JP2024053918A - 充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力使用効率の向上と、小型化と、コスト低下と、を実現可能な充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法を提供する。【解決手段】交流電源（ＡＣ電源９）に接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、一端が第１直流バス１４に接続されて他端が第２直流バス２４に接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、一端が第２直流バス２４に接続されて他端が互いに異なる充放電体（電池６）に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、複充放電制御部（ＥＴ制御部２８）と、を備え、充放電制御部が、少なくとも１つの充放電体から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して出力された電力を、第２直流バス２４及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して、少なくとも１つの充放電体に充電させる。【選択図】図２

Description

本発明は、充放電体の充放電試験を行う充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法に関する。

近年、ハイブリット車、プラグインハイブリッド車、及び電気自動車が普及してきている。これらの車の普及には、安価な駆動用電池開発が鍵となっている。これらの電池は、携帯電池などのコンシューマ用とは異なり、一般に数ｋＷから数十ｋＷと大容量である。このため、電池の開発時及び量産試験時に行われる電池の充放電の電力が極めて大きくなる。今後、上述したタイプの車の普及が進むにつれて、その充放電の電力はさらに増大する。また、上述したタイプの車には多数の電池セルが組み合わせて用いられるため、多数の電池セルを並行して試験可能な充放電試験システムが求められる。

充放電試験システムは、例えば、双方向ＡＣ（Alternating Current）／ＤＣ（Direct Current）コンバータと、少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを含む電源装置を複数備える（例えば特許文献１参照）。各電源装置の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの一端は交流バスを介してＡＣ電源に接続され、各電源装置の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの他端は直流バスを介して少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの一端に接続されている。また、各電源装置の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの他端にはそれぞれ充放電試験対象の電池（充放電体）が接続されている。

双方向ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ電源から交流バスを介して入力された交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を、直流バスを介して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータへ出力する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、充放電試験対象の電池の充放電を制御する。そして、充放電試験で複数の電池のうちのある電池の放電を実行する場合に、この電池から放電された電力は、電源装置（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、直流バス、及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ）から、交流バス及び他の少なくとも１つの電源装置を経て、他の少なくとも１つの電池の充電に利用される。或いは電池から放電された電力は、電源装置から交流バスを経てＡＣ電源に回生される。

特開２０１２－１５４７９３号公報

ところで、上記特許文献１に記載のように充放電試験で電池から放電された電力を、電源装置から交流バスを介して他の少なくとも１つの電源装置に接続されている電池の充電に利用する場合には、ＤＣ／ＤＣ変換、ＤＣ／ＡＣ変換、ＡＣ／ＤＣ変換、及びＤＣ／ＤＣ変換を順番に実行する必要があり、電力変換の回数が多くなってしまう（図９参照）。その結果、電池から放電された電力が他の電池の充電に利用されるまでの間に電力変換等で消費されてしまう電力ロスが増加することで、充放電試験システムの電力使用効率が低下してしまう。

また、この電力ロスを考慮して充放電試験時にＡＣ電源から供給される電力を増加させる必要があり、この電力増加に対応して各コンバータを大型化させる必要がある。その結果、充放電試験システムの大型化及びコスト増加の問題が発生する（図９参照）。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電力使用効率の向上と、小型化と、コスト低下と、を実現可能な充放電試験システム及び充放電試験システムの制御方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための充放電試験システムは、複数の充放電体の充放電試験を行う充放電試験システムにおいて、一端が交流バスを介して交流電源に接続されて他端が第１直流バスに接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、一端が第１直流バスを介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が第２直流バスに接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、一端が第２直流バスを介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が互いに異なる充放電体に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続された複数の充放電体の充放電を制御する充放電制御部と、を備え、充放電制御部が、放電を行う少なくとも１つの充放電体から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された電力を、第２直流バス及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、充電可能な少なくとも１つの充放電体に充電させる。

この充放電試験システムによれば、第２直流バス２４を介して互いに異なる非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続されている充放電体との間でエネルギーシェアリング（Energy Sharing：ＥＳ）を行うことができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、充電を行う全ての充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての充放電体から放電される電力である放電電力が余剰になる場合には、放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから第２直流バス、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第１直流バス、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、及び交流バスを介して、交流電源に回生する。これにより、交流電源に回生する電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、充電を行う全ての充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての充放電体から放電される電力である放電電力が不足する場合には、放電電力の不足分を補う補充電力を、交流電源から交流バス、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、第１直流バス、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２直流バス、及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの充放電体に充電させる。これにより、交流電源から補う電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、第２直流バスに接続され、充放電制御部による充放電の制御が可能な電力プールを備え、充放電制御部が、充電を行う全ての充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての充放電体から放電される電力である放電電力が余剰になる場合には、放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから第２直流バスを介して電力プールに充電させる。これにより、交流電源に回生する電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、電力プールの充電可能容量に対する余剰電力の超過が発生する場合には、余剰電力の超過分に相当する電力を、第２直流バスから絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第１直流バス、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、及び交流バスを介して、交流電源に回生する。これにより、交流電源に回生する電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２直流バス、電力プール、及び複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、第１直流バスを介して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、充放電制御部が、少なくとも１つの電源装置で電力プールの充電可能容量に対する余剰電力の超過が発生する場合には、少なくとも１つの電源装置で発生した余剰電力の超過分に相当する電力を、第１直流バスを介して、電力を入力可能な他の少なくとも１つの電源装置へ出力する。これにより、交流電源に回生する電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、第２直流バスに接続され、充放電制御部による充放電の制御が可能な電力プールを備え、充放電制御部が、充電を行う全ての充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての充放電体から放電される電力である放電電力が不足する場合には、放電電力の不足分を補う補充電力を、電力プールから第２直流バス、及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの充放電体に充電させる。これにより、交流電源から補う電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、放電電力の不足分に対して電力プールの放電可能容量が不足する場合には、放電可能容量の不足分を補う電力を、交流電源から交流バス、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、第１直流バス、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２直流バス、及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの充放電体に充電させる。これにより、交流電源から補う電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２直流バス、電力プール、及び複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、第１直流バスを介して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、充放電制御部が、少なくとも１つの電源装置で放電電力の不足分に対して電力プールの放電可能容量が不足する場合には、電力を出力可能な少なくとも１つの電源装置から、第１直流バスを介して、放電可能容量の不足が発生する少なくとも１つの電源装置へ電力を出力する。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第２直流バス、及び複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、第１直流バスを介して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、充放電制御部が、少なくとも１つの電源装置において充放電体の充電に必要な電力が不足し、少なくとも１つの電源装置が他の電源装置に対する電力供給を可能である場合には、電力供給が可能な少なくとも１つの電源装置から、第１直流バスを介して、充放電体の充電に必要な電力が不足する少なくとも１つの電源装置に対して電力供給を実行させる。これにより、交流電源から補う電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、互いに異なる電源装置の間で充放電試験のタイミングを同期させる。これにより、電力が余っている電源装置から電力が不足している電源装置に対して電力供給を実行することができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、充電を行う全ての充放電体の充電に必要な電力に対して、充電を行う全ての充放電体に対応する全ての非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで消費される電力分を増加させる補正を行った結果に基づいて、充電必要電力を演算し、充放電制御部が、放電を行う全ての充放電体から放電される電力に対して、放電を行う全ての充放電体に対応する全ての非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで消費される電力分を減少させる補正を行った結果に基づいて、放電電力を演算する。これにより、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで消費される電力分を反映したＥＳを実行することができる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが、充放電試験の対象となる充放電体である試験充放電体に接続された試験中コンバータと、試験充放電体とは異なる充放電体である予備充放電体に接続された余剰コンバータと、をそれぞれ少なくとも１つ含む。これにより、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができ、さらに予備充放電体を利用することで充放電試験システムの低コスト化が図れる。

本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、充放電制御部が、少なくとも１つの充放電体から電力の放電を行うタイミングと、少なくとも１つの充放電体に対して電力の充電を行うタイミングと、を同期させる。これにより、ＥＳを実行することができる。

本発明の目的を達成するための充放電試験システムの制御方法は、一端が交流バスを介して交流電源に接続されて他端が第１直流バスに接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、一端が第１直流バスを介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が第２直流バスに接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、一端が第２直流バスを介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が互いに異なる充放電体に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続された複数の充放電体の充放電を制御する充放電試験システムの制御方法において、放電を行う少なくとも１つの充放電体から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された電力を、第２直流バス及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、充電可能な少なくとも１つの充放電体に充電させる。

