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蓄電池の容量ロスに、設計から向き合う。

セルばらつきを前提に、
アクティブセルバランスで
蓄電容量を使い切る設計へ。

初期搭載容量削減と、中古セル活用によるコスト低減

PhotoMOSリレーで、ACB回路を小型・省部品に

  • PhotoMOSリレー
  • アクティブセルバランス
  • セルバランス回路小型化
  • 容量ロス対策
  • 中古セル活用

PhotoMOSリレー累計販売実績

2,500,000,000

以上

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ACB の考え方から、PhotoMOS リレーを活用した回路構成のヒントまで。技術検討に使いやすい形で整理した資料です。

コンパクトな回路構成で、高性能と導入のしやすさを両立

回路サイズ
57%

削減

回路コスト
25

削減

容量改善率
10

セル選択DC/DC方式にPhotoMOSを活用することで、回路サイズとコストを抑えつつ、容量改善も両立できる試算です。
※14セル直列、2.5kWhバッテリでの当社試算です。実際の効果は、セル構成、劣化条件、温度、運用条件、回路方式、部品選定などにより異なります。

About搭載した容量を、最後まで使い切れていますか?

セルばらつき

セルばらつきがある限り、蓄電池は搭載した容量を使い切れない。

セルを直列接続した蓄電池は、1つの低容量セルが空になった時点で放電を止めます。他のセルにエネルギーが残っていても、です。

アクティブセルバランス(ACB)は、放電中にセル間でエネルギーを分配し、この容量ロスを抑える技術です。パッシブセルバランスが充電時にエネルギーを捨ててバランスをとるのに対し、ACBは使えるエネルギーを最後まで残さず使い切ります。

Problemセルばらつきが、設計のあちこちで余裕を強いる。

セル選別コストと在庫がかさむ

セル選別コストと在庫がかさむ
  • 製造時に容量ごとのランク分けが必要なため、選別機の運用コストや在庫管理の負担がかさみます。

劣化を見越した余剰搭載が避けられない

劣化を見越した余剰搭載が避けられない
  • 繰り返し使用によるセル劣化を見込んで、初期搭載容量に余裕を持たせる設計が定着しています。

冷却構造の簡素化が難しい

冷却構造の簡素化が難しい
  • 温度分布によるセル劣化ばらつきを防ぐため、過剰な冷却性能が必要となり、設計の自由度が狭まります。

Solution余裕設計から、使い切り設計へ。

セルばらつきは「余裕」で吸収するもの — そんな前提を、私たちは問い直します。

 

パッシブは捨てて揃える。アクティブは回して使い切る。

アクティブセルバランスで、容量ロスに正面から向き合う。

選別コスト、余剰搭載、冷却構造の複雑化 — これらはすべて「セルばらつきを前提に余裕で吸収する」という設計思想から生まれるものです。アクティブセルバランス(ACBは、ばらつきそのものを運用中に補正することで、この前提を覆します。

パッシブ方式が充電時にエネルギーを捨ててバランスを取るのに対し、ACB は放電中にセル間でエネルギーを融通し合ってバランスを取ります。同じ容量ロス対策でも、アプローチが根本的に異なるのです。

ACB-PhotoMOS-9 (1)

PhotoMOSリレーが、アクティブセルバランス(ACB)導入のハードルを下げる

アクティブセルバランス(ACB)は有望な技術ですが、一般的な構成ではセルごとに絶縁DC/DCコンバータを搭載する必要があり、回路規模や部品点数が導入のハードルになりがちです。

パナソニックは、1つの絶縁DC/DCコンバータと切替スイッチで対象セルを選ぶ「セル選択DC/DC方式」をご提案します。切替スイッチにPhotoMOSリレーを活用することで、絶縁ドライバIC・絶縁電源IC・キャパシタ・MOSFETを組み合わせた一般的な8部品構成を、PhotoMOSリレー1部品で代替できます。

この構成の違いが、回路サイズとコストの削減に直結します。さらに独自の放電中バランス制御により、蓄電エネルギーを最後まで使い切る設計も実現します。

まずは情報収集がしたい方

基本仕様や特長、活用事例がまとまった資料を一括でご確認いただけます。

PointPhotoMOS活用ACBが、3つの価値を同時に実現する

容量を使い切る独自制御、回路の省部品化、そして余剰搭載の削減。
パナソニックのPhotoMOSリレーを活用したACBは、性能とコストのトレードオフを回避し、これら3つを同時に実現します。

