Spiceを活用した二次電池アプリケーション回路シミュレーションセミナー資料 27 feb2015

1.リチウムイオン電池のシンプルモデル
2.ニッケル水素電池のシンプルモデル
3.鉛蓄電池のシンプルモデル
4.太陽電池のSPICEモデル解説
5.太陽光発電システム全体シミュレーション
6.環境発電のシミュレーション
7.社会インフラ系シミュレーションに関連するデバイスモデリング
サービスのご紹介
7.1電気二重層キャパシタシミュレーション
7.2リチウムイオンキャパシタシミュレーション
8.質疑応答
SPICEを活用した二次電池アプリケーション回路
シミュレーションセミナー
2015年2月27日
1Copyright(C) MARUTSU ELEC 2015

2014年9月25日(木曜日)

Copyright(C) MARUTSU ELEC 2015 4

半導体メーカー及び電子部品メーカー(サプライヤ企業)
電子機器メーカー
自動車メーカー
社会インフラメーカー
(1)お客様への自社製品のSPICEモデルの提供
(2)自社製品のアプリケーション回路開発
(1)研究開発及び設計
(2)故障解析
キーワード：電源回路、インバータ回路、モーター駆動回路、LED照明回路及び電池回路
(1)研究開発及び設計
キーワード：ACモーター駆動回路、インバータ回路、LED照明回路HEV、EV、
二次電池、燃料電池及び回生回路
(1)全体システム回路設計
(2)故障解析
キーワード：太陽電池システム、スマートグリッドシステム、二次電池
対象の市場

【環境発電(エナジーハーベスト)分野】
発電デバイス+ハーベストIC+アプリケーション回路
【生体信号分野】
⇒人体のSPICEモデル＋電子回路シミュレーション
(1)心臓
(2)脳＋神経
(3)血液
【教育分野】
(1)実務向けオンサイトセミナー
⇒企業向け教育プログラムの提供及び実施
(2)教育用プログラム
⇒LTspiceで回路学習+キットで実機学習
光起電力(太陽電池)
振動発電(ピエゾ素子)
温度差発電(ペルチェ素子)
＋ハーベストIC ＋アプリケーション回路
対象の市場

回路解析シミュレータの用途は、多様化しています。
(1)研究開発
①次世代半導体のデバイスモデリング及びアプリケーション開発
②システム開発及び回路開発の回路動作現象
(2)回路設計
①アプリケーション開発
②トポロジーの開発及び選定
③回路設計及び回路動作検証
④損失計算
⑤ノイズ検証
⑥熱解析
(3)クレーム解析
①故障解析
②オープン・ショート
③想定外使用
④サージ解析
回路解析シミュレータの用途の多様化

回路シミュレーションのポイント
【ポイント1】
回路解析シミュレーションの解析精度=スパイスモデルの解析精度である。
■有償SPICEでも無償SPICEでも採用するSPICEモデルで解析精度が決定される。
■1個でも変な動作をするスパイスモデルがあるとNG
【ポイント2】
シミュレーションの用途に応じたSPICEモデルを採用する。
■波形動作確認であれば、簡易SPICEモデルでも問題ない。
■損失計算を行う場合、過渡現象において再現性のあるSPICEモデルを採用する。
■温度シミュレーションをしたい場合には、温度対応SPICEモデルを採用する。
■ノイズシミュレーションをしたい場合には、ノイズ対応SPICEモデルを採用する。
【ポイント3】
回路シミュレーションをする回路は正確に入力する。
■回路シミュレーションをする場合、回路知識が必要です。
■回路解析結果の正誤を判断する必要があります。

回路設計のワークフロー
仕様
回路方式選択
(トポロジーの選定)
詳細回路設計
回路図作成
材料表作成
基板設計
回路設計
ビー・テクノロジー製品及びサービス
コンセプトキット製品
デザインキット製品
シンプルモデル
デバイスモデリング教材
スパイス・パーク
デバイスモデリング
サービス
カスタムデザインキット
サービス
ビー・テクノロジー製品及びサービス

