WO2024075607A1 - 充放電試験システム - Google Patents

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WO2024075607A1
WO2024075607A1 PCT/JP2023/035142 JP2023035142W WO2024075607A1 WO 2024075607 A1 WO2024075607 A1 WO 2024075607A1 JP 2023035142 W JP2023035142 W JP 2023035142W WO 2024075607 A1 WO2024075607 A1 WO 2024075607A1
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WO
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charge
discharge
unit
units
control unit
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Application number
PCT/JP2023/035142
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐也 早田
達郎 渡辺
Original Assignee
株式会社東京精密
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Publication date
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables

Definitions

  • the present invention relates to a charge/discharge test system that performs charge/discharge tests on charge/discharge devices.
  • the charge/discharge test system comprises multiple charge/discharge test devices.
  • One end of the multiple charge/discharge test devices is electrically connected to an AC (Alternating Current) power source via an AC bus
  • the other end of each of the multiple charge/discharge test devices is electrically connected to a charge/discharge body such as a battery that is the subject of the charge/discharge test.
  • Each charge/discharge test device is composed of, for example, a bidirectional AC/DC (Direct Current) converter and a bidirectional DC/DC converter, and controls charging and discharging, including charging DC power (direct current) to the charge/discharge body and discharging DC power (direct current) from the charge/discharge body.
  • the charge/discharge test system also has a measurement unit for each of the multiple charge/discharge test devices that measures the voltage of the charge/discharge body and the current flowing through the charge/discharge test device.
  • a charge/discharge test system equipped with multiple charge/discharge test devices for example, by increasing the number of charge/discharge units (charge/discharge test devices or bidirectional DC/DC converters, etc.) electrically connected to one charge/discharge body, it is possible to increase the current capacity that can be charged/discharged to this charge/discharge body.
  • charge/discharge test devices can charge/discharge a current of 120 A to a charge/discharge body
  • electrically connecting M (M is any natural number) charge/discharge units to one charge/discharge body makes it possible to charge/discharge one charge/discharge body with a current capacity of 120 A x M.
  • charge/discharge units of 2CH are used only when electrically connected to different charge/discharge bodies, and the charge/discharge units of the remaining 2CH are used when electrically connected to the same charge/discharge body.
  • charge/discharge tests of 120A or less with 4CH it would be possible to perform charge/discharge tests of 120A or less with 4CH, but since 2 of the 4CH charge/discharge units are connected in parallel, charge/discharge tests are limited to a maximum of 3CH.
  • charge/discharge tests are limited to a capacity current of up to 240A (120A x 2CH), although charge/discharge tests with a current capacity of 480A (120A x 4CH) are possible by connecting four charge/discharge units in parallel.
  • the present invention was made in consideration of these circumstances, and its first objective is to provide a charge/discharge test system that makes it easy to change the number of charge/discharge units that are electrically connected to a charge/discharge body.
  • charge/discharge test systems often use charge/discharge units that employ a switching control method, which controls the magnitude of the output current by switching on and off switching elements such as FETs (field effect transistors).
  • Current ripples also called ripple currents
  • charge/discharge units that use this switching control method.
  • the present invention was made in consideration of these circumstances, and its second objective is to provide a charge/discharge test system that can reduce current ripple.
  • the charge/discharge test system for achieving the first object of the present invention comprises a plurality of charge/discharge units that charge/discharge the charge/discharge body, a switching circuit capable of switching the combination of electrically connecting one or more charge/discharge units to one or more charge/discharge bodies, and a control unit that controls the switching circuit to switch the combination.
  • This charge/discharge test system can automatically switch between combinations by controlling the switching circuit.
  • the switching circuit can switch to a combination in which one or more charge/discharge units are electrically connected to the same charge/discharge body. This eliminates the need for an operator to manually switch the combination.
  • the charge/discharge test system includes a measurement unit provided for each of a plurality of charge/discharge units, which measures at least one of the voltage of the charge/discharge body and the current flowing through the charge/discharge unit, a correction value acquisition control unit which acquires, for each combination, a correction value for correcting the measurement value of the measurement unit, and a correction unit which selects a correction value corresponding to the combination of the switching circuits from the correction values for each combination acquired by the correction value acquisition control unit, and corrects the measurement value based on the selected correction value.
  • one ends of the multiple charge/discharge units are electrically connected to each other via a bus, and the other ends of the multiple charge/discharge units are connected to a switching circuit
  • a control unit controls the multiple charge/discharge units electrically connected to the multiple charge/discharge bodies via the switching circuit to control the charging and discharging of the multiple charge/discharge bodies
  • the control unit charges the power output from one or more discharged charge/discharge bodies via the switching circuit and the charge/discharge unit to one or more chargeable charge/discharge bodies via the bus, one or more charge/discharge units, and the switching circuit.
  • the control unit switches the switching circuit to a combination in which multiple charge/discharge units are electrically connected to the same reserve charge/discharge body. This increases the number of charge/discharge units electrically connected to the same reserve charge/discharge body, making it possible to significantly increase the amount of current charged/discharged to this reserve charge/discharge body.
  • the charge/discharge test system for achieving the second object of the present invention comprises a plurality of charge/discharge units that are connected in parallel to the same charge/discharge body and charge/discharge the same charge/discharge body, the plurality of charge/discharge units controlling the magnitude of the output current by a switching control method, and a control unit that causes the switching phases of each of the plurality of charge/discharge units to differ from each other.
  • control unit shifts the switching phase of each of the charge/discharge units by 360°/N. This allows the current ripple to be reduced to the maximum extent.
  • multiple charge/discharge units have different switching phases based on a synchronization signal input from a control unit.
  • the charge/discharge test system for achieving the first object of the present invention can reduce the effort required for correction work when the combination of one or more charge/discharge units electrically connected to a charge/discharge body can be changed.
  • the charge/discharge test system for achieving the second object of the present invention is capable of reducing current ripple.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a charge/discharge test system according to a first embodiment
  • 10 is an explanatory diagram for explaining an example of electrical connection between any one or more charge/discharge test devices and any one or more charge/discharge bodies by a switching circuit.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an example of electrical connection between any one or more charge/discharge test devices and any one or more charge/discharge bodies by a switching circuit.
  • FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a combination of one or more charge/discharge test devices that can be electrically connected to the same charge/discharge body.
  • 11 is a flowchart showing a flow of a correction operation.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a charge/discharge test of one or more charge/discharge elements by a charge/discharge test control unit, and correction of a measurement value of a measurement unit by a correction unit.
  • FIG. This is an explanatory diagram to explain energy sharing (ES) using a spare charge/discharge body by a charge/discharge test system.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining ES using a preliminary charge/discharge body by a charge/discharge test system.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a charge/discharge test system according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a charge/discharge test system according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a charge/discharge test system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a problem that occurs when charging and discharging the same charge/discharge body using each charge/discharge test device of a switching control system.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining phase control of switching of each charge/discharge test device by a control unit.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a charge/discharge test system according to a fifth embodiment.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a charge/discharge test system 10 according to a first embodiment.
  • the charge/discharge test system 10 executes a charge/discharge test on one or more charge/discharge bodies 9.
  • the charge/discharge body 9 is, for example, a variety of known secondary batteries such as a lithium ion battery, a nickel-metal hydride battery, and an all-solid-state battery (or other devices capable of storing power, including large-capacity capacitors such as electric double layers).
  • the charge/discharge test system 10 includes multiple charge/discharge units, such as a charge/discharge test device 12, a switching circuit 14, and a control unit 16.
  • charge/discharge test devices 12 are provided, as indicated by the numbers in parentheses (1) to (4), and under the control of a control unit 16 described below, charge and discharge the charge/discharge units 9 electrically connected via a switching circuit 14 described below. This allows the charge/discharge test system 10 to perform charge/discharge tests on up to four charge/discharge units 9 in parallel.
  • the number of charge/discharge test devices 12 is not particularly limited, as long as it is two or more.
  • each charge/discharge test device 12 is electrically connected to the AC power source 20 via the AC bus 18.
  • each of the multiple charge/discharge test devices 12 is electrically connected to the AC power source 20 via the AC bus 18.
  • the other end of each charge/discharge test device 12 opposite to the one end is electrically connected to different ports 14a of the switching circuit 14.
  • Each charge/discharge test device 12 includes a bidirectional AC/DC converter and a bidirectional DC/DC converter, not shown. Each charge/discharge test device 12 performs AC/DC conversion to convert AC power (AC current) input from the AC power source 20 via the AC bus 18 into DC power (DC current), and DC/DC conversion to step down the high voltage of the DC power, and then outputs the stepped-down DC power to the charge/discharge body 9 via the switching circuit 14.
  • the charge/discharge test device 12 also performs DC/DC conversion to boost the low voltage of the DC power input from the charge/discharge body 9 via the switching circuit 14, and DC/AC conversion to convert the boosted DC power into AC power, and then regenerates the AC power to the AC power source 20 via the AC bus 18, or outputs it to another charge/discharge test device 12.
  • Each charge/discharge test device 12 is provided with a measurement unit 13.
  • Each measurement unit 13 measures at least one of the magnitude of the voltage of the charge/discharge body 9 electrically connected to the charge/discharge test device 12 via a switching circuit 14 and the magnitude of the current flowing through the charge/discharge test device 12 (both in this embodiment) using a known method, and outputs the measured values of the voltage and current to the control unit 16. Note that each measurement unit 13 may be provided separately from each charge/discharge test device 12.
  • each charge/discharge test device 12 is equipped with a bidirectional AC/DC converter and a bidirectional DC/DC converter (not shown) has been described as an example, but each charge/discharge test device 12 may be equipped with only a bidirectional DC/DC converter as a converter.
  • the bidirectional AC/DC converter is electrically connected to the AC power source 20 via the AC bus 18, and each charge/discharge test device 12 is further electrically connected in parallel to this bidirectional AC/DC converter via a DC bus (not shown).
  • a plurality of ports 14a are provided on one end of the switching circuit 14, and a plurality of ports 14b are provided on the other end opposite the one end of the switching circuit 14.
  • a charge/discharge test device 12 can be electrically connected to each of the plurality of ports 14a.
  • a charge/discharge unit 9 can be electrically connected to each of the plurality of ports 14b. In this way, in the switching circuit 14, each charge/discharge test device 12 is electrically connected to each port 14a, and each charge/discharge unit 9 is electrically connected to each port 14b.
  • FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining an example of an electrical connection between any one or more charge/discharge test devices 12 and any one or more charge/discharge bodies 9 by the switching circuit 14.
  • the switching circuit 14 can electrically connect multiple ports 14a and multiple ports 14b in any way under the control of the control unit 16 described later.
  • the switching circuit 14 can electrically connect each port 14a to each port 14b in a one-to-one manner.
  • symbols 3A to 3C in FIG. 3 the switching circuit 14 can electrically connect multiple ports 14a to any port 14b in a multiple (multiple) to one manner.
  • the switching circuit 14 can electrically connect one or more charge/discharge devices 9 to one or more charge/discharge test devices 12 in any desired manner.
  • the switching circuit 14 can also switch the combination of at least one charge/discharge test device 12 electrically connected to the charge/discharge body 9 (hereinafter, sometimes simply referred to as a combination of charge/discharge test devices 12 or device combination).
