(57)【要約】【課題】  従来、デジタル制御方式で二次電池の充放電試験を行う場合、試験開始時の変動を抑えることが難しいという問題があった。【解決手段】  二次電池を接続して充放電試験を行う充放電試験装置は、二次電池のインピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択する選択部と、パラメータによりコンバータを制御して二次電池の充放電試験を行う制御部とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2016205983.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において、
前記二次電池のインピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択する選択部と、
前記パラメータによりコンバータを制御して前記二次電池の充放電試験を行う制御部と
を有することを特徴とする充放電試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充放電試験装置において、
前記二次電池のインピーダンスを計測する計測部をさらに有し、
前記選択部は、試験開始前に、前記計測部により前記二次電池のインピーダンスを計測し、当該インピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択する
ことを特徴とする充放電試験装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の充放電試験装置において、
前記充放電試験は、定電圧充放電試験であることを特徴とする充放電試験装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の充放電試験装置において、
前記制御部は、充放電電流および充放電電圧を計測して前記コンバータを制御する処理を予め決められたサンプリング間隔で離散的に実行することを特徴とする充放電試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載の充放電試験装置において、
前記パラメータは、前記二次電池のインピーダンスに対応する比例定数Pと積分定数Iとの組み合わせであり、前記コンバータのｎ（n：正の整数）番目のサンプリング時の制御量U(n)を、前記充放電試験の設定電圧Vs、前記二次電池の端子間電圧Vdおよびサンプリング定数Fsとして、次式により求める
B0=P＋Fs／(2・I)
B1=-P＋Fs／(2・I)
E(n)=Vs-Vd(n)
U(n)=B0・E(n)＋B1・E(n-1)＋U(n-1)
ことを特徴とする充放電試験装置。
【請求項６】
請求項５に記載の充放電試験装置において、
前記比例定数Pと前記積分定数Iとの積が前記二次電池のインピーダンスに拘らず予め決められた一定値になるように前記パラメータを設定する
ことを特徴とする充放電試験装置。
【請求項７】
二次電池を接続して充放電試験を行う充放電制御方法において、
前記二次電池のインピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択し、前記パラメータによりコンバータを制御して前記二次電池の充放電試験を行う
ことを特徴とする充放電制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の充放電制御方法において、
試験開始前に、前記二次電池のインピーダンスを計測し、当該インピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択する
ことを特徴とする充放電制御方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の充放電制御方法において、
前記充放電試験は、定電圧充放電試験であることを特徴とする充放電制御方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載の充放電制御方法において、
充放電電流および充放電電圧を計測して前記コンバータを制御する処理を予め決められたサンプリング間隔で離散的に実行することを特徴とする充放電制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の充放電制御方法において、
前記パラメータは、前記二次電池のインピーダンスに対応する比例定数Pと積分定数Iとの組み合わせであり、前記コンバータのｎ（n：正の整数）番目のサンプリング時の制御量U(n)を、前記充放電試験の設定電圧Vs、前記二次電池の端子間電圧Vdおよびサンプリング定数Fsとして、次式により求める
