JP2007107998A - 蓄電池放電特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大容量の蓄電池に対応可能な蓄電池放電特性測定装置を提供する。
【解決手段】スレーブ機３は正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間に結合される。マスタ機４は正極端子Ｔ２１と負極端子Ｔ２２との間に結合される。スレーブ機３、マスタ機４は電流Ｉ１，Ｉ２（蓄電池２の駆動電流）をそれぞれ流す。マスタ機４は電流Ｉ２を流す期間と、スレーブ機３が電流Ｉ１を流す期間とが一致するようにスレーブ機３を制御する。蓄電池２から同時に電流Ｉ１、Ｉ２が流れるので、蓄電池２の容量が大きい場合にも測定装置１は放電特性を測定することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池放電特性測定装置に関し、より特定的には、蓄電池の劣化寿命を放電特性に基づいて判定するための蓄電池放電特性測定装置に関する。

電算機等に使用される無停電電源において、搭載される蓄電池の劣化寿命の判定は、従来から、蓄電池の端子間の開放電圧や内部インピーダンスの測定、使用年数の管理および複数個の蓄電池セルから選択したセルを抜き取って検査する引取検査が一般的である。

しかしながら、これらの判定方法では、特性劣化の進んだ蓄電池を抽出することは極めて困難である。なぜなら、蓄電池は一定の電流を所定の期間放電することが求められるのに対して、開放電圧や内部インピーダンスの測定では、その良否を判定するのには不十分であるからである。また、引取検査においては、非選択の蓄電池の電気的特性は必ずしも保証されず、信頼性の点で問題が残る。

そこで、最近では、設備オンライン中に、各蓄電池セルを瞬時に定電流放電させてセル単位での放電特性を明確にすることで、劣化した蓄電池セルを識別して除去し、蓄電池設備の信頼性を維持させるという蓄電池寿命判定装置が提案されている。このような蓄電池寿命判定装置の例として、特開２００４−３４７５６３号公報（特許文献１）には電磁開閉器の組合せによって被測定電池の駆動電流を所望の電流値に設定することができる蓄電池放電特性測定装置が開示されている。

図７は、従来の測定装置の構成を概略的に示す回路図である。
図７を参照して、測定装置１０１は基本的には定電流放電特性測定装置である。測定装置１０１は、電流駆動回路１１０、電圧検出器１１１、制御装置１１２、電磁開閉器１１３Ａ、および電流検出器１１４を備える。

電流駆動回路１１０は蓄電池１０２の正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間に接続される。電流駆動回路１１０はたとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子で構成される。電流駆動回路１１０は制御装置１１２からの制御信号によって駆動され、蓄電池１０２の等価負荷抵抗となる。

制御装置１１２は電圧検出器１１１で検出された端子間電圧に関する信号と電流検出器１１４で測定された電流に関する信号とが入力されると、電流駆動回路１１０に流れる電流が蓄電池１０２の診断に必要な所定の大きさになるように電流駆動回路１１０に指令を送る。また、制御装置１１２は電流駆動回路１１０に電流を流すため電磁開閉器１１３Ａを閉状態にする。電流駆動回路１１０は、この指令信号に基づき、自己の有する特性に従って電流を制御する。電流駆動回路１１０を流れる電流は電流検出器１１４により検出される。

以上の構成において、蓄電池１０２の寿命診断は電流駆動回路１１０を流れる電流を蓄電池１０２の診断に必要な一定電流に制御しながら、短時間（たとえば４５０［ｍｓｅｃ］程度）の放電停止を行ない、そのときの端子間電圧と電流とから放電特性の劣化を識別することによって行なわれる。
特開２００４−３４７５６３号公報

蓄電池放電特性測定装置において電流測定範囲の上限は電流駆動回路を流れる電流の最大値に依存する。従来の蓄電池放電特性測定装置において、この最大値はたとえば２０００［Ａ］である。一方、工場や発電所等には、２０００［Ａｈ］を超える容量値（たとえば４０００［Ａｈ］）を有する蓄電池が設置されていることが多い。図７に示す測定装置１０１をこのような大容量の蓄電池の放電特性の測定に用いる場合、以下のような課題が生じ得る。

一般的に大容量の蓄電池には、電流集中を緩和するために複数対の電極が設けられる。たとえば４０００［Ａ］の電流が１対の端子に集中して流れた場合、蓄電池内部では鉛による電気抵抗が無視できなくなる。この場合、蓄電池内部の電位差により蓄電池内部の起電力に負荷が均等にかからない状態が発生する。したがって端子から遠方の場所における起電力を有効に活用できなくなり、放電性能が見かけ上低下する。よって、蓄電池の放電特性を正確に測定するためには、蓄電池のすべての端子に電流ケーブルを接続する必要がある。

しかしながら蓄電池の端子の数が多くなると、電流ケーブルを接続する際に蓄電池の端子の極性と測定装置の端子の極性とを誤って接続する可能性が高くなる。この場合、蓄電池の正極端子と負極端子とが短絡するので蓄電池や測定装置が損傷する問題が生じる。

