(57)【要約】【課題】電圧や容量が異なる多種多様の電池モジュールであっても、電池モジュール全体及び電池モジュールをなす電池セルの単位で電池特性を忠実に模擬することができる電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置を提供する。【解決手段】電池特性模擬システム４０は、電池モジュールをなす複数の電池セルの電池特性を示す電池特性テーブルＴＢを個別に記憶する記憶部１４と、電圧を発生する電圧発生部１２と、記憶部１４に記憶された電池特性テーブル及び電圧発生部１２に流れる電流に応じて電圧発生部１２が発生する電圧を制御する電圧制御部１３と有し、電圧発生部１２が直列接続されるように相互に接続された複数の電池特性模擬装置１ａ〜１ｎを備えており、電池特性模擬装置１ａは他の電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎに対して動作タイミングを規定する同期信号ＳＹを出力する。【選択図】図３
2010153050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが直列接続されてなる電池モジュールの電池特性を模擬した電力を供給する電池特性模擬システムであって、
前記電池モジュールをなす前記複数の電池セルの電池特性を個別に記憶する記憶部と、電圧を発生する電圧発生部と、前記記憶部に記憶された電池特性及び前記電圧発生部に流れる電流に応じて前記電圧発生部が発生する電圧を制御する電圧制御部と有し、前記電圧発生部が直列接続されるように相互に接続された複数の電池特性模擬装置を備えており、
前記複数の電池特性模擬装置のうちの何れか１つは、他の電池特性模擬装置の動作タイミングを規定する同期信号を出力することを特徴とする電池特性模擬システム。
【請求項２】
前記複数の電池特性模擬装置のうちの少なくとも１つは、前記電圧発生部に流れる電流を測定する電流測定部を備えることを特徴とする請求項１記載の電池特性模擬システム。
【請求項３】
前記複数の電池特性模擬装置の各々は、電池特性を測定すべき電池モジュールである被測定電池モジュールをなす複数の電池セルの電圧を個別に測定する電圧測定部と、
前記被測定電池モジュールに流れる電流を測定する電流測定部と、
前記電圧測定部及び前記電流測定部の測定結果に基づいて前記電池セルの電池特性を個別に取得して前記記憶部に記憶させる特性取得部と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池特性模擬システム。
【請求項４】
前記被測定電池モジュールに対して並列接続され、前記被測定電池モジュールをなす電池セルの数と同数の抵抗が直列接続されてなる分圧回路を備えており、
前記電池特性模擬装置のうちの何れか１つは前記被測定電池モジュールに供給する電流を発生する電流発生部を備えており、他の前記電池特性模擬装置は前記電池特性模擬装置の接続点の各々の電位を前記分圧回路をなす抵抗の接続点の各々の電位に設定する電圧設定回路を備える
ことを特徴とする請求項３記載の電池特性模擬システム。
【請求項５】
前記電池特性模擬装置の各々と接続され、前記電池特性模擬装置の各々に設けられた前記記憶部に対する前記電池セルの電池特性の書き込み、読み出し、及び更新の少なくとも１つを行う電池特性管理装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電池特性模擬システム。
【請求項６】
複数の電池セルが直列接続されてなる電池モジュールの電池特性を模擬した電力を供給するために用いられる電池特性模擬装置であって、
前記電池モジュールをなす前記複数の電池セルの電池特性を個別に記憶する記憶部と、
電圧を発生する電圧発生部と、
前記記憶部に記憶された電池特性及び前記電圧発生部に流れる電流に応じて前記電圧発生部が発生する電圧を制御する電圧制御部と、
前記電圧発生部を、他の電池特性模擬装置が備える電圧発生部に直列接続させる接続端子と
を備えることを特徴とする電池特性模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電池特性を模擬した電力を供給する電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯オーディオプレーヤー等の携帯性を有する様々な電子機器が普及している。これらの電子機器は、再充電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池によって駆動されることが多い。二次電池は、充電を行う毎に電池特性（電池が負荷に出力する電圧電流特性）が異なるため、二次電池の電池特性と電子機器の特性（負荷特性）との組み合わせによっては電子機器が異常動作することも考えられる。電池特性模擬装置は、所望の条件下における二次電池の電池特性を測定し、測定した電池特性を再現性良く模擬した電力を電子機器に供給するものであり、例えば二次電池の電池特性を加味した電子機器の試験を行う場合に用いられる。
【０００３】
以下の特許文献１には、携帯電話機等の電子機器で用いられる二次電池の電池特性を模擬する電池特性模擬装置が開示されている。具体的には、電子機器で用いられる二次電池に対して電流源を接続したときの電圧電流特性を予め測定して電池特性テーブルに格納しておく。そして、二次電池が用いられる電子機器に電圧源を接続したときに流れる電流と電池特性テーブルに格納された電圧電流特性とに応じて電圧源を制御することにより、電子機器で用いられる二次電池の電池特性を模擬している。
【特許文献１】特開２００８−７６２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年においては、電気自動車用やハイブリッド自動車等で用いられる二次電池、燃料電池、太陽電池等のように、複数の電池セルを直列接続して高電圧（例えば、数百ボルト）を得る電池モジュールが多くなっている。かかる高電圧の電池モジュールの電池特性を模擬する電池特性模擬装置は、高電圧に耐え得る構造であるとともに、高電圧を高速に制御する必要がある。