シミュレーション上の課題について
第一
の壁
第二
の壁
第三
の壁
第一の壁：SPICEの習得
第二の壁：SPICEモデルの入手
第三の壁：シミュレーション技術

シミュレーション解析時間
10％90％
実際のシミュレーション
解析時間
実際の解析時間は10％程度です。90％の時間をSPICEモデルの入手
に費やしています。
SPICEモデルの入手に費やしています。
●サプライヤ企業から入手する
●スパイス・パークからダウンロードする
●デバイスモデリングサービスを活用する
●自分でSPICEモデルを作成する

ダイオードのSPCIEモデルを作成する場合の事例
(ダイオードのSPICEモデルは3種類ある)
デバイスモデリング
の難易度
高い
低い
電流減少率モデル
⇒等価回路で-didtを再現している
IFIR法モデル
⇒等価回路でTrr(trj +trb)を再現している
パラメータモデル
⇒パラメータだけで作成できる簡易型モデル

①再現性問題
実機波形とシミュレーション波形が合わない
【解決方法】
○目的に合ったSPICEモデルを採用する
○目に見えない寄生素子も考慮し、回路図に反映させる
【ご提供するサービス】
○SPICEモデルをご提供する「デバイスモデリングサービス」
○シミュレーションデータをご提供する「デザインキットサービス」
②解析時間問題
早くシミュレーション結果を知りたいのにシミュレーションに多くの時間を有する
【解決方法】
○目的に合ったSPICEモデルを採用する
○タイムスケール機能を採用する
○SPICEモデルをご提供する「デバイスモデリングサービス」
○シミュレーションデータをご提供する「デザインキットサービス」
③収束エラー問題
最後までシミュレーションが実行出来ず、途中で計算が止まってしまう。
【解決方法】
○SPICEの.OPTIONSのパラメータを最適化する。
○スナバ回路等を挿入して急変する過渡応答性、過渡現象を緩和する。
○回路動作に影響しないように微小抵抗を適宜挿入する。
○収束エラー解決サービス

PSpice Version
LTspice Version

Parameter Settings
C is the amp-hour battery capacity [Ah]
– e.g. C = 0.3, 1.4, or 2.8 [Ah]
NS is the number of cells in series
– e.g. NS=1 for 1 cell battery, NS=2 for 2 cells
battery (battery voltage is double from 1 cell)
SOC is the initial state of charge in percent
– e.g. SOC=0 for a empty battery (0%), SOC=1 for
a full charged battery (100%)
TSCALE turns TSCALE seconds into a second
– e.g. TSCALE=60 turns 60s or 1min into a second,
TSCALE=3600 turns 3600s or 1h into a second,
• From the Li-Ion Battery specification, the model is characterized by setting parameters
C, NS, SOC and TSCALE.
Model Parameters:
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 1
TSCALE = 1
C = 1.4
(Default values)

• The battery information refer to a battery part number LIR18500 of EEMB BATTERY.
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 1
TSCALE = 60
C = 1.4
Battery capacity is
input as a model
parameter
Nominal Voltage 3.7V
Nominal
Capacity
Typical 1400mAh (0.2C discharge)
Charging Voltage 4.20V±0.05V
Charging Std. Current 700mA
Max Current
Charge 1400mA
Discharge 2800mA
Discharge cut-off voltage 2.75V

Time
0s 50s 100s 150s 200s
1 V(HI) 2 I(IBATT)
3.0V
3.2V
3.4V
3.6V
3.8V
4.0V
4.2V
4.4V
1
0A
0.4A
0.6A
0.8A
1.0A
1.2A
1.4A
2
SEL>>SEL>>
V(X_U1.SOC)
0V
0.2V
0.4V
0.6V
0.8V
1.0V
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 0
NS = 1
TSCALE = 60
C = 1.4
• Charging Voltage: 4.20V±0.05V
• Charging Current: 700mA (0.5 Charge)
Current=700mA
Voltage=4.20V
Capacity=100%
(minute)
Measurement Simulation
SOC=0 means battery
start from 0% of
capacity (empty)

