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バッテリーパック内の不良セルを見つけるには？ステップバイステップガイド
デバイスの充電が以前ほど持続しなくなったり、電源を入れるのに時間がかかったりしたことはありませんか? 問題はデバイスではなく、バッテリー パック自体にある可能性があります。具体的には、パック内の 1 つか 2 つの不良セルが問題の原因である可能性があります。心配しないでください。バッテリー パック内の不良セルを見つけて診断するのは、思ったより簡単です。このステップ バイ ステップ ガイドでは、バッテリー パック内の不良セルを見つける方法を説明します。これにより、デバイスを最高のパフォーマンスに戻すことができます。
バッテリーセルが故障するのはなぜですか?
方法論に入る前に、なぜそうなのか理解しておくと役に立ちます。バッテリーセル が故障する可能性があります。セルが故障する原因はいくつかあります:
- 年齢: 時間が経つにつれて、バッテリーセルは充電を保持する能力を失います。
- 過充電または過放電: セルを限界を超えて充電したり、過度に放電したりすると、セルが損傷する可能性があります。
- 物理的ダメージ: バッテリーを落としたり、取り扱いを誤ると内部に損傷が生じる可能性があります。
- 製造上の欠陥: 時々、不良セルが工場から出荷されることがあります。
これを念頭に置いて、バッテリー パック内の不良セルを確認する手順を検討してみましょう。
バッテリー パック内の不良セルを段階的に見つける方法
方法 1: 目視検査から始める
不良セルを見つけるときに必ず最初に行うべきことは、目視検査です。この手順は迅速かつ簡単で、潜在的な問題についての手がかりをすぐに得ることができます。
バッテリー パックに目に見える損傷や摩耗の兆候がないか確認してください。不良セルの主な指標は次のとおりです。
- 腫れや膨らみ: 膨らんでいるように見えるセルが見つかった場合、それは損傷している可能性が高いことを示しています。膨らみは、過充電、過熱、または内部故障によって発生する可能性があります。
- 漏れや腐食: セルから液体が漏れていたり、端子の周囲が変色していたりする場合は、セルに欠陥がある可能性がほぼ確実です。
- 変色: 細胞が茶色や黒などの異常な色を示している場合、それは内部損傷の可能性があることを示すもう 1 つの兆候です。
たとえば、電動スケートボードの充電時間が短くなったことに気づき、バッテリー パックのセルの 1 つが膨張していることに気付いた場合、おそらく原因が見つかったことになります。その膨張したセルが問題の原因である可能性が高いです。
方法 2: 各セルの電圧を確認する
バッテリーを目視で検査した後、次のステップは各セルの電圧をチェックすることです。この方法は、充電が適切に行われていない可能性のあるセルを特定するのに役立ちます。
これを行うには、各セルの電圧を測定するマルチメーターが必要です。方法は次のとおりです。
- マルチメーターを DC 電圧を測定するように設定します。
- マルチメーターのプラスリード線を各セルのプラス端子に、マイナスリード線を各セルのマイナス端子に接触させます。
- 各セルの電圧を書き留めます。
通常、完全に充電されたリチウムイオン セルの電圧は 3.6V ～ 4.2V の範囲になります。セルの電圧がこの範囲を大幅に下回る場合 (たとえば 3.0V 未満)、セルが不良である可能性があります。
たとえば、ノートパソコンのバッテリー パックに複数のセルがあり、そのほとんどが 4.1V を示しているのに、1 つのセルが 2.8V を示している場合、その特定のセルが故障していることを示す強い指標となります。
方法 3: 放電 (容量) テストを実行する
不良セルを識別するもう1つの効果的な方法は、容量テストを実行しています 放電テストとも呼ばれます。このテストでは、各セルが負荷に対してどの程度耐えられるかを測定し、パフォーマンスが低下しているセルがあるかどうかを判断するのに役立ちます。
簡単な容量テストの実施方法は次のとおりです:
- まずバッテリーパックを完全に充電してください。
- パックを充電器から外し、各セルを 1 つずつ放電し始めます。
- 小さな抵抗器、電球、またはバッテリー放電器を使用して、セルから電力を引き出します。
- 各セルが特定の電圧 (例: 3.0V) まで放電するのにかかる時間を監視します。
