電池パック検査装置
【課題】受電電源系統への逆潮流を防止できる電池パックの検査装置を提供する。
【解決手段】受電電源系統１に電圧レギュレータとして機能するＡＣ／ＤＣ電源装置２を接続する。ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に検査対象となる電池パック４１，４２を２台１組で接続する。ＡＣ／ＤＣ電源装置２と各電池パック４１，４２の間には、それぞれＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２を設ける。２台の電池パックのうちの１台を電力のバッファタンクとして使用することで、検査電池４１の放電時における受電電源系統１への逆潮流を防止する。検査電池４１からの回生電力をバッファ電池４２に貯め、受電電力を使わずにバッファ電池４２から検査電池４１に電力を供給する。回生時に、２台のＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の変換効率が１００％以下であることを利用して、検査電池の電力がバッファ電池からオーバーフローすることを防止する。
【解決手段】受電電源系統１に電圧レギュレータとして機能するＡＣ／ＤＣ電源装置２を接続する。ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に検査対象となる電池パック４１，４２を２台１組で接続する。ＡＣ／ＤＣ電源装置２と各電池パック４１，４２の間には、それぞれＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２を設ける。２台の電池パックのうちの１台を電力のバッファタンクとして使用することで、検査電池４１の放電時における受電電源系統１への逆潮流を防止する。検査電池４１からの回生電力をバッファ電池４２に貯め、受電電力を使わずにバッファ電池４２から検査電池４１に電力を供給する。回生時に、２台のＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の変換効率が１００％以下であることを利用して、検査電池の電力がバッファ電池からオーバーフローすることを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な回路構成で、受電電源系統に対する逆潮流を防止することを可能とした電池パック検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電池パック検査装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。この従来技術は、電池パックを２台１組と考え、１台を検査対象の電池パックとし、他の１台を電力のバッファタンクのように使うことで、受電電源系統から検査対象に供給する電力を削減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９９７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来技術は、検査対象の電池パック（以下、検査電池と呼ぶ）から放電された電力をバッファ側の電池パック（以下、バッファ電池と呼ぶ）に貯め、これを再び試験対象の電池に供給することで、受電電源系統から検査電池に供給する電力を削減することができ、省エネ性に優れている。しかし、この従来技術は、受電電源系統から２台の電池パックに供給する電力の切替と、２台の電池パック間の充放電とを、複数のスイッチを有する切替部によって制御しているため、装置の構成が複雑であった。
【０００５】
また、このような切替部によって、受電電源系統から２台の電池パックに対する電力の切換を行うと、切替のタイミングによっては、電池パックから受電電源系統に逆潮流が生じ、受電電源系統に逆潮流を吸収するだけの容量がない場合には、受電電源系統の損傷を招くおそれがあった。特に、電気自動車用の電池パックは、その容量も大きく大電流が流れることから、小容量の受電電源系統では逆潮流を吸収できない可能性があった。
【０００６】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、簡単な構成で逆潮流を効果的に防止することで、小容量の受電電源系統でも安全に検査を行うことができ、しかも、省エネ性能に優れた電池パック検査装置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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明の電池パック検査装置は、受電電源系統に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置の出力側に、各電池パックに電力を供給するＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を複数台並列に接続し、各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置にそれぞれ電池パックを接続すると共に、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置をその出力側の電圧を一定に制御する電圧レギュレータとすることで、従来技術に使用されていた切替部を不要としたものである。
【０００８】
本発明の一態様では、２台一組となった電池パックのそれぞれにＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を接続し、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置の変換効率が一般には９０％以下であることを利用し、各電池パックのＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を経由して２台の電池パック間で充放電を行うことにより、充電時にバッファ電池のオーバーフローを防止し、オーバーフローした電力が受電電源系統に逆潮流することを防止する。
【０００９】
本発明の他の態様では、検査電池から放電される電気エネルギーを全て、バッファ電池に充電する制御を行う際に、バッファ電池の充電電流を確認した後に、検査電池の放電を開始することで、逆潮流を防ぎ、一方、検査電池の放電終了時は、検査電池の放電を先に終了し、実際の検査電池の放電電流を確認した後に、バッファ電池の充電を終了する。
【００１０】
本発明の更に他の態様では、バッファ電池の充電を先に行い続いて検査電池の放電を行うにあたり、検査電池とバッファ電池の設定電流を段階的に制御することで、バッファ電池の充電と検査電池の放電の時間差分に消費する商用電力を抑制する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受電電源系統に対する逆潮流を効果的に防止することができると共に、試験対象の電池パックとバッファ側の電池パック間における潮流の切替を簡単な構成で実施できる電池パック検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電池パック検査装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】電池パックのセット状態を示す回路図。
【図３】検査電池４１への充電状態を示す回路図。
【図４】検査電池４１の内部抵抗測定状態を示す回路図。
【図５】検査電池４１への１００％充電状態を示す回路図。
【図６】検査電池４１の充電容量測定状態を示す回路図。
【図７】検査電池４１の出荷容量調整状態を示す回路図。
【図８】検査を完了した電池パックの交換状態を示す回路図。
【図９】第２の電池パックに対する充電状態を示す回路図。
【図１０】第２の電池パックの内部抵抗測定状態を示す回路図。
【図１１】第２の電池パックの１００％充電状態を示す回路図。
【図１２】第２の電池パックの充電容量測定状態を示す回路図。
【図１３】第２の電池パックの出荷容量調整状態を示すグラフ。
【図１４】各工程における受電電源系統１の充電電流、及び電池パック４１，４２の充放電電流とＳＯＣを示すタイミングチャート。
【図１５】検査電池から放電される電気エネルギーをバッファ電池に充電する制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１６】検査電池から放電される電気エネルギーをバッファ電池に充電する制御の他の例を示すタイミングチャート。
【図１７】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池に充電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図１８】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池に充電する時のステップ６からステップ１０を示すフローチャート。
【図１９】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池から放電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図２０】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池から放電する時のステップ６からステップ１０を示すタイミング。
