JP5839472B2 - ２次電池の充放電検査装置およびそのコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、２次電池を検査する充放電検査装置に関する。

リチウムイオン電池、ニッケル水素電池をはじめとする繰り返し充電可能な２次電池が広く利用されている。２次電池はその出荷前に、充放電検査装置を用いて正常に機能するかが検査される。

図１は、本発明者らが検討した充放電検査装置の構成を示す回路図である。充放電検査装置２は、商用交流電源ＰＳからの交流電圧Ｖ_ＡＣを受け、複数の２次電池（被試験電池）１を所定の充放電パターンにしたがって充放電し、各２次電池１の良否を判定する。充放電検査装置２は、２次電池１を放電する際の電力を回収して、商用交流電源ＰＳ側に回収可能に構成される。具体的には充放電検査装置２は、回生コンバータ４、双方向コンバータ（双方向レギュレータ）６、昇降圧コンバータ８を備える。

回生コンバータ４は、入力側と出力側で双方向にエネルギーを授受できるように構成される。回生コンバータ４は、第１状態において、入力側の商用交流電圧Ｖ_ＡＣを整流、平滑化して出力側に第１直流リンク電圧Ｖ１を生成し、第２状態において、出力側の第１直流リンク電圧Ｖ１を交流に変換し、商用交流電源ＰＳに回収する。

単一の回生コンバータ４には、複数Ｋ個（Ｋは２以上の整数）の双方向コンバータ６が接続される。各双方向コンバータ６は、１次側（Ｐ）と２次側（Ｓ）との間で双方向にエネルギーを授受できるように構成される。回生コンバータ４は、第１状態において、第１直流リンク電圧Ｖ１を受け、それを降圧して第２直流リンク電圧Ｖ２を生成し、第２状態において、第２直流リンク電圧Ｖ２を受け、それを昇圧して第１直流リンク電圧Ｖ１を生成する。

単一の双方向コンバータ６には、複数Ｌ（Ｌは２以上の整数）個の昇降圧コンバータ８（電池充放電部）が接続される。昇降圧コンバータ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、充電モードにおいて、第２直流リンク電圧Ｖ２を受け、それを降圧して２次電池１を充電し、放電モードにおいて、２次電池１の電池電圧Ｖ_ＢＡＴを受け、それを昇圧して双方向コンバータ６の２次側に供給する。充放電検査装置２には、最大でＮ（＝Ｋ×Ｌ）個の２次電池１が同時マウント可能であり、それらを検査可能となっている。

図２は、２次電池１の製造、検査工程を示す図である。製造ライン２０２で製造された２次電池１は、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）を一単位（以下、検査単位という）にまとめられる。図２では１６個の２次電池１が、ひとつの検査単位２０４を構成する。２次電池１は、検査単位２０４ごとに搬送機器２０６によって検査ステージ２０８に搬入される。そして、検査単位ごとに搬送機器２１０によって検査ステージ２０８から搬出される。

特開平９−１５９７３８号公報 特開平１１−３２６４７３号公報

現在の検査システムでは、新たに検査単位２０４が搬入されるたびに、現場の作業者が手作業で検査開始のタイミングを設定している。したがって、充放電検査装置２全体として最適な運転がなされているとはいえず、損失が大きい状態で運転されうる。損失が大きくなると発熱も大きくなるため、温度管理に要する空調費用が増大するという問題も生ずる。

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数の２次電池を、従来よりも少ない消費電力で検査可能な充放電検査装置の提供にある。

本発明のある態様は、充放電検査装置を制御するコントローラに関する。充放電検査装置は、最大でＮ個（Ｎは整数）の２次電池を充放電可能に構成され、かつ、かつ充放電検査装置には、２次電池が、検査単位であるＭ個（Ｍは、Ｍ＜Ｎの整数）ごとに順次搬入され、検査単位に含まれるＭ個の２次電池の良否判定が終了すると２次電池は検査単位ごとに搬出される。コントローラは、新たに検査単位が搬入されるたびに、当該検査単位の検査開始タイミングを制御するタイミング制御部を備える。タイミング制御部は、すでに検査を開始している２次電池の検査に必要な消費電力の時間波形である第１波形と、新たに搬入された検査単位を所定の充放電パターンで検査するときの消費電力の時間波形である第２波形と、を重畳した第３波形にもとづき、新たに搬入された検査単位の検査開始タイミングを決定するタイミング制御部を備える。

