TWI502846B - Charge and discharge device - Google Patents

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TWI502846B
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Harutada Dewa
Kiyoyasu Hiwada
Tomokazu Saito
Kazuyuki Tsunokuni
Akira Nakazawa
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Nihon Micronics Kk
Guala Technology Corp
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Description

充放電裝置
本發明，係有關於充放電裝置，例如，係為可適用在同時並聯地實施複數之充放電體的充放電動作之充放電裝置中者。
例如，係存在有進行二次電池之充放電動作、對於電容器等之電荷的蓄電以及放出、或者是為了實行機器之動作而進行對於電性機器之電力供給以及電力消耗的電力裝置。以下，將上述一般之進行電力供給以及電力消耗的電力裝置，稱為「充放電裝置」並作說明。又，將上述充放電裝置進行電力供給以及電力消耗的對象，稱為「充放電體」並作說明。
例如，當將上述之使用在二次電池之充放電裝置中的情況時，上述充放電裝置，係反覆進行對於二次電池而於特定時間來施加充電電壓之充電動作和從作了蓄電的二次電池而於特定時間來吸收放電電力之放電動作。
如此這般，當將上述充放電裝置作為進行二次電池之充放電動作的電力裝置來利用的情況時，上述充放電裝 置，例如係可作為使二次電池之電池性能活性化的性能改善裝置、或作為反覆進行充放電動作直到二次電池達成特定之電池性能為止的熟化(aging)裝置、或作為二次電池之充放電試驗裝置、或者是作為對於二次電池之歷時性的充放電循環特定作試驗之循環試驗裝置等來作利用。(參考專利文獻1、專利文獻2)。
例如，使用圖2以及圖3，對於將充放電裝置作為二次電池之性能改善裝置來利用的情況時之動作作簡單的說明。圖2以及圖3，係為將充放電裝置作為二次電池之性能改善裝置來使用的情況，並對於將二次電池設為後述之量子電池的情況作例示。
如圖2中所示一般，充放電裝置100A，係使電源部103對於電力放大器101而輸出驅動電流，電力放大器101，係基於從電源部103而來之驅動電流，而對於二次電池104施加特定之電壓波形。。
電力放大器101，係如圖3(A)中所示一般，在對身為量子電池之二次電池104進行充電時，係為了謀求二次電池104之活性化，而將較充電電壓V2 更高之電壓V1 僅以時間T1 而瞬間性地施加於二次電池104處，之後，將充電電壓V2 以特定之時間T2 來施加於二次電池104處。又，電力放大器101，在使二次電池104放電時，亦係為了謀求二次電池104之活性化，而將較放電電壓V4 更低之電壓V3 僅以時間T3 而瞬間性地施加於二次電池104處，之後，將放電電壓V4 以特定之時間T4 來施加於二次 電池104處。充放電裝置100A，在二次電池104之充放電動作中，係連續性地反覆進行圖3(A)中所示之動作。
又，例如，使用圖4，對於將充放電裝置作為二次電池之充放電試驗裝置來利用的情況時之動作作簡單的說明。
如圖4中所示一般，充放電裝置，在對二次電池作充電的情況時，係採用CC(Constant Current)-CV(Constant Voltage)充電方式。CC-CV方式，係為為了避免過電壓，而以定電流(CC)來開始充電，且若是二次電池之電壓到達了特定電壓，則切換為定電壓(CV)之方式。又，當充放電裝置吸收二次電池之放電的情況時，係以定電流(CC)來使其放電。
另外，二次電池之充放電方式，係並不被限定於圖4之CC-CV充電方式以及CC放電方式。作為充電方式，除了CC-CV充電方式以外，亦可採用CC充電方式、CV充電方式等。又，作為放電方式，除了CC放電方式以外，係亦可採用由電阻負載所致之放電(R放電)方式等。
又，如同上述一般，充放電裝置，係亦可作為二次電池之熟化裝置、二次電池之循環試驗裝置等來作利用。
進而，當使複數之二次電池同時並聯地進行充放電動作(例如性能改善)的情況時，係如圖5中所例示一般，充放電裝置100B，係具備有必要之數量(在圖5中，係為N個)的電力放大器101，各電力放大器101，係對於 所對應之二次電池104而同時並聯地進行充放電動作。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-208440號公報
[專利文獻2]日本特開2010-287512號公報
然而，當使複數之二次電池同時並行地進行充放電動作的情況時，由於電流之峰值係同時相重合，因此係可能成為會需要電流供給能力為高之高價的電源部。
例如，如圖2以及圖3中所示一般，當充放電裝置100A進行1個的二次電池104之充放電動作的情況時，電源部103，係如圖3(B)中所示一般，在+側之電源處，係需要相當於電流峰值「I1 」之電流供給能力，在-側之電源處，係成為需要相當於電流峰值「I3 」之電流供給能力。又，如圖5中所示一般，在設置複數之電力放大器並藉由複數之通道來對於二次電池104進行電力供給一般之構成中，亦可考慮有使複數之電力放大器101將電壓波形錯開並對於各通道進行電力供給之方法，但是，在此種情況時，起因於通道數之增加，用以對於電壓波形進行調整之構成要素的數量係變多，而亦可能產生耗費裝置成本的問題。
另一方面，當充放電裝置100B使N個的二次電池104同時並行地進行充放電動作的情況時，電源部103,係如圖6中所示一般，在+側之電源處，係需要相當於電流峰值「N(個)×I1 」之電流供給能力，在-側之電源處，係成為需要相當於電流峰值「N(個)×I3 」之電流供給能力。例如，當使+側之電流峰值最大係為0.4A，-側之電流峰值最大係為1.4A之20個的二次電池同時並行地進行充放電動作的情況時，電源部103，係要求有+側為最大8A、-側為最大28A的電流供給能力。
又，例如，當充放電裝置對於N個的二次電池而同時並行地進行圖4之充放電動作的情況時，在以CC-CV充電方式而進行充電動作時，若是設為I<I0，則電源部係需要「N(個)×I0 」之電流供給能力，在以CC放電方式而進行放電動作時，電源部係成為需要「N(個)×Id 」之電流供給能力。
進而，係亦可如同圖7之充放電裝置100C一般地，來使1個的電力放大器101對於複數之二次電池104進行充放電動作(例如性能改善)，但是，於此情況，當在動作途中而1個的二次電池104發生了故障的情況時，連接於故障了的二次電池104處之其他的二次電池104，會有無法正確地進行充放電動作的情況。
上述之課題，不僅是在將充放電裝置作為二次電池之性能改善裝置來作利用的情況時，就算是在作為二次電池之熟化裝置或二次電池之充放電試驗裝置亦或是二次電池 之循環試驗裝置等來作利用的情況時，亦有可能會共通性的產生。
又，充放電裝置，除了被利用在二次電池之充放電動作中的情況以外，在作為進行對於電容器等之電荷蓄電以及電荷放出或者是對於電性機器之電力供給以及電力消耗的電力裝置來作利用的情況時，亦可能會產生相同的課題。
故而，係對於能夠並不使用具有非常高的電流供給能力之電源便能夠對於複數之二次電池同時並行地進行充放電的充放電裝置有所需求。
為了解決上述課題，第1之本發明，係為一種使複數之充放電體同時並行地進行充電動作以及放電動作之充放電裝置，其特徵為，具備有：(1)電源手段；和(2)將從電源手段所供給而來之電力賦予至複數之充放電體處之充電用電力線；和(3)將複數之充放電體所放電的電力賦予至電源手段處之放電用電力線；和(4)中介存在於充電用電力線以及放電用電力線和複數之充放電體之間，並對於充電用電力線以及放電用電力線和複數之充放電體之間的連接作切換之複數的連接切換手段；和(5)對於上述複數之連接切換手段的連接進行切換控制之切換控制手段，電源手段，係為透過複數之充電用電力線以及複數之放電用電力線，而施加互為相異之複數之電壓值者，切 換控制手段，係為以將各充放電體與複數之充電用電力線以及複數之放電用電力線以特定之順序來循環連接的方式，而進行複數之連接切換手段的切換控制者。
第2之本發明，係為一種對於複數之充放電體而同時並行地進行充電動作以及放電動作之充放電裝置，其特徵為，具備有：(1)電力線群，係具備與供給分別相異之複數的電力之電源手段作連接之充電用電力線以及放電用電力線；和(2)複數之連接切換手段，係對於充放電體之每一者，而將電力線群和各充放電體作連接；和(3)切換控制手段，係以使通過充電用電力線所供給至各充放電體處之充電電力的最大電力值以及通過放電用電力線所供給至各充放電體處之放電電力的最大電力值在複數之充放電體的全部或者是一部份之間而不會產生時間性重疊的方式，來對於複數之連接切換手段進行切換控制。
