JP2016050800A - 充放電試験装置および充放電試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定電力方式での充放電試験において、試験開始時の充放電電流がオーバーシュートしないように制御する技術を提供する。【解決手段】定電力方式で二次電池の充放電試験を行う充放電試験装置１００において、二次電池に充放電電流を流す充放電回路１０２と、試験開始前に二次電池のインピーダンスを取得し、インピーダンスから試験開始時に二次電池に流す初期電流値を算出し、算出された初期電流値を充放電回路に設定して二次電池の充放電試験を行う充放電制御部１０１とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、充放電試験装置および充放電試験方法に関する。

二次電池の充放電試験を定電力方式（ＣＰ（Constant Power）モード）で行う方法が知られている。定電力方式の場合、充放電試験装置は、設定された電力値を維持するように、二次電池の端子間電圧に応じて充放電電流を可変する。ところが、試験開始時に、急激に二次電池の端子間電圧が変化した場合、充放電試験装置から二次電池に流れる電流がオーバーシュートし、二次電池に瞬間的に大きな電流が流れることがある。そこで、試験開始時は定電力方式ではなく定電流方式（ＣＣ(Constant Current)モード）など別の方式で初期電流を小さくして徐々に電力を増加させてから定電力方式に移行する技術が検討されている（特許文献１参照）。

特開平１１−０４１７１１号公報

従来技術では、定電力方式で初期電流のオーバーシュートを抑制することが難しいという問題があった。

本件開示の充放電試験装置および充放電試験方法は、定電力方式での充放電試験において、試験開始時の充放電電流がオーバーシュートしないように制御する技術を提供することを目的とする。

一つの観点によれば、定電力方式で二次電池の充放電試験を行う充放電試験装置において、二次電池に充放電電流を流す充放電回路と、試験開始前に二次電池のインピーダンスを取得し、インピーダンスから試験開始時に二次電池に流す初期電流値を算出し、算出された初期電流値を充放電回路に設定して二次電池の充放電試験を行う充放電制御部とを有することを特徴とする。

一つの観点によれば、定電力方式で二次電池の充放電試験を行う充放電試験方法において、二次電池の試験開始前に二次電池のインピーダンスを取得し、インピーダンスから試験開始時に二次電池に流す初期電流値を算出し、算出された初期電流値を充放電回路に設定して二次電池の充放電試験を行うことを特徴とする。

本件開示の充放電試験装置および充放電試験方法は、定電力方式での充放電試験において、試験開始時の充放電電流がオーバーシュートしないように制御することができる。

本実施形態に係る充放電ユニットの一例を示す図である。 二次電池をＣＰモードで試験する一例を示す図である。 ＣＰモードの理想的な特性例を示す図である。 試験開始時に電流のオーバーシュートが生じる一例を示す図である。 本実施形態における試験開始時の電流の一例を示す図である。 ＣＰモードにおける電力と電流の一例を示す図である。 ＣＰモードにおける充放電試験時の制御の一例を示す図である。 インピーダンスの測定処理の一例を示す図である。 ＣＰパルスモードにおける充放電試験の一例を示す図である。

以下、図面を用いて実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る充放電ユニット１００の一例を示す。尚、本実施形態では、１つの充放電ユニット１００が１台の充放電試験装置として１個の二次電池２００を試験する例を示すが、複数の充放電ユニット１００を有する充放電試験装置が複数の二次電池２００を並行して試験できるようにしてもよい。

図１において、充放電ユニット１００は、充放電制御部１０１と、充放電用コンバータ１０２とを有する。

充放電制御部１０１は、充放電ユニット１００に接続された二次電池２００の充電特性や放電特性を測定する。充放電制御部１０１は、制御信号により、充放電用コンバータ１０２を充電モードまたは放電モードに設定したり、放電条件や充電条件などを充放電用コンバータ１０２に設定する。また、充放電制御部１０１は、直接または充放電用コンバータ１０２を介して、二次電池２００の端子間の電圧を測定する。

