JP5498414B2

JP5498414B2 - 試験装置および電池パックの試験方法

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Publication number: JP5498414B2
Application number: JP2011042693A
Authority: JP
Inventors: 和人黒田; 伸一郎小杉; 信男渋谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP2012181043A; US20120221266A1; EP2492700B1; EP2492700A1

Description

本発明の実施形態は、試験装置および電池パックの試験方法に関する。

近年、電気自動車等の車両やスマートグリッド向けの蓄電池システムとして、リチウムイオン二次電池を多直列にした電池パックを含むものが提案されている。

リチウムイオン二次電池を用いた電池パックは、長期間に渡って安全に使用する観点から、各二次電池の電圧を測定する電圧検出回路や充電状態のばらつきを抑制する放電回路を備える。また、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックは、単電池ごと、又は、複数の電池毎に温度を測定する温度検出回路を備える。例えば、１０個前後の単電池を１つの組電池として、１モジュール分の電圧検出回路と放電回路と温度検出回路が集積された検出回路（Voltage Temperature Monitoring（ＶＴＭ）回路）が組電池ごとに取り付けられる。各組電池のＶＴＭ回路は、複数のＶＴＭ回路と情報をやりとりして電池パック全体としての管理および制御を行う電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）が接続される。

特開２００９−３０３４７２号公報

小笠原ほか；"可変速ＡＣドライブの漏れ電流・サージ電圧・軸電圧とその抑制法"、電気学会論文誌Ｄ、ｖｏｌ．１１８、Ｎｏ．９、ｐｐ．９７５−９８０

電池パックのようにフィルタを介さずにノイズ発生源と接続される機器のノイズ耐性が実機に組み込んだ後でしか確認できない場合、実機に組み込んだ後に対策を行うしかなかった。また、実機に組み込んだ後にノイズ耐性を確認したとしても、組み込んだ対象での結果であるため、耐性の限界や一般性の立証が困難であった。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、インバータと接続される機器のノイズ耐性を定量的に評価することが可能な試験装置および電池パックの試験方法を提供することを目的とする。

実施形態による試験装置は、複数の二次電池を含む組電池と、前記組電池の高電位側と電気的に接続された正極端子と、前記組電池の低電位側と電気的に接続された負極端子と、前記複数の二次電池の電圧を検出する検出回路と、前記検出回路から出力された電圧のデータを受信して出力する電池管理部と、前記電池管理部から出力された前記電圧のデータを外部へ出力するデータ出力端子と、電源の正極と電気的に接続された第１電源入力端子と、前記電源の負極と電気的に接続された第２電源入力端子と、を備えた電池パックを試験可能な試験装置であって、前記電源と、出力端子と接地端子とを備え、前記出力端子と前記接地端子との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加手段と、前記出力端子から出力された高周波電圧を前記電池パックの前記正極端子へ出力する第１出力端子、および、前記出力端子から出力された高周波電圧を前記電池パックの前記負極端子へ出力する第２出力端子を備えた分岐手段と、前記第１出力端子と前記正極端子との間、および、前記第２出力端子と前記負極端子との間のそれぞれに介在した結合コンデンサと、前記接地端子と前記電池パックの前記第２電源入力端子とが接続されるグラウンドと、前記データ出力端子から出力されたデータを記録するデータ記録器と、を備える。

電池パックが車両に搭載されたときのインバータノイズについて説明する図である。実施形態の試験装置の一構成例を概略的に示す図である。図１に示す試験装置を用いて電池パックの試験を行なう方法の一例を説明する図である。実施形態の試験装置の他の構成例を概略的に示す図である。

以下、本実施形態の試験装置および電池パックの試験方法について、図面を参照して説明する。
電池パック４０の適用用途の１つである車両について検討する。車両は、電池パック４０と、車軸を駆動するモータと、電池パック４０から出力された直流電圧をモータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の高電圧に変換するインバータＩＮＶと、を備えている。インバータＩＮＶの３相の出力端子は、モータＭの３相の入力端子に接続されている。モータＭの回転は、例えば差動ギアユニットおよび車軸を介して、駆動輪に伝達される。

