(57)【要約】【課題】電池の内部短絡時の状態量を精度良く再現し、内部短絡による発熱現象を精度良く計測する。【解決手段】内部短絡状態量の計測装置１０は、複数の分割体１１と、複数の分割体１１を電気的に接続する閉回路１２と、電流センサ１３と、電圧センサ１４と、熱量センサ１５と、断熱部材１６と、短絡部材１７とを備える。複数の分割体１１は、電池において積層配置された複数のセル２１を積層方向に分割することによって得られたようにモデル化されている。短絡部材１７は、複数の分割体１１のいずれか１つを短絡させる。処理装置１９は、短絡部材１７により内部短絡された短絡分割体２３において第２電圧センサ１４ｂによって検出される端子電圧に基づき、内部短絡抵抗の電圧降下を計測する。処理装置１９は、内部短絡抵抗の電圧降下のデータに基づいて、短絡抵抗値と電圧降下速度の対応関係のマップを参照して、内部短絡抵抗の電圧降下に対応する短絡抵抗値を取得する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池を形成する複数のセルを分割することによって得られたようにモデル化された複数のセルから成る複数の分割体と、
前記複数の分割体を電気的に接続する閉回路と、
前記複数の分割体の各々に設けられる熱量センサと、
前記閉回路において隣り合う適宜の２つの前記分割体の間に設けられる電流センサと、
前記複数の分割体のいずれか１つを短絡させる短絡部材と
を備える
ことを特徴とする内部短絡状態量の計測装置。
【請求項２】
電池モジュールを形成する複数の組電池を分割することによって得られたようにモデル化された複数の組電池から成る複数の分割体と、
前記複数の組電池を電気的に接続する閉回路と、
前記分割体の各々に設けられる熱量センサと、
前記閉回路において隣り合う適宜の２つの前記分割体の間に設けられる電流センサと、
前記複数の分割体のいずれか１つを短絡させる短絡部材と
を備える
ことを特徴とする内部短絡状態量の計測装置。
【請求項３】
前記複数の分割体の各々に設けられる電圧センサを備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項４】
前記複数の分割体の各々の表面に設けられる温度センサと、
前記温度センサによって検出された温度に基づいて熱流を計測する熱流計測部と
を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項５】
前記複数の分割体は、短絡位置に対応する容量比を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項６】
前記電流センサは、非接触型電流センサである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項７】
前記短絡部材は、前記複数の分割体のいずれか１つを貫通することによって短絡させる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項８】
前記短絡部材は、前記複数の分割体のいずれか１つを貫通するように差し込まれる棒状部材である
ことを特徴とする請求項７に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項９】
前記複数の分割体の各々を断熱状態に維持する断熱部材を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の内部短絡状態量の計測装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の内部短絡状態量の計測装置における前記複数の分割体のうち前記短絡部材によって短絡された短絡分割体に局所的に流れる内部短絡電流を取得するステップと、
前記複数の分割体のうち前記短絡分割体以外から前記短絡分割体に流れる電流を前記電流センサによって検出するステップと、
前記内部短絡電流と、前記電流センサによって検出された電流とを加算することによって、前記短絡分割体に流れる総電流を算出するステップと、
前記総電流によるジュール熱を算出するステップと、
前記熱量センサによって検出された前記短絡分割体の熱量から前記ジュール熱を減じることによって、反応熱を算出するステップと
を含む
ことを特徴とする内部短絡状態量の計測方法。
【請求項１１】
請求項３に記載の内部短絡状態量の計測装置における前記複数の分割体のうち前記短絡部材によって短絡された短絡分割体の電圧降下を前記電圧センサによって検出するステップと、
前記短絡分割体と前記短絡分割体に接続された外部抵抗とを備える閉回路において検出された前記外部抵抗の電圧降下の時間経過に応じた変化と前記外部抵抗の抵抗値との対応関係のマップと、前記電圧センサによって検出された前記電圧降下の時間経過に応じた変化のデータとにより、前記短絡分割体の内部短絡抵抗値を取得するステップと、
前記短絡分割体の起電力Ｅ、内部抵抗値Ｒｉ及び内部短絡抵抗値Ｒｓによる下記数式（１）に基づいて、前記短絡分割体に局所的に流れる内部短絡電流Ｉｓを算出するステップと
を含む
ことを特徴とする内部短絡状態量の計測方法。
【数１】
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部短絡状態量の計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池を加圧する加圧平板と、加圧平板から所定長さだけ突出して電池に突き刺さる突出部とを備える内部短絡試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１１３２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る内部短絡試験装置は、電池の内部短絡の発生有無を判定するために、電池に突出部を突き刺しながら電池の電圧降下を検出する。しかしながら、電圧降下を検出するだけでは、内部短絡時の短絡特性及び短絡挙動を詳細に解析することは困難である。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電池の内部短絡時の状態量を精度良く再現し、内部短絡による発熱現象を精度良く計測することが可能な内部短絡状態量の計測装置及び計測方法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】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る内部短絡状態量の計測装置（例えば、実施形態での内部短絡状態量の計測装置１０）は、電池（例えば、実施形態での電池２０）を形成する複数のセル（例えば、実施形態でのセル２１）を分割することによって得られたようにモデル化された複数のセル（例えば、実施形態でのセル２１）から成る複数の分割体（例えば、実施形態での分割体１１）と、前記複数の分割体を電気的に接続する閉回路（例えば、実施形態での閉回路１２）と、前記複数の分割体の各々に設けられる熱量センサ（例えば、実施形態での熱量センサ１５）と、前記閉回路において隣り合う適宜の２つの前記分割体の間に設けられる電流センサ（例えば、実施形態での電流センサ１３）と、前記複数の分割体のいずれか１つを短絡させる短絡部材（例えば、実施形態での短絡部材１７）とを備える。
