特許 6159809 エネルギー貯蔵装置用の試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6159809

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】エネルギー貯蔵装置用の試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/36 20060101AFI20170626BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170626BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20170626BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/36 A

   H02J7/00 Q

   H02J7/02 H

【請求項の数】12

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-535067(P2015-535067)

(86)(22)【出願日】2013年11月11日

(65)【公表番号】特表2015-537193(P2015-537193A)

(43)【公表日】2015年12月24日

(86)【国際出願番号】EP2013073504

(87)【国際公開番号】WO2014076033

(87)【国際公開日】20140522

【審査請求日】2015年4月7日

(31)【優先権主張番号】A50513/2012

(32)【優先日】2012年11月14日

(33)【優先権主張国】AT

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】398055255

【氏名又は名称】アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100173521

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 淳司

(74)【代理人】

【識別番号】100153419

【弁理士】

【氏名又は名称】清田 栄章

(72)【発明者】

【氏名】シプファー・ゴットフリート

(72)【発明者】

【氏名】プロシャート・ギュンター

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１６０６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５４７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２７６６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００７４９４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のエネルギー貯蔵装置ユニットを有する少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置モジュールと、入力側で１つの電源装置（３）に接続されていて且つ出力側で少なくとも１つの絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）に接続されている１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）とを備えるエネルギー貯蔵装置用の試験装置であって、
前記絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の出力部が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）に接続されていて、前記セルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の出力部が、前記試験装置（１）の出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）として外側へ導かれている当該試験装置において、
複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）が、前記１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）の出力部に並列に接続されていて、各モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）に接続されていて、
前記複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の複数の出力部が、複数のスイッチ（ＳＭ）を介して直列に接続可能であることを特徴とする試験装置。

【請求項2】

複数のエネルギー貯蔵装置ユニットを有する少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置モジュールと、入力側で１つの電源装置（３）に接続されていて且つ出力側で少なくとも１つの絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）に接続されている１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）とを備えるエネルギー貯蔵装置用の試験装置であって、
前記絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の出力部が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）に接続されていて、前記セルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の出力部が、前記試験装置（１）の出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）として外側へ導かれている当該試験装置において、
前記複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の複数の出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）が、複数のスイッチ（ＳＺ）を介して直列に接続可能であること、
前記複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の複数の出力部が、１つのスイッチ（Ｓ２）を介して前記試験装置（１）の複数の出力部（Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−）として外側へ導かれていることを特徴とする試験装置。

【請求項3】

前記複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の複数の出力部が、１つのスイッチ（Ｓ２）を介して前記試験装置（１）の複数の出力部（Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−）として外側へ導かれていることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。

【請求項4】

直列に接続された前記複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の複数の出力部が、１つのスイッチ（Ｓ３）を介して前記試験装置（１）の複数の出力部（Ａ_Ｚ１＋，Ａ_Ｚ１−．．．Ａ_Ｚｘ＋，Ａ_Ｚｘ−）として外側へ導かれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の試験装置。

【請求項5】

前記１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）の出力部が、１つのスイッチ（Ｓ１）を介して前記試験装置（１）の出力部（Ａ_Ｅ＋，Ａ_Ｅ−）として外側へ導かれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験装置。

【請求項6】

少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置ユニットを有する少なくとも１つのエネルギー貯蔵モジュールから構成されるエネルギー貯蔵装置の試験又はフォーメーションのための、請求項１〜５のいずれか１項に記載の試験装置（１）の使用において、
前記エネルギー貯蔵装置モジュールの少なくとも１つの前記エネルギー貯蔵装置ユニットが、１つのセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の１つの出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）に接続されていることを特徴とする使用。

【請求項7】

前記エネルギー貯蔵装置の少なくとも２つのエネルギー貯蔵装置ユニットが、直列に接続されていて、各エネルギー貯蔵装置ユニットが、１つのセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の１つの出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の使用。

