(57)【要約】【課題】  従来の充放電試験システムは、計測データの転送速度や取得頻度が制限され、試験の信頼性に問題があった。【解決手段】  本発明では、二次電池を接続して充放電試験を行う充放電試験装置と、充放電試験装置を制御して試験結果を取得する制御装置とを有する充放電試験システムにおいて、充放電試験装置は、制御装置から制御データを受信し、計測データを制御装置に送信するデジタル入出力部と、デジタル入出力部を介して制御装置から受信する制御データまたは制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御する計測制御部と、二次電池の特性を計測し、計測結果を計測データに変換してデジタル入出力部から制御装置に出力する第１の計測部と、二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で制御装置に出力する第２の計測部とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2016121931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を接続して充放電試験を行う充放電試験装置と、前記充放電試験装置を制御して試験結果を取得する制御装置とを有する充放電試験システムにおいて、
前記充放電試験装置は、
前記制御装置から制御データを受信し、計測データを前記制御装置に送信するデジタル入出力部と、
前記デジタル入出力部を介して前記制御装置から受信する制御データまたは前記制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して前記二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御する計測制御部と、
前記二次電池の特性を計測し、計測結果を前記計測データに変換して前記デジタル入出力部から前記制御装置に出力する第１の計測部と、
前記二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で前記制御装置に出力する第２の計測部と
を有することを特徴とする充放電試験システム。
【請求項２】
請求項１に記載の充放電試験システムにおいて、
前記制御装置は、
第１の計測モードと第２の計測モードとの２つの計測モードを有し、
前記第１の計測モードの場合、前記第１の計測部により前記二次電池の特性を計測し、
前記第２の計測モードの場合、前記第２の計測部により前記二次電池の特性を計測し、
前記第２の計測部が計測結果を前記制御装置に出力する間隔は、前記第１の計測部が計測結果を前記制御装置に出力する間隔よりも短い
ことを特徴とする充放電試験システム。
【請求項３】
請求項２に記載の充放電試験システムにおいて、
前記制御装置は、
計測結果を保存する記憶部を更に有し、
前記第１の計測部の計測結果と前記第２の計測部の計測結果の両方を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする充放電試験システム。
【請求項４】
制御装置の制御により二次電池の充放電試験を行い、計測結果を前記制御装置に出力する充放電試験装置において、
前記制御装置から制御データを受信し、計測データを前記制御装置に送信するデジタル入出力部と、
前記デジタル入出力部を介して前記制御装置から受信する制御データまたは前記制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して前記二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御する計測制御部と、
前記二次電池の特性を計測し、計測結果を前記計測データに変換して前記デジタル入出力部から前記制御装置に出力する第１の計測部と、
前記二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で前記制御装置に出力する第２の計測部と
を有することを特徴とする充放電試験装置。
【請求項５】
二次電池を接続して充放電試験を行う充放電試験装置と、前記充放電試験装置を制御して試験結果を取得する制御装置とを有する充放電試験システムにおける計測方法であって、
前記充放電試験装置は、前記制御装置から受信する制御データまたは前記制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して前記二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御し、第１の計測部により、前記二次電池の特性を計測し、計測結果を計測データに変換して前記制御装置に出力すると共に、第２の計測部により、前記二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で前記制御装置に出力する