01

放電中バランス制御で、蓄電エネルギーを使い切る

一般的なACBは放電終盤しかバランス動作できません。パナソニックの独自制御は放電開始から動作するため、より多くの蓄電エネルギーを活かせます。
ACB-PhotoMOS-21

02

PhotoMOSリレーで、ACB回路を省部品・小型化

一般的な切替スイッチ8部品をPhotoMOSリレー1部品で代替。駆動回路とMOSFETの1パッケージ化により、回路の小型化と部品点数の削減を両立します。


ACB-PhotoMOS-8 (4)

 

03

余剰搭載を削減し、コストとサイズを最適化

ACBによる容量活用率の向上で、劣化を見越した余分な電池搭載を最小限に抑えられます。蓄電池システムにおいて、ピークカットした場合の当社試算では余剰搭載を22kWhから4kWhへ圧縮できる可能性があります。

FunctionPhotoMOSがACB回路に向いている、3つの技術的理由

PhotoMOSリレーをACB回路の切替スイッチとして選ぶ根拠は、その構造にあります。

ACB-PhotoMOS-13 (2)

パッケージ化で、切替スイッチ回路を省部品化

PhotoMOSリレーは、駆動回路とMOSFETを1パッケージに内蔵しています。一般的な切替スイッチ構成では絶縁ドライバIC・絶縁電源IC・キャパシタ・MOSFETあわせて8部品が必要なのに対し、PhotoMOSリレーなら1部品で代替できます。

※MOSFETドライバとディスクリートMOSの組み合わせの場合もあり

ACB-PhotoMOS-13 (1)

光結合構造で、絶縁を含む設計に対応

PhotoMOSリレーはLED・太陽電池IC・MOSFETで構成される光結合型デバイスです。太陽電池ICが発電してMOSFETを駆動するため、2次側絶縁電源が不要です。セル選択DC/DC方式で必要になる切替スイッチ回路でも、絶縁を含む設計にそのまま活用できます。

 

接点レス構造で、繰り返し動作に強い

接点レス構造で、繰り返し動作に強い

PhotoMOSリレーは機械的な接点を持たないため、接点摩耗がありません。セルバランス回路は運用中に繰り返しスイッチングを行いますが、長寿命・高速動作・静音という特長により、こうした用途でも安定した動作が期待できます。

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Application Examples想定アプリケーション

セルばらつきによる容量ロスが課題になりやすく、容量活用と回路の小型化を両立したい領域で、PhotoMOS活用ACBの適用が期待されます。

リチウムイオン電池向けACB提案

リチウムイオン電池向けACB提案

定置用蓄電・車載・産業機器など、リチウムイオン電池を用いたシステム全般が対象です。セルばらつきや劣化による容量ロスを抑えながら、余剰搭載の削減や設計の最適化につなげやすいアプローチです。

スーパーキャパシタ向けACB提案

スーパーキャパシタ向けACB提案

Coming soon
EDLC・リチウムイオンキャパシタ向けのACB提案を準備中です。

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Video動画で理解する、PhotoMOS活用ACB

蓄電池の課題、ACBの仕組み、導入事例、当社提案までをまとめて解説したウェビナーです。まず全体像を把握したい方に向けた導入コンテンツとしてご覧いただけます。

Application+ACBだけじゃない。二次電池システムでのPhotoMOS活用

PhotoMOSリレーはACB回路の切替スイッチとしてだけでなく、二次電池システム全体の安全・監視回路にも活用できます。

絶縁監視

絶縁監視

PhotoMOSリレーは蓄電池ユニットの絶縁状態の監視に使用されます。ユニット内に絶縁劣化がある場合、ON時に地絡電流が流れ、センサで検知します。電池が高電圧なため、リレーにも高電圧が求められます。
PhotoMOSリレーは1,500Vまでラインアップがございます。
 

BMS:回路図(絶縁監視)のご紹介 >
バッテリー総電圧モニタリング

バッテリー総電圧モニタリング

PhotoMOSリレーはバッテリーの総電圧モニタリング用として使用されます。定期的に開閉を行い、バッテリーの総電圧を確認します。リレーは複数個搭載され、動作回数も多いため 、小型、長寿命が求められます。
PhotoMOSリレーは小型パッケージ ( DIP6 ) もラインアップがございます。

BMS:回路図(バッテリーモニタリング)のご紹介 >

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FAQよくあるご質問

お客さまからよく寄せられるご質問とその回答をご案内しております。

Q.

