リチウムバッテリーパックのBMS電流の計算方法

正しいBMS電流の選択は、バッテリー容量を合わせるだけでは簡単ではありません。

20Ahのバッテリーは自動的に20AのBMSを必要としませんし、100Ahのバッテリーでも必ずしも100AのBMSが必要というわけではありません。正しい電流定格は主に実際の負荷、バッテリー電圧、連続電流、ピーク電流、充電電流、動作条件.

では、BMSの電流を正しく計算するにはどうすればよいのでしょうか?以下は、BMSを選ぶ前にエンジニアが答えるべき最も一般的な質問です。

BMS電流を計算する前にどんな情報が必要ですか?

まずはバッテリー容量だけでなく、デバイスの電気要件から始めましょう。

知っておくべきこと:

パラメータ	なぜ重要なのか
バッテリー電圧	特定の電力に対する電流を決定する
連続負荷電力	通常放電電流の計算に使用されます
ピーク負荷電力	短期的な現在の需要を決定する
コンバータ効率	実際のバッテリー側電流に影響を与える
最大充電電流	BMSの充電電流要件を決定する
ピーク持続時間	BMSが過電流保護を引き起こすかどうかを判断するのに役立ちます
セル構成	パック全体の現在の能力を決定します

カスタムバッテリープロジェクトでは、動作温度、コネクター、配線サイズ、期待されるデューティサイクル、利用可能なバッテリーサイズを知ることも有用です。

どのタイプのBMSが適しているかまだ迷っている方は、当社のガイドをご覧くださいリチウムバッテリーパックに適したBMSの選び方.

BMS電流の基本的な式は何ですか?

単純な直流負荷の場合、バッテリー電流は次のように推定できます:

電流(A)=電力(W)÷電圧(V)

例えば、12Vバッテリーが60Wの負荷を供給する場合:

60W ÷ 12V = 5A

負荷はおおよそ必要です5A.

しかし、実際のバッテリーシステムは放電時の電圧変化や、DC-DCコンバータ、インバータ、モーターコントローラー、その他の電力電子機器を使用するため、より複雑になることが多いです。

このような場合には、効率性も考慮すべきです。

より実用的な式は次の通りです:

バッテリー電流 = 負荷電力÷(バッテリー電圧×効率)

標準電圧を使うべきか、それとも最小バッテリー電圧を使うべきか?

定出力負荷の場合、公称バッテリー電圧のみを使用すると最大バッテリー電流を過小評価してしまうことがあります。

4Sリチウムイオンバッテリーに以下のようなものがあると仮定します:

• 公称電圧:14.8V
• 低動作電圧:約12V
• 負荷電力:120W
• 電力変換効率:90%

公称電圧時:

120 ÷(14.8 × 0.90) = 9.0A

12V時:

120÷(12 × 0.90) = 11.1A

バッテリー電圧が下がるとバッテリー電流が増加します。

このため、BMSの電流計算では最低期待動作電圧特に、比較的一定の出力を維持しようとする機器にとってはそうです。

どのくらいの安全マージンを追加すればいいのでしょうか?

BMSは通常、絶対電流制限で連続運転してはいけません。

実用的な出発点としては、計算された連続負荷よりもある程度の電流余裕を設けることが挙げられます。

例えば:

必要なBMS電流=最大連続電流×安全係数

計算された連続電流が11.1Aで25%の余裕が使われている場合:

11.1A × 1.25 = 13.9A

連続電流定格がおおよそ上にいるBMSです14Aしたがって、基本的な電流計算の観点からは必要となるでしょう。

実際には、15Aか20Aの設計を選ぶかは、PCB温度、MOSFET性能、バッテリー筐体、通気量、配線サイズ、コネクタ定格、ピーク電流などの要因に依存します。

BMSに大きな電流数値が印刷されていても、バッテリーパック全体が安全にその電流を供給できるとは限りません。

ピークBMS電流はどうやって計算すればいいですか?

連続電流とピーク電流は別々に計算する必要があります。

多くのデバイスは以下の場合、短期間により大きな電流を必要とします:

• モーターの立ち上げ
• ポンプ起動
• 無線送信
• LTE/5G通信
• コンプレッサー起動
• サーボ運動
• 高出力LEDの起動
• 電動工具加速

以前の12V稼働バッテリーが一時的に220Wのピーク負荷を90%の効率で供給したとします。

おおよそのピーク電流は次の通りです:

220÷(12 × 0.90) = 20.4A

したがって、選ばれたBMSはこのピーク電流を必要な期間耐えなければなりません。

BMSの連続評価だけを見るだけでは不十分です。また、以下の点も確認してください:

BMSパラメータ	チェックすべきこと
連続放電電流	通常運転負荷
ピーク放電電流	最大一時負荷
ピーク持続時間	ピークを支えられる期間
過電流閾値	保護をトリガーする現在のレベル
検出遅延	防御の迅速な対応
回復状態	BMSの運用再開方法

これは特にモーターや通信機器で重要で、電流のスパイクは通常の動作である場合があり、故障によるものではありません。

BMSの電流はバッテリー容量と同じですか?

いいえ。

バッテリー容量はああ電流は で測定されます。A.

例えば、2つのバッテリーが20Ahでも用途が全く異なる場合もあります。

20Ahのバッテリー1本で2Aの機器を長時間駆動できます。

別の20Ahバッテリーは、モーターに30Aを連続して、起動時に60Aを必要とする場合があります。

容量は同じですが、BMSの要件は大きく異なります。

そのため、バッテリー容量だけでBMSを選ぶとサイズが誤りになることがあります。

セルの構成はBMS電流にどのように影響しますか?