この態様によると、第３波形にもとづいて、検査単位の検査開始を調節することにより、充放電検査装置の消費電力を低減することができる。

本発明の別の態様は、複数の２次電池を検査する充放電検査装置に関する。充放電検査装置は、１次側が商用電源と接続され、商用電源からの交流電圧を直流化して２次側に出力する第１状態と、２次側の直流電圧を交流電圧に変換して１次側に出力する第２状態とが切りかえ可能に構成される回生コンバータと、それぞれの１次側に回生コンバータの２次側からの電力を受け、それぞれの２次側が２次電池と接続される複数の昇降圧コンバータであって、それぞれが独立して、回生コンバータからの直流電圧を変圧して２次電池を充電する充電状態と、２次電池の電力を１次側に回収する放電状態と、が切りかえ可能に構成される、複数の昇降圧コンバータと、回生コンバータの第１状態、第２状態および複数の昇降圧コンバータそれぞれの充電状態、放電状態を独立に制御するコントローラと、を備える。回生コンバータの電力容量は、複数の昇降圧コンバータをすべて充電状態で動作させたときに必要な電力容量よりも低く設計されている。コントローラは、回生コンバータおよび複数の昇降圧コンバータそれぞれの充電状態、放電状態を、回生コンバータの消費電力が、回生コンバータの電力容量より低くなるように制御する。

この態様によると、充放電検査装置を小型化することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、複数の２次電池を、従来よりも少ない消費電力で検査できる。

本発明者らが検討した充放電検査装置の構成を示す回路図である。 ２次電池の製造、検査工程を示す図である。 実施の形態に係る充放電検査装置を示すブロック図である。 ひとつの検査単位に含まれるＭ個の２次電池を、所定の充放電パターンにしたがって検査したときの充放電検査装置の消費電力の波形の一例を示す図である。 図５（ａ）は、コントローラによるタイミング制御を行わないときの、図５（ｂ）はコントローラによるタイミング制御を行ったときの、消費電力の波形を示す図である。 図６（ａ）〜（ｄ）は、第１パターンを示す図である。 図７（ａ）〜（ｅ）は、第２パターンを示す図であり、図７（ｆ）、（ｇ）は、グループの変形例を示す図である。 図８（ａ）〜（ｄ）は、第３パターンを示す図である。 図９（ａ）〜（ｄ）は、第１パターンを実行時の充放電検査装置の各ユニットの状態を示す図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、第２パターンを実行時の充放電検査装置の各ユニットの状態を示す図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、第３パターンを実行時の充放電検査装置の各ユニットの状態を示す図である。 図１２（ａ）〜（ｃ）は、第１パターンから第３パターンそれぞれにおける充放電検査装置の消費電力の波形図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図３は、実施の形態に係る充放電検査装置２を示すブロック図である。充放電検査装置２は、検査対象の複数の２次電池１を充電し、あるいは放電することにより、２次電池１の電気的特性が仕様を満たしているかを検査する。２次電池１は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などが例示されるが、特に限定されない。

充放電検査装置２は、回生コンバータ４、双方向コンバータ６、昇降圧コンバータ８およびコントローラ１０を備える。充放電検査装置２の規模に応じて、回生コンバータ４は複数設けてもよいが、図３では単一の回生コンバータ４のみを示す。

回生コンバータ４、双方向コンバータ６、昇降圧コンバータ８については、図１を参照して説明した通りである。個々のユニットは公知技術、あるいは将来利用可能な技術を用いればよく、その構成は特に限定されない。コントローラ１０は、回生コンバータ４、双方向コンバータ６、昇降圧コンバータ８の状態を個別独立に制御し、被試験デバイスである２次電池１を所定の充放電パターンにしたがって充放電し、２次電池１の良否を判定する。

