紹介動画は以下のとおりです：https://www.youtube.com/watch?v=Yut666u3HUg

リチウムイオン電池の研究・開発・品質検証および応用において、正確で信頼性が高く、かつ効率的な試験は、実際の電池性能データを得るための基盤です。電池材料の固有特性を評価する場合でも、複雑な動作条件下で電池パックの耐久性・安全性を検証する場合でも、標準化された体系的な試験は欠かせません。

試験ステップは電池試験の中核となる操作であり、本質的には電流・電圧・電力または抵抗といったパラメータを精密に制御することを指します。本記事では、電池試験システムにおける一般的な充放電ステップおよび補助・制御ステップについて体系的に解説します。BTS 8.0 を例に、各種充放電ステップならびに補助・制御ステップの動作原理、主要パラメータの設定方法、データ記録戦略、および典型的な適用シーンについて詳しく説明します。

充電ステップ

1. 定電流充電（CC Chg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CC Chg

説明：

設定した一定の電流で電池を充電し、電圧・時間またはその他のカットオフ条件に達するまで充電を行います。

主要パラメータ設定：

·電流：正の値を設定します（例：1A、0.5C）。レートモードの場合は自動計算されます。

·カットオフ条件：過充電防止のため、充電カットオフ電圧（通常 3.6～4.5V、正極材料に依存）を設定します。容量または時間カットオフも補助的な安全条件として設定可能です。

データ記録：一般的に時間間隔（例：1～10秒）または電圧変化間隔（例：ΔV＝0.001～0.005V）で記録します。大電流による急速充電の場合は、より短い間隔で記録し、電圧変化の詳細を捉えることが推奨されます。

適用シーン：

容量試験、レート性能試験、充放電サイクル試験の充電フェーズ（多くの場合、CVと組み合わせてCCCVモードとして使用）。

2. 定電圧充電（CV Chg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語：CV Chg

説明：

充電プロセスの終盤で使用します。電池電圧を一定に保ち、電池の飽和度が上がるにつれて充電電流が指数関数的に減少します。

主要パラメータ設定：

·電圧：充電カットオフ電圧を設定（例：4.2V）。

·カットオフ条件：電流カットオフ値を非常に小さく設定（例：0.05C）し、電流がこの値まで減少した時点で満充電とみなします。電流カットオフに到達しない場合に備え、時間カットオフも設定します。

データ記録：初期は時間間隔（例：10～30秒）で記録し、電流変化が緩やかになるにつれて間隔を拡大します。より正確に飽和状態を評価するため、電流変化間隔（例：ΔI＝0.01C）または容量変化間隔（例：ΔCap＝0.1mAh）による記録が強く推奨されます。

適用シーン：

電池の放電性能試験、または定電流充電と組み合わせてCC-CV充電モードとして使用。

3. 定電力充電（CP Chg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語：CP Chg

説明：

設定した一定の電力で電池を充電します。システムはリアルタイムで電圧と電流を演算し、一定電力を維持します。

主要パラメータ設定：

·電力：充電電力値を設定（例：3W）。

·カットオフ条件：通常、電圧カットオフおよび時間カットオフを設定します。

データ記録： 電力が一定のため、電圧と電流は同時に変化します。リアルタイムで電力・電圧・電流の変化曲線を記録する必要があります。

適用シーン：

特定の充電器特性のシミュレーション、急速充電の研究。

4. 定電流定電圧充電（CCCV Chg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CCCV Chg

説明：

定電流充電（CC Chg）と定電圧充電（CV Chg）を組み合わせ、1ステップで両方の充電フェーズを完了する充電モードです。

主要パラメータ設定：

·電流： 定電流フェーズの電流値（例：1C）。

·電圧： 定電圧フェーズの電圧値（例：4.2V）。同時に、これは定電流フェーズのカットオフ電圧にもなります。

カットオフ条件： 定電圧フェーズの電流カットオフおよび時間カットオフを設定します。

適用シーン：

リチウムイオン電池の標準的な充電ステップ。

5. パック定電流定電圧充電（PCCCV Chg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： PCCCV Chg

説明：

複数のセルを直列接続して構成された電池パック（Pack）向けに設計されたCCCV充電モードです。

主要パラメータ設定：

·電流： 充電電流。

·電圧： 単セルのカットオフ電圧 × 直列セル数によって計算されます。

·カットオフ条件： 電流カットオフおよび時間カットオフを設定します。

データ記録： 単セルのCCCVと同様の記録方式を用います。

適用シーン：

完成した電池パックの直接試験。

放電ステップ

6. 定電流放電（CC DChg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CC DChg

説明：

設定した一定の電流で電池を放電し、指定されたカットオフ条件に達するまで放電を行います。

主要パラメータ設定：

·電流： 放電電流。

·カットオフ条件： カットオフ電圧、容量カットオフ、または時間カットオフを設定します。

データ記録： 容量試験の場合は時間間隔で放電容量を記録します。高分解能の放電曲線を描く場合は、電圧変化間隔（例：ΔV＝0.001V）でリアルタイム電圧を記録します。

適用シーン：

電池の放電性能試験（容量、エネルギー効率、サイクル寿命の測定など）。

7. 定電圧放電（CV DChg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CV DChg

説明：

放電中、電池電圧を一定に保ち、電流は負荷によって決定されます。

主要パラメータ設定：

·電圧： 低電圧値を設定（例：3.0V）。

·カットオフ条件： 通常、電流カットオフまたは時間カットオフを設定します。

データ記録： 時間間隔または電流変化間隔で記録し、電流減衰の挙動を観察します。

適用シーン：

安定化電源出力のシミュレーション、定電圧下での負荷応答試験。

8. 定電力放電（CP DChg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CP DChg

説明：

設定した一定の電力で電池を放電します。

主要パラメータ設定：

·電力： 放電電力値を設定します。

·カットオフ条件： 電圧カットオフおよび時間カットオフを設定します。

データ記録： 時間間隔で記録します。定電力条件下では電圧と電流が連動して変化するため、高密度な記録が必要です。

適用シーン：

実機デバイスの動作環境のシミュレーション、電池のピーク電力出力性能の評価。

9. 定電流定電圧放電（CCCV DChg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CCCV DChg