【０００７】
（２）本発明の一態様に係る内部短絡状態量の計測装置（例えば、実施形態での内部短絡状態量の計測装置１０）は、電池モジュールを形成する複数の組電池を分割することによって得られたようにモデル化された複数の組電池から成る複数の分割体（例えば、実施形態での分割体１１）と、前記複数の組電池を電気的に接続する閉回路（例えば、実施形態での閉回路１２）と、前記分割体の各々に設けられる熱量センサ（例えば、実施形態での熱量センサ１５）と、前記閉回路において隣り合う適宜の２つの前記分割体の間に設けられる電流センサ（例えば、実施形態での電流センサ１３）と、前記複数の分割体のいずれか１つを短絡させる短絡部材（例えば、実施形態での短絡部材１７）とを備える。
【０００８】
（３）上記（１）又は（２）に記載の内部短絡状態量の計測装置は、前記複数の分割体の各々に設けられる電圧センサ（例えば、実施形態での電圧センサ１４）を備えてもよい。
【０００９】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の内部短絡状態量の計測装置は、前記複数の分割体の各々の表面に設けられる温度センサ（例えば、実施形態での温度センサ１８）と、前記温度センサによって検出された温度に基づいて熱流を計測する熱流計測部（例えば、実施形態での処理装置１９）とを備えてもよい。
【００１０】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の内部短絡状態量の計測装置では、前記複数の分割体は、短絡位置に対応する容量比を有してもよい。
【００１１】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の内部短絡状態量の計測装置では、前記電流センサは、非接触型電流センサであってもよい。
【００１２】
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の内部短絡状態量の計測装置では、前記短絡部材は、前記複数の分割体のいずれか１つを貫通することによって短絡させてもよい。
【００１３】
（８）上記（７）に記載の内部短絡状態量の計測装置では、前記短絡部材は、前記複数の分割体のいずれか１つを貫通するように差し込まれる棒状部材（例えば、実施形態での短絡部材１７）であってもよい。
【００１４】
（９）上記（１）から（８）のいずれか１つに記載の内部短絡状態量の計測装置では、前記複数の分割体の各々を断熱状態に維持する断熱部材（例えば、実施形態での断熱部材１６）を備えてもよい。
【００１５】
（１０）本発明の一態様に係る内部短絡状態量の計測方法は、上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の内部短絡状態量の計測装置における前記複数の分割体のうち前記短絡部材によって短絡された短絡分割体（例えば、実施形態での短絡分割体２３）に局所的に流れる内部短絡電流（例えば、実施形態での内部短絡電流Ｉｓ）を取得するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０２）と、前記複数の分割体のうち前記短絡分割体以外から前記短絡分割体に流れる電流（例えば、実施形態での第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２）を前記電流センサによって検出するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０５）と、前記内部短絡電流と、前記電流センサによって検出された電流とを加算することによって、前記短絡分割体に流れる総電流（例えば、実施形態での短絡電流Ｉ）を算出するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０５）と、前記総電流によるジュール熱（例えば、実施形態でのジュール熱（∫Ｗｊ・ｄｔ））を算出するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０６）と、前記熱量センサによって検出された前記短絡分割体の熱量（例えば、実施形態での発熱量（∫Ｗｃ・ｄｔ））から前記ジュール熱を減じることによって、反応熱（例えば、実施形態での化学反応熱（∫Ｗｃｈｅｍ・ｄｔ））を算出するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０６）とを含む。
【００１６】
（１１）本発明の一態様に係る内部短絡状態量の計測方法は、上記（３）に記載の内部短絡状態量の計測装置における前記複数の分割体のうち前記短絡部材によって短絡された短絡分割体（例えば、実施形態での短絡分割体２３）の電圧降下を前記電圧センサによって検出するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０１）と、前記短絡分割体と前記短絡分割体に接続された外部抵抗（例えば、実施形態での外部抵抗３２）とを備える閉回路（例えば、実施形態での閉回路１２）において検出された前記外部抵抗の電圧降下の時間経過に応じた変化と前記外部抵抗の抵抗値（例えば、実施形態での抵抗値Ｒ）との対応関係のマップと、前記電圧センサによって検出された前記電圧降下の時間経過に応じた変化のデータとにより、前記短絡分割体の内部短絡抵抗値を取得するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０１）と、前記短絡分割体の起電力Ｅ、内部抵抗値Ｒｉ及び内部短絡抵抗値Ｒｓによる下記数式（１）に基づいて、前記短絡分割体に局所的に流れる内部短絡電流Ｉｓを算出するステップ（例えば、実施形態でのステップＳ０２）とを含む。
【００１７】
【数１】
2020167049.tif 000003
【発明の効果】
【００１８】
上記（１）によれば、複数の分割体は電池を形成する複数のセルを分割することによって得られたようにモデル化されている。これにより、仮想的な電池の所望の位置における所望のセル数分のみを独立的に的確に短絡させることができる。例えば複数のセルが積層配置されて形成された電池の場合、面内方向及び積層方向の各位置における所望のセル層数分のみを短絡させることができる。さらに、短絡させるセルの容量、厚み、表面積、体積及び密度等を任意に設定することができるとともに、再現性のよい短絡試験を実施することができる。
さらに、隣り合う分割体間に配置される電流センサを備えることによって、短絡した分割体に対して他の分割体から流れる電流を検出することができる。さらに、各分割体に設けられる熱量センサを備えることによって、短絡した分割体に発生する総熱量を検出することができる。
これらにより、電池の内部短絡時の状態量を精度良く再現し、内部短絡による発熱現象を精度良く計測することができる。
【００１９】
上記（２）によれば、複数の分割体は電池モジュールを形成する複数の組電池を分割することによって得られたようにモデル化されている。これにより、仮想的な電池モジュールの所望の位置における所望の組電池数分のみを独立的に的確に短絡させることができる。さらに、短絡させる組電池の容量、厚み、表面積、体積及び密度等を任意に設定することができるとともに、再現性のよい短絡試験を実施することができる。