第3之本發明，係為一種對於複數之充放電體而同時並行地進行充電動作以及放電動作之充放電裝置，其特徵為，具備有：(1)電力線群，係具備與電源手段作連接之充電用電力線以及與負載手段作連接之放電用電力線；和(2)複數之連接切換手段，係對於充放電體之每一者，而將電力線群和各充放電體作連接；和(3)切換控制手段，係以使通過充電用電力線所供給至各充放電體處之充電電力的最大電力值以及通過放電用電力線所從各充放電體而來之放電電力的最大電力值在複數之充放電體的全部或者是一部份之間而不會產生時間性重疊的方式，來 對於複數之連接切換手段進行切換控制。
若依據本發明，則係能夠並不使用具有高電流供給能力之電源便能夠對於複數之充放電體同時並行地進行充放電動作。
1‧‧‧性能改善裝置
2‧‧‧充放電試驗裝置
11、21‧‧‧控制終端
12、22‧‧‧開關切換控制部
13-1~13-4、23‧‧‧電源部
14、24‧‧‧電力軌
15a~15n、25a~25n‧‧‧開關部
26‧‧‧負載裝置
9(9a~9n)‧‧‧量子電池
[圖1]對於第1實施形態之性能改善裝置的構成作展示之構成圖。
[圖2]對於先前技術之進行二次電池的性能改善之性能改善裝置的構成作展示之構成圖。
[圖3]對於先前技術之二次電池的性能改善動作作說明之說明圖。
[圖4]對於先前技術之採用CC-CV充電方式以及CC放電方式來進行二次電池之充放電試驗時的充放電動作作展示之圖。
[圖5]對於先前技術之對於複數之二次電池而同時並行地進行充放電動作之充放電裝置的構成作展示之構成圖(其之1)。
[圖6]係為先前技術之對於複數之二次電池同時進行性能改善時的電流波形。
[圖7]對於先前技術之對於複數之二次電池而同時並行地進行充放電動作之充放電裝置的構成作展示之構成圖 (其之2)。
[圖8]對於實施形態之量子電池的構成作展示之剖面圖。
[圖9]對於第1實施形態之藉由控制終端所實現的性能改善動作之控制功能作展示的功能區塊圖。
[圖10]對於由第1實施形態之性能改善裝置所進行的量子電池之性能改善處理的動作作展示之流程圖。
[圖11]對於第1實施形態之開關部的切換時序作說明之圖。
[圖12]對於第1實施形態之對於量子電池進行性能改善時的在V1 -force線處所流動之電流波形作展示之圖。
[圖13]對於第1實施形態之對於量子電池進行性能改善時的在V3 -force線處所流動之電流波形作展示之圖。
[圖14]對於第2實施形態之充放電試驗裝置的構成作展示之構成圖。
[圖15]對於CC-CV充電方式以及CC充電方式作說明之說明圖。
[圖16]對於CC放電方式以及R放電方式作說明之說明圖。
[圖17]對於第2實施形態之藉由控制終端所實現的充放電動作之控制功能作展示的功能區塊圖。
[圖18]對於由第2實施形態之充放電試驗裝置所進行的量子電池之充放電試驗處理的動作作展示之流程圖。
[圖19]對於第2實施形態之開關部的切換時序作說 明之說明圖。
[圖20]對於由第2實施形態之充放電試驗裝置所進行的充電動作和先前技術之充電動作作比較的圖。
[圖21]對於第1實施形態之量子電池的異常檢測處理作說明之說明圖。
[圖22]對於第1實施形態之異常監視部檢測出異常之發生時的開關切換動作作說明之說明圖。
[圖23]對於第1實施形態之控制終端的控制功能之變形實施形態作展示的功能區塊圖。
[圖24]對於第2實施形態之充放電試驗裝置中的從量子電池所放電之電力的再生動作作說明之說明圖。
[圖25]對於第2實施形態之變形實施形態的控制終端之控制功能作展示的功能區塊圖。
[圖26]對於先前技術的鋰離子二次電池之充放電循環試驗的試驗結果(1循環波形)作展示之圖。
 (A)關於量子電池
在以下所說明之實施形態中，係針對使本發明之充放電裝置對於複數之二次電池而同時並行地進行充放電動作的情況作例示。
使其進行充放電動作之二次電池，係可廣泛適用鋰離子二次電池、將電解質藉由固體來形成之全固體鋰離子二次電池、量子電池等，但是，在使實施形態中，係對於作 為二次電池之其中一例而設為量子電池的情況作例示。因此，以下，在各實施形態之說明前，先針對量子電池來參考圖面並作簡單的說明。
量子電池，係為利用金屬氧化物之光激勵構造變化，而根據在能帶隙中形成新的能階並捕獲電子的動作原理，所得到的二次電池。
量子電池，係為全固體型之二次電池，作為單獨之二次電池而起作用的構成，係可藉由上述之圖8來作表現。如圖8中所示一般，量子電池9，係為在負極層93和正極層91之間具備有固體之充電層92者。在圖8中，係對於在正極層91以及負極層93處而安裝有正極端子94以及負極端子95之狀態作展示。
充電層92，係為藉由充電動作而積蓄電子，並藉由放電動作而放出蓄電之電子，且在並未進行充放電的狀態下而將電子作保持(蓄電)之層，並為適用光激勵構造變化技術所形成者。
於此，光激勵構造變化，例如，係在國際公開WO/2008/053561中有所記載，並為該申請案之發明者中澤明先生所發現的現象(技術)。亦即是，中澤明先生，係發現了：身為具有特定值以上之能帶隙的半導體並具備透光性的金屬氧化物，若是在被作了絕緣被覆的狀態下而被賦予有效的激勵能量，則在能帶隙內會產生多數之不存在有電子的能階。量子電池9，係為藉由將電子捕獲至此些之能階中來進行充電，並藉由將捕獲的電子放出來進行 放電者。
充電層92，係使被絕緣被膜所包覆之n型金屬氧化物半導體的微粒子，對於負極層93而附著為薄膜狀，再經由紫外線照射來使n型金屬氧化物半導體產生光激勵構造變化，並變化成能夠積蓄電子者。
於量子電池9的情況時，正極層91，係具備有電極本體層91A、和以與充電層92相接的方式所形成的p型金屬氧化物半導體層91B。p型金屬氧化物半導體層91B，係為為了防止從電極本體層91A所對於充電層92之電子的注入，而被設置者。
負極層93和正極層91之電極本體層91A，只要是作為導電層而形成者即可。
如圖8中所示一般，將具備有正極層91、充電層92以及負極層93並發揮二次電池之功能者，稱作「單層」。量子電池9，係可為藉由單層所形成者，亦可為將複數之單層作層積所形成者。量子電池9之形狀，係並未被特別限定，例如，係亦可為矩形、圓形、橢圓形、六角形等之其他形狀。又，量子電池9之面積(大小)，亦並未特別被限定。進而，在量子電池9中之正極層91以及負極層93的膜厚，係可設為10nm~1μm程度，充電層92之膜厚，係可設為50nm~10μm程度。
(B)第1實施形態
以下，針對本發明之充放電裝置的第1實施形態，一 面參考圖面一面作詳細說明。
在第1實施形態中，係對於將本發明之充放電裝置，適用在對於複數之量子電池而同時並行地進行性能改善之性能改善裝置中的情況，來作例示。
(B-1)第1實施形態之構成
圖1，係為對於第1實施形態之性能改善裝置的構成作展示之構成圖。
在圖1中，第1實施形態之性能改善裝置1，係為具備有控制終端11、和開關切換控制部12、和電源部13-1~13-4、和電力軌14、以及開關部SW15a~SW15n，所構成者。
於此，在申請專利範圍中所記載之「電力線群」，係為對應於以下之第1以及第2實施形態中所記載之電力軌者。以下，為了方便說明，係標記為電力軌14來作說明。
性能改善裝置1，係為進行複數之量子電池9(9a~9n)的性能改善之裝置。性能改善裝置1所進行性能改善之電池(量子電池)的數量，係並未特別作限定。在圖1中，係對於性能改善裝置1同時並行地進行量子電池9a~9n之性能改善的情況作例示。
電源部13-1~13-4，係分別與電力線(以下，亦稱作電壓線)作連接，並經由後述之開關部SW15a~SW15n，而與各量子電池9作連接。電源部13-1以及13-3，係輸 出特定之電壓值的電壓，而對於量子電池9供給相當於在性能改善中所需要之峰值電流值的電流。
於此，量子電池9之性能改善，係使其進行圖3中所例示之充電動作以及放電動作。亦即是，緊接於對於量子電池9進行充電以及放電之前，而於順方向瞬間性地施加高的電壓，並於逆方向而瞬間性地使大的電流在量子電池9中流動一事，係為有效。因此，電源部13-1係輸出電壓值V1 之電壓，電源部13-2係輸出電壓值V2 之電壓，電源部13-3係輸出電壓值V3 之電壓，電源部13-4係輸出電壓值V4 之電壓(參考圖3)。亦即是，電源部13-1以及13-2，係為輸出關連於量子電池9之充電動作的電壓者，電源部13-3以及13-4，係為輸出關連於量子電池9之放電動作的電壓者。
另外，於下，係將在正要供給充電電力前所瞬間性地供給之較充電電力更高的電力，稱作瞬間高充電電力，並將在正要供給放電電力前所瞬間性地供給之較放電電力更高的電力，稱作瞬間高放電電力。
電力軌14，係為各電源部13-1~13-4所作連接的複數之電力線之束。電力軌14，係具備有：與電源部13-1作連接之V1 -force線、和與電源部13-2作連接之V2 -force線、和與電源部13-3作連接之V3 -force線、和與電源部13-4作連接之V4 -force線、和V1 -sense線、和V3 -sense線。
