KR101629067B1 - 충방전 시험 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 충방전 시험 장치는, 접속 전환 기구를 구비한다. 접속 전환 기구는 충방전 시험용 전원이 각각 개별적으로 접속되는 복수의 입출력 단자와, 피시험체가 각각 개별적으로 접속되는 복수의 접속 단자와, 각 입력 단자와 상기 각 접속 단자 사이의 접속 관계를 전환하는 개폐 동작을 행하는 복수의 개폐부를 갖는다. 접속 전환 기구는, 소전류 충방전 시험을 행할 때는 충방전 시험용 전원과 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속한다. 접속 전환 기구는, 대전류 충방전 시험을 행할 때는 2대 이상의 충방전 시험용 전원과 하나의 피시험체를 병렬로 접속한다.

Description

충방전 시험 장치{CHARGE DISCHARGE TESTING APPARATUS}
본 발명은, 충방전 시험용 전원을 이용하여 2차 전지나 전기 이중층 커패시터 등의 피시험체의 충방전 시험을 행하는 충방전 시험 장치에 관한 것이다.
최근, 전자기술의 진보에 따라 고성능화, 소형화, 포터블화한 각종 전자기기 분야나, 친환경형 제품으로서의 전기 자동차 등의 분야에서, 2차 전지의 수요가 높아지고 있다. 그리고, 이에 수반하여, 2차 전지의 연구개발이나 제품의 신뢰성을 확보하기 위해, 2차 전지를 충방전하여 시험을 행하는 충방전 시험 장치가 여러 가지 제안되고 있다.
이 충방전 시험 장치에서는, 일반적으로, 시험 효율의 향상을 위해, 2차 전지의 충방전을 행하는 충방전 시험용 전원을 복수 탑재하여, 이들 충방전 시험용 전원에 의해, 복수의 2차 전지에 대하여 시험을 동시에 행할 수 있도록 되어 있다.
예컨대, 특허문헌 1에서는, 복수의 충방전 시험용 전원과 복수의 2차 전지가 1대1의 관계로 개별적으로 접속되어, 복수의 2차 전지의 시험이 행해진다.
2차 전지에 한정되지 않고 일반적으로, 복수의 피시험체에 대하여, 소전류의 충방전 전류에 의한 충방전 시험(이하, 소전류 충방전 시험이라고 함)과, 상기 소전류의 충방전 시험보다 대전류의 충방전 전류에 의한 충방전 시험(이하, 대전류 충방전 시험이라고 함)을 행하는 시스템으로서, 종래에서는, 소전류 충방전 시험 에 대해서는 소전류 충방전 시험 장치를 준비하고, 대전류 충방전 시험에 대해서는 대전류 충방전 시험 장치를 준비하여, 그 때마다, 시험 장치의 교체를 행하도록 되어 있었다. 이 종래의 구성을, 도 8을 참조하여 설명한다. 일례로서, 피시험체수 N=4의 경우로 설명한다.
도 8의 (a)는, 종래 기술에 있어서, 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 이용하여 소전류 충방전 시험을 행하는 소전류 충방전 시험 장치(X1)에 의해, 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대한 소전류 충방전 시험을 행하고 있을 때의 상태를 도시하는 개념도이다. 한편, 도 8의 (b)는, 종래 기술에 있어서, 충방전 시험용 전원(E0)을 이용하여 대전류 충방전 시험을 행하는 대전류 충방전 시험 장치(X2)에 의해, 4개의 피시험체(M1∼M4) 중 하나의 피시험체(M1)에 대한 대전류 충방전 시험을 행하고 있을 때의 상태를 도시하는 개념도이다. 도 8의 (b)에서, 도시하지는 않지만, 나머지 3개의 피시험체(M2∼M4)는 대기 상태에 있다.
종래 기술에 있어서는, 도 8의 (a)에 도시하는 소전류 충방전 시험을 행하고, 그것이 완료하면, 피시험체(M1∼M4)를 바꿔, 도 8의 (b)의 상태로 하여 대전류 충방전 시험을 행한다. 또한, 대전류 충방전 시험이 완료되어 재차 소전류 충방전 시험을 행할 때는, 피시험체(M1∼M4)를 바꿔, 도 8의 (a)의 상태로 하여 소전류 충방전 시험을 행한다. 이하, 자세히 설명한다.
[1] 소전류 충방전 시험
소전류 충방전 시험을 행할 때의 모습을 도 8의 (a)를 이용하여 설명한다. 소전류 충방전 시험 장치(X1)는 비교적 용량이 작은 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 복수 구비하고 있다. 여기서는, 4개의 피시험체(M1∼M4)를 대상으로 하기 때문에, 소용량의 충방전 시험용 전원도 E1∼E4의 4개가 사용된다.
도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 피시험체(M1)를 소용량의 충방전 시험용 전원(E1)에 연결하고, 피시험체(M2)를 소용량의 충방전 시험용 전원(E2)에 연결하며, 피시험체(M3)를 소용량의 충방전 시험용 전원(E3)에 연결하고, 피시험체(M4)를 소용량의 충방전 시험용 전원(E4)에 연결한다. 그리고, 제어부(10)의 제어 하에, 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대해서 개별적으로 각각 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 사용하여 충방전 시험을 실시한다. 이들 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대한 소전류 충방전 시험은 동시 병행으로 실시된다.
4개의 피시험체(M1∼M4)에 대해서 소전류 충방전 시험이 종료하면, 각 충방전 시험용 전원(E1∼E4)과의 접속 상태로부터 각 피시험체(M1∼M4)를 분리하고, 도 8의 (b)에 도시하는 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 설치 장소로 옮긴다. 피시험체(M1∼M4)의 분리 및 이동은 수작업에 의해 행해진다.
[2] 대전류 충방전 시험
대전류 충방전 시험 장치(X2)를 이용하여 시험할 때는, 피시험체(M1∼M4)를 순차 교체하여 피시험체 하나씩에 대하여 시험을 행한다. 하나의 피시험체에 대한 시험이 종료하면 피시험체를 교체하여 다음 피시험체의 시험으로 진행한다. 이와 같이 하여, 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대하여 순차 시험을 실시한다.
도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 대전류 충방전 시험 장치(X2)는, 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)에 비해 용량이 큰 충방전 시험용 전원(E0)을 하나 구비하고 있다. 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 설치 장소로부터 옮겨져 온 4개의 피시험체(M1∼M4) 중, 첫번째 피시험체(M1)를 도시하는 바와 같이 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결한다. 나머지 3개의 피시험체(M2∼M4)는 대기 상태가 된다. 제어부(10)의 제어에 기초하여, 우선 첫번째 피시험체(M1)에 대해서 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)을 사용하여 시험을 실시한다.
첫번째 피시험체(M1)에 대해서 대전류 충방전 시험이 종료하면, 이 피시험체(M1)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)과의 접속 상태로부터 분리하고, 대신에 두번째 피시험체(M2)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 이 두번째 피시험체(M2)에 대해서 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)을 사용하여 시험을 실시한다.
두번째 피시험체(M2)에 대해서 대전류 충방전 시험이 종료하면, 이 피시험체(M2)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)과의 접속 상태로부터 분리하고, 대신에 세번째 피시험체(M3)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 시험을 실시한다.
세번째 피시험체(M3)에 대해서 대전류 충방전 시험이 종료하면, 이 피시험체(M3)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)으로부터 분리하고, 대신에 네번째의 피시험체(M4)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 시험을 실시한다. 네번째의 피시험체(M4)에 대해서 대전류 충방전 시험이 종료하면, 이 피시험체(M4)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)으로부터 분리한다.