図２に関して説明したのと同様、充放電検査装置２は最大でＮ個の２次電池１を検査可能に構成される。この充放電検査装置２には、２次電池１が、検査単位２０４であるＭ個（Ｍは、Ｍ＜Ｎの整数）ごとに順次搬入される。そして検査単位２０４に含まれるＭ個の２次電池１の良否判定が終了すると、２次電池１は検査単位２０４ごとに搬出される。

本実施の形態において、検査単位２０４に含まれる２次電池１の個数Ｍは、単一の双方向コンバータ６に接続される昇降圧コンバータ８の個数Ｌと一致している。もっとも本発明はそれには限定されず、Ｍは、Ｌの整数倍であってもよいし、整数分の１であってもよい。

コントローラ１０は、回生コンバータ４、Ｋ個の双方向コンバータ６＿１〜６＿Ｋ、Ｋ×Ｌ個の昇降圧コンバータ８＿１１〜８＿ＫＬのすべてのユニットとネットワーク（バス）を介して接続されており、各ユニットの状態を知り、各ユニットに指令を伝達することが可能となっている。ネットワークの構築方法は特に限定されず、スター型、バス型、リング型、それらの組み合わせなど、任意のネットワークトポロジーを採用しうる。また、コントローラ１０は、２次電池１の状態Ｓｉｊを、それと対応する昇降圧コンバータ８＿ｉｊから取得することができる。

さらにコントローラ１０には、順次搬入される検査単位２０４に関する情報を示すデータＤ１が入力されている。データＤ１は、検査単位２０４が搬入される時刻、検査単位２０４に含まれる２次電池１の種類や個数Ｍなどを示すデータである。コントローラ１０は、データＤ１および現在の全ユニット４、６、８の状態にもとづいて、新たに搬入される検査単位２０４の検査計画を作成し、それを実行する。

コントローラ１０は、タイミング制御部１２と、パターン制御部１４と、を備える。タイミング制御部１２は主として新たに投入された検査単位２０４の検査開始タイミングを制御する。パターン制御部１４は、主として新たに投入された検査単位２０４に適用すべき充放電パターンを制御する。以下、タイミング制御部１２およびパターン制御部１４について順に説明する。

（タイミング制御部１２）
まず、タイミング制御部１２について説明する。
ある検査単位２０４を所定の充放電パターンにもとづいて検査するときに、その検査単位２０４に対応するユニット４、６、８それぞれを通過する電力および各ユニットでの消費電力（電力損失）の時間波形は予測することができ、したがって充放電検査装置２全体の消費電力Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}の波形は予測可能である。

図４は、ひとつの検査単位２０４に含まれるＭ個の２次電池１を、所定の充放電パターンにしたがって検査したときの充放電検査装置２の消費電力Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}の波形の一例を示す。なお本明細書における波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化されている。

図４の波形Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}は、検査単位２０４に含まれるＭ個の２次電池１を一斉に充電するステップＳ１と、一斉に放電するステップＳ２と、を交互に繰り返す充放電パターンに対応する。正の消費電力は、商用交流電源ＰＳから充放電検査装置２に投入される電力を示し、負の消費電力は、充放電検査装置２から商用交流電源ＰＳに回収される電力を示す。

具体的には、充電ステップＳ１での消費電力Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}は、２次電池１に蓄えられる充電電力Ｐ_ＣＨＧと、回生コンバータ４、双方向コンバータ６、昇降圧コンバータ８それぞれの損失Ｐ_ＤＩＳの合計である。放電ステップＳ２の負の消費電力（回収される電力）は、２次電池１から放出された電力Ｐ_ＤＣＨＧから、回生コンバータ４、双方向コンバータ６、昇降圧コンバータ８それぞれの損失Ｐ_ＤＩＳを減じたものである。

図３の充放電検査装置２において、タイミング制御部１２は、新たに検査単位２０４が搬入されるたびに、検査単位２０４の検査開始タイミングを制御する。タイミング制御部１２は、すでに検査を開始している２次電池１の検査に必要な消費電力の時間波形である第１波形Ｗ１と、新たに搬入された検査単位２０４を所定の充放電パターンで検査するときの消費電力の時間波形である第２波形Ｗ２と、を重畳した第３波形Ｗ３にもとづき、新たに搬入された検査単位２０４の検査開始タイミングを決定する。

