(57)【要約】【課題】電池特性に従った出力を高速に行なうことができる電池特性模擬装置を実現することにある。【解決手段】電池駆動型の電子機器に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装置に改良を加えたものである。本装置は、電池および電子機器に所定の発生値を出力する電圧電流発生部と、電圧電流発生部が発生値を出力している際の電池または電子機器の測定を行なう電圧電流測定部と、電圧電流発生部から電池への発生値と電圧電流測定部による電池の測定値とを組にした特性データから電池の電池特性を求める特性データ取得部と、特性データ取得部の求めた電池特性を記憶する記憶部と、記憶部の電池特性、電圧電流測定部による電子機器の測定値とから電子機器への発生値を求めて電圧電流発生部に出力する模擬信号生成部とを同一の筐体内に設けたことを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池駆動型の電子機器に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装置において、
前記電池および前記電子機器に所定の発生値を出力する電圧電流発生部と、
この電圧電流発生部が発生値を出力している際の前記電池または前記電子機器の測定を行なう電圧電流測定部と、
前記電圧電流発生部から電池への発生値と前記電圧電流測定部による電池の測定値とを組にした特性データから前記電池の電池特性を求める特性データ取得部と、
この特性データ取得部の求めた電池特性を記憶する記憶部と、
この記憶部の電池特性、前記電圧電流測定部による前記電子機器の測定値とから前記電子機器への発生値を求めて前記電圧電流発生部に出力する模擬信号生成部と
を同一の筐体内に設けたことを特徴とする電池特性模擬装置。
【請求項２】
前記電池は、二次電池であることを特徴とする請求項１記載の電池特性模擬装置。
【請求項３】
前記電池特性は、前記電池が出力する電圧電流特性であることを特徴とする請求項１または２記載の電池特性模擬装置。
【請求項４】
記憶部は、温度ごとの電池特性を記憶することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池特性模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池駆動型の電子機器に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装置に関し、詳しくは、電池特性に従った出力を高速に行なうことができる電池特性模擬装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池によって駆動される電池駆動型の電子機器（ノートパソコンや携帯機器等）が普及している。これらの電子機器を駆動する電池は、再充電が可能な二次電池（例えば、リチウム二次電池）を用いることが多い。そして、充放電を繰り返す二次電池は、充電を行なうごとに電池特性（電池が負荷に出力する電圧電流特性）が異なる。
【０００３】
そのため、電池駆動型の電子機器の試験や測定等を行なう場合、上述のように充電するごとに電池特性が異なるため、電子機器の試験を正確に行なうこと難しかった。
【０００４】
電池特性模擬装置は、電子機器の二次電池の代わりの電源として用いられるものであり、所望の条件化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よく模擬して電子機器に電力を供給するものである。
【０００５】
図５は、従来の電池特性模擬装置の構成を示した図である。
図５において、電池１０は、被模擬対象の電池であり、例えば、リチウム二次電池である。電子機器２０は、電池駆動型の電子機器であるが、電池だけでなく、外部から供給される電力でも駆動可能である。
【０００６】
電圧電流カーブトレーサ（以下、カーブトレーサと略す）３０は、電圧電流発生部３１、電圧電流測定部３２、特性データ記憶部３３、通信インターフェース３４を有し、電池１０の電池特性を測定する。電圧電流発生部３１、電圧電流測定部３２は、電池１０と接続される。特性データ記憶部３３は、電圧電流発生部３１、電圧電流測定部３２と接続され、特性データを記憶する。通信インターフェース３４は、所定の通信プロトコルで他の機器と通信を行なう。
【０００７】
汎用計算機４０は、通信インターフェース４１、演算部４２、特性データテーブル記憶部４３を有し、カーブトレーサ３０と通信を行なう。通信インターフェース４１は、カーブトレーサ３０の通信インターフェース３４と通信を行なう。演算部４２は、通信インターフェース４１と接続される。特性データ記憶部４３は、特性データテーブルを記憶し、演算部４２と接続される。
【０００８】
電圧電流発生器５０は、通信インターフェース５１を有し、汎用計算機４０と通信を行ない、電子機器２０にも接続される。通信インターフェース５１は、汎用演算機４０の通信インターフェース４１と通信を行なう。
【０００９】
電圧電流測定器６０は、通信インターフェース６１を有し、汎用計算機４０と通信を行ない、電子機器２０にも接続される。通信インターフェース６１は、汎用演算機４０の通信インターフェース４１と通信を行なう。
