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 Automatic Battery Pack Assembly Line For ESS

バッテリーパック組立工程シリーズ8 - セルの一貫性とバランス調整方法

June 10 , 2025
バッテリーパック組立工程シリーズ8 - セルの一貫性とバランス調整方法


01 セルの一貫性


1.1 セルの一貫性とは何ですか?

セルの一貫性とは、同じ条件下での同じバッチのセル間のパフォーマンスパラメータ (容量、内部抵抗、電圧など) の差の度合いを指します。
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1.2 セルの一貫性の重要性


製造公差、材料の差異、組み立て誤差などにより、セルの容量、内部抵抗、その他のパラメータには必然的にばらつきが生じます。セル性能のばらつきは主に製造工程で発生し、使用中に悪化します。同じバッテリーパック内のセルは常に弱く、その劣化速度は加速します。

セルの一貫性は、バッテリーパックの性能に影響を与える重要な要素の一つです。バッテリーパックにおいて、セル間に不均一性があると、バッテリーパックの性能低下、寿命の短縮、さらには安全上の事故につながる可能性があります。したがって、セルの一貫性を向上させることは、バッテリーパック全体の性能向上に非常に重要です。

1.3 細胞の一貫性に影響を与える要因

原材料、製造プロセス、環境条件、使用プロセスなどが含まれます。


1.4 細胞一貫性を測定するための指標

セルの一貫性を測定するための指標には、主に容量、内部抵抗、電圧、サイクル寿命、自己放電率などがあります。

02 セルバランシング管理の実装方法

2.1 ソート

同様の性能パラメータを持つセルを1つのグループにまとめることは、セルバランスを実現するための基本です。高精度の選別装置は、バッテリーセルの一貫性を確保するための重要なツールです。当社が独自に開発したリチウム バッテリーセル選別機 例えば、本装置は高精度内部抵抗テスターを採用しており、複数のパラメータ(容量、抵抗、電圧など)を協調して検出することで、内部抵抗検出精度±0.5%、電圧検出精度±0.05%を実現し、同一グループのバッテリーの性能マッチングを大幅に向上させます。

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2.2 熱管理

バッテリーパック全体の温度差を調整することで、温度差によるセルのアンバランスを防ぎます。熱管理システムはセル温度を一定範囲内に維持し、セルの劣化速度を遅くし、セル間の性能バランスを維持します。


一般的に、バッテリー パックの熱管理システムを設計およびテストする場合、セル間の温度差が 3℃ 未満であることが求められます。


2.3 BMSバランス機能

セルが最初に充電カットオフ電圧に達すると、BMS は充電バランス機能を開始し、高電圧セルの電力の一部を放電するか (パッシブバランス)、抵抗器を接続することで低電圧セルにエネルギーを転送し (アクティブバランス)、充電カットオフ条件の制限を解除して、バッテリーパックがより多くの電力を充電できるようにします。


03 BMSバランス機能と方法

バッテリーパック内の各セルの性能を一定に保つには、セルのバランスをとる必要があります。セルバランス技術は、充放電プロセスにおいてバッテリーパック内の各セルの電圧、容量、その他のパラメータの一貫性を確保し、バッテリーパック全体の性能と安全性を向上させます。

3.1 アクティブバランシング

(1)原則
アクティブ バランシングは、エネルギー転送を通じてバッテリー パック内のエネルギーの高いセルをエネルギーの低いセルに転送し、セル間のエネルギー バランスを実現します。
(2)技術的分類と特徴

アクティブバランシングテクノロジーには、直接的なエネルギー伝達、間接的なエネルギー伝達などが含まれます。

アクティブバランシングは、バランシング速度が速く、効率が高いという特徴がありますが、制御システムが複雑で、コストが高く、バランシングに長い時間が必要です。


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3.2 パッシブバランシング

(1)原則の紹介
バッテリー パック内のエネルギーの高いセルのエネルギーは、単純な抵抗放電または熱伝達によって消費され、セル間のエネルギー バランスが保たれます。
(2)技術的分類と特徴

パッシブバランス技術には、定抵抗放電、スイッチ抵抗放電などが含まれます。

パッシブバランシングは回路構造が簡単でコストが低いという利点がありますが、エネルギーの無駄が生じやすく、発生する熱によってバッテリーパックの温度が上昇し、バッテリーセルの寿命と性能に影響を与える可能性があります。

3.3 バランス調整方法の比較と長所と短所の分析

一般的に、アクティブ バランシングは効果は優れていますがコストが高くなります。一方、パッシブ バランシングはコストは低くなりますが、バランシング効果は比較的低くなります。
Comparison of balancing methods and analysis of advantages and disadvantages
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