【図２１】電池間の充放電電流を見て、検査電池に充電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図２２】電池間の充放電電流を見て、検査電池に充電する時のステップ６からステップ１０を示すフローチャート。
【図２３】電池間の充放電電流を見て、検査電池から放電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図２４】電池間の充放電電流を見て、検査電池から放電する時のステップ６からステップ１０を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に従って具体的に説明する。
【００１４】
［実施例の構成］
図１は、本実施例のシステム構成図である。図中１は、本システムに電力を供給する受電電源系統、２は、この受電電源系統１の出力側に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置である。本実施例では、このＡＣ／ＤＣ電源装置２として、その出力側の電圧を一定に制御する電圧レギュレータとして機能するものを採用する。すなわち、ＡＣ／ＤＣ電源装置２は、その出力側に接続されたＤＣラインの電圧調整レギュレ一夕として働き、検査電池とバッファ電池との間の充放電力の不足分を瞬時に補う。また、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の受電電源系統１側（受電部）には、逆潮流継電器ＲＰＲを設け、ハードウェア的に逆潮流を防止する。
【００１５】
前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側には、各電池パックに電力を供給するＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２を複数台並列に接続し、各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２にそれぞれ電池パック４１，４２を接続する。この場合、第１の電池パック４１が検査電池であり、第２の電池パック４２がバッファ電池となる。なお、本実施例では、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に２台の電池パックを接続しているが、必ずしも２台に限らず、２台１組とした電池パックを、複数組接続することも可能である。
【００１６】
また、検査電池とバッファ電池の組合せを固定せず、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に接続されている電池の複数台を検査電池とし、複数台をバッファ電池として使用することも可能である。また、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に接続されている電池の一部をバッファ専用の電池とすることも可能である。
【００１７】
前記ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、その充放電動作を制御するとともに各電池パックの試験を行うための計測制御装置５を接続する。この計測制御装置５は、各電池パック４１，４２の出力端子に接続された電圧検出部５１と、充放電電流を検出する電流検出部５２と、電池パックの内部抵抗及び充電容量の検査開始指令部５３を設ける。この計測制御装置５は、前記電圧検出部５１と電流検出部５２が検出した電池パックの端子電圧と充放電電流、及び検査開始検査指令に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２に所定のタイミングで充放電を実施させる。
【００１８】
前記各機器の容量、効率などは、下記の通りである。
（1） 現在の受電電力：Ｗdc
（2） 許容電力：Ｗmax（電源装置能力または受電契約量による。）
ＡＣ／ＤＣ電源装置２
変換効率：Ｅac
（3） ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１
変換効率：Ｅbat
検査電池要求電流：Ｉsv（充電はプラス、放電はマイナスとする。）
電流設定値：Ｉbatsv（Ｉsvに一致するまでの過渡的設定値）
（4） ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３２
変換効率：Ｅbuf
電流設定値：Ｉbufsv（バッファ電池用設定値）
（5） 検査電池４１
端子電圧：Ｖbat
電流：Ｉbat
（6） バッファ電池４２
端子電圧：Ｖbuf
電流設定値：Ｉbufsv
（7） 制御誤差の吸収分（余裕分）：α
【００１９】
［実施例の作用］
図２から図１３に、本実施例による２台の電池パック４１，４２の検査工程を説明する。なお、ここに示す検査工程は一例であり、必ずしもこれに限らない。この場合、各装置の容量及び検査電池のＳＯＣ（ State of charge ：電気容量に対して、充電している電気量を比率で表したもの）は次の通りとする。
【００２０】
（a） ＡＣ／ＤＣ電源装置２
容量…４５０Ｖ／２００Ａ
（b） ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２
容量…４５０Ｖ／２００Ａ、
変換効率…９０％
（c） 検査電池のＳＯＣ
検査開始時…２％
内部抵抗測定時…５０％
充電容量測定時…１００％から０％
出荷時…３０％
【００２１】
（1） 電池パックのセット…図２
２台の電池パックを各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２にセットする。この場合、各電池パック４１，４２のＳＯＣは、一例として２％とする。なお、実際には、検査対象となる各電池パックのＳＯＣは一定ではない。
【００２２】
（2） 検査電池４１への充電…図３
ＡＣ／ＤＣ電源装置２から、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１を通じて、検査電池４１へ５０Ａで充電を開始する。この充電開始は、計測制御装置５の検査開始指令部５３からの検査開始指令による。なお、充電電流の５０Ａは一例であり、必ずしもこれに限らない。
【００２３】
（3） 内部抵抗測定…図４
計測制御装置５は、その電圧検出部５１と電流検出部５２により、検査電池４１の端子電圧と充電電流を監視し、検査電池４１のＳＯＣが５０％に達した場合には、充電を終了し、内部抵抗検査開始指令を出力する。この検査開始指令を受けて、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、検査電池４１を一例として２００Ａで放電させ、その電力をバッファ電池４２に貯める。その際、検査電池４１の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４１の内部抵抗を測定する。なお、内部抵抗測定のために放電電流を流す時間は短くて良いので、各電池パックのＳＯＣの変化は少ない（図４では１％のＳＯＣの増加・減少）。
【００２４】
（4） 検査電池４１への１００％充電…図５
内部抵抗検査後の検査電池４１に対して、次の充電容量測定のために１００％の充電を行う。この充電は、受電電源系統１に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置２から、一例として５０Ａで行う。
【００２５】
（5） 検査電池４１の充電容量測定…図６
計測制御装置５は、その電圧検出部５１と電流検出部５２により、検査電池４１の端子電圧と充電電流を監視し、検査電池４１のＳＯＣが１００％に達した場合には、充電容量の検査開始指令を出力する。この検査開始指令を受けて、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、検査電池４１を一例として５０Ａですべてバッファ電池４２に向けて放電させ、その際、検査電池４１の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４１の充電容量を測定する。
【００２６】
この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、検査電池のＳＯＣ１００％をすべて放電しても、バッファ電池４２には１００％×９０％×９０％の電力（ＳＯＣ８１％分）が充電されることになり、バッファ電池４２のＳＯＣは元から残っていた電力を加えてもそのＳＯＣは８４％になる。従って、検査電池４１の１００％の電力を放電しても、バッファ電池４２によって十分吸収されることになり、検査電池４１から受電電源系統１に対する逆流が生じることはない。
【００２７】
（6） 出荷容量調整…図７
検査後の電池パックを出荷する時には、一定のＳＯＣ、例えば３０％が求められる。そこで、完全に放電した検査電池４１を、バッファ電池４２からの放電によって充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、検査電池４１のＳＯＣ３０％を得るためには、バッファ電池４２のＳＯＣ約３７％分の電力を充電する必要がある。
【００２８】
（7） 検査を完了した電池パックの交換…図８
検査後の電池パックを取り外し、そこに新たな電池パックをセットする。この新たな電池パックのＳＯＣも２％とする。以降は、この新たな電池パック４１がバッファ電池として機能し、前記（1） から（6） においてバッファ電池として機能した電池パック４２が検査電池となる。