ことを特徴とする計測方法。
【請求項６】
請求項５に記載の計測方法において、
前記制御装置は、第１の計測モードと第２の計測モードとの２つの計測モードを有し、前記第１の計測モードの場合、前記第１の計測部により前記二次電池の特性を計測し、前記第２の計測モードの場合、前記第２の計測部により前記二次電池の特性を計測し、前記第２の計測部が計測結果を前記制御装置に出力する間隔は、前記第１の計測部が計測結果を前記制御装置に出力する間隔よりも短い
ことを特徴とする計測方法。
【請求項７】
請求項６に記載の計測方法において、
前記制御装置は、前記第１の計測部の計測結果と前記第２の計測部の計測結果の両方を記憶部に記憶する
ことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電試験システム、充放電試験装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、太陽電池システムの夜間対応、災害時の非常用蓄電池など様々な分野で二次電池が注目されている。二次電池は、充電と放電とを頻繁に繰り返したり、負荷が急激に変動するなどの過酷な条件で使用されるため、製造時に充放電試験装置により充電試験や放電試験（充放電試験と称する）が行われ、品質が厳しく管理されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
充放電試験システムは、試験プログラムの作成や試験結果の蓄積および管理などを行う制御装置を充放電試験ユニットに接続してデジタル信号で制御データや計測データを入出力していたので、転送速度や取得頻度が制限されるなど試験の信頼性に問題があった。また、二次電池の充放電試験は長時間を要する試験であり、充放電試験装置が故障して計測結果が取得されなかった場合、再試験を要するなどの問題があった。
【０００５】
本件開示の充放電試験システム、充放電試験装置および計測方法は、計測頻度を向上すると共に試験の信頼性を向上できる技術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】
【０００６】
一つの観点によれば、二次電池を接続して充放電試験を行う充放電試験装置と、充放電試験装置を制御して試験結果を取得する制御装置とを有する充放電試験システムにおいて、充放電試験装置は、制御装置から制御データを受信し、計測データを制御装置に送信するデジタル入出力部と、デジタル入出力部を介して制御装置から受信する制御データまたは制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御する計測制御部と、二次電池の特性を計測し、計測結果を計測データに変換してデジタル入出力部から制御装置に出力する第１の計測部と、二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で制御装置に出力する第２の計測部とを有することを特徴とする。
【０００７】
一つの観点によれば、制御装置の制御により二次電池の充放電試験を行い、計測結果を制御装置に出力する充放電試験装置において、制御装置から制御データを受信し、計測データを制御装置に送信するデジタル入出力部と、デジタル入出力部を介して制御装置から受信する制御データまたは制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御する計測制御部と、二次電池の特性を計測し、計測結果を計測データに変換してデジタル入出力部から制御装置に出力する第１の計測部と、二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で制御装置に出力する第２の計測部とを有することを特徴とする。
【０００８】
一つの観点によれば、二次電池を接続して充放電試験を行う充放電試験装置と、充放電試験装置を制御して試験結果を取得する制御装置とを有する充放電試験システムにおける計測方法であって、充放電試験装置は、制御装置から受信する制御データまたは制御装置から直接入力するアナログの制御信号に基づいてコンバータを設定して二次電池の充放電電圧と充放電電流とを制御し、第１の計測部により、二次電池の特性を計測し、計測結果を計測データに変換して制御装置に出力すると共に、第２の計測部により、二次電池の特性を計測し、計測結果をアナログ信号で制御装置に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本件開示の充放電試験システム、充放電試験装置および計測方法は、計測頻度を向上すると共に試験の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】充放電試験システムの一例を示す図である。