  • the switching circuit 14 can, for example, switch the number of charge/discharge test devices 12 electrically connected in parallel to one charge/discharge body 9 (hereinafter, simply referred to as the number of connections or the number of parallel connections).
  • the switching circuit 14 can arbitrarily increase or decrease the number of parallel charge/discharge test devices 12 connected to one charge/discharge body 9 (see FIG. 3).
  • the charge/discharge test system 10 can change the current capacity that can be charged/discharged to the charge/discharge body 9 by changing the number of parallel connections using the switching circuit 14.
  • correction work (hereinafter simply referred to as "correction work") to find the correction value for each combination of charge/discharge test devices 12 is performed in advance, for example, by the manufacturer of the charge/discharge test system 10.
  • the correction work is also referred to as calibration work.
  • control unit 16 may be a known control device such as a Programmable Logic Controller (PLC).
  • PLC Programmable Logic Controller
  • the control unit 16 may also be a combination of a PLC and a personal computer (PC) or a terminal other than a PC (such as a mobile terminal or tablet terminal).
  • PC personal computer
  • terminal other than a PC such as a mobile terminal or tablet terminal.
  • the control unit 16 is electrically connected to each charge/discharge test device 12 and the switching circuit 14. During a charge/discharge test, the control unit 16 controls one or more charge/discharge test devices 12 and the switching circuit 14 according to a charge/discharge pattern of the charge/discharge unit 9 input in advance by an operator to perform a charge/discharge test of one or more charge/discharge units 9. During a correction operation, the control unit 16 controls each charge/discharge test device 12 and the switching circuit 14 to obtain a correction value for each combination of charge/discharge test devices 12.
  • the control unit 16 includes a correction value acquisition control unit 30, a charge/discharge test control unit 32, and a correction unit 34. Each of these units may be realized, for example, by the control unit 16 executing a control program (not shown), or may be a circuit for executing each function.
  • the correction value acquisition control unit 30 controls the correction work.
  • the correction value acquisition control unit 30 performs the correction work, for example, in a state where a charge/discharge unit 9a for the correction work (including a chargeable/dischargeable voltage/current generator) is electrically connected to any one of the ports 14b of the switching circuit 14.
  • a charge/discharge test device 12 is electrically connected to each of the four ports 14a of the switching circuit 14, that is, four charge/discharge test devices 12 are electrically connected to the switching circuit 14.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a combination (device combination) of one or more charge/discharge test devices 12 that can be electrically connected to the same charge/discharge body 9a.
  • the number of device combination patterns is determined by the number of charge/discharge test devices 12 mounted on the charge/discharge test system 10. In this embodiment, since the number of charge/discharge test devices 12 is four, the number of combination patterns of the charge/discharge test devices 12 is ten.
  • the correction value acquisition control unit 30 then switches the device combinations sequentially for all combinations.
  • the correction value acquisition control unit 30 repeatedly executes a process of generating a combination command signal D1 indicating the device combination and a process of outputting this combination command signal D1 to the switching circuit 14 and the corresponding charge/discharge test device 12 for all device combinations.
  • the combination command signal D1 includes a parallel command signal (such as a synchronization signal) for causing the multiple charge/discharge test devices 12 to simultaneously charge and discharge the same charge/discharge body 9a.
  • the switching circuit 14 executes switching to the device combination specified by the combination command signal D1 input from the correction value acquisition control unit 30.
  • all the charge/discharge test devices 12 to which the combination command signal D1 is input from the correction value acquisition control unit 30 execute charging/discharging of the charge/discharge unit 9a according to a predetermined charge/discharge pattern for calculating the correction value. This causes the switching of the switching circuit 14 corresponding to the device combination and the charging/discharging of the charge/discharge unit 9a by all the charge/discharge test devices 12 corresponding to the device combination to be repeatedly executed.
  • the correction value acquisition control unit 30 also repeatedly executes the process of outputting a correction condition switching command signal D2 corresponding to the device combination to the switching circuit 14 for all combinations.
  • the correction condition switching command signal D2 is a control signal that switches the correction conditions corresponding to the device combination (such as shorting the output circuit during offset adjustment and polarity switching during voltage correction), and is determined for each device combination.
  • the switching circuit 14 operates according to the correction condition switching command signal D2 input from the correction value acquisition control unit 30. This repeatedly executes switching of the correction conditions of the switching circuit 14 corresponding to the device combination.
  • the correction value acquisition control unit 30 each time the charge/discharge test device 12 corresponding to the device combination charges/discharges the charge/discharge unit 9a, the correction value acquisition control unit 30 repeatedly acquires the voltage and current measurement values from the measurement unit 13 of the charge/discharge test device 12 that performs this charging/discharging, and calculates the correction value based on the acquired measurement values.
  • the specific method of calculating the correction value is a publicly known technology, so a detailed explanation is omitted here.
  • the correction value of the measurement unit 13 for each device combination is obtained and stored in a memory unit (not shown).
  • FIG. 5 is a flow chart showing the flow of the correction work.
  • the manufacturer of the charge/discharge test system 10 connects the charge/discharge unit 9a to any one of the ports 14b of the switching circuit 14, and then operates an operation unit (not shown) to input an operation to start the correction work to the control unit 16 (step S1).
  • the control unit 16 When an operation to start a correction operation is input, the control unit 16 functions as a correction value acquisition control unit 30.
  • the correction value acquisition control unit 30 executes a process of generating a combination command signal D1 indicating the first device combination among all device combinations, and a process of outputting this combination command signal D1 to the switching circuit 14 and the corresponding charge/discharge test device 12 (step S2).
  • the correction value acquisition control unit 30 also executes a process of outputting a correction condition switching command signal D2 corresponding to the first device combination to the switching circuit 14 (step S3). Note that the order of steps S2 and S3 may be reversed or steps S2 and S3 may be performed simultaneously.
  • the switching circuit 14 executes switching to the first device combination based on the combination command signal D1 input from the correction value acquisition control unit 30 (step S4).
  • the switching circuit 14 also executes switching of the correction conditions of the switching circuit 14 corresponding to the first device combination according to the correction condition switching command signal D2 input from the correction value acquisition control unit 30 (step S5).
  • step S6 When the switching of the switching circuit 14 and the switching of the correction conditions are completed, all charge/discharge test devices 12 corresponding to the first device combination are activated and charge/discharge the charge/discharge body 9a according to a predetermined charge/discharge pattern for calculating the correction value (step S6).
  • the correction value acquisition control unit 30 acquires the voltage and current measurement values from the measurement unit 13 of the charge/discharge test device 12 that performs this charging/discharging (step S7).
  • the correction value acquisition control unit 30 then calculates a correction value based on the acquired voltage and current measurement values (step S8). This completes the acquisition of the correction value corresponding to the first device combination, and the correction value is stored in a memory unit (not shown) by the correction value acquisition control unit 30.
  • step S9 the switching of the switching circuit 14 and the switching of the correction conditions can be automatically performed, eliminating the need for the operator to perform these switching operations manually, and significantly reducing the effort required for correction work.
  • correction values corresponding to all device combinations are obtained, but if the type of each charge/discharge test device 12 is the same, correction values may be obtained while changing only the number of connections of the charge/discharge test device 12. For example, in the first embodiment, the number of connections of the charge/discharge test device 12 can be changed between 1 and 4, so four types of correction values can be obtained.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the charge/discharge test of one or more charge/discharge units 9 by the charge/discharge test control unit 32, and the correction of the measurement value of the measurement unit 13 by the correction unit 34.
  • the charge/discharge test control unit 32 switches the switching circuit 14 based on the combination of one or more charge/discharge test devices 12 and one or more charge/discharge units 9 during the charge/discharge test input by the operator.
  • the charge/discharge test control unit 32 then controls the one or more charge/discharge test devices 12 to control the charging and discharging of one or more charge/discharge units 9 based on the charge/discharge pattern for the charge/discharge test of the charge/discharge units 9 input in advance by the operator.
  • the charge/discharge test control unit 32 executes charge/discharge control of multiple charge/discharge units 9, it synchronizes the charge timing at which charging is performed for one or more of the multiple charge/discharge units 9 with the discharge timing at which discharging is performed from the other one or more charge/discharge units 9. As a result, the charge/discharge test control unit 32 executes energy sharing (ES) in which power discharged from one or more charge/discharge units 9 is used to charge the other one or more charge/discharge units 9.
  • ES energy sharing
  • the charge/discharge test control unit 32 also determines whether the discharge power, which is the power discharged from all the charge/discharge units 9 that are discharging, is in excess or insufficient relative to the required charging power, which is the power required to charge all the charge/discharge units 9 that are charging. When there is a surplus of discharge power relative to the required charging power, the charge/discharge test control unit 32 not only executes the above-mentioned ES, but also regenerates surplus power equivalent to the surplus of discharge power from one or more charge/discharge units 9 to the AC power source 20 via the switching circuit 14, one or more charge/discharge test devices 12, and the AC bus 18 (see symbol RE).
  • the charge/discharge test control unit 32 executes the above-mentioned ES, and also charges one or more charge/discharge units 9 with the shortage power equivalent to the shortage of discharge power from the AC power source 20 via the AC bus 18, one or more charge/discharge test devices 12, and the switching circuit 14 (see symbol SU).
  • the correction unit 34 selects and acquires from a memory unit (not shown) a correction value corresponding to a combination of one or more charge/discharge test devices 12 and one or more charge/discharge units 9 electrically connected via the switching circuit 14. Then, based on the acquired correction value, the correction unit 34 corrects the measurement values of voltage and current measured by the measurement units 13 of all charge/discharge test devices 12 during the charge/discharge test. The corrected measurement values are used for charge/discharge control by the charge/discharge test control unit 32.
  • FIGS. 7 and 8 are explanatory diagrams for explaining ES using a reserve charge/discharge body 9-2 by a charge/discharge test system 10.
  • the multiple charge/discharge bodies 9 include one or more test charge/discharge bodies 9-1, which are charge/discharge bodies 9 that are the subject of the charge/discharge test, and one or more reserve charge/discharge bodies 9-2, which are charge/discharge bodies 9 that are not the subject of the charge/discharge test.
  • One or more test charge/discharge bodies 9-1 and one or more reserve charge/discharge bodies 9-2 may be electrically connected to the switching circuit 14. Note that, although one reserve charge/discharge body 9-2 is electrically connected to the switching circuit 14 in the figures, multiple reserve charge/discharge bodies 9-2 may be electrically connected.
  • the test charge/discharge unit 9-1 and the spare charge/discharge unit 9-2 differ from each other, for example, in that they are charge/discharge units 9 that are the subject of a charge/discharge test, but they may be the same or different types.
  • the charge/discharge test device 12 electrically connected to the spare charge/discharge unit 9-2 via the switching circuit 14 will be referred to as the "redundant unit 12A" as appropriate.
  • the charge/discharge test control unit 32 compares the required charging power required to charge all test charge/discharge units 9-1 that perform charging in the charge/discharge test with the discharge power, which is the power discharged from all test charge/discharge units 9-1 that perform discharging. If there is a surplus of discharge power compared to the required charging power, the charge/discharge test control unit 32 performs charging of the surplus power by the spare charge/discharge unit 9-2 in addition to performing the ES described above.
