バッテリーバランスと保護回路はどのように機能しますか？

ポータブルスピーカープロジェクトに組み込みたい4S LiPoバッテリーパックを構築しています。5年程度でバッテリーを完全に交換する以外に、バッテリーがメンテナンスを必要としないことを確認する必要があります。私が使用しているバッテリーはNCR18650Bなので、かなりまともなはずです。

セイコー充電ICを使用した以下のBMSボードを使用しています：

これが正しく機能することをテストするために、セルを意図的に最大4Vまで充電して不均衡にし、他の3つのセルを3.85Vの同じ電圧のままにしました。

ベンチ電源は充電用に16.8Vに設定されており、次のことが確認できます。

1. 最初のバッテリーが4.25Vに充電されるとすぐに、パックは電源から切断されます。この特定のケースでは、バッテリーのバランスが著しく悪いため、パックの総エネルギーはかなり低くなっています。最も充電されたセルだけを外してみませんか？
2. BMSが充電が完了したと判断した後、電源のオン/オフとのバランスを検出できません。最も充電されたセルから電流が流れていません。
3. 別のバランシングボードを試しましたが、この動作は一貫しているようです。すべての商用バランスPCBは同じように「機能」しますか？

このすべてのバランスは実際にはどのように機能しますか？負荷が短期間に最大1Aのピークを引き出す4Sパックが必要な場合、私のシナリオに最適なオプションは何ですか？

私はそれすべてに答える非常に良い本から章を読みました。

その章または本を読むことを強くお勧めしますが、非常に短いストーリーが必要な場合は、次のようになります。

• 通常、パックはバランスの取れたセルで組み立てられると想定されているため、通常のBMSは大きな差異のバランスをとるようには設計されていません。
• 通常、リチウム電池は自己放電率が非常に低く、非常に均一に一致しているため、パックを正常に動作させるために必要なバランスはわずかです。
• バランスを備えたほとんどのBMSボードは、最も充電されたセルからシャント抵抗器に非常に小さな電流しか流さないため、他のセルが同じレベルになるまで効果的に電荷を浪費します。
• ほとんどのバランシング回路は、セルから別のセルに電流を流しません（アクティブバランシング）。
• 充電回路によっては、バランシングは常にアクティブではありませんが、充電中および充電中にのみアクティブになる場合があります。大きな不均衡は起こらないはずなので、パックが電源から切断されているとき、より充電されたセルからエネルギーを浪費するのは愚かでしょう。
• 細胞のバランスをとるには多くのサイクルが必要です。もちろん、回路によっては状況が異なる場合がありますが、30回程度の充電サイクルで10％の差のバランスをとると予想できます。
• 適切に一致したLiPoセルのサイクルあたりの不均衡は、通常0.1％未満です。

一般的なBMSボードに実装されている可能性が高いこの単純なバランス手法は、次のように機能します。

バランスをとる必要がある特定のセルの内部バランスP-MOSFETが最初にオンになります。これにより、セル端子をバッテリーセルバランスコントローラーICに接続する外部抵抗分割器を介して低レベルのバイアス電流が生成されます。したがって、ゲート-ソース間電圧がR2の両端に確立され、外部MOSFETがオンになります。外部MOSFETのオン抵抗は、外部セルバランス抵抗と比較して無視できます。外部バランス電流I BALは、I BAL = V CELL / R BALで与えられます。R BAL抵抗値を適切に選択することで、望ましいセルバランス電流を得ることができます。これは、内部のセルバランス電流よりもはるかに高く、セルバランスプロセスを高速化できます。