バランシングはセル・マッチングの能動的な相方です：直列の不整合が生む充電状態（SOC）のばらつきを狭め（論文29）、セルがそろって満充電に近づき、充電器が遅れたセルを犠牲にしたり先行するセルを酷使したりせずに終了できるようにします。NiMHのバランシングはリチウムのバランシングと決定的に異なります――過充電電流は蓄えられるのではなく内部の再結合によって消費され、化学に限定的な自己均等化の傾向をもたらします。設計者はこれを活用できますが、過信してはなりません。本稿ではパッシブとアクティブのバランシング、そしてNiMH固有の第三の手法である充電プロファイル成形を比較し、バランサが再結合の化学と逆らわずに協調して動くよう、サイズとタイミングを決める方法を説明します。
リチウム・パックではいかなる過充電も安全でないためバランシングが不可欠です；NiMHでは、大きめに設計された負極と再結合のループが限定的な過充電を許容し、先行するセルはいったん満ちると、遅れたセルが追いつく間、流れ続ける電流を事実上熱として「吸収」します――粗野なパッシブ自己バランシング機構です。だからこそ単純なNiMHパックはバランサなしでも直列充電できます：先行セルの管理された過充電こそが、遅れたセルを満たす方法なのです。
その代償は、まさに論文21～23の過充電による摩耗であり、先行セルに集中します；工学的なバランシングは、先行セルの強制的な過充電を最小化しつつ遅れたセルを満たすことを目指し、追加ハードウェアをパックの長寿命とよりきれいな終了と引き換えにします。
パッシブ・バランシングは、最も高いセルに抵抗をスイッチで並列に入れて電流の一部を逃がし（あるいは休止中に放電し）、電流が遅れたセルへ流れ続ける間、先行セルを満充電付近に保ちます；単純で安価ですが、エネルギーを熱として放散し――充電の熱をすでに管理しているパックでは扱いにくく――実用的な放電電流が充電電流に比べて小さいため遅く、1Cの大容量充電に対抗するよりも、終端帯の低い電流や休止中に最もよく機能します。
NiMHにとってパッシブ・バランシングは、充電終端と休止の均等化装置として最も効果的です：満充電付近で電流が下がると、控えめな放電電流も充電電流と同程度になり、遅れたセルが仕上がる間、先行セルを実際に押しとどめられ、多段階プロファイルと自然に整合します。
アクティブ・バランサは、高いセルから低いセルへエネルギーを移し（コンデンサ、インダクタ、トランスのトポロジ）、廃熱が少なく、より速く、より高い実効電流で均等化します；パック寿命とエネルギー効率がコストを正当化する、大型で高価値の牽引・モビリティ・パックに適します。充電中、先行セルの余剰分を絶えず取って遅れたセルに渡し、列を引き締めて保つことで、すべてのセルがそろってピークに達し、パックの-delta-Vが明瞭さを取り戻します（論文29）。
その制御はNiMHの平坦なOCV（論文16）と調整しなければなりません：電圧は充電中期のSOCをほとんど示さないため、アクティブ・バランシングの判断は、主に抵抗と温度の不整合を反映する中期の電圧差ではなく、充電終端の挙動、クーロン計数、相対的なピーク時期に基づくのが得策です。
NiMH固有の第三の手法は、充電プロファイル自体を通じて均等化します：休止を挟むパルス充電は、遅れたセルが次のパルスで吸収し続ける間、先行セルが緩和し再結合を通じて部分的に自己放電することを許し（論文13）；Reflexの負のパルスは列全体を短く放電し、先行セルが相対的に多くを手放し（論文14）；大容量充電を早めに終えてから低電流で仕上げると、再結合に基づく自己均等化が最小のストレスでセルを引き寄せる時間が得られます。これらの方法はセルごとの電力ハードウェアなしにばらつきを減らします。
充電成形は大きな不整合を直せず、入念な入荷マッチングと組み合わせるのがよいです；しかし本質的に無償であり、うまく設計された多段階/パルス・プロファイルがガスの管理と部分的なバランシングを両立する理由です。
必要なバランシング電流は、サイクルごとに予想されるばらつきから導かれます：均等化の機会の間に蓄積するアンペア時の広がりを見積もり、それを解消できるよう放電/移送電流と均等化窓のサイズを決め、NiMHが最も効率よく均等化する充電終端と休止に動作を集中します。制御は論文28～29の最高温セル・最初満充電のロジックを使い、不良セルのバランシングを避け、残るばらつきを健全性指標として記録すべきです。
最初の図は、パッシブ、アクティブ、成形の手法がばらついたSOCをどう引き寄せるかを比較し；二つ目は、入念なマッチング、成形された充電、終端帯のアクティブ均等化を組み合わせた戦略を並べます。
マッチング等級、バランシングのトポロジと電流、判断のためのSOC根拠（中期の平坦なOCVではなく充電終端の挙動）、終了および熱制御との相互作用を明記してください；先行セルが過充電と温度の限界内にとどまり、遅れたセルが満充電に達することを示すため、意図的にエージングさせ不整合を与えた列で検証してください。Weijiangは、バランシングのサイズ選定に必要なマッチング済みセットとセル挙動データを提供し、単純な自己均等化の民生パックとアクティブにバランスされたモビリティ・パックの両方を支援します。シリーズの次稿はセルとパックを離れ、主要な応用分野で充電がどう異なるかを検討します。
Weijiang Powerは、民生、産業、医療、モビリティのお客様向けにニッケル・水素吸蔵合金セル、マッチング・パック、充電対応構成を設計・製造し、充電プロトコルに関するガイダンス、IEC 61951-2の性能ファイル、IEC 62133-1の安全証拠、充電器の共同検証でパートナーを支援します。セル形式、充電電流、温度範囲、サイクル目標をお知らせいただければ、当社のエンジニアが稼働時間と寿命の両方を守るセルと充電の組み合わせをご指定します。製品ページでラインアップをご覧ください。