  • the charge/discharge test control unit 32 controls one or more charge/discharge test devices 12 and one or more surplus units 12A to charge surplus power to one or more standby charge/discharge units 9-2.
  • surplus power output from one or more test charge/discharge units 9-1 via the switching circuit 14 and charge/discharge test device 12 is charged to one or more standby charge/discharge units 9-2 via the AC bus 18, one or more charge/discharge test devices 12, and the switching circuit 14 (see FIG. 8).
  • the charge/discharge test control unit 32 executes the ES described above, and also executes the discharge of power by the standby charge/discharge unit 9-2. Specifically, the charge/discharge test control unit 32 controls one or more charge/discharge test devices 12 and one or more surplus units 12A to execute power supply from one or more standby charge/discharge units 9-2. As a result, the power output from one or more standby charge/discharge units 9-2 via the switching circuit 14 and the surplus unit 12A is charged to one or more test charge/discharge units 9-1 via the AC bus 18, one or more charge/discharge test devices 12, and the switching circuit 14 (see FIG. 7).
  • the shortfall is made up by power supply from the AC power source 20 (see symbol SU).
  • the standby charge/discharge unit 9-2 By charging the standby charge/discharge unit 9-2 with surplus power or supplying power from the standby charge/discharge unit 9-2 in this way, the surplus power regenerated to the AC power source 20 and the power supplied from the AC power source 20 can be minimized. As a result, the power usage efficiency of the charge/discharge test system 10 can be improved.
  • the number of connections of the charge/discharge test device 12 electrically connected to the same charge/discharge body 9 (test charge/discharge body 9-1, spare charge/discharge body 9-2) via the switching circuit 14 can be increased or decreased as desired. Therefore, by increasing the number of connections of this charge/discharge test device 12, the amount of current charged/discharged to the spare charge/discharge body 9-2 can be significantly increased. As a result, the surplus power regenerated to the AC power source 20 and the power supply from the AC power source 20 can be reduced, thereby further improving the power usage efficiency of the charge/discharge test system 10.
  • control since multiple surplus units 12A can be controlled in parallel according to the same charge/discharge pattern, control can be simplified and the load can be reduced compared to the case where multiple surplus units 12A are independently controlled according to different charge/discharge patterns.
  • the parallel connection of multiple surplus units 12A to the same standby charging/discharging unit 9-2 can be disconnected to increase the number of standby charging/discharging units 9-2 (number of channels) electrically connected to the switching circuit 14.
  • a switching circuit 14 is provided that can arbitrarily switch the electrical connection between one or more charge/discharge test devices 12 and one or more charge/discharge bodies 9, 9a, making it possible to change the combination of one or more charge/discharge test devices 12 electrically connected to the charge/discharge bodies 9, 9a while significantly reducing the effort required for correction work.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a charge/discharge test system 40 according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, the charge/discharge test system 40 executes a charge/discharge test on one or more charge/discharge devices 9.
  • the charge/discharge test system 40 includes a charge/discharge test device 12, a switching circuit 14, and a control unit 16.
  • the charge/discharge test device 12 has a bidirectional AC/DC converter 121 and a plurality of charge/discharge units, for example, a bidirectional DC/DC converter 122.
  • a bidirectional AC/DC converter is simply referred to as an AC/DC converter
  • the bidirectional DC/DC converter is simply referred to as a DC/DC converter.
  • the multiple bidirectional DC/DC converters 122 are each connected to multiple charge/discharge bodies 9 via a switching circuit 14, similar to the charge/discharge test device 12 in the first embodiment.
  • the switching circuit 14 can switch the combination of at least one bidirectional DC/DC converter 122 electrically connected to the charge/discharge body 9 (hereinafter, sometimes simply referred to as a combination of converters 122 or a converter combination).
  • the switching circuit 14 can, for example, switch the number (number of connections or number of parallel connections) of bidirectional DC/DC converters 122 electrically connected to one charge/discharge body 9.
  • the switching circuit 14 When controlling the switching circuit 14 to switch the converter combination for the charge/discharge body 9, particularly when switching the number of parallel connections of bidirectional DC/DC converters 122, the switching circuit 14, like the first embodiment, corrects the measurement values of the voltage and current measured by the measurement unit 13 of each bidirectional DC/DC converter 122 with a correction value for each converter combination.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a charge/discharge test system 42 according to the third embodiment. As shown in FIG 10, the charge/discharge test system 42 executes a charge/discharge test on one or more charge/discharge units 9.
  • the charge/discharge test device 12 includes a bidirectional AC/DC converter 121, a plurality of charge/discharge units, such as a bidirectional DC/DC converter 122, a switching circuit 14, and a control unit 16. Note that in FIG. 10, the bidirectional AC/DC converter is simply referred to as an AC/DC converter, and the bidirectional DC/DC converter is simply referred to as a DC/DC converter.
  • the multiple bidirectional DC/DC converters 122 are each connected to multiple charge/discharge bodies 9 via a switching circuit 14, similar to the charge/discharge test device 12 in the first embodiment.
  • the switching circuit 14 can switch the number of parallel bidirectional DC/DC converters 122 electrically connected to one charge/discharge unit 9.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a charge/discharge test system 50 according to the fourth embodiment. As shown in Fig. 11, the charge/discharge test system 50 uses a plurality of charge/discharge units 52 to perform a charge/discharge test on one charge/discharge body 9.
  • the charge/discharge body 9 according to the fourth embodiment is the same as the charge/discharge body 9 described in the first embodiment.
  • the charge/discharge test system 50 of the fourth embodiment includes a plurality of charge/discharge units 52 and a control unit 54.
  • the charge/discharge units 52 may be, for example, charge/discharge test devices or bidirectional DC/DC converters.
  • the charge/discharge units 52 are bidirectional DC/DC converters, a bidirectional AC/DC converter (not shown) is disposed between the AC power source and the bidirectional DC/DC converter, as shown in FIG. 9 or FIG. 10.
  • charge/discharge units 52 are provided, as indicated by the numbers in parentheses (1) to (4), and charge/discharge the same charge/discharge body 9 under the control of the control unit 54 described below.
  • the number of charge/discharge units 52 is not particularly limited as long as it is two or more.
  • each charge/discharge unit 52 is electrically connected to the AC power source 20 via the AC bus 18, as in the first embodiment.
  • a plurality of charge/discharge units 52 connected in parallel via the AC bus 18 are electrically connected to the AC power source 20.
  • the other end opposite to the one end of each charge/discharge unit 52 is electrically connected to the same charge/discharge body 9 via the DC bus 56.
  • a plurality of charge/discharge units 52 connected in parallel via the DC bus 56 are electrically connected to the same charge/discharge body 9.
  • Each charge/discharge unit 52 has basically the same configuration as the charge/discharge test device 12 of the first embodiment described above, and performs AC/DC conversion to convert the AC power input from the AC power source 20 via the AC bus 18 into DC power, and DC/DC conversion to step down the high voltage of this DC power, and then outputs the stepped-down DC power to the charge/discharge body 9 via the DC bus 56.
  • Each charge/discharge unit 52 also performs DC/DC conversion to boost the low voltage of the DC power input from the charge/discharge body 9 via the DC bus 56, and DC/AC conversion to convert the boosted DC power into AC power, and then regenerates the AC power to the AC power source 20 via the AC bus 18.
  • each charge/discharge unit 52 may perform only DC/DC conversion.
  • each charge/discharge unit 52 is electrically connected in parallel via a DC bus (not shown) to a bidirectional AC/DC converter that is electrically connected to the AC power source 20 via an AC bus 18.
  • One of the charge/discharge units 52 is a master unit 52-1 (also called a master converter), and the remaining charge/discharge units 52 are slave units 52-2 (also called slave converters).
  • the master unit 52-1 charges/discharges the charge/discharge body 9 according to a charge/discharge command D3A input from the control unit 54, and outputs a parallel signal D3B including an I (Input)/O (Output) signal and a current reference signal (analog signal) to each slave unit 52-2.
  • Each slave unit 52-2 charges/discharges the charge/discharge body 9 based on the parallel signal D3B input from the master unit 52-1.
  • the master unit 52-1 when the master unit 52-1 outputs a direct current of 480 A to the charge/discharge body 9, it issues a current output command of 120 A to itself, and outputs a parallel signal D3B to the remaining three slave units 52-2 to execute a current output of 120 A.
  • each charge/discharge unit 52 may not be divided into a master unit 52-1 and multiple slave units 52-2, and all charge/discharge units 52 may charge/discharge the charge/discharge body 9 in accordance with a charge/discharge command D3A input directly from the control unit 54.
  • each charge/discharge test device 12 of the first embodiment and each DC/DC converter 122 of the second and third embodiments may be divided into a master and a slave as in this embodiment.
  • each charge/discharge unit 52 employs a switching control method that controls the magnitude of the output current by switching a switching element such as an FET.
  • the control unit 54 may be a PLC, or a combination of a PLC and a PC or a terminal other than a PC, as in the control unit 16 of the first to third embodiments.
  • the control unit 54 is electrically connected to the master unit 52-1.
  • the control unit 54 outputs a charge/discharge command D3A to the master unit 52-1 according to the charge/discharge pattern of the charge/discharge unit 9 (including the amount of current to be charged/discharged to the charge/discharge unit 9) input in advance by the operator during the charge/discharge test of the charge/discharge unit 9.
  • the master unit 52-1 charges/discharges the charge/discharge unit 9 according to the charge/discharge command D3A
  • each slave unit 52-2 charges/discharges the charge/discharge unit 9 based on the parallel signal D3B input from the master unit 52-1.
  • the control unit 54 also outputs a switching synchronization signal SG to each charge/discharge unit 52, which controls the switching phase of each charge/discharge unit 52 (the switching element of each charge/discharge unit 52) of the switching control system. Specifically, the control unit 54 outputs the switching synchronization signal SG to the master unit 52-1, and the switching synchronization signal SG is output to each slave unit 52-2 via this master unit 52-1. This makes it possible to synchronize or shift the switching phase of each charge/discharge unit 52 based on the switching synchronization signal SG across each charge/discharge unit 52.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the problems that arise when each charge/discharge unit 52 of the switching control system charges and discharges the same charge/discharge body 9. Note that in FIG. 12, the AC bus 18 and AC power source 20 are omitted to avoid complicating the drawing.
  • the control unit 54 then controls the switching phase of each charge/discharge unit 52 so that the composite current ripple SRi is reduced.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the switching phase control of each charge/discharge unit 52 by the control unit 54. As shown in FIG. 13, the control unit 54 makes the switching phases of each charge/discharge unit 52 different from each other based on the switching synchronization signal SG.
  • the control unit 54 shifts the switching phase of each charge/discharge unit 52 by 360°/N.
  • N is a natural number equal to or greater than 2
  • the control unit 54 shifts the switching phase of each charge/discharge unit 52 by 360°/N.
  • phase of the current ripple Ri output from each charge/discharge unit 52 (each slave unit 52-2) indicated by parenthetical numbers (2) to (4) is shifted by 90°, 180°, and 270°, respectively, relative to the phase of the current ripple Ri output from the charge/discharge unit 52 (master unit 52-1) indicated by parenthetical number (1).
  • the composite current ripple SRi can be significantly reduced by shifting the switching phase of each charge/discharge unit 52 of the switching control method by 360°/N.