本発明は、電力使用効率の向上と、小型化と、コスト低下と、を実現可能である。

図１は、第１実施形態の充放電試験システムの概略図である。 図２は、第１実施形態の電源装置のブロック図である。 図３は、２個の電池に対する充放電パターンの一例を示した説明図である。 図４の符号４Ａは電池の充電パターンの一例を示したグラフであり、符号４Ｂは電池の放電パターンの一例を示したグラフであり、符号４Ｃは充電パターン及び放電パターンの差分に相当する差分パターンを示したグラフである。 図５は、充電必要電力に対する放電電力の不足及び余剰が発生しない場合の２個の電池の充放電制御を説明するための説明図である。 図６は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合の２個の電池６の充放電制御及び余剰電力の回生を説明するための説明図である。 図７は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合の２個の電池６の充放電制御及び補充電力の供給を説明するための説明図である。 図８は、第１実施形態の充放電試験システムの制御方法、特に充放電試験システム１０による２個の電池６の充放電試験の流れを示したフローチャートである。 図９は、比較例の充放電試験システムの電力使用効率を説明するための説明図である。 図１０は、第１実施形態の充放電試験システムの電力使用効率を説明するための説明図である。 図１１は、第２実施形態のＥＴ制御部による差分パターンの演算を説明するための説明図である。 図１２は、第３実施形態の充放電試験システムのブロック図である。 図１３は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合の電力プール使用ＥＳ及びＡＣ電源への余剰電力の回生を説明するための説明図である。 図１４は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合の電力プール使用ＥＳ及びＡＣ電源からの補充電力供給を説明するための説明図である。 図１５は、第３実施形態の充放電試験システムによる２個の電池の充放電試験の流れを示したフローチャートである。 図１６は、第４実施形態の充放電試験システムのブロック図である。 図１７は、第５実施形態の充放電試験システムのブロック図である。 図１８は、第６実施形態の充放電試験システムのブロック図である。 図１９は、電源装置間ＥＳ及び余剰電力のＡＣ電源への回生を説明するための説明図である。 電源装置間ＥＳ及びＡＣ電源からの補充電力供給を説明するための説明図である。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の充放電試験システム１０の概略図である。図１に示すように、充放電試験システム１０は、電池６の生産ライン７に設けられており、生産ライン７上の複数の電池６の充放電試験を並行して実行可能である。なお、電池６は、本発明の充放電体に相当するものであり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、及び全固体電池などの公知の各種二次電池（その他、電気二重層などの大容量キャパシタも含む電力蓄電可能なデバイス）である。

充放電試験システム１０は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、第１直流バス１４と、電源装置１６と、メイン制御装置１８と、を備える。

双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の一端は、交流バス８に接続されており、さらにこの交流バス８を介してＡＣ電源９（交流電源）に接続されている。また、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の一端とは反対側の他端は、第１直流バス１４に接続されており、さらにこの第１直流バス１４を介して電源装置１６に接続されている。

双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、電源装置１６への電力供給時には交流バス８を介してＡＣ電源９から入力される交流電力（又は交流電流）を直流電力（又は直流電流）に変換し、この直流電力を、第１直流バス１４を介して電源装置１６へ出力する。また、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、第１直流バス１４を介して電源装置１６から入力される直流電力（又は直流電流）を交流電力（又は交流電流）に変換し、交流バス８を介してこの交流電力をＡＣ電源９へ戻す又は出力する（以下、単に「回生する」という）。

電源装置１６の一端は、第１直流バス１４に接続されており、さらにこの第１直流バス１４を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に接続されている。また、電源装置１６の一端とは反対側の他端は、不図示の２本のケーブルに接続され、さらにこれら２本のケーブルを介してジョイント部１９に接続されている。

ジョイント部１９は、複数のケーブルと、生産ライン７上の所定の試験位置まで搬送された複数、例えば、２個の電池６と、を電気的に接続する。これにより、電源装置１６の他端は、各ケーブル及びジョイント部１９を介して、生産ライン７上の２個の電池６と電気的に接続する。その結果、これら２個の電池６に対する充放電試験を実行することができる。また、生産ライン７上の複数の電池６を２個ずつ順番に試験位置まで搬送して充放電試験を実行することができる。

電源装置１６は、後述のメイン制御装置１８により設定された２個の電池６ごとの充放電パターンに従って、電源装置１６に対して電気的に接続されている２個の電池６に対する充放電（充放電試験）を実行する。また、電源装置１６は、２個の電池６に対する充放電試験を実行する場合には、２個の電池６の一方から放電された電力を２個の電池６の他方の充電に用いるエネルギーシェアリング（電力シェアリングともいう）を行う。以下、エネルギーシェアリング（Energy Sharing：ＥＳ）については適宜「ＥＳ」と省略する。

メイン制御装置１８は、後述の電源装置１６のＥＴ制御部２８（図２参照）と共に本発明の充放電制御部を構成する。このメイン制御装置１８としては、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）のような公知の制御装置が用いられる。メイン制御装置１８は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、電源装置１６とに電気的に接続されている。メイン制御装置１８は、オペレータにより予め入力された２個の電池６ごとの充放電パターンに従って、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２及び電源装置１６を制御して、２個の電池６の充放電試験を行う。

充放電パターンは、電池６の種類及び充放電試験の試験目的に応じて定められる。なお、本実施形態では、２個の電池６の種類及び試験目的は共通であり、２個の電池６に対してそれぞれ設定される充放電パターンは同じでものであるとする。

また、本実施形態ではメイン制御装置１８に対して２個の電池６の充放電パターンを直接入力可能な場合を例に挙げて説明しているが、メイン制御装置１８に対して充放電パターン設定用の設定部（図示は省略）を接続してもよい。この設定部としては、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＣ以外の端末、携帯端末、又はタブレット端末などが例として挙げられる。

図２は、第１実施形態の電源装置１６のブロック図である。なお、図２では図面の煩雑化を防止するため、生産ライン７及びジョイント部１９の図示は省略している（図３以降も同様）。図２に示すように、電源装置１６は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、第２直流バス２４と、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、ＥＴ（Energy Testing System）制御部２８と、を備える。

絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の一端は、第１直流バス１４に接続されており、さらにこの第１直流バス１４を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に接続されている。また、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の一端とは反対側の他端は、第２直流バス２４に接続され、さらにこの第２直流バス２４を介して２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の一端にそれぞれ接続されている。さらに、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の一端とは反対側の他端には、既述のケーブル及びジョイント部１９（図１参照）を介してそれぞれ電池６が接続されている。

絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、その一端と他端との間が電気的に絶縁されており、その一端と他端との間に設けられた結合インダクタを使用して一端と他端との間での電力の転送を行う。絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、第１直流バス１４から入力される直流高圧電圧を降圧して、第２直流バス２４を介して充電対象の電池６に接続されている非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６へ出力する。また、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、第２直流バス２４を介して非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６から入力される直流電圧を昇圧した後、第１直流バス１４を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。

非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２とは異なり、その一端と他端との間が電気的に絶縁されておらず、変圧器を使用している。このため、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と比較して小型化且つ低コスト化される。

非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、電池６の充電を行う場合には、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２又は他の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６から第２直流バス２４を介して入力される直流電圧を、電池６に見合った大きさの直流低圧電圧に降圧して電池６に充電する。また、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、電池６の放電を行う場合には、この電池６から出力された直流低圧電圧を直流電圧に昇圧した後、第２直流バス２４を介して、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２又は他の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６へ出力する。

なお、図示は省略するが、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６には、接続されている電池６の充電量と、充電対象の電池６に対する充電に使用されている現在の消費電力と、放電対象の電池６から放電されている現在の放電電力と、を連続的に検出する検出部が設けられている。検出部による電池６の充電量の検出結果と、消費電力又は放電電力の検出結果とは、メイン制御装置１８及びＥＴ制御部２８に逐次出力される。

ＥＴ制御部２８は、例えばＰＬＣのような公知の制御装置であり、メイン制御装置１８と共に本発明の充放電制御部として機能する。ＥＴ制御部２８は、メイン制御装置１８から入力された２個の電池６の充放電パターンに従って絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御することで、充放電試験時の２個の電池６の充放電を制御する。

