私たちはこれまでダイオードを扱ったことがなく、私たちが持っている設計アイデアについて意見を求めていました。
RV車にリチウムイオン電池（各12V 100AH）を8個並列に搭載しています。迂回のリスクを減らすために、ダイオードを使用して、バッテリバンクからの電力が一方向（充電または放電）のみに流れるようにします。私たちはVS-QA250FA20の使用を考えています。これは妥当な判断でしょうか。より良い構成やコンポーネントの選択はありますか？
フィードバックがありましたら、コメントをいただければ幸いです。
よろしく、
Alalwani
rick_1976 Applications Engineer
こんにちは、
このようにバッテリを並列に接続する場合、接続時にバッテリの充電状態が同じであることを確認することが重要です。同じサイズ、ブランド、モデル、経年などのセルを使用する必要もあります。
並列接続した場合、各セルへの配線の抵抗に大きな違いがない限り、また使用するバッテリの特性に大きな違いがない限り、バッテリは均等に充放電する傾向があります。並列接続は、直列接続に起因する問題 のいくつかを自然に解決し、多くの点ではるかに簡単です。それぞれの配線抵抗がほぼ同じで、無傷であり、同様のセルが使用されている限り、一度接続したら1つのバッテリから別のバッテリに電荷が流れることを心配する必要はほとんどありません。
たとえば、完全に充電した7つのセルを並列に接続し、完全に放電した8番目のセルを追加しようとすると、おそらくまずいでしょう。この場合、大きな電荷の移動が発生し、放電したセルの充電レート制限を超えて損傷を引き起こす可能性があります。繰り返しになりますが、これは組み立て時に発生する可能性が最も高くなります。また例えば、接続が不十分なために、バッテリバンクの残りの部分が充電または放電されている間にバッテリの1つが一時的に切断された場合にも、後で発生する可能性があります。
ここで使用しているバッテリのサイズを考えると、このような状況から保護するために、バッテリごとに過電流保護を備えつけることをお勧めします。この種の保護がすでにセル自体に組み込まれている可能性がありますが、これは保証されていません。使用する予定の特定のリチウム電池のドキュメントへのリンクを提供していただければ、適切なヒューズの提案ができると思います。
このスケールのリチウム電池は細心の注意を払って取り扱う必要があることに注意してください。説明されている種類のバッテリバンクは、12AWGのワイヤを電球のフィラメントのように輝かせることができます。火がついた場合、近くにいたくはないでしょう…
Bob_1391 DigiKey Employee
それはそのアプリケーションに適しています。1つのパッケージに2つのダイオードがあります。
alalwani
こんにちは Rick,
ご回答ありがとうございます。私たちの設計では、8個のバッテリを使用します。そのため、メーカー、経年、容量などは同じになります。同様に、すべて同時に取り付けられます。
添付されているのは私たちのPCM（保護回路）仕様です。私たちのPCMには、すでに過電流保護が含まれています。この資料は、ヒューズを推奨していただくために必要な情報を含んでいると思っています。
もしそうでない場合は、私に知らせてください。他のドキュメントを送信できます。
よろしく、
Avanti
PCM_2020.docx (536 KB)
JohnMHanninen DigiKey Employee
私はエンジニアではないため、ヒューズのサイズ設定をお手伝いすることはできません。
rick_1976 Applications Engineer
alalwani さん、投稿されたドキュメントは、4個直列セルの管理機能を提供するように設計された保護回路モジュールについて説明しているように思われます。あなたが述べたことによると、これは、多数のより小さいセル、例えば一般的な18650タイプのようなセルからあなたの8個のバッテリのそれぞれを組み立てるのに使う予定のモジュールであると理解します。この理解は正しいですか？
もしそうなら、このモジュールはあなたが説明する種類のアプリケーションに適していないかもしれず、そのようなアプリケーションで使用された場合、許容できないレベルのリスクが発生するかもしれません。
