(57)【要約】【課題】定電流動作モードから定電圧動作モードへの迅速な切り替え処理を可能とするとともに、切り替え後の定電圧動作モードにおいて安定した電流供給をする充電装置と放電装置とを提供することを目的とする。【解決手段】定電流充電モードと定電圧充電モードとを備える充電装置において、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知する定電圧充電移行検知部と、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、定電圧充電移行検知部が定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知した場合に、負帰還容量部は負帰還容量を増大させる充電装置とする。【選択図】図１
2011024308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流充電モードと定電圧充電モードとを備える充電装置において、
前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行を検知する定電圧充電移行検知部と、
前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部と、を備え、
前記定電圧充電移行検知部が前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行を検知した場合に、前記負帰還容量部は負帰還容量を増大させる
ことを特徴とする充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電装置において、
前記定電圧充電移行検知部が前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行を検知してから所定の時間経過後、前記負帰還容量部が負帰還容量を増大させる
ことを特徴とする充電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の充電装置において、
前記所定の時間は、前記負帰還容量部が前記モード移行前から前記増大させた後の負帰還容量である場合に、前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行時に生じる過渡現象に対応する時間である
ことを特徴とする充電装置。
【請求項４】
定電流放電モードと定電圧放電モードとを備える放電装置において、
前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行を検知する定電圧放電移行検知部と、
前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部と、を備え、
前記定電圧放電移行検知部が前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行を検知した場合に、前記負帰還容量部は負帰還容量を増大させる
ことを特徴とする放電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放電装置において、
前記定電圧放電移行検知部が前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行を検知してから所定の時間経過後、前記負帰還容量部が負帰還容量を増大させる
ことを特徴とする放電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の放電装置において、
前記所定の時間は、前記負帰還容量部が前記モード移行前から前記増大させた後の負帰還容量である場合に、前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行時に生じる過渡現象に対応する時間である
ことを特徴とする放電装置。
【請求項７】
定電流充電モードと定電圧充電モードとを備える充電装置のモード切り替え制御方法において、
前記充電装置は、前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行を検知する定電圧充電移行検知部と、前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、
前記定電圧充電移行検知部が前記定電流充電モードから前記定電圧充電モードへの移行を検知する移行検知工程と、
前記負帰還容量部が負帰還容量を増大させる容量増大工程と、を有する
ことを特徴とする充電装置のモード切り替え制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の充電装置のモード切り替え制御方法において、
前記移行検知工程の後、前記容量増大工程を所定の時間遅延させる遅延工程を有する
ことを特徴とする充電装置のモード切り替え制御方法。
【請求項９】