アクティブセルバランスは、パッシブセルバランスと何が違うのですか?

A.

パッシブセルバランスは、充電時に一部のセルのエネルギーを消費しながらバランスを整える方式です。
一方、アクティブセルバランスは、セル間でエネルギーを移動させながらバランスを整えることで、使い切れなかった容量の活用を目指せる方式です。
容量ロスの抑制や、システム全体での使い切りを重視したい場合に、有力な選択肢になります。

Q.

PhotoMOSリレーは、ACB回路でどのように使えますか?

A.

ACB回路の切替スイッチとして活用できます。
PhotoMOSリレーは、駆動回路とMOSFETを1パッケージ化した構成により、一般的なスイッチ構成に比べて部品点数を抑えやすく、回路の小型化に貢献します。
そのため、回路規模や実装スペースが気になる場合にも検討しやすい構成です。

Q.

どのような用途で検討しやすいですか?

A.

長期運用を前提とする定置用蓄電システム、容量維持や小型化が求められる車載バッテリー関連システム、信頼性が求められ、設計制約も大きい産業機器向けバッテリー設計などで検討が進められています。
特に、初期容量のばらつきがある場合や、温度分布などによって容量ばらつきが起こりやすい使用環境では、適用価値を検討しやすいテーマです。

Q.

実際にどの程度の効果が期待できますか?

A.

効果は、セル構成、BMS仕様、運用条件、必要なバランス能力によって異なります。
一例として、代表条件での試算・シミュレーションでは、容量低下を10%から2%へ抑え、余剰搭載容量を22kWhから4kWhへ圧縮できる可能性が示されています。
詳細は、自社条件に合わせた試算・シミュレーションを通じてご案内します。

Q.

ACBは回路が複雑で、導入ハードルが高いのではないですか?

A.

従来のACBでは、回路規模や部品点数が導入時の検討負荷になりやすい面があります。
一方で、セル選択DC/DC方式とPhotoMOSリレーを組み合わせることで、大型のDC/DCコンバータ数を抑えつつ、切替スイッチ回路も小型化しやすくなります。
そのため、実装のハードルを下げる方向で検討を進めやすくなります。

Q.

評価はどの段階から相談できますか?

A.

構想段階からご相談いただけます。
「ACBに関心はあるが、自社システムに適用できるか分からない」という段階でも、課題整理や方向づけから支援可能です。
また、評価ボード設計や技術サポートも進めており、評価開始の入口づくりを後押しします。

Q.

まずは何を相談すればよいですか?

A.

「容量を使い切れない」「劣化を見越して過剰に積んでいる」「ACBに興味はあるが実装の難しさが気になる」といった課題感があれば、十分に相談の入口になります。
テーマがまだ具体的でなくても、現行構成や目指したい方向性をもとに、検討ポイントを一緒に整理できます。

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Lineup商品ラインアップ

ACB用途でPhotoMOSリレーを検討する際は、必要なバランス電流、負荷電圧、絶縁耐圧、実装制約に応じて選定することが重要です。
出力構成は 1a を中心に、回路構成に応じて 2a も候補となります。

ACB-PhotoMOS-16

 

表紙
中身抜粋

ウェビナー資料を、まとめてダウンロード。

蓄電池の課題から、アクティブセルバランス技術の仕組み、当社 PhotoMOS リレーを活用した提案までを一気に理解できる、ウェビナー投影資料です。

こんな方におすすめです

  • アクティブセルバランス技術の全体像をまず把握したい
  • 蓄電システム設計でセルばらつき・劣化への対策を検討している
  • 一般的な ACB 方式と「セル選択 DC/DC 方式」の違いを比較したい
  • 回路サイズ・コスト・容量改善の試算根拠を知りたい
  • 社内検討用に、まとまった技術資料を一括で入手したい

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