【０００５】
しかしながら、トランジスタやＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）等の電子素子は、一般的に耐圧が数ボルト〜数十ボルト程度の低耐圧のものよりも数百ボルト程度の高耐圧のものの方が応答速度が遅い。このため、高耐圧の電子素子を用いて電池特性模擬装置を高電圧に耐え得る構造にしても、電子素子の応答速度が遅いために高電圧の電池モジュールの電池特性を再現良く模擬するのは困難であるという問題がある。
【０００６】
また、電池モジュールは様々な電池特性の電池セルを直列接続したものであるため、電池モジュールの電池特性を忠実に模擬するためには、電池モジュールをなす電池セル各々の電池特性を個別に模擬することによって電池モジュール全体の電池特性を模擬する必要がある。しかしながら、従来の電池特性模擬装置は、基本的には電子機器で用いられる単体の電池の電池特性を模擬するものであったため、様々な電池特性の電池セルが直列接続された電池モジュールの電池特性を忠実に模擬することは困難であるという問題がある。
【０００７】
更に、電池モジュールの電圧や容量は用途によって様々であるため、電池特性模擬装置には多種多様の電池モジュールの電池特性を柔軟に模擬できることが要求される。また、電池モジュールの電池特性を模擬する場合には、電池モジュール全体として電池特性を模擬するばかりではなく、電池モジュールをなす電池セルの単位での電池特性の模擬が行われることもあるため、何れの模擬方法にも柔軟に対応できることが要求される。しかしながら、従来の電池特性模擬装置は、上述の通り、基本的には単体の電池の電池特性を模擬するものであるため、以上のような要求に柔軟に対応するのは困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高電圧の電池モジュールの電池特性を忠実に模擬することができ、電圧や容量が異なる多種多様の電池モジュールであっても、電池モジュール全体及び電池モジュールをなす電池セルの単位で電池特性を忠実に模擬することができる電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の電池特性模擬システムは、複数の電池セルが直列接続されてなる電池モジュールの電池特性を模擬した電力を供給する電池特性模擬システム（３０、４０、６０）であって、前記電池モジュールをなす前記複数の電池セルの電池特性（ＴＢ）を個別に記憶する記憶部（１４）と、電圧を発生する電圧発生部（１２）と、前記記憶部に記憶された電池特性及び前記電圧発生部に流れる電流に応じて前記電圧発生部が発生する電圧を制御する電圧制御部（１３）と有し、前記電圧発生部が直列接続されるように相互に接続された複数の電池特性模擬装置（１ａ〜１ｎ、６２ａ〜６２ｎ）を備えており、前記複数の電池特性模擬装置のうちの何れか１つは、他の電池特性模擬装置の動作タイミングを規定する同期信号（ＳＹ）を出力することを特徴としている。
この発明によると、電池特性模擬装置の各々に設けられた電圧発生部が直列接続されるように電池特性模擬装置が相互に接続され、電池特性模擬装置の各々で記憶部に記憶された電池特性と電圧発生部に流れる電流とに応じて、電圧発生部で発生する電圧が同期信号に同期して電圧制御部により制御される。
また、本発明の電池特性模擬システムは、前記複数の電池特性模擬装置のうちの少なくとも１つは、前記電圧発生部に流れる電流を測定する電流測定部（１６）を備えることを特徴としている。
また、本発明の電池特性模擬システムは、前記複数の電池特性模擬装置の各々が、電池特性を測定すべき電池モジュールである被測定電池モジュール（Ｍ）をなす複数の電池セル（Ｃ１〜Ｃｎ）の電圧を個別に測定する電圧測定部（１７）と、前記被測定電池モジュールに流れる電流を測定する電流測定部（１６）と、前記電圧測定部及び前記電流測定部の測定結果に基づいて前記電池セルの電池特性を個別に取得して前記記憶部に記憶させる特性取得部（１５）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の電池特性模擬システムは、前記被測定電池モジュールに対して並列接続され、前記被測定電池モジュールをなす電池セルの数と同数の抵抗（３１ａ〜３１ｎ）が直列接続されてなる分圧回路を備えており、前記電池特性模擬装置のうちの何れか１つは前記被測定電池モジュールに供給する電流を発生する電流発生部（１１）を備えており、他の前記電池特性模擬装置は前記電池特性模擬装置の接続点の各々の電位を前記分圧回路をなす抵抗の接続点の各々の電位に設定する電圧設定回路（１９）を備えることを特徴としている。
また、本発明の電池特性模擬システムは、前記電池特性模擬装置の各々と接続され、前記電池特性模擬装置の各々に設けられた前記記憶部に対する前記電池セルの電池特性の書き込み、読み出し、及び更新の少なくとも１つを行う電池特性管理装置（６１）を備えることを特徴としている。
