ビュー: 0 著者: ZERNE Battery Technical Content Team 公開時間: 2026-07-16 起源: サイト
セルマッチングは、バッテリーパックに組み立てる前に、同様の電気的および物理的特性を持つ 18650 セルを選択するプロセスです。
同じパック内のセルが常に同じ速度で劣化、充電、または放電するわけではないため、これは重要です。 1 つのセルの容量が他のセルよりも低い、または内部抵抗が高い場合、そのセルは早く電圧制限に達する可能性があります。これにより、パック全体の使用可能な容量が減少し、発熱が増加し、BMS 保護が作動し、安全上の懸念が生じる可能性があります。
同じ 18650 形式のセルを使用するだけでは十分ではありません。信頼性の高いバッテリー パックには、以下の互換性のあるセルを使用する必要があります。
モデルと化学
容量
内部抵抗
開放電圧
年齢と生理周期の履歴
生産バッチ
体調
BMS はバッテリー パックを監視して保護できますが、不適切なセルマッチング プロセスを修正することはできません。セルを組み立てる前に、適切なマッチングを完了する必要があります。
マッチングファクター |
細胞が異なる場合に何が起こるか |
|---|---|
容量 |
最も弱いセルまたは直列グループにより、使用可能なパック容量が制限されます |
内部抵抗 |
電圧低下が大きくなり、発熱が大きくなる |
電圧または充電状態 |
充電と放電が不均一になる |
年齢と生理周期の履歴 |
さまざまな劣化速度と自己放電動作 |
生産バッチ |
容量と抵抗の変化 |
体調 |
損傷やパフォーマンスの不安定のリスクが高い |
セルのマッチングは、充放電サイクルを繰り返しても安定した稼働時間を必要とする直列バッテリー パック、大電流アプリケーション、OEM 製品では特に重要です。
「18650」というラベルは、おおよその円筒形のセル形式を説明しているだけです。 2 つのセルが同じ電気的性能を持つことを保証するものではありません。
2 つのセルは両方とも 18650 というラベルが付けられていますが、次の点が異なります。
公称容量
連続放電電流
内部抵抗
化学
充電制限
カットオフ電圧
サイクル寿命
製造年代
たとえば、大容量の 18650 セルはより長いランタイムを実現するように設計されている一方で、高ドレインのセルは電流出力を優先する場合があります。これらを一緒に使用すると、不均一な負荷分散が生じる可能性があります。
以下の理由から、細胞を混合すべきではありません。
同じに見えます
公称電圧は同じです
同じデバイスから来たものです
初期電圧測定値は類似しています
同じ物理ホルダーを使用します
完全なセル仕様と測定された性能は、組み立て前に考慮する必要があります。
直列電池パックでは、各直列グループに同じ電流が流れます。 1 つのグループの容量が他のグループよりも低い場合、放電カットオフに早く到達する可能性があります。
それが起こると、他のグループに使用可能なエネルギーがまだ残っているにもかかわらず、BMS はパック全体を停止する可能性があります。
たとえば、使用可能な容量がわずかに異なる 3 つのシリーズ グループを考えてみましょう。
シリーズグループ |
使用可能容量 |
グループ1 |
3.0Ah |
グループ2 |
2.9Ah |
グループ3 |
2.6Ah |
グループ 3 が最初に低電圧制限に達する可能性があるため、パックは 2 つのより強力なグループの全容量を確実に使用することができません。この最も弱いグループの効果により、パックの使用可能なエネルギーと実行時間が変化します。 18650 バッテリー パックの容量と実行時間の計算では、 これらの制限を考慮する方法が示されています。
したがって、シリーズ パックの実際の容量は、最も弱いグループとグループ間の差異によって影響されます。
比類のない容量で構築されたバッテリー パックは、最初は正常に動作しているように見えますが、動作時間が予想より短くなる可能性があります。
容量の不均衡は次の結果を引き起こす可能性があります。
以前の低電圧保護
使用可能なエネルギーの削減
不均一な充電時間
BMS シャットダウンの頻度が増加
弱いグループにかかるストレスが大きくなる
パフォーマンスの低下が早まる
標準化された容量と抵抗のデータ 18650 バッテリー容量と健全性テストは、 ラベル情報や開路電圧のみよりもセルをグループ化するための信頼性の高い基礎を提供します。
セル間の広がりを説明する簡単な方法は次のとおりです。
容量変化率（％）＝（最大容量−最小容量）÷平均容量×100％
OEM 生産の場合、許容可能な変動は次に従って定義する必要があります。
パック構成
負荷電流
必要なランタイム
細胞化学
製品寿命
安全要件
すべてのアプリケーションに適用される単一の容量一致パーセンテージはありません。
内部抵抗は、セル内の電流の流れに対する抵抗を表します。電流が流れたときにセル電圧がどの程度低下するかに影響します。
おおよその電圧降下は次のように表すことができます。