また、ＥＴ制御部２８は、２個の電池６の充放電制御を実行する場合において、２個の電池６の一方から放電された電力を２個の電池６の他方の充電に使用するＥＳを実行する。このＥＳでは、２個の電池６の一方から放電された電力が、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の一方、第２直流バス２４、及び２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の他方を経て、２個の電池６の他方に充電される。このように本実施形態では、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して第２直流バス２４を介して複数、例えば、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を接続することにより、第２直流バス２４及び２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介したＥＳを実行することができる。

図３は、２個の電池６に対する充放電パターンの一例を示した説明図である。なお、図３中の横軸は時間（ｔ）である。図３に示すように、２個の電池６（図中の電池Ｎｏ１、電池Ｎｏ２）に対する充放電試験では、電池６ごとに充電パターンＰ１に従った充電と、放電パターンＰ２に従った放電と、が複数回繰り返し実行（１回実行でも可）される。なお、充電パターンＰ１及び放電パターンＰ２は毎回同じパターンに限定されず、適宜変更してもよい。

ＥＴ制御部２８は、上述のＥＳを実行するために、２個の電池６の一方に対して充電パターンＰ１に従って充電を行う充電タイミングと、２個の電池６の他方に対して放電パターンＰ２に従って放電を行う放電タイミングと、を同期させる。すなわちＥＴ制御部２８は、２個の電池６の一方に対して充電パターンＰ１に従って充電を行う場合には２個の電池６の他方に対して放電パターンＰ２に従って放電を行い、逆に２個の電池６の他方に対して充電パターンＰ１に従って充電を行う場合には２個の電池６の一方に対して放電パターンＰ２に従って放電を行う。

図４の符号４Ａは電池６の充電パターンＰ１の一例を示したグラフであり、符号４Ｂは電池６の放電パターンＰ２の一例を示したグラフであり、符号４Ｃは充電パターンＰ１及び放電パターンＰ２の差分に相当する差分パターンＰ３を示したグラフである。なお、図４中の各グラフの縦軸の正の値（Ｗ）は電池６に充電される電力（電流）の大きさを示し、各グラフの縦軸の負の値（－Ｗ）は電池６から放電される電力（電流）の大きさを示す。また、図４中の各グラフの横軸は時間（ｔ）である。

図４の符号４Ａ，４Ｂに示すように、充電パターンＰ１は充電を行う全て（ここでは１個）の電池６の充電に必要な電力である充電必要電力の時間変化を示し、放電パターンＰ２は放電を行う全て、例えば、１個の電池６から放電される電力である放電電力の時間変化を示す。なお、後述の図１６に示すように、電源装置１６が３個以上の電池６の充放電を制御する場合には、充電を行う２個以上の全ての電池６の充電パターンＰ１を合成した合成充電パターンが「充電必要電力」の時間変化を示す。また、放電を行う２個以上の全ての電池６の放電パターンＰ２を合成した合成放電パターンが「放電電力」の時間変化を示す。

図４の符号４Ｃに示すように、ＥＴ制御部２８は、既述の図３に示したように２個の電池６の一方に対する充電タイミングと２個の電池６の他方に対する放電タイミングとを同期させる場合には、充電パターンＰ１及び放電パターンＰ２の差分に相当する差分パターンＰ３を演算する。そして、ＥＴ制御部２８は、差分パターンＰ３の演算結果に基づいて、充放電試験の実行中に、現在の充電必要電力に対する現在の放電電力の不足（符号Ｒ１参照）或いは余剰（符号Ｒ２参照）の有無を判定する判定処理（以下、単に「判定処理」という）を繰り返し実行する。ＥＴ制御部２８は、判定処理の結果に基づいてＥＳが優先的に実行されるように２個の電池６に対する充放電を制御する。

図５は、充電必要電力に対する放電電力の不足及び余剰が発生しない場合の２個の電池６の充放電制御を説明するための説明図である。なお、図５は、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６の電力変換で消費される電力をゼロと仮定した場合の理想状態を示したものである。

以下、充電パターンＰ１に従って充電を行う電池６を適宜「電池６－１」と称し、放電パターンＰ２に従って放電を行う電池６を適宜「電池６－２」と称する。また、電池６－１に対して電気的に接続されている非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を適宜「非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１」と称し、電池６－２に対して電気的に接続されている非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を適宜「非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２」と称する。

図５に示すように、ＥＴ制御部２８は、判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の不足及び余剰が発生しない場合には、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御してＥＳのみを実行する。これにより、電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２を介して出力された電力が、第２直流バス２４及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して、電池６－１の充電に使用される。

図６は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合の２個の電池６の充放電制御及び余剰電力の回生を説明するための説明図である。図６に示すように、ＥＴ制御部２８は、判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生する場合には、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御して、ＥＳと、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２への余剰電力の出力と、を実行する。

具体的にはＥＴ制御部２８は、放電電力の中で充電必要電力に相当する電力については、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御してＥＳを実行することで、電池６－１の充電に利用する。また、ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の余剰分に相当する余剰電力については、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２及び絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。これにより、余剰電力が、電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、及び第１直流バス１４を介して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。

メイン制御装置１８は、ＥＴ制御部２８による判定処理に基づいて放電電力の余剰が発生する場合には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を作動させる。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、電源装置１６から第１直流バス１４を介して入力された余剰電力（直流電力）を交流電力に変換した後、交流バス８を介してＡＣ電源９に回生する（符号ＲＥ参照）。

図７は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合の２個の電池６の充放電制御及び補充電力の供給を説明するための説明図である。図７に示すように、メイン制御装置１８は、ＥＴ制御部２８による判定処理に基づいて放電電力の不足が発生する場合には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を作動させる。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、ＡＣ電源９から交流バス８を介して放電電力の不足分を補う補充電力（交流電力）の供給を受けて、この補充電力を直流電力に変換した後、第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２へ出力する（符号ＳＵ参照）。なお、補充電力には、放電電力の不足分の他に、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２の各々の電力変換で消費される電力が含まれる。

ＥＴ制御部２８は、判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の不足が発生する場合には、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御して、ＥＳと、補充電力を使用した電池６－１の充電と、を実行する。

具体的にはＥＴ制御部２８は、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御して、電池６－２から放電された全ての放電電力を、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に充電させるＥＳを実行する。

また、ＥＴ制御部２８は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を制御して、補充電力を絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２から第２直流バス２４に供給することで（符号ＳＵ参照）、この補充電力を非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に充電させる。以下、図７に示したようにＡＣ電源９から電池６－１の充電用の補充電力を補うことを「補充電力供給」という。

［第１実施形態の充放電試験システムの作用］
図８は、第１実施形態の充放電試験システム１０の制御方法、特に充放電試験システム１０による２個の電池６の充放電試験の流れを示したフローチャートである。

図８に示すように、最初にオペレータは、生産ライン７上の電池６の種類及び試験目的に対応した充放電パターン（充電パターンＰ１及び放電パターンＰ２）をメイン制御装置１８に設定する（ステップＳ１）。メイン制御装置１８は、入力された充放電パターンの情報をＥＴ制御部２８に出力する。

生産ライン７上の２個の電池６が所定の試験位置まで搬送されると、これら２個の電池６がジョイント部１９等を介して２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に個別に電気的に接続される。そして、メイン制御装置１８及びＥＴ制御部２８は、２個の電池６に対する充放電試験を開始する（ステップＳ２）。なお、説明の煩雑化を防止するため、２個の電池６はそれぞれ充電可能及び放電可能な状態、すなわち充電量がゼロではなく満充電でもないものとする。

ＥＴ制御部２８は、ＥＳを優先的に実行するために、既述の図３に示したように電池６－１に対する充電と、電池６－２に対する放電と、を同期させて開始する。この際にＥＴ制御部２８は、既述の図４に示したように、充電パターンＰ１及び放電パターンＰ２に基づいて差分パターンＰ３を演算して、この差分パターンＰ３に基づいて現在の充電必要電力に対する現在の放電電力の余剰或いは不足の有無を判定する判定処理を行う（ステップＳ３）。

ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の不足及び余剰が発生しない前述の理想状態の場合には、既述の図５に示したように各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御してＥＳのみを実行する（ステップＳ４，Ｓ５でＮＯ、ステップＳ６）。このように電池６－２から放電された電力を、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１の充電に利用することで、充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。

ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、既述の図６に示したように「ＥＳ」を実行し、さらにメイン制御装置１８と共に「余剰電力の回生」を実行する（ステップＳ７）。これにより、ＥＳが優先的に実行されて、余剰電力のみが電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、及び第１直流バス１４を介して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。そして、この余剰電力（直流電力）は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２により交流電力に変換された後、交流バス８を介してＡＣ電源９に回生される。このように余剰電力が発生する場合でもＥＳを優先的に実行することで、ＡＣ電源９に回生する余剰電力を最小限に抑えられる。その結果、充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。

ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合には（ステップＳ４でＮＯ、ステップＳ５でＹＥＳ）、既述の図７に示したように「ＥＳ」を実行すると共に、メイン制御装置１８と共に「補充電力供給」を実行する（ステップＳ８）。これにより、ＥＳが優先的に実行されて、このＥＳで不足する不足電力を補う補充電力（交流電力）がＡＣ電源９から交流バス８を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。そして、この補充電力は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２により直流電力に変換された後、第１直流バス１４、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、第２直流バス２４、及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に充電される。このように充電必要電力に対する放電電力の不足が発生する場合でもＥＳを優先的に実行することで、ＡＣ電源９から補う補充電力を最小限に抑えられる。その結果、充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。

以下、２個の電池６の充放電試験が完了するまでの間、上述のステップＳ３以降の処理が繰り返し実行される（ステップＳ９でＮＯ）。そして、２個の電池６の充放電試験が完了すると（ステップＳ９でＹＥＳ）、生産ライン７上の新たな２個の電池６が試験位置まで搬送されることで、上述のステップＳ２以降の処理が繰り返し実行される。

図９は、比較例の充放電試験システム１００の電力使用効率を説明するための説明図である。図１０は、第１実施形態の充放電試験システム１０の電力使用効率を説明するための説明図である。

なお、図９及び図１０では、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を「ＡＣ／ＤＣ」と図示し、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２，１０４を「絶縁ＤＣ／ＤＣ」と図示し、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を「非絶縁ＤＣ／ＤＣ」と図示している。また、図９及び図１０の各コンバータの下方に記載の「効率Ｘ％」（ここでＸは任意の整数）は、各コンバータの変換効率を示す。

図９に示すように、比較例の充放電試験システム１００は、２個の電池６ごとに個別に設けられた２個の電源装置１０２を備える。また、充放電試験システム１００の交流バス８は、ＡＣ電源９に対して２個の電源装置１０２をそれぞれ電気的に接続するための２本の交流バス８ａ，８ｂを備える。なお、以下の説明では説明の煩雑化を防止するために、交流バス８及び交流バス８ａ，８ｂをまとめて「交流バス８」と称する。

２個の電源装置１０２は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、第１直流バス１４と、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４と、を備える。

各双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の一端は交流バス８に接続され、さらに交流バス８を介してＡＣ電源９に接続されている。また、各双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の他端はそれぞれ第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に接続されている。各双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、交流バス８を介してＡＣ電源９から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を、第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４へ出力する。また、各双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４から入力される余剰電力（直流電力）を交流電力に変換した後、交流バス８を介してＡＣ電源９に出力する。

絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の一端には第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が接続され、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の一端とは反対側の他端にはケーブル及びジョイント部１９（図１参照）を介して電池６が接続されている。絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、変換効率が異なる点を除けば、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２と基本的に同じものである。絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、第１直流バス１４を介して入力される直流電圧を降圧した後にケーブル等を介して電池６へ出力し、逆に電池６からケーブル等を介して入力される直流電圧を昇圧した後に第１直流バス１４を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。

なお、電池６－１に接続されている絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を適宜「絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１」と称し、電池６－２に接続されている絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を適宜「絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－２」と称する。また、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１に対して第１直流バス１４を介して接続されている双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を適宜「双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－１」と称し、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－２に対して第１直流バス１４を介して接続されている双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を適宜「双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－２」と称する。

比較例の充放電試験システム１００においてＥＳを行う場合には、電池６－２から放電された電力が、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－２、第１直流バス１４、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－２、交流バス８、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－１、第１直流バス１４、及び絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１を介して、電池６－１に充電される。

このようなＥＳを行う場合において、電池６－２から放電される電力（電流）の大きさを数値「－１００」で表し、電池６－１の充電に必要な電力（電流）の大きさを数値「１００」で表した場合に、ＡＣ電源９から補う必要のある補充電力について説明を行う。なお、ここでは数値の単位を「ｋＷ」とするが、例えば「ｋＡ」でもよい。

電池６－２から放電される電力「－１００ｋＷ」（符号Ｄ１参照）は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－２（効率８０％）でＤＣ／ＤＣ変換されることで、符号Ｄ２に示す電力「－８０ｋＷ」（＝－１００ｋＷ×０．８）に減少する。さらに、この電力「－８０ｋＷ」は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－２（効率９０％）でＤＣ／ＡＣ変換されることで、符号Ｄ３に示す電力「－７２ｋＷ」（＝－８０ｋＷ×０．９）に減少する。

一方、電池６－１に対して電力「１００ｋＷ」（符号Ｃ１参照）を充電するためには、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１（効率８０％）に対して符号Ｃ２に示す電力「１２５ｋＷ」（＝１００ｋＷ／０．８）を入力する必要がある。さらに双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－１から第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１に対して電力「１２５ｋＷ」を入力するためには、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－１（効率９０％）に対して符号Ｃ３に示す電力「１３９ｋＷ」（＝１２５ｋＷ／０．９）を入力する必要がある。このため、電池６－１に電力「１００ｋＷ」を充電するためには、電力「－１３９ｋＷ」を確保する必要がある。

比較例の充放電試験システム１００では、ＥＳで補うことができる電力は「－７２ｋＷ」であるので、電池６－１の充電に必要な電力「－１３９ｋＷ」を確保するためには、ＡＣ電源９から符号Ｄ４に示す電力「－６７ｋＷ」［＝－１３９ｋＷ－（－７２ｋＷ）］を補う必要がある。

これに対して図１０に示す第１実施形態の充放電試験システム１０で実行されるＥＳでは、電池６－２から放電された電力が、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、及び絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１を介して、電池６－１に充電される。このため、電池６－２から放電される電力「－１００ｋＷ」（符号Ｄ１参照）から、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２（効率９３％）で消費される電力を除いた符号Ｄ２に示す電力「－９３ｋＷ（＝－１００ｋＷ×０．９３）」をＥＳにより補うことができる。

一方、電池６－１に対して電力「１００ｋＷ」（符号Ｃ１参照）を充電するためには、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１（効率９３％）に対して符号Ｃ２に示す電力「１０８ｋＷ」（≒１００ｋＷ／０．９３）を入力する必要がある。ここで第１実施形態ではＥＳによって電力「－９３ｋＷ」を補うことができる。このため、電池６－１に対して電力「１００ｋＷ」を充電するためには、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２から第２直流バス２４を介して非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２に対して、符号Ｃ３に示す電力「１５ｋＷ」（＝１０８ｋＷ－９３ｋＷ）を補えばよい。

さらに非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１に対して電力「１５ｋＷ」を補うためには、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２から第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２（効率９５％）に対して、符号Ｃ４に示す電力「１５．７ｋＷ」（≒１５ｋＷ／０．９５）を入力する必要がある。そして、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に電力「１５．７ｋＷ」を入力するためには、ＡＣ電源９から交流バス８を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２（効率９０％）に対して符号Ｃ５に示す電力「１７ｋＷ」（≒１５．７ｋＷ／０．９）を入力する必要がある。

従って、第１実施形態の充放電試験システム１０では、電池６－１に対して電力「１００ｋＷ」を充電するためには、ＡＣ電源９から符号Ｄ３に示す電力「－１７ｋＷ」を補う必要がある。このように第１実施形態では、ＡＣ電源９から補う電力を比較例よりも大幅に減らすことができるので、電力使用効率が大幅に向上している。

また、図９に示した比較例の充放電試験システム１００では、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２－１が電力「１３９ｋＷ」（符号Ｃ３参照）のＡＣ／ＤＣ変換に対応する必要があるので、電源装置１０２ごとに１４０ｋＷ級のトランスを備える双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を使用する必要がある。さらに、比較例の充放電試験システム１００では、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４－１が電力「１２５ｋＷ」（符号Ｃ２参照）のＤＣ／ＤＣ変換に対応する必要があるので、電源装置１０２ごとに１３０ｋＷ級のトランスを備える絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を使用する必要がある。