本発明の電池特性模擬装置は、複数の電池セルが直列接続されてなる電池モジュールの電池特性を模擬した電力を供給するために用いられる電池特性模擬装置（１）であって、前記電池モジュールをなす前記複数の電池セルの電池特性を個別に記憶する記憶部（１４）と、電圧を発生する電圧発生部（１２）と、前記記憶部に記憶された電池特性及び前記電圧発生部に流れる電流に応じて前記電圧発生部が発生する電圧を制御する電圧制御部（１３）と、前記電圧発生部を、他の電池特性模擬装置が備える電圧発生部に直列接続させる接続端子（Ｔ１、Ｔ２）とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電池特性模擬装置の各々に設けられた電圧発生部が直列接続されるように電池特性模擬装置を相互に接続し、電池特性模擬装置の各々の電圧制御部で記憶部に記憶された電池特性と電圧発生部に流れる電流とに応じて電圧発生部で発生する電圧を同期信号に同期して制御している。このため、電圧や容量が異なる多種多様の電池モジュールであっても、電池モジュール全体及び電池モジュールをなす電池セルの単位で電池特性を忠実に模擬することができるという効果がある。ここで、電池特性模擬装置の数を増やせば、高電圧の電池モジュールの電池特性も忠実に模擬することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置について詳細に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による電池特性模擬装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す電池特性模擬装置１は、電気自動車用やハイブリッド自動車等で用いられる二次電池、燃料電池、太陽電池等の複数の電池セルが直列接続されてなる電池モジュールの電池特性を取得し、取得した電池特性を用いて上記の電池モジュールの電池特性を模擬した電力を供給するために用いられる。
【００１３】
詳細は後述するが、電池特性模擬装置１は、上記の電池モジュールの電池特性の取得・模擬を行う場合には、電池モジュールをなす電池セルの数だけ接続されて電池特性模擬システムの一部とされる。尚、電池特性模擬装置１は、複数接続することで複数の電池セルからなる電池モジュールの電池特性を取得・模擬することができるが、単体の電池の電池特性の取得・模擬を単体で行うことも可能である。
【００１４】
図１に示す通り、本実施形態の電池特性模擬装置１は、外部の接続端子として、接続端子Ｔ１，Ｔ２、抵抗接続端子Ｔ３、電圧測定端子Ｔ１１，Ｔ１２、同期信号入力端子Ｔ２１、及び同期信号出力端子Ｔ２２を備える。接続端子Ｔ１，Ｔ２は、電池特性模擬装置１に他の電池特性模擬装置を接続するための端子である。具体的に、電池特性模擬装置１の接続端子Ｔ１には他の電池特性模擬装置（図示省略）の接続端子Ｔ２が接続され、電池特性模擬装置１の接続端子Ｔ２には上記の他の電池特性模擬装置とは異なる電池特性模擬装置（図示省略）の接続端子Ｔ１が接続される。抵抗接続端子Ｔ３は、電池モジュールの電池特性を測定する場合に用いられる分圧抵抗（詳細は後述する）の接続点が接続される端子である。
【００１５】
電圧測定端子Ｔ１１，Ｔ１２は、電池モジュールの電池特性を測定する場合に、電池モジュールをなす電池セルの正電極及び負電極に対して電圧測定部１７を個別に接続するための端子である。同期信号入力端子Ｔ２１は他の電池特性模擬装置（図示省略）からの同期信号が入力される端子であり、同期信号出力端子Ｔ２２は上記の他の電池特性模擬装置とは異なる他の電池特性模擬装置（図示省略）に対する同期信号が出力される端子である。
【００１６】
また、図１に示す通り、電池特性模擬装置１は、内部に電流発生部１１、電圧発生部１２、電圧制御部１３、記憶部１４、特性取得部１５、電流測定部１６、電圧測定部１７、保護回路１８、アンプ１９（電圧設定回路）、保護回路２０、同期信号発生部２１、及びスイッチ２２（電圧設定回路）、スイッチ２３ａ、スイッチ２３ｂ（電圧設定回路）、スイッチ２３ｃ、及びスイッチ２４を備える。電流発生部１１は、電池モジュールの電池特性を測定する場合に、電池モジュールに供給する電流を発生する。電圧発生部１２は、電池モジュールの電池特性を模擬する場合に、電圧制御部１３の制御の下で、電池モジュールをなす電池セルの出力電圧を模擬した電圧を個別に発生する。電圧制御部１３は、記憶部１４に記憶された電池特性テーブルＴＢと電流測定部１６の測定結果とに応じて、電圧発生部１２で発生される電圧の制御を行う。
【００１７】
記憶部１４は、電池モジュールをなす電池セルの電池特性を示す電池特性テーブルＴＢを個別に記憶する。この電池特性テーブルＴＢは、電池モジュールをなす個々の電池セルの電流電圧特性（電池セルに流れる電流と同電池セルに現れる電圧との関係）を示すテーブルである。特性取得部１５は、電池モジュールの電池特性を測定する場合に、電流測定部１６の測定結果と電圧測定部１７の測定結果とに基づいて、電池モジュールをなす電池セルの電池特性を個別に取得する。
【００１８】
電流測定部１６は、電池モジュールの電池特性を測定する場合には電池モジュールに流れる電流（電流発生部１１に流れる電流）を測定し、電池モジュールの電池特性を模擬する場合には電圧発生部１２に流れる電流を測定する。電圧測定部１７は、電圧測定端子Ｔ１１，Ｔ１２間に設けられており、電池モジュールの電池特性を測定する場合に、これら電圧測定端子Ｔ１１，Ｔ１２間に接続される電池セルに現れる電圧を個別に測定する。保護回路１８は、電圧測定端子Ｔ１２と接続端子Ｔ２との間に設けられており、電池モジュールの電池特性を測定する場合において、電池モジュールをなす電池セルに異常があったときに電池特性模擬装置１の内部を保護するための回路である。
【００１９】
アンプ１９は、電池特性模擬装置１の正電源（＋Ｖｃｃ）及び負電源（−Ｖｃｃ）からの電源供給がなされており、出力端が接続端子Ｔ１に接続された入力インピーダンスが大きなバッファアンプであり、入力端に入力される信号と同じ電圧の信号を出力端から出力する。このアンプ１９の入力端と正電源及び負電源との間には保護回路１９が設けられている。保護回路１９は、保護回路１８と同様に、電池モジュールの電池特性を測定する場合において、電池モジュールをなす電池セルに異常があったときに電池特性模擬装置１の内部を保護するための回路である。同期信号発生部２１は、電池特性模擬装置１の動作タイミング、更には他の電池特性模擬装置（図示省略）の動作タイミングを規定する同期信号を発生する。
【００２０】