さらに、隣り合う分割体間に配置される電流センサを備えることによって、短絡した分割体に対して他の分割体から流れる電流を検出することができる。さらに、各分割体に設けられる熱量センサを備えることによって、短絡した分割体に発生する総熱量を検出することができる。
これらにより、電池モジュールの内部短絡時の状態量を精度良く再現し、内部短絡による発熱現象を精度良く計測することができる。
【００２０】
さらに、上記（３）の場合、各分割体に設けられる電圧センサを備えることによって、短絡した分割体の電圧降下を検出することができる。
【００２１】
さらに、上記（４）の場合、隣り合う分割体の境界面を流れる熱流を計測することができ、内部短絡時の温度分布を精度良く推定することができる。
【００２２】
さらに、上記（５）の場合、複数の分割体（例えば、３分割された分割体など）の容量比に応じて任意の短絡位置を容易にモデル化することができる。
【００２３】
さらに、上記（６）の場合、非接触型電流センサ、例えば磁場変換型の電流センサなどを備えることによって、抵抗を挿入する必要無しに電流を精度良く計測することができる。
【００２４】
さらに、上記（７）の場合、短絡部材を貫通させることによって所望の分割体を的確に再現性良く短絡させることができる。
【００２５】
さらに、上記（８）の場合、棒状部材によって、所望の分割体を的確に貫通させ、再現性良く短絡させることができる。
【００２６】
さらに、上記（９）の場合、各分割体に設けられる断熱部材を備えることによって、短絡した分割体に発生する総熱量の検出精度を向上させることができる。
【００２７】
上記（１０）によれば、短絡分割体に流れる総電流によってジュール熱を算出するとともに、熱量センサによって検出された短絡分割体の熱量からジュール熱を減じることによって、反応熱を算出する。これにより、内部短絡時の総熱量において、ジュール熱と、例えば内部の燃焼及び分解に伴う発熱などの反応熱とを区別して把握することができ、内部短絡時の短絡特性及び短絡挙動を詳細に解析することができる。
【００２８】
上記（１１）によれば、内部短絡及び外部短絡において等価回路が同一であることに基づいて、予め記憶又は測定により取得された外部抵抗の電圧降下と抵抗値との対応関係のマップを参照して、内部短絡時に検出された電圧降下に対応する内部短絡抵抗値を取得する。これにより、内部短絡時の適正な内部抵抗値及び内部短絡抵抗値を直接的に検出することができない場合であっても、内部短絡時の発熱又は発生ガスによる破損等に応じた不規則な内部状態の変化を包含する電圧挙動に基づいて、適正な内部短絡抵抗値を間接的に取得することができる。
また、内部短絡抵抗値に基づいて算出される内部短絡電流を用いて、ジュール熱の算出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置の構成を模式的に示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置における複数の分割体によって仮想的に構成される電池を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体の内部短絡及び外部短絡において同一となる等価回路を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置によって取得された短絡分割体の外部抵抗における電圧降下の時間変化と外部抵抗の抵抗値との対応関係の例を示すグラフ図。
【図５】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置によって取得された短絡分割体の外部抵抗における電圧降下速度と外部抵抗の抵抗値との対応関係の例を示すグラフ図。
【図６】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における円筒伝熱モデルの短絡部材及び複数の円筒体領域を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における円筒伝熱モデルによって取得された温度データ（複数の円筒体領域の温度変化データ）の例を示すグラフ図。
【図８】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体の放電試験によって得られた放電容量及び試験温度の対応関係の例を示すグラフ図。
【図９】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体の内部抵抗値、温度及び容量の対応関係の例を示すグラフ図。
【図１０】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体の起電力及び容量の対応関係の例を示すグラフ図。
【図１１】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法のフローチャート。
【図１２】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置によって取得された短絡分割体の端子電圧と各分割体の熱流との時間経過に応じた変化の例を示すグラフ図。
【図１３】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置によって取得された短絡分割体の端子電圧と各分割体から短絡分割体に流れる電流との時間経過に応じた変化の例を示すグラフ図。
【図１４】本発明の実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置によって取得された短絡分割体の端子電圧と短絡部材及び各分割体の温度との時間経過に応じた変化の例を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の内部短絡状態量の計測装置及び計測方向の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置の構成を模式的に示す図である。図２は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置における複数の分割体によって仮想的に構成される電池を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、内部短絡状態量の計測装置１０は、複数の分割体１１と、閉回路１２と、複数の電流センサ１３と、複数の電圧センサ１４と、複数の熱量センサ１５と、複数の断熱部材１６と、短絡部材１７と、複数の温度センサ１８と、処理装置１９とを備える。
【００３１】
複数の分割体１１は、例えば図２に示す仮想的な電池２０を構成する複数のセル２１を備える。複数の分割体１１は、電池２０において積層配置された複数のセル２１を積層方向Ｓに分割することによって得られたようにモデル化されている。
複数の分割体１１は、例えば３つの分割体１１である。３つの分割体１１は、仮想的な電池２０において積層方向Ｓに順次に配置される第１分割体２２と、第２分割体２３と、第３分割体２４とである。３つの分割体１１のうち、例えば、第２分割体２３は短絡部材１７によって短絡される短絡分割体である。
複数の分割体１１の各々の初期容量は既知であり、短絡される分割体１１の初期容量と他の分割体１１の初期容量との比に基づいて、仮想的な電池２０の厚さ方向における短絡位置が設定されている。
