 행하는 경우, 상기 이차 전지(100)에 이상이 발생했을 때에, 액매(L)는 냉각되고 그 후에 분사된다.
구체적으로는, 도 2의 플로차트의 순서대로 액매(L)를 분사하여 이차 전지(100)를 냉각한다.
우선, 단계 S1에 있어서 이차 전지(100)의 시험을 개시한다. 이때, 이상 검지부(4)의 온도 측정부(4a)는, 이차 전지(100)의 표면 온도, 즉 전지 온도(θB)(도 3 참조)의 모니터링을 개시하여, 시험 종료까지 모니터링을 계속한다. 시험 개시시(도 3의 시간(t0)일 때)는, 액매(L)의 온도(θL)는, 상온(20℃ 정도)이다.
그리고 단계 S2에 도시되는 바와 같이, 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)에 도달했는지의 여부를 이상 검지부(4)의 판정부(4b)에서 판정한다.
판정부(4b)가, 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)(도 3 참조)에 도달했다고 판정한 경우(도 3에 도시되는 시간(t1)일 때)에, 단계 S3에 있어서, 제어부(9)는, 액매 냉각부(6)에 대해 액매(L)를 냉각하도록 제어한다. 구체적으로는, 제어부(9)는, 액매 냉각부(6)의 전자 밸브(6c)에 대해 상기 전자 밸브(6c)를 열도록 제어한다. 이에 의해, 탱크(6a) 내부의 액체 질소 등의 냉각 유체는, 도 4에 도시되는 바와 같이 전자 밸브(6c)를 통과하여 열교환기(6b)로 도입되고, 상기 열교환기(6b)에 있어서 액매 저류부(5)의 내부의 액매(L)와 열교환한다. 그 결과, 액매(L)가 -30℃의 극저온까지 냉각된다.
그 후, 이차 전지(100)의 이상이 해소되지 않고 전지 온도(θB)가 상승함으로써, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)(도 3 참조)에 도달한 경우(도 3에 도시되는 시간(t2)일 때)에는, 판정부(4b)는, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)(도 3 참조)에 도달한 것을 판정한다(단계 S4). 이 경우에는, 단계 S5에 있어서, 제어부(9)는, 액매 공급부(7)에 대해, 액매 저류부(5)의 내부의 액매(L)를 이차 전지(100)에 분사하도록 제어한다. 구체적으로는, 제어부(9)는, 액매 공급부(7)의 노즐(7a)에 대해 그 내부의 개폐 밸브를 열도록 제어하고, 또한, 콤프레셔(7b)에 대해 액매 저류부(5)의 내부로 압축 공기를 보내주도록 제어한다. 이에 의해, 액매 저류부(5) 내부의 액매(L)는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 노즐(7a)로부터 시험조(2)의 내부 공간(2a) 내부에 분사되어, 이차 전지(100)를 급속히 냉각시킨다. 액매(L)는, 이차 전지(100)가 올려놓여진 재치부(8)의 공간부(8c)에 저류된다. 이차 전지(100)는, 공간부(8c)에 저류된 액매(L)에 전체적으로 잠김으로써 더욱 한층 급속히 냉각된다.
한편, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)에 도달되어 있지 않은 경우에는, 판정부(4b)는, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)에 도달되어 있지 않다고 판정한다(단계 S4의 NO의 경우). 이 경우에는, 제어부(9)는, 액매 공급부(7)에 대한 제어를 행하지 않고 대기하므로, 액매 공급부(7)에 의한 액매(L)의 분사는 행해지지 않는다.
액매(L)의 분사를 완료한 후, 시험 장치(1)는, 단계 S6과 같이 이차 전지(100)의 시험을 강제 종료하고, 모든 동작을 종료한다.
(제1 실시 형태의 특징)
(1) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 제어부(9)는, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 이상을 검지하면, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 냉각하도록 액매 공급부(7)(이차 전지 냉각부)를 제어한다.
따라서, 시험 중에 시료인 이차 전지(100)의 온도가 급속히 상승하는 등의 이상이 발생한 경우, 이상 검지부(4)가 그 이상을 검지한다. 그때, 액매 공급부(7)는, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)를 이차 전지(100)에 공급함으로써 이차 전지(100)를 냉각한다. 이에 의해, 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 그 결과, 이차 전지(100)의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
(2) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 제어부(9)는, 이상 검지부(4)에 의한 이차 전지(100)의 1단계째의 이상 검지에 의거하여, 액매(L)를 냉각하도록 액매 냉각부(6)를 제어하고, 상기 이상 검지부(4)에 의한 이차 전지(100)의 2단계째의 이상 검지에 의거하여, 액매(L)를 이차 전지(100)에 분사함으로써 이차 전지(100)를 냉각하도록 액매 공급부(7)(즉, 이차 전지 냉각부)를 제어한다.