BMSはバッテリーセル自体が支えられる以上の電流を安全に供給することはできません。

並列に接続されたセルでは、負荷電流が並列セル間で共有されます。

例えば、4P構成では理想的にはパック電流を4つの並列セルに分配します。

バッテリーが20Aを供給する場合:

20A ÷ 4 = セルあたり約5A

しかし、実際の電流共有はセルの一貫性、抵抗、温度、バスバー設計、接続品質に依存します。

したがって、選ばれたセルは実際の動作条件下で必要な電流を支えなければなりません。

完全な電流経路は一緒に評価されるべきです:

セル→ニッケル/バスバー→BMS→ワイヤー→コネクター→デバイス

40AのBMSは、セルやコネクターが安全に10Aしか対応できない場合、バッテリーを40Aのバッテリーとは言えません。

BMSの充電電流はどうやって計算すればいいですか?

充電電流は放電電流とは別に確認する必要があります。

BMSの充電経路は、充電器から供給される最大電流を支えなければなりません。

例えば、バッテリーチャージャーが最大5Aの電流を提供する場合、BMS充電回路は少なくともその動作条件を安全にサポートしなければなりません。

しかし、最終的な充電電流もバッテリーセルの限界内に収まらなければなりません。

BMSの電流定格が高いからといって充電電流を増やさないでください。

セルの仕様、温度、充電電圧、バッテリー構成が許容される充電条件を決定します。

BMS電流は過電流保護と同じですか?

いいえ。

これは重要な違いです。

BMSは定格連続電流が20Aですが、過電流保護の閾値が20Aをかなり上回る場合があります。

連続定格は、BMSが通常動作中に運ぶよう設計された電流を表しています。

過電流閾値はBMSが電流を異常と判断しバッテリーを切断するタイミングを決定します。

例えば、システムが20A未満で連続的に動作しながらも、保護が作動する前に一時的に高い起動電流を許すことがあります。

正確な値はMOSFET、センシング回路、PCB設計、ファームウェア、温度、用途要件によって異なります。

BMSが必要ですか、それともPCMだけでいいのでしょうか?

すべてのリチウムバッテリーが複雑なスマートBMSを必要とするわけではありません。

小型の1Sリチウムポリマー電池は、以下の基本的な保護回路のみを必要とする場合があります:

• 過充電保護
• 過放電保護
• 過電流保護
• ショート回路保護

大型のマルチシリーズバッテリーパックは、セルの監視、バランス調整、SOC計算、通信、より高度な保護が必要になる場合があります。

どのアーキテクチャが適切か迷ったら、読んでみてくださいBMSとPCM:リチウムバッテリーパックの違いは何ですか?.

バッテリーメーカーに何を送ればいいですか?

メーカーにBMS電流の計算を求める際は、できるだけ多くの実際の負荷情報を提供してください。

最も有用な情報には以下が含まれます:

必要情報	例
バッテリー電圧	14.8V
収容人数	5Ah
連続荷重	8A
最大連続荷重	12A
ピーク電流	25A
ピーク持続時間	3秒
充電電流	3A
動作温度	-10°Cから45°C
コネクター	指定モデル
応用	医療機器/ロボット/POS/工業機器

モーター、無線モジュール、ポンプ、ヒーター、その他の断続的な負荷を持つ製品では、実際の電流波形を提供することはさらに有用です。

GLOFLUXでは、バッテリーセル、BMSまたは保護回路、配線、コネクター、NTC、機械構造、実際の負荷要件を組み合わせて評価し、カスタムリチウムバッテリーパックを開発できます。

総評

最も単純なBMS電流計算は以下から始まります:

電流 = 電力 ÷ 電圧

しかし、信頼できるバッテリー設計はそれ以上のものであるべきです。

計算した方がいいですよ連続電流、ピーク電流、充電電流、最小電圧電流、効率損失、合理的な動作余裕別々に。

BMSはセル、配線、コネクタ、PCB、熱設計、実際の用途とも一致しなければなりません。

言い換えれば、正しい質問は単に以下ではありません。

「BMSは何アンペアにすればいい?」

より良い質問は次の通りです:

「最悪の通常の動作条件下で、バッテリーはどれくらいの電流を連続かつ一時的に供給する必要がある?」

その情報が明確になると、正しいBMSの選択がずっと簡単になります。

FAQ

正しいBMS電流をどう計算すればいいですか?

負荷電力、バッテリー電圧、システム効率を用いてバッテリー側の最大連続電流を計算します。その後、別途ピーク電流を確認し、適切な動作余裕を提示します。

100Ahのバッテリーは100AのBMSが必要ですか?

いいえ。バッテリー容量とBMS電流は異なるパラメータです。100Ahのバッテリーは、実際の負荷によってはもっと小さいBMSも大きさも使われます。

必要以上の大電流のBMSを使ってもいいですか?

はい、電圧、化学成分、保護設定、セル、配線、コネクタが互換性があれば可能です。BMS定格が高くてもセルの安全な電流能力は向上しません。

BMSはどのくらいの現在のマージンを持つべきでしょうか?

最大最大連続電流より20〜30%の余裕があると良い出発点となりますが、最終値は熱性能、ピーク負荷、BMS設計に基づいて検証する必要があります。

BMSの電流定格が低すぎるとどうなりますか?

BMSは通常運転中に過熱したり過電流保護を作動させたりし、予期せぬバッテリー停止を引き起こすことがあります。

BMSを選ぶ際にモーター起動電流を含めるべきでしょうか?

はい。モーターは起動時にかなり大きな電流を消費するため、ピーク電流とピーク持続時間の両方をBMS保護設定と照らして確認してください。