充放電用コンバータ１０２は、充放電制御部１０１の制御信号により、充電回路や放電回路を形成して、二次電池２００の充電や放電を行う。

次に、充放電制御部１０１および充放電用コンバータ１０２について詳しく説明する。

図１において、充放電制御部１０１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１０と、参照電流出力用Ｄ／Ａ(Digital/Analog)１１１と、電流測定用Ａ／Ｄ(Analog/Digital)１１２と、電圧測定用Ａ／Ｄ１１３とを有する。尚、充放電制御部１０１は、記憶部１１４と、操作部１１５と、表示部１１６と、通信部１１７とを有してもよい。

ＣＰＵ１１０は、予め内部に記憶されたプログラムに従って動作し、充放電ユニット１００の動作をデジタル処理で制御する。例えばＣＰＵ１１０は、充放電用コンバータ１０２を充電モードまたは放電モードに切り替えて、入出力電流を設定する。また、ＣＰＵ１１０は、二次電池２００の充放電電流や充放電電圧を測定する。尚、本実施形態では、定電力方式（以下、ＣＰモードと称する）の場合について説明する。

参照電流出力用Ｄ／Ａ１１１は、ＣＰＵ１１０が出力する参照用の電流の大きさを示すデジタル値をアナログ信号に変換して充放電用コンバータ１０２に出力する。尚、充放電用コンバータ１０２は、参照用の電流値に応じて、二次電池２００に入出力する電流を制御する。例えば、充放電用コンバータ１０２は、参照用の電流値が０．１Ａの場合に二次電池２００に入出力する電流を１０Ａにし、参照用の電流値が０．８Ａの場合に二次電池２００に入出力する電流を８０Ａにする。

電流測定用Ａ／Ｄ１１２は、充放電用コンバータ１０２が出力する二次電池２００の充放電電流の大きさを示すアナログ信号をデジタル値に変換してＣＰＵ１１０に出力する。

電圧測定用Ａ／Ｄ１１３は、二次電池２００の端子間の電圧の大きさを直接または充放電用コンバータ１０２を介してモニタし、デジタル値に変換してＣＰＵ１１０に出力する。尚、図１では、わかり易いように、二次電池２００を後述するコンバータ回路１２０に接続する配線とは別に、電圧測定用Ａ／Ｄ１１３から二次電池２００の両端子に直接配線しているが、充放電ユニット１００の内部で配線を共通化してもよい。

記憶部１１４は、ＣＰＵ１１０が測定した二次電池２００の充放電電流や充放電電圧を試験結果として記憶する。或いは、記憶部１１４は、充放電用コンバータ１０２を制御するためのパラメータや試験内容を記憶する。

操作部１１５は、オペレータが充放電ユニット１００を操作するための操作ボタンやスイッチ、或いは、キーボードやマウスを有する。ＣＰＵ１１０は、オペレータの操作を操作部１１５で受け付け、操作の内容に基づいて二次電池２００の充放電試験を行う。

表示部１１６は、充放電ユニット１００の設定内容や充放電試験中の動作状態を表示する。例えば表示部１１６は、ＣＰＵ１１０が測定した二次電池２００の充放電電流や充放電電圧を表示する。

通信部１１７は、ケーブルやネットワークを介して、後述する制御端末１５１に接続される。そして、オペレータは、通信部１１７を介して離れた場所にある制御端末１５１により充放電ユニット１００の操作や充放電試験の結果をモニタしたり、通信部１１７を介して別の管理サーバなどに試験結果を保存して管理できる。

制御端末１５１は、パーソナルコンピュータなどが用いられる。尚、制御端末１５１は、ネットワークを介して、管理サーバなどに接続されてもよい。

このように、充放電制御部１０１は、充放電用コンバータ１０２を制御して、二次電池２００の充放電試験を行うことができる。

次に、充放電用コンバータ１０２について説明する。図１において、充放電用コンバータ１０２は、コンバータ回路１２０と、シャント抵抗１２１とを有する。

コンバータ回路１２０は、充放電制御部１０１の制御信号により、充電回路または放電回路に設定可能な双方向のコンバータ回路を有し、試験モードに応じて、充電電圧、充電電流、放電電圧、放電電流を自由に変えることができる。尚、充放電制御部１０１は、コンバータ回路１２０の設定により、ＣＰモードやＣＰパルスモードなどの定電力方式だけでなく、ＣＶ（Constant Voltage）モード、ＣＣモードなどによる試験も行うことができる。

