(57)【要約】【課題】  従来、二次電池の種類に応じて充放電装置の設定を行う必要があるという問題があった。【解決手段】  二次電池の充放電試験を行う充放電装置において、同機能の複数の充放電回路と、複数の充放電回路を直列または並列に接続する複数のスイッチと、二次電池の端子間電圧を検出する検出部と、端子間電圧に基づいて二次電池に出力する充放電電圧を決定し、充放電電圧になるように、複数のスイッチを開閉して複数の充放電回路の組み合わせを制御する制御部とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2016211994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充放電試験を行う充放電装置において、
複数の充放電回路と、
前記複数の充放電回路を直列または並列に接続する複数のスイッチと、
前記二次電池の端子間電圧を検出する検出部と、
前記端子間電圧に基づいて前記二次電池に出力する充放電電圧を決定し、前記充放電電圧になるように、前記複数のスイッチを開閉して前記複数の充放電回路の組み合わせを制御する制御部と
を有することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充放電装置において、
前記二次電池に出力する前記充放電電圧と、前記複数のスイッチの開閉パターンとの対応を示すテーブルが記憶された記憶部をさらに有し、
前記制御部は、前記テーブルを参照して、前記二次電池に出力する充放電電圧に対応する前記複数のスイッチの開閉パターンを取得し、前記開閉パターンに基づいて前記複数のスイッチの開閉を制御する
ことを特徴とする充放電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の充放電装置において、
前記複数のスイッチは、前記複数の充放電回路の互いに隣接する前記充放電回路を直列に接続する第１スイッチと、前記複数の充放電回路を並列に接続する第２スイッチとを有し、
前記制御部は、前記二次電池に出力する充放電電圧に応じて前記第１スイッチを制御し、前記二次電池に出力する充放電電流に応じて前記第２スイッチを制御する
ことを特徴とする充放電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の充放電装置において、
前記制御部は、前記複数の充放電回路の個数がＮｚ（Ｎｚは正の整数）、前記充放電回路の最大出力電圧がＶｃ、前記二次電池に出力する充放電電圧がＶｚ、であるとき、（Ｖｃ×Ｎｚ）／Ｖｚの商が２以上の場合に、前記商に相当する数の複数の充放電回路グループを設定し、それぞれの前記充放電回路グループ内の前記複数の充放電回路を前記第１スイッチにより直列に接続し、さらに前記複数の充放電回路グループを前記第２スイッチにより並列に接続する
ことを特徴とする充放電装置。
【請求項５】
二次電池の充放電試験を行う充放電装置における充放電電圧切替方法であって、
前記二次電池の端子間電圧を検出して前記二次電池に出力する充放電電圧を決定し、複数の充放電回路を直列または並列に接続する複数のスイッチを開閉して前記充放電電圧になるように前記複数の充放電回路の組み合わせを制御する
ことを特徴とする充放電電圧切替方法。
【請求項６】
請求項５に記載の充放電電圧切替方法において、
前記二次電池に出力する前記充放電電圧と、前記複数のスイッチの開閉パターンとの対応を示すテーブルを参照して、前記二次電池に出力する充放電電圧に対応する前記複数のスイッチの開閉パターンを取得し、前記複数のスイッチの開閉を制御する
ことを特徴とする充放電電圧切替方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の充放電電圧切替方法において、
前記複数のスイッチは、前記複数の充放電回路の互いに隣接する前記充放電回路を直列に接続する第１スイッチと、前記複数の充放電回路を並列に接続する第２スイッチとを有し、前記二次電池に出力する充放電電圧に応じて前記第１スイッチを制御し、前記二次電池に出力する充放電電流に応じて前記第２スイッチを制御する
ことを特徴とする充放電電圧切替方法。
【請求項８】
請求項７に記載の充放電電圧切替方法において、
前記複数の充放電回路の個数がＮｚ（Ｎｚは正の整数）、前記充放電回路の最大出力電圧がＶｃ、前記二次電池に出力する充放電電圧がＶｚ、であるとき、（Ｖｃ×Ｎｚ）／Ｖｚの商が２以上の場合に、前記商に相当する数の複数の充放電回路グループを設定し、それぞれの前記充放電回路グループ内の前記複数の充放電回路を前記第１スイッチにより直列に接続し、さらに前記複数の充放電回路グループを前記第２スイッチにより並列に接続する
ことを特徴とする充放電電圧切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電装置および充放電電圧切替方法に関する。
【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。ところが、二次電池は種類に応じて充放電電圧が異なり、単一の充放電試験装置で様々な種類の二次電池に対応することが難しいという問題がある。そこで、充電器の例として、二次電池の種類に応じて、複数の充電器を直列または並列に接続する装置が検討されている（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】特開平０５−２７６６７３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、接続される二次電池の種類を判別する具体的な方法は検討されておらず、二次電池の識別番号を読み取ったり、作業者が手動で設定することが求められるなどの問題があった。
【０００５】