安全性の観点からインバータＩＮＶとモータＭと電池パック４０との高電圧配線は、車両のフレームから絶縁される。一方で、電池管理装置４４の制御部には、車両の他の機器と同様にフレームを基準とした電源が供給される。電池管理装置４４あるいは検出回路４２は絶縁通信部を備え、この絶縁通信部を介して電池管理装置４４の制御部から検出回路４２へフレームを基準とした電源が供給される。

モータ巻き線とフレームとの間には結合容量があることが知られている。また、電池管理装置または検出回路の絶縁を介した通信部にも結合容量が存在する。従来、これらの結合容量を介して、インバータの動作に伴って発生するコモンモードノイズ電流が流れることが明らかにされている。さらに、コモンモードノイズ電流のほかに、主回路電流が流れる経路と同じ経路で流れるノーマルモードノイズ電流も存在する。

検出回路は０．１Ｖ以下の電圧変化を検出する精緻な回路である。さらに、検出回路は、検出回路相互間および電池管理装置と通信を行っているため、上記のようなコモンモードノイズ電流が流れると、その電流経路の不平衡に起因して発生する電圧の動揺により、回路が破壊されたり通信が途絶したりすることがあった。その結果、電池パックの安全性が担保されない可能性があった。上記の理由から、電池パック内の検出回路および電池管理装置はコモンモードノイズ電流耐性を持つ必要がある。

インバータを使用した機器から放射される雑音は、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害特別委員会：Comite international Special des Perturbations Radioelectriques）等の定めた各種規制によりフィルタの挿入などにより所定の大きさ以下に抑えられ、インバータの発生するスイッチングに伴うノイズに直接暴露される回路はインバータ自身のみであることが多い。

そのため、フィルタを介さずに接続される電池パックのような、インバータノイズに直接暴露されるインバータ装置以外の装置について、定量的なノイズ耐性測定を行うものは従来提案されていなかった。

図１に、電池パック４０が車両に搭載されたときに生じるインバータノイズの例を示す。電池パック４０は、複数の組電池ＢＴと、組電池ＢＴを構成する複数の二次電池の電圧および温度を検出する検出回路（ＶＴＭ回路：Voltage Temperature Monitoring Circuit）４２と、電池パック４０を管理する電池管理装置（ＢＭＵ：battery management unit）４４と、正極端子４０Ａと、負極端子４０Ｂと、電池管理装置４４から上位制御手段（図示せず）へ電圧および温度のデータを出力するデータ出力端子４０Ｃと、電池管理装置４４へ電源を入力する正側の電源入力端子（第１電源入力端子）４０Ｄおよび負側の電源入力端子（第２電源入力端子）４０Ｅと、を備えている。

複数の組電池ＢＴは直列に接続され、複数の組電池ＢＴの最高電位は電池パック４０の正極端子４０Ａと電気的に接続され、最低電位は電池パック４０の負極端子４０Ｂと電気的に接続されている。本実施形態では、組電池ＢＴを構成する二次電池はリチウムイオン電池である。

検出回路４２は、組電池ＢＴを構成する複数の二次電池の電圧を検出する電圧検出回路（図示せず）と、複数の二次電池のうちの少なくとも１つの温度を検出する温度検出回路（図示せず）と、複数の二次電池の充電状態のばらつきを抑制する放電回路（図示せず）と、検出した電圧の値および温度の値を出力する通信手段（図示せず）と、を含むアナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路を備えている。