シャント抵抗１２１は、二次電池２００に流れる電流を計測するための抵抗（例えば数ｍΩ程度）である。電流測定用Ａ／Ｄ１１２は、二次電池２００に流れる電流の大きさをシャント抵抗１２１の両端の電圧値として取得する。

このように、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、二次電池２００の充放電試験を行い、測定結果を記憶部１１４や制御端末１５１、或いは、管理サーバなどに記録することができる。

図２は、充放電ユニット１００により二次電池２００をＣＰモードで試験する一例を示す。尚、図２において、図１と同符号のブロックは、図１と同一又は同様の機能を有する。本実施形態では、充放電用コンバータ１０２は、ＣＰモードの設定になっており、二次電池２００の充電試験をＣＰモードで行う。

ＣＰモードにおいて、充放電制御部１０１は、二次電池２００に流す電流Ｉａと二次電池２００の端子間の電圧Ｖａとの積（電力Ｐ）が一定（設定電力Ｐｃｐ）になるように充放電用コンバータ１０２を制御する。

図２において、例えばＣＰモードの設定電力Ｐｃｐが４００Ｗで、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが４Ｖの場合、充放電用コンバータ１０２は、１００Ａの電流Ｉａを出力する。

図３は、ＣＰモードで二次電池２００を充電する場合の電力Ｐ（Ｗ）と電流Ｉ（Ａ）の理想的な特性例を示す。図３（ａ）は、電力Ｐの変化を示し、試験開始タイミングＴ１で電力Ｐが設定電力Ｐｃｐ（例えば４００Ｗ）になり、一定に維持される。図３（ｂ）は、電流Ｉの変化を示し、試験開始タイミングＴ１においてＣＰモードの設定電力Ｐｃｐになるように、初期電流Ｉｓが流される。ここで、電流Ｉｃｐは、設定電力Ｐｃｐを維持するために流す電流で、Ｉｓ＝Ｉｃｐとなるのが理想的である。

例えば二次電池２００の端子間の電圧Ｖａ＝４Ｖの場合、１００Ａの初期電流Ｉｓが流され、二次電池２００が充電されて行くに連れて、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが上昇するので、電流Ｉｃｐが徐々に減少して設定電力Ｐｃｐが維持される。

ところが、図２において、二次電池２００のインピーダンスＲｚが１０ｍΩの場合、１００Ａの電流を流すと二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが１Ｖ上昇するので、１００Ａの電流を流した瞬間に二次電池２００の端子間の電圧Ｖａは５Ｖになる。この場合、設定電力Ｐｃｐの４００Ｗを維持するためには、充放電用コンバータ１０２は、電流Ｉａ＝８０Ａにすることが求められるが、電流Ｉａ＝１００Ａを出力しているので２０Ａ分のオーバーシュートが出てしまうという問題が生じる。

図４は、試験開始時にオーバーシュートが生じる一例を示す。尚、図４は、図３（ｂ）で説明した理想的な電流Ｉの特性に対応する。図４において、図３（ｂ）と同様に、充放電ユニット１００は、試験開始時に１００Ａの初期電流Ｉｓを流すが、瞬間的に二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが１Ｖ上昇して５Ｖとなる。二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが５Ｖになると、電力Ｐは５００Ｗに達してしまうため、充放電ユニット１００は、設定電力の４００Ｗを維持するための電流Ｉｃｐ（例えば８０Ａ）になるように、電流Ｉを降下させる。これにより、電流Ｉは、図４に示すように、試験開始タイミングＴ１の直後に２０Ａだけオーバーシュートする。試験開始時の電流Ｉのオーバーシュートは二次電池２００の試験結果に多大な影響を与える可能性が有り、製造者は試験開始時のオーバーシュートを防止することが求められている。そこで、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、二次電池２００の試験開始時のオーバーシュートが出ないように制御することができる。