スイッチ２２は、アンプ１９の入力端又は接続端子Ｔ１に対して、電流発生部１１を接続するか、電圧発生部１２を接続するか、又は抵抗接続端子Ｔ３を接続するかを切り替える。スイッチ２３ａはスイッチ２２と接続端子Ｔ１との間を開放するか又は短絡するかを切り替え、スイッチ２３ｂはスイッチ２２とアンプ１９の入力端との間を開放するか又は短絡するかを切り替える。また、スイッチ２３ｃは、アンプ１９の出力端と接続端子Ｔ１との間を開放するか又は短絡するかを切り替える。尚、スイッチ２３ｂの切り替えとスイッチ２３ｃの切り替えとは連動して行われる。つまり、スイッチ２３ｂが開状態（オフ状態）に設定されるとスイッチ２３ｃも開状態に設定され、スイッチ２３ｂが閉状態（オン状態）に設定されるとスイッチ２３ｃも閉状態に設定される。
【００２１】
スイッチ２４は、同期信号出力端子Ｔ２２に対して同期信号入力端子Ｔ２１を接続するか、又は同期信号発生部２１を接続するかを切り替える。尚、同期信号入力端子Ｔ２１から入力される同期信号、又は同期信号発生部２１から出力される同期信号は、同期信号出力端子Ｔ２２から外部に出力されるとともに、電圧制御部１３及び特性取得部１５に入力される。
【００２２】
前述した通り、本実施形態の電池特性模擬装置１は、電池モジュールをなす電池セルの数だけ接続されて電池特性模擬システムの一部とされ、電池モジュールの電池特性を取得し、或いは電池モジュールの電池特性を模擬した電力を供給するために用いられる。このため、以下では電池モジュールの電池特性を取得する場合、及び電池モジュールの電池特性を模擬する場合の各々の場合に分けて説明する。
【００２３】
〈電池モジュールの電池特性を取得する場合〉
図２は、本発明の第１実施形態による電池特性模擬システムの電池特性取得時に用いられる要部構成を示すブロック図である。図２に示す電池特性模擬システム３０は、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎと分圧抵抗３１ａ〜３１ｎ（抵抗）とを備えており、複数の電池セルＣ１〜Ｃｎが接続されてなる電池モジュールＭ（被測定電池モジュール）の電池特性を測定する。尚、図２においては、図面を簡略化するために、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎについては、電池モジュールＭの電池特性取得に用いられる構成を図示している。
【００２４】
電池特性模擬装置１ａ〜１ｎは、それぞれ図１に示す構成の電池特性模擬装置１であり、電池モジュールＭをなす電池セルＣ１〜Ｃｎと同じ数だけ用いられる。図２に示す通り、電池特性模擬装置１ａの接続端子Ｔ１が電池モジュールＭの正電極（電池セルＣ１の正電極）に接続され、電池特性模擬装置１ｎの接続端子Ｔ２が電池モジュールＭの負電極（電池セルＣｎの負電極）に接続される。
【００２５】
また、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎは、隣接するものの接続端子Ｔ２と接続端子Ｔ１とが接続される。具体的には、電池特性模擬装置１ａの接続端子Ｔ２と電池特性模擬装置１ｂの接続端子Ｔ１とが接続され、電池特性模擬装置１ｂの接続端子Ｔ２と電池特性模擬装置１ｃの接続端子Ｔ１とが接続される。以下、同様の接続が電池特性模擬装置１ｎまで行われる。更に、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの電圧測定端子Ｔ１１，Ｔ１２間には、電池セルＣ１〜Ｃｎがそれぞれ接続される。
【００２６】
ここで、電池特性模擬装置１ａはマスター機とされ、他の電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎはスレーブ機とされる。スレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎは、マスター機である電池特性模擬装置１ａに同期して動作する。前述の通り、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎは図１に示す構成の電池特性模擬装置１である。電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎをマスター機にするか、又はスレーブ機にするかは、スイッチ２２，２３ａ〜２３ｃ，２４の切り替えによって行う。
【００２７】
マスター機である電池特性模擬装置１ａでは、スイッチ２３ａが閉状態（オン状態）に設定されるとともにスイッチ２３ｂ，２３ｃが開状態（オフ状態）に設定され、接続端子Ｔ１に対して電流発生部１１が接続されるようにスイッチ２２が切り替えられる。また、電池特性模擬装置１ａでは、同期信号出力端子Ｔ２２に対して同期信号発生部２１が接続されるようにスイッチ２４が切り替えられる。このため、同期信号発生部２１で発生した同期信号が同期信号出力端子Ｔ２２から外部に出力される。
【００２８】
以上のスイッチ２２，２３ａ〜２３ｃの切り替え及び設定によって、電池特性模擬装置１ａでは、図１に示したアンプ１９、保護回路２０、電圧制御部１３、及び抵抗接続端子Ｔ３が用いられないため、図２ではこれらの図示を省略している。また、上述した通り、同期信号発生部２１はスイッチ２４によって同期信号出力端子Ｔ２２に接続されて他の電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎに出力する同期信号を発生するために用いられるが、図２においては図示を省略している。
【００２９】
スレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでは、スイッチ２３ａが開状態に設定されるとともにスイッチ２３ｂ，２３ｃが閉状態に設定され、アンプ１９の入力端に抵抗接続端子Ｔ３が接続されるようにスイッチ２２が切り替えられる。また、電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでは、同期信号出力端子Ｔ２２に対して同期信号入力端子Ｔ２１が接続されるようにスイッチ２４が切り替えられる。このため、同期信号入力端子Ｔ２１から入力された同期信号はスイッチ２４を介して同期信号出力端子Ｔ２２から外部に出力される。以上のスイッチ２２，２３ａ〜２３ｃ，２４の切り替え及び設定によって、電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでは、図１に示した電流発生部１１、電圧制御部１３、及び同期信号発生部２１が用いられないため、図２ではこれらの図示を省略している。
