JP2012002577A - 試験装置と試験方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】限られたメモリ容量を有効に活用し、異常発生時前後の装置状態と試験状態等を示すログデータを極めて効率的に記録することが可能な試験装置と試験装置のログデータ記録方法とを提供することを目的とする。
【解決手段】複数のユニットから構成されて、各ユニットの状態と各ユニット間の通信の状態とを常時監視しつつ、試料に対する試験プログラムが遂行される試験装置において、各ユニットの状態と各ユニット間の通信の状態とのすくなくともいずれか一方が状態変化した場合に、そのログデータをメモリに記録する試験装置とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、必要なログデータを適切に記録する試験装置と試験方法とに関する。
二次電池の充放電試験装置を典型例とする試験装置は、試験遂行中の試験データに加えてログデータを順次記録するものが知られている。ログデータを記録しておけば、試験中に試験装置等に予期せぬ異常が生じたような不測の事態においても、異常発生時の試験装置の状態について手がかりを取得できることが期待できる。
一般に、各種試験装置は、数日〜数週間程度以上の長期にわたって、蓄電池等の試験対象試料について、電気的特性の変化や耐久性等をする場合が多い。このため、数ミリ秒程度の短時間毎に、ログデータ等装置の状態を示すデジタルデータを記憶するものとすれば、ログデータのデータ量が極めて増大する。
特開2007−295760号公報
試験装置が何ら異常なく試験遂行している期間については、試験装置の状態等を把握するためのログデータは必要とされない。必要とされないログデータを大量に記憶しておくことは、メモリ容量の無駄を生じるだけでなく、データ解析時に目的とする情報のソート抽出に過剰な工数を要するなどスループットの低下の原因となる。
一方でひとたび試験装置に異常が発生した場合には、その異常発生時前後における装置状態について、可能な限り詳細な装置状態を把握することが求められ、精緻なログデータが必要とされる。そして、異常発生時前後の精緻な情報により、異常発生のメカニズムや原因が特定し易くなり、異常発生を低減させることにつながるといえる。
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、限られたメモリ容量を有効に活用し、異常発生時前後の装置状態と試験状態等を示すログデータを極めて効率的に記録することが可能な試験装置と試験装置のログデータ記録方法とを提供することを目的とする。
本発明の試験装置は、複数のユニットから構成されて、各ユニットの状態と各ユニット間の通信の状態とを常時監視しつつ、試料に対する試験プログラムが遂行される試験装置において、各ユニットの状態と各ユニット間の通信の状態とのすくなくともいずれか一方が状態変化した場合に、そのログデータをメモリに記録することを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、好ましくはメモリが、無停電電源によりバックアップされており、ログデータは、状態変化の発生時刻と共にメモリに記録されることを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、さらに好ましくは試験装置に異常が発生し試験プログラムの遂行が停止された場合に、停止前のログデータの記録状況に基づいて、停止後のログデータの記憶データ量を決定することを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、さらに好ましくは試験装置に異常が発生し試験プログラムの遂行が停止された時のログデータをメモリに記録することを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、さらに好ましくは試験プログラムの遂行が停止された場合に、停止後のログデータの記憶データ量は、異常が発生を検出した時間を基準として決定することを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、さらに好ましくはログデータがメモリからバックアップメモリへと転送される場合に、バックアップメモリへログデータの転送が完了するまでの間は、試験装置に異常が検知された場合においても、転送動作を中断せずに継続することを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、さらに好ましくはメモリからバックアップの為の転送が可能な少なくとも二つのバックアップメモリを備えることを特徴とする。