  • the switching phase of each charge/discharge unit 52 is shifted by 360°/N, but if the switching phases of each charge/discharge unit 52 are not aligned, the composite current ripple SRi can be reduced to a certain extent. Therefore, the magnitude of the shift in the switching phase of each charge/discharge unit 52 is not particularly limited, but the composite current ripple SRi can be reduced to the greatest extent by setting the shift amount to 360°/N as described in the second embodiment.
  • multiple charge/discharge units 52 are electrically connected in parallel to one charge/discharge body 9 via a DC bus 56, but multiple charge/discharge units 52 may be electrically connected in parallel to multiple charge/discharge bodies 9 via DC buses 56 (see symbol 3A in FIG. 3 above).
  • Fig. 14 is a schematic diagram of a charge/discharge test system 70 of the fifth embodiment.
  • the charge/discharge test system 70 of the fifth embodiment includes a plurality of charge/discharge units 72 and a control unit 74.
  • the charge/discharge units 72 may be, for example, charge/discharge test devices or bidirectional DC/DC converters.
  • a bidirectional AC/DC converter (not shown) is disposed between an AC power source and the bidirectional DC/DC converter, as shown in Fig. 9 or 10.
  • two charge/discharge units 72 are provided, as indicated by the parenthesized numbers (1) and (2), and charge/discharge two charge/discharge bodies 9 (a test charge/discharge body 9-1 and a spare charge/discharge body 9-2) under the control of a control unit 74 described below.
  • the number of charge/discharge units 72 may be three or more.
  • each charge/discharge unit 72 is electrically connected to the AC power source 20 via the AC bus 18, as in the first embodiment.
  • the other end of each charge/discharge unit 72, opposite to the one end, is electrically connected to the charge/discharge body 9 via a DC bus 76.
  • the other end of one of the charge/discharge units 72 is electrically connected to the test charge/discharge unit 9-1 described above via a DC bus 76, and the other end of the other charge/discharge unit 72 is electrically connected to the spare charge/discharge unit 9-2 described above via a DC bus 76.
  • the charge/discharge unit 72 electrically connected to the test charge/discharge unit 9-1 via the DC bus 76 will be appropriately referred to as the "unit under test 72-1," and the charge/discharge unit 72 electrically connected to the spare charge/discharge unit 9-2 via the DC bus 76 will be appropriately referred to as the "surplus unit 72-2.”
  • the test charge/discharge unit 9-1 may be electrically connected to the other ends of all of the charge/discharge units 72 via the DC bus 76.
  • Each charge/discharge unit 72 has basically the same configuration as the charge/discharge test device 12 of the first embodiment described above. Each charge/discharge unit 72 performs AC/DC conversion to convert the AC power input from the AC power source 20 via the AC bus 18 into DC power, and DC/DC conversion to reduce the high voltage of this DC power, and then outputs the reduced DC power to the charge/discharge body 9 (test charge/discharge body 9-1, spare charge/discharge body 9-2) via the DC bus 56.
  • each charge/discharge unit 72 performs DC/DC conversion to boost the low voltage of the DC power input from the charge/discharge body 9, and DC/AC conversion to convert the boosted DC power into AC power, and then regenerates the AC power to the AC power source 20 via the AC bus 18, or outputs it to another charge/discharge unit 72. Note that each charge/discharge unit 72 may perform only DC/DC conversion.
  • control unit 74 may be a PLC, or a combination of a PLC and a PC or a terminal other than a PC.
  • the control unit 54 is electrically connected to each charge/discharge unit 72.
  • the control unit 74 outputs a charge/discharge command to the unit under test 72-1 based on the charge/discharge pattern of the test charge/discharge unit 9-1 input in advance by the operator. This causes the unit under test 72-1 to charge/discharge the test charge/discharge unit 9-1 in accordance with the charge/discharge command.
  • control unit 74 when the control unit 74 is to charge the test charge/discharge unit 9-1, it causes the backup charge/discharge unit 9-2 to supply power to the test charge/discharge unit 9-1. As a result, the power output from the backup charge/discharge unit 9-2 via the DC bus 76 and the surplus unit 72-2 is charged to the test charge/discharge unit 9-1 via the AC bus 18, the unit under test 72-1, and the DC bus 76.
  • the control unit 74 causes charging by the standby charge/discharge unit 9-2.
  • the power output from the test charge/discharge unit 9-1 via the DC bus 76 and the unit under test 72-1 is charged to the standby charge/discharge unit 9-2 via the AC bus 18, the surplus unit 72-2, and the DC bus 76.
  • the control unit 74 synchronizes the switching control of the charging of the charging/discharging body 9 (test charging/discharging body 9-1 or spare charging/discharging body 9-2) by one of the two charging/discharging units 72 (unit under test 72-1 and surplus unit 72-2) with the switching control of the discharging of the charging/discharging body 9 (spare charging/discharging body 9-2 or test charging/discharging body 9-1) by the other one.
  • the control unit 74 synchronizes the switching control of the discharge of the standby charge/discharge unit 9-2 by the surplus unit 72-2 with the switching control of the charge of the test charge/discharge unit 9-1 by the unit under test 72-1.
  • This makes it possible to synchronize the output (discharge) of the current ripple Ri from the surplus unit 72-2 to the AC bus 18 side and the output (charge) of the current ripple Ri from the unit under test 72-1 to the DC bus 76 side.
  • This makes it possible to reduce the current ripple Ri (output current ripple) output from the surplus unit 72-2. By reducing this current ripple Ri, it is possible to reduce loss, reduce heat generation in the cable, and extend the life of the fuse.

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Abstract