【請求項8】

２つの前記エネルギー貯蔵装置が、１つのスイッチ（ＳＢ_１１．．．ＳＢ_ｎｍ）を介して互いに接続されていることを特徴とする請求項７に記載の使用。

【請求項9】

少なくとも２つのエネルギー貯蔵装置モジュールが、直列に接続されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の使用。

【請求項10】

１つのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の複数の出力部（Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−）が、直列に接続された対応する複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の直列に接続された複数の出力部（Ａ_Ｚ１＋，Ａ_Ｚ１−．．．Ａ_Ｚｘ＋，Ａ_Ｚｘ−）に接続されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の使用。

【請求項11】

前記複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）は、遮断されていること特徴とする請求項１０に記載の使用。

【請求項12】

少なくとも１つのセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）が、１つの負荷電流を生成すること特徴とする請求項１０に記載の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

対象とする本発明は、複数のエネルギー貯蔵装置ユニットを有する少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置モジュールと入力側で１つの電源装置に接続されている１つのＡＣ／ＤＣ変換器とを備えるエネルギー貯蔵装置用の試験装置に関し、試験システム及びフォーメーションシステム内でのこのような試験装置の使用に関する。

【背景技術】

【0002】

大部分の現在のセルテスターは、効率の悪い充電用リニアレギュレータと一緒に動作し、全ての放電エネルギーを熱に変換する。これにより、高いコストが、高性能な冷却システムに対して発生し、高いエネルギーコストが、製造時と、例えば、フォーメーション、品質試験、耐久試験、エミュレーション等のための、バッテリーの試験時とに発生する。

【0003】

稀に、回生可能なスイッチコンバータも、セルテスターに使用される。当該スイッチコンバータは、コストがかかり、高価であり、効率が悪い。何故なら、当該スイッチコンバータは、非常に高い電圧比を呈する必要があるからである、例えば３Ｖから４００Ｖに昇圧する必要があるからである。例えば国際公開第９７／０７３８５号パンフレットが、バッテリーを試験するためのスイッチコンバータを開示する。この国際公開第９７／０７３８５号パンフレットでは、複数の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが、１つのＡＣ／ＤＣコンバータに接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第９７／０７３８５号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記対象とする本発明の課題は、効率が良く、安価で且つ同時に柔軟に使用可能な又は構成可能な試験装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の：
複数のエネルギー貯蔵装置ユニットを有する少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置モジュールと、入力側で１つの電源装置（３）に接続されていて且つ出力側で少なくとも１つの絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）に接続されている１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）とを備えるエネルギー貯蔵装置用の試験装置であって、
前記絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の出力部が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）に接続されていて、前記セルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の出力部が、前記試験装置（１）の出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）として外側へ導かれている当該試験装置において、
複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）が、前記１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）の出力部に並列に接続されていて、各モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）に接続されていて、
前記複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の複数の出力部が、複数のスイッチ（ＳＭ）を介して直列に接続可能であることによって解決される。
さらに、この課題は、請求項２に記載の：
複数のエネルギー貯蔵装置ユニットを有する少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置モジュールと、入力側で１つの電源装置（３）に接続されていて且つ出力側で少なくとも１つの絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）に接続されている１つのＡＣ／ＤＣ変換器（２）とを備えるエネルギー貯蔵装置用の試験装置であって、
前記絶縁型双方向モジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の出力部が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）に接続されていて、前記セルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の出力部が、前記試験装置（１）の出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）として外側へ導かれている当該試験装置において、
前記複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器（６_１１．．．６_ｎｍ）の複数の出力部（Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−）が、複数のスイッチ（ＳＺ）を介して直列に接続可能であること、
前記複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器（５_１．．．５_ｎ）の複数の出力部が、１つのスイッチ（Ｓ２）を介して前記試験装置（１）の複数の出力部（Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−）として外側へ導かれていることによって解決される。
複数の絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器を用いた前記試験装置のこの階層構造によって、前記試験装置が、極めて柔軟に構成され得る。特に、様々な構造レベルが、当該階層構造によって可能である。したがって、個々のエネルギー貯蔵装置ユニットから個々のエネルギー貯蔵装置モジュールまで及び全てのエネルギー貯蔵装置が、前記試験装置の内部構造を変更する必要なしに試験され得るか又は組み合わされ得る。すなわち、当該構造は、制御可能な複数のスイッチによって非常に簡単に変更され得る。