B0=P＋Fs／(2・I)
B1=-P＋Fs／(2・I)
E(n)=Vs-Vd(n)
U(n)=B0・E(n)＋B1・E(n-1)＋U(n-1)
ことを特徴とする充放電制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の充放電制御方法において、
前記比例定数Pと前記積分定数Iとの積が前記二次電池のインピーダンスに拘らず予め決められた一定値になるように前記パラメータを設定する
ことを特徴とする充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電試験装置および充放電制御方法に関する。
【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大型の装置から携帯電話などの小型の装置に至るまで様々な分野で二次電池が使用されている。二次電池の製造者は、充放電試験装置により充電試験や放電試験を行って、二次電池の品質を維持している。一方、二次電池の試験は、従来のアナログ制御方式からコスト面や機能面などで優れているデジタル制御方式に移行されてきている（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２０１２−００２６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、デジタル制御方式は、アナログ制御方式に比べて動作範囲が狭いため、例えば二次電池のインピーダンスに適したパラメータを使用していない場合、試験開始時に想定外の変動（オーバーシュートやアンダーシュート、或いは発振など）が発生し、試験結果に影響を与えるという問題がある。
【０００５】
本件開示の充放電試験装置および充放電制御方法は、試験開始時の変動を抑え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は、二次電池のインピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択する選択部と、パラメータによりコンバータを制御して二次電池の充放電試験を行う制御部とを有することを特徴とする。
【０００７】
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制御方法は、二次電池のインピーダンスに基づいて充放電試験のパラメータを選択し、パラメータによりコンバータを制御して二次電池の充放電試験を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本件開示の充放電試験装置および充放電制御方法は、二次電池のインピーダンスに適したパラメータを使用することにより、試験開始時の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る充放電試験装置の一例を示す図である。
【図２】比較例の充放電試験装置の一例を示す図である。
【図３】パラメータテーブルの一例を示す図である。
【図４】１ｍΩ以下のパラメータ使用時の電圧変動の一例を示す図である。
【図５】５０ｍΩ以下のパラメータ使用時の電圧変動の一例を示す図である。
【図６】充放電試験の処理例を示す図である。
【図７】二次電池のインピーダンスを測定する方法の一例を示す図である。
【図８】本実施形態における充放電試験の処理例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る充放電試験装置１０１の一例を示す。図１において、充放電試験装置１０１は、充放電ブロック１０２および充放電制御ブロック１０３を有する。
【００１２】
充放電ブロック１０２は、充放電試験装置１０１に接続される二次電池１５０に充放電電圧や充放電電流を供給する。図１において、充放電ブロック１０２は、コンバータ回路２０１およびシャント抵抗２０２を有する。コンバータ回路２０１は、充放電制御ブロック１０３から制御されるリファレンス電圧に応じて、二次電池１５０に供給する充放電電圧を設定する。シャント抵抗２０２は、コンバータ回路２０１と二次電池１５０との間に流れる充放電電流を計測するための抵抗である。コンバータ回路２０１と二次電池１５０との間に流れる充放電電流は、シャント抵抗２０２の両端の電位差として充放電制御ブロック１０３により計測される。
【００１３】
充放電制御ブロック１０３は、外部に接続される制御パソコン（パーソナルコンピュータ）１６０からの指令に応じて、充放電ブロック１０２を制御して二次電池１５０の充放電試験を行う。例えば充放電制御ブロック１０３は、定電流（ＣＣ（Constant Current））試験、定電圧（ＣＶ（Constant Voltage））試験、定電力（ＣＰ（Constant Power））試験などの試験モードで二次電池１５０の充放電試験を行う。
