(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルから成る組電池に対して定電流−定電圧充放電制御を行って組電池の評価を行う組電池評価試験システムにおいて、
各セルの出力電圧を検出するセル電圧検出線を各セル毎に収容し、かつ各セルの除外／接続をセル毎に行う除外装置を備えた組電池評価試験装置と、
前記各セル電圧検出線から各セルの出力電圧を検出し、検出された出力電圧を合計して得られる組電池総電圧を検出する充放電部と、
前記充放電部に対して組電池総電圧の検出を指令する制御部と
から構成されることを特徴とする組電池評価試験システム。
【請求項２】
請求項１記載の組電池評価試験システムにおいて、
前記制御部は、前記充放電部を制御するコンピュータの制御アプリケーションであることを特徴とする組電池評価試験システム。
【請求項３】
請求項２記載の組電池評価試験システムにおいて、
前記制御アプリケーションは、
組電池評価試験装置の出力電圧の目標値である定電圧設定値と、前記検出された組電池総電圧と、組電池評価試験装置の出力電流の目標値とに基づいて、前記組電池評価試験装置の出力電流の次の目標値である定電流設定値を決定することを特徴とする組電池評価試験システム。
【請求項４】
請求項３記載の組電池評価試験システムにおいて、
前記制御アプリケーションは、組電池評価試験装置の立ち上げ時に、組電池評価試験装置の出力電流の目標値である電流設定値を段階的に引き上げて行くことを特徴とする組電池評価試験システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は組電池を評価する組電池評価試験システムにおいて、組電池を構成する各セルの電圧を検出して組電池総電圧を求め、あるセルが除外された場合でも、定電流−定電圧充放電制御を適切に行うのに好適な組電池評価試験システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
組電池評価試験装置は、従来から各セルの除外／接続を行う除外装置を備えている。この場合、組電池評価試験装置の出力電圧は、除外装置の内部抵抗を介して出力されるため、除外装置の内部抵抗に起因する電圧降下を含んでいる。そのため、組電池評価試験装置の電圧検出線によって、各セルの電圧合計値である組電池総電圧を正確に検出することは不可能である。
【０００３】
ここで、セルとは、組電池を構成している一単位であり、複数のセルが直列に接続されて組電池を構成している。すなわち、ここでは、組電池の各電池のことをセルと呼んでいる。
また、組電池評価試験装置を運転する場合、定電流−定電圧充放電制御で運転される。ここで、組電池評価試験装置の運転とは、通常、組電池を完全に充電した後、放電することである。
【０００４】
すなわち、前記運転において、充電時においては、当初、組電池評価試験装置に定電流を入力する定電流制御を行う。この定電流制御は、組電池評価試験装置の電圧検出線が、あらかじめ定められた電圧になるまで行う。
次に、組電池評価試験装置の電圧検出線の出力があらかじめ定められた電圧に到達したら（定められた電圧まで充電されたら）、定電圧制御に移行する。
【０００５】
次に、定電圧制御により、各セルが十分に充電されたら、放電に移行する。
放電においては、当初、組電池評価試験装置から定電圧を出力する定電圧制御による放電を行う。そして、組電池評価試験装置が定電圧出力を維持できなくなったら、定電流制御に移行する。通常、以上の制御を定電流−定電圧充放電制御と呼んでいる。
【０００６】
ただし、定電圧制御と定電流制御が前記したように規則正しい順序で行われる場合だけではなく、定電圧制御と定電流制御が不規則に混在して行われる場合もある。
従来技術においては、定電流による充電、定電圧による充電、定電圧による放電、定電流による放電の各指示は、電子負荷装置を含む充放電部から出力されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来技術における組電池評価試験システムにおいて、組電池評価試験装置からの電圧検出線による電圧検出では、除外装置の内部抵抗による電圧降下が発生し、正確な組電池総電圧が検出できない。そのため、電子負荷装置による定電流−定電圧充放電制御が正確に実行できないという問題点がある。
【０００８】
さらに、セルが除外された場合は、組電池総電圧が変化する。そのため、組電池総電圧が変化した場合、定電圧状態か否かの判断を行うことが困難であるという問題点がある。
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑み為されたもので、組電池を構成する各セルの電圧を検出して組電池総電圧を求め、あるセルが除外された場合でも、定電流−定電圧充放電制御を正確に行うことが可能な組電池評価試験システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の組電池評価試験システムは、複数のセルから成る組電池に対して定電流−定電圧充放電制御を行って組電池の評価を行う組電池評価試験システムにおいて、各セルの出力電圧を検出するセル電圧検出線を各セル毎に収容し、かつ各セルの除外／接続をセル毎に行う除外装置を備えた組電池評価試験装置と、前記各セル電圧検出線から各セルの出力電圧を検出し、検出された出力電圧を合計して得られる組電池総電圧を検出する充放電部と、前記充放電部に対して組電池総電圧の検出を指令する制御部とから構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、各セル電圧検出線から各セルの出力電圧を検出して、検出された出力電圧を合計して組電池総電圧を検出しているため、組電池総電圧を正確に検出することができる。
