JP7106946B2

JP7106946B2 - 複数電池の評価装置

Info

Publication number: JP7106946B2
Application number: JP2018071087A
Authority: JP
Inventors: 文乃加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2038-04-02
Also published as: JP2019185866A

Description

本発明は複数電池の評価装置に関する。

特許文献１には、恒温槽内の電池の特性を試験評価する複数電池の自動試験装置が開示されている。当該自動試験装置では、単一の充放電装置が、複数の恒温槽を制御する。また、単一の電池が過剰な電圧値、又は温度で動作する等、異常な動作をしたとき、この充放電装置が、複数の電池の動作を停止して、試験全体を停止する。

特開平１１－２７３７５１号公報

このような装置では、単一の充放電装置が、複数の電池の充放電動作を一括して制御しており、単一の電池が異常な動作をしたとき、複数の電池の動作を一括して停止する。

電池は恒温槽内に位置するため、一旦高い温度に達した後、降温しにくい。そのため、電池の動作が異常と判断されると、正常と判断されるまで、長い時間かかる。他の電池で試験を再始動できないため、複数電池の評価試験の稼働率が低下するおそれがあった。

本発明は、複数電池の評価試験の稼働率の低下するおそれを抑制するものとする。

本発明に係る複数電池の評価装置は、
電池をそれぞれ備える複数の恒温槽と、
当該電池を充放電する充放電装置と、
当該電池の温度を監視する温度監視ユニットと、
当該電池の電圧を監視する電圧監視ユニットと、を備えた複数電池の評価装置であって、
前記温度監視ユニットは、温度が正常温度の範囲外にある電池を検出した場合、又は、前記電圧監視ユニットは、電圧が正常電圧の範囲外にある電池を検出した場合において、
前記充放電装置は、前記検出された電池のみ充放電を停止する。

このような構成によれば、異常が発生したと判断されても、異常発生した電池のみ充放電が停止される。そのため、その他の電池の試験を続行することが可能となり、稼働率が向上する。

本発明は、複数電池の評価試験の稼働率の低下するおそれを抑制することができる。

実施の形態１に係る複数電池の評価装置のシステム構成を示すブロック図である。上限異常発生時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。上限異常解除時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。上上限異常発生時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。上上限異常解除時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１を参照して実施の形態１に係る複数電池の評価装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る複数電池の評価装置のシステム構成を示すブロック図である。

図１に示すように、複数電池の評価装置１０は、複数の恒温槽１、２、３、…、Ｎと、安全制御機構１１と、充放電装置１２と、温度監視ユニット１３と、電圧監視ユニット１４とを備える。Ｎは、２以上の任意の自然数である。

恒温槽１、恒温槽２、恒温槽３、…、恒温槽Ｎは、それぞれ、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎを含む。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎは、充放電することができる２次電池であればよい。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎは、それぞれ恒温槽１、恒温槽２、恒温槽３、…、恒温槽Ｎの内側に配置され、所定の温度範囲内にある環境下に置かれている。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎは、スイッチ（図示略）を介して、充放電装置１２と、温度監視ユニット１３と、電圧監視ユニット１４と接続されているとよい。スイッチを切り替えることによって、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎを、重複しない時間帯において試験することができる。スイッチは、チャンネルＣＨ１、２、３…、Ｎ（図示略）を備え、チャンネルＣＨ１、２、３…、Ｎは、恒温槽１、２、３、…、Ｎにそれぞれ接続されている。これらチャンネルＣＨ１、２、３…、Ｎは、充放電装置１２によって選択されるよう制御される。

安全制御機構１１は、温度監視ユニット１３、又は電圧監視ユニット１４から異常信号を取得すると、インターロック信号を充放電装置１２に送る。

充放電装置１２は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎをそれぞれ充電させる、又は放電させる。具体的には、充放電装置１２は、特定の電池を充電させることができる一方、別の特定の電池を放電させることができる。１つの充放電装置１２は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの少なくとも１つを充電させたり、放電させたりする。