電池管理装置４４は、検出回路４２との間で、二次電池の電圧や温度のデータや電源を通信する絶縁通信部４４２と、制御部４４４と、を備えている。

絶縁通信部４４２は、電源装置６０から電源電圧が供給される一次回路４４２Ａと、一次回路４４２Ａに供給された電圧を変圧して検出回路４２へ出力する二次回路４４２Ｂとを備えたトランス回路を備えている。電池管理装置４４の絶縁通信部４４２の一次回路４４２Ａは車両のフレームに接地される。絶縁通信部４４２は、検出回路４２へ電源電圧を出力するとともに、検出回路４２から電圧および温度のデータを受信する。一次回路４４２Ａと二次回路４４２Ｂとの間は電気的に絶縁され、一次回路４４２Ａと二次回路４４２Ｂとの間には結合容量Ｃ４４が生じる。

制御部４４４は、絶縁通信部４４２から二次電池の電圧や温度のデータを受信し、二次電池に異常があるか否か判断する。制御部４４４は、二次電池の異常を通知する信号、二次電池の電圧および温度のデータ等、をデータ出力端子４０Ｃを介して上位制御手段（図示せず）へ出力する。

インバータＩＮＶは、電池パック４０の正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとに接続されている。インバータＩＮＶは、電池パック４０から供給された直流電力を３相交流電力に変換してモータＭへ出力する。

モータＭはインバータＩＮＶから供給された電力により回転し、モータＭの回転による動力は例えば差動ギアユニット（図示せず）および車軸（図示せず）を介して、車両の駆動輪に伝達される。また、モータＭの巻線とフレームとの間には結合容量ＣＭが生じる。

上記のように電池パック４０を車両に搭載すると、電池パック４０が車両に搭載されると、絶縁通信手段４４２の結合容量Ｃ４４とモータＭとフレームとの間の結合容量ＣＭとを介して、インバータＩＮＶから組電池ＢＴまたは検出回路４２、電池管理装置４４、フレーム、および、モータＭを通ってインバータＩＮＶに戻る経路ができる。

さらに、結合容量ＣＭと各構成要素間を接続する配線に寄生する誘導成分により直列共振回路が構成され、インバータＩＮＶの動作に伴って発生するコモンモードノイズ電流が直列共振回路により大きな高周波成分を含む電流となって上記経路を流れる。

コモンモードノイズ電流は、高周波成分が多いため、高周波インピーダンスの大きい組電池ＢＴ側ではなく、検出回路４２側を流れやすい。しがたって、コモンモードノイズ電流は、インバータＩＮＶや検出回路４２を介して絶縁通信手段４４２の二次回路４４２Ｂに流れ、一次回路４４２Ａと二次回路４４２Ｂとの間の結合容量Ｃ４４を介して一次回路４４２Ａ側へと流れてフレームを通って、結合容量ＣＭを介して再びモータＭへ戻る。

検出回路４２は０．１Ｖ以下の電圧変化を検出する精緻な回路であり、さらに、検出回路４２は、検出回路４２相互間および電池管理装置４４と通信を行っているため、検出回路４２にコモンモードノイズ電流が流れると、その電流経路の不平衡に起因して発生する電圧の動揺により、回路が破壊されたり通信が途絶したりすることがあった。この場合、検出回路４２で検出された電圧や温度のデータの信頼性が低下するため、あるいは、検出回路４２で電圧や温度を検出することができなくなるため、電池パック４０の安全性を担保することが困難になる。

なお、コモンモードノイズ電流の周波数は、システム全体の構成によって様々であるが、１乃至１００ＭＨｚ程度の周波数成分が主であることが多い。また、コモンモードノイズの振幅（ピーク電圧）はインバータＩＮＶのスイッチング電圧（電池の出力電圧）相当となる。

そこで、本実施形態に係る試験装置では、電池パック４０が車両に搭載される前に、電池パック４０のコモンモードノイズ電流に対する、定量的な耐性評価を可能としている。

図２に、本実施形態に係る試験装置の一構成例を概略的に示す。本実施形態の試験装置は、信号発生器１０および高周波アンプ２０を含む高周波電圧印加装置と、分岐器３０と、２つの結合コンデンサＣ１と、インバータ模擬コンデンサＣ２と、出力記録器５０と、電源装置６０と、を備えている。図２に示す試験装置の試験対象である電池パック４０は、図１に示す電池パック４０と同様の構成である。