【００１０】
このような装置の動作を説明する。まず、電池１０の電池特性を取得するまでの動作から説明する。
カーブトレーサ３０の電圧電流発生部３１が、電池１０に所定の発生値を印加（電流または電圧の出力）する。例えば、発生部３１が電池１０から所定の電流を吸い込み、そのときの電池１０の出力電圧を測定部３２が測定する。または、発生部３１が電池１０に所定の電圧を出力させ、そのときの電池１０の出力電流を測定部３２が測定する。そして、発生部３１、測定部３２が、発生値と測定値との対で構成される電圧電流の特性データを特性データ記憶部３３に記憶させる。
【００１１】
さらに、所定の範囲において発生値を少しづつ変化させていき、所定の範囲において複数個の特性データを測定し、特性データ記憶部３３に格納する。
【００１２】
必要な点数分の特性データの取得が終了すると、カーブトレーサ３０の通信インターフェース３４と汎用計算機４０の通信インターフェース４１とが通信を行なって、特性データ記憶部３３の特性データを、汎用計算機４０の演算部４２に出力する。
【００１３】
そして、演算部４２が、特性データをまとめ、所定の形式に変換して特性データテーブルとしてテーブル記憶部４３に格納する。これにより、記憶部４３には、所定の条件化における電池１０の電池特性である特性データテーブルが作成される。
【００１４】
次に、電池１０の電圧電流特性である電池特性を模擬した出力を電子機器２０に行なう動作を説明する。
汎用計算機４０の演算部４２から、通信インターフェース４１、５１を介して発生器５０に所定の発生値（電圧または電流）の出力が指示される。そして、測定器６０が、所定の発生値における電子機器２０の測定をし（発生値が電圧ならば電流測定、電流ならば電圧測定）、測定値を通信インターフェース６１、４１を介して演算部４２に出力する。
【００１５】
演算部４２が、特性データテーブル記憶部４３の特性データテーブルを参照して、測定値に対応する値を求める。この際、対応する特性データがなければ、測定値近傍の特性データから補間して対応する値を求める。そして、求めた値を新たな発生値として、演算部４２が、通信インターフェース４１、５１を介して発生器５０に所定の発生値を出力させる。さらに、測定器６０が、所定の発生値における電子機器２０の測定を行なって、測定値を通信インターフェース６１、４１を介して演算部４２に出力する。このような動作を繰り返すことにより、電池１０の電池特性を再現する。
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−５９５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
このように、所定の発生値に対する測定値を求め、この測定値に対応する新たな発生値を求めているので、電池特性を精度よくかつ再現性よく、模擬することができる。
【００１８】
しかしながら、発生値１点１点ごとに各機器４０、５０、６０の通信インターフェース４１、５１、６１を介して通信を行なってデータの授受を行なっている。そのため、電池特性に従った出力を電子機器２０に行なうのに時間がかかるという問題があった。また、時間がかかるため、電池特性のシミュレートを細かく行なうことが難しいという問題があった。
【００１９】
そこで本発明の目的は、電池特性に従った出力を高速に行なうことができる電池特性模擬装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
請求項１記載の発明は、
電池駆動型の電子機器に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装置において、
前記電池および前記電子機器に所定の発生値を出力する電圧電流発生部と、
この電圧電流発生部が発生値を出力している際の前記電池または前記電子機器の測定を行なう電圧電流測定部と、
前記電圧電流発生部から電池への発生値と前記電圧電流測定部による電池の測定値とを組にした特性データから前記電池の電池特性を求める特性データ取得部と、
この特性データ取得部の求めた電池特性を記憶する記憶部と、
この記憶部の電池特性、前記電圧電流測定部による前記電子機器の測定値とから前記電子機器への発生値を求めて前記電圧電流発生部に出力する模擬信号生成部と
を同一の筐体内に設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記電池は、二次電池であることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記電池特性は、前記電池が出力する電圧電流特性であることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
記憶部は、温度ごとの電池特性を記憶することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下のような効果がある。
同一の筐体内に電圧電流発生部、電圧電流測定部、特性データ取得部、記憶部、模擬信号生成部とを設け、電池の模擬動作を行なうので、複数の機器を通信ケーブルで接続して通信インターフェースを介して通信を行なう場合に比較して、模擬動作速度が非常に速い。これにより、電池特性に従った出力を高速に行なうことができ、電池特性のシミュレートを細かく行なうことができるう。