本件開示の充放電装置および充放電電圧切替方法は、充放電試験の対象となる二次電池に応じた充放電回路の組み合わせの設定を従来よりも容易に行うための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの観点によれば、二次電池の充放電試験を行う充放電装置において、複数の充放電回路と、複数の充放電回路を直列または並列に接続する複数のスイッチと、二次電池の端子間電圧を検出する検出部と、端子間電圧に基づいて二次電池に出力する充放電電圧を決定し、充放電電圧になるように、複数のスイッチを開閉して複数の充放電回路の組み合わせを制御する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、二次電池の充放電試験を行う充放電装置における充放電電圧切替方法であって、二次電池の端子間電圧を検出して二次電池に出力する充放電電圧を決定し、複数の充放電回路を直列または並列に接続する複数のスイッチを開閉して充放電電圧になるように複数の充放電回路の組み合わせを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本件開示の充放電装置および充放電電圧切替方法は、充放電試験の対象となる二次電池に応じた充放電回路の組み合わせの設定を従来よりも容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】充放電装置の一例を示す図である。
【図２】二次電池の一例を示す図である。
【図３】スイッチ部の一例を示す図である。
【図４】充放電試験の処理例を示す図である。
【図５】充放電電圧に応じた開閉パターンの一例を示す図である。
【図６】パターン１およびパターン２のスイッチの開閉例を示す図である。
【図７】パターン１のスイッチ部の一例を示す図である。
【図８】パターン２のスイッチ部の一例を示す図である。
【図９】パターン３およびパターン４のスイッチの開閉例を示す図である。
【図１０】パターン３のスイッチ部の一例を示す図である。
【図１１】パターン４のスイッチ部の一例を示す図である。
【図１２】パターン５およびパターン６のスイッチの開閉例を示す図である。
【図１３】パターン５のスイッチ部の一例を示す図である。
【図１４】パターン６のスイッチ部の一例を示す図である。
【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装置１０１の一例を示す。充放電装置１０１は、二次電池１５０の充放電試験を行う装置である。なお、本実施形態では、二次電池１５０の充放電試験を行う充放電装置１０１の例を説明するが、二次電池１５０を充電するための充電装置に図１に示す充放電装置１０１と同様の構成を適用してもよい。
【００１２】
図１において、充放電装置１０１は、コンバータ（図中ではＣＯＮＶと表記）１０２（１）、コンバータ１０２（２）、コンバータ１０２（３）、・・・、コンバータ１０２（１０）の１０台のコンバータを有する。ここで、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（１０）に共通の事項を説明する場合は、符号末尾の（番号）を省略してコンバータ１０２と表記する。なお、本実施形態では、充放電装置１０１は、１０台のコンバータ１０２を有するが、４台や２０台など複数台のコンバータ１０２を有する場合であれば同様に適用可能である。また、本実施形態では、コンバータ１０２を直列または並列に接続するので、性能が同じ同型のコンバータ１０２を用いるのが好ましい。
【００１３】
図１において、充放電装置１０１は、１０台のコンバータ１０２、スイッチ部１０３、制御部１０４、電圧検出部１０５および記憶部１０６を有する。また、充放電装置１０１は、二次電池１５０の充放電特性を計測するための計測部１５１を有する。なお、計測部１５１は、二次電池１５０に流れる充放電電流を計測するためのシャント抵抗や二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを計測するための電圧計などを有する。
【００１４】
図１において、コンバータ１０２は、充放電回路を有し、制御部１０４により、コンバータ１０２の充放電電圧や充放電電流などが制御される。
【００１５】
スイッチ部１０３は、１０台のコンバータ１０２の出力と、二次電池１５０の端子とを自在に接続可能な複数のスイッチを有する。スイッチ部１０３は、互いに隣接するコンバータ１０２の正極と負極とを接続して複数のコンバータ１０２を直列に接続する第１スイッチ２０１を有する。また、スイッチ部１０３は、複数のコンバータ１０２の正極同士および負極同士を接続して複数のコンバータ１０２を並列に接続する第２スイッチ２０２を有する。
【００１６】
制御部１０４は、充放電装置１０１に接続される二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂに応じて充放電電圧を決定し、決定した充放電電圧が二次電池１５０に与えられるようにスイッチ部１０３を制御する。また、制御部１０４は、二次電池１５０の充放電試験のモードに応じて、コンバータ１０２の充放電電圧や充放電電流を制御する。ここで、充放電試験のモードは、例えば定電圧試験、定電流試験、定電力試験などがあり、複数の試験を組み合わせて二次電池１５０の充放電試験が行われる場合もある。また、制御部１０４は、充放電試験中の充放電電圧や充放電電流を計測部１５１により計測して、計測結果を制御端末１０７に出力する。
【００１７】
電圧検出部１０５は、二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを検出して、制御部１０４に端子間電圧Ｖｂを出力する。なお、電圧検出部１０５は、計測部１５１の電圧を計測する回路と共用してもよい。
【００１８】
記憶部１０６は、二次電池１５０に出力する充放電電圧に応じた開閉パターンとスイッチ部１０３の各スイッチの開閉状態との対応を示す情報が格納されたテーブル１３１を有する。なお、テーブル１３１は、例えば二次電池１５０に出力する充放電電圧に応じた開閉パターンとの対応を示す情報が格納されたテーブル１３１ａと、開閉パターンとスイッチ部１０３の各スイッチの開閉状態との対応を示す情報が格納されたテーブル１３１ｂとを有する。ここで、本実施形態では、テーブル１３１をテーブル１３１ａおよびテーブル１３１ｂとに分けて説明するが、テーブル１３１ａおよびテーブル１３１ｂは１つのテーブルであってもよい。そして、制御部１０４は、記憶部１０６のテーブル１３１を参照して、二次電池に出力する充放電電圧に対応するスイッチ部１０３の各スイッチの開閉パターンを取得し、スイッチ部１０３を制御する。
