JP5467601B2

JP5467601B2 - 電池試験装置と電池試験方法及び電池試験プログラム

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Publication number: JP5467601B2
Application number: JP2010176811A
Authority: JP
Inventors: 雅人小島
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: JP2012037343A

Description

本発明は、配線接続の確認が可能な電池試験装置と電池試験方法とに関する。

多数の電池に対して充電試験または放電試験を遂行する充放電試験装置は、多数の電池に対して各々電気的に配線接続をする必要がある。このため充放電試験装置における各電池との間の配線数は、試験対象となる電池の個数の増大に伴って増大することとなり、その結果複雑な配線となることが少なくない。

配線数の増大とその複雑化により、複数の電池に対して充電試験または放電試験をするため各電池への配線接続をする場合に、正確かつ迅速な配線接続作業が困難となることが懸念される。

下記引用文献１には、電池装着部の二つの端子間に二次電池セルが装着されているか否かを電圧監視入力により検知するマイコン制御部を備えた二次電池セルの充電装置が開示されている。

この充電装置によれば、充電しようとする複数の二次電池セルを装着手段に装着することにより、各二次電池セルの両電極に各端子の組みが接触し、電圧値測定手段により放電方向の電圧が検出される。これにより、どの端子の組みに二次電池セルが装着されているか知ることができることが記載されている。

特開平７−２０３６３４号公報

複数の電池に対して充電試験または放電試験をする場合には、充電または放電をするための負荷線と電圧を検知するための電圧検出線とを試験対象となる各電池ごとに正確に接続する必要がある。

仮に、負荷線とこれに対応する電圧検出線とが各々異なる電池に誤接続された場合には、充電試験または放電試験の試験プログラムを遂行した電池と、電圧検出している電池とが異なることとなる。このため、正しい試験結果が得られないだけでなく、試験プログラムの遂行に費やした時間や労力が無駄となる。

本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、負荷線とこれに対応する電圧検出線とが試験対象となる同一の電池に正しく電気的に接続されているか否かを迅速に確認することが可能な電池試験装置と電池試験方法と等を提供することを目的とする。

本発明の電池試験装置は、試験対象となる電池に対して接続されて充電するまたは放電させる負荷線と、負荷線に対応して電池の電圧を検出する電圧検出線と、を備える電池試験装置であって、負荷線を介して電池を充電または放電させた場合の電圧検出線を介して検出される電圧に変化があるか否かに基づいて、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが電池に電気的に接続されているか否かを判断することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置は好ましくは、電圧の変化が、電池への充電または放電の開始後所定の閾値時間以内に検出できなかった場合に、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが電池に電気的に接続されていないと判断してオペレータに通知することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置はさらに好ましくは、試験プログラムを開始する前に接続確認モードを有し、接続確認モードにおいて、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが電池に電気的に接続されているか否かを判断することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置はさらに好ましくは、複数の電池を試験する場合に、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが同一の電池に電気的に接続されていないと判断すれば、複数の電池に各々接続された電圧検出線から電圧変化を検出した電圧検出線を抽出してこれを通知することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置はさらに好ましくは、所定の閾値時間は１分以内であり、電圧の変化は１０ミリボルト以上であることを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置の試験方法は、試験対象となる電池に対して接続されて充電するまたは放電させる負荷線と、負荷線に対応して電池の電圧を検出する電圧検出線と、を備える電池試験装置の試験方法において、負荷線を介して電池を充電または放電させた場合の電圧検出線を介して検出される電圧に変化があるか否かに基づいて、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが電池に電気的に接続されているか否かを判断する工程を有することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置の試験方法は好ましくは、電圧の変化が、電池への充電または放電の開始後所定の閾値時間以内に検出できなかった場合に、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが電池に電気的に接続されていないと判断してオペレータに通知する工程を有することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置の試験方法はさらに好ましくは、試験プログラムを開始する前に接続確認モードを有し、接続確認モードにおいて、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが電池に電気的に接続されているか否かを判断する工程を有することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置の試験方法はさらに好ましくは、複数の電池を試験する場合に、負荷線と負荷線に対応する電圧検出線とが同一の電池に電気的に接続されていないと判断すれば、複数の電池に各々接続された電圧検出線から電圧変化を検出した電圧検出線を抽出してこれを通知する工程を有することを特徴とする。

また、本発明の電池試験装置の試験方法はさらに好ましくは、所定の閾値時間は１分以内であり、電圧の変化は１０ミリボルト以上であることを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、上述の電池試験装置の試験方法を電池試験装置に処理させるためのプログラムであることを特徴とする。