이상과 같이, 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대한 대전류 충방전 시험은, 순차 개별적으로 실시된다. 피시험체(M1∼M4)의 교체는 수작업에 의해 행해진다.
소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험의 1세트가 시험의 1사이클이며, 이 사이클을 복수회에 걸쳐 반복한다. 따라서, 도 8의 (b)의 대전류 충방전 시험이 종료하면, 4개의 피시험체(M1∼M4)를 다시 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 설치 장소로부터 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 설치 장소로 복귀시키게 된다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-282150호 공보
상기한 종래 기술에 있어서는, 피시험체에 대한 소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험을 전환하여 실시하는 데에 있어서, 소전류 충방전 시험에는 그 전용의 소전류 충방전 시험 장치를 필요로 하고, 대전류 충방전 시험에는 그 전용의 대전류 충방전 시험 장치를 필요로 하고 있다. 이 때문에 시험 설비가 전체적으로 대규모인 것으로 되어 있다고 하는 문제가 있다. 또한, 피시험체의 교체 및 장소 이동을 수작업으로 행하기 때문에, 작업 효율이 현저히 낮은 것으로 되어 있다.
도 9는, 소전류 충방전 시험 장치(X1)와 대전류 충방전 시험 장치(X2)를 병용하는 종래 기술에 있어서의 동작 양태를 도시하고 있다. 도면 우측의 비스듬한 상방향에 시간축(t)을 취하고, 도면의 수직 상방향에 전류축(i)을 취하고 있다. 또한 도 9에서는,
·4개의 피시험체(M1∼M4) 각각은 시험 상태인 것,
·소전류 충방전 시험 장치(X1)와 대전류 충방전 시험 장치(X2)는 별개 부재인 것,
·4개의 피시험체(M1∼M4)에 대한 각 직사각형상의 파형은, 그 높이가 작은 것이 소전류 충방전 시험이며, 그 높이가 큰 것이 대전류 충방전 시험인 것,
·시간축 방향으로 긴 쪽은 시험 시간이 길고, 시간축 방향으로 짧은 쪽은 시험 시간이 짧은 것,
을 각각 나타내고 있다. 상기한 바와 같이 표현된 도 9로부터 명백한 바와 같이, 소전류 충방전 시험에서는 수명 시험을 실시하기 위해서 시험 시간이 길게 되어 있다. 또한, 대전류 충방전 시험에서는 특성 시험을 실시하기 위해서 시험 시간이 짧게 되어 있다.
이하, 구체적으로 도 9의 시험 내용을 설명한다. 우선, 시험 시간대 t11에서, 소전류 충방전 시험 장치(X1)를 이용하여 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대해 동시 병행하여 소전류 충방전 시험을 실시한다. 4개의 피시험체(M1∼M4)의 파형이 동일 시간 범위에 나타내어져 있는 것은, 동시 병행으로 실시되는 시험인 것을 의미하고 있다.
다음에 이행 시간대 t12에서, 4개의 피시험체(M1∼M4)를 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)으로부터 분리하고, 분리한 4개의 피시험체(M1∼M4)를 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 설치 장소로부터 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 설치 장소까지 옮겨서, 피시험체(M1∼M4) 중 첫번째 피시험체(M1)를 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)으로 교체하는 작업이 행해진다.
시험 시간대 t13에서는, 대전류 충방전 시험 장치(X2)를 이용하여 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대한 대전류 충방전 시험이 순차 개별적으로 실시된다. 4개의 피시험체(M1∼M4)가 서로 상이한 시간 범위에 나타내어져 있는 것은, 순차 개별적으로 실시되는 시험인 것을 의미하고 있다. 첫번째 피시험체(M1)에 대한 대전류 충방전 시험이 종료한 후 두번째 피시험체(M2)로의 교체에 요구되는 시간이 tm이다. 이 교체 시간(tm)은, 두번째 피시험체(M2)에 대한 대전류 충방전 시험이 종료한 후 세번째 피시험체(M3)로 교체할 때에도, 또한 세번째 피시험체(M3)에 대한 대전류 충방전 시험이 종료한 후 네번째의 피시험체(M4)로 교체할 때에도 필요해진다. 따라서, 시험 시간대 t13은, 4개의 피시험체(M1∼M4)의 개별적인 대전류 충방전 시험 시간의 합계 시간과 교체 시간(tm) 3회 분의 시간의 종합 합계 시간이 된다.
소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험은 반복하여 행해진다. 이행 시간대 t14가 있지만, 이 부분에서는, 네번째의 피시험체(M4)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)으로부터 제거하고, 4개의 피시험체(M1∼M4)를 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 설치 장소로부터 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 설치 장소까지 옮겨서, 피시험체(M1∼M4) 전체를 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)으로 교체하는 작업이 행해진다. 교체가 완료하면 다음 사이클에 진행하고, 소전류 충방전 시험의 시험 시간대 t11, 이행 시간대 t12, 대전류 충방전 시험의 시험 시간대 t13 및 이행 시간대 t14의 세트의 1사이클 작업이 반복하여 실시된다.
이 도 9의 개념도로부터 알 수 있는 것은, 다음과 같다.
소전류 충방전 시험 장치(X1)와 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 세트를 이용하는 것은, 설비 비용면에서 많은 부담이 되고 또한, 이니셜 코스트도 러닝 코스트도 높아지는 경향이 있다. 또한, 공간 스페이스적으로도 부담이 크다.
피시험체(M1∼M4)를, 상이한 시험 장치에 이동시키는 것의 작업 부담도 크다. 동일한 작업이 반복되지만, 그 때마다, 피시험체(M1∼M4)를 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 설치 장소로부터 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 설치 장소까지 옮기고, 또한 반대로, 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 설치 장소로부터 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 설치 장소까지 옮기게 되어, 많은 수고가 요구된다.
피시험체(M1∼M4)를 옮기는 것뿐만 아니라, 피시험체(M1∼M4)의 교체 작업을 반복하여 행해야 하기 때문에, 부담은 더욱 커지게 된다. 빈번한 교체는 충방전 시험 장치의 유지 보수 부담의 증대나 고장률 증대를 초래한다.
가장 큰 문제가 다음의 점이다. 즉, 소전류 충방전 시험 장치(X1)의 가동 중에서는, 대전류 충방전 시험 장치(X2)는 대기 상태(미가동 상태)가 되고, 반대로, 대전류 충방전 시험 장치(X2)의 가동 중에서는, 소전류 충방전 시험 장치(X1)는 대기 상태가 되는 점이다. 도 9에서, P1, P2는, 시험 장치(X1, X2)가 대기 상태인 시간대를 도시하고 있다. 대전류 충방전 시험 장치(X2)에 있어서는, 소전류 충방전 시험 장치(X1)가 가동하고 있는 시험 시간대 t11의 전체 시간이 대기 상태로 되어 있다는 것이다. 또한, 소전류 충방전 시험 장치(X1)에 있어서는, 대전류 충방전 시험 장치(X2)가 가동하고 있는 시험 시간대 t13의 전체 시간이 대기 상태로 되어 있다는 것이다. 이들 소전류·대전류의 전류 충방전 시험 장치(X1, X2) 양쪽에서 교대로 가동 상태와 대기 상태를 반복하는 것은, 설비 전체의 가동 효율을 상당히 저하시키고 있다.