【００１９】
制御端末１０７は、充放電装置１０１に接続され、作業者により操作される。例えば、作業者は、制御端末１０７から充放電装置１０１に試験モードを設定したり、試験の開始を指令する。また、制御端末１０７は、充放電装置１０１の計測部１５１が計測した二次電池１５０の計測結果をモニタに表示したり、内蔵するハードディスクなどの記憶媒体に保存する。
【００２０】
このようにして、本実施形態に係る充放電装置１０１は、二次電池１５０の種類や特性が不明の場合でも二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを検出して充放電電圧を決定し、決定した充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。
【００２１】
図２は、充放電装置１０１に接続される二次電池１５０と、二次電池１５０に対応する充放電装置との一例を示す。ここで、二次電池１５０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り、素材の種類や構造が異なる様々な種類がある。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。
【００２２】
図２（ａ）は、セル状態の二次電池１５０ａの充放電試験を行う充放電装置１０１ａの一例を示す。充放電装置１０１ａは、例えば図１で説明した１台のコンバータ１０２（１）で充放電試験を行うことができる。
【００２３】
図２（ｂ）は、モジュール状態の二次電池１５０ｂの充放電試験を行う充放電装置１０１ｂの一例を示す。充放電装置１０１ｂは、二次電池１５０ｂの端子間電圧が図２（ａ）に示すセルの場合よりも高いので、例えば図１で説明したコンバータ１０２をＫ（Ｋは正の整数）台直列に接続することにより、二次電池１５０ｂの充放電試験を行う。
【００２４】
図２（ｃ）は、パック状態の二次電池１５０ｃの充放電試験を行う充放電装置１０１ｃの一例を示す。充放電装置１０１ｃは、二次電池１５０ｃの端子間電圧が図２（ａ）のセルの場合や図２（ｂ）のモジュールの場合よりも高い。充放電装置１０１ｃは、例えば図１で説明したコンバータ１０２をＮ（Ｎは正の整数（Ｋ＜Ｎ））台直列に接続することにより、二次電池１５０ｃの充放電試験を行う。
【００２５】
図３は、スイッチ部１０３の一例を示す。なお、図３に示したスイッチ部１０３は、図１に示したスイッチ部１０３と同じブロックであり、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（１０）までの１０台のコンバータ１０２の接続を自在に切り替えることができる。なお、各スイッチは、例えばリレーや半導体素子などが用いられる。
【００２６】
図３において、第１スイッチ２０１は、ＳＷ（SWitch）００１、ＳＷ００２、ＳＷ００３、ＳＷ００４、ＳＷ００５、ＳＷ００６、ＳＷ００７、ＳＷ００８およびＳＷ００９を有する。
【００２７】
ＳＷ００１は、コンバータ１０２（１）の負極（図３では−で表記（以下同様））とコンバータ１０２（２）の正極（図３では＋で表記（以下同様））とを接続するためのスイッチである。例えばＳＷ００１を閉じることにより、コンバータ１０２（１）とコンバータ１０２（２）とが直列に接続される。
【００２８】
ＳＷ００２は、コンバータ１０２（２）の負極とコンバータ１０２（３）の正極とを接続するためのスイッチである。例えばＳＷ００２を閉じることにより、コンバータ１０２（２）とコンバータ１０２（３）とが直列に接続される。
【００２９】
同様に、ＳＷ００３は、コンバータ１０２（３）の負極とコンバータ１０２（４）の正極とを接続するためのスイッチである。また、ＳＷ００４は、コンバータ１０２（４）の負極とコンバータ１０２（５）の正極とを接続するためのスイッチである。さらに、ＳＷ００５は、コンバータ１０２（５）の負極とコンバータ１０２（６）の正極とを接続するためのスイッチである。同様に、ＳＷ００６は、コンバータ１０２（６）の負極とコンバータ１０２（７）の正極とを接続するためのスイッチである。また、ＳＷ００７は、コンバータ１０２（７）の負極とコンバータ１０２（８）の正極とを接続するためのスイッチである。さらに、ＳＷ００８は、コンバータ１０２（８）の負極とコンバータ１０２（９）の正極とを接続するためのスイッチである。同様に、ＳＷ００９は、コンバータ１０２（９）の負極とコンバータ１０２（１０）の正極とを接続するためのスイッチである。
【００３０】
このように、連続して隣接するコンバータ１０２の正極と負極とを第１スイッチ２０１で接続することにより、複数のコンバータ１０２を直列に配置することができる。これにより、例えば１台のコンバータ１０２の最大出力電圧を超える充放電電圧の二次電池１５０の充放電試験を行う場合に、複数のコンバータ１０２を直列に接続して二次電池１５０に要する充放電電圧を得ることができる。一例として、ＳＷ００１およびＳＷ００２を閉じることにより、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（３）までの３台のコンバータ１０２が直列に接続される。
【００３１】
ここで、Ｍ（Ｍは正の整数）台のコンバータ１０２を直列に接続する場合、第１スイッチ２０１は、隣接するコンバータ１０２の異なる極性の端子間にそれぞれ配置される（Ｍ−１）個のスイッチを有する。
【００３２】
