リチウム・イオン電池&直列/並列回路入門―重要技術セル・バランス図解!長寿命で安全を目指して(POWER ELECTRONICS) [単行本]

リチウム・イオン電池&直列/並列回路入門―重要技術セル・バランス図解!長寿命で安全を目指して(POWER ELECTRONICS) の 商品概要

• 要旨（「BOOK」データベースより）

  リチウム・イオン電池の性能向上と低コスト化に伴い、あらゆるモノのモバイル化・電動化が急速に進んでいます。効率良く安全に電池を使用し、寿命性能を最大限に生かすには、電池の基礎特性のみならず直列／並列接続時の注意点、さらには周辺回路についての知識が不可欠です。本書では電気系技術者の視点に立ち、リチウム・イオン電池の基礎特性、直列／並列接続の注意点、管理（マネジメント）技術、周辺回路の基礎について解説します。

• 目次

  ★目 次
  
  
  ☆第1部　リチウム・イオン電池入門
  
  ◎成功のポイントと本書のねらい
  ●第1章　注目リチウム・イオン電池を使えるようになろう
  　1-1　なぜこれからリチウム・イオン電池なのか
  　1-2　リチウム・イオン電池システム 成功のポイント
  　1-3　本書のねらい
  
  ◎基本電気特性から充放電のふるまいまで
  ●第2章　リチウム・イオン電池の基礎知識
  　2-1　電池としての基本特性
  　2-2　充放電についての基礎知識
  　2-3　セルの形状
  　2-4　リチウム・イオン電池の特性を決める材料
  　2-5　充放電の原理
  　2-6　充放電に関する電気特性
  　2-7　リチウム・イオン電池を使用する際の注意点
  　2-8　リチウム・イオン電池で不可欠なバッテリ・マネジメント・システムBMS
  
  ◎ナイキスト・プロットによる視覚化でつかむ
  ●第3章　状態や劣化を測る…電池の重要特性「インピーダンス」
  　3-1　リチウム・イオン電池のインピーダンスと測定
  　3-2　モデル化の準備①…「直列」回路の交流インピーダンス
  　3-3　モデル化の準備②…「直列」回路の交流インピーダンス
  　3-4　モデル化の準備③…「並列」回路のインピーダンス
  　3-5　リチウム・イオン電池のインピーダンス
  
  ◎測定の方法からデータの見方まで
  ●第4章　インピーダンスを実測して電池の劣化を読み解く
  　4-1　リチウム・イオン電池のインピーダンス
  　4-2　交流インピーダンス測定
  　4-3　劣化に伴うインピーダンスの変化
  　4-4　電流遮断法による内部抵抗の算出
  
  ◎ふだんの安定化電源との違い…「電圧変動」と「充放電効率」
  ●第5章　リチウム・イオン電池を電源に使うときの注意
  　5-1　注意点①…電圧変動
  　5-2　注意点②…電池の内部インピーダンス
  　5-3　リチウム・イオン電池の充放電効率
  　5-4　補う存在…頻繁な充放電が得意な電気2重層キャパシタ
  
  ◎充放電が得意な「電気2重層キャパシタEDLC」&「リチウム・イオン・キャパシタLIC」
  ●Appendix 1　電池を補う存在 大容量キャパシタ
  　A-1　その①…電気2重層キャパシタEDLC
  　A-2　その②…よりエネルギー密度の高いリチウム・イオン・キャパシタLIC
  　A-3　大容量キャパシタが得意とする充放電特性
  　A-4　大容量キャパシタのエネルギー利用率
  　A-5　エネルギー利用率を高めるくふう…直並列切り替えモジュール
  
  ◎温度・充放電電圧・充放電深度をおさえる
  ●第6章　リチウム・イオン電池の劣化要因と長寿命化
  　6-1　電池の劣化
  　6-2　カレンダー劣化
  　6-3　サイクル劣化
  　6-4　電池の寿命予測
  　6-5　どうすれば電池の寿命を延ばせるか
  
  ☆第2部　リチウム・イオン電池制御回路の全体像
  
  ◎進化を続けるBMSの基礎知識
  ●第7章　「長寿命で安全」を司るバッテリ・マネジメント・システム入門
  　7-1　バッテリ劣化の主な要因
  　7-2　劣化や危険を避けるバッテリ・マネジメント・システムBMS
  　7-3　BMSの主な機能
  　7-4　規模に応じたBMSの構成
  　7-5　BMSを構成するハードウェア
  　7-6　充電回路について
  　7-7　BMS回路の例
  
  ☆第3部　直列/並列の回路技術「セル・バランス」図解
  
  ◎電池の直列/並列でついてまわる問題
  ●第8章　セルのばらつき要因とバランスの必要性
  　8-1　セルを直列接続することの問題点
  　8-2　ばらつきによる悪影響
  　8-3　セル・バランス
  　8-4　電気自動車のバッテリ・リユースでは最初からセル特性はばらついている
  
