2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of deterioration diagnostic algorithm for secondary battery during operation
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16K00111
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
長岡 直人 同志社大学, 理工学部, 教授 (80180462)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 2次電池 / 稼働時劣化診断 / 等価回路合成 / リチウムイオン電池 / ニッケル水素電池 / 鉛電池 / 過渡応答 / 組み込みマイコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，電池を利用した機器の稼動時に得られる電池電圧・電流・温度波形すなわち過渡現象のみから，2次電池の等価回路を合成し，この素子定数の変化より劣化診断する数値計算アルゴリズムを開発した。提案法は極力計算負荷の小なるアルゴリズムとし，電池と共に用いられる電池管理システム（BMS）などに組み込み可能とした。
まず，主な2次電池である，鉛，ニッケル水素，リチウムイオン単電池の充放電を繰り返し劣化電池サンプルを得ると共に，適時過渡特性を測定した。なお，実験を容易とする3種電池に対応する小型充放電回路も製作し，可搬型とすることにより国際共同研究にも用いた。測定結果に，周波数変換法，z変換法，Pade近似法，ARMAモデリング法等による等価回路合成法を適用し，電池モデリングに最適化することによりいずれの手法によっても3種の電池の等価回路を合成することが可能となった。このうち，実用性を考慮するとPade近似法を導入したz変換法，あるいはARMAモデリング法が有効である。実用的なサンプリング時間，量子化数についても検討を加え，提案法を導入した組み込みマイコンを用いた劣化診断装置プロトタイプを複数製作した。電気自動車用電池の長寿命化に用いられるパルス充電器に対しては，さらに簡易な等価回路定数推定法を開発し，実用性を高めた。また，防災機器に広く用いられるニッケル水素電池に対しては過充電メモリ効果を推定する機能を付加し，劣化のみならず不意の放電支障を事前に検知する機能をも付加した。劣化診断の指標に必要となる充電率推定についても検討を加え，複数の手法を組み合わせ安定な充電率推定を実現した。
本研究では，電池稼働時の電圧・電流・温度変化から電池の等価回路を合成し，そのパラメータと劣化との相関性から，電池を稼働時に劣化診断する手法を確立すると共に，劣化診断装置を試作し，実用性を確認した。
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Research Products
(10 results)