PARAMETERS:
rate = 0.5
CAh = 1.4
N = 1
0
Vin
5V
IBATT
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 0
NS = {N}
TSCALE = 60
C = 1.4
0
C1
10n
HI
IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
Limit(V(%IN+, %IN-)/0.1m, 0, rate*CAh )
0
Voch
{(4.20*N)-8.2m}
DMOD
D1
0
*Analysis directives:
.TRAN 0 200 0 0.5
.PROBE V(*) I(*) W(*) D(*) NOISE(*)
1 minute in seconds
Over-Voltage Protector:
(Charging Voltage*1) - VF of D1
Input Voltage

Time
0s 100s 200s 300s 400s
V(HI)
2.6V
2.8V
3.0V
3.2V
3.4V
3.6V
3.8V
4.0V
4.2V
4.4V
0
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 1
TSCALE = 60
C = 1.4
HI
0
0
IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
limit(V(%IN+, %IN-)/0.1m, 0, rate*CAh )
PARAMETERS:
rate = 1
CAh = 1.4
C1
10n
sense
.TRAN 0 300 0 0.5
.STEP PARAM rate LIST 0.2,0.5,1
0.2C
0.5C
1C
(minute)
TSCALE turns 1 minute in seconds,
battery starts from 100% of capacity (fully charged)
• Battery voltage vs. time are simulated at 0.2C, 0.5C, and 1C discharge rates.

0
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 1
TSCALE = 60
C = 1.4
HI
0
0IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
PARAMETERS:
rate = 0.2
CAh = 1.4
C1
10n
sense
.TRAN 0 296.82 0 0.5
1 minute in seconds

+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 4
TSCALE = 60
C = 4.4
• The battery information refer to a battery part number PBT-BAT-0001 of BAYSUN Co., Ltd.
The number of cells in
series is input as a
model parameter
Output Voltage DC 12.8~16.4V
Capacity of Approximately 4400mAh
Input Voltage DC 20.5V
Charging Time About 5 hours
Basic Specification
Li-ion needs 4 cells
to reach this
voltage level

Time
0s 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 8s 9s 10s
1 V(HI) 2 I(IBATT)
12V
13V
14V
15V
16V
17V
18V
1
0A
0.8A
1.2A
1.6A
2.0A
2.4A
2
>>
V(X_U1.SOC)
0V
0.2V
0.4V
0.6V
0.8V
1.0V
SEL>>
• Input Voltage: 20.5V
• Charging Voltage: 16.8V
Current=880mA
Voltage=16.8V
Capacity=100%
(hour)
The battery needs 5 hours to be fully charged

PARAMETERS:
rate = 0.2
CAh = 4.4
N = 4
0
Vin
20.5V
IBATT
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 0
NS = {N}
TSCALE = 3600
C = 4.4
0
C1
10n
HI
IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
Limit(V(%IN+, %IN-)/0.1m, 0, rate*CAh )
0
Voch
{(4.2*N)-8.2m}
DMOD
D1
0
.TRAN 0 10 0 0.05
1 Hour in seconds
Input Voltage
Over-Voltage Protector:
(Charging Voltage*4) - VF of D1

Time
0s 0.4s 0.8s 1.2s 1.6s 2.0s
V(HI)
10V
11V
12V
13V
14V
15V
16V
17V
18V
• Charging Voltage: 16.8V
(hour)
0.5C
1C
16.4V
12.8V
Output
voltage
range

0
+ -
U1
LI-ION_BATTERY
SOC = 1
NS = 4
TSCALE = 3600
C = 4.4
HI
0
0IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
PARAMETERS:
rate = 1
CAh = 4.4
C1
10n
sense
.TRAN 0 3 0 0.05
.STEP PARAM rate LIST 0.5,1
1 Hour in seconds
Parametric sweep “rate”

PSpice Version
LTspice Version

-+
U1
NI-MH_BATTERY
C = 1350M
TSCALE = 1
NS = 1
SOC = 1
– e.g. C = 0.3, 1.4, or 2.8 [Ah]
– e.g. NS=1 for 1 cell battery, NS=2 for 2 cells battery
(battery voltage is double from 1 cell)
– e.g. SOC=0 for a empty battery (0%), SOC=1 for a full
charged battery (100%)
TSCALE turns TSCALE seconds(in the real world) into a
second(in simulation)
– e.g. TSCALE=60 turns 60s or 1min (in the real world)
into a second(in simulation), TSCALE=3600 turns 3600s
or 1h into a second.
• From the Ni-Mh Battery specification, the model is characterized by setting parameters
C, NS, SOC and TSCALE.
Model Parameters:
(Default values)

