リチウムイオン電池には、 最高のエネルギー密度、バッテリーパックを損傷する可能性のある状況に対して脆弱になる可能性があります。そのため、このような有害な状態を防ぐためにバッテリー管理システムが必要です。
意味
あ バッテリー管理システム (BMS) 充電式バッテリーの充電と放電を監視および調整する電子回路です。
これにより、バッテリーが安全制限内で動作することが保証され、これはバッテリーの性能と寿命にとって重要です。
バッテリー管理システムの種類
バッテリー管理システムは単純なものから複雑なものまで多岐にわたり、バッテリーを管理するためのさまざまなテクノロジーが組み込まれています。これらのシステムはトポロジーによって分類できます。 – バッテリーパックのセルまたはモジュール間でそれらがどのように取り付けられ、動作するか。
一元化された BMS アーキテクチャ
バッテリーパック内の集中型 BMS には、よりコンパクトで経済的であるなどの利点があります。
ただし、欠点もあります。
すべてのバッテリーが直接接続されているため、BMS には多数のポートが必要となり、大型バッテリー パックでは複雑な配線とケーブル接続が必要になります。これにより、トラブルシューティングとメンテナンスが複雑になります。
モジュラー BMS トポロジ
このタイプの BMS では、システムが二重モジュールに分割され、それぞれがバッテリー スタックの割り当てられた部分に接続されます。
プライマリ BMS モジュールはサブモジュールを監視し、そのステータスを監視し、他の機器と通信します。この二重化されたモジュール性により、トラブルシューティング、メンテナンス、およびより大きなバッテリー パックへの拡張が簡素化されます。
ただし、このアプローチでは全体のコストがわずかに増加し、アプリケーションによっては未使用の機能が重複してしまう可能性があります。
プライマリ/サブBMS
モジュール式トポロジーと同様に、この場合、スレーブは主に測定情報を中継し、マスターは計算、制御、および外部通信を処理します。
スレーブ機能はよりシンプルであり、モジュール型と同様にオーバーヘッドが少なく、未使用の機能が少ないため、コストが削減される可能性があります。
分散BMSアーキテクチャ
分散 BMS 設計は他のトポロジとは異なります。
これらは、監視対象のセルまたはモジュールに直接配置された制御ボードにすべての電子ハードウェアを組み込みます。これにより、少数のセンサーへのケーブル配線と BMS モジュール間の通信ワイヤが削減されます。各 BMS はより自己完結型であり、必要に応じて計算と通信を処理します。
ただし、この統合形式では、BMS がシールドされたモジュール内に常駐するため、トラブルシューティングとメンテナンスがより困難になる可能性があります。
バッテリーパック内の BMS ユニットの数が増加するため、コストも高くなります。
バッテリー管理システムの機能は何ですか?
バッテリ管理システムは、システムの要求に基づいて電流、電圧、温度を測定し、バッテリ セルのパラメータを監視および管理します。セルのバランスをとり、バッテリーの充電状態 (SoC) と健全性 (SoH) を計算します。
BMS は、充電および放電プロセスを制御することで、過電圧、過熱、その他のリスクを防ぎます。これはバッテリーとユーザーの安全の両方を確保するために不可欠です。
通信機能は、BMS 内部コンポーネントと外部デバイスの間で信号を送信します。 BMS は、ダッシュボードまたはヒューマン マシン インターフェイス (HMI) にデータを表示できます。充電器との接続は、一体型でも別個でも、有線でも無線でも可能です。
リチウムイオン電池にとってバッテリー管理システムが重要な理由
リチウムイオン電池には引火性の液体電解質が含まれているため、火災を防ぐために安全限度内で最適に動作する必要があります。
バッテリー管理システムはどのように機能しますか?
センサーに接続されたバッテリー管理システムは、各セルの電圧、電流、温度を監視します。データを分析してセルが設定されたパラメータ内で動作していることを確認し、問題を解決するための措置を講じます。
BMS は、セルが過熱した場合に冷却システムを制御してバッテリー パックの温度を下げます。また、セル間でエネルギーを伝達し、等しい電圧を維持することでセルのバランスをとります。
BMS はデータをログに記録し、バッテリー パックに出入りするエネルギーと全体的な状態を評価します。リチウムイオン電池はこのデータを使用して、電池の消耗を検出し、シャットダウンします。これが、鉛蓄電池のような寿命の兆候を示さず、単に電源が切れる理由です。
バッテリー管理システムの利点は何ですか?
BMS の利点は次のとおりです。
- 特に大型の機能安全 リチウムイオン電池パック、火災や損傷を防ぎます
- 安全な動作制限内でセルを管理することにより、バッテリーの寿命と信頼性を延長します。
- バッテリーの性能と航続距離を最適化 セルバランシング
- バッテリー状態に関する診断、データ収集、通信を提供します。
- バッテリーシステムを保護することで、全体的なコストと保証請求を削減します。
バッテリー管理システムによる保護
バッテリー管理システムの保護は次のとおりです。
不足電圧および過電圧
BMS は、過充電 (セル電圧が高すぎる) または過放電 (セル電圧が低すぎる) によって引き起こされる損傷からリチウムイオン バッテリー セルを保護します。バッテリーに損傷を与える可能性のある不足電圧および過電圧の状況を防ぎます。
極端な温度
リチウムイオン電池の安全性と安定性は温度管理に依存します。クリティカル制限を超えると、次のような問題が発生する可能性があります。 熱暴走 そして消えない火事。
BMS は温度を監視し、冷却ファンを制御し、セルをシャットダウンして適切な状態を維持します。
ショーツからの保護
熱暴走は、内部および外部の短絡によっても発生する可能性があります。
したがって、ショートからの保護はバッテリー管理システムの重要な部分です。
Holo Battery内蔵バッテリー管理システム
Holo Battery は、短絡、高電流、極端な温度、電圧の問題などの一般的なバッテリー障害の原因から保護するカスタム BMS オプションを提供します。
当社の BMS はセットアップに合わせてさまざまなサイズがあり、バッテリー寿命を最適化し、パフォーマンス データを提供します。
小型デバイスに電力を供給する場合でも、大規模なエネルギー システムに電力を供給する場合でも、当社は信頼性が高く、ユーザー フレンドリーな BMS ソリューションを提供します。
結論
リチウムイオン電池には多くの利点がありますが、安全性と最適な寿命を確保するには監視、管理、バランス調整が必要です。バッテリー管理システムは重要であり、バッテリーを安全かつ効率的に動作させ、安心して使用できるようにします。
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