請求項２に記載の組電池評価試験システムは、請求項１記載の組電池評価試験システムにおいて、前記制御部は、前記充放電部を制御するコンピュータの制御アプリケーションであることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、制御部がコンピュータの制御アプリケーションによって構成されるため、セルが除外装置によって除外された場合でも、組電池総電圧を正確に検出することができる。
請求項３に記載の組電池評価試験システムは、請求項２記載の組電池評価試験システムにおいて、前記制御アプリケーションは、組電池評価試験装置の出力電圧の目標値である定電圧設定値と、前記検出された組電池総電圧と、組電池評価試験装置の出力電流の目標値とに基づいて、前記組電池評価試験装置の出力電流の次の目標値である定電流設定値を決定することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、組電池評価試験装置の定電圧制御運転時に、組電池評価試験装置の出力電流の目標値である定電流設定値を適切に決定することができる。
請求項４に記載の組電池評価試験システムは、請求項３記載の組電池評価試験システムにおいて、前記制御アプリケーションは、組電池評価試験装置の立ち上げ時に、組電池評価試験装置の出力電流の目標値である電流設定値を段階的に引き上げて行くことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、組電池評価試験装置の出力電流の目標値である電流設定値が段階的に引き上げられるため、定電流−定電圧充放電開始時の急激な電圧上昇又は電圧降下を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す一実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態を示すブロック図である。図２は、図１に示す制御アプリケーションの動作を説明するためのフローチャートである。
図１において、１は制御アプリケーション、２は電子負荷装置を含む充放電部、３は組電池評価試験装置、１１は組電池評価試験装置３内部に設けられた除外装置、ＳＷ０〜ＳＷｎはセルの除外／組込みを行う除外装置１１の内部スイッチ、Ｃ０〜Ｃｎはセル、ＶＬ１，ＶＬ２〜ＶＬｎは、各セルＣ０〜Ｃｎのセル電圧検出線である。なお、この実施の形態は、請求項１〜４に記載する全ての発明に対応する。
【００１６】
図１において、充放電部２は、組電池評価試験装置に接続された各セルＣ１〜Ｃｎの各電圧検出線ＶＬ０，ＶＬ１〜ＶＬｎにより、各セルＣ０〜Ｃｎ毎の出力電圧を制御アプリケーション１の指令に応じて検出する。
制御アプリケーション１は、充放電部２を介して、除外装置１１に接続された各セルＣ０〜Ｃｎの出力電圧を一定時間間隔でサンプリングする。
【００１７】
請求項１に記載する制御部は、制御アプリケーションに相当する。特許請求の範囲に記載する他の構成要件と実施の形態との対応関係は、明瞭であるので説明を省略する。
また、制御アプリケーション１は、充放電部２を介して除外装置１１を制御しているので、セルＣ０〜Ｃｎの接続状態（接続数）を常時管理している。
【００１８】
なお、図１において、端子ａ，ｂは、みかけ上の組電池総電圧を検出する端子である。
図１に示す実施の形態は、図２に示すフローチャートにしたがって、みかけ上の組電池総電圧ではなく、正確な組電池総電圧Ｖｔを算出する。
ステップＳ１において、組電池総電圧Ｖｔを０（Ｖ）に設定する。
【００１９】
ステップＳ２において、セルの番号ｉを０に設定する。
ステップＳ３において、セルｉが接続状態にあるか否かを検出する。具体的には、充放電部２を通じて、除外装置１１内のスイッチＳＷｉの状態を検出する。ステップＳ３において、セルｉが接続状態にあると判定された場合には、ステップＳ４に進む。
【００２０】
ステップＳ４において、セル電圧検出線ＶＬｉからセルｉの電圧Ｖｉを検出する。
ステップＳ５において、組電池総電圧Ｖｔの値にセルｉの電圧Ｖｉを加算して更新する。
ステップＳ６において、セルの番号ｉに１を加算して、セルの番号ｉを更新する。
【００２１】
ステップＳ７において、セルの番号ｉが最終値ｎか否かを判定する。セルの番号ｉが最終値ｎに到達していない場合には、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３からステップＳ７までの処理を繰り返す。ステップＳ７において、セルの番号ｉが最終値ｎに到達していると判定された場合には、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０において、組電池総電圧Ｖｔが出力される。
【００２２】
なお、ステップＳ３において、セルｉが接続されていないと判定された場合にはステップＳ８に進み、セルの番号ｉが最終値ｎか否かを判定する。セルの番号ｉが最終値ｎに到達していない場合には、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９において、セルの番号ｉに１を加算して、セルの番号ｉを更新すし、ステップＳ３に戻る。ステップＳ８において、セルの番号ｉが最終値ｎに到達していると判定された場合には、ステップＳ１０に進み、組電池総電圧Ｖｔが出力される。