【図２】絶縁変換部の一例を示す図である。
【図３】比較例の充放電試験システムの一例を示す図である。
【図４】高速計測モードでの制御データ及び計測データの流れの一例を示す図である。
【図５】低速計測モードでの制御データ及び計測データの流れの一例を示す図である。
【図６】高速計測モードと低速計測モードとの両方で試験を行う時の制御データおよび計測データの流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、充放電試験システム１００の一例を示す。図１において、充放電試験システム１００は、充放電試験装置１０１と、制御装置１０２とを有する。尚、制御装置１０２は、ＣＡＮ(Controller Area Network)などのインターフェースにより、外部コントローラ１０３が接続されてもよい。また、充放電試験装置１０１と制御装置１０２は、ＬＡＮ(Local Area Network)と、アナログの制御信号とアナログの計測信号とを入出力するための配線との独立した２種類の線路で接続されている。充放電試験システム１００は、パソコン(PC:Personal Computer)などを利用した制御装置１０２で作成した試験プログラムに従って、二次電池１０４の充放電特性や温度特性などの特性を計測し、計測結果を制御装置１０２に出力する。制御装置１０２は、充放電試験装置１０１を制御して二次電池の計測結果を蓄積する。
【００１３】
ここで、二次電池１０４は、Ｎｉ(ニッケル)やＬｉ(リチウム)などを素材とする蓄電池である。例えばリチウムイオン型の場合、約3.7Vを起電力とするセルが基本となり、複数のセル(例えば8枚)が積層されてモジュールになっている。さらに、複数のモジュールが束ねられてパックと呼ばれる状態を有する場合もある。充放電試験装置１０１が試験する二次電池１０４はモジュールやパックの状態になっている。そして、本実施形態に係る充放電試験システム１００は、二次電池１０４全体の充放電電流や充放電電圧だけでなく、セル毎の充放電電圧やセル毎の温度も計測できる。
【００１４】
充放電試験装置１０１は、ＩＦ(Interface)ボード２０１と、計測制御ボード２０２と、コンバータ２０３と、電流センサ２０４と、計測部２０５と、絶縁変換部２０６とを有する。
【００１５】
ＩＦボード２０１は、ＬＡＮを介して制御装置１０２からデジタルの制御データを受信し、計測制御ボード２０２に出力する。制御データは、例えば二次電池１０４の試験プログラムや後述するコンバータ２０３の電流値や電圧値を設定するデータなどである。
【００１６】
計測制御ボード２０２は、制御装置１０２から受信する試験プログラムに従って、コンバータ２０３の充放電電圧や充放電電流などを設定する。そして、計測制御ボード２０２は、試験プログラムで決められた試験パターンに応じて、例えば電流、電圧および電力などが一定になるようにコンバータ２０３を制御したり、定期的に電流や電圧など変化させる制御を行う。また、本実施形態では、制御装置１０２は、直接、計測制御ボード２０２にアナログの制御信号を出力して、電流値や電圧値などをコンバータ２０３を制御することができる。
【００１７】
コンバータ２０３は、双方向の機能を有し、例えば充電時は、二次電池１０４に充電電流を出力し、放電時は、二次電池１０４から入力される放電電流を受けることができる。
【００１８】
電流センサ２０４は、コンバータ２０３から二次電池１０４に出力される電流値を計測するためのセンサである。電流センサ２０４は、例えばシャント抵抗の両端の電圧を電流値として計測する回路を有してもよいし、非接触で電流を計測可能なホール素子などを用いてもよい。
【００１９】
計測部２０５は、二次電池１０４全体の充放電電流や充放電電圧と、セル毎の充放電電圧やセル毎の温度を計測し、計測結果をデジタルデータに変換してＩＦボード２０１から制御装置１０２に出力する。ここで、二次電池１０４全体の充放電電流は電流センサ２０４からアナログの計測信号として取得し、二次電池１０４全体の充放電電圧は二次電池１０４の端子からアナログの計測信号として取得する。また、セル電圧は二次電池１０４の内部のセル毎の端子に当てられたプローブからアナログの計測信号として取得する。さらに、セル温度はセル毎に配置された温度センサ(例えば熱電対など)により、温度を電圧値などに変換したアナログの計測信号として取得する。尚、計測部２０５は、第１の計測部の一例である。