한편, 도 9의 좌측 상반부의 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대한 대전류 충방전 시험을 시간차를 가지고 행하는 것의 시간 손실을 감안하여, 4개의 피시험체(M1∼M4)를 동시 병행으로 대전류 충방전 시험을 하기 위해, 대전류 충방전 시험 장치(X2)를 4대(일반적으로는, 복수대) 준비한다고 하는 방식도 있다. 그러나, 대전류 충방전 시험 장치(X2)는 1대라도 대규모이기 때문에, 그것을 4대(일반적으로는, 복수대)나 준비하게 되면, 설비 비용의 현저한 상승화를 초래하는 결과가 된다.
상기한 종래 기술의 문제에 대한 다음 단계의 해결책으로서, 다음과 같은 대책이 고려된다. 이 대책으로는, 대형 시험 장치(Y)에, 대전류 충방전 시험 모드와 소전류 충방전 시험 모드의 2모드를 갖게 하여, 시험 모드의 전환에 의해, 피시험체의 하나에 대하여 소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험을 순차적으로 행하는 것을, 피시험체를 순차적으로 교대시켜 반복한다. 즉, 4개의 피시험체(M1∼M4)를 대상으로 할 때, 대형 시험 장치(Y)를 소전류 충방전 시험 모드로 설정한 후에 첫번째 피시험체(M1)에 대하여 소전류 충방전 시험을 실시하고, 그것이 종료한 후에, 대형 시험 장치(Y)를 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여, 동일하게 첫번째 피시험체(M1)에 대하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
이어서, 대형 시험 장치(Y)를 다시 소전류 충방전 시험 모드로 전환한 후에 두번째 피시험체(M2)에 대하여 소전류 충방전 시험을 실시하고, 그것이 종료한 후에, 대형 시험 장치(Y)를 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여, 동일하게 두번째 피시험체(M2)에 대하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
또한, 다시 소전류 충방전 시험 모드로 전환하여 세번째 피시험체(M3)에 대하여 소전류 충방전 시험을 실시하고, 그 종료 후, 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여 동일한 피시험체(M3)에 대하여 대전류 충방전 시험을 실시한다. 마지막으로, 소전류 충방전 시험 모드로 전환하여 네번째의 피시험체(M4)에 대하여 소전류 충방전 시험을 실시하고, 그 종료 후, 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여 동일한 피시험체(M4)에 대하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
도 10은, 이러한 대책에 관계되는 대형 시험 장치(Y)에서의 동작 양태를 도시하고 있다.
우선, 첫번째 피시험체(M1)를 대형 시험 장치(Y)의 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 소전류 충방전 시험 모드에서 소전류 충방전 시험을 실시하고, 이어서 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
다음에, 첫번째 피시험체(M1) 대신에 두번째 피시험체(M2)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 소전류 충방전 시험 모드에서 소전류 충방전 시험을 실시하고, 이어서 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
다음에, 두번째 피시험체(M2) 대신에 세번째 피시험체(M3)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 소전류 충방전 시험 모드에서 소전류 충방전 시험을 실시하고, 이어서 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
마지막으로, 세번째 피시험체(M3) 대신에 네번째 피시험체(M4)를 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하여, 소전류 충방전 시험 모드에서 소전류 충방전 시험을 실시하고, 이어서 대전류 충방전 시험 모드로 전환하여 대전류 충방전 시험을 실시한다.
또한, 2사이클째의 시험을 위해, 네번째의 피시험체(M4) 대신에 첫번째 피시험체(M1)를 연결하여, 상기와 같은 처리를 반복한다.
이 개념도로부터 알 수 있는 것은, 다음과 같다.
이 대책안으로는, 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)에 연결하는 피시험체를 바꿀 때마다, 교체 시간(tm)이 필요해진다.
대용량의 충방전 시험용 전원(E0)이 소전류 충방전 시험을 실시하고 있는 시간대(ts)는, 대전류 충방전 시험을 실시하고 있는 시간대(tb)에 비해 대폭 길다. 시간 길이의 일례를 들면, 대전류 충방전 시험 시간대(tb)가 수분인 데 대하여, 소전류 충방전 시험 시간대(ts)는 자릿수가 대폭 차이나, 5∼6일이라고 하는 길이이다. 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)은, 문자 그대로, 그 능력 규모가 큰 것이며, 그와 같은 큰 능력이 소전류 충방전 시험을 위해 장시간 점유되어 버리는 것은, 토탈로서의 가동 효율을 격하게 저하시켜 버린다고 하는 새로운 문제를 발생시킨다.
한편, 대용량의 충방전 시험용 전원(E0)이 아니라, 도 11에 도시하는 바와 같이, 4개의 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 일괄하여 하나의 피시험체에 연결하고, 대전류 충방전 시험을 피시험체(M1∼M4)에 대하여 순차적으로 행한다고 하는 방식도 고려된다. 이 경우, 예컨대 첫번째 피시험체(M1)에 대하여 4개의 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)이 병렬로 접속되어 있고, 나머지 3개의 피시험체(M2∼M4)는 대기 상태가 된다.
첫번째 피시험체(M1)에 대한 4개의 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 모두 연결한 상태에서의 대전류 충방전 시험이 종료하면, 다음에, 피시험체(M1) 대신에 두번째 피시험체(M2)를 연결하고, 마찬가지로 하여 대전류 충방전 시험을 행한다. 세번째 피시험체(M3), 네번째의 피시험체(M4)도 마찬가지이다.
그러나, 하나의 피시험체를 4개의 소용량의 충방전 시험용 전원(E1∼E4)에 연결하는 작업을, 4개의 피시험체(M1∼M4)에 대해서 각각 반복하는 것은, 수작업에 의지하는 것인 만큼, 많은 수고를 강요하게 되어, 실질적인 해결책이 되기 어렵다.
또한, 수작업에 의해 피시험체의 교체나 이동을 빈번히 행하는 것은, 시험 정밀도의 열화를 초래하여, 시험 결과의 신뢰성의 저하로 이어진다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 2차 전지나 전기 이중층 커패시터 등의 피시험체의 충방전 시험을 행하는 것으로서, 소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험을 전환하여 행하는 충방전 시험 장치에 비해서, 설비의 간소화, 가동 효율의 개선, 시험 정밀도의 향상을 도모하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 다음과 같은 수단을 강구하는 것에 의해 상기한 과제를 해결한다.
본 발명에 따른 충방전 시험 장치는, 피시험체의 소전류 충방전 시험에 대응한 전류 용량을 갖는 복수의 충방전 시험용 전원을 이용하여, 복수의 피시험체에 대하여 충방전 시험을 행하는 장치로서, 이하의 접속 전환 기구를 구비한다.
즉, 이 접속 전환 기구는, 상기 각 충방전 시험용 전원이 각각 개별적으로 접속되는 복수의 입출력 단자와, 상기 복수의 피시험체가 각각 개별적으로 접속되는 복수의 접속 단자와, 상기 입출력 단자와 상기 접속 단자의 대응수와 적어도 같은 수이며, 상기 각 입출력 단자와 상기 각 접속 단자 사이의 접속 관계를 전환하는 개폐 동작을 행하는 복수의 개폐부를 구비한다.
또한, 소전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원과 상기 각 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속하는 개별 접속 모드가 되도록, 상기 접속 전환 기구의 상기 개폐부의 개폐 동작이 제어된다.
