プリウス　PHV　PRIMEコミュのリチウムイオン電池、充電の話題

リチウムイオン電池　月産３０００台へ　

日刊工業新聞の抜粋記事　掲載日 2011年06月17日

トヨタ自動車は秋にも貞宝工場（愛知県豊田市）で車載用リチウムイオン二次電池の生産を現在の３倍の月３０００台分に引き上げる。
　昼間のみの１直から昼夜２直の交代勤務体制に変え、残業も行って増産する。リチウム電池を搭載するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）「プリウスＰＨＶ」の１２年初めの市販に備える。リチウム電池を搭載している新型ハイブリッド車（ＨＶ）「プリウスα」の納期を短縮する狙いもある。

http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0420110617aaac.html

コメント(22)

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[1] mixiユーザー 12月06日 23:56

ニッケル水素とリチウムイオンについてちょっと考えてみました。

ＨＶとＰＨＶの違いは何と言ってもこのバッテリーの違いといってもいい訳で
このバッテリーの為に100万近い差額が発生した訳です。

EV走行距離と容量を比べてみます。

HV　　約2km　1.3kwh
PHV　26.4km　4.4kwh

EV距離は10倍以上になったにも関わらず容量自体は3.3倍。
そうなんです。100万円もする高価バッテリーとはいっても今のニッケル水素の
僅か3倍の容量にしか拡大されなかったのです。
ﾘｰﾌやﾐｰﾌﾞに比べ割高感はあります。（ﾘｰﾌ24kwh　ﾐｰﾌﾞ16kwh）

逆に何故3.3倍の容量しかないのにEV距離は10倍走れるのか？
という疑問も出てきます。

そこで出てくるのがニッケル水素で言われ続けてた「メモリー効果」です。
小生はこれがあるばっかりにＨＶ車を購入する事に二の足を踏んでいました。

http://eco.nikkeibp.co.jp/article/report/20110516/106501/?ST=print

確かに昔の携帯電話がニッケル水素からリチウムに変わった時は便利になった記憶があります。

上記容量、走行距離を元に単純に計算してみます。

PHV　26.4km÷4.4kwh　＝　0.6km/0.1kwh

HV　　2km÷1.3kwh　＝　0.15km/0.1kwh

単純比較するとこうなるわけですが、同じ車体とモーターを使っていて消費電力が
これだけ変わるはずがありません。

もし、PHVの値が正しいとすると　1.3kwhでも　7.8kmは走る計算になるのです。

ここで考えられるのはHVで採用されたメモリー効果対策の「SOC幅狭小」です。

SOCとは（State of Charge）狭小について我らが田中義和さんも語ってます。
http://rikunabi-next.yahoo.co.jp/tech/docs/ct_s03600.jsp?p=001191

記録は無いのですが以前聞いた話ではトヨタはメモリー効果を最小限にする為に
バッテリー下限　３０％　上限３０％を全く利用していないとの事らしいのです。

真ん中の４０％を使って0-100のSOCをメーターに表示させていたわけです。

このニッケル水素の「おいしい部分」だけを贅沢に使ったおかげで
長持ちのする安定したクオリティを提供していたのだと思います。

更なる調査を進めた結果、仮説からリチウムにもSOCをある程度制限している事がわかったのですが
あまり長くなってもご迷惑かと思いますので

ご要望があれば続編を書きます。

[2] mixiユーザー 01月26日 10:24

続編を是非お願いいたします。

[3] mixiユーザー 02月11日 19:30

しのげさん

バッテリーにおける興味深い記事がありますのでアップいたします。

トヨタ・ハイブリッドを支える極めて重要な技術がバッテリーの性能と管理。新型プリウスに採用されたニッケル水素電池を考える。
http://allabout.co.jp/gm/gc/192638/

トヨタが明かす、ハイブリッド車用電池の開発動向
http://monoist.atmarkit.co.jp/feledev/articles/eventrepo/09/cartoyota_b.html

[4] mixiユーザー 02月12日 07:44

電池の性能の7割程度をSOC制御で監視している事はカタログからも読み取れますね。
・電池容量 4.4kwh
・一充電消費電力 3.02kwh/回
3.02/4.4*100=68.63.....
電池容量の68.63%を最大使用電力量と想定している事がうかがえます。

この最大仕様電力量は他の数値からも逆算出来ます。
・EV走行可能距離 26.4km
・電力消費率 8.74km/kwh
26.4/8.74=3.020....