따라서, 시험 중에 시료인 이차 전지(100)의 온도가 급속히 상승하는 등의 이상이 발생했을 때에는, 우선, 1단계째의 이상이 이상 검지부(4)에서 검지되었을 때에는, 이차 전지(100)를 냉각하기 위한 액매가 액매 냉각부(6)에 의해 냉각되고, 그 후, 2단계째의 이상이 검지된 경우에는, 상기 냉각된 액매가 액매 공급부(7)에 의해 이차 전지(100)에 공급된다. 그로 인해, 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지(100)를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 이에 의해, 이차 전지(100)의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
또, 액매 공급부(7)에 의해 시험조(2) 내에 분사된 액매(L)는, 분말 등의 소화제에 비해 시험조(2) 내에 부착되기 어려우므로 용이하게 닦아내는 것이 가능하고, 시험의 재개를 조기에 행하는 것이 가능해진다.
한편, 1단계째의 이상이 발생하더라도 2단계째의 이상이 발생하지 않은 경우에는, 이차 전지(100)에 액매(L)를 공급하지 않은 상태로 대기하므로, 액매(L)를 공급하는 빈도를 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 이차 전지(100)의 시험을 중단하는 횟수를 저감시키는 것이 가능해진다.
(3) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 재치부(8)는, 이차 전지(100)가 올려놓여지는 저벽(8a)과, 이차 전지(100)의 주위를 덮음으로써 저벽(8a)과 더불어 공간부(8c)를 형성하는 둘레벽(8b)을 가지고 있다. 따라서, 액매(L)가 재치부(8)의 저벽(8a)에 올려놓여진 이차 전지(100)에 대해 공급되었을 때, 액매는 저벽(8a)과 둘레벽(8b)으로 둘러싸인 공간부(8c)에 모인다. 이차 전지(100)는 이 공간부(8c)에 모인 액매에 잠긴다. 이에 의해, 이차 전지(100)를 더욱 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
게다가, 상기의 제1 실시 형태에서는, 둘레벽(8b)의 높이는, 저벽(8a)에 올려놓여지는 이차 전지(100)의 높이보다 높아지도록 설정되어 있기 때문에, 이차 전지(100)는 이 공간부(8c)에 모인 액매에 전체적으로 잠기므로, 이차 전지(100)를 더욱 한층 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 또, 제1 실시 형태의 시험 장치(1)는, 재치부(8)의 공간부(8c) 내부에 액매를 모으는 구성을 가진다. 그로 인해, 액매가 시험조(2)의 내벽에 부착되기 어렵다.
(4) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 이상 검지부(4)는, 이차 전지(100)의 온도를 측정하는 온도 측정부(4a)를 가지고 있다. 이상 검지부(4)는, 이차 전지(100)의 온도, 즉, 전지 온도(θB)에 의해 이상을 검지한다. 즉, 이 이상 검지부(4)는, 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)에 도달했을 때에 1단계째의 이상을 검지하고, 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)보다 높은 제2 이상 기준값(θA2)에 도달했을 때에 2단계째의 이상을 검지한다. 이에 의해, 전지 온도(θB)가 상승함에 따라, 액매 냉각부(6)에 의해 액매(L)를 냉각하는 동작을 행한 후, 상기 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
(5) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 액매 냉각부(6)가 액매(L)를 -30~-60℃의 극저온까지 냉각하므로, 이 극저온까지 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
(6) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 액매 냉각부(6)는, 액매(L)와 상기 액매(L)를 냉각하는 냉각 유체의 사이에서 열교환을 행하는 열교환기(6b)를 가진다. 따라서, 액매(L)를 열교환기(6b)를 개재하여 액체 질소 등의 냉각 유체와의 사이에서 열교환을 행함으로써, 액매(L)를 -30℃ 이하의 극저온까지 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
(7) 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 냉각 유체로서 액화 가스가 이용되므로, 액매(L)를 액체 질소 등의 액화 가스와의 사이에서 열교환을 행함으로써, 액매(L)를 -30℃ 이하의 극저온까지 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
(제1 실시 형태의 변형예)
(A) 상기의 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 이상 검지부(4)는 2단계로 이차 전지(100)의 이상을 검지하고, 제어부(9)는 1단계째의 이상이 검지되었을 때에 액매 냉각부(6)에 대해 액매(L)를 냉각하도록 제어하며, 2단계째의 이상이 검지되었을 때에 액매 공급부(7)에 대해 액매(L)를 공급하도록 제어하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 변형예로서, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 이상을 1도 검지했을 때에, 제어부(9)가 액매 냉각부(6)에 대해 액매(L)를 냉각하도록 제어하고, 그 후에 이어서 액매 공급부(7)에 대해 액매(L)를 공급하도록 제어함으로써, 일련의 제어를 실행하도록 해도 된다.
또는, 액매 냉각부(6)는, 이상 검지부(4)가 이상을 검지하기 전에 미리 액매(L)를 냉각해도 된다.