【００３０】
分圧抵抗３１ａ〜３１ｎは、抵抗値がほぼ同じ（好ましくは、同一）抵抗であって、電池モジュールＭの電圧（例えば、数百ボルト）を分圧して電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々に分散させるためのものである。具体的に、分圧抵抗３１ａ〜３１ｎは、電池モジュールＭをなす電池セルＣ１〜Ｃｎと同じ数だけ設けられて直列接続されており、一方の端部に配置される分圧抵抗３１ａの一端が電池モジュールＭの正電極（電池セルＣ１の正電極）に接続され、他方の端部に配置される分圧抵抗３１ｎの他端が電池モジュールＭの負電極（電池セルＣｎの負電極）に接続される。このように、分圧抵抗３１ａ〜３１ｎは、電池モジュールＭに対して並列接続された分圧回路をなす。
【００３１】
分圧抵抗３１ａ〜３１ｎの接続点Ｐ１〜Ｐｎ−１は、スレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎの抵抗接続端子Ｔ３のぞれぞれ接続される。ここで、図２に示す通り、電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎに設けられたアンプ１９の入力端はスイッチ２２を介して抵抗接続端子Ｔ３に接続されており、アンプ１９は入力端に入力される信号と同じ電圧の信号を出力端から出力するものである。このため、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの接続点の電位は、接続点Ｐ１〜Ｐｎ−１の電位にそれぞれ設定される。
【００３２】
例えば、電池特性模擬装置１ａと電池特性模擬装置１ｂとの接続点（電池特性模擬装置１ａの接続端子Ｔ２及び電池特性模擬装置１ｂの接続端子Ｔ１）の電位は、分圧抵抗３１ａと分圧抵抗３１ｂとの接続点Ｐ１の電位に設定される。また、電池特性模擬装置１ｂと電池特性模擬装置１ｃとの接続点（電池特性模擬装置１ｂの接続端子Ｔ２及び電池特性模擬装置１ｃの接続端子Ｔ１）の電位は、分圧抵抗３１ｂと分圧抵抗３１ｃとの接続点Ｐ２の電位に設定される。
【００３３】
以上の接続がなされることで、電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎの各々における接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２との間の電位差は、分圧抵抗３１ａ〜３１ｎの各々で分圧される電圧Ｖ１〜Ｖｎにほぼ等しくなる。これにより、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの耐圧は、電池ユニットＭに設けられる個々の電池セルＣ１〜Ｃｎの電圧に耐え得る程度で良く、応答速度が遅い電子素子を用いて数百ボルト程度の高耐圧にする必要が無くなる。
【００３４】
上記構成において、電池モジュールＭの電池特性を測定する場合には、まず電池モジュールＭに供給すべき電流を電流発生部１１に設定する。いま、電流発生部１１に対して負の電流が設定されて、電池モジュールＭの正電極（電池セルＣ１の正電極）から図２に示す電流Ｉ０が出力されたとする。この電流Ｉ０は、電池特性模擬装置１に入力される電流Ｉ１と分圧抵抗３１ａに入力される電流Ｉ２とに分岐される。
【００３５】
ここで、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎに設けられるアンプ１９は入力インピーダンスが大きいため、分圧抵抗３１ａ〜３１ｎの抵抗値を大きな値に設定することができる。すると、分圧抵抗３１ａに入力される電流Ｉ２は、電池特性模擬装置１に入力される電流Ｉ１に比べて無視できる程度の大きさになり、電池特性模擬装置１に入力される電流Ｉ１を電池モジュールＭから出力される電流Ｉ０とほぼ等しいとみなすことができる。
【００３６】
電池特性模擬装置１ａに入力された電流Ｉ１は、スイッチ２２、電流発生部１１、及び電流測定部１６を順に介して接続端子Ｔ２から出力された後に、電池特性模擬装置１ｂに入力されて電池特性模擬装置１ｂのアンプ１９を介して負電源（−Ｖｃｃ）に流れ込む。この電流Ｉ１は、電池特性模擬装置１ａに設けられた電流測定部１６によって測定される。これと並行して、電池モジュールＭをなす電池セルＣ１に現れる電圧が電池特性模擬装置１ａの電圧測定部１７で測定される。電流測定部１６及び電圧測定部１７の測定結果は、特性取得部１５に入力されて電池セルＣ１の電池特性が取得され、電池特性テーブルＴＢとして記憶部１４に記憶される。尚、特性取得部１５は、同期信号発生部２１から出力される同期信号に同期して電池セルＣ１の電池特性を取得する。
【００３７】
また、電池特性模擬装置１ｂの接続端子Ｔ１と接続端子Ｔ２（電池特性模擬装置１ｃの接続端子Ｔ１）との間には、分圧抵抗３１ｂで分圧される電圧Ｖ２とほぼ等しい電位差が生ずる。このため、電池特性模擬装置１ｂのグランドから流れ出して電流測定部１６を介して接続端子Ｔ２から出力された後に、電池特性模擬装置１ｃに入力されて電池特性模擬装置１ｃのアンプ１９を介して負電源（−Ｖｃｃ）に流れ込む電流Ｉ１が流れる。この電流Ｉ１は、電池特性模擬装置１ｂに設けられた電流測定部１６によって測定される。
【００３８】
これと並行して、電池モジュールＭをなす電池セルＣ２に現れる電圧が電池特性模擬装置１ｂの電圧測定部１７で測定される。これら電流測定部１６及び電圧測定部１７の測定結果は、特性取得部１５に入力されて電池セルＣ２の電池特性が取得され、電池特性テーブルＴＢとして記憶部１４に記憶される。尚、特性取得部１５は、電池特性模擬装置１から出力される同期信号ＳＹに同期して電池セルＣ１の電池特性を取得する。以上の動作と同様の動作が、電池特性模擬装置１ｃ〜１ｎの各々でも行われる。
