JP7423672B2 - 充放電検査装置および充放電検査方法 - Google Patents
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Description
当該試験装置は、一方の入出力端子に充放電可能な第1のバッテリが接続され、他方の入出力端子に充放電可能な第2のバッテリが接続され、電圧の昇降圧機能を有する双方向DC-DCコンバータと、第1のバッテリ及び第2のバッテリのうち少なくとも一方に電力を供給する充電器と、第1のバッテリの電流及び電圧ならびに第2のバッテリの電流及び電圧に基づいて、第1のバッテリと第2のバッテリとの間で充放電を行う第1の指令と、第1のバッテリ、第2のバッテリ、及び双方向DC-DCコンバータで発生する損失分以上の電力を供給する第2の指令とを生成し、第1の指令を双方向DC-DCコンバータに与え、第2の指令を充電器に与える充放電制御部と、第1のバッテリの電流及び電圧に基づいて第1のバッテリの劣化度を評価する評価部と、を備えている。また、当該試験装置の充放電制御部は、第1のバッテリを充電するための第2のバッテリの放電電力が不足している場合、損失分及び放電電力の不足分を補償する第2の指令を生成することが開示されている。
当該充放電試験システムは、双方向DC-DCコンバータを制御して、双方向DC-DCコンバータによる試料に対する充放電を制御する制御装置を備えており、当該制御装置は、複数の双方向DC-DCコンバータにそれぞれ接続される複数の試料の充放電パターンに応じて、複数の双方向DC-DCコンバータを制御し、複数の試料の充放電パターンは、複数の双方向DC-DCコンバータから双方向AC-DCコンバータに供給される回生電力が最小化されるようスケジュールされている。
これにより、バッテリの出力電圧が閾値(第1の電圧値)以下である場合、第2の双方向コンバータは電力をバッテリへ供給し、バッテリの出力電圧が閾値(第2の電圧値)以上である場合、第2の双方向コンバータはバッテリから回生された電力を電源へ供給する。
これにより、複数の第1の双方向コンバータにそれぞれ、検査対象である二次電池が接続される。
これにより、第2の双方向コンバータは、バッテリの出力電圧が閾値(第1の電圧値)以下である場合はバッテリの出力電圧が第1の電圧値となるように動作し、バッテリの出力電圧が閾値(第2の電圧値)以上である場合はバッテリの出力電圧が第2の電圧値となるように動作する。
これにより、端末からの取得要求に応じて第1の双方向コンバータおよび第2の双方向コンバータの電圧情報および/または電流情報が取得され、端末からの設定要求に応じて第2の双方向コンバータの第1の電圧値および/または第2の電圧値の設定変更が行われる。
図1は、本発明の実施の形態に係る充放電検査装置の概略構成図である。図1に示すように、充放電検査装置1は、第1の双方向コンバータ10、バッテリ20、電源PSおよび第2の双方向コンバータ30を有する。
また、充放電検査装置1は、第1の双方向コンバータ10および第2の双方向コンバータ30と相互に通信可能な端末40を有する。具体的には、端末40はコントローラ41を介して、第1の双方向コンバータ10および第2の双方向コンバータ30と相互に通信することができる。端末40は例えば、充放電検査時において充放電検査装置1の利用者が使用するパソコンやタブレットなどである。
例えば、端末40から第1の電圧値V1または第2の電圧値V2の値が指定された設定要求が送信された場合、当該設定要求を受信した第2の双方向コンバータ30は、記憶領域に記憶されている第1の電圧値V1または第2の電圧値V2の値を指定された値に設定(更新)する。
図2は、バッテリ20の出力電圧の推移を示す説明図である。また、図3は領域1に示す領域1における充放電検査装置の動作を示す説明図、図4は領域2における充放電検査装置の動作を示す説明図、図5は領域3における充放電検査装置の動作を示す説明図、図6は領域4における充放電検査装置の動作を示す説明図である。
以下、各図面を参照して充放電検査装置1の動作を説明する。
領域1:充電試験において、「第1の電圧値V1<バッテリ電圧<第2の電圧値V2」で、かつバッテリ電圧が下がっている(放電している)状態
領域2:充電試験において、「第1の電圧値V1≧バッテリ電圧」の状態
領域3:放電試験において、「第1の電圧値V1<バッテリ電圧<第2の電圧値V2」で、かつバッテリ電圧が上がっている(充電している)状態
領域4:放電試験において、「バッテリ電圧≧第2の電圧値V2」の状態
そのため、領域1の場合、第2の双方向コンバータ30は動作していない(電力授受を行っていない)。
そうすると、バッテリ20から第1の双方向コンバータ10へ供給される電力が不足するため、図4に示すように電源PS、第2の双方向コンバータ30からバッテリ20へ電力が供給される。ここで、第2の双方向コンバータ30は、バッテリ20の出力電圧が第1の電圧値V1となるように電源PSからの電力をバッテリ20へ供給する。そのため、バッテリ20は電圧を維持することができる。
そうすると、第1の双方向コンバータ10からバッテリ20へ過剰に電力が供給されるため、図6に示すように第2の双方向コンバータ30はバッテリ20から回生された電力を電源PSへ供給する。ここで、第2の双方向コンバータ30は、バッテリ20の出力電圧が第2の電圧値V2となるようにバッテリ20から回生された電力を電源PSへ供給する。
さらに、バッテリ20の出力電圧が第1の電圧値V1以上、第2の電圧値V2以下である場合、第2の双方向コンバータ30は電力の供給を行わないため電力損失が少なく、最適な電力効率を実現することができる。
電源(AC電源)PS:100~200V
第2の双方向コンバータ30:300~400V
第1の双方向コンバータ10:3~10V
のように、電圧変換を行うことができる(図1,2参照)。
第1の双方向コンバータ10は、例えばリチウムイオン電池の場合は3~4V、ニッケル水素電池の場合は7~10Vなど、検査対象である二次電池の種類に応じてその出力電圧が調整される。
