(57)【要約】【課題】  パルス充放電のような複雑な充電もしくは放電状況、または充放電が同時になされるようなシステム環境下に実装される二次電池の充放電試験を行うことが可能な充放電試験装置または充放電試験方法を提供することを目的の１つとしている。【解決手段】  本発明の表示制御装置は、第１の陽極及び第１の陰極を有する充電装置と、第１の前記充電装置の前記第１の陽極に電気的に接続された第２の陽極及び前記充電装置の第１の陰極に電気的に接続された第２の陰極を有する電子負荷装置と、前記第１の陽極と前記第２の陽極とに接続され、二次電池の陽極が接続される陽極接点と、前記第１の陰極と前記第２の陰極とに接続され、二次電池の陰極が接続される陰極接点と、前記充電装置及び放電装置に接続された充放電制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の陽極及び第１の陰極を有する充電装置と、
前記充電装置の前記第１の陽極に電気的に接続された第２の陽極及び前記充電装置の第１の陰極に電気的に接続された第２の陰極を有する電子負荷装置と、
前記第１の陽極と前記第２の陽極とに接続され、二次電池の陽極が接続される陽極接点と、
前記第１の陰極と前記第２の陰極とに接続され、前記二次電池の陰極が接続される陰極接点と、
前記充電装置及び放電装置に接続された充放電制御部と、
を有することを特徴とする充放電試験装置。
【請求項２】
前記第１の陽極と前記第２の陽極とを接続する第１の接続ラインと、前記第１の陰極と第２の陰極とを接続する第２の接続ラインとを有し、前記陽極接点は前記第１の接続ラインに接続され、前記陰極接点は第２の接続ラインに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
【請求項３】
前記第１の接続ラインの前記第１の陽極と前記陽極接点との間に流れる電流を測定する第１の電流計と、前記接続ラインの前記陽極接点と前記第２の陽極との間に流れる電流を測定する第２の電流計と、前記陽極接点と前記陰極接点との間に流れる電流を測定する第３の電流計と、前記陽極接点と前記陰極接点との電位差を測定する電圧計と、前記二次電池の温度を測定する二次電池温度センサと、これら測定値のデータを収集して記録をするデータ記録部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の充放電試験装置。
【請求項４】
前記充電装置は、前記第１の陽極及び前記第１の陰極に接続されて二次電池に充電される電気的出力を出力する充電用電源と、
前記充電用電源の電気的出力を制御する充電用電源コントローラと、
を有することを特長とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充放電試験装置。
【請求項５】
前記電子負荷装置は、前記第２の陽極及び前記第２の陰極に接続されて二次電池を電気的負荷で消費する放電用負荷と、
前記放電用負荷の電気的消費を制御する放電用負荷コントローラと、
を有することを特長とする前記請求項４に記載の充放電試験装置。
【請求項６】
前記充放電制御部は、
前記充電用電源コントローラと前記放電用負荷コントローラに接続されて前記充電用電源による充電と前記放電用負荷による放電の挙動を制御する充放電制御コントローラと、
データ記録部に収集されたデータを表示するデータ表示部と、
充電と放電の挙動をプログラムとして保存し、前記充放電制御コントローラに前記プログラムを供給する制御プログラムメモリ部と、
を有し、前記充放電制御コントローラは前記プログラムを用いて前記充電と放電の挙動を制御することを特徴とする前記５に記載の充放電試験装置。
【請求項７】
前記充放電制御コントローラは、
前記充電用電源から出力される電気的出力を、定電流/定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードで制御すると共に、前記放電用負荷で消費される電気的負荷を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス放電モード又は定抵抗モードで制御することを特徴とした前記請求項６に記載の充放電試験装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の充放電試験装置を用いて二次電池の特性を評価する充放電試験方法であって、
前記充電装置から出力される電気的出力を、定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードで制御すると共に、前記電子負荷装置で消費される電気的負荷を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス放電モード又は定抵抗モードで制御し、