【００２９】
（8） 第２の電池パックに対する充電…図９
第２回目の検査を行う電池パック４２に対して、ＡＣ／ＤＣ電源装置２から５０Ａで、ＳＯＣ５０％まで充電を行う。この場合、電池パック４２は、バッファ電池として機能した結果、既にＳＯＣが４７％に達しているので、ＡＣ／ＤＣ電源装置２からの充電量は少なくて済む。従って、その分検査に要する電力が少なくて済み、省エネ性に優れる。
【００３０】
（9） 第２の電池パックの内部抵抗測定…図１０
検査電池４２のＳＯＣが５０％に達した場合には、検査電池４２を一例として２００Ａで放電させ、その電力をバッファ電池４１となる新たにセットした電池パックに貯める。その際、検査電池４２の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４２の内部抵抗を測定する。
【００３１】
（10）第２の電池パックの１００％充電…図１１
内部抵抗検査後の第２の検査電池４２に対して、次の充電容量測定のために１００％の充電を行う。この充電は、受電電源系統１に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置２から、一例として５０Ａで行う。
【００３２】
（11）第２の電池パックの充電容量測定…図１２
第２の検査電池４２のＳＯＣが１００％に達した場合には、充電容量の検査開始指令を出力する。この検査開始指令を受けて、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、検査電池４２を一例として５０Ａですべてバッファ電池である新たに交換した電池パック４１に向けて放電させ、その際、検査電池４２の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４２の充電容量を測定する。
【００３３】
この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、第２の検査電池４２の１００％の電力を放電しても、バッファ電池として機能する新たに交換した電池４１によって十分吸収されることになり、検査電池４２から受電電源系統１に対する逆流が生じることはない。この点は、第１の電池パックの充電容量の検査時と同様である。
【００３４】
（12）第２の電池パックの出荷容量調整…図１３
充電容量測定の結果、完全に放電した検査電池４２を、バッファ電池４１からの放電によってＳＯＣ３０％まで充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、検査電池４１のＳＯＣ３０％を得るためには、バッファ電池４２のＳＯＣ約３７％分の電力を充電する必要があることは、第１の電池パックの場合と同様である。
【００３５】
このようにして、第２の電池パックの出荷容量調整が終了した後は、第２の電池パックを取り外し、そこに新たな電池パックをセットし、今までバッファ電池として機能させていた電池パック４１について、前記と同様にして検査を行う。
【００３６】
以下同様に、２台の電池パックを交互に検査電池とバッファ電池とすることで、検査電池の放電電流をバッファ電池に蓄積し、それを検査電池の充電に利用することで、受電電源系統１からの供給電力を削減する。同時に、各電池パックに接続されたＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の変換効率が１００％でないことを利用して、検査電池を１００％放電した場合でも、その全容量をバッファ電池側にためることを可能とし、それにより、検査電池から受電電源系統への逆潮流を確実に防止する。
【００３７】
図１４は、前記（1） から（14）の各工程における受電電源系統１の充電電流、及び電池パック４１，４２の充放電電流とＳＯＣを示すタイミングチャートである。なお、前記の通り、各電池パックから見ての充電電流をプラス、放電電流をマイナスで示している。このタイミングチャートから解るように、本発明では、電池パックの放電時において、受電電源系統１に対する逆潮流が発生することがない。
【００３８】
［充放電の制御…その１］
本発明の検査装置は、基本的に前記図２から図１３に記載の順序で電池パックの検査を行うものである。ところで、前記のようにして検査前の電池をバッファ電池を回生電力の受け皿（バッファ）として使用する場合において、逆潮流を防ぐためには、検査電池から放電される電気エネルギーを全て、バッファ電池に充電する制御を行う。しかし、実際には、電流制御の遅れや誤差が生じるため、本実施例では、以下の処理を行うことで逆潮流を確実に防止する。
【００３９】
すなわち、図１５のタイミングチャートに示すように、検査電池４１の放電要求時ｔ１に、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の変換効率を考慮した電流を、受電電源系統１からバッファ電池に対して放電する。そして、実際のバッファ電池４２の充電電流を確認したｔ２以降に、検査電池４１の放電を開始することで、逆潮流を防ぐ。一方、検査電池４１の放電終了時は、ｔ３において検査電池４１の放電を先に終了し、実際の検査電池４１の充電電流を確認したｔ４以降に、バッファ電池４２の放電を終了する。
【００４０】
この場合、本実施例では、ＡＣ／ＤＣ電源装置２が電圧レギュレータとして機能するため、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の充放電制御を行うだけで、検査電池４１とバッファ電池４２との間の充放電力の不足分を瞬時に補うことができる。
【００４１】
［充放電の制御…その２］
前記の逆潮流防止は、バッファ電池４２の充電を先に行い、続いて検査電池４１の放電を行うが、この時間差分のために、受電電源系統１の電力を短時間であるが消費することになる。すなわち、本実施例では、ＡＣ／ＤＣ電源装置２がレギュレータとして働くため、自動的にＡＣ／ＤＣ電源装置から大電流が電池パック側に流れることになる。特に、電池検査においては、短時間の大電流放電を行う場合があり、上記の制御だけだと受電電源系統１の受電契約量を大きくする必要がある。
【００４２】
そこで、図１６のように、検査電池４１とバッファ電池４２の設定電流を段階的に制御することで受電電源系統１の電力を抑えることが可能になる。すなわち、バッファ電池４２の放電電流値が一定値に達した場合に、検査電池４１をその電流値に応じた分だけ放電させることを２〜３回繰り返すことにより、受電電源系統１からの供給電力のピークを抑えることができる。
【００４３】
［制御フロー…その１］
次に、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２により、検査電池４１とバッファ電池４２間の充放電を制御する方法の一例を、図１７〜図２０のフローチャートに示す。この制御方法は、検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池とバッファ電池の充放電を制御するものである。この制御方法は、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の下に、複数台の電池がぶら下がった場合に、効率的に制御できる利点がある。
【００４４】
（1） 検査電池に充電する時の制御…図１７，図１８
（ステップ１）
検査電池４１とバッファ電池４２をそれぞれ本実施例の装置にセットし、計測制御装置５から検査開始指令を出力した後、計測制御装置５の電流検出部５２により検査電池要求電流Ｉsv＞０か、否かを判定する。
【００４５】
（ステップ２）
検査電池要求電流Ｉsv＞０であることを検出した場合は、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の許容電力まで検査電池の充電電流を増加する。この場合の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv＋（Ｗmax−Ｗac）×Ｅac×Ｅbat÷Ｖbat
ただし、０≦Ｉbatsv≦Ｉsv、Ｉbatsvの初回は０
【００４６】
（ステップ３）
バッファ電池４２が放電可能か、否かをチェックする。この場合、バッファ電池４２のＳＯＣが一定以上なら放電可能と判定する。
【００４７】
（ステップ４）
現在の（受電電力ー余裕分）をバッファ電池から放電させる。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、電流設定値Ibufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝（Ｗac−α）×（−1）×Ｅac÷Ｅbuf÷Ｖbuf
ただし、Ｉbufsv≦０
【００４８】
（ステップ５）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvbを越えたか否か（Ｉbatsv＜Ｉsvか？）をチェックする。電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvに達しない場合には、ステップ２に戻り、前記の処理を繰り返す。
【００４９】
（ステップ６）
電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvを越えた場合には、計測制御装置５からの検査電池充電終了要求を待つ。
【００５０】
この検査電池充電終了としては、次のような各種のものを適宜使用する。
(1) ＣＣ充電、ＣＣ放電（定電流 Constant Current)