また、本発明の試験装置は、さらに好ましくは転送動作が、試験プログラムの遂行とは独立して実行可能であることを特徴とする。
また、本発明の試験方法は、上述のいずれかに記載される試験装置を用いた試料の試験方法であって、試験装置の状態データを取得する工程と、前回取得した状態データと今回取得した状態データとに差異がある場合に今回取得した状態データを取得時刻を含むログデータとして記録し、前回取得した状態データと今回取得した状態データとに差異がない場合に今回取得した状態データを記録しない工程とを有することを特徴とする。
また、本発明の試験方法は、好ましくは試験装置の異常が検知された場合に、異常の検知後に記録するべきログデータの最大データ容量を算出する工程と、ログデータを記録しようとする場合に、異常の検知後に既に記録したデータ容量が最大データ容量より小さければログデータを記録し、異常の検知後に既に記録したデータ容量が最大データ容量より小さくなければログデータを記録しないことを特徴とする。
また、本発明の試験方法はさらに好ましくは、ログデータには、ログデータを管理するための管理番号が含まれることを特徴とする。
また、本発明の試験方法はさらに好ましくは、ログデータには、少なくとも試料の電圧と電流と温度と圧力との情報が含まれることを特徴とする。試験装置が、例えばウォッチドグタイマや電流メータリレーや電圧メータリレーや温度メータリレーを備える場合には、これらのハイまたはローからなるデジタルデータ出力を試験装置デジタルデータ取得部でログデータとして取り込んでもよい。
また、本発明の試験方法はさらに好ましくは、ログデータには、試料を監視する電圧メータリレーと電流メータリレーと温度メータリレー、及びウォッチドグタイマ、に対応して生成されたデジタル情報が含まれてもよい。
本発明により、限られたメモリ容量を有効に活用し、異常発生時前後の装置状態と試験状態等を示すログデータを極めて効率的に記録することが可能な試験装置と試験装置のログデータ記録方法とを実現できる。
実施形態の試験装置の概要を説明するブロック図である。 状態情報記憶制御部の機能について詳細に説明するブロック図である。 異常後記憶データ容量算出部が遂行する処理について説明する概念図である。 本実施形態の状態情報保存部を適用可能な充放電試験装置について概要を説明するブロック図である。 正常動作時の試験装置が状態情報を記憶するか否かの判断処理フローについて説明する図である。 試験装置が何らかの異常を発報した場合の状態情報の記憶処理について説明するフローチャート図である。
蓄電池等の充放電試験装置を典型例とする各種試験装置は、試験対象試料を試験するための試験プログラムの遂行中に不測の異常事態が生じると、試験プログラムの遂行を停止する場合がある。
また、試験装置は、異常事態が生じた場合には、試験プログラムの遂行を停止するだけではなく、アラームを発報するなどしてオペレータに異常が生じたことを通報する。異常事態の発生原因を解析する必要がある場合に、オペレータは、試験装置に記録されたログデータを参照しながら、原因を推測しまたは特定する。
本実施形態で説明する試験装置は、異常発生時点の前後におけるログデータや機器内の機能動作状態を示す各種デジタルデータを、適切にかつ有限のメモリ容量を無駄にすることなく効率的に記録する。
このため、異常発生前後のログデータの把握および解析が容易となり、これにより試験装置の稼働状態や使用状態を的確に把握でき、迅速な故障要因の推定が可能となる。
図1は、実施形態の試験装置1000の概要を説明するブロック図である。試験装置1000は、不図示の試験試料の電圧や電流や温度や圧力等の計測データを取り込む計測ユニット200と、試験装置1000の動作状態を示す各種デジタルデータを取得する試験装置デジタルデータ取得部500とを備える。
また、試験装置1000は、試験装置1000の機能障害等の異常の発生を検知し、アラートを発報する等によりオペレータに通報したり、試験プログラムの遂行を停止または中断する装置異常通報部300を備える。
また、試験装置1000は、試験プログラムの遂行を初期化するとともに、試験装置1000の動作状態を電源投入時の状態へと初期化するためのリセット信号を出力するリセット信号生成部400を備える。