於此，在申請專利範圍中所記載之偵測線，係為將身 為電池之量子電池9的接點電壓檢測出來者，在以下之說明書中，係如同前述之V1 -sense線或者是前述V3 -sense線一般而標記為sense線或電壓偵測線來作說明。
V1 -force線以及V2 -force線，係為從電源部13-1以及13-2而對於量子電池9賦予使其進行充電動作之電壓的充電用電力線，V3 -force線以及V4 -force線，係為從電源部13-3以及13-4來對於量子電池9而賦予使其進行放電動作之電壓的放電用電力線。
V1 -sense線以及V3 -sense線，係為偵測出其與量子電池9之間的接點電壓之電力線。當施加如同電壓值V1 、V3 一般之較大之電壓的情況時，除了電壓線(V1 -force線、V3 -force線)以外，電壓偵測線(V1 -sense線、V3 -sense線)亦係與量子電池9作連接。此係因為，藉由將施加於量子電池9處之電壓值反饋至電源部13-1以及13-3處，而將電源部13-1以及13-3所輸出之電壓設為一定，由於係能夠對於在開關部SW15a~SW15n和V1 -force線、V3 -force線處流動電流所產生的電壓降下量作補償，因此，係能夠對於量子電池9而正確地施加電壓值V1 、V3 。
另外，當施加電壓值V2 以及V4 一般之較小之電壓時，雖然亦會在開關部SW15a~Sw15n等處流動電流，但是，由於流動之電流係並不大，因此，電壓降下量係可視為誤差範圍(例如，就算是0.1Ω而流動10mA之電流，亦僅為1mV程度)。因此，在本實施形態中，係並不設 置對於輸出了電壓值V2 以及V4 之電壓時的量子電池9之接點電壓偵測出來的電壓偵測線。但是，當有必要將從電源部13-1~13-4而通過電壓線所施加的電壓值作反饋的情況時，係亦可因應於必要，而在各電壓線處分別設置電壓感測線。
開關部SW15a~SW15n，係被設置在構成電力軌14之全部的電壓線和進行性能改善之各量子電池9之間，並為藉由開關切換控制部12之控制來進行各電壓線和量子電池9之間的連接之切換者。
開關部SW15a~SW15n，係具備有對於各電壓線和量子電池9之間的連接作切換之開關。例如，開關部SW15a，係具備有：與V1 -force線作連接之開關Sa1f、與V1 -sense線作連接之開關Sa1s、與V2 -force線作連接之開關Sa2f、與V3 -force線作連接之開關Sa3f、與V3 -sense線作連接之開關Sa3s、與V4 -force線作連接之開關Sa4f。
控制終端11，係為對於性能改善裝置1之性能改善動作作控制者。控制終端11，係為進行對於量子電池9之性能改善的動作條件之設定、對於後述之開關切換控制部12的開關切換指示、性能改善結果之顯示等者。
例如，控制終端11，係亦可適用通過網路(例如LAN(登記商標)等)來與電源部13-1~13-4以及開關切換控制部12作連接之個人電腦，當將圖中所示之各構成要素設為1個單元之裝置的情況時，亦可設為作為性能改 善裝置1之構成要素(component)的控制手段。
又，在控制終端11處之性能改善動作的控制工程，係可藉由所謂的軟體處理來實現之。控制終端11之硬體構成，係與既存之電腦的構成相同，例如，控制終端11，係具備有CPU、ROM、RAM、EEPROM、輸入輸出介面等。CPU，係藉由實行被儲存在ROM中之處理程式，而實現控制終端11之控制功能。
圖9，係為對於藉由控制終端11所實現的性能改善動作之控制功能作展示的功能區塊圖。在圖9中，控制終端11，主要係具備有動作條件設定部111、切換時序決定部112、開關切換指示部113、異常監視部114。
動作條件設定部111，係為接收利用者之操作，並對相關於性能改善動作之動作條件作設定者。另外，動作條件之設定，係可設為根據由利用者操作所輸入之資訊來進行動作條件之設定，亦可設為預先設定有複數之動作條件，並從複數之動作條件中來進行選擇設定。
作為性能改善動作之動作條件，例如，係為電源部13(13-1~13-4)所輸出的電壓波形之圖案等。電壓波形之圖案，係為用以使量子電池9進行充電和放電之各輸出電壓值的設定以及各輸出電壓值之輸出時間的設定。
於此，在量子電池9之性能改善中，係如圖3中所示一般，施加於量子電池9處之電壓值，係為V1 、V2 、V3 、V4 ，施加各電壓之時間，係分別為時間T1 、T2 、T3 、T4 。將此T1 ~T4 之工程作為1個循環，性能改善，係連 續特定時間而反覆進行上述T1 ~T4 之循環動作。
又，作為動作條件，係亦可設為亦包含有性能改善數(亦即是進行性能改善之量子電池9的數量)、性能改善時間等。
切換時序決定部112，係為根據藉由動作條件設定部111所設定之動作條件，來決定開關切換控制部12所進行切換之開關的切換時序者。例如，切換時序決定部112，係將性能改善動作之1個循環的時間分割成特定數量，並在該分割了的時間之每一者處，而決定各開關部SW15a~SW15n之ON/OFF。
開關切換指示部113，係為根據藉由切換時序決定部112所決定之切換時序，進行對於開關切換控制部12之開關的切換指示者。
異常監視部114，係對於正在進行性能改善之量子電池9的故障等之異常的有無作監視，當發生有異常的情況時，將該產生了異常之量子電池9所連接的開關部SW15全部設為OFF者。
如同上述一般，電源部13-1以及13-3，在V1 、V3 之電壓施加時，係能夠透過電壓偵測線(V1 -sense線、V3 -sense線)來對於電壓作監視。當在量子電池9處產生有異常的情況時，由於電壓感測線之電壓係改變，因此，電源部13-1以及13-3，係能夠藉由對於電壓感測線之電壓作監測，而檢測出量子電池9之異常。
異常監視部114，係能夠根據從電源部13-1或13-3 而來之監視結果，而特定出發生了異常之量子電池9。
於此，發生有異常之量子電池9的特定方法，係可根據開關部SW15a~SW15n之切換時序和異常發生時刻而進行之。例如，異常監視部114，若是接收到從電源部13-1或13-3而來之異常發生的通知，則係對於異常發生時刻作確認。而後，係藉由參考開關部SW15a~SW15n之切換時序，並特定出在異常發生時刻下而正與V1 -force線或V3 -force線作連接之量子電池9，而能夠特定出發生了異常之量子電池9。
進而，異常監視部114，係對於開關切換控制部12，而指示其將發生了異常之量子電池9的開關部SW15之全部的開關設為OFF。藉由此，係能夠將發生了異常之量子電池9從電力軌14而切離。
開關切換控制部12，係為根據從控制終端12而來之指示，而對於開關部SW15a~15n進行開關之切換控制者。
(B-2)第1實施形態之動作
接著，參考圖面，對於由第1實施形態之性能改善裝置1所進行的量子電池9之性能改善處理的動作作詳細說明。
圖10，係為對於由第1實施形態之性能改善裝置1所進行的量子電池9之性能改善處理的動作作展示之流程圖。
首先，進行性能改善之量子電池9，係被連接於性能改善裝置1處之相對應的開關部SW15之連接端子處。
在進行量子電池9之性能改善時，控制終端11係被輸入有由利用者之操作所致的動作條件，動作條件設定部111，係設定動作條件(S101)，並對於1循環的動作時間作分割(S102)。
例如，作為性能改善之動作條件，電源部13-1~13-4所輸出之電壓值V1 ~V4 ，係分別被設定為「+5V」、「+2.5V」、「-5V」、「-3V」。
又，例如，係將進行性能改善之電池數量設為10個。於此例之情況中，係將1循環之動作時間作10分割。若是假設1循環之動作時間係為20秒，則由於一個分割區係成為2秒，因此，V1 之施加時間T1 係為「2秒」，V2 之施加時間T2 係為「8秒」，V3 之施加時間T3 係為「2秒」，V4 之施加時間T4 係為「8秒」。
接著，在控制終端11處，切換時序決定部112，係根據所設定了的動作條件，來決定進行性能改善之10個的量子電池9a~9j之各開關部SW15a~SW15j的切換時序(S103)。
另外，雖係針對切換時序決定部112為將性能改善動作之1循環時間藉由量子電池9的總數來作分割的情況而作了例示，但是，係並不被限定於此。例如，亦可將2個量子電池9作為1個群組，並設為使各群組之量子電池9同時進行充放電。於此情況，切換時序決定部112，係亦 可設為將1循環之動作時間作5分割並決定切換時序。另外，於此情況，電源部13-1~13-4，係需要與1個群組之量子電池9的數量相對應之電流供給能力。
圖11，係為對於各開關部SW15a~SW15j之切換時序作說明之圖。圖11，係對於將1循環之動作時間作了10分割的情況時之切換時序作展示。
如圖11中所示一般，切換時序決定部112，係對於開關部SW15a~SW15j之每一者而分別決定切換時序。由於係將1循環之動作時間作10分割，因此，切換時序決定部112，係在每一分割區中，決定將何者之開關設為ON。