これに対して図１０に示した第１実施形態の充放電試験システム１０では、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２が電力「１７ｋＷ」（符号Ｃ５参照）のＡＣ／ＤＣ変換に対応できればよく、２０ｋＷ級のトランスを備える双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を使用可能である。また、第１実施形態の充放電試験システム１０では、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が電力「１５．７ｋＷ」（符号Ｃ４参照）のＤＣ／ＤＣ変換に対応できればよく、２０ｋＷ級のトランスを備える絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を使用可能である。さらに、第１実施形態の充放電試験システム１０では、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１が電力「１０８ｋＷ」（符号Ｃ２参照）のＤＣ／ＤＣ変換に対応する必要があるので、１１０ｋＷ級の処理に対応した非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を２個使用する必要がある。しかしながら、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６はトランスを備えないので、小型化及び低コスト化が可能である。

このように第１実施形態の充放電試験システム１０では、比較例とは異なり、２０ｋＷ級の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を使用可能であり、さらにトランスを備えない２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を使用しているので、比較例よりも小型化及び低コスト化が可能となる。

以上のように第１実施形態の充放電試験システム１０では、第２直流バス２４を介して各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を電気的に接続して、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６にそれぞれ電気的に接続された電池６の間のＥＳを可能にすることで、電力使用効率の向上と、小型化と、コスト低下と、を実現することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の充放電試験システム１０について説明を行う。上記第１実施形態の充放電試験システム１０のＥＴ制御部２８は、既述の図４に示したように差分パターンＰ３を演算して、この差分パターンＰ３に基づいて判定処理を実行することで２個の電池６に対する充放電を制御している。この際に、既述の図１０等に示したように各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６によるＤＣ／ＤＣ変換では電力が消費される。このため、電池６－２から放電される電力は非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２により消費される電力分だけ減少し、電池６－１に充電される電力も非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１により消費される電力分だけ減少している。

そこで、図１１に示すように、第２実施形態の充放電試験システム１０のＥＴ制御部２８は、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で消費される電力を考慮した差分パターンＰ３Ａの演算を行う。図１１は、第２実施形態のＥＴ制御部２８による差分パターンＰ３Ａの演算を説明するための説明図である。なお、第２実施形態の充放電試験システム１０は、ＥＴ制御部２８による差分パターンＰ３Ａの演算方法が異なる点を除けば上記第１実施形態の充放電試験システム１０と基本的に同じ構成である。このため、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

第２実施形態のＥＴ制御部２８は、符号ＸＩＡ１及び符号ＸＩＡ２に示すように、充電パターンＰ１に対して非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６（２６－１）で消費される電力分を増加させる補正を行って充電パターンＰ１Ａを生成する。また、ＥＴ制御部２８は、符号ＸＩＢ１及び符号ＸＩＢ２に示すように、放電パターンＰ２に対して非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６（２６－２）で消費される電力分を減少させる補正を行って放電パターンＰ２Ａを生成する。

そして、ＥＴ制御部２８は、符号ＸＩＣに示すように、充電パターンＰ１Ａ及び放電パターンＰ２Ａの差分に相当する差分パターンＰ３Ａを演算して、この差分パターンＰ３Ａに基づいて上述の判定処理を行う。これにより、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で消費される電力分を考慮して、充電必要電力に対する放電電力の不足及び余剰の有無を判定可能である。これ以降の処理は上記第１実施形態と同じであるので、具体的な説明は省略する。

以上のように第２実施形態では、充電パターンＰ１及び放電パターンＰ２に対して、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で消費される電力分に対応した補正を行うようにしたので、これら消費される電力分を反映したＥＳを実行することができる。

［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態の充放電試験システム１０のブロック図である。上記各実施形態の充放電試験システム１０では、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合にはＡＣ電源９への「余剰電力の回生」を実行し、逆に充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合にはＡＣ電源９からの「補充電力供給」を実行している。これに対して第３実施形態の充放電試験システム１０では、電力プール４０を使用して余剰電力の充電及び補充電力の放電を実行可能にしている。

図１２に示すように、第３実施形態の充放電試験システム１０は、電源装置１６が電力プール４０（エネルギープールともいう）を備え、さらに第２直流バス２４が第２直流バス２４ａを備える点を除けば上記各実施形態の充放電試験システム１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

電力プール４０は、第２直流バス２４ａ及び第２直流バス２４を介して、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６及び絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して電気的に接続されている。なお、以下の説明では説明の煩雑化を防止するために、第２直流バス２４及び第２直流バス２４ａをまとめて「第２直流バス２４」と称する。

電力プール４０は、リチウムイオンコンデンサ、及び各種電池などのＥＴ制御部２８による充放電の制御が可能なものであれば特に限定されない。なお、電力プール４０に、後述の図１７に示す余剰コンバータ２６－３及び予備電池６Ｂなどが含まれていてもよい。また、図１２中では電力プール４０が電源装置１６の内部に設けられているが、電源装置１６の外部に設けられていてもよい。

第３実施形態のＥＴ制御部２８は、電力プール４０の充放電制御を行う機能の他に、電力プール４０の現在の充電量（放電可能容量）及び充電可能容量と、電力プール４０の充電に使用されている現在の消費電力と、電力プール４０から放電されている現在の放電電力と、を連続的に検出する機能を有している。そして、このＥＴ制御部２８は、上記各実施形態と同様に実行した判定処理の結果に基づいて、２個の電池６及び電力プール４０の充放電を制御して、上述のＥＳを実行したり、或いは「電力プール使用ＥＳ」を実行したりする。ここで電力プール使用ＥＳとは、ＥＳと共に、「電力プール４０に対する余剰電力の充電」又は「電力プール４０からの補充電力の放電」を実行することである。

図１３は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合の電力プール使用ＥＳ及びＡＣ電源９への余剰電力の回生を説明するための説明図である。図１３に示すように、ＥＴ制御部２８は、判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生する場合には、電力プール使用ＥＳとして、既述のＥＳと、電力プール４０による余剰電力の充電と、を実行する。

具体的にはＥＴ制御部２８は、上記各実施形態と同様に放電電力の中で充電必要電力に相当する電力については、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御してＥＳを実行することで、電池６－１の充電に利用する。

一方、ＥＴ制御部２８は、余剰電力については非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２及び電力プール４０を制御して、電力プール４０への出力と充電とを実行する。これにより、電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２及び第２直流バス２４を介して電力プール４０に余剰電力が入力され、この余剰電力が電力プール４０に充電される（符号ＥＳ－１参照）。

ここで、余剰電力が電力プール４０の充電可能容量以下であれば、この余剰電力の全てが電力プール４０に充電される。一方、余剰電力が電力プール４０の充電可能容量を超過する場合には、ＥＴ制御部２８が非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２及び絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御して、余剰電力の超過分に相当する電力（以下、超過電力という）を双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２へ出力する。これにより、超過電力が、電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、及び第１直流バス１４を経て、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。

第３実施形態のメイン制御装置１８は、超過電力が発生する場合には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を作動させる。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、電源装置１６から第１直流バス１４を介して入力された超過電力（直流電力）を交流電力に変換した後、交流バス８を介してＡＣ電源９に回生する（符号ＲＥ参照）。

図１４は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合の電力プール使用ＥＳ及びＡＣ電源９からの補充電力供給を説明するための説明図である。図１４に示すように、ＥＴ制御部２８は、判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の不足が発生する場合には、電力プール使用ＥＳとして、既述のＥＳと、電力プール４０による補充電力の放電と、を実行する。

具体的にはＥＴ制御部２８は、２個の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御してＥＳを実行する。これにより、電池６－２から放電された電力の全て（非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で消費される分は除く）が、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２、第２直流バス２４、及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して、電池６－１に充電される。

また、ＥＴ制御部２８は、非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１及び電力プール４０を制御して、電力プール４０からの補充電力の放電を実行させる。これにより、電力プール４０から第２直流バス２４及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に補充電力が入力され、この補充電力が電池６－１に充電される（符号ＥＳ－２参照）。

ここで、充電必要電力に対する放電電力の不足分が電力プール４０の放電可能容量未満である場合には、電力プール４０から放電される補充電力のみで、充電必要電力に対する放電電力の不足分を補うことができる。一方、この不足分が電力プール４０の放電可能容量を超過する場合には、メイン制御装置１８及びＥＴ制御部２８は、電力プール４０の放電可能容量の不足分をＡＣ電源９からの追加補充電力で補う追加補充電力供給を実行する。