-+
U1
NI-MH_BATTERY
C = 1350M
TSCALE = 1
NS = 1
SOC = 1
• The battery information refer to a battery part number HF-A1U of SANYO.
Battery capacity
[Typ.] is input as a
model parameter
Nominal Voltage 1.2V
Capacity
Typical 1350mAh
Minimum 1250mAh
Charging Current  Time 1350mA  about 1.1h
Discharge cut-off voltage 1.0V

Time
0s 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s
V(HI)
1.0V
1.1V
1.2V
1.3V
1.4V
1.5V
1.6V
1.7V
1.8V
• Charging Current: 1350mA  about 1.1h
(min.)
SOC=0 means battery
start from 0% of
capacity (empty)
-+
U1
NI-MH_BATTERY
C = 1350M
TSCALE = 60
NS = 1
SOC = 0
Charge: 1350mA

-+
U1
NI-MH_BATTERY
C = 1350M
TSCALE = 60
NS = 1
SOC = 1
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
0 250 500 750 1000 1250 1500
CellVoltage[V]
Discharge Capacity [mAh]
0.2C (270mA)
1.0C (1350mA)
2.0C (2700mA)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 1 2 3 4 5
ActualCapacity
(%ofRatedCapacity)
Discharge Rate (Multiples of C)
Mesurement
Simulation
• Nominal Voltage: 1.2V
• Capacity: 1350mAh
• Discharge cut-off voltage: 1.0V
2700mA
Simulation
1350mA
270mA

PSpice Version
LTspice Version

– e.g. C = 1, 50, or 100 [Ah]
– e.g. NS=1 for 1 cell battery, NS=2 for 2 cells battery
(battery voltage is double from 1 cell)
– e.g. SOC=0 for a empty battery (0%), SOC=1 for a full
charged battery (100%)
TSCALE turns TSCALE seconds(in the real world) into a
second(in simulation)
– e.g. TSCALE=60 turns 60s or 1min (in the real world)
into a second(in simulation), TSCALE=3600 turns 3600s
or 1h into a second.
• From the Lead-Acid Battery specification, the model is characterized by setting
parameters C, NS, SOC and TSCALE.
Model Parameters:
(Default values)

• The battery information refer to a battery part number MSE Series of GS YUASA.
Battery capacity
[Typ.] is input as a
model parameter
Nominal Voltage 2.0 [Vdc] /Cell
Capacity 50Ah
Rated Charge 0.1C10A
Voltage Set 2.23 [Vdc] /Cell
Charging Time 24 [hours] @ 0.1C10A

• Charging Time: 24 [hours] @ 0.1C10A
(hour)
SOC=0 means battery
start from 0% of
capacity (empty)
Current: 5A (0.1C10A)
Voltage: 2.23V

(hour)
SOC=1 means battery
start from 100% of
capacity
0.1C10A
0.23C10A
0.65C10A
1.0C10A

Rs
Rsh
電流源 IDC ダイオード抵抗
抵抗

太陽電池モデルのシミュレーション結果
V_V1
0V 5V 10V 15V 20V 25V 30V
I(Isence)* V(V1:+)
0W
50W
100W
150W
200W
(16.900,109.848)
I(Isence)
0A
2A
4A
6A
8A
10A
SEL>>
(16.900,6.4999)
(21.596,0.000)
0.000,7.3196)

太陽電池モデルの出力特性の解析精度
+
Symbol Measurement Simulation %Error
Isc 7.4000 7.3196 -1.086
Voc 21.6000 21.5950 -0.023
Ipm 6.5000 6.4999 -0.002
Vpm 16.9000 16.9000 0.000
Pmax(Ipm*Vpm) 109.8500 109.8480 -0.002
V_V1
I(Isence)* V(V1:+)
SEL>>
I(Isence)
Vpm Voc
Pmax
IpmIsc

