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●L
 ED ランプ「LEGA LDT100 ／ 200V90N-G」を新発売！
●「ECO.R Revolution」（エコ．アール

レボリューション）シリーズを新発売●ブルーエナジー製リチウムイオン電池が Honda「STEP WGN SPADA」に搭載● AI（人工知能）を用いた蓄電池システムの状態監視に関する実証実験を開始●L
 ED 高天井照明器具「特殊環境対応モデル」を新発売！

●Ｇ Ｓユアサによる電池制御システムの開発の歩み（その１）－リン酸鉄系リチウムイオン電池とその SOC 推定－●Ｇ Ｓユアサによる電池制御システムの開発の歩み（その２）－リン酸鉄系リチウムイオン電池の SOC 均等化技術－●G Ｓユアサによる電池制御システムの開発の歩み（その３）－アイドリングストップ車用バッテリの制御技術－

また，水銀ランプ 300 W と同等の明るさで，消費LED ランプ「LEGA LDT100 ／ 200V90N-G」
を新発売！

電力は 87/86 W と非常に低く，約 72% の省エネを達成．定格寿命は水銀ランプの約 4 倍（50,000 時間）となり，ランプ交換などの維持管理費の低減にも寄与
します．

（株）ＧＳユアサは，LED 照明器具「LEGA（レガ）」さらに，LED 特有のまぶしさの対策については，発シリーズとして，主に道路灯・街路灯・公園灯で使用

光面を拡散形として，グレア ※1 を抑えたやわらかなされている水銀ランプ 300 W の交換に最適な LED ラ

光を実現しました．

ンプ「LEGA LDT100 ／ 200V90N-G」を新発売しまＧＳユアサは，LED 照明器具「LEGA」シリーズのラインアップで，これからもお客様の使用環境に最適した．

な照明を提案してまいります．

水銀ランプは，水銀条約（水銀に関する水俣条約）により 2020 年以降の製造や輸出入が原則禁止されています．そのため，既存の水銀ランプから LED ラン※1プへの交換が今後さらに加速すると考えられていま

見え方の低下や不快感，疲労を生じる原因となる
光のまぶしさのこと．

す．ＧＳユアサはこれまでに水銀ランプ 80 W，および 200 W の交換に最適な LED ランプを販売していま＜「LEGA LDT100 ／ 200V90N-G」の特長＞

すが，今回の追加発売によって LED ランプの製品ラ

1. 既設の水銀ランプ用照明器具をそのまま使用する

インアップを強化します．

ことができ，LED 化の初期投資を大幅低減「LEGA LDT100 ／ 200V90N-G」 は， 既 設 の 水 銀

2. 明るさはそのままに消費電力約 72% 削減，定格寿
命約 4 倍で取り付け後も経済的ランプ用照明器具（口金 E39）をそのまま使用することができ，既設安定器の取り外しとランプ交換だけで3. 入力電圧は 100 V ／ 200 V 兼用（電源内蔵）

LED 化することができます．そのため，照明器具一4. 拡散形の発光面でグレアを抑えたやわらかな光を実現

式交換による LED 化に比べ，投資費用を大幅に低減することが可能です．

© 2017 GS Yuasa International Ltd., All rights reserved.

19

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻

第2号＜ LEGA LED ランプシリーズの特性＞
製品名

LED ランプ

LED ランプ

LEGA LDT100 ／200V30N-G

※2

100 V

定格消費電力 / W

電力会社申請入力容量 / VA
全光束 / lm

-1

30

200 V

30

3,500

LEGA LDT100 ／200V70N-G

※3

100 V
70

200 V

70

8,700

LED ランプ

水銀ランプ

LEGA LDT100 ／HF300X

200V90N-G
100 V

200 V

87

88

87

11,500ランプ効率 / lm W

116

124

132

演色性 / Ra

85

85

85

相関色温度 / K
定格寿命 / h

※4

5,000

40,000（70℃）※2水銀ランプ 80 W の交換に最適な製品※3

水銀ランプ 200 W の交換に最適な製品

5,000

5,000

50,000（60℃）
※4

86

133

50,000（60℃）

316

340

15,800

50

3,900
40

12,000取り付ける器具の使用可能周囲温度に準ずる

LEGA LDT100 ／ 200V90N-G：（-20 ～ 60℃）

LEGA LDT100 ／ 200V70N-G：（-20 ～ 60℃）
LEGA LDT100 ／ 200V30N-G：（-20 ～ 70℃）
＜お問い合わせ先＞＜写真＞

LED ランプ「LEGA LDT100 ／ 200V90N-G」

株式会社 ＧＳユアサ
産業電池電源事業部
営業企画グループ

20

ライティング本部

営業部

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号

2. 最新の車両制御に対応「ECO.R Revolution」（エコ．アール
レボリューション）シリーズを新発売「IS 車用バッテリー新車搭載シェア No.1※5」のＧＳ
ユアサ独自のノウハウで，進化を続ける IS 車に対応します～先進テクノロジーで3. 幅広い車種に搭載可能