【００３９】
そして、電流発生部１１に設定する電流（電池モジュールＭに供給すべき電流）を変えながら以上の動作を繰り返すことにより、電池モジュールＭをなす電池セルＣ１〜Ｃｎの電池特性が電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々で個別に求められて記憶部１４にそれぞれ記憶される。尚、以上の説明では、電流発生部１１に対して負の電流を設定して電池モジュールＭから電流Ｉ０が放電される場合の動作について説明したが、電流発生部１１に対して正の電流を設定すれば電池モジュールＭに対して電流Ｉ０が充電される場合の電池特性を求めることができる。
【００４０】
〈電池モジュールの電池特性を模擬する場合〉
図３は、本発明の第１実施形態による電池特性模擬システムの電池特性模擬時に用いられる要部構成を示すブロック図である。図３に示す電池特性模擬システム４０は、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎを備えており、複数の電池セルからなる電池モジュールの電池特性を模擬した電力を被試験対象（以下、ＤＵＴ（Device Under Test）という）５０に供給する。
【００４１】
上記のＤＵＴ５０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車、太陽発電等で使用される大型のコンバータやインバータ等である。この電池特性模擬システム４０は、電池モジュールの特性を加味したＤＵＴ５０の試験を行うために用いられる。尚、図３においては、図２と同様に、図面を簡略化するために、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎについては、電池モジュールＭの電池特性模擬に用いられる構成を図示している。
【００４２】
電池特性模擬装置１ａ〜１ｎは、それぞれ図１に示す構成の電池特性模擬装置１であり、模擬する電池モジュールＭに設けられる電池セルＣ１〜Ｃｎと同じ数だけ用いられる。図３に示す通り、電池特性模擬装置１ａの接続端子Ｔ１がＤＵＴ５０の一端に接続され、、電池特性模擬装置１ｎの接続端子Ｔ２がＤＵＴ５０の他端に接続される。尚、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎは、図２に示す電池特性模擬システム３０に設けられる電池特性模擬装置１ａ〜１ｎと同様に、隣接するものの接続端子Ｔ２と接続端子Ｔ１とが接続される。
【００４３】
また、図２に示す電池特性模擬システム３０と同様に、電池特性模擬装置１ａはマスター機とされ、他の電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎはスレーブ機とされ、スレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎは、マスター機である電池特性模擬装置１ａに同期して動作する。電池特性模擬システム４０においてもスイッチ２２，２３ａ〜２３ｃ，２４の切り替えによって電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎをマスター機にするか、又はスレーブ機にするかが設定される。
【００４４】
マスター機である電池特性模擬装置１ａでは、スイッチ２３ａが閉状態（オン状態）に設定されるとともにスイッチ２３ｂ，２３ｃが開状態（オフ状態）に設定され、接続端子Ｔ１に対して電圧発生部１２が接続されるようにスイッチ２２が切り替えられる。また、電池特性模擬装置１ａでは、同期信号出力端子Ｔ２２に対して同期信号発生部２１が接続されるようにスイッチ２４が切り替えられる。このため、同期信号発生部２１で発生した同期信号が同期信号出力端子Ｔ２２から外部に出力される。
【００４５】
以上のスイッチ２２，２３ａ〜２３ｃの切り替え及び設定によって、電池特性模擬装置１ａでは、図１に示したアンプ１９、保護回路２０、特性取得部１５、電圧測定部１７、及び抵抗接続端子Ｔ３が用いられないため、図３ではこれらの図示を省略している。また、図２と同様に、電池特性模擬装置１ａで用いられる同期信号発生部２１は図示を省略している。
【００４６】
スレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでは、スイッチ２３ａが開状態に設定されるとともにスイッチ２３ｂ，２３ｃが閉状態に設定され、アンプ１９の入力端に電圧発生部１２が接続されるようにスイッチ２２が切り替えられる。また、電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでは、同期信号出力端子Ｔ２２に対して同期信号入力端子Ｔ２１が接続されるようにスイッチ２４が切り替えられる。
【００４７】
以上のスイッチ２２，２３ａ〜２３ｃ，２４の切り替え及び設定によって、電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでは、図１に示した電流発生部１１、特性取得部１５、電圧測定部１７、保護回路１８、及び同期信号発生部２１が用いられないため、図３ではこれらの図示を省略している。以上の接続、切り替え、及び設定が行われることによって、図３に示す通り、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎに設けられる電圧発生部１２がアンプ１９を介して直列接続されてＤＵＴ５０の両端に接続されるのが分かる。
【００４８】