図５は、本実施形態の充放電ユニット１００における試験開始時の電流Ｉの一例を示す。ここで、図５の制御は、図１に示した充放電制御部１０１により実行される。図５において、充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１の前に二次電池２００のインピーダンスＲｚを取得するシーケンスを実行する。図５（ａ）の点線円で示した部分は、インピーダンスＲｚを取得するシーケンス（期間Ｓ１）を拡大した図である。図５（ａ）において、充放電制御部１０１は、初期電流Ｉｓ（例えば８０Ａ）に比べて微小な予備電流Ｉｐを二次電池２００に流して、二次電池２００のインピーダンスＲｚを測定する。ここで、予備電流Ｉｐは、二次電池２００の試験への影響を少なくするために、初期電流Ｉｓに比べて微小な電流を用いるのが好ましい。例えば初期電流Ｉｓが８０Ａの場合、予備電流Ｉｐは、±１Ａから±１０Ａ程度に設定される。図５（ａ）の例では、充放電制御部１０１は、１０ｍｓｅｃ間隔で二次電池２００に流す予備電流Ｉｐ（±５Ａ）を変化させ、予備電流Ｉｐを流し始めた瞬間の電流ΔＩと電圧ΔＶとを測定する。尚、図５の例では、充放電制御部１０１は、１０ｍｓｅｃ間隔で予備電流Ｉｐを変化させて測定するようにしたが、１０ｍｓｅｃ以外の間隔で測定してもよい。また、充放電制御部１０１は、予備電流Ｉｐを＋側だけに変化させてもよいし、−側だけに変化させてもよい。

ここで、電流ΔＩは、図１で説明したように、二次電池２００に流れる電流をシャント抵抗１２１の両端の電圧値に変換される。そして、充放電制御部１０１のＣＰＵ１１０は、電流測定用Ａ／Ｄ１１２でシャント抵抗１２１の両端の電圧値をデジタル値に変換して測定する。また、電圧ΔＶは、図１で説明したように、二次電池２００の端子間の電圧値を電圧測定用Ａ／Ｄ１１３でデジタル値に変換して測定される。

図５（ａ）において、充放電制御部１０１は、タイミングＳ１１で、電流が０Ａから＋５Ａに変化する瞬間の電流ΔＩと電圧ΔＶとを測定する。そして、充放電制御部１０１は、（式１）により、タイミングＳ１１におけるインピーダンスＲを求め、Ｒ１とする。
Ｒ＝ΔＶ／ΔＩ ・・・（式１）
同様に、充放電制御部１０１は、タイミングＳ１２で電流Ｉが０Ａから−５Ａに変化する瞬間の電流ΔＩと電圧ΔＶとを測定する。そして、（式１）により、タイミングＳ１２におけるインピーダンスＲを求め、Ｒ２とする。

この後、充放電制御部１０１は、タイミングＳ１１で求めたインピーダンスＲ１と、タイミングＳ１２で求めたインピーダンスＲ２との２回の平均値を求め、二次電池２００のインピーダンスＲｚを取得する。

充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１の前に取得した二次電池２００のインピーダンスＲｚを用いて、初期電流Ｉｓを（式２）により求める。
Ｉｓ＝（Ｐｃｐ×Ｖａ）／（Ｖａ＾２＋Ｐｃｐ×Ｒｚ） ・・・（式２）
ここで、ＰｃｐはＣＰモードでの設定電力、Ｖａは二次電池２００の端子間電圧である。図５（ａ）の場合は、例えばタイミングＳ１３における０Ａ時（電流を流していない時）に測定された二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが（式２）の演算に用いられる。尚、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａは、例えば１０ｍｓｅｃ毎に定期的に測定されている。

ここで、一例として、Ｐｃｐ＝４００Ｗ、Ｒｚ＝１０ｍΩ、Ｖａ＝４Ｖとした場合の初期電流Ｉｓは、（式２）に代入して（式３）のように求めることができる。
Ｉｓ＝（４００×４）／（４＾２＋４００×０．０１）＝８０Ａ ・・・（式３）
図５（ｂ）は、試験開始タイミングＴ１以降の電流Ｉの変化の一例を示す。図５（ｂ）において、充放電制御部１０１が試験開始タイミングＴ１に流す初期電流Ｉｓは、（式３）の場合、８０Ａとなる。