最新のアイドリングストップ車に対応～

IS 車にも通常車 ( 充電制御車・従来車 ) にも搭載可能な兼用モデルです（株）ジーエス ･ ユアサ バッテリー（GYB）は，最新のアイドリングストップ車（IS 車）に対応する先進テクノロジーを採用した自動車エンジン始動用鉛バ※1

ッ テ リ ー「ECO.R Revolution」 シ リ ー ズ を 2017 年「M-42」タイプでの比較

11 月に新発売いたしました．

※2

近年，日常の買物や駅までの送迎などの「ちょい乗当社標準品「85D26」タイプと「ECO.R Revolution※3

S- 95/110D26」タイプとの比較

り」使用が増え，乗用車の平均走行距離は短くなり，「T-115/130D31」タイプを除く．当社独自試験

バッテリーの使用状況は放電気味になっています．ま※4

た，車両装備の高度化により電気負荷も増大しており，※5

特に IS 車においては，さらなる燃費改善を狙ったアイ
ドリングストップシステムの作動域拡大

エンジン停止回数や停止時間の拡大，減速時のシステム稼働，充電時間の短縮など※1｢2016 年国内アイドリングストップ車向け新車装
着用バッテリーシェア調査 ｣ によるにより，バッテリーの負担はこれまで以上に大きくなっています．

＜「ECO.R Revolution」に採用された６つの先進テク

このようにカーライフの変化と車両の技術革新が進

ノロジー＞

む中，GYB では，自動車メーカーごとに異なる要求

1. ウルトラロングライフ構造（ULL 構造）

スペックへの対応と，市場から回収した数多くの IS

腐食や変形に強い高耐久グリッドに，活物質の脱落

車用バッテリーの内部劣化状況の解析をふまえ，新たを抑制するハードペーストを加えた「ULL 構造」をなテクノロジーを開発しました．その先進テクノロジ

採用

ーを「ECO.R Revolution」に採用することで，最新のバッテリーへの負荷が大きい IS 車の過酷な要求特IS 車本来の燃費性能を引き出すとともに，バッテリ性にもマッチーの長寿命化を実現します．

2. 新型セパレータを採用

GYB は今後も，時代によって移り変わる自動車用

負極側にも新たにリブを形成した「デュアルリブセ

バッテリーへのご期待・ご要望に，高い技術力でお応パレータ」を新規採用

えしてまいります．

極板の反応を活性化させることで充放電の繰り返しによる放電電圧の落ち込みを抑え，アイドリングス
トップ寿命の向上に大きく貢献＜「ECO.R Revolution」シリーズの特長＞

3. 電解液にリチウム配合

1. 先進テクノロジーの採用で高い耐久性とクイック
チャージ性能を実現

電解液にリチウムを配合することで鉛のイオン化を（1）ア イ ド リ ン グ ス ト ッ プ 寿 命 を 当 社 従 来 品 比

促進し，クイックチャージ性能を向上

200% 超※2

4. カーボン量最適化に向上

バッテリーの劣化による電圧低下を抑え，寿命

負極板のカーボン量を最適化することで鉛粒子間で末期まで IS 車本来の燃費性能を引き出しますの電流経路を形成し，クイックチャージ性能を向上
5. 極板枚数増（2）ク イックチャージ性能を当社標準品比 150%
超 ※3 に向上