前記充電装置と前記電子負荷装置を同時にまたは並行して制御して充電試験と放電試験をすることを特長とする充放電試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電試験装置及び充放電試験方法に関し、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池を充放電させてその特性を評価する充放電試験装置及び充放電試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、充電用電源及び電子負荷装置を有する充放電試験装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されている充放電試験装置において、試験用二次電池を充電するときは、試験用二次電池に充電用電源を接続すると共に試験用二次電池を放電するときは、試験用二次電池に前記電子負荷装置を接続するようにした充放電試験装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平9-159738号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在ハイブリッドカーにおける力行並びに回生の充放電やパススルー機能付きのモバイルバッテリー等において、パルス充放電のような短時間で繰り返し充放電を行うシステム又は同時充放電のような二次電池に充電しながら外部機器へ給電を行うシステムが増えている。これらのような二次電池に対して複雑な充放電を行うシステム環境下においては、複雑な充放電システムが充放電中の二次電池のインピーダンス変化、二次電池の発熱及び二次電池の電池容量低下のような性能劣化の影響を及ぼす虞がある。二次電池の製品出荷をする際には、これらのような複雑な充放電システムが二次電池に与える影響を調べる必要があり、製品出荷においてこれらのシステム環境下でも二次電池の性能に問題が無いか良否判定をする必要がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の充放電試験装置においては、試験用二次電池はスイッチを介して充電用電源と電子負荷装置とに切り替え可能に接続されている。特許文献１に記載の充放電装置において、試験用二次電池は、試験用二次電池の充電試験時には充電用電源のみに接続され、放電試験時には電子負荷装置にのみ接続される。すなわち、公知の二次電池の充放電試験中においては、二次電池の単純な充電または放電現象に関する評価試験しかできない。
【０００７】
したがって、公知の充放電試験装置ではパルス充放電や同時充放電のような複雑な充放電を行うシステム環境下に実装される二次電池において、パルス充放電や同時充放電による二次電池への影響について正確に評価試験を実施することが困難であったことが課題の一つとして挙げられる。
【０００８】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、複雑な充放電がなされるようなシステム環境下に実装される二次電池への影響に対して、実際の動作環境に即した正確な評価試験を行うことが可能な充放電試験装置または充放電試験方法を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の充放電試験装置は、第１の陽極及び第１の陰極を有する充電装置と、充電装置の第１の陽極に電気的に接続された第２の陽極及び充電装置の第１の陰極に電気的に接続された第２の陰極を有する電子負荷装置と、第１の陽極と第２の陽極とに接続され、二次電池の陽極が接続される陽極接点と、第１の陰極と第２の陰極とに接続され、二次電池の陰極が接続される陰極接点と、充電装置及び放電装置に接続された充放電制御部とを有する。
【００１０】
本発明によれば、二次電池の充放電試験において、当該二次電池に対して充電及び放電を同時に制御し評価試験を行うことができる。これにより、二次電池を含む充電給電システム環境下において、パルス充放電又は同時充放電のような複雑なシステム環境下に実装された二次電池に対して実際の動作環境を模した充放電試験を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の充放電試験回路の概略図である。
【図２】本発明の実施例１である充放電試験装置のブロック図である。
【図３】図２の概略図における充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ及び差分電流Ｉｂ並びに二次電池電圧Ｖｂの挙動を示したタイムチャートの１事例である。
【図４】本発明の充放電試験装置の他の実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下においては、本発明の好適な実施例について説明する。しかし、これらを適宜改変し、組み合わせてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下に、本発明の実施例１である充放電試験装置について、添付の図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の充放電試験装置１０の概略図である。図１では、充放電試験時の様子を示しており、充放電試験装置１０に二次電池が接続されている状態を示している。