また、本発明のプログラムメモリは、上述のプログラムを格納したプログラムメモリであることを特徴とする。

本発明により、負荷線とこれに対応する電圧検出線とが試験対象となる同一の電池に正しく電気的に接続されているか否かを迅速に確認することが可能な電池試験装置と電池試験方法と等を提供できる。

実施形態の電池試験装置の構成概要を説明するブロック図である。電池試験装置が遂行する接続確認動作について説明するチャート図である。電池試験装置の接続確認モードにおける動作概要を説明するフローチャートである。複数のセル電池が、任意の個数ずつグル―プ分けされて同時に試験される態様を説明する構成概要図である。

実施形態で説明する電池試験装置は、負荷線が接続されたセル電池に対して電流を短時間通電することによって、セル電池の電圧を若干増大させる。そして、セル電池に接続された負荷線に対応する電圧検出線を介して、当該セル電池の電圧が増大することを検出できるか否かによって、負荷線と対応する電圧検出線とが同一のセル電池に電気的に接続されているか否かを判断する。

複数のセル電池を試験可能な電池試験装置は、負荷線と電圧検出線とが対を形成しており、本来は同一の試験対象セル電池に対して接続される構成である。一方、多数のセル電池を同時に試験する場合には、多数の負荷線と多数の電圧検出線とが多数の電池に対して各々接続されることとなるので、配線が複雑多岐となる傾向にある。

このため、一対の負荷線と電圧検出線とが、同一の試験対象セル電池に接続されているのか否かの確認が、目視検査では困難となる場合が生じる。仮に、一対の負荷線と電圧検出線とが、それぞれ異なる試験対象セル電池に接続された誤接続状態または未接続状態で試験プログラムを遂行してしまった場合には、充電または放電されるセル電池の電圧変化の状態を正しく検出することができなくなる。またこの場合には、例えば数日間に亘って遂行した電池試験プログラムの結果が全て無駄となりかねない。

実施形態の電池試験装置は、試験プログラムの遂行の極めて初期の段階または試験プログラム開始前段階の接続確認モードにおいて、一対の負荷線と電圧検出線とが同一のセル電池に接続されているか否かの接続確認を短時間で遂行できる。さらに、異なる種類のセル電池に対しても適用可能なように、接続確認モードにおいて通電する電流値や通電時間、及び電圧変化量の判定閾値を任意に設定できる構成とする。

図１は、実施形態の電池試験装置１００の構成概要を説明するブロック図である。図１に示すように電池試験装置１００は、試験対象である複数の電池１６０に各々接続される一対の負荷線１５０と電圧検出線１４０とを備える。

図１において一対の負荷線１５０（１）と電圧検出線１４０（１）とは電池１に接続され、一対の負荷線１５０（２）と電圧検出線１４０（２）とは電池２に接続され、一対の負荷線１５０（Ｎ）と電圧検出線１４０（Ｎ）とは電池Ｎに接続される。すなわち、電池試験装置１００は、同時にＮ個の電池１６０に対して試験プログラムの遂行が可能である。

また、電池試験装置１００においては、一対の負荷線１５０（１）と電圧検出線１４０（１）とは、同一の電池１に接続されているものとして、電池試験ユニット１３０により充電または放電動作が遂行されかつ電圧変化が検出される。

電池試験ユニット１３０は、制御パソコンやワークステーション等である充放電制御部１１０からの充電または放電の実行指示に基づいて、指示された条件のもとで充電動作または放電動作を遂行する。また、充放電制御部１１０は、充電試験または放電試験の試験プログラム及び接続確認プログラムを格納するプログラムメモリ１２０を備える。

プログラムメモリ１２０は、メンテナンス時等に書き換え可能なフラッシュメモリ等で構成してもよい。すなわち、充放電制御部１１０は、プログラムメモリ１２０から読み出した試験プログラムや接続確認プログラムに基づいて、充放電試験や接続確認動作を遂行して試験対象電池の電圧値を取り込む。

図２は、電池試験装置１００が遂行する接続確認動作について説明するチャート図である。図２（ａ）に示すように、充電時には電池試験装置１００は、電池１に対して負荷線１５０（１）を介して電流Ｉを大凡１秒乃至数十秒の比較的短い時間だけ供給する。