信号発生器１０は、様々な周波数および振幅の信号を出力可能である。信号発生器１０の出力端子は、高周波アンプ２０の入力端子と電気的に接続されている。

高周波アンプ２０は、入力された信号の高周波成分を増幅して出力する。高周波アンプ２０の出力のホット側（出力端子）Ｔ１は分岐器（分岐手段）３０の入力端子と電気的に接続されている。高周波アンプ２０のコールド側（接地端子）Ｔ２はグラウンドＧＮＤと電気的に接続されている。

信号発生器１０と高周波アンプ２０とは高周波電圧印加装置を構成する。高周波電圧印加装置は、出力端子と接地端子とを備え、これら出力端子と設置端子との間に高周波電圧を印加する。

分岐器３０は、１つの入力端子と２つの出力端子（第１出力端子および第２出力端子）を備え、１つの入力端子から入力された信号を２つの出力端子から出力する。分岐器３０の入力端子は高周波アンプ２０の出力に接続され、入力端子入力された信号は、２つの出力端子は結合コンデンサＣ１を介して試験対象である電池パック４０の正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとにそれぞれ電気的に接続されている。

結合コンデンサＣ１は、例えば、自己共振周波数が高周波アンプ２０から出力される周波数よりも十分高いコンデンサであって、フィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサである。結合コンデンサＣ１の容量は、測定に影響を与えないように電池パック４０の主回路のグラウンド結合容量の１０倍以上であることが望ましい。

インバータ模擬コンデンサＣ２は、電池パック４０の正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとの間（主回路出力間）に接続されている。これは、電池パック４０が車両に搭載される際に、インバータＩＮＶの入力部にコンデンサを接続する場合があるからである。したがって、インバータ模擬コンデンサＣ２を電池パック４０の主回路出力間に接続することは必須ではなく、電池パック４０が搭載される車両の構成に応じて採否を決定可能である。

電源装置６０は、電池パック４０の電池管理装置４４に電源を供給する。電源装置６０は、たとえば定格電圧１２Ｖの鉛蓄電池を含む。電池管理装置４４の電源入力端子の正側４０Ｄは電源装置６０の正極６２と接続され、負側の電源入力端子の４０ＥはグラウンドＧＮＤと電源装置６０の負極６４とに接続される。

電池管理装置４４の負側の電源入力端子４０Ｅが接続されるグラウンドＧＮＤと、高周波アンプ２０のコールド側（接地端子）Ｔ２が接地されるグラウンドＧＮＤは例えば銅板、アルミ板等の金属板であって、この金属板が接地されている。電池管理装置４４の負側の電源入力端子４０Ｅと高周波アンプ２０の出力のコールド側（接地端子）Ｔ２とはグラウンドＧＮＤにより低インピーダンスに接続される。

なお、電源装置６０が測定に影響を及ぼさないように、電源装置６０の出力配線に高周波電流を阻止するフィルタＦＬ２を入れることも好適である。また、電池パック４０の電池管理装置４４から外部へ通信を行う配線を有する場合は、配線経路に高周波電流を阻止するフィルタを入れる。これにより、電池パック４０の外部の構成が測定に影響を及ぼさないようにするとともに、試験対象ではない外部機器が流れ込んだ高周波電流で異常になることを防止することができる。図２に示す試験装置では、電池パック４０の電池管理装置４４と出力記録器５０との間で通信を行なう配線がデータ出力端子４０Ｃに接続され、その配線経路に高周波電流を阻止するフィルタＦＬ１が介在している。