【００２０】
ここで、二次電池１０４のモジュールやパックは、複数のセルを有するので、セル電圧やセル温度を取得するための配線は、セルの数だけ束ねられている。尚、計測部２０５の内部のＡ／Ｄ変換器は、セルの数だけあってもよいし、セルの数より少ない場合は、配線を切り替えるスイッチを設けて計測部２０５が時分割で計測するようにしてもよい。
【００２１】
絶縁変換部２０６は、計測部２０５と同様に、二次電池１０４全体の充放電電流や充放電電圧と、セル毎の充放電電圧およびセル毎の温度を計測し、アナログの計測信号を直接、制御装置１０２に出力する。ここで、絶縁変換部２０６は平衡を不平衡に変換して制御装置１０２に出力する。尚、絶縁変換部２０６は、第２の計測部の一例である。
【００２２】
図２は、絶縁変換部２０６の一例を示す。尚、図２において、図１と同符号のブロックは図１と同一又は同様の機能を有する。図２において、二次電池１０４には、セル１０４ａ、セル１０４ｂおよびセル１０４ｃのように、複数のセルが積層されている。そして、各セルの両端が絶縁変換部２０６に接続される。絶縁変換部２０６は、例えば図２の場合、セル１０４ａに対応するオペアンプ２０６ａと、セル１０４ｂに対応するオペアンプ２０６ｂと、セル１０４ｃに対応するオペアンプ２０６ｃとをそれぞれ有する。
【００２３】
例えばオペアンプ２０６ａには、セル１０４ａの端子間電圧が正入力端子と負入力端子とに入力される。そして、オペアンプ２０６ａは、平衡信号の電圧を不平衡の電圧に変換して、オペアンプ２０６ａの出力端子と接地間の電圧として出力する。オペアンプ２０６ｂおよびオペアンプ２０６ｃは、オペアンプ２０６ａと同様に、セル１０４ｂおよびセル１０４ｃの平衡信号の電圧を不平衡の電圧に変換してそれぞれ出力する。
【００２４】
尚、計測部２０５は、絶縁変換部２０６と同様の回路を有するが、アナログの計測信号をデジタルの計測データにＡＤ変換し、計測データをＩＦボード２０１に出力する。
【００２５】
次に、図１に示した制御装置１０２について説明する。制御装置１０２は、試験制御部３０１と、Ｄ／Ａ変換部３０２と、Ａ／Ｄ変換部３０３と、記憶部３０４とを有する。
【００２６】
試験制御部３０１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)を有し、内部に記憶されたソフトウェアにより動作する。試験制御部３０１は、充放電試験装置１０１を制御して二次電池１０４の充放電試験を行い、二次電池１０４の特性を計測して計測結果を保存する。尚、本実施形態に係る充放電試験システム１００は、制御装置１０２が充放電試験装置１０１から計測結果を取得する間隔が相対的に速い高速計測モードと、計測結果を取得する間隔が高速計測モードと比べて相対的に遅い低速計測モードとを有する。ここで、低速計測モードは第１の計測モードの一例であり、高速計測モードは第２の計測モードの一例である。例えば、高速計測モードは10msec間隔で計測データを取得し、低速計測モードは100msec間隔で計測データを取得する。また、本実施形態に係る充放電試験システム１００は、高速計測モードと低速計測モードとの両方で計測データを取得して保存することができる。これにより、例えば高速計測モードの計測回路が故障した場合でも低速計測モードで計測した計測データが保存されるので、試験結果の抜けが無くなり、再試験を行わずに済ませることができる。
【００２７】
Ｄ／Ａ変換部３０２は、デジタルデータをアナログ信号に変換する。尚、Ｄ／Ａ変換部３０２は、充放電試験装置１０１の計測制御ボード２０２に出力する制御信号の数に応じて複数のＤ／Ａ変換回路を有してもよい。そして、Ｄ／Ａ変換部３０２は、試験制御部３０１が出力する制御データをアナログの制御信号に変換して充放電試験装置１０１の計測制御ボード２０２に出力する。試験制御部３０１は、例えばコンバータ２０３の制御信号をデジタル信号で出力する。そして、Ｄ／Ａ変換部３０２は、試験制御部３０１が出力するデジタルの制御信号をアナログの制御信号に変換し、計測制御ボード２０２にアナログの制御信号を出力する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部３０３は、充放電試験装置１０１の絶縁変換部２０６で変換された不平衡のアナログ信号をデジタルの計測データに変換する。尚、Ａ／Ｄ変換部３０３は、絶縁変換部２０６が出力するアナログ信号の数に応じて複数のＡ／Ｄ変換回路を有してもよい。或いは、Ａ／Ｄ変換部３０３がアナログ信号の数より少ない数のＡ／Ｄ変換回路を有する場合、Ａ／Ｄ変換回路に入力するアナログ信号を切り替えるスイッチをＡ／Ｄ変換部３０３に設ける。そして、スイッチが時分割でアナログの計測信号の入力元を切り替えてＡ／Ｄ変換回路に信号を入力し、Ａ／Ｄ変換回路は、アナログの計測信号をデジタルの計測データに変換する。
