成果報告書詳細
管理番号20120000000491
タイトル平成22~23年度成果報告書 蓄電複合システム化技術開発 要素技術開発 スマート&コンパクトコミュニティの核となる大型商用施設向けの蓄電池システムのEMS開発(2)
公開日2012/6/27
報告書年度2010 - 2011
委託先名エリーパワー株式会社
プロジェクト番号P10008
部署名スマートコミュニティ部
和文要約a) リチウムイオン電池の制御・管理技術の開発 
(エリーパワー株式会社)
双方向通信で機能するEMSを構築するためには、リチウムイオン電池のエネルギーの最適利用を実現できる蓄電池の状態をより高精度に制御する技術が重要である。そのために、SOC及びSOPを正確に把握することが重要である。
 SOC特性の把握においては、充放電条件を変えながらセルの容量確認試験を実施し、各条件での蓄電容量(SOC)に関する基礎データを取得する必要がある。
 SOP特性の把握においては、蓄電池の電力の入出力特性が内部抵抗に依存し、この特性はSOC、温度および経年変化によって変化する。そこで、これらのSOC、温度および経年変化をパラメータとしたセルでの充放電試験を行い、SOP特性を把握する。
 そのために、充電及び放電時の制限電圧を決定し、その条件下での全使用電池の容量・電圧・内部抵抗を測定・確認するとともに、温度条件を5条件、充電・放電電流をそれぞれ5条件、電池の劣化量を5条件とした各率充電試験、各率放電試験を行うことを決定した。
 バラツキを考慮し各条件下の試料数を3とし、合計15個の電池を用いてSOC及びSOPを性確に把握する技術を開発することと決めた。
 この測定を行うための機材として、22年度には内部インピーダンス測定器の他、充放電装置(制御部を含む)を3台、及び恒温槽3台を発注/購入し、設置工事を行うとともに動作確認を行い、データの取得が可能であることを確認した。
 また、今回のデータ取得の為に必要なセルを作製し、初期容量のバラツキの少ないセルを確保できたことを確認した。
b) リチウムイオン電池の寿命診断技術の開発
(エリーパワー株式会社)
 蓄電池の寿命は、カレンダ劣化とサイクル劣化に依存する。 カレンダ劣化特性は、使用時のSOCと蓄電池温度に依存し、サイクル劣化は、各サイクルの放電深度及びサイクル数、充電方法その他に依存する 。
 SOC、SOP及び運用履歴を基に蓄電池の経年変化を評価できるようにするために、セル評価試験にてこれらの特性を正確に把握し、蓄電池の寿命診断技術を構築する。
 寿命の診断技術を開発するため、カレンダ試験及びサイクル試験を行い、双方のデータからカレンダ劣化とサイクル劣化を評価し、寿命診断を行うことを決定した。
 そのために、充電及び放電時の制限電圧を決定し、その条件下での全使用電池の容量・電圧・内部抵抗を測定・確認するとともに、カレンダ試験では温度条件を5条件、SOC条件を5条件の計25の環境条件下において測定を行うとともに、一月(720時間)毎に電池特性評価を行いながら1年間のデータを取得する(プロジェクト期間により変動がある)ことを目標にすることを決定した。
 また、サイクル試験では温度条件を5条件、DOD条件を4条件の計20の環境条件において測定を行うとともに100サイクル毎に電池特性評価を行いながら1000サイクルのデータを取得(プロジェクト期間により変動がある)することを目標とすることを決定した。
 バラツキを考慮し各条件下の試料数を3とし、合計135セルを用いて寿命診断技術を開発することとした。
 この測定を行うための機材として、22年度は充放電装置(制御部を含む)を3台(カレンダ寿命試験用1台、サイクル寿命試験用2台)及び恒温槽10台(カレンダ寿命試験用5台、サイクル寿命試験用5台)を発注/購入し、設置工事を行うとともに動作確認を行い、データ取得が可能であることを確認した。
また、今回のデータ取得に必要なセルの作製を行い、初期容量のバラツキが小さいセルを確保できたことを確認した。
東日本大震災の影響により、試験装置等の納入が遅れたため、初期に計画していたスケジュールに対して若干の遅れが生じた。
英文要約Title: R&D of Practical and integrated Energy storage systems for smart community/elemental technology development/Development of Energy Storage EMS at Commercial Building Essential for Smart & Compact Community (FY2010-FY2011) Final Report
a) Development of control technique of lithium ion battery
(ELIIY POEWR Co, Ltd.)
For construct of energy management system having bidirectional communication, high-precision control technique is important for optimum usage of lithium ion battery energy.
For the purpose, it is important to correct understand of “State of charge” and “State of power” of the cell.
For understanding of State of charge, carry out of capacity check examination of cell under several charge-discharge condition, and it is need to get basal data related to cell capacity under each condition.
For understanding of State of power, output and input of cell power related to internal resistance and this property change by state of charge, temperature and aged deterioration.
Operate charge-discharge examination under several State of charge, temperature and aged deterioration, and understanding state of power property.
For acquire above data, decided the limited voltage of charge and discharge and measurement of capacity, voltage and internal resistance of all using cells.
We decided to operate each rate charge-discharge examination under the 5 temperature condition, 5 charge-discharge current conditions and 5 degradation condition of cells
Consider the dispersion, we decided use 3 cells for a examination condition and develop correct understanding technique of State of charge and State of power.
We bought 1 internal impedance instrument, 3 charge-discharge instrument and 3 incubators for this measurement in the 22 fiscal year.
We manufactured cells to use this time examinations and confirmed of cells capacity having low capacity dispersion.
a) Development of life diagnostic technique of lithium ion battery
(ELIIY POEWR Co, Ltd.)
Battery life related to calendar degradation and cyclic degradation.
Calendar degradation property related to cells temperature and State of charge.
Cyclic degradation property related to depth of discharge of each cycles, cycle number, charging method and etc.
For the purpose of investigation of aged degradation of cells based on State of charge, State of power and operational history, construct of battery life diagnostic technique from cell investigation.
For develop of life diagnostic technique, we decided to operate calendar examination and cyclic examination and try to diagnose of battery life from the calendar degradation data and cyclic degradation data.
For acquire above data, decided the limited voltage of charge and discharge and measurement of capacity, voltage and internal resistance of all using cells.
We decided the aim that operate under 5 temperature conditions and 5 State of charge conditions and operate cell property examination each month (720 hours) at the calendar examination.
We decided the aim that operate under 5 temperature conditions and 4 Depth of discharge conditions and operate cell property examination each 100 cycles at the cyclic examination.
Consider the dispersion, we decided use 3 cells for an examination condition and develop life diagnostic technique.
We bought 3 charge-discharge instrument (1 is for calendar life examination and others are for cyclic life examination) and 10 incubators (5 are for calendar examination and the others are for cyclic examination) for this measurement in the 22 fiscal year.
We manufactured cells to use this time examinations and confirmed of cells capacity having low capacity dispersion.
Initially schedule delays are occur because of examination equipment supply delay due to the Great Tohoku Earthquake.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る