はじめから電池容量の68％程度を使用することとしているんですね。
充電時の温度上昇からの保護、劣化時の容量低下時でも「亀マーク」（初代プリウス）を出さない、などの不具合を想定した制御なのでしょうね。

[5] mixiユーザー 02月12日 10:59

しのげさん

参考になりました。

[6] mixiユーザー 03月17日 15:26

少しづつ暖かくなってきた最近、

満充電を毎日行っていますが
トランクにケーブルをしまおうとした際、モアっと熱気が上がってきました。

トランク内プラスチックを触ってみると人肌より暖かい約40度くらいに加熱されていました。

恐らく充電中に働くリア側のシロッコファンの熱気によるものと予想されますが
想像より熱を帯びていたので少し驚きました。

確かに真夏には炎天下でのフル充電は考えた方がいいのかもしれません。

[7] mixiユーザー 03月17日 17:09

＞ひこさん

今時期の外気温で４０度とは相当な発熱量ですね。
真夏はタイマー充電が必須になりそうですね。

[8] mixiユーザー 03月18日 01:00

しのげさん

一度、お試しいただき
ご意見お伺いしたく思います。

いづれにしてもリチウムの敵は夏かもしれませんね。

[9] mixiユーザー 03月18日 09:45

＞ひこさん

廃熱の為に収納スペースの蓋を垂直に開けておいてはいかがですか？冷却の為の吸い込み口は右側後部座席の脇腹あたりの開口部で排出は収納スペース仕切りのすぐ裏側、スペアタイヤが付くべきところの空間に排出されているので、そのあたりの雰囲気温度を下げることが肝要かと思います。

[10] mixiユーザー 03月18日 10:26

しのげさん

ご意見有難うございます。
小生の場合、ラゲッジマットをひいたのも悪因です。

PCがリチウムになった頃、ひざの上に置けないくらい熱くなった事を思い出すと
まだほんわかレベルです。

円筒リチウムですが、発熱の参考になれば幸いです。
http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/leaflet/T01057.pdf

恐らく放電時にはもっと・・・

[12] mixiユーザー 03月23日 10:54

充電についての話題ですが、E-Connectでは充電している最中に
ごらんの様な状況で確認できますので非常に便利です。

確かにＨＶモードの４セグくらいから始めると

充電完了まであと　2時間

とか平気で出るのですが、実測では１．５時間くらいで完了します。

毎日充電をしているといろいろと面白い事に気づいてきました。

まず、満充電されると下記のメッセージがきます。

----

充電情報が更新されました。
検知日時：2012/03/22 10:30:09
大阪　　　　 *** * ****
現在のお車状態
●EV走行可能距離
22.5km
●電池残量
20/[20]
※上記の内容は実際の車両状態と異なる場合がございます。

----

画像をよく見ていただきたいのですが
目盛りでは９５％の充電状態になっているにもかかわらず
充電完了まであと　０．７時間（４２分）かかります。

となっています。
ここで充電を止めると

----
現在のお車状態
●EV走行可能距離
22km
●電池残量
19/[20]

----

９５％の充電結果になっています。

単純な計算になりますが

0/[20]　→　20/[20]　で90分と仮定しますと

1/[20]あたり　4分30秒になります。

実際はここからはとても4分30秒ではＥＶ満タンの20/[20]にはなりません。
感覚で申し訳ないのですが15分から20分はかかります。

電池残量　0/[20]　→　16/[20]
1/[20]あたり3分くらいの速さで充電されるのに対し

電池残量　16/[20]　→　20/[20]
0/[20]あたり１０分くらいの結構な時間を要します。

計測したわけではありませんので16/[20]　（約８０％）を超えてからの充電時間は
わかりませんが、徐々に遅延し満充電付近ではかなり遅くなっています。

満充電の時でも走り出してすぐに回生も使う事から

通常のデイリー運用では　16/[20]～18/[20]　（HV満タンから約1時間の充電）にし
長距離をすぐに走るのが前提の時だけ20/[20]まで充電するようにしました。

