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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022095502
(43)【公開日】2022-06-28
(54)【発明の名称】充放電試験装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20220621BHJP
H01M 10/42 20060101ALI20220621BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20220621BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20220621BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220621BHJP
G05F 1/56 20060101ALI20220621BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 H
H01M10/42 P
H01M10/48 P
H01M10/44 P
H02J7/00 Q
G05F1/56 310W
G05F1/56 310K
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020208863
(22)【出願日】2020-12-16
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】595098011
【氏名又は名称】東洋システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】冨澤 豊
(72)【発明者】
【氏名】庄司 秀樹
【テーマコード（参考）】
5G503
5H030
5H430
5H730
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CA01
5G503EA09
5G503GB03
5H030AS18
5H030BB01
5H030BB21
5H030FF42
5H030FF43
5H030FF44
5H030FF52
5H430BB01
5H430BB09
5H430BB11
5H430CC01
5H430CC05
5H430EE02
5H430EE12
5H430GG08
5H430GG17
5H730AS01
5H730AS17
5H730BB11
5H730DD03
5H730DD16
5H730FD31
5H730FG01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高出力型又は低出力型の二次電池に対して精度の高い充放電特性の評価を行うことが可能な充放電試験装置を提供する。
【解決手段】充放電試験装置１００は、第１の接続点ｎ１１で縦続に接続された第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、第２の接続点ｎ２で縦続に接続された第３及び第４のスイッチ素子Ｑ３、Ｑ４とを含むブリッジ回路と、モード信号が第１のモードを示す場合には、第１及び第４のスイッチ素子と第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオンオフさせるように第１～第４のスイッチ素子を制御し、モード信号が第２のモードを示す場合には、第３のスイッチ素子をオフ状態、第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には第１のスイッチ素子、放電時には第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上の電圧が上下に変化するアナログ電圧により、流す電流を上下に変化させるアナログ出力制御を施す制御部と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】充放電試験装置１００は、第１の接続点ｎ１１で縦続に接続された第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、第２の接続点ｎ２で縦続に接続された第３及び第４のスイッチ素子Ｑ３、Ｑ４とを含むブリッジ回路と、モード信号が第１のモードを示す場合には、第１及び第４のスイッチ素子と第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオンオフさせるように第１～第４のスイッチ素子を制御し、モード信号が第２のモードを示す場合には、第３のスイッチ素子をオフ状態、第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には第１のスイッチ素子、放電時には第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上の電圧が上下に変化するアナログ電圧により、流す電流を上下に変化させるアナログ出力制御を施す制御部と、を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二次電池に対して充放電試験を行う充放電試験装置であって、
前記二次電池の両端を接続する第１及び第２の出力端子と、
第１の接続点を介して互いに縦続に接続されている第１及び第２のスイッチ素子と、第２の接続点を介して互いに縦続に接続されている第３及び第４のスイッチ素子と、が電源ライン及び接地ライン間において並列に接続されているブリッジ回路と、
シャント抵抗及び第１のインダクタを含み、前記第１の接続点から前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子を経由して前記第２の接続点に到る充放電電流路と、
前記第１及び第２の出力端子間に接続されたコンデンサと、
第１又は第２のモードを指定するモード信号を受け、前記モード信号に基づき前記第１～第４のスイッチ素子を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第１及び第４のスイッチ素子と、前記第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオン及びオフさせるように前記第１～第４のスイッチ素子を制御し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子をオフ状態、前記第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には前記第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には前記第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を連続的に上下に変化させる制御を施すことを特徴とする充放電試験装置。
前記二次電池の両端を接続する第１及び第２の出力端子と、
第１の接続点を介して互いに縦続に接続されている第１及び第２のスイッチ素子と、第２の接続点を介して互いに縦続に接続されている第３及び第４のスイッチ素子と、が電源ライン及び接地ライン間において並列に接続されているブリッジ回路と、
シャント抵抗及び第１のインダクタを含み、前記第１の接続点から前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子を経由して前記第２の接続点に到る充放電電流路と、
前記第１及び第２の出力端子間に接続されたコンデンサと、