試験開始タイミングＴ１で８０Ａを二次電池２００に流した場合、上記の例ではＲｚ＝１０ｍΩ、Ｖａ＝４Ｖなので、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａは、０．８Ｖ上昇して４．８Ｖになる。そして、この時の電力Ｐは、８０×４．８＝３８４Ｗとなり、ＣＰモードの設定電力Ｐｃｐ≦４００Ｗに抑えることができる。尚、インピーダンスＲｚを測定したときの電流ΔＩと初期電流Ｉｓとは大きさが異なるので、実際のインピーダンスＲｚは多少変動する場合がある。そこで、充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１で二次電池２００の端子間の電圧Ｖａと電流Ｉａとを測定し、実際の電力Ｐを求める。例えば初期電流Ｉｓを二次電池２００に流した時の実際のインピーダンスＲｚが１１ｍΩだった場合、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａは、０．８８Ｖ上昇して４．８８Ｖとなり、電力Ｐは、８０×４．８８＝３９０．４Ｗとなる。

このようにして、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、充放電制御部１０１の制御により、試験開始時の初期電流Ｉｓのオーバーシュートを抑えることができる。

そして、図５（ｂ）において、充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１の次のタイミングＴ２で電力ＰがＣＰモードの設定電力Ｐｃｐに近づくように制御する。例えば、充放電制御部１０１は、設定電力Ｐｃｐと試験開始タイミングＴ１での実際の電力Ｐとの差分を試験開始タイミングＴ１で測定した二次電池２００の端子間の電圧Ｖａで割った電流値にフィードバック係数αを乗算した電流値分だけ増減させる。（式４）は、増減させる増減電流Ｉｚを求める式である。ここで、フィードバック係数αは、徐々に設定電力Ｐｃｐに近づけるための係数であり、ＣＰＵ１１０によって設定される。尚、フィードバック係数αは、例えば０．５に設定されるが、１より小さい値であれば０．５でなくてもよい。
Ｉｚ＝（Ｐｃｐ−Ｐ）／Ｖ×α ・・・（式４）
上記の例では、Ｐｃｐ＝４００Ｗ、Ｐ＝３９０．４Ｗ、Ｖ＝４．８８Ｖであり、α＝０．５とすると、Ｉｚ≒０．９６Ａとなる。この場合、充放電制御部１０１は、図５（ｂ）のタイミングＴ２で流す電流値を初期電流Ｉｓに増減電流Ｉｚを加算した８０．９６Ａに設定する。図５（ｂ）の例では、タイミングＴ２の増減電流Ｉｚは、タイミングＴ１の設定電力Ｐｃｐを維持するための電流Ｉｃｐと初期電流Ｉｓとの差分の電流値Ｉｂにフィードバック係数αを乗算した値になる。

タイミングＴ１と同様にタイミングＴ２において、充放電制御部１０１は、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａと電流Ｉａとを測定し、実際の電力Ｐを求める。そして、（式４）を用いて、次のタイミングＴ３の増減電流Ｉｚを求める。例えばタイミングＴ２における二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが４．９Ｖ、電流Ｉａが８０．９６Ａであった場合、電力Ｐは３９６．７Ｗとなる。この場合、次のタイミングＴ３の増減電流Ｉｚは、（式４）にＰｃｐ＝４００Ｗ、Ｐ＝３９６．７Ｗ、Ｖ＝４．９Ｖ、α＝０．５を代入して、約０．３４Ａとなり、次のタイミングＴ３で流す電流Ｉａは、８１．３Ａとなる。

同様にタイミングＴ３において、充放電制御部１０１は、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａと電流Ｉａとを測定し、実際の電力Ｐを求める。そして、（式４）を用いて、次のタイミングＴ４の増減電流Ｉｚを求める。例えばタイミングＴ３における二次電池２００の端子間の電圧Ｖａが４．９５Ｖ、電流Ｉａが８１．３Ａであった場合、電力Ｐは４０２．４Ｗとなる。この場合、次のタイミングＴ４の増減電流Ｉｚは、（式４）にＰｃｐ＝４００Ｗ、Ｐ＝４０２．４Ｗ、Ｖ＝４．９５Ｖ、α＝０．５を代入して、約−０．２４Ａとなり、タイミングＴ４で流す電流Ｉａは、８１．０６Ａとなる。