具体的にはメイン制御装置１８が双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２を作動させる。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、ＡＣ電源９から交流バス８を介して、電力プール４０の放電可能容量の不足分を補う追加補充電力（交流電力）の供給を受けて、この追加補充電力を直流電力に変換した後、第１直流バス１４を介して絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２へ出力する（符号ＳＵ参照）。

そして、ＥＴ制御部２８は、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を制御して、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２から第２直流バス２４及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に追加補充電力を入力し、この追加補充電力を電池６－１に充電させる。

図１５は、第３実施形態の充放電試験システム１０による２個の電池６の充放電試験の流れを示したフローチャートである。なお、ステップＳ３までの処理の流れは既述の図８で説明した第１実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。

ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の不足及び余剰が発生しない場合には、第１実施形態と同様に、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を制御してＥＳのみを実行する（ステップＳ１０でＮＯ、ステップＳ１１）。

ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生した場合には、余剰電力が電力プール４０の充電可能容量以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０でＹＥＳ、ステップＳ１２、ステップＳ１３）。

そして、ＥＴ制御部２８は、余剰電力が電力プール４０の充電可能容量以下であると判定した場合には、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６及び電力プール４０を制御して、既述の図１３に示したように電力プール使用ＥＳを実行する（ステップＳ１３でＹＥＳ、ステップＳ１４）。これにより、ＥＳが優先的に実行されると共に、このＥＳで余る余剰電力のみが電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２及び第２直流バス２４を介して電力プール４０に充電される。この場合には、上記各実施形態とは異なりＡＣ電源９への余剰電力の回生を行う必要がなくなり、さらにこの余剰電力を第２直流バス２４に接続されている電力プール４０に一時的に充電させられるので、充放電試験システム１０の電力使用効率をより向上させることができる。

一方、ＥＴ制御部２８は、余剰電力が電力プール４０の充電可能容量を超えると判定した場合には、既述の図１３に示したように、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６及び電力プール４０を制御して電力プール使用ＥＳを実行し、さらにメイン制御装置１８と共に超過電力の回生を実行する（ステップＳ１３でＮＯ、ステップＳ１５）。これにより、ステップＳ１４と同様の電力プール使用ＥＳが実行されると共に、電力プール４０で充電できない超過電力のみが第２直流バス２４、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、及び第１直流バス１４を介して、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される。そして、この超過電力（直流電力）は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２により交流電力に変換された後、交流バス８を介してＡＣ電源９に回生される。電力プール使用ＥＳによりＡＣ電源９に回生する余剰電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。

また、ＥＴ制御部２８は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生した場合には、充電必要電力に対する放電電力の不足分が電力プール４０の放電可能容量以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０でＹＥＳ、ステップＳ１２、ステップＳ１６）。

そして、ＥＴ制御部２８は、放電電力の不足分が電力プール４０の放電可能容量以下であると判定した場合には、各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６及び電力プール４０を制御して、既述の図１３に示したように電力プール使用ＥＳを実行する（ステップＳ１６でＹＥＳ、ステップＳ１７）。これにより、ＥＳが優先的に実行される共に、このＥＳでの不足分を補う補充電力が電力プール４０から放電される。この補充電力は、第２直流バス２４及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に充電される。この場合には補充電力を電力プール４０から全て補うことができるので、上記各実施形態とは異なりＡＣ電源９からの補充電力供給を行う必要がなくなり、充放電試験システム１０の電力使用効率をより向上させることができる。

一方、ＥＴ制御部２８は、放電電力の不足分が電力プール４０の放電可能容量を超えると判定した場合には、既述の図１４に示したように各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６及び電力プール４０を制御して電力プール使用ＥＳを実行し、さらにメイン制御装置１８と共に追加補充電力供給を実行する（ステップＳ１６でＮＯ、ステップＳ１８）。これにより、ステップＳ１７と同様の電力プール使用ＥＳが実行されると共に、追加補充電力が、ＡＣ電源９から交流バス８、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、第１直流バス１４、絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、第２直流バス２４、及び非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して電池６－１に充電される。電力プール使用ＥＳによりＡＣ電源９から補う追加補充電力を最小限に抑えられるので、充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。

以下、２個の電池６の充放電試験が完了するまでの間、上述のステップＳ３以降の処理が繰り返し実行される（ステップＳ１９でＮＯ）。そして、２個の電池６の充放電試験が完了すると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、生産ライン７上の新たな２個の電池６が試験位置まで搬送されることで、上述の処理が繰り返し実行される。

以上のように第３実施形態の充放電試験システム１０では、第２直流バス２４に電力プール４０を接続し、この電力プール４０を利用した電力プール使用ＥＳを実行することで、充放電試験システム１０の電力使用効率をより向上させることができる。

［第４実施形態］
図１６は、第４実施形態の充放電試験システム１０のブロック図である。上記各実施形態の充放電試験システム１０では電源装置１６に対して２個の電池６が電気的に接続されているが、図１６に示すように第４実施形態の充放電試験システム１０では電源装置１６に対して３個以上の電池６が電気的に接続されている。なお、第４実施形態の充放電試験システム１０は、電源装置１６の構成が異なる点を除けば上記各実施形態の充放電試験システム１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

第４実施形態の電源装置１６は、３個以上の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を備えており、さらに第２直流バス２４が３個以上の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２に対して電気的に並列接続する第２直流バス２４ｂを備える点を除けば、上記各実施形態の電源装置１６と同じ構成である。なお、以下の説明では説明の煩雑化を防止するために、第２直流バス２４及び第２直流バス２４ｂをまとめて「第２直流バス２４」と称する。

各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６には、上記各実施形態と同様にジョイント部１９（図１参照）等を介してそれぞれ電池６が接続されている。これにより、第４実施形態の電源装置１６は、３個以上の電池６に対する充放電試験を実行可能である。

第４実施形態のＥＴ制御部２８は、電源装置１６に対して３個以上の電池６が電気的に接続されている場合には、ＥＳを実行するために、少なくとも１個の電池６に対して充電パターンＰ１に従った充電を行う充電タイミングと、少なくとも１個の電池６に対して放電パターンＰ２に従った放電を行う放電タイミングと、を同期させる。

そして、第４実施形態のＥＴ制御部２８は、各電池６に対してそれぞれ設定された充放電パターン（充電パターンＰ１、放電パターンＰ２）に基づいて、図示は省略するが、充電を行う全ての電池６－１の充電パターンＰ１を合成した合成充電パターンと、放電を行う全ての電池６－２の放電パターンＰ２を合成した合成放電パターンと、を演算する。この場合には、合成充電パターンが充電を行う全ての電池６の充電に必要な充電必要電力の時間変化を示し、合成放電パターンが放電を行う全ての電池６から放電される放電電力の時間変化を示す。

なお、上記第２実施形態で説明したように各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で消費される電力分に対応した補正を行う場合には、合成充電パターンに対して各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１で消費される電力分を増加させる補正を行う。また、合成放電パターンに対して各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６で消費される電力分を減少させる補正を行う。

次いで、第４実施形態のＥＴ制御部２８は、合成充電パターンと合成放電パターンとの差分パターン（図示は省略）に基づいて既述の判定処理を行い、この判定処理の結果に基づいてＥＳが優先的に実行されるように各電池６に対する充放電を制御する。これにより、少なくとも１個の電池６－２から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２を介して出力された電力が、第２直流バス２４及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して、少なくとも１個の電池６－１に充電される。

また、第４実施形態において充電必要電力に対する放電電力の余剰或いは不足が発生した場合では、上記各実施形態で説明したＡＣ電源９への回生或いは補充電力供給が実行される。さらに、第４実施形態においても上記第３実施形態で説明した電力プール使用ＥＳを実行してもよい。

以上のように第４実施形態の充放電試験システム１０は、充放電試験を行う電池６の数を上記各実施形態よりも増加させることで、上記各実施形態よりも充放電試験の効率を向上させることができる。

［第５実施形態］
図１７は、第５実施形態の充放電試験システム１０のブロック図である。上記各実施形態の充放電試験システム１０では電源装置１６に対して電気的に接続されている全ての電池６が充放電試験の対象となる。これに対して第５実施形態の充放電試験システム１０では、電源装置１６に対して、充放電試験の対象となる電池６と、充放電試験の対象外となる電池６とがそれぞれ１個以上電気的に接続されている。