また、試験装置1000は、計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とで各々取得された試験装置1000の状態情報を保存処理する状態情報保存部100を備える。状態情報保存部100は、試験装置1000の動作電源とは異なる別途個別の無停電電源600により電源バックアップが為されている。
また、状態情報保存部100は、計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とで取得した状態情報を、記憶する状態情報記憶部130と、状態情報記憶部130への書き込みを制御する状態情報記憶制御部110とを備える。状態情報記憶部130は、時間的に古いデータに対して順次上書きしていくことで最新の記憶データを残存させる循環バッファ等としてもよい。
また、状態情報保存部100は、装置異常通報部300が通報する試験装置1000の動作異常等をトリガとして、トリガ後に記録するべき状態情報のデータ容量を算出する異常後記憶データ容量算出部120を備える。
異常後記憶データ容量算出部120は、状態情報記憶部130の有限の記憶可能容量を、異常の解析等に必要となる異常発生前後について異常発生時を基準として最適となるように配分できるように、異常発生後の状態情報記録量を算出する。
また、状態情報保存部100は、状態情報記憶部130に記録された状態情報を、定期的またはオペレータからの指示等により、HDD(1)150(1)とHDD(2)150(2)とのいずれかに切り替えてバックアップ記憶するバックアップメモリ選択切換部140を備える。
また、状態情報保存部100は、バックアップメモリであるHDD(1)150(1)とHDD(2)150(2)との動作状態に異常があるか否かを検知するバックアップメモリ状態検出部160を備える。
バックアップメモリ状態検出部160は、検出したHDD(1)150(1)とHDD(2)150(2)との動作状態をバックアップメモリ選択切換部140にフィードバックし、HDD(1)150(1)とHDD(2)150(2)とのうちいずれか適切な一方を選択させる。例えば、バックアップメモリ状態検出部160がHDD(1)150(1)に障害が生じたことを検出すれば、バックアップメモリ選択切換部140はその検出結果に基づいてHDD(2)150(2)をバックアップメモリ先として選択する。
また、バックアップメモリ状態検出部160は、HDD(1)150(1)とHDD(2)150(2)とのうちいずれか一方がバックアップ書き込み中である場合には、リセット待機信号生成部170に試験装置1000のリセットを待機させるコマンドを生成させ、これにより、リセット信号生成部400はリセット信号の出力を待機する。すなわち、試験装置1000は、状態情報記憶部130に記録された状態情報をバックアップメモリへと転送する期間中においては、仮に何らかの理由で試験装置1000自体をリセットする状況が生じた場合においても、当該バックアップが完了するまでの間はリセットを待機し、確実かつ安全に状態情報のバックアップ処理を遂行することができる。
図2は、状態情報記憶制御部110の機能について詳細に説明するブロック図である。図2に示すように、状態情報記憶制御部110は、計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とから入力された試験装置1000の状態情報を、前回に記憶した状態情報と比較する状態情報比較部111を備える。このため、状態情報記憶制御部110は、前回記憶した状態情報を一時的に記憶しておく状態情報一時記憶部112を備える。
また、状態情報記憶制御部110は、異常後記憶データ容量算出部120により算出されたデータ量だけ異常後のデータ記録を遂行させる書き込み指示部113を備える。また、状態情報比較部111は、比較処理の結果、前回と今回とで状態情報に差異が存在する場合に、書き込み指示部113に対して書き込み許可を付与する。
また、書き込み指示部113は、異常検知後の状態情報記憶部130への書き込み総容量を積算する書き込み容量積算部114を備える。また、書き込み指示部113は、異常後記憶データ容量算出部120が算出した書き込み可能最大容量と、書き込み容量積算部114が積算した異常後の総書き込み容量とを比較し、総書き込み容量が書き込み可能最大容量となるまで状態情報記憶部130に記録する書き込み容量比較部115を備える。
図3は、異常後記憶データ容量算出部120が遂行する処理について説明する概念図である。図3においては、横軸を時刻順に順次付与された管理番号としているが、横軸をデータ取得時刻としてもよい。