充放電体（９）に対する充放電を行う複数の充放電試験装置（１２）と、１つ以上の充放電体（９）に対して１つ以上の充放電試験装置（１２）を電気的に接続する組み合わせを切替可能な切替回路（１４）と、切替回路（１４）を制御して組み合わせの切り替えを実行する制御部（１６）と、を備える。

Description

充放電試験システム
　本発明は、充放電体の充放電試験を実行する充放電試験システムに関する。
　近年、ハイブリット車、プラグインハイブリッド車、及び電気自動車が普及してきている。これらの車の普及には、安価な駆動用電池開発が鍵となっている。これらの電池は、携帯電池などのコンシューマ用とは異なり、一般に数ｋＷから数十ｋＷと大容量である。このため、電池の開発時及び量産試験時に行われる電池の充放電の電力が極めて大きくなる。今後、上述したタイプの車の普及が進むにつれて、その充放電の電力はさらに増大する。また、上述したタイプの車には多数の電池セルが組み合わせて用いられるため、多数の電池セルを並行して試験可能な充放電試験システムが求められる。
　充放電試験システムは、複数の充放電試験装置を備える。複数の充放電試験装置の一端には交流バスを介してＡＣ（Alternating Current）電源に電気的に接続され、複数の充放電試験装置の他端にはそれぞれ充放電試験対象の電池等の充放電体が電気的に接続されている。各充放電試験装置は、例えば双方向ＡＣ／ＤＣ（Direct Current）コンバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、により構成されており、充放電体への直流電力（直流電流）の充電と、充放電体からの直流電力（直流電流）の放電と、を含む充放電を制御する。
　また、充放電試験システムには、複数の充放電試験装置ごとに充放電体の電圧と充放電試験装置を流れる電流を計測する計測部が設けられている。
特開２０１２－１５４７９３号公報
　複数の充放電試験装置を備える充放電試験システムでは、例えば、１つの充放電体に対して電気的に接続する充放電ユニット（充放電試験装置又は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ等）の接続数を増やすことで、この充放電体に対して充放電可能な電流容量を増加させることが可能となる。一例として、１つの充放電試験装置が１２０Ａの電流を充放電体に対して充放電可能である場合に、１つの充放電体に対してＭ（Ｍは任意の自然数）個の充放電ユニットを電気的に接続することで、１つの充放電体に対して１２０Ａ×Ｍの電流容量で充放電可能になる。
　しかしながら、従来の充放電試験システムでは、充放電ユニットの接続数を変更するごとに、充放電ユニットと充放電体との接続関係を手動で変更し、上述の各計測部が計測する電圧及び電流の計測値を補正するための補正値が必要となり得る。そのため、充放電ユニットと充放電体との接続関係の変更作業や、補正値を求める補正作業に膨大な時間を要する。このため、従来の充放電試験システムでは、複数の充放電試験装置の中で同一の充放電体に対して電気的に接続する充放電ユニットの数を固定して使用、すなわち並列接続した状態で使用する複数の充放電ユニットを定めている。
　例えば、最大出力電流が１２０Ａの充放電ユニットを４つ［４ＣＨ（channel）］備える充放電試験システムにおいて、２ＣＨの充放電ユニットが互いに異なる充放電体に対して電気的に単独接続された状態でのみ使用されて、残りの２ＣＨの充放電ユニットは同一の充放電体に対して電気的に接続された状態で使用される。この場合、本来あれば、４ＣＨで１２０Ａ以下の充放電試験を実行可能であるが、４ＣＨの内の２ＣＨの充放電ユニットを並列接続しているため、最大３ＣＨまでの充放電試験に限定される。また、充放電ユニットの並列接続数が２つに固定されるため、充放電ユニットを４つ並列接続することで４８０Ａ（１２０Ａ×４ＣＨ）の電流容量で充放電試験が可能であるのに、２４０Ａ（１２０Ａ×２ＣＨ）までの容量電流による充放電試験に限定される。
　従って、補正作業に時間を要せずに同一の充放電体に対して電気的に接続する充放電ユニットの接続数を容易に変更できる充放電試験システムが望まれている。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、充放電体に対して電気的に接続する充放電ユニットの接続数を容易に変更可能な充放電試験システムを提供することを第１の目的とする。
　また、同一の充放電体に対して複数の充放電ユニットを電気的に接続して充放電試験を実行する場合には別の課題も生じる。
　具体的には、充放電試験システムには、ＦＥＴ（Field effect transistor）等のスイッチング素子をスイッチングさせるスイッチング制御により出力電流の大きさを制御するスイッチング制御方式を採用した充放電ユニットがよく用いられる。このスイッチング制御方式の充放電ユニットからは電流リップル（リップル電流ともいう）が出力される。
　従って、同一の充放電体に対して複数の充放電ユニットを電気的に並列接続した場合には複数の充放電ユニットごとに電流リップルが発生し、さらに各電流リップルが合成されてしまう。この場合には各電流リップルの位相（ピークの重なり）によっては大きな電流リップル（電流ノイズ）が合成されてしまう（図１２参照）。各充放電ユニットは独立して動作するが、各々の内部のスイッチング周波数は同じであるので、各電流リップルのピークが重なり合う可能性は高い。このため、例えば充放電ユニットが４ＣＨである場合には、電流リップルのピークが最大で４倍の大きさになるおそれがある。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電流リップルを低減可能な充放電試験システムを提供することを第２の目的とする。
　本発明の第１の目的を達成するための充放電試験システムは、充放電体に対する充放電を行う複数の充放電ユニットと、１つ以上の充放電体に対して１つ以上の充放電ユニットを電気的に接続する組み合わせを切替可能な切替回路と、切替回路を制御して組み合わせの切り替えを実行する制御部と、を備える。
　この充放電試験システムによれば、切替回路を制御して組み合わせの切り替えを自動で実行することができる。
　本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、切替回路が、同一の充放電体に対して１つ以上の充放電ユニットを電気的に接続する組み合わせに切替可能である。これにより、オペレータが組み合わせの切り替えを手動で行う必要がなくなる。
　本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、複数の充放電ユニットごとに設けられ、充放電体の電圧及び充放電ユニットを流れる電流の少なくとも一方を計測する計測部と、計測部の計測値を補正する補正値を、組み合わせごとに取得する補正値取得制御部と、補正値取得制御部が取得した組み合わせごとの補正値の中から切替回路の組み合わせに対応した補正値を選択し、選択した補正値に基づいて計測値を補正する補正部と、を備える。これにより、組み合わせごとの補正値を取得する補正作業の手間を大幅に減らすことができる。
　本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、複数の充放電ユニットの一端がバスを介して互いに電気的に接続されて、複数の充放電ユニットの他端が切替回路に接続され、制御部が、複数の充放電体に対して切替回路を介して電気的に接続されている複数の充放電ユニットを制御して、複数の充放電体の充放電を制御し、制御部が、放電を行う１つ以上の充放電体から切替回路及び充放電ユニットを介して出力された電力を、バス、１つ以上の充放電ユニット、及び切替回路を介して、充電可能な１つ以上の充放電体に充電させる。これにより、充放電試験システムの電力使用効率を向上させることができる。
　本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、切替回路の他端に接続されている複数の充放電体が、充放電試験の対象となる充放電体である試験充放電体と、試験充放電体とは異なる充放電体である予備充放電体と、をそれぞれ１つ以上含む場合において、制御部が、同一の予備充放電体に対して複数の充放電ユニットが電気的に接続される組み合わせに切替回路を切り替える。これにより、同一の予備充放電体に対して電気的に接続する充放電ユニットの接続数を増加させることで、この予備充放電体に対して充放電する電流量を大幅に増やすことができる。
　本発明の第２の目的を達成するための充放電試験システムは、同一の充放電体に対して並列接続された状態で同一の充放電体に対する充放電を行う複数の充放電ユニットであって、スイッチング制御方式により出力電流の大きさを制御する複数の充放電ユニットと、複数の充放電ユニットごとのスイッチングの位相を互いに異ならせる制御部と、を備える。
　この充放電試験システムによれば、各充放電ユニットからそれぞれ出力される電流リップルが互いに打ち消しあうことで、電流リップルを低減させることができる。
　本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、複数の充放電ユニットの数をＮ（Ｎは２以上の自然数）とした場合に、制御部が、複数の充放電ユニットごとのスイッチングの位相を３６０°／Ｎずつずらす。これにより、電流リップルを最も低減させることができる。
　本発明の他の態様に係る充放電試験システムにおいて、複数の充放電ユニットが、制御部から入力される同期信号に基づいてスイッチングの位相を互いに異ならせる。
　本発明の第１の目的を達成するための充放電試験システムは、充放電体に対して電気的に接続する１以上の充放電ユニットの組み合わせを変更可能にした場合の補正作業の手間を軽減可能である。
　本発明の第２の目的を達成するための充放電試験システムは、電流リップルを低減可能である。
第１実施形態の充放電試験システムの概略図である。 切替回路による任意の１つ以上の充放電試験装置と、任意の１つ以上の充放電体と、の電気的な接続の一例を説明するための説明図である。 切替回路による任意の１つ以上の充放電試験装置と、任意の１つ以上の充放電体と、の電気的な接続の一例を説明するための説明図である。 同一の充放電体に対して電気的に接続可能な１つ以上の充放電試験装置の組み合わせを示した説明図である。 補正作業の流れを示したフローチャートである。 充放電試験制御部による１つ以上の充放電体の充放電試験、及び補正部による計測部の計測値の補正を説明するための説明図である。 充放電試験システムによる予備充放電体を用いたエネルギーシェアリング（Energy Sharing：ＥＳ）を説明するための説明図である。 充放電試験システムによる予備充放電体を用いたＥＳを説明するための説明図である。 第２実施形態の充放電試験システムの概略図である。 第３実施形態の充放電試験システムの概略図である。 第４実施形態の充放電試験システムの概略図である。 スイッチング制御方式の各充放電試験装置により同一の充放電体に対して充放電を実行する場合の課題を説明するための説明図である。 制御部による各充放電試験装置のスイッチングの位相制御を説明するための説明図である。 第５実施形態の充放電試験システムの概略図である。
　［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態の充放電試験システム１０の概略図である。図１に示すように、充放電試験システム１０は、１つ以上の充放電体９に対する充放電試験を実行する。なお、充放電体９は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、及び全固体電池などの公知の各種二次電池（その他、電気二重層などの大容量キャパシタも含む電力蓄電可能なデバイス）である。
　充放電試験システム１０は、複数の充放電ユニット、例えば、充放電試験装置１２と、切替回路１４と、制御部１６と、を備える。
　充放電試験装置１２は、括弧付き数字（１）～（４）で示すように４つ設けられており、後述の制御部１６の制御の下、後述の切替回路１４を介して電気的に接続されている充放電体９の充放電を実行する。これにより、充放電試験システム１０は、最大で４つの充放電体９に対する充放電試験を並行して実行することができる。なお、充放電試験装置１２の数は２つ以上であれば特に限定はされない。
　各充放電試験装置１２の一端は、交流バス１８を介して、ＡＣ電源２０に電気的に接続されている。換言すると、ＡＣ電源２０に対して交流バス１８を介して各複数の充放電試験装置１２が電気的に接続されている。また、各充放電試験装置１２の一端とは反対側の他端は、それぞれ切替回路１４の互いに異なるポート１４ａに電気的に接続されている。
　各充放電試験装置１２は、図示は省略するが、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。各充放電試験装置１２は、ＡＣ電源２０から交流バス１８を介して入力された交流電力（交流電流）を直流電力（直流電流）に変換するＡＣ／ＤＣ変換と、この直流電力の高圧電圧を降圧するＤＣ／ＤＣ変換と、を実行した後、降圧後の直流電力を、切替回路１４を介して充放電体９へ出力する。また、充放電試験装置１２は、充放電体９から切替回路１４を介して入力された直流電力の低圧電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換と、昇圧後の直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換と、を実行した後、交流バス１８を介して交流電力をＡＣ電源２０に回生、或いは他の充放電試験装置１２へ出力する。
　各充放電試験装置１２には、計測部１３が設けられている。各計測部１３は、充放電試験装置１２に対して切替回路１４を介して電気的に接続されている充放電体９の電圧の大きさ、及び充放電試験装置１２を流れる電流の大きさの少なくともいずれか一方（本実施形態では両方）を公知の方法で計測し、電圧及び電流の計測値を制御部１６へ出力する。なお、各計測部１３が各充放電試験装置１２と別体で設けられていてもよい。
