日経クロステック Special

アナログで未来を創る ─多彩なソリューションでエレクトロニクスを支える─  バッテリの性能を引き出すアクティブ・バランス。高いエネルギー効率でセル容量を均等に維持

電気自動車(EV)やプラグイン・ハイブリッド車(PHEV)を筆頭に幅広い用途で利用されているLiイオン・バッテリ。その実効容量を最大限に高める手段が、バッテリセルのエネルギーを再配分してセル間のバランスを保つ「アクティブ・バランシング」である。原理やメリットと併せて、アナログ・デバイセズのソリューションを紹介する。

 温暖化ガスのゼロエミッション化を命題に、電気自動車(EV)やプラグイン・ハイブリッド車(PHEV)の開発競争が激化している。いかに付加価値の高い車両を手ごろな価格でユーザーに届けられるかが、メーカーやサプライヤの腕の見せどころとも言える。

 車両の価値を決める指標の一つが、満充電状態からの航続可能距離だ。コストや車重を抑えるために搭載するバッテリ容量をできるだけ抑えながら、効率的な制御によってバッテリの能力をぎりぎりまで引き出すことが求められる。

畠山 氏
畠山 竜声
アナログ・デバイセズ株式会社
インダストリアル アンド
コンスーマ
シニアディレクター

 そのひとつの手段がバッテリ・スタックを構成するすべてのセルの充電状態(State of Charge:SOC)を揃える「セル・バランシング(均等化)」である。「セルの製造ばらつきや経時劣化によって各セルのSOCに差が生じると、バッテリ・スタックの実効容量が低下する現象が起こります(図1左)」と、アナログ・デバイセズの畠山竜声氏は指摘する。「エネルギーをセル間で配分し、すべてのセルのSOCを等しく維持するアクティブ・バランス制御(図1右)を導入することで、実効容量の低下を防ぐことができます」(同氏)。

 アクティブ・バランシングはどのようなメリットをもたらすのか、どのように実現すればいいのか、以降のセクションでより詳しく見ていこう。

アクティブ・バランシングなら容量をフルに活用
図1セル間のSOCがバランスしていないと、一部のセルのSOCが先に放電終止電圧に到達するため、その時点でほかのセルのエネルギーを使えなくなる(左)。エネルギーをセル間で配分するアクティブ・バランシングなら容量をフルに活用できる(右)