【００３２】
複数のセル２１の各々は、例えばラミネートセルなどである。各セル２１は、例えば、セパレータ及び電解液から成る電解質層と、電解質層を厚さ方向の両側から挟み込む正極板及び負極板と、電解質層、正極板及び負極板から成る積層体を内部に収容するラミネートフィルムから成るケースとを備える。
各分割体１１は、１つのセル２１又は厚さ方向に積層されるとともに電気的に並列に接続された複数のセル２１を備える。
閉回路１２は、第１分割体２２と、第２分割体（短絡分割体）２３と、第３分割体２４とを、仮想的な電池２０において想定されている電気的接続（直列接続又は並列接続など）と同一の電気的接続によって接続する。閉回路１２は、各分割体１１よりも導電性が高い材料（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇなどの金属）によって各分割体１１を接続する。
【００３３】
複数の電流センサ１３は、閉回路１２において隣り合う適宜の２つの分割体１１の間に設けられている。各電流センサ１３は、例えば、非接触型電流センサである。例えば、ホール素子等の磁場−電流変換素子を用いた非接触型電流センサによれば、回路中に抵抗を挿入する必要がなく、短絡電流が大電流の場合であっても、精度良く電流を計測することができる。例えば、複数の電流センサ１３は、第１電流センサ１３ａ及び第２電流センサ１３ｂである。
第１電流センサ１３ａは、第１分割体２２と短絡分割体２３との間に配置されている。第１電流センサ１３ａは、短絡分割体２３の短絡時に第１分割体２２から短絡分割体２３に流れる電流（第１電流）Ｉ１を検出する。
第２電流センサ１３ｂは、第３分割体２４と短絡分割体２３との間に配置されている。第２電流センサ１３ｂは、短絡分割体２３の短絡時に第３分割体２４から短絡分割体２３に流れる電流（第２電流）Ｉ２を検出する。
【００３４】
複数の電圧センサ１４は、複数の分割体１１に設けられている。例えば、複数の電圧センサ１４は、第１電圧センサ１４ａ、第２電圧センサ１４ｂ及び第３電圧センサ１４ｃである。
第１電圧センサ１４ａは、第１分割体２２に接続されている。第１電圧センサ１４ａは、第１分割体２２の端子電圧Ｖ１を検出する。
第２電圧センサ１４ｂは、短絡分割体２３に接続されている。第２電圧センサ１４ｂは、短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２を検出する。
第３電圧センサ１４ｃは、第３分割体２４に接続されている。第３電圧センサ１４ｃは、第３分割体２４の端子電圧Ｖ３を検出する。
【００３５】
複数の熱量センサ１５の各々は、例えばサーモパイル又はペルチェ素子等を備える熱流センサである。複数の熱量センサ１５は、複数の分割体１１に設けられている。例えば、複数の熱量センサ１５は、第１熱量センサ１５ａ、第２電熱量センサ１５ｂ及び第３熱量センサ１５ｃである。
第１熱量センサ１５ａは、例えばサーモパイルを備える相対的に低温用の熱量計であって、第１分割体２２の表面に配置されている。第２熱量センサ１５ｂは、例えばペルチェ素子を備える相対的に高温用の熱量計であって、短絡分割体２３の表面に配置されている。第３熱量センサ１５ｃは、例えばサーモパイルを備える相対的に低温用の熱量計であって、第３分割体２４の表面に配置されている。
【００３６】
複数の断熱部材１６は、複数の分割体１１の各々を取り囲むように配置され、各分割体１１を独立的に断熱状態に維持する。例えば、複数の断熱部材１６は、各分割体１１の熱量計設置面を除く分割体表面と、隣り合う適宜の２つの分割体１１の間とに配置されている。
短絡部材１７は、例えば、短絡分割体２３を厚さ方向に貫通することによって短絡分割体２３を内部短絡させる釘状部材である。短絡部材１７は、例えば熱電対等の温度センサ１７ａを備える。
【００３７】
複数の温度センサ１８の各々は、例えば、熱電対、サーミスタ又は測温抵抗体等の接触型温度センサである。複数の温度センサ１８は、複数の分割体１１の各々に配置されている。複数の温度センサ１８は、例えば、各分割体１１において熱量センサ１５が配置される側の表面と断熱部材１６が配置される側の表面とに配置されている。各分割体１１において複数の温度センサ１８が配置される表面は、例えば図２に示す各分割体１１の仮想的な分割面を含む。仮想的な分割面は、例えば図２に示す第１分割体２２と第２分割体２３との境界面及び第２分割体２３と第３分割体２４との境界面である。
【００３８】
処理装置１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能する。処理装置１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）及びタイマー等の電子回路を備える。なお、処理装置１９の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路であってもよい。
処理装置１９は、各電流センサ１３、各電圧センサ１４、各熱量センサ１５及び温度センサ１７ａから出力される検出値の信号に基づいて、後述する内部短絡状態量の計測方法の処理を実行する。また、処理装置１９は、適宜の駆動機構を制御することによって短絡部材１７を駆動制御してもよい。
【００３９】
本実施形態による内部短絡状態量の計測装置１０は上記構成を備えており、次に、内部短絡状態量の計測装置の動作、つまり内部短絡状態量の計測方法について説明する。
【００４０】
＜内部短絡抵抗値Ｒｓの取得＞
以下に、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３の内部短絡抵抗値Ｒｓ（内部短絡抵抗３１の抵抗値Ｒｓ）を取得する方法について説明する。
図３は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体２３の内部短絡及び外部短絡において同一となる等価回路を示す図である。図４は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置１０によって取得された短絡分割体２３の外部抵抗３２における電圧降下の時間変化と外部抵抗３２の抵抗値Ｒとの対応関係の例を示すグラフ図である。図５は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置１０によって取得された短絡分割体２３の外部抵抗３２における電圧降下速度と外部抵抗３２の抵抗値Ｒとの対応関係の例を示すグラフ図である。
【００４１】
短絡部材１７によって内部短絡された短絡分割体２３の内部短絡抵抗値Ｒｓは、例えば短絡部位の温度、面積及び接触抵抗などに応じて変化する。処理装置１９は、短絡部材１７によって内部短絡された短絡分割体２３の内部短絡抵抗値Ｒｓを、第２電圧センサ１４ｂによって検出された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２に基づいて取得する。処理装置１９は、短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２による電圧降下の時間変化のデータに基づき、予め記憶している短絡抵抗値と電圧降下のマップを参照して、内部短絡抵抗値Ｒｓを取得する。予め記憶している短絡抵抗値と電圧降下のマップは、短絡分割体２３に接続された外部抵抗３２の抵抗値Ｒと、外部抵抗３２における電圧降下の経過時間に応じた変化との対応関係のマップである。
