(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ又はバッテリーを被試験試料とし、該被試験試料にリップル電流を重畳した充放電電流を供給する充放電試験装置に於いて、
前記被試験試料に対する直流の充電又は放電を行う充放電回路と、該充放電回路と並列に接続して前記リップル電流を重畳して前記被試験試料に供給するリップル重畳回路とを含む構成を有し、
前記リップル重畳回路は、前記リップル電流の周期に従って内部インピーダンスを制御する電子負荷回路と、該電子負荷回路に直接又は直流の電源を介して接続したコイルと、該コイルと両端の前記リップル電流の周期に従った電圧を前記被試験試料に印加するように、該コイルの一端と前記被試験試料の一端との間を接続したコンデンサとを含む構成を備えた
ことを特徴とする充放電試験回路。
【請求項２】
前記リップル重畳回路の前記コンデンサを単一又は並列接続の複数の電解コンデンサにより構成したことを特徴とする請求項１記載の充放電試験回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサやバッテリーを被試験試料として、直流電流にリップル電流を重畳して充放電試験を行う充放電試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサやバッテリーを被試験試料として、直流定電流で充電と放電とを繰り返すことにより試験を行う充放電試験装置で、各種の使用条件に即した試験及び加速試験の必要性から、直流定電流に対して、数Ｈｚ〜数１０ｋＨｚの周波数のリップル電流を重畳して充放電試験を行う充放電試験装置が知られている。例えば、図３に示すように、充放電試験装置１１の充放電回路１３から被試験試料としてバッテリー（ＢＡＴＴ）１２に対して定電流で充放電を行い、リップル重畳回路１４からのリップル電流を被試験試料のバッテリー１２に供給するもので、リップル重畳回路１４は、電子負荷回路１５と、リップル電流の周波数の交流信号を電子負荷回路１５に入力する交流信号発生部１６と、バイアス電源１７とを含む構成を備えている。
【０００３】
リップル重畳回路１４の電子負荷回路１５は、例えば、図４に示す構成とすることができる。即ち、制御回路２１と、オペアンプ（演算増幅器）２２と、バイアス電源２３と、トランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含む構成を有するもので、バイアス電源２３は、図３に於けるバイアス電源１７と同一の作用を行うものである。従って、図３に於ける電子負荷回路１５を、図４に示す構成とした場合、図３に於けるバイアス電源１７と図４に於けるバイアス電源２３とは同一の作用を行うことになるから、その何れか一方を省略することができる。或は、図３に於けるバイアス電源１７及び図４に於けるバイアス電源２３を何れも省略した構成を適用することもできる。又図４に於ける制御回路２１は、交流信号発生部１６からの交流信号に対応した周期で且つ所定のレベルとなる信号をオペアンプ（演算増幅器）２２の一方の入力とし、他方の入力は、トランジスタＱ１を介して流れる電流に対応した抵抗Ｒ１の両端の電圧ＶＲとする。それにより、バッテリー１２の放電電流を、交流信号発生部１６からの交流信号の周波数で、制御回路２１に設定した最大値に対応して、０〜最大値の電流をバッテリー１２から電子負荷回路１５に流すことができる。
【０００４】
又図３に於いて、充放電回路１３からバッテリー１２を充電している場合、電子負荷回路１４には、交流信号発生部１６からの交流信号に従った電流が、バッテリー１２に対してはバイパスされることになり、従って、バッテリー１２に対しては、交流信号の周波数に従った放電が繰り返し行われることになり、直流の充放電電流に対して、交流信号発生部１６からの交流信号の周波数に従ったリップル電流が重畳されることになる。そして、被試験試料のバッテリー１２の端子電圧を、図示を省略した電圧測定部により測定し、流れる電流を、図示を省略した電流測定部により測定し、リップル電流に対応したピーク・トー・ピークの電圧及び電流を基に、被試験試料のバッテリー１２のインピーダンスを求め、予め求めておいた寿命等との関連情報を基に、被試験試料のバッテリー１２の劣化状況及び寿命判定も可能となる。
【０００５】