【0007】

基本的に、変換器の効率は、知られているように、より高い出力ほど且つより高い電圧状態ほどより良好である。上記試験装置の存在する階層構造では、ＡＣ／ＤＣ変換器が、９２％以下の効率を有し、モジュールＤＣ／ＤＣ変換器が、８５％以下の効率を有し、セルＤＣ／ＤＣ変換器が、７５％以下の効率を有する。それ故に、試験及びエミュレーションのためのエネルギーを、常にそれが可能である時に、最も上位の変換器段（ＡＣ／ＤＣ変換器）によって提供することが試みられる。このことは、当該構造に基づいて可能である。多くの試験の場合に対して、特にバッテリー用の試験システム及びエミュレーションシステムとして使用する場合に、全てのエネルギー貯蔵ユニット（例えば、バッテリーセル）が、長い期間にわたって同じ目標値によって試験される。例えば、充電サイクル時に、全てのエネルギー貯蔵装置ユニットが、全てのＣＣ相（定電流）を最も上位の変換器段（ＡＣ／ＤＣ変換器）を介して供給され得る。ＣＶ相（定電圧）に移行したときに初めて、モジュールＤＣ／ＤＣ変換器又はセルＤＣ／ＤＣ変換器が作動する。したがって、９２−７５％＝１７％だけ大きい効率が、一般に５０％より長い試験期間に対して得られる。それ故に、本発明の試験装置は、最良の効率で処理できることも可能にする。

【0008】

上記試験又はフォーメーション（化成）のため、エネルギー貯蔵装置モジュールのエネルギー貯蔵装置ユニットが、セルＤＣ／ＤＣ変換器の出力部に簡単に接続される。したがって、プリセット可能な充電電流が、セルＤＣ／ＤＣ変換器のレベル上のエネルギー貯蔵装置ユニットに通電され得る。

【0009】

モジュールＤＣ／ＤＣ変換器の出力部が、直列に接続された対応するセルＤＣ／ＤＣ変換器の直列に接続された出力部に接続されているときに、単方向のセルＤＣ／ＤＣ変換器の使用時にも放電され得る。さらに、全てのセルＤＣ／ＤＣ変換器が遮断されることによって、全てのエネルギー貯蔵装置ユニットが放電され得る。しかし、対応するモジュールＤＣ／ＤＣ変換器の電流が、セルＤＣ／ＤＣ変換器の電流によって重畳されることによって、任意の負荷電流が、個々のエネルギー貯蔵装置ユニットに通電されてもよい。

【0010】

複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器が、上記１つのＡＣ／ＤＣ変換器の出力部に並列に接続されていて、各モジュールＤＣ／ＤＣ変換器が、並列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器に接続されている場合、より多数のエネルギー貯蔵装置が試験及び組み合わせ（化成）され得る。したがって、１つのエネルギー貯蔵装置の任意の構造レベル及び構成が試験又は組み合わせされ得る。このことは、試験装置の柔軟性を高める。

【0011】

複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器の複数の出力部が、複数のスイッチを介して直列に接続可能である場合、互いに接続された複数のエネルギー貯蔵装置から構成される複数のエネルギー貯蔵装置も、全体として高い効率で組み合わせされ得る。

【0012】

１つのスイッチを介して複数のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器の複数の出力部を付設することによって、試験装置が、例えば、バッテリー管理システム用の入力部として又は個々のエネルギー貯蔵装置モジュールを全体として試験又は組み合わせるためにモジュールレベル上でも接触され得る。