第１又は第２のモードを指定するモード信号を受け、前記モード信号に基づき前記第１～第４のスイッチ素子を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第１及び第４のスイッチ素子と、前記第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオン及びオフさせるように前記第１～第４のスイッチ素子を制御し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子をオフ状態、前記第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には前記第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には前記第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を連続的に上下に変化させる制御を施すことを特徴とする充放電試験装置。
【請求項2】
前記第１のインダクタは前記充放電電流路中の前記第１の接続点及び前記第１の出力端子間に接続されており、
前記充放電電流路は、前記第２の接続点及び前記第２の出力端子間に接続されている第２のインダクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
前記充放電電流路は、前記第２の接続点及び前記第２の出力端子間に接続されている第２のインダクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
【請求項3】
前記第１及び第２のスイッチ素子はトランジスタであり、
前記制御部は、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第１のスイッチ素子又は前記第２のスイッチ素子のしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号を前記第１及び第２のスイッチ素子の制御端子に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電試験装置。
前記制御部は、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第１のスイッチ素子又は前記第２のスイッチ素子のしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号を前記第１及び第２のスイッチ素子の制御端子に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電試験装置。
【請求項4】
前記第１のインダクタの両端に接続された第１の短絡スイッチと、
前記第２のインダクタの両端に接続された第２の短絡スイッチと、を含み、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチを共にオフ状態に設定し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第１のインダクタの両端を短絡させると共に前記第２のインダクタの両端を短絡させることを特徴とする請求項２に記載の充放電試験装置。
前記第２のインダクタの両端に接続された第２の短絡スイッチと、を含み、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチを共にオフ状態に設定し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第１のインダクタの両端を短絡させると共に前記第２のインダクタの両端を短絡させることを特徴とする請求項２に記載の充放電試験装置。
【請求項5】
前記第１～第４のスイッチ素子の各々は、第１及び第２の信号端を有し、自身の制御端子に供給された制御信号に応じた電流を前記第１及び第２の信号端間に流すトランジスタであり、
前記第１のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第２のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第１の接続点に接続されており、前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第２の接続点に接続されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１に記載の充放電試験装置。
前記第１のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第２のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第１の接続点に接続されており、前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第２の接続点に接続されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１に記載の充放電試験装置。
【請求項6】
前記第１及び第３のスイッチ素子各々の前記第１の信号端に前記電源ラインが接続されており、前記第４のスイッチ素子の前記第２の信号端に前記接地ラインが接続されており、
前記接地ラインに正極端子が接続されている直流電源と、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記接地ラインと接続し、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記直流電源の負極端子に接続するセレクタと、を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の充放電試験装置。
前記接地ラインに正極端子が接続されている直流電源と、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記接地ラインと接続し、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記直流電源の負極端子に接続するセレクタと、を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の充放電試験装置。
【請求項7】
前記直流電源は、前記第２のスイッチ素子のオン抵抗値、第1のインダクタの抵抗値、前記シャント抵抗の抵抗値及び配線抵抗の抵抗値に伴う電圧降下分に、所定のマージン電圧を加えた電圧値を有する直流電圧を生成することを特徴とする請求項６に記載の充放電試験装置。
【請求項8】
前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端及び前記第２の信号端に接続された第３の短絡スイッチを含み、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第３の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端及び前記第２の信号端間を短絡させることを特徴とする請求項５～７のいずれか１に記載の充放電試験装置。
前記制御部は、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第３の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端及び前記第２の信号端間を短絡させることを特徴とする請求項５～７のいずれか１に記載の充放電試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池を充放電させて試験する充放電試験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
４つのスイッチ素子によって構成されたブリッジ回路を含む電力変換装置を用いて、二次電池の充放電特性を測定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【0003】
