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公開番号2025178152
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2025080051
出願日2025-05-12
発明の名称二次電池の充放電検査システム
出願人株式会社エヌエスティー
代理人個人,個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20251128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】放電回生時のインバータや整合回路を不要とし、コストダウンを図ると共に、簡易な構成で容易に回生効率を上げることができるセルの充放電検査システムを提供する。
【解決手段】AC系統に接続され、DC母線を介してDC電力を出力するAC/DC電源回路と、セルの各充放電を行うためにDC母線に並列に接続された複数の充放電器と、キャパシタ及びスイッチで構成され、DC母線に接続された余剰電力回生回路とを具備し、充電サイクルにおいては、AC/DC電源回路からのDC電力により、充放電器を介してセルを充電し、放電サイクルにおいては、充放電器を介してセルを放電すると共に、スイッチをONして、放電電流によってキャパシタを充電する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
マガジンに収容された複数の二次電池の充放電を検査シーケンスに従って検査するシステムであり、
ＡＣ系統に接続され、ＤＣ母線を介してＤＣ電力を出力するＡＣ／ＤＣ電源回路と、
前記二次電池の各充放電を行うために充電器及び放電器で構成され、前記ＤＣ母線に並列に接続された複数の充放電器と、
キャパシタとスイッチ手段で構成され、前記ＤＣ母線に接続された余剰電力回生回路と、
を具備し、前記検査シーケンスの充電サイクルにおいては、前記ＡＣ／ＤＣ電源回路からの前記ＤＣ電力により、前記充放電器を介して前記二次電池を充電し、前記検査シーケンスの放電サイクルにおいては、前記充放電器を介して前記二次電池を放電すると共に、前記スイッチをＯＮして、前記二次電池からの放電電流によって前記キャパシタを充電するようになっていることを特徴とする二次電池の充放電検査システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ＡＣ／ＤＣ電源回路、前記複数の充放電器及び前記余剰電力回生回路が、前記マガジン内に収容されている請求項１に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項３】
前記ＡＣ／ＤＣ電源回路、前記複数の充放電器及び前記余剰電力回生回路の少なくとも１つが、前記マガジンの外側に設置されている請求項１に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項４】
前記マガジンが複数であり、前記ＡＣ／ＤＣ電源回路から前記複数のマガジンに前記ＤＣ電力が供給されると共に、前記複数のマガジンに共通に前記ＤＣ母線が接続されている請求項１に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項５】
前記検査シーケンスにより、前記複数のマガジンが充電サイクルのマガジンと放電サイクルのマガジンとで作動され、前記ＤＣ母線を介して前記マガジン間で放電電流を授受するようになっている請求項４に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項６】
前記放電電流が、前記放電サイクルのマガジンから前記充電サイクルのマガジンに前記ＤＣ母線を介して流れるようになっている請求項５に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項７】
前記検査シーケンスにより、前記放電サイクルのマガジン数と前記充電サイクルのマガジン数が同じとなるようにしている請求項６に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項８】
前記放電サイクルのマガジン数が前記充電サイクルのマガジン数よりも多い場合、前記スイッチをＯＮして、前記放電電流を前記キャパシタに充電するようになっている請求項６に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項９】
前記充電サイクルのマガジン数が前記放電サイクルのマガジン数よりも多い場合、前記スイッチをＯＦＦして、前記キャパシタに充電された電力を前記充電サイクルの電力として使用するようになっている請求項６に記載の二次電池の充放電検査システム。
【請求項１０】