定電流放電モードと定電圧放電モードとを備える放電装置のモード切り替え制御方法において、
前記放電装置は、前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行を検知する定電圧放電移行検知部と、前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、
前記定電圧放電移行検知部が前記定電流放電モードから前記定電圧放電モードへの移行を検知する移行検知工程と、
前記負帰還容量部が負帰還容量を増大させる容量増大工程と、を有する
ことを特徴とする放電装置のモード切り替え制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の放電装置のモード切り替え制御方法において、
前記移行検知工程の後、前記容量増大工程を所定の時間遅延させる遅延工程を有する
ことを特徴とする放電装置のモード切り替え制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置と放電装置とそのモード切り替え制御方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池やキャパシタなどの蓄電部品は、充放電試験により、開発段階における性能の評価・確認や製品出荷時の品質検査がされる。充放電試験においては、蓄電部品は、スイッチ動作により直流電源に接続されて、所定の条件で充電され、必要に応じて所定の条件で放電される。
【０００３】
蓄電部品を試験・評価をするための充放電試験装置は、双方向型のＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、蓄電部品に充電された電力を、放出の際に交流や直流の電力として回収する。これにより、回収した電力を蓄電部品の充放電試験に利用できるので、充放電試験に伴う電力損失を低減し、充放電試験コストを低減することができる。
【０００４】
一方、双方向型のＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子やインダクタ、キャパシタ、制御回路、ノイズフィルタなどの多くの部品から構成される。このため、スイッチング動作による電力変換時に、大量のノイズを発生する場合がある。
【０００５】
充放電に伴う電力の損失を低減しつつ、構成が簡易でノイズの発生量が小さい充放電装置については、例えば下記特許文献１に提案されている。
【０００６】
また、蓄電部品には、性能を維持するために印加可能な上限電圧や下限電圧が決められている場合もある。このため、充放電装置を用いて蓄電部品を上限電圧または下限電圧になるまでは定電流動作モードとし、その後定電圧動作モードに切り替え処理する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２９５７６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
定電流動作モードと定電圧動作モードとの切り替え処理時には、迅速な切り替え処理が好ましいとされる一方で、切り替え後の定電圧動作モードにおいては安定した電流が必要とされる。従来、迅速な切り替え処理と、安定した電流とを高次元で両立させる充電装置等は提案されていない。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、定電流動作モードから定電圧動作モードへの迅速な切り替え処理を可能とするとともに、切り替え後の定電圧動作モードにおいて安定した電流を実現する充電装置と放電装置と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】
【００１０】
本発明にかかる充電装置は、定電流充電モードと定電圧充電モードとを備える充電装置において、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知する定電圧充電移行検知部と、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、定電圧充電移行検知部が定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知した場合に、負帰還容量部は負帰還容量を増大させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる充電装置は、好ましくは定電圧充電移行検知部が定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知してから所定の時間経過後、負帰還容量部が負帰還容量を増大させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる充電装置は、さらに好ましくは所定の時間が、負帰還容量部がモード移行前から増大させた後の負帰還容量である場合に、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