【００４２】
処理装置１９は、短絡分割体２３の内部短絡及び外部短絡において等価回路が同一であるとみなして、短絡分割体２３における短絡抵抗値と電圧降下のマップを取得する。
図３に示すように、処理装置１９は、短絡部材１７によって内部短絡された短絡分割体２３の等価回路を、短絡分割体２３の起電力Ｅと、内部短絡抵抗３１と、内部抵抗３３とによって構成する。処理装置１９は、外部抵抗３２によって外部短絡された短絡分割体２３の等価回路を、短絡分割体２３の起電力Ｅと、外部抵抗３２と、内部抵抗３３とによって構成する。つまり、処理装置１９は、内部短絡抵抗３１の抵抗値（内部短絡抵抗値）Ｒｓと外部抵抗３２の抵抗値Ｒとを同一であるとみなす。
【００４３】
処理装置１９は、マップ取得のための計測時に外部抵抗３２の抵抗値Ｒが適宜に変更される場合毎に、第２電圧センサ１４ｂによって検出される端子電圧Ｖ２に基づき、外部抵抗３２の電圧降下を計測する。図４に示すように、例えば外部抵抗３２の抵抗値Ｒが第１抵抗値Ｒ１から第３抵抗値Ｒ２に向かって増大することに伴い、外部抵抗３２の電圧降下速度は低下傾向に変化する。図５に示すように、処理装置１９は、短絡分割体２３における短絡抵抗値（外部抵抗３２の抵抗値Ｒ）と電圧降下速度の対応関係のマップを取得して、ＲＯＭなどに記憶する。
【００４４】
処理装置１９は、短絡部材１７により内部短絡された短絡分割体２３の電圧降下の計測時に第２電圧センサ１４ｂによって検出される端子電圧Ｖ２に基づき、内部短絡抵抗３１の電圧降下を計測する。処理装置１９は、内部短絡抵抗３１の電圧降下のデータに基づいて、短絡抵抗値（外部抵抗３２の抵抗値Ｒ）と電圧降下速度の対応関係のマップを参照して、内部短絡抵抗３１の電圧降下に対応する短絡抵抗値を取得する。処理装置１９は、マップから取得した短絡抵抗値を内部短絡抵抗値Ｒｓとする。
【００４５】
＜内部短絡電流Ｉｓの算出＞
以下に、短絡部材１７によって内部短絡された短絡分割体２３に局所的に流れる内部短絡電流Ｉｓを算出する方法について説明する。
処理装置１９は、下記数式（２）に基づいて、短絡部材１７により内部短絡された短絡分割体２３に流れる内部短絡電流Ｉｓを算出する。下記数式（２）において、内部短絡電流Ｉｓは、短絡分割体２３の起電力Ｅと、内部抵抗値Ｒｉと、内部短絡抵抗値Ｒｓとによって記述されている。短絡分割体２３の内部短絡時の起電力Ｅは、後述するように短絡分割体２３の残容量及び温度に基づいて取得される。短絡分割体２３の内部抵抗値Ｒｉは、後述するように短絡分割体２３の残容量及び温度に基づいて取得される。
【００４６】
【数２】
2020167049.tif 000004
【００４７】
処理装置１９は、例えば、逐次に内部短絡電流Ｉｓを算出する場合には、今回の処理において取得した内部短絡抵抗値Ｒｓｎと、後述するように前回の処理において取得された今回の起電力Ｅｎ及び内部抵抗Ｒｉｎとに基づいて、今回の内部短絡電流Ｉｓｎを算出する。
【００４８】
＜放電可能容量Ｑｅｆｆの算出＞
以下に、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３の放電可能容量Ｑｅｆｆを算出する方法について説明する。
図６は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における円筒伝熱モデルの短絡部材１７及び複数の円筒体領域を示す断面図である。図７は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における円筒伝熱モデルによって取得された温度データ（複数の円筒体領域の温度変化データ）の例を示すグラフ図である。図８は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体２３の放電試験によって得られた放電容量及び試験温度の対応関係の例を示すグラフ図である。
【００４９】
処理装置１９は、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３に対して円筒伝熱モデルを用いて時間経過に応じた内部温度の変化のデータ（温度データ）を取得する。図６に示すように、円筒伝熱モデルは、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３を、短絡部材１７を中心とする円筒体４０にモデル化する。円筒体４０の体積は短絡分割体２３の体積と同一である。円筒体４０は、複数の同芯の円筒体領域に区分されている。複数の円筒体領域の各々の径方向厚みＨは同一である。複数の円筒体領域は、短絡部材１７に接する短絡領域４１と、短絡領域４１から径方向外方に向かって順次に配置される複数の円筒体４２（１），…，４２（ｍ）とを備える。なお、ｍは所定の自然数である。短絡領域４１は、短絡に伴って発熱する。短絡領域４１に発生した熱は、短絡部材１７及び複数の円筒体４２（１），…，４２（ｍ）へと伝わる。
【００５０】
処理装置１９は、温度センサ１７ａによって検出された短絡部材１７の温度Ｔｐと、下記数式（２）とに基づいて、短絡領域４１から短絡部材１７へ伝熱した熱量Ｐｐを算出する。なお、下記数式（３）において、短絡部材１７の温度Ｔｐは、短絡領域４１から短絡部材１７へ伝熱した熱量Ｐｐと、時間間隔Δｔと、短絡部材１７の比熱Ｃｐと、短絡部材１７の重量Ｍｐとによって記述されている。
【００５１】
【数３】
2020167049.tif 000005
【００５２】
処理装置１９は、算出した熱量Ｐｐと、下記数式（４）とに基づいて、短絡領域４１の温度Ｔｓを算出する。なお、下記数式（４）において、短絡領域４１から短絡部材１７へ伝熱した熱量Ｐｐは、所定の自然数ｍと、短絡領域４１の熱伝導率λｓ、温度Ｔｓ、径方向厚みＨ及び半径Ｌｓと、短絡部材１７の半径Ｌｐとによって記述されている。
【００５３】
【数４】
2020167049.tif 000006
【００５４】
処理装置１９は、短絡領域４１から第１の円筒体４２（１）へ伝熱した熱量Ｐ１を、下記数式（５）に示すように記述する。なお、下記数式（５）において、熱量Ｐ１は、所定の自然数ｍと、短絡領域４１の熱伝導率λｓ、温度Ｔｓ、径方向厚みＨ及び半径Ｌｓと、第１の円筒体４２（１）の温度Ｔ１、径方向厚みＨ及び半径Ｌｓ１と、第２の円筒体４２（２）の温度Ｔ２及び半径Ｌｓ２とによって記述されている。
【００５５】
【数５】
2020167049.tif 000007
【００５６】
処理装置１９は、短絡領域４１から第ｋの円筒体４２（ｋ）へ伝熱した熱量Ｐｋを、下記数式（６）に示すように記述する。なお、ｋは２以上かつ（ｍ−１）以下の任意の自然数である。下記数式（６）において、熱量Ｐｋは、所定の自然数ｍと、短絡領域４１の熱伝導率λｓと、第ｋ−１の円筒体４２（ｋ−１）の温度Ｔｋ−１及び半径Ｌｓｋ−１と、第ｋの円筒体４２（ｋ）の温度Ｔｋ、径方向厚みＨ及び半径Ｌｓｋと、第ｋ＋１の円筒体４２（ｋ＋１）の温度Ｔｋ＋１及び半径Ｌｓｋ＋１とによって記述されている。
【００５７】
【数６】
2020167049.tif 000008
【００５８】
処理装置１９は、第ｊの円筒体４２（ｊ）の温度Ｔｊを、下記数式（７）に示すように記述する。なお、ｊは所定の自然数ｍ以下の任意の自然数である。なお、下記数式（７）において、温度Ｔｊは、短絡領域４１から第ｊの円筒体４２（ｊ）へ伝熱した熱量Ｐｊと、時間間隔Δｔと、第ｊの円筒体４２（ｊ）の比熱Ｃｃ及び重量Ｍｓとによって記述されている。