【００２９】
記憶部３０４は、ハードディスクなどが用いられ、計測データが保存される。本実施形態に係る充放電試験システム１００において、高速計測モードの場合、試験制御部３０１はＡ／Ｄ変換部３０３から出力される計測データを記憶部３０４に保存する。また、低速計測モードの場合、試験制御部３０１は、計測部２０５が出力する計測データをＩＦボード２０１からＬＡＮを介して受信して記憶部３０４に保存する。或いは、試験制御部３０１は、高速計測モードで計測した計測データと、低速計測モードで計測した計測データとの両方を記憶部３０４に記憶する。
【００３０】
このように、本実施形態に係る充放電試験装置１０１は、二次電池１０４全体の充放電電流や充放電電圧だけでなく、セル毎の充放電電圧やセル毎の温度を計測し、計測データを記憶部３０４に保存することができる。
【００３１】
図３は、比較例の充放電試験システム９００の一例を示す。図３において、充放電試験システム９００は、充放電試験装置９０１と、制御装置９０２とを有する。そして、充放電試験装置９０１と制御装置９０２は、ＬＡＮで接続されている。充放電試験装置９０１は、制御装置９０２からＬＡＮを介して受信する試験プログラムに従って、二次電池１０４の充放電特性や温度特性などの特性を計測し、ＬＡＮを介して計測結果を制御装置９０２に送信する。比較例の充放電試験システム９００と充放電試験システム１００との違いは、図１に示した充放電試験装置１０１の絶縁変換部２０６、制御装置１０２のＤ／Ａ変換部３０２およびＡ／Ｄ変換部３０３が充放電試験システム９００に無いことである。従って、比較例の充放電試験システム９００は、ＩＦボード２０１を介してＬＡＮで制御データや計測データを送受信するので、本実施形態の充放電試験システム１００よりも計測データの送受信が遅くなる。
【００３２】
例えば計測部９５５は、充電電圧の計測データの次に充電電流の計測データ、次にセルの充電電圧の計測データ、セルの充電電流の計測データ、セルの温度の計測データのように制御装置９０２に送信する。二次電池１０４は、複数のセルを有するので、セルの充放電電圧や充放電電流、温度の計測データを制御装置９０２に送信するのに時間がかかるという問題がある。
【００３３】
これに対して、図１で説明した本実施形態に係る充放電試験システム１００は、例えばセルの充放電電圧およびセルの温度の計測結果を絶縁変換部２０６から並列に制御装置１０２に入力する。これにより、比較例の充放電試験システム９００に比べて計測間隔を短くすることができ、急激な特性の変化が生じた場合でも計測が可能である。
【００３４】
図４は、高速計測モードにおける制御データおよび計測データの流れの一例を示す。高速計測モードでは、ＩＦボード２０１と計測制御部２０５は使用されず、制御装置１０２が直接、計測制御ボード２０２を制御し、絶縁変換部２０６から直接、計測結果を取得する。
【００３５】
ステップＳ１０１において、作業者は、例えば制御装置１０２の試験プログラム作成用アプリケーションなどにより、二次電池１０４の充放電試験を行う試験プログラムを作成する。ここで、試験プログラムは、例えば充電電圧を一定の電圧(36Vなど)にして30分間の充電試験を行った後、放電動作に切り替えて放電電流を０Ａから１Ａずつ2分毎に増加させながら30分間の放電試験を行う一連の動作を100回繰り返すなどの試験内容を示す情報である。尚、試験プログラムは、試験開始前に作成するのではなく、予め作成しておいてもよい。
【００３６】
ステップＳ１０２において、制御装置１０２は、二次電池１０４の充放電試験の開始を指示する。例えば計測者が充放電試験を開始するボタンを押下すると、制御装置１０２は、次のステップＳ１０３の処理に進む。
【００３７】
ステップＳ１０３において、制御装置１０２は、試験プログラムに従って、充放電試験装置１０１の計測制御ボード２０２に直接、アナログの制御信号を出力する。例えば制御装置１０２は、コンバータ２０３を定電圧モードの充電動作に切り替え、充電電圧を36Vに設定する制御信号を計測制御ボード２０２に出力する。
【００３８】
ステップＳ１０４において、計測制御ボード２０２は、制御装置１０２が出力するアナログの制御信号に応じて、コンバータ２０３を定電圧モードで充電電圧を36Vに設定する。
【００３９】
ステップＳ１０５において、コンバータ２０３は、例えば定電圧モードで充電動作を開始し、二次電池１０４に充電電圧(36V)を与える。
【００４０】
ステップＳ１０６において、絶縁変換部２０６は、二次電池１０４の特性(充放電電圧、充放電電流、セル電圧、セル温度など)を計測し、不平衡のアナログ信号に変換する。
