バッテリー管理システム（BMS）は、LFP（リチウムポリマー電池）や三元リチウム電池（NCM/NCA）を含むリチウムイオン電池の安全かつ効率的な動作を確保する上で重要な役割を果たします。BMSの主な目的は、電圧、温度、電流といった様々なバッテリーパラメータを監視・制御し、バッテリーが安全な範囲内で動作するようにすることです。また、BMSは過充電、過放電、あるいは最適な温度範囲外での動作からバッテリーを保護します。複数のセルを直列に並べたバッテリーパック（バッテリーストリング）では、BMSが個々のセルのバランスを調整します。BMSに障害が発生すると、バッテリーは脆弱な状態となり、深刻な結果を招く可能性があります。
1. 過充電または過放電
BMSの最も重要な機能の一つは、バッテリーの過充電や過放電を防ぐことです。三元リチウム（NCM/NCA）のような高エネルギー密度バッテリーは熱暴走を起こしやすいため、過充電は特に危険です。熱暴走はバッテリーの電圧が安全限界を超えると発生し、過剰な熱が発生し、爆発や火災につながる可能性があります。一方、過放電はセルに永久的な損傷を与える可能性があり、特にLFPバッテリーでは深放電後に容量が低下し、性能が低下する可能性があります。どちらのタイプでも、BMSが充放電中の電圧を制御できない場合、バッテリーパックに回復不能な損傷を与える可能性があります。
2. 過熱と熱暴走
三元リチウム電池（NCM/NCA）は、熱安定性に優れていることで知られるLFP電池よりも高温に特に敏感です。しかし、どちらのタイプも慎重な温度管理が必要です。機能的なBMSは電池の温度を監視し、安全な範囲内に維持します。BMSに障害が発生すると過熱が発生し、熱暴走と呼ばれる危険な連鎖反応を引き起こす可能性があります。多数のセル（バッテリーストリング）で構成されるバッテリーパックでは、熱暴走がセルからセルへと急速に伝播し、壊滅的な故障につながる可能性があります。電気自動車などの高電圧アプリケーションでは、エネルギー密度とセル数がはるかに高いため、このリスクはさらに大きくなり、深刻な結果につながる可能性が高まります。
3. バッテリーセル間の不均衡
マルチセルバッテリーパック、特に電気自動車などの高電圧構成のバッテリーパックでは、セル間の電圧バランス調整が極めて重要です。BMSは、パック内のすべてのセル間の電圧バランスを確保する役割を担っています。BMSに障害が発生すると、一部のセルは過充電状態になり、他のセルは充電不足の状態になる可能性があります。複数のバッテリーストリングを備えたシステムでは、この不均衡は全体的な効率を低下させるだけでなく、安全上のリスクも生じます。特に過充電されたセルは過熱のリスクがあり、壊滅的な故障につながる可能性があります。
4. 監視とデータロギングの喪失
エネルギー貯蔵や電気自動車などに使用される複雑なバッテリーシステムでは、BMS（バッテリー管理システム）がバッテリーの性能を継続的に監視し、充電サイクル、電圧、温度、個々のセルの状態に関するデータを記録します。この情報は、バッテリーパックの状態を把握する上で非常に重要です。BMSに障害が発生すると、この重要な監視機能が停止し、パック内のセルの状態を追跡できなくなります。多数のセルを直列に並べた高電圧バッテリーシステムでは、セルの状態を監視できないと、突然の停電や発熱といった予期せぬ障害につながる可能性があります。
5. 停電または効率の低下
BMSの故障は効率の低下や停電につながる可能性があります。適切な管理がなければ、電圧温度やセルバランスの調整によって、システムはさらなる損傷を防ぐためにシャットダウンすることがあります。高電圧バッテリーストリング電気自動車や産業用エネルギー貯蔵などの電力系統が絡む場合、突然の電力喪失につながり、重大な安全リスクが生じる可能性があります。例えば、三元リチウム電気自動車の走行中にバッテリーパックが予期せずシャットダウンし、危険な運転状態を引き起こす可能性があります。
投稿日時: 2024年9月11日