上記構成において、ＤＵＴ５０の試験が開始されると、マスター機である電池特性模擬装置１ａに設けられた同期信号発生部２１から同期信号が出力される。この同期信号は、電池特性模擬装置１ａの電圧発生部１３に入力されるとともに、同期信号ＳＹとしてスレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎに設けられた同期信号発生部２１に入力される。すると、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎに設けられた電圧制御部１３は、それぞれ記憶部１４から電池特性テーブルＴＢを読み出し、この電池特性テーブルＴＢと電流測定部１６の測定結果（電流Ｉ）とに応じて電圧発生部１２を制御して電圧Ｅ１〜Ｅｎを発生させる。
【００４９】
ここで、前述の通り、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎに設けられる電圧発生部１２がアンプ１９を介して直列接続されてＤＵＴ５０の両端に接続されており、アンプ１９の増幅率が「１」であるため、ＤＵＴ５０には電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々で発生する電圧を加算した電圧が印加される。電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々に設けられた電圧制御部１３で、電池特性テーブルＴＢと電流測定部１６の測定結果（電流Ｉ）とに応じた電圧発生部１２の制御を、同期信号ＳＹに同期して高速に行うことにより、電池モジュールをなす電池セルの各々を個別に模擬することができ、電池特性模擬システム４０全体として電池モジュールを模擬することができる。
【００５０】
以上説明した通り、本実施形態では、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々に設けられた電圧発生部１２が直列接続されるように電池特性模擬装置１ａ〜１ｎを相互に接続し、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々で記憶部１４に記憶された電池特性テーブルＴＢと電圧発生部１２に流れる電流（ＤＵＴ５０に流れる電流Ｉ）とに応じて電圧発生部１２を制御している。このため、電池モジュールをなす電池セルの各々を個別に模擬することができ、電池特性模擬システム４０全体として電池モジュールを忠実に模擬することができる。
【００５１】
また、予め取得した電池セルの電池特性を任意に組み合わせたり、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの数を増減させることで、電圧や容量が異なる多種多様の電池モジュールの電池特性を忠実に模擬することができる。更に、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々の耐圧は、電池ユニットに設けられる個々の電池セルの電圧に耐え得る程度で良く、応答速度が遅い電子素子を用いて数百ボルト程度の高耐圧にする必要が無いため、高電圧の電池モジュールの電池特性を再現良く模擬することができる。
【００５２】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、本実施形態の電池特性模擬システム６０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）６１（電池特性管理装置）と電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎとがバスＢを介して相互に接続された構成である。尚、バスＢとしては、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等を用いることができる。
【００５３】
パーソナルコンピュータ６１は、バスＢを介して電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎと通信を行い、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎの各々に設けられた記憶部１４に記憶される電池特性テーブルＴＢの管理を行う。具体的には、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎに対して新たな電池特性テーブルＴＢの書き込み指示を行い、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎの各々に記憶されている電池特性テーブルＴＢの読み出し指示を行い、更には電池特性テーブルＴＢの更新指示や削除指示等を行って電池特性テーブルＴＢの管理を行う。
【００５４】
電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎは、図３に示す電池特性模擬システム４０に設けられる電池特性模擬装置１ａ〜１ｎと同様に接続され、電池特性模擬装置６２ａがマスター機とされ、電池特性模擬装置６２ｂ〜６２ｎがスレーブ機とされる。電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎは、図１に示す電池特性模擬装置１の構成に加えて、通信インターフェイス部（Ｉ／Ｆ）７１及びテーブル管理部７２を備える。尚、図４では、図１に示す電池特性模擬装置１の構成のうちの電圧発生部１２、電圧制御部１３、記憶部１４、及び電流測定部１６のみを図示している。
【００５５】
通信インターフェイス７１は、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎをバスＢに接続して、バスＢを介したパーソナルコンピュータ６１との間の通信を可能とする。テーブル管理部７２は、インターフェイス７１を介してパーソナルコンピュータ６１との間で通信を行い、パーソナルコンピュータ６１からの指示に基づいて記憶部１４に記憶される電池特性テーブルＴＢをファイルとして管理する。
【００５６】