図３において、第２スイッチ２０２は、１つのコンバータ１０２に対してそれぞれ２つずつの合計２０個のスイッチを有している。例えば、コンバータ１０２（１）にはＳＷ０１１、ＳＷ０１２が接続され、コンバータ１０２（２）にはＳＷ０２１、ＳＷ０２２が接続され、コンバータ１０２（３）にはＳＷ０３１、ＳＷ０３２が接続される。コンバータ１０２（４）にはＳＷ０４１、ＳＷ０４２が接続され、コンバータ１０２（５）にはＳＷ０５１、ＳＷ０５２が接続され、コンバータ１０２（６）にはＳＷ０６１、ＳＷ０６２が接続される。コンバータ１０２（７）にはＳＷ０７１、ＳＷ０７２が接続され、コンバータ１０２（８）にはＳＷ０８１、ＳＷ０８２が接続され、コンバータ１０２（９）にはＳＷ０９１、ＳＷ０９２が接続される。また、コンバータ１０２（１０）にはＳＷ１０１、ＳＷ１０２が接続される。ここで、ＳＷ０１１、ＳＷ０２１、ＳＷ０３１、ＳＷ０４１、ＳＷ０５１、ＳＷ０６１、ＳＷ０７１、ＳＷ０８１、ＳＷ０９１、ＳＷ１０１は、各コンバータ１０２の正極と充放電装置１０１の正極充放電端子１１０との間に配置される。ここで、ＳＷ０１２、ＳＷ０２２、ＳＷ０３２、ＳＷ０４２、ＳＷ０５２、ＳＷ０６２、ＳＷ０７２、ＳＷ０８２、ＳＷ０９２、ＳＷ１０２は、各コンバータ１０２の負極と充放電装置１０１の負極充放電端子１１１との間に配置される。従って、ＳＷ０１１、ＳＷ０２１、ＳＷ０３１、ＳＷ０４１、ＳＷ０５１、ＳＷ０６１、ＳＷ０７１、ＳＷ０８１、ＳＷ０９１、ＳＷ１０１を全て閉じた場合、１０台のコンバータ１０２の正極が並列に正極充放電端子１１０に接続される。同様に、ＳＷ０１２、ＳＷ０２２、ＳＷ０３２、ＳＷ０４２、ＳＷ０５２、ＳＷ０６２、ＳＷ０７２、ＳＷ０８２、ＳＷ０９２、ＳＷ１０２を全て閉じた場合、１０台のコンバータ１０２の負極が並列に負極充放電端子１１１に接続される。これにより、１０台のコンバータ１０２が正極充放電端子１１０および負極充放電端子１１１を介して二次電池１５０に並列に接続される。
【００３３】
図３において、例えばコンバータ１０２（１）とコンバータ１０２（６）とを並列にして二次電池１５０に接続する場合、制御部１０４は、ＳＷ０１１、ＳＷ０１２、ＳＷ０６１およびＳＷ０６２を閉じて第２スイッチ２０２の他のスイッチを開放状態にする。ここで、第１スイッチ２０１の直列接続とは異なり、第２スイッチ２０２の並列接続は、隣接していないコンバータ１０２であっても可能である。なお、Ｍ台のコンバータ１０２を並列に接続する場合、第２スイッチ２０２は、１つのコンバータ１０２に対して２つずつの（Ｍ×２）個のスイッチを有する。第２スイッチ２０２に含まれるスイッチは、各コンバータ１０２の正極と正極充放電端子１１０との間、負極と負極充放電端子１１１との間にそれぞれ１個ずつ配置される。
【００３４】
また、直列に接続した複数のコンバータ１０２を１台の充放電回路グループとして、複数の充放電回路グループが並列に接続されるようにしてもよい。例えば、制御部１０４は、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（５）までの５台のコンバータ１０２を直列に接続して第１充放電回路グループとする。同様に、制御部１０４は、コンバータ１０２（６）からコンバータ１０２（１０）までの５台のコンバータ１０２を直列に接続して第２充放電回路グループとし、第１充放電回路グループと第２充放電回路グループとを並列に接続する。そして、制御部１０４により、並列接続した第１充放電回路グループおよび第２充放電回路グループの両方のグループの正極が正極充放電端子１１０に接続される。同様に、制御部１０４により、並列接続した第１充放電回路グループおよび第２充放電回路グループの両方のグループの負極が負極充放電端子１１１に接続される。
【００３５】
このように、本実施形態に係る充放電装置１０１は、複数のコンバータ１０２を直列または並列に接続することにより、二次電池１５０の種類に応じた充放電電圧や充放電電流を得ることができる。
【００３６】
図４は、充放電試験の処理の一例を示す。なお、図４に示した処理は、図１に示した充放電装置１０１の制御部１０４により実行される。
【００３７】
ステップＳ１０１において、制御部１０４は、充放電装置１０１に接続された二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを電圧検出部１０５により検出する。
【００３８】
ステップＳ１０２において、制御部１０４は、端子間電圧Ｖｂから充放電電圧を決定する。例えば端子間電圧Ｖｂに対して予め設定された電圧値（例えば０．５Ｖ）を加算したＶｚを充放電電圧に決定する。例えば二次電池１５０がリチウムイオン型で単一セルの場合、約３．７Ｖの端子間電圧Ｖｂが得られるので、予め設定された電圧値０．５Ｖを加算した４．２Ｖが充放電電圧となる。
【００３９】
ステップＳ１０３において、制御部１０４は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓ（Ｎｓは正の整数）を決定する。ここで、コンバータ１０２の１台当りに設定可能な最大充放電電圧をＶｃとすると、直列数Ｎｓは、（式１）または（式２）で求めることができる。
Ｎｓ＝Ｖｚ／Ｖｃ  （余りが０のとき）      …  （式１）
Ｎｓ＝QUOTIENT（Ｖｚ／Ｖｃ）＋１  （余りが０でないとき）    …  （式２）
なお、QUOTIENTは（Ｖｚ／Ｖｃ）の商を求める関数である。
或いは、処理が単純になるように、余りの有無に拘らず、（式２）を用いてもよい。
例えばＶｚ＝４．２Ｖ、Ｖｃ＝５．０Ｖの場合は直列数Ｎｓ＝１となり、１台のコンバータ１０２で対応可能である。例えばＶｚ＝２０Ｖ、Ｖｃ＝５．０Ｖの場合は直列数Ｎｓ＝４となり、４台のコンバータ１０２を直列に接続すればよい。このようにして、制御部１０４は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓを決定する。
【００４０】
ステップＳ１０４において、制御部１０４は、コンバータ１０２の並列数Ｎｐ（Ｎｐは正の整数）を決定する。ここで、制御部１０４は、ステップＳ１０３で決定した直列数Ｎｓと、コンバータ１０２の全台数Ｎｚ（Ｎｚは正の整数）とを比較して、（式３）を満たす場合に並列接続が可能であると判断する。
Ｎｚ≧Ｎｓ×２      …  （式３）
例えば図３の場合、コンバータ１０２の全台数Ｎｚは１０台なので、制御部１０４は、Ｎｓ≦５を満たす場合（直列数Ｎｓが５台以下の場合）に、並列接続が可能であると判断する。そして、（式３）を満たす場合、並列数Ｎｐは、（式４）で求めることができる。
Ｎｐ＝QUOTIENT（Ｎｚ／Ｎｓ）      …  （式４）
なお、QUOTIENTは（Ｎｚ／Ｎｓ）の商を求める関数である。
例えばＮｚ＝１０台、Ｎｓ＝５台の場合は並列数Ｎｐ＝２となり、制御部１０４は、５台のコンバータ１０２が直列接続された２つの充放電回路グループを並列接続する。例えばＮｚ＝１０台、Ｎｓ＝３台の場合は並列数Ｎｐ＝３となり、制御部１０４は、３台のコンバータ１０２が直列接続された３つの充放電回路グループを並列接続する。この場合、３つの充放電回路グループのいずれにも属しない１台のコンバータ１０２は使用されない。