例如，切換時序決定部112，針對開關部SW15a，在相當於時間T1 之第1個的分割區中，係為了將電壓值V1 之電壓施加於量子電池9a處，而將開關Sa1f以及Sa1s設為ON，並將其以外之開關全部設為OFF(參考圖1)。
接著，切換時序決定部112，在相當於時間T2 之第2~第5個的分割區中，係為了將電壓值V2 之電壓施加於量子電池9a處，而將開關Sa2f設為ON，並將其以外之開關全部設為OFF(參考圖1)。
進而，在相當於時間T3 之第6個的分割區中，係為了將電壓值V3 之電壓施加於量子電池9a處，而將開關Sa3f以及Sa3s設為ON，並將其以外之開關全部設為OFF(參考圖1)。
接著，切換時序決定部112，在相當於時間T4 之第7~第10個的分割區中，係為了將電壓值V4 之電壓施加於量子電池9a處，而將開關Sa4f設為ON，並將其以外之開關全部設為OFF(參考圖1)。
如同上述一般，切換時序決定部112，係亦針對開關部SW15b~SW15j，而對於1循環之開關切換時序作決定。但是，切換時序決定部112，係設為以使開關部SW15a~SW15j之連接會產生時間性之偏移的方式，來以作了1個分割區之量的偏移之時序，而進行開關切換。
之後，開關切換指示部113，係使開關切換控制部12，進行由基於藉由切換時序決定部112所決定了的各開關部SW15a~SW15j之切換時序所致的切換指示。而後，開關切換控制部12，係藉由對於開關部SW15a~SW15j進行開關切換，而開始量子電池9a~9j之性能改善動作(S104)。
控制終端11之開關切換指示部113，係對開關切換控制部12進行各開關部SW15a~SW15j之開關切換指示，並使開關切換控制部12進行開關切換，直到到達量子電池9a~9j之性能改善動作的結束時間為止(S105)。
首先，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9a施加電壓值V1 之電壓，而在時間T1 之期間，將開關部SW15a之開關Sa1f以及Sa1s設為ON。此時，開關切換控制部12，係將開關部SW15a之開關Sa1f以及Sa1s以 外的開關全部設為OFF。
接著，在將開關Sa1f以及Sa1s設為ON之後，若是經過了時間T1 ，則開關切換控制部12，係將開關部SW15a之開關Sa1f以及Sa1s設為OFF。同時，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9a施加電壓值V2 之電壓，而在時間T2 之期間，將開關部SW15a之開關Sa2f設為ON，並且，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9b施加電壓值V1 ，而在時間T1 之期間，將開關部SW15b之開關Sb1f以及Sb1s設為ON。
進而，在將開關Sb1f以及Sb1s設為ON之後，若是經過了時間T1 ，則開關切換控制部12，係將開關部SW15b之開關Sb1f以及Sb1s設為OFF。同時，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9b施加電壓值V2 之電壓，而在時間T2 之期間，將開關部SW15b之開關Sb2f設為ON，並且，雖在圖11中係並未圖示，但是，開關切換控制部12，係為了對於下一個量子電池9c施加電壓值V1 ，而在時間T1 之期間，將開關部SW15c之開關Sc1f以及Sc1s設為ON。
又，針對開關部SW15a，在將開關Sa2f設為了ON之後，若是經過時間T2 ，則開關切換控制部12，係將開關部SW15a之開關Sa2f設為OFF。同時，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9a施加電壓值V3 ，而將開關部SW15a之開關Sa3f以及Sa3s設為ON。
之後，在將開關部SW15a之開關Sa3f以及Sa3s設為 ON之後，若是經過了時間T3 ，則開關切換控制部12，係將開關部SW15a之開關Sa3f以及Sa3s設為OFF。同時，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9a施加電壓值V4 之電壓，而將開關部SW15a之開關Sa4f設為ON，並且，開關切換控制部12，係為了對於量子電池9b施加電壓值V3 ，而在時間T3 之期間，將開關部SW15b之開關Sb3f以及Sb3s設為ON。
又，在將開關部SW15a之開關Sa4f設為IN之後，若是經過了時間T4 ，則開關切換控制部12，係為了對於量子電池9a施加電壓值V1 之電壓，而在時間T1 之期間，將開關部SW15a之開關Sa1f以及Sa1s設為ON。
如此這般，開關切換控制部12，若是結束了各開關部SW15a~SW15j之1循環的切換時序，則係接著循環性進行1循環之切換時序，直到到達了性能改善動作之結束時間為止。
在圖11中，係對於被施加於量子電池9a~9j處之電壓以及藉由電壓施加所流動的電流作展示。Vx，係代表被施加於第x個的量子電池9處之電壓，Ix，係代表於該處所流動之電流。
在圖11中，於T1 之時序處，係對於量子電池9施加有V1 之電壓，並流動I1 (I1peak =Vgb0 /Rgb )之電流。於T3 之時序處，係對於量子電池9施加有V3 之電壓，並流動I3 (I3peak =(Vgb0 -V3 )/Rgb )之電流。
在圖11中，為了容易理解動作，在T2 以及T4 之時 序的狀態下，係將Ix設為0安培，但是實際上，係會由於在T1 之期間中而並未完全充電的量或者是在T3 之期間中而並未完全充電的量，而持續流動有微小的電流。但是，通常，由於此電流相較於I1 或I3 係為充分小，又，對於量子電池9之電壓施加，係被作了時間分割，因此，係成為被平準化為某一定值。故而，於此，係將I2 和I4 設為0安培。
圖12，係為對於在V1 -force線處所流動之電流波形作展示的圖。圖13，係為對於在V3 -force線處所流動之電流波形作展示的圖。
如圖12以及圖13中所示一般，藉由對於複數之量子電池9而以時間分割來進行電壓施加，由於係能夠使在V1 -force線以及V3 -force線處所流動之電流峰值位置相互偏移，因此，就算是藉由同時並行處理來對於複數之量子電池9進行性能改善，電流峰值亦能夠設為與在1個的量子電池9處而流動者同等之峰值。其結果，在電源部(V1 )13-1以及電源部(V3 )13-3處，係只要具備有I1 以及I3 之電流供給能力即可。
在正對於量子電池9而進行性能改善的期間中，控制終端11之異常監視部114，係根據從電源部13-1或13-3而來之監視結果，而對於是否產生有異常一事作監視。
而後，當產生有異常的情況時，異常監視部114，係參考開關部SW15a~SW15n之切換時序，並特定出在異常發生時刻下而正與V1 -force或V3 -force作連接之量子電 池9，而特定出發生了異常之量子電池9。
異常監視部114，係為了將產生有異常之量子電池9從電力軌14切離，而對於開關切換控制部12，來將發生了異常之量子電池9的開關部SW15之全部的開關設為OFF。
(B-3)量子電池之異常檢測處理的說明
圖21，係為對於第1實施形態之量子電池9的異常檢測處理作說明之說明圖。圖21，例如，係對於在電源部(V1 )13-1處之藉由V1 -sense線所偵測到的電壓之電壓值的監測結果作展示。
另外，作為在量子電池9處所產生之異常，例如，係存在有量子電池9之外部或內部的短路等。於此，雖係針對對於電壓值進行監測的情況作例示，但是，係亦可構成為：對於V1 -force或者是量子電池9之電壓值作監視，並基於該電壓值來判斷在量子電池9處是否產生有異常。
於此，檢測出異常發生之方法，係可廣泛適用各種之方法。例如，係可使用預先設置用以進行異常檢測之上限值和下限值之臨限值，並當偵測電壓值為位在上限值和下限值間之範圍內時，將量子電池9判定為正常之方法。於此情況，當偵測電壓值超過上限值時，或者是當偵測電壓值低於下限值時，係可判定量子電池9為異常。又，例如，係可使用預先設置上限值和下限值之臨限值，並當偵測電壓值為位在上限值和下限值間之範圍內的情況時時， 將量子電池9判定為異常之方法。於此情況，當偵測電壓值超過上限值時，判定量子電池9係為正常，並當偵測電壓值為上限值以下下限值以上時，判定量子電池9係為異常，且當偵測電壓值低於下限值時，判定量子電池9係為正常。