【００１４】
図１において、充放電制御ブロック１０３は、制御部３０１、リファレンス電圧用のＤ／Ａ変換器３０２、電流測定用のＡ／Ｄ変換器３０３、電圧測定用のＡ／Ｄ変換器３０４、ＩＦ（interface）３０５およびメモリ３０６を有する。
【００１５】
制御部３０１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの高速処理が可能なデバイスが用いられ、充放電試験装置１０１全体の動作を制御する。本実施形態では、制御部３０１は、充放電制御部３５１、インピーダンス取得部３５２およびパラメータ選択部３５３を有する。充放電制御部３５１は、制御パソコン１６０から指示される試験モードに応じて、充放電ブロック１０２の充放電電圧や充放電電流を設定する。また、充放電制御部３５１は、充放電電圧や充放電電流を計測して制御パソコン１６０に出力する。インピーダンス取得部３５２は、充放電試験装置１０１に接続される二次電池１５０のインピーダンスＲｚの値を取得する処理を行う。インピーダンス取得部３５２は、例えば制御パソコン１６０から作業者が入力したインピーダンスＲｚの値を取得する。或いは、インピーダンス取得部３５２は、充放電試験装置１０１に接続されている二次電池１５０のインピーダンスＲｚを計測して、インピーダンスＲｚの値を取得する。なお、インピーダンスＲｚの計測方法については後述する。パラメータ選択部３５３は、インピーダンス取得部３５２が取得した二次電池１５０のインピーダンスＲｚの値に応じてコンバータ回路２０１を制御するためのパラメータを選択する処理を行う。
【００１６】
Ｄ／Ａ変換器３０２は、コンバータ回路２０１を制御するために制御部３０１が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換する。ここで、制御部３０１は、コンバータ回路２０１の充放電電圧を制御するためのリファレンス電圧をデジタル信号で出力する。コンバータ回路２０１は、Ｄ／Ａ変換器３０２から出力されるリファレンス電圧に応じて、二次電池１５０に与える充放電電圧を制御する。コンバータ回路２０１は、例えばリファレンス電圧が正の場合は、リファレンス電圧の大きさに応じて充電電圧を制御し、リファレンス電圧が負の場合は、リファレンス電圧の大きさに応じて放電電圧を制御する。なお、ここでは、ＣＶ試験時の充放電電圧の制御について説明したが、ＣＣ試験時やＣＰ試験時の充放電電流の制御についても同様に行うことができる。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器３０３は、シャント抵抗２０２の両端に生じるアナログ電圧をデジタル電圧に変換する。シャント抵抗２０２に流れる充放電電流の大きさに応じてシャント抵抗２０２の両端に生じる電圧が変化する。制御部３０１は、シャント抵抗２０２の両端に生じる電圧をＡ／Ｄ変換器３０３を介して読み取ることにより、二次電池１５０に流れる充放電電流を測定する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器３０４は、二次電池１５０の両端のアナログ電圧をデジタル電圧に変換する。制御部３０１は、二次電池１５０の両端の電圧をＡ／Ｄ変換器３０４を介して読み取ることにより、充放電試験時の二次電池１５０の端子間電圧を測定する。
【００１９】
ＩＦ３０５は、制御パソコン１６０を接続するためのインターフェース回路を有する。制御パソコン１６０は、ＩＦ３０５を介して制御部３０１との間で制御データや計測データを送受信する。制御データとして、例えば制御パソコン１６０は、充放電試験装置１０１に充放電試験の情報（試験モード、試験時間など）を送信する。或いは、制御データとして、充放電試験装置１０１は、応答情報（試験開始や試験終了など）や警報情報（動作不良、温度異常など）を制御パソコン１６０に送信する。また、充放電試験装置１０１は、二次電池１５０の充放電試験の計測データ（充放電電圧や充放電電流など）を制御パソコン１６０に送信する。
【００２０】
メモリ３０６は、半導体メモリなどが用いられ、充放電試験装置１０１の動作に要するパラメータの情報などがメモリ３０６に記憶される。本実施形態では、二次電池１５０のインピーダンスに応じたパラメータの情報がメモリ３０６に予め記憶されている。
【００２１】
図２は、比較例の充放電試験装置９０１の一例を示す。図２において、充放電試験装置９０１は、充放電ブロック１０２および充放電制御ブロック９０３を有する。なお、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。