時間を設定し、時間到達で終了とする。ただし、充電時は設定電圧を超えると（放電時は下回る）終了とする。
(2) ＣＶ充電、ＣＶ放電（定電圧 Constant Voltage)
(3) ＣＣＣＶ充電
一定電流で充電し、電圧が設定値に到達したら、それ以降は一定電圧充電する。２次電池の場合は、一定電圧になるように制御していくと充電電流が減少する。充電電流が設定値以下になると終了とする。このモードは、満充電を行う場合に使用する。設定時間を加える場合もある。
【００５１】
（ステップ７）
検査電池の充電終了が来た場合、バッファ電池４２が放電中か否かをチェックする。放電中の場合に、次の放電電流の減少ステップ（ステップ８）に進み、放電中でない場合には、バッファ電池４２に対する処理は終了する。
【００５２】
（ステップ８）
ＡＣ／ＤＣ電源装置２の受電許容値までバッファ電池４２の放電電流を減少する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝Ｉbufsv＋（Ｗmax−Ｗac＋α）×Ｅac÷Ｅbuf÷Ｖbuf
ただし、Ｉbufsv≦０
【００５３】
（ステップ９）
現在の受電電力をゼロにするよう、検査電池４１の充電電流を減らす。この場合、電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv−（Ｗac×Ｅac÷Ｅbat÷Ｖbat）
ただし、Ｉbatsv≧０
【００５４】
（ステップ１０）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが０になったか否か（Ｉbatsv＝０か？）をチェックする。電流設定値Ｉbatsvが０でない場合には、ステップ７に戻り、前記の処理を繰り返す。電流設定値Ｉbatsvが０になった場合には、検査電池に対する充電を終了する。
【００５５】
（2）検査電池を放電する時の制御…図１９，図２０
（ステップ１）
検査電池４１とバッファ電池４２をそれぞれ本実施例の装置にセットし、計測制御装置５から検査開始指令を出力した後、計測制御装置５の電流検出部５２により検査電池要求電流Ｉsv＜０か、否かを判定する。
【００５６】
（ステップ２）
バッファ電池４２が充電可能か、否かをチェックする。この場合、バッファ電池４２のＳＯＣが一定以下なら充電可能と判定する。バッファ電池が充電可能である場合には、次のステップ３に進み、充電可能でない場合には、次のステップ４に進む。
【００５７】
（ステップ３）
バッファ電池４２が充電可能であることを検出した場合は、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の受電許容値までバッファ電池の充電電流を増加する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝Ｉbufsv＋（Ｗmax−Ｗac＋α）×Ｅac÷Ｅbuf÷Ｖbuf
ただし、０≦Ｉbufsv≦Ｉsv×Ｖbat×Ｅbat÷Ｅbuf÷Ｖbuf×（−1）
Ｉbufsvの初回は０
【００５８】
（ステップ４）
バッファ電池の充電電力に相当する量を検査電池４１の放電電力とする。この場合、電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv−（Ｗac×Ｅac÷Ｅbat÷Ｖbat）
ただし、Ｉbatsv≦０
【００５９】
（ステップ５）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvb以下か否か（Ｉsv＜Ｉbatsvか？）をチェックする。検査電池要求電流Ｉsvbが電流設定値Ｉbatsvに達しない場合（Ｉsv＜ＩbatsvがＹｅｓ）には、ステップ２に戻り、前記の処理を繰り返す。
【００６０】
（ステップ６）
検査電池要求電流Ｉsvbが電流設定値Ｉbatsvを越えた場合（Ｉsv＜ＩbatsvがＮｏ）には、計測制御装置５からの検査電池放電終了要求を待つ。
【００６１】
（ステップ７）
バッファ電池４２が放電中か否かをチェックする。放電中の場合に、次の検査電池４１の放電電流の減少ステップ（ステップ８）に進み、放電中でない場合には、バッファ電池４２の充電電流の減少ステップ（ステップ９）に進む。
【００６２】
（ステップ８）
ＡＣ／ＤＣ電源装置２の許容電力まで検査電池４１の放電電流を減少する。この場合、検査電池の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv＋（Ｗmax−Ｗac）×Ｅac×Ｅbat÷Ｖbat
ただし、Ｉbatsv≦０
【００６３】
（ステップ９）
現在の受電電力に相当する分、バッファ電池４２の充電電流を減少する。この場合、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは次の通りである。
Ｉbufsv＝Ｉbufsv−（Ｗac×Ｅac÷Ｅbuf）
ただし、Ｉbufsv≧０
【００６４】
（ステップ１０）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが０になったか否か（Ｉbatsv＝０か？）をチェックする。電流設定値Ｉbatsvが０でない場合には、ステップ７に戻り、前記の処理を繰り返す。電流設定値Ｉbatsvが０になった場合には、検査電池の放電を終了する。
【００６５】
［制御フロー…その２］
図２１〜図２４は、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２により、検査電池４１とバッファ電池４２間の充放電を制御する方法の他の例を示すものである。この制御方法は、電池間の充放電電流を見て、検査電池とバッファ電池の充放電を制御するものである。なお、本制御方法については、前記［制御フロー…その１］との相違するステップのみを取り出して説明する。
【００６６】
（1）検査電池に充電する時の制御…図２１，図２２
（ステップ４）
検査電池４１の充電電力相当を、バッファ電池４２から放電する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝（（Ｖbat×Ｉbat）÷Ｅbat÷Ｅbuf÷Ｖbuf）×（−1）＋α
ただし、Ｉbufsv≦０
【００６７】
（ステップ９）
バッファ電池４２の放電電力相当を、検査電池４１から放電する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、検査電池の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝（（Ｖbuf×Ｉbuf）÷Ｅbuf÷Ｅbat÷Ｖbat）×（−1）＋α
ただし、Ｉbatsv≦０
【００６８】
（2）検査電池を放電する時の制御…図２３，図２４
（ステップ４）
バッファ電池４２の充電電力相当を、検査電池４１から放電する。この場合、検査電池の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝（（Ｖbuf×Ｉbuf）÷Ｅbuf÷Ｅbat÷Ｖbat）×（−1）
ただし、Ｉbatsv≦０
【００６９】
（ステップ９）
検査電池４１の充電電力相当を、バッファ電池４２から充電する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは次の通りである。
Ｉbufsv＝（（Ｖbat×Ｉbat）÷Ｅbat÷Ｅbuf÷Ｖbuf）×（−1）
ただし、Ｉbufsv≧０
【符号の説明】
【００７０】
１…受電電源系統
２…ＡＣ／ＤＣ電源装置
３１，３２…ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置
４１，４２…電池パック（検査電池、バッファ電池）
５…計測制御装置
５１…電圧検出部
５２…電流検出部
５３…検査開始司令部
ＲＰＲ…逆潮流継電器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な回路構成で、受電電源系統に対する逆潮流を防止することを可能とした電池パック検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電池パック検査装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。この従来技術は、電池パックを２台１組と考え、１台を検査対象の電池パックとし、他の１台を電力のバッファタンクのように使うことで、受電電源系統から検査対象に供給する電力を削減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９９７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来技術は、検査対象の電池パック（以下、検査電池と呼ぶ）から放電された電力をバッファ側の電池パック（以下、バッファ電池と呼ぶ）に貯め、これを再び試験対象の電池に供給することで、受電電源系統から検査電池に供給する電力を削減することができ、省エネ性に優れている。しかし、この従来技術は、受電電源系統から２台の電池パックに供給する電力の切替と、２台の電池パック間の充放電とを、複数のスイッチを有する切替部によって制御しているため、装置の構成が複雑であった。
【０００５】
また、このような切替部によって、受電電源系統から２台の電池パックに対する電力の切換を行うと、切替のタイミングによっては、電池パックから受電電源系統に逆潮流が生じ、受電電源系統に逆潮流を吸収するだけの容量がない場合には、受電電源系統の損傷を招くおそれがあった。特に、電気自動車用の電池パックは、その容量も大きく大電流が流れることから、小容量の受電電源系統では逆潮流を吸収できない可能性があった。
