の概念セルバランシングおそらく私たちのほとんどがよく知っているでしょう。これは主に、現在のセルの一貫性が十分ではないためで、バランスをとることでこれを改善できます。世界中で同じ葉が 2 つ見つからないのと同じように、同じ細胞も 2 つ見つかりません。したがって、最終的には、バランスをとることで細胞の欠点に対処し、それを補う手段として機能します。
セルの不一致はどのような側面から示されますか?
SOC (State of Charge)、内部抵抗、自己放電電流、容量の 4 つの主要な側面があります。ただし、バランスを調整しても、これら 4 つの矛盾を完全に解決することはできません。バランス調整は SOC の違いのみを補償し、付随的に自己放電の不一致に対処します。しかし、内部抵抗と容量の場合、バランスをとることは無力です。
セルの不一致はどのようにして起こるのでしょうか?
原因としては大きく2つあり、1つはセルの製造・加工によるばらつき、もう1つはセルの使用環境によるばらつきです。生産の不一致は、加工技術や材料などの要因から発生しますが、これは非常に複雑な問題を単純化したものです。環境の不一致は、PACK 内の各セルの位置が異なり、温度のわずかな変化などの環境の違いにつながるため、理解しやすくなります。時間の経過とともに、これらの差異が蓄積され、セルの不一致が発生します。
バランス調整はどのように機能しますか?
前述したように、バランシングはセル間の SOC の差を排除するために使用されます。理想的には、各セルの SOC を同じに保ち、すべてのセルが充電と放電の電圧上限と下限に同時に到達できるようにし、バッテリー パックの使用可能な容量を増やします。 SOC の違いには 2 つのシナリオがあります。1 つはセル容量は同じだが SOC が異なる場合です。もう 1 つは、セル容量と SOC が両方とも異なる場合です。
最初のシナリオ (下の図の一番左) は、同じ容量を持つが SOC が異なるセルを示しています。 SOC が最も小さいセルが最初に放電限界に達し (SOC を下限として 25% と仮定)、SOC が最も大きいセルが最初に充電限界に達します。バランスをとると、すべてのセルが充電中と放電中に同じ SOC を維持します。
2 番目のシナリオ (下の図の左から 2 番目) には、異なる容量と SOC を持つセルが含まれます。ここでは、最小容量のセルが最初に充電および放電します。バランスをとると、すべてのセルが充電中と放電中に同じ SOC を維持します。
バランスの重要性
バランスをとることは、現在の細胞にとって重要な機能です。バランス調整には 2 つのタイプがあります。アクティブバランシングそしてパッシブバランシング。パッシブバランスでは放電に抵抗が使用されますが、アクティブバランスではセル間の電荷の流れが伴います。これらの用語については議論がありますが、ここでは触れません。実際にはパッシブバランシングがより一般的に使用されますが、アクティブバランシングはあまり一般的ではありません。
BMS のバランス電流の決定
パッシブバランスの場合、バランス電流はどのように決定すればよいですか?理想的にはできるだけ大きくする必要がありますが、コスト、熱放散、スペースなどの要素を考慮して妥協する必要があります。
バランス電流を選択する前に、SOC の違いがシナリオ 1 によるものなのか、シナリオ 2 によるものなのかを理解することが重要です。多くの場合、これはシナリオ 1 に近いものです。つまり、セルはほぼ同じ容量と SOC で開始しますが、使用するにつれて、特に自己放電の違いにより、各セルの SOC が徐々に異なります。したがって、平衡化機能は、少なくとも自己放電の差の影響を排除する必要があります。
すべてのセルの自己放電が同じであれば、バランスをとる必要はありません。しかし、自己放電電流に差があるとSOCの差が生じてしまうため、これを補うためにバランスを取る必要があります。さらに、自己放電は毎日続くため、1 日の平均バランス時間は制限されるため、時間要因も考慮する必要があります。
投稿日時: 2024 年 7 月 5 日