【0013】

１つのＡＣ／ＤＣ変換器の出力部が、１つのスイッチを介して試験装置の出力部として外側へ導かれている場合、当該試験装置は、バッテリー管理システム用の入力部として又は個々のエネルギー貯蔵装置モジュールを全体として試験又は組み合わせるためにエネルギー貯蔵装置上でも接触され得る。

【0014】

複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器の複数の出力部が、複数のスイッチを介して直列に接続可能であるか、及び／又は、直列に接続された複数のセルＤＣ／ＤＣ変換器の複数の出力部が、１つのスイッチを介して試験装置の複数の出力部として外側へ導かれている場合、当該試験装置の柔軟性がさらに高められ得る。

【0015】

以下に、対象とする本発明を、例示的に、概略的に且つ限定してない好適な本発明の構成を示す図１ａ、ｂ〜３ａ、ｂを参照して詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1a】本発明の試験装置の左側を示す。

【図1b】本発明の試験装置の右側を示す。

【図2a】複数のバッテリーセルを試験又は組み合わせるための試験装置の使用形態の左側を示す。

【図2b】複数のバッテリーセルを試験又は組み合わせるための試験装置の使用形態の右側を示す。

【図3a】複数のバッテリーセルを試験又は組み合わせるための試験装置の使用形態の左側を示す。

【図3b】複数のバッテリーセルを試験又は組み合わせるための試験装置の使用形態の右側を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

電気エネルギー貯蔵装置用の本発明の試験装置１は、入力側の双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２を有する。このＡＣ／ＤＣ変換器２は、入力端子４を介して電源装置３、例えば４００ＶＡＣの電圧源に接続され得る。複数（少なくとも１つ）のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎが、当該ＡＣ／ＤＣ変換器２の直流出力部、例えば４００ＶＤＣの出力部に並列に接続されている。これらのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎは、商業的に入手可能な絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣ変換器として構成されている。これらのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎは、当該ＡＣ／ＤＣ変換器２の高電圧のＤＣ出力を或るＤＣ電圧、例えば１２ＶＤＣ又は４８ＶＤＣに変換する。このＤＣ電圧は、例えばバッテリーセル又は燃料電池のような複数のエネルギー貯蔵装置ユニットから構成される例えばバッテリーモジュール又は燃料電池モジュールのようなエネルギー貯蔵装置モジュールの電圧範囲に相当する。これらのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの出力部が、複数のスイッチＳＭを介して直列にも接続され得る。したがって、これらのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎが、絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器として構成されているので、当該直列の構成は可能である。

【0018】

複数（少なくとも１つ）のセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍが、モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの出力部に並列に接続されている。これらのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍは、商業的に入手可能な絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器として構成されている。しかし、これらのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍは、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器としても構成され得る。これらのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍは、対応するモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎのＤＣ出力を或るＤＣ電圧、例えばバッテリーモジュールのバッテリーセルの０．５ＶＤＣ〜５．５ＶＤＣに変換する。このＤＣ電圧は、エネルギー貯蔵装置モジュールのエネルギー貯蔵装置ユニットの電圧範囲に相当する。これらのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの出力部が、スイッチＳＺを介して直列にも接続され得る。したがって、これらのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍが、絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器として接続されているので、当該直列の構成は可能である。

【0019】

試験装置１の出力部としては、エネルギー貯蔵装置レベル上では、ＡＣ／ＤＣ変換器２の出力部Ａ_Ｅ＋，Ａ_Ｅ−が外側へ導かれ得て電気接触され得、エネルギー貯蔵装置モジュールレベル上では、モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの出力部Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−と、セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの出力部Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−とが外側へ導かれ得て電気接触され得る。同様に、好ましくは、直列に接続可能なセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの最初及び最後の出力部Ａ_Ｚ１＋，Ａ_Ｚ１−．．．Ａ_Ｚｘ＋，Ａ_Ｚｘ−がそれぞれ、図１ａ、ｂに示されたように外側へ導かれている。

