成果報告書詳細
管理番号20110000001686
タイトル平成22年度~平成23年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業/新エネルギーベンチャー技術革新事業(燃料電池・蓄電池)/Liイオンバッテリ等蓄電池のバッテリマネジメントシステム(BMS)の技術開発
公開日2012/8/9
報告書年度2010 - 2011
委託先名電動車両技術開発株式会社
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約1.バッテリーマネジメントシステム(BMS)のソフトウェア開発:我々の提案するSOC(残存容量状態)算出では、OCV法と電流積算法を組み合わせた算出法を採用し、従来より精度良い容量検出ソフトを作成した。このことにより、SOCの算出確度が5%以内になるように改良した。SOH(劣化状態)評価では、組電池に定電流負荷をかけて得られる電圧応答波形(以下IRドロップ)から劣化度合い(抵抗値増大)との相関を把握し、劣化評価アルゴリズムを構築しようとしたが、商品化するには応答の再現性が十分でないという問題があった。そこで、新しい手段を検討し、予備実験を行った結果、インピーダンス評価を付加することが有効であり、その手段にFFT法を用いると良いという結論に至った。:2.コントロールユニット製作:我々のコントロールユニットはマスター&スレーブから構成され、セル電圧をバランスするため、電池モジュール内(セル間)は抵抗方式を、モジュール間はトランス方式を採用し設計した。その試作は外部に委託し作製した。これに、プログラムを移植し、動作確認を行ったところ予想通り正常に動作した。:3.バッテリ評価試験設備と計測器の導入:電池モジュールを数個ずつ直列、および並列に接続して充放電試験が可能な定格100kWh(600V、300A)のバッテリ評価試験設備及び電池セルの内部抵抗測定計測器を購入し、弊社立川研究所(多摩テクノプラザ内)へ設置し、電池特性の評価を行った。:4.実験用の組電池の製作:組電池は、ラミネート型セルと18650型セルの2通りを試作した。ラミネート型の組電池では20Ahセルを2個パラレル接続したものを14シリーズに接続して2.1kWhのモジュールとした。セル冷却は、空気、および液体のいずれにも対応できるようにした。18650型の組電池では2Ahセルを20個パラレル接続し、それを7個シリーズに接続して1.0kWhのモジュールとし、それを4個シリーズに直結して100V、4kWhを試作した。それぞれの組電池に、BMSプログラム内蔵のマスターおよび/あるいはスレーブのコントロールユニットを搭載して性能を調べ、期待通り動作することを確認した。:5.バッテリ監視システムの構築:車載された組電池の電池特性関連データ(セル電圧、電流、温度)をコントロールユニット(マスター)からリアルタイムで収集するために、バッテリー監視用端末器を試作した。 この端末器を用いて、遠隔地と交信を行って、データの送受信ができることを確認した。:6.ビジネスプランの策定:平成23年3月以降、上記の開発成果に基づき作製した我々の組電池およびBMSの量産体制を検討した。次年から上記製品を本格的に販売することを目的として、ポテンシャルユーザー(コンバージョンEVメーカ、定置用メーカ)等と打合せを行っている。その具体的なビジネスプランを取りまとめている。
英文要約Our objective is to construct and develop a BMS to perform the management, monitoring, and diagnosis of LIB for EV. For this purpose, the following research themes were conducted here, as described below.:1. Development of BMS:Our research regarding BMS was focused on making a new evaluation method of SOC (State of Charge) and SOH (State of Health) of LIB. We programmed to construct a new BMS. In our program, SOC was estimated by combination with the methods reading open circuit potential and integrating the current going in and out of LIB package. SOH was determined by the chrono-potentiogram using a constant-current pulse. The project came along well for evaluation of SOC but did not sufficiently for that of SOH. For evaluation of SOH, we concluded that impedance data should be introduced.:2. Preparation of control-unit:A Master/Slave configuration was set up in the unit. In our unit, a resistance for the cells in a module and a transformer for the modules were used for making the cell-voltage balance. Thus, the power consumption from every cell module could be adjusted individually by the output voltage of the individual converters having cell controller IC. It was ascertained that our control-unit is working well.:3. Preparation of battery package:Two differently shaped packages were prepared for LIBs of laminate-type and cylinder-type (18650 size), each module of which is 2.1kWh and 4.0 kWh, respectively. Our packages which have constraints on package voltage and serial/parallel configurations are designed, allowing to minimizing size, cavities, safety, component cost and availability, minimizing thermal gradients by air or liquid, and high total energy content. Battery package and control-unit possessing BMS software are set up in a tray. It was ascertained that our packages are working well.:4. Development of battery monitoring system:A data-gathering & analysis system that can inform the LIB performance and behavior in real time was introduced. Our system consists of data communication module and date monitoring servers. The servers support web applications for graph display. We have already confirmed that our system gains an adequate performance with simulated data. And we can demonstrate the effectiveness of our systems under driving-state of EV which is equipped with our BMS and LIB package.
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