健康なセルはほぼ一定の速度で放電しますが、不良セルは他のセルよりもはるかに速くまたは遅く放電します。
電動工具のバッテリーをテストしていて、あるセルが他のセルよりもずっと早く放電していることに気づいたとします。ほとんどのセルが 3.0V に達するまでに 2 時間かかるのに、あるセルが 1 時間で 3.0V に達する場合、そのセルは消耗している可能性があります。
方法 4: 内部抵抗を測定する
電圧と放電のテストに加えて、内部抵抗はセルの状態を判断する上で重要な要素です。内部抵抗が高いセルは、効率的に充電および放電できず、過度の熱やパフォーマンスの低下につながることがよくあります。
内部抵抗を測定するには、専用の内部抵抗テスターが必要です。お持ちでない場合は、ミリオームを測定できる高品質のマルチメーターでもかまいません。
- 各セルを軽い負荷（部分放電時など）の状態でテストします。
- 各セルの測定値を比較します。健康なセルは一般に内部抵抗が低く、通常は 50 ミリオーム未満です。
- セルの抵抗が高い場合（通常 100 ミリオームを超える）、それはセルに欠陥がある可能性があることを示しています。
たとえば、ドローンのバッテリー パックを診断していて、1 つのセルの内部抵抗が他のセルよりも大幅に高い場合、そのセルは使用中に過熱または故障している可能性があります。
方法 5: 電圧差テスト
最後に、電圧差テストは、複数のセルが連結されて高電圧を形成する直列接続パックを扱う場合に役立ちます。直列パックのセルが故障すると、セル間の不均衡が生じることがよくあります。
電圧差テストの実施方法は次のとおりです:
- バッテリーパックを完全に充電し、数時間放置します。
- 各セルの電圧を測定します。
- 測定値を比較します。正常なパックでは、セルの電圧は互いに非常に近い値になるはずです。
- 他のセルと大幅に同期していないセルが見つかった場合、そのセルが弱いか損傷していることが問題の原因である可能性があります。
電気自動車のリチウムイオン電池パックをテストしているとします。12 個のセルの電圧を測定し、1 つのセルが 3.1V を示し、他のセルはすべて 3.6V 前後であることに気付いた場合、不良セルを特定できた可能性があります。
ボーナス: バッテリー管理システム (BMS) を使用する
バッテリーパックにバッテリー管理システム (BMS) により、不良セルの特定がさらに容易になります。BMS は各セルの電圧、温度、および全体的な状態を継続的に監視します。多くの高度な BMS ユニットは、セルのバランスが崩れたり、故障したりした場合にも警告を発します。
BMS を使用している場合は、システムのディスプレイまたはアプリをチェックして、問題のあるセルがないか確認してください。システムによっては、さらなる損傷を防ぐために、障害のあるセルを一時的に隔離または切断できるものもあります。
結論: 不良セルを見つけたら何をすべきか
不良セルを特定できたら、次にとるべきステップは損傷の程度によって異なります。不良セルが 1 つか 2 つだけであれば、それらを交換するだけで簡単に修復できます。ただし、パック全体が損傷している場合は、バッテリー パック全体を交換した方がコスト効率が良い場合があります。
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特に電気自動車や電動工具で使用されるような大容量パックの場合、経験がない場合、自分でバッテリー パックを修理しようとすると危険になる可能性があることを覚えておいてください。自分でセルを交換することに不安がある場合は、専門家に助けを求めることを検討してください。
重要なポイント
- まず目視検査を行い、明らかな損傷の兆候がないか確認します。
- マルチメーターを使用して各セルの電圧をチェックし、差異がないか比較します。
- 容量テストを実行して、負荷がかかった状態で各セルがどれだけ長く電荷を保持できるかを測定します。
- 各セルの内部抵抗をチェックして、非効率性や過熱の兆候がないか確認します。
- 直列接続されたパックの不均衡を識別するために電圧差テストを実行します。
- より高度な監視と診断を行うには、バッテリー管理システム (BMS) の使用を検討してください。
これらの方法を使用すると、バッテリー パック内の不良セルを確実に見つけ出し、デバイスをスムーズに動作させ続けることができます。
ご質問がございましたら、当社の専門家がご連絡させていただきます。