極板枚数を増やし，反応面積を増やすことで，クイ素早い充電が可能となり，放電気味使用での耐ックチャージ性能を向上
6. 正極活物質添加剤

久性が向上します

正極活物質への添加剤配合によって活物質粒子のネ（3）通 常 車 で の 寿 命 指 数 を 当 社 標 準 品 比 250%
超※4ットワークを強化．

に向上

活物質の軟化を抑制し耐久性を向上

IS 車以外の通常車に搭載した場合には，さらなる長寿命を実感いただけます21

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

＜製品保証＞
・通常車

36 ヶ月または累計走行距離

10 万 km・IS 車

24 ヶ月または累計走行距離

4 万 km＜発 売 日＞2017 年 11 月

＜販売目標＞

50 万個（年間）

第 14 巻（いずれも製品ご購入後どちらか早く到達するまで）＜機種一覧とメーカー希望小売価格＞
形式名

IS 車対応ER-60B19R

×

ER-60B19L

×

ER-K-42R/50B19R○

ER-K-42/50B19L○

ER-M-42R/55B20R○

ER-M-42/55B20L○

ER-N-65R/75B24R○

ER-N-65/75B24L○

ER-Q-85R/95D23R○

ER-Q-85/95D23L○

ER-S-95R/110D26R○

ER-S-95/110D26L○

ER-T-115R/130D31R○

ER-T-115/130D31L○

メーカー希望小売価格

オープン

＜写 真＞

＜お問い合わせ先＞「ECO.R Revolution」シリーズ（「ER-Q-85/95D23L」）

株式会社 ＧＳユアサ
自動車電池事業部
営業企画部グループ

営業本部

22

市販営業部

第2号

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻＜「EHW5」セルの仕様＞

ブルーエナジー製リチウムイオン電池がHonda「STEP WGN SPADA」に搭載

モデル名

容量 / Ah

EHW5

5.0

※1

電圧 / V～ハイブリッドシステム「SPORT HYBRID i-MMD」に採用～

3.6

寸法 / mm

W120.0×D12.5
×H（ケース）85.0

質量 / kg（株）ブルーエナジー（BEC）の製造・販売している

使用温度範囲 / ℃

リチウムイオン電池「EHW5」が，本田技研工業（株）

保存温度範囲 / ℃

殿が 2017 年 9 月 29 日に発売した新型「STEP WGN

最大使用電流 / A

SPADA」のハイブリッド仕様車に搭載されています．
搭載されている新型リチウムイオン電池「EHW5」は，高出力化・小型軽量化に成功し，従来品より 17％

※2

0.229

-30 ～ 55
-40 ～ 65300

※1

充電電圧 4.2 V 時の容量を示す※2

定められた温度と時間の範囲による軽量化と 7％小型化しながら，同等以上の容量・出力
性能と耐久・安全性能を実現しています．
「EHW5」は，減速時に発生する回生エネルギーを効率よく蓄電し，エンジンやモーターをアシストすることで滑らかで力強い加速性能をサポートしています．
BEC のリチウムイオン電池は 2011 年から量産を開始し，2017 年 8 月までに累計 70 万台以上の車両搭載，セル換算では 3,500 万セル以上の市場実績があります（6 年以上の量産実績）．
今後も BEC は，安全性と耐久性を重視したトータ
ルバランスを基本コンセプトとし，着実な製品開発を継続することにより，クリーンエネルギー社会の構築に貢献してまいります．

＜写真＞
1．
「STEP WGN SPADA」

2．「EHW5」セルとモジュール

23

第2号

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻

第2号＜ブルーエナジー製リチウムイオン電池搭載実績例＞
搭載車

CR-Z

製品名

発売時期

仕向地

EH5

2012 年 9 月 28 日

日本 / 北米

ACCORD HYBRIDACCORD PLUG-IN HYBRID

EH52013 年 6 月 20 日

日本 / 北米

EH19

2013 年 6 月 20 日

日本 / 北米

FIT HYBRID

EH52013 年 9 月 6 日

日本

VEZEL HYBRID

EH52013 年 12 月 20 日

日本

GRACE HYBRID

EH52014 年 12 月 1 日

日本

JADE HYBRID

EH52015 年 2 月 13 日

日本

LEGEND

EH52015 年 2 月 20 日

日本

SHUTTLE HYBRID

EH52015 年 5 月 15 日

日本

CLARITY FUEL CELL

EHW52016 年 3 月 10 日

日本 / 米国

ACCORD HYBRID

EHW5

2016 年 5 月 26 日

日本 / 北米 / 中国 / アジア

NSX

EHW5

2016 年 8 月 25 日

日本 / 北米 / 中国

FREED HYBRID

EHW5

2016 年 9 月 16 日

日本

新型 STEP WGN SPADA HYBRID

EHW52017 年 9 月 29 日

日本

＜ブルーエナジーの概要＞
社名

株式会社ブルーエナジー

設立

2009 年 4 月 1 日

所在地

京都府福知山市長田野町 1 丁目 37 番地

資本金

75 億円

出資比率

株式会社 ＧＳユアサ

51％

本田技研工業株式会社

49％

事業内容

高出力型リチウムイオン電池の製造販売および研究開発＜お問い合わせ先＞
株式会社ブルーエナジー

営業部

営業グループ24

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号

2．本実証実験の概要

AI（人工知能）を用いた蓄電池システムの状態監視に関する実証実験を開始

実証実験では，稼働中の蓄電池システムを構成する
定置用リチウムイオン電池から取得した電圧や電流な（株）ＧＳユアサと NTT コミュニケーションズ 株式

どの時系列センサーデータを，ディープラーニングを会社（NTT Com）殿は，NTT Com 殿が AI 技術の一用いて AI に学習させ，電池の状態監視をおこなうシ種であるディープラーニングを用いたデータ処理サー

ステムの基盤構築と検証をおこなう予定です．蓄電池

ビスを提供し，ＧＳユアサが AI 技術によるリチウムシステムの測定データをネットワーク経由で収集し，イオン電池の状態監視の実証実験を開始します．

そのビッグデータを，経験を積んだオペレーターの代
わりに AI が分析します．

なお本 AI は，
NTT グループの AI 関連技術「corevo®
（コレボ）
」

※1

今回開発する AI 技術を適用した状態監視により，を活用しています．

さらに精度の高い効率的な電池状態の検知，予知およ

1．背景び制御をおこなうことが可能となり，安全性，信頼性が向上します．また，ネットワークを介してモニタリングできるようになるため，蓄電池システムのスマー

近年性能向上が著しいリチウムイオン電池は，幅広ト化に寄与するものと考えられます．

くさまざまな用途や地域に普及しており，メガソーラ
ーや風力発電用の大規模蓄電システムにも導入が進ん

3．今後の展開でいます．これまでの電池の状態監視では，
定期点検・自動測定で収集された電圧や電流などのパラメータを用い，あらかじめ想定した関係式やしきい値により，ＧＳユアサは，蓄電池システムの SOC※2・SOH※3

