ご存知ですか？バッテリーの過熱は、リチウムイオンシステムの故障の主な原因です。実際、高温はバッテリー寿命を最大50%も縮める可能性があります。そこでバッテリーマネジメントシステム（BMS）の出番です。BMSはバッテリーを監視するだけでなく、過熱を積極的に防止します。
リチウム電池業界で 15 年の経験を持つ当社は、高性能電池がイノベーションを推進する一方で、過熱の課題にも直面していることを知っています。
この記事では、BMSの包括的な保護フレームワークを詳しく説明し、より安全で信頼性の高いリチウム電池を実現します。 ソリューションとサービス グローバルパートナー向け。
バッテリー過熱の危険性
長時間の過度な使用、過充電や過放電、放熱不良などは、バッテリーの過熱を引き起こす可能性があります。では、どのような害があるのでしょうか？
パフォーマンスの急激な低下:
熱はバッテリーの電解液の分解を早め、電極を損傷します。その結果、バッテリーの容量が減少し、出力が低下します。デバイスの電池残量がすぐになくなり、動作が遅くなります。
ショーター バッテリー寿命:
これが頻繁に起こると、バッテリーの主要材料の劣化が早まります。数千回の充電に耐えられるように作られたバッテリーでも、わずか数百サイクルで故障してしまう可能性があります。つまり、寿命よりも早く劣化してしまうのです。
重大な安全上のリスク:
過熱は火災や爆発の最も直接的な引き金となります。高温はバッテリー内部の薄いセパレーターを溶かし、ショートを引き起こし、さらに熱を発生させます。危険な連鎖反応を引き起こします。
BMSとは何ですか？
中核的な役割
監視
これが BMS の基本的な役割です。BMS は、バッテリーから電圧、電流、温度などの重要なリアルタイム データを継続的に収集します。
保護
これは BMS の最も重要な機能であり、次のものを積極的に監視します。
- 過充電/過放電保護
- 過熱/過冷却保護
- 過電流/短絡保護
バランシング
バッテリーパックは、直列に接続された多数のセルで構成されています。時間の経過とともに、これらのセル間には電圧と内部抵抗のわずかな差が生じます。システムは、パッシブ方式（高電圧セルからのエネルギー散逸）またはアクティブ方式（高電圧セルから低電圧セルへのエネルギー伝達）を通じて、すべてのセルの電圧を一定に保ちます。これにより、バッテリーパックの利用可能な容量が最大化され、個々のセルの早期故障が防止され、バッテリーシステム全体の寿命が大幅に延長されます。
コミュニケーション
BMSは、メインコントローラー、充電器、ディスプレイなどの内部コンポーネントと通信します。また、CANバスやI2Cなどの標準インターフェースを介して、残電力、ヘルスステータス、推定稼働時間、エラーコードなどの重要なデータをユーザーやホストシステムと共有します。異常が発生した場合は、すぐに警告を発します。インジケーターライト、画面上のメッセージ、またはアラーム音でユーザーの注意を促します。
主なコンポーネント
- センサー: センサーは BMS の「感覚」として機能し、外部環境からすべての生データを収集します。
- コントローラー：BMSの中核を担うコントローラーは、通常はマイクロプロセッサ（MCU）です。センサーからのすべてのデータを受信し、内蔵の複雑なアルゴリズムを用いて、充電状態（SOC）やバッテリーの健全性（SOH）などの主要な指標を正確に計算します。
- アクチュエータ：コンタクタ（リレー）、冷却システムインターフェース（ファン/ポンプ制御）、バランス回路などのコンポーネントが含まれます。BMSは、保護、セルバランス、通信、温度管理といった重要な機能を実行するためにアクチュエータを活用しています。
安全保護システム
では、BMSは実際にどのように安全を保つのでしょうか？その仕組みを詳しく説明します。
階層化された制御温度ウィンドウを確立する
- 通常動作範囲（20～45℃）：バッテリーは通常通り動作します。冷却システムも正常に動作し、安定した状態を維持しています。
- 警告ゾーン（45℃以上）：BMSは充電または放電速度を低下させます（2Cから1Cに低下させるなど）。また、冷却を強化して温度を下げます。
- 危険ゾーン（NMCの場合は58℃以上、LFPの場合は63℃以上）：BMSは直ちに電源を遮断し、最大冷却能力を起動してユーザーに緊急アラートを送信します。
電流制御
BMS は、入出力電力の量を慎重に管理します。
- 過充電の防止: バッテリーが満充電になると、BMS は充電器に充電を停止するか、穏やかなトリクル充電に切り替えるように指示します。
- 過放電の防止：いずれかのセルの電圧が過度に低下した場合、BMSはバッテリーを保護するために電力を遮断します。また、過放電が発生する前にユーザーに警告を発します。
- 充放電電流の制限：バッテリーが温まったものの、まだ過熱していない場合は、BMSは出力を下げます。例えば、 急速充電 〜へ 通常料金または、負担を避けるためにモーターの出力を減らします。
冷却機構
熱くなると、BMS は専用の冷却をオンにします。
- 強制空冷: ファンが外気を吸い込んで熱を逃がします。
- 液冷：ポンプがバッテリー内のチャネルを通して冷却液を循環させ、熱をラジエーターへ移動させます。この方法は非常に効率的です。
負荷制限
電気自動車のような複雑なシステムでは、BMSはメインコンピューターと通信します。バッテリーに負荷がかかっている場合、シートヒーターやエアコンの電力低下といった不要な機能をオフにするよう要求し、負荷を軽減してバッテリーの回復を促します。
隔離メカニズム
リチウム電池の発火はセルからセルへと広がる可能性があります。BMSはこの問題を封じ込める役割を果たします。
- 電気的絶縁: 接触器またはヒューズを使用して、障害のあるセル、モジュール、またはパック全体を高電圧回路から切断します。
- 熱絶縁：バッテリーパックは、モジュール間に耐火性素材を採用しています。これにより熱の拡散が遅くなり、対応時間を延ばします。
回復プロセス
熱事故発生後、システムは単に再起動するだけでなく、厳格な手順を踏んで再起動します。
- 温度安定性: すべてのセルは、設定された時間、安全な温度範囲内に留まらなければなりません。
- 根本原因チェック：BMSは元のトリガーがなくなったことを確認します。障害が残っている場合、システムはロックされたままになります。
- 技術者による手動リセット: 重大なイベントが発生した後、システムを再び使用できるようにするには、訓練を受けた専門家が障害ログを確認し、バッテリーをテストし、エラー コードをクリアする必要があります。
結論
安全性と信頼性は、現在、世界のリチウム電池市場における最優先事項となっています。BMSは「インテリジェントな守護者」として機能し、早期警告から遮断まで包括的な保護機能により、安全性を高め、バッテリー寿命を延ばします。私たちは、高度なBMS技術とお客様の実際のニーズを融合させ、高品質なバッテリーを提供するとともに、より安全なグリーンエネルギーソリューションの推進に向けて、世界規模で連携しています。
安全で信頼性が高く、技術的に高度なリチウム電池ソリューションをお探しなら、 今すぐお問い合わせくださいどのように協力できるかについて話し合いできることを楽しみにしています。