電池１に対する数十秒以内の充電動作により、電池１の電圧は充電前の電圧Ｖ_１から充電後の電圧Ｖ_２へと上昇する。電池試験装置１００は、電圧検出線１４０（１）を介して検出したＶ_１とＶ_２との差異が例えば１０ミリボルト以上であれば、負荷線１５０（１）とこれに対応する電圧検出線１４０（１）とが電池１に正しく接続されているものと判断する。電池試験装置１００は、電池１〜電池Ｎに対して順次接続確認を遂行することで、全ての電池１６０についての接続確認を実行できる。

また、図２（ａ）において、放電時には電池試験装置１００は、電池１に対して負荷線１５０（１）を介して電流Ｉを大凡数十秒以内の短い時間だけ放電させる。

電池１に対する数十秒以内の放電動作により、電池１の電圧は放電前の電圧Ｖ_３から放電後の電圧Ｖ_４へと下降する。電池試験装置１００は、電圧検出線１４０（１）を介して検出したＶ_３とＶ_４との差異が例えば１０ミリボルト以上であれば、負荷線１５０（１）とこれに対応する電圧検出線１４０（１）とが電池１に正しく接続されているものと判断する。電池試験装置１００は、電池１〜電池Ｎに対して順次接続確認を遂行することで、全ての電池１６０についての接続確認を実行できる。

図２（ｂ）は、充電時及び放電時の各々において、負荷線１５０（１）とこれに対応する電圧検出線１４０（１）とが、同一の電池１に接続されていない場合について説明する図である。この場合には、負荷線１５０（１）を介して電池１を充電または放電させたとしても、その間に電圧検出線１４０（１）を介して電圧の変化が検出されない。

このため、電池試験装置１００は、負荷線１５０（１）と電圧検出線１４０（１）とが同一の試験対象電池に接続されておらず、異なる試験対象電池に誤接続されているまたは未接続であるものと判断し、オペレータにモニタ等を通じて通知する。

図３は、電池試験装置１００の接続確認モードにおける動作概要を説明するフローチャートである。

（ステップＳ３１０）
オペレータは、電池試験装置１００に、接続確認モードにおいて負荷線１５０を介して通電するべき所定の閾値時間と、その充電電流値または放電電流値と、電圧検出線１４０を介して検出した電圧変化有無を判断する指標となる判定電圧値を設定する。

所定の閾値時間は１秒から数十秒程度とすることができる。また、充電電流値または放電電流値は１０Ａ程度以内とすることができる。また、判定電圧値は１０ミリボルトとすることができる。接続確認モードにおける通電は、電池の種類や容量に対応して適宜異なる設定とすることが好ましく、その後の試験プログラムの遂行に影響を及ぼさない程度とすることがさらに好ましい。例えば、接続確認モードにおける通電は、電池容量の１０％以内程度とすることが好ましい。

（ステップＳ３２０）
電池試験装置１００は、負荷線１５０（１）に対応する電圧検出線１４０（１）を介して初期の電圧値Ｖ_１を検出する。なお、電池試験装置１００は、この時点においては電圧検出線１４０（１）が電池１に接続されているのかあるいは他の電池に接続されているのか等についてまだ判断できない。

（ステップＳ３３０）
電池試験装置１００は、負荷線１５０（１）を介して電池１に対して通電を開始する。

（ステップＳ３４０）
電池試験装置１００は、ステップＳ３１０で設定された所定の閾値時間だけ経過したか否かを判断する。所定の閾値時間だけ経過した場合には、ステップＳ３５０へと進む。また、所定の閾値時間だけ経過していない場合には、ステップＳ３４０で待機する。

（ステップＳ３５０）
電池試験装置１００は、負荷線１５０（１）に対応する電圧検出線１４０（１）を介して検出される電圧値Ｖ_２を計測する。

（ステップＳ３６０）
電池試験装置１００の充放電制御部１１０は、電圧値Ｖ_１と電圧値Ｖ_２との差異の絶対値がステップＳ３１０で設定した判定電圧値よりも大きいか否かを判断する。電圧値Ｖ_１と電圧値Ｖ_２との差異の絶対値がステップＳ３１０で設定した判定電圧値よりも大きい場合には、ステップＳ３７０へと進み、電圧値Ｖ_１と電圧値Ｖ_２との差異の絶対値がステップＳ３１０で設定した判定電圧値よりも小さい場合には、ステップＳ３８０へと進む。

（ステップＳ３７０）
充放電制御部１１０は、不図示のモニタ等を通じてオペレータに接続確認結果がＯＫであることを通知する。なお、この場合に電池試験装置１００は、オペレータへの通知とともに、あるいはオペレータへの通知に代えて、引き続いて遂行するべき電池試験プログラムの実行モードへと移行してもよい。また、接続確認を行うべき電池１６０が複数個ある場合には、電池試験装置１００は各電池について順次接続確認動作を遂行する。