異常後記憶データ容量算出部120は、装置異常通報部300が試験装置1000の異常を通報すると、その直近に状態情報記憶部130に記録した各状態情報の時間間隔について、図3(a)〜(b)の三つのパターンのいずれに該当するのかを判断する。
図3(a)は、最新の状態情報(グラフ右側)となるにつれて記憶した状態情報の時間間隔が次第に大きくなる場合について説明するものであり、状態情報のデータ変化が次第に収束していく状況であることが推定される状態を示すものと理解できる。従って、異常通知後についても、この傾向が継続しその後は比較的少ない状態情報の記録量で必要十分であるものと予想できる。
また、図3(c)は、最新の状態情報となるにつれて記憶した状態情報の時間間隔が次第に小さくなる場合について説明するものであり、状態情報のデータ変化が次第に頻発していく状況であることが推定される状態を示すものと理解できる。従って、異常通知後についても、この傾向が継続し、より多くの状態情報を記録するための記録容量が必要となるものと予想できる。
ここで、状態情報記憶制御部110は、所望のサンプリングタイムで順次取得される試験装置1000の状態情報について、前回に記録した状態情報と差異がある場合にのみ、時刻データと共に状態情報記憶部130に記録する。このため、順次記録されたデータ間の時間間隔が長いということは、その間は状態情報に変化が生じなかったということを意味するものとなるので、比較的試験装置1000の動作状況が安定していると理解できる。
図3(b)は、ほぼ一定間隔で状態情報が順次記録されてきた状態を説明する図であり、ちょうど図3(a)と図3(b)との折衷程度となるので、異常通知後の状態情報についても一定間隔で取得されるものと推測される。図4は、本実施形態の状態情報保存部100を適用可能な充放電試験装置4000について概要を説明するブロック図である。
また、図5は、正常動作時の試験装置1000が状態情報を記憶するか否かの判断処理フローについて説明する図である。以下、図5に示す各ステップごとに試験装置1000の判断処理について順次説明する。
(ステップS510)
計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とが取得した試験装置1000の状態情報を、状態情報記憶制御部110が取り込む。計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とは、例えば10ミリ秒程度の比較的短いサンプリングタイムで状態情報を取得することができる。また、状態情報記憶制御部110は、上述のサンプリングタイムと同じかそれよりも長いインターバルごとに、計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とから状態情報を取り込むこととしてもよい。
(ステップS520)
計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とから取り込んだ状態情報は、状態情報比較部111に入力される。状態情報比較部111は、状態情報一時記憶部112に前回状態情報記憶部130に記憶した状態情報があるか否かを検証し、ある場合にはステップS530へと進み、ない場合にはステップS540へと進む。
(ステップS530)
状態情報比較部111は、状態情報一時記憶部112に記憶されている前回の保存データを取り込み、今回計測ユニット200と試験装置デジタルデータ取得部500とから取り込んだ状態情報と比較する。
差異があればステップS540へと進み、差異がなければステップS510へと戻る。
(ステップS540)
書き込み指示部113は、状態情報比較部111から記憶するべき状態情報を取り込み、取り込んだ状態情報を状態情報記憶部130へと書き込んで記憶させる。状態情報記憶部130が循環バッファである場合であって状態情報記憶部130の記憶可能残容量がない場合には、書き込み指示部113は状態情報記憶部130の最初のアドレスに戻り、すなわち最も古いデータに対して上書き処理をすることで順次新しい状態情報を書き込み処理する。
図5において説明したように、試験装置1000は、監視している状態情報に変化が生じた場合にのみ状態情報を記憶し、監視している状態情報に変化がない場合には状態情報を記憶しない。このため、必要な状態情報については確実に記録しておくとともに、不要な定常状態の状態情報については記憶せずに、有限のメモリ容量を有効に活用することが可能となる。
また、図6は、試験装置1000が何らかの異常を発報した場合の状態情報の記憶処理について説明するフローチャート図である。以下、図6に示す各ステップごとに順次異常発報時の記憶処理について説明する。