【００５９】
【数７】
2020167049.tif 000009
【００６０】
処理装置１９は、上記数式（３）〜（７）と、短絡部材１７に設けられた温度センサ１７ａによって検出される短絡部材１７の温度Ｔｐの検出値と、温度センサ（図示略）によって検出される短絡分割体２３の表面温度の検出値とを用いて、円筒体４０の内周側から外周側に向かって順次に第ｊの円筒体４２（ｊ）の温度Ｔｊを算出する。
【００６１】
なお、処理装置１９は、上記数式（５）〜（７）と、温度センサ（図示略）によって検出される短絡分割体２３の表面温度の検出値と、短絡部材１７に設けられた温度センサ１７ａによって検出される短絡部材１７の温度Ｔｐの検出値とを用いて、円筒体４０の外周側から内周側に向かって順次に第ｊの円筒体４２（ｊ）の温度Ｔｊを算出してもよい。
この場合、先ず、処理装置１９は、上記数式（７）において、円筒体４０の最外層となる第ｍの円筒体４２（ｍ）の温度Ｔｍとして短絡分割体２３の表面温度の検出値を用いることによって、短絡領域４１から第ｍの円筒体４２（ｍ）へ伝熱した熱量Ｐｍを算出する。
次に、処理装置１９は、温度Ｔｍ及び熱量Ｐｍと、上記数式（６）の第１項とに基づいて、第（ｍ−１）の円筒体４２（ｍ−１）の温度Ｔｍ−１を算出する。そして、処理装置１９は、温度Ｔｍ−１と上記数式（７）とに基づいて、短絡領域４１から第（ｍ−１）の円筒体４２（ｍ−１）へ伝熱した熱量Ｐｍ−１を算出する。
次に、処理装置１９は、温度Ｔｍ−１及び熱量Ｐｍ−１と、温度Ｔｍと、上記数式（６）とに基づいて、第（ｍ−２）の円筒体４２（ｍ−２）の温度Ｔｍ−２を算出する。そして、処理装置１９は、温度Ｔｍ−２と上記数式（７）とに基づいて、短絡領域４１から第（ｍ−２）の円筒体４２（ｍ−２）へ伝熱した熱量Ｐｍ−２を算出する。
処理装置１９は、第（ｍ−２）の円筒体４２（ｍ−２）の温度Ｔｍ−２を算出する場合と同様の処理を繰り返し実行することによって、第（ｍ−３）の円筒体４２（ｍ−３）から第１の円筒体４２（１）に向かって順次に各温度Ｔｍ−３，…，Ｔ１を算出する。
【００６２】
図７に示すように、処理装置１９は、算出した各温度Ｔｐ，Ｔｓ，Ｔ１，…，Ｔｍの時間経過に応じた変化の温度データを取得する。例えば図７においては、短絡領域４１からの熱伝導によって短絡部材１７の温度Ｔｐ及び第１から第４の円筒体４２（１），…，４２（４）の温度Ｔ１，…，Ｔ４が増大傾向に変化することが認められる。
処理装置１９は、取得した温度データにおいて、所定温度Ｔａを超える領域を放電不能な失活状態とする。所定温度Ｔａは、例えば１２０℃などである。所定温度Ｔａは、例えば図８に示すように、各種の試験温度毎に短絡分割体２３の放電容量を測定した試験結果に基づいて設定されている。図８に示す試験結果によれば、所定温度Ｔａを超える温度領域において放電容量がゼロに向かって低下していることが認められる。
処理装置１９は、円筒体４０における失活状態の領域の体積を容量に換算することによって失活容量Ｑｄｅａｄを算出する。処理装置１９は、予め既知である短絡分割体２３の初期容量から失活容量Ｑｄｅａｄを減じることによって放電可能容量Ｑｅｆｆを算出する。処理装置１９は、例えば、逐次に放電可能容量Ｑｅｆｆを算出する場合には、下記数式（８）に示すように、短絡分割体２３の前回の残容量Ｑｎ−１から今回までに新たに失活した失活容量Ｑｄｅａｄｎを減じることによって、今回の放電可能容量Ｑｅｆｆｎを算出する。なお、ｎは任意の自然数である。
【００６３】
【数８】
2020167049.tif 000010
【００６４】
＜残容量Ｑの算出＞
以下に、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３の残容量Ｑを算出する方法について説明する。
処理装置１９は、放電可能容量Ｑｅｆｆから放電容量を減じることによって残容量Ｑを算出する。処理装置１９は、例えば、逐次に残容量Ｑを算出する場合には、下記数式（９）に示すように、短絡分割体２３の今回の放電可能容量Ｑｅｆｆｎから、前回から今回までに新たに放電により失われた放電容量を減じることによって、今回の残容量Ｑｎを算出する。前回から今回までの新たな放電容量は、今回の内部短絡電流Ｉｓｎを前回から今回までの経過時間ｔに亘って時間積分することによって算出される。
【００６５】
【数９】
2020167049.tif 000011
【００６６】
＜内部抵抗値Ｒｉ及び起電力Ｅの取得＞
以下に、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３の内部抵抗値Ｒｉ及び起電力Ｅを取得する方法について説明する。
図９は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体２３の内部抵抗値、温度及び容量の対応関係の例を示すグラフ図である。図１０は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法における短絡分割体２３の起電力及び容量の対応関係の例を示すグラフ図である。
【００６７】
図９に示すように、処理装置１９は、短絡分割体２３の内部抵抗値、温度及び残容量の対応関係のマップを予め記憶している。図９に示すマップは、複数の異なる残容量Ｑ１，…，Ｑ８の各々における内部抵抗値と温度との対応関係を示す。例えば図９においては、各残容量Ｑ１，…，Ｑ８において、温度の増大に伴い、内部抵抗値が減少傾向に変化することが認められる。
処理装置１９は、短絡部材１７により内部短絡された短絡分割体２３に対して算出した残容量Ｑと短絡分割体２３の表面温度の検出値とに基づき、短絡分割体２３の内部抵抗値、温度及び残容量の対応関係のマップを参照して、残容量Ｑ及び表面温度の検出値に対応する内部抵抗値Ｒｉを取得する。
処理装置１９は、例えば、逐次に残容量Ｑｎを算出する場合には、今回に算出した残容量Ｑｎに基づいて、次回までの内部抵抗値Ｒｉｎ＋１を取得する。
【００６８】
図１０に示すように、処理装置１９は、短絡分割体２３の起電力、温度及び残容量の対応関係のマップを予め記憶している。図１０に示すマップは、適宜の温度（例えば、２５℃など）における起電力と残容量の対応関係を示す。例えば図１０においては、残容量の増大に伴い、起電力が増大傾向に変化することが認められる。
処理装置１９は、短絡部材１７により内部短絡された短絡分割体２３に対して算出した残容量Ｑと短絡分割体２３の表面温度の検出値とに基づき、短絡分割体２３の起電力、温度及び残容量の対応関係のマップを参照して、残容量Ｑ及び表面温度の検出値に対応する起電力Ｅを取得する。なお、処理装置１９は、起電力及び残容量の温度依存性が無視できる場合などにおいては、適宜の温度における起電力と残容量の対応関係のマップに基づいて、残容量Ｑに対応する起電力Ｅを取得してもよい。
処理装置１９は、例えば、逐次に残容量Ｑｎを算出する場合には、今回に算出した残容量Ｑｎに基づいて、次回までの起電力Ｅｎ＋１を取得する。
【００６９】
＜ジュール熱の算出＞
以下に、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３のジュール熱及び化学反応熱を算出する方法について説明する。