(B) 상기 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 이상 검지부(4)는 이차 전지의 온도에 의해 이차 전지(100)의 이상을 검지하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 이상 검지부는 이차 전지의 온도 이외의 다른 방법에 의한 검지, 예를 들어 이차 전지의 임피던스의 변화의 검지 등에 의해 이차 전지의 이상을 검지하도록 해도 된다.
(C) 상기의 제1 실시 형태의 시험 장치(1)에서는, 액매 냉각부(6)는, 액화 가스 등의 냉각 유체와 액매(L)를 열교환하여 액매(L)를 냉각하는 구성을 가지고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 액매(L)를 냉각하는 것이 가능한 구성이면 여러 가지 냉동기 또는 냉동 수단이 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시되는 변형예와 같이, 액매 냉각부(11)로서, 2개의 냉동 사이클(12, 13)을 가지는 이원 냉동 유닛을 채용해도 된다.
구체적으로는, 도 6에 도시되는 액매 냉각부(11)는, 저온측 냉동 사이클(12)과, 고온측 냉동 사이클(13)을 가진다.
저온측 냉동 사이클(12)은, 저온측 증발기(12a)와, 저온측 응축기(12b)와, 압축기(12c)와, 팽창 밸브(12d)를 가지고, 이들이 배관에 의해 순차적으로 연결됨으로써, 저온측 냉매가 순환하는 닫힌 냉매 회로가 형성된다. 저온측 증발기(12a)는, 액매 저류부(5)의 내부에 있어서 액매(L)에 전체적으로 잠기는 위치에 배치되어 있다.
한편, 고온측 냉동 사이클(13)은, 고온측 응축기(13a)와, 고온측 증발기(13b)와, 압축기(13c)와, 팽창 밸브(13d)를 가지고, 이들이 배관에 의해 순차적으로 연결됨으로써, 고온측 냉매가 순환하는 닫힌 냉매 회로가 형성된다. 고온측 응축기(13a)는, 고온측 냉매와 외부로부터 도입되는 공기 또는 물의 열교환을 행한다. 고온측 증발기(13b)는, 저온측 응축기(12b)와의 사이에서 열교환을 행한다.
이러한 이원 냉동 사이클 유닛을 구비한 액매 냉각부(11)에서는, 우선, 고온측 냉동 사이클(13)에 있어서, 압축기(13c)로 압축된 고온측 냉매가, 고온측 응축기(13a)에서 외부의 공기 또는 물에 의해 냉각되어 응축되고, 그 후 팽창 밸브(13d)에서 팽창한다. 그 후, 팽창한 고온측 냉매는, 고온측 증발기(13b)에 있어서, 저온측 응축기(12b)로부터의 열을 흡수하여 증발한다. 이에 의해, 저온측 응축기(12b) 내부의 저온측 냉매는, 냉각되어 응축된다. 그리고 저온측 냉동 사이클(12)에서는, 저온측 응축기(12b)에서 냉각되어 응축된 저온측 냉매가, 팽창 밸브(12d)에서 팽창한 후, 저온측 증발기(12a)로 보내진다. 저온측 증발기(12a)에서는, 저온측 냉매는, 액매 저류부(5) 내부의 액매(L)의 열을 흡수하여 증발한다. 이에 의해, 액매(L)는 저온측 냉매와의 열교환을 함으로써, -30℃ 이하의 극저온까지 급속히 냉각된다.
상기와 같이, 도 6에 도시되는 변형예에서는, 액매 냉각부(11)가 2개의 냉동 사이클을 가지는 이원 냉동 유닛이므로, 이원 냉동 사이클에 의해, 액매(L)를 -30℃ 이하의 극저온까지 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
(D) 상기 제1 실시 형태에서는, 액매 공급부(7)는, 시험조(2)의 천벽에 장착된 노즐(7a)로부터 액매(L)를 이차 전지(100)에 분사하는 구성을 가지고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 실시 형태의 다른 변형예로서, 예를 들어, 도 7에 도시되는 바와 같이, 액매 공급부(14)는, 액매 저류부(5)에 저류된 액매(L)를 펌프(15)로 재치부(8)의 공간부(8c) 내부로 액매(L)를 압송하는 구성을 가져도 된다. 즉, 도 7에 있어서의 액매 공급부(14)는, 펌프(15)와, 액매 저류부(5)와 재치부(8)의 공간부(8c)를 연통하는 연통관(16)을 가진다. 펌프(15)는, 연통관(16)의 도중에 설치된다.
도 7에 도시되는 구성에서는, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 1회째의 이상을 검지했을 때에는, 상기의 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제어부(9)는, 액매 냉각부(6)에 대해 액매 저류부(5) 내부의 액매(L)를 냉각하도록 제어한다.
그리고 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 2번째의 이상을 검지했을 때에는, 제어부(9)는, 펌프(15)에 대해, 액매 저류부(5)에 저류된 액매(L)를 재치부(8)의 공간부(8c) 내부로 압송하도록 제어한다. 이에 의해, 액매(L)는 공간부(8c) 내부에 채워진다. 그 결과, 공간부(8c) 내부의 이차 전지(100)는, 액매(L)에 의해 급속히 냉각된다.