【００１５】
充放電試験装置１０は、充電装置２０と電子負荷装置３０を有している。充電装置２０は、電気的な端子として第１の陽極２０ａ及び第１の陰極２０ｂを有する。充電装置２０は、いわゆる給電装置として機能し、第１の陽極２０ａと第１の陰極２０ｂの間で電圧、電流又は電力等の電気的エネルギーを発生させ、当該電気的エネルギーを第１の陽極２０ａ及び第１の陰極２０ｂから出力可能である。
【００１６】
電子負荷装置３０は、電気的な端子として第２の陽極３０ａ及び第２の陰極３０ｂを有する。電子負荷装置３０は、いわゆる電子負荷として機能し、第２の陽極３０ａと第２の陰極３０ｂの間に入力される電圧、電流又は電力等の電気的エネルギーを消費することが可能である。
【００１７】
充電装置２０の陽極２０ａと電子負荷装置３０の陽極３０ａは、陽極接点１０ａを介して互いに接続されている。また、充電装置２０陰極２０ｂと電子負荷装置３０の陰極３０ｂは、陰極接点１０ｂを介して互いに接続されている。
【００１８】
二次電池４０は、陽極が陽極接点１０ａと接続され、陰極が陰極接点１０ｂに接続されている。二次電池４０は、陽極接点１０ａと陰極接点１０ｂとの間で脱着自在に取り付けられている。
【００１９】
充放電制御部５０は、充電装置２０と負荷装置３０に接続され、これらの動作を制御する。具体的には、例えば、充放電制御部５０は、充電装置２０の電気的出力及び負荷装置３０の電気的消費に関する制御を行う。
【００２０】
充放電試験装置１０は、第１の陽極２０ａから陽極接点１０ａまでの間の電流Ｉｃ、陽極接点１０ａから第２の陽極３０ａまでの間の電流Ｉｄ、並びに陽極接点１０ａと陰極接点１０ｂとの間の電流Ｉｂ及び電圧Ｖｂを測定可能に構成されている。
【００２１】
充放電試験装置１０を用いることで、測定された電流Ｉｃ、電流Ｉｄ、電流Ｉｂ及び電圧Ｖｂによって、試験中に起きた事象を解析可能である。
【００２２】
充電装置２０は、例えば、電流Ｉｃに基づくフィードバック制御を行うことで、自身の充電動作を制御する。また、負荷装置３０は、電流Ｉｄに基づくフィードバック制御を行うことで、自身の負荷状態を制御する。
【００２３】
充放電試験装置１０においては、二次電池４０の陽極が陽極接点１０ａに接続され、陰極が陰極接点１０ｂに接続される。二次電池４０は、充電装置２０の第１の陽極２０ａと第１の陰極２０ｂから出力される電気的エネルギー供給を受け、電子負荷装置３０の第２の陽極３０ａと第２の陽極３０ｂに電気的エネルギーを放出する。
【００２４】
従って、充電装置２０から出力される電気的エネルギーが電子負荷装置３０にて消費される電気的エネルギーを上回る場合、二次電池４０は充電装置２０から出力される電気的エネルギーの余剰エネルギーを自身に蓄える充電動作となる。また、充電装置２０から出力される電気的エネルギーが電子負荷装置３０にて消費される電気的エネルギーを下回る場合、二次電池４０は充電装置２０から出力される電気的エネルギーの不足エネルギーを自身に蓄えられた電気的エネルギーから電子負荷装置３０へ放電する放電動作となる。
【００２５】
上述のように、充放電試験装置１０においては、第１の陽極２０ａと第２の陽極３０ａとが接続され、その間に陽極接点１０ａが配されている。言い換えれば、第１の陽極２０ａと第２の陽極３０ａとが第１の接続ラインで接続されており、当該第１の接続ラインに陽極接点１０ａが配されている（接続されている）。また、上述のように、充放電試験装置１０においては、第１の陰極２０ｂと第２の陰極３０ｂとが接続され、その間に陰極接点１０ｂが配されている。言い換えれば、第１の陰極２０ｂと第２の陰極３０ｂとが第２の接続ラインで接続されており、当該第２の接続ラインに陰極接点１０ｂが配されている（接続されている）。
【００２６】
図２は、本発明の充放電試験装置１０のブロック図である。
【００２７】
上述のように、充電装置２０は、充電装置２０の外部へと接続される第１の陽極２０ａと第１の陰極２０ｂとを有する。また、充電装置２０は、充電用電源２１と充電用電源コントローラ２３を有する。
【００２８】
充電用電源２１は、電源陽極２１ａ及び電源陰極２１ｂを有している。充電用電源２１は、電源陽極２１ａと電源陰極２１ｂとの間で電圧、電流又は電力等の電気的エネルギーを発生させ、当該電気的エネルギーを電源陽極２１ａ及び電源陰極２１ｂから出力する。電源陽極２１ａは第１の陽極２０ａと電気的に接続され、電源陰極２１ｂは第１の陰極２０ｂに電気的に接続されている。従って、充電用電源２１は、第１の陽極２０ａと第１の陰極２０ｂの間で電圧、電流又は電力等の電気的エネルギーを発生させ、当該電気的エネルギーを第１の陽極２０ａ及び第１の陰極２０ｂから出力するともいえる。