処理装置１９は、短絡部材１７によって内部短絡された短絡分割体２３に局所的に流れる内部短絡電流Ｉｓと、第１電流センサ１３ａ及び第２電流センサ１３ｂによって検出される第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２とを加算することによって、短絡分割体２３に流れる短絡電流Ｉを算出する。処理装置１９は、例えば、逐次に短絡電流Ｉを算出する場合には、下記数式（１０）に示すように、短絡分割体２３の今回の内部短絡電流Ｉｓｎと、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２と加算することによって、今回の短絡電流Ｉｎを算出する。
【００７０】
【数１０】
2020167049.tif 000012
【００７１】
処理装置１９は、第２電圧センサ１４ｂによって検出された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２と、短絡電流Ｉとを積算して得られる仕事Ｗｊを所定時間に亘って時間積分することによってジュール熱（∫Ｗｊ・ｄｔ）を算出する。
処理装置１９は、第２熱量センサ１５ｂによって検出された短絡分割体２３の熱量Ｗｃを所定時間に亘って時間積分することによって発熱量（∫Ｗｃ・ｄｔ）を算出する。
処理装置１９は、ジュール熱（∫Ｗｊ・ｄｔ）及び発熱量（∫Ｗｃ・ｄｔ）と、下記数式（１１）とに基づき、発熱量（∫Ｗｃ・ｄｔ）からジュール熱（∫Ｗｊ・ｄｔ）を減じて得られる化学反応熱（∫Ｗｃｈｅｍ・ｄｔ）を算出する。
【００７２】
【数１１】
2020167049.tif 000013
【００７３】
＜内部短絡状態量の計測方法＞
以下に、短絡部材１７によって短絡された短絡分割体２３の内部短絡状態量を逐次に計測する方法について説明する。
図１１は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測方法のフローチャートである。処理装置１９は、ステップＳ０１からステップＳ０８の一連の処理を所定時間毎に繰り返し実行する。所定時間は、例えば１ｍｓから１０ｍｓ程度である。
先ず、ステップＳ０１において、処理装置１９は、第２電圧センサ１４ｂによって検出された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２による電圧降下速度のデータに基づき、予め記憶している短絡抵抗値と電圧降下速度のマップを参照して、今回の処理における短絡分割体２３の内部短絡抵抗値Ｒｓｎを取得する。
【００７４】
次に、ステップＳ０２において、処理装置１９は、前回の処理において取得した短絡分割体２３の起電力Ｅｎ及び内部抵抗値Ｒｉｎと、ステップＳ０１において算出した内部短絡抵抗値Ｒｓｎと、上記数式（２）とに基づいて、今回の処理における内部短絡電流Ｉｓｎを算出する。
次に、ステップＳ０３において、処理装置１９は、円筒伝熱モデルによって取得した温度データに基づいて、前回の処理から今回の処理に亘って円筒体４０において新たに所定温度Ｔａを超える失活状態の領域を取得する。処理装置１９は、新たに失活状態となった領域の体積を容量に換算することによって、今回の処理における短絡分割体２３の失活容量Ｑｄｅａｄｎを算出する。処理装置１９は、前回の処理において算出された残容量Ｑｎ−１から今回の失活容量Ｑｄｅａｄｎを減じることによって、今回の処理における短絡分割体２３の放電可能容量Ｑｅｆｆｎを算出する。
【００７５】
次に、ステップＳ０４において、処理装置１９は、ステップＳ０２において算出した内部短絡電流Ｉｓｎを前回の処理から今回の処理までの経過時間ｔに亘って時間積分することによって放電容量を算出する。処理装置１９は、ステップＳ０３において算出した放電可能容量Ｑｅｆｆｎから放電容量を減じることによって、今回の残容量Ｑｎを算出する。
次に、ステップＳ０５において、処理装置１９は、ステップＳ０２において算出した内部短絡電流Ｉｓｎと、第１電流センサ１３ａ及び第２電流センサ１３ｂによって検出された第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２とを加算することによって、短絡分割体２３に流れる短絡電流Ｉｎを算出する。
【００７６】
次に、ステップＳ０６において、処理装置１９は、第２電圧センサ１４ｂによって検出された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２と、短絡電流Ｉｎとを積算して得られる仕事Ｗｊｎを所定時間に亘って時間積分することによってジュール熱（∫Ｗｊｎ・ｄｔ）を算出する。また、処理装置１９は、第２熱量センサ１５ｂによって検出された短絡分割体２３の熱量Ｗｃｎを所定時間に亘って時間積分することによって発熱量（∫Ｗｃｎ・ｄｔ）を算出する。
処理装置１９は、発熱量（∫Ｗｃｎ・ｄｔ）からジュール熱（∫Ｗｊｎ・ｄｔ）を減じることによって化学反応熱（∫Ｗｃｈｅｍｎ・ｄｔ）を算出する。
【００７７】
次に、ステップＳ０７において、処理装置１９は、ステップＳ０４において算出した残容量Ｑｎは所定容量以下であるか否かを判定する。所定容量は、例えばゼロなどである。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理装置１９は処理をエンドに進める。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、処理装置１９は処理をステップＳ０８に進める。
次に、ステップＳ０８において、処理装置１９は、ステップＳ０４において算出した残容量Ｑｎ及び短絡分割体２３の表面温度の検出値に基づき、短絡分割体２３の内部抵抗値、温度及び残容量の対応関係のマップを参照することによって、次回の処理までの内部抵抗値Ｒｉｎ＋１を取得する。また、処理装置１９は、ステップＳ０４において算出した残容量Ｑｎ及び短絡分割体２３の表面温度の検出値に基づき、短絡分割体２３の起電力、温度及び残容量の対応関係のマップを参照することによって、次回の処理までの起電力Ｅｎ＋１を取得する。そして、処理装置１９は、処理を上記のステップＳ０１に戻す。
【００７８】
＜熱流の算出＞
以下に、複数の温度センサ１８によって検出された各分割体１１の表面の温度に基づいて内部短絡時の熱流を算出する方法について説明する。
処理装置１９は、複数の温度センサ１８から出力される温度の検出値に基づいて、各分割体１１における熱流を算出する。例えば図２に示す仮想的な電池２０の場合、処理装置１９は、短絡分割体２３と第１分割体２２との境界面及び短絡分割体２３と第３分割体２４との境界面の各々において、短絡分割体２３に発生した熱が流れる方向及び熱流を複数の温度センサ１８の出力に基づいて取得する。
【００７９】
＜実施例＞
以下に、内部短絡状態量の計測装置１０の実施例について説明する。
図１２は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置１０によって取得された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２と各分割体２２，２３，２４の熱流との時間経過に応じた変化の例を示すグラフ図である。図１３は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置１０によって取得された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２と各分割体２２，２４から短絡分割体２３に流れる電流Ｉ１，Ｉ２との時間経過に応じた変化の例を示すグラフ図である。図１４は、実施形態に係る内部短絡状態量の計測装置１０によって取得された短絡分割体２３の端子電圧Ｖ２と短絡部材１７及び各分割体２２，２３，２４の温度との時間経過に応じた変化の例を示すグラフ図である。