(E) 또, 제1 실시 형태의 또 다른 변형예로서, 도 8에 도시되는 바와 같이, 액매 공급부(18)는, 펌프(15)에 의해 액매(L)를 노즐(17)로부터 이차 전지(100)를 향해 분사하는 구성을 가져도 된다. 즉, 액매 공급부(18)는, 펌프(15)와, 연통관(16)과, 연통관(16)의 하류 단부에 설치된 노즐(17)을 가진다. 노즐(17)은, 시험조(2)의 내부 공간(2a)에 있어서 이차 전지(100)의 사선 상방에 배치되고, 노즐(17)의 분사구는 이차 전지(100)를 향하고 있다.
이 경우도, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 2회째의 이상을 검지했을 때에는, 제어부(9)는, 펌프(15)에 대해, 액매 저류부(5)에 저류된 액매(L)를 노즐(17)로부터 분사하도록 제어한다. 이에 의해, 1회째의 이상 검지시에 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)는, 노즐(17)로부터 이차 전지(100)에 분사되고, 이차 전지(100)의 냉각을 행한다. 그것과 더불어, 이차 전지(100)는, 재치부(8)의 공간부(8c) 내부에 모인 액매(L)에 잠김으로써 냉각된다. 그 결과, 이차 전지(100)는, 액매(L)에 의해 급속히 냉각된다.
(제2 실시 형태)
상기의 제1 실시 형태의 시험 장치(1)는, 도 1에 도시되는 바와 같이 이차 전지(100)의 이상이 발생했을 때에는 액매(L)를 냉각하고 그 후에 상기 액매를 분사하여 이차 전지(100)를 냉각하도록 구성되어 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시 형태로서, 도 9에 도시되는 시험 장치(31)와 같이, 액매(L)를 냉각하고 그 후에 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)로 이동시켜 상기 이차 전지(100)를 액매에 가라앉히는 구성을 가져도 된다.
즉, 도 9에 도시되는 시험 장치(31)는, 이차 전지(100)를 수용하는 시험조(32)와, 이차 전지(100)를 냉각하기 위한 액매(L)를 저류하는 액매 저류부(35)와, 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)로 이동시키는 이동부(37)를 구비하고 있다.
또, 시험 장치(31)는, 상기 제1 실시 형태의 시험 장치(1)(도 1 참조)와 마찬가지로, 전원(3)과, 이상 검지부(4)와, 액매 냉각부(6)를 구비하고 있는데, 도 1의 전원(3), 이상 검지부(4), 및 액매 냉각부(6)와 같은 구성을 가지고 있으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
또한, 시험 장치(31)는, 액매 냉각부(6) 및 이동부(37)를 제어하는 제어부(9)를 구비하고 있다.
도 9에 도시되는 시험조(32)는, 하방으로 개방된 하우징이다. 즉, 시험조(32)는, 내부 공간(32a) 및 거기에 연통하는 하부 개구(32b)를 가진다.
액매 저류부(35)는, 액매(L)를 저류하는 용기 또는 탱크에 의해 구성되고, 상방으로 개방되어 있다. 액매 저류부(35)는, 시험조(32)의 내부 공간(32a)에 연통하도록, 상기 시험조(32)의 하단에 연결되어 있다. 액매 저류부(35) 내부에는, 상기 제1 실시 형태와 같은 액매(L)가 저류되어 있다. 액매(L)는, 액매 저류부(35)에 저류된 상태로 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된다.
이동부(37)는, 시험조(32)의 내부에 수용된 이차 전지(100)를 시험조(32)의 하방에 배치된 액매 저류부(35)로 이동시킴으로써, 액매 저류부(35)에 저류된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 냉각하는 것이며, 이차 전지 냉각부로서 기능한다. 구체적으로는, 이동부(37)는, 이차 전지(100)가 올려놓여지는 재치부(37a)와, 상기 재치부(37a)를 지지하는 지지부(37b)와, 지지부(37b)를 상단 위치(도 9 참조)와 하단 위치(도 12 참조)의 사이에서 상하 방향으로 이동시키는 구동부(37c)를 가진다.
재치부(37a) 및 지지부(37b)는, 이들에 의해 시험조(32)의 하부 개구(32b)를 닫는 것이 가능한 치수 및 형상을 가진다.
재치부(37a) 및 지지부(37b)가 도 9에 도시되는 상단 위치에 있을 때에는, 이차 전지(100)는 시험조(32)의 내부 공간(32a)에 수용된다. 그와 더불어, 재치부(37a) 및 지지부(37b)는, 시험조(32)의 하부 개구(32b)를 닫는다. 재치부(37a) 및 지지부(37b)가 도 12에 도시되는 하단 위치에 있을 때에는, 재치부(37a)에 올려놓여진 이차 전지(100)는, 액매 저류부(35) 내부의 액매(L)에 전체적으로 가라앉는다.