このようにして、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、周期的に測定する電力Ｐが設定電力Ｐｃｐに近づくように電流Ｉを増減するので、二次電池２００に供給する電力Ｐを設定電力Ｐｃｐ付近に一定に保つことができる。これにより、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、試験開始時の電流Ｉのオーバーシュートを抑えながら、ＣＰモードによる充放電試験を行うことができる。尚、図５（ｂ）において、タイミングＴ１，Ｔ２，Ｔ３およびＴ４の間隔は、例えば８ｍｓｅｃや１０ｍｓｅｃである。尚、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、ＣＰＵ１１０のデジタル処理によって充放電用コンバータ１０２を制御するので、二次電池２００に流す電流Ｉは離散的に変化する。これにより、電流Ｉがオーバーシュートした場合、デジタル処理による制御では、アナログ回路で制御する場合に比べて、直ぐに電流Ｉを降下させることが難しい。従って、本実施形態に係る充放電ユニット１００のように、デジタル処理で制御する場合は特に電流Ｉのオーバーシュートを抑制することが求められる。

ここで、（式２）の導入について説明する。図５（ｂ）において、試験開始タイミングＴ１で測定した二次電池２００の端子間の電圧をＶａとする。また、ＣＰモードの設定電力はＰｃｐ、初期電流はＩｓ、二次電池２００のインピーダンスはＲｚとすると、（式４）が成立する。
Ｉｓ＝Ｐｃｐ／（Ｖａ＋（Ｐｃｐ／Ｖａ）×Ｒｚ） ・・・（式４）
（式４）を変形すると、
Ｉｓ＝Ｐｃｐ／（Ｖａ＋（Ｐｃｐ×Ｒｚ）／Ｖａ）
さらに、変形して、
Ｉｓ＝（Ｐｃｐ×Ｖａ）／（Ｖａ＾２＋（Ｐｃｐ×Ｒｚ））
となり、（式２）が導かれる。

図６は、ＣＰモードにおける電力Ｐと電流Ｉの一例を示す。尚、図６は、図５に対応し、タイミングＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３およびＴ４は、図５と同じタイミングを示す。図６に示したように、本実施形態に係る充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１の前に、二次電池２００のインピーダンスＲｚを取得するシーケンスを実行する。そして、充放電制御部１０１は、試験開始前に取得した二次電池２００のインピーダンスＲｚに基づいて、初期電流Ｉｓを設定する。これにより、試験開始タイミングＴ１において、初期電流Ｉｓは、設定電力Ｐｃｐを維持するための電流Ｉｃｐを超えないようにすることができ、試験開始時のオーバーシュートを抑えることができる。そして、充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１以降、設定電力Ｐｃｐを維持するための電流Ｉｃｐに近づくように電流Ｉを制御することができる。

図７は、ＣＰモードにおける充放電試験時の制御の一例を示す。尚、図７の処理は、充放電制御部１０１のＣＰＵ１１０に予め記憶されたプログラムに従って実行される。

ステップＳ１０１において、充放電制御部１０１は、操作部１１５などにより、試験開始指示があったか否かを判別する。そして、充放電制御部１０１は、オペレータの操作などによる試験開始指示があるまでステップＳ１０１で待機し、試験開始指示があった場合は次のステップに進む。

ステップＳ１０２において、充放電制御部１０１は、二次電池２００のインピーダンスＲｚを測定する。

ステップＳ１０３において、充放電制御部１０１は、インピーダンスＲｚと、設定電力Ｐｃｐと、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａとを用いて、（式１）により、初期電流Ｉｓを求める。そして、充放電制御部１０１は、初期電流Ｉｓを充放電用コンバータ１０２に設定する。

ステップＳ１０４において、充放電制御部１０１は、二次電池２００の充放電試験を開始する。

ステップＳ１０５において、充放電制御部１０１は、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａと電流Ｉａとを測定する。尚、二次電池２００の端子間の電圧Ｖａと電流Ｉａは、例えば８ｍｓｅｃや１０ｍｓｅｃなどのように、充放電制御部１０１によって周期的に測定されている。

ステップＳ１０６において、充放電制御部１０１は、ステップＳ１０５で測定した電圧Ｖａと電流Ｉａとを用いて、現在の電力Ｐ（＝Ｖａ×Ｉａ）を算出する。

ステップＳ１０７において、充放電制御部１０１は、ステップＳ１０６で求めた現在の電力Ｐと設定電力Ｐｃｐとを比較し、現在の電力Ｐが設定電力Ｐｃｐより小さい場合は二次電池２００に流す電流Ｉを増加する。逆に、現在の電力Ｐが設定電力Ｐｃｐより大きい場合には、充放電制御部１０１は二次電池２００に流す電流Ｉを減少する。