出力記録器５０は、評価試験中にデータ出力端子４０Ｃを介して二次電池の電圧および温度のデータ等の電池管理装置４４から出力される信号を記録する記録装置である。評価対象である電池パック４０の耐性は、評価試験が終了した後に、出力記録器５０に記録された二次電池の電圧および温度のデータ等の値に異常があるか否かによって判断される。

上記のように試験装置を構成することにより、電池パック４０が車両に搭載されたときと同様に、コモンモードノイズ電流が流れる経路を形成し、信号発生器１０および高周波アンプ２０を含む高周波電圧印加装置によりノイズ電圧相当の電圧を印加して、所望のコモンモードノイズ電流に相当する高周波電流を電池パック４０に供給することが可能となる。

次に、上記試験装置を用いて、電池パック４０のコモンモードノイズ電流耐性の評価試験行う試験方法について説明する。

図３に、評価試験を行うときに上記試験装置を設置する環境の一例を示している。上記試験装置を用いるコモンモードノイズ電流耐性の評価試験は電波暗室１００内に試験対象である電池パック４０と、分岐器３０と、結合コンデンサＣ１と、インバータ模擬コンデンサＣ２と、グラウンドＧＮＤと、を配置して行なわれる。信号発生器１０と、高周波アンプ２０と、電源装置６０と、出力記録器５０とは電波暗室１００の外に配置される。これは、電池パック４０に高周波の電流を印加すると、電池パック４０内の配線がアンテナとなり印加電力相当の電波が放散され、高周波アンプ２０損傷の恐れがあるためである。したがって、少なくとも電池パック４０を電波暗室１００内に配置して試験を行う。

電池パック４０を、電波暗室１００内に配置されたグラウンドＧＮＤとしての銅板、アルミ板等の金属板上に配置し、電池管理装置４４の負側の電源入力端子４０ＥをグラウンドＧＮＤに接地する。電池パック４０には、電源装置６０の正極６２と負極６４とから電波暗室１００内へ延びる配線を接続し、電池管理装置４４の正側の電源入力端子４０Ｄを正極６２と電気的に接続し、負側の電源入力端子４０Ｅを負極６４と電気的に接続する。

電池パック４０のデータ出力端子４０Ｃには、電波暗室１００外の出力記録器５０へ信号を出力する通信線が接続する。

電池パック４０の正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとを、結合コンデンサＣ１が介在する配線により分岐器３０の２つの出力端子のそれぞれに電気的に接続する。電池パック４０の正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとの間にはインバータ模擬コンデンサＣ２を接続する。

高周波アンプ２０の出力のホット側（出力端子）は、同軸ケーブルにより電波暗室１００内の分岐器３０の入力端子に接続する。高周波アンプ２０の出力のコールド側（接地端子）は、電波暗室１００内のグラウンドＧＮＤに接地する。

上記のように試験装置を設置し、調整した信号発生器１０の信号を増幅して所定時間連続して電池パック４０へ印加し、広帯域に渡ってノイズ耐性があるかどうか試験を行なう。なお、試験に先立って、高周波アンプ２０の出力（結合コンデンサＣ１の入力）に終端抵抗を接続し、電力計または電圧計を用いて、所定の周波数で所定の電圧振幅が得られるよう信号発生器１０の出力振幅が調整される。試験時は調整した信号発生器１０の出力振幅にて測定を行う。試験に用いられる波形は、正弦波を所定の掃引速度と範囲で周波数を掃引したものが代表的であるが、一般に行われる電磁妨害試験のように振幅変調やパルス変調をかけてもよい。

所定時間連続して電池パック４０に所定のコモンモードノイズ電流に相当する高周波電流を流した後、出力記録器５０に蓄積された電圧や温度のデータ等の値が正常であるか異常であるかにより、電池パック４０のコモンモードノイズ電流耐性を判断する。

上記のように、上記試験装置を用いることにより、電池パック４０を実際に車両に搭載する前に電池パック４０のコモンモードノイズ電流耐性の試験を行なうことができるため搭載前に何らかの対策をとることが可能となり、また、インバータＩＮＶ等に依存しない定量的なノイズ耐性を測定すること可能となる。