前記キャパシタに昇圧器が接続されており、前記キャパシタの電力が不足したときに、前記ＡＣ／ＤＣ電源回路から前記ＤＣ電力を出力するようになっている請求項９に記載の二次電池の充放電検査システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池、リチウムリン酸鉄電池（LiFePO4）等の二次電池（セル）の充放電検査システムに関し、特にＤＣ（直流）回生式の充放電電源と検査シーケンスの最適化で、セルの充放電検査を効率的に行うことにより、消費電力の大幅な削減が可能な二次電池の充放電検査システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
リチウムイオン電池等の二次電池（以下、「セル」とする）の充放電検査工程では、検査項目により様々なパターンでセルの充電と放電を繰り返すが、生産性を向上するために、一度に複数のセルを検査するのが一般的である。検査部に複数のセルをセットして、同時検査するための機構を「マガジン」と称し、マガジン内に収容された複数のセルに対しては、同時に同じ検査を行うと共に、検査システム全体としては、複数のマガジンを同時に検査することが可能となっている。
【０００３】
実際の工程として、生産されたセルは随時マガジンに収容されてセットされ、コンベア等で検査場所（検査部）まで搬送されて来るので、時間差を持ちながら複数のマガジンを並行して検査する検査シーケンスとなる。検査シーケンスによっては、あるマガジンが放電している時に別のマガジンは充電しているなど、同じ時間にマガジン同士が異なる動作（充電動作若しくは放電動作）をすることになる。これを能動的に利用して、できるだけマガジン同士が異なる動作になるような検査シーケンスを設計し、その条件下で、放電動作中のマガジンの放電電流を充電動作中のマガジンに入力するように、効率的な検査システムを設計すれば、全体の消費電力を大幅に節約できることになるというのが本発明の要旨であり、そのためのシステム設計を提案する。
【背景技術】
【０００４】
セル若しくはマガジンに収容されたセルの良否や特性を自動で検査するため、充放電検査は電池生産の一工程又は最終工程として実施される。良好で、特性が適正なセルが製品として出荷されることになる。図１は、従来の充放電検査の様子を模式的に示しており、制御システム２０で制御される充放電電源１０にはマガジンＭＧ１～ＭＧ３が接続されており、充放電電源１０はＡＣ（交流）系統に接続されている。図２に示すように、充放電電源１０の回生機能付きＡＣ／ＤＣ電源回路１１を介して、ＣＣ（定電流）／ＣＶ（定電圧）充放電器１２－１～１２－３がそれぞれマガジンＭＧ１～ＭＧ３に接続され、制御システム２０で制御されるＣＣ／ＣＶ充放電器１２－１～１２－３により充電と放電を切り換えて、セルの検査を実施するようになっている。本例では、マガジン内に収容したセル数を３個（Ｃ１～Ｃ３）としているが、セル数は任意である。
【０００５】
なお、図１では３台のマガジンＭＧ１～ＭＧ３を示しているが、マガジン数も適宜な数である。また、図２に示すＣＣ／ＣＶ充放電器１２－１～１２－３は、マガジンＭＧ１～ＭＧ３の内部に設けられても、マガジンＭＧ１～ＭＧ３の外部に設けられても良い。
【０００６】
このような構成において、図３のフローチャートを参照して、充放電検査の動作例を説明する。
【０００７】
先ず制御システム２０は、充電サイクルにおいては、ＣＣ／ＣＶ充放電器１２－１～１２－３に対して定電流出力を指示し、これにより充放電電源１０は、回生機能付きＡＣ／ＤＣ電源回路１１でＡＣ系統からＤＣを得、そのＤＣ電流を図４に示すような破線の流れで、マガジンＭＧ１～ＭＧ３内の各セルＣ１～Ｃ３を充電する（ステップＳ１）。充電期間中、制御システム２０は電圧計測器によりマガジン（セル）の端子間電圧を計測し、充放電電源１０を介して充電電流値を計測する（ステップＳ２）。制御システム２０は、電圧計測器により定格電圧が計測されるまで上記充電を継続し（ステップＳ３）、計測電圧が定格電圧に達した時点で充電を停止する（ステップＳ４）。
【０００８】
次いで、制御システム２０は放電サイクルに移行し、放電サイクルにおいては、ＣＣ／ＣＶ充放電器１２－１～１２－３に対して定電流出力を指示し、図５に示すような破線の流れで、マガジンＭＧ１～ＭＧ３内の各セルＣ１～Ｃ３を放電する（ステップＳ５）。放電期間中、制御システム２０は電圧計測器によりマガジン（セル）の端子間電圧を計測し、充放電電源１０を介して放電電流値を計測する（ステップＳ６）。制御システム２０は、電圧計測器により終止電圧が計測されるまで上記放電を継続し（ステップＳ７）、端子間電圧の計測電圧が終止電圧に達した時点で放電を停止する（ステップＳ８）。
【０００９】
このような充電サイクル及び放電サイクルによって、マガジン内に収容したセル（Ｃ１～Ｃ３）の検査を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
ＷＯ２０１２／０９３６５２
特許第６８５０９３５号公報
特開２０２２－５３８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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