このようにして、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、充放電制御部１０１の制御により、試験開始前に二次電池２００のインピーダンスＲｚを測定して初期電流Ｉｓを設定するので、試験開始時の電流Ｉのオーバーシュートを抑制することができる。

図８は、インピーダンスＲｚの測定処理の一例を示す。尚、図８の処理は、充放電制御部１０１のＣＰＵ１１０に予め記憶されたプログラムに従って実行される。

ステップＳ２０１において、充放電制御部１０１は、インピーダンスＲを測定するための予備電流Ｉｐを設定する。

ステップＳ２０２において、充放電制御部１０１は、予め設定された所定時間が経過したか否かを判別する。例えば図５（ａ）の場合、充放電制御部１０１は、１０ｍｓｅｃが経過したか否かを判別する。そして、所定時間が経過したら次のステップに進む。

ステップＳ２０３において、充放電制御部１０１は、二次電池２００に予備電流Ｉｐを流して二次電池２００の端子間の電圧Ｖａを測定し、二次電池２００のインピーダンスＲを算出する。

ステップＳ２０４において、充放電制御部１０１は、予め設定された所定回数（例えば２回）分のインピーダンスＲを取得したか否かを判別する。そして、所定回数分のインピーダンスＲを取得していない場合には、ステップＳ２０１に戻って、充放電制御部１０１はインピーダンスＲの取得を繰り返す。

ステップＳ２０５において、充放電制御部１０１は、ステップＳ２０３で取得した複数のインピーダンスＲを測定回数で平均化して、最終的な二次電池２００のインピーダンスＲｚを算出する。

このようにして、充放電制御部１０１は、二次電池２００のインピーダンスＲｚを取得することができる。

尚、充放電制御部１０１は、測定する毎に電流の大きさや方向を変えるようにしてもよい。例えば、充放電制御部１０１は、１回目の測定で＋５Ａの予備電流Ｉｐを流し、２回目の測定で＋１０Ａの予備電流Ｉｐを流し、３回目の測定で＋１Ａの予備電流Ｉｐを流す。そして、充放電制御部１０１は、３回のインピーダンスＲを平均化した値を二次電池２００のインピーダンスＲｚとして取得する。また、図５（ａ）の例では、充放電制御部１０１は、１０ｍｓｅｃの期間、＋５Ａの予備電流Ｉｐを流し、次の１０ｍｓｅｃの期間、予備電流Ｉｐを０にし、さらに次の１０ｍｓｅｃの期間、−５Ａの予備電流Ｉｐを流している。そして、充放電制御部１０１は、＋５Ａの予備電流Ｉｐの立ち上がりで測定したインピーダンスＲと、−５Ａの予備電流Ｉｐの立ち下がりで測定したインピーダンスＲとを平均化した値を二次電池２００のインピーダンスＲｚとして取得する。
［応用例］
上記では、ＣＰモードによる充放電試験について説明したが、応用例としてＣＰパルスモードによる充放電試験について説明する。

図９は、ＣＰパルスモードの充放電試験の一例を示す。尚、図９は、ＣＰモードの図６に対応し、インピーダンス取得シーケンスの期間Ｓ１および試験開始タイミングＴ１からＴ１１までの期間は、図６と同一又は同様である。

ここで、ＣＰパルスモードは、充電期間と放電期間とが交互に繰り返される。図９の例では、充放電制御部１０１は、試験開始タイミングＴ１からＴ１１までの期間、正の設定電力＋Ｐｃｐにするための電流＋Ｉｃｐを維持するように制御し、次のタイミングＴ１１からＴ１２までの期間、電流Ｉを０Ａに維持するように制御する。さらに、充放電制御部１０１は、次のタイミングＴ１２からＴ１３までの期間、負の設定電力−Ｐｃｐにするための電流−Ｉｃｐを維持するように制御し、次のタイミングＴ１３からＴ１４までの期間は、電流Ｉを０Ａに維持するように制御する。そして、充放電制御部１０１は、タイミングＴ１４以降、タイミングＴ１からタイミングＴ１４の動作を繰り返し実行する。

このようにして、本実施形態に係る充放電ユニット１００は、図６に示したＣＰモードだけでなく、ＣＰパルスモードにおいても電流Ｉがオーバーシュートすることなく、二次電池２００の充放電試験を実施することができる。

