お客様からのお問い合わせ：
問題はバッテリの自己放電にあります。自己放電率が比較的高い固有欠陥を持つバッテリは、必ず一定数存在します。このようなバッテリを、長期間の待機用途を想定したバッテリパック内で並列接続すると、寿命に深刻な影響を及ぼし、場合によっては過放電を引き起こす可能性があります。並列接続されるバッテリの数が多いほど、この問題はより深刻になります。そのため、私は可能な限り並列接続を避けるようにしています。
バッテリの自己放電は評価が難しく、試験には非常に時間を要するため、現時点ではこの問題に対する有効な解決策はほとんどありません。
自己放電率の高いバッテリ（固有欠陥を持つもの）は、正常なバッテリと一緒に満充電された場合でも、長期間の待機後には 「余分な放電」 によって電圧差が生じます。
この問題に対しては、MOSFETを用いたバッテリバランシング回路の使用を検討できます。
バランシングコントローラ
- 電圧差の検出： 各バッテリの電圧をリアルタイムで取得し、自己放電によって生じた電圧差が存在するかどうかを判定します。
- スイッチ制御： 特定のバッテリの電圧が高すぎる場合、そのバッテリに対応するMOSFETを導通させ、バイパス経路を有効にします。
バイパス分岐
- MOSFET： バランシングコントローラによってオン/オフ状態が制御される「スイッチ」として機能します。
- 電流制限抵抗： バイパス電流を制限します（過大電流によってMOSFETやバッテリが損傷するのを防止します）。
例： 2つのリチウムイオンバッテリを並列接続しているとします（バッテリAは正常、バッテリBは自己放電率が高い状態）。長期間の待機後、バッテリAのSOCは90%（電圧：3.8V）であるのに対し、バッテリBのSOCは70%（電圧：3.6V）になっているとします。
動作原理のフロー
- 電圧差の検出： バランシングコントローラは、バッテリAとBの電圧をリアルタイムで取得し、AとBの間に200mVの差（例えば50mVのように設定された閾値を超える差）を検出します。これにより、バッテリAのSOCが高すぎると判断し、電流シャントが必要であると判定します。
- バイパスの有効化： コントローラは、バッテリAに対応するバイパスMOSFETをオンにする信号を出力します。
- 電流シャント： バッテリAの充電電流の一部（または待機時のフロート電流）はセル内部に流れ込まず、MOSFETと電流制限抵抗 で構成されるバイパス回路を通って消費されます（わずかな電力が熱として放散されますが、バッテリの安全性には影響を与えません）。
- 電圧差の低減： バッテリBからは電流が分流されないため、充電電流をすべて受け取ることができます。その結果、SOCは70%から徐々に上昇します。一方、バッテリAのSOCは90%のまま維持され、バッテリBの電圧がAに追いつくまでそれ以上上昇しません（例えば両方の電圧が3.7V、SOCが 80%に到達する場合など）。
- バイパスの無効化： コントローラは電圧差が消失したことを検知すると、バッテリAのMOSFETをオフにし、バランシング処理を終了します。これにより、過度のシャントによってバッテリAのSOCが過度に低下することを防ぎます。
注： SOCはState of Charge（充電状態）の略であり、バッテリの残容量の割合を示します。これはバッテリ管理システム（BMS）の中核的なパラメータです。
注意事項：「不均衡の悪化」を避けてください
- 充電終期でのみバランシングを実施してください： 充電終期では充電電流が小さいため、バッテリの内部抵抗（IR）の影響を最小限に抑えることができます。この段階では、電圧差が自己放電によるSOCの差をより正確に反映します（これにより、「バッテリのインピーダンスが高いために電圧が低い」状態を「自己放電によるSOCの低下」と誤認し、内部抵抗の高いバッテリに対してむやみに追加充電を行ってしまうことを防ぐことができます）。
- 放電中はバランシングを行わないでください： 放電電流は大きく、内部抵抗（IR）の影響も大きくなります。放電中に見られる電圧差は、インピーダンスによって生じている可能性があります。この状態でバイパスを作動させると、正常な電池が過放電状態になる恐れがあり、結果として自己放電による差がさらに拡大してしまいます。
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