行時に生じる過渡現象に対応する時間であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる放電装置は、定電流放電モードと定電圧放電モードとを備える放電装置において、定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行を検知する定電圧放電移行検知部と、定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、定電圧放電移行検知部が定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行を検知した場合に、負帰還容量部は負帰還容量を増大させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる放電装置は、好ましくは定電圧放電移行検知部が定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行を検知してから所定の時間経過後、負帰還容量部が負帰還容量を増大させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる放電装置は、さらに好ましくは所定の時間が、負帰還容量部がモード移行前から増大させた後の負帰還容量である場合に、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行時に生じる過渡現象に対応する時間であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる充電装置のモード切り替え制御方法は、定電流充電モードと定電圧充電モードとを備える充電装置のモード切り替え制御方法において、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知する定電圧充電移行検知部と、定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、定電圧充電移行検知部が定電流充電モードから定電圧充電モードへの移行を検知する移行検知工程と、負帰還容量部が負帰還容量を増大させる容量増大工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる充電装置のモード切り替え制御方法は、好ましくは移行検知工程の後、容量増大工程を所定の時間遅延させる遅延工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる放電装置のモード切り替え制御方法は、定電流放電モードと定電圧放電モードとを備える放電装置のモード切り替え制御方法において、放電装置が、定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行を検知する定電圧放電移行検知部と、定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行応答速度を決定する負帰還容量部とを備え、定電圧放電移行検知部が定電流放電モードから定電圧放電モードへの移行を検知する移行検知工程と、負帰還容量部が負帰還容量を増大させる容量増大工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる放電装置のモード切り替え制御方法は、好ましくは移行検知工程の後、容量増大工程を所定の時間遅延させる遅延工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
定電流動作モードから定電圧動作モードへの迅速な切り替え処理を可能とするとともに、切り替え後の定電圧動作モードにおいて安定した電流とする充電装置と放電装置とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態にかかる充放電装置の概要を説明するブロック図である。
【図２】充放電装置の動作概要を説明するフロー図である。
【図３】充電時の定電流充電モードと定電圧充電モードとの切り替えシーケンスを説明する図である。
【図４】放電時の定電流放電モードと定電圧放電モードとの切り替えシーケンスを説明する図である。
【図５】負帰還容量を固定値の負帰還コンデンサのみによる充電モードと電圧電流特性との関係を説明する図である。
【図６】充放電装置を放電装置として用いる場合の構成概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態で説明する充放電装置は、蓄電池やキャパシタ等の蓄電試料の電圧が所定の上限電圧になるまでの間は、定電流充電モードで蓄電試料を充電する。そして、蓄電試料の電圧が所定の上限電圧に到達すると、その上限電圧において電圧を一定に保ちつつ定電圧充電モードで蓄電試料を充電する。
【００２３】
定電圧充電モードにおいては、蓄電試料に供給される電流は、時間経過とともに徐々に低減する。このように蓄電試料を充電することで、蓄電試料が過剰な電圧を印加されて破壊されること等を防止できる。