【００４１】
ステップＳ１０５において、制御部１０４は、ステップＳ１０３およびステップＳ１０４で決定した直列数Ｎｓおよび並列数Ｎｐに基づいて、スイッチ部１０３の開閉を制御する。
【００４２】
このようにして、本実施形態に係る充放電装置１０１は、二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを検出して充放電電圧を決定する。そして、充放電装置１０１は、決定した充放電電圧に応じて複数のコンバータ１０２を直列または並列に接続して、二次電池１５０の充放電試験を行うことができる。これにより、本実施形態に係る充放電装置１０１は、充放電装置１０１に接続される二次電池１５０の種類に応じて、作業者が充放電装置１０１の設定を行うことなく、多様な種類の二次電池１５０に対応した充放電試験を行うことができる。
【００４３】
ここで、複数のコンバータ１０２の個数がＮｚ、各コンバータ１０２の最大充放電電圧がＶｃ、二次電池１５０の充放電電圧がＶｚとする。そして、本実施形態に係る充放電装置１０１は、（式５）の条件を満たすときに、（式５）の商に相当する数の複数の充放電回路グループを設定する。
（Ｖｃ×Ｎｚ）／Ｖｚの商  ≧  ２    …  （式５）
このようにして、二次電池１５０の充放電電圧に応じて複数のコンバータ１０２の組み合わせを決めることができる。
（応用例）
ここで、二次電池１５０は、充電割合に応じて端子間電圧Ｖｂが変動する場合がある。例えば、充放電装置１０１に接続される二次電池１５０の残容量が数％以下の放電状態にある場合、二次電池１５０の充電が十分な状態と比べて端子間電圧Ｖｂは低くなるので、充放電電圧の設定を誤る可能性がある。そこで、ステップＳ１０２において、制御部１０４は、二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを計測するときに、二次電池１５０を予備充電するようにしてもよい。なお、予備充電は、最初に検出した二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂよりも例えば０．５Ｖ高くした充電電圧で短時間（例えば１分間）行い、コンバータ１０２と二次電池１５０との接続を切り離して、二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを制御部１０４が確認する。そして、二度目の端子間電圧Ｖｂと最初の端子間電圧Ｖｂとの差分が予め設定された範囲内であれば、制御部１０４は、最初の端子間電圧Ｖｂを基準にして充放電電圧を決定する。もし、二度目の端子間電圧Ｖｂと最初の端子間電圧Ｖｂとの差分が予め設定された範囲外であれば、制御部１０４は、再び、予備充電を行って、三度目の端子間電圧Ｖｂを確認する。そして、三度目の端子間電圧Ｖｂと二度目の端子間電圧Ｖｂとの差分が予め設定された範囲内であれば、制御部１０４は、二度目の端子間電圧Ｖｂを基準にして充放電電圧を決定する。もし、三度目の端子間電圧Ｖｂと二度目の端子間電圧Ｖｂとの差分が予め設定された範囲外であれば、制御部１０４は、再び、予備充電を行って、四度目の端子間電圧Ｖｂを確認する。以下、制御部１０４は、二次電池１５０の電圧変動が安定するまで同様の動作を繰り返して、充放電電圧を決定する。
【００４４】
このようにして、本実施形態に係る充放電装置１０１は、二次電池１５０の端子間電圧Ｖｂを確実に検出できるので、充放電電圧の設定誤りなどによる試験の失敗を防止することができる。
（充放電回路の組み合わせ例）
以下、本実施形態に係る充放電装置１０１における複数のコンバータ１０２の組み合わせの例について説明する。
【００４５】
図５は、二次電池１５０に出力する充放電電圧に応じた開閉パターンとの対応の一例を示す。ここで、図５は、図１に示したテーブル１３１ａの一例である。テーブル１３１ａは、図１に示した１０台のコンバータ１０２の直列数Ｎｓが異なる１０種類の接続パターン例（パターン１からパターン１０）を示す。図５において、コンバータ１０２の直列数Ｎｓ、並列数Ｎｐおよび余りがパターン毎に異なる。ここで、コンバータ１０２の直列数Ｎｓおよび並列数Ｎｐは、（式１）から（式４）に基づいて求められる。
【００４６】
図５において、パターン１は、直列数Ｎｓが１なので、各コンバータ１０２が二次電池１５０にそれぞれ接続され、充放電電圧Ｖ１に対応可能である。また、並列数Ｎｐが１０なので、１０台のコンバータ１０２が並列に接続される。さらに、余りが０なので、使用されないコンバータ１０２の台数は０台である。
【００４７】
パターン２は、直列数Ｎｓが２なので、２台のコンバータ１０２が直列に接続され、充放電電圧Ｖ２に対応可能である。また、並列数Ｎｐが５なので、２台のコンバータ１０２が直列に接続された５つのグループ（充放電回路のグループ）が並列に接続される。この場合、１０台全てのコンバータ１０２が使用されるので、使用されないコンバータ１０２の台数は０台である。
【００４８】
パターン３は、直列数Ｎｓが３なので、３台のコンバータ１０２が直列に接続され、充放電電圧Ｖ３に対応可能である。また、並列数Ｎｐが３なので、３台のコンバータ１０２が直列に接続された３つのグループが並列に接続される。この場合、９台のコンバータ１０２が使用されるので、使用されないコンバータ１０２の台数は１台である。
【００４９】
同様に、パターン４は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓが４、並列数Ｎｐが２、余りが２で、充放電電圧Ｖ４に対応可能である。パターン５は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓが５、並列数Ｎｐが２、余りが０で、充放電電圧Ｖ５に対応可能である。
【００５０】