【００２９】
第１の電流計２２は、電源陽極２１ａと第１の陽極２０ａとの間に接続されており、電源陽極２１ａと第１の陽極２０ａとの間に流れる電流を計測が可能である。言い換えれば、第１の電流計２２は、第１の陽極２０ａから出力されて陽極接点１０ａに至る電流Ｉｃ（図１参照）を測定可能である。
【００３０】
充電用電源コントローラ２３は、充電用電源２１に接続されており、充電用電源２１を制御することで充電用電源２１から出力される電気的出力の挙動を制御する。充電用電源コントローラ２３は、第１の電流計２２に接続されており、第１の電流計２２が測定した電流値を取得可能である。充電用電源コントローラ２３は、第１の電流計２２から取得した電流値に基づいて充電用電源２１を制御可能である。
【００３１】
上述のように、電子負荷装置３０は、電子負荷装置３０の外部に接続される第２の陽極３０ａと第２の陰極３０ｂとを有する。また、電子負荷装置３０は、放電用負荷３１と放電用負荷コントローラ３３を有する。
【００３２】
放電用負荷３１は、負荷陽極３１ａ及び負荷陰極３１ｂを有している。放電用負荷３１は、負荷陽極３１ａ及び負荷陰極３１ｂに印加される電圧、電流又は電力等の電気的エネルギーを消費する。負荷陽極３１ａは第２の陽極３０ａと電気的に接続され、負荷陰極３１ｂは第２の陰極３０ｂに電気的に接続されている。従って、放電用負荷３１は、第２の陽極３０ａと第２の陰極３０ｂの間に印加される電圧、電流又は電力等の電気的エネルギーを消費するともいえる。
【００３３】
第２の電流計３２は、第２の陽極３０ａと負荷陽極３１ａとの間に接続されており、第２の陽極３０ａと負荷陽極３１ａとの間に流れる電流を計測が可能である。言い換えれば、第２の電流計３２は、陽極接点１０ａから入力されて第２の陽極３０ａに至る電流Ｉｄ（図１参照）を測定可能である。
放電用負荷コントローラ３３は、放電用負荷３１に接続されており、放電用負荷３１を制御することで放電用負荷３１において消費される電気的負荷の挙動を制御する。言い換えれば、放電用負荷コントローラ３３は、放電用負荷３１を制御することで、二次電池４０の放電負荷として消費される電気的負荷の挙動を制御する。
【００３４】
上述のように、陽極接点１０ａは、充電装置２０の第１の陽極２０ａ及び電子負荷装置３０の第２の陽極３０ａに接続される。
【００３５】
陰極接点１０ｂは、充電装置２０の第１の陰極２０ｂ及び電子負荷装置３０の第２の陰極３０ｂに接続される。
【００３６】
すなわち、充電装置２０及び電子負荷装置３０は、第１の陽極２０ａ並びに第２の陽極３０ａ及び第１の陰極２０ｂ並びに第２の陰極３０ｂが夫々陽極接点１０ａ及び陰極接点１０ｂを介して互いに接続されている。
【００３７】
二次電池４０は、陽極が陽極接点１０ａに接続されており、陰極が陰極接点１０ｂに接続されている。二次電池４０は、充電装置２０の第１の陽極２０ａと第１の陰極２０ｂから出力される電気的エネルギー供給を受け、電子負荷装置３０の第２の陽極３０ａと第２の陽極３０ｂに電気的エネルギーを放出する。
【００３８】
第３の電流計６１は、陽極接点１０ａと二次電池４０の陽極の間に接続されている。すなわち、第３の電流計６１は、充放電試験時における二次電池４０に入出力される電流Ｉｂ（図１参照）を測定する。なお、第３の電流計６１は、二次電池４０と陰極接点１０ｂの間に接続されてもよい。この場合でも、上述と同じく二次電池４０に入出力される電流Ｉｂを測定可能である。
【００３９】
電圧計７１は、陽極接点１０ａ及び陰極接点１０ｂに接続されており、陽極接点１０ａと陰極接点１０ｂの電位差を測定する。すなわち、充放電試験時における二次電池４０の二次電池電圧Ｖｂ（図１参照）を測定する。
【００４０】
したがって、第３の電流計６１が負の値を示しかつ電圧計７１（二次電池電圧Ｖｂ）が上昇推移を示す場合、二次電池４０は充電動作となり、第３の電流計６１が正の値を示しかつ電圧計７１（二次電池電圧Ｖｂ）が下降推移を示す場合、二次電池４０は放電動作となる。
【００４１】
温度センサ８１は、充放電試験時における二次電池４０の温度を測定する。
【００４２】
データ記録部９１には、第１の電流計２２、第２の電流計３２、第３の電流計６１、電圧計７１及び温度センサ８１の測定値が夫々入力され、充放電試験時における充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ、二次電池入出力電流Ｉｂ及び二次電池電圧Ｖｂが記録される。データ記録部９１においては、例えば、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ、二次電池入出力電流Ｉｂ及び二次電池電圧Ｖｂの挙動がタイムチャートの態様で記録される。
【００４３】
充放電制御部５０は、充放電制御コントローラ５１と、データ表示部５２及び制御プログラムメモリ部５３とを有する。なお、充電制御部５０は、充電装置２０及び負荷装置３０と脱着自在に接続されるパソコン等の端末装置であってもよい。