電圧降下 = 電流 × 内部抵抗
抵抗の高いセルを大電流アプリケーションで使用すると、その電圧が他のセルの電圧よりも急激に低下する可能性があります。
2 つのセルが同じ電流を供給すると仮定します。
セルAの内部抵抗：20mΩ
セルBの内部抵抗：40mΩ
負荷電流: 5A
単純化した電圧降下は次のようになります。
セルA: 5A × 0.020Ω = 0.10V
セルB: 5A × 0.040Ω = 0.20V
セル B は、同じ電流の下で 2 倍の電圧降下を経験します。パックの低電圧制限に早く到達し、利用可能な実行時間が短くなる可能性があります。
内部抵抗も発熱に影響します。
熱損失 = 電流² × 抵抗
同じ電流では、抵抗が高いセルはより多くの熱を発生します。
これにより、次のような問題が発生する可能性があります。
セル温度の上昇
電圧損失が大きくなる
効率の低下
老化の促進
セル間のパフォーマンスがより不均一になる
この違いは、大電流アプリケーションではさらに顕著になります。抵抗がわずかに高いセルでも、低電力デバイスでは許容される可能性がありますが、消費量の多いバッテリー パックには適さない可能性があります。パックが大きな電流を供給する必要がある場合、 高ドレインの 18650 バッテリーを選択するには、 容量だけではなく、電流能力、電圧低下、熱挙動を比較する必要があります。
並列セルは負荷を共有することを目的としています。ただし、抵抗が異なるセルは常に均等に電流を共有するとは限りません。
抵抗が低いセルはより多くの電流を流すことができ、一方、抵抗が高いセルはより速く加熱する可能性があります。これにより、同じ並列グループ内で不均一なエージングが発生する可能性があります。
このため、セルが並列に接続されている場合でも、抵抗のマッチングが重要です。
セルの電圧が異なる場合があるため、組み立て前に電圧の違いが存在する可能性があります。
充電状態
自己放電率
内部抵抗
容量
保管履歴
充電中、1 つのシリーズ グループが他のグループよりも先に電圧の上限に達する場合があります。
BMS が 1 つのグループが過充電しきい値に達したことを検出すると、他のグループが完全に充電されていない場合でも、充電プロセスを停止することがあります。充電器は、パックのシリーズ数、フル充電電圧、化学的性質、および充電電流制限と一致する必要があります。 18650 バッテリーの安全な充電 では、回避可能な不均衡を減らすための充電プロセスとチェックについて説明します。
これにより、次のような問題が発生する可能性があります。
充電が不完全
パック容量の減少
より長い充電サイクル
繰り返しの BMS 保護
時間が経つにつれて不均衡が大きくなる
放電中、最も弱い直列グループが他のグループよりも先にカットオフ電圧に達する場合があります。
一部のグループにはまだ容量が残っているにもかかわらず、バッテリー パック全体が電力の供給を停止する場合があります。
これが、バッテリー パックが妥当な合計電圧を示しても、予想よりも稼働時間が短い理由の 1 つです。
組み立て前に開放電圧を測定することは役に立ちますが、セルが適合していることを証明するものではありません。
2 つのセルの静止時電圧は同様ですが、次の点で大きく異なります。
容量
内部抵抗
自己放電率
負荷パフォーマンス
したがって、電圧マッチングは容量および抵抗のテストと組み合わせる必要があります。シリーズ パックの場合、公称値、フル充電値、カットオフ値も不均衡の現れ方に影響します。の 18650 バッテリー電圧ガイドには、 これらの動作限界が記載されています。
通常、セルには次の内容が含まれている必要があります。
メーカー
モデル
化学
公称電圧
充電制限
放電限界
化学的性質またはセルのモデルが異なると、異なる充電および保護設定が必要になる場合があります。
セルは、同じテスト条件下で同様の測定容量を持つ必要があります。
異なるものを使用して得られた容量の結果を比較しないでください。
放電電流
カットオフ電圧
気温
休憩時間
試験装置
抵抗は同じ方法と装置を使用して測定する必要があります。
テスト条件は次の点でも一貫している必要があります。
充電状態
温度
休憩時間
プローブまたはホルダーの接触
パルス持続時間
抵抗値は、異なるセルタイプの一般的な数値ではなく、同じモデルの他のセルと比較する必要があります。
組み立てる前に、セルは同様の充電状態にある必要があります。
電圧は一定の休止期間の後に測定する必要があります。充電直後の測定値には表面電荷効果が含まれている可能性があり、安定したセル電圧を表していない可能性があります。
使用年数と使用履歴が類似しているセルは、一致しやすくなります。
周期履歴は以下に影響を与える可能性があります。
容量
内部抵抗
自己放電
発熱
電圧回復
新しいセルとすでに多くの充電サイクルを完了したセルは、両方の元の容量定格が同じであっても、動作が大きく異なる場合があります。サイクル数は耐用年数の一部にすぎません。温度、負荷、放電深度、保管条件も影響します 18650 バッテリーの寿命はどのくらいですか.