【００２２】
充放電ブロック１０２は、図１で説明したように、充放電試験装置９０１に接続される二次電池１５０に充放電電圧や充放電電流を供給する。コンバータ回路２０１は、充放電制御ブロック９０３から制御されるリファレンス電圧に応じて、二次電池１５０に供給する充放電電圧を設定する。コンバータ回路２０１と二次電池１５０との間に流れる充放電電流は、シャント抵抗２０２の両端の電位差として充放電制御ブロック９０３により計測される。
【００２３】
充放電制御ブロック９０３は、充放電制御ブロック１０３と同様に、外部に接続される制御パソコン１６０からの指令に応じて、充放電ブロック１０２を制御して二次電池１５０の充放電試験を行う。図２において、充放電制御ブロック９０３は、制御部８０１、リファレンス電圧用のＤ／Ａ変換器３０２、電流測定用のＡ／Ｄ変換器３０３、電圧測定用のＡ／Ｄ変換器３０４、ＩＦ３０５、アナログ補正回路８０２およびダイオード８０３を有する。
【００２４】
制御部８０１は、組み込みのＣＰＵ（Central Processing Unit）などが用いられ、制御パソコン１６０から指示される試験モードに応じて、充放電ブロック１０２の充放電電圧や充放電電流を設定する。また、制御部８０１は、二次電池１５０の充放電電圧や充放電電流を計測して制御パソコン１６０に出力する。
【００２５】
ここで、Ｄ／Ａ変換器３０２、Ａ／Ｄ変換器３０３、Ａ／Ｄ変換器３０４およびＩＦ３０５は、図１で説明したＤ／Ａ変換器３０２、Ａ／Ｄ変換器３０３、Ａ／Ｄ変換器３０４およびＩＦ３０５と同様に動作するので、重複する説明は省略する。
【００２６】
アナログ補正回路８０２は、二次電池１５０の端子間電圧をモニタして、Ｄ／Ａ変換器３０２からコンバータ回路２０１に出力される制御電圧を制御するためのアナログ回路を有する。
【００２７】
ダイオード８０３は、アナログ補正回路８０２の出力電圧に応じて、Ｄ／Ａ変換器３０２から出力される制御用のリファレンス電圧を引き下げるスイッチの役割をする。
【００２８】
このようにして、比較例の充放電試験装置９０１は、アナログ補正回路８０２により二次電池１５０の端子間電圧をリアルタイムでモニタして、端子間電圧が大きくなり過ぎないように制御電圧を引き下げることができる。
【００２９】
次に、ＣＶ試験を行う場合の充放電電圧の制御方法について説明する。ＣＶ試験をデジタル制御で行う場合、充放電制御部３５１は、ＰＩ（Proportional Integral）制御による差分方程式により、充放電電圧が設定電圧になるように、リファレンス電圧用のＤ／Ａ変換器３０２に出力する制御電圧を制御する。なお、デジタル制御は、アナログ制御のように連続して制御を行うことが難しいので、予め決められたサンプリング間隔で離散的に制御が行われる。
【００３０】
ここで、制御電圧の制御量をＵ、設定電圧と計測電圧との誤差をＥ、係数Ｂ０、係数Ｂ１とする。また、現在のサンプリング処理をｎ（ｎは正の整数）回目の処理とし、１つ前のサンプリング処理を（ｎ−１）回目、２つまえのサンプリング処理を（ｎ−２）回目とする。そして、ｎ回目の二次電池１５０の端子間電圧をＶｄ（ｎ）、充放電試験の設定電圧をＶｓとすると、設定電圧に対する誤差Ｅ（ｎ）は(式１）により表される。
E(n)=Vs-Vd(n)      …  （式１）
また、ｎ回目のサンプリングで更新される制御量をＵ（ｎ）とすると、制御量Ｕ（ｎ）は(式２）により表される。
U(n)=B0・E(n)＋B1・E(n-1)＋U(n-1)      …  （式２）
（式２）において、係数Ｂ０、係数Ｂ１は、デジタル制御で用いるサンプリング周期を示すサンプリング定数Fsと、比例係数Ｐおよび積分係数Ｉを用いて、（式３）および（式４）のように表される。
B0=P＋Fs／(2・I)      …  （式３）
B1=-P＋Fs／(2・I)      …  （式４）
本実施形態では、制御量を更新するサンプリング周期が１０μsec（Fs=0.00001）の場合について説明する。
【００３１】
図３は、メモリ３０６に記憶されるパラメータテーブル３０６ａの一例を示す。図３において、パラメータテーブル３０６ａは、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１ｍΩ以下、１０ｍΩ以下および５０ｍΩ以下における比例係数Ｐと積分係数Ｉの一例を示す。なお、１０ｍΩ以下は１ｍΩ以下を含み、５０ｍΩ以下は１０ｍΩ以下および１ｍΩ以下を含む。
【００３２】