日射データの過渡的なデータがある場合
日射量
時間
電流値
換算
気象条件
NEDOのMONSOLA05(801)データ

日射データの過渡的なデータがある場合
Rs
Rsh
電流源 IDC ダイオード抵抗
抵抗
I1
電流源
IPWL

Concept of Simulation PV Li-Ion Battery System in 24hr.
Lithium-Ion
Batteries Pack
Photovoltaic
Module
Over Voltage Protection
Circuit
16.8V Clamp Circuit
PBT-BAT-0001 (BAYSUN)
DC12.8～16.4V (4 cells)
4400mAh
SX 330 (BP Solar)
Vmp=16.8V
Pmax=30W
DC/DC
Converter
Vopen= (V)
Vclose= (V)
The model contains 24hr.
solar power data (example).
DC Load
VIN=10~18V
VOUT=5V
VIN = 5V
IIN = 1.5A
Low-Voltage
Shutdown
Circuit

Short-circuit current vs. time characteristics of photovoltaic module SX330 for
24hours as the solar power profile (example) is included to the model.
Time
0s 4s 8s 12s 16s 20s 24s
I(X_U1.I_I1)
0A
0.4A
0.8A
1.2A
1.6A
2.0A
SX330
+
U2
SX330_24H_TS3600
The model contains
24hr. solar power data
(example).

PV-Battery System Simulation Circuit
Ronof f 1
100dchth
Low-Voltage Shutdown Circuit
DC/DC Converter
DMOD
D1
Voch
16.8Vdc
0
0
batt
0
C1
100n
IC = 16.4
0
pv
+ -
U1
PBT-BAT-0001
TSCALE = 3600
SOC1 = 70
SX330
+
U2
SX330_24H_TS3600
batt1
C3
10n
+
-
+
-
S2
S
VON = 0.7
VOFF = 0.3
ROFF = 10MEG
RON = 0.01
0
0
IN+
IN-
OUT+
OUT-
ecal_Iomax
n*V(%IN+, %IN-)*I(IN)/5
EVALUE
Iomax
0
IN+
IN-
OUT+
OUT-
E2
IF( V(lctrl) > 0.25 ,Lopen ,Lclose)
EVALUE
0
PARAMETERS:
Lopen = 14
Lclose = 15.2
IN+
IN-
OUT+
OUT-
E1
IF(V(batt1)>V(dchth),5,0)
EVALUERonof f
100
Conof f
1n
IC = 5
Lctrl
PARAMETERS:
n = 1
I1
1.5Adc
0
OUT
IN+
IN-
OUT+
OUT-
E3
IF( I(OUT)-V(Iomax) > 0 ,n*V(%IN+, %IN-)*I(IN)/(I(OUT)+1u), 5 )
EVALUE
out_dc
DMOD
D2
Conof f 1
100n
IN-
OUT+
OUT-
IN+
G1
Limit( V(%IN+, %IN-)/0.1, 1m, 5*I(out)/(n*limit(V(%IN+, %IN-),10,25)) )
GVALUE
IN
Solar cell model with
24hr. solar power
data.
Lopen value is load
shutdown voltage.
Lclose value is load
reconnect voltage
Set initial battery
voltage, IC=16.4, for
convergence aid.
SOC1 value is initial
State Of Charge of the
battery, is set as 70%
of full voltage.
7.5W Load
(5Vx1.5A).
 Simulation at 15W load, change I1 from 1.5A to 3A

Time
0s 4s 8s 12s 16s 20s 24s
1 V(out_dc) 2 I(IN)
0V
2.5V
5.0V
7.5V
1
400mA
500mA
600mA
2
SEL>>SEL>>
V(X_U1.SOC)
0V
25V
50V
75V
100V
1 V(batt) 2 I(U1:PLUS)
12.5V
15.0V
17.5V
1
>>
-2.0A
0A
2.0A
2
I(pv)
0A
1.0A
Simulation Result (SOC1=100)
C1: IC=16.4
Run to time: 24s (24hours in real world)
Step size: 0.01s
PV generated current
Battery current
Battery voltage
Battery SOC
DC/DC input current
DC output voltage
• .Options ITL4=1000
SOC1=100 Fully charged, stop
charging
Battery supplies current when solar
power drops.
PV module charge the battery
Charging time

