バッテリー管理システム (BMS) は、LFP や三元リチウム電池 (NCM/NCA) などの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。その主な目的は、電圧、温度、電流などのさまざまなバッテリーパラメータを監視および調整して、バッテリーが安全な制限内で動作することを確認することです。 BMS はまた、バッテリーを過充電、過放電、または最適な温度範囲外での動作から保護します。複数の一連のセル (バッテリー ストリング) を備えたバッテリー パックでは、BMS が個々のセルのバランスを管理します。 BMS に障害が発生すると、バッテリーが脆弱な状態になり、重大な結果が生じる可能性があります。
1. 過充電または過放電
BMS の最も重要な機能の 1 つは、バッテリーの過充電または過放電を防ぐことです。三元リチウム (NCM/NCA) などの高エネルギー密度バッテリーは熱暴走しやすいため、過充電は特に危険です。これは、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引き起こす可能性があり、特に LFP バッテリーでは、深放電後に容量が失われ、性能が低下する可能性があります。どちらのタイプでも、充電および放電中に BMS が電圧を調整できないと、バッテリー パックに回復不能な損傷が生じ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、熱安定性が優れていることで知られる LFP 電池よりも特に高温に敏感です。ただし、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 がバッテリーの温度を監視し、バッテリーが安全な範囲内にあることを確認します。 BMS が故障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。多数の一連のセル (バッテリーストリング) で構成されたバッテリーパックでは、熱暴走が 1 つのセルから次のセルに急速に伝播し、致命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の場合、エネルギー密度とセル数がはるかに高く、重大な結果が生じる可能性が高まるため、このリスクはさらに増大します。
3. バッテリーセル間のアンバランス
マルチセル バッテリ パック、特に電気自動車などの高電圧構成のバッテリ パックでは、セル間の電圧のバランスをとることが重要です。 BMS は、パック内のすべてのセルのバランスを確保する責任があります。 BMS に障害が発生すると、一部のセルが過充電になり、他のセルが過充電のままになる可能性があります。複数のバッテリストリングを備えたシステムでは、この不均衡は全体の効率を低下させるだけでなく、安全上の問題も引き起こします。特に過充電されたセルは過熱の危険にさらされており、致命的な故障を引き起こす可能性があります。
4. モニタリングとデータロギングの喪失
エネルギー貯蔵や電気自動車で使用されるような複雑なバッテリー システムでは、BMS がバッテリーのパフォーマンスを継続的に監視し、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 パックの状態を理解するために不可欠です。 BMS に障害が発生すると、この重要な監視が停止し、パック内のセルがどの程度機能しているかを追跡できなくなります。多くの直列セルを備えた高電圧バッテリー システムの場合、セルの状態を監視できないと、突然の電力損失や熱事象などの予期せぬ障害が発生する可能性があります。
5. 停電または効率の低下
BMS に障害が発生すると、効率が低下したり、完全な停電が発生したりする可能性があります。適切な管理を行わないと、電圧、温度、セルバランスが悪化すると、さらなる損傷を防ぐためにシステムがシャットダウンする場合があります。アプリケーションでは、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庫などのさまざまな機器が関与すると、突然の電力喪失につながり、重大な安全上のリスクが生じる可能性があります。たとえば、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する可能性があり、危険な運転状態が発生します。
投稿日時: 2024 年 9 月 11 日