(ステップS610)
異常後記憶データ容量算出部120は、試験装置1000が異常状態を発報したか否かを判断する。試験装置1000が異常状態を検知した場合にはステップS620へと進み、試験装置1000が異常状態を検知しない場合にはステップS610で待機する。
ここで、試験装置1000は、異常を検出するために監視している各状態情報について予期せぬ変動があった場合に、ただちに異常を発報することはなく、数十ミリ秒〜数百ミリ秒程度の間は、予期せぬ変動の継続有無を確認してから異常状態を示す発報を出力することが好ましい。これにより、サージ等のノイズ成分に起因して誤った異常の発報処理が為される畏れを低減できる。
(ステップS620)
異常後記憶データ容量算出部120は、異常発報後に継続して記録するべき最大データ容量(A)を、図3のようにパターン分けすることにより算出する。ここで、異常発報前後の状態情報のデータについて、異常原因の解析等に必要となる状態情報をより多く状態情報記憶部130に記憶させ、定常状態で比較的安定していると思われる状態情報については記憶しないことで、状態情報記憶部130のメモリ容量を有効に活用する。
(ステップS630)
書き込み指示部113は、状態情報比較部111から書き込みの許可が指示されたか否かを判断する。状態情報比較部111から書き込みの許可が指示された場合には、ステップS640へと進み、状態情報比較部111から書き込みの許可が指示されなかった場合には、ステップS630で待機する。
(ステップS640)
書き込み指示部113は、異常発報後に書き込み容量積算部114において積算された書き込み済データ容量があるか否かを判断する。異常発報後に書き込み容量積算部114において積算された書き込み済データ容量(B)がある場合には、ステップS650へと進み、異常発報後に書き込み容量積算部114において積算された書き込み済データ容量(B)がない場合には、ステップS660へと進む。
(ステップS650)
書き込み容量比較部115は、異常発報後に継続して記録するべき最大データ容量(A)が、異常発報後に書き込み容量積算部114において積算された書き込み済データ容量(B)よりも大きいか否かを判断する。
異常発報後に継続して記録するべき最大データ容量(A)が、異常発報後に書き込み容量積算部114において積算された書き込み済データ容量(B)よりも大きい場合には、ステップS660へと進む。また、異常発報後に継続して記録するべき最大データ容量(A)が、異常発報後に書き込み容量積算部114において積算された書き込み済データ容量(B)よりも大きくない場合には、このフロー処理を終了する。
(ステップS660)
書き込み指示部113は状態情報記憶部130に記憶するべき状態情報を伝送し、状態情報記憶部130はこれを記憶する。また、書き込み指示部113は状態情報一時記憶部112に記憶するべき状態情報を伝送し、状態情報一時記憶部112はこれを記憶する。状態情報一時記憶部112は、一回分の状態情報を一時的に記憶するだけの比較的ちいさな記憶容量の揮発性メモリで構成することができる。
(ステップS670)
書き込み容量積算部114は、今回新たに記憶した状態情報のデータ量を、書き込み済データ容量(B)に追加して積算する。このステップS670での処理が完了すれば、ステップS630へと戻る。
上述したように実施形態で説明した試験装置1000は、異常が発報された時点を基準にして、その後どの程度のデータ量の状態情報を記録するべきかを、異常が発報される直前に記録された状態情報の時間間隔の傾向を分析することにより、決定する。これにより、必要な状態情報であるか否かの推測が可能となり、必要な状態情報についてより的確にメモリ資源を割り当てて、記録することが可能な試験装置1000を実現できる。
また、実施形態で説明した試験装置と試験方法とは、実施形態での説明に限定されることはなく、開示する技術思想の範囲内で適宜変更したり、公知の技術と組み合わせて適用してもよい。
また、上述した実施形態における試験装置と試験方法とは、自明な範囲で適宜その構造や構成を変更して用いることができ、試験試料も電池に限られることはない。
本発明は、試料を試験する試験装置や電源、その他の一般装置等に幅広く適用できる。
100・・状態情報保存部、110・・状態情報記憶制御部、120・・異常後記憶データ容量算出部、130・・状態情報記憶部、200・・計測ユニット、300・・装置異常通報部、400・・リセット信号生成部、500・・試験装置デジタルデータ取得部、600・・無停電電源。