【００８０】
実施例の内部短絡状態量の計測装置１０は、３Ａｈ級のラミネートセルを３つの１Ａｈ級のラミネートセルに分割して得られる各分割体２２，２３，２４を備える。短絡部材１７は直径３ｍｍの針である。実施例は、電池（３Ａｈ級のラミネートセル）の中心における５０層分のセルが内部短絡した状態をモデル化している。
図１２に示すように、時刻ｔ０において短絡部材１７によって短絡分割体２３が内部短絡されると、第１分割体２２及び第３分割体２４の熱量はほぼ変化無しであることに対して、短絡分割体２３の熱流は増大傾向に変化することが認められる。
また、図１３に示すように、内部短絡が生じた時刻ｔ０以降において、第１分割体２２及び第３分割体２４から短絡分割体２３に流れる第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２が増大していることが認められる。なお、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２は、微小な内部抵抗の差などに応じて、いずれか流れやすい方でより大きいことが認められる。
また、図１４に示すように、内部短絡が生じた時刻ｔ０以降において、短絡分割体２３の温度が適宜の温度Ｔ２ｂに向かって増大傾向に変化することに対して、第１分割体２２及び第３分割体２４の温度は適宜の温度Ｔ１ｂを維持するようにほぼ変化せず、短絡分割体２３が発熱源となっていることが認められる。
例えば、図１３に示す時刻ｔａにおける第１電流Ｉ１ａ及び第２電流Ｉ２ａと短絡分割体２３の端子電圧Ｖａとによるジュール熱Ｗｊ０は、Ｗｊ０＝（Ｉ１ａ＋Ｉ２ａ）×Ｖａとなる。
【００８１】
上述したように、本実施形態の内部短絡状態量の計測装置１０によれば、複数の分割体１１は積層配置された複数のセル２１を積層方向に分割することによって得られたようにモデル化されている。これにより、仮想的な電池２０の所望の位置（面内方向及び積層方向の各位置）における所望のセル層数分のみを独立的に的確に短絡させることができる。さらに、短絡させるセル２１の容量、厚み、表面積、体積及び密度等を任意に設定することができるとともに、再現性のよい短絡試験を実施することができる。
さらに、隣り合う分割体１１間に配置される電流センサ１３を備えることによって、短絡分割体２３に対して他の第１及び第３分割体２２，２４から流れる第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を検出することができる。さらに、各分割体１１に設けられる熱量センサ１５を備えることによって、短絡分割体２３に発生する熱量を検出することができる。
これらにより、仮想的な電池２０の内部短絡時の状態量を精度良く再現し、内部短絡による発熱現象を精度良く計測することができる。
【００８２】
さらに、各分割体１１に設けられる電圧センサ１４を備えることによって、短絡分割体２３の電圧降下を検出することができる。
さらに、隣り合う分割体１１の仮想的な境界面を流れる熱流を計測することができ、内部短絡時の温度分布を精度良く推定することができる。
さらに、複数の分割体１１（例えば、３分割された分割体１１）は、容量比に応じて短絡位置が設定されるので、任意の短絡位置を容易にモデル化することができる。
さらに、非接触型電流センサ、例えば磁場変換型の電流センサ１３を備えることによって、抵抗を挿入する必要無しに電流を精度良く計測することができる。
さらに、短絡部材１７を貫通させることによって所望の分割体１１を的確に再現性良く短絡させることができる。
さらに、棒状の短絡部材１７を備えることによって、所望のセル層数分の分割体１１を的確に貫通させ、再現性良く短絡させることができる。
さらに、各分割体１１に設けられる断熱部材１６を備えることによって、短絡分割体２３に発生する熱量の検出精度を向上させることができる。
【００８３】
また、本実施形態の内部短絡状態量の計測方法によれば、短絡分割体２３に流れる短絡電流Ｉによってジュール熱を算出するとともに、熱量センサ１５によって検出された短絡分割体２３の熱量からジュール熱を減じることによって、化学反応熱を算出する。これにより、内部短絡時の熱量において、ジュール熱と、例えば内部の燃焼及び分解に伴う発熱などの化学反応熱とを区別して把握することができ、内部短絡時の短絡特性及び短絡挙動を詳細に解析することができる。
【００８４】
さらに、内部短絡及び外部短絡において等価回路が同一であることに基づいて、予め記憶又は測定により取得された外部抵抗３２の電圧降下と抵抗値Ｒとの対応関係のマップを参照して、内部短絡時に検出された電圧降下に対応する内部短絡抵抗値Ｒｓを取得する。これにより、内部短絡時の適正な内部抵抗値Ｒｉ及び内部短絡抵抗値Ｒｓを直接的に検出することができない場合であっても、内部短絡時の発熱又は発生ガスによる破損等に応じた不規則な内部状態の変化を包含する電圧挙動に基づいて、適正な内部短絡抵抗値Ｒｓを間接的に取得することができる。
また、内部短絡抵抗値Ｒｓに基づいて算出される内部短絡電流Ｉｓを用いて、ジュール熱の算出精度を向上させることができる。
【００８５】
以下に、上述した実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、複数の分割体１１は、電池２０において積層配置された複数のセル２１を積層方向Ｓに分割することによって得られたようにモデル化されているとしたが、これに限定されない。複数のセル２１は、積層配置以外の他の配置によって電池２０を形成していてもよい。
また、複数の分割体１１は、電池モジュールを形成する複数の組電池を分割することによって得られたようにモデル化されてもよい。この場合、例えば上述した図１及び図２において、セル２１を組電池とし、電池２０を電池モジュールとしてもよい。
上述した実施形態において、各分割体１１において断熱部材１６は１つの表面に配置されるとしたが、これに限定されず、各分割体１１を厚さ方向の両側から挟み込む２つの断熱部材１６を備えてもよい。
【００８６】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８７】
１０…内部短絡状態量の計測装置、１１…分割体、１２…閉回路、１３…電流センサ、１４…電圧センサ、１５…熱量センサ、１６…断熱部材、１７…短絡部材（釘状部材）、１８…温度センサ、１９…処理装置、２０…電池、２１…セル、３１…内部短絡抵抗、３２…外部抵抗、３３…内部抵抗、Ｅ…起電力、Ｉ１…第１電流、Ｉ２…第２電流、Ｉｓ…内部短絡電流、Ｒ…抵抗値、Ｒｉ…内部抵抗値、Ｒｓ…内部短絡抵抗値、Ｑｅｆｆ…放電可能容量、Ｑ…残容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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