  ◎温度や抵抗のばらつきが与える影響
  ●第9章　実測…直列の電圧ばらつき&並列の電流ばらつき
  　9-1　直列接続のときの劣化
  　9-2　並列接続のときの劣化
  　9-3　温度ばらつき発生時の特性を確認する充放電実験
  　9-4　並列接続で抵抗ばらつき発生時の特性を確認する充放電実験
  
  ◎セルの電圧もしくはSOCを均一化する
  ●第10章　セル・バランスの基本と主な回路方式
  　10-1　セル・バランスの基礎知識
  　10-2　一番基本…パッシブ・セル・バランス方式
  　10-3　アクティブ・セル・バランス方式の代表格…隣接セル間バランス回路
  　10-4　アクティブ・セル・バランス方式の1つ…パック-セル間バランス回路
  　10-5　アクティブ・セル・バランス方式の1つ…任意セル間バランス回路
  　10-6　アクティブ・セル・バランス方式の1つ…セル選択式バランス回路
  　10-7　セルごとに充電を行うバランス充電器
  　10-8　一長一短！ 各セル・バランス方式の比較
  　10-9　大規模システムに適するモジュール方式について
  　10-10　セル・バランス回路に大きな電流容量は不要
  
  ◎余剰エネルギーを消費させるシンプル方式
  ●第11章　王道「パッシブ・バランス」回路
  　11-1　パッシブ・バランス回路の基本動作
  　11-2　最小構成で実験確認
  　11-3　市販されているパッシブ・バランス付きバッテリ・マネジメント基板
  　11-4　最低電圧セルに合わせたパッシブ・バランス
  
  ◎アクティブ方式で最も汎用的
  ●第12章　小規模向け「隣接セル間バランス」回路
  　12-1　隣り合うセル同士でエネルギー授受を行う隣接セル間バランス回路
  　12-2　隣接セル間バランスに求められる極性反転式の非絶縁双方向コンバータ回路
  　12-3　昇降圧チョッパを用いた隣接セル間バランス回路
  　12-4　スイッチト・キャパシタを用いた隣接セル間バランス(SCC方式)
  
  ◎大規模でもムダなく簡素に
  ●第13章　大規模向け代表格「パック-セル間バランス」回路
  　13-1　大型・高電圧向けなパック-セル間バランス回路
  　13-2　絶縁型コンバータで代表的なフライバック・コンバータについて
  　13-3　複数の絶縁型コンバータを用いたパック-セル間バランス回路
  　13-4　単入力-多出力コンバータを用いたセル・バランス
  　13-5　単入力-多出力フライバック・コンバータ回路によるセル・バランス
  
  ◎必要な箇所だけで大規模でもムダなく
  ●第14章　より高効率な「任意セル間バランス」回路
  　14-1　ピンポイントでより効率的な任意セル間バランス回路
  　14-2　非絶縁型DCバス方式…フライング・キャパシタ
  　14-3　絶縁型DCバス方式…フライバック・コンバータ
  　14-4　非絶縁型ACバス方式…スイッチト・キャパシタ
  　14-5　絶縁型ACバス方式…フォワード・コンバータ
  
  ◎高電圧化が進むEVなどに適する
  ●第15章　多直列に効果的「セル選択式バランス」回路
  　15-1　大規模バッテリ向けアクティブ・バランス回路の課題
  　15-2　課題に対応できる方式…セル選択式バランス回路
  　15-3　①単方向絶縁型コンバータを用いてターゲット・セル同士でエネルギー授受
  　15-4　②バッテリ・パックとターゲット・セルの間でエネルギー授受
  　15-5　③エネルギー貯蔵デバイスを経由してターゲット・セル同士でエネルギー授受
  　15-6　選択スイッチの数を減らすテクニック
  　15-7　エネルギー貯蔵デバイスの代替

• 出版社からのコメント

  電気系技術者の視点に立ち，リチウム・イオン電池の基礎特性，直列/並列接続の注意点，管理技術，周辺回路の基礎を解説する．

• 内容紹介

  　リチウム・イオン電池の性能向上と低コスト化に伴い，あらゆるモノのモバイル化・電動化が急速に進んでいます．
  電気系技術者はシステム設計の際，電池のことを電圧変動する安定化電源として取り扱います．しかし，効率良く安全に電池を使用し，寿命性能を最大限に生かすには，電池の基礎特性のみならず直列/並列接続時の注意点，さらには周辺回路についての知識が不可欠です．
  
  　本書では電気系技術者の視点に立ち，リチウム・イオン電池の基礎特性，直列/並列接続の注意点，管理（マネージメント）技術，周辺回路の基礎について解説します．

• 著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

  鵜野 将年(ウノ マサトシ)
  ２００２年３月同志社大学工学部電子工学科卒業。２０１４年１０月茨城大学工学部電気電子システム工学科准教授。主として再生エネルギーシステム用次世代電力変換器の研究開発に従事。２００８年３月電気化学会論文賞。２０１８年５月Ｉｓａｏ　Ｔａｋａｈａｓｈｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ａｗａｒｄ。２０１９年１１月第６７回電気科学技術奨励賞。２０２２年６月第７８回電気学術振興賞（著作賞）。２０２３年６月第７９回電気学術振興賞（進歩賞）

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