구동부(37c)는, 지지부(37b)를 이동시키는 것이 가능하면 어떠한 구성을 가져도 되고, 예를 들어, 에어 실린더나 유압 실린더 등을 구비해도 된다.
제어부(9)는, 적어도 이동부(37)를 제어한다. 제어부(9)는, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 이상을 검지하면, 이동부(37)에 대해, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 냉각하도록 제어한다.
구체적으로는, 제어부(9)는, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 1단계째의 이상을 검지했을 때에, 액매 냉각부(6)에 대해 액매(L)를 냉각하도록 제어하고, 그 후, 상기 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 2단계째의 이상을 검지한 경우에, 이동부(37)에 대해 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)로 이동시켜 이차 전지(100)를 액매(L)에 가라앉혀 냉각하도록 제어한다. 한편, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 2단계째의 이상을 검지하지 않은 경우에는, 제어부(9)는, 이동부(37)에 대한 제어를 행하지 않고 대기한다.
상기와 같이 구성된 시험 장치(31)를 이용하여 이차 전지(100)의 시험을 행하는 경우, 상기 이차 전지(100)에 이상이 발생했을 때에, 액매(L)는 냉각되고, 그 후에 이차 전지(100)는 액매 저류부(35)로 이동되어 상기 이차 전지(100)는 액매에 가라앉는다.
구체적으로는, 도 10의 플로차트의 순서대로 이차 전지(100)를 액매(L)에 가라앉혀 냉각한다.
우선, 단계 S11에 있어서 이차 전지(100)의 시험을 개시한다. 시험 개시시에서는, 이동부(37)의 재치부(37a) 및 지지부(37b)는 도 9에 도시되는 상단 위치에 배치되고, 재치부(37a) 위의 이차 전지(100)는, 시험조(32)에 수용되어 있다. 그리고 시험 개시와 더불어, 이상 검지부(4)의 온도 측정부(4a)는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 이차 전지(100)의 표면 온도, 즉 전지 온도(θB)(도 3 참조)의 모니터링을 개시하며, 시험 종료까지 모니터링을 계속한다. 그리고 단계 S12에 도시되는 바와 같이, 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)에 도달했는지의 여부를 이상 검지부(4)의 판정부(4b)에서 판정한다.
판정부(4b)가 전지 온도(θB)가 제1 이상 기준값(θA1)(도 3 참조)에 도달했다고 판정한 경우(도 3에 도시되는 시간(t1)일 때)에는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 단계 S13에 있어서, 제어부(9)는, 액매 냉각부(6)에 대해 액매(L)를 냉각하도록 제어한다. 구체적으로는, 제어부(9)는, 액매 냉각부(6)의 전자 밸브(6c)에 대해 상기 전자 밸브(6c)를 열도록 제어한다. 이에 의해, 탱크(6a) 내부의 액체 질소 등의 냉각 유체는, 도 11에 도시되는 바와 같이 전자 밸브(6c)를 통과하여 열교환기(6b)로 도입되고, 상기 열교환기(6b)에 있어서 액매 저류부(35)의 내부의 액매(L)와 열교환한다. 그 결과, 액매(L)가 -30℃의 극저온까지 냉각된다. 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)는, 액매 저류부(35)에 저류된 상태로 유지된다.
그 후, 이차 전지(100)의 이상이 해소되지 않아 전지 온도(θB)가 상승함으로써, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)(도 3 참조)에 도달한 경우(도 3에 도시되는 시간(t2)일 때)에는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 판정부(4b)는, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)(도 3 참조)에 도달한 것을 판정한다(단계 S14).
이 경우에는, 단계 S15에 있어서, 제어부(9)는, 이동부(37)에 대해, 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)에 이동시키도록 제어한다. 구체적으로는, 제어부(9)는, 구동부(37c)에 대해 지지부(37b)를 하강시키도록 제어한다. 이에 의해, 이차 전지(100)는, 도 12에 도시되는 바와 같이, 재치부(37a)에 올려놓여진 상태로 재치부(37a) 및 지지부(37b)와 더불어 액매 저류부(35) 내부의 냉각된 액매(L)에 가라앉는다. 이에 의해, 이차 전지(100)는, 액매 저류부(35)에 저류된 액매(L)에 전체적으로 잠김으로써 급속히 냉각된다.
한편, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)에 도달되어 있지 않은 경우에는, 판정부(4b)는, 전지 온도(θB)가 제2 이상 기준값(θA2)에 도달되어 있지 않다고 판정한다(단계 S14의 NO의 경우). 이 경우에는, 제어부(9)는, 이동부(37)에 대한 제어를 행하지 않고 대기하므로, 이동부(37)에 의한 이차 전지(100)의 이동은 행해지지 않는다.
이차 전지(100)의 이동이 완료한 후, 시험 장치(31)는, 단계 S16과 같이 이차 전지(100)의 시험을 강제 종료하고, 모든 동작을 종료한다.
(제2 실시 형태의 특징)
(1) 제2 실시 형태의 시험 장치(31)에서는, 제어부(9)는, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 이상을 검지하면, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 냉각하도록 이동부(37)(이차 전지 냉각부)를 제어한다.
