リチウム電池のセル電圧差の重要性を理解する

リチウム電池は私たちの生活に欠かせないものとなり、スマートフォンから電気自動車に至るまであらゆるものに電力を供給しています。これらのバッテリーはエネルギー密度が高く寿命が長いことで知られており、さまざまな用途に人気があります。ただし、見過ごされがちな重要な側面の 1 つは、リチウム バッテリー セル間の電圧差です。

電圧差とは、リチウム電池パック内の個々のセル間の電圧レベルのばらつきを指します。リチウム電池の各セルには特定の電圧定格があり、通常は約 3.7 ボルトです。複数のセルが直列に接続されてバッテリー パックを形成する場合、パックの合計電圧は個々のセル電圧の合計になります。リチウム バッテリーのセル電圧差の重要性を理解することは、いくつかの理由から非常に重要です。まず、バッテリー パックの全体的なパフォーマンスと効率に直接影響します。バランスの取れた電圧差により、各セルがパックの総電圧に均等に寄与し、電力出力が最大化されます。一方で、電圧差の不均衡は、パフォーマンスの低下、さらにはバッテリー パックの早期故障につながる可能性があります。

シリーズ	リチウム電圧	LiFePO4電圧
1S	3.7V	3.2V
2S	7.4V	6.4V
3S	11.1V	9.6V
4S	14.8V	12.8V
5S	18.5V	16V
6S	22.2V	19.2V
7S	25.9V	22.4V
8S	29.6V	25.6V
9S	33.3V	28.8V
10S	37V	32V
11S	40.7V	35.2V
12S	44.4V	38.4V
13S	48.1V	41.6V
14S	51.8V	44.8V
15S	55.5V	48V
16S	59.2V	51.2V
17S	62.9V	54.4V
18S	66.6V	57.6V
19S	70.3V	60.8V
20S	74V	64V
21S	77.7V	67.2V
22S	81.4V	70.4V
23S	85.1V	73.6V

第二に、電圧差はバッテリーパックの充電状態 (SOC) に密接に関係しています。 SOC は、特定の時点でバッテリーに蓄えられるエネルギー量を指します。バランスの取れた電圧差は、セルが均等に充電されていることを示し、正確な SOC 読み取り値が保証されます。対照的に、電圧差が不均衡な場合、SOC 測定値が不正確になり、バッテリー容量推定の信頼性が低くなります。 電圧差のバランスを維持することは、バッテリー パックの寿命を延ばすために不可欠です。セルを直列に接続すると、セル特性の変動や経年変化の影響により、時間の経過とともにセル間の電圧差が増加する傾向があります。この電圧の不均衡はセルの過充電または過充電につながる可能性があり、セルに不可逆的な損傷を与え、寿命を縮める可能性があります。この問題に対処するために、リチウム バッテリ パックにはバッテリ管理システム (BMS) が採用されています。 BMS はセル間の電圧差を監視および制御し、電圧差が安全な範囲内に収まるようにします。これは、エネルギーを再分配するか、より高い電圧でのセルの充電を制限することによって、セル間の充電のバランスを取ることによって実現されます。このアクティブ バランシングは、バランスのとれた電圧差を維持するのに役立ち、バッテリー パックの全体的な寿命を延ばします。結論として、バッテリーパックの性能、効率、寿命を最大化するには、リチウムバッテリーセルの電圧差の重要性を理解することが重要です。バランスの取れた電圧差により、各セルがパックの合計電圧に均等に寄与し、電力出力が最適化されます。また、正確な SOC 測定値と信頼性の高いバッテリー容量の推定にも役立ちます。さらに、不均衡な電圧差はセルの損傷や寿命の短縮につながる可能性があるため、バランスのとれた電圧差を維持することはバッテリーパックの寿命にとって不可欠です。バッテリー管理システムは、セル間の充電のバランスを積極的に調整することにより、電圧差のバランスを維持する上で重要な役割を果たします。電圧差を考慮して管理することで、さまざまな用途でリチウム バッテリー パックの最適な機能と寿命を確保できます。