【００２２】
また、電池の特性データを取得するための電圧電流発生部、電圧電流測定部が、電池特性の模擬動作時にも用いられて共通化されているので、冗長な部分が省略されて装置全体が小型化され、設置面積も小さくてすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、機器３０、４０、５０、６０の代わりに電池特性模擬装置７０が設けられる。図１中の符号ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５は、信号の流れを図示している。
【００２４】
電池特性模擬装置７０は、電圧電流発生部７１、電圧電流測定部７２、特性データ取得部７３、特性データテーブル記憶部７４、模擬信号生成部７５を有し、電池１０の電池特性を取得し、取得した電池特性を模擬した信号を電子機器２０に出力し、電力を供給する。
【００２５】
電圧電流発生部７１は、電池１０、電子機器２０に所定の発生値を出力する。電圧電流測定部７２は、電池１０、電子機器２０の測定を行なう。特性データ取得部７３は、所定の発生値を発生部７１に出力させ、この発生値に対応する測定値を測定部７２から取得する。また、特性データ取得部７３は、複数の特性データからなる特性データテーブルを特性データテーブル記憶部７４に記憶する。模擬信号生成部７５は、所定の発生値を発生部７１に出力させ、この発生値に対応する測定値を測定部７２から取得する。また、模擬信号生成部７５は、記憶部７４の特性データテーブルを参照して、測定値から新たな発生値を求める。
【００２６】
電池特性模擬装置７０は一つの機器として、発生部７１、測定部７２、取得部７３、記憶部７４、生成部７５が同一の筐体内に設けられる。また、発生部７１、測定部７２、取得部７３、記憶部７４、生成部７５は、専用のバスで接続され、高速にデータの授受を行なう。
【００２７】
このような装置の動作を説明する。まず、電池１０の電池特性を取得するまでの動作から説明する。
特性データ取得部７３が、特性データ取得用の発生値（電流値または電圧値）ａ１を発生部７１に設定する。そして、発生部７１が、取得部７３からの指示に従って、電池１０に所定の発生値ａ２を印加（電流または電圧の出力）する。さらに、測定部７２が、そのときの電池１０の出力ａ３を測定する。
【００２８】
例えば、発生部７１が電池１０から所定の電流を吸い込み、そのときの電池１０の出力電圧を測定部７２が測定する。または、発生部７１が電池１０に所定の電圧を出力させ、そのときの電池１０の出力電流を測定部７２が測定する。そして、特性データ取得部７３が、発生部７１、測定部７２の発生値ａ１と測定値ａ４との対で構成される電圧電流の特性データを取得する。
【００２９】
さらに、取得部７３が、所定の範囲において発生値ａ１を少しづつ変化させて発生部７１に発生値ａ２の出力、測定部７２に測定ａ３を行なわせ、所定の範囲において複数個の特性データを測定する。そして、必要な点数分の特性データの取得が終了すると、取得部７３が、特性データをまとめ、所定の形式に変換して特性データテーブルａ５として特性データテーブル記憶部７４に格納する。これにより、記憶部７４には、所定の条件化における電池１０の電池特性である特性データテーブルａ５が作成される。
【００３０】
次に、電池１０の電圧電流特性である電池特性を模擬した出力を電子機器２０に行なう動作を説明する。生成部７５が、所定の発生値（電流値または電圧値）ｂ１を発生部７１に設定する。そして、発生部７１が、生成部７５からの指示に従って電子機器２０に所定の発生値ｂ２を印加（電流又は電圧）する。さらに、測定部７２が、所定の発生値ｂ２における電子機器２０の測定ｂ３を行ない（発生値が電圧ならば発生部７１が電子機器２０に出力している電流の電流測定、発生値が電流ならば発生部７１が電子機器２０に出力している電圧の電圧測定）、測定値ｂ４を生成部７５に出力する。
【００３１】
そして、生成部７５が、記憶部７４の特性データテーブルｂ５を読み出し、特性データテーブルに沿った発生値を求める。すなわち、生成部７５が、特性データテーブルｂ５を参照して、発生部７１への発生値ｂ１と測定部７２からの測定値ｂ４とを組にしたデータから、測定値ｂ４に対応する値を特性データテーブルｂ５から求める。この際、対応する特性データがなければ、測定値ｂ４近傍の特性データから補間して対応する値を求める。そして、求めた値を新たな発生値ｂ１として、生成部７５が発生部７１に設定する。この設定に従って、発生部７１が、新たな発生値ｂ２を電子機器２０に出力し、測定部７２が、新たな発生値ｂ２における電子機器２０の測定ｂ３を行なって、測定した測定値ｂ４を生成部７５に出力する。このような動作を繰り返すことにより、電池１０の電池特性を再現する。
【００３２】
ここで、図２を用いて具体的に説明する。発生値として電流値、測定値として電圧値の場合で説明する。図２は、電池１０の特性データテーブルであり、横軸は電流、縦軸は電圧である。なお、発生部７１は、電圧の出力がどのような電圧値となろうとも、生成部７５から指示された電流値を出力するように動作する。