또한 상기 소전류 충방전 시험보다 큰 전류가 필요해지는 대전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원 중 2대 이상의 충방전 시험용 전원과 하나의 피시험체를 병렬로 접속하는 병렬 접속 모드가 되도록, 상기 접속 전환 기구의 상기 개폐부의 개폐 동작이 제어된다.
바람직하게는, 상기 접속 전환 기구의 상기 각 개폐부는, 각각 적어도 상기 각 충방전 시험용 전원의 대수에 대응한 복수의 스위치 소자를 구비한다. 상기 각 개폐부는, 각각의 스위치 소자가 상기 각 입출력 단자에 개별적으로 접속되고 또한 대응하는 상기 접속 단자에 병렬로 접속되어 있다.
상기 개별 접속 모드에서는, 상기 개폐부 내의 스위치 소자 각각은, 상기 각 입출력 단자에 개별적으로 접속되고, 상기 병렬 접속 모드에서는, 상기 개폐부 내의 상기 스위치 소자 각각은, 대응하는 상기 접속 단자에 병렬로 접속된다.
바람직하게는, 상기 개별 접속 모드에서는, 상기 개폐부 내의 상기 스위치 소자 각각은, 그 도통, 비도통이 제어되어 상기 충방전 시험용 전원과 상기 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속한다.
바람직하게는, 상기 병렬 접속 모드에서는, 상기 개폐부 내의 상기 스위치 소자 각각은, 그 도통, 비도통이 제어되어 2대 이상의 상기 충방전 시험용 전원과 1개의 상기 피시험체를 접속한다.
바람직하게는, 상기 개별 접속 모드에서는, 상기 복수의 피시험체에 대하여 동시 평행하게 소전류 충방전 시험이 행해진다. 상기 병렬 접속 모드에서는, 상기 복수의 피시험체에 대하여 순차 개별적으로, 상기 소전류 충방전 시험보다 대전류를 흘리는 대전류 충방전 시험이 행해진다. 그리고, 이들 양 충방전 시험이 1사이클의 충방전 시험으로서 행해진다.
바람직하게는, 상기 접속 전환 기구의 상기 개폐부의 개폐 동작을 제어하여, 상기 1사이클의 충방전 시험을 행하는 제어부를 더 구비한다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 발휘된다.
충방전 시험용 전원으로서는, 피시험체의 소전류 충방전 시험에 대응한 전류 용량(즉, 소용량)의 충방전 시험용 전원을 복수로 갖는 세트가 바람직하다. 이에 의해, 종래의 소전류 충방전 시험 장치와 대전류 충방전 시험 장치를 조합한 장치와 같은 대규모 설비는 필요하지 않고, 설비 비용면, 공간 스페이스면에서 유리한 전개를 가져온다.
또한, 피시험체의 전환을 자동화할 수 있어, 작업 효율이 향상된다. 소전류 충방전 시험으로부터 대전류 충방전 시험으로의 전환, 또는 그 반대의 대전류 충방전 시험으로부터 소전류 충방전 시험으로의 전환을 신속·용이하게 행할 수 있다. 이 전환에 있어서, 종래와 같이 피시험체를 복수회 장소 이동시킬 필요도 없다. 이상에 의해, 충방전 시험용 전원의 가동 효율을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 수작업에 의한 교체의 빈도가 대폭 감소하기 때문에, 시험 결과의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 개별 접속 모드(소전류 충방전 시험 모드)에서의 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 제1 병렬 접속 모드(중전류 충방전 시험 모드 1)에서의 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 제2 병렬 접속 모드(중전류 충방전 시험 모드 2)에서의 상태도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 제3 병렬 접속 모드(대전류 충방전 시험 모드 1)에서의 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 제4 병렬 접속 모드(대전류 충방전 시험 모드 2)에서의 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 동작 양태도이다.
도 8은 종래 기술의 충방전 시험 장치의 구성도이다.
도 9는 종래 기술의 충방전 시험 장치의 동작 양태도이다.
도 10은 다른 종래 기술의 충방전 시험 장치의 동작 양태도이다.
도 11은 또 다른 종래 기술의 충방전 시험 장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관계되는 충방전 시험 장치를, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태의 충방전 시험 장치의 구성도이다. 우선, 구성요소를 열거한다. 도 1에서, 도면부호 X는 충방전 시험 장치이며, 도면부호 M1∼M4는 제1∼제4 피시험체이다. 이 실시형태에서는 피시험체의 수가 4개인 경우를 예시하고, 그것에 대응하여 충방전 시험용 전원도 4대이다. 물론, 피시험체의 개수, 충방전 시험용 전원의 대수는, 그것에 한정되지 않는다. 충방전 시험 장치(X)의 구성 요소로서, 도면부호 E1∼E4는 각각 제1∼제4 충방전 시험용 전원(소전류 충방전 시험 대응의 소용량의 전원)이며, 도면부호 10은 제어부이며, 도면부호 20은 접속 전환 기구이다. 한편, 제어부(10)는 외부 퍼스널 컴퓨터에 의해 구성하여도 좋다.
접속 전환 기구(20)는, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)에 개별적으로 접속되는 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)와, 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)에 개별적으로 접속되는 제1∼제4 접속 단자(T21∼T24)를 구비한다. 또한, 접속 전환 기구(20)는 내부에 각 입출력 단자(T11∼T14)와 접속 단자(T21∼T24)의 접속 관계를 전환하는 제1∼제4 개폐부(21∼24)를 구비한다. 제1∼제4 개폐부(21∼24)는, 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)와, 제1∼제4 접속 단자(T21∼T24)와의 대응수와 같은 수로 마련된다.
다음에, 상기한 구성 요소를 갖는 충방전 시험 장치(X)의 구성을 설명한다.
제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)은, 접속 전환 기구(20)의 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)에 개별적으로 접속된다. 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)는, 접속 전환 기구(20)의 제1∼제4 접속 단자(T21∼T24)에 개별적으로 접속된다.
접속 전환 기구(20)의 제1∼제4 개폐부(21∼24)를 설명한다.
제1 개폐부(21)는, 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)에 개별적으로 접속되고, 대응하는 제1 접속 단자(T21)에 접속되어 있다. 제2 개폐부(22)는, 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)에 개별적으로 접속되고, 대응하는 제2 접속 단자(T22)에 접속되어 있다. 제3 개폐부(23)는, 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)에 개별적으로 접속되고, 대응하는 제3 접속 단자(T23)에 접속되어 있다. 제4 개폐부(24)는, 제1∼제4 입출력 단자(T11∼T14)에 개별적으로 접속되고, 대응하는 제4 접속 단자(T24)에 접속되어 있다.
제1 개폐부(21)는, 충방전 시험용 전원(E1∼E4)의 대수에 맞춰 제1∼제4 스위치 소자(A1∼A4)를 갖고 있다. 제1 스위치 소자(A1)는, 제1 입출력 단자(T11)에 접속되어 있다. 제2 스위치 소자(A2)는, 제2 입출력 단자(T12)에 접속되어 있다. 제3 스위치 소자(A3)는, 제3 입출력 단자(T13)에 접속되어 있다. 제4 스위치 소자(A4)는, 제4 입출력 단자(T14)에 접속되어 있다. 이들 4개의 스위치 소자(A1∼A4)는, 대응하는 제1 접속 단자(T21)에 병렬로 접속되어 있다.