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。

１００・・・充放電ユニット；１０１・・・充放電制御部；１０２・・・充放電用コンバータ；１１０・・・ＣＰＵ；１１１・・・参照電流出力用Ｄ／Ａ；１１２・・・電流測定用Ａ／Ｄ；１１３・・・電圧測定用Ａ／Ｄ；１１４・・・記憶部；１１５・・・操作部；１１６・・・表示部；１１７・・・通信部；１２０・・・コンバータ回路；１２１・・・シャント抵抗；１５１・・・制御端末；２００・・・二次電池；Ｉｓ・・・初期電流；Ｐｃｐ・・・設定電力；Ｒｚ・・・インピーダンス

Claims (11)

1. 定電力方式で二次電池の充放電試験を行う充放電試験装置において、
   前記二次電池に充放電電流を流す充放電回路と、
   試験開始前に前記二次電池のインピーダンスを取得し、前記インピーダンスから試験開始時に前記二次電池に流す初期電流値を算出し、算出された前記初期電流値を前記充放電回路に設定して前記二次電池の充放電試験を行う充放電制御部と
   を有することを特徴とする充放電試験装置。
2. 請求項１に記載の充放電試験装置において、
   前記充放電制御部は、
   前記二次電池の端子間電圧を測定する電圧測定部と、
   前記二次電池の充放電電流を測定する電流測定部と
   試験開始前に、前記電圧測定部と前記電流測定部とにより測定した電圧値と電流値とに基づいて前記インピーダンスを求め、前記インピーダンスから前記初期電流値を算出して前記充放電回路に設定し、前記二次電池の充放電試験を行う制御部と
   を有することを特徴とする充放電試験装置。
3. 請求項１または２に記載の充放電試験装置において、
   前記制御部は、試験開始前に前記初期電流値に比べて微小な予備電流を前記二次電池に流して前記インピーダンスを求める
   ことを特徴とする充放電試験装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の充放電試験装置において、
   前記制御部は、前記予備電流を複数回、前記二次電池に流して取得した前記二次電池のインピーダンスを平均化した値に基づいて前記初期電流値を算出する
   ことを特徴とする充放電試験装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の充放電試験装置において、
   前記制御部は、周期的に測定する電力値と予め設定された定電力値との差分電力値と、前記二次電池の端子間電圧値とに基づいて、前記二次電池に流す電流の増減値を求め、前記定電力値に近づくように段階的に前記二次電池に流す電流を変化させる
   ことを特徴とする充放電試験装置。
6. 請求項５に記載の充放電試験装置において、
   前記制御部は、前記増減値に予め設定されたフィードバック係数を乗算した値に基づいて、前記二次電池に流す電流を増減する
   ことを特徴とする充放電試験装置。
7. 定電力方式で二次電池の充放電試験を行う充放電試験方法において、
   前記二次電池の試験開始前に前記二次電池のインピーダンスを取得し、前記インピーダンスから試験開始時に前記二次電池に流す初期電流値を算出し、算出された前記初期電流値を充放電回路に設定して前記二次電池の充放電試験を行う
   ことを特徴とする充放電試験方法。
8. 請求項７に記載の充放電試験方法において、
   試験開始前に前記初期電流値に比べて微小な予備電流を前記二次電池に流して前記インピーダンスを求める
   ことを特徴とする充放電試験方法。
9. 請求項７または８に記載の充放電試験方法において、
   前記予備電流を複数回、前記二次電池に流して取得した前記二次電池のインピーダンスを平均化した値に基づいて前記初期電流値を算出する
   ことを特徴とする充放電試験方法。
10. 請求項７から９のいずれか一項に記載の充放電試験方法において、
    周期的に測定する電力値と予め設定された定電力値との差分電力値と、前記二次電池の端子間電圧値とに基づいて、前記二次電池に流す電流の増減値を求め、前記定電力値に近づくように段階的に前記二次電池に流す電流を変化させる
    ことを特徴とする充放電試験方法。
11. 請求項１０に記載の充放電試験方法において、
    前記増減値に予め設定されたフィードバック係数を乗算した値に基づいて、前記二次電池に流す電流を増減する
    ことを特徴とする充放電試験方法。

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