【０００６】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、簡単な構成で逆潮流を効果的に防止することで、小容量の受電電源系統でも安全に検査を行うことができ、しかも、省エネ性能に優れた電池パック検査装置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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明の電池パック検査装置は、受電電源系統に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置の出力側に、各電池パックに電力を供給するＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を複数台並列に接続し、各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置にそれぞれ電池パックを接続すると共に、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置をその出力側の電圧を一定に制御する電圧レギュレータとすることで、従来技術に使用されていた切替部を不要としたものである。
【０００８】
本発明の一態様では、２台一組となった電池パックのそれぞれにＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を接続し、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置の変換効率が一般には９０％以下であることを利用し、各電池パックのＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を経由して２台の電池パック間で充放電を行うことにより、充電時にバッファ電池のオーバーフローを防止し、オーバーフローした電力が受電電源系統に逆潮流することを防止する。
【０００９】
本発明の他の態様では、検査電池から放電される電気エネルギーを全て、バッファ電池に充電する制御を行う際に、バッファ電池の充電電流を確認した後に、検査電池の放電を開始することで、逆潮流を防ぎ、一方、検査電池の放電終了時は、検査電池の放電を先に終了し、実際の検査電池の放電電流を確認した後に、バッファ電池の充電を終了する。
【００１０】
本発明の更に他の態様では、バッファ電池の充電を先に行い続いて検査電池の放電を行うにあたり、検査電池とバッファ電池の設定電流を段階的に制御することで、バッファ電池の充電と検査電池の放電の時間差分に消費する商用電力を抑制する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受電電源系統に対する逆潮流を効果的に防止することができると共に、試験対象の電池パックとバッファ側の電池パック間における潮流の切替を簡単な構成で実施できる電池パック検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電池パック検査装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】電池パックのセット状態を示す回路図。
【図３】検査電池４１への充電状態を示す回路図。
【図４】検査電池４１の内部抵抗測定状態を示す回路図。
【図５】検査電池４１への１００％充電状態を示す回路図。
【図６】検査電池４１の充電容量測定状態を示す回路図。
【図７】検査電池４１の出荷容量調整状態を示す回路図。
【図８】検査を完了した電池パックの交換状態を示す回路図。
【図９】第２の電池パックに対する充電状態を示す回路図。
【図１０】第２の電池パックの内部抵抗測定状態を示す回路図。
【図１１】第２の電池パックの１００％充電状態を示す回路図。
【図１２】第２の電池パックの充電容量測定状態を示す回路図。
【図１３】第２の電池パックの出荷容量調整状態を示すグラフ。
【図１４】各工程における受電電源系統１の充電電流、及び電池パック４１，４２の充放電電流とＳＯＣを示すタイミングチャート。
【図１５】検査電池から放電される電気エネルギーをバッファ電池に充電する制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１６】検査電池から放電される電気エネルギーをバッファ電池に充電する制御の他の例を示すタイミングチャート。
【図１７】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池に充電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図１８】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池に充電する時のステップ６からステップ１０を示すフローチャート。
【図１９】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池から放電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図２０】検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池から放電する時のステップ６からステップ１０を示すタイミング。
【図２１】電池間の充放電電流を見て、検査電池に充電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図２２】電池間の充放電電流を見て、検査電池に充電する時のステップ６からステップ１０を示すフローチャート。
【図２３】電池間の充放電電流を見て、検査電池から放電する時のステップ１からステップ５を示すフローチャート。
【図２４】電池間の充放電電流を見て、検査電池から放電する時のステップ６からステップ１０を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に従って具体的に説明する。
【００１４】
［実施例の構成］
図１は、本実施例のシステム構成図である。図中１は、本システムに電力を供給する受電電源系統、２は、この受電電源系統１の出力側に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置である。本実施例では、このＡＣ／ＤＣ電源装置２として、その出力側の電圧を一定に制御する電圧レギュレータとして機能するものを採用する。すなわち、ＡＣ／ＤＣ電源装置２は、その出力側に接続されたＤＣラインの電圧調整レギュレ一夕として働き、検査電池とバッファ電池との間の充放電力の不足分を瞬時に補う。また、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の受電電源系統１側（受電部）には、逆潮流継電器ＲＰＲを設け、ハードウェア的に逆潮流を防止する。
【００１５】
前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側には、各電池パックに電力を供給するＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２を複数台並列に接続し、各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２にそれぞれ電池パック４１，４２を接続する。この場合、第１の電池パック４１が検査電池であり、第２の電池パック４２がバッファ電池となる。なお、本実施例では、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に２台の電池パックを接続しているが、必ずしも２台に限らず、２台１組とした電池パックを、複数組接続することも可能である。
【００１６】
また、検査電池とバッファ電池の組合せを固定せず、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に接続されている電池の複数台を検査電池とし、複数台をバッファ電池として使用することも可能である。また、前記ＡＣ／ＤＣ電源装置２の出力側に接続されている電池の一部をバッファ専用の電池とすることも可能である。
【００１７】
前記ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、その充放電動作を制御するとともに各電池パックの試験を行うための計測制御装置５を接続する。この計測制御装置５は、各電池パック４１，４２の出力端子に接続された電圧検出部５１と、充放電電流を検出する電流検出部５２と、電池パックの内部抵抗及び充電容量の検査開始指令部５３を設ける。この計測制御装置５は、前記電圧検出部５１と電流検出部５２が検出した電池パックの端子電圧と充放電電流、及び検査開始検査指令に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２に所定のタイミングで充放電を実施させる。
【００１８】
前記各機器の容量、効率などは、下記の通りである。
（1） 現在の受電電力：Ｗdc
（2） 許容電力：Ｗmax（電源装置能力または受電契約量による。）
ＡＣ／ＤＣ電源装置２
変換効率：Ｅac
（3） ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１