当該電力変換装置は、互いに縦続に接続された第１及び第２のスイッチ素子と、互いに縦続に接続された第３及び第４のスイッチ素子と、が高電位ライン及び接地ライン間に並列に接続されてなるブリッジ回路、インダクタ、及び平滑用のコンデンサを含む。インダクタは、その一端が第１及び第２のスイッチ素子同士の接続点に接続されており、他端が第１の出力点に接続されている。第３及び第４のスイッチ素子同士の接続点には第２の出力点が接続されており、当該第１及び第２の出力点間に平滑用のコンデンサが接続されている。尚、当該インダクタとは別に、その一端が第３及び第４のスイッチ素子同士の接続点に接続されており、他端が第２の出力点に接続されている第２のインダクタが設けられている場合もある。
【0004】
ここで、充放電特性の測定対象となる二次電池の正極を第１の出力点に接続し、負極を第２の出力点に接続した状態で、先ず、第１及び第４のスイッチ素子をオン状態、第２及び第３のスイッチ素子をオフ状態に設定する。これにより、第１のスイッチ素子、インダクタ、第４のスイッチ素子からなる電流路を介して二次電池に充電電流が供給され、当該二次電池が充電状態となる。その後、第１及び第４のスイッチ素子をオフ状態、第２及び第３のスイッチ素子をオン状態に切り替えると、当該二次電池が放電し、第３のスイッチ素子、インダクタ、第２のスイッチ素子からなる電流路を介して放電電流が流れる。
【0005】
つまり、当該電力変換装置を用いて二次電池の充放電特性の試験を行う場合、上記したように第１～第４のスイッチ素子のオン・オフ状態を交互に切り替える（スイッチング方式と称する）ことで、試験対象となる二次電池を繰り返し充放電させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１３－２４３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記した電力変換装置によるスイッチング方式を採用した二次電池の充放電特性試験では、充電電流又は放電電流を検出し、この検出した充電電流又は放電電流に基づき、試験対象の二次電池の充放電特性を評価する。
【0008】
ところで、スイッチング方式によって二次電池を充放電させると、その充電電流及び放電電流に、スイッチング動作に起因するリップルやノイズが重畳される。
【0009】
この際、例えば電気自動車のバッテリ等の高出力型の二次電池を試験対象とした場合には、充電電流又は放電電流の大きさに占めるリップルやノイズの割合は微量となるので、検出した充電電流又は放電電流に基づき正当な評価を行うことができる。
【0010】
しかしながら、例えば携帯型の情報機器用の低出力型の二次電池を試験対象とした場合には、高出力型の二次電池を試験対象とした場合に比べて、充電電流又は放電電流の大きさに占めるリップル又はノイズの割合が高くなる。
【0011】
よって、低出力型の二次電池を試験対象とした場合には、スイッチング動作に伴うリップルやノイズに起因して、充放電特性の評価結果の信頼性が低くなるという問題があった。
【0012】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高出力型及び低出力型のいずれの二次電池に対しても、信頼性の高い充放電特性の評価を行うことが可能な充放電試験装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明に係る充放電試験装置は、二次電池に対して充放電試験を行う充放電試験装置であって、前記二次電池の両端を接続する第１及び第２の出力端子と、第１の接続点を介して互いに縦続に接続されている第１及び第２のスイッチ素子と、第２の接続点を介して互いに縦続に接続されている第３及び第４のスイッチ素子と、が電源ライン及び接地ライン間において並列に接続されているブリッジ回路と、シャント抵抗及び第１のインダクタを含み、前記第1の接続点から前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子を経由して前記第２の接続点に到る充放電電流路と、前記第１及び第２の出力端子間に接続されたコンデンサと、第１又は第２のモードを指定するモード信号を受け、前記モード信号に基づき前記第１～第４のスイッチ素子を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第１及び第４のスイッチ素子と、前記第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオン及びオフさせるように前記第１～第４のスイッチ素子を制御し、前記第１及び第４のスイッチ素子のオン時間と前記第２及び第３のスイッチ素子のオン時間の時間比で充電制御または放電制御を行なう。前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子をオフ状態、前記第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には前記第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には前記第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を連続的に上下に変化させる制御を施す。尚、第４のスイッチ素子と並列に短絡スイッチを設け、モード信号が第２のモードを示す場合には、この短絡スイッチをオン状態に設定するようにしても良い。
【0014】
かかる構成により、試験対象となる二次電池が高出力型である場合には、第１～第４のスイッチ素子からなるブリッジ回路をスイッチング制御することで、当該二次電池を充放電させる。この際、充電電流又は放電電流にはスイッチング制御に伴うリップルやノイズが重畳するが、高出力型の二次電池を試験対象とした場合には、充電電流又は放電電流自体が大きいので、その電流の大きさに占めるリップルやノイズの割合は微量となる。よって、検出した充電電流又は放電電流に基づき信頼性の高い評価を行うことができる。
【0015】
一方、試験対象となる二次電池が低出力型である場合には、第３のスイッチ素子をオフ状態、第４のスイッチ素子をオン状態に設定すると共に、充電制御時には第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には第２のスイッチ素子に対して、流す電流をオンまたはオフさせるスイッチング制御ではなく、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を上下に変化させるようにブリッジ回路を制御することで、当該二次電池を充放電させる。したがって、試験対象となる二次電池が低出力型である場合には、スイッチング動作ではなく、シリーズレギュレート方式で動作するため、発生するリップル又はノイズが実質的にゼロになる。
【0016】
よって、本発明に係る充放電試験装置によれば、高出力型及び低出力型のいずれの二次電池に対しても、信頼性の高い充放電特性の評価を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明に係る充放電試験装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図2】スイッチングモードでの充放電試験装置１００の内部動作を表すタイムチャートである。
【図3】スイッチングモード（充電行程）において充放電試験装置１００の内部に流れる充電電流の経路を表す図である。
【図4】スイッチングモード（放電行程）において充放電試験装置１００の内部に流れる放電電流の経路を表す図である。
【図5A】シリーズレギュレートモード（充電行程）において充放電試験装置１００の内部動作を表すタイムチャートである。
【図5B】シリーズレギュレートモード（放電行程）において充放電試験装置１００の内部動作を表すタイムチャートである。
【図6】シリーズレギュレートモード（充電行程）において充放電試験装置１００の内部に流れる充電電流の経路を表す図である。