Claims (13)

  1. 複数のユニットから構成されて、各ユニットの状態と各ユニット間の通信の状態とを常時監視しつつ、試料に対する試験プログラムが遂行される試験装置において、
    前記各ユニットの状態と前記各ユニット間の通信の状態とのすくなくともいずれか一方が状態変化した場合に、そのログデータをメモリに記録する
    ことを特徴とする試験装置。
  2. 請求項1に記載の試験装置において、
    前記メモリは、無停電電源によりバックアップされており、
    前記ログデータは、前記状態変化の発生時刻と共に前記メモリに記録される
    ことを特徴とする試験装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の試験装置において、
    前記試験装置に異常が発生し前記試験プログラムの遂行が停止された場合に、停止前の前記ログデータの記録状況に基づいて、停止後の前記ログデータの記憶データ量を決定する
    ことを特徴とする試験装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の試験装置において、
    前記試験装置に異常が発生し前記試験プログラムの遂行が停止された時の前記ログデータを前記メモリに記録する
    ことを特徴とする試験装置。
  5. 請求項3に記載の試験装置において、
    前記試験プログラムの遂行が停止された場合に、停止後の前記ログデータの前記記憶データ量は、前記異常が発生を検出した時間を基準として決定する
    ことを特徴とする試験装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の試験装置において、
    前記ログデータが前記メモリからバックアップメモリへと転送される場合に、
    前記バックアップメモリへ前記ログデータの転送が完了するまでの間は、前記試験装置に異常が検知された場合においても、前記転送動作を中断せずに継続する
    ことを特徴とする試験装置。
  7. 請求項6に記載の試験装置において、
    前記メモリからバックアップの為の転送が可能な少なくとも二つのバックアップメモリを備える
    ことを特徴とする試験装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の試験装置において、
    前記転送動作は、前記試験プログラムの遂行とは独立して実行可能である
    ことを特徴とする試験装置。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載される試験装置を用いた試料の試験方法であって、
    前記試験装置の状態データを取得する工程と、
    前回取得した前記状態データと今回取得した前記状態データとに差異がある場合に前記今回取得した状態データを取得時刻を含むログデータとして記録し、前回取得した前記状態データと今回取得した前記状態データとに差異がない場合に前記今回取得した状態データを記録しない工程と、を有する
    ことを特徴とする試験方法。
  10. 請求項9に記載される試験方法において、
    前記試験装置の異常が検知された場合に、前記異常の検知後に記録するべきログデータの最大データ容量を算出する工程と、
    前記ログデータを記録しようとする場合に、
    前記異常の検知後に既に記録したデータ容量が前記最大データ容量より小さければ前記ログデータを記録し、
    前記異常の検知後に既に記録したデータ容量が前記最大データ容量より小さくなければ前記ログデータを記録しない
    ことを特徴とする試験方法。
  11. 請求項9または請求項10に記載される試験方法において、
    前記ログデータには、前記ログデータを管理するための管理番号が含まれる
    ことを特徴とする試験方法。
  12. 請求項9乃至請求項11のいずれか一項に記載される試験方法において、
    前記ログデータには、少なくとも前記試料の電圧と電流と温度と圧力との情報が含まれる
    ことを特徴とする試験方法。
  13. 請求項9乃至請求項12のいずれか一項に記載される試験方法において、
    前記ログデータには、前記試料を監視する電圧メータリレーと電流メータリレーと温度メータリレー、及びウォッチドグタイマ、に対応して生成されたデジタル情報が含まれる
    ことを特徴とする試験方法。
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