따라서, 시험 중에 시료인 이차 전지(100)의 온도가 급속히 상승하는 등의 이상이 발생한 경우, 이상 검지부(4)가 그 이상을 검지한다. 그때, 이동부(37)는, 액매 냉각부(6)에 의해 냉각된 액매(L)에 이차 전지(100)를 가라앉힘으로써 상기 이차 전지(100)를 냉각한다. 이에 의해, 냉각된 액매(L)를 이용하여 이차 전지(100)를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 그 결과, 이차 전지(100)의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
(2) 제2 실시 형태의 시험 장치(31)에서는, 제어부(9)는, 이상 검지부(4)에 의한 이차 전지(100)의 1단계째의 이상 검지에 의거하여, 액매(L)를 냉각하도록 액매 냉각부(6)를 제어하고, 상기 이상 검지부(4)에 의한 이차 전지(100)의 2단계째의 이상 검지에 의거하여, 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)로 이동시킴으로써 상기 이차 전지(100)를 액매 저류부(35) 내부의 액매(L)로 냉각하도록 이동부(37)(즉, 이차 전지 냉각부)를 제어한다. 따라서, 시험 중에 시료인 이차 전지(100)의 온도가 급속히 상승하는 등의 이상이 발생했을 때에는, 우선, 1단계째의 이상이 이상 검지부(4)에서 검지되었을 때에, 이차 전지(100)를 냉각하기 위한 액매가 액매 냉각부(6)에 의해 냉각되고, 이어서, 2단계째의 이상이 검지되었을 때에, 이차 전지(100)가 이동부(37)에 의해 액매 저류부(35)로 이동되어 냉각된 액매에 가라앉는다. 그로 인해, 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지(100)를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 이에 의해, 이차 전지(100)의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
또, 제2 실시 형태의 시험 장치(31)에서는, 이차 전지(100)를 시험조(32)로부터 액매 저류부(35)로 이동시켜 이차 전지(100)를 액매(L)에 가라앉히므로, 시험조(32)는 액매(L)에 접촉하지 않는다. 그로 인해, 시험조(32)를 이차 전지(100)의 냉각 전과 같은 상태로 유지하는 것이 가능하고, 시험의 재개를 조기에 행하는 것이 가능해진다.
한편, 1단계째의 이상이 발생하더라도 2단계째의 이상이 발생하지 않은 경우에는 이차 전지(100)를 액매(L)에 가라앉히지 않은 상태로 대기하므로, 이차 전지(100)를 액매(L)에 가라앉히는 빈도를 억제하는 것이 가능해져, 그 결과, 이차 전지(100)의 시험을 중단하는 횟수를 저감시키는 것이 가능해진다.
(제2 실시 형태의 변형예)
(A) 상기의 제2 실시 형태의 시험 장치(31)에서는, 이상 검지부(4)는 2단계로 이차 전지(100)의 이상을 검지하고, 제어부(9)는 1단계째의 이상이 검지되었을 때에 액매 냉각부(6)에 대해 액매(L)를 냉각하도록 제어하고, 2단계째의 이상이 검지되었을 때에 이동부(37)에 대해 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)로 이동시키도록 제어하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 변형예로서, 이상 검지부(4)가 이차 전지(100)의 이상을 1도 검지했을 때에, 제어부(9)가 액매 냉각부(6)에 대해 액매를 냉각하도록 제어하고, 그 후에 계속해서 이동부(37)에 대해 이차 전지(100)를 액매 저류부(35)로 이동시키도록 제어함으로써, 일련의 제어를 실행하도록 해도 된다.
또는, 액매 냉각부(6)는, 이상 검지부(4)가 이상을 검지하기 전에 미리 액매(L)를 냉각해도 된다.
(B) 상기의 제2 실시 형태의 시험 장치(31)에서는, 액매 냉각부(6)는, 액화 가스 등의 냉각 유체와 액매(L)를 열교환하여 액매(L)를 냉각하는 구성을 가지고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 상기의 제1 실시 형태의 변형예(C)(도 6 참조)와 마찬가지로, 도 13에 도시되는 변형예와 같이, 액매 냉각부(41)로서, 2개의 냉동 사이클(42, 43)을 가지는 이원 냉동 유닛을 채용해도 된다.
이 도 13에 도시되는 액매 냉각부(41)도, 상기 도 6의 액매 냉각부(11)와 마찬가지로, 저온측 냉동 사이클(42)과, 고온측 냉동 사이클(43)을 가진다. 구체적으로는, 저온측 냉동 사이클(42)은, 저온측 증발기(42a)와, 저온측 응축기(42b)와, 압축기(42c)와, 팽창 밸브(42d)를 가지고, 이들이 배관에 의해 순차적으로 연결됨으로써, 저온측 냉매가 순환하는 닫힌 냉매 회로가 형성된다. 그리고 고온측 냉동 사이클(43)은, 고온측 응축기(43a)와, 고온측 증발기(43b)와, 압축기(43c)와, 팽창 밸브(43d)를 가지고, 이들이 배관에 의해 순차적으로 연결됨으로써, 고온측 냉매가 순환하는 닫힌 냉매 회로가 형성된다. 고온측 응축기(43a)는, 고온측 냉매와 외부로부터 도입되는 공기 또는 물의 열교환을 행한다. 고온측 증발기(43b)는, 저온측 응축기(42b)와의 사이에서 열교환을 행한다.