たとえばタイミング制御部１２は、第３波形Ｗ３のピークが小さくなるように、新たに搬入された検査単位２０４の検査開始タイミングを決定する。別の観点からいえば、タイミング制御部１２は、第１波形Ｗ１のピークと第２波形Ｗ２のピークが重ならないように、新たに搬入された検査単位２０４の検査開始タイミングを決定する。より好ましくは、第２波形Ｗ２のピークと、第１波形Ｗ１のボトムが重なるように、つまり消費電力と逆流電力がキャンセルするように、新たに投入された検査単位２０４の検査タイミングを決定してもよい。さらに別の観点から言えば、タイミング制御部１２は、第３波形Ｗ３が平滑化されるように、検査単位２０４の検査開始タイミングを決定する。

以上がタイミング制御部１２の機能に関する説明である。続いてその動作を説明する。
図５（ａ）は、コントローラ１０によるタイミング制御を行わないときの、図５（ｂ）はコントローラ１０によるタイミング制御を行ったときの、消費電力の波形を示す図である。

実施の形態に係る充放電検査装置２の利点を明確化するために、はじめに図５（ａ）を参照し、タイミング制御を行わない場合の動作を説明する。図５（ａ）には、すでに検査を開始しているすべての２次電池１を検査するために要する消費電力の第１波形Ｗ１と、新たに搬入された検査単位２０４の検査に要する消費電力の第２波形Ｗ２と、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２を重畳した第３波形Ｗ３が示される。

時刻ｔ０に、新たな検査単位２０４の２次電池１が搬入される。タイミング制御を行わない場合、時刻ｔ０から間もない時刻ｔ１に、検査単位２０４の検査が開始される。その結果、第２波形Ｗ２のピークＰ２と、第１波形Ｗ１のピークが時間的に重なりあって、第３波形Ｗ３のピークが大きくなってしまう。このことは充放電検査装置２からの発熱が非常に大きくなることを意味する。

続いて図５（ｂ）を参照する。実施の形態に係る充放電検査装置２において、コントローラ１０は、第１波形Ｗ１と第２波形Ｗ２を重畳した第３波形Ｗ３のピークが小さくなるように、検査単位２０４の検査開始タイミングｔ１を調節する。検査開始タイミングｔ１の調節は、第２波形Ｗ２を時間軸方向に意図的に遅延させることを意味する。

コントローラ１０によって検査開始タイミングｔ１を制御することにより、検査単位２０４の検査開始後の充放電検査装置２全体の消費電力のピークを抑制することができる。消費電力の低下は、装置の小型化、低コスト化につながる。また充放電検査装置２の発熱量を低減することができ、空調設備の費用を削減することができる。

（パターン制御部１４）
続いて、パターン制御部１４について説明する。実施の形態に係るコントローラ１０には、予め複数の充放電パターンが規定されている。パターン制御部１４は、検査単位２０４ごとに、充放電パターンを切りかえ可能に構成される。

以下、基本的な充放電パターンについて説明する。
（第１パターン）
第１パターンＰＡＴ１は、２つの検査単位２０４ａ、２０４ｂを１セットとして実行される。第１パターンＰＡＴ１では、以下のステップが実行される。
ステップａ．一方の検査単位２０４ａを充電する。この間、検査単位２０４ｂは充電も放電もしない。
ステップｂ．２つの検査単位２０４ａ、２０４ｂを相補的に充放電する。ステップｂは複数回繰り返してもよく、検査単位２０４ａが放電、２０４ｂが充電された状態で終了する。
ステップｃ．他方の検査単位２０４ｂを放電する。

なお、２次電池１が充電された状態で搬入される場合、ステップａ〜ｃそれぞれにおける充電と放電は入れ替えてもよい。また、検査済の２次電池１を充電済の状態で出荷する場合、ステップｃでは、検査単位２０４ａを充電すればよい。