説明：

まず定電流で放電し、カットオフ電圧に到達した時点で定電圧放電に切り替える放電モードです。

主要パラメータ設定：

CCCV充電と同様のパラメータ設定を用いますが、電流値は負の値として設定します。電圧は放電カットオフ電圧を設定します。

データ記録：

定電流フェーズでは電圧変化間隔で記録し、定電圧フェーズでは電流変化間隔で記録するハイブリッド方式を使用します。

適用シーン：

電池を完全に放電させる必要がある各種試験。

10. 定抵抗放電（CR DChg）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： CR DChg

説明：

電池に一定の抵抗負荷を接続し、その状態で放電を行う試験モードです。

主要パラメータ設定：

·抵抗： 負荷抵抗値を設定します。

·カットオフ条件： 電圧カットオフおよび時間カットオフを設定します。

データ記録： 時間間隔（例：5秒）で記録し、時間の経過に伴う電圧・電流の自然減衰曲線を描きます。

適用シーン：

単純な抵抗負荷環境のシミュレーション。

補助・制御ステップ

11. 休止（Rest）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Rest

説明：

電池に電流を流さず、開放回路状態に保つステップです。内部のイオン濃度勾配や分極電圧を緩和・安定化させることを目的としています。

主要パラメータ設定：

·時間： 休止時間を設定（例：300秒または1時間）。

適用シーン：

充放電ステップの間に不可欠なプロセスです。開放回路電圧（OCV）の記録、自己放電の測定、次のステップに進む前の電池反応の安定化に使用されます。

12. サイクル（Cycle）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Cycle

説明：

一連のステップ（例：CCCV充電 → 休止 → 定電流放電 → 休止）を1サイクルとして定義し、その繰り返し回数を設定します。

主要パラメータ設定：

·サイクル回数： 必要な繰り返し回数を設定（例：1000回）。

適用シーン：

長期サイクル寿命試験、繰り返し充放電特性評価など。

13. パルス（Pulse）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Pulse

説明：

短時間、高強度の充電または放電電流を印加し、その後に休止・回復を行うステップです。電池の瞬時出力能力や内部抵抗を評価するために使用されます。

主要パラメータ設定：電流、パルス時間、休止時間

適用シーン：

Hybrid Pulse Power Characterization（HPPC）による内部抵抗・出力ウィンドウ評価、始動・加速などのパルス条件のシミュレーション。

14. ランプ（Ramp）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Ramp

説明：

電圧または電流を階段状ではなく、一定の傾き（スロープ）で変化させるステップです。

主要パラメータ設定：開始電圧、ピーク電圧、終了電圧、掃引速度（例：mV/s）

適用シーン：

電池反応機構、酸化還元電位、可逆性などの解析。材料レベルの基礎研究に用いられます。

15. サイクリックボルタンメトリー（Cyclic Voltamm）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Cyclic Voltamm

説明：

代表的な電気化学解析手法の一つであり、作動電極（電池）の電圧を一定の掃引速度で走査し、その応答電流を測定します。

主要パラメータ設定：開始電圧、ピーク電圧、終了電圧、掃引速度（例：mV/s）、サイクル回数

適用シーン：

電池反応機構、酸化還元電位、可逆性などの解析。材料研究・基礎電気化学分野で広く使用されます。

16. シミュレーション（SIM）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： SIM

説明：

時間‐電流または時間‐電力プロファイルで構成されたデータファイルをインポートし、試験システムで複雑な充放電波形を精密に再現します。

適用シーン：

実使用環境のシミュレーション（例：電気自動車のUDDSサイクルやWLTCサイクル、携帯電話の1日の使用パターンなど）。

実用環境下で電池性能を直接検証する最も有効な方法です。

17. コントロール（Control）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Control

説明：

このステップでは、当該チャンネルの電池に対して充放電操作を行わず、他のチャンネルまたは外部機器を制御するためのコマンドを発行します。

主要パラメータ設定：コントロールコマンド（例：他チャンネルの開始／停止、外部機器のトリガー）。

適用シーン：

マルチチャンネルの連携試験に使用されます。

例えば、あるチャンネルの特定ステップで条件が満たされた際に、別のチャンネルの試験を開始させるなどの制御が可能です。

18. フォローステップ（Follow Step）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Follow Step

説明：

あるチャンネルの試験パラメータ（例：電流値）が、他のチャンネルの値にリアルタイムで追従するように設定できるステップです。

主要パラメータ設定：追従対象のチャンネル番号、スケーリング係数

適用シーン：

電池パック試験において、マスターチャンネルがパック全体を制御し、スレーブチャンネルがその電流値を追従することで、各セルの挙動を模擬する場合に使用されます。また、比較試験などにも利用可能です。

19. 一時停止（Pause）

BTS 8.0 ソフトウェア略語： Pause

説明：

このステップに到達するとプログラムの実行が自動的に一時停止し、ユーザーの確認操作を待ってから次に進みます。通常はメッセージ表示を伴います。

主要パラメータ設定：一時停止のトリガー条件（例：5サイクルごとに一時停止）。

適用シーン：

試験中に手動操作が必要な場合に使用されます。

例として、温度チャンバーへの電池の移動や追加計測機器の接続などが挙げられます。