変換効率：Ｅbat
検査電池要求電流：Ｉsv（充電はプラス、放電はマイナスとする。）
電流設定値：Ｉbatsv（Ｉsvに一致するまでの過渡的設定値）
（4） ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３２
変換効率：Ｅbuf
電流設定値：Ｉbufsv（バッファ電池用設定値）
（5） 検査電池４１
端子電圧：Ｖbat
電流：Ｉbat
（6） バッファ電池４２
端子電圧：Ｖbuf
電流設定値：Ｉbufsv
（7） 制御誤差の吸収分（余裕分）：α
【００１９】
［実施例の作用］
図２から図１３に、本実施例による２台の電池パック４１，４２の検査工程を説明する。なお、ここに示す検査工程は一例であり、必ずしもこれに限らない。この場合、各装置の容量及び検査電池のＳＯＣ（ State of charge ：電気容量に対して、充電している電気量を比率で表したもの）は次の通りとする。
【００２０】
（a） ＡＣ／ＤＣ電源装置２
容量…４５０Ｖ／２００Ａ
（b） ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２
容量…４５０Ｖ／２００Ａ、
変換効率…９０％
（c） 検査電池のＳＯＣ
検査開始時…２％
内部抵抗測定時…５０％
充電容量測定時…１００％から０％
出荷時…３０％
【００２１】
（1） 電池パックのセット…図２
２台の電池パックを各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２にセットする。この場合、各電池パック４１，４２のＳＯＣは、一例として２％とする。なお、実際には、検査対象となる各電池パックのＳＯＣは一定ではない。
【００２２】
（2） 検査電池４１への充電…図３
ＡＣ／ＤＣ電源装置２から、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１を通じて、検査電池４１へ５０Ａで充電を開始する。この充電開始は、計測制御装置５の検査開始指令部５３からの検査開始指令による。なお、充電電流の５０Ａは一例であり、必ずしもこれに限らない。
【００２３】
（3） 内部抵抗測定…図４
計測制御装置５は、その電圧検出部５１と電流検出部５２により、検査電池４１の端子電圧と充電電流を監視し、検査電池４１のＳＯＣが５０％に達した場合には、充電を終了し、内部抵抗検査開始指令を出力する。この検査開始指令を受けて、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、検査電池４１を一例として２００Ａで放電させ、その電力をバッファ電池４２に貯める。その際、検査電池４１の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４１の内部抵抗を測定する。なお、内部抵抗測定のために放電電流を流す時間は短くて良いので、各電池パックのＳＯＣの変化は少ない（図４では１％のＳＯＣの増加・減少）。
【００２４】
（4） 検査電池４１への１００％充電…図５
内部抵抗検査後の検査電池４１に対して、次の充電容量測定のために１００％の充電を行う。この充電は、受電電源系統１に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置２から、一例として５０Ａで行う。
【００２５】
（5） 検査電池４１の充電容量測定…図６
計測制御装置５は、その電圧検出部５１と電流検出部５２により、検査電池４１の端子電圧と充電電流を監視し、検査電池４１のＳＯＣが１００％に達した場合には、充電容量の検査開始指令を出力する。この検査開始指令を受けて、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、検査電池４１を一例として５０Ａですべてバッファ電池４２に向けて放電させ、その際、検査電池４１の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４１の充電容量を測定する。
【００２６】
この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、検査電池のＳＯＣ１００％をすべて放電しても、バッファ電池４２には１００％×９０％×９０％の電力（ＳＯＣ８１％分）が充電されることになり、バッファ電池４２のＳＯＣは元から残っていた電力を加えてもそのＳＯＣは８４％になる。従って、検査電池４１の１００％の電力を放電しても、バッファ電池４２によって十分吸収されることになり、検査電池４１から受電電源系統１に対する逆流が生じることはない。
【００２７】
（6） 出荷容量調整…図７
検査後の電池パックを出荷する時には、一定のＳＯＣ、例えば３０％が求められる。そこで、完全に放電した検査電池４１を、バッファ電池４２からの放電によって充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、検査電池４１のＳＯＣ３０％を得るためには、バッファ電池４２のＳＯＣ約３７％分の電力を充電する必要がある。
【００２８】
（7） 検査を完了した電池パックの交換…図８
検査後の電池パックを取り外し、そこに新たな電池パックをセットする。この新たな電池パックのＳＯＣも２％とする。以降は、この新たな電池パック４１がバッファ電池として機能し、前記（1） から（6） においてバッファ電池として機能した電池パック４２が検査電池となる。
【００２９】
（8） 第２の電池パックに対する充電…図９
第２回目の検査を行う電池パック４２に対して、ＡＣ／ＤＣ電源装置２から５０Ａで、ＳＯＣ５０％まで充電を行う。この場合、電池パック４２は、バッファ電池として機能した結果、既にＳＯＣが４７％に達しているので、ＡＣ／ＤＣ電源装置２からの充電量は少なくて済む。従って、その分検査に要する電力が少なくて済み、省エネ性に優れる。
【００３０】
（9） 第２の電池パックの内部抵抗測定…図１０
検査電池４２のＳＯＣが５０％に達した場合には、検査電池４２を一例として２００Ａで放電させ、その電力をバッファ電池４１となる新たにセットした電池パックに貯める。その際、検査電池４２の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４２の内部抵抗を測定する。
【００３１】
（10）第２の電池パックの１００％充電…図１１
内部抵抗検査後の第２の検査電池４２に対して、次の充電容量測定のために１００％の充電を行う。この充電は、受電電源系統１に接続されたＡＣ／ＤＣ電源装置２から、一例として５０Ａで行う。
【００３２】
（11）第２の電池パックの充電容量測定…図１２
第２の検査電池４２のＳＯＣが１００％に達した場合には、充電容量の検査開始指令を出力する。この検査開始指令を受けて、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２は、検査電池４２を一例として５０Ａですべてバッファ電池である新たに交換した電池パック４１に向けて放電させ、その際、検査電池４２の放電電流と端子電圧に基づいて、検査電池４２の充電容量を測定する。
【００３３】
この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、第２の検査電池４２の１００％の電力を放電しても、バッファ電池として機能する新たに交換した電池４１によって十分吸収されることになり、検査電池４２から受電電源系統１に対する逆流が生じることはない。この点は、第１の電池パックの充電容量の検査時と同様である。
【００３４】
（12）第２の電池パックの出荷容量調整…図１３
充電容量測定の結果、完全に放電した検査電池４２を、バッファ電池４１からの放電によってＳＯＣ３０％まで充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２のそれぞれの変換効率が一例として９０％であるため、検査電池４１のＳＯＣ３０％を得るためには、バッファ電池４２のＳＯＣ約３７％分の電力を充電する必要があることは、第１の電池パックの場合と同様である。
【００３５】
このようにして、第２の電池パックの出荷容量調整が終了した後は、第２の電池パックを取り外し、そこに新たな電池パックをセットし、今までバッファ電池として機能させていた電池パック４１について、前記と同様にして検査を行う。
【００３６】
以下同様に、２台の電池パックを交互に検査電池とバッファ電池とすることで、検査電池の放電電流をバッファ電池に蓄積し、それを検査電池の充電に利用することで、受電電源系統１からの供給電力を削減する。同時に、各電池パックに接続されたＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の変換効率が１００％でないことを利用して、検査電池を１００％放電した場合でも、その全容量をバッファ電池側にためることを可能とし、それにより、検査電池から受電電源系統への逆潮流を確実に防止する。
【００３７】
図１４は、前記（1） から（14）の各工程における受電電源系統１の充電電流、及び電池パック４１，４２の充放電電流とＳＯＣを示すタイミングチャートである。なお、前記の通り、各電池パックから見ての充電電流をプラス、放電電流をマイナスで示している。このタイミングチャートから解るように、本発明では、電池パックの放電時において、受電電源系統１に対する逆潮流が発生することがない。
【００３８】
［充放電の制御…その１］