【００４１】
ステップＳ１０７において、絶縁変換部２０６は、二次電池１０４の特性の計測値を不平衡のアナログ信号で制御装置１０２に出力する。
【００４２】
ステップＳ１０８において、制御装置１０２は、絶縁変換部２０６が出力するアナログ信号をＡ／Ｄ変換部３０３でデジタル値に変換し、記憶部３０４に保存する。
【００４３】
ここで、制御装置１０２および充放電試験装置１０１は、ステップＳ１０６からステップＳ１０８までの処理を予め設定された計測間隔Ｔｓ(例えば10msecや20msecなど)で繰り返す。例えば図４において、Ｔｓ＝20msecの間隔で30分間の定電圧モードの充電試験を行う場合、ステップＳ１０６からステップＳ１０８までの処理は約18万回繰り返され、１つの計測項目当たり18万個の計測値が記憶部３０４に保存される。試験の一例では、１回の計測における項目として、二次電池１０４全体の充放電電圧および充放電電流の２項目と、セル電圧×セル数の項目数と、セル温度×セル数の項目数との合計の項目数がある。例えばセル数が10セルの場合、１回の計測における項目数は22項目となり、30分間の充電試験で18万個×22項目の396万個の計測値が記憶部３０４に保存される。
【００４４】
尚、制御装置１０２は、絶縁変換部２０６から複数の項目の計測信号を並列に入力して、Ａ／Ｄ変換部３０３でＡＤ変換するので次に説明する低速計測モードよりも速く計測結果を取得できる。ここで、Ａ／Ｄ変換部３０３において、計測項目数よりも少ない数のＡ／Ｄ変換器からの出力を切り替えてデジタルの計測データに変換する場合は、計測部２０５と同様の変換時間を要する。しかし、低速計測モードの場合、計測制御ボード２０２が出力する計測データをＩＦボード２０１からＬＡＮを経由して制御装置１０２に送信するので、計測データの送信に時間が掛かる。これに対して、高速計測モードの場合、Ａ／Ｄ変換部３０３が出力する計測データを制御装置１０２内部のシステムバスを介して記憶部３０４に保存する。従って、アナログの計測信号がＡＤ変換されて記憶部３０４に計測データが保存されるまでの時間は、低速計測モードよりも高速計測モードの方が速い。
【００４５】
図５は、低速計測モードでの制御データおよび計測データの流れの一例を示す。尚、低速計測モードでは、制御装置１０２は、ＬＡＮ経由で充放電試験装置１０１と制御データおよび計測データの送受信を行う。
【００４６】
ステップＳ２０１において、ステップＳ１０１と同様に、作業者は、例えば制御装置１０２の試験プログラム作成用アプリケーションを立ち上げて、二次電池１０４の充放電試験を行う試験パターンや試験プログラムなどを作成する。
【００４７】
ステップＳ２０２において、制御装置１０２は、二次電池１０４の充放電試験を開始する。例えば計測者が充放電試験を開始するボタンを押下すると、制御装置１０２は、次のステップＳ２０３の処理に進む。
【００４８】
ステップＳ２０３において、制御装置１０２は、試験プログラムなどの制御データをＩＦボード２０１に出力し、ＩＦボード２０１から計測制御ボード２０２に制御データが出力される。
【００４９】
ステップＳ２０４において、計測制御ボード２０２は、ＩＦボード２０１から出力される試験プログラムに従って、例えばコンバータ２０３を定電圧モードで充電電圧を36Vに設定する。
【００５０】
ステップＳ２０５において、コンバータ２０３は、図４のステップＳ１０５と同様に、計測制御ボード２０２の切替信号や基準電圧に応じて定電圧モードで充電動作を開始し、二次電池１０４に充電電圧(36V)を与える。
【００５１】
ステップＳ２０６において、計測部２０５は、二次電池１０４の特性(充放電電圧、充放電電流、セル電圧、セル温度など)を計測し、ＡＤ変換してデジタルの計測データに変換する。
【００５２】
ステップＳ２０７において、計測部２０５は、計測データをＩＦボード２０１に出力する。そして、ＩＦボード２０１は、制御装置１０２に計測データを出力する。ここで、制御装置１０２とＩＦボード２０１は、ＬＡＮで接続されているので、計測データはシリアルで順番に制御装置１０２に送信される。例えば、ＩＦボード２０１は、二次電池１０４の端子間電圧の計測データを制御装置１０２に送信後、電流センサ２０４が計測する充放電電流の計測データを制御装置１０２に送信する。さらに、ＩＦボード２０１は、セル電圧の計測値をセル数分だけ順番に制御装置１０２に送信する。同様に、ＩＦボード２０１は、セル温度の計測値をセル数分だけ順番に制御装置１０２に送信する。このように、１回の計測値に複数の項目がある場合、各計測値は、項目毎にシリアルで順番にＩＦボード２０１から制御装置１０２に送信されるので、高速計測モードに比べて計測データの送信時間が長くなる。