【００２４】
また、実施形態で説明する充放電装置は、定電流充電モードから定電圧充電モードへと切り替える場合に、定電圧制御アンプの負帰還容量を増大させる。定電圧制御アンプの負帰還容量を比較的大きくすれば、定電圧充電モードでの供給電流が安定する。一方で、定電圧制御アンプの負帰還容量を比較的大きくすれば、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切り替え処理時の応答が遅延し、電圧のオーバーシュートが顕在化する。
【００２５】
このため、この充放電装置は、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切り替え処理時には、比較的小さな負帰還容量として応答性を高めオーバーシュートを抑制しつつ、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切り替え処理後には、比較的大きな負帰還容量として定電圧充電モードでの供給電流を安定させる。
【００２６】
すなわち、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切り替え処理時の応答性を高めてオーバーシュートを抑制しつつ、その後リップル等を低減した安定した電流供給が可能な充電装置となる。
【００２７】
また、放電装置として用いる場合には、蓄電池やキャパシタ等の蓄電試料の電圧が所定の下限電圧になるまでの間は、定電流放電モードで蓄電試料から放電させる。そして、蓄電試料の電圧が所定の下限電圧に到達すると、その下限電圧において電圧を一定に保ちつつ定電圧放電モードで蓄電試料から放電させる。
【００２８】
定電圧放電モードにおいては、蓄電試料から放電される電流は、時間経過とともに徐々にゼロに近づく。このように蓄電試料から放電させることで、蓄電試料が過剰な低電圧により破壊されること等を防止できる。
【００２９】
また、実施形態で説明する放電装置は、定電流放電モードから定電圧放電モードへと切り替える場合に、定電圧制御アンプの負帰還容量を増大させる。定電圧制御アンプの負帰還容量を比較的大きくすれば、定電圧放電モードでの放電電流が安定する。一方で、定電圧制御アンプの負帰還容量を比較的大きくすれば、定電流放電モードから定電圧放電モードへの切り替え処理時の応答が遅延し、電圧のアンダーシュートが顕在化する。
【００３０】
このため、この放電装置は、定電流放電モードから定電圧放電モードへの切り替え処理時には、比較的小さな負帰還容量として応答性を高めアンダーシュートを抑制しつつ、定電流放電モードから定電圧放電モードへの切り替え処理後には、比較的大きな負帰還容量として定電圧放電モードでの放電電流を安定させる。
【００３１】
すなわち、定電流放電モードから定電圧放電モードへの切り替え処理時の応答性を高めてアンダーシュートを抑制しつつ、その後リップル等を低減した安定した電流放出をさせることが可能な放電装置となる。
【００３２】
図１は、実施形態にかかる充放電装置１００の概要を説明するブロック図である。図１に示すように、充放電装置１００は、商用交流電源１７０に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ１８０を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ１８０は、定電流コンバータ１９０に接続される。
【００３３】
また、定電流コンバータ１９０の出力側には、蓄電試料１ａ０が接続される。定電流コンバータ１９０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータや双方向コンバータである。また、蓄電試料１ａ０は、例えば電池やキャパシタである。
【００３４】
定電流コンバータ１９０の出力指示端子１９１には、蓄電試料１ａ０に対する出力電流の指示値が入力される。このため出力指示端子１９１には、抵抗Ｒ５を介して定電流制御用基準電圧源１５０（ＣＣｒｅｆ）が接続される。
【００３５】
また、出力指示端子１９１には、ダイオードＤ１を介して定電圧制御アンプ１６０の出力側が接続される。定電圧制御アンプ１６０には、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａと定電圧制御用基準電圧源１４０（ＣＶｒｅｆ）とが入力される。これにより、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａが、定電圧制御用基準電圧源１４０（ＣＶｒｅｆ）を上限電圧値または下限電圧値として、蓄電試料１ａ０が定電流コンバータ１９０により充電または放電されることとなる。
【００３６】
ここで、定電圧制御アンプ１６０に接続される負帰還容量部１２０は、負帰還容量を変更できるように構成されている。負帰還容量部１２０は、第一のコンデンサＣ１と、第一のコンデンサＣ１と並列に接続される第二のコンデンサＣ２と、第二のコンデンサＣ２と直列接続されるスイッチＳＷ１とを備える。