具体的には、パーソナルコンピュータ６１からの書き込み指示に基づいて新たな電池特性テーブルＴＢを記憶部１４にファイルとして書き込み、読み出し指示に基づいて記憶部１４に記憶されている電池特性テーブルＴＢをファイルとして読み出す。また、パーソナルコンピュータ６１からの更新指示に基づいて記憶部１４に記憶されている電池特性テーブルＴＢの内容を更新し、又は削除指示に基づいて記憶部１４に記憶されている電池特性テーブルＴＢを削除する。
【００５７】
ここで、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎは、図２に示す電池特性模擬システム３０に設けられる電池特性模擬装置１ａ〜１ｎと同様に、電池モジュールをなす電池セルの電池特性を個別に測定することができる。電池セルの電池特性を測定する際に、電池セルと電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎとの接続点を変えることで、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎと電池セルを直列接続する接続器具の抵抗分が含まれない電池セルのみの電池特性を測定を行うことも、その接続機器の抵抗分が含まれる電池特性を測定することもできる。
【００５８】
また、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎは、直列接続された電池セルの電池特性のみならず、直列接続されていない電池セルの電池特性を単体で測定することもできる。このため、充電深度、充電回数、周囲温度を変えた様々な電池セルの電池特性を測定することができ、更には不良が生じてる電池セルの電池特性を測定することもできる。
【００５９】
以上の測定によって得られた様々な電池特性を示す電池特性テーブルＴＢは、パーソナルコンピュータ６１からの読み出し指示に基づいて読み出され、パーソナルコンピュータ６１からの書き込み指示に基づいて電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎが備える記憶部１４に書き込まれる。このため、不良の電池セルが混じった電池モジュール、温度分布のある電池モジュール、接続状態が悪い電池モジュール、電池セルの接続器具の抵抗分を考慮しない理想的な電池モジュール等の様々な電池モジュールを模擬することができる。
【００６０】
以上の通り、本実施形態の電池特性模擬システム６０では、パーソナルコンピュータ６１が、電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎの各々で用いられる電池特性テーブルＴＢの一元管理を行うことができる。このため、ユーザがパーソナルコンピュータ６１を操作すれば電池特性模擬装置６２ａ〜６２ｎの各々で模擬する電池セルの特性を自由に変えることができ、ユーザの利便性が飛躍的に向上する。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態による電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では電池セルが直列接続された電池モジュールの電池特性を模擬する場合を例に挙げて説明したが、電池セルが直並列接続された電池モジュールの電池特性も同様に模擬することができる。
【００６２】
また、図２に示す電池特性模擬システム３０では、電池特性模擬装置１ａ〜１ｎの各々に設けられた電流測定部１６で電流を測定する例について説明したが、全ての電池特性模擬装置１ａ〜１ｎで電流を測定する必要はない。例えば、マスター機である電池特性模擬装置１のみで電流を測定し、その測定結果をスレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎに送信する構成にすれば、スレーブ機である電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎでの電流測定を省略することができ、これにより電池特性模擬装置１ｂ〜１ｎに設けられた電流測定部１６を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態による電池特性模擬装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電池特性模擬システムの電池特性取得時に用いられる要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電池特性模擬システムの電池特性模擬時に用いられる要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態による電池特性模擬システム及び電池特性模擬装置の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ〜１ｎ        電圧特性模擬装置
１１              電流発生部
１２              電圧発生部
１３              電圧制御部
１４              記憶部
１５              特性取得部
１６              電流測定部
１７              電圧測定部
１９              アンプ
３０，４０        電池特性模擬システム
３１ａ〜３１ｎ    分圧抵抗
６０              電池特性模擬システム
６１              パーソナルコンピュータ
６２ａ〜６２ｎ    電圧特性模擬装置
Ｃ１〜Ｃｎ        電池セル
Ｍ                電池モジュール
ＳＹ              同期信号
Ｔ１，Ｔ２        接続端子
ＴＢ              電池特性テーブル
【図１】
2010153050.tif 000003
【図２】
2010153050.tif 000004
【図３】
2010153050.tif 000005
【図４】
2010153050.tif 000006