【００４４】
充放電制御コントローラ５１は、充電用電源コントローラ２３と、放電用負荷コントローラ３３と、温度センサ８１と、データ記録部９１と、データ表示部５２及び制御プログラムメモリ部５３とに接続されている。充放電制御コントローラ５１は、充電用電源コントローラ２３を介して、充電装置２０の充電用電源２１による充電動作または充電の挙動を制御可能である。例えば、充放電制御コントローラ５１は、充電装置２０から出力される電気的エネルギーが定電流モード、定電流／定電圧モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードの充電モードで出力されるように充電用電源コントローラ２３を制御する。
【００４５】
また、充放電制御コントローラ５１は、放電用負荷コントローラ３３を介して、負荷装置３０の放電用負荷３１による放電動作または放電の挙動を制御可能である。例えば、充放電制御コントローラ５１は、電子負荷装置３０に入力される電気的エネルギーが、定電流モード、定電流／定電圧モード、定電力モード、パルス放電モード、又は定抵抗モードの負荷モードで消費されるように放電用負荷コントローラ３３を制御する。また、充放電コントローラ５１は、充電用電源コントローラ２３、放電用負荷コントローラ３３、温度センサ８１及びデータ記録部９１に試験開始信号を送ることで時間同期した試験を開始する。尚、充電と放電のモードは時間的に全く同時の同期ではなく、二次電池の応答特性に応じた同期でよい。
【００４６】
データ表示部５２は、文字画像等を表示可能な表示ディスプレイを含み、データ記録部９１から送られたデータもしくはそれに基づいて算出されたデータまたはこの両方を表示する。
【００４７】
例えば、データ表示部５２には、データ記録部９１から送られたデータである電流値Ｉｃ、電流値Ｉｄ、電流値Ｉｂ、電圧値Ｖｂ及び二次電池の温度測定値が表示される。また、例えば、データ表示部５２には、上記したデータ記録部９１から送られた電流値Ｉｃ、電流値Ｉｄ、電流値Ｉｂ、電圧値Ｖｂ及び二次電池の温度測定値に基づいて算出された、二次電池のインピーダンス、二次電池温度及び電池容量等の性能状態が表示される。この表示されたデータに基づいて、二次電池の良否判定を行うことが可能である。
【００４８】
なお、表示ディスプレイを有する外付けの端末が充放電制御部５０に接続され、データ表示部５２に表示される情報が、当該外付けの端末の表示ディスプレイに表示されることとしてもよい。
【００４９】
制御プログラムメモリ部５３は、予め二次電池の実装環境に即した充電モード、負荷モード及び試験時間等のテストシーケンスを充放電試験に関するプログラム（以下、単に充放電プログラムと称する）として保存し、これを充放電コントロ−ラ５１に供給する。充放電制御コントローラ５１は、制御プログラムメモリ部５３から充放電プログラムを読み込み、当該充放電プログラムに従って充電装置２０及び充電装置３０を制御して充放電試験を実施する。
【００５０】
図３は、図１に示した充放電試験装置１０の充放電試験時における充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ及び二次電池入出力電流Ｉｂ並びに二次電池電圧Ｖｂの挙動を示したタイムチャートの１事例である。この事例においては、二次電池４０の導電方向と同一である放電電流を正方向（Ｉｄ＞０）とし、二次電池４０の導通方向と逆方向である充電電流を負方向（Ｉｃ＜０）とする。また、二次電池電圧の初期値をＶ０とする。
【００５１】
二次電池入出力電流Ｉｂが負の値をとる場合（Ｉｃ＋Ｉｄ＜０）、二次電池４０は充電動作となり、二次電池入出力電流Ｉｂが正の値をとる場合（Ｉｃ＋Ｉｄ＞０）、二次電池４０は放電動作となる。充電と負荷が同時に制御された充放電試験中に、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ、充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄの差分Ｉｃ＋Ｉｄ，二次電池入出力電流Ｉｂ、二次電池電圧Ｖｂ及び二次電池温度を測定することで、二次電池のインピーダンス変化、二次電池の発熱量、二次電池の電池容量の経時変化を観測することが可能となる。
【００５２】
また、充放電制御部５０により、充電装置２０を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードの電気的出力で設定し、電子負荷装置３０を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス放電モード又は定抵抗モードの電気的負荷で設定することが可能である。すなわち、充電装置２０及び電子負荷装置３０の挙動を選択的に制御することにより、従来の単独充放電試験、パルス充放電試験又は同時充放電試験等の充放電試験を実施することが可能となる。さらに、一方ではパルス充電をしながらもう一方では定電力放電にて同時充放電を行うような、充電方式と放電方式が異なる複雑なシステム環境下での二次電池の特性評価も実施することが可能となる。