Time
0s 4s 8s 12s 16s 20s 24s
1 V(out_dc) 2 I(IN)
0V
2.5V
5.0V
7.5V
1
0A
0.5A
1.0A
2
>>
V(X_U1.SOC)
0V
25V
50V
75V
100V
10.152m,69.889)
12.5V
15.0V
17.5V
1
-2.0A
0A
2.0A
2
SEL>>SEL>>
(7.6750,15.199)
(5.1850,14.000)
I(pv)
0A
1.0A
C1: IC=16.4
Step size: 0.01s
SKIPBP
Battery current
Battery voltage
Battery SOC
DC/DC input current
DC output voltage
SOC1=70
V=Lopen
V=Lclose
Shutdown
Reconnect
Fully charged, stop
charging
power drops.
Charging time

Time
0s 4s 8s 12s 16s 20s 24s
1 V(out_dc) 2 I(IN)
0V
2.5V
5.0V
7.5V
1
0A
0.5A
1.0A
2
>>
V(X_U1.SOC)
0V
100V
SEL>>
(12.800m,29.854)
12.5V
15.0V
17.5V
1
-2.0A
0A
2.0A
2
>> (1.6328,14.004)
(7.6150,15.193)
I(pv)
0A
1.0A
C1: IC=15
Step size: 0.01s
Total job time = 2s
Battery current
Battery voltage
Battery SOC
DC/DC input current
DC output voltage
SOC1=30
V=Lopen
V=Lclose
Shutdown
Reconnect
Fully charged, stop
charging
power drops.
Charging time

Time
0s 4s 8s 12s 16s 20s 24s
1 V(out_dc) 2 I(IN)
0V
2.5V
5.0V
7.5V
1
0A
0.5A
1.0A
2
>>
V(X_U1.SOC)
0V
100V
12.5V
15.0V
17.5V
1
-2.0A
0A
2.0A
2
SEL>>SEL>>
(7.6163,15.200)
I(pv)
0A
1.0A
C1: IC=14.4
Step size: 0.01s
SKIPBP
Battery current
Battery voltage
Battery SOC
DC/DC input current
DC output voltage
• .Options RELTOL=0.01
SOC1=10
V=Lclose
Shutdown
Reconnect
Fully charged, stop
charging
power drops.
Charging time

Time
0s 4s 8s 12s 16s 20s 24s
1 V(out_dc) 2 I(IN)
0V
2.5V
5.0V
7.5V
1
0A
1.0A
2.0A
2
>>
V(X_U1.SOC)
0V
25V
50V
75V
100V
12.5V
15.0V
17.5V
1
-2.0A
0A
2.0A
2
SEL>>SEL>>
(20.473,14.003)
(7.6086,15.200)
(3.8973,14.000)
I(pv)
0A
1.0A
Simulation Result (SOC1=100, IL=3A or 15W load)
C1: IC=16.4
Step size: 0.001s
Battery current
Battery voltage
Battery SOC
DC/DC input current
DC output voltage
SOC1=100 Fully charged, stop
charging
power drops.
Charging time
V=Lopen
Shutdown
V=Lopen
Shutdown

LTC3105は、225mVの低い入力電圧で動作可能な高効率の昇圧DC/DCコンバータ
です。250mVでの起動が可能で、最大電力点コントローラ (MPPC)を搭載している
ので、光起電力電池、TEG (熱電発電機)、燃料電池といった低電圧で
高インピーダンスの代替電力源で直接動作可能です。
MPPCの設定値をユーザーがプログラム可能なので、あらゆる電力源から最大限
のエネルギーを抽出できます。
Output Voltage≈ 4.1V
RLOAD= 500Ω
• .tran 0 5m 0 startup
Input Voltage= 0.5V
Vmppc= 0.4V

