バッテリーを通常より長持ちさせることはできますか?

バッテリ管理システムがアプライアンスに組み込まれており、バッテリ パックの状態とパフォーマンスを監視して最適化します。

バッテリが登場してしばらく経ちますが、技術の進化と「コンパクト化」により、最も電力を消費するデバイスでさえ、ワイヤレス イテレーションへの移行を検討しています。今日、バッテリは、ハンドヘルド デバイスのバック パネルにはめ込む小さなセルに限定されなくなりました。彼らは、現代社会が要求するより大きな電化製品に電力を供給する方向に進んでいます.

携帯用電子機器は新たな流行であり、バッテリー パックはこの変化において重要な機能を果たします (写真提供 :Sergii Chernov/Shutterstock)

セル対バッテリー

セルは、化学反応によって電気が生成される単一のデバイスです。このようなセルの集まりは、バッテリーとして知られています。外見上、バッテリーは非常に大きなセルのように見えるかもしれませんが、実際にはすべてが接続された一連のセルです。

バッテリーは、電圧、電流、さらには供給期間の点で、電力需要が高い場所で使用されます。

バッテリーパックとバッテリーモジュール

現在、最もエネルギー集約型の電子システムでさえ、携帯できるように設計されています。このようなシナリオでは、バッテリーは単に電力を供給するだけの受動部品ではなくなります。システムの他の部分と積極的に連携し、ユーザーに有用な情報を提供する必要があります。

したがって、バッテリーはソフトウェアと結合され、場合によっては独自の温度制御システムと結合され、1 つのエンクロージャーに統合されます。このようなユニットは、バッテリーパックとして知られています。バッテリ パックが大きい場合、バッテリはモジュールと呼ばれる、より小型で保守が容易なユニットに配置されます。

バッテリー管理システム (BMS)

バッテリー管理システムは、バッテリーのパフォーマンスを最適化するようにプログラムされたハードウェアとソフトウェアで構成されています (写真提供:Lipik Stock Media/Shutterstock)

他のすべてのものと同様に、バッテリ パックの寿命は、ライフサイクル全体でどれだけうまく使用されるかにかかっています。バッテリー自体は電流を生成する以上のことはできないため、ソフトウェアが組み込まれた電子チップセットに接続されています。このシステムはバッテリー管理システムとして知られており、バッテリー パックの寿命を監視して改善する役割を果たします。

BMS は何を監視しますか?

簡単に言えば、バッテリー管理システムは、充電状態とバッテリーの全体的な状態を監視します。これは、パック内のすべてのバッテリーが充電され、使用によって最適に消耗 (放電) されるようにすることによって行われます。単一のユニットが他のユニットより多くの負荷を負うことはありません。

充電状態は、バッテリーの最大充電容量に対する現在の充電の比率として表されます (写真提供:Illus_man/Shutterstock)

バッテリの充電状態 (SOC) は、充電を保持するための現在の容量を定格容量のパーセンテージで表したものです。バッテリーの最大 SOC は時間の経過とともに減少し、保持できる充電量が減少します。同様に、健康状態 (SOH) は、バッテリーの最大充電容量と、同様の仕様の新しいバッテリーの充電容量との比率です。また、バッテリー パックを使用している機器に障害が発生した場合、BMS はサージから機器を切り離すことで機器を保護し、潜在的な損傷から隔離します。

BMS のコンポーネント

バッテリー管理システムは複雑な電子アーキテクチャであり、小さな「ビルディング ブロック」に分解することができ、それぞれが何らかの方法でバッテリーにサービスを提供するように設計されています。

バッテリー パックは、BMS によって集中的に監視される個々のリチウム イオン セルで構成されています (写真提供者 :ChocoLatePhoto/Shutterstock)

BMS のコンポーネントと機能

複雑な BMS アーキテクチャは、さまざまなコンポーネントで構成されています。温度モニター、電圧モニター、充電モニターを内蔵しています。これらは、それぞれバッテリーの温度、健康状態、および充電に関する情報を提供します。これは、バッテリ パック内の電流の流れを制御するために、バッテリ分離 FET (電界効果トランジスタ) によって使用されます。

BMS の個々のコンポーネントは、それがどのように機能するかについてある程度の洞察を与えますが、BMS が必要な理由を理解することは重要です。結局のところ、彼らはまだブロックの新しい子供です...バッテリーは何十年も使用されています!

BMS は乱用された充電レジメンから保護し、一般的にバッテリーの膨張、爆発、火災として見られる熱暴走のリスクを軽減します (写真提供:wk1003mike/Shutterstock)

バッテリーを長持ちさせることはできますか?

より伝統的な方法でバッテリーを使用する場合、常に不確実性の余地があります。ただし、BMS を追加すると、バッテリーの充電と放電の方法が変わります。これにより、バッテリが過負荷に直面して寿命が短くなるのを防ぐことができます。

しかし、BMS がバッテリー寿命を改善するのであれば、なぜすべての電化製品がそのようなシステムを利用しないのでしょうか?

最大の理由は、BMS を追加するコストです。これは単にバッテリーを交換するコストをはるかに上回り、そのような戦略は非経済的です。 BMS は一般に、バッテリ パックを使用する電化製品で使用されます。この場合、バッテリ パックのコストが電化製品全体のかなりの割合を占めます。これらのタイプのアプライアンスも高価であり、BMS モジュールのコストを正当化します。

したがって、BMS という名前がすぐに何気なく使われることはないかもしれませんが、少なくとも、次に目にする電気自動車のバッテリー パックの内部がどうなっているのかはわかるでしょう!