本発明の検査装置は、基本的に前記図２から図１３に記載の順序で電池パックの検査を行うものである。ところで、前記のようにして検査前の電池をバッファ電池を回生電力の受け皿（バッファ）として使用する場合において、逆潮流を防ぐためには、検査電池から放電される電気エネルギーを全て、バッファ電池に充電する制御を行う。しかし、実際には、電流制御の遅れや誤差が生じるため、本実施例では、以下の処理を行うことで逆潮流を確実に防止する。
【００３９】
すなわち、図１５のタイミングチャートに示すように、検査電池４１の放電要求時ｔ１に、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の変換効率を考慮した電流を、受電電源系統１からバッファ電池に対して放電する。そして、実際のバッファ電池４２の充電電流を確認したｔ２以降に、検査電池４１の放電を開始することで、逆潮流を防ぐ。一方、検査電池４１の放電終了時は、ｔ３において検査電池４１の放電を先に終了し、実際の検査電池４１の充電電流を確認したｔ４以降に、バッファ電池４２の放電を終了する。
【００４０】
この場合、本実施例では、ＡＣ／ＤＣ電源装置２が電圧レギュレータとして機能するため、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２の充放電制御を行うだけで、検査電池４１とバッファ電池４２との間の充放電力の不足分を瞬時に補うことができる。
【００４１】
［充放電の制御…その２］
前記の逆潮流防止は、バッファ電池４２の充電を先に行い、続いて検査電池４１の放電を行うが、この時間差分のために、受電電源系統１の電力を短時間であるが消費することになる。すなわち、本実施例では、ＡＣ／ＤＣ電源装置２がレギュレータとして働くため、自動的にＡＣ／ＤＣ電源装置から大電流が電池パック側に流れることになる。特に、電池検査においては、短時間の大電流放電を行う場合があり、上記の制御だけだと受電電源系統１の受電契約量を大きくする必要がある。
【００４２】
そこで、図１６のように、検査電池４１とバッファ電池４２の設定電流を段階的に制御することで受電電源系統１の電力を抑えることが可能になる。すなわち、バッファ電池４２の放電電流値が一定値に達した場合に、検査電池４１をその電流値に応じた分だけ放電させることを２〜３回繰り返すことにより、受電電源系統１からの供給電力のピークを抑えることができる。
【００４３】
［制御フロー…その１］
次に、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２により、検査電池４１とバッファ電池４２間の充放電を制御する方法の一例を、図１７〜図２０のフローチャートに示す。この制御方法は、検査電池とバッファ電池の受電電力を見て、検査電池とバッファ電池の充放電を制御するものである。この制御方法は、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の下に、複数台の電池がぶら下がった場合に、効率的に制御できる利点がある。
【００４４】
（1） 検査電池に充電する時の制御…図１７，図１８
（ステップ１）
検査電池４１とバッファ電池４２をそれぞれ本実施例の装置にセットし、計測制御装置５から検査開始指令を出力した後、計測制御装置５の電流検出部５２により検査電池要求電流Ｉsv＞０か、否かを判定する。
【００４５】
（ステップ２）
検査電池要求電流Ｉsv＞０であることを検出した場合は、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の許容電力まで検査電池の充電電流を増加する。この場合の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv＋（Ｗmax−Ｗac）×Ｅac×Ｅbat÷Ｖbat
ただし、０≦Ｉbatsv≦Ｉsv、Ｉbatsvの初回は０
【００４６】
（ステップ３）
バッファ電池４２が放電可能か、否かをチェックする。この場合、バッファ電池４２のＳＯＣが一定以上なら放電可能と判定する。
【００４７】
（ステップ４）
現在の（受電電力ー余裕分）をバッファ電池から放電させる。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、電流設定値Ibufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝（Ｗac−α）×（−1）×Ｅac÷Ｅbuf÷Ｖbuf
ただし、Ｉbufsv≦０
【００４８】
（ステップ５）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvbを越えたか否か（Ｉbatsv＜Ｉsvか？）をチェックする。電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvに達しない場合には、ステップ２に戻り、前記の処理を繰り返す。
【００４９】
（ステップ６）
電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvを越えた場合には、計測制御装置５からの検査電池充電終了要求を待つ。
【００５０】
この検査電池充電終了としては、次のような各種のものを適宜使用する。
(1) ＣＣ充電、ＣＣ放電（定電流 Constant Current)
時間を設定し、時間到達で終了とする。ただし、充電時は設定電圧を超えると（放電時は下回る）終了とする。
(2) ＣＶ充電、ＣＶ放電（定電圧 Constant Voltage)
(3) ＣＣＣＶ充電
一定電流で充電し、電圧が設定値に到達したら、それ以降は一定電圧充電する。２次電池の場合は、一定電圧になるように制御していくと充電電流が減少する。充電電流が設定値以下になると終了とする。このモードは、満充電を行う場合に使用する。設定時間を加える場合もある。
【００５１】
（ステップ７）
検査電池の充電終了が来た場合、バッファ電池４２が放電中か否かをチェックする。放電中の場合に、次の放電電流の減少ステップ（ステップ８）に進み、放電中でない場合には、バッファ電池４２に対する処理は終了する。
【００５２】
（ステップ８）
ＡＣ／ＤＣ電源装置２の受電許容値までバッファ電池４２の放電電流を減少する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝Ｉbufsv＋（Ｗmax−Ｗac＋α）×Ｅac÷Ｅbuf÷Ｖbuf
ただし、Ｉbufsv≦０
【００５３】
（ステップ９）
現在の受電電力をゼロにするよう、検査電池４１の充電電流を減らす。この場合、電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv−（Ｗac×Ｅac÷Ｅbat÷Ｖbat）
ただし、Ｉbatsv≧０
【００５４】
（ステップ１０）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが０になったか否か（Ｉbatsv＝０か？）をチェックする。電流設定値Ｉbatsvが０でない場合には、ステップ７に戻り、前記の処理を繰り返す。電流設定値Ｉbatsvが０になった場合には、検査電池に対する充電を終了する。
【００５５】
（2）検査電池を放電する時の制御…図１９，図２０
（ステップ１）
検査電池４１とバッファ電池４２をそれぞれ本実施例の装置にセットし、計測制御装置５から検査開始指令を出力した後、計測制御装置５の電流検出部５２により検査電池要求電流Ｉsv＜０か、否かを判定する。
【００５６】
（ステップ２）
バッファ電池４２が充電可能か、否かをチェックする。この場合、バッファ電池４２のＳＯＣが一定以下なら充電可能と判定する。バッファ電池が充電可能である場合には、次のステップ３に進み、充電可能でない場合には、次のステップ４に進む。
【００５７】
（ステップ３）
バッファ電池４２が充電可能であることを検出した場合は、ＡＣ／ＤＣ電源装置２の受電許容値までバッファ電池の充電電流を増加する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝Ｉbufsv＋（Ｗmax−Ｗac＋α）×Ｅac÷Ｅbuf÷Ｖbuf
ただし、０≦Ｉbufsv≦Ｉsv×Ｖbat×Ｅbat÷Ｅbuf÷Ｖbuf×（−1）
Ｉbufsvの初回は０
【００５８】
（ステップ４）
バッファ電池の充電電力に相当する量を検査電池４１の放電電力とする。この場合、電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv−（Ｗac×Ｅac÷Ｅbat÷Ｖbat）
ただし、Ｉbatsv≦０
【００５９】
（ステップ５）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが検査電池要求電流Ｉsvb以下か否か（Ｉsv＜Ｉbatsvか？）をチェックする。検査電池要求電流Ｉsvbが電流設定値Ｉbatsvに達しない場合（Ｉsv＜ＩbatsvがＹｅｓ）には、ステップ２に戻り、前記の処理を繰り返す。
【００６０】
（ステップ６）
検査電池要求電流Ｉsvbが電流設定値Ｉbatsvを越えた場合（Ｉsv＜ＩbatsvがＮｏ）には、計測制御装置５からの検査電池放電終了要求を待つ。
【００６１】
（ステップ７）
バッファ電池４２が放電中か否かをチェックする。放電中の場合に、次の検査電池４１の放電電流の減少ステップ（ステップ８）に進み、放電中でない場合には、バッファ電池４２の充電電流の減少ステップ（ステップ９）に進む。
【００６２】
（ステップ８）
