2021年2月5日(金)
バッテリーマネジメントのためリチウムイオン電池のインピーダンス測定の考え方
山形大学  学術研究院  物質化学専攻  仁科・立花・伊藤(智)研究室  立花和宏

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4. 電池のモデル作成

太陽エネルギー 二酸化炭素 蓄電池 ソーラーパネル 電気自動車
  1 低炭素住宅V2H

LCCM住宅(ライフ・サイクル・カーボン・マイナス住宅)とは、ZEH(ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス)よりさらに省CO2化を進めた先導的な脱炭素化住宅で、建設時、運用時、廃棄時において出来るだけ省CO2に取り組み、さらに太陽光発電などを利用した再生可能エネルギーの創出により、住宅建設時のCO2排出量も含めライフサイクルを通じてのCO2の収支をマイナスにする住宅です。

V2Hとは、 電気自動車の電池を、 住宅の電池(ESS)にリユース することです。 電気自動車電池容量は、 40kWh程度とすれば、住宅の電池10kWhの4世帯分に相当します。

しかし安全リユース するには、バッテリーのインスペクションが欠かせません。


4.1 等価回路を使った古典的アプローチによる解釈

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組電池とストリング
©

ランドルス型等価回路

Fig ランドルス型等価回路
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等価回路 バルクと界面

動物にたとえた等価回路

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動物にたとえた等価回路(右:ダニエル電池、左:複合電極)
©K.Tachibana

電極の中だけでも大変なのに、電池、バッテリー、バッテリーシステムに等価回路を設定するのは至難の業です。 コンピュータにお任せしてAIを使いましょう。


4.2 クラウドデータロガーとインピーダンスのビックデータ化

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第4次産業革命 -日本がリードする戦略-
©Ministry of Economy, Trade and Industry
https://www.meti.go.jp/main/60sec/2016/20160729001.html

ファイルからクラウドへ

  1 情報端末( Chromebook、スマホ、PC )の比較
スマート
ディスプレイ
Chromebook 📱スマホ 💻PC
インストール 不要 不要 必要 必要
入力装置 🎥 カメラ 🎤マイク 🎥 カメラ ⌨キーボード・タッチパッド・🎤マイク 🎥カメラ タッチパネル・🎤マイク ⌨キーボード・🖱マウス・🎤マイク
出力装置 📱 ディスプレイ 🔊 スピーカー 💻 ディスプレイ 🔊 スピーカー 📱 ディスプレイ 🔊 スピーカー 💻 ディスプレイ 🔊 スピーカー 🖨 プリンター
ストレージ
(補助記憶装置)
☁クラウド ☁クラウド ☁クラウド 🗃ファイル
認証 マルチユーザー
シングルデバイス
マルチデバイス
シングルユーザー
SIM
シングルユーザー
マルチユーザー
シングルデバイス
決済 💳クレジット決済 バーコード決済、電子マネー決済、クレジット決済 💳クレジット決済
通信 WiFi WiFi WiFi, 回線 有線LAN,WiFi
01.情報処理概論 13.情報処理概論

コンピューティング(計算)もストレージ(記憶)もクラウドでやる時代です。 端末に求められるのは、ユーザーとの情報のやりとりのみです。 サーバーから見て、情報をやりとりしているのが間違いなくそのユーザーなのか、セキュリティと認証技術が問われます。


4.3 電池のモニタリングのためのネットワークインフラ


電池とインターネット

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電池とインターネット
©T.Ito

電池の状態をデジタル化してクラウドに蓄積しないとBMSは成立しない時代です。

資産管理になりますか?所有者の個人情報をどう守りますか?関連する法律はどうなりますか?


アナログ通信とデジタル通信

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アナログ通信とデジタル通信
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52210/_02/analogue_digital.asp

AM変調とPCM変調

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アナログ通信とデジタル通信
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52210/_02/AM_PCM.asp

スマートグリッド

エネルギーと ネットがつながりつつあります。 電池が物質とエネルギーを橋渡しするものだとすれば、 ネットは情報を橋渡しするものです。

情報網と電力網をあわせたスマートグリッド構想が進んでいます。


FIT終了を睨んだハイブリット蓄電池

スタック構造をもったハイブリット蓄電池。


4.4 機械学習とビッグデータを活用したモデルの構築

134
パーセプトロン
©

フーリエ変換と機械学習(AI)に共通するのは行列演算

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フーリエ変換と機械学習(AI)に共通するのは行列演算
©K.Tachibana

フーリエ変換


電池のインピーダンスを測定するということは、医師が聴診器で患者の胸の音を聞くようなものである。今後管理すべき電池が多くなり、深刻な医師不足に悩む前に、今から手を打つ方が良い。それには、バッテリーシステムに発生した障害を管理者に自動的に通知するようなシステムを作るのにAIを活用すべきである。



山形大学 米沢キャンパスに設置された インターネット百葉箱 ®