温度監視ユニット１３は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの温度を監視する。具体的には、温度監視ユニット１３は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの温度を示す信号をそれぞれ時々刻々と取得する。温度監視ユニット１３は、その取得した電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの温度が、予め設定された正常温度の範囲内に位置するか否かを判定する。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎが正常温度の範囲内において動作していれば、その動作が正常と推定することができる。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎが正常温度の範囲外において動作していれば、その動作が異常と推定することができる。正常温度の範囲を示す値として、上限Ｕｔ１、上上限Ｕｔ２、下限Ｌｔ１、下下限Ｌｔ２を用いることができる。上上限Ｕｔ２は上限Ｕｔ１よりも大きく、下下限Ｌｔ２は下限Ｌｔ１よりも小さい。温度監視ユニット１３は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの少なくとも１つの異常を示す異常信号を生成し、この生成した異常信号を安全制御機構１１へ送る。異常信号は、電池２１、２２、２３、…、２０＋Ｎの温度が、上上限Ｕｔ２以上、上上限Ｕｔ２未満上限Ｕｔ１以上、下限Ｌｔ１未満下下限Ｌｔ２以上、下下限Ｌｔ２未満であるかを示す内容であるとよい。

電圧監視ユニット１４は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの電圧を監視する。具体的には、電圧監視ユニット１４は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの電圧を示す信号をそれぞれ時々刻々と取得する。電圧監視ユニット１４は、その取得した電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの電圧が、予め設定された正常電圧値の範囲内に位置するか否かを判定する。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎが正常電圧の範囲内において動作していれば、その動作が正常と推定することができる。電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎが正常電圧の範囲外において動作していれば、その動作が異常と推定することができる。正常電圧の範囲を示す値として、上限Ｕｅ１、上上限Ｕｅ２、下限Ｌｅ１、下下限Ｌｅ２を用いることができる。電圧監視ユニット１４は、電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎの少なくとも１つの異常を示す異常信号を生成し、この生成した異常信号を安全制御機構１１へ送る。異常信号は、電池２１、２２、２３、…、２０＋Ｎの電圧値が、上上限Ｕｅ２以上、上上限Ｕｅ２未満上限Ｕｅ１以上、下限Ｌｅ１未満下下限Ｌｅ２以上、下下限Ｌｅ２未満であるかを示す内容であるとよい。

（複数電池の評価装置の動作例１）
次に、図２及び図３を参照して、特定の電池２０＋Ｘが異常な動作をしている場合の、複数電池の評価装置の一動作例について説明する。図２は、上限異常発生時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。図３は、上限異常解除時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。電池２０＋Ｘは、電池２１、電池２２、電池２３、…、及び電池２０＋Ｎの少なくとも１つである。

図２に示すように、温度監視ユニット１３が、チャンネルＣＨＸについて恒温槽Ｘの電池２０＋Ｘの電圧値又は温度の異常を検出し、安全制御機構１１が、チャンネルＣＨＸによる恒温槽Ｘに含まれる全チャンネルＣＨについてインターロック信号を送る（ステップＳＴ１１）。ここで、Ｘは、１以上の任意の自然数である。具体的には、温度監視ユニット１３が、チャンネルＣＨＸについて恒温槽Ｘの電池２０＋Ｘの温度が上限Ｕｔ１を超えたこと、又は、電池２０＋Ｘの電圧値が上限Ｕｅ１を超えたことを検出して、電池２０＋Ｘの異常を判定する。温度監視ユニット１３は、電池２０＋Ｘに異常が発生したと判定すると、安全制御機構１１へ異常信号を送る。安全制御機構１１が異常信号に基づいて、チャンネルＣＨＸによる温度センサが含まれる恒温槽Ｘに含まれる全チャンネルについてインターロック信号を送る。

続いて、充放電装置１２が、恒温槽Ｘへ一部停止信号を出力する（ステップＳＴ１２）。

続いて、恒温槽Ｘは、充放電装置１２から一部停止信号を受け取り、電池２０＋Ｘの充放電についての動作を保護停止する（ステップＳＴ１３）。電池２０＋Ｘ以外の電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎは、停止することなく、充放電などの動作を継続する。

