電動工具用バッテリーにおける「セルモジュールの内部構造」

電動工具用バッテリーにおける「セルモジュールの内部構造」をわかりやすくご紹介します。 セルモジュールは、複数のリチウムイオン電池(セル)と保護制御回路(BMS)、接続部材、センサー類が一体化された高度な電源ユニットです。
🔋 セルモジュールの内部構造(構成要素と役割)
① リチウムイオンセル(Battery Cells)
・バッテリーのエネルギー源
・通常は18650または21700の円筒型セルを直列/並列で配置
・例 18Vバッテリー → 3.6Vセル×5本直列(5S)
・セル1本ずつに保護機構やベント(ガス抜き)が内蔵されている
・バッテリーのエネルギー源
・通常は18650または21700の円筒型セルを直列/並列で配置
・例 18Vバッテリー → 3.6Vセル×5本直列(5S)
・セル1本ずつに保護機構やベント(ガス抜き)が内蔵されている
② セルホルダー(モジュールベース)
・セルを安全に固定・絶縁・冷却するための構造体
・高耐熱樹脂などで構成され、通気スリットを持つものもある
・振動や衝撃からセルを守る役目も担う
・セルを安全に固定・絶縁・冷却するための構造体
・高耐熱樹脂などで構成され、通気スリットを持つものもある
・振動や衝撃からセルを守る役目も担う
③ ニッケルバスバー/スポット溶接部
・セル同士を電気的に接続する金属板(主に純ニッケル)
・スポット溶接によりセル+/−端子に固定
・「直列=+→−」「並列=+同士/−同士を接続」で構成
・溶接強度と抵抗の低さが性能に直結する重要部品
・セル同士を電気的に接続する金属板(主に純ニッケル)
・スポット溶接によりセル+/−端子に固定
・「直列=+→−」「並列=+同士/−同士を接続」で構成
・溶接強度と抵抗の低さが性能に直結する重要部品
④ BMS(Battery Management System)基板
セルを監視・制御・保護するマイクロコントローラ搭載回路
主な機能
・過充電/過放電防止
・過電流・ショート保護
・セルバランス管理(電圧均一化)
・温度監視・遮断機能
工具本体や充電器とデジタル通信を行う高機能モデルもある
セルを監視・制御・保護するマイクロコントローラ搭載回路
主な機能
・過充電/過放電防止
・過電流・ショート保護
・セルバランス管理(電圧均一化)
・温度監視・遮断機能
工具本体や充電器とデジタル通信を行う高機能モデルもある
⑤ センサー類
・温度センサー(NTCサーミスタ) 発熱時に充電・出力停止
・電圧監視線 各セル電圧をBMSが監視し、バランス制御に利用
・温度センサー(NTCサーミスタ) 発熱時に充電・出力停止
・電圧監視線 各セル電圧をBMSが監視し、バランス制御に利用
⑥ 外部接続端子ユニット
・工具/充電器と電気的に接続するための接点部
・多くは「+端子/−端子/信号端子(温度・通信)」の3~5ピン構成
・高電流対応のため、接点は厚メッキやスプリング構造を採用
・工具/充電器と電気的に接続するための接点部
・多くは「+端子/−端子/信号端子(温度・通信)」の3~5ピン構成
・高電流対応のため、接点は厚メッキやスプリング構造を採用
🧠 セルモジュールの内部構造のイメージ図(概略)
[外装ケース]
└─ セルホルダー(セル固定)
├─ ● ● ● ● ● ← Li-ionセル(例 5S2P)
├─ ● ● ● ● ●
↓
バスバー(直列/並列接続)
↓
温度センサー/配線
↓
BMS制御基板
↓
出力端子(+/−/信号)
✅ まとめ
セルモジュールは、単なる電池の集合ではなく、 「力(セル)」と「頭脳(BMS)」が緻密に結びついた高度な電源システムです。 安全性・信頼性・高出力を確保するために、設計と素材、制御技術が精密に組み合わされています。
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