図６（ａ）〜（ｄ）は、第１パターンＰＡＴ１を示す図である。図６（ａ）に示す初期状態において、２つの検査ステージ２０８ａ、２０８ｂに空きがあり、２つの検査単位２０４が順次搬入される。
図６（ｂ）はステップａに対応しており、検査ステージ２０８ａに検査単位２０４ａが搬入、マウントされ、先行して充電（もしくは放電）が行われる。その間に、検査ステージ２０８ｂに別の検査単位２０４ｂが搬入、マウントされる。

図６（ｃ）はステップｂに対応しており、検査単位２０４ａと２０４ｂが相補的に充放電される。

図６（ｄ）はステップｃに対応しており、検査単位２０４ａについて所定の充放電シーケンスが完了すると、検査単位２０４ａが検査ステージ２０８から搬出されるとともに、次の検査単位２０４ｃが搬入、マウントされる。この間、検査単位２０４ｂが放電されて、検査単位２０４ｂについて充放電シーケンスが完了する。

（第２パターン）
第２パターンは、１つの検査単位２０４を１セットとして実行される。第２パターンＰＡＴ２では、以下のステップが実行される。
ｄ． 検査単位２０４に含まれるＭ個の電池１を２つのグループＧ１、Ｇ２に分類する。
ｅ． 一方のグループＧ１を充電（もしくは放電）する。この間、他方のグループＧ２は充電も放電もしない。
ｆ． ２つのグループＧ１、Ｇ２を相補的に充放電する。ステップｆは複数回繰り返してもよく、検査単位２０４ａが放電、２０４ｂが充電された状態で終了する。
ｇ． 他方のグループＧ２を放電する。

なお、２次電池１が充電された状態で搬入される場合、ステップｄ〜ｇの充電と放電は入れ替えてもよい。また、充電した状態で出荷する場合、ステップｇでは検査単位２０４ａを充電すればよい。

図７（ａ）〜（ｅ）は、第２パターンＰＡＴ２を示す図である。
図７（ａ）に示す初期状態において、ひとつの検査ステージ２０８に空きがあり、ひとつの検査単位２０４が順次搬入され、マウントされる。
図７（ｂ）はステップｄ、ｅに対応しており、Ｍ個の２次電池１がグループＧ１、Ｇ２に分類される。そして一方のグループＧ１が充電される。図７（ｃ）はステップｆに対応しており、グループＧ１、Ｇ２が相補的に充放電される。

図７（ｄ）はステップｅに対応しており、グループＧ２が放電される。両グループＧ１、Ｇ２について充放電パターンが終了すると、図７（ｅ）に示すように検査単位２０４が搬出される。

図７（ｆ）、（ｇ）は、グループの変形例を示す図である。図７（ｆ）では、行単位もしくは列単位でグループ分けされる。図７（ｇ）では、市松模様状にグループ分けされる。２次電池１の発熱量は、充電時と放電時で異なる場合がある。図７（ｆ）、（ｇ）のグループ分けによれば、複数の２次電池１の温度を均一化することができる。

続いて第３パターンＰＡＴ３を検討する。図８（ａ）〜（ｄ）は、第３パターンＰＡＴ３を示す図である。第３パターンＰＡＴ３は、２つの検査単位２０４ａ、２０４ｂを１セットとして実行される。第３パターンＰＡＴ３では、以下のステップが実行される。
ステップｈ．図８（ａ）に示すように、一方の検査単位２０４ａが搬入、マウントされる。
ステップｉ．図８（ｂ）に示すように、他方の検査単位２０４ｂが搬入、マウントされる。
ステップｊ．図８（ｃ）に示すように、２つの検査単位２０４ａ、２０４ｂが一斉に充電される状態と、一斉に放電される状態が交互に繰り返される。
ステップｋ．図８（ｄ）に示すように、一方の検査単位２０４ａが搬出される。続いて検査単位２０４ｂが搬出される。

続いて、第１パターンＰＡＴ１〜ＰＡＴ３に対応する消費電力の波形を検討する。理解の容易化のため、以下の条件で検討する。
・Ｋ＝２、Ｌ＝Ｍ＝２
・２次電池１の電池容量 ４００ＷＨ
・電池効率 ９０％ （充放電ともに）
・充放電方式 充電１時間、放電１時間
・充放電深度 １００％
・回生コンバータ４の効率 ９０％ （双方向とも）
・双方向コンバータ６の効率 ９０％ （双方向とも）