【００５３】
ステップＳ２０８において、制御装置１０２は、計測部２０５がＩＦボード２０１を介して出力する計測データを受信し、記憶部３０４に計測データを保存する。
【００５４】
ここで、制御装置１０２および充放電試験装置１０１は、ステップＳ２０６からステップＳ２０８までの処理を予め設定された計測間隔Ｔｄ(例えば100msec)で繰り返す。例えば図５において、Ｔｄ＝100msecの間隔で30分間の定電圧モードで充電試験を行う場合、Ｓ２０６からステップＳ２０８までの処理は、約1万8千回繰り返される。そして、１つの計測項目当たり1万8千個の計測値が記憶部３０４に保存される。図４で説明した例では、１回の計測の項目数は22項目なので、1万8千個×22項目の39万6千個の計測値が記憶部３０４に保存される。
【００５５】
このように、低速計測モードの場合、計測データは、ＩＦボード２０１からＬＡＮを経由して制御装置１０２に送信される。これに対して、高速計測モードの場合、Ａ／Ｄ変換部３０３が出力する計測データを制御装置１０２内部のシステムバスを介して記憶部３０４に保存する。従って、アナログの計測信号がＡＤ変換されて記憶部３０４に計測データが保存されるまでの時間は、低速計測モードよりも高速計測モードの方が速い。
【００５６】
図６は、高速計測モードと低速計測モードとの両方で試験を行う時の制御データおよび計測データの流れの一例を示す。
【００５７】
ステップＳ３０１において、図４のステップＳ１０１および図５のステップＳ２０１と同様に、作業者は、二次電池１０４の充放電試験を行う試験プログラムを作成する。
【００５８】
ステップＳ３０２において、図４のステップＳ１０２および図５のステップＳ２０２と同様に、制御装置１０２は、二次電池１０４の充放電試験を開始する。例えば計測者が充放電試験を開始するボタンを押下すると、制御装置１０２は、次のステップＳ３０３ａまたはステップＳ３０３ｂの処理に進む。
【００５９】
ここで、ステップＳ３０３ａでは、計測制御ボード２０２が試験プログラムに従ってコンバータ２０３を制御する。これに対して、ステップＳ３０３ｂでは、試験制御部３０１が試験プログラムに従って直接、コンバータ２０３を制御する。ここで、制御装置１０２は、ステップＳ３０３ａまたはステップＳ３０３ｂのいずれか一方の処理を行えばよい。但し、ステップＳ３０３ｂの処理を行った場合、且つ、コンバータ２０３の設定内容を変化させる試験を行う場合、制御装置１０２は、試験途中でステップＳ３０３ｂと同様の処理を実行してコンバータ２０３の設定を変える処理を行う。一方、ステップＳ３０３ａの処理を行った場合、且つ、コンバータ２０３の設定内容を変化させる試験を行う場合、試験プログラムは、計測制御ボード２０２で実行されてコンバータ２０３の設定内容を変化させるので、制御装置１０２は、試験結果を取得して保存する処理を行えばよい。
【００６０】
ステップＳ３０３ａの場合、制御装置１０２は、ステップＳ１０３と同様に、試験プログラムに従って、計測制御ボード２０２に直接、アナログの制御信号を出力する。例えば制御装置１０２は、コンバータ２０３を定電圧モードで充電電圧を36Vに設定する制御信号を計測制御ボード２０２に出力する。
【００６１】
ステップＳ３０３ｂの場合、制御装置１０２は、ステップＳ２０３と同様に、試験プログラムなどの制御データをＬＡＮ経由でＩＦボード２０１に出力し、制御データはＩＦボード２０１から計測制御ボード２０２に制御データが出力される。
【００６２】
ステップＳ３０４において、計測制御ボード２０２は、図４のステップＳ１０４および図５のステップＳ２０４と同様に、例えばコンバータ２０３を定電圧モードで充電電圧を36Vに設定する。
【００６３】
ステップＳ３０５において、コンバータ２０３は、計測制御ボード２０２の設定に応じて、例えば定電圧モードで充電動作を開始し、二次電池１０４に充電電圧(例えば36V)を与える。
【００６４】
次のステップＳ３０６ａからステップＳ３０８ａまでの処理は、高速計測モードで実行される処理で、低速計測モードの場合は、ステップＳ３０６ｂからステップＳ３０８ｂまでの処理が実行される。
【００６５】
ステップＳ３０６ａにおいて、絶縁変換部２０６は、図４のステップＳ１０６と同様に、二次電池１０４の特性を計測し、不平衡のアナログ信号に変換する。
【００６６】
ステップＳ３０７ａにおいて、絶縁変換部２０６は、図４のステップＳ１０７と同様に、二次電池１０４の特性の計測値をアナログ信号で制御装置１０２に出力する。
【００６７】
ステップＳ３０８ａにおいて、制御装置１０２は、図４のステップＳ１０８と同様に、絶縁変換部２０６が出力するアナログ信号をＡ／Ｄ変換部３０３でデジタル値に変換し、記憶部３０４に保存する。