（ステップＳ３８０）
充放電制御部１１０は、不図示のモニタ等を通じてオペレータに接続確認結果がＮＧであることを通知する。この場合に、電池試験装置１００は、全ての電圧検出線１４０に対して接続確認モード中に電圧変化があったか否かをスキャンし、電圧変化が生じた電圧検出線を抽出してオペレータに通知してもよい。

この動作により、オペレータは、負荷線１５０（１）と接続された電池１に対して、どの電圧検出線が誤接続されているのかを把握できるので、オペレータはその後の配線接続の修正を迅速かつ的確に行えることとなる。また、接続確認を行うべき電池１６０が複数個ある場合には、電池試験装置１００は各電池について順次接続確認動作を遂行する。

上述した各ステップにおいては、充電動作による接続確認について説明をしたが、放電動作により接続確認をしてもよい。また、試験プログラムにより充電動作から開始する試験対象電池については充電による接続確認を遂行することが好ましく、試験プログラムにより放電動作から開始する試験対象電池については放電による接続確認を遂行することが好ましい。

また、試験プログラムの開始前に接続確認モードを遂行する態様に限定されることはなく、例えば試験プログラムの遂行開始直後の１秒乃至数十秒間の充電または放電動作に対して、上述した配線接続の確認動作を行う電池試験装置１００としてもよい。この場合には、ステップＳ３１０で設定した通電電流値は、試験プログラムで定められた充電または放電の通電開始直後の値となる。またこの場合には、配線接続の確認結果がＮＧであれば、電池試験装置１００は試験プログラムの遂行を中止してもよい。

図４は、複数のセル電池が、任意の個数ずつグル―プ分けされて同時に試験される態様を説明する構成概要図である。図４に示すように、電池格納室Ａと電池格納室Ｂとに物理的に分離されて各々試験されるセル電池Ａとセル電池Ｂとの間では、配線の誤接続は生じにくいと考えられる。一方、電池格納室Ａ内に収容されて試験されるセル電池Ａ１とセル電池Ａ２との間においては、配線の誤接続が生じやすいと考えられる。

このため充放電制御パソコン４１０は、セル電池Ａ１に対して負荷線４５０（Ａ１）と電圧検出線４４０（Ａ１）とが電気的に接続されているか否か、及びセル電池Ａ２に対して負荷線４５０（Ａ２）と電圧検出線４４０（Ａ２）とが電気的に接続されているか否か等について、順次動作確認モード等を遂行して接続確認を遂行する。

この場合に、充放電制御パソコン４１０は、電池格納室Ａに対する接続確認動作と同時に電池格納室Ｂに対して同様の接続確認動作を順次遂行する指示を出すことができる。すなわち、充放電制御パソコン４１０は、物理的に近接する複数の試験対象電池から構成される一つのグループ内の電池間（例えば電池格納室Ａ内の電池間）では配線の誤接続が生じえるものとして、当該グループ内の各電池個別に順次接続確認動作を遂行できる。

一方、上述したグループに対して物理的に近接しない電池からなる他のグループ内にあって互いに近接する電池間（例えば電池格納室Ｂ内の電池間）では配線の誤接続が生じえるものとして各電池個別に順次接続確認動作を遂行できる。この場合に、他のグループ（例えば電池格納室Ｂ）内の接続確認は一つのグループ（例えば電池格納室Ａ）内の接続確認と同時進行で別途遂行できる。これにより、多数の電池が試験にかけられる場合においても、近接した電池から構成されるグループ毎に、迅速な接続確認動作が行える電池試験装置となる。

上述した構成と動作とにより、セル電池の数が多くなればなるほど接続するべき負荷線と電圧検出線との数が増大し、誤接続が生じる懸念が増大するとともに、目視による接続確認が行いづらくなることにより、誤接続や未接続が残存したまま充放電試験プログラムを長期間に亘って遂行してしまうという問題点を解決可能な電池試験装置を提供できる。

また、負荷線に対応する電圧検出線を介して電圧を検出するだけでは、負荷線が接続されている当該電池の電圧を検出しているのか他の電池の電圧を検出しているのか不明であって、電圧検出線が異なる電池に誤接続されており当該異なる電池の電圧を検出しているとの懸念を払拭できないところ、上述したように実施形態の電池試験装置はこのような誤接続や未接続も短時間で検出可能である。

