定電流充電と定電圧充電の違い

バッテリーの充電には、いくつかの異なる方法が使用されます。定電流充電と定電圧充電は、バッテリーを充電するための複数の方法の 2 つです。これらの方法は、用途や機器の種類に応じて非常に一般的に使用されます。

この記事では、定電流充電と定電圧充電の違いについて詳しく説明します。異なる点に移る前に、両方の充電方法の定義を見てみましょう。

定電流充電

定電流充電ではバッテリーに一定の安定した電流が供給されます。充電電流は、所定の閾値に達するまで、充電全体を通じて一定のままです。

電流は充電サイクル全体を通じて一定に保たれます。

この方法では、特にバッテリー電圧が低い初期に、バッテリーを急速に充電します。

この方法は、電気自動車、ラップトップ、スマートフォンで一般的に使用されるリチウムイオン電池のようなエネルギー密度の高い電池によく使用されます。

定電圧充電

定電圧充電とは、充電プロセス全体を通じてバッテリーに定電圧を供給することを意味します。充電電圧は、所定のレベルに達するまで変化しません。

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充電電圧はプロセス全体を通じて維持されます。

この充電方法は、鉛蓄電池および一部の種類のニッケルベースの電池で一般的に使用されます。

この方法は、非常用照明、通信機器、待機電力システムなど、安定した電圧を維持することが重要な場合に採用されます。

バッテリーの損傷を避けるために、充電電圧は適切な制御メカニズムで正確に調整する必要があります。

充電モード

定電流充電と定電圧充電には、それぞれ異なる充電モードのセットがあるので、それぞれ見てみましょう。

定電流充電モード

バルク充電モード: バルク充電モードでは、バッテリは、事前に定義された電圧しきい値に達するまで、一定の電流供給を受けます。この充電モードは、特定の充電レベル (通常は約 80%) を達成するために特に使用されます。これは、深く放電したバッテリーの充電を迅速に補充するのに理想的なモードです。

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吸収充電モード: 一括充電モードでバッテリーが事前定義されたしきい値に達すると、吸収充電モードがオンになります。このモードでは、充電器は一定の電圧を維持します。バッテリーが完全充電に近づくと、充電電流は同時に減少します。このモードではバッテリーが完全に充電され、過熱が防止されます。

フロート充電モード: 一部の定電流充電器は、バッテリーが吸収充電モードで完全に充電されると、フロート充電モードに切り替わります。過充電せずにバッテリーをフル容量に維持するために、充電器はフロート充電モードでより低い定電圧を供給します。このモードは、待機電源システムや無停電電源装置 (UPS) など、バッテリーを長期間接続する必要がある場合によく使用されます。

定電圧充電モード

バルク充電モード: バルク充電モードからの定電流充電と同様に充電が開始されます。この充電モードは、特に完全に放電したバッテリーの場合、バッテリーの充電を素早く補充するために一般的に使用されます。

トッピング充電モード: 定電圧充電器は、バッテリーがバルク充電モードで事前に定義されたしきい値に達すると、トッピング充電モードに切り替わる場合があります。トッピング充電モードでは、充電は低トリクル充電レベルまで低下し、バッテリーが完全に充電されるまでそのレベルが維持されます。この方法は、待機電力システムや非常用照明によく使用されます。

メンテナンス充電モード: このモードは、一部の定電圧充電器に付属しており、自己放電を補償するためにバッテリに低い定電圧を供給し、バッテリを非アクティブ状態で長期間完全に充電した状態に保ちます。このモードは深放電と蓄電を防ぎ、バッテリーの寿命を延ばします。

充電モードは、充電器の設計、バッテリーの化学的性質、およびアプリケーションの要件に基づいて異なる場合があります。

充電設定

充電設定の種類を決定する要因には、バッテリーの種類、その容量、希望する充電速度、メーカーの推奨事項などがあります。ここでは、定電流充電と定電圧充電のさまざまな充電設定の概要を示します。

定電流充電設定

充電電流: 定充電の値はアンペア (A) またはミリアンペア (mA) で設定され、充電プロセス全体を通じて変化しません。これは、バッテリーの容量と希望の充電速度に基づいて選択されます。

最大電圧: 定電流充電器には、完全充電時の最大電圧の制限があります。この選択は、損傷や危険を回避するためにメーカーの推奨に基づいて行われます。

充電終了基準: 定電流充電は通常、バッテリが完全に充電されたことを示す事前定義された電圧しきい値に達すると終了します。充電器には、正確な充電終了を保証するために、指定された充電時間などの追加の終了基準が組み込まれている場合もあります。

定電圧充電の設定

充電電圧: すべては定充電と同様に行われます。充電電圧は、バッテリーの化学的性質および望ましい充電状態に基づいて変化する場合があります。

最大充電電流: 定電流と同様に、定電圧にも損傷を避けるために最大制限がある場合があります。

充電終了基準: 所定の充電しきい値に基づいて終了し、バッテリーが完全に充電されていることを示します。正確な充電終了を保証するために、指定された充電時間などの追加の終了基準が組み込まれている料金もあります。

アプリケーション

定電流充電と定電圧充電には、バッテリーの種類、充電要件、および性能の考慮事項に応じて、いくつかの用途があります。

定電流充電アプリケーション

定電流充電の使用は、EV および HEV で一般的です。効率的かつ高速な充電が可能になります。スマートフォン、タブレット、ラップトップなどのポータブル デバイスでは、リチウム イオンまたはリチウム ポリマー バッテリーにこの方法が使用されています。

定電流充電は、再生可能エネルギー源などの太陽エネルギーや風力エネルギーの蓄電池に採用されています。高エネルギー密度のバッテリーを効率的に充電することで、後で使用することが可能になります。

ポータブル酸素濃縮器、除細動器、医療機器などのウェアラブル ヘルス モニターは、バッテリーの充電に定電流充電を広く使用しています。この充電方法は、緊急時にエネルギーを供給するために信頼性が高く効率的です。

定電圧充電アプリケーション

鉛蓄電池では一般的に使用されています。これらのバッテリーは、待機電源システムや無停電電源装置 (UPS) に使用されています。この方法は、制御された充電に最適です。

非常口標識、非常灯、補助照明器具などに使用される非常照明システムはこの方式を採用しています。この方法により、バッテリーをフル容量に維持し、緊急時にすぐに使用できるようになります。

基地局、タワー、通信デバイスなどの通信機器は、システムのバックアップとして定電圧充電を使用します。これは、ネットワークの停止または中断時に電力を供給する信頼性の高いソリューションです。

オフグリッド再生可能エネルギー システムなどの太陽光発電システムや風力発電システムは、この方法を使用してバッテリー バンクを充電します。

最終的な考え

定電流充電と定電圧充電のこれらの異なる側面により、それぞれがどのように異なるのかが詳しくわかります。主に用途の種類、化学反応などによって、どの充電方法が最適であるかが決まります。