【００５３】
すなわち、充放電試験装置１０では、充電装置２０の充電用電源２１から出力される電気的出力を、定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードで制御すると共に、電子負荷装置３０の放電用負荷３１で消費される電気的負荷を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス放電モード又は定抵抗モードで制御することが可能である。それ故、充放電試験装置１０では、充電装置２０と前記電子負荷装置３０を同時にまたは並行して制御して充電試験と放電試験をすることが可能である。
【００５４】
したがって、本発明の充放電試験装置においては、充電及び放電が複雑に制御されたシステム環境下に二次電池が実装された場合、二次電池入出力電流Ｉｂ及び二次電池電圧Ｖｂが単独充放電試験時と同じ特性を示すかどうかを確認及び比較することが可能となる。
【００５５】
よって、本発明によれば、パルス充放電及び同時充放電における二次電池４０の特性評価を実施することができ、且つ充放電モードを設定することで様々なシステム環境に即した充放電試験の評価を実施することが可能となる。すなわち、出荷される二次電池をよりシステム実装時に近い動作環境での良否判定をすることが可能となる。
【００５６】
なお、良否判定は予め設定された基準に基づいて、充放電制御部５０において自動的に行われ、その結果が表示部５２に表示されてもよい。
【００５７】
また、二次電池４０を恒温恒湿槽に投入して充放電試験を実施してもよい。恒温恒湿槽にて充放電試験を実施することで、様々な周囲環境条件における充放電試験を行うことが可能である。例えば、恒温恒湿槽を用いることで、雨季、夏季又は冬季での動作のような自然環境を模した条件下における二次電池の動作試験を実施することが可能となる。
【００５８】
図４は、本願発明の充放電試験装置１０の他の実施例を示す概略図である。図４に示す他の実施例においては、１つの二次電池に対して複数の充電装置２０−１〜２０−ｎ及び電子負荷装置３０−１〜３０−ｎが接続されている。具体的には、陽極接点１０ａに複数の充電装置２０−１〜２０−ｎ及び電子負荷装置３０−１〜３０−ｎの夫々の陽極が接続され、陰極接点１０ｂに複数の充電装置２０−１〜２０−ｎ及び電子負荷装置３０−１〜３０−ｎの夫々の陰極が接続される。
【００５９】
各充電装置２０−１〜２０−ｎ及び電子負荷装置３０−１〜３０−ｎは夫々図示しない充放電制御部５０によって充電モード及び放電モードが選択される。充放電試験中において、各充電電流Ｉｃ−１〜Ｉｃ−ｎ、放電電流Ｉｄ−１〜Ｉｄ−ｎ及び二次電池入出力電流Ｉｂ並びに二次電池電圧Ｖｂを測定する。これらの測定値と挙動を観測することにより、二次電池のインピーダンスの変化、二次電池の発熱及び二次電池の電池容量低下のような性能劣化の評価が可能となる。なお、充電装置２０の数量ｎと電子負荷装置３０の数量ｎは同一でなくともよい。
【００６０】
よって、本発明の充放電試験装置においては、種々の充電モードを持つ複数の充電用電源と種々の負荷モードを持つ複数の放電用負荷が混在するような複雑なシステムの場合の二次電池の評価試験においても、二次電池が実装されるシステムの運用環境に即した正確な評価試験が可能となる。
【００６１】
なお、上記実施例においては、充電装置２０が電源として機能し、電子負荷装置３０が負荷として機能することとしたが、充電装置２０及び電子負荷装置３０のそれぞれが電源及び負荷の両方の機能を果たすこととしてもよい。また電子負荷装置３０は、負荷動作として電力を熱で消費するものだけではなく、一次電源に電力回生するものでもよい。
【００６２】
また、上記実施例においては、充放電試験装置１０に１つの二次電池４０が接続される場合を例に説明したが、充放電試験装置１０に複数の二次電池４０が接続されてもよい。具体的には、例えば、陽極接点１０ａと陰極接点１０ｂとの間に、複数の二次電池４０が直列または並列に接続され、二次電池の各々に流れ込む電流値、二次電池の各々の電圧値及び二次電池の各々の温度が測定可能となっていてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０          充放電試験装置
１０ａ        陽極接点
１０ｂ        陰極接点
２０          充電装置
２０ａ        第１の陽極
２０ｂ        第１の陰極
２１          充電用電源
２１ａ        電源陽極
２１ｂ        電源陰極
２２          第１の電流計
２３          充電用電源コントローラ
３０          電子負荷装置