【0020】

ＡＣ／ＤＣ変換器２の出力部Ａ_Ｅ＋，Ａ_Ｅ−は、スイッチＳ１によって起動され得る。モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの出力部Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−は、スイッチＳ２によって起動され得る。直列に接続可能なセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの出力部Ａ_Ｚ１＋，Ａ_Ｚ１−．．．Ａ_Ｚｘ＋，Ａ_Ｚｘ−、すなわち実質的には直列に接続されたセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの最初及び最後の出力部は、スイッチＳ３によって起動され得る。

【0021】

当該全体の構成では、本発明の試験装置１は、例えば、８個のモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_８が１つのＡＣ／ＤＣ変換器２に接続されていて、それぞれ１２個のセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_８１２がこれらのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_８に接続されている当該ＡＣ／ＤＣ変換器２を有する。したがって、９６個に及ぶエネルギー貯蔵装置ユニット、又はそれぞれ１２個のエネルギー貯蔵装置ユニットに対する８個に及ぶエネルギー貯蔵装置モジュールが、試験又は組み合わ（化成）され得る。当然に、その他のさらに多い構成も可能である。

【0022】

この場合、ＡＣ／ＤＣ変換器２、モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎ及びセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍが、要求にしたがって制御装置１０によって制御される。この制御装置１０は、試験装置１内にも組み込まれ得る。また、この制御装置１０は、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＭ，ＳＺの開閉を制御できる。この制御装置１０から試験装置１の個々の構成要素までの制御線２０が、見やすさの理由から図１ａ、ｂに記載されていないか又は示唆だけされている。

【0023】

以下に、本発明の試験装置１の機能を、電気エネルギー貯蔵装置用の試験システム及びフォーメーションシステムとしての具体的な実施の形態に基づいて詳しく説明する。

【0024】

図２ａ、ｂによる例では、バッテリーパック７を試験又は組み合わせるため、本発明の試験装置１が、それぞれｍ個のバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍに対するｎ個のバッテリーモジュール８_１．．．８_ｎから構成されるバッテリーパック７に接続される。各バッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍが、当該試験装置１のセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの出力部Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−に接続されている。ここでは、当該バッテリーモジュール８_１．．．８_ｎが、直列に接続されているのではなくて、各モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_８が、それぞれ１つのバッテリーモジュール８_１．．．８_ｎに接続されている。このため、スイッチＳ２が閉じられていて、当該モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_８間の接続が、スイッチＳＭによって開かれている。したがって、各バッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍが、（セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの電圧容量及び電流容量内の）任意の負荷電流（充電電流／放電電流）をプリセットされ得、個々のバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍが、異なって充電又は放電され得る。したがって、バッテリーパック７、個々のバッテリーモジュール８又は個々のバッテリーセル９が試験され得る。バッテリーパック又はバッテリーモジュールの代わりに、別のエネルギー貯蔵装置モジュール又はエネルギー貯蔵装置セルも試験され得る。各バッテリーセル９又は各バッテリーモジュール８が、周知のバッテリー管理システム１１（ＢＭＳ）にも接続され得る。セル又はモジュールの実際値を検出し、処理できるようにするため、このバッテリー管理システムは、制御装置１０にも接続され得る。

【0025】

単方向のセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍを使用する場合は、図２ａ、ｂのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_ｎに基づいて説明されるように、エネルギー貯蔵装置モジュールレベル上だけで放電され得る。当該モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_ｎの当該セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍに接続されているバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍを放電するため、スイッチＳＺ及びスイッチＳ２，Ｓ３が閉じられる。これにより、当該セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの出力部が、直列に接続されていて、これらの出力部Ａ_Ｚｘ＋，Ａ_Ｚｘ−を介して当該モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_ｎの出力部Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−に接続されている。このとき、当該モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_ｎが、放電電流をバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍに通電し、当該セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍが遮断される。したがって、これらのバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍが、同じ放電電流で一緒に放電される。１つ（又は複数）のバッテリーセル９_ｎ１．．．９_ｎｍが、放電されるべきでないときに、対応するセルＤＣ／ＤＣ変換器６_ｎ１．．．６_ｎｍが、当該バッテリーセル９_ｎ１．．．９_ｎｍに作用する正反対の充電電流を生成することによって、当該モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_ｎの放電電流が、当該対応するセルＤＣ／ＤＣ変換器６_ｎ１．．．６_ｎｍによって補償され得る。