次にノーマルモードノイズ電流に対する耐性評価試験について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述の試験装置と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図１に、電池パック４０が車両に搭載されたときに生じるインバータノイズの例を示す。ノーマルモードノイズ電流は、スイッチングに伴うモータ巻線とスイッチング素子との寄生容量および寄生インダクタンスの共振により発生し、主回路電流が流れる経路と同じ経路を流れるノイズ電流である。

図４に、本実施形態に係る試験装置の他の構成例を示す。
本実施形態の試験装置は、信号発生器１０および高周波アンプ２０を含む高周波電圧印加装置と、２つの結合コンデンサＣ３と、出力記録器５０と、電源装置６０と、を備えている。図４に示す試験装置の試験対象である電池パック４０は、図１に示す電池パック４０と同様の構成である。

この試験装置では、インバータＩＮＶのスイッチングにより発生するノイズを信号発生器１０と高周波アンプ２０とを含む高周波電圧印加装置から印加される高周波電圧により置き換えている。高周波電圧印加装置は出力端子と接地端子とを備え、出力端子と接地端子との間に高周波電圧を印加する。

信号発生器１０の出力端子は、高周波アンプ２０の入力端子へ接続される。高周波アンプ２０の出力のホット側（出力端子）Ｔ１は、結合コンデンサＣ３を介して電池パック４０の正極端子４０Ａへ接続される。高周波アンプ２０の出力のコールド側（接地端子）Ｔ２は、結合コンデンサＣ３を介して電池パック４０の負極端子４０Ｂへ接続される。

結合コンデンサＣ３は、例えばフィルムコンデンサまたはセラミックコンデンサであり、その自己共振周波数が高周波アンプ２０から出力される周波数よりも十分高いものである。結合コンデンサＣ３の容量は、この結合コンデンサＣ３が測定に影響を与えないように測定周波数の範囲においてインピーダンスの絶対値が５Ω以下となるように選択される。

電源装置６０は、電池パック４０の電池管理装置４４に電源を供給する。電源装置６０は、たとえば定格電圧１２Ｖの鉛蓄電池を含む。電池管理装置４４の電源入力端子の正側４０Ｄは電源装置６０の正極６２と接続され、負側の電源入力端子４０Ｅは接地されるとともに電源装置６０の負極６４に接続される。

なお、電源装置６０が測定に影響を及ぼさないように、電源装置６０の出力配線に高周波電流を阻止するフィルタＦＬ２を入れることも好適である。また、電池パック４０の電池管理装置４４から外部へ通信を行う配線を有する場合は、配線経路に高周波電流を阻止するフィルタを入れる。これにより、電池パック４０の外部の構成が測定に影響を及ぼさないようにするとともに、試験対象ではない外部機器が流れ込んだ高周波電流で異常になることを防止することができる。図４に示す試験装置では、電池パック４０の電池管理装置４４と出力記録器５０との間で通信を行なう配線がデータ出力端子４０Ｃに接続され、その配線経路に高周波電流を阻止するフィルタＦＬ１が介在している。

次に、上記試験装置を用いて、電池パック４０のノーマルモードノイズ電流耐性の評価試験行う試験方法について説明する。なお、ノーマルモードノイズ電流耐性の評価試験において、図３に示す設置環境と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上記試験装置を用いるノーマルモードノイズ電流耐性の評価試験は電波暗室１００内に試験対象である電池パック４０と、結合コンデンサＣ３と、を配置して行なわれる。信号発生器１０と、高周波アンプ２０と、電源装置６０と、出力記録器５０とは電波暗室１００の外に配置される。これは、電池パック４０に高周波の電流を印加すると、電池パック４０内の配線がアンテナとなり印加電力相当の電波が放散され、高周波アンプ２０損傷の恐れがあるためである。したがって、少なくとも電池パック４０を電波暗室１００内に配置して試験を行う。