　なお、本実施形態では、各充放電試験装置１２が不図示の双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備える場合を例に挙げて説明したが、各充放電試験装置１２がコンバータとして双方向ＤＣ／ＤＣコンバータのみを備えるものであってもよい。この場合には、ＡＣ電源２０に対して交流バス１８を介して双方向ＡＣ／ＤＣコンバータを電気的に接続して、さらにこの双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して不図示の直流バスを介して各充放電試験装置１２を電気的に並列接続する。
　切替回路１４の一端側には複数のポート１４ａが設けられ、切替回路１４の一端とは反対の他端側には複数のポート１４ｂが設けられている。複数のポート１４ａにはそれぞれ充放電試験装置１２が電気的に接続可能である。また、複数のポート１４ｂにはそれぞれ充放電体９が電気的に接続可能である。これにより、切替回路１４には、各ポート１４ａに各充放電試験装置１２が電気的に接続され、各ポート１４ｂに各充放電体９が電気的に接続される。
　図２及び図３は、切替回路１４による任意の１つ以上の充放電試験装置１２と、任意の１つ以上の充放電体９と、の電気的な接続の一例を説明するための説明図である。切替回路１４は、後述の制御部１６の制御により、複数のポート１４ａと複数のポート１４ｂとを電気的に任意に接続できる。例えば、図２の符号２Ａから符号２Ｃに示すように、切替回路１４は、各ポート１４ａと各ポート１４ｂとを１対１で電気的に接続可能である。また、図３の符号３Ａから符号３Ｃに示すように、切替回路１４は、複数のポート１４ａと任意のポート１４ｂとを複数（多数）対１で電気的に接続可能である。複数のポート１４ａと任意のポート１４ｂとを複数（多数）対１で電気的に接続する場合、任意のポート１４ｂに接続された複数のポート１４ａにそれぞれ接続された充放電試験装置１２は、電気的に並列に接続される。以上のように、切替回路１４は、１つ以上の充放電体９と１つ以上の充放電試験装置１２とを電気的に任意に接続できる。
　また、切替回路１４は、充放電体９に対して電気的に接続する少なくとも１つの充放電試験装置１２の組み合わせ（以下、単に、充放電試験装置１２の組み合わせ又は装置組み合わせと称する場合もある）を切替可能である。切替回路１４は、例えば、１つの充放電体９に対して電気的に接続する並列接続された充放電試験装置１２の数（以下、単に接続数又は並列数という）を切替可能である。言い換えると、切替回路１４は、１つの充放電体９に対して接続する充放電試験装置１２の並列数を任意に増減させることができる（図３参照）。つまり、充放電試験システム１０は、切替回路１４によって並列数を変更することによって、充放電体９に対して充放電可能な電流容量を変更することができる。
　前述のように、切替回路１４を制御して、充放電体９に対する充放電試験装置１２の組み合わせを切り替える場合、特に、充放電試験装置１２の並列数を切り替える場合には、各充放電試験装置１２の計測部１３が計測する電圧及び電流の計測値を補正するための補正値が必要となる。充放電試験装置１２の組み合わせごとの補正値を求める補正作業（以下、単に「補正作業」という）は、例えば、充放電試験システム１０のメーカで予め実行される。なお、補正作業は校正作業とも称される。
　図１に戻って、制御部１６は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）のような公知の制御装置が用いられる。また、制御部１６として、ＰＬＣと、ＰＣ（Personal Computer）又はＰＣ以外の端末（携帯端末、タブレット端末等）と、を組み合わせたものを用いてもよい。
　制御部１６は、各充放電試験装置１２及び切替回路１４に対して電気的に接続されている。制御部１６は、充放電試験時には、オペレータにより予め入力された充放電体９の充放電パターンに従って、１つ以上の充放電試験装置１２と、切替回路１４と、を制御して１つ以上の充放電体９の充放電試験を実行する。また、制御部１６は、補正作業時には、各充放電試験装置１２及び切替回路１４を制御して、充放電試験装置１２の組み合わせごとの補正値を取得する。
　制御部１６は、補正値取得制御部３０、充放電試験制御部３２、及び補正部３４を含む。これら各部は、例えば、制御部１６が不図示の制御プログラムを実行することで実現されてもよいし、各機能を実行するための回路であってもよい。
　補正値取得制御部３０は補正作業を制御する。なお、補正値取得制御部３０は、例えば、切替回路１４の任意の１つのポート１４ｂに対して補正作業用の充放電体９ａ（充放電可能な電圧電流発生器を含む）を電気的に接続した状態で、補正作業を実行する。また、本実施形態の補正作業では、切替回路１４の４つのポート１４ａに対してそれぞれ充放電試験装置１２が電気的に接続されている、すなわち切替回路１４に対して４つの充放電試験装置１２が電気的に接続されているものとする。
　図４は、同一の充放電体９ａに対して電気的に接続可能な１つ以上の充放電試験装置１２の組み合わせ（装置組み合わせ）を示した説明図である。図４及び既述の図１に示すように、装置装置組み合わせのパターン数は、充放電試験システム１０に搭載される充放電試験装置１２の数により定まる。本実施形態では、充放電試験装置１２の数は４つであるため、充放電試験装置１２の組み合わせのパターン数は１０通りである。そして、補正値取得制御部３０は、装置組み合わせの切り替えを、全ての組み合わせについて順次実行する。
　具体的には補正値取得制御部３０は、装置組み合わせを示す組み合わせ指令信号Ｄ１を生成する処理と、この組み合わせ指令信号Ｄ１を切替回路１４及び対応する充放電試験装置１２に対して出力する処理と、を全ての装置組み合わせについて繰り返し実行する。なお、組み合わせ指令信号Ｄ１は、切替回路１４により充放電体９ａに対して複数の充放電試験装置１２を電気的に並列接続させる場合には、複数の充放電試験装置１２による同一の充放電体９ａの充放電を同時に実行させるための並列指令信号（同期信号等）を含む。
　切替回路１４は、補正値取得制御部３０から入力された組み合わせ指令信号Ｄ１で指定された装置組み合わせへの切り替えを実行する。また、補正値取得制御部３０から組み合わせ指令信号Ｄ１が入力された全ての充放電試験装置１２が、所定の補正値演算用の充放電パターンに従って充放電体９ａに対する充放電を実行する。これにより、装置組み合わせに対応した切替回路１４の切り替えと、装置組み合わせに対応した全ての充放電試験装置１２による充放電体９ａの充放電と、が繰り返し実行される。
　また、補正値取得制御部３０は、切替回路１４に対して装置組み合わせに対応した補正条件切替指令信号Ｄ２を出力する処理を、全ての組み合わせについて繰り返し実行する。補正条件切替指令信号Ｄ２は、装置組み合わせに対応した補正条件（オフセット調整時の出力回路のショート及び電圧補正時の極性切替等）を切り替える制御信号であり、装置組み合わせごとに定められている。切替回路１４は、補正値取得制御部３０から入力された補正条件切替指令信号Ｄ２に従って作動する。これにより、装置組み合わせに対応した切替回路１４の補正条件の切り替えが繰り返し実行される。
　さらに、補正値取得制御部３０は、装置組み合わせに対応した充放電試験装置１２による充放電体９ａの充放電が実行されるごとに、この充放電を実行する充放電試験装置１２の計測部１３からの電圧及び電流の計測値の取得と、取得した計測値に基づいた補正値の演算と、を繰り返し実行する。なお、補正値の具体的な演算方法については公知技術であるのでここでは具体的な説明は省略する。これにより、装置組み合わせごとの計測部１３の補正値が求められ、不図示の記憶部等に記憶される。
　図５は、補正作業の流れを示したフローチャートである。図５に示すように、充放電試験システム１０のメーカでは、切替回路１４の任意の１つのポート１４ｂに対して充放電体９ａを接続した後、不図示の操作部を操作して制御部１６に対して補正作業の開始操作を入力する（ステップＳ１）。
　制御部１６は補正作業の開始操作が入力されると、補正値取得制御部３０として機能する。補正値取得制御部３０は、全ての装置組み合わせの中で第１番目の装置組み合わせを示す組み合わせ指令信号Ｄ１を生成する処理と、この組み合わせ指令信号Ｄ１を切替回路１４及び対応する充放電試験装置１２に対して出力する処理と、を実行する（ステップＳ２）。また、補正値取得制御部３０は、第１番目の装置組み合わせに対応した補正条件切替指令信号Ｄ２を切替回路１４に対して出力する処理を実行する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２及びステップＳ３の順番は逆であっても或いは同時であってもよい。
　切替回路１４は、補正値取得制御部３０から入力された組み合わせ指令信号Ｄ１に基づいて、第１番目の装置組み合わせへの切り替えを実行する（ステップＳ４）。また、切替回路１４は、補正値取得制御部３０から入力された補正条件切替指令信号Ｄ２に従って第１番目の装置組み合わせに対応した切替回路１４の補正条件の切り替えを実行する（ステップＳ５）。
　切替回路１４の切り替え及び補正条件の切り替えが完了すると、第１番目の装置組み合わせに対応する全ての充放電試験装置１２が作動して、所定の補正値演算用の充放電パターンに従って充放電体９ａに対する充放電を実行する（ステップＳ６）。
　次いで、補正値取得制御部３０は、第１番目の装置組み合わせに対応した充放電試験装置１２による充放電体９ａの充放電が実行されている間、この充放電を実行する充放電試験装置１２の計測部１３からの電圧及び電流の計測値を取得する（ステップＳ７）。そして、補正値取得制御部３０は、取得した電圧及び電流の計測値に基づいて補正値を演算する（ステップＳ８）。これにより、第１番目の装置組み合わせに対応した補正値の取得が完了し、この補正値は補正値取得制御部３０によって不図示の記憶部に記憶される。
　以下、第２番目以降の全ての装置組み合わせについて、上述のステップＳ２からステップＳ８までの処理が繰り返し実行され、全ての装置組み合わせに対応した補正値の取得及び記憶が完了する（ステップＳ９）。この際に、切替回路１４の切り替え及び補正条件の切り替えを自動で実行することができるので、これらの切り替えをオペレータが手動で行う必要がなくなり、補正作業の手間を大幅に減らすことができる。その結果、従来のように、複数の充放電試験装置１２の中で、充放電体９に対して単独で電気的に接続するものと、充放電体９に対して並列で電気的に接続するものと、を固定して使用する必要がなくなる。これにより、充放電試験の対象の充放電体９の容量等に応じて充放電試験装置１２の接続数を任意に増減させることができるので、充放電体９に対して充放電可能な電流量を自在に変えることができる。
　なお、上記第１実施形態では、全ての装置組み合わせに対応した補正値を取得しているが、各充放電試験装置１２の種類が同一である場合には充放電試験装置１２の接続数のみを変えながら補正値の取得を行ってもよい。例えば第１実施形態では、充放電試験装置１２の接続数を１から４の間で変更可能であるので４種類の補正値が得られる。
　図６は、充放電試験制御部３２による１つ以上の充放電体９の充放電試験、及び補正部３４による計測部１３の計測値の補正を説明するための説明図である。
　図６に示すように、充放電試験制御部３２は、オペレータにより入力された充放電試験時の１以上の充放電試験装置１２と１つ以上の充放電体９との組み合わせに基づいて、切替回路１４の切り替えを実行する。そして、充放電試験制御部３２は、オペレータにより予め入力された充放電体９の充放電試験用の充放電パターンに基づいて、１つ以上の充放電試験装置１２を制御して１つ以上の充放電体９の充放電を制御する。
　この際に、充放電試験制御部３２は、複数の充放電体９の充放電制御を実行する場合には、複数の充放電体９の中で、１つ以上の充放電体９に対して充電を実行する充電タイミングと、他の１つ以上の充放電体９から放電を実行する放電タイミングと、を同期させる。これにより、充放電試験制御部３２は、１つ以上の充放電体９から放電された電力を他の１つ以上の充放電体９の充電に使用するエネルギーシェアリング（Energy Sharing：ＥＳ）を実行する。
　また、充放電試験制御部３２が、充電を実行する全ての充放電体９の充電に必要な電力である充電必要電力に対して、放電を実行する全ての充放電体９から放電される電力である放電電力が余剰になるか或いは不足するのかを判定する。そして、充放電試験制御部３２は、充電必要電力に対して放電電力の余剰が発生する場合には、上述のＥＳを実行する他に、放電電力の余剰分に相当する余剰電力を、１つ以上の充放電体９から切替回路１４及び１以上の充放電試験装置１２、及び交流バス１８を介してＡＣ電源２０に回生する（符号ＲＥ参照）。
　逆に充放電試験制御部３２は、充電必要電力に対して放電電力の不足が発生する場合には、上述のＥＳを実行する他に、放電電力の不足分に相当する不足電力を、ＡＣ電源２０から交流バス１８、１つ以上の充放電試験装置１２、及び切替回路１４を介して、１つ以上の充放電体９に充電させる（符号ＳＵ参照）。
　補正部３４は、充放電試験制御部３２による１つ以上の充放電体９の充放電試験が実行される場合に、切替回路１４を介して電気的に接続されている１つ以上の充放電試験装置１２と１つ以上の充放電体９との組み合わせに対応した補正値を不図示の記憶部から選択及び取得する。そして、補正部３４は、取得した補正値に基づいて、充放電試験中の全ての充放電試験装置１２の計測部１３が計測する電圧及び電流の計測値を補正する。なお、補正後の計測値は、充放電試験制御部３２による充放電制御に使用される。
　図７及び図８は、充放電試験システム１０による予備充放電体９－２を用いたＥＳを説明するための説明図である。図７及び図８に示すように、複数の充放電体９には、充放電試験の対象となる充放電体９である試験充放電体９－１と、充放電試験の対象外となる充放電体９である予備充放電体９－２とが、それぞれ１つ以上含まれる。そして、切替回路１４に対して試験充放電体９－１及び予備充放電体９－２をそれぞれ１つ以上電気的に接続してもよい。なお、図中では切替回路１４に対して１つの予備充放電体９－２を電気的に接続しているが、複数の予備充放電体９－２を電気的に接続してもよい。