마찬가지로, 제2 개폐부(22)도, 제1∼제4 스위치 소자(B1∼B4)를 갖고 있다. 제1 스위치 소자(B1)는, 제1 입출력 단자(T11)에 접속되어 있다. 제2 스위치 소자(B2)는, 제2 입출력 단자(T12)에 접속되어 있다. 제3 스위치 소자(B3)는, 제3 입출력 단자(T13)에 접속되어 있다. 제4 스위치 소자(B4)는, 제4 입출력 단자(T14)에 접속되어 있다. 이들 4개의 제1∼제4 스위치 소자(B1∼B4)는, 대응하는 제2 접속 단자(T22)에 병렬로 접속되어 있다.
마찬가지로, 제3 개폐부(23)도, 제1∼제4 스위치 소자(C1∼C4)를 갖고 있다. 제1 스위치 소자(C1)는, 제1 입출력 단자(T11)에 접속되어 있다. 제2 스위치 소자(C2)는, 제2 입출력 단자(T12)에 접속되어 있다. 제3 스위치 소자(C3)는, 제3 입출력 단자(T13)에 접속되어 있다. 제4 스위치 소자(C4)는, 제4 입출력 단자(T14)에 접속되어 있다. 이들 제1∼제4 스위치 소자(C1∼C4)는, 대응하는 제3 접속 단자(T23)에 병렬로 접속되어 있다.
마찬가지로, 제4 개폐부(24)도, 제1∼제4 스위치 소자(D1∼D4)를 갖고 있다. 제1 스위치 소자(D1)는, 제1 입출력 단자(T11)에 접속되어 있다. 제2 스위치 소자(D2)는, 제2 입출력 단자(T12)에 접속되어 있다. 제3 스위치 소자(D3)는, 제3 입출력 단자(T13)에 접속되어 있다. 제4 스위치 소자(D4)는, 제4 입출력 단자(T14)에 접속되어 있다. 이들 제1∼제4 스위치 소자(D1∼D4)는, 대응하는 제4 접속 단자(T24)에 병렬로 접속되어 있다.
이상의 접속 구성을 별도의 시점에서 보면 다음과 같이 된다. 즉, 제1∼제4 개폐부(21∼24)에 있어서, 제1 스위치 소자(A1, B1, C1, D1)는, 각각 제1 입출력 단자(T11)에 병렬로 접속되어 있다. 제2 스위치 소자(A2, B2, C2, D2)는, 각각 제2 입출력 단자(T12)에 병렬로 접속되어 있다. 제3 스위치 소자(A3, B3, C3, D3)는, 각각 제3 입출력 단자(T13)에 병렬로 접속되어 있다. 제4 스위치 소자(A4, B4, C4, D4)는, 각각 제4 입출력 단자(T14)에 병렬로 접속되어 있다.
제어부(10)는, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)에 대한 시험 동작의 제어와, 접속 전환 기구(20)의 제1∼제4 개폐부(21∼24) 내의 각 스위치 소자의 전환의 제어를 담당하는 것으로서 구성되어 있다. 그 제어의 양태는, 다음과 같다.
(1) 개별 접속 모드
소전류 충방전 시험에 있어서, 제어부(10)는, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)에 1대 대 1개의 관계로 개별적으로 접속하여 충방전 시험을 제어한다. 이 개별 접속 모드의 제어를 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 제어부(10)는, 개별 접속 모드에서, 접속 전환 기구(20)에서의 제1 개폐부(21)의 제1 스위치 소자(A1), 제2 개폐부(22)의 제2 스위치 소자(B2), 제3 개폐부(23)의 제3 스위치 소자(C3) 및 제4 개폐부(24)의 제4 스위치 소자(D4)를 도통 상태로 하고, 나머지의 스위치 소자를, 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1 충방전 시험용 전원(E1)이 제1 피시험체(M1)에 접속되고, 제2 충방전 시험용 전원(E2)이 제2 피시험체(M2)에 접속되며, 제3 충방전 시험용 전원(E3)이 제3 피시험체(M3)에 접속되고, 제4 충방전 시험용 전원(E4)이 제4 피시험체(M4)에 접속된다.
제1 피시험체(M1)는, 제1 개폐부(21)의 도통 상태에 있는 제1 스위치 소자(A1)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 충방전 시험용 전원(E1)으로부터 소전류의 급전을 받아 충전 동작을 행하고, 충전 동작이 종료하면, 제1 충방전 시험용 전원(E1)을 향해 소전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제1 피시험체(M1)에 대한 제1 사이클에서의 충방전 시험이 일단 종료한다.
동시에, 제2 피시험체(M2)는, 제2 개폐부(22)의 도통 상태에 있는 제2 스위치 소자(B2)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제2 충방전 시험용 전원(E2)으로부터 소전류의 급전을 받아 충전 동작을 행하고, 충전 동작이 종료하면, 제2 충방전 시험용 전원(E2)을 향해 소전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제2 피시험체(M2)에 대한 제1 사이클에서의 충방전 시험이 일단 종료한다.
동시에, 제3 피시험체(M3)는, 제3 개폐부(23)의 도통 상태에 있는 제3 스위치 소자(C3)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제3 충방전 시험용 전원(E3)으로부터 소전류의 급전을 받아 충전 동작을 행하고, 충전 동작이 종료하면, 제3 충방전 시험용 전원(E3)을 향해 소전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제3 피시험체(M3)에 대한 제1 사이클에서의 충방전 시험이 일단 종료한다.
동시에, 제4 피시험체(M4)는, 제4 개폐부(24)의 도통 상태에 있는 제4 스위치 소자(D4)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제4 충방전 시험용 전원(E4)으로부터 소전류의 급전을 받아 충전 동작을 행하고, 충전 동작이 종료하면, 제4 충방전 시험용 전원(E4)을 향해 소전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제4 피시험체(M4)에 대한 제1 사이클에서의 충방전 시험이 일단 종료한다.
이 개별 접속 모드에서는, 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)에 대한 충방전 시험이 동시 병행하여 행해진다.
(2) 병렬 접속 모드
병렬 접속 모드에서는, 중전류 충방전 시험 또는 대전류 충방전 시험이 실시된다. 중전류/대전류 충방전 시험에 있어서, 제어부(10)는, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4) 중 2대 이상의 충방전 시험용 전원을, 제1∼제4 피시험체(M1∼M4) 중 1개의 피시험체에 병렬 접속, 즉 충방전 시험용 전원의 n대(2 이상 정수) 대 피시험체 1개의 접속 관계로 하고, 이 1개의 피시험체에 대한 충방전 시험을 제어한다. 이하, 이 병렬 접속 모드의 각 예인 제1∼제6 병렬 접속 모드에 대해서 설명한다. 여기서, 중전류 충방전 시험 모드에서 이용되는 중전류나 대전류 충방전 시험 모드에서 이용되는 대전류에 대해서 설명한다. 즉, 중전류란, 전류 개별 접속 모드(소전류 충방전 시험 모드 1, 2)에서의 충전 동작으로 충전 전류로서 이용되는 전류(소전류)보다 높은 전류값을 나타내는 전류이며, 대전류란, 중전류 충방전 시험 모드에서의 충전 동작으로 충전 전류로서 이용되는 전류(중전류)보다 높은 전류값을 나타내는 전류이다.