ＡＣ／ＤＣ電源装置２の許容電力まで検査電池４１の放電電流を減少する。この場合、検査電池の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝Ｉbatsv＋（Ｗmax−Ｗac）×Ｅac×Ｅbat÷Ｖbat
ただし、Ｉbatsv≦０
【００６３】
（ステップ９）
現在の受電電力に相当する分、バッファ電池４２の充電電流を減少する。この場合、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは次の通りである。
Ｉbufsv＝Ｉbufsv−（Ｗac×Ｅac÷Ｅbuf）
ただし、Ｉbufsv≧０
【００６４】
（ステップ１０）
検査電池４１の電流設定値Ｉbatsvが０になったか否か（Ｉbatsv＝０か？）をチェックする。電流設定値Ｉbatsvが０でない場合には、ステップ７に戻り、前記の処理を繰り返す。電流設定値Ｉbatsvが０になった場合には、検査電池の放電を終了する。
【００６５】
［制御フロー…その２］
図２１〜図２４は、ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置３１，３２により、検査電池４１とバッファ電池４２間の充放電を制御する方法の他の例を示すものである。この制御方法は、電池間の充放電電流を見て、検査電池とバッファ電池の充放電を制御するものである。なお、本制御方法については、前記［制御フロー…その１］との相違するステップのみを取り出して説明する。
【００６６】
（1）検査電池に充電する時の制御…図２１，図２２
（ステップ４）
検査電池４１の充電電力相当を、バッファ電池４２から放電する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは、次の通りである。
Ｉbufsv＝（（Ｖbat×Ｉbat）÷Ｅbat÷Ｅbuf÷Ｖbuf）×（−1）＋α
ただし、Ｉbufsv≦０
【００６７】
（ステップ９）
バッファ電池４２の放電電力相当を、検査電池４１から放電する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、検査電池の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝（（Ｖbuf×Ｉbuf）÷Ｅbuf÷Ｅbat÷Ｖbat）×（−1）＋α
ただし、Ｉbatsv≦０
【００６８】
（2）検査電池を放電する時の制御…図２３，図２４
（ステップ４）
バッファ電池４２の充電電力相当を、検査電池４１から放電する。この場合、検査電池の電流設定値Ｉbatsvは、次の通りである。
Ｉbatsv＝（（Ｖbuf×Ｉbuf）÷Ｅbuf÷Ｅbat÷Ｖbat）×（−1）
ただし、Ｉbatsv≦０
【００６９】
（ステップ９）
検査電池４１の充電電力相当を、バッファ電池４２から充電する。この場合、余裕分（制御誤差の吸収）をαとすると、バッファ電池の電流設定値Ｉbufsvは次の通りである。
Ｉbufsv＝（（Ｖbat×Ｉbat）÷Ｅbat÷Ｅbuf÷Ｖbuf）×（−1）
ただし、Ｉbufsv≧０
【符号の説明】
【００７０】
１…受電電源系統
２…ＡＣ／ＤＣ電源装置
３１，３２…ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置
４１，４２…電池パック（検査電池、バッファ電池）
５…計測制御装置
５１…電圧検出部
５２…電流検出部
５３…検査開始司令部
ＲＰＲ…逆潮流継電器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電電源系統に、出力側の電圧を一定に制御する電圧レギュレータとして機能するＡＣ／ＤＣ電源装置を接続し、
このＡＣ／ＤＣ電源装置の出力側に、各電池パックに電力を供給するＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を複数台一組として並列に接続し、
各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置にそれぞれ検査対象となる電池パックを接続し、これら複数台１組の電池パックの１つを検査電池とし、他の電池をバッファ電池とし、
前記ＡＣ／ＤＣ電源装置から検査電池に充電すると共に、各電池パックのＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を経由して検査電池とバッファ電池間で充放電を行い、検査電池からの放電時にその特性を検査することを特徴とする電池パック検査装置。
【請求項２】
前記検査電池とバッファ電池にそれぞれ接続されたＤＣ／ＤＣ回生充放電装置として、その変換効率が１００％に満たないことを利用して、検査電池とバッファ電池間の充放電時に、その電力を消費することで、放電電流が受電電源系統に逆潮流することを防止することを特徴とする請求項１に記載の電池パック検査装置。
【請求項３】
検査電池から放電してバッファ電池に充電を行う時に、バッファ電池の放電電流を確認した後に検査電池の放電を開始し、検査電池の放電終了時は、検査電池の放電を先に終了し、検査電池の放電電流を確認した後にバッファ電池の放電を終了することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック検査装置。
【請求項４】
前記検査電池とバッファ電池の設定電流を段階的に制御することで、バッファ電池の充電と検査電池の放電の時間差分に消費する商用電力を抑制することを特徴とする請求項３に記載の電池パック検査装置。
【請求項５】
前記検査電池とバッファ電池の受電電力に基づいて、検査電池とバッファ電池の充放電を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池パック検査装置。
【請求項６】
前記検査電池とバッファ電池間の充放電電流に基づいて、検査電池とバッファ電池の充放電を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池パック検査装置。
【請求項７】
前記ＡＣ／ＤＣ電源装置の受電電源系統側に、逆潮流継電器を設置したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電池パック検査装置。
【請求項１】
受電電源系統に、出力側の電圧を一定に制御する電圧レギュレータとして機能するＡＣ／ＤＣ電源装置を接続し、
このＡＣ／ＤＣ電源装置の出力側に、各電池パックに電力を供給するＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を複数台一組として並列に接続し、
各ＤＣ／ＤＣ回生充放電装置にそれぞれ検査対象となる電池パックを接続し、これら複数台１組の電池パックの１つを検査電池とし、他の電池をバッファ電池とし、
前記ＡＣ／ＤＣ電源装置から検査電池に充電すると共に、各電池パックのＤＣ／ＤＣ回生充放電装置を経由して検査電池とバッファ電池間で充放電を行い、検査電池からの放電時にその特性を検査することを特徴とする電池パック検査装置。
【請求項２】
前記検査電池とバッファ電池にそれぞれ接続されたＤＣ／ＤＣ回生充放電装置として、その変換効率が１００％に満たないことを利用して、検査電池とバッファ電池間の充放電時に、その電力を消費することで、放電電流が受電電源系統に逆潮流することを防止することを特徴とする請求項１に記載の電池パック検査装置。
【請求項３】
検査電池から放電してバッファ電池に充電を行う時に、バッファ電池の放電電流を確認した後に検査電池の放電を開始し、検査電池の放電終了時は、検査電池の放電を先に終了し、検査電池の放電電流を確認した後にバッファ電池の放電を終了することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック検査装置。
【請求項４】
前記検査電池とバッファ電池の設定電流を段階的に制御することで、バッファ電池の充電と検査電池の放電の時間差分に消費する商用電力を抑制することを特徴とする請求項３に記載の電池パック検査装置。
【請求項５】
前記検査電池とバッファ電池の受電電力に基づいて、検査電池とバッファ電池の充放電を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池パック検査装置。
【請求項６】
前記検査電池とバッファ電池間の充放電電流に基づいて、検査電池とバッファ電池の充放電を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池パック検査装置。
【請求項７】
前記ＡＣ／ＤＣ電源装置の受電電源系統側に、逆潮流継電器を設置したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電池パック検査装置。
【図１】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−８０９６６（Ｐ２０１１−８０９６６Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５６６３（Ｐ２００９−２３５６６３）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（３９１０１７５４０）東芝ＩＴコントロールシステム株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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