バッテリーパック

バッテリーパックは、任意の数の（できれば）同一のバッテリーまたは個々のバッテリーセルのセットです。^{[1] [2]}それらは、所望の電圧と電流を供給するために、直列、並列、またはその両方の組み合わせで構成できます。バッテリーパックという用語は、コードレスツール、ラジコン趣味のおもちゃ、バッテリー電気自動車に関連してよく使用されます。

バッテリーパックのコンポーネントには、個々のバッテリーまたはセルと、それらの間の電気伝導性を提供する相互接続が含まれます。 ^[3] 充電式バッテリーパックには、多くの場合、電圧センサーと温度センサーが含まれており、バッテリー充電器はこれを使用して充電の終了を検出します。^[4] 相互接続は、各セルを接続する部分であるため、バッテリーにも見られますが、バッテリーはほとんどの場合、直列に並べられています。

パックに並列のセルのグループが含まれている場合、回路の電気的バランスを考慮したさまざまな配線構成があります。バッテリー管理システムは、充電中に電圧を最大値未満に保ち、弱いバッテリーが完全に充電されるようにして、パック全体のバランスを取り戻すためにセルのバランスをとるために使用されることがあります。^[5]アクティブバランスは、より良いバランスのために、強力なセルから弱いセルにエネルギーをリアルタイムで移動できるバッテリーバランサーデバイスによっても実行できます。 ^[5] バランスの取れたパックは長持ちし、より良いパフォーマンスを発揮します。^{[6] [1]}

インライン パッケージの場合、セルが選択され、はんだを挟んで積み重ねられます。セルは一緒に押し付けられ、電流パルスによって熱が発生してはんだ付けされ、セル内部のすべての接続が溶接されます。

SOC（充電状態）は、燃料残量に相当します。バッテリーの端子電圧は完全に放電されるまでほぼ一定のままであるため、SOC は単純な電圧測定では判断できません。一部のタイプのバッテリーでは、電解質の比重が充電状態と関係している可能性がありますが、これは一般的なバッテリーパックのセルでは測定できず、ほとんどのタイプのバッテリーでは充電状態と関係がありません。ほとんどの SOC 方法では、電圧と電流、温度、および放電と充電のプロセスのその他の側面を考慮して、パックの事前定義された容量内で基本的にカウントアップまたはカウントダウンします。^{[7] [8]}より複雑な充電状態推定システムでは、バッテリーの容量と放電率を関連付けるPeukert 効果 が考慮されます。 ^[9]

バッテリー パックの利点は、デバイスへの取り付けや取り外しが簡単なことです。これにより、複数のパックを使用することで実行時間を延長でき、取り外したパックを個別に充電しながらデバイスを継続的に使用できるようになります。

もう 1 つの利点は、設計と実装の柔軟性です。これにより、安価で高生産量のセルやバッテリーを 1 つのパックに組み合わせて、ほぼあらゆるアプリケーションで使用できます。

製品寿命が終了したら、バッテリーを取り外して個別にリサイクルできるため、有害廃棄物の総量が削減されます。

パックは、エンドユーザーにとって、密封された修理不可能なバッテリーやセルよりも修理や改ざんが簡単です。これを利点と考える人もいるかもしれませんが、バッテリー パックは潜在的な化学的、電気的、および火災のリスクを伴うため、バッテリー パックを修理する際には安全対策を講じることが重要です。

パワーバンクまたはバッテリーバンクは、バッテリーにエネルギーを蓄えるポータブルデバイスです。パワーバンクはさまざまなサイズで作られており、通常はリチウムイオン電池をベースにしています。パワーバンクには、バッテリーセルと電圧コンバーター回路が含まれています。内部のDC-DCコンバーターはバッテリーの充電を管理し、バッテリースタックの電圧を目的の出力電圧に変換します。多くの場合、製品に記載されている容量は内部セルの容量に基づいていますが、出力可能な理論上のmAhは出力電圧によって異なります。変換回路にはエネルギー損失があるため、実際の出力は理論値よりも低くなります。^{[10] [11]} 5V出力の3.7Vバッテリーパワーバンクの理論上のmAhは、バッテリーのmAh定格の74%です。ジャーナルで評価された、容量が26,800mAhと宣伝されているRavPower RP-PB41の理論上の容量は19,832mAhですが、提供された容量は15,682mAhで、理論値の78%でした。著者らは、この差はバッテリーの内部抵抗とコンバーターの損失によるものだとしている。^[11]回路基板には、過放電保護、自動シャットオフ、充電レベル表示LEDなどの追加機能が搭載されている場合もある。^{[12] [13]}パワーバンクは接続を検出して自動的に電源をオンにできる場合がある。電流負荷がモデル固有のしきい値を下回って一定期間続くと、パワーバンクは自動的に電源をオフにする場合がある。^[14]

2023年の平均的なパワーバンクは、パワーバンクのバッテリーエネルギーの約2/3、つまり67％を充電中のデバイスのバッテリーに転送しました。^[15]

一部のパワーバンクはワイヤレスで電力を供給でき、必要なときに気軽に近距離を照らすためのLEDフラッシュライトが装備されているものや、USBポートから電力を供給しながら同時に充電できるパススルー充電機能を備えたものもあります。^{[16]一部の大型パワーバンクには、}ノートパソコンなどの高電力需要に対応するためにDCコネクタ（またはバレルコネクタ）が付いています。

バッテリーケースは、携帯電話の背面にケースのように取り付けられる小さなパワーバンクです。電力はUSB充電ポートを介して供給されるか、 ^[17]ワイヤレスで供給されます。^{[18]バッテリーケースは、} Nokia Lumia 1020の場合のように、カメラグリップアクセサリの形でも存在します。^[19]取り外し可能な背面カバーを備えた携帯電話には、拡張バッテリーがあります。これは、デフォルトの背面カバーを交換する専用の、より広い背面カバーが取り付けられた、より大きな内部バッテリーです。欠点は、取り付けた状態で他の電話ケースと互換性がないことです。^[20]

プロングケースには、ケース自体に一体化した折りたたみ式のプロングが含まれていました。^[21]

世界の一部の地域では、キオスクベースのパワーバンクのレンタルまたはサブスクリプションサービスがあります。顧客は指定された期間のパワーバンクの使用料を支払い、使い切ったパワーバンクをキオスクに返却します。^[22] FuelRodというブランドのケースでは、参加場所での無料交換の特典を得るという条件で、さまざまな遊園地で高額で販売されていました。^[23] FuelRodは2019年に無料交換を中止する動きを見せ、集団訴訟に発展し、早期導入者は無料交換の特権を継承するという和解に達しました。^[24]

米国連邦航空局の規制により、米国ではパワーバンクを預け荷物として持ち込むことはできません。100Whまでのパワーバンクは機内持ち込みが許可され、101Whから160Whまでのパワーバンクは航空会社の許可があれば持ち込みが許可されます。^[25]

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