ここで、パターン６からパターン１０は、（式３）を満たさないので、並列数Ｎｐはいずれも０であり、直列に接続されなかったコンバータ１０２は全て余りとなる。例えば、パターン６は、直列数Ｎｓが６なので、６台のコンバータ１０２が直列に接続され、充放電電圧Ｖ６に対応可能である。そして、並列数Ｎｐが０なので、使用されないコンバータ１０２の台数は４台である。同様に、パターン７は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓが７、並列数Ｎｐが０、余りが３で、充放電電圧Ｖ７に対応可能である。パターン８は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓが８、並列数Ｎｐが０、余りが２で、充放電電圧Ｖ８に対応可能である。パターン９は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓが９、並列数Ｎｐが０、余りが１で、充放電電圧Ｖ９に対応可能である。パターン１０は、コンバータ１０２の直列数Ｎｓが１０、並列数Ｎｐが０、余りが０で、充放電電圧Ｖ１０に対応可能である。
【００５１】
図６は、図５に示したパターン１およびパターン２のスイッチ部１０３の開閉例を示す。ここで、図６は、図１に示したテーブル１３１ｂの一例である。図６（ａ）は、パターン１（Ｎｓ＝１、Ｎｐ＝１０）の場合のスイッチ部１０３の開閉例を示す。図６（ａ）において、第１スイッチ２０１のＳＷ００１からＳＷ００９の状態は、開状態（図６ではＯＦＦと表記）であり、直列に接続されるコンバータ１０２は無い。また、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１からＳＷ１０２の状態は、閉状態（図６ではＯＮと表記）であり、１０台のコンバータ１０２が並列に接続される。
【００５２】
一方、図６（ｂ）は、パターン２（Ｎｓ＝２、Ｎｐ＝５）の場合のスイッチ部１０３の開閉例を示す。図６（ｂ）において、第１スイッチ２０１のＳＷ００１からＳＷ００９のうち、奇数番目のスイッチの状態は、閉状態であり、偶数番目のスイッチの状態は、開状態である。また、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０２２、ＳＷ０３１、ＳＷ０４２、ＳＷ０５１、ＳＷ０６２、ＳＷ０７１、ＳＷ０８２、ＳＷ０９１およびＳＷ１０２は、閉状態である。さらに、第２スイッチ２０２のＳＷ０１２、ＳＷ０２１、ＳＷ０３２、ＳＷ０４１、ＳＷ０５２、ＳＷ０６１、ＳＷ０７２、ＳＷ０８１、ＳＷ０９２およびＳＷ１０１は、開状態である。
【００５３】
図７は、図６（ａ）に示したパターン１の第１スイッチ２０１および第２スイッチ２０２の開閉状態を示す。図７において、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（１０）の正極は正極充放電端子１１０に接続され、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（１０）の負極は負極充放電端子１１１に接続される。このようにして、充放電装置１０１は、二次電池１５０の充放電試験を行うことができる。１０台のコンバータ１０２を並列に接続することにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電流が３Ａの場合でも、最大３０Ａまでの充放電電流を二次電池１５０に流すことができる。
【００５４】
図８は、図６（ｂ）に示したパターン２の第１スイッチ２０１および第２スイッチ２０２の開閉状態を示す。図８において、コンバータ１０２（１）およびコンバータ１０２（２）がグループＧ１、コンバータ１０２（３）およびコンバータ１０２（４）がグループＧ２をそれぞれ形成する。同様に、コンバータ１０２（５）およびコンバータ１０２（６）がグループＧ３、コンバータ１０２（７）およびコンバータ１０２（８）がグループＧ４、コンバータ１０２（９）およびコンバータ１０２（１０）がグループＧ５をそれぞれ形成する。そして、グループＧ１の正極はコンバータ１０２（１）の正極が使用され、正極充放電端子１１０に接続される。グループＧ１の負極はコンバータ１０２（２）の負極が使用され、負極充放電端子１１１に接続される。また、グループＧ２の正極はコンバータ１０２（３）の正極が使用され、グループＧ２の負極はコンバータ１０２（４）の負極が使用される。同様に、グループＧ３の正極はコンバータ１０２（５）の正極が使用され、グループＧ３の負極はコンバータ１０２（６）の負極が使用される。また、グループＧ４の正極はコンバータ１０２（７）の正極が使用され、グループＧ４の負極はコンバータ１０２（８）の負極が使用される。さらに、グループＧ５の正極はコンバータ１０２（９）の正極が使用され、グループＧ５の負極はコンバータ１０２（１０）の負極が使用される。このように、互いに隣接する２台のコンバータ１０２が直列に接続されたグループＧ１からグループＧ５までの５つの充放電グループが得られる。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で１０Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。また、グループＧ１からグループＧ５までの５つの充放電グループが並列に接続されるので、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電流が３Ａの場合でも、１５Ａまでの充放電電流を二次電池１５０に流すことができる。
【００５５】
図９は、図５に示したパターン３およびパターン４のスイッチ部１０３の開閉例を示す。ここで、図９は、図１に示したテーブル１３１ｂの一例である。図９（ａ）は、パターン３（Ｎｓ＝３、Ｎｐ＝３）の場合のスイッチ部１０３の開閉例を示す。図９（ａ）において、第１スイッチ２０１のＳＷ００３、ＳＷ００６およびＳＷ００９は、開状態である。第１スイッチ２０１のＳＷ００３、ＳＷ００６およびＳＷ００９以外のスイッチは、閉状態である。また、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０３２、ＳＷ０４１、ＳＷ０６２、ＳＷ０７１およびＳＷ０９２は、閉状態である。なお、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０３２、ＳＷ０４１、ＳＷ０６２、ＳＷ０７１およびＳＷ０９２以外のスイッチは、開状態である。これにより、３台のコンバータ１０２が直列に接続された３つのグループが形成され、さらに、３つのグループが並列に接続される。