　試験充放電体９－１と予備充放電体９－２とは、例えば、充放電試験の対象の充放電体９であるか否かという点において互いに異なるが、両者の種類は同一又は非同一のいずれでもよい。以下、予備充放電体９－２に対して切替回路１４を介して電気的に接続されている充放電試験装置１２を適宜「余剰ユニット１２Ａ」と称する。
　充放電試験制御部３２は、充放電試験で充電を実行する全ての試験充放電体９－１の充電に必要な充電必要電力と、放電を実行する全ての試験充放電体９－１から放電される電力である放電電力とを比較する。そして、充放電試験制御部３２は、充電必要電力に対する放電電力の余剰が発生する場合には、既述のＥＳを実行する他に、予備充放電体９－２による余剰電力の充電を実行する。
　具体的には充放電試験制御部３２は、１つ以上の充放電試験装置１２と１つ以上の余剰ユニット１２Ａとを制御して、１つ以上の予備充放電体９－２への余剰電力の充電を実行する。これにより、１つ以上の試験充放電体９－１から切替回路１４及び充放電試験装置１２を介して出力された余剰電力が、交流バス１８及び１つ以上の充放電試験装置１２、及び切替回路１４を介して、１つ以上の予備充放電体９－２に充電される（図８参照）。
　なお、余剰電力が、全ての予備充放電体９－２の充電可能容量を超過する場合には、この超過分に相当する超過電力がＡＣ電源２０に回生される（符号ＲＥ参照）。
　一方、充放電試験制御部３２は、充電必要電力に対する放電電力の不足が発生する場合には、既述のＥＳを実行する他に、予備充放電体９－２による電力の放電を実行する。具体的には充放電試験制御部３２は、１つ以上の充放電試験装置１２と１つ以上の余剰ユニット１２Ａとを制御して、１つ以上の予備充放電体９－２からの電力供給を実行する。これにより、１つ以上の予備充放電体９－２から切替回路１４及び余剰ユニット１２Ａを介して出力された電力が、交流バス１８、１つ以上の充放電試験装置１２、及び切替回路１４を介して、１つ以上の試験充放電体９－１に充電される（図７参照）。
　なお、全ての予備充放電体９－２から放電される電力のみで、充電必要電力に対する放電電力の不足分を補うことができない場合には、ＡＣ電源２０からの電力供給で補う（符号ＳＵ参照）。
　このように予備充放電体９－２に余剰電力を充電したり或いは予備充放電体９－２から電力供給を行ったりすることで、ＡＣ電源２０に回生する余剰電力とＡＣ電源２０から供給する電力とを最小限に抑えられる。その結果、充放電試験システム１０の電力使用効率を向上させることができる。
　また、第１実施形態の充放電試験システム１０では、既述の通り、切替回路１４を介して同一の充放電体９（試験充放電体９－１、予備充放電体９－２）に対して電気的に接続する充放電試験装置１２の接続数を任意に増減させることができる。このため、この充放電試験装置１２の接続数を増加させることで、予備充放電体９－２に対して充放電する電流量を大幅に増やすことができる。その結果、ＡＣ電源２０に回生する余剰電力、及びＡＣ電源２０からの電力供給を減らすことができるので、充放電試験システム１０の電力使用効率をより向上させることができる。また、複数の余剰ユニット１２Ａを同じ充放電パターンに従って並列制御することができるので、複数の余剰ユニット１２Ａを互いに異なる充放電パターンに従って独立制御する場合と比較して、制御の簡素化及び負荷低減が図れる。
　また逆に、ユーザの希望に応じて、同一の予備充放電体９－２に対する複数の余剰ユニット１２Ａの並列接続を解除して、切替回路１４に対して電気的に接続する予備充放電体９－２の数（チャンネル数）を増加させることもできる。
　以上のように第１実施形態の充放電試験システム１０では、１以上の充放電試験装置１２と１以上の充放電体９，９ａとの電気的接続を任意に切替可能な切替回路１４を設けることで、充放電体９，９ａに対して電気的に接続する１以上の充放電試験装置１２の組み合わせを変更可能にしつつ、補正作業の手間を大幅に減らすことができる。
　［第２実施形態］
　図９は、第２実施形態の充放電試験システム４０の概略図である。図９に示すように、充放電試験システム４０は、１つ以上の充放電体９に対する充放電試験を実行する。
　充放電試験システム４０は、充放電試験装置１２と、切替回路１４と、制御部１６と、を備える。
　充放電試験装置１２は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２１と、複数の充放電ユニット、例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２と、を有する。なお、図９中において、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータを単にＡＣ／ＤＣコンバータと記載し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを単にＤＣ／ＤＣコンバータと記載している。
　複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２は、それぞれ、第１実施形態における充放電試験装置１２と同様に、切替回路１４を介して複数の充放電体９に接続している。
　切替回路１４は、第１実施形態における充放電試験装置１２と同様に、充放電体９に対して電気的に接続する少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２の組み合わせ（以下、単に、コンバータ１２２の組み合わせ又はコンバータ組み合わせと称する場合もある）を切替可能である。切替回路１４は、例えば、１つの充放電体９に電気的に接続する並列接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２の数（接続数又は並列数）を切替可能である。切替回路１４を制御して、充放電体９に対するコンバータ組み合わせを切り替える場合、特に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２の並列数を切り替える場合、切替回路１４は、第１実施形態と同様に、各双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２の計測部１３が計測する電圧及び電流の計測値をコンバータ組み合わせごとの補正値により補正する。
　［第３実施形態］
　図１０は、第３実施形態の充放電試験システム４２の概略図である。図１０に示すように、充放電試験システム４２は、１つ以上の充放電体９に対する充放電試験を実行する。
　充放電試験装置１２は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ１２１と、複数の充放電ユニット、例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２と、切替回路１４と、制御部１６と、を備える。なお、図１０中において、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータを単にＡＣ／ＤＣコンバータと記載し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを単にＤＣ／ＤＣコンバータと記載している。
　複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２は、それぞれ、第１実施形態における充放電試験装置１２と同様に、切替回路１４を介して複数の充放電体９に接続している。
　切替回路１４は、第２実施形態と同様に、１つの充放電体９に電気的に接続する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２の並列数を切り替えることができる。
　［第４実施形態］
　図１１は、第４実施形態の充放電試験システム５０の概略図である。図１１に示すように、充放電試験システム５０は、複数の充放電ユニット５２を使用して１つの充放電体９の充放電試験を実行する。なお、第４実施形態の充放電体９は第１実施形態で説明した充放電体９と同じものである。
　第４実施形態の充放電試験システム５０は、複数の充放電ユニット５２と、制御部５４と、を備える。ここで、充放電ユニット５２は、例えば、充放電試験装置であってもよいし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。なお、充放電ユニット５２が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである場合、図９又は図１０に示すように、ＡＣ電源と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの間に、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）が配置される。
　充放電ユニット５２は、第１実施形態と同様に括弧付き数字（１）～（４）で示すように４つ設けられており、後述の制御部５４の制御の下、同一の充放電体９に対する充放電を実行する。なお、充放電ユニット５２の数は２以上であれば特に限定はされない。
　各充放電ユニット５２の一端は、上記第１実施形態と同様に交流バス１８を介してＡＣ電源２０に電気的に接続されている。換言すると、ＡＣ電源２０に対して交流バス１８を介して並列接続された複数の充放電ユニット５２が電気的に接続されている。また、各充放電ユニット５２の一端とは反対側の他端は、直流バス５６を介して、同一の充放電体９に対して電気的に接続されている。換言すると、同一の充放電体９に対して直流バス５６を介して並列接続された複数の充放電ユニット５２が電気的に接続されている。
　各充放電ユニット５２は、上記第１実施形態の充放電試験装置１２と基本的には同じ構成であり、ＡＣ電源２０から交流バス１８を介して入力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換と、この直流電力の高圧電圧を降圧するＤＣ／ＤＣ変換と、を実行した後、降圧後の直流電力を、直流バス５６を介して充放電体９へ出力する。また、各充放電ユニット５２は、充放電体９から直流バス５６を介して入力された直流電力の低圧電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換と、昇圧後の直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換と、を実行した後、交流バス１８を介して交流電力をＡＣ電源２０に回生する。
　なお、各充放電ユニット５２がＤＣ／ＤＣ変換のみを実行するものであってもよく、この場合にはＡＣ電源２０に対して交流バス１８を介して電気的に接続された双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに対して、不図示の直流バスを介して各充放電ユニット５２を電気的に並列接続する。
　各充放電ユニット５２のいずれか１つはマスターユニット５２－１（マスターコンバータとも称する）であり、各充放電ユニット５２の残りはスレーブユニット５２－２（スレーブコンバータとも称する）である。マスターユニット５２－１は、制御部５４から入力された充放電指令Ｄ３Ａに従って充放電体９に対する充放電を実行すると共に、各スレーブユニット５２－２に対してＩ(Input)／Ｏ(Output)信号及び電流リファレンス信号（アナログ信号）を含む並列信号Ｄ３Ｂを出力する。各スレーブユニット５２－２は、マスターユニット５２－１から入力された並列信号Ｄ３Ｂに基づいて充放電体９に対する充放電を実行する。例えば、マスターユニット５２－１は、充放電体９に対して４８０Ａの直流電流を出力する場合には、自身に対して１２０Ａの電流出力指令を出すと共に、残りの３つのスレーブユニット５２－２対して１２０Ａの電流出力を実行する旨の並列信号Ｄ３Ｂを出力する。
　なお、各充放電ユニット５２をマスターユニット５２－１と複数のスレーブユニット５２－２とに分けることなく、全ての充放電ユニット５２が制御部５４から直接入力された充放電指令Ｄ３Ａに従って充放電体９に対する充放電を実行してもよい。また、上記第１実施形態の各充放電試験装置１２と第２実施形態及び第３実施形態の各ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２とを本実施形態と同様にマスターとスレーブに分けてもよい。
　各充放電ユニット５２は、図示は省略するが、ＦＥＴ等のスイッチング素子をスイッチングさせるスイッチング制御により出力電流の大きさを制御するスイッチング制御方式を採用している。
　制御部５４は、第１実施形態乃至第３実施形態の制御部１６と同様に、ＰＬＣが用いられたり、或いはＰＬＣとＰＣ又はＰＣ以外の端末とを組み合わせたものが用いられたりする。制御部５４は、マスターユニット５２－１に対して電気的に接続されている。
　制御部５４は、充放電体９の充放電試験時にオペレータにより予め入力された充放電体９の充放電パターン（充放電体９に対して充放電する電流量を含む）に従って、マスターユニット５２－１に対して充放電指令Ｄ３Ａを出力する。これにより、マスターユニット５２－１が充放電指令Ｄ３Ａに従って充放電体９に対して充放電を実行すると共に、このマスターユニット５２－１から入力される並列信号Ｄ３Ｂに基づいて各スレーブユニット５２－２が充放電体９に対して充放電を実行する。すなわち、４つの充放電ユニット５２（マスターユニット５２－１、各スレーブユニット５２－２）により同一の充放電体９に対して同時に充放電させることができる。例えば、各充放電ユニット５２の最大出力電流が１２０Ａである場合には、各充放電ユニット５２により同一の充放電体９に対して４８０Ａ（＝１２０Ａ×４）の電流を充放電可能である。
