1 BMSの基本概念
バッテリー管理システム (BMS) はバッテリー エネルギー貯蔵システムの中核となる制御ユニットで、バッテリー セルとエネルギー貯蔵システム/発電所の間の重要なリンクとして機能します。主な機能は、さまざまなバッテリーユニットのインテリジェントな管理とメンテナンスを実現し、過充電と過放電を防止し、熱暴走を回避し、システムの安全性と効率を確保することです。
主にバッテリーシステムの状態監視（電圧、電流、温度などの基本パラメータや状態を含むバッテリーパラメータの測定、およびSOCやSOHなどのバッテリー状態データの計算）、状態分析、バッテリーの充放電を担当します。管理、障害保護、システムの安全かつ効率的な運用の確保。同時に、重要なデータを上位システムにアップロードして、バックアップやデータ分析を行うことができます。
2 バッテリー管理システム（BMS）の動作環境
高電圧: バッテリー パックの電圧は 700V に達する場合があります。
高電流: バッテリー パック内の電流は、通常 100 ～ 300 アンペアに達することがあります。
ディープサイクルバッテリーの放電深度および充電深度 (DOD) は、通常 80% 以上です。
3 蓄電BMSシステムの特徴
安全性：バッテリーの過充電、過放電、過熱、短絡、その他の障害を防止し、バッテリーの安全な動作を保証します。
効率：バッテリーの充放電プロセスを最適化し、利用効率を向上させることができます。
寿命：バッテリーの寿命を延ばすことができます。
信頼性：過酷な環境でも安定して動作します。
拡張性: さまざまな規模のエネルギー貯蔵システムのニーズを満たすことができます。
4 エネルギー貯蔵 BMS システムの一般的な通信プロトコル
CAN バス: 一般的に使用されるフィールドバス プロトコルで、低コスト、高速伝送速度、高信頼性などの利点があります。
RS485: RS485 は、強力な耐干渉能力と長い伝送距離を備えた半二重シリアル通信プロトコルです。
Modbus: Modbus は、使いやすさやオープン性の高さなどの利点を備えたユニバーサル Modbus プロトコルです。
5 一般的に使用されるエネルギー貯蔵 BMS システムの参考データ
電池の種類：リチウムイオン電池、鉛蓄電池など
個別の電圧: 3.7V、12V、24Vなど
バッテリーパック電圧: 48V、220V、400Vなど
バッテリー容量: 10kWh、20kWh、50kWhなど
最大充電電流: 1C、2C、3Cなど
最大放電電流: 1C、2C、3Cなど
BMS の 6 つのコンポーネント
1. 測定モジュール
電圧センサー: 各バッテリーセルの電圧を監視して、各セルの電圧が安全な範囲内にあることを確認します。
電流センサー: 充放電電流をリアルタイムで測定し、バッテリーの充放電状態を監視します。
温度センサー: バッテリーセルの温度を監視し、過熱や不適切な冷却を防ぎます。
2. コントロールユニット
マイクロコントローラー (MCU) またはデジタル信号プロセッサー (DSP): 測定モジュールからのデータを処理し、SOC、SOH、およびその他の状態を計算するアルゴリズムを実行し、事前に設定された戦略に従って制御します。
メモリ: プログラム コード、履歴データ、およびステータス情報を保存します。
3. バランス回路
パッシブバランス回路: 抵抗はバッテリーセル間の電力の差を消費してバランスを実現します。
アクティブバランシング回路: この回路は、より効率的なバランシングを実現するために、あるバッテリセルから別のバッテリセルに電力を転送します。
4. 回路を保護する
過充電/過放電保護回路: バッテリー電圧が安全範囲を超えると、充電または放電経路を自動的に遮断します。
短絡保護回路: 短絡状態を検出し、過電流による損傷を防ぎます。
温度保護回路：温度が設定されたしきい値を超えると、バッテリーを保護するためにシステムが自動的に停止します。
5.通信モジュール
通信インターフェイス: CAN、RS485、UART など。外部デバイス (充電器、インバーター、監視システムなど) とのデータ交換に使用されます。
無線通信モジュール: Bluetooth WiFi など、リモート監視と管理をサポートします。
6. ユーザーインターフェース
ディスプレイ: バッテリーの状態、動作データ、障害情報を視覚的に表示します。
コントロールパネル: ボタン、スイッチ、またはタッチ操作インターフェイスを通じて設定および監視ができます。
7. ソフトウェアシステム
組み込みソフトウェア: 制御ユニット上で実行されるソフトウェア。データの取得、処理、制御ロジック、および保護戦略の実行を担当します。
用途：データ分析、遠隔監視、システム管理用の上位ソフトウェア。
8. 外部インターフェース
電源インターフェース: バッテリーパックを外部負荷または充電装置に接続します。
デバッグ インターフェイス: エンジニアによるシステムのデバッグとトラブルシューティングを容易にします。
9. 熱管理システム
ヒートシンクまたはファン: バッテリーユニットを冷却し、過熱を防ぎ、バッテリーを安全な動作温度範囲内に保ちます。
10. セキュリティメカニズム
冗長設計: システムの信頼性を向上させるために、主要コンポーネントを冗長設計します。
故障診断システム: さまざまなコンポーネントの状態をリアルタイムで監視し、故障警告およびアラーム機能を提供します。
7 BMSの主な機能
1. 状態監視
電圧監視: 各バッテリーセルの電圧をリアルタイムで測定し、バッテリーが安全な範囲内で動作していることを確認します。
電流監視：設計仕様を遵守するために充放電電流を監視し、異常な状況を迅速に検出します。
温度監視: バッテリーセルの温度を測定し、過熱や不適切な冷却によるバッテリーの性能への影響を防ぎます。
2. 充放電管理
充電制御: バッテリーの状態に基づいて充電戦略を自動的に調整し、過充電や過剰な電流を防ぎます。
放電制御: 放電プロセスを監視して、バッテリーが過放電しないようにして寿命を延ばします。
バランスの取れた管理: 各セルの電圧と容量が