（第１パターンＰＡＴ１）
図９（ａ）〜（ｄ）は、第１パターンＰＡＴ１を実行時の充放電検査装置２の各ユニットの状態を示す図である。図９（ａ）は、ステップａの状態を、図９（ｂ）、（ｃ）はステップｂの状態を、図９（ｄ）はステップｃの状態を示す。

（第２パターンＰＡＴ２）
図１０（ａ）〜（ｄ）は、第２パターンＰＡＴ２を実行時の充放電検査装置２の各ユニットの状態を示す図である。図１０（ａ）は、ステップｅの状態を、図１０（ｂ）、（ｃ）はステップｆの状態を、図１０（ｄ）はステップｇの状態を示す。

（第３パターンＰＡＴ３）
図１１（ａ）、（ｂ）は、第３パターンＰＡＴ３を実行時の充放電検査装置２の各ユニットの状態を示す図である。図１１（ａ）、（ｂ）は、ステップｊの状態を示す。

図１２（ａ）〜（ｃ）は、第１パターンから第３パターンそれぞれにおける充放電検査装置２の消費電力の波形図である。第１パターンＰＡＴ１〜第３パターンＰＡＴ３それぞれにおいて、各２次電池１は、それぞれ、充放電が４回繰り返されるものとする。

図１２（ａ）〜（ｃ）にはそれぞれ、(i)２次電池１ひとつ当たりの充電電力Ｐ_ＣＨＧ（破線）、(ii)２次電池１ひとつ当たりの放電電力Ｐ_ＤＣＨＧ（破線）、(iii)充放電検査装置２の各ユニットの損失電力の合計Ｐ_ＤＩＳ（一点鎖線）、および（iv)充放電検査装置２全体の消費電力（実線）が示される。消費電力Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}は、式（１）で与えられる。
Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}＝α・Ｐ_ＣＨＧ−β・Ｐ_ＤＣＨＧ＋Ｐ_ＤＩＳ …（１）
αは同時に充電される電池の個数、βは同時に放電される電池の個数である。

第３パターンＰＡＴ３では、消費電力Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}のピークが最も大きくなる。また消費電力Ｐ_{ＴＯＴＡＬ}のボトムが小さく、言い換えれば逆流電力のピークも大きくなる。これに対して、第１パターンＰＡＴ１もしくは第２パターンＰＡＴ２では、第３パターンＰＡＴ３に比べて、消費電力のピークを抑制することができる。また、第２パターンＰＡＴ２は、第１パターンＰＡＴ１に比べて、さらに消費電力を低減することができる。

一方、第３パターンＰＡＴ３は、第１パターンＰＡＴ１、第２パターンＰＡＴ２に比べて検査時間が短いという利点もある。したがって、消費電力が所定の範囲内であることが保証される場合には、一部の検査単位２０４を第３パターンＰＡＴ３にもとづいて検査してもよい。

このように、検査単位２０４の検査に要する消費電力の波形は、充放電パターンに応じて変化する。パターン制御部１４は、新たな検査単位２０４が搬入されるたびに、最適な充放電パターンを選択する。タイミング制御部１２は、選択した充放電パターンを、最適なタイミングで開始する。

従来の検査装置では、検査単位２０４ごとに、一斉充電、一斉放電を繰り返していた。したがって、検査単位２０４の検査開始タイミングによっては、結果として第３パターンＰＡＴ３と同じ挙動を示すことになり、充放電検査装置２の消費電力が大きくなることは避けられなかった。これに対して実施の形態に係る充放電検査装置２によれば、第１パターンＰＡＴ１、第２パターンＰＡＴ２を用いることにより、消費電力を大幅に低減することが可能となる。

以上、実施の形態に係る充放電検査装置２の構成および動作について説明した。
実施の形態に係る充放電検査装置２によれば、タイミング制御部１２によって検査開始タイミングを制御することにより、消費電力を抑制することができる。
また、パターン制御部１４によって検査単位２０４ごとに充放電パターンを最適化することにより、消費電力を抑制することができる。

