概念細胞バランスこれはおそらく私たちのほとんどにとって馴染みのあることでしょう。これは主に、現在の細胞の均一性が十分ではないためであり、バランス調整によってこれが改善されるからです。世界に全く同じ葉が2枚も存在しないように、全く同じ細胞も2つは存在しません。つまり、バランス調整とは、細胞の欠点を補うための手段なのです。
細胞の不一致を示す側面は何か？
主な要素は、SOC（充電状態）、内部抵抗、自己放電電流、容量の4つです。しかし、バランシングではこれら4つの不一致を完全に解消することはできません。バランシングはSOCの差を補正するだけであり、自己放電の不一致も結果的に解消されます。しかし、内部抵抗と容量に関しては、バランシングは効果がありません。
細胞の不均一性はどのようにして発生するのか？
主な理由は2つあります。1つは細胞の製造と処理に起因するばらつき、もう1つは細胞の使用環境に起因するばらつきです。製造上のばらつきは、処理技術や材料などの要因から生じますが、これは非常に複雑な問題を単純化したものです。環境のばらつきは理解しやすく、パック内の各細胞の位置が異なるため、温度のわずかな変動などの環境差が生じます。これらの差は時間とともに蓄積され、細胞のばらつきを引き起こします。
バランス調整はどのように機能するのでしょうか？
前述のとおり、バランス調整はセル間のSOC（充電状態）の差を解消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、すべてのセルが同時に充電および放電の上限電圧と下限電圧に達するようにすることで、バッテリーパックの使用可能容量を増加させます。SOCの差には2つのシナリオがあります。1つはセルの容量は同じだがSOCが異なる場合、もう1つはセルの容量とSOCの両方が異なる場合です。
最初のシナリオ（下図の一番左）は、容量は同じだがSOC（充電状態）が異なるセルを示しています。SOCが最も小さいセルが先に放電限界に達し（下限をSOC 25%と仮定）、SOCが最も大きいセルが先に充電限界に達します。バランス調整を行うことで、すべてのセルが充電中および放電中に同じSOCを維持します。
2番目のシナリオ（下図の左から2番目）は、容量とSOCが異なるセルを対象とするものです。この場合、容量が最も小さいセルから先に充放電が行われます。バランス調整を行うことで、すべてのセルが充放電中、同じSOCを維持します。
バランスを取ることの重要性
電流細胞にとってバランス調整は重要な機能である。バランス調整には2種類ある。アクティブバランシングそしてパッシブバランスパッシブバランスは放電に抵抗器を使用するのに対し、アクティブバランスはセル間の電荷の流れを利用します。これらの用語については議論がありますが、ここでは詳しく触れません。実際にはパッシブバランスの方が一般的ですが、アクティブバランス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べきでしょうか？理想的には、できるだけ大きな電流値を用いるべきですが、コスト、放熱、設置スペースなどの要素を考慮すると、妥協点を見つける必要があります。
バランス電流を選択する前に、SOCの差がシナリオ1によるものかシナリオ2によるものかを理解することが重要です。多くの場合、シナリオ1に近い状況です。つまり、セルはほぼ同じ容量とSOCでスタートしますが、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が徐々に異なってきます。したがって、バランス調整機能は、少なくとも自己放電の差による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一であれば、バランス調整は不要です。しかし、自己放電電流に差があると、SOC（充電状態）に差が生じ、これを補正するためにバランス調整が必要になります。さらに、自己放電は毎日継続する一方で、平均的な1日のバランス調整時間は限られているため、時間的要素も考慮する必要があります。
投稿日時：2024年7月5日