ここで、図３において、比例係数ＰはインピーダンスＲｚに反比例し、積分係数ＩはインピーダンスＲｚに比例するように設定した場合に電圧が安定することがわかっている。例えばインピーダンスＲｚが１ｍΩのときの比例係数Ｐが１００、積分係数Ｉが０．０００１を基準にして、インピーダンスＲｚが１０ｍΩや５０ｍΩのときの比例係数Ｐおよび積分係数Ｉを求めることができる。インピーダンスＲｚが１０ｍΩの場合、インピーダンスＲｚが１ｍΩに対して１０ｍΩは１０倍なので、比例係数Ｐは１ｍΩの場合と比べて１／１０の１０となり、積分係数Ｉは１ｍΩの場合と比べて１０倍の０．００１となる。同様に、インピーダンスＲｚが５０ｍΩの場合、インピーダンスＲｚが１ｍΩに対して５０ｍΩは５０倍なので、比例係数Ｐは１ｍΩの場合と比べて１／５０の２となり、積分係数Ｉは１ｍΩの場合と比べて５０倍の０．００５となる。
【００３３】
パラメータテーブル３０６ａに示した比例係数Ｐおよび積分係数Iは、（式３）および（式４）で説明した係数Ｂ０および係数Ｂ１を求めるときに使用される。つまり、二次電池１５０のインピーダンスＲｚに応じて、二次電池１５０に与える電圧の制御量が異なる。例えば図３において、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１ｍΩ以下の場合、比例係数Ｐは１００、積分係数Ｉは０．０００１がそれぞれ用いられる。ここで、比例係数Ｐが大きくなるほど制御量が大きくなり、逆に比例係数Ｐが小さくなるほど制御量が小さくなる。また、積分係数Ｉが大きくなるほど制御量が小さくなり、積分係数Ｉが小さくなるほど制御量が大きくなる。ここで、発明者の実験結果から、比例係数Ｐと積分係数Ｉとの積が一定になるように制御するのが望ましいことがわかっている。図３に示したパラメータテーブル３０６ａの場合、比例係数Ｐと積分係数Ｉとの積が０．０１になるように比例係数Ｐおよび積分係数Ｉを設定する。
【００３４】
ここで、二次電池１５０のインピーダンスＲｚに合った適切なパラメータが設定されていない場合、ＣＶ試験開始時に充放電試験装置１０１から二次電池１５０に与える電圧が変動したり、最悪の場合は発振する虞がある。
【００３５】
図４は、１ｍΩ以下のパラメータ使用時の電圧変動の一例を示す。図４において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は二次電池１５０の端子間電圧Ｖを示す。
【００３６】
図４（ａ）は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１ｍΩ以下の場合にＣＶ試験を開始したときの二次電池１５０の端子間電圧の変動例を示す。また、図４（ｂ）は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１０ｍΩ以下の場合にＣＶ試験を開始したときの二次電池１５０の端子間電圧の変動例を示す。さらに、図４（ｃ）は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが５０ｍΩ以下の場合にＣＶ試験を開始したときの二次電池１５０の端子間電圧の変動例を示す。
【００３７】
ここで、図４（ａ）から図４（ｃ）の３つの場合において、使用するパラメータは同じ値であり、図４の例では、図３のパラメータテーブル３０６ａに示した１ｍΩ以下の比例係数Ｐおよび積分係数Ｉが用いられる。したがって、図４（ａ）は二次電池１５０のインピーダンスＲｚ（１ｍΩ以下）に合致したパラメータが使用されているが、図４（ｂ）および図４（ｃ）は二次電池１５０のインピーダンスＲｚに合致したパラメータが使用されていない。
【００３８】
図４（ａ）は、図４（ｂ）および図４（ｃ）に比べてＣＶ試験開始時の電圧変動は小さく、変動時間も短い。これに対して、図４（ｂ）の例では、１ｍΩ以下のパラメータに対して二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１０ｍΩ以下であり、適切なパラメータが使用されていないので、図４（ａ）に比べてＣＶ試験開始時の電圧変動は大きく、変動時間も長い。さらに、図４（ｃ）の例では、１ｍΩ以下のパラメータに対して二次電池１５０のインピーダンスＲｚが５０ｍΩ以下であり、適切なパラメータが使用されていないので、図４（ａ）に比べてＣＶ試験開始時の電圧変動は大きく、発振状態になっている。なお、図４（ｃ）において、充放電試験装置１０１は、二次電池１５０の端子間電圧が判定値±Ｖｘの範囲を予め決められた時間を越えた場合、発振状態にあることを検知し、制御パソコン１６０に警報を通知する。作業者は、充放電試験を停止して、再試験を行うことが求められる。
【００３９】
ここで、ＣＶ試験の場合、二次電池１５０の端子間電圧を一定に保持することが求められる。図２で説明した比較例の充放電試験装置９０１は、アナログ回路を用いるので、二次電池１５０の端子間電圧の変動が抑制されるように、リファレンス電圧をリアルタイムで制御できる。これに対して、デジタル制御では、離散的にリファレンス電圧の制御が行われるので、急激な電圧変動に対応することが難しいという問題がある。このため、本実施形態の充放電試験装置１０１のように、デジタル制御により充放電試験を行う場合、二次電池１５０のインピーダンスＲｚに合致した適切なパラメータを使用することが求められる。