図８は、従来の測定装置において生じ得る誤接続の問題を説明する図である。
図８を参照して、蓄電池１０２は正極端子Ｔ１１，Ｔ２１および負極端子Ｔ１２，Ｔ２２を有する。正極端子Ｔ１１，Ｔ２１は蓄電池１０２の内部で互いに電気的に接続される。同様に、負極端子Ｔ１２，Ｔ２２は蓄電池１０２の内部で互いに電気的に接続される。

一方、測定装置１０１は正極端子ＴＡおよび負極端子ＴＢを有する。正極端子ＴＡには電流ケーブルＣ１０１，Ｃ１０２の各々の一方端が接続される。負極端子ＴＢには電流ケーブルＣ１０３，Ｃ１０４の各々の一方端が接続される。

正常な接続状態の場合、電流ケーブルＣ１０１，Ｃ１０２の他方端はそれぞれ正極端子Ｔ１１，Ｔ２１に接続される。また、電流ケーブルＣ１０３，Ｃ１０４の他方端はそれぞれ負極端子Ｔ１２，Ｔ２２に接続される。一方、誤接続の場合には破線にて示すように、たとえば電流ケーブルＣ１０２の他方端が負極端子Ｔ２２に接続され、電流ケーブルＣ１０４の他方端が正極端子Ｔ２１に接続される。図８に示すような誤接続が生じると正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ２２とが短絡するとともに、正極端子Ｔ２１と負極端子Ｔ１２とが短絡する。

このように蓄電池の端子間での短絡を防ぐため、電流ケーブルの途中に電磁開閉器（遮断機）を挿入したり、測定装置の内部に電磁開閉器を設けたりする方法が考えられる。

図９は、従来の測定装置に電磁開閉器を設置した構成の一例を説明する図である。
図９を参照して、測定装置１０１の内部には、電流ケーブルＣ１０１〜Ｃ１０４に対応して電磁開閉器１１３Ａ〜１１３Ｄがそれぞれ設けられる。電磁開閉器１１３Ａ，１１３Ｂの一方端は電流ケーブルＣ１０１，Ｃ１０２にそれぞれ接続され、他方端はともに電流駆動回路１１０の一方端に接続される。電磁開閉器１１３Ｃ，１１３Ｄの一方端は電流ケーブルＣ１０３，Ｃ１０４にそれぞれ接続され、他方端はともに電流駆動回路１１０の他方端に接続される。

しかしながら図９に示す構成では、制御装置１１２は電磁開閉器１１３Ａ〜１１３Ｄを制御しなければならない。よって制御処理が複雑化する。また、電磁開閉器１１３Ａ〜１１３Ｄの接触抵抗がばらつくと、電流ケーブルＣ１０１〜Ｃ１０４に流れる電流が不均一になる。さらに接触抵抗が存在するため駆動電流自体が減少する。これらの理由により、図９に示す測定装置１０１は放電特性を精度よく測定できない。

本発明の目的は、大容量の蓄電池に対応可能な蓄電池放電特性測定装置を提供することである。

本発明は要約すれば、蓄電池の放電特性を測定する蓄電池放電特性測定装置であって、蓄電池は、互いに電気的に接続される第１および第２の正極端子と、第１および第２の正極端子に対応してそれぞれ設けられ、互いに電気的に接続される第１および第２の負極端子とを有する。蓄電池放電特性測定装置は、第１の正極端子と第１の負極端子との間に結合され、蓄電池の放電時に第１の駆動電流を流すスレーブ装置と、第２の正極端子と第２の負極端子との間に結合され、放電時に第２の駆動電流を流し、かつ、第２の駆動電流を流す期間とスレーブ装置が第１の駆動電流を流す期間とが一致するようスレーブ装置を制御するマスタ装置とを備える。

好ましくは、スレーブ装置およびマスタ装置の各々は、対応する正極端子と対応する負極端子との間で駆動電流を流す電流駆動回路と、電流駆動回路の動作の制御を行なう制御モードとして、スレーブモードとマスタモードとを有する制御装置とを含む。制御装置は、入力される設定情報に応じて制御モードをスレーブモードとマスタモードとの間で切換え、制御モードがスレーブモードの場合には、開始信号に応じて電流駆動回路の動作を開始させ、終了信号に応じて電流駆動回路の動作を終了させ、制御モードがマスタモードの場合には、電流駆動回路を所定期間動作させ、かつ、所定期間の開始時および終了時に開始信号および終了信号をそれぞれ出力する。

より好ましくは、制御装置は、制御モードとして、単独で電流駆動回路の動作の制御を行なう単独動作モードをさらに有し、設定情報に応じて制御モードをマスタモード、スレーブモードおよび単独動作モードの間で切換える。

より好ましくは、スレーブ装置およびマスタ装置の各々は、スレーブ装置およびマスタ装置の少なくとも一方に異常が生じたことを検知した場合に、制御装置による電流駆動回路の動作の制御を停止させる保安回路をさらに含む。

さらに好ましくは、保安回路は、スレーブ装置およびマスタ装置において制御モードがスレーブモードおよびマスタモードにそれぞれ設定されている場合には、制御装置による電流駆動回路の動作の制御を可能にし、スレーブ装置およびマスタ装置の両方に制御モードとしてスレーブモードまたはマスタモードのうちの同じモードが設定されている場合には、制御装置による電流駆動回路の動作の制御を不可能にする。