あるいは経験を積んだオペレーターが分析して診断ををより高い精度で確実に把握するとともに，バランス

おこなっていました．今後さらに普及が進めば，取りよく必要な電気エネルギーを充放電できる最適な状態

扱うデータ量も多くなり，オペレーターを増やして対に保つことで，蓄電池システムの効率的な運用をおこ応しなければならないといった課題がありました．

ない，地球環境や防災・減災に貢献する製品とサービ

ＧＳユアサと NTT Com 殿は，こういった課題を解スを提供していくことを目指します．また，将来的に決するため，2016 年より AI を活用した電池の状態

は AI 技術の活用により，お客さまと共に多様なサー監視の実現に向けた，電池の種類の分類に関する検証

ビスと新しいビジネスモデルを創出していくことにつをおこなってきました．2016 年の検証では，NTT

なげていきます．

Com 殿が電池の電圧や電流などの時系列センサーデ

NTT Com 殿は，本実証実験に活用した状態検知・ータから，ディープラーニングを用いて電池の種類を予知をおこなう AI 技術について，今後さらなる精度分類する AI モデルを作成し，学習後の AI モデルに追向上に取り組み，他の製造業へ適用範囲を拡大します．

加学習を施し，学習データを増やすにつれて分類精度

また，NTT Com 殿が提供するサービスと組み合わせ，がどのように変化するかについてＧＳユアサが評価をお客さまに最適な AI ソリューションを広く提供しておこないました．結果，わずかな電池特性の差異を見いきます．

分け，極めて高い精度で電池の種類を分類できることが確認できたため，今回の実証実験に取り組むことと「corevo®」は日本電信電話株式会社の商標です※1(http://www.ntt.co.jp/corevo/)

しました．

25

※2

State Of Charge，電池の充電状態※3State Of Health，電池の劣化状態

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号＜ディープラーニングによる電池パラメータを用いた電池分類評価（検証実験）のイメージ＞電池A

電圧パターン

Time

Time

Time

大量のデータ
分類不明の電池Time

大量のデータ

各電池の電圧や電流などのパラメータとの関係を学習

電流パターン
Current

Voltage

電圧パターン

電流パターン
Current

Voltage

電流パターン
Current

Voltage

電圧パターン

電池B

AIモデル

分類： 電池ATime

リチウムイオン電池のパルス充放電特性の一例＜お問い合わせ先＞
株式会社 ＧＳユアサ

広報・ＩＲ室26

Time

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号＜ LED 高天井照明器具「特殊環境対応モデル」の特長＞

LED 高天井照明器具「特殊環境対応モデル」を新発売！

1. 初期照度補正機能 ※ を装備し，さらなる消費電力を削減
2. 使用環境に合わせてグレードアップした 3 機種を（株）
ＧＳユアサは，LED 高天井照明器具「LEGA（レラインアップガ）」シリーズに，「特殊環境対応モデル」を追加，①耐候型
LED モジュール部を密閉構造とし，使用部材

2017 年 7 月より発売を開始しました．

をアルミニウムとステンレスにすることで，防このモデルには，
「耐候型」
，
「高温型」
，
「高温耐振型」

塵，防湿，耐塩，耐油煙の各性能を向上の３種類があり，従来の LED 高天井照明器具が使用②高温型

できなかった「塩害の影響のある場所」や「粉塵の多い場所」，「湿気の多い場所」，「雨水のかかる場所」，「振電源装置を器具本体と別置にすることで，周囲動のある場所」などの環境で使用できるように，材質

温度が常時 60℃の環境でも使用可能③高温耐振型や構造をグレードアップしています．

高温型を最大 4G の振動のある場所でも使用で外観は従来型の反射カサタイプのデザインや角度可きるように強化変アームを継承し，明るさは水銀ランプ 400 W，水銀ランプ 700 W，メタルハライドランプ 400 W 相当※

をラインアップしています．

使用開始直後から徐々に光束が低下していく LEDにおいて，使用開始から寿命末期まで一定の明るさ

ＧＳユアサは，ラインアップを充実させた LED 高で点灯するように電力を調整する機能

天井照明器具「LEGA」シリーズにより，さまざまな特殊環境に最適な照明設備を提案してまいります．

＜写真＞LED 高天井照明器具「特殊環境対応モデル」（左：「JDB3442A」右：「JD3753A」）

27

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号＜ LED 高天井照明器具「特殊環境対応モデル：（耐候型）」の特性＞
モデル

耐候型（屋内用・軒下用／電源装置内蔵）

明るさ

水銀ランプ
400 W 相当
AC200 ～ 220

型名

入力電圧 / V

定格消費電力／平均消費電力 / W
定格光束 / lm

JDB3442AJDB3552AJDB3562A

107 ／ 98

150 ／ 136

215 ／ 193

140.1

140.0

134.8

メタルハライドランプ
400 W 相当

15,000-

固有エネルギー消費効率 / lm W 1
光色（色温度）／平均演色評価数

LED モジュール寿命（光束維持率）

21,000昼白色（5,000 K） ／60,000 時間 （85%）

水銀ランプ
700 W 相当

29,000

Ra70＜ LED 高天井照明器具「特殊環境対応モデル：（高温型，高温耐振型）」の特性＞
モデル

高温型（屋内用／電源装置別置）

明るさ

水銀ランプ メタルハライドランプ 400 W 水銀ランプ メタルハライドランプ 400 W
400 W 相当 ～水銀ランプ 700 W クラス 400 W 相当 ～水銀ランプ 700 W クラス
AC200 ～ 220