これにはいくつかの理由があります。1つは、低電圧保護レベルが2.0vとして与えられていることです。ほとんどのリチウム電池では、2.5〜3.0vの数値がより一般的に推奨されており、2.0vのカットオフは、過放電の結果としてセルが損傷する重大なリスクをもたらします。RV車のように長時間の放電アプリケーションに使用すると、過放電の可能性が高くなります。自動車の始動アプリケーションでは、通常、短い放電サイクルの直後に再充電が行われます。
もう一つの理由は、連続150A、ピーク500A、高速保護限界600Aという比較的高い放電レートが許容されていることです。このような8つのアレイを並列に接続すると、最大1200Aの連続放電率が得られます。比較的低い電圧で大電流が利用できると、アーク障害、電気アークが発生する状態（配線の欠陥またはその他の原因による）のリスクが高まり、導体が溶けたり、火がついたりしていても、電流が維持されます。電流が少ないために、過電流保護回路が作動しないのです。私の理解では、提案されているシステムでは、連続的に約14kW、または数秒間48kWの電流保護が可能だと思います。これは、RV車アプリケーションにはかなり過剰に思えます。 最大アプリケーション要件と使用する並列バッテリの数に応じて、バッテリごとに適切な電流制限値をPCMに設定し、電流制限値以上の単動ヒューズを組み込んで、PCMが故障した場合に保護するように設計するのが良いと思います。PCMの電流制限値が現状のままでは、適切なヒューズのコストを考えると現実的ではないと思われます。
温度保護の制限もかなり高いようです。90℃の上限許容値を持つそのような制限の2つのセットが説明されていますが、提供された情報ではこれらの制限が適用される条件が明確に示されていません。
最後に、仕様表に明らかな誤植があります。示されている3.6の値でのプラス/マイナス25Vの許容誤差は、エンジニアリングの観点からは受け入れられません…これはエラーであると考える人もいますが、記載されている以上、デバイスの仕様です。サプライヤは全く意味のないセルバランシングを備えた製品でありながら、公開されている仕様書内の製品を提供することができます。
全体として、ご提案されたPCMは、車載用バッテリの組み立てに適していると思われますが、前述のようにRV車の蓄電用途にはお勧めしません。
alalwani
こんにちは Rick,
非常に詳細な回答をありがとうございます。楽しく読ませていただきましたし、刺激されて思いもしなかった疑問がわきました。
注意していただきたい1つは、セルは18650タイプではなく、プリズマティックセルだということです。
RV車でバッテリを組み立てるときは、200Aのブレーカを含みます。そのため、バッテリにはヒューズがありませんが、バッテリの外側には保護装置があります。次に、バッテリを3000Wインバータに接続します。
各バッテリには、4つのプリズマティックセルが直列に配線されたPCMがすでに組み込まれています。
RV車用途として検討しているバッテリや、それに近いバッテリはありますか？私たちがしていることに興味があります。私たちの電力技術の多くは自動車技術から派生しています。
ありがとう、
Avanti
rick_1976 Applications Engineer
提供された情報に基づいて、動作の仕方について少し推測を交えていました。個々のセルとPCMデバイスを組み立てて独自のバッテリパックを組み立てているように見えましたが、これらを組み立て済みのユニットとして購入している場合、状況は少し異なります。
私は、この市場で現在入手可能な製品が何かということよりも、ここに含まれる基礎技術とエンジニアリング上の懸念に精通しているため、どの最終製品のバッテリアセンブリの優劣比較という点では、あまり提案することはありません。
提案されている200Aのブレーカの割り込み定格をよく見ることをお勧めします。DCは同等のACよりも破損しにくいため、ACでの使用にのみ適したデバイスを使用すると、不快な驚きをもたらす可能性があります。50Aヒューズなどを使用して、バッテリごとの補助的な保護を追加すると、そのブレーカのバックアップと、PCMの故障が発生した場合の補助を行うことができます。
過放電のご質問については、インバータの低電圧カットオフ機能（あれば）は、設定場所によっては問題を軽減するのに役立つかもしれません。インバータとは独立したバッテリアレイにアクセスできる「12V」負荷があれば、ユーザーが不用意にその保護を回避する機会を提供します。