ポータブル電源ステーションにおける10Sリチウム電池BMSの要件とは？ - ブログ

ちょっと、そこ！ 10S リチウム電池 BMS のサプライヤーとして、私は最近、ポータブル発電所用の一流の BMS を作るには何が必要かについて多くの質問を受けています。そこで、このブログでそれを解説してみようと思いました。

まず、10S リチウム電池 BMS とは何かを理解しましょう。 10S は、BMS が 10 個のリチウムイオンセルを直列に接続したバッテリーパックで動作するように設計されていることを意味します。 BMS (バッテリー管理システム) は、バッテリーパックの頭脳のようなものです。バッテリーを安全に、健康に保ち、最高のパフォーマンスを維持する責任があります。

1. 電圧監視

ポータブル発電所における 10S リチウム電池 BMS の最も重要な要件の 1 つは、正確な電圧監視です。各リチウムイオン電池には、安全に動作する特定の電圧範囲があります。ほとんどのリチウムイオン電池の場合、安全な充電電圧はセルあたり約 4.2 V、放電カットオフ電圧はセルあたり約 2.5 ～ 3.0 V です。

BMS は、直列の 10 個のセルそれぞれの電圧を常に監視する必要があります。 1 つのセルが過充電または過放電を開始すると、バッテリー寿命の低下、熱暴走、さらには火災などの深刻な問題が発生する可能性があります。したがって、BMS には高精度の電圧検出回路が必要です。セル間のわずかな電圧差も検出し、適切な措置を講じることができる必要があります。

2. 現在の経営陣

現在の経営陣もまた大きな問題だ。 BMS は、バッテリーパックに出入りする電流を制御する必要があります。ポータブルパワーステーションの充電中、BMS は充電電流を安全なレベルに制限する必要があります。高電流での過充電はセルに損傷を与え、寿命を縮める可能性があります。

一方、発電所がデバイスに電力を供給するために放電しているとき、BMS は放電電流がバッテリーの定格容量を超えないようにする必要があります。放電電流が高すぎると、セルが急速に発熱する可能性があり、危険なだけでなく、バッテリーの性能にも影響を及ぼします。

3. 温度監視

温度は、リチウムイオン電池の性能と安全性に大きな影響を与えます。リチウムイオン電池は、特定の温度範囲内 (通常は 0°C ～ 45°C) で最適に動作します。温度が高すぎたり低すぎたりすると、バッテリーの容量と効率が大幅に低下する可能性があります。

BMS には、バッテリーパック内の戦略的な位置に温度センサーが配置されている必要があります。これらのセンサーは常に温度を測定し、データを BMS に送信します。温度が安全範囲を超えた場合、BMS は損傷を防ぐために充電または放電電流を減らしたり、バッテリーパックをシャットダウンしたりするなどの措置を講じることができます。

4. セルバランシング

セルのバランスは、マルチセルのリチウムイオンバッテリパックに特有の要件です。 10S バッテリーパックでは、時間の経過とともにセルの容量と充電状態がわずかに異なる可能性が非常に高くなります。アンバランスなままにしておくと、一部のセルは過充電になり、他のセルは過充電になり、バッテリーパックの全体的なパフォーマンスと寿命の低下につながります。

BMS にはセルバランシング機能が必要です。セルバランシングには、パッシブとアクティブの 2 つの主なタイプがあります。パッシブバランスの方が簡単で安価です。これは、より高く充電されたセルから抵抗器を通して過剰なエネルギーを放散することによって機能します。一方、アクティブバランシングはより複雑ですが、より効率的です。それは、より高く帯電したセルからより低い帯電セルにエネルギーを転送します。

5. 通信インターフェース

ポータブル発電所では、BMS が充電器、インバーター、ユーザーインターフェイスなどの他のコンポーネントと通信する必要があることがよくあります。優れた BMS には信頼性の高い通信インターフェイスが必要です。これは、CAN バス、I2C、または UART インターフェイスである可能性があります。

通信インターフェイスにより、BMS はバッテリーの電圧、電流、温度、充電状態などの重要な情報を他のコンポーネントに送信できます。また、他のコンポーネントが充電または放電パラメータの調整などのコマンドを BMS に送信できるようになります。

6. 安全機能

安全は常に最優先事項です。 10S リチウム電池 BMS には複数の安全機能が必要です。過電圧保護、不足電圧保護、過電流保護、および短絡保護が不可欠です。これらの機能は、これらの危険な状態が発生した場合に自動的に電源を遮断します。

一部の BMS には、温度が高くなりすぎるとバッテリーパックをシャットダウンする過熱保護機能もあります。さらに、BMS はバッテリーパックまたはそれ自体の障害を検出および診断できなければなりません。障害が検出された場合、ユーザーにアラーム信号を送信できます。

7. 小型・低消費電力

ここで話しているのはポータブル発電所であるため、BMS はコンパクトなサイズである必要があります。発電所内の限られたスペースに簡単に収まるはずです。同時に、消費電力も低い必要があります。 BMS 自体は少量の電力を消費しますが、この電力消費によってバッテリーの容量が消費されることは望ましくありません。

参考文献

Battery University: リチウムイオンバッテリー技術や BMS 要件に関する詳細な情報を含む、バッテリーに関連するすべての情報を提供する優れたリソースです。
Journal of Power Sources: このジャーナルはバッテリー技術に関する研究論文を発行しており、多くの場合、BMS の設計と機能における最新の進歩が取り上げられています。