型名

JD3642A

入力電圧 / V

定格消費電力／平均消費電力 / W 107 ／ 98
定格光束 / lm-

15,000

固有エネルギー消費効率 / lm W 1 140.1

JD3752A

JD3643A

JD3753A

153 ／ 142

107 ／ 98

153 ／ 142

160.1

140.1

160.1

24,500光色（色温度）／平均演色評価数 昼白色（5,000 K） ／LED モジュール寿命（光束維持率）60,000 時間 （85%）

Ra70＜お問い合わせ先＞
株式会社 ＧＳユアサ
産業電池電源事業部

ライティング本部

高温耐振型（屋内用／電源装置別置）

営業部

営業企画グループ28

15,00024,500GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号に充電可能な電気量を正しく把握して，LFP 電池を最G Ｓユアサによる電池制御システムの開発の歩み（その１）

適に制御するためには，精度よく SOC を求める技術が必要とされる．電池の SOC を求めるために，電池－リン酸鉄系リチウムイオン電池とその SOC 推定－の開放電圧（以下，「OCV」という）を測定し，そのOCV から図 2 の相関関係に基づいて SOC を求める
「OCV 法」が一般的に用いられる．

正極材料にリン酸鉄リチウム（LiFePO4）を用いたリチウムイオン電池は，他の正極材料を用いた電池よ

しかしながら，LFP 電池のフラット領域では，OCV

りも寿命性能が優れる．そのため，車載用途のみならか ら SOC を 求 め る こ と が む ず か し い． た と え ば，ず，寿命性能をより重視する産業用途への応用も期待

OCV を測定する電圧センサの測定精度が ±5 mV でされている．

あると仮定する．SOC50％付近のフラット領域では，

ＧＳユアサは，正極にリン酸鉄リチウム，負極にグ

3.310 V±5 mV の OCV の範囲に相当する SOC は約

ラファイトを用いたリン酸鉄系リチウムイオン電池

24％の幅をもつ（図 3 参照）．つまり，フラット領域（以下，「LFP 電池」という）の開発に早期から着手

では測定誤差の影響を受けやすく，OCV の測定値かし

ら SOC を一義的に定めることがむずかしい．

，2012 年には大型 LFP 電池（図 1 参照）の寿※１

命試験と安全性試験の結果を発表した．そして，このSOC を求める方法として，OCV 法のほかに，「電流電池を使いこなすための各種制御技術の開発に継続的積算法」がある．これは，電池に流れた電流を測定・に取り組んでいる．

積算して SOC を推定する方法である．しかしながら，

本稿では，LFP 電池の概要と，その電池の制御のた

電流積算法においても，電流センサの測定誤差の影響

めに不可欠である，充電状態（以下，「SOC」という）により，時間の経過にともなって SOC 推定の精度がを推定する技術を紹介する．

徐々に低下する．

１．LFP 電池の特性３．変化領域における SOC 補正

LFP 電池は，充放電の繰返しや，高温環境下での使LFP 電 池 は， 図 2 の SOC-OCV 特 性 に お い て，用に対する耐久性が高く，長期間にわたって電池容量

SOC30％以下の領域，SOC65％付近の領域，およびを高水準に維持できることが知られている．また，車SOC95 ％ 以 上 の 領 域 が，SOC の 変 化 に と も な っ て

両事故を想定して電池を圧壊したり，システム故障をOCV が比較的大きく変化する「変化領域」になって想定して電池を過充電しても，高い安全性を示す．

い る． こ の 変 化 領 域 で は，OCV 法 に よ っ て 正 し い

LFP 電池は，SOC の変化にともなう電池電圧の変化

SOC を求めることができる．電流積算法と，変化領が微小な使用範囲（以下，「フラット領域」という）域での OCV 法とを組み合わせることで，LFP 電池にが広い（図 2 参照）．そのため，広い使用範囲にわた