도 13에 도시되는 변형예에 있어서도, 상기 도 6의 액매 냉각부(11)와 마찬가지로, 액매 냉각부(41)가 2개의 냉동 사이클을 가지는 이원 냉동 유닛이므로, 이원 냉동 사이클에 의해, 액매(L)를 -30℃ 이하의 극저온까지 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
(C) 상기 제2 실시 형태의 시험 장치(31)에서는, 상기 제1 실시 형태의 시험 장치(1)와 마찬가지로, 이상 검지부(4)는 이차 전지의 온도에 의해 이차 전지(100)의 이상을 검지하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 이상 검지부는 이차 전지의 온도 이외의 다른 방법에 의한 검지, 예를 들어 이차 전지의 임피던스의 변화의 검지 등에 의해 이차 전지의 이상을 검지하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 구체적 실시 형태에는 이하의 구성을 가지는 발명이 주로 포함되어 있다.
상기의 실시 형태의 이차 전지의 시험 장치는, 시료인 이차 전지의 시험을 행하는 시험 장치로서, 상기 이차 전지를 수용하는 시험조와, 상기 이차 전지의 이상을 검출하는 이상 검지부와, 상기 이차 전지를 냉각하기 위한 액매를 냉각하는 액매 냉각부와, 상기 액매를 이용하여 상기 이차 전지를 냉각하는 이차 전지 냉각부와, 상기 이상 검지부가 상기 이차 전지의 이상을 검지하면, 상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 이용하여 상기 이차 전지를 냉각하도록 상기 이차 전지 냉각부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 시험 중에 시료인 이차 전지의 온도가 급속히 상승하는 등의 이상이 발생한 경우, 이상 검지부가 그 이상을 검지한다. 그때, 이차 전지 냉각부는, 액매 냉각부에 의해 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 냉각한다. 이에 의해, 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 그 결과, 이차 전지의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
또, 상기 제어부는, 상기 이상 검지부에 의한 상기 이차 전지의 1단계째의 이상 검지에 의거하여, 상기 액매를 냉각하도록 상기 액매 냉각부를 제어하고, 상기 이상 검지부에 의한 상기 이차 전지의 2단계째의 이상 검지에 의거하여, 상기 액매를 이용해 상기 이차 전지를 냉각하도록 상기 이차 전지 냉각부를 제어하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 우선, 1단계째의 이상이 이상 검지부에서 검지되었을 때에는, 이차 전지를 냉각하기 위한 액매가 액매 냉각부에 의해 냉각되고, 그 후, 2단계째의 이상이 검지된 경우에는, 이차 전지 냉각부는 상기 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 냉각한다. 그로 인해, 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 급속히 냉각해, 이차 전지의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능하다. 게다가, 1단계째의 이상이 발생하더라도 2단계째의 이상이 발생하지 않은 경우에는 액매를 이용하여 이차 전지를 냉각하지 않는 상태로 대기하는 것이 가능하므로, 액매를 사용하는 빈도를 억제하는 것이 가능해져, 그 결과, 이차 전지의 시험을 중단하는 횟수를 저감시키는 것이 가능해진다.
또, 상기 이상 검지부는, 상기 이차 전지의 온도를 측정하는 온도 측정부를 가지고 있고, 상기 이상 검지부는, 상기 이차 전지의 온도가 제1 이상 기준값에 도달했을 때에 상기 1단계째의 이상을 검지하며, 상기 이차 전지의 온도가 상기 제1 이상 기준값보다 높은 제2 이상 기준값에 도달했을 때에 상기 2단계째의 이상을 검지하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 이상 검지부는, 이차 전지의 온도에 의해 이상을 검지한다. 즉, 이 이상 검지부는, 이차 전지의 온도가 제1 이상 기준값에 도달했을 때에 1단계째의 이상을 검지하고, 이차 전지의 온도가 제1 이상 기준값보다 높은 제2 이상 기준값에 도달했을 때에 2단계째의 이상을 검지한다. 이에 의해, 이차 전지의 온도가 상승함에 따라, 액매 냉각부에 의해 액매를 냉각하는 동작을 행한 후, 상기 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
상기 이차 전지 냉각부는, 상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 상기 이차 전지에 공급함으로써 상기 이차 전지를 냉각하는 액매 공급부인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 액매 공급부가 액매 냉각부에 의해 냉각된 액매를 이차 전지에 공급함으로써, 이차 전지를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 그 결과, 이차 전지의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
또, 상기 이차 전지가 올려놓여지는 재치부를 더 구비하고, 상기 재치부는, 상기 이차 전지가 올려놓여지는 저벽과, 상기 이차 전지의 주위를 덮음으로써 상기 저벽과 더불어 공간부를 형성하는 둘레벽을 가지고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 액매가 재치부의 저벽에 올려놓여진 이차 전지에 대해 공급되었을 때, 액매는 저벽과 둘레벽으로 둘러싸인 공간부에 모인다. 이차 전지가 이 공간부에 모인 액매에 잠김으로써, 이차 전지를 더욱 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 저류하는 액매 저류부를 더 구비하고 있고, 상기 이차 전지 냉각부는, 상기 이차 전지를 상기 액매가 저류된 상기 액매 저류부로 이동시킴으로써 상기 이차 전지를 냉각하는 이동부인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 이동부는, 이차 전지를 액매 저류부로 이동시킴으로써, 액매 냉각부에 의해 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 급속히 냉각하는 것이 가능하다. 그 결과, 이차 전지의 발화나 폭발을 방지하는 것이 가능해진다.