図１７に示すように、第５実施形態の充放電試験システム１０は、電源装置１６に対して充放電試験の対象外の電池６が電気的に接続されている点を除けば、上記各実施形態の充放電試験システム１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

第５実施形態の各非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に対して電気的に接続されている複数の電池６には、充放電試験の対象である電池６である試験電池６Ａ（本発明の試験充放電体に相当）と、充放電試験の対象外である電池６である予備電池６Ｂ（本発明の予備充放電体に相当）と、がそれぞれ１個以上含まれる。なお、予備電池６Ｂは、生産ライン７以外の場所、例えば恒温槽（ラックとも称する）内に配置されている。

試験電池６Ａと予備電池６Ｂとは、例えば、充放電試験対象の電池６であるか充放電試験対象の電池６でないかという点において互いに異なるが、両者の種類は同一又は非同一のいずれでもよい。以下、予備電池６Ｂに対して電気的に接続されている非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を適宜「余剰コンバータ２６－３」と称する。なお、試験電池６Ａに電気的に接続されている非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は本発明の試験中コンバータに相当する。

予備電池６Ｂ及び余剰コンバータ２６－３は、上記第３実施形態で説明した電力プール４０と同様の役割を果たすものである。第５実施形態のＥＴ制御部２８は、充電を行う全ての試験電池６Ａの充電パターンＰ１を合成した合成充電パターンと、放電を行う全ての試験電池６Ａの放電パターンＰ２を合成した合成放電パターンと、を演算する。次いで、ＥＴ制御部２８は、合成充電パターンと合成放電パターンとの差分パターン（図示は省略）に基づいて既述の判定処理を行い、この判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生する場合には、既述のＥＳを実行する他に、予備電池６Ｂによる余剰電力の充電を実行する。

具体的にはＥＴ制御部２８は、少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２と、少なくとも１つの余剰コンバータ２６－３と、を制御して、少なくとも１個の予備電池６Ｂへの余剰電力の充電を実行する。これにより、少なくとも１個の試験電池６Ａ（電池６－２）から非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－２を介して出力された余剰電力が、第２直流バス２４及び少なくとも１つの余剰コンバータ２６－３を介して、少なくとも１個の予備電池６Ｂに充電される。

なお、余剰電力が、全ての予備電池６Ｂの充電可能容量を超過する場合には、この超過分に相当する超過電力が上記第３実施形態と同様にＡＣ電源９に回生される。

一方、ＥＴ制御部２８は、上述の判定処理の結果に基づいて充電必要電力に対する放電電力の不足が発生する場合には、既述のＥＳを実行する他に、予備電池６Ｂによる補充電力の放電を実行する。具体的にはＥＴ制御部２８は、少なくとも１つの余剰コンバータ２６－３と、少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１と、を制御して、少なくとも１個の予備電池６Ｂからの補充電力の放電を実行する。これにより、少なくとも１個の予備電池６Ｂから余剰コンバータ２６－３を介して出力された補充電力が、第２直流バス２４及び少なくとも１つの非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２６－１を介して、少なくとも１個の試験電池６Ａ（電池６－１）に充電される。

なお、全ての予備電池６Ｂから放電される補充電力のみで、充電必要電力に対する放電電力の不足分を補うことができない場合には、上記第３実施形態と同様に、この補充電力の不足分をＡＣ電源９からの追加補充電力で補う追加補充電力供給を実行する。

以上のように第５実施形態の充放電試験システム１０では、予備電池６Ｂに余剰電力を充電したり或いは予備電池６Ｂから補充電力の供給を行ったりすることで、ＡＣ電源９に回生する余剰電力とＡＣ電源９から供給する補充電力とを最小限に抑えられる。その結果、上記第３実施形態と同様に充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。また、予備電池６Ｂを利用することで上記第３実施形態のように電力プール４０を設ける必要がなくなるので、充放電試験システム１０の低コスト化が図れる。

［第６実施形態］
図１８は、第６実施形態の充放電試験システム１０のブロック図である。上記各実施形態の充放電試験システム１０は１つの電源装置１６を備えるが、第６実施形態の充放電試験システム１０は複数の電源装置１６を備え、互いに異なる電源装置１６（電源装置１６に接続されている１又は複数の電池６）の間で後述の電源装置間ＥＳを実行可能である。なお、第６実施形態の充放電試験システム１０は、電源装置１６を複数備える点を除けば上記各実施形態の充放電試験システム１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

第６実施形態の第１直流バス１４は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２と少なくとも１つの電源装置１６とを接続する第１直流バス１４ａを備える。これにより、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の他端には、第１直流バス１４，１４ａを介して、複数の電源装置１６が電気的に複数接続されている。なお、以下の説明では説明の煩雑化を防止するために、第１直流バス１４及び第１直流バス１４ａをまとめて「第１直流バス１４」と称する。

第６実施形態の複数の電源装置１６は、上記各実施形態の電源装置１６のいずれでもよく、或いは上記各実施形態の電源装置１６が混在していてもよい。以下、複数の電源装置１６が、上記第１実施形態又は上記第２実施形態の電源装置１６であるものとして説明を行う。

第６実施形態のメイン制御装置１８は、電源装置１６ごとにＥＴ制御部２８による上述の判定処理の結果を逐次取得することで、電源装置１６ごとに充電必要電力に対する放電電力の余剰及び余剰がそれぞれ発生するのか否かを逐次判別する。そして、メイン制御装置１８は、複数の電源装置１６の中で、少なくとも１つの電源装置１６において放電電力の不足が発生すると共に、少なくとも１つの電源装置１６において放電電力の余剰が発生した場合には、後者から前者に対する電力供給である電源装置間ＥＳを優先的に実行する。すなわち、複数の電源装置１６の中で、少なくとも１つの電源装置１６において電池６の充電に必要な電力が不足し、少なくとも１つの電源装置１６が他の電源装置１６に対して電力を出力可能（電力供給可能）である場合には、電源装置間ＥＳを優先的に実行する。

このような電源装置間ＥＳを実行するため、メイン制御装置１８は、互いに異なる電源装置１６の間での充放電試験のタイミングを同期させる。また、個々の電源装置１６では、既述の通り、２個の電池６の一方の充電を行う充電タイミングと、２個の電池６の他方の放電を行う放電タイミングと、を同期させている。

また、メイン制御装置１８は、電源装置間ＥＳを実行したとしても余剰となる電力或いは不足する電力が発生する場合には、ＡＣ電源９への回生或いはＡＣ電源９からの補充電力の供給を実行する。

図１９は、電源装置間ＥＳ及び余剰電力のＡＣ電源９への回生を説明するための説明図である。また、図２０は、電源装置間ＥＳ及びＡＣ電源９からの補充電力供給を説明するための説明図である。以下、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生する電源装置１６を適宜「電源装置１６－１」と称し、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生する電源装置１６を適宜「電源装置１６－２」と称する。

図１９及び図２０に示すように、メイン制御装置１８は、電源装置１６ごとのＥＴ制御部２８による判定処理の結果に基づいて、電源装置１６－１及び電源装置１６－２がそれぞれ存在する場合には、両者を制御して電源装置間ＥＳを実行する。これにより、少なくとも１つの電源装置１６－２から第１直流バス１４を介して少なくとも１つの電源装置１６－１に対して余剰電力が供給される（符号ＰＳ参照）。その結果、余剰電力が少なくとも１つの電源装置１６－１において電池６の充電に使用される。

また、図１９に示すように、メイン制御装置１８は、全ての電源装置１６－２での放電電力の余剰分の合計値が全ての電源装置１６－１での放電電力の不足分の合計値よりも大きくなる場合には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２及び少なくとも１つの電源装置１６－２を制御して、電源装置間ＥＳでも余る余剰電力の回生を行う。これにより、余剰電力が、第１直流バス１４、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、及び交流バス８を介してＡＣ電源９に回生される（符号ＲＥ参照）。

逆に図２０に示すように、メイン制御装置１８は、全ての電源装置１６－１での放電電力の不足分の合計値が全ての電源装置１６－２での放電電力の余剰分の合計値よりも大きくなる場合には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２及び少なくとも１つの電源装置１６－１を制御して、電源装置間ＥＳで補えない補充電力をＡＣ電源９から補う。これにより、補充電力が、交流バス８、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２、及び第１直流バス１４を介して少なくとも１つの電源装置１６－１に供給され、そこで電池６の充電に使用される（符号ＳＵ参照）。