その後、ユーザ等が安全や動作の正常性を確認する。この確認後、上限異常を解除するステップについて説明する。図３に示すように、リセット釦（ボタン）を押し下げる（ステップＳＴ２１）。すると、電池２０＋Ｘの温度が上限Ｕｔ１を下回り、又は、電池２０＋Ｘの電圧値が上限Ｕｅ１を下回る等して、電池２０＋Ｘの異常が解消されていれば（ステップＳＴ２２：ＹＥＳ）、異常がリセットされ、電池２０＋Ｘは、再び充放電を開始する（ステップＳＴ２３）。

（複数電池の評価装置の動作例２）
次に、図４及び図５を参照して、特定の電池２０＋Ｘが異常な動作をしている場合の、複数電池の評価装置の一動作例について説明する。図４は、上上限異常発生時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。図５は、上上限異常解除時における複数電池の評価装置の一動作例のフローチャートである。

図４に示すように、温度監視ユニット１３が、チャンネルＣＨＸについて恒温槽Ｘの電池２０＋Ｘの温度の異常を検出し、安全制御機構１１が、充放電装置１２の電源遮断をする（ステップＳＴ３１）。具体的には、温度監視ユニット１３が、電池２０＋Ｘの特定の部位の温度が上上限Ｕｔ２を超えたこと、又は電池２０＋Ｘの電圧値が上上限Ｕｅ２を超えたことを検出して、電池２０＋Ｘの異常を判定する。温度監視ユニット１３が、安全制御機構１１へ異常信号を送る。安全制御機構１１が異常信号に基づいて、充放電装置１２の電源遮断をする指令信号を充放電装置１２に送る。すると、充放電装置１２の電源が遮断され、電池２０＋Ｘ以外の電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎも、停止し、充放電などの動作を継続しない。

その後、ユーザ等が安全や動作の正常性を確認する。この確認後、上上限異常を解除するステップについて説明する。図５に示すように、リセット釦を押し下げる（ステップＳＴ４１）。すると、該当する電池２０＋Ｘの異常が解消されていれば（ステップＳＴ４２：ＹＥＳ）、非常停止がリセットされる。電池２０＋Ｘと、電池２０＋Ｘ以外の電池２１、電池２２、電池２３、…、電池２０＋Ｎとは、再び充放電を開始する（ステップＳＴ４３）。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０複数電池の評価装置
１、２、３、…、Ｎ恒温槽
２１、２２、２３、…、２０＋Ｎ電池
１１安全制御機構１２充放電装置
１３温度監視ユニット１４電圧監視ユニット
ＣＨチャンネル
Ｕｔ１（温度の）上限Ｕｔ２上上限
Ｌｔ１下限Ｌｔ２下下限
Ｕｅ１（電圧の）上限Ｕｅ２上上限
Ｌｅ１下限Ｌｅ２下下限
ＳＴ１１、ＳＴ１２、ＳＴ１３、ＳＴ２１、ＳＴ２２、ＳＴ２３、ＳＴ３１、ＳＴ４１、ＳＴ４２、ＳＴ４３ステップ

Claims

電池をそれぞれ備える複数の恒温槽と、
当該電池を充放電する充放電装置と、
当該電池の温度を監視する温度監視ユニットと、
当該電池の電圧を監視する電圧監視ユニットと、を備えた複数電池の評価装置であって、
前記温度監視ユニットは、温度が正常温度の範囲外にある電池を検出した場合、又は、前記電圧監視ユニットは、電圧が正常電圧の範囲外にある電池を検出した場合において、
前記充放電装置は、前記検出された電池のみ充放電を停止し、
前記温度監視ユニットは、温度が前記正常温度の範囲の上限よりも大きい上上限を超えた電池を検出した場合、又は、前記電圧監視ユニットは、電圧が前記正常電圧の範囲の上限よりも大きい上上限を超えた電池を検出した場合において、
前記充放電装置は、前記複数の恒温槽がそれぞれ備える電池の全てを停止する、
複数電池の評価装置。