さらに充放電検査装置２によれば以下の効果を得ることもできる。
充放電検査装置の消費電力が最大となるのは、すべての昇降圧コンバータ８が一斉に充電動作を行った場合である。そして従来の充放電検査装置では、すべての検査単位２０４が第３パターンＰＡＴ３にしたがって充放電される可能性がある。したがって従来では、回生コンバータ４の電力容量は、その出力側に接続されるＮ個（Ｋ×Ｌ個）の昇降圧コンバータ８がすべて、同時に充電動作したときの消費電力（負荷電力）を考慮して設計する必要があった。そのため回生コンバータ４のサイズが大きく、またコストも高くなるという問題があった。

これに対して実施の形態に係る充放電検査装置２では、回生コンバータ４の電力容量を、複数の昇降圧コンバータ８をすべて充電状態で動作させたときの電力よりも低く設計することができる。その上で、コントローラ１０は、各検査単位２０４ごとに、適切な充放電パターンを選択し、および／または検査開始タイミングを制御することにより、回生コンバータ４の消費電力がその電力容量より低くすることができる。
つまり、実施の形態に係る充放電検査装置２によれば、回生コンバータ４の電力容量を従来よりも小さくすることができ、小型化、低コスト化を図ることができる。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

実施の形態では、回生コンバータ４と昇降圧コンバータ８の間に双方向コンバータ６を設ける場合を説明したが、双方向コンバータ６を省略してもよい。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

ＰＳ…商用交流電源、１…２次電池、２…充放電検査装置、３…フィルタ、４…回生コンバータ、６…双方向コンバータ、８…昇降圧コンバータ、９…三相交流トランス、１０…コントローラ、１２…タイミング制御部、１４…パターン制御部、２０４…検査単位、Ｖ１…第１直流リンク電圧、Ｖ２…第２直流リンク電圧。

Claims (9)