同じモデルと生産バッチからのセルは、より一貫した特性を持つ可能性がありますが、バッチ起源のみが電気的テストに代わるものではありません。
OEM 生産の場合、次の情報を記録する必要があります。
セルモデル
製造日
バッチ番号
サプライヤー情報
測定された容量
測定された抵抗値
検査結果
通常、新しいセルと使用済みのセルを同じバッテリー パック内で組み合わせないでください。
古いセルには次のような問題がある可能性があります。
低容量
内部抵抗が高い
自己放電が大きくなる
サイクルウェアをもっと見る
異電圧回復
より大きな発熱量
新しいセルに接続すると、古いセルの方が早く充電または放電の限界に達する可能性があります。すべてのグループが電気的に接続されたままであるため、新しいセルは弱いセルを補うことができません。
新しいセルと古いセルを混合すると、次のような問題が発生する可能性があります。
使用可能なパック容量の減少
不均一な電圧分布
耐用年数が短くなる
より頻繁な BMS 保護
熱の不均衡が大きくなる
難しいトラブルシューティング
使用済みセルを評価する必要がある場合は、同様の測定特性を持つ他のセルとのみテスト、分類し、組み立てる必要があります。保管履歴はその評価の一部として記録される必要があります。 18650 バッテリーを安全に保管すると、 不必要な自己放電、湿気への曝露、偶発的な短絡を制限できます。
追跡可能な情報を持つセルから始めます。
メーカー
モデル
化学
バッチ
定格容量
定格電流
ラベルが不完全であったり、保存履歴が不明瞭な未知のセルは避けてください。
以下を確認してください:
破損した包装紙
絶縁リングが欠落している
へこみ
腐食
漏れ
腫れ
火傷跡
変形端子
重大な物理的損傷のあるセルは、マッチング プロセスから除外する必要があります。
以下について同じ方法を使用してセルをテストします。
容量
内部抵抗
静止電圧
自己放電挙動
負荷時の温度
得られたデータは、外観や印刷された定格だけでセルをグループ化するのではなく、同様の電気的動作を持つセルを識別するために使用できます。
セルは、測定結果に応じてグループに分類できます。
例えば：
大容量グループ
中容量グループ
低容量グループ
低抵抗群
高抵抗グループ
拒否グループ
正確な許容限界は、バッテリー パックの設計によって決定される必要があります。
同じ並列グループで使用されるセルは、同様の容量と抵抗を持つ必要があります。シリーズ グループ同士のバランスも考慮する必要があります。たとえば、3S2P パックは 3 つの直列グループと各グループ内の 2 つの並列セルを組み合わせます。 18650 バッテリーの直列および並列配置は、 マッチング制限を設定する前に定義する必要があります。
組み立てチームは、パックを追跡できるように、どのセルが各グループに配置されたかを記録する必要があります。
組み立て後、完成したバッテリー パックを次の点についてテストします。
電圧
容量
ランタイム
温度
充放電動作
BMS保護
コネクタとワイヤの性能
完成したパックは、個々のセルのデータのみから評価するのではなく、実際の機器の負荷の下でテストする必要があります。
BMS はセル グループを監視し、次のような状況に対する保護を提供できます。
過充電
過放電
過電流
短絡
過度の温度
セル電圧の不均衡
たとえ良くデザインされたものであっても、 18650 バッテリ パックの BMS は、 弱いセルの容量を増やしたり、損傷したセルの内部抵抗を低減したりすることはできません。
BMS は不均衡を検出するとパックを停止することがありますが、次のことはできません。
弱いセルの容量を増やす
損傷したセルの内部抵抗を低減します。
新しいセルと古いセルを同等に機能させる
不均一な老化を修正する
等しい電流共有を保証
したがって、BMS は、制御されたセル マッチング プロセスを置き換えるのではなく、サポートする必要があります。
生産前に、OEM とバッテリーのメーカーは次の点に同意する必要があります。
最小容量
最大容量変動
最大抵抗変化
許容電圧差
試験温度
充放電条件
細胞年齢制限
バッチ要件
拒否基準
値は、機器の電流、実行時間、安全要件、および予想される耐用年数に基づく必要があります。これらの基準は、デバイスの動作電圧、利用可能なスペース、充電方法、温度制限、検証計画と並行して設定する必要があります。 OEM デバイスに 18650 バッテリーを選択すると、 これらの製品レベルの要件が統合されます。
すべてのバッチは一貫した以下を使用してテストする必要があります。
装置
現在
電圧制限
温度
休憩時間
データ記録方法