また、上述した実施形態における電池試験装置と電池試験方法とは、例示した充放電試験に限定されることはなく自明な範囲で適宜その構造や構成及び動作を変更して用いることができ、試験対象試料も二次電池に限られることはない。また、例えば図１において任意の個数の電池１、電池２・・・を一組の組み電池として一体構成し、電池１、電池２・・は、一体構成された当該一組の組み電池の各セル電池としてもよい。この場合には、各セル電池に対してそれぞれ負荷線と電圧検出線とが配線されるので、一組の組み電池に対してセル電池の個数に対応する複数の負荷線と電圧検出線とが配される。

本発明は、一度に多くのセル電池を試験する多セル電池試験機や量産用充放電装置等に幅広く適用できる。

１００・・電池試験装置、１１０・・充放電制御部、１２０・・プログラムメモリ、１３０・・電池試験ユニット、１４０・・電圧検出線、１５０・・負荷線、１６０・・電池。

Claims

試験対象となる電池に対して接続されて充電するまたは放電させる負荷線と、前記負荷線に対応して前記電池の電圧を検出する電圧検出線と、を備える電池試験装置において、
前記負荷線を介して前記電池を充電または放電させた場合の前記電圧検出線を介して検出される電圧に変化があるか否かに基づいて、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが前記電池に電気的に接続されているか否かを判断し、
複数の電池を試験する場合に、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが同一の前記電池に電気的に接続されていないと判断すれば、前記複数の電池に各々接続された前記電圧検出線に電圧変化があったか否かを確認する
ことを特徴とする電池試験装置。
請求項１に記載の電池試験装置において、
前記電圧の変化が、前記電池への充電または放電の開始後所定の閾値時間以内に検出できなかった場合に、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが前記電池に電気的に接続されていないと判断してオペレータに通知する
ことを特徴とする電池試験装置。
請求項１または請求項２に記載の電池試験装置において、
試験プログラムを開始する前に接続確認モードを有し、
前記接続確認モードにおいて、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが前記電池に電気的に接続されているか否かを判断する
ことを特徴とする電池試験装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池試験装置において、
複数の電池を試験する場合に、
前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが同一の前記電池に電気的に接続されていないと判断すれば、前記複数の電池に各々接続された前記電圧検出線から電圧変化を検出した電圧検出線を抽出してこれを通知する
ことを特徴とする電池試験装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電池試験装置において、
前記所定の閾値時間は１分以内であり、前記電圧の変化は１０ミリボルト以上である
ことを特徴とする電池試験装置。
試験対象となる電池に対して接続されて充電するまたは放電させる負荷線と、前記負荷線に対応して前記電池の電圧を検出する電圧検出線と、を備える電池試験装置の試験方法において、
前記負荷線を介して前記電池を充電または放電させた場合の前記電圧検出線を介して検出される電圧に変化があるか否かに基づいて、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが前記電池に電気的に接続されているか否かを判断する工程を有し、
複数の電池を試験する場合に、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが同一の前記電池に電気的に接続されていないと判断すれば、前記複数の電池に各々接続された前記電圧検出線に電圧変化があったか否かを確認する工程を有する
ことを特徴とする電池試験装置の試験方法。
請求項６に記載の電池試験装置の試験方法において、
前記電圧の変化が、前記電池への充電または放電の開始後所定の閾値時間以内に検出できなかった場合に、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが前記電池に電気的に接続されていないと判断してオペレータに通知する工程を有する
ことを特徴とする電池試験装置の試験方法。
請求項６または請求項７に記載の電池試験装置の試験方法において、
試験プログラムを開始する前に接続確認モードを有し、
前記接続確認モードにおいて、前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが前記電池に電気的に接続されているか否かを判断する工程を有する
ことを特徴とする電池試験装置の試験方法。
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の電池試験装置の試験方法において、
複数の電池を試験する場合に、
前記負荷線と前記負荷線に対応する前記電圧検出線とが同一の前記電池に電気的に接続されていないと判断すれば、前記複数の電池に各々接続された前記電圧検出線から電圧変化を検出した電圧検出線を抽出してこれを通知する工程を有する
ことを特徴とする電池試験装置の試験方法。
請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の電池試験装置の試験方法において、
前記所定の閾値時間は１分以内であり、前記電圧の変化は１０ミリボルト以上である
ことを特徴とする電池試験装置の試験方法。
請求項６乃至請求項１０のいずれか一項に記載の電池試験装置の試験方法を電池試験装置に処理させるためのプログラム。
請求項１１に記載のプログラムを格納したプログラムメモリ。