さらに好ましくは、制御装置は、制御モードがマスタモードの場合には、動作開始指示の入力に応じて電流駆動回路の動作の制御を開始する。スレーブ装置およびマスタ装置の各々は、ユーザが動作開始指示を与えるために操作する開始スイッチをさらに含む。保安回路は、制御モードがマスタモードである場合には、開始スイッチの操作に応じて動作開始指示を制御装置に送り、制御モードがスレーブモードである場合には、開始スイッチの操作に拘らず動作開始指示を制御装置に送らない。

さらに好ましくは、保安回路は、リレーシーケンス回路である。

本発明の蓄電池放電特性測定装置によれば、大容量の蓄電池の放電特性を測定することが可能になる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、本実施の形態の蓄電池放電特性測定装置の構成を示す概略図である。
図１を参照して、測定装置１は劣化状態を診断するため蓄電池２の放電特性を測定する蓄電池放電特性測定装置である。測定装置１はスレーブ装置３とマスタ装置４とを備える。

蓄電池２は、正極端子Ｔ１１，Ｔ２１および負極端子Ｔ１２，Ｔ２２を有する。正極端子Ｔ１１，Ｔ２１とは蓄電池２の内部で互いに電気的に接続される。同様に、負極端子Ｔ１２，Ｔ２２は蓄電池の内部で互いに電気的に接続される。これらの端子は蓄電池２の放電時に放電電流を分散させ、蓄電池２の内部での電流集中を緩和するために設けられる。

スレーブ装置３は正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間に結合される。マスタ装置４は正極端子Ｔ２１と負極端子Ｔ２２との間に結合される。スレーブ装置３、マスタ装置４は電流Ｉ１，Ｉ２（蓄電池２の駆動電流）をそれぞれ流す。マスタ装置４は電流Ｉ２を流す期間と、スレーブ装置３が電流Ｉ１を流す期間とが一致するようにスレーブ装置３を制御する。蓄電池２から同時に電流Ｉ１、Ｉ２が流れるので、蓄電池２の容量が大きい場合にも測定装置１は放電特性を測定することが可能になる。たとえばスレーブ装置３およびマスタ装置４の各々の最大駆動電流が２０００［Ａ］であれば測定装置１は容量が４０００［Ａｈ］の蓄電池に対応可能である。

スレーブ装置３、マスタ装置４は同一の構成を有する。スレーブ装置３は電流駆動回路１０、電圧検出器１１、制御装置１２、および運転切換スイッチ１３を含む。マスタ装置４は電流駆動回路２０、電圧検出器２１、制御装置２２および運転切換スイッチ２３を含む。

電流駆動回路１０，２０はそれぞれ電流Ｉ１，Ｉ２を流す。正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間に電流駆動回路１０を結合するため電流ケーブルＣ１，Ｃ２が設けられる。正極端子Ｔ２１と負極端子Ｔ２２との間に電流駆動回路２０を結合するため電流ケーブルＣ３，Ｃ４が設けられる。このように蓄電池の複数の端子対に対応して複数の電流駆動回路がそれぞれ設けられる。また電流駆動回路１０，２０は電気的に絶縁されている。これにより電流ケーブルの誤接続によって端子間が短絡する可能性を低くすることができる。

電圧検出器１１は正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間の電圧を測定する。電圧検出器２１は正極端子Ｔ２１と負極端子Ｔ２２との間の電圧を測定する。正極端子Ｔ１１、負極端子Ｔ１２と電圧検出器１１との間には電圧プローブＰ１，Ｐ２が設けられる。同様に、正極端子Ｔ２１、負極端子Ｔ２２と電圧検出器２１との間には電圧プローブＰ３，Ｐ４が設けられる。

制御装置１２は制御装置２２から送られる開始信号ＳＩＧ１に応じて電流駆動回路１０の動作を開始させ、制御装置２２から送られる終了信号ＳＩＧ２に応じて電流駆動回路１０の動作を終了させる。なお、このように電流駆動回路１０の動作の制御を行なう動作状態（制御モード）を以後「スレーブモード」と称する。

制御装置２２は、電流駆動回路２０を所定期間（たとえば４５０［ｍｓｅｃ］）動作させ、かつ、その所定期間の開始時および終了時に、制御装置１２に対して開始信号ＳＩＧ１および終了信号ＳＩＧ２をそれぞれ出力する。なお、このように電流駆動回路２０の動作の制御を行なう制御モードを以後「マスタモード」と称する。

制御装置１２，２２は制御モードとしてスレーブモードとマスタモードとを有する。そして制御装置１２，２２は入力される設定情報に応じ、制御モードをスレーブモードとマスタモードとの間で切換える。つまり、図１におけるスレーブ装置３、マスタ装置４をそれぞれ「マスタ装置」、「スレーブ装置」として動作させることができる。

詳細に説明すると、制御装置１２の制御モードが「マスタモード」に設定され、制御装置２２の制御モードが「スレーブモード」に設定された場合、制御装置１２は所定期間、電流駆動回路１０を動作させるとともに、所定期間の開始時および終了時に制御装置２２に対して開始信号ＳＩＧ１および終了信号ＳＩＧ２をそれぞれ出力する。一方、制御装置２２は開始信号ＳＩＧ１に応じて電流駆動回路２０の動作を開始させ、終了信号ＳＩＧ２に応じて電流駆動回路２０の動作を終了させる。