Case1: Voltage Source(v1) with LTC3105
 Simulation Result • Total elapsed time: 410.938sec. ≈ 7min.
Input Voltage
Output Voltage
VMPPC=0.4V
Input Current

Solar Cell Specification
• The information refer to a part number 19_12_93 of CONRAD ELECTRONIC.
PARAMETER VALUE
Pmax (W) 0.400
Vmp (V) 0.500
Imp (A) 0.800
Isc (A) 0.872
Voc (V) 0.580

Case2: MPPC Response to Input Source (SOL=100%)
 Simulation Circuit and Setting
IOUT≈ 8.2mA
• .lib 19_12_93.lib
Pmax= 400mW
Voc= 0.58V
Isc= 0.872A
Vmppc= Vmp= 0.5V
[SOL=100%]

 Simulation Result
• Total elapsed time: 786.766sec. ≈ 13min.
Input Voltage
Output Voltage
VMPPC=0.5V
Input Current

IOUT≈ 8.2mA
• .lib 19_12_93.lib
Pmax= 400mW
Voc= 0.58V
Isc= 0.872A
Vmppc= Vmp= 0.5V
[SOL=50%]

Input Voltage
Output Voltage
VMPPC=0.5V
Input Current

Case4: Maximum power point tracking (SOL=30%)
IOUT≈ 8.2mA
• .lib 19_12_93.lib
Pmax= 400mW
Voc= 0.58V
Isc= 0.872A
Vmppc= 0.5V, 0.475V
(Ref.2)
[SOL=30%]
• Parametric Sweep Rmppc: 50kΩ(0.5V), 47.5kΩ(0.475V)
• Rmppc= Vm/10uA

Case4: Maximum power point tracking (SOL=30%)
Input Voltage
VMPPC =0.500V ---
VMPPC =0.475V ---
Output Voltage
Input Current

電気二重層キャパシタの特徴
(1)数秒間で充電が可能
(2)充電制御回路が不要
(3)繰り返し充放電サイクルが多い(3[V]で100万回の充放電サイクルが可能)
(4)SOC(State of Charge：充電状態)の認識が比較的容易
(5)内部抵抗が大きい
7.1 電気二重層キャパシタ

等価回路モデル
インピーダンス成分
定格電圧
リーク成分

等価回路モデル
容量
リーク特性
過渡応答性

充電特性評価回路

充電特性評価回路シミュレーション

充電特性評価回路シミュレーション(実測とシミュレーションの比較)

放電特性評価回路

放電特性評価回路シミュレーション

放電特性評価回路シミュレーション(実測とシミュレーションの比較)

電気二重層キャパシタのデバイスモデリングの記事は、
トランジスタ技術：2013年10月号の82から87ページに掲載
しております。ご参考にして下さい。

7.2 リチウムイオンキャパシタのシミュレーション
リチウムイオンキャパシタの特徴
リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン電池と電気二重層キャパシタ
の利点を合わせ持ったデバイスです。また、エネルギー密度が優れています。
【リチウムイオン電池の利点】
高電圧性
高容量性
自己放電が比較的少ない
【電気二重層キャパシタの利点】
高出力
充放電サイクルの寿命が長い
安全性

リチウムイオンキャパシタの充放電特性

リチウムイオンキャパシタの充電回路

リチウムイオンキャパシタの充電回路シミュレーション

リチウムイオンキャパシタの放電回路

リチウムイオンキャパシタの放電回路シミュレーション

リチウムイオンキャパシタのデバイスモデリングの記事は、
トランジスタ技術：2014年6月号の208から214ページに掲載
しております。ご参考にして下さい。

質疑応答

Spiceを活用した二次電池アプリケーション回路シミュレーションセミナー資料 27 feb2015

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (17)

Semelhante a Spiceを活用した二次電池アプリケーション回路シミュレーションセミナー資料 27 feb2015

Semelhante a Spiceを活用した二次電池アプリケーション回路シミュレーションセミナー資料 27 feb2015 (20)

Mais de マルツエレック株式会社 marutsuelec

Mais de マルツエレック株式会社 marutsuelec (20)

Spiceを活用した二次電池アプリケーション回路シミュレーションセミナー資料 27 feb2015