図7は、図1の第2の双方向コンバータの構成を示す図であり、(A)は概略構成図、(B)はPID制御のブロック図である。図7(A)に示すように、第2の双方向コンバータ30は、バッテリ電圧を取得(計測)する計測部301と、計測部301により取得されたバッテリ電圧値に基づいて動作する制御部302を有する。
図8は、本発明の別の実施の形態に係る充放電検査装置の概略構成図である。充放電検査装置1bは充放電検査装置1(図1参照)の構成に加えて、双方向DC-DCコンバータ31を有する。なお、充放電検査装置1と共通する構成については、図1に示す符号と同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
10,10a,10b,10c 第1の双方向コンバータ
11,11a,11b,11c 二次電池
20 バッテリ
30 第2の双方向コンバータ
301 計測部
302 制御部
31 双方向DC-DCコンバータ
40 端末
41 コントローラ
V1 第1の電圧値
V2 第2の電圧値
PS 電源
Claims (6)
- 一方の入出力端子が検査対象の二次電池に接続され、前記二次電池を充放電する第1の双方向コンバータと、
前記第1の双方向コンバータの他方の入出力端子に接続されるバッテリと、
前記バッテリと並列に接続される電源および第2の双方向コンバータと、
を有し、
前記第2の双方向コンバータは、前記バッテリの出力電圧を取得して、取得された前記バッテリの出力電圧が第1の電圧値以下である場合は前記電源からの電力を前記バッテリへ供給し、
取得された前記バッテリの出力電圧が前記第1の電圧値よりも大きい第2の電圧値以上である場合は前記バッテリから回生された電力を前記電源へ供給し、
取得された前記バッテリの出力電圧が前記第1の電圧値よりも大きく前記第2の電圧値未満である場合は前記バッテリおよび前記電源へ電力の供給を行わない充放電検査装置であり、
さらに、前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータと相互に通信可能な端末であり、
前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータに対して、前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータの入出力電圧情報および/または入出力電流情報の取得要求と、
前記第2の双方向コンバータに対して、前記第1の電圧値および/または前記第2の電圧値の設定要求と、
を送信し得る端末を有し、
前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータは、前記端末から送信された前記取得要求に応じて、前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータの入出力電圧情報および/または入出力電流情報を返信し、
前記第2の双方向コンバータは、前記端末から送信された前記設定要求に応じて、前記第1の電圧値および/または前記第2の電圧値を当該設定要求で指定された値に設定する充放電検査装置。 - 複数の前記第1の双方向コンバータを有する請求項1に記載の充放電検査装置。
- 前記第2の双方向コンバータは、
前記バッテリの充電方向に電流が流れる制御を行うことにより、前記バッテリの出力電圧が前記第1の電圧値となるように前記電源からの電力を前記バッテリへ供給し、
前記バッテリの放電方向に電流が流れる制御を行うことにより、前記バッテリの出力電圧が前記第2の電圧値となるように前記バッテリから回生された電力を前記電源へ供給する、請求項1または2に記載の充放電検査装置。 - 前記第2の双方向コンバータと、前記バッテリとの間に接続される双方向DC-DCコンバータを有する請求項1~3のいずれか1項に記載の充放電検査装置。
- 前記第1の双方向コンバータは双方向DC-DCコンバータであり、
前記第2の双方向コンバータは双方向AC-DCコンバータまたは双方向DC-DCコンバータである、請求項1~4のいずれか1項に記載の充放電検査装置。 - 一方の入出力端子が検査対象の二次電池に接続され、前記二次電池を充放電する第1の双方向コンバータと、
前記第1の双方向コンバータの他方の入出力端子に接続されるバッテリと、
前記バッテリと並列に接続される電源および第2の双方向コンバータと、
前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータと相互に通信可能な端末と、を用いる充放電検査方法であり、
前記第2の双方向コンバータにより前記バッテリの出力電圧を取得し、
取得された前記バッテリの出力電圧が第1の電圧値以下である場合は、前記第2の双方向コンバータを、前記電源からの電力を前記バッテリへ供給するように動作させ、
取得された前記バッテリの出力電圧が第2の電圧値以上である場合は、前記第2の双方向コンバータを、前記バッテリから回生された電力を前記電源へ供給するように動作させ、
取得された前記バッテリの出力電圧が前記第1の電圧値よりも大きく前記第2の電圧値未満である場合は前記バッテリおよび前記電源へ電力の供給を行わないように動作させ、
さらに、前記端末により、前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータに対して、前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータの入出力電圧情報および/または入出力電流情報の取得要求と、前記第2の双方向コンバータに対して、前記第1の電圧値および/または前記第2の電圧値の設定要求と、を送信し、
前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータにより、前記端末から送信された前記取得要求に応じて、前記第1の双方向コンバータおよび前記第2の双方向コンバータの入出力電圧情報および/または入出力電流情報を返信し、
前記第2の双方向コンバータにより、前記端末から送信された前記設定要求に応じて、前記第1の電圧値および/または前記第2の電圧値を当該設定要求で指定された値に設定する充放電検査方法。
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