おける SOC 推定の精度を向上することができる．具

って電池から安定的に電力を供給できる．

体的には，電池の使用開始とともに電流積算法による※２

SOC 推定を開始し，OCV が変化領域に入ったときに，

２．LFP 電池の SOC 推定

4.1

電池から放電可能な電気量（残存容量）および電池

3.9

50Ah クラス

OCV / V

3.7

20Ah クラス

3.5
3.3
2.9
2.7

LFP電池
他のリチウムイオン電池

2.5
2.3
0

図1

図2

大型 LFP 電池

29

フラット領域

フラット領域

3.1

20

40

60

SOC / ％

LFP 電池の SOC-OCV 特性

80

100

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

電流積算法から OCV 法に切り換えて，SOC 推定値を

第 14 巻第2号

電池管理処理OCV 法により求めた値に補正する．
図 4 は，図 2 における SOC65％付近の拡大図である．

S1

LFP 電池は，充電時の SOC-OCV 曲線（図 4，赤線）と，

電流積算処理を実行開始

放電時の SOC-OCV 曲線（図４，青線）とが若干ずれている．変化領域では，充電時の OCV の範囲 ΔV1 とS2

放電時の OCV の範囲 ΔV2 とが重複する領域 ΔV3 が生じる．この重複領域 ΔV3 で，OCV 法を実行して，電NO

OCV検出条件を満たす？

流積算法による SOC 推定値を，OCV 法による値に補正することができる．重複領域 ΔV3 を使うことで，OCV

YES

法の実行前に充電がおこなわれたか放電がおこなわれ

S3

OCVを測定たかにかかわらず，高精度な SOC 推定が可能となる．
図 5 に示すように，まず電流積算処理をおこなう

S4（S1）．充電電流または放電電流が基準値以下である

NO

OCVの測定値は重複領域内？

などの OCV 検出条件が満たされた時点で（S2，Yes），
LFP 電池の OCV を測定する（S3）．そして，OCV の

YES

測定値が変化領域（重複領域 ΔV3）内であるときに

S5

OCVの測定値に対するSOCを抽出

（S4，Yes），OCV 法により SOC を求め（S5），それまで電流積算法により求めていた SOC 推定値を OCV 法

S6により求めた値に補正（シフト）する（S6）．

補正（シフト）処理

3.340
3.335

LFP電池

図5

OCV / V

3.330
24％

3.325
3.320

この技術により，電流積算法と OCV 法のそれぞれ

3.315
3.310
3.305
3.300
35

図3

40

+5 mV

の長所を活かして，LFP 電池における SOC の推定精-5 mV度を高水準に維持できる．また，適切でないタイミン

45

50

SOC / ％

55

60

グで OCV 法を実行して SOC 推定値の誤差が拡がる可65

能性を低減できる．LFP 電池を，太陽光パネルと組み合わせたシステムにおいても，このような SOC 補正

フラット領域の拡大図の技術は有効である ※ ４．
以上，本稿では，LFP 電池の概要と，この電池の制御

フラット
変化領域 領域

フラット領域のためにＧＳユアサが開発した SOC 推定技術とを説明した．
「その２」では，複数の LFP 電池を組み合わせた組

3.35

OCV / V

電池において電池の SOC を均等化する技術を紹介する．

充電
放電

3.34

ΔV1

3.33

ΔV3

ΔV2

3.32
3.31
3.30
50

図4

SOC 補正のフロー※1

GS Yuasa Technical Report 第 5 巻 第 2 号 2008 年※2

GS Yuasa Technical Report 第 9 巻 第 1 号 2012 年※3

日本特許第 6155781 号，米国特許第 9429626 号，
中国特許第 201310163549.8 号（2012 年出願）

Δ％
52

54

56

58

60

62

SOC / ％

64

66

SOC 補正をおこなう OCV の範囲の例

68

※4

70

米国特許第 9800086 号（2012 年出願）

＜問合せ先＞※３（株）ＧＳユアサ

30

知的財産部

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻

第2号

SOC は電池の電圧と相関がある．そのため，複数

ＧＳユアサによる電池制御システムの開発の歩み（その２）の電池の電圧を測定し比較することで，それら電池のSOC 不均一を検出することが一般的である．

－リン酸鉄系リチウムイオン電池のSOC 均等化技術－

２．LFP 電池の場合

大型リチウムイオン電池は，通常，複数の電池が組「その１」でも述べたように，LFP 電池は，SOC のみ合わされた組電池として使用される（図 1 参照）．

変化にともなう電池電圧の変化が微小なフラット領域

電池を直列に接続して構成される組電池において，十が広い（図 3，A 参照）．LFP 電池が組み合わされた分な性能を発揮するためには，複数の電池の充電状態

組電池では，個々の電池がこの広いフラット領域をも（以下，「SOC」という）または電池電圧を均等化する

つ．フラット領域では，組電池における各電池の電圧必要がある．特に，リン酸鉄系リチウムイオン電池（以を測定しそれらを比較しても，差が小さく，複数の電下，「LFP 電池」という）の組電池では，特殊な均等池の SOC が不均一になっているかどうかを検出しに化技術が求められる．

くい．また，ある電池をバランサーで放電してその

本稿では，SOC 均等化技術の概要と，LFP 電池でSOC を低下させても，フラット領域では電圧が下がり構成される組電池に有用なＧＳユアサの SOC 均等化

にくいため，その電池の SOC が他の電池と同等レベ技術を紹介する．

ルに下がったかどうかを判断することがむずかしい．

１．SOC 均等化技術の概要
組電池では，それぞれの電池の初期容量の微小なバ
ラツキや劣化速度のバラツキにより，充放電の繰返しにともなって電池の SOC が不均一になる．組電池の両端に充電器を接続して，それぞれの電池の SOC を

SOC 80％50％

50％100% に充電しようとしても，SOC が高い電池が他の電池より先に 100% に到達してしまうため，他の電池を 100% に充電することができない．このような不均放電