【図7】シリーズレギュレートモード（放電行程）において充放電試験装置１００の内部に流れる放電電流の経路を表す図である。
【図8】充放電試験装置１００の構成の他の一例を示すブロック図である。
【図9】充放電試験装置１００の構成の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明に係る充放電試験装置について図面を参照しつつ説明する。
【0019】
【0020】
充放電試験装置１００は、ＤＣバイアス電源部２１、制御部２２、トランジスタＱ１～Ｑ４からなるブリッジ回路、セレクタＳＥＬ、直流電源Ｂ１、インダクタＬ１及びＬ２（Ｌ１のみの場合も含む）、短絡スイッチＳＷ１及びＳＷ２（Ｌ２が無い場合は不要となる）、シャント抵抗ＳＲ、及び平滑用のコンデンサＣ１を含む。
【0021】
ＤＣバイアス電源部２１は、スイッチングモード及びシリーズレギュレートモードのうちの一方を指定するモード信号ＭＯＤを受ける。ＤＣバイアス電源部２１は、モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合には、直流の電位Ｖ１（例えば数百ボルト）を有する電源電位ＶＤＤを電源ラインｎ０に印加すると共に、接地電位ＧＮＤを接地ラインｎ１に印加する。一方、モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合には、電位Ｖ１よりも低い直流の電位Ｖ２（例えば数十ボルト）を有する電源電位ＶＤＤを電源ラインｎ０に印加すると共に、接地電位ＧＮＤを接地ラインｎ１に印加する。
【0022】
制御部２２は、試験対象となる二次電池ＢＴに充電及び放電を交互に生起させる制御信号ｇ１～ｇ４、またはアナログ出力制御信号ｇａ１～ｇａ２を生成する。尚、制御部２２は、上記したモード信号ＭＯＤを受け、当該モード信号ＭＯＤがスイッチングモード及びシリーズレギュレートモードのいずれを示すのかによって、スイッチ出力制御信号ｇ１～ｇ４またはアナログ出力制御信号ｇａ１～ｇａ２の信号形態を変える。
【0023】
モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合には、制御部２２は、トランジスタ（Ｑ１～Ｑ４）の閾値電圧より高い第１の電位及び当該閾値電圧より低い第２の電位が交互に表れる２値信号をスイッチ出力制御信号ｇ１及びｇ４として生成すると共に、当該２値信号の位相を反転させた信号をスイッチ出力制御信号ｇ２及びｇ３として生成する。
【0024】
一方、モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合には、制御部２２は、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号ｇａ１及びｇａ２を生成する。更に、制御部２２は、トランジスタＱ３の閾値電圧より低い所定の低電位の状態を維持するスイッチ出力制御信号ｇ３、トランジスタＱ４の閾値電圧より高い所定の高電位の状態を維持するスイッチ出力制御信号ｇ４を生成する。
【0025】
制御部２２は、上記のように生成したスイッチ出力制御信号ｇ１またはアナログ出力制御信号ｇａ１をトランジスタＱ１のゲート（制御端子）に供給し、スイッチ出力制御信号ｇ２またはアナログ出力制御信号ｇａ２をトランジスタＱ２のゲート（制御端子）に供給し、スイッチ出力制御信号ｇ３をトランジスタＱ３のゲート（制御端子）に供給し、スイッチ出力制御信号ｇ４をトランジスタＱ４のゲート（制御端子）に供給する。
【0026】
トランジスタＱ１～Ｑ４の各々は、スイッチ素子としての例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。尚、トランジスタＱ１～Ｑ４の各々としては、バイポーラトランジスタ又はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチ素子を用いても良い。
【0027】
トランジスタＱ１のコレクタは電源ラインｎ０に接続されており、当該電源ラインｎ０を介して電源電位ＶＤＤを受ける。トランジスタＱ１のエミッタは、ノードｎ１１を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１は、自身のゲートに供給されたスイッチ出力制御信号ｇ１またはアナログ出力制御信号ｇａ１に応じてオン状態又はオフ状態に設定される。トランジスタＱ１は、オン状態に設定された場合（トランジスタＱ４がオン時）に、電源電位ＶＤＤに基づく電流を充電電流として、自身のエミッタからノードｎ１１に送出する。
【0028】
トランジスタＱ２のエミッタはセレクタＳＥＬに接続されている。トランジスタＱ２は、自身のゲートに供給されたスイッチ出力制御信号ｇ２またはアナログ出力制御信号ｇａ２に応じてオン状態又はオフ状態に設定される。トランジスタＱ２は、オン状態に設定された場合（トランジスタＱ３がオン時）に、ノードｎ１１を介して供給された電流を、自身のエミッタからセレクタＳＥＬに送出する。
【0029】
セレクタＳＥＬは、例えばトランスファ接点式のリレー等からなる。セレクタＳＥＬは、モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合には、トランジスタＱ２のエミッタを接地ラインｎ１に接続する。すなわち、この際、トランジスタＱ２のエミッタには、当該接地ラインｎ１を介して接地電位ＧＮＤが印加される。一方、モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合には、セレクタＳＥＬは、トランジスタＱ２のエミッタを直流電源Ｂ１の負極端子に接続する。
【0030】
直流電源Ｂ１は、トランジスタＱ２のオン抵抗値、シャント抵抗ＳＲの抵抗値、及びこれを接続する配線抵抗の抵抗値に伴う電圧降下分に、所定のマージン電圧を加えた直流の電圧Ｖｍを発生する。ここで、図１に示すように直流電源Ｂ１の正極端子は接地ラインｎ１に接続されている。よって、トランジスタＱ２のエミッタがセレクタＳＥＬを介して直流電源Ｂ１の負極端子に接続されている場合には、当該トランジスタＱ２のエミッタには、接地電位に対して負極性の電位を有する負極性バイアス電位（－Ｖｍ）が印加される。
【0031】
トランジスタＱ３のコレクタは電源ラインｎ０に接続されており、当該電源ラインｎ０を介して電源電位ＶＤＤを受ける。トランジスタＱ３のエミッタは、ノードｎ１２を介してトランジスタＱ４のコレクタに接続されている。トランジスタＱ３は、自身のゲートに供給されたスイッチ出力制御信号ｇ３に応じてオン状態又はオフ状態に設定される。トランジスタＱ３は、オン状態に設定された場合（トランジスタＱ２がオン時）に、試験対象となる二次電池ＢＴの放電に伴い流れる放電電流を、自身のエミッタからノードｎ１２に送出する。
【0032】
トランジスタＱ４のエミッタは接地ラインｎ１に接続されている。トランジスタＱ４は、自身のゲートに供給されたスイッチ出力制御信号ｇ４に応じてオン状態又はオフ状態に設定される。トランジスタＱ４は、オン状態に設定された場合（トランジスタＱ１がオン時）に、ノードｎ１２を介して供給された充電電流を、自身のエミッタから接地ラインｎ１に送出する。
【0033】
インダクタＬ１の一端はノードｎ１１に接続されており、その他端はシャント抵抗ＳＲの一端に接続されている。
【0034】
短絡スイッチＳＷ１は、例えば半導体リレー、機械式のリレー、又はフォトカプラー等の無接点リレー等からなり、インダクタＬ１の両端に接続されている。短絡スイッチＳＷ１は、上記したモード信号ＭＯＤを受け、当該モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合にオン状態となって、インダクタＬ１の両端を短絡する。一方、モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合には、短絡スイッチＳＷ１はオフ状態となり、インダクタＬ１の両端の短絡状態を解除する。
【0035】
