リチウムイオン電池用の電池管理システム-必要性と機能

リチウムイオン電池の電池管理システムとは？

BMSは通常、バッテリー管理システムの略で、有名なディープサイクルリチウムバッテリーの首謀者です。 BMSは、細胞を適切に処理し、さまざまな方法で細胞が損傷するのを防ぐ責任があります。たとえば、短絡の場合、BMSはバッテリーをシャットオフするため、セルとバッテリーのユーザーを保護します。

リチウムイオン電池管理システムの最も重要な機能は、セルが目的のデバイスで安全に動作することを確認することです。目的のセルのいずれかが誤動作し始めた場合、バッテリー管理システムはアクションを実行して状況を制御し、セルを安全で通常の標準に戻す必要があります。

セルで実行される機能またはアクションは、バッテリーに取り付けられているBMSのタイプによって異なります。優れたBMSは、電圧が低くなりすぎるとすべての負荷を切断し、電圧が高くなりすぎるとすぐに充電器を切断する傾向があります。 BMSはまた、各セルの電圧が全体で類似していることを確認し、他のセルよりも高い可能性のあるセルの電圧を下げます。これを行うことで、セルが極端に高い電圧または低い電圧の影響を受けにくくなります。これは通常、バッテリーに損傷を与え、バッテリーの火災を引き起こします。

BMSは、バッテリーの温度を監視し、パックが熱くなりすぎて処理または制御できなくなるずっと前に、パックを充電から切り離します。したがって、「優れた充電器」や適切なユーザー操作を盲目的に信頼するのではなく、リチウムイオン電池をBMSで保護することが不可欠です。

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また、バッテリーから排出できる電力量も調整します。これにより、バッテリーが過負荷になり、その過程でバッテリーが損傷することがなくなります。たとえば、100アンペア時のバッテリーのバッテリーの場合、適切なBMSの定格は、連続100アンペア、約30秒間200アンペア、および？ 2番目。そのため、リチウムイオン電池のBMSは、技術的には、セルとその動作中の潜在的な損傷の間にある保護手段です。

リチウムイオン電池用の電池管理システムが必要なのはなぜですか？

リチウムイオン電池は完璧な電池ではないため、BMSが必要です。高電圧、極端な温度、大電流などの極端な条件にさらされると、損傷を受けやすくなります。したがって、BMSはバッテリーを保護し、そのような条件にさらされた場合でもバッテリーが通常機能することを保証するのに役立ちます。

リチウムイオン電池の電池管理システムはどのように機能しますか？

リチウムイオン電池は、これらの電池の化学的性質がその印象的な性能の最も重要な要因の1つである傾向があるため、多くの電力を小さなパッケージに詰め込みます。ただし、最新のリチウムイオン電池には、優れた設計の電池管理システム（BMS）があり、電池の高性能記録にも責任を負っています。優れたBMSは、リチウムイオンバッテリーを保護および監視し、最終的にパフォーマンスを最適化し、寿命を最大化し、幅広い条件で安全に動作できるように設計されています。

多くの場合、リチウムイオン電池のユーザーはBMSについて聞いたことがありますが、それが電池にどの程度役立つかを正確には知りません。以下は、これらのシステムがバッテリーを保護する方法の一部です。

1.過電圧/不足電圧保護

リチウムイオン電池は安全な電圧範囲内で動作し、通常の電池セルは最大3.0Vに達します。このバッテリー技術の構築に使用される化学物質には、反応性の高い化合物が含まれているため、極端な電圧に敏感になります。長期間にわたって高電圧にさらされると、セルのノードにメッキが施されるため、バッテリーの性能が大幅に低下します。カソードに使用されている材料も酸化する傾向があるため、安定性が低下してガスが発生し、最終的にセル内に圧力が発生する可能性があります。

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これらのバッテリーに取り付けられたBMSは、各セルとバッテリー全体を最大電圧に制限します。一方、BMSでは、セルがカットオフ電圧未満で放電されると、電極内の材料が自然に破壊される可能性があるため、低電圧も問題になります。リチウムイオン電池には、電池に損傷を与える可能性があるため、以下で放電しないようにユーザーに推奨される特定の推奨最小動作電圧があります。したがって、BMSは、セルがカットオフ電圧を下回っているのに気付いた場合に、バッテリーを回路から切断する傾向があるフェイルセーフとして機能します。

2.極端な温度からの保護

鉛蓄電池とは異なり、リチウムイオン電池ははるかに高い温度範囲で安全に動作できます。ただし、電池が極端な温度にさらされると、電極の材質が徐々に劣化し、最終的にセルが誤動作します。これらのセルに取り付けられたBMSは、埋め込まれたサーミスタを利用して、動作中の温度変化をアクティブに監視します。したがって、適切なソリューションに向けた関連アクションを監視します。 BMSは、高温時にそのバッテリーを回路から切り離し、セルが熱暴走して最終的に炎に爆発するのを防ぎます。

3.セルバランシング

鉛蓄電池とリチウムイオン電池の間では、充電中の各セルの電圧のバランスに大きな違いがあります。製造上のわずかな違いやさまざまな動作条件により、バッテリー内のすべてのセルは、他のセルとはわずかに異なる速度で充電される傾向があります。

充電中に自己均等化セルを備えていた鉛蓄電池とは異なり、リチウムイオン電池の電圧は、完全に充電されるとさらに上昇する傾向があります。 1つのセルだけが完全に充電されたときにバッテリー全体の充電が停止すると、残りのセルは完全に充電できなくなり、バッテリーはピーク容量を下回って動作します。優れたBMSにより、充電プロセスが停止する前に、各セルが安全かつ効率的に最大容量まで充電されます。

4.過電流および短絡からの保護

すべてのバッテリーには、安全な操作で流れる電流に対して指定された最大制限があります。バッテリーに負荷がかかり、設定した制限値よりも高い電流が流れると、バッテリーが過熱する可能性があります。適切に設計されたBMSは、セルにさらに損傷が発生する直前にバッテリーを回路から切断することにより、過電流状態に対するバックストップとして機能します。

短絡は過電流状態の最も深刻な形態である傾向があり、パックを扱うユーザーを感電死させる際にセルに損傷を与える可能性があります。 BMSは短絡を検出し、状態が処理されるまで保護のためにバッテリーをすぐにシャットダウンします。

取り除く

BMSテクノロジーは、ユーザーとバッテリーの両方を、両者に危害を加える恐れのあるさまざまな条件から発生する可能性のある損傷から保護するのに役立つ理想的なソリューションです。このシステムは、リチウムイオン電池の保護、監視、および寿命の延長を目的としています。したがって、購入するすべてのパックにBMSがインストールされていることを確認することが不可欠です。