도 3을 참조하여, 제1 병렬 접속 모드(중전류 충방전 시험 모드 1)를 설명한다. 제어부(10)는, 접속 전환 기구(20)에서의 제1 개폐부(21)의 제1 스위치 소자(A1)와 제2 스위치 소자(A2)를 도통 상태로 하고, 더 나아가서는 제2 개폐부(22)의 제3 스위치 소자(B3)와 제4 스위치 소자(B4)를 도통 상태로 한다. 또한 제어부(10)는, 나머지의 스위치 소자를 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1 충방전 시험용 전원(E1) 및 제2 충방전 시험용 전원(E2)이 병렬로 제1 피시험체(M1)에 접속되고, 제3 충방전 시험용 전원(E3) 및 제4 충방전 시험용 전원(E4)이 병렬로 제2 피시험체(M2)에 접속된다. 제3 피시험체(M3) 및 제4 피시험체(M4)는 대기 상태가 된다.
제1 피시험체(M1)는, 제1 개폐부(21)의 도통 상태에 있는 제1, 제2 스위치 소자(A1, A2)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 충방전 시험용 전원(E1)과 제2 충방전 시험용 전원(E2)으로부터 중전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제1 피시험체(M1)는, 제1 충방전 시험용 전원(E1) 및 제2 충방전 시험용 전원(E2)을 향해 중전류에서의 방전 동작을 행한다.
제2 피시험체(M2)는, 제2 개폐부(22)의 도통 상태에 있는 제3, 제4 스위치 소자(B3, B4)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제3 충방전 시험용 전원(E3)과 제4 충방전 시험용 전원(E4)으로부터 중전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제2 피시험체(M2)는, 제3 충방전 시험용 전원(E3) 및 제4 충방전 시험용 전원(E4)을 향해 중전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제1 피시험체(M1) 및 제2 피시험체(M2)에 대한 제1 사이클에서의 충방전 시험이 일단 종료한다.
제1 병렬 접속 모드에서는, 제1, 제2 피시험체(M1, M2)에 대한 충방전 시험이 동시 병행으로 행해진다.
도 4를 참조하여, 제2 병렬 접속 모드(중전류 충방전 시험 모드 2)를 설명한다. 제어부(10)는, 접속 전환 기구(20)에서의 제1 개폐부(21)의 제1 스위치 소자(A1)와 제2 스위치 소자(A2) 및 제2 개폐부(22)의 제3 스위치 소자(B3)와 제4 스위치 소자(B4)를 비도통 상태로 전환한다. 제어부(10)는, 제3 개폐부(23)의 제1 스위치 소자(C1)와 제2 스위치 소자(C2) 및 제4 개폐부(24)의 제3 스위치 소자(D3)와 제4 스위치 소자(D4)를 도통 상태로 전환한다. 또한 제어부(10)는, 나머지의 스위치 소자를 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1 충방전 시험용 전원(E1) 및 제2 충방전 시험용 전원(E2)이 병렬로 제3 피시험체(M3)에 접속되고, 제3 충방전 시험용 전원(E3) 및 제4 충방전 시험용 전원(E4)이 병렬로 제4 피시험체(M4)에 접속되게 된다. 제1 피시험체(M1) 및 제2 피시험체(M2)는 대기 상태가 된다.
제3 피시험체(M3)는, 제3 개폐부(23)의 도통 상태에 있는 제1, 제2 스위치 소자(C1, C2)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 충방전 시험용 전원(E1)과 제2 충방전 시험용 전원(E2)으로부터 중전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제3 피시험체(M3)는, 제1 충방전 시험용 전원(E1) 및 제2 충방전 시험용 전원(E2)을 향해 중전류에서의 방전 동작을 행한다.
제4 피시험체(M4)는, 제4 개폐부(24)의 도통 상태에 있는 제3, 제4 스위치 소자(D3, D4)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제3 충방전 시험용 전원(E3)과 제4 충방전 시험용 전원(E4)으로부터 중전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제4 피시험체(M4)는, 제3 충방전 시험용 전원(E3) 및 제4 충방전 시험용 전원(E4)을 향해 중전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제3 피시험체(M3) 및 제4 피시험체(M4)에 대한 제1 사이클에서의 충방전 시험이 일단 종료한다.
제2 병렬 접속 모드에서는, 제3, 제4 피시험체(M3, M4)에 대한 충방전 시험이 동시 병행으로 행해진다.
도 5를 참조하여, 제3 병렬 접속 모드(대전류 충방전 시험 모드 1)를 설명한다. 제어부(10)는, 접속 전환 기구(20)에서의 제1 개폐부(21)의 제1∼제4 스위치 소자(A1∼A4)를 도통 상태로 전환하고, 나머지의 스위치 소자를 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1부터 제4까지의 모든 충방전 시험용 전원(E1∼E4)이 병렬로 제1 피시험체(M1)에 접속된다. 제2∼제4의 3개의 피시험체(M2∼M4)는 대기 상태가 된다.
제1 피시험체(M1)는, 제1 개폐부(21)의 도통 상태에 있는 제1∼제4 스위치 소자(A1∼A4)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 충방전 시험용 전원(E1)과 제2 충방전 시험용 전원(E2)과 제3 충방전 시험용 전원(E3)과 제4 충방전 시험용 전원(E4)으로부터 대전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제1 피시험체(M1)는, 제1 충방전 시험용 전원(E1), 제2 충방전 시험용 전원(E2), 제3 충방전 시험용 전원(E3) 및 제4 충방전 시험용 전원(E4)을 향해 대전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제1 피시험체(M1)에 대한 대전류에서의 충방전 시험의 제1 사이클이 일단 종료한다.
제3 병렬 접속 모드에서는, 제1 피시험체(M1)에 대한 대전류에서의 충방전 시험만이 행해진다.
도 6을 참조하여, 제4 병렬 접속 모드(대전류 충방전 시험 모드 2)를 설명한다. 제어부(10)는, 접속 전환 기구(20)에서의 제1 개폐부(21)의 제1∼제4 모든 스위치 소자(A1∼A4)를 비도통 상태로 전환하고, 제2 개폐부(22)의 제1∼제4 모든 스위치 소자(B1∼B4)를 도통 상태로 전환한다. 또한 제어부(10)는, 나머지의 스위치 소자를 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1∼제4 모든 충방전 시험용 전원(E1∼E4)이 병렬로 제2 피시험체(M2)에 접속된다. 제1, 제3, 제4의 3개의 피시험체(M1, M3, M4)는 대기 상태가 된다.
제2 피시험체(M2)는, 제2 개폐부(22)의 도통 상태에 있는 제1∼제4 스위치 소자(B1∼B4)를 통해, 굵은 선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 충방전 시험용 전원(E1)과 제2 충방전 시험용 전원(E2)과 제3 충방전 시험용 전원(E3)과 제4 충방전 시험용 전원(E4)으로부터 대전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제2 피시험체(M2)는, 제1 충방전 시험용 전원(E1), 제2 충방전 시험용 전원(E2), 제3 충방전 시험용 전원(E3) 및 제4 충방전 시험용 전원(E4)을 향해 대전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제2 피시험체(M2)에 대한 대전류에서의 충방전 시험의 제1 사이클이 일단 종료한다.
제4 병렬 접속 모드에서는, 제2 피시험체(M2)에 대한 대전류에서의 충방전 시험만이 행해진다.
다음에, 도시는 생략하지만, 다른 병렬 접속 모드의 예로서, 제5 병렬 접속 모드(대전류 충방전 시험 모드 3)가 있다. 제5 병렬 접속 모드에서는, 접속 전환 기구(20)에서의 제3 개폐부(23)의 제1∼제4 모든 스위치 소자(C1∼C4)를 도통 상태로 전환하고, 나머지의 스위치 소자는 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4) 모두가 병렬로 제3 피시험체(M3)에 접속된다. 제1, 제2, 제4의 3개의 피시험체(M1, M2, M4)는 대기 상태가 된다.
