バッテリーの内部抵抗と急速充電時の温度上昇について(1)

40kwhでQC時のバッテリー温度上昇が早いとか言われるのでいろいろ調べて見ました。(かなり片寄った内容なので飛ばしてOKです)
さて、40kwhリーフはバッテリーの内部抵抗を小さくする努力をしたとか聞きますけど、そもそも内部抵抗て温度上昇で上がるの? 下がるの?と言う疑問があります。
文献によれば、やはりバッテリー、化学反応による充放電現象ですから、アレニウスプロットに従うとのこと。
R(T)/Ro=exp(ar/T)とか、ln(R(T)/Ro)=ar/Tと言うアレニウス式に従うわけです。
内部抵抗R(T)は温度Tの関数でTが高いほど抵抗Rが小さくなります。
T=0℃と30℃では抵抗値は0℃の方が3倍も高い計算です。(Tはケルビン温度で計算しないと式が成り立ちません。arは電導性のアクティビティ、Roは1/T=0でのR(T)の値です。)
なんだ、温度が高い方がRが小さくて良いじゃないかと思いたくなってしまいます。
次に発熱量Heatについてですが、I^2＊R＊hに比例します。
Iは電流、hは充電時間に相当します。
結局、HeatはIの2乗に比例しますから高電流のほうが温度は上がりやすいですよね。
しかし、充電器からは効率的に充電したいので、電流はいっぱい流したいところでもあります。
まず、ここでは充電器の理想的な充電器効率は90%以上と定義します。
つまり、20kwQCでは効率90%で18kw。この時、48Aぐらい流れてますから、電圧は375Vとなり、この近辺を充電に使用すると効率的です。
40kwQCでは96A, 375V
44kwQCでは107A, 375V
50kwQCでは120A, 375Vとなります。
電圧が350Vとかだと電流はいっぱい流れていても、電力量IVが少ない割には発熱量が多いことになり、バッテリー温度上昇を気にする場合、好ましくありません。
375Vをセンターに考えて充電すれば、効率的充電と少ない発熱を両立できると考える訳です。
なお、I^2で比較すると20kwQCを基準とした場合、40kwQCでは4倍(充電量は良くて2倍)、44kwQCでは5倍(充電量は良くて2.2倍)、 50kwQCでは6倍(充電量は良くて2.5as倍)の発熱をすると言う計算になります。
もっとも、同じ充電量、例えば9kwhだけ入れば良いとして、充電時間を短縮すれば、I^2＊hは20kwQCを1
として、40kwQCでは2倍、44kwQCでは、2.5倍、50kwQCでは3倍となります。
実際には、同じ400kmをQCしながら24kwhリーフと40kwhリーフで走った場合の比較では、温度上昇に差を感じませんでした。電流が流れる40kwhリーフの方が温度が上がって良いのですが、やはり内部抵抗Rが1/2～1/3に低くくなっているからでしょうか。
温度上昇を少なくして効率的に充電するテストを44kw充電器でしてみました。


気温とかのコンディションの影響を受けますが、38%から充電をスタートし、効率的な充電電圧375V近辺になるのは50～60%となるように狙って見ました。
結局、80%まで充電できたので、28分でストップ。必要以上の充電は要らぬ温度上昇を招きます。
結局、16kwhを充電し、温度上昇は1セグ分ですみました。
(外気温も低かったですが)
これはもともと効率の良い充電領域を狙ったものですから、熱発生が多くなる10%, 20%辺りからの充電となると2セグの温度上昇となると思います。




結論としては、高速道路とかでバッテリー温度をなるべく上げないで、長距離移動するには、QCは30%台から80%までになったら充電途中でもストップし、さっさと次のQCスポットに移動すると言うことになります。16～18kwhぐらい充電できますから特に心配は無いはずです。

＊オマケ
これが、20kwQCとなると60%以上ではないと充電効率が90%になりません。(テストでは44%から充電開始し、24分経過63%
頃にやっと18kwに達しました)
20kwQCは%の低いところでは発熱量はそれなりにありますが、充電量は少なかったりする訳です。


最後まで読んでくれた方、ありがとう！