成果報告書詳細
管理番号20160000000080
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーべンチャー技術革新事業(燃料電池・蓄電池) ハイブリッド鉄道車両に搭載する鉛蓄電池を精密にセンシングし長寿命化するBMSの開発
公開日2016/7/28
報告書年度2014 - 2015
委託先名東洋機械株式会社 株式会社アスカカンパニー 株式会社成田鋼業
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:平成26年度ー平成27年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーべンチャー技術革新事業(燃料電池・蓄電池) ハイブリッド鉄道車両に搭載する鉛蓄電池を精密にセンシングし長寿命化するBMSの開発

今回の研究開発のメインテーマはBMS(バッテリマネジメントシステム)の開発であるが、事業化に必要な3つの技術の1つである。3つの技術とは、(1)セーフティハイブリッド(モータとエンジンを切替える)(2)マグネットクラッチ(機械的摩耗のないクラッチ)(3)BMS(鉛蓄電池を長寿命化する)である。(1)と(2)はBMSの開発に着手する以前から研究開発に取り組んでおり、実用化に必要な基本的技術確認は完了している。現在は、製品化に向けた仕上げのフェーズに入っている。今回の研究開発では、その関連の開発も含まれている。また、鉛蓄電池はスマートグリッド、マイクログリッドの入出力源としての電力貯蔵装置としての活用も可能であることから、その試験も実施した。本題である鉛蓄電池の長寿命化については、当初予定のシーズを利用できず、他のシーズに切替えることとなった。蓄電池を長寿命化するには2つの条件が必要である。(1)蓄電池の状態(温度、抵抗、電圧等)の把握(2)蓄電池の性能特性の把握である。本開発は、採用したシーズの(1)と(2)を実験で確認し、そのデータにもとづいてBMSを開発するというものである。(1)については、シーズに基づいて測定回路を製作した。試験イメージは、1放電、2休止、3充電、4休止を1サイクルとして実施し、その間、一定間隔で電圧、電流、抵抗、温度を測定する。これらの測定値に顕著な差異(劣化)が認められるまで繰り返す。これによって、測定値と劣化度の関係を把握する。現在、この試験を繰返しているが測定データにほとんど変化が見られない。通常、蓄電池の寿命は4ー5年であり、蓄電池メーカの見解では、差異が認められるまでには1000サイクル以上の試験が必要である。1サイクル18時間とすれば、2年以上は要することになる。現在、試験は継続中であるが試験期間の短縮について検討していく。上位制御装置は主として車両の動力系のコントロールをするものであり、BMSを通して蓄電池管理も行う装置である。9月に搭載し、継続中の動力制御試験を除き開発は完了した。エンジンは遅れて9月に入荷し、減速機との接合試験を継続中である。蓄電池は7月に入荷し、8月に車両に搭載した。BMSはBS200(蓄電池インピーダンス測定装置)からデータを受け取り蓄電池制御する装置であり、9月に取り付けを完了した。鉛蓄電池のセンシング方式は、6月に愛媛大学シーズに変更し、劣化試験を継続中である。BMS制御部は9月に製作完了した。双方向DCDCコンバータは8月に設計・製作を完了した。スイッチング方式は、頻繁に行われることからIGBTを使用することとした。蓄電池は、新神戸電機のVSIL515L(515Ah)を選定した。蓄電池の測定器は、愛媛大学のシーズに基づいて回路設計し製作し9月に動作を確認した。蓄電池の性能試験は、継続中である。サルフェーション除去試験は、蓄電池の劣化が進んでから実施する予定である。
英文要約Title:New energy venture technical innovation business New energy venture technical innovation business(Fuel cell・Battery) Development of BMS which senses a lead storage battery to put on a hybrid railroad carriage precisely, and extends its life. (FY2014-FY2015)Final Report

The main purpose of this research and development is develop BMS (Battery Management System), it is one of the three technologies required for commercialization. Three technologies are (1)Safety Hybrid System(by changing motor running and engine running), (2) magnetic clutch(clutch without the mechanical abrasion), and (3)BMS(Battery Management System, method of extending the life of a battery). We started research and development of Safety Hybrid System and magnetic clutch since before starting development of BMS. Basic technical verification for commercialization is already completed. It is a stage of the finish for the manufacture now. It is included related development in this research and development. Because a battery could be utilized as power storage facility as an input/output source of micro-grid and smart-grid, we performed the tests of these.About the extension of life of the battery which was the main subject, we had to change the seeds being available at first to another. Two conditions are necessary to extend the life of the battery. (1)Understanding of the battery status (temperature, resistance, voltage, etc.) (2)Understanding of performance properties of the battery. An adopted seeds , (1) and (2) are confirmed by a test and BMS is developed based on the test data. About (1), a measuring circuit was produced based on the seeds. The test was put 1 discharge, 2 suspension, 3 charge and 4 suspension into effect as 1 cycle. And gauges the voltage, electric current, resistance and the temperature with a regular interval in parallel. It was repeated until the conspicuous difference (deterioration) was admitted by these measures. We grasp the relation between the measures and deterioration. This test is being repeated, but there is almost no change. In the opinion of the battery manufacturer, battery life is usually 4-5 years, it is necessary to test more than 1,000 cycles until the difference is admitted. When assuming 18 hours for 1 cycle, it'll be needed more than 2 years. Currently, the test is being continued and we will consider the shortening of test period in parallel.The host controller is the equipment which mainly controls the power system of the vehicle and is the device which performs the battery management through BMS. It was mounted in September, and the test was completed except for the power control test. The engine arrived in September with a delay, it is continuing a joint test of the reduction gear. The batteries arrived in July, and were mounted on a vehicle in August. BMS is a device of battery control receiving data from the BS200 (battery impedance measuring device). It was mounted in September.The sensing system of a battery is changed to a seeds of Ehime University in June and deterioration test is continued. BMS control unit completed in September. The interactive DC-DC converter completed a design and production in August. Because a switching is frequently performed, we decided to use IGBT.
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