例としてオーナーの方はこんな感覚はございませんでしょうか？

「ＥＶ８０％での回生より　ＨＶ満タン付近での回生の方がより充電される気がする。」

なんとなくリチウムの特性なのでしょうか。

ご参考になれば幸いです。

[13] mixiユーザー 03月25日 08:31

昨日、データ取りました。
充電量はeconnect目視なので誤差はあると思います。

経過　時刻充電量　　　EV距離充電完了　予想時刻
0:00 11:24 0 ％ 0 km 2.1時間 13:30
0:07 11:31 10 ％ 2.9 km 1.8時間 13:19
0:12 11:36 20 ％ 4.4 km 1.7時間 13:18
0:20 11:44 30 ％ 6.7 km 1.5時間 13:14
0:24 11:48 35 ％ 7.8 km 1.5時間 13:18
0:30 11:54 40 ％ 9.4 km 1.4時間 13:18
0:38 12:02 50 ％ 11.5 km 1.2時間 13:14
0:41 12:05 55 ％ 12.5 km 1.1時間 13:11
0:46 12:10 60 ％ 13.8 km 1.1時間 13:16
0:56 12:20 75 ％ 16.8 km 0.9時間 13:14
1:01 12:25 80 ％ 18.5 km 0.8時間 13:13
1:08 12:32 95 ％ 21.8 km 0.6時間 13:08
1:16 12:40 95 ％ 21.8 km 0.5時間 13:10
1:21 12:45 95 ％ 21.8 km 0.4時間 13:09
1:26 12:50 95 ％ 21.8 km 0.3時間 13:08
1:27 12:51 100 ％ 22.2 km 0時間　 12:51

面白いのはやはり60分を過ぎ充電量が95%になってからの停滞区間です。
これは制御側でコントロールしているのかリチウムの特性なのかは不明ですが
極端に遅くなっています。

バッテリーに負担をかけない為にも1時間充電がいい様な気がしてきました。

いつか温度変化も計測してみたいですね。

[14] mixiユーザー 03月25日 12:08

素晴らしいデータですね。
参考になります。

充電設備要件で
「200V12Aの電流が流れても安全な配線」
と、書いてありました。
このデータにより計算できる数値とデータが一致しています。
ひこさんのちょうど1時間のデータは充電量80％

200Vで12Aだと１時間で2.4kwh。
3kwhの充電池の80％は2.4kwhとなりデータと完全一致します。

明らかに充電制御の結果だと思います。
なので、特別充電を中断する必要は無いかと存じます。

[16] mixiユーザー 03月25日 15:08

ひこさん
満充電近くになってから時間がかかっているのは、このタイミングでバッテリー内に複数あるセル間のバランスをとる処理を開始するからだと思います。

とすると、どちらかというと100%まで充電したほうがいいのではと思います。

[17] mixiユーザー 03月25日 16:05

しのげさん
有難うございます。

供給電流は変わらないと思いますので
電気メータがあればもっとデータが取れ面白いのですが。

さとうひかるさん
セル間のバランスというのは聞いた事なかったです。

どこかネタ元ございましたらご指導くださいます様お願い申し上げます。

[18] mixiユーザー 03月26日 21:00

ひこさん

リチウム系のバッテリーは、各セルが許容の電圧値を超えるとバッテリーの損傷につながるため、各セルの電圧を監視しながら、セル毎に細かく充電を制御して少しずつ電圧を揃えていくという事が重要です。これをバランス充電と呼びます。

ホビーラジコンで電動のヘリや飛行機をやってる人には、バランス充電はお馴染みのものです。(ただしこちらはリチウムポリマーバッテリー)

[19] mixiユーザー 03月27日 01:14

さとうひかるさん

バランス充電っていうんですか。

56セル直列で繋がっているものを各セルの電圧を監視するなんて凄いですね。

さとうひかるさんは毎回、満充電してるのですか？

[20] mixiユーザー 03月27日 20:42

ひこさん、
それがなんだかんだと時間がかかって、納車はあすなんですよ(笑)

あれからちょっと考えたのですが、
各セルにとって悪いのは過充電と過放電で、その中間では神経質になる必要はないと考えてよいと思います。そうであれば、セル間のばらつきがひどくなるのを避けるために何回かに一回はフル充電してバランスを取るように心がけるくらいで充分かなと思います。必ずしも毎回フル充電の必要はなさそうです。
(私が間違っていたらご指摘ください＞all)

PS.本日店に到着したので、まだ作業中でしたが初対面してきました。納車後あらためて写真アップします。