在圖21中，假設在量子電池9b處係發生有異常。在圖21之例中，係針對使用當偵測電壓值為上限值和下限值之間的臨限值之範圍內的情況時而判定量子電池9為正常的方法之例作展示。當在量子電池9b處而發生有異常的情況時，電源部(V1 )13-1之輸出電壓值係並不會被正常地供給，V1 -sense線之偵測電壓值係變得較電源部(V1 )13-1之輸出電壓值而更小。在圖21之例的情況時，例如，異常監視部114，係對於V1 -sense線所偵測到之電壓值和下限值之臨限值作比較，並判斷V1 -Sense線所偵測出之電壓值是否成為未滿下限值之臨限值，當V1 -sense線之偵測電壓值成為未滿下限值之臨限值的情況時，異常監視部係檢測出在該量子電池9處為發生有異常。異常監視部114，係對於藉由切換時序決定部112所決定之各開關部SW15a~15n的切換時序有所認識，並對於被與V1 -force線作連接之量子電池9係為何者之量子電池9一事有所掌握。故而，異常監視部114，若是基於V1 -sense線之偵測電壓值而檢測出異常之發生，則係將該檢測時刻(異常發生檢測時刻，在圖21之例中，係為「t9b 」)作保持，並特定出在該檢測時刻t9b 時之正被與 V1 -force線作連接的開關部SW15b，藉由此，係能夠特定出發生有異常之量子電池9(於此情況，係為量子電池9b)。如此這般，異常監視部114，由於係對於與電力軌14作連接之開關部SW15的各別之切換時序作管理，因此，只要知道檢測出了並非為正常之電壓值(或者是電流值)的時刻，便能夠特定出在該檢測時刻處而正與該電力線作連接之量子電池9。
若是異常監視部114特定出發生有異常之量子電池9b，則如圖22中所示一般，異常監測部114，係對於開關切換控制部12而下達將開關部SW15b之全部的開關設為OFF之指示，開關切換控制部12，係將所被指示之開關部SW15b的全部之開關設為OFF。
藉由此，係能夠僅將發生了異常之量子電池9b切離。另外，就算是構成為僅將發生有異常之量子電池9b從電力軌14而切離，針對正被與電力軌14作連接之其他的正常之量子電池9，係亦可持續進行性能改善。亦即是，由於係可並不使性能改善裝置1之全體的動作停止地來僅使發生有異常之量子電池9b切離，因此係能夠謀求性能改善動作之效率化。
另外，當檢測出了產生有異常之量子電池9的情況時，控制終端11，係亦可為了對於檢測出異常一事作通知，而例如進行由聲音(例如蜂鳴音等之警報音、聲音等)所致之報告、由警報燈之點滅或點燈所致之報告、或者是由在控制終端11之顯示器上所顯示的對於檢測出異 常一事作通知之訊息(例如，彈出顯示等)所致的報告等。
又，在上述圖21以及圖22之例中，雖係針對基於V1 -sense線之偵測電壓值的變化來進行產生有異常之量子電池9的特定以及從電力軌14之切離的情況來作了例示，但是，就算是基於V3 -sense線之偵測電壓值的變化，亦能夠進行同樣的處理。又，當在V2 -force線以及V4 -force線之各個處而設置有電壓偵測線的情況時，亦能夠基於V2 -force線以及V4 -force線之各別的電壓偵測線之偵測電壓值的變化，來進行同樣的處理。
(B-4)第1實施形態之變形實施形態
圖23，係為對於第1實施形態之控制終端11的控制功能之變形實施形態作展示的功能區塊圖。
如圖23中所示一般，第1實施形態之變形實施形態的控制終端11，係除了上述之動作條件設定部111、切換時序決定部112、開關切換指示部113、異常監視部114以外，更進而具備有性能鑑別處理部115。
此變形實施形態之控制終端11，係在性能改善之結束後，對於被作了性能改善之各量子電池9的充電特性、放電特性作確認，並確認各量子電池9之充電動作、放電動作是否被作了活性化。此性能改善後之各量子電池9的充電特性、放電特性之檢查資料，係被保持於控制終端11處。
量子電池9之充電特性的檢查方法，例如，係可適用像是對於開關切換控制部12進行控制，並將性能改善後之量子電池9和圖1之V2 -force線作連接，而對於量子電池9施加充電電壓(V2 )並在量子電池9中使電流流動，而求取出在直到量子電池9之滿充電(特定之上限容量)為止的量子電池9之容量的時間性變化之方法、或者是求取出當對於量子電池9而將特定電壓作了特定時間之施加時的相對於特定之上限容量的量子電池9之容量的充電率之方法等。又，量子電池9之放電特性的檢查方法，例如，係可適用像是求取出在使充電後之量子電池9的放電進行了特定時間後之相對於滿充電容量的量子電池9之殘餘容量的放電率之方法等。此些之檢查資料，係針對量子電池9之每一者(或者是量子電池9所連接之開關部SW15之每一者)，而記憶在控制終端11中。例如，檢查資料之保持方法，例如係可將各量子電池9所連接之開關部SW15的辨識資訊(例如，ID等之辨識號碼等)與檢查資料附加有對應地來作保持。
性能鑑別處理部115，係使用性能改善後之全部的量子電池9之檢查資料(充電特性、放電特性)，來因應於量子電池9之性能而進行鑑別。性能鑑別處理部115，係亦可構成為使用充電特性和放電特性之其中一者或者是雙方的檢查資料，例如，係亦可構成為將充電特性(或者是放電特性)之檢查資料和1或者是複數之臨限值作比較，並將性能改善後之量子電池9鑑別為複數之群組。藉由進 行群組化，係可因應於充放電特性之性能來進行量子電池9之鑑別。
(B-5)第1實施形態之效果
如同上述一般，若依據第1實施形態，則由於係能夠透過電力軌，來使複數之二次電池(量子電池)以時間性相異之時序來進行充放電動作，因此，就算是並不具備電流供給能力為高之電源部，亦能夠同時並行地進行複數之二次電池的充放電動作。
其結果，由於並不需要高價之電源部，便能夠使複數之二次電池同時並行地進行充放電動作，因此，係能夠將對於每一量子電池所必要之電路，而以低價來構成。
又，若依據第1實施形態，則藉由對於複數個的同時並行而以時間分割來供給電力，係能夠將從電源部而來之電流供給能力作最適當之平準化。
進而，若依據第1實施形態，則由於係能夠將從電力軌而來之時間分割性的供電，例如藉由以PC等之控制終端所進行的開關部之ON/OFF來進行時序控制，因此，係能夠容易地對於使其同時並行動作之個數作增減。
又，若依據第1實施形態，則由於係同時並行地對於多數個的二次電池而從電力軌來經由開關部而對於個別的二次電池作供電，因此，就算是在某一個二次電池處存在有故障等之問題，亦只要藉由從PC等之控制終端而來的控制，來將開關部設為OFF並將故障了的量子電池作切 離，便能夠不對於其他之量子電池造成影響地而繼續進行動作。
(C)第2實施形態
接著，針對本發明之充放電裝置的第2實施形態，一面參考圖面一面作詳細說明。
在第2實施形態中，係對於將本發明之充放電裝置，適用在對於複數之量子電池而同時並行地進行充放電試驗之充放電試驗裝置中的情況，來作例示。
(C-1)第2實施形態之構成
圖14，係為對於第2實施形態之充放電試驗裝置的構成作展示之構成圖。在圖14中，第2實施形態之充放電試驗裝置2，係為具備有控制終端21、和開關切換控制部22、和電源部23、和電力軌24、和開關部SW25a~25n、以及負載裝置26，所構成者。
充放電試驗裝置2，係為對於複數個的量子電池9(9a~9n)而進行充放電試驗動作者。關於充放電試驗之被試驗物的數量，係並未特別作限定。在本實施形態中，係對於充放電試驗裝置2同時並行地進行量子電池9a~9n之充放電試驗的情況作例示。
電源部23，係為使量子電池9a~9n充電者。電源部23，係被與控制終端21作連接，並為接收從控制終端21而來之控制，來經由電力軌24來對於量子電池9a~9n進 行充電者。
於此，作為電源部23之充電方式，例如，係可適用CC充電方式、CC-CV充電方式、CV充電方式等之任一者的方式，並且亦可進行充電方式之動作模式的切換。當然，電源部23之充電方式，係並未被特別作限定，而可廣泛適用將既存之各種的充電方式和既存之充電方式作了擴張者。例如，CC充電方式，係如圖15(A)中所示一般，為將供給至量子電池9處之電流值設為一定並因應於時間經過而將電壓升高的方式，且為進行充電直到經過特定時間為止的方式。又，例如，CC-CV充電方式，係如圖15(B)中所示一般，為將電流值設為一定並逐漸將電壓升高，而若是到達某一電壓值，則將電壓值設為一定，並進行充電直到經過特定時間或者是電流值成為某一值以下為止的方式。
負載裝置26，例如，係可適用電流源或滑動電阻器或者是電子負載電路等，並為經由電力軌24而從放電之量子電池9a~9n來導入電力者。
又，負載裝置26，係具備有通過電流負載線而將量子電池9所放電了的放電電力作吸收並將其之放電電力再生至電源部23處之再生功能者。
如圖14中所示一般，身為被試驗物之全部的量子電池9，係被與電流負載線以及電阻負載線作連接，負載裝置26，係能夠經由電流負載線，而將任一者之量子電池9所輸出的直流電流作吸收，再使用此直流電流來再生放電 電力。亦即是，充放電試驗裝置2，在再生放電電力時，係能夠在身為被試驗物之複數的量子電池9之間而使放電電力相互通融。
例如，在先前技術中，對於2個的被試驗物(例如鋰離子二次電池等)而同時並行地進行充放電試驗之充放電試驗裝置，係將2個的被試驗物作為一對(pair)並在該對之間而使放電電力相互通融，但是，本實施形態之充放電試驗裝置2，係並非為在與某一特定之量子電池之間而使放電電力相互通融，而是經由電流負載線來在與全部之量子電池9之間而使放電電力相互通融者。