　また、制御部５４は、スイッチング制御方式の各充放電ユニット５２（各充放電ユニット５２のスイッチング素子）のスイッチングの位相を制御するスイッチング同期信号ＳＧを各充放電ユニット５２に出力する。具体的には制御部５４がマスターユニット５２－１に対してスイッチング同期信号ＳＧを出力し、このマスターユニット５２－１を経由してスイッチング同期信号ＳＧが各スレーブユニット５２－２へ出力される。これにより、各充放電ユニット５２を跨るスイッチング同期信号ＳＧに基づいて、各充放電ユニット５２のスイッチングの位相の同期を実行したり或いは位相をずらしたりすることができる。
　図１２は、スイッチング制御方式の各充放電ユニット５２により同一の充放電体９に対して充放電を実行する場合の課題を説明するための説明図である。なお、図１２では図面の煩雑化を防止するために、交流バス１８及びＡＣ電源２０の図示は省略している。
　各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を同期させた場合には、各充放電ユニット５２からそれぞれ出力される電流リップルＲｉの位相が揃い易くなる。その結果、各充放電ユニット５２から出力される電流リップルＲｉが合成された場合に、各電流リップルＲｉのピークの重なりによってはピークの大きさが最大で４倍になる合成電流リップルＳＲｉ（電流ノイズ）が生成されてしまう。
　そこで、制御部５４は、合成電流リップルＳＲｉが低減されるように各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を制御する。
　図１３は、制御部５４による各充放電ユニット５２のスイッチングの位相制御を説明するための説明図である。図１３に示すように、制御部５４は、スイッチング同期信号ＳＧに基づいて各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を互いに異ならせる。
　具体的には制御部５４は、同一の充放電体９に対して直流バス５６を介して電気的に並列接続されている各充放電ユニット５２の数をＮ（Ｎは２以上の自然数）とした場合に、各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を３６０°／Ｎずつずらす。ここではＮ＝４であるため、各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を９０°ずつずらす。これにより、各充放電ユニット５２から出力される電流リップルＲｉの位相を９０°ずつずらすことができる。例えば、括弧付き数字（１）で示す充放電ユニット５２（マスターユニット５２－１）から出力される電流リップルＲｉの位相に対して、括弧付き数字（２）～（４）で示す各充放電ユニット５２（各スレーブユニット５２－２）から出力される電流リップルＲｉの位相がそれぞれ９０°、１８０°、２７０°ずれる。
　このように各充放電ユニット５２から出力される電流リップルＲｉの位相が互いにずれることで、各電流リップルＲｉのピークの位置がずれる。その結果、各充放電ユニット５２からそれぞれ出力される電流リップルＲｉが互いに打ち消しあうため、合成電流リップルＳＲｉが低減される。
　以上のように第４実施形態の充放電試験システム１０では、スイッチング制御方式の各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を３６０°／Ｎずつずらすことで、合成電流リップルＳＲｉを大幅に低減させることができる。
　なお、上記第４実施形態では、各充放電ユニット５２のスイッチングの位相を３６０°／Ｎずつずらしているが、各充放電ユニット５２のスイッチングの位相が揃っていなければ合成電流リップルＳＲｉをある程度は低減可能である。このため、各充放電ユニット５２のスイッチングの位相のずれ量の大きさは特に限定はされないが、第２実施形態で説明したようにずれ量を３６０°／Ｎに設定することで合成電流リップルＳＲｉを最も低減させることができる。
　また、上記第４実施形態の充放電試験システム１０では、１つの充放電体９に対して直流バス５６を介して複数の充放電ユニット５２を電気的に並列接続させているが、複数の充放電体９に対してそれぞれ直流バス５６を介して複数の充放電ユニット５２を電気的に並列接続させてもよい（上記図３の符号３Ａ参照）。
　［第５実施形態］
　図１４は、第５実施形態の充放電試験システム７０の概略図である。図１４に示すように、第５実施形態の充放電試験システム７０は、複数の充放電ユニット７２と、制御部７４と、を備える。ここで、充放電ユニット７２は、例えば、充放電試験装置であってもよいし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。なお、充放電ユニット７２が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである場合、図９又は図１０に示すように、ＡＣ電源と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの間に、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）が配置される。
　充放電ユニット７２は、第３実施形態では括弧付き数字（１）～（２）で示すように２つ設けられており、後述の制御部７４の制御の下、２つの充放電体９（試験充放電体９－１及び予備充放電体９－２）に対する充放電を実行する。なお、充放電ユニット７２の数は３つ以上であってもよい。
　各充放電ユニット７２の一端は、上記第１実施形態と同様に交流バス１８を介してＡＣ電源２０に電気的に接続されている。また、各充放電ユニット７２の一端とは反対側の他端は、直流バス７６を介して充放電体９に対して電気的に接続されている。
　ここで一方の充放電ユニット７２の他端には直流バス７６を介して既述の試験充放電体９－１が電気的に接続され、他方の充放電ユニット７２の他端には直流バス７６を介して既述の予備充放電体９－２が電気的に接続されている。以下、直流バス７６を介して試験充放電体９－１に電気的に接続されている充放電ユニット７２を適宜「試験中ユニット７２－１」と称し、直流バス７６を介して予備充放電体９－２に電気的に接続されている充放電ユニット７２を適宜「余剰ユニット７２－２」と称する。なお、全ての充放電ユニット７２の他端に直流バス７６を介して試験充放電体９－１を電気的に接続してもよい。
　各充放電ユニット７２は、上記第１実施形態の充放電試験装置１２と基本的には同じ構成である。各充放電ユニット７２は、ＡＣ電源２０から交流バス１８を介して入力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換と、この直流電力の高圧電圧を降圧するＤＣ／ＤＣ変換と、を実行した後、降圧後の直流電力を、直流バス５６を介して充放電体９（試験充放電体９－１、予備充放電体９－２）へ出力する。
　また、各充放電ユニット７２は、充放電体９から入力された直流電力の低圧電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換と、昇圧後の直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換と、を実行した後、交流バス１８を介して交流電力をＡＣ電源２０に回生、或いは他の充放電ユニット７２へ出力する。なお、各充放電ユニット７２がＤＣ／ＤＣ変換のみを実行するものであってもよい。
　制御部７４は、上記各実施形態と同様に、ＰＬＣが用いられたり、或いはＰＬＣとＰＣ又はＰＣ以外の端末とを組み合わせたものが用いられたりする。制御部５４は、各充放電ユニット７２に対して電気的に接続されている。
　制御部７４は、オペレータにより予め入力された試験充放電体９－１の充放電パターンに基づいて、試験中ユニット７２－１に対して充放電指令を出力する。これにより、試験中ユニット７２－１が充放電指令に従って試験充放電体９－１に対して充放電を実行する。
　この際に制御部７４は、試験充放電体９－１の充電を実行する場合には、試験充放電体９－１に対する予備充放電体９－２からの電力供給を実行させる。これにより、予備充放電体９－２から直流バス７６及び余剰ユニット７２－２を介して出力された電力が、交流バス１８、試験中ユニット７２－１、及び直流バス７６を介して試験充放電体９－１に充電される。
　また逆に制御部７４は、試験充放電体９－１の放電を実行する場合には、予備充放電体９－２による充電を実行させる。これにより、試験充放電体９－１から直流バス７６及び試験中ユニット７２－１を介して出力された電力が、交流バス１８、余剰ユニット７２－２及び直流バス７６を介して予備充放電体９－２に充電される。これにより、ＡＣ電源２０からの電力供給を減らしたり、ＡＣ電源２０に回生する余剰電力を減らしたりすることができるので、充放電試験システム７０の電力使用効率を向上させることができる。
　制御部７４は、２つの充放電ユニット７２（試験中ユニット７２－１及び余剰ユニット７２－２）のいずれか一方による充放電体９（試験充放電体９－１又は予備充放電体９－２）の充電のスイッチング制御と、いずれか他方による充放電体９（予備充放電体９－２又は試験充放電体９－１）の放電のスイッチングの制御と、を同期させる。
　例えば図１４に示した例では、制御部７４は、余剰ユニット７２－２による予備充放電体９－２の放電のスイッチング制御と、試験中ユニット７２－１による試験充放電体９－１の充電のスイッチング制御と、を同期する。これにより、余剰ユニット７２－２から交流バス１８側への電流リップルＲｉの出力（放電）と、試験中ユニット７２－１から直流バス７６側への電流リップルＲｉの出力（充電）と、を同期することができる。そのため、余剰ユニット７２－２から出力された電流リップルＲｉ（出力電流リップル）を低減することができる。この電流リップルＲｉを低減することで、ロス低減、ケーブル発熱低減、及びヒューズの長寿命化を実現することが可能である。
　［その他］
　上記各実施形態を適宜組み合わせ実行してもよい。
　９…充放電体、９－１…試験充放電体、９－２…予備充放電体、９ａ…充放電体、１０…充放電試験システム、１２…充放電試験装置、１２Ａ…余剰ユニット、１３…計測部、１４…切替回路、１４ａ…ポート、１４ｂ…ポート、１６…制御部、１８…交流バス、２０…ＡＣ電源、３０…補正値取得制御部、３２…充放電試験制御部、３４…補正部、４０…充放電試験システム、４２…充放電試験システム、５０…充放電試験システム、５２…充放電ユニット、５２－１…マスターユニット、５２－２…スレーブユニット、５４…制御部、５６…直流バス、７０…充放電試験システム、７２…充放電ユニット、７２－１…試験中ユニット、７２－２…余剰ユニット、７４…制御部、７６…直流バス、１２１…双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、１２２…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｄ１…組み合わせ指令信号、Ｄ２…補正条件切替指令信号、Ｄ３…充放電指令、Ｄ３Ａ…充放電指令、Ｄ３Ｂ…並列信号、Ｒｉ…電流リップル、ＳＧ…スイッチング同期信号、ＳＲｉ…合成電流リップル

Claims (8)

  1. 　充放電体に対する充放電を行う複数の充放電ユニットと、
    　１つ以上の前記充放電体に対して１つ以上の前記充放電ユニットを電気的に接続する組み合わせを切替可能な切替回路と、
    　前記切替回路を制御して前記組み合わせの切り替えを実行する制御部と、
    　を備える充放電試験システム。
  2. 　前記切替回路が、同一の前記充放電体に対して１つ以上の前記充放電ユニットを電気的に接続する組み合わせに切替可能である請求項１に記載の充放電試験システム。
  3. 　複数の前記充放電ユニットごとに設けられ、前記充放電体の電圧及び前記充放電ユニットを流れる電流の少なくとも一方を計測する計測部と、
    　前記計測部の計測値を補正する補正値を、前記組み合わせごとに取得する補正値取得制御部と、
    　前記補正値取得制御部が取得した前記組み合わせごとの前記補正値の中から前記切替回路の前記組み合わせに対応した前記補正値を選択し、選択した前記補正値に基づいて前記計測値を補正する補正部と、
    　を備える請求項１又は２に記載の充放電試験システム。
  4. 　複数の前記充放電ユニットの一端がバスを介して互いに電気的に接続されて、複数の前記充放電ユニットの他端が前記切替回路に接続され、
    　前記制御部が、複数の前記充放電体に対して前記切替回路を介して電気的に接続されている複数の前記充放電ユニットを制御して、複数の前記充放電体の充放電を制御し、
    　前記制御部が、放電を行う１つ以上の前記充放電体から前記切替回路及び前記充放電ユニットを介して出力された電力を、前記バス、１つ以上の前記充放電ユニット、及び前記切替回路を介して、充電可能な１つ以上の前記充放電体に充電させる請求項１又は２に記載の充放電試験システム。
  5. 　前記切替回路の他端に接続されている複数の前記充放電体が、充放電試験の対象となる前記充放電体である試験充放電体と、前記試験充放電体とは異なる前記充放電体である予備充放電体と、をそれぞれ１つ以上含む場合において、前記制御部が、同一の前記予備充放電体に対して複数の前記充放電ユニットが電気的に接続される前記組み合わせに前記切替回路を切り替える請求項４に記載の充放電試験システム。
  6. 　同一の充放電体に対して並列接続された状態で前記同一の充放電体に対する充放電を行う複数の充放電ユニットであって、スイッチング制御方式により出力電流の大きさを制御する複数の充放電ユニットと、
    　複数の前記充放電ユニットごとのスイッチングの位相を互いに異ならせる制御部と、
    　を備える充放電試験システム。
  7. 　複数の前記充放電ユニットの数をＮ（Ｎは２以上の自然数）とした場合に、前記制御部が、複数の前記充放電ユニットごとの前記スイッチングの位相を３６０°／Ｎずつずらす請求項６に記載の充放電試験システム。
  8. 　複数の前記充放電ユニットが、前記制御部から入力される同期信号に基づいて前記スイッチングの位相を互いに異ならせる請求項６又は７に記載の充放電試験システム。
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