電池パック４０を、電波暗室１００内に配置されたグラウンドとしての銅板、アルミ板等の金属板上に配置し、電池管理装置４４の負側の電源入力端子４０Ｅをグラウンドに接地する。電池パック４０には、電源装置６０の正極６２と負極６４とから電波暗室１００内へ延びる配線を接続し、電池管理装置４４の正側の電源入力端子４０Ｄと正極６２とを電気的に接続し、負側の電源入力端子４０Ｅと負極６４とを電気的に接続する。

結合コンデンサＣ３が介在する配線により電池パック４０の正極端子４０Ａと、高周波電圧印加装置の出力端子Ｔ１とを電気的に接続し、負結合コンデンサＣ３が介在する配線により極端子４０Ｂと高周波電圧印加装置の接地端子Ｔ２とを電気的に接続する。

上記のように試験装置を設置し、調整した信号発生器１０の信号を増幅して所定時間連続して電池パック４０へ印加し、広帯域に渡ってノイズ耐性があるかどうか試験を行なう。なお、試験に先立って、高周波アンプ２０の出力（結合コンデンサＣ３の入力）に終端抵抗を接続し、電力計または電圧計を用いて、所定の周波数で所定の電圧振幅が得られるよう信号発生器１０の出力振幅を調整する。試験時は調整した信号発生器１０の出力振幅にて測定を行う。試験波形は、正弦波を所定の掃引速度と範囲で周波数を掃引したものが代表的であるが、一般に行われる電磁妨害試験のように振幅変調やパルス変調をかけてもよい。

所定時間連続して電池パック４０に所定のノーマルモードノイズ電流に相当する高周波電流を流した後、出力記録器５０に蓄積された二次電池の電圧および温度のデータ等の値が正常であるか異常であるかにより、電池パック４０のノーマルモードノイズ電流耐性を判断する。

上記のように、本実施形態の試験装置では、ノイズの発生源を再現性があり定量的である信号発生器１０と高周波アンプ２０とし、電池パック４０の定量的で一般性のあるインバータノイズ耐性評価を実現するとともに、インバータＩＮＶ側についても電池パック４０を模擬した負荷を接続した状態でのコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズを予め規定することが可能となり、実機による結合試験を行なうことなく、電池パック４０とインバータＩＮＶとを接続したときと同様のインバータノイズによる影響を事前評価することが可能となる。

すなわち、本実施形態によれば、インバータと接続される機器のノイズ耐性を定量的に評価することが可能な試験装置および二次電池装置の試験方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＢＴ…組電池、Ｃ４４…結合容量、ＩＮＶ…インバータ、Ｍ…モータ、ＣＭ…結合容量、Ｃ１、Ｃ３…結合コンデンサ、Ｃ２…インバータ模擬コンデンサ、ＧＮＤ…グラウンド、５０…出力記録器、ＦＬ１、ＦＬ２…フィルタ、Ｔ１…出力端子、Ｔ２…接地端子、１０…信号発生器、２０…高周波アンプ、３０…分岐器（分岐手段）、４０…電池パック、４０Ａ…正極端子、４０Ｂ…負極端子、４０Ｃ…データ出力端子、４０Ｄ…第１電源入力端子、４０Ｅ…第２電源入力端子、４２…検出回路（ＶＴＭ）、４４…電池管理装置（ＢＭＵ）、６０…電源装置、６２…正極、６４…負極、１００…電波暗室、４４２…絶縁通信手段、４４２Ａ…一次回路、４４２Ｂ…二次回路。