シャント抵抗ＳＲの他端には正側出力端子ＴＭ０が接続されている。シャント抵抗ＳＲ（または電流を検出するための電流センサなどでもよい）は、充放電試験において、二次電地ＢＴに供給される充電電流、及び当該二次電地ＢＴから送出される放電電流の電流量を検出する為に設けられたものであり、当該放電電流及び充電電流を検出する電流計（図示せず）が接続されている。
【0036】
平滑用のコンデンサＣ１は、その一端が正側出力端子ＴＭ０に接続されており、他端が負側出力端子ＴＭ１に接続されている。
【0037】
尚、充放電試験時には、図１に示すように、試験対象となるバッテリＢＴの正極端子が正側出力端子ＴＭ０に接続され、当該バッテリＢＴの負極端子が負側出力端子ＴＭ１に接続される。
【0038】
インダクタＬ２の一端はノードｎ１２に接続されており、その他端は負側出力端子ＴＭ１に接続されている。
【0039】
短絡スイッチＳＷ２は、例えば半導体リレー、機械式のリレー、又はフォトカプラー等の無接点リレー等からなり、インダクタＬ２の両端に接続されている。短絡スイッチＳＷ２は、上記したモード信号ＭＯＤを受け、当該モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合にオン状態となって、インダクタＬ２の両端を短絡する。一方、モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合には、短絡スイッチＳＷ２はオフ状態となり、インダクタＬ２の両端の短絡状態を解除する。
【0040】
以下に、充放電試験装置１００による充放電試験の動作について、試験対象となるバッテリＢＴが、高出力（数百ボルト）型のバッテリである場合と、低出力（数ボルト～十数ボルト）型のバッテリである場合とに分けて詳細に説明する。尚、充放電試験では、バッテリＢＴを充電させる充電行程と、放電させる放電行程と、を交互に実行しつつ、当該充電行程においてバッテリＢＴに供給された充電電流、及び放電行程においてバッテリＢＴから送出された放電電流の検出を行う。
【0041】
先ず、高出力型のバッテリを試験対象とした場合における充放電試験ついて、充放電試験装置１００の内部動作を表す図２に示すタイムチャートを参照しつつ説明する。
【0042】
［高出力型バッテリの充放電試験］
試験対象となるバッテリＢＴが高出力型である場合には、スイッチングモードを示すモード信号ＭＯＤを充放電試験装置１００に供給する。これにより、ＤＣバイアス電源部２１は、バッテリＢＴが生成する電圧より高い電位Ｖ１を有する電源電位ＶＤＤを電源ラインｎ０に印加する。
試験対象となるバッテリＢＴが高出力型である場合には、スイッチングモードを示すモード信号ＭＯＤを充放電試験装置１００に供給する。これにより、ＤＣバイアス電源部２１は、バッテリＢＴが生成する電圧より高い電位Ｖ１を有する電源電位ＶＤＤを電源ラインｎ０に印加する。
【0043】
また、スイッチングモードを示すモード信号ＭＯＤに応じて、短絡スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、図２に示すように共にオフ状態となり、セレクタＳＥＬは、トランジスタＱ２のエミッタを接地ラインｎ１に接続した状態となる。
【0044】
また、モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合、制御部２２は、図２に示すように、高電位ＶＨを維持する状態と、低電位ＶＬを維持する状態とが交互に繰り返し表われる２値のＰＷＭ信号をスイッチ出力制御信号ｇ１及びｇ４として生成する。更に、制御部２２は、図２に示すように、当該ＰＷＭ信号の位相を反転させた信号を、スイッチ出力制御信号ｇ２及びｇ３として生成する。
【0045】
この際、図２に示すように、トランジスタＱ１は、スイッチ出力制御信号ｇ１が高電位ＶＨを維持している間に亘りオン状態となり、当該スイッチ出力制御信号ｇ１が低電位ＶＬを維持している間に亘りオフ状態となる。トランジスタＱ２は、スイッチ出力制御信号ｇ２が高電位ＶＨを維持している間に亘りオン状態となり、当該スイッチ出力制御信号ｇ２が低電位ＶＬを維持している間に亘りオフ状態となる。トランジスタＱ３は、スイッチ出力制御信号ｇ３が高電位ＶＨを維持している間に亘りオン状態となり、当該制御信号ｇ３が低電位ＶＬを維持している間に亘りオフ状態となる。トランジスタＱ４は、スイッチ出力制御信号ｇ４が高電位ＶＨを維持している間に亘りオン状態となり、当該制御信号ｇ４が低電位ＶＬを維持している間に亘りオフ状態となる。
【0046】
よって、スイッチングモードでは、図２に示すように、トランジスタＱ１及びＱ４がオン状態、トランジスタＱ２及びＱ３がオフ状態となる充電行程ＣＹ１と、トランジスタＱ２及びＱ３がオン状態、トランジスタＱ１及びＱ４がオフ状態となる放電行程ＣＹ２と、が交互に繰り返し実施される。
【0047】
当該充電行程ＣＹ１では、図３の太線矢印に示すように、電源ラインｎ０、トランジスタＱ１、インダクタＬ１、シャント抵抗ＳＲ、正側出力端子ＴＭ０、負側出力端子ＴＭ１、インダクタＬ２、トランジスタＱ４、及び接地ラインｎ１からなる電流路を介して、バッテリＢＴに充電電流が供給される。よって、充電行程ＣＹ１の期間に亘り、バッテリＢＴが当該充電電流によって充電される。この際、シャント抵抗ＳＲによって検出される充電電流は、インダクタＬ１、Ｌ２及びコンデンサＣ１からなるＬＣ回路により、図２に示すように充電行程ＣＹ１の開始時点から終了時点までの間に亘り徐々に増加する。
【0048】
一方、放電行程ＣＹ２では、図４の太線矢印に示すように、電源ラインｎ０、トランジスタＱ３、インダクタＬ２、負側出力端子ＴＭ１、正側出力端子ＴＭ０、シャント抵抗ＳＲ、インダクタＬ１、トランジスタＱ２、セレクタＳＥＬ、接地ラインｎ１からなる電流路が形成される。これにより、バッテリＢＴが放電し、その放電に伴う放電電流が送出される。この際、シャント抵抗ＳＲに流れる放電電流は、上記した充電電流とは逆向きに流れる。よって、当該シャント抵抗ＳＲによって検出される放電電流は、インダクタＬ１、Ｌ２及びコンデンサＣ１からなるＬＣ回路により、図２に示すように、放電行程ＣＹ２の開始時点から終了時点までの間に亘り徐々に低下する。
【0049】
このように、スイッチングモードでは、トランジスタＱ１及びＱ４のオン時間と、トランジスタＱ２及びＱ３のオン時間の時間比で充電制御または放電制御を行なう。
【0050】
【0051】
［低出力型バッテリの充放電試験］
試験対象となるバッテリＢＴが低出力型である場合には、シリーズレギュレートモードを示すモード信号ＭＯＤを充放電試験装置１００に供給する。これにより、ＤＣバイアス電源部２１は、バッテリＢＴが生成する電圧より高い電位Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）を有する電源電位ＶＤＤを電源ラインｎ０に印加する。
試験対象となるバッテリＢＴが低出力型である場合には、シリーズレギュレートモードを示すモード信号ＭＯＤを充放電試験装置１００に供給する。これにより、ＤＣバイアス電源部２１は、バッテリＢＴが生成する電圧より高い電位Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）を有する電源電位ＶＤＤを電源ラインｎ０に印加する。
【0052】
また、シリーズレギュレートモードを示すモード信号ＭＯＤに応じて、短絡スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、図５Ａ又は図５Ｂに示すように共にオン状態となり、インダクタＬ１の両端を短絡すると共にインダクタＬ２の両端を短絡する。更に、セレクタＳＥＬは、トランジスタＱ２のエミッタを直流電源Ｂ１の負極端子に接続した状態となる。よって、トランジスタＱ２のエミッタには、負極性バイアス電位（－Ｖｍ）が印加される。
【0053】
