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リチウムイオン電池の詳細発熱計算と電池モジュールの発熱を考慮したシミュレータ構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K06233
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

乾 義尚  滋賀県立大学, 工学部, 教授 (70168425)

研究分担者 田中 正志  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40583985)
平山 智士  滋賀県立大学, 工学部, 助教 (70759274)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードリチウムイオン電池 / 発熱推定 / 交流インピーダンス特性 / 等価回路 / 電池モジュール / 温度上昇 / 電力工学 / 電気エネルギー工学 / 電力貯蔵 / 二次電池 / リチウム電池
研究成果の概要

電力用の蓄電池としてリチウムイオン電池モジュールの能力を最大限に引き出すためには,その高精度な動作特性シミュレータが必要不可欠である.リチウムイオン電池モジュールは,充放電時の発熱により顕著な温度上昇が発生し,しかもその温度上昇により特性が変化してしまう.従って,電池モジュールのシミュレータ構築には,電池の発熱量の正確な推定手法の確立が必要不可欠である.本研究では,リチウムイオン電池充放電時の発熱量の高精度な推定が可能な新しい詳細発熱計算手法を開発し,それを電池の温度上昇と電圧過渡応答の解析プログラムと組み合わせて,電池モジュールの発熱と温度上昇を考慮した動作特性シミュレータを構築した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,リチウムイオン電池の等価回路に基づく詳細発熱推定手法を確立し,それを考慮した電池モジュールの動作特性シミュレータを構築するという,オリジナルなアイディアに基づくものであり,このような研究は国内外を問わずこれまでに行われたことがない.さらに,本研究の成果は,リチウムイオン電池のユーザサイドの技術者が待ち望んでいるものであり,電池モジュールを組み込んだ次世代自動車や電力調整設備の本格的な普及に非常に大きなインパクトを与えるものと考えられる.従って,本研究は,非常に重要であるにもかかわらず,世界的に見ても類を見ない研究であり,それが本研究の学術的かつ社会的な意義である.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] Investigation of Degradation and Voltage Response of Lithium-ion Battery Based on Impedance and Electromotive Force Measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Inui, S. Sakamoto, T. Tanaka
    • 雑誌名

      Electrical Engineering in Japan

      巻: 201 号: 3 ページ: 14-24

    • DOI

      10.1002/eej.23011

    • NAID

      130005160698

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 詳細発熱法を組み込んだ伝熱解析による円筒形リチウムイオン電池の温度上昇量推定2019

    • 著者名/発表者名
      藤本直嗣,平山智士,乾 義尚
    • 学会等名
      第35回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] インバータを用いたリチウムイオン電池の簡易交流インピーダンス測定装置の設計と製作2018

    • 著者名/発表者名
      辻 聡秀,平山智士,乾 義尚,田中正志,加藤彰訓
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 内部等価回路を用いたリチウムイオン電池の温度および電圧応答解析2018

    • 著者名/発表者名
      藤本直嗣,平山智士,乾 義尚
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ法を利用したリチウムイオン電池正極材の分離回収プロセスの検討2018

    • 著者名/発表者名
      田中正志,林 賢俊,乾 義尚
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 詳細発熱推定法を用いたリチウムイオン電池の温度上昇量の簡易解析2018

    • 著者名/発表者名
      藤本直嗣,平山智士,乾 義尚
    • 学会等名
      平成30年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] インバータを用いたリチウムイオン電池モジュールの簡易交流インピーダンス測定装置の製作2018

    • 著者名/発表者名
      辻 聡秀,平山智士,乾 義尚,田中正志,加藤彰訓
    • 学会等名
      平成30年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の電荷移動インピーダンスの温度依存性推定法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      辻 聡秀,平山智士,乾 義尚,田中正志
    • 学会等名
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池とEDLCのHESSと単電池の高レート定電流充放電による劣化の比較2018

    • 著者名/発表者名
      岩田直己,田中正志,乾 義尚
    • 学会等名
      第34回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 等価回路に基づくリチウムイオン電池の電荷移動インピーダンスの温度依存性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      乾 義尚,中村大樹,平山智士,伊藤大輔,田中正志
    • 学会等名
      第34回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 定電流充放電におけるリチウムイオン電池モジュールの温度上昇特性2018

    • 著者名/発表者名
      安藤僚人,平山智士,乾 義尚
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の交流インピーダンス特性の温度依存性推定法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      中村大樹,平山智士,乾 義尚,田中正志
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池のCPEを用いた等価回路とそれに基づく内部抵抗の温度依存性解析2017

    • 著者名/発表者名
      中村大樹,平山智士,伊藤大輔,乾 義尚,田中正志
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の充放電時の温度上昇量に関する基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      安藤僚人,平山智士,伊藤大輔,乾 義尚
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電池とスーパーキャパシタを組み合わせたHybrid Energy Storage Systemの劣化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      岩田直己,長山智哉,菅谷篤司,田中正志,乾 義尚
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の内部インピーダンスの温度および充電状態依存性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      乾 義尚,前田 諒,中村大樹,平山智士,伊藤大輔,田中正志
    • 学会等名
      第33回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 発表場所
      砂防会館(東京都千代田区)
    • 年月日
      2017-02-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電池とスーパーキャパシタを組み合わせたHESSの電池劣化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      岩田直己,田中正志,乾 義尚
    • 学会等名
      第33回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 発表場所
      砂防会館(東京都千代田区)
    • 年月日
      2017-02-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の電荷移動インピーダンスの温度依存性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      中村大樹,伊藤大輔,平山智士,乾 義尚,田中正志
    • 学会等名
      平成29年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 円筒型リチウムイオン電池のパルス充放電時における簡易温度上昇解析2017

    • 著者名/発表者名
      安藤僚人,平山智士,伊藤大輔,乾 義尚
    • 学会等名
      平成29年電気学会電力・エネルギー部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 劣化したリチウムイオン電池の電荷移動インピーダンスの温度依存性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      中村大樹,平山智士,伊藤大輔,乾 義尚,田中正志
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パルス充放電時におけるリチウムイオン電池モジュールの温度上昇特性2017

    • 著者名/発表者名
      安藤僚人,平山智士,伊藤大輔,乾 義尚
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の詳細発熱推定法の劣化電池への適用性の検討2016

    • 著者名/発表者名
      安藤僚人,平山智士,伊藤大輔,乾 義尚,坂本眞一,田中正志
    • 学会等名
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
    • 発表場所
      福井大学(福井県福井市)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] インバータを用いたリチウムイオン電池の簡便な劣化評価回路の設計と製作2016

    • 著者名/発表者名
      中村大樹,伊藤大輔,平山智士,乾 義尚,坂本眞一,田中正志,加藤彰訓
    • 学会等名
      電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
    • 発表場所
      福井大学(福井県福井市)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン二次電池のパルス充放電サイクルと定電流充放電サイクルによる劣化比較2016

    • 著者名/発表者名
      岩田直己,田中正志,乾 義尚
    • 学会等名
      平成28年度電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • 発表場所
      日立シビックセンター(茨城県日立市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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