３０ａ        第２の陽極
３０ｂ        第２の陰極
３１          放電用負荷
３１ａ        負荷陽極
３１ｂ        負荷陰極
３２          第２の電流計
３３          放電用負荷コントローラ
４０          二次電池
５０          充放電制御部
５１          充放電制御コントローラ
５２          データ表示部
５３          制御プログラムメモリ部
６１          第３の電流計
７１          電圧計
８１          温度センサ
９１          データ記録部
Ｉｃ          充電電流
Ｉｄ          放電電流
Ｉｂ          二次電池入出力電流
Ｖｂ          二次電池電圧
【図１】
2020166989.tif 000003
【図２】
2020166989.tif 000004
【図３】
2020166989.tif 000005
【図４】
2020166989.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月4日(2020.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の陽極及び第１の陰極を有する充電装置と、
前記充電装置の前記第１の陽極に電気的に接続された第２の陽極及び前記充電装置の第１の陰極に電気的に接続された第２の陰極を有する電子負荷装置と、
前記第１の陽極と前記第２の陽極とに接続され、二次電池の陽極が接続される陽極接点と、
前記第１の陰極と前記第２の陰極とに接続され、前記二次電池の陰極が接続される陰極接点と、
前記充電装置及び前記電子負荷装置に接続された充放電制御部と、
を有し、
前記充放電制御部は、前記充電装置及び前記電子負荷装置を、前記充電装置が前記二次電池を充電する動作と前記電子負荷装置が前記二次電池を放電する動作とが同時に実行されることが許容されるように制御することを特徴とする充放電試験装置。
【請求項２】
前記第１の陽極と前記第２の陽極とを接続する第１の接続ラインと、前記第１の陰極と第２の陰極とを接続する第２の接続ラインとを有し、前記陽極接点は前記第１の接続ラインに接続され、前記陰極接点は第２の接続ラインに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
【請求項３】
前記第１の接続ラインの前記第１の陽極と前記陽極接点との間に流れる電流を測定する第１の電流計と、前記接続ラインの前記陽極接点と前記第２の陽極との間に流れる電流を測定する第２の電流計と、前記陽極接点と前記陰極接点との間に流れる電流を測定する第３の電流計と、前記陽極接点と前記陰極接点との電位差を測定する電圧計と、前記二次電池の温度を測定する二次電池温度センサと、これら測定値のデータを収集して記録をするデータ記録部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の充放電試験装置。
【請求項４】
前記充電装置は、前記第１の陽極及び前記第１の陰極に接続されて前記二次電池に充電される電気的出力を出力する充電用電源と、
前記充電用電源の電気的出力を制御する充電用電源コントローラと、
を有することを特長とする請求項１乃至３のいずれかに記載の充放電試験装置。
【請求項５】
前記電子負荷装置は、前記第２の陽極及び前記第２の陰極に接続されて前記二次電池を電気的負荷で消費する放電用負荷と、
前記放電用負荷の電気的消費を制御する放電用負荷コントローラと、
を有することを特長とする請求項４に記載の充放電試験装置。
【請求項６】
前記充放電制御部は、
前記充電用電源コントローラと前記放電用負荷コントローラに接続されて前記充電用電源による充電と前記放電用負荷による放電の挙動を制御する充放電制御コントローラと、
データ記録部に収集されたデータを表示するデータ表示部と、
充電と放電の挙動をプログラムとして保存し、前記充放電制御コントローラに前記プログラムを供給する制御プログラムメモリ部と、
を有し、前記充放電制御コントローラは前記プログラムを用いて前記充電と放電の挙動を制御することを特徴とする請求項５に記載の充放電試験装置。
【請求項７】
前記充放電制御コントローラは、
前記充電用電源から出力される電気的出力を、定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードで制御すると共に、前記放電用負荷で消費される電気的負荷を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス放電モード又は定抵抗モードで制御することを特徴とした請求項６に記載の充放電試験装置。
【請求項８】