また、モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合には、制御部２２は、図５Ａに示すように、充電行程において、トランジスタＱ１のゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号ｇａ１を生成する。
【0054】
尚、図５Ａに示す一例では、充電行程においてアナログ出力制御信号ｇａ１は、その信号レベルが接地電位ＧＮＤの状態から閾値電圧Ｖｔｈより高い電位Ｖｇｃ１に上昇すると、充電電流が流れ始める。引き続き当該電位Ｖｇｃ１より高い電位Ｖｇｃ２に上昇するとゲート電位に相当する充電電流まで上昇する。また、ゲート電位が閾値電圧Ｖｔｈ以下まで下降すると充電電流は流れなくなる。この際、制御部２２は、図５Ａに示すように、アナログ出力制御信号ｇａ２の信号レベルを、接地電位ＧＮＤ、またはスイッチング素子で保証されている範囲内のマイナスバイアス電位に維持する。
【0055】
また、モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合、制御部２２は、図５Ｂに示すように、放電行程において、トランジスタＱ２のゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号ｇａ２を生成する。尚、図５Ｂに示す一例では、放電行程においてアナログ出力制御信号ｇａ２は、その信号レベルが接地電位ＧＮＤの状態から閾値電圧Ｖｔｈより高い電位Ｖｇｄ１に上昇すると放電電流が流れ始める。引き続き当該電位Ｖｇｄ１より高い電位Ｖｇｄ２に上昇するとゲート電位に相当する放電電流まで上昇する。また、ゲート電位が閾値電圧Ｖｔｈ以下まで下降すると放電電流は流れなくなる。この際、制御部２２は、図５Ｂに示すように、アナログ出力制御信号ｇａ１の信号レベルを接地電位ＧＮＤ（またはスイッチング素子で保証されている範囲内のマイナスバイアス電位）に維持する。
【0056】
尚、図５Ａ及び図５Ｂに示す一例では、アナログ出力制御信号ｇａ１及びｇａ２は、その信号レベルを段階的に上下に変化させている。しかしながら、アナログ出力制御信号ｇａ１及びｇａ２としては、閾値電圧Ｖｔｈを境にして上下に且つ徐々に信号レベルが変化する例えば正弦波状の信号を採用しても良く、その波形自体は限定されない。
【0057】
よって、図５Ａに示す充電行程では、図６の太線矢印に示すように、電源ラインｎ０、トランジスタＱ１、短絡スイッチＳＷ１、シャント抵抗ＳＲ、正側出力端子ＴＭ０、負側出力端子ＴＭ１、短絡スイッチＳＷ２、トランジスタＱ４、及び接地ラインｎ１からなる電流路を介して、バッテリＢＴに充電電流が供給される。これにより、バッテリＢＴが当該充電電流によって充電される。この際、充電行程において、シャント抵抗ＳＲによって検出される充電電流は、図５Ａに示すように、トランジスタＱ１のゲートに供給されるスイッチ出力制御信号ｇ１の信号レベルに追従したものとなる。例えば、図５Ａに示すように、電位Ｖｇｃ１（Ｖｇｃ１＞Ｖｔｈ）のアナログ出力制御信号ｇａ１がトランジスタＱ１のゲートに供給されている間は、トランジスタＱ１がオン状態となり、当該電位Ｖｇｃ１に対応した電流値Ｉｃ１の充電電流を送出する。よって、当該電流値Ｉｃ１の充電電流がシャント抵抗ＳＲを介して検出される。その後、図５Ａに示すように、アナログ出力制御信号ｇａ１の信号レベルが電位Ｖｇｃ２に上昇すると、トランジスタＱ１は、当該電位Ｖｇｃ２に対応した電流値Ｉｃ２の充電電流を送出するので、この電流値Ｉｃ２の充電電流がシャント抵抗ＳＲを介して検出される。その後、アナログ出力制御信号ｇａ１の信号レベルが接地電位ＧＮＤ（ＧＮＤ＜Ｖｔｈ）に下がると、図５Ａに示すように、トランジスタＱ１はオフ状態となり、充電電流の電流値がゼロになり、これがシャント抵抗ＳＲを介して検出される。
【0058】
一方、図５Ｂに示す放電行程では、図７の太線矢印に示すように、正側出力端子ＴＭ０、シャント抵抗ＳＲ、短絡スイッチＳＷ１、トランジスタＱ２、セレクタＳＥＬ、直流電源Ｂ１、トランジスタＱ４、短絡スイッチＳＷ２、及び負側出力端子ＴＭ１からなる電流路が形成される。これにより、バッテリＢＴが放電し、その放電に伴う放電電流がバッテリＢＴから送出される。この際、放電行程において、シャント抵抗ＳＲによって検出される放電電流は、図５Ｂに示すように、トランジスタＱ２のゲートに供給されるアナログ出力制御信号ｇａ２の信号レベルに追従したものとなる。更に、シャント抵抗ＳＲにおいて、上記した充電電流とは逆方向に流れる。よって、例えば、図５Ｂに示すように、電位Ｖｇｄ１（Ｖｇｄ１＞Ｖｔｈ）のアナログ出力制御信号ｇａ２がトランジスタＱ２のゲートに供給されている間は、トランジスタＱ２がオン状態となり、当該電位Ｖｇｄ１に対応した電流値Ｉｄ１の放電電流が上記した充電電流とは逆方向に流れる。よって、シャント抵抗ＳＲを介して負極性の電流値Ｉｄ１の放電電流が検出される。その後、図５Ｂに示すように、アナログ出力制御信号ｇａ２の信号レベルが電位Ｖｇｄ２に上昇すると、トランジスタＱ２は、当該電位Ｖｇｄ２に対応した電流値Ｉｄ２の放電電流を送出する。よって、シャント抵抗ＳＲを介して、負極性の電流値Ｉｄ２の放電電流が検出される。当該放電に伴いバッテリＢＴの電圧は徐々に低下する。
【0059】
尚、充放電試験装置１００では、直流電源Ｂ１を設けることで、シリーズレギュレートモード時において、バッテリＢＴの電圧値がゼロになるまでバッテリＢＴを放電させるという放電試験を可能としている。仮に、直流電源Ｂ１が設けられていない場合には、トランジスタＱ２のエミッタには接地電位ＧＮＤが印加されることになる。この際、バッテリＢＴの放電に伴い、当該バッテリＢＴの電圧値が、トランジスタＱ２のオン抵抗値、インダクタＬ１の抵抗値、シャント抵抗ＳＲの抵抗値、及び配線抵抗の抵抗値に伴う電圧降下分の電圧値まで低下すると、その時点でトランジスタＱ２がオフ状態となる。よって、バッテリＢＴの電圧値がゼロに到る前に放電試験が終了してしまう。
【0060】
そこで、充放電試験装置１００では、シリーズレギュレートモード時には、接地電位ＧＮＤに代えて、直流電源Ｂ１で生成した負極性バイアス電位（－Ｖｍ）をトランジスタＱ２のエミッタに印加することで、バッテリＢＴの電圧値がゼロになるまで放電を継続可能にしている。
【0061】
また、上記実施例では、シリーズレギュレートモード時には、トランジスタＱ４をオン状態に固定設定することで、充電電流及び放電電流に共通の電流路を形成している。しかしながら、この際、当該トランジスタＱ４のコレクタ・エミッタ間電圧が大きくなる場合には、例えばトランジスタＱ４の電力損失が大きくなり、当該トランジスタＱ４の発熱が規定温度を超える可能性がある。そこで、このような場合には、トランジスタＱ４のコレクタ・エミッタ間に機械式リレーを並列に接続し、当該機械式リレーをオン状態に設定することで、ノードｎ１２及び接地ラインｎ１間の電流路を形成するようにしても良い。
【0062】
図８は、かかる点に鑑みて為された充放電試験装置１００の他の一例を示すブロック図である。
【0063】
【0064】
制御部２２ａは、モード信号ＭＯＤがスイッチングモードを示す場合には、制御部２２と同様なスイッチ出力制御信号ｇ１～ｇ４をトランジスタＱ１～Ｑ４に供給すると共に、スイッチ素子ＳＷ３をオフ状態に設定する制御信号ＳＳをスイッチ素子ＳＷ３に供給する。つまり、スイッチ素子ＳＷ３は、スイッチングモード時にはオフ状態に固定設定される。
【0065】
一方、モード信号ＭＯＤがシリーズレギュレートモードを示す場合には、制御部２２ａは、制御部２２と同様なスイッチ出力制御信号ｇ３をトランジスタＱ３に供給し、アナログ出力制御信号ｇａ１～ｇａ２をトランジスタＱ１～２に供給する。更に、この際、制御部２２ａは、トランジスタＱ４をオフ状態に設定するスイッチ出力制御信号ｇ４を当該トランジスタＱ４に供給すると共に、スイッチ素子ＳＷ３をオン状態に設定する制御信号ＳＳをスイッチ素子ＳＷ３に供給する。これにより、シリーズレギュレートモード時には、スイッチ素子ＳＷ３によってノードｎ１２及び接地ラインｎ１間の電流路が形成される。シリーズレギュレートモード時におけるトランジスタＱ４の高温化が回避される。