又定電流充電回路と定電流放電回路とに、それぞれ交流信号を入力する構成とし、被試験試料のバッテリーに対して、交流信号の周期で充放電を行う構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又複数周波数の交流信号に従った電流を、ハイパスフィルタを介して被試験試料のバッテリーに入力し、そのバッテリーの端子電圧を、ハイパスフィルタを介して検出し、バッテリーの内部インピーダンス測定を行って、バッテリーの寿命判定を行う手段も提案されている（例えば、特許文献２参照）。又直流の充放電回路と、１００Ｈｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧の出力部とにより、被試験試料のバッテリーの充放電試験を行う構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平７−１２８４１８号公報
【特許文献２】特開平８−２７３７０５号公報
【特許文献３】特開２００６−２５８４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の例えば図３に示す充放電装置に於いて、電子負荷回路１５は、被試験資料のバッテリー１２に対しては、電流を減少させる方向の制御を行うものであり、図５の（Ａ）に示すように、交流信号発生部１７からの交流信号に従った周期で、最小の０Ａから最大の電流までのリップル電流Ｉｐ−ｐが流れるように制御することになる。それにより、被試験試料のバッテリー１２には、図５の（Ｂ）に示すように、最大電流Ｉ０のリップル電流Ｉｐ−ｐが流れることになる。しかし、被試験試料のバッテリー１２に対してのリップル電流は、直流充電による充電電力量又は直流放電による放電電力量の増加や減少が生じないようにすることが必要である。その為、図３に示す充放電装置の充放電回路１３にオフセットを入力し、例えば、図５の（Ｃ）に示すように、Ｉ０＋１／２・Ｉｐ−ｐ＝Ｉ０’としてリップル電流による充電電力量又は放電電力量の変化が生じないように制御する。しかし、オフセット調整が正確でないと、リップル電流による充電電力量又は放電電力量の変化が発生することになる。例えば、図５の（Ｄ）に示すように、最大電流Ｉ０’が（１／２・Ｉｐ−ｐ）以下の値となった場合、（１／２・Ｉｐ−ｐ）−Ｉ０’＝Ｉａの電流による放電が継続することになる。反対に、Ｉ０’＞（１／２・Ｉｐ−ｐ）の関係の場合は、Ｉａの電流による充電が継続することになる。従って、充放電回路１３のオフセット調整は簡単ではない問題がある。
【０００７】
又前述の特許文献１に示す従来例の構成に於いては、定電流充電回路と定電流放電回路とを別個に設けるものであるから、充放電試験装置の構成が複雑となると共にコストアップとなる問題がある。又前述の特許文献２に示す従来例の構成に於いては、交流複合波信号をコンデンサを介して被試験試料のバッテリーに供給してインピーダンス測定を行うものであり、直流による充電及び放電の試験を含まない構成を示し、又前述の特許文献３に示す従来例の構成に於いては、バッテリーのインピーダンス測定を目的としたもので、直流による充電又は放電の試験については明記されていない。
【０００８】
本発明は、前述の従来例の問題点を解決するもので、比較的簡単な構成により、被試験試料に対する直流の充電及び放電の試験時に、直流成分に影響しないように、バランスのとれたリップル電流を供給可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の充放電試験装置は、コンデンサ又はバッテリーを被試験試料とし、該被試験試料にリップル電流を重畳した充放電電流を供給する充放電試験装置であって、前記被試験試料に対する直流の充電又は放電を行う充放電回路と、該充放電回路と並列に接続して前記リップル電流を重畳して前記被試験試料に供給するリップル重畳回路とを含む構成を有し、前記リップル重畳回路は、前記リップル電流の周期に従って内部インピーダンスを制御する電子負荷回路と、該電子負荷回路に直接又は直流の電源を介して接続したコイルと、該コイルと両端の前記リップル電流の周期に従った電圧を前記被試験試料に印加するように、該コイルの一端と前記被試験試料の一端と間を接続したコンデンサとを含む構成を備えている。
【００１０】
又リップル重畳回路のコンデンサを、単一又は複数並列接続の電解コンデンサにより構成し、比較的低い周期のリップル電流をローコストで重畳可能とする。
【発明の効果】
【００１１】