【００４０】
図５は、５０ｍΩ以下のパラメータ使用時の電圧変動の一例を示す。図５において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は二次電池１５０の端子間電圧Ｖを示す。
【００４１】
図５（ａ）は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１ｍΩ以下の場合にＣＶ試験を開始したときの二次電池１５０の端子間電圧の変動例を示す。また、図５（ｂ）は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１０ｍΩ以下の場合にＣＶ試験を開始したときの二次電池１５０の端子間電圧の変動例を示す。さらに、図５（ｃ）は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚが５０ｍΩ以下の場合にＣＶ試験を開始したときの二次電池１５０の端子間電圧の変動例を示す。
【００４２】
ここで、図５（ａ）から図５（ｃ）の３つの場合において、使用するパラメータは同じ値であり、図３のパラメータテーブル３０６ａに示した５０ｍΩ以下の比例係数Ｐおよび積分係数Ｉが用いられる。
【００４３】
図５（ｃ）の例では、二次電池１５０のインピーダンスＲｚ（５０ｍΩ以下）に合致したパラメータが使用されているので、図５（ａ）および図５（ｂ）に比べてＣＶ試験開始時の電圧変動は小さく、変動時間も短い。一方、図５（ａ）の例では、５０ｍΩ以下のパラメータに対して二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１ｍΩ以下であり、適切なパラメータが使用されていないので、図５（ｃ）に比べてＣＶ試験開始後の変動時間が長く、収束が遅い。さらに、図５（ｂ）の例では、５０ｍΩ以下のパラメータに対して二次電池１５０のインピーダンスＲｚが１０ｍΩ以下であり、適切なパラメータが使用されていない。図５（ｂ）の例では、ＣＶ試験開始後の変動時間は、図５（ａ）よりも短いが図５（ｃ）に比べて長く、図５（ｃ）に比べて収束が遅い。
【００４４】
このように、図５の例では、５０ｍΩ以下のパラメータを使用することにより、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示したような激しい電圧変動や発振などの問題を解消できる。しかし、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、収束が遅くなり、小さな変動が長く続くという問題が生じる。一方、図２で説明した比較例の充放電試験装置９０１は、アナログ回路でリアルタイムに二次電池１５０の端子間電圧をモニタして端子間電圧が大きくなり過ぎないように制御電圧を制御する。このために、収束が速くなるように制御した場合でも図４（ｂ）や図４（ｃ）のように激しい電圧変動や発振などが生じない。これに対して、本実施形態に係る充放電試験装置１０１のように、デジタル制御を行う場合、二次電池１５０のインピーダンスＲｚに合致した適切なパラメータを使用することが求められる。
［実施例］
図６は、充放電試験の処理例を示す。図６で説明する充放電試験は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを作業者が選択してから試験を開始する。
【００４５】
ステップＳ１０１において、制御パソコン１６０は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを指定する作業者の入力を受け付ける。例えば作業者は、制御パソコン１６０から充放電試験装置１０１のメモリ３０６に記憶されているパラメータテーブル３０６ａを読み出して制御パソコン１６０のモニタ画面に表示する。そして、作業者は、充放電試験装置１０１に接続される二次電池１５０のインピーダンスＲｚに応じたパラメータを選択する。これにより、制御パソコン１６０に、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを指定する入力が行われる。なお、二次電池１５０のインピーダンスＲｚは、二次電池１５０を充放電試験装置１０１に接続するときに測定してもよいし、予め二次電池１５０の情報を制御パソコン１６０に入力しておき、入力された二次電池１５０の情報を参照するようにしてもよい。
【００４６】