【0066】
尚、上記した実施例において充放電試験装置１００では、試験対象のバッテリＢＴを接続する為の正側出力端子ＴＭ０及び負側出力端子ＴＭ１と、ブリッジ回路（Ｑ１～Ｑ４）との間をインダクタＬ１及びＬ２を介して接続しているが、いずれか一方のインダクタを省いても良い。
【0067】
図９は、かかる点に鑑みて為された充放電試験装置１００の変形例を示す回路図である。尚、図９に示す構成では、ブリッジ回路（Ｑ１～Ｑ４）のノードｎ１２（ブリッジ回路の第２の接続点）と、負側出力端子ＴＭ１との間に接続されていたインダクタＬ２及び短絡スイッチＳＷ２を省いた点を除く他の構成は図１に示すものと同一である。
【0068】
以上、詳述したように、充放電試験装置１００は、試験対象となる二次電池を接続する為の第１及び第２の出力端子と、以下のようなブリッジ回路、充放電電流路、コンデンサ、及び当該ブリッジ回路を制御する制御部を備えている。
【0069】
すなわち、ブリッジ回路は、第１の接続点（ｎ１１）を介して互いに縦続に接続されている第１のスイッチ素子（Ｑ１）及び第２のスイッチ素子（Ｑ２）と、第２の接続点（ｎ１２）を介して互いに縦続に接続されている第３のスイッチ素子（Ｑ３）及び第４のスイッチ素子（Ｑ４）とが、電源ライン（ｎ０）及び接地ライン（ｎ１）間において並列に接続されたものである。充放電電流路は、シャント抵抗（ＳＲ）及び第１のインダクタ（Ｌ１）を含み、第1の接続点（ｎ１１）から第１の出力端子（ＴＭ０）及び第２の出力端子（ＴＭ１）を経由して第２の接続点（ｎ１２）まで配される。コンデンサ（Ｃ１）は、第１及び第２の出力端子間に接続されている。制御部（２２）は、第１のモード（スイッチングモード）又は第２のモード（シリーズレギュレートモード）を指定するモード信号（ＭＯＤ）を受け、このモード信号に基づき第１～第４のスイッチ素子を制御する。すなわち、制御部は、モード信号が第１のモードを示す場合には、第１及び第４のスイッチ素子と、第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオン及びオフさせる２値のスイッチ出力制御信号を第１～第４のスイッチ素子各々の制御端子（ゲート）に供給することで、試験対象の二次電池（ＢＴ）を充放電させる。
【0070】
一方、モード信号が第２のモードを示す場合には、制御部は、第３のスイッチ素子をオフ状態、第４のスイッチ素子をオン状態に設定すると共に、第１及び第２のスイッチ素子をオンまたはオフさせるスイッチング制御ではなく、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号を第１及び第２のスイッチ素子に供給する。すなわち、制御部は、充電制御時には第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には第２のスイッチ素子に流す電流を、オンまたはオフさせるスイッチング制御ではなく、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を連続的に上下に変化させるアナログ出力制御を第１及び第２のスイッチ素子に施すことで、試験対象の二次電池を充放電させる。
【0071】
かかる構成により、試験対象となる二次電池（ＢＴ）が高出力（数百ボルト）型である場合には、第１のモード（スイッチングモード）でブリッジ回路の各スイッチ素子（Ｑ１～Ｑ４）をスイッチング制御する。尚、第１のモードでブリッジ回路を制御すると、スイッチング動作に伴い発生するリップルやノイズが充電電流及び放電電流に重畳される。しかしながら、高出力型の二次電池を試験対象とした場合には、充電電流又は放電電流が大きいので、その電流の大きさに占めるリップルやノイズの割合は微量となる。よって、検出した充電電流又は放電電流に基づき信頼性の低下を招くことなく、充放電特性の評価を行うことができる。
【0072】
一方、試験対象となる二次電池（ＢＴ）が低出力（数ボルト～数十ボルト）型である場合には、第２のモード（シリーズレギュレートモード）でブリッジ回路（Ｑ１～Ｑ４）を制御する。つまり、第２のモードでは、第１のスイッチ素子（Ｑ１）又は第２のスイッチ素子（Ｑ２）に流れる電流を上下に且つ徐々に変化させるように第１及び第２のスイッチ素子を制御することで、上記したようなスイッチング動作ではなく、シリーズレギュレート方式で動作するため、発生するリップル又はノイズを実質的にゼロにする。
【0073】
よって、本発明に係る充放電試験装置によれば、高出力型及び低出力型のいずれの二次電地に対しても、信頼正の高い充放電特性の評価を行うことが可能となる。
【0074】
尚、上記した実施例では、第１～第４のスイッチ素子としてトランジスタを用いているが、少なくとも第１及び第２のスイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）がトランジスタであれば、第３及び第４のスイッチ素子はリレーであっても構わない。
【符号の説明】
【0075】
２２ 制御部
１００ 充放電試験装置
Ｂ１ 直流電源
ＢＴ バッテリ
Ｌ１、Ｌ２ インダクタ
Ｑ１～Ｑ４ トランジスタ
ＳＲ シャント抵抗
ＳＥＬ セレクタ
ＳＷ１、ＳＷ２ 短絡スイッチ
ＴＭ０、ＴＭ１ 出力端子
１００ 充放電試験装置
Ｂ１ 直流電源
ＢＴ バッテリ
Ｌ１、Ｌ２ インダクタ
Ｑ１～Ｑ４ トランジスタ
ＳＲ シャント抵抗
ＳＥＬ セレクタ
ＳＷ１、ＳＷ２ 短絡スイッチ
ＴＭ０、ＴＭ１ 出力端子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2021-12-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二次電池に対して充放電試験を行う充放電試験装置であって、
前記二次電池の両端を接続する第１及び第２の出力端子と、
第１の接続点を介して互いに縦続に接続されている第１及び第２のスイッチ素子と、第２の接続点を介して互いに縦続に接続されている第３及び第４のスイッチ素子と、が電源ライン及び接地ライン間において並列に接続されているブリッジ回路と、
シャント抵抗及び第１のインダクタを含み、前記第１の接続点から前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子を経由して前記第２の接続点に到る充放電電流路と、
前記第１及び第２の出力端子間に接続されたコンデンサと、
第１又は第２のモードを指定するモード信号を受け、前記モード信号に基づき前記第１～第４のスイッチ素子を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第１及び第４のスイッチ素子と、前記第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオン及びオフさせるように前記第１～第４のスイッチ素子を制御し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子をオフ状態、前記第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には前記第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には前記第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を連続的に上下に変化させる制御を施すことを特徴とする充放電試験装置。
前記二次電池の両端を接続する第１及び第２の出力端子と、
第１の接続点を介して互いに縦続に接続されている第１及び第２のスイッチ素子と、第２の接続点を介して互いに縦続に接続されている第３及び第４のスイッチ素子と、が電源ライン及び接地ライン間において並列に接続されているブリッジ回路と、
シャント抵抗及び第１のインダクタを含み、前記第１の接続点から前記第１の出力端子及び前記第２の出力端子を経由して前記第２の接続点に到る充放電電流路と、