【００３３】
生成部７５が、初期値の電流値ｉ１を発生部７１に出力させる。この電流値ｉ１において発生部７１から電子機器２０に印加される電圧ｖ１を測定部７２が測定する。
【００３４】
そして、生成部７５が、発生値ｉ１、測定値ｖ１の組の点Ｐ１と特性データテーブル（図２中の特性データの曲線）とを参照、比較する。曲線と一致していないので、生成部７５が、電圧ｖ１に対応する曲線上の点Ｐ２を求め、この点Ｐ２の電流値ｉ２を求める。さらに、生成部７５が、曲線から求めた電流値ｉ２を新たな発生値として、発生部７１に出力させる（図２（ａ））。
【００３５】
そして、測定部７２が、この電流値ｉ２において発生部７１から電子機器２０に印加される電圧ｖ２を測定する。さらに、生成部７５が、発生値ｉ２、測定値ｖ２の組の点Ｐ３と曲線とを参照、比較する。曲線と一致していないので、生成部７５が、電圧ｖ２に対応する曲線上の点Ｐ４を求め、この点Ｐ４の電流値ｉ３を求める。さらに、生成部７５が、曲線から求めた電流値ｉ３を新たな発生値として、発生部７１に出力させる（図２（ｂ））。
【００３６】
このような動作を繰り返し、発生部７１の出力を特性データテーブルに近づけ、電池１０の電池特性を再現する。
【００３７】
このように、同一の筐体内に発生部７１、測定部７２、取得部７３、記憶部７４、生成部７５を設け、専用のバスで接続して電池１０の模擬動作を行なうので、図５に示すような通信インターフェース４１、５１、６１を介して通信を行なう場合に比較して、模擬動作速度が非常に速い。これにより、電池特性に従った出力を高速に行なうことができる。一例として、「電子機器の測定ｂ３、新たな発生値ｂ１の演算、新たな発生値ｂ２による出力」動作に要する時間は、約０．７ｍｓ程度であり、従来の数ｍｓに比較すると約１０倍程、動作速度が改善されている。
【００３８】
つまり、電池１０を電子機器２０の駆動源として用いた場合、電池１０の特性変化は数ｍｓオーダーで生ずる。従来の図５に示す装置では、１点１点のシミュレートに数ｍｓかかるため、特性変化を細かくシミュレートすることは困難であった。一方、図１に示す装置７０では、１ｍｓ未満で１点１点のシミュレート動作ができるので、電池特性を細かく再現することができる。従って、電子機器２０の試験も正確に行なうことができる。
【００３９】
また、図５に示す装置と比較して、電池１０、電子機器２０への発生値を出力する発生部７１が共通化され、電池１０、電子機器２０の測定を行なう測定部７２も共通化されている。これにより、冗長な部分が省略されて装置７０全体が小型化され、設置面積も小さくてすむ。さらには、複数の機器３０、４０、５０、６０が不要となり、コストも抑えることができる。
【００４０】
また、発生部７１、測定部７２が、特性データ取得時と模擬動作時とで共通化されているので、図５と比較して装置のメンテナンスが容易になる。つまり、図５に示す装置では、特性データ取得時と模擬動作時とで異なる機器を使用するので、測定部３２と測定器６０間の校正・調整、発生部３１と発生器５０間の校正・調整等を必要とするからである。
【００４１】
また、同一の筐体内に発生部７１、測定部７２、取得部７３、記憶部７４、生成部７５を設け、専用のバスで接続しているので、図５に示すような機器３０、４０、５０、６０間の通信ケーブルの接続も必要なく、通信ケーブルが不要となり、接続の手間も省くことができる。
【００４２】
そして、同一の筐体内に発生部７１、測定部７２、取得部７３、記憶部７４、生成部７５を設けているので、図５に示すように各機器３０、４０、５０、６０それぞれを別個に操作する必要がない。
【００４３】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
図２において、発生値を電流値とし、測定値を電圧値とする構成を示したが、発生値を電圧値とし、測定値を電流値としてもよい。
【００４４】
特性データ取得部７３は、複数の異なる条件化で電池１０の電池特性を測定してもよい。例えば、図３に示すように、様々な温度で電池特性を測定し、各温度ごとの電池特性を記憶部７４に記憶させてもよい。
【００４５】
生成部７５が、電池特性に沿った発生値を発生部７１に出力させる構成を示したが、電池特性に限らず、図４に示すように、定電圧、定電流、定電力、定抵抗等の特性を模擬した信号を発生部７１に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】特性データテーブルの一例を示した図である。
【図３】特性データテーブルのその他の例を示した図である。
【図４】特性データテーブルのその他の例を示した図である。
【図５】従来の電池特性模擬装置、電池、電子機器の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  電池
２０  電子機器
７０  電池特性模擬装置
７１  電圧電流発生部
７２  電圧電流測定部
７３  特性データ取得部
７４  特性データテーブル記憶部
７５  模擬信号生成部
【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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