ステップＳ１０２において、制御パソコン１６０は、作業者が充放電試験を開始する指令を充放電試験装置１０１の制御部３０１に送信するまで待機する。例えば作業者が制御パソコン１６０のモニタ画面に表示された試験開始ボタンをマウスなどを操作して押下すると、ステップＳ１０３の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ１０３において、制御部３０１は、制御パソコン１６０から試験開始の指令を受けると、ステップＳ１０１で作業者が指定した二次電池１５０のインピーダンスＲｚに応じたパラメータをパラメータテーブル３０６ａを参照して選択する。
【００４８】
ステップＳ１０４において、制御部３０１は、ステップＳ１０３で選択されたパラメータを（式２）から（式４）に適用して、ＣＶ試験を実行する。
【００４９】
このようにして、本実施形態に係る充放電試験装置１０１は、接続された二次電池１５０のインピーダンスＲｚに適したパラメータを使用するので、図４および図５で説明したような問題が生じることなく、ＣＶ試験を実行することができる。
［他の実施例］
図６に示した実施例では、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを作業者が選択するようにしたが、本実施例では、充放電試験装置１０１が二次電池１５０のインピーダンスＲｚを計測して、自動的にパラメータを選択する。
【００５０】
図７は、試験開始前に二次電池１５０のインピーダンスＲｚを測定する方法の一例を示す。図７において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は電流ｉを示す。ここで、図７の制御は、図１に示した充放電制御ブロック１０３により実行される。図７において、充放電制御ブロック１０３の制御部３０１は、試験開始タイミングＴ６の前に二次電池１５０のインピーダンスＲｚを取得するシーケンスを実行する。図７において、制御部３０１は、充放電試験で二次電池１５０に流す電流に比べて微小な予備電流Ｉｐを二次電池１５０に流して、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを測定する。ここで、予備電流Ｉｐは、二次電池１５０の試験への影響を少なくするために、初期電流Ｉｓに比べて微小な電流を用いるのが好ましい。例えば初期電流Ｉｓが８０Ａの場合、予備電流Ｉｐは、±１Ａから±１０Ａ程度に設定される。図７では、制御部３０１は、例えば１０ｍｓｅｃ間隔で二次電池１５０に流す予備電流Ｉｐ（±５Ａ）を変化させ、予備電流Ｉｐを流し始めた瞬間の電流ΔＩｐと電圧ΔＶｐとを測定する。なお、図７の例では、制御部３０１は、１０ｍｓｅｃ間隔で予備電流Ｉｐを変化させて測定するようにしたが、１０ｍｓｅｃ以外の間隔で測定してもよい。また、制御部３０１は、予備電流Ｉｐを＋側だけに変化させてもよいし、−側だけに変化させてもよい。
【００５１】
ここで、図１で説明したように、二次電池１５０に流れる電流はシャント抵抗２０２の両端の電圧値として計測できる。そして、制御部３０１は、電流計測用のＡ／Ｄ変換器３０３でシャント抵抗２０２の両端の電圧値をデジタル値に変換して電流ΔＩｐを測定する。また、電圧ΔＶｐは、図１で説明したように、二次電池１５０の端子間の電圧値を電圧測定用のＡ／Ｄ変換器３０４でデジタル値に変換して計測できる。
【００５２】
図７において、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの１０ｍｓｅｃの期間における電流ｉは０（Ａ）である。そして、制御部３０１は、タイミングＴ２で電流が０Ａから＋５Ａに変化する瞬間の電流ΔＩｐ１と電圧ΔＶｐ１とを測定する。そして、制御部３０１は、（式５）により、タイミングＴ２におけるインピーダンスＲ１を求める。
Ｒ１＝ΔＶｐ１／ΔＩｐ１    ・・・（式５）
同様に、制御部３０１は、タイミングＴ４で電流Ｉが０Ａから−５Ａに変化する瞬間の電流ΔＩｐ２と電圧ΔＶｐ２とを測定する。そして、（式６）により、タイミングＴ４におけるインピーダンスＲ２を求める。
Ｒ２＝ΔＶｐ２／ΔＩｐ２    ・・・（式６）
この後、制御部３０１は、タイミングＴ２で求めたインピーダンスＲ１と、タイミングＴ４で求めたインピーダンスＲ２との２回の平均値を求め、（式７）により二次電池１５０のインピーダンスＲｚを取得する。
Ｒｚ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／２    ・・・（式７）