또, 상기 액매 냉각부는, 상기 액매를 -30~-60℃까지 냉각하는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 액매 냉각부에 의해 -30~-60℃의 극저온까지 냉각된 액매를 이용하여 이차 전지를 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
또, 상기 액매 냉각부는, 상기 액매와 상기 액매를 냉각하는 냉각 유체의 사이에서 열교환을 행하는 열교환기를 가지는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 액매를 열교환기를 개재하여 냉각 유체와의 사이에서 열교환을 행함으로써, 액매를 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
또, 상기 냉각 유체는, 액화 가스인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 액매를 액화 가스와의 사이에서 열교환을 행함으로써, 액매를 극저온까지 급속히 냉각하는 것이 가능하다.
또, 상기 액매 냉각부는, 2개의 냉동 사이클을 가지는 이원 냉동 유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 이원 냉동 사이클에 의해, 액매를 급속히 극저온까지 냉각하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 시료인 이차 전지의 시험을 행하는 시험 장치로서,
    상기 이차 전지를 수용하는 시험조와,
    상기 이차 전지의 이상을 검출하는 이상 검지부와,
    상기 이차 전지를 냉각하기 위한 액매를 냉각하는 액매 냉각부와,
    상기 액매를 이용하여 상기 이차 전지를 냉각하는 이차 전지 냉각부와,
    상기 이상 검지부가 상기 이차 전지의 이상을 검지하면, 상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 이용하여 상기 이차 전지를 냉각하도록 상기 이차 전지 냉각부를 제어하는 제어부를 구비하는, 이차 전지의 시험 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 이상 검지부에 의한 상기 이차 전지의 1단계째의 이상 검지에 의거하여, 상기 액매를 냉각하도록 상기 액매 냉각부를 제어하고, 상기 이상 검지부에 의한 상기 이차 전지의 2단계째의 이상 검지에 의거하여, 상기 액매를 이용해 상기 이차 전지를 냉각하도록 상기 이차 전지 냉각부를 제어하는, 이차 전지의 시험 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이상 검지부는, 상기 이차 전지의 온도를 측정하는 온도 측정부를 가지고 있고,
    상기 이상 검지부는, 상기 이차 전지의 온도가 제1 이상 기준값에 도달했을 때에 상기 1단계째의 이상을 검지하며, 상기 이차 전지의 온도가 상기 제1 이상 기준값보다 높은 제2 이상 기준값에 도달했을 때에 상기 2단계째의 이상을 검지하는, 이차 전지의 시험 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 전지 냉각부는, 상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 상기 이차 전지에 공급함으로써 상기 이차 전지를 냉각하는 액매 공급부인, 이차 전지의 시험 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이차 전지가 올려놓여지는 재치부(載置部)를 더 구비하고,
    상기 재치부는, 상기 이차 전지가 올려놓여지는 저벽과, 상기 이차 전지의 주위를 덮음으로써 상기 저벽과 더불어 공간부를 형성하는 둘레벽을 가지고 있는, 이차 전지의 시험 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액매 냉각부에 의해 냉각된 상기 액매를 저류하는 액매 저류부를 더 구비하고 있고,
    상기 이차 전지 냉각부는, 상기 이차 전지를 상기 액매가 저류된 상기 액매 저류부로 이동시킴으로써 상기 이차 전지를 냉각하는 이동부인, 이차 전지의 시험 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액매 냉각부는 상기 액매를 -30~-60℃까지 냉각하는, 이차 전지의 시험 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액매 냉각부는 상기 액매와 상기 액매를 냉각하는 냉각 유체의 사이에서 열교환을 행하는 열교환기를 가지는, 이차 전지의 시험 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 냉각 유체는 액화 가스인, 이차 전지의 시험 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액매 냉각부는 2개의 냉동 사이클을 가지는 이원 냉동 유닛을 구비하고 있는, 이차 전지의 시험 장치.
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