又，負載裝置26，由於係能夠將量子電池9所輸出之直流電流直接作再生，因此，係並不需要如同先前技術之充放電試驗裝置一般地具備有變換為交流電流之換流器。
於此，作為負載裝置26之放電方式，係可廣泛適用既存之各種的放電方式，例如，係可適用CC放電方式、R放電方式等之方式，並且亦可進行放電方式之動作模式的切換。CC放電方式，係如圖16(A)中所示一般，為將從量子電池9所放電之電流值設為一定，且若是電壓值成為某一值以下則結束放電的方式。R放電方式，係如圖16(B)中所示一般，為將負載裝置26之電阻值設為一定，並從量子電池9而吸收電力之方式。
電力軌24，係為電源部23以及負載裝置26所作連接的複數之電力線之束。電力軌24，係具備有連接於電 源部23之電流供給線和供給側之電壓感測線和電壓供給線，以及連接於負載裝置26之電流負載線和負載側之電壓感測線和電阻負載線。
電流供給線以及電壓供給線，係為從電源部23而對於量子電池9賦予使其進行充電動作之電壓的充電用電力線，電流負載線以及電阻負載線，係為將量子電池9所放電之放電電力賦予至負載裝置26處之放電用電力線。
供給側之電壓感測線以及負載側之電壓感測線，係為偵測出其與量子電池9之間的接點電壓之電力線。
開關部SW25a~25n，係被設置在構成電力軌24之電力線和身為被試驗物之量子電池9a~9n之間，並為藉由開關切換控制部22之控制來對於開關作切換者。開關部SW25a~25n，係具備有6個的開關，例如，開關部SW25a所具備之開關，係標示為開關Sa1~Sa6等。
控制終端21，係為對於充放電試驗之動作作控制者，並為進行試驗動作之設定、對於開關切換控制部22的開關切換指示、充放電試驗之試驗結果等之顯示等者。 又，控制終端21，係與第1實施形態相同的，亦可設為能夠適用個人電腦，在將充放電裝置2設為單一單元之裝置的情況時，係亦可設為作為充放電裝置2之構成要件的控制手段。
圖17，係為對於藉由控制終端21所實現的充放電動作之控制功能作展示的功能區塊圖。在圖17中，控制終端21，主要係具備有試驗條件設定部211、切換時序決定 部212、開關切換指示部213、異常監視部214。
試驗條件設定部211，係為接收利用者之操作，並對相關於充放電試驗動作之試驗條作設定者。
於此，試驗條件，例如，係為充電方式以及放電方式之設定、相關於充放電試驗之電壓值或電流值等的設定、相關於充放電試驗之充電時間以及放電時間的設定、被試驗物之數量等。
切換時序決定部212，係為根據藉由試驗條件設定部211所設定之動作條件，來決定開關切換控制部22所進行切換之開關的切換時序者。
切換時序決定部212所決定之開關的切換時序，係成為使身為被試驗物之量子電池9的充電動作以及放電動作、和其他之量子電池9的充電動作以及放電動作，以時間性相異之時序來進行之。
開關切換指示部213，係為根據藉由切換時序決定部212所決定之切換時序，進行對於開關切換控制部22之開關的切換指示者。
異常監視部214，係與第1實施形態相同的，為透過供給側之電壓感測線以及負載側之電壓感測線，來對於電壓作監視，以對於量子電池9的故障等之異常的有無作監視，並當發生有異常的情況時，將該產生了異常之量子電池9所連接的開關部SW25全部設為OFF者。藉由此，係能夠將發生了異常之量子電池9從電力軌24而切離。
(C-2)第2實施形態之動作
接著，針對由第2實施形態之充放電試驗裝置所進行的量子電池9之充放電試驗動作，一面參考圖面一面作詳細說明。
圖18，係為對於由第2實施形態之充放電試驗裝置2所進行的量子電池9之充放電試驗處理的動作作展示之流程圖。
首先，身為被試驗物之量子電池9，係被連接於充放電試驗裝置2之相對應的開關部SW25之連接端子處。
在進行量子電池9之充放電試驗的情況時，利用者係操作控制終端21而輸入試驗條件。在控制終端21處，試驗條件設定部211，係將所輸入了的試驗條件作設定(S201)。
作為試驗條件，係為充電方式以及放電方式之設定。在本實施形態中，係對於設定CC-CV充電方式以及CC放電方式的情況作例示。當然的，充放電方式，係並不被限定於CC-CV充電方式以及CC放電方式，例如，係可廣泛適用像是採用CC充電方式以及R放電方式的情況等之其他的在充放電試驗中所使用的充電方式以及放電方式。又，作為試驗條件，係設定為定電流設定值、定電壓設定值。
又，量子電池9之充放電試驗的開始順序，係可設為預先作制訂，或者是亦可設為藉由利用者之操作來對於順序作決定。在本實施形態中，為了便於說明，係設為依照 量子電池9a→量子電池9b→量子電池9c→…的順序來進行充放電試驗者。
進而，作為試驗條件，係進行充放電試驗之動作模式的設定。於此，作為充放電試驗之動作模式，係存在有充放電同步模式和充放電非同步模式。
充放電同步模式，係為在某一量子電池9之充電動作結束後再進行放電動作，並使充放電動作結束的模式，並且為在上述量子電池9之充電動作結束時，開始其他之量子電池9之充電動作的動作模式。
充放電非同步模式，係為將充電時間以及放電時間預先作了制訂，並且若是某一量子電池9之充電時間結束，則使該量子電池9放電，並且開始其他之量子電池9的充電動作一般之動作模式。在充放電非同步模式的情況時，係有必要進行充電時間以及放電時間之設定。另外，充電時間和放電時間，係以成為相同之時間為理想，但是，由於在充電動作之後，於切換至放電動作時係能夠產生自然放電，因此，可以想見，就算是充電時間和放電時間有些許的差異，亦不會對於試驗結果造成影響。
本實施形態之充放電試驗動作，係為使某一量子電池9之充電(或者是放電)，與其他之量子電池9之充電(或者是放電)在相異之時序下而動作者。如同上述一般，在本實施形態中，作為動作模式，係例示有充放電同步模式以及充放電非同步模式，但是，只要是在複數之量子電池9之間而使充電(或者是放電)在相異之時序下而 進行的動作模式，則係並不被限定於該些之模式。
在控制終端21中，切換時序決定部212，係根據試驗條件之設定，而對於開關部SW25a~SW25n處之開關的切換時序作決定(S202)。之後，充放電試驗裝置2，若是開始充放電試驗(S203)，則開關切換指示部213係對於開關切換控制部22而進行開關切換指示，並進行充放電試驗，直到全部之量子電池9的充放電試驗結束為止(S204)。
圖19，係為對於開關部SW25a~SW25c之切換時序作說明之說明圖。在圖19中，係對於充放電方式為CC-CV充電方式以及CC放電方式，而動作模式為充放電非同步模式的情況作例示。
在圖19中，充電方式由於係為CC-CV充電方式，因此係以定電流設定值I0 而使電壓逐漸升高，若是電壓到達定電壓設定值V0 ，則係將電壓設為一定，並進行特定時間之充電。例如，當進行量子電池9a之充電動作的情況時，開關部SW25a之開關，係使連接於電源部23之開關Sa1、Sa2、Sa3成為ON，並使其以外之開關成為OFF。
之後，若是量子電池9a之充電動作結束，則係將下一個被試驗物之量子電池9b切換至充電動作，並且，針對量子電池9a，係切換至CC放電方式之放電動作。CC放電方式之定電流設定值，係設為Va 。此時，量子電池9a之開關部SW25a，係使開關Sa1、Sa2、Sa3成為OFF，並使開關Sa4、Sa5、Sa6成為ON。又，量子電池 9b之開關部SW25b，係使開關Sb1、Sb2、Sb3成為ON，並使其以外之開關成為OFF。
如此這般，藉由以若是某一量子電池9a之充電動作結束則使其他之量子電池9b的充電動作開始等的方式，而使充放電動作之動作時序以相異之時序來進行，就算是充放電試驗裝置2並不具有高電流供給能力，也能夠對複數之量子電池9同時並行地進行充放電試驗。
圖20，係為對於由第2實施形態之充放電試驗裝置2所進行的充電動作和先前技術之充電動作作比較的圖。另外，圖20，雖係對於充電動作之情況作例示，但是，在放電動作的情況時，亦會得到相同的結果。
圖20(A)，係為對於先前技術之在對於複數之量子電池而同時並行地充電的情況時之供給至量子電池的電流作展示，圖20(B)，係為對於第2實施形態之充放電試驗裝置2對於複數之量子電池而同時並行地充電的情況時之供給至量子電池的電流作展示。
於圖20(A)之先前技術的情況時，在對於N個的量子電池9同時並行地進行充電的情況時，若是假設定電流設定值係為I0 ，則充放電試驗裝置，係成為需要N×I0 之電流供給力。另一方面，第2實施形態之充放電試驗裝置2，由於係在量子電池9之每一者處而將充電動作之動作時序作偏移而進行之，因此，如圖20(B)中所示一般，由於供給至量子電池9處之電流係被平準化，因此充放電試驗裝置2係成為並不需要高的電流供給力。