このようにして、充放電制御ブロック１０３の制御部３０１は、充放電試験装置１０１に接続されている二次電池１５０のインピーダンスＲｚを測定することができる。ここで、二次電池１５０のインピーダンスＲｚは、実際には虚数部を有するので図７に示す方法では正確なインピーダンスＲｚを取得することは難しいが、簡易的にインピーダンスＲｚの値を知ることができる。これにより、本実施形態に係る充放電試験装置１０１は、図３で説明したパラメータテーブル３０６ａを参照して、二次電池１５０に適したパラメータで充放電試験を行うことができる。
【００５３】
図８は、本実施形態における充放電試験の処理例を示す。図８で説明する充放電試験は、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを図７で説明したように、充放電試験装置１０１が自動的に取得して充放電試験を開始する。
【００５４】
ステップＳ２０１において、制御パソコン１６０は、作業者が充放電試験を開始する指令を充放電試験装置１０１の制御部３０１に送信するまで待機する。例えば作業者が制御パソコン１６０のモニタ画面に表示された試験開始ボタンをマウスなどを操作して押下すると、ステップＳ２０２の処理に進む。
【００５５】
ステップＳ２０２において、制御部３０１は、図７で説明した方法により、二次電池１５０のインピーダンスＲｚを測定する。
【００５６】
ステップＳ２０３において、制御部３０１は、ステップＳ２０２で測定した二次電池１５０のインピーダンスＲｚに応じたパラメータをパラメータテーブル３０６ａを参照して選択する。
【００５７】
ステップＳ２０４において、制御部３０１は、ステップＳ２０３で選択されたパラメータを（式２）から（式４）に適用して、ＣＶ試験を実行する。
【００５８】
このようにして、本実施形態に係る充放電試験装置１０１は、接続された二次電池１５０のインピーダンスＲｚに適したパラメータを使用するので、図４および図５で説明したような問題が生じることなく、ＣＶ試験を実行することができる。
【００５９】
ここで、ステップＳ２０３において、測定した二次電池１５０のインピーダンスＲｚに基づいてパラメータテーブル３０６ａを参照してパラメータを選択する方法について説明する。例えば測定したインピーダンスＲｚが０．５ｍΩの場合、比例係数Ｐは１００、積分係数Ｉは０．０００１に設定する。或いは、測定したインピーダンスＲｚが８ｍΩの場合、比例係数Ｐは１０、積分係数Ｉは０．００１に設定する。同様に、測定したインピーダンスＲｚが４５ｍΩの場合、比例係数Ｐは２、積分係数Ｉは０．００５に設定する。
【００６０】
ところが、測定したインピーダンスＲｚが例えば２ｍΩの場合、１０ｍΩ以下のパラメータ（比例係数Ｐは１０、積分係数Ｉは０．００１）に設定するよりも１ｍΩ以下のパラメータ（比例係数Ｐは１００、積分係数Ｉは０．０００１）に設定した方がよい場合がある。そこで、比例係数Ｐと積分係数Ｉとの積が一定値０．０１になるように、係数を最適化するようにしてもよい。例えば測定した二次電池１５０のインピーダンスＲｚが２ｍΩの場合、１ｍΩ以下の比例係数Ｐ（１００）を１／２倍した値が２ｍΩの場合の比例係数Ｐ（５０）となる。同様に、インピーダンスＲｚが２ｍΩの場合の積分係数Ｉは、１ｍΩ以下の積分係数Ｉ（０．０００１）を２倍した値（０．０００２）となる。
【００６１】
このようにして、二次電池１５０のインピーダンスＲｚに応じたパラメータを求めるようにしてもよい。
【００６２】
以上、説明したように、本実施形態に係る充放電試験装置１０１は、充放電試験を行う二次電池１５０のインピーダンスＲｚに応じてパラメータを選択することにより、試験開始時の電圧変動を少なくすることができる。
【００６３】
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】
【００６４】
１０１，９０１・・・充放電試験装置；１０２・・・充放電ブロック；１０３・・・充放電制御ブロック；１５０・・・二次電池；１６０・・・制御パソコン；２０１・・・コンバータ回路；２０２・・・シャント抵抗；３０１，８０１・・・制御部；３０２・・・Ｄ／Ａ変換器；３０３・・・Ａ／Ｄ変換器；３０４・・・Ａ／Ｄ変換器；３０５・・・ＩＦ；３０６ａ・・・パラメータテーブル；３０６・・・メモリ；３５１・・・充放電制御部；３５２・・・インピーダンス取得部；３５３・・・パラメータ選択部；８０２・・・アナログ補正回路；８０３・・・ダイオード；Ｒｚ・・・インピーダンス
【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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【図７】
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【図８】
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