一状態では，組電池は十分な充電性能および放電性能を発揮できない．そこで，組電池では一般的に，SOC
図2均等化のための放電回路が各電池に並列に接続されてバランサーの動作いる．他の電池よりも SOC が高くなった電池は，放電回路（以下，「バランサー」という）のスイッチが閉じて，その電池の SOC および電圧を他の電池と同4.4

等レベルに下げるために放電される（図 2 参照）．

4.0

電池電圧 / V

B
3.6
3.2
2.8

Ａ

2.4
2.2
0

20

40

60

80

SOC / ％

図1

大型リチウムイオン電池の組電池

図3

31

LFP 電池の SOC と電池電圧の関係

100

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻

３．LFP 電池に有用な均等化技術

第2号

ΔT1

LFP 電池は，SOC95％以上の領域では，SOC の変基準電圧化にともなって OCV が比較的大きく変化する（図 3，

電池電圧 / V

B 参照）．ＧＳユアサは，この変化領域で，SOC が他の電池より高くなった電池を検出し，その電池と他の電池との電圧差が十分に小さくなるまでその電池をバランサーで放電することを考案した ※ １．変化領域においてバランサーを使った放電をおこなうと，その電池の電圧が短時間で下がる．この技術により，複数の電池の SOC が不均一になったことを的確に検出でき，

充電時間

かつ，それら電池の SOC の差を短時間で小さくできすることができる．
LFP 電池に有用なもう一つの均等化技術を図 4 に示す．直列接続された複数の LFP 電池を充電する場
合に，それら電池の SOC が不均一なときは，ある電池は基準電圧に早く到達し，他の電池は基準電圧に遅順位

放電時間／秒

1

60

2

40

3

20
……

組電池としての十分な充電性能および放電性能を発揮……

る．したがって，個々の電池の容量を有効活用して，

N

0

れて到達する（図 4 上参照）
．ＧＳユアサは，複数の電池が基準電圧に到達する順位を監視し，順位に応じ

図4てバランサーを使った各電池の放電の時間を異ならせ到達順位と放電時間ることを考案した ※2．具体的には，電池管理システ
ムのメモリに，基準電圧に到達する順位と順位ごとに設定した放電時間とを対応つけて記憶しておく（図 4以上，本稿では，組電池における均等化技術の概要

下参照）．この対応表に基づいて，基準電圧に早く到と，LFP 電池の組電池に特に有用なＧＳユアサの均達した電池（順位の高い電池）は，バランサーを使っ等化技術とを説明した．「その３」では，LFP 電池のた放電をより長い時間おこなう．基準電圧に遅れて到組電池を用いたアイドリングストップ車用バッテリの達した電池（順位の低い電池）は，バランサーによる制御技術を紹介する．

放電を短時間とするか，またはおこなわない．
LFP 電池の組電池は，上述した SOC95％以上の変※1

日本特許第 5573075 号（2009 年出願）

化領域でバランサーを動作させる．一つの電池が変化※2

日本特許第 6106991 号，米国特許第 9225180 号，

領域に到達した時点で組電池の充電を停止し，その電中国特許第 201210323500.X 号（2011 年出願）

池についてバランサーによる放電を開始したのでは，電池間に電圧差がほとんど生じていないためすぐにバ＜問合せ先＞

ランサーが動作を停止し，実際の SOC 不均一を是正（株）ＧＳユアサ

できない．基準電圧に到達する順位ごとに設定した放電時間にわたって各電池を放電させることで，バランサーによる放電時間を確保して SOC 均等化を実現で
きる．

32

知的財産部

GS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

第 14 巻第2号

１．12 V バッテリの概要

ＧＳユアサによる電池制御システムの開発の歩み（その３）ＧＳユアサの 12 V バッテリは，4 個のリン酸鉄系－アイドリングストップ車用バッテリの制御技術－

リチウムイオンセル（以下，「LFP 電池」という）を直列接続した組電池と，電池管理システム（以下，

アイドリングストップシステムは，電気自動車およ「BMS」という）とを内蔵している．質量は，同サイ

びハイブリッド車と比べると，燃料節約や CO2 排出

ズの鉛蓄電池と比べて，ほぼ半分に軽減されている．

量削減効果は相対的に小さいものの，自動車全体の開図 2 に示すように，12 V バッテリには，車載機器

発コストおよびシステムコストを抑制できる．これまやランプ，スタータといった電気負荷と，発電機であでに，鉛蓄電池を用いたアイドリングストップ車が欧るオルタネータとが接続されている．車両のエンジン

州や日本で広く普及しているが，近年，リチウムイオ

運転中にオルタネータが発生する電力は，車載機器やン電池を用いたシステムも採用され始めている．

ランプに供給されるとともに，12 V バッテリを充電

ＧＳユアサは，リチウムイオン電池の組電池を用いする．エンジン停止時には，12 V バッテリが放電したアイドリングストップ車用 12 ボルトバッテリ（以て電気負荷に電力を供給する．エンジン始動時には，下，「12 V バッテリ」という）を，2013 年に開発し12 V バッテリからスタータに大電流が流れる．