前記第１及び第２の出力端子間に接続されたコンデンサと、
第１又は第２のモードを指定するモード信号を受け、前記モード信号に基づき前記第１～第４のスイッチ素子を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第１及び第４のスイッチ素子と、前記第２及び第３のスイッチ素子とを交互にオン及びオフさせるように前記第１～第４のスイッチ素子を制御し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第３のスイッチ素子をオフ状態、前記第４のスイッチ素子をオン状態に制御すると共に、充電制御時には前記第１のスイッチ素子に対して、放電制御時には前記第２のスイッチ素子に対して、ゲートしきい値電圧以上のアナログ電圧を連続的に上下に変化させる制御を施すことを特徴とする充放電試験装置。
【請求項2】
前記第１のインダクタは前記充放電電流路中の前記第１の接続点及び前記第１の出力端子間に接続されており、
前記充放電電流路は、前記第２の接続点及び前記第２の出力端子間に接続されている第２のインダクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
前記充放電電流路は、前記第２の接続点及び前記第２の出力端子間に接続されている第２のインダクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の充放電試験装置。
【請求項3】
前記第１及び第２のスイッチ素子はトランジスタであり、
前記制御部は、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第１のスイッチ素子又は前記第２のスイッチ素子のしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号を前記第１及び第２のスイッチ素子の制御端子に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電試験装置。
前記制御部は、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には、前記第１のスイッチ素子又は前記第２のスイッチ素子のしきい値電圧以上のアナログ電圧が上下に変化するアナログ出力制御信号を前記第１及び第２のスイッチ素子の制御端子に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電試験装置。
【請求項4】
前記第１のインダクタの両端に接続された第１の短絡スイッチと、
前記第２のインダクタの両端に接続された第２の短絡スイッチと、を含み、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチを共にオフ状態に設定し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第１のインダクタの両端を短絡させると共に前記第２のインダクタの両端を短絡させることを特徴とする請求項２に記載の充放電試験装置。
前記第２のインダクタの両端に接続された第２の短絡スイッチと、を含み、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチを共にオフ状態に設定し、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第１及び第２の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第１のインダクタの両端を短絡させると共に前記第２のインダクタの両端を短絡させることを特徴とする請求項２に記載の充放電試験装置。
【請求項5】
前記第１～第４のスイッチ素子の各々は、第１及び第２の信号端を有し、自身の制御端子に供給された制御信号に応じた電流を前記第１及び第２の信号端間に流すトランジスタであり、
前記第１のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第２のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第１の接続点に接続されており、前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第２の接続点に接続されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１に記載の充放電試験装置。
前記第１のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第２のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第１の接続点に接続されており、前記第３のスイッチ素子の前記第２の信号端と前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端とが前記第２の接続点に接続されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１に記載の充放電試験装置。
【請求項6】
前記第１及び第３のスイッチ素子各々の前記第１の信号端に前記電源ラインが接続されており、前記第４のスイッチ素子の前記第２の信号端に前記接地ラインが接続されており
、
前記接地ラインに正極端子が接続されている直流電源と、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第２のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記接地ラインと接続し、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第２のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記直流電源の負極端子に接続するセレクタと、を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の充放電試験装置。
、
前記接地ラインに正極端子が接続されている直流電源と、
前記モード信号が前記第１のモードを示す場合には、前記第２のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記接地ラインと接続し、前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第２のスイッチ素子の前記第２の信号端を前記直流電源の負極端子に接続するセレクタと、を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の充放電試験装置。
【請求項7】
前記直流電源は、前記第２のスイッチ素子のオン抵抗値、第1のインダクタの抵抗値、前記シャント抵抗の抵抗値及び配線抵抗の抵抗値に伴う電圧降下分に、所定のマージン電圧を加えた電圧値を有する直流電圧を生成することを特徴とする請求項６に記載の充放電試験装置。
【請求項8】
前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端及び前記第２の信号端に接続された第３の短絡スイッチを含み、
前記制御部は、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第３の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端及び前記第２の信号端間を短絡させることを特徴とする請求項５～７のいずれか１に記載の充放電試験装置。
前記制御部は、
前記モード信号が前記第２のモードを示す場合には前記第３の短絡スイッチをオン状態に設定することで前記第４のスイッチ素子の前記第１の信号端及び前記第２の信号端間を短絡させることを特徴とする請求項５～７のいずれか１に記載の充放電試験装置。