運転切換スイッチ１３，２３はたとえば回転式のスイッチであり、作業者（ユーザ）がスレーブ装置３、マスタ装置４の各々を「スレーブ」、「マスタ」のいずれかに設定できるようになっている。各運転切換スイッチは「スレーブ」あるいは「マスタ」の設定を示す設定情報を出力する。制御装置１２，２２の各々は運転切換スイッチの設定が「スレーブ」であれば、入力される設定情報に応じて制御モードを「スレーブモード」に設定し、運転切換スイッチの設定が「マスタ」であれば、入力される設定情報に応じて制御モードを「マスタモード」に設定する。

このようにスレーブ装置３およびマスタ装置４は、スイッチの設定に応じて機能を切換えることができる。よって測定装置１を生産する際に「スレーブ装置」、「マスタ装置」の各々を分けて生産する必要がなくなるので、生産性が向上する。

スレーブ装置３は、さらに、保安回路１４、測定開始スイッチ１５、および非常停止スイッチ１６を含む。マスタ装置４は、さらに、保安回路２４、測定開始スイッチ２５、および非常停止スイッチ２６を含む。

保安回路１４，２４はスレーブ装置３およびマスタ装置４の少なくとも一方の異常を検知した場合には、制御装置１２による電流駆動回路１０の動作の制御および制御装置２２による電流駆動回路２０の動作の制御を停止させる。

保安回路１４はスレーブ装置３の異常を検知した場合には、制御装置１２による電流駆動回路１０の動作の制御を停止させるとともに保安回路２４に対して異常通知Ａ１を出力する。保安回路２４はマスタ装置４の異常を検知した場合には、制御装置２２による電流駆動回路２０の動作の制御を停止させるとともに保安回路１４に対して異常通知Ａ２を出力する。

また、保安回路１４は異常通知Ａ２を受けた場合に制御装置１２による電流駆動回路１０の動作の制御を停止させる。保安回路２４は異常通知Ａ１を受けた場合に制御装置２２による電流駆動回路２０の動作の制御を停止させる。

要するに、スレーブ装置３、マスタ装置４のいずれか一方に異常が生じた場合に、保安回路１４，２４の各々は制御装置１２による電流駆動回路１０の動作の制御および制御装置２２による電流駆動回路２０の動作の制御を停止させる。これにより測定装置１の安全性を高めることができる。

さらに、保安回路１４，２４は制御モードがスレーブ装置３とマスタ装置４との両方に制御モードとして「スレーブモード」または「マスタモード」のうちの同じモードが設定されている場合には、制御装置１２による電流駆動回路１０の動作の制御および制御装置２２による電流駆動回路２０の動作の制御を不可能にする。つまり、保安回路１４，２４は制御モードがスレーブ装置３とマスタ装置４とでそれぞれ「スレーブモード」および「マスタモード」に設定されている場合、制御装置１２による電流駆動回路１０の動作の制御および制御装置２２による電流駆動回路２０の動作の制御を可能にする。

保安回路１４において生成される識別情報ＩＤ１は制御モードが「スレーブモード」であることを示す情報である。一方、保安回路２４において生成される識別情報ＩＤ２は制御モードが「マスタモード」であることを示す情報である。保安回路１４，２４は生成した識別情報を交換し、識別情報ＩＤ１，ＩＤ２から２台の装置の一方が「スレーブ装置」であり、他方が「マスタ装置」であることを確認した場合にスレーブ装置３およびマスタ装置４がともに動作可能になる。よって測定装置１は正常に測定を行なうことができる。

なお、上述のように、スレーブ装置３が「マスタ装置」に設定され、マスタ装置４が「スレーブ装置」に設定された場合にも、保安回路１４，２４は識別情報に基づいて、２台の装置の一方が「スレーブ装置」であり、他方が「マスタ装置」であることを確認する。

なお、上述の「異常を検知した場合」とは、たとえば保安回路１４，２４が装置への電源供給が遮断されたことを検知した場合や、電流ケーブルや電圧プローブの誤接続を検知した場合、制御装置１２，２２間を接続する信号ケーブルが未接続であることを検知した場合などである。このような場合において動作が確実に行なわれるよう、保安回路１４，２４はメカスイッチやメカリレーにより構成されるリレーシーケンス回路により構成されることが好ましい。

また、後述するように制御装置１２，２２はマイクロコンピュータ（以下、マイコンとも称する）を含む。保安回路１４，２４がリレーシーケンス回路によって構成されることによって、マイクロコンピュータの負荷が低減する。よって、マイクロコンピュータの誤動作を防ぐことができる。

測定開始スイッチ１５，２５は作業者（ユーザ）が動作開始指示を与えるために操作するスイッチであり、たとえば押しボタン方式のスイッチである。作業者（ユーザ）の操作により測定開始スイッチが押されると、測定開始スイッチから動作開始指示が出力される。制御装置は制御モードがマスタモードの場合に、動作開始指示に応じて電流駆動回路の動作の制御を開始する。保安回路は、制御モードがマスタモードである場合には、測定開始スイッチの操作に応じて動作開始指示を制御装置に送る。しかし、保安回路は、制御モードがスレーブモードである場合には、測定開始スイッチの操作に拘らず、動作開始指示を制御装置に送らない。