た（図 1 参照） ．また，この 12 V バッテリへの適12 V バッテリには，頻繁にアイドリングストップ用を想定した各種制御技術の開発に取り組んでいる．

する市街地での走行パターンにおいても，車載機器に

本稿では，12 V バッテリを概説するとともに，各安定した電力を供給できる十分な放電容量と，オルタ種制御技術の中から，バッテリ上がりを防止する技術

ネータにより短時間で充電できる充電受入れ性能とがを紹介する．

求められる．また，いかなる環境においてもエンジン※１を確実に始動できる出力性能が，長期間維持される必要がある．
BMS は，12 V バッテリに流れる電流，各 LFP 電池の電圧，および 12 V バッテリ内部の温度を監視して，各 LFP 電池の SOC 推定や，LFP 電池の SOC 均等化を実現する．BMS は，車両のパワーマネジメント ECUと通信して，適切なアイドリングストップのタイミング判断のための情報，およびオルタネータによる適切な充電のための情報として，電流，電池電圧，温度，
SOC などの情報を送信する．BMS は，LFP 電池から電力を供給されて動作する．

バッテリカバー
負極端子

ハンドル

正極端子
電気負荷
電力供給
放電

充電

車載機器
ランプ
スタータ

スイッチ
車両ECU

バッテリハウジング

図1

12 V バッテリの外観

図2

33

車両電源システムのブロック図

オルタネータGS Yuasa Technical Report2017 年 12 月

２．バッテリ上がりの防止

第 14 巻第2号

12 Vバッテリ
正極端子

車両が駐車放置される場合，オルタネータによる

スイッチ

スタータ

メモリ

エンジン

通信部

イグニッションスイッチ

ッテリ監視を継続し，LFP 電池から若干の電力を消費

制御部
CPU

オルタネータな電流が供給され続ける．BMS は，車両駐車中もバ

起動SW

車載機器

LFP
電池

ＥＣＵ

バッテリから車載機器に対して暗電流とよばれる微弱

BMS

電圧検出回路12 V バッテリの充電がおこなわれない状態で，12 V

する．車載機器への暗電流の供給と，BMS による電力消費があるため，車両が長期間にわたり駐車放置さ
れると，いわゆるバッテリ上がりの状態となり，12
V バッテリでエンジンを始動できなくなる．
図 3 に示すように，12 V バッテリには，LFP 電池

図3の過充電および過放電を防止するために，スイッチが12 V バッテリの BMS とスイッチ ※2もうけられている．ＧＳユアサは，このスイッチを適下限 省電力SOC SOC

切に開閉制御して効果的にバッテリ上がりを防止する技術を考案した．

充電開始
SOC

充電停止
SOC

3.4

図 3 に示す，12 V バッテリの正極端子と LFP 電池との間にもうけられたスイッチ（たとえばリレー）は，

3.3

オルタネータからの充電を許容し，かつ車載機器やス

Vth 1
充電制御領域

Vth 3

タータに電力供給するべく，通常は閉じている．スイ
OCV / V

ッチは，BMS の制御部からの信号により開いて，電源経路を遮断することができる．
図 4 に示すように，車両駐車中に暗電流や BMS のディーブスリーブ，
リレーオープン
3.1

電力消費で個々の LFP 電池の SOC が低下していくと，電池の開放電圧（以下，「OCV」という）も低下する．

駐車時領域

3.2

エンジン始動
不可能領域

3.0
0

OCV がエンジン始動のための下限レベル Vth3（「下20

限 SOC」に対応する OCV）を下回ると，12 V バッテ
リでエンジンを始動できなくなる．そこで，OCV が，

図4

Vth3 よりやや高い Vth1（「省電力 SOC」に対応するエンジン始動可能領域

40

SOC / ％

60

80

100

スイッチ制御のタイミング

OCV）に達した時点でスイッチを開くことで，暗電流の流出をストップする．同時に，BMS による電力消以上，本稿では，リチウムイオン電池を用いたアイ

費を抑えるために，BMS の動作モードをディープス

ドリングストップ車用 12 V バッテリの概要と，そのリープモードにしてもよい．

12 V バッテリに適用可能な，BMS によるバッテリ上車載機器への暗電流の供給を遮断し，BMS をディがり防止技術を説明した．過酷な使用環境に耐えつつ，

ープスリープモードにすると，LFP 電池における SOC

車両の高度な電装化に対応できる電池制御システムのと OCV の低下が顕著に抑制され，図 4 における「省実現に向けて，ＧＳユアサはさらなる技術開発を継続

電力 SOC」から「下限 SOC」に至るまでの時間を大していく．

幅に長期化できる．この技術により，車両が駐車放置
されて 12 V バッテリがオルタネータにより充電され※1

GS Yuasa Technical Report 第 10 巻 第 2 号 2013 年

ない状態が長期間におよんでも，バッテリ上がりを防※2

日本特許第 6234127 号，米国特許第 9165736 号，止することができる．なお，開いたスイッチを閉じる

米国特許第 9463699 号，米国特許第 9701207 号，ために，イグニッションスイッチの状態を検知しても中国特許第 201310466821.X 号（2012 年出願）

よいし，外部信号を受信してもよい．
＜問合せ先＞（株）ＧＳユアサ

34

知的財産部