導入：
電力関連チップは常に注目を集めてきた製品カテゴリーです。バッテリー保護チップは、単セルおよびマルチセルバッテリーのさまざまな故障状態を検出するために使用される電力関連チップの一種です。今日のバッテリーシステムでは、リチウムイオンバッテリーの特性は携帯電子機器システムに非常に適していますが、リチウムイオン電池性能と安全性を重視し、定格範囲内で動作させる必要があります。そのため、リチウムイオン電池パックの保護は必要不可欠です。様々な電池保護機能を適用することで、過放電（OCD）や過熱（OT）などの故障状態の発生を防ぎ、電池パックの安全性を向上させることができます。
バッテリー管理システムにバランス技術が導入されました
まず、バッテリーパックで最もよく見られる問題である、一貫性についてお話ししましょう。リチウムイオンバッテリーパックを構成する個々のセルは、容量、充電特性、放電特性にばらつきがあり、「バレル効果」と呼ばれる現象によって、特性の劣るセルがバッテリーパック全体の性能に悪影響を及ぼすのです。
リチウム電池のバランス調整技術は、リチウム電池パックの安定性の問題を解決する最良の方法として認識されています。バランス調整とは、バランス電流を調整することで、容量の異なる電池のリアルタイム電圧を調整することです。バランス調整能力が高ければ高いほど、電圧差の拡大を抑制し、熱暴走を防ぐ能力が高まり、適応性も向上します。リチウムイオンバッテリーパック。
これは、最も単純なハードウェアベースの保護装置とは異なります。リチウム電池保護装置は、基本的な過電圧保護装置、または低電圧、温度異常、電流異常に対応できる高度な保護装置のいずれかになります。一般的に、リチウム電池モニタおよび燃料計レベルの電池管理ICは、リチウム電池のバランス調整機能を提供できます。リチウム電池モニタは、リチウム電池のバランス調整機能を提供するだけでなく、高い構成可能性を持つIC保護機能も備えています。燃料計は、リチウム電池モニタの機能を含む、より高度な統合性を持ち、その上に高度な監視アルゴリズムを統合しています。
しかし、一部のリチウム電池保護ICには、FETを内蔵したリチウム電池バランス機能も搭載されており、充電中に高電圧の満充電電池を自動的に放電し、直列接続された低電圧電池を充電状態に保つことで、リチウムイオンバッテリーパック電圧、電流、温度保護機能一式を実装することに加え、バッテリー保護ICは、複数のバッテリーの保護ニーズを満たすために、バランス機能も導入し始めている。
一次保護から二次保護へ
一次保護から二次保護へ
最も基本的な保護機能は過電圧保護です。すべてのリチウムイオン電池保護ICは、保護レベルに応じて過電圧保護機能を提供します。この保護機能に加え、過電圧保護と放電過電流保護の両方を提供するものや、過電圧保護、放電過電流保護、過熱保護の両方を提供するものもあります。高容量のリチウムイオン電池パックの場合、この保護機能だけでは要件を満たせなくなることがあります。このような場合、リチウムイオン電池の自律バランス機能を備えたリチウムイオン電池保護ICが必要となります。
この保護ICは一次保護に属し、FETの充電と放電を制御して、さまざまな種類の故障保護に対応します。このバランスにより、熱暴走の問題を解決できます。リチウムイオンバッテリーパック非常に良いです。単一のリチウム電池に過剰な熱が蓄積すると、リチウム電池パックのバランススイッチと抵抗器が損傷します。リチウム電池のバランス調整により、リチウム電池パック内の各正常リチウム電池を、他の不良電池と同じ相対容量に調整することができ、熱暴走のリスクを低減できます。
現在、リチウムイオン電池のバランス調整には、アクティブバランスとパッシブバランスの2つの方法があります。アクティブバランスは、高電圧・高SOCの電池から低SOCの電池へエネルギーまたは電荷を移動させる方法です。パッシブバランスは、抵抗器を用いて高電圧・高充電状態の電池のエネルギーを消費することで、異なる電池間のギャップを縮小させる方法です。パッシブバランスはエネルギー損失が大きく、熱リスクも高いという欠点があります。これに対し、アクティブバランスはより効果的ですが、制御アルゴリズムが非常に複雑です。
一次保護から二次保護まで、リチウム電池システムは二次保護を実現するためにリチウム電池モニターまたは燃料計を装備する必要があります。一次保護はMCU制御なしでインテリジェントな電池バランスアルゴリズムを実行できますが、二次保護はシステムレベルの意思決定のためにリチウム電池の電圧と電流をMCUに送信する必要があります。リチウム電池モニターまたは燃料計は基本的に電池バランス機能を備えています。
結論
バッテリーバランス機能を提供するバッテリーモニターや燃料計を除けば、一次保護を提供する保護ICは、過電圧などの基本的な保護に限定されなくなりました。マルチセルバッテリーの用途が拡大するにつれて、リチウムイオン電池大容量バッテリーパックには保護ICに対する要求がますます高くなり、バランス機能の導入は非常に必要となる。
バランス調整は、どちらかというとメンテナンスの一種です。充電と放電のたびに、バッテリー間の差を補正するために、わずかなバランス調整が行われます。しかし、バッテリーセルやバッテリーパック自体に品質上の欠陥がある場合、保護機能やバランス調整機能を使ってもバッテリーパックの品質は向上せず、万能な解決策とは言えません。
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投稿日時：2024年10月21日