すなわち、図１の場合にはユーザが測定開始スイッチ２５を押した場合に、測定開始スイッチ２５から保安回路２４を経由して制御装置２２に動作開始指示ＳＴが送られる。これにより制御装置２２は電流駆動回路２０の動作の制御を開始する。一方、ユーザが測定開始スイッチ１５を押した場合、保安回路１４によって測定開始スイッチ１５から制御装置１２への動作開始指示の伝達が遮断される。よって作業者の操作ミスによる誤動作を防ぐことができるので、測定装置１の安全性をより高めることができる。

非常停止スイッチ１６，２６は作業者が異常を検知したときに測定装置１の動作を強制的に停止させるためのスイッチである。作業者が非常停止スイッチ１６，２６のどちらか一方を押すと、その非常停止スイッチに対応する保安回路が装置を停止するとともに異常通知を送信することによってスレーブ装置３の動作およびマスタ装置４がともに停止する。

図２は、図１に示すスレーブ装置３の主要部の構成を説明するブロック図である。
図２を参照して、電流駆動回路１０および制御装置１２の構成を詳細に示す。電流駆動回路１０は、蓄電池２の正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間に並列に結合される複数の電磁開閉器３０Ａ〜３０Ｄと電磁開閉器３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに対応して直列に結合される電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄとを含む。制御装置１２は、マイコン４０と、ＤＡ（デジタルアナログ）変換器５０とを含む。

なお、本実施の形態では、電流駆動回路１０を４組の電磁開閉器３０Ａ〜３０Ｄと電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄとで構成したが、これ以外の複数組に対しても適応可能である。また、以下において、電磁開閉器３０Ａ〜３０Ｄおよび電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄを総称するときには、それぞれ符号３０および３５を用いて称する。

電磁開閉器３０Ａ〜３０Ｄは、マイコン４０から各々に入力される開閉信号Ａ〜Ｄに応じて開／閉状態となる。なお、開閉信号はデジタル信号であるため、アナログ信号に比べて増設が容易であり、開閉信号を複数化したことによるコストの負担は生じない。

電磁開閉器３０は、図示しない開閉器コイルに流れる電流によって生じた磁束が接極子を吸引することにより、開閉器接点（図示せず）が開閉される。閉状態となった電磁開閉器３０は、蓄電池２に電気的に結合され、蓄電池２からの駆動電流を対応する電流駆動部３５へと伝達する。

電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄは、蓄電池２の正極端子Ｔ１１と負極端子Ｔ１２との間に、電磁開閉器３０Ａ〜３０Ｄを介して並列に接続されており、蓄電池２の駆動電流（電流Ｉ１）は、電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄに分流される。電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄに流れる電流は、後述するように、ＤＡ変換器５０から出力されるアナログ信号である電流設定信号によって所定の電流値に設定される。

ここで、電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄは、互いに異なる電流設定範囲を有する。より詳細には、電流駆動部３５Ａ，３５Ｂは、０〜１５０［Ａ］の電流設定範囲を有する。電流駆動部３５Ｃは、０〜６００［Ａ］の電流設定範囲を有する。電流駆動部３５Ｄは、０〜１５００［Ａ］の電流設定範囲を有する。したがって、電流駆動部３５Ａ〜３５Ｄは、電流設定信号に応じて、上記の電流設定範囲内でそれぞれ所定の電流値に設定される。

このように、スレーブ装置３では、蓄電池２の駆動電流は、開閉信号に応じて閉状態となった電磁開閉器３０を経由し、対応する電流駆動部３５を設定された所定の電流値で流れる。

ここで、電磁開閉器３０の開閉動作を制御する開閉信号は、マイコン４０において、外部から入力される目標電流設定値に基づいて生成される。例えば、目標電流設定値が２５０［Ａ］であれば、電磁開閉器３０Ａ，３０Ｂは、開閉信号Ａ，Ｂに応じて閉状態となり、電磁開閉器３０Ｃ，３０Ｄは、開閉信号Ｃ，Ｄに応じて開状態となる。これにより、駆動電流は、電磁開閉器３０Ａ，３０Ｂを介して、電流駆動部３５Ａ，３５Ｂへと流れる。

また、電流駆動部３５のそれぞれに流れる電流を設定する電流設定信号は、マイコン４０において、目標電流設定値からＤＡ変換器設定値が決定されると、ＤＡ変換器５０において、該設定値がアナログ変換されて生成される信号である。

なお、マスタ装置４の構成はスレーブ装置３の構成と同様である。具体的には、図２において電流駆動回路１０および制御装置１２をそれぞれ電流駆動回路２０および制御装置２２と置き換え、正極端子Ｔ１１および負極端子Ｔ１２をそれぞれ正極端子Ｔ２１および負極端子Ｔ２２に置き換え、電流Ｉ１を電流Ｉ２に置き換えると、マスタ装置４の構成に等しくなる。よって、マスタ装置４の構成に関する詳細な説明は以後繰り返さない。

