マツダ技報2023

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22Tbat～10days ①Method of ～1days SOC S②Method of （4）SSOCIF　Qjoule：ジュール熱　Qpolariz：分極熱　Qentropy：エントロピー変化熱I：電流　　　Tbat：電池セル内部温度 　　　ΔS：エントロピー変化 F：ファラデー定数Table 1　Identification Method of Entropy Change（3）2R22iR11R2EP1R12iR002iR00　OCV計測法（Table 1中①）は，計測作業は比較的容易ではあるが，数mV～数十mVレベルの微小な電圧挙動を計測できる環境と，計測時間を要する。特に，計測時間は，内部温度が安定していると判断できるように，十分な時間を取る必要がある。このため，計測SOCポイントが多くなると多くの装置時間が必要となる。一方，熱量計測方法（Table 1中②）では，低レートでの充放電を行うことで，エントロピー変化値のSOC依存性を連続的に計測することが可能である。結果，前者の手法に比べて，計測時間を短縮することが可能である。本取り組みでは，熱量計測方法を用いることとしたが，極低レートでの微小熱量を漏らすことなく計測する環境構築はせず，比較的低レートで計測しつつ，混入するジュール熱，分極熱を3.2.で示したモデルを用いて補正し，エントロピー変化熱を導出するハイブリッド同定を行った。　用いた計測環境をFig. 6に，エントロピー変化熱導出式を式（5）に示す。―132―EP2R2polarizjoulebatjulepolarizentropyiRentropybatQQQQ QQQ Fig. 4　Equivalent Circuit ModelFig. 5　Validation Result of Equivalent Circuit Model3.2　エントロピー変化熱　エントロピー変化熱は，リチウムイオンの挿入脱離によるエントロピー変化に伴う吸発熱であり，その熱量による温度変化の影響は，数℃程度ではあるものの，発熱のみならず，吸熱現象もあるため，傾向の再現性や，予実差数℃レベルの高精度化を行うには，無視できない。また，電池内部の構造や材料の改良により，ジュール熱，分極熱は，低減が進んでいくことが考えられるため，相MethodOCV measurementHeat MeasurementHowtoRequired Measure OCV Change when Temp changesSOC 20point SOC adjustment 1h/SOC Temp Control 10h/SOCVocvTbatSMeasure the Amount of Heat at Low Rates FIQbatTbatContinuous Heat Measurement 20h (0.05C)PrecedentstimeGeneral methodNetzsch (Coin Cell)Several research institutes (Large Cell)i0：電流 EP1：R1C1並列回路部電位iR1：R1通過電流 EP2：R2C2並列回路部電位iR2：R2通過電流ジュール熱，及び分極熱の合計熱量の算出式を式（3）に示す。等価回路中の抵抗成分，コンデンサパラメーターは，温度，SOC依存性をもっており，各条件において，電流パルスを与えた際の電圧挙動から，同定を行い，マップ化して使用している。本等価回路にて，モード走行時の電圧再現性を確認した結果をFig. 5示す。電圧変動の予実差は，最大でも8％とよく一致することを確認している。低温や，低SOC，大電流では，誤差は拡大するものの，EV常用域では，同レベルでの精度を確保することが可能である。（2）対的に，エントロピー変化熱の占める割合が大きくなることからも，考慮する必要性が高まることが考えられる。　エントロピー変化熱のSOC依存性は，式（4）に示しているように，エントロピー変化マップΔS（SOC）によって表現される。エントロピー変化ΔSの取得方法にはいくつかの報告例（7）～（10）があり，起電力の温度依存性からエントロピー変化ΔS値を導出する方法（①起電力計測法）と，低レートで充放電させて，直接熱量を計測する方法（②熱量計測方法）である。Table 1に，それぞれの概要と特徴を示す。