【0026】

セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍと、これに対応するモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_ｎとの協働によって、上記のように、各バッテリーセル９_ｎ１．．．９_ｎｍが、任意の負荷電流によって試験又は組み合わされ得る。特に、１つのモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの電流が、１つのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの任意の電流によって重畳され得る。これにより、このモジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの電流が、エネルギー貯蔵装置ユニットレベル上で増幅され得る。

【0027】

スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳＺが開かれている場合は、安全超低電圧より下にある電圧だけが、セルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍの出力部Ａ_１＋，Ａ_１−．．．Ａ_ｘ＋，Ａ_ｘ−及びＡ_Ｚ１＋，Ａ_Ｚ１−．．．Ａ_Ｚｘ＋，Ａ_Ｚｘ−と、モジュールＤＣ／ＤＣ変換器５_１．．．５_ｎの出力部Ａ_Ｍ１＋，Ａ_Ｍ１−．．．Ａ_Ｍｎ＋，Ａ_Ｍｎ−とに出力される。これにより、この場合、接触に対する保護が、完全に省略され得る。特に、このことは、複数のエネルギー貯蔵装置のフォーメーション時に有益である。

【0028】

この場合、複数のバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍが、直列に接続されたこれらのバッテリーセル９_１１．．．９_ｎｍ間の複数のスイッチＳＢ_１１．．．ＳＢ_ｎｍによって個別に接続又は遮断されてもよい。この場合、これらのＳＢ_１１．．．ＳＢ_ｎｍは、制御装置１０によっても制御され得る。

【0029】

したがって、１つのセルＤＣ／ＤＣ変換器６_１１．．．６_ｎｍが、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器として構成されている場合、エネルギー貯蔵装置ユニット（バッテリーセル）上でも放電され得る。

【0030】

図３ａ、ｂは、複数のスイッチＳＢ_１１．．．ＳＢ_４４を介してそれぞれ直列に接続されたそれぞれ４つのバッテリーセル９_１１．．．９_４４に対する４つのバッテリーモジュール８_１．．．８_４（エネルギー貯蔵装置モジュール）から構成される１つのバッテリーパック７（エネルギー貯蔵装置）を有する試験システム内の試験装置１の使用形態を示す。当該個々のバッテリーモジュール８_１．．．８_４が、複数のスイッチＳ４によって直列に接続されている。さらに、スイッチＳ１が、エネルギー貯蔵装置レベル上で閉じられていて、スイッチＳ２が、エネルギー貯蔵装置モジュールレベル上で開かれている。この場合、ＡＣ／ＤＣ変換器２が、入力側のＡＣ／ＤＣ変換２１と、このＡＣ／ＤＣ変換器２１に接続されているＤＣ／ＤＣ変換器２２とによって２段式に構成されている。

【符号の説明】

【0031】

１ 試験装置
２ ＡＣ／ＤＣ変換器
３ 電源装置
４ 入力端子
５_１〜５_ｎ モジュールＤＣ／ＤＣ変換器
６_１１〜６_ｎｍ セルＤＣ／ＤＣ変換器
７ バッテリーパック
８_１〜８_ｎ バッテリーモジュール
９_１１〜９_ｎｍ バッテリーセル
１０ 制御装置
１１ バッテリー管理システム
２０ 制御線
２１ ＡＣ／ＤＣ変換器
２２ ＤＣ／ＤＣ変換器
ＳＭ スイッチ
ＳＺ スイッチ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スイッチ

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】