電子負荷回路は、リップル電流の周期に従って内部インピーダンスを制御し、リップル電流の直流分をコイルに流し、交流分をコンデンサを介して流すことにより、被試験試料に対する充放電回路による充電又は放電を行う場合に、正負のバランスがとれたリップル電流を流すことが可能となり、オフセット調整等を行うことなく、被試験試料に対する充電又は放電の試験を行う場合のリップル電流を重畳して試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の充放電試験装置は、図１を参照して説明すると、充放電回路３から被試験試料のコンデンサ又はバッテリーに対する直流の充放電電流に、リップル電流を重畳して供給する充放電試験装置１であって、被試験試料２に対する直流の充電又は放電を行う充放電回路３と、リップル重畳回路４とを含み、リップル重畳回路４は、交流信号発生部６からのリップル電流の周期の交流信号に従って内部インピーダンスを制御する電子負荷回路５と、この電子負荷回路５に直接又は電源７を介して並列に接続したコイル８と、電子負荷回路５に直接又は直流の電源７を介して直列に接続したコンデンサ９とを含む構成を備えている。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は充放電試験装置、２は被試験試料のバッテリーＢＡＴＴ、３は充放電回路、４はリップル重畳回路、５は電子負荷回路、６は交流信号発生部、７は直流の電源、８はコイル、９はコンデンサを示す。コンデンサ９は、ＤＣカット用のコンデンサであり、交流信号発生部６は、通常１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数とするものであるが、被試験試料の特性測定の為に、例えば、０．１Ｈｚ程度の低周波数とすることも可能である。又コンデンサ９は、比較的大きなリップル電流を流すことができる比較的大容量のコンデンサを用いるものである。例えば、比較的廉価で大容量化が容易な電解コンデンサを用いることが可能であり、又所望の静電容量を得る為に複数のコンデンサを並列接続して構成することができる。又被試験試料としてバッテリー２に替えてコンデンサとすることもできる。又電源７は省略した構成とすることも可能である。
【００１４】
電子負荷回路５は、交流信号発生部６からの交流信号に応じて内部インピーダンスを変化させる機能を有し、例えば、図４に示す従来の電子負荷回路と同様な構成を適用することができる。この電子負荷回路５は、充放電回路３と共に被試験試料のバッテリー２に対して並列接続の状態となる。従って、被試験試料のバッテリー２に流れる充電電流又は放電電流は、電子負荷回路５の内部インピーダンスの変化の交流成分に従って変化することになり、交流成分であるリップル成分が重畳されて、被試験試料のバッテリー２に流れることになる。
【００１５】
図２は、本発明の実施例１に於けるリップル電流の説明図であり、（Ａ）はリップル重畳回路４内の交流信号発生部６からの交流信号により制御される電子負荷回路５に、バイアス電源７によって流れるリップル成分を示し、このリップル成分は、０Ａを最低の電流とした場合に於いて、ＩＰ−Ｐの振幅の電流が流れる。このリップル成分の電流の直流成分は、図２の（Ｂ）に示すように、０Ａを最低の電流値として、１／２・ＩＰ−Ｐの電流となる。それにより、コンデンサ９を介して被試験試料２に流れる電流は、図２の（Ｃ）に示すように、０Ａを中心とした正負の１／２・ＩＰ−Ｐの電流、即ち、交流電流となり、この交流電流がコンデンサ９を介して被試験試料２にリップル電流として重畳されて流れても、オフセット調整が必要でなくなる。即ち、交流信号発生部６からの交流信号の周期に従ったリップル電流を、充放電回路３による充電電流又は放電電流に重畳することにより、リップル成分の正負のバランスをとる為のオフセット調整を行うことなく、被試験試料に対する充電電流或は放電電流にリップル電流を重畳して供給することが可能となり、被試験試料に対する直流による充電試験の装置として及び放電試験の装置として、それぞれの試験時に、直流成分に影響しないように、バランスのとれたリップル電流の供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のリップル電流の説明図である。
【図３】従来例の説明図である。
【図４】電子負荷回路の説明図である。
【図５】従来例のリップル電流の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  充放電試験装置
２  被試験試料のバッテリー
３  充放電回路
４  リップル重畳回路
５  電子負荷回路
６  交流信号発生部
７  電源
８  コイル
９  コンデンサ
【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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