前記充放電試験装置は、前記充電装置及び前記電子負荷装置を複数有し、前記充放電制御部は、複数の前記充電装置及び複数の前記電子負荷装置を、前記複数の前記充電装置の各々が前記二次電池を充電する動作と前記複数の前記電子負荷装置が前記二次電池を放電する動作とが同時に実行されることが許容されるように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の充放電試験装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の充放電試験装置を用いて二次電池の特性を評価する充放電試験方法であって、
前記充電装置から出力される電気的出力を、定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス充電モード又は定抵抗モードで制御すると共に、前記電子負荷装置で消費される電気的負荷を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルス放電モード又は定抵抗モードで制御することを特長とする充放電試験方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月25日(2020.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の陽極及び第１の陰極を有する充電装置と、
前記充電装置の前記第１の陽極に第１の接続ラインによって電気的に接続された第２の陽極及び前記充電装置の前記第１の陰極に第２の接続ラインによって電気的に接続された第２の陰極を有する電子負荷装置と、
前記第１の接続ラインに接続されかつ二次電池の陽極が接続される陽極接点と、
前記第２の接続ラインに接続されかつ前記二次電池の陰極が接続される陰極接点と、
前記充電装置が前記第１の陽極と前記陽極接点の間に流れる第１の電流を発生させると同時に、前記電子負荷装置が前記第２の陽極と前記陽極接点との間に流れる第２の電流を発生させるように前記充電装置と前記電子負荷装置とを制御して前記二次電池の充放電試験を行い、前記充放電試験中の前記二次電池の状態に関する情報を取得する充放電制御部と、を有し、
前記充放電制御部は、前記充電装置の前記第１の電流を発生させる動作と前記電子負荷装置の前記第２の電流を発生させる動作とを互いに異なる電流または電圧モードで制御することを特徴とする充放電試験装置。
【請求項２】
前記充放電制御部は、
前記充電装置を、定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルスモード及び定抵抗モードのうちの１の電流または電圧モードで制御すると同時に、
前記電子負荷装置を定電流／定電圧モード、定電流モード、定電力モード、パルスモード及び定抵抗モードのうちの前記１の電流または電圧モードとは異なる電流または電圧モードで制御することを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
【請求項３】
前記二次電池の状態に関する情報は、前記二次電池を介して前記陽極接点と前記陰極接点との間に流れる電流値、前記陽極接点と前記陰極接点との間の電位差、または前記二次電池の温度を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の充放電試験装置。
【請求項４】
前記充電装置及び前記電子負荷装置を複数有し、
前記充放電制御部は、複数の前記充電装置及び複数の前記電子負荷装置を、複数の前記充電装置の各々が前記第１の陽極の各々と前記陽極接点の間に流れる電流を発生させると同時に、複数の前記電子負荷装置の各々が前記第２の陽極の各々と前記陽極接点との間に流れる電流を発生させるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の充放電試験装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の充放電試験装置は、第１の陽極及び第１の陰極を有する充電装置と、充電装置
の第１の陽極に第１の接続ラインによって電気的に接続された第２の陽極及び前記充電装置の第１の陰極に第２の接続ラインによって電気的に接続された第２の陰極を有する電子負荷装置と、前記第１の接続ラインに接続されかつ二次電池の陽極が接続される陽極接点と、前記第２の接続ラインに接続されかつ前記二次電池の陰極が接続される陰極接点と、前記充電装置が前記第１の陽極と前記陽極接点の間に流れる第１の電流を発生させると同時に、前記電子負荷装置が前記第２の陽極と前記陽極接点との間に流れる第２の電流を発生させるように前記充電装置と前記電子負荷装置とを制御して前記二次電池の充放電試験を行い、前記充放電試験中の前記二次電池の状態に関する情報を取得する充放電制御部と、を有し、前記充放電制御部は、前記充電装置の前記第１の電流を発生させる動作と前記電子負荷装置の前記第２の電流を発生させる動作とを互いに異なる電流または電圧モードで制御することを特徴とする。