図３は、図１の測定装置１の処理フローを説明する図である。
なお、測定に必要なすべての設定が正しく行なわれており、異常が生じないものとして以下の説明を行なう。すなわち、スレーブ装置３の運転切換スイッチ１３は「スレーブ」に設定され、マスタ装置４の運転切換スイッチ２３は「マスタ」に設定されている。また、スレーブ装置３、マスタ装置４の各々の端子は、蓄電池２の端子に正しく接続されている。さらに、測定開始スイッチ１５，２５および非常停止スイッチ１６，２６はともにオフ状態になっている。

図３を参照して、スレーブ装置３、マスタ装置４とも同様のフローに従って処理を行なう。まず、マスタ装置４およびスレーブ装置３に電源が投入される。するとマスタ装置４およびスレーブ装置３は「識別処理」を行なう（ステップＳ１Ｍ，Ｓ１Ｓ）。この「識別処理」において、保安回路１４は識別情報ＩＤ１を生成して内部に保存し、保安回路２４は識別情報ＩＤ２を生成して内部に保存する。保安回路１４，２４は識別情報ＩＤ１，ＩＤ２を交換する。保安回路２４は識別情報ＩＤ１，ＩＤ２の各々が示す制御モード（すなわち「スレーブモード」および「マスタモード」）から自機（マスタ装置４）と相手機（スレーブ装置３）の各々の運転切換スイッチの設定が正常と判定する。なお、スレーブ装置３側でも同様に、保安回路１４は識別情報ＩＤ１，ＩＤ２の各々が示す制御モードから自己（スレーブ装置３）と相手（マスタ装置４）の運転切換スイッチ１３の設定が正常と判定する。

次に、マスタ装置４およびスレーブ装置３は「自己診断処理」を行なう（ステップＳ２Ｍ，Ｓ２Ｓ）。この「自己診断処理」においては、主に蓄電池２の正極端子および負極端子とマスタ装置（およびスレーブ装置）との間との間に配設される電流ケーブルおよび電圧プローブの接続が正常であるか否かを診断する。

たとえば保安回路１４，２４の各々は電圧プローブの２端子間電圧や電流ケーブルの２端子間電圧が所定の範囲内（たとえば１．０Ｖ以上２．５Ｖ未満）に含まれるときに接続が正常であると判定し、２端子間電圧が所定の範囲に含まれない場合には接続が異常である（誤接続や未接続が発生している）と判定する。スレーブ装置３において電流ケーブルの接続と電圧プローブの接続とが正常であれば、制御装置１２は電流駆動回路１０の動作の制御が可能な状態になる。また、マスタ装置４において電流ケーブルの接続と電圧プローブの接続とが正常であれば、制御装置２２は電流駆動回路２０の動作の制御が可能な状態になる。

この後、作業者によりマスタ装置４の測定開始スイッチ２５が押され、マスタ装置４の制御装置２２には測定開始スイッチ２５からの動作開始指示ＳＴが入力される。すると制御装置２２は「測定準備処理」を行なう（ステップＳ３Ｍ）。また、スレーブ装置３の制御装置１２は制御装置２２から送られる「スイッチオン情報」に応じて「測定準備処理」を行なう（ステップＳ３Ｓ）。この「測定準備処理」において、制御装置１２，２２は通信状態をテストしたり、内部に設けられたメモリに記憶されている情報をクリアしたりする。

続いて、マスタ装置４およびスレーブ装置３は「測定処理」を行なう（ステップＳ４Ｍ，Ｓ４Ｓ）。なお、測定処理の詳細については後述する。

続いて、マスタ装置４およびスレーブ装置３は「データ転送処理」を行なう（ステップＳ５Ｍ，Ｓ５Ｓ）。「データ転送処理」において、制御装置１２は内部に蓄積したデータを制御装置２２に転送する。データ転送処理が終了すると、マスタ装置４およびスレーブ装置３は全体の処理を終了する。なお、制御装置２２に記憶されるデータは、たとえばパーソナルコンピュータによって読み出される。

図４は、図３のステップＳ４Ｍにおける測定処理のフローを説明する図である。
図４を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ１１において、制御装置１２はスレーブ装置に対して開始信号ＳＩＧ１を送る。次にステップＳ１２において制御装置１２は開閉信号を電磁開閉器３０に送信して電磁開閉器３０を閉じる。また、電流駆動部３５に電流設定信号を送り、蓄電池の駆動電流を設定する。

ステップＳ１３において、制御装置２２は駆動電流の大きさが目標電流設定値に等しくなるよう電流駆動回路２０を駆動する。また、制御装置２２は電圧検出器２１から蓄電池の端子間の電圧を示す値を取得して内部に記憶する。ステップＳ１４において制御装置２２はタイマチェック、すなわち開始信号ＳＩＧ１を送信してからの経過時間のチェックを行なう。ステップＳ１５において制御装置２２は所定の放電時間（４５０［ｍｓｅｃ］）が経過したと判定する場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、ステップＳ１６において、制御装置１２に対し終了信号ＳＩＧ２を送る。一方、所定の放電時間が未だ経過していない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、再びステップＳ１３において制御装置２２は電圧検出器２１から測定結果を取得する。