【００２３】
なお、途中でセルを除外した場合には、組電池総電圧Ｖｔは変化する。そこで、定電圧制御における定電圧設定値を組電池総電圧Ｖｔとする場合、定電圧状態か否かの判定が行えないことになる。
【００２４】
そのため、この実施の形態では、１セル当りの電圧を１単位として定電圧設定値を設定している。この場合、接続セル数にかかわらず、組電池総電圧が定電圧設定値に等しいか否かは、次の条件式を満足するか否かにより、容易に判定することができる。
定電圧設定値×接続セル数＝組電池総電圧
以上に記載した実施の形態は、請求項１，２の発明に対応する。
【００２５】
さらに、図１に示す実施の形態では、充放電部２単体による組電池評価試験装置３の定電圧制御が行えない。そこで、制御アプリケーション１を利用して、定電圧制御を実現している。この場合、制御アプリケーション１は、充放電部２によって組電池評価試験装置から出力される電流を一定時間間隔で制御する必要がある。
【００２６】
すなわち、組電池評価試験装置３の定電流−定電圧充放電制御では、定電圧設定値と現在の組電池総電圧Ｖｔおよび現在の電流値との関係から、制御アプリケーション１は、次に設定すべき電流値を算出する。定電圧制御において次に設定すべき電流値は、次のように決定することができる。
（ａ）現在の組電池総電圧Ｖｔが定電圧設定値と等しい場合には、現在の設定電流値（現状のまま）とする。
【００２７】
（ｂ）現在の組電池総電圧Ｖｔが定電圧設定値を上回った場合には、現在の設定電流値より小さな設定電流値とする。
（ｃ）現在の組電池総電圧Ｖｔが定電圧設定値を下回った場合には、現在の電流値より大きな電流値とする。
前記（ｂ）、（ｃ）に関しては、定電圧設定値を上回った度合い又は下回った度合いに応じて、設定電流値の増減の度合いを変更する必要がある。前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件を満足する設定電流値は次のようにして得ることができる。
【００２８】
すなわち、現在の設定電流値をＩ、定電圧設定値をＶｃｖ、現在の組電池総電圧Ｖｃとすると、設定すべき電流値Ｉｓは、次式によって得られる。
【数１】
0003981530.tif 000002
ここで、前記（１）式、（２）式により算出された設定すべき電流値Ｉｓが、定電流制御時における電流設定値以上の値となった場合は、Ｉｓを定電流設定値とする。
【００２９】
制御アプリケーション１は、（１）式、（２）式により求められた設定すべき電流値Ｉｓにより、充放電部２を介して、組電池評価試験装置３の出力電流を制御しつつ、定電圧制御による充放電を行う。これは、請求項３に記載の発明に対応する。
また、制御アプリケーション１による電流制御は、従来技術における電子負荷装置を含む充放電部単体の制御と比較して、正確性は向上するものの、制御間隔が長くなる。
【００３０】
そのため、組電池総電圧Ｖｃが定電圧設定値に比較的近い場合、及び充電量が多い場合において、充放電の定電流−定電圧充放電制御を開始した場合、いきなり設定電流値を流すと、組電池評価試験装置から定電圧設定値を超える電圧が急激に出力される恐れがある。
反対に、組電池総電圧Ｖｃが定電圧設定値に遠くおよばない場合、及び充電量が少ない場合において、充放電の定電流−定電圧充放電制御を開始したとき、いきなり設定電流値を流すと、組電池評価試験装置の出力電圧が急激に降下する恐れがある。
【００３１】
前記の事態を防止するため、定電流−定電圧充放電制御における充放電開始時には、制御アプリケーション１における最初の電流制御タイミングにおいて、設定電流値の１０％の電流値を設定する。次の電流制御タイミングにおいて、さらに設定電流値の２０％を設定する。以後３０％、４０％、…と１０％づつ設定値を増加させ、最終的に設定電流値を設定する。これは、請求項４記載の発明に対応する。
【００３２】
これにより、定電流充放電開始時の急激な電圧上昇又は電圧降下を防止することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、セルが除外装置によって除外された場合でも、定電流−定電圧充放電制御を適切に行うことができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載する制御部がコンピュータの制御アプリケーションによって構成されるため、セルが除外装置によって除外された場合でも、定電流−定電圧充放電制御を適切に行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、組電池評価試験装置の定電圧制御運転時に、組電池評価試験装置の出力電流の目標値である定電流設定値を適切に決定することができ、制御アプリケーションによる定電流−定電圧充放電制御を適切に実行することができる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、定電流−定電圧充放電制御開始時における、組電池評価試験装置の出力電圧の急激な上昇、又は急激な降下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  制御アプリケーション
２  充放電部
３  組電池評価試験装置
１１  除外装置
Ｃ０，…，Ｃｎ  セル
ＳＷ０，ＳＷ１，…，ＳＷｎ  スイッチ
ＶＬ０，ＶＬ１，…，ＶＬｎ  セル電圧検出線
【図１】
0003981530.tif 000003
【図２】
0003981530.tif 000004