【００５６】
一方、図９（ｂ）は、パターン４（Ｎｓ＝４、Ｎｐ＝２）の場合のスイッチ部１０３の開閉例を示す。図９（ｂ）において、第１スイッチ２０１のＳＷ００４、ＳＷ００８およびＳＷ００９は、開状態である。第１スイッチ２０１のＳＷ００４、ＳＷ００８およびＳＷ００９以外のスイッチは、閉状態である。また、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０４２、ＳＷ０５１およびＳＷ０８２は、閉状態である。なお、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０４２、ＳＷ０５１およびＳＷ０８２以外のスイッチは、開状態である。これにより、４台のコンバータ１０２が直列に接続された４つのグループが形成され、さらに、４つのグループが並列に接続される。
【００５７】
図１０は、図９（ａ）に示したパターン３の第１スイッチ２０１および第２スイッチ２０２の開閉状態を示す。図１０において、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（３）がグループＧ１、コンバータ１０２（４）からコンバータ１０２（６）がグループＧ２をそれぞれ形成する。同様に、コンバータ１０２（７）からコンバータ１０２（９）がグループＧ３を形成する。コンバータ１０２（１０）は、余りであり、使用されない。このように、互いに隣接する３台のコンバータ１０２が直列に接続されたグループＧ１からグループＧ３までの３つの充放電グループが得られる。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で１５Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。また、グループＧ１からグループＧ３までの３つの充放電グループが並列に接続されるので、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電流が３Ａの場合でも、９Ａまでの充放電電流を二次電池１５０に流すことができる。
【００５８】
図１１は、図９（ｂ）に示したパターン４の第１スイッチ２０１および第２スイッチ２０２の開閉状態を示す。図１１において、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（４）がグループＧ１、コンバータ１０２（５）からコンバータ１０２（８）がグループＧ２をそれぞれ形成する。コンバータ１０２（９）およびコンバータ１０２（１０）は、余りであり、使用されない。このように、互いに隣接する４台のコンバータ１０２が直列に接続されたグループＧ１およびグループＧ２の２つの充放電グループが得られる。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で２０Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。また、グループＧ１およびグループＧ２の２つの充放電グループが並列に接続されるので、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電流が３Ａの場合でも、６Ａまでの充放電電流を二次電池１５０に流すことができる。
【００５９】
図１２は、図５に示したパターン５およびパターン６のスイッチ部１０３の開閉例を示す。ここで、図１２は、図１に示したテーブル１３１ｂの一例である。図１２（ａ）は、パターン５（Ｎｓ＝５、Ｎｐ＝２）の場合のスイッチ部１０３の開閉例を示す。図１２（ａ）において、第１スイッチ２０１のＳＷ００５は、開状態である。ＳＷ００５以外の第１スイッチ２０１は、閉状態である。また、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０５２、ＳＷ０６１およびＳＷ１０２は、閉状態である。なお、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１、ＳＷ０５２、ＳＷ０６１およびＳＷ１０２以外のスイッチは、開状態である。これにより、５台のコンバータ１０２が直列に接続された２つのグループが形成され、さらに、２つのグループが並列に接続される。
【００６０】
一方、図１２（ｂ）は、パターン６（Ｎｓ＝６、Ｎｐ＝０）の場合のスイッチ部１０３の開閉例を示す。図１２（ｂ）において、第１スイッチ２０１のＳＷ００１、ＳＷ００２、ＳＷ００３、ＳＷ００４およびＳＷ００５は、閉状態である。第１スイッチ２０１のＳＷ００６、ＳＷ００７、ＳＷ００８およびＳＷ００９は、開状態である。また、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１およびＳＷ０６２は、閉状態である。なお、第２スイッチ２０２のＳＷ０１１およびＳＷ０６２以外のスイッチは、開状態である。これにより、６台のコンバータ１０２が直列に接続された１つのグループが形成される。ここで、残りの４台のコンバータ１０２は、使用されない。
【００６１】
図１３は、図１２（ａ）に示したパターン５の第１スイッチ２０１および第２スイッチ２０２の開閉状態を示す。図１３において、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（５）がグループＧ１、コンバータ１０２（６）からコンバータ１０２（１０）がグループＧ２をそれぞれ形成する。このように、互いに隣接する５台のコンバータ１０２が直列に接続されたグループＧ１およびグループＧ２の２つの充放電グループが得られる。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で２５Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。また、グループＧ１およびグループＧ２の２つの充放電グループが並列に接続されるので、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電流が３Ａの場合でも、６Ａまでの充放電電流を二次電池１５０に流すことができる。