【００６８】
次のステップＳ３０６ｂからステップＳ３０８ｂまでの処理は、低速計測モードで実行される処理である。
【００６９】
ステップＳ３０６ｂにおいて、計測部２０５は、図５のステップＳ２０６と同様に、二次電池１０４の特性を計測し、ＡＤ変換してデジタルの計測データに変換する。
【００７０】
ステップＳ３０７ｂにおいて、計測部２０５は、図５のステップＳ２０７と同様に、計測データをＩＦボード２０１に出力する。ＩＦボード２０１は、ＬＡＮで接続される制御装置１０２に計測データを出力する。
【００７１】
ステップＳ３０８ｂにおいて、制御装置１０２は、図５のステップＳ２０８と同様に、計測データを受信して記憶部３０４に計測データを保存する。
【００７２】
ここで、高速計測モードの計測を例えば20msec間隔で行う場合、ステップＳ３０６ａの処理で計測を行ってから20msec後にステップＳ３０９ａの計測が実行される。そして、ステップＳ３１０ａではステップＳ３０７ａと同様の処理、ステップＳ３１１ａではステップＳ３０８ａと同様の処理がそれぞれ実行されて、高速計測モードの２回目の計測結果が記憶部３０４に記憶される。
【００７３】
一方、低速モードの計測は、100msec間隔で行われるので、ステップＳ３０６ｂの処理で計測を行ってから100msec後のステップＳ３０９ｂで２回目の計測が実行される。そして、ステップＳ３１０ｂではステップＳ３０７ｂと同様の処理、ステップＳ３１１ｂではステップＳ３０８ｂと同様の処理がそれぞれ実行されて、低速計測モードの２回目の計測結果が記憶部３０４に記憶される。
【００７４】
このように、図６の例では、高速計測モードの場合は、低速計測モードの場合の５倍の計測データを取得することができる。これにより、本実施形態に係る充放電試験システム１００は、計測値の細かい変化を捉えて記憶部３０４に保存することができる。
【００７５】
ここで、図６の例のように、高速計測モードの計測間隔と低速計測モードの計測間隔との比率を整数倍に設定して、低速計測モードの計測タイミングが高速計測モードの計測タイミングの中点位置に中間になるようにしてもよい。これにより、制御装置１０２は、５回に１回の割合で高速計測モードの計測値の中間の計測値を取得することができる。例えば図６において、高速計測モードの計測間隔の20msec間に、20msecよりも短い変動が充放電電流に生じた場合、高速計測モードだけの計測結果では充放電電流の変動を捉えることが難しい。しかし、図６の例のように、高速計測モードと低速計測モードとの両方の計測結果を保存することにより、制御装置１０２は、高速計測モードの計測間隔の間で生じる変動を捉えることができる。
【００７６】
尚、制御装置１０２は、高速計測モードの計測結果と低速計測モードの計測結果とを時系列順に並べて同じ記憶領域または１つのファイルとして記憶するのが好ましい。或いは、制御装置１０２は、高速計測モードの計測結果と低速計測モードの計測結果とを記憶部３０４の別々の記憶領域または異なるファイルで記憶し、計測結果の解析時に高速計測モードの計測結果と低速計測モードの計測結果とを時系列順に並べ替えてもよい。
【００７７】
このように、本実施形態に係る充放電試験システム１００は、計測頻度をより高くすることにより、充放電電圧、充放電電流、温度などの瞬間的な変化を捉えることができ、試験結果の信頼性を向上することができる。また、充放電試験システム１００は、高速計測モードと低速計測モードとの両方で試験結果を保存することにより、一方の計測に異常が生じた場合でも他方の試験結果が得られるので、試験内容によっては再試験を不要にすることができる。
【００７８】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１００，９００・・・充放電試験システム；１０１，９０１・・・充放電試験装置；１０２，９０２・・・制御装置；１０３，９０３・・・外部コントローラ；１０４，９０４・・・二次電池；２０１，９５１・・・ＩＦボード；２０２，９５２・・・計測制御ボード；２０３，９５３・・・コンバータ；２０４，９５４・・・電流センサ；２０５，９５５・・・計測部；２０６・・・絶縁変換部；３０１，９６１・・・試験制御部；３０２・・・Ｄ／Ａ変換部；３０３・・・Ａ／Ｄ変換部；３０４，９６２・・・記憶部
【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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【図６】
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