又，在圖20(A)的情況時，由於係對於N個的量子電池9全部同時進行充電，因此充電時間係成為T0 。相對於此，在圖20(B)的情況時，相較於先前技術之情況，充電時間係變長。故而，係對於直到將N個的量子電池9作充電為止的統合性之電流供給能力作檢討。於先前技術的情況時，由於係對於N個的量子電池9同時進行充電，因此，由於電流之供給時間係為T0 ，故而電流供給能力係成為N×I0 ×T0 。相對於此，在第2實施形態的情況時，若是將在圖20(B)中之與其他的量子電池9之充電動作間的時間性重疊設為Ta ，則係成為N×I0 ×(T0 -Ta )。於此，由於係為(T0 -Ta )≦T0 ，因此，可以想見，總合性之電流供給能力係為與先前技術的情況成為同等。
又，先前技術之充放電試驗，在對於複數之量子電池9而同時並行地進行的情況時，係有必要將作為被試驗物之全部的量子電池9同時地安裝在充放電試驗裝置處。但是，在第2實施形態之充放電試驗裝置2的情況時，由於係將充放電動作之動作時序作偏移，因此，並不需要在試驗開始之初便將全部的量子電池9作安裝，並且，亦能夠將試驗結束後的量子電池卸下，並行試驗之自由度係提升。亦即是，第2實施形態之充放電試驗裝置2，在連續製造量子電池9時，係為合適。
另外，在控制終端21處之異常監視部214，係與第1實施形態相同的，對於是否在量子電池9中產生有故障等之異常一事作監視，並當發生了異常的情況時，為了將該 量子電池9從電力軌24切離，而將該量子電池9所連接之開關部SW25的連接全部設為OFF。
(C-3)充放電試驗裝置2之再生動作
接著，針對第2實施形態之充放電試驗裝置2將從量子電池9所放電之電力作再生之動作作說明。
圖24，係為對於第2實施形態之充放電試驗裝置2中的從量子電池9所放電之電力的再生動作作說明之說明圖。
於圖24中，第2實施形態之充放電試驗裝置2，係具備有將從量子電池9所放電之電力作蓄電的蓄電部27。蓄電部27，只要是能夠蓄電電力之元件或裝置，則係可適用各種之元件或裝置，例如，係可使用電容器、蓄電池等。又，蓄電部27，只要是能夠將從量子電池9所流動至負載裝置26處之再生電力作保持者，則係可為被搭載於電源部23內部者，亦可為在負載裝置26和電源部23之間所另外設置者。
如圖24中所示一般，從量子電池9而來之放電電力(放電電流)，係經由電流負載線、電阻負載線而流動至負載裝置26處，在負載裝置26中所流動之電荷，係被暫時性地積蓄在蓄電部27中。電源部23，係在充電電力之一部分中，利用有被保持於蓄電部27處之再生電力。藉由此，係能夠將從量子電池9而來之放電電力在各量子電池9之間而相互通融，而能夠減輕電源部23之電力使用 量。
於此，由於從量子電池9而供給至負載裝置26處之放電電力係為直流電力，因此，係並不需要設置將交流電力轉換為直流電力之電力轉換裝置(例如變流器等)。由於從量子電池9而來之放電電力係為直流電力，而並不需要進行從交流電力來轉換為直流電力之電力轉換，因此，係能夠連續性地作為再生電力來利用。亦即是，藉由開關部SW25a~SW25n之切換控制，從電源部23而來之充電電力係被供給至各量子電池9處，但是電源部23，係能夠將被積蓄在蓄電部27中之從量子電池9而來的放電電力(直流電流)，並不進行電力轉換地而以略相同之時序來作為其他的量子電池之充電電力的一部份而再生。電源部23，係能夠將從某一量子電池9而來之放電電力，以略相同之時序來作為其他的量子電池9之充電電力的一部份而再生。
又，電源部23，係亦可構成為以對於蓄電部27之再生電力作優先性之利用的方式來對於充電電力值進行調整。例如，電源部23，係亦可構成為對於蓄電部27之電力值作判斷，並將在量子電池9之充電中所必要的電力值和蓄電部27的電力值間之差的電力值，作為充電電力值。藉由此，係能夠對於再生電力有效地作利用，而能夠有效地減輕電源部23之電力使用量。
(C-4)第2實施形態之變形實施形態
圖25，係為對於第2實施形態之變形實施形態的控制終端21之控制功能作展示的功能區塊圖。
如圖25中所示一般，第2實施形態之變形實施形態的控制終端21，係除了上述之試驗條件設定部211、切換時序決定部212、開關切換指示部213、異常監視部214以外，更進而具備有性能鑑別處理部215。
此變形實施形態之控制終端21，係將相關於各量子電池9之充放電試驗的試驗條件和每一量子電池9之試驗結果作保持。具體而言，控制終端21，係保持有：例如充電方式、放電方式、電源部23之設定電壓值或設定電流值、對於各量子電池9之充電時間、各量子電池9之放電時間、充電動作和放電動作之切換時序等的充放電試驗條件，和身為試驗對象之各量子電池9的相關於充電之測定資料(電壓值、電流值、電力)和相關於放電之測定資料(電壓值、電流值、電力)等的試驗資料。
試驗資料，係亦可構成為使控制終端21，將從電力軌24中之相關於充電動作的電壓偵測線(在圖24中雖係設為電壓偵測線，但是，係亦可為能夠對於電流值作測定者)或從相關於放電之電壓偵測線(同樣的，在圖24中雖係設為電壓偵測線，但是，係亦可為能夠對於電流值作測定者)而來之值逐次作記錄，亦可構成為將在每特定之循環時間中所作了取樣之值作記憶。藉由此，控制終端21，係能夠將各個的量子電池9之在充電時間中所涵蓋的測定資料以及在放電時間中所涵蓋的測定資料作保持。
性能鑑別處理部215，係使用進行了充放電試驗之全部的量子電池9之試驗結果，來對於各量子電池9之充電特性、放電特性作解析，並使用此充電特性、放電特性，來因應於量子電池9之性能而進行鑑別。此充電特性、放電特性，係可藉由在第1實施形態中所說明之方法來求取之。性能鑑別處理部215，係可構成為使用充電特性和放電特性之其中一者或者是雙方之測定資料來進行，例如係亦可構成為將充電特性(或者是放電特性)之測定資料和1或者是複數之臨限值作比較，並將進行了充放電試驗之量子電池9鑑別為複數之群組。藉由進行群組化，係可因應於充放電特性之性能來進行量子電池9之鑑別。
(C-5)第2實施形態之效果
如同上述一般，若依據第2實施形態，則由於係能夠從電力軌來經由開關部而對於量子電池進行供電，因此，係能夠將在每一個的量子電池處所必要之電路以低價來構成。
又，若依據第2實施形態，則藉由對於複數個的同時並行而以時間分割來供給電力，係能夠將從電源部而來之電流供給能力作最適當之平準化。
進而，若依據第2實施形態，則由於係能夠將從電力軌而來之時間分割性的供電，例如藉由以PC等之控制終端所進行的開關部之ON/OFF來進行時序控制，因此，係能夠容易地對於使其同時並行動作之個數作增減。
又，若依據第2實施形態，則由於係同時並行地對於多數個的電池而從電力軌來經由開關部而對於個別的量子電池作供電，因此，就算是在某一個量子電池處存在有故障等之問題，亦只要藉由從PC等之控制終端而來的控制，來將開關部設為OFF並將故障了的量子電池作切離，便能夠不對於其他之量子電池造成影響地而繼續進行動作。
若依據第2實施形態，則由於係在複數之量子電池之間，而將充放電動作時間性地作偏移，因此，係能夠將在並行試驗中之自由度提升。
進而，若依據第2實施形態，則係能夠將成為放電負載之電流電源的功率連續性地再生。
(D)其他實施形態
(D-1)在上述之第1以及第2實施形態中，係針對在身為電力線群之電力軌處將複數個的二次電池分別並聯地作連接，並對於開關部進行時間性之切換而進行電力之供給以及消耗的情況作了例示。但是，本發明，係亦可適用下述一般之構成。
例如，在將複數個的二次電池設為以相同之極性來作了連接之第1群組的情況時，係可構成為：將把極性設為與第1群組相反之複數的二次電池與電力線群(電力軌)作連接而構成第2群組，並將此第2群組，代替第1群組而連接於電力線群(電力軌)處。
又，例如，係亦可構成為將上述之複數的第1群組並聯地連接於電力線群(電力軌)處，並對於各群組之每一者而進行開關部之切換控制。更進而，例如，係亦可構成為將上述第2群組並聯地連接於電力線群(電力軌)處，並對於各群組之每一者而進行開關部之切換控制。又，例如，係亦可構成為將上述之1或複數的第1群組和1或複數的第2群組，藉由串聯連接或者是並聯連接而連接於電力線群(電力軌)處，並對於各群組之每一者而進行開關部之切換控制。
在上述所例示之連接構成的情況時，由於係能夠分別對於每一群組而進行開關部之切換控制，因此，係成為於同一時期而從電源部來進行電力供給或者是電力消耗，但是，電源部，係能夠設為具備有與在同一時期所連接之二次電池的個數相對應之電流供給能力。因此，相較於使複數個的二次電池同時地進行充電以及放電之先前技術，係能夠更為抑制電源部之電流供給能力。
(D-2)在上述之第2實施形態中，雖係針對採用CC-CV充電方式以及CC放電方式的情況來作了例示，但是，充電方式和放電方式之組合，係並不被限定於此，只要是能夠防止電源部或者是負載裝置之供給電流的重疊，則例如亦可適用CC充電方式以及R放電方式等的其他之組合方式。