テスト方法を変更すると、製造バッチ間で結果を比較することが困難になる場合があります。
生産記録には次のものが含まれる場合があります。
記録項目 |
目的 |
セルモデルとバッチ |
トレーサビリティ |
セル識別番号 |
個人追跡 |
容量結果 |
エネルギーの一貫性 |
抵抗結果 |
電流と熱の一貫性 |
電圧結果 |
充電状態の比較 |
マッチンググループ |
組立管理 |
検査官と日付 |
品質に対する責任 |
最終パック結果 |
実稼働検証 |
新しい生産バッチを自動的に以前のバッチと同一として扱うべきではありません。
材料、生産条件、保管時間、サプライヤーの手配の変更は、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。新しいバッチは、パックの組み立てのためにリリースされる前に、合意されたプロセスを使用してスクリーニングされる必要があります。
セルのマッチングは公称電圧によってのみ行われます。
異なるメーカーまたはセルモデルの混在。
テストを行わずに大容量セルと高ドレインセルを組み合わせます。
新しい細胞と使用済みの細胞を混合します。
内部抵抗は無視します。
さまざまなテスト条件からの容量データを使用します。
BMS が不適切なセル選択を修正すると仮定します。
異なる充電状態のセルを接続します。
生産バッチと保管履歴を無視します。
すべてのバッテリー用途に対して 1 つの許容基準を使用します。
個々のセルをテストしますが、完成したパックはテストしません。
マッチングおよび生産記録を保持していない。
セルマッチングは、バッテリーパックに組み立てる前に、同様の容量、内部抵抗、電圧、使用年数、モデル、使用履歴を持つ 18650 セルを選択するプロセスです。
シリーズパックでは、各グループに同じ電流が流れます。弱いグループは他のグループよりも先に過充電または放電のカットオフに達し、パック全体の使用可能な容量が減少する可能性があります。
一般的には推奨されません。ブランドやモデルが異なると、容量、抵抗、充電、放電特性が異なる場合があります。
通常、これらを混合しないでください。使用済みのセルは、新しいセルに比べて容量が低く、抵抗が高く、自己放電挙動が異なる場合があります。
いいえ、BMS は監視と保護を提供しますが、セル間の容量、内部抵抗、経年変化の違いを修正することはできません。
少なくとも、セルのモデル、化学的性質、容量、内部抵抗、静止電圧、使用年数、生産バッチを一致させてください。優先順位はアプリケーションによって異なる場合があります。
内部抵抗が高いと、負荷時に電圧低下や発熱が大きくなります。パック内では、これにより電流と温度の分布が不均一になる可能性があります。
はい。同様の開回路電圧は、セルの容量、抵抗、または自己放電率が同じであることを証明するものではありません。
OEM マッチングには通常、ソース管理、目視検査、容量テスト、抵抗テスト、電圧分類、ビニング、追跡可能な記録、および最終的なバッテリー パックの検証が含まれます。
信頼性の高いセルのマッチングは、完全なバッテリー パック開発プロセスの一部です。
ZERNE は次のような OEM 要件をサポートできます。
セルの選択
セル性能スクリーニング
容量と抵抗のマッチング
シリーズおよびパラレルパック設計
BMS の統合
コネクタとワイヤーのカスタマイズ
サンプル製作
パックテスト
バッチ生産管理
これらの要件を定義すると、それらを次のような要件に組み込むことができます。 18650 バッテリ パック ソリューション。 必要な電圧、容量、電流、寸法、コネクタ、保護機能を備えた
特定のパフォーマンスと機械的要件を持つプロジェクトの場合、 カスタム 18650 バッテリー ソリューションは、 セルのマッチングを幅広い OEM 設計および製造プロセスに統合できます。
18650 バッテリ パックの性能は個々のセル間の関係に依存するため、セルのマッチングは重要です。
容量の違いにより実行時間が短縮される可能性があります。内部抵抗の違いにより、電圧低下や発熱が増加する可能性があります。電圧と充電状態の違いにより、充電と放電が不均一になる可能性があります。経過時間やバッチの違いにより、劣化速度が異なる場合があります。
信頼性の高い照合プロセスでは、以下を比較する必要があります。
細胞モデルと化学
測定された容量
内部抵抗
静止電圧
自己放電挙動
年齢と生理周期の履歴
生産バッチ
体調
BMS は重要な保護を提供しますが、慎重なセルの選択に代わるものではありません。 OEM 生産の場合、安定した安全なバッテリー性能を得るには、定義された合格基準、標準化されたテスト、追跡可能な記録、完成したパックの検証が必要です。