以上のように第６実施形態では、複数の電源装置１６が設けられている場合には電源装置間ＥＳを実行することで、ＡＣ電源９に回生する余剰電力及びＡＣ電源９から供給する補充電力を減らすことができるので、充放電試験システム１０の電力使用効率をより向上させることができる。

なお、上記第６実施形態では、複数の電源装置１６が上記第１実施形態又は上記第２実施形態の電源装置１６である場合を例に挙げて説明したが、複数の電源装置１６が３個以上の電池６の充放電を制御する上記第４実施形態の電源装置１６である場合にも上記第６実施形態と同様に電源装置間ＥＳを実行可能である。

また、複数の電源装置１６が、電力プール４０を備える上記第３実施形態の電源装置１６又は予備電池６Ｂに電気的に接続されている上記第５実施形態の電源装置１６である場合も上記第６実施形態と同様に電源装置間ＥＳを実行可能である。この場合にはメイン制御装置１８は、複数の電源装置１６の中で、少なくとも１つの電源装置１６において充電必要電力に対する放電電力の不足分が電力プール４０又は予備電池６Ｂの放電可能容量を超えると共に、少なくとも１つの電源装置１６において充電必要電力に対する放電電力の余剰分が電力プール４０又は予備電池６Ｂの充電可能容量を超える場合には、電源装置間ＥＳを実行する。

［その他］
上記各実施形態では、生産ライン７上の複数の電池６に対する充放電試験を行う場合を例に挙げて説明したが、恒温槽内等の任意の場所に配置されている複数の電池６の充放電試験に本発明を適用可能である。

上記実施形態では本発明の充放電体として電池６を例に挙げて説明したが、キャパシタ及び電力変換器を伴うモータ等の充放電試験の対象となるものであれば、特に限定はされない。

６ 電池
６－１ 電池
６－２ 電池
６Ａ 試験電池
６Ｂ 予備電池
７ 生産ライン
８ 交流バス
８ａ 交流バス
８ｂ 交流バス
９ ＡＣ電源
１０ 充放電試験システム
１２ 双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２－１ 双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２－２ 双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ
１４ 第１直流バス
１４ａ 第１直流バス
１６ 電源装置
１６－１ 電源装置
１６－２ 電源装置
１８ メイン制御装置
１９ ジョイント部
２２ 絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４ 第２直流バス
２４ａ 第２直流バス
２４ｂ 第２直流バス
２６ 非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
２６－１ 非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
２６－２ 非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
２６－３ 余剰コンバータ
２８ ＥＴ制御部
４０ 電力プール
１００ 充放電試験システム
１０２ 電源装置
１０４ 絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０４－１ 絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０４－２ 絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｎｏ１ 電池
Ｎｏ２ 電池
Ｐ１ 充電パターン
Ｐ１Ａ 充電パターン
Ｐ２ 放電パターン
Ｐ２Ａ 放電パターン
Ｐ３ 差分パターン
Ｐ３Ａ 差分パターン

Claims (15)

1. 複数の充放電体の充放電試験を行う充放電試験システムにおいて、
   一端が交流バスを介して交流電源に接続されて他端が第１直流バスに接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
   一端が前記第１直流バスを介して前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が第２直流バスに接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   一端が前記第２直流バスを介して前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が互いに異なる前記充放電体に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続された複数の前記充放電体の充放電を制御する充放電制御部と、
   を備え、
   前記充放電制御部が、放電を行う少なくとも１つの前記充放電体から前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された電力を、前記第２直流バス及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、充電可能な少なくとも１つの前記充放電体に充電させる充放電試験システム。
2. 前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が余剰になる場合には、前記放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２直流バス、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、及び前記交流バスを介して、前記交流電源に回生する請求項１に記載の充放電試験システム。
3. 前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が不足する場合には、前記放電電力の不足分を補う補充電力を、前記交流電源から前記交流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの前記充放電体に充電させる請求項１に記載の充放電試験システム。
4. 前記第２直流バスに接続され、前記充放電制御部による充放電の制御が可能な電力プールを備え、
   前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が余剰になる場合には、前記放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第２直流バスを介して前記電力プールに充電させる請求項１に記載の充放電試験システム。
5. 前記充放電制御部が、前記電力プールの充電可能容量に対する前記余剰電力の超過が発生する場合には、前記余剰電力の超過分に相当する電力を、前記第２直流バスから前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、及び前記交流バスを介して、前記交流電源に回生する請求項４に記載の充放電試験システム。
6. 前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、前記電力プール、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、前記第１直流バスを介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、
   前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記電源装置で前記電力プールの充電可能容量に対する前記余剰電力の超過が発生する場合には、少なくとも１つの前記電源装置で発生した前記余剰電力の超過分に相当する電力を、前記第１直流バスを介して、電力を入力可能な他の少なくとも１つの前記電源装置へ出力する請求項４に記載の充放電試験システム。
7. 前記第２直流バスに接続され、前記充放電制御部による充放電の制御が可能な電力プールを備え、
   前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力である放電電力が不足する場合には、前記放電電力の不足分を補う補充電力を、前記電力プールから前記第２直流バス、及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの前記充放電体に充電させる請求項１に記載の充放電試験システム。
8. 前記充放電制御部が、前記放電電力の不足分に対して前記電力プールの放電可能容量が不足する場合には、前記放電可能容量の不足分を補う電力を、前記交流電源から前記交流バス、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記第１直流バス、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、少なくとも１つの前記充放電体に充電させる請求項７に記載の充放電試験システム。
9. 前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、前記電力プール、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、前記第１直流バスを介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、
   前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記電源装置で前記放電電力の不足分に対して前記電力プールの放電可能容量が不足する場合には、電力を出力可能な少なくとも１つの前記電源装置から、前記第１直流バスを介して、前記放電可能容量の不足が発生する少なくとも１つの前記電源装置へ電力を出力する請求項７に記載の充放電試験システム。
10. 前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２直流バス、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含む電源装置が、前記第１直流バスを介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して複数接続され、
    前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記電源装置において前記充放電体の充電に必要な電力が不足し、少なくとも１つの前記電源装置が他の前記電源装置に対する電力供給を可能である場合には、電力供給が可能な少なくとも１つの前記電源装置から、前記第１直流バスを介して、前記充放電体の充電に必要な電力が不足する少なくとも１つの前記電源装置に対して電力供給を実行させる請求項１に記載の充放電試験システム。
11. 前記充放電制御部が、互いに異なる前記電源装置の間で前記充放電試験のタイミングを同期させる請求項６、９、及び１０のいずれか１項に記載の充放電試験システム。
12. 前記充放電制御部が、充電を行う全ての前記充放電体の充電に必要な電力に対して、充電を行う全ての前記充放電体に対応する全ての前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで消費される電力分を増加させる補正を行った結果に基づいて、前記充電必要電力を演算し、
    前記充放電制御部が、放電を行う全ての前記充放電体から放電される電力に対して、放電を行う全ての前記充放電体に対応する全ての前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータで消費される電力分を減少させる補正を行った結果に基づいて、前記放電電力を演算する請求項２から９のいずれか１項に記載の充放電試験システム。
13. 複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記充放電試験の対象となる前記充放電体である試験充放電体に接続された試験中コンバータと、前記試験充放電体とは異なる前記充放電体である予備充放電体に接続された余剰コンバータと、をそれぞれ少なくとも１つ含む請求項１から１０のいずれか１項に記載の充放電試験システム。
14. 前記充放電制御部が、少なくとも１つの前記充放電体から電力の放電を行うタイミングと、少なくとも１つの前記充放電体に対して電力の充電を行うタイミングと、を同期させる請求項１から１０のいずれか１項に記載の充放電試験システム。
15. 一端が交流バスを介して交流電源に接続されて他端が第１直流バスに接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
    一端が前記第１直流バスを介して前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が第２直流バスに接続された絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
    一端が前記第２直流バスを介して前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されて他端が互いに異なる充放電体に接続された複数の非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
    を備え、
    前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、前記絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、複数の前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにそれぞれ接続された複数の前記充放電体の充放電を制御する充放電試験システムの制御方法において、
    放電を行う少なくとも１つの前記充放電体から前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して出力された電力を、前記第２直流バス及び少なくとも１つの前記非絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、充電可能な少なくとも１つの前記充放電体に充電させる充放電試験システムの制御方法。
    

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