ステップＳ１７において制御装置２２は開閉信号を電磁開閉器３０に送り、電磁開閉器３０を開放する。電磁開閉器３０が開放するとマスタ装置４での測定処理は終了する。

図５は、図３のステップＳ４Ｓに示す測定処理のフローを説明する図である。
図５を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ２１において、制御装置１２は制御装置２２から開始信号ＳＩＧ１を受ける。

ステップＳ２２，Ｓ２３での処理は図４のステップＳ１２，Ｓ１３での処理とそれぞれ同様である。ステップＳ２２において制御装置１２は電磁開閉器３０を閉じる。ステップＳ２３において制御装置１２は電圧検出器１１から電圧値を取得する。

ステップＳ２４において制御装置１２は制御装置２２から終了信号ＳＩＧ２が入力されたか否かを判定する。制御装置１２は終了信号ＳＩＧ２が入力されたと判定する（ステップＳ２４においてＹＥＳ）と、ステップＳ２５において、電磁開閉器３０を開放する。一方、制御装置２２は終了信号ＳＩＧ２がまだ入力されていないと判定する場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、再びステップＳ２３において電圧検出器１１から測定結果を取得する。

ステップＳ２５において電磁開閉器３０が開放するとスレーブ装置３での測定処理は終了する。

なお、上述の説明ではマスタ装置に接続されるスレーブ装置の台数が１台であるとしたが、蓄電池の端子対の数に応じてスレーブ装置の台数を増やしてもよい。本実施の形態の蓄電池放電特性測定装置は、スレーブ装置の台数を増やすことによって、さらに大容量の蓄電池の放電特性を測定することができる。

また、上述の説明では運転切換スイッチにより、測定装置１に含まれる２台の装置のそれぞれを「マスタ装置」および「スレーブ装置」の一方および他方に設定できるとした。従来の測定装置との互換性を図るため、たとえば運転切換スイッチが「単独」に設定されている場合にはマスタ装置（またはスレーブ装置）は単独で蓄電池の放電特性を測定することができるよう構成されていてもよい。

すなわち制御装置１２，２２の各々は、制御モードとして、単独で電流駆動回路１０（電流駆動回路２０）の動作の制御を行なう単独動作モードをさらに有する。そして設定情報に応じ、制御装置１２，２２の各々は、制御モードをマスタモード、スレーブモードおよび単独動作モードの間で切換可能である。これにより蓄電池の容量が小さい場合には２台の装置のうち１台のみ用意するだけで測定を行なうことができる。以下、制御装置２２の制御モードが「単独動作モード」に設定されている場合の処理フローについて説明する。

図６は、単独動作モードでの処理フローを示す図である。
図６を参照して、ステップＳ３１〜Ｓ３４のそれぞれのステップにおける処理は図３に示すステップＳ１Ｍ〜Ｓ４Ｍにおける処理とほぼ同様であるが、装置が単独で動作するため、相手機との通信が行なわれない点で相違する。また、相手機が存在しないため、図３のステップＳ５Ｍにおける「データ転送処理」が行なわれない点で図６の処理フローは図３の処理フローと相違する。その他の点については図６の処理フローは図３の処理フローと同様であるので以後の説明は繰り返さない。

以上のように、本実施の形態によれば、蓄電池の容量が大きい場合にも放電特性を測定することが可能になる。また、本実施の形態によれば、測定装置に含まれる２台の装置を運転選択スイッチによって「マスタ装置」、「スレーブ装置」とそれぞれ設定し、マスタ装置側での操作（測定開始スイッチを押すこと）によって蓄電池の放電特性の測定が実行されるため、測定を簡単に行なうことができるとともに、安全性を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、測定を行なう際にはマスタ装置の制御装置（マイクロコンピュータ）とスレーブ装置の制御装置（マイクロコンピュータ）との間で信号を伝送するので、マスタ装置とスレーブ装置とでほぼ同時に測定を開始することができる。リレーを用いた回路によって測定処理を行なう場合、たとえば２つの回路間で１０〜２０［ｍｓｅｃ］程度の誤差が生じる。全体の放電時間が４５０［ｍｓｅｃ］であるので、１０〜２０［ｍｓｅｃ］の誤差は無視できない。一方、本実施の形態ではマイクロコンピュータ間で高速に信号を伝送するので、誤差をたとえば０．２［ｍｓｅｃ］以下に抑えることができる。

さらに、本実施の形態では、マスタ装置およびスレーブ装置の各々に保安回路が設けられる。２つの保安回路のいずれか一方が異常を検知すると、保安回路はマスタ装置およびスレーブ装置の両方の動作を停止させる。これにより測定装置の安全性を確保できる。また、測定処理以外の処理を保安回路が行なうことにより、制御装置の負荷を低減することができる。