제3 피시험체(M3)는, 제3 개폐부(23)의 도통 상태에 있는 제1∼제4 스위치 소자(C1∼C4)를 통해, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)으로부터 대전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제3 피시험체(M3)는, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 향해 대전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제3 피시험체(M3)에 대한 대전류에서의 충방전 시험의 제1 사이클이 일단 종료한다.
제5 병렬 접속 모드에서는, 제3 피시험체(M3)에 대한 대전류에서의 충방전 시험만이 행해진다.
또한, 도시는 생략하지만, 또 다른 병렬 접속 모드예로서, 제6 병렬 접속 모드(대전류 충방전 시험 모드 4)가 있다. 제6 병렬 접속 모드에서는, 접속 전환 기구(20)에서의 제4 개폐부(24)의 제1∼제4 스위치 소자(D1∼D4)를 도통 상태로 전환하고, 나머지의 스위치 소자는 모두 비도통 상태로 한다. 이에 의해, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4) 모두가 병렬로 제4 피시험체(M4)에 접속된다. 나머지 3개의 제1∼제3 피시험체(M1, M2, M3)는 대기 상태가 된다.
제4 피시험체(M4)는, 제4 개폐부(24)의 도통 상태에 있는 제1∼제4 스위치 소자(D1∼D4)를 통해, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)으로부터 대전류의 급전을 받아 충전 동작을 행한다. 충전 동작이 종료하면, 제4 피시험체(M4)는, 제1∼제4 충방전 시험용 전원(E1∼E4)을 향해 대전류에서의 방전 동작을 행한다. 이것으로, 제4 피시험체(M4)에 대한 대전류에서의 충방전 시험의 제1 사이클이 일단 종료한다.
제6 병렬 접속 모드에서는, 제4 피시험체(M4)에 대한 대전류에서의 충방전 시험만이 행해진다.
이상, 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)에 대하여 실시되는
·개별 접속 모드로 동시 병행되는 소전류 충방전 시험,
·병렬 접속 모드로 순차 실시되는 중전류 충방전 시험,
·병렬 접속 모드로 순차 실시되는 대전류 충방전 시험,
에 대해서 각각 설명했지만, 이들 설명한 충방전 시험은, 각각 1사이클 동안의 충방전 시험이다.
계속해서, 제어부(10)는 접속 전환 기구(20)를 전환 제어하여, 도 2에 도시하는 개별 접속 모드에서의 동시 병행의 소전류 충방전 시험으로 회귀하고, 이후 동일한 처리를 주기적으로 필요 횟수 반복한다.
상기한 동작예에서는, 도 3, 도 4에서 설명한 제1, 제2 병렬 접속 모드(중전류 충방전 시험 모드 1, 2)를 실시했지만, 시험 사양에 따라서는, 이 제1, 제2 병렬 접속 모드를 생략하고, 소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험을 교대로 반복하는 경우도 있을 수 있다.
도 7은, 소전류 충방전 시험과 대전류 충방전 시험을 교대로 반복하는 시험 사양인 경우의 동작 양태의 개념도이다. 우측의 비스듬한 상방향이 시간축(t), 상방향이 전류축(i)으로 되어있다.
우선, 시험 시간대 t1에서, 충방전 시험 장치(X)를 이용하여 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)에 대하여, 동시 병행으로 소전류 충방전 시험을 실시한다. 이것은 도 2의 접속 상태(개별 접속 모드)에 대응하고 있다. 이 시간대 t1의 시간 길이가 길게 되어 있는 것은, 소전류 충방전 시험에서는 수명 시험이 실시되기 때문에, 시험 종료까지 상대적으로 긴 시간이 걸리기 때문이다.
다음 시간대(tm)는, 제어부(10)가 접속 전환 기구(20)를 제어하여 개별 접속 모드에 의한 소전류 충방전 시험으로부터 병렬 접속 모드에 의한 대전류 충방전 시험으로 전환하기 위해 요구되는 대기 시간이다.
다음 시험 시간대 t2에서는, 충방전 시험 장치(X)를 이용하여 제1∼제4 피시험체(M1∼M4)에 대해 순차 개별적으로 대전류 충방전 시험을 실시한다. 이것은 도 5, 도 6의 접속 상태(제3, 제4 병렬 접속 모드)에 대응하고 있다. 제1 피시험체(M1)에 대한 대전류 충방전 시험과 제2 피시험체(M2)에 대한 대전류 충방전 시험 사이에는 시간차가 존재하고 있다. 제2 피시험체(M2)와 제3 피시험체(M3) 사이, 제3 피시험체(M3)와 제4 피시험체(M4) 사이에도 시간차가 있다. 피시험체 하나분에서의 시간이 짧게 되어 있는 것은, 대전류 충방전 시험은 특성 시험을 실시하는 것이기 때문에, 시험 종료까지의 시간이 짧아도 되기 때문이다.
다음 시간대(tm)는, 제어부(10)가 접속 전환 기구(20)를 제어하여 대전류 충방전 시험으로부터 소전류 충방전 시험으로 전환하기 위해 요구되는 대기 시간이다.
이상의 4개의 시간대(t1, tm, t2, tm)로 하나의 사이클이 구성되고, 이 사이클을 반복한다.
본 실시형태의 충방전 시험 장치(X)에서는, 장치의 대기 시간이 종래 기술에 비해 대폭 적어져 있다. 즉, 충방전 시험 장치(X)의 가동 효율이 대폭 개선되어 있다. 소전류 충방전 시험으로부터 대전류 충방전 시험으로의 전환, 대전류 충방전 시험 내에서의 제1∼제4 피시험체(M1, M2, M3, M4)의 순차 전환은 모두 제어부(10)의 기능에 의해 자동적으로 행해진다.
따라서, 본 실시형태에서는, 수작업으로 교체를 행하고 있던 종래 기술에 비하면, 가동 효율의 현저한 향상이 기대된다.
한편, 실시형태의 충방전 시험 장치(X)는, 제어부(10)를 구비하지만, 충방전 시험 장치(X)는, 외부 퍼스널 컴퓨터에 의해 구성된 제어부에 의해 제어되는 구성이어도 좋다.
한편, 충방전 시험용 전원의 병렬 대수에 대해, 피시험체가 N개인 것으로서, 소용량의 충방전 시험용 전원의 대수를, 피시험체의 개수 N개에 대응시켜 N대로 하는 경우, N대 모두의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 접속하는 병렬 접속 모드로 하거나, (N/2)대의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 접속하는 병렬 접속 모드로 하거나, 또는 m을 n 미만의 자연수로 하여, (N/m)대의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 접속하는 병렬 접속 모드로 하거나, 여러 가지 병렬 접속 모드를 취할 수 있지만, 반드시 모든 병렬 접속 모드가 이용되는 것으로 한정되지는 않는다. 예컨대, 피시험체가 16개인 것으로서, 병렬 접속 모드에서의 소용량의 충방전 시험용 전원의 병렬수에는, 16대, 8대, 4대, 2대 등이 있을 수 있지만, 16대 모두 병렬에서의 대전류 충방전 시험만으로 하거나, 또는 8대 병렬에서의 대전류 충방전 시험만으로 하거나, 또는 16대 병렬에서의 대전류 충방전 시험과 4대 병렬에서의 대전류 충방전 시험의 조합으로 하거나, 필요에 따라 임의의 선택으로 하면 된다.