【００６２】
図１４は、図１２（ｂ）に示したパターン６の第１スイッチ２０１および第２スイッチ２０２の開閉状態を示す。図１４において、コンバータ１０２（１）からコンバータ１０２（６）がグループＧ１を形成する。コンバータ１０２（７）からコンバータ１０２（１０）は、余りであり、使用されない。このように、互いに隣接する６台のコンバータ１０２が直列に接続された１つの充放電グループが得られる。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で３０Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。なお、図１４の例では、コンバータ１０２は並列に接続されないので、二次電池１５０に流せる充放電電流は、１台のコンバータ１０２の最大充放電電流（３Ａ）と同じである。
【００６３】
ここで、図５に示したパターン７からパターン１０は、図１４で説明したパターン６と同様に、並列に接続されるコンバータ１０２は無く、直列接続のみである。直列接続されるコンバータ１０２の数は、パターン７が７台、パターン８が８台、パターン９が９台およびパターン１０が１０台である。
【００６４】
例えばパターン７の場合、図３において、直列に接続されるコンバータ１０２（１）の正極は正極充放電端子１１０に接続され、コンバータ１０２（７）の負極は負極充放電端子１１１に接続される。このとき、第１スイッチ２０１のＳＷ００１からＳＷ００６までが閉状態、ＳＷ００７からＳＷ００９までが開状態である。第２スイッチ２０２は、ＳＷ０１１およびＳＷ０７２が閉状態となり、第２スイッチ２０２の他のスイッチは開状態である。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で３５Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。なお、図１４の場合と同様に、コンバータ１０２は並列に接続されないので、二次電池１５０に流せる充放電電流は、１台のコンバータ１０２の最大充放電電流（３Ａ）と同じである。
【００６５】
また、パターン８の場合、図３において、直列に接続されるコンバータ１０２（１）の正極は正極充放電端子１１０に接続され、コンバータ１０２（８）の負極は負極充放電端子１１１に接続される。このとき、第１スイッチ２０１のＳＷ００１からＳＷ００７までが閉状態、ＳＷ００８およびＳＷ００９が開状態である。第２スイッチ２０２は、ＳＷ０１１およびＳＷ０８２が閉状態となり、第２スイッチ２０２の他のスイッチは開状態である。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で４０Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。なお、二次電池１５０に流せる充放電電流は、１台のコンバータ１０２の最大充放電電流（３Ａ）と同じである。
【００６６】
同様に、パターン９の場合、図３において、直列に接続されるコンバータ１０２（１）の正極は正極充放電端子１１０に接続され、コンバータ１０２（９）の負極は負極充放電端子１１１に接続される。このとき、第１スイッチ２０１のＳＷ００１からＳＷ００８までが閉状態、ＳＷ００９が開状態である。第２スイッチ２０２は、ＳＷ０１１およびＳＷ０９２が閉状態となり、第２スイッチ２０２の他のスイッチは開状態である。これにより、充放電装置１０１は、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で４５Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。なお、二次電池１５０に流せる充放電電流は、１台のコンバータ１０２の最大充放電電流（３Ａ）と同じである。
【００６７】
また、パターン１０の場合、図３において、コンバータ１０２（１）の正極は正極充放電端子１１０に接続され、コンバータ１０２（１０）の負極は負極充放電端子１１１に接続される。このとき、第１スイッチ２０１は全てのスイッチが閉状態である。第２スイッチ２０２は、ＳＷ０１１およびＳＷ１０２が閉状態となり、第２スイッチ２０２の他のスイッチは開状態である。これにより、例えば各コンバータ１０２の最大充放電電圧が５Ｖの場合でも、最大で５０Ｖまでの充放電電圧を二次電池１５０に与えることができる。なお、二次電池１５０に流せる充放電電流は、１台のコンバータ１０２の最大充放電電流（３Ａ）と同じである。
【００６８】
以上、説明したように、本実施形態に係る充放電装置１０１は、同機能の複数のコンバータ１０２をスイッチ部１０３により直列または並列に組み合わせて二次電池１５０に接続することができる。そして、充放電装置１０１は、二次電池１５０の端子間電圧を検出して、端子間電圧に基づいて決定された充放電電圧に応じてスイッチ部１０３を切替えることにより、所望の充放電電圧を生成して二次電池１５０に与えることができる。
【００６９】
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】
【００７０】
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ・・・充放電装置；１０２，１０２（１），１０２（２），１０２（３），１０２（４），１０２（５），１０２（６），１０２（７），１０２（８），１０２（９），１０２（１０）・・・コンバータ；１０３・・・スイッチ部；１０４・・・制御部；１０５・・・電圧検出部；１０６・・・記憶部；１０７・・・制御端末；１１０・・・正極充放電端子；１１１・・・負極充放電端子；１１２・・・正極端子；１１３・・・負極端子；１３１，１３１ａ，１３１ｂ・・・テーブル；１５０，１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ・・・二次電池；２０１・・・第１スイッチ；２０２・・・第２スイッチ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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