さらに、本実施の形態では、２つの保安回路はリレーシーケンス回路により構成される。これにより、電源遮断時にも２つの保安回路は動作可能であるので安全性を高めることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態の蓄電池放電特性測定装置の構成を示す概略図である。 図１に示すスレーブ装置３の主要部の構成を説明するブロック図である。 図１の測定装置１の処理フローを説明する図である。 図３のステップＳ４Ｍにおける測定処理のフローを説明する図である。 図３のステップＳ４Ｓに示す測定処理のフローを説明する図である。 単独動作モードでの処理フローを示す図である。 従来の測定装置の構成を概略的に示す回路図である。 従来の測定装置において生じ得る誤接続の問題を説明する図である。 従来の測定装置に電磁開閉器を設置した構成の一例を説明する図である。

符号の説明

１，１０１ 測定装置、２，１０２ 蓄電池、３ スレーブ装置、４ マスタ装置、１０，２０，１１０ 電流駆動回路、１１，２１，１１１ 電圧検出器、１２，２２，１１２ 制御装置、１３，２３ 運転切換スイッチ、１４，２４ 保安回路、１５，２５ 測定開始スイッチ、１６，２６ 非常停止スイッチ、３０Ａ〜３０Ｄ 電磁開閉器、３５Ａ〜３５Ｄ 電流駆動部、４０ マイコン、５０ ＤＡ変換器、１１３Ａ〜１１３Ｄ 電磁開閉器、１１４ 電流検出器、Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１０１〜Ｃ１０４ 電流ケーブル、Ｐ１〜Ｐ４ 電圧プローブ、Ｓ１Ｍ〜Ｓ５Ｍ，Ｓ１Ｓ〜Ｓ５Ｓ，Ｓ１１〜Ｓ３４ ステップ、Ｔ１１，Ｔ２１，ＴＡ 正極端子、Ｔ１２，Ｔ２２，ＴＢ 負極端子。

Claims (7)

1. 蓄電池の放電特性を測定する蓄電池放電特性測定装置であって、
   前記蓄電池は、互いに電気的に接続される第１および第２の正極端子と、前記第１および第２の正極端子に対応してそれぞれ設けられ、互いに電気的に接続される第１および第２の負極端子とを有し、
   前記蓄電池放電特性測定装置は、
   前記第１の正極端子と前記第１の負極端子との間に結合され、前記蓄電池の放電時に第１の駆動電流を流すスレーブ装置と、
   前記第２の正極端子と前記第２の負極端子との間に結合され、前記放電時に第２の駆動電流を流し、かつ、前記第２の駆動電流を流す期間と前記スレーブ装置が前記第１の駆動電流を流す期間とが一致するよう前記スレーブ装置を制御するマスタ装置とを備える、蓄電池放電特性測定装置。
2. 前記スレーブ装置および前記マスタ装置の各々は、
   対応する正極端子と対応する負極端子との間で駆動電流を流す電流駆動回路と、
   前記電流駆動回路の動作の制御を行なう制御モードとして、スレーブモードとマスタモードとを有する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、入力される設定情報に応じて前記制御モードを前記スレーブモードと前記マスタモードとの間で切換え、前記制御モードが前記スレーブモードの場合には、開始信号に応じて前記電流駆動回路の動作を開始させ、終了信号に応じて前記電流駆動回路の動作を終了させ、前記制御モードが前記マスタモードの場合には、前記電流駆動回路を所定期間動作させ、かつ、前記所定期間の開始時および終了時に前記開始信号および前記終了信号をそれぞれ出力する、請求項１に記載の蓄電池放電特性測定装置。
3. 前記制御装置は、前記制御モードとして、単独で前記電流駆動回路の動作の制御を行なう単独動作モードをさらに有し、前記設定情報に応じて前記制御モードを前記マスタモード、前記スレーブモードおよび前記単独動作モードの間で切換える、請求項２に記載の蓄電池放電特性測定装置。
4. 前記スレーブ装置および前記マスタ装置の各々は、
   前記スレーブ装置および前記マスタ装置の少なくとも一方に異常が生じたことを検知した場合に、前記制御装置による前記電流駆動回路の動作の制御を停止させる保安回路をさらに含む、請求項２に記載の蓄電池放電特性測定装置。
5. 前記保安回路は、前記スレーブ装置および前記マスタ装置において前記制御モードが前記スレーブモードおよび前記マスタモードにそれぞれ設定されている場合には、前記制御装置による前記電流駆動回路の動作の制御を可能にし、前記スレーブ装置および前記マスタ装置の両方に前記制御モードとして前記スレーブモードまたは前記マスタモードのうちの同じモードが設定されている場合には、前記制御装置による前記電流駆動回路の動作の制御を不可能にする、請求項４に記載の蓄電池放電特性測定装置。
6. 前記制御装置は、前記制御モードが前記マスタモードの場合には、動作開始指示の入力に応じて前記電流駆動回路の動作の制御を開始し、
   前記スレーブ装置および前記マスタ装置の各々は、
   ユーザが前記動作開始指示を与えるために操作する開始スイッチをさらに含み、
   前記保安回路は、前記制御モードが前記マスタモードである場合には、前記開始スイッチの操作に応じて前記動作開始指示を前記制御装置に送り、前記制御モードが前記スレーブモードである場合には、前記開始スイッチの操作に拘らず前記動作開始指示を前記制御装置に送らない、請求項４に記載の蓄電池放電特性測定装置。
7. 前記保安回路は、リレーシーケンス回路である、請求項４に記載の蓄電池放電特性測定装置。

Images