또한, 복수의 충방전 시험용 전원에 대해서는, 그 전류 용량이 서로 같은 상태로 설정하여도 좋다.
또한, 복수의 충방전 시험용 전원에 대해서, 그 전류 용량이 서로 상이한 상태로 설정하여도 좋다.
본 발명은, 2차 전지나 전기 이중층 커패시터 등의 피시험체의 충방전 시험을 행하는 충방전 시험 장치에 있어서, 설비의 간소화, 가동 효율의 개선, 시험 정밀도의 향상을 도모하기 위한 기술로서 유용하다.
X : 충방전 시험 장치
M1∼M4 : 제1∼제4 피시험체
E1∼E4 : 제1∼제4 충방전 시험용 전원
10 : 제어부
20 : 접속 전환 기구
T11∼T14 : 제1∼제4 입출력 단자
T21∼T24 : 제1∼제4 접속 단자
21∼24 : 제1∼제4 개폐부
A1∼A4 : 제1∼제4 스위치 소자
B1∼B4 : 제1∼제4 스위치 소자
C1∼C4 : 제1∼제4 스위치 소자
D1∼D4 : 제1∼제4 스위치 소자

Claims (8)

  1. 피시험체의 소전류 충방전 시험에 대응한 전류 용량을 갖는 복수의 충방전 시험용 전원을 이용하여, 복수의 피시험체에 대하여 충방전 시험을 행하는 충방전 시험 장치로서,
    상기 각 충방전 시험용 전원이 각각 개별적으로 접속되는 복수의 입출력 단자와,
    상기 복수의 피시험체가 각각 개별적으로 접속되는 복수의 접속 단자, 그리고
    상기 입출력 단자와 상기 접속 단자와의 대응수와 적어도 같은 수이며, 상기 각 입출력 단자와 상기 각 접속 단자 사이의 접속 관계를 전환하는 개폐 동작을 행하는 복수의 개폐부
    를 구비한 접속 전환 기구를 포함하고,
    소전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원과 상기 각 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속하는 개별 접속 모드가 되도록, 상기 개폐부의 개폐 동작이 제어되며,
    상기 소전류 충방전 시험보다 큰 전류가 필요해지는 대전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원 중 2대 이상의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 병렬로 접속하는 병렬 접속 모드가 되도록, 상기 개폐부의 개폐 동작이 제어되는 것인 충방전 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접속 전환 기구의 상기 각 개폐부는, 각각 적어도, 상기 각 충방전 시험용 전원의 대수에 대응한 복수의 스위치 소자를 구비하고,
    상기 각 개폐부는, 각각의 스위치 소자가 상기 각 입출력 단자에 개별적으로 접속되고 또한 대응하는 상기 접속 단자에 병렬로 접속되어 있는 것인 충방전 시험 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 개별 접속 모드에서, 상기 스위치 소자 각각은, 그 도통, 비도통이 제어되어 상기 충방전 시험용 전원과 상기 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속하는 것인 충방전 시험 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 병렬 접속 모드에서, 상기 스위치 소자 각각은, 그 도통, 비도통이 제어되어 2대 이상의 상기 충방전 시험용 전원을 1개의 상기 피시험체에 접속하는 것인 충방전 시험 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 개별 접속 모드에서는, 상기 복수의 피시험체에 대하여 동시 병행으로 소전류 충방전 시험이 행해지고, 상기 병렬 접속 모드에서는, 상기 복수의 피시험체에 대하여 순차 개별적으로, 상기 소전류 충방전 시험의 전류보다 큰 전류를 흘리는 대전류 충방전 시험이 행해지며, 이들 양 충방전 시험이 1사이클의 충방전 시험으로서 행해지는 것인 충방전 시험 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 개폐부의 개폐 동작을 제어하여, 상기 1사이클의 충방전 시험을 행하는 제어부를 더 포함하는 것인 충방전 시험 장치.
  7. 피시험체의 소전류 충방전 시험에 대응한 전류 용량을 갖는 복수의 충방전 시험용 전원을 이용하여, 상호 접속되지 않은 각각 별도의 복수의 피시험체에 대하여 충방전 시험을 행하는 충방전 시험 장치로서,
    상기 각 충방전 시험용 전원이 각각 개별적으로 접속되는 복수의 입출력 단자와,
    상기 복수의 피시험체가 각각 개별적으로 접속되는 복수의 접속 단자, 그리고
    상기 입출력 단자와 상기 접속 단자와의 대응수와 적어도 같은 수이며, 상기 각 입출력 단자와 상기 각 접속 단자 사이의 접속 관계를 전환하는 개폐 동작을 행하는 복수의 개폐부
    를 구비한 접속 전환 기구를 포함하고,
    소전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원과 상기 각 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속하는 개별 접속 모드가 되도록, 상기 개폐부의 개폐 동작이 제어되며,
    상기 소전류 충방전 시험보다 큰 전류가 필요해지는 대전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원 중 2대 이상의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 병렬로 접속하는 병렬 접속 모드가 되도록, 상기 개폐부의 개폐 동작이 제어되는 것인 충방전 시험 장치.
  8. 피시험체의 소전류 충방전 시험에 대응한 전류 용량을 갖는 3대 이상의 충방전 시험용 전원을 이용하여, 상호 접속되지 않은 각각 별도의 복수의 피시험체에 대하여 충방전 시험을 행하는 충방전 시험 장치로서,
    상기 각 충방전 시험용 전원이 각각 개별적으로 접속되는 것으로서 그 충방전 시험용 전원의 대수와 적어도 같은 수의 입출력 단자와,
    상기 복수의 피시험체가 각각 개별적으로 접속되는 것으로서 상기 입출력 단자의 개수와 적어도 같은 수의 접속 단자, 그리고
    상기 각 입출력 단자와 상기 각 접속 단자 사이의 접속 관계를 전환하는 개폐 동작을 행하는 것으로서 상기 입출력 단자와 상기 접속 단자와의 대응수와 적어도 같은 수의 개폐부
    를 구비한 접속 전환 기구를 포함하고,
    상기 각 개폐부는, 각각 상기 충방전 시험용 전원의 상기 대수와 적어도 같은 수의 스위치 소자를 구비하고,
    상기 각 개폐부 각각의 스위치 소자는, 상기 각 입출력 단자에 각각 개별적으로 접속되고, 또한 상기 각 접속 단자에 각각 병렬로 접속되며,
    소전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원과 상기 각 피시험체를 1대1의 관계로 개별적으로 접속하는 개별 접속 모드가 되도록, 상기 각 개폐부의 각각의 스위치 소자의 개폐 동작이 제어되며,
    상기 소전류 충방전 시험보다 큰 전류가 필요해지는 대전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원 중 2대의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 병렬로 접속하는 병렬 접속 모드가 되도록, 상기 각 개폐부의 각각의 스위치 소자의 개폐 동작이 제어되고,
    상기 대전류 충방전 시험보다 더 큰 전류가 필요해지는 대전류 충방전 시험을 상기 각 피시험체에 행할 때는, 상기 각 충방전 시험용 전원 중 3대 이상의 충방전 시험용 전원을 하나의 피시험체에 병렬로 접속하는 병렬 접속 모드가 되도록, 상기 각 개폐부의 각각의 스위치 소자의 개폐 동작이 제어되는 것인 충방전 시험 장치.
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