Claims

複数の二次電池を含む組電池と、前記組電池の高電位側と電気的に接続された正極端子と、前記組電池の低電位側と電気的に接続された負極端子と、前記複数の二次電池の電圧を検出する検出回路と、前記検出回路から出力された電圧のデータを受信して出力する電池管理部と、前記電池管理部から出力された前記電圧のデータを外部へ出力するデータ出力端子と、電源の正極と電気的に接続された第１電源入力端子と、前記電源の負極と電気的に接続された第２電源入力端子と、を備えた電池パックを試験可能な試験装置であって、
前記電源と、
出力端子と接地端子とを備え、前記出力端子と前記接地端子との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加手段と、
前記出力端子から出力された高周波電圧を前記電池パックの前記正極端子へ出力する第１出力端子、および、前記出力端子から出力された高周波電圧を前記電池パックの前記負極端子へ出力する第２出力端子を備えた分岐手段と、
前記第１出力端子と前記正極端子との間、および、前記第２出力端子と前記負極端子との間のそれぞれに介在した結合コンデンサと、
前記接地端子と前記電池パックの前記第２電源入力端子とが接続されるグラウンドと、
前記データ出力端子から出力されたデータを記録するデータ記録器と、を備えることを特徴とする試験装置。
前記正極端子および前記負極端子間に接続されたコンデンサをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の試験装置。
複数の二次電池を含む組電池と、前記組電池の高電位側と電気的に接続された正極端子と、前記組電池の低電位側と電気的に接続された負極端子と、前記複数の二次電池の電圧を検出する検出回路と、前記検出回路から出力された電圧のデータを受信して出力する電池管理部と、前記電池管理部から出力された前記電圧のデータを外部へ出力するデータ出力端子と、電源の正極と電気的に接続された第１電源入力端子と、前記電源の負極と電気的に接続された第２電源入力端子と、を備えた電池パックを試験可能な試験装置であって、
前記電源と、
前記電池パックの前記正極端子に接続された出力端子と前記電池パックの前記負極端子に接続された接地端子とを備え、前記出力端子と前記接地端子との間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加手段と、
前記出力端子と前記正極端子との間、および、前記接地端子と前記負極端子との間のそれぞれに介在する結合コンデンサと、
前記電池パックの前記第２電源入力端子が接続されるグラウンドと、
前記データ出力端子から出力されたデータを記録するデータ記録器と、を備えることを特徴とする試験装置。
前記電池パックと前記データ記録器との通信に用いられる配線に介在して高周波電流を阻止する第１フィルタと、
前記電源から前記電池パックへ電源を供給する配線に介在して高周波電流を阻止する第２フィルタと、をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の試験装置。
高周波電圧印加装置の出力端子と電池パックの正極端子および負極端子とを結合コンデンサを介して接続し、前記電池パックの第１電源入力端子と電源の正極とを接続し、前記電池パックの第２電源入力端子と前記電源の負極とを接続し、前記第２電源入力端子と前記高周波電圧印加装置の接地端子とをグラウンドに接続し、前記正極端子と前記負極端子との間にインバータ模擬コンデンサを接続し、前記電池パックのデータ出力端子とデータ記録器とを通信配線で接続して、ノイズ電流の経路を形成し、
前記高周波電圧印加装置の前記出力端子と前記接地端子との間に高周波電圧を所定期間印加し、
前記所定期間に前記電池パックから出力された二次電池の電圧データを前記データ記録器に記録する、ことを特徴とする電池パックの試験方法。
高周波電圧印加装置の出力端子と電池パックの正極端子とを結合コンデンサを介して接続し、前記高周波電圧印加装置の接地端子と前記電池パックの負極端子とを結合コンデンサを介して接続し、前記電池パックの第１電源入力端子と電源の正極とを接続し、前記電池パックの第２電源入力端子と前記電源の負極とを接続し、前記第２電源入力端子をグラウンドに接続し、前記電池パックのデータ出力端子とデータ記録器とを通信配線で接続して、ノイズ電流の経路を形成し、
前記高周波電圧印加装置の前記出力端子と前記接地端子との間に高周波電圧を所定期間印加し、
前記所定期間に前記電池パックから出力された二次電池の電圧データを前記データ記録器に記録する、ことを特徴とする電池パックの試験方法。