(D-3)本發明，係能夠廣泛地適用在使複數之量子電池同時並行地進行充放電動作並進行量子電池9之試 驗、評價、檢查等的裝置中。例如，本發明，係能夠適用在性能改善裝置、充放電試驗裝置、熟化試驗裝置、反覆進行量子電池9之充電動作和放電動作而對於量子電池9之特性劣化進行評價之充放電循環試驗裝置等之中。又，本發明，係能夠對於量子電池9之性能改善、充放電試驗、熟化試驗、充放電循環試驗之評價的動作模式進行切換，而能夠基於在每一評價階段中所偵測到的發生有異常之量子電池、或者是使用有充電特性或放電特性等之性能，來對於量子電池9作鑑別。進而，本發明，係亦能夠適用在對於複數之量子電池9而同時並行地僅進行充電動作或者是使複數之量子電池9同時並行地僅進行放電動作的試驗、評價、檢查等的情況中。
(D-4)對於充放電循環試驗裝置之適用
本發明之充放電裝置，係如同上述一般，亦可適用在對於量子電池9之特性劣化進行評價的充放電循環試驗裝置中。在將本發明之充放電裝置適用在充放電循環試驗裝置中的情況時之構成，係可使用在第2實施形態中所說明了的圖24之構成。在將本發明適用為充放電循環試驗裝置的情況時，充放電循環試驗條件，係除了在第2實施形態中所說明了的試驗條件以外，亦包含有反覆進行充電動作和放電動作之循環數。
藉由將本發明適用在充放電循環試驗裝置中，除了能夠發揮在第2實施形態中所說明之充放電裝置所能夠得到 的效果以外，亦能夠發揮下述一般之效果。
圖26，係為對於先前技術(專利文獻2之記載技術)的鋰離子二次電池之充放電循環試驗的試驗結果(1循環波形)作展示之圖。在圖26之例中，係針對將充電時間以及放電時間設為10秒並將充電和放電之間的休息時間設為10分鐘的情況作展示。如圖26中所示一般，先前技術之二次電池(鋰二次電池)的充放電循環試驗，係將中心電壓(基準電壓值)設為3.5V，並施加充電中之電壓和放電中之電壓。當進行充電的情況時，由於係成為施加在中心電壓處而更進而加上了充電電壓之量的電壓，因此二次電池之電流值係變大。又，當對於複數個的二次電池而同時並行地進行充放電試驗的情況時，複數個的二次電池之電流值係相互重疊，因應於同時並行地進行充放電試驗之二次電池的數量，二次電池之電流值係增大，因此係成為需要非常大的電流供給能力之電源部。
相對於此，當將本發明適用在充放電試驗裝置中的情況時，由於係能夠藉由開關部SW25之切換來進行充電動作和放電動作，因此，係能夠將中心電壓(基準電壓值)設為0V。由於係成為以中心電壓(基準電壓值)0V作為基準而施加充電電壓，因此，係能夠將二次電池9之電流值相較於先前技術而更進一步作抑制。進而，就算是在對於複數個的二次電池9而同時並行地進行的情況時，由於亦係成為對於開關部SW25作切換並反覆進行充電動作和放電動作，因此，係能夠對於複數個的二次電池9之電流 值的重疊作避免或者是減輕，故而，係能夠藉由相較於先前技術而將電流供給能力縮小了的電源部來實現之。
11‧‧‧控制終端
12‧‧‧開關切換控制部
13-1~13-4‧‧‧電源部
14‧‧‧電力軌
15a~15n‧‧‧開關部
9a~9n‧‧‧量子電池

Claims (12)

  1. 一種充放電裝置，係為對於複數之充放電體而同時並行地進行充電動作以及放電動作之充放電裝置，其特徵為，具備有：電源手段；和將從上述電源手段所供給之電力賦予至上述複數之充放電體處之複數之充電用電力線；和將上述複數之充放電體所放電之電力賦予至上述電源手段之複數之放電用電力線；和中介存在於上述複數之充電用電力線以及上述複數之放電用電力線和上述複數之充放電體之間，並於各充放電體之每一者處，對於上述複數之充電用電力線以及上述複數之放電用電力線和上述複數之充放電體之間的連接進行切換的複數之連接切換手段；和對於上述複數之連接切換手段的連接進行切換控制之切換控制手段，上述電源手段，係為透過上述複數之充電用電力線而施加互為相異之複數之電壓值，並且透過上述複數之放電用電力線而施加互為相異之複數之電壓值者，上述切換控制手段，係為以將上述各充放電體與上述複數之充電用電力線以及上述複數之放電用電力線以特定之順序來循環連接的方式，而進行上述複數之連接切換手段的切換控制者。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之充放電裝置，其 中，上述切換控制手段，係將與上述複數之充電用電力線以及上述複數之放電用電力線作循環連接的1個循環之時間，以因應於上述複數之充放電體的總數而作了分配的時間，來對於上述複數之連接切換手段的連接作切換。
  3. 一種充放電裝置，係為對於複數之充放電體而同時並行地進行充電動作以及放電動作之充放電裝置，其特徵為，具備有：電力線群，係具備分別相異之複數的與供給電力之電源手段作連接之複數之充電用電力線以及複數之放電用電力線；和複數之連接切換手段，係被設置在上述電力線群和上述各充放電體之間，並對於上述充放電體之每一者，而對於構成電力線群之複數之電力線和充放電體之間的連接作切換；和切換控制手段，係以使通過上述複數之充電用電力線所供給至上述各充放電體處之充電電力的最大電力值以及通過上述複數之放電用電力線所供給至上述各充放電體處之放電電力的最大電力值在複數之充放電體的全部或者是一部份之間而不會產生時間性重疊的方式，來對於上述複數之連接切換手段進行切換控制。
  4. 一種充放電裝置，係為對於複數之充放電體而同時並行地進行充電動作以及放電動作之充放電裝置，其特徵為，具備有：電源手段，係對於上述充放電體進行充電；和 負載手段，係將上述充放電體所放電的電力導入；和電力線群，係具備與上述電源手段作連接之複數之充電用電力線以及與上述負載手段作連接之複數之放電用電力線；和複數之連接切換手段，係被設置在上述電力線群和上述各充放電體之間，並對於上述充放電體之每一者，而對於構成電力線群之複數之電力線和充放電體之間的連接作切換；和切換控制手段，係以使通過上述複數之充電用電力線所供給至上述各充放電體處之充電電力的最大電力值以及通過上述複數之放電用電力線所從上述各充放電體處而來之放電電力的最大電力值在複數之充放電體的全部或者是一部份之間而不會產生時間性重疊的方式，來對於上述複數之連接切換手段進行切換控制。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之充放電裝置，其中，上述切換控制手段，係以在正要進行充電電力的供給之前而瞬間性地對於上述各充放電體供給較上述充電電力而更高之瞬間高充電電力，並在正要進行放電電力的供給之前而瞬間性地對於上述各充放電體供給較上述放電電力而更高之瞬間高放電電力的方式，來對於上述複數之連接切換手段進行切換控制，並以使上述瞬間高充電電力以及上述瞬間高放電電力不會在上述複數之充放電體之間而有所重複的方式，來進行切換控制。
  6. 如申請專利範圍第3項或第4項所記載之充放電 裝置，其中，上述切換控制手段，係將上述複數之充放電體的充電動作以及放電動作的1個循環時間，以上述充放電體之總數來作分配，並基於該分配了的時間，來將上述複數之連接切換手段的切換控制以特定之順序而作循環進行。
  7. 如申請專利範圍第1~4項中之任一項所記載之充放電裝置，其中，上述切換控制手段，係為將上述複數之連接切換手段的連接以時間性相異之時序來作切換者。
  8. 如申請專利範圍第1~4項中之任一項所記載之充放電裝置，其中，係具備有：偵測線，係偵測出上述複數之充放電體的電壓值；和控制手段，係基於上述偵測線之偵測電壓值而檢測出上述充放電體之異常，並將上述充放電體之異常檢測時序，和相關於由上述切換控制手段所致之上述連接切換手段的切換控制之特定順序的切換時序作對照，以特定出產生有異常之上述充放電體，再對於上述切換控制手段，而以將與該產生有異常之上述充放電體作連接之上述連接切換手段的連接設為OFF的方式來下指示。
  9. 如申請專利範圍第4項所記載之充放電裝置，其中，係具備有將從上述各充放電體而來之直流的放電電力作保持之蓄電手段，上述電源手段，係為將被保持在上述蓄電手段中之電力作為上述各充放電體之充電電力而再生者。
  10. 如申請專利範圍第1~4項中之任一項所記載之 充放電裝置，其中，係為具備有基於上述複數之充放電體的充電特性及/或放電特性，來進行對應於上述複數之充放電體之性能的鑑別之控制手段者。
  11. 如申請專利範圍第1~4項中之任一項所記載之充放電裝置，其中，上述電力線群，係具備有偵測出其與上述各充放電體之間的接點電壓值之充電用電壓偵測線以及放電用電壓偵測線，上述電源手段，係為透過上述充電用電壓偵測線以及上述放電用電壓偵測線，來對於與上述各充放電體之間的接點電壓值作監測，並根據與上述各充放電體之間的接點電壓值來進行電壓調整者。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之充放電裝置，其中，上述充電用電力線以及上述放電用電力線，在從上述電源手段而流動有大電流者處，係具備有上述充電用電壓偵測線以及上述放電用電壓偵測線，在從上述電源手段而流動有小電流者處，係並不具備有上述充電用電壓偵測線以及上述放電用電壓偵測線。
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