1. 充放電検査装置を制御するコントローラであって、
   前記充放電検査装置は、最大でＮ個（Ｎは整数）の２次電池を充放電可能に構成され、かつ前記充放電検査装置には、前記２次電池が、検査単位であるＭ個（Ｍは、Ｍ＜Ｎの整数）ごとに順次搬入され、前記検査単位に含まれるＭ個の２次電池の良否判定が終了すると前記２次電池は前記検査単位ごとに搬出され、
   前記コントローラは、
   新たに検査単位が搬入されるたびに、すでに検査を開始している２次電池の検査に必要な消費電力の時間波形である第１波形と、新たに搬入された検査単位を所定の充放電パターンで検査するときの消費電力の時間波形である第２波形と、を重畳した第３波形にもとづき、前記新たに搬入された検査単位の検査開始タイミングを決定するタイミング制御部を備えることを特徴とするコントローラ。
2. 前記タイミング制御部は、前記第３波形のピークが小さくなるように、前記新たに搬入された検査単位の検査開始タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記タイミング制御部は、前記第１波形と前記第２波形それぞれの同じ極性のピークが重ならないように、前記新たに搬入された検査単位の検査開始タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。
4. 前記コントローラは、
   前記検査単位ごとに、予め定められた複数の充放電パターンの中から、ひとつの充放電パターンを選択するパターン制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコントローラ。
5. 前記複数の充放電パターンのひとつである第１パターンは、２つの検査単位を１セットとして実行されるものであり、
   一方の検査単位を充電もしくは放電し、他方の検査単位を充放電しないステップと、
   ２つの検査単位を相補的に充放電するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のコントローラ。
6. 前記複数の充放電パターンのひとつである第２パターンは、１つの検査単位を１セットとして実行されるものであり、
   前記検査単位に含まれるＭ個の電池を２つのグループに分類するステップと、
   一方のグループを充電もしくは放電し、他方のグループを充放電しないステップと、
   ２つのグループを相補的に充放電するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項４または５に記載のコントローラ。
7. 前記充放電検査装置は、
   １次側が商用電源と接続され、前記商用電源からの交流電圧を直流化して２次側に出力する第１状態と、２次側の直流電圧を交流電圧に変換して１次側に出力する第２状態とが切りかえ可能に構成される回生コンバータと、
   それぞれの１次側に前記回生コンバータの２次側からの電力を受け、それぞれの２次側が２次電池と接続される複数の昇降圧コンバータであって、それぞれが独立して、回生コンバータからの直流電圧を変圧して前記２次電池を充電する充電状態と、前記２次電池の電力を１次側に回収する放電状態と、が切りかえ可能に構成される、複数の昇降圧コンバータと、
   前記回生コンバータの第１状態、第２状態および前記複数の昇降圧コンバータそれぞれの充電状態、放電状態を独立に制御するコントローラと、
   を備え、
   前記回生コンバータの電力容量は、前記複数の昇降圧コンバータをすべて充電状態で動作させたときに必要な電力容量よりも低く設計されており、
   前記コントローラは、各検査単位に対応する前記回生コンバータおよび前記複数の昇降圧コンバータそれぞれの充電状態、放電状態を、前記充放電パターンに応じて制御し、
   前記タイミング制御部は、前記回生コンバータの消費電力がその電力容量より低くなるように、前記新たに搬入された検査単位の検査開始タイミングを決定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のコントローラ。
8. 複数の２次電池を検査する充放電検査装置であって、
   １次側が商用電源と接続され、前記商用電源からの交流電圧を直流化して２次側に出力する第１状態と、２次側の直流電圧を交流電圧に変換して１次側に出力する第２状態とが切りかえ可能に構成される回生コンバータと、
   それぞれの１次側が前記回生コンバータの２次側に接続され、それぞれの２次側が前記２次電池と接続される複数の昇降圧コンバータであって、それぞれが独立して、前記回生コンバータからの直流電圧を変圧して前記２次電池に供給する充電状態と、前記２次電池の電圧を１次側に回収する放電状態と、が切りかえ可能に構成される、複数の昇降圧コンバータと、
   前記回生コンバータの第１状態、第２状態および前記複数の昇降圧コンバータそれぞれの充電状態、放電状態を独立に制御するコントローラと、
   を備え、
   前記回生コンバータの電力容量は、前記複数の昇降圧コンバータをすべて充電状態で動作させたときに必要な電力容量、および、前記複数の昇降圧コンバータをすべて放電状態で動作させたときに必要な電力容量のうち大きい方よりも低く設計されており、
   前記コントローラは、
   前記回生コンバータおよび前記複数の昇降圧コンバータそれぞれの充電状態、放電状態を、前記回生コンバータの消費電力が、前記回生コンバータの電力容量より低くなるように制御し、
   前記充放電検査装置には、前記２次電池が、検査単位であるＭ個（Ｍは整数）ごとに順次搬入され、前記検査単位に含まれるＭ個の２次電池の良否判定が終了すると前記２次電池は前記検査単位ごとに搬出され、
   前記コントローラは、新たに搬入された検査単位ごとに、充放電パターンを選択可能に構成され、
   （１）第１パターンにおいて、
   ２つの検査単位を１セットとして検査を行い、
   一方の検査単位を充電するステップと、
   ２つの検査単位を相補的に充放電するステップと、
   他方の検査単位を放電するステップと、
   を実行し、
   （２）第２パターンにおいて、
   １つの検査単位を１セットとして検査を行い、
   前記検査単位に含まれるＭ個の電池を２つのグループに分類するステップと、
   一方のグループを充電するステップと、
   ２つのグループを相補的に充放電するステップと、
   他方のグループを放電するステップと、
   を実行することを特徴とする充放電検査装置。
9. 複数の２次電池を検査する充放電検査装置であって、
   複数の検査ステージであって、それぞれに、前記２次電池が検査単位であるＭ個（Ｍは整数）ごとに順次搬入され、前記検査単位に含まれるＭ個の２次電池の良否を判定し、前記検査単位に含まれるＭ個の２次電池の良否判定が終了すると前記２次電池は前記検査単位ごとに搬出される、複数の検査ステージと、
   前記複数の検査ステージそれぞれについて、新しい検査単位が搬入されてから検査を開始するまでの時間を、前記充放電検査装置全体の消費電力のピークを抑制するように個別に制御するタイミング制御部と、
   を備えることを特徴とする充放電検査装置。

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