【００３７】
すなわち、負帰還容量部１２０は、スイッチＳＷ１をオフにすれば第一のコンデンサＣ１のみによる負帰還容量となり、スイッチＳＷ１をオンにすれば並列接続された第一のコンデンサＣ１と第二のコンデンサＣ２とによる負帰還容量へと増大する。第一のコンデンサＣ１の容量は例えば２２００ピコファラッド程度とし、第二のコンデンサＣ２の容量は例えば０．０４７〜０．１マイクロファラッド程度としてもよい。
【００３８】
第二のコンデンサＣ２の容量を第一のコンデンサＣ１の容量より大きくし、好ましくは２０倍〜５０倍程度とすることで、後述する切り替え応答性の確保と電流安定化とを高次元で両立することが可能となる。
【００３９】
スイッチＳＷ１は、遅延回路１３０を介して定電圧動作モードを検知する定電圧動作移行検知部１１０に接続されている。遅延回路１３０は、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３とで構成してもよい。また、定電圧動作移行検知部１１０は、ダイオードＤ１から抵抗Ｒ３を介した電圧と、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧された所定の電圧と、が入力されるコンパレータ１１１を備える。これにより、コンパレータ１１１の出力は、遅延回路１３０で所定の時間だけ遅延されて、スイッチＳＷ１をオンすることとなる。
【００４０】
スイッチＳＷ１は、例えばリレースイッチ等の絶縁スイッチとすることができ、フォトＭＯＳリレーとすることが好ましい。また、スイッチＳＷ１は、フォトカプラやトランジスタ等を用いてもよい。なお、定電圧制御用基準電圧源１４０（ＣＶｒｅｆ）と定電流制御用基準電圧源１５０（ＣＣｒｅｆ）とは、蓄電試料１ａ０の特性や試験条件等に応じて各々電圧値を適宜変更可能である。
【００４１】
図２は、充放電装置１００の動作概要を説明するフロー図である。以下、図２に示す各ステップに基づいて、充放電装置１００の動作概要を説明する。
【００４２】
（ステップＳ２１０）
充放電装置１００は、試験対象の蓄電試料１ａ０に対して、定電流動作モードにより充電しているか否かを判断する。充放電装置１００は、定電圧動作移行検知部１１０が定電圧動作の開始を検知しない場合に、定電流動作モードであると判断できる。定電流動作モードである場合には、ステップＳ２２０へと進む。また、定電流動作モードでない場合には、ステップＳ２１０で待機する。
【００４３】
（ステップＳ２２０）
充放電装置１００は、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａが、定電圧制御用基準電圧源１４０が示す所定の電圧（ＣＶｒｅｆ）になったか否かを判断する。
【００４４】
充放電装置１００は、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａが、定電圧制御用基準電圧源１４０が示す所定の電圧（ＣＶｒｅｆ）になった場合には、ステップＳ２３０へと進む。また、充放電装置１００は、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａが、定電圧制御用基準電圧源１４０が示す所定の電圧（ＣＶｒｅｆ）になっていない場合には、ステップＳ２１０へと戻る。
【００４５】
充放電装置１００のオペレータは、定電圧制御用基準電圧源１４０に対して蓄電試料１ａ０の特性や試験条件、充放電条件等に対応する所定の電圧（ＣＶｒｅｆ）を予め設定することができる。所定の電圧（ＣＶｒｅｆ）は、充電する場合には上限電圧値となり、放電する場合には下限電圧値となる。また、このステップＳ２２０の判断処理は、定電圧制御アンプ１６０の比較処理に対応する。
【００４６】
（ステップＳ２３０）
充放電装置１００は、定電流動作モードから定電圧動作モードへと切り替え処理する。定電圧動作モードでは、定電流コンバータ１９０の出力指示端子１９１から電流がダイオードＤ１の順方向に分岐される。
【００４７】
（ステップＳ２４０）
充放電装置１００は、定電流動作モードから定電圧動作モードへと切り替えてから所定の遅延時間だけ経過したか否かを判断する。定電流動作モードから定電圧動作モードへと切り替えてから所定の遅延時間だけ経過した場合には、ステップＳ２５０へと進む。また、定電流動作モードから定電圧動作モードへと切り替えてから所定の遅延時間だけ経過していない場合には、ステップＳ２４０で待機する。
【００４８】
定電流動作モードから定電圧動作モードへと切り替えたか否かは、定電圧動作移行検知部１１０が判断する。また、切り替え処理後所定の遅延時間だけ経過したか否かは、遅延回路１３０の遅延処理に基づく。
【００４９】
遅延回路１３０が遅延させる所定の時間は、後述するように、電流を安定させるための比較的大きな負帰還容量で切り替え処理をしたとした場合に、切り替え処理からオーバーシュートまたはアンダーシュートが収束するまでの時間とすることが好ましい。所定の遅延時間が長すぎると電流を安定させることがそれだけ遅れ、所定の時間が短すぎるとオーバーシュートまたはアンダーシュートが生じやすくなる。
【００５０】
（ステップＳ２５０）
充放電装置１００は、定電圧制御アンプ１６０の負帰還容量を増大させる。すなわち、充放電装置１００の負帰還容量部１２０はスイッチＳＷ１をオンにして、第一のコンデンサＣ１のみによる容量から、第一のコンデンサＣ１と第二のコンデンサＣ２とによる並列容量へと増大させる。なお、第二のコンデンサＣ２の容量を第一のコンデンサＣ１の容量より数十倍程度大きくした場合には、それらの並列容量は実質的に第二のコンデンサＣ２のみの容量と見なすことができる。
【００５１】
図３は、充電時の定電流充電モードと定電圧充電モードとの切り替えシーケンスを説明する図である。図３（ａ）に示すように、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａが、予め設定された上限電圧であるＣＶｒｅｆ１に到達する時間Ｔ１までの間は、充電電流ＩｃはＣＣｒｅｆ１で指示される一定値に保たれる。
【００５２】
時間Ｔ１で蓄電試料１ａ０の電位差ＶａがＣＶｒｅｆ１に到達すると、それ以上電位差Ｖａが上昇しないように、ダイオードＤ１を介して電流が取り込まれて定電圧充電モードへと切り替わる。また、定電圧動作移行検知部１１０が、定電圧充電モードに切り替わったことを検知する。
【００５３】
定電圧動作移行検知部１１０の検知信号は、遅延回路１３０により所定時間、すなわち図３（ａ）に示すＴ１からＴ２までのＴ１２期間だけ遅延される。そして時間Ｔ２において、遅延回路１３０から出力された信号によりスイッチＳＷ１がオンされる。これにより、時間Ｔ２において、負帰還容量部１２０の負帰還容量が増大処理されることとなる。
【００５４】
図３（ｂ）は、遅延回路１３０が遅延させる期間Ｔ１２の好ましい長さを説明する図である。図３（ｂ）に示すように、仮に、第一のコンデンサＣ１と第二のコンデンサＣ２とによる比較的大きな並列容量を負帰還容量として、定電流充電モードから定電圧充電モードへと切り替え処理をすれば、その後充電電流Ｉｃは安定するものの、応答性が低いために電位差Ｖａにオーバーシュートが生じる。
【００５５】
このため、遅延回路１３０は、図３（ｂ）に示すようにオーバーシュートが生じる期間に対応する期間Ｔ１２だけ、遅延させることが好ましい。これにより、時間Ｔ２において、負帰還容量部１２０の負帰還容量が増大処理されて、オーバーシュートを生じさせることなく、その後の充電電流Ｉｃを安定させることができる。期間Ｔ１２は、１秒以下であり例えば数百ミリ秒程度としてもよい。
【００５６】
充放電装置１００は図３（ａ）に示す動作処理により、定電流充電モードから定電圧充電モードへの切り替え過渡期に相当する時間Ｔ１から時間Ｔ２までは、第一のコンデンサＣ１のみの比較的小さな負帰還容量により、応答性を高めた迅速な切り替え処理を実現する。
【００５７】
また、充放電装置１００は迅速な切り替え処理をするので、過渡現象を抑制し、オーバーシュートの発生を抑制した電位差Ｖａを印加する。このため、充放電装置１００においては、蓄電試料１ａ０に上限電圧値であるＣＶｒｅｆ１を超える過剰な電位差が印加される懸念が低減されるので、蓄電試料１ａ０（電池やコンデンサ等）を破壊したり故障させる懸念を低減できる。
【００５８】
また、図４は、放電時の定電流放電モードと定電圧放電モードとの切り替えシーケンスを説明する図である。図４（ａ）に示すように、蓄電試料１ａ０の電位差Ｖａが、予め設定された下限電圧であるＣＶｒｅｆ２に到達する時間Ｔ３までの間は、放電電流ＩｄはＣＣｒｅｆ２で指示される一定値に保たれる。
【００５９】
時間Ｔ３で蓄電試料１ａ０の電位差ＶａがＣＶｒｅｆ２に到達すると、それ以上電位差Ｖａが下降しないように、ダイオードＤ１を介して電流が取り込まれて定電圧放電モードへと切り替わる。また、定電圧動作移行検知部１１０が、定電圧放電モードに切り替わったことを検知する。
【００６０】
定電圧動作移行検知部１１０の検知信号は、遅延回路１３０により所定時間、すなわち図４（ａ）に示すＴ３からＴ４までのＴ３４期間だけ遅延される。そして時間Ｔ４において、遅延回路１３０から出力された信号によりスイッチＳＷ１がオンされる。すなわち、時間Ｔ４において、負帰還容量部１２０の負帰還容量が増大処理されることとなる。
【００６１】
図４（ｂ）は、遅延回路１３０が遅延させる期間Ｔ３４の好ましい長さを説明する図である。図４（ｂ）に示すように、仮に第一のコンデンサＣ１と第二のコンデンサＣ２とによる比較的大きな並列容量を負帰還容量として、定電流放電モードから定電圧放電モードへと切り替え処理をすれば、その後放電電流Ｉｄは安定するものの、応答性が低いために電位差Ｖａにアンダーシュートが生じる。
【００６２】
このため、遅延回路１３０は、図４（ｂ）に示すようにアンダーシュートが生じる期間に対応する期間Ｔ３４だけ、遅延させることが好ましい。これにより、時間Ｔ４において、負帰還容量部１２０の負帰還容量が増大処理されて、アンダーシュートを生じさせることなく、その後の放電電流Ｉｄを安定させることができる。期間Ｔ３４は、１秒以下であり例えば数百ミリ秒程度としてもよい。充放電装置１００は、遅延回路１３０の遅延時間を充電時には期間Ｔ１２とし、放電時には期間Ｔ３４として、充電条件や放電条件に応じて各々異なる設定としてもよい。
【００６３】
充放電装置１００は図４（ａ）に示す動作処理により、定電流放電モードから定電圧放電モードへの切り替え過渡期に相当する時間Ｔ３から時間Ｔ４までは、第一のコンデンサＣ１のみの比較的小さな負帰還容量により、応答性を高めた迅速な切り替え処理を実現する。
【００６４】
また、充放電装置１００は迅速な切り替え処理をするので、過渡現象を抑制し、アンダーシュートの発生を抑制した電位差Ｖａを印加する。このため、充放電装置１００においては、蓄電試料１ａ０に下限電圧であるＣＶｒｅｆ２を下回る過剰に低い電位差が印加される懸念が低減されるので、蓄電試料１ａ０（電池やコンデンサ等）を破壊したり故障させる懸念を低減できる。なお、負帰還容量部１２０が負帰還容量を増大させる方法は、上述したように並列に第二のコンデンサＣ２を追加するものに限られず、第二のコンデンサＣ２のみを使用するように切り替えてもよく、その他の周知の方法を用いてもよい。
【００６５】
図５は、負帰還容量を固定値の負帰還コンデンサＣ５２０のみによる充電モードと電圧電流特性との関係を説明する図である。図５において、充放電装置５００は、電流制御用基準電圧源５５０（ＣＣｒｅｆ）から抵抗Ｒ５を介して定電流コンバータ５９０に電流値を指示する。また、蓄電試料５ａ０の電位差Ｖａが定電圧制御用基準電圧源５４０（ＣＶｒｅｆ）となると、電流Ｉｃを徐々に低減する定電圧充電モードに移行する。
【００６６】
定電圧充電モードにおいては、ダイオードＤ１を介して定電圧制御アンプ５６０方向に電流が取り込まれ、定電流コンバータ５９０への電流指示値が低下する。負帰還コンデンサＣ５２０は、容量値が過剰に大きければ定電圧動作時の電流Ｉｃが安定するが、定電流動作モードから定電圧動作モードへの切り替え時に電位差Ｖａにオーバーシュートが生じる。また、負帰還コンデンサＣ５２０は、容量値が過剰に小さければ定電圧動作時の電流Ｉｃが不安定になるが、定電流動作モードから定電圧動作モードへの切り替え時に電位差Ｖａにオーバーシュートが生じない。
【００６７】
このため、蓄電試料５ａ０の特性や充放電試験条件等に対応させて、その都度負帰還コンデンサＣ５２０の容量を微調整または取り替えるものとすれば、手間や工数がかかることとなりスループットが悪化する。また、多種類の蓄電試料５ａ０について、個々の特性や充放電試験条件等に対応させて負帰還容量値を予め記憶させるとすれば、新たな記憶装置が必要となり処理系統が複雑化するので、コストアップの一因となる。また、この場合には、同種類の蓄電試料５ａ０に対して負帰還コンデンサＣ５２０の容量微調整ができず、例えば同一製品番号の製品特性に製造バラツキ等がある場合には対応できないこととなる。
【００６８】
図５（ｂ）は、充放電装置５００を定電流充電モード（ＣＣ）から定電圧充電モード（ＣＶ）に切り替えた際の電圧オーバーシュートと電流リップルとを説明する概念図である。また、図６は、充放電装置５００を放電装置として用いる場合の構成概念図である。図６においては、図５と対応する部位には対応する符号を付して説明を省略する。
【００６９】
充放電装置５００は、急速に充電する場合にオーバーシュートが生じやすく、急速に放電させる場合にアンダーシュートが生じやすい。一方、充放電装置１００は、特に急速充電する場合や急速放電させる場合に、効果的にオーバーシュートやアンダーシュートを抑制しつつ電流を安定化させることができる。
【００７０】
実施形態における説明では、充電と放電とを動作可能な充放電装置として説明したが、充電専用の充電装置または放電専用の放電装置としてもよい。また、上述の各充放電装置は、実施形態での説明に限定されるものではなく、自明な範囲で構成を適宜変更してもよく、また自明な範囲で動作と処理とを適宜変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、充電装置と放電装置とを含めた充放電装置、試験装置と電源装置等に幅広く利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１００・・充放電装置、１１０・・定電圧動作移行検知部、１２０・・負帰還容量部、１３０・・遅延回路、１４０・・定電圧制御用基準電圧源、１５０・・定電流制御用基準電圧源、１６０・・定電圧制御アンプ、１７０・・商用交流電源、１８０・・ＡＣ／ＤＣコンバータ、１９０・・定電流コンバータ、１ａ０・・蓄電試料。
【図１】
2011024308.tif 000003
【図２】
2011024308.tif 000004
【図３】
2011024308.tif 000005
【図４】
2011024308.tif 000006
【図５】
2011024308.tif 000007
【図６】
2011024308.tif 000008