連続電流とパルス電流の違いは何ですか?

リチウムバッテリーパックを選定または設計する際には、特に重要な2つの電流定格があります。連続電流およびパルス電流.

これらは異なる動作条件を説明しており、混同すると稼働時間の低さ、電圧低下、過熱、BMS停止、さらには早期バッテリー切れにつながる可能性があります。

ポータブル電子機器、医療機器、通信機器、ロボティクス、電動工具、産業用システムを扱うエンジニアにとって、連続電流とパルス電流の違いを理解することは、適切なバッテリーセルとBMSを選ぶ上で不可欠です。

連続電流とは何か?

連続電流バッテリーが熱的または電気的限界を超えずに安全に長時間供給できる電流量です。

例えば、バッテリーパックが最大連続放電電流を以下に定格している場合5Aこれは、理論上、特定の動作条件下で最大5Aを連続で供給できることを意味します。

連続電流はいくつかの要因によって影響を受けます:

• 細胞化学
• セル容量
• 内部抵抗
• 並列セル数
• BMS電流定格
• 配線とコネクタサイズ
• 周囲温度
• 冷却条件

バッテリーは容量だけで選ぶべきではありません。同じAh定格の2つのバッテリーは、連続電流能力が大きく異なる場合があります。

例えば、3000mAhのセルは高エネルギー密度に最適化され、別の3000mAhセルは高放電用に設計されることがあります。

パルスカレントとは何ですか?

パルス電流これはバッテリーが短時間供給できる高い電流です。

また、以下とも呼ばれることがあります:

• ピーク電流
• バースト電流
• ピーク放電電流
• 短時間放電電流

パルス負荷は、デバイスが通常動作時よりも一時的により多くの電力を必要とするときに発生します。

典型的な例は以下の通りです:

• モーターの立ち上げ
• 無線送信
• セルラー通信またはLTE通信
• ポンプ作動
• コンプレッサー起動
• 高輝度表示の起動
• ソレノイド動作
• オーディオアンプのピーク

例えば、デバイスは通常500mAしかし、無線送信中は一時的に引き上げることがあります。1.5Aで200ミリ秒.

この場合、平均電流は比較的低いですが、バッテリーは過度な電圧降下やトリガー保護なしに短いパルスを処理できる必要があります。

連続電流とパルス電流の主な違いは何ですか?

主な違いは期間.

連続電流は長期間持続し、パルス電流は一時的です。

バッテリーは2Aを継続的にサポートしますが、数秒間は4Aを許容できるかもしれません。

しかし、パルス電流能力を仮定してはいけません。セル設計、BMS限界、配線、コネクタ、温度、パルス持続時間から検証する必要があります。

なぜパルスの持続時間が重要なのか?

時間値のないパルス電流は不完全な情報です。

例えば:

5Aパルス電流

エンジニアに十分に伝えられていません。

5A負荷が持続します50ミリ秒5Aの負荷持続とは大きく異なります10秒.

パルス持続時間が長くなるほど、バッテリーはより多くの熱を発生させ、電圧降下も大きくなります。

したがって、パルス電流要件を定義する際には、エンジニアが以下を提供すべきです:

• ピーク電流
• パルス持続時間
• パルスの周波数
• パルス間の時間
• バッテリー充電状態
• 動作温度

バッテリーメーカーは、選ばれたセルと保護システムが負荷を確実にサポートできるかどうかを判断します。

内部抵抗は電流能力にどのように影響しますか?

内部抵抗はバッテリー放電性能において最も重要な要素の一つです。

電流が増加すると、電圧降下も増加します。

簡略化された関係は次の通りです:

電圧降下 = 電流×内部抵抗

例えば、バッテリーの内部抵抗が100mΩで、負荷が突然3Aに上昇した場合:

3A × 0.1Ω = 0.3V電圧降下

その電圧降下は低電圧電子機器ではかなりのものになることがあります。

電圧がシステムの最低動作電圧を下回ると、バッテリーに残っている容量が残っているにもかかわらず、デバイスはリセットまたはシャットダウンすることがあります。

このため、無線、医療、IoT、通信機器においてパルス電流性能が非常に重要になるのです。

BMSはどのような役割を果たしているのでしょうか?

バッテリー管理システムは連続電流とパルス電流の両方をサポートする必要があります。

BMSには以下が含まれます:

• 過電流保護
• ショート回路保護
• 過充電保護
• 過放電保護
• 温度保護
• セルバランシング

バッテリーセルが10Aを供給できるのにBMSが5Aのみを設計している場合でも、バッテリーパック全体の容量はBMSによって制限されます。

同様に、BMSの閾値や遅延時間が適切に設計されていない場合、電流パルスが過電流保護を引き起こすことがあります。

カスタムバッテリーパックの場合、セルとBMSは一つのシステムとして評価されるべきです。

並列セルは連続電流にどのように影響するのか?

セルを並列に接続することで、容量と電流容量の両方を向上させることができます。

例えば、1つのセルが安全に5Aを連続的に供給できる場合、適切に設計された2P構成は理論上約10Aを支える可能性があります。

3P構成ではさらに多くのサポートが可能です。

しかし、実際のパック性能は以下にも依存します:

• セルマッチング
• ニッケルまたは銅の相互接続
• 溶接品質
• BMS設計
• 熱管理
• コネクターの定格

単に並列セルを追加するだけでは、完全なパックが正しく設計されていない限り安全な電流性能を保証するわけではありません。

エンジニアはバッテリー電流の要件をどのように指定すべきか?

カスタムバッテリーパックをリクエストする際は、以下のような1つの値だけを送信するのは避けてください。

現在:2A

代わりに、完全な現在のプロフィールを提供しましょう。

より良い仕様は次のようになります:

• 典型動作電流:500mA
• 最大連続電流:1.2A
• ピーク電流:3A
• パルス持続時間:500ms
• パルス間隔:10秒ごと
• 必要な上映時間:8時間

この情報により、バッテリーメーカーは適切なセル、BMS部品、配線、コネクター、バッテリー構成を選択できます。

高い電流の定格は常に良いのでしょうか?

必ずしもそうとは限りません。

高速セルは、主に容量を重視するセルと比べてエネルギー密度を犠牲にすることがあります。

もし機器が低電流のみを必要としている場合、高放電セルの使用はコスト増加や容量の減少を招く可能性があり、実質的な効果は得られません。

理想的なバッテリーは以下のバランスを取るべきです:

• 収容人数
• 電流能力
• サイズ
• 重量
• 温度
• サイクルライフ
• 費用

このため、バッテリーの選択は、可能な限り高い放電定格を選ぶのではなく、実際の機器負荷プロファイルに基づいて行うべきです。

GLOFLUXは連続電流とパルス電流をどのように評価しているのか?

カスタムリチウムバッテリープロジェクトでは、GLOFLUXはバッテリーセル、BMS、配線、コネクター、機械構造、電流プロファイルを一体的に評価します。

用途によっては、LiPo、18650、21700、LiFePO4、その他のリチウムイオン電池構成など、ソリューションが含まれることがあります。

初期のエンジニアリング評価において、顧客は理想的には以下の条件を満たすべきです:

• 電圧
• 収容人数
• 最大バッテリー容量
• 連続電流
• ピーク電流
• パルス持続時間
• 動作温度
• コネクタ要件
• 期待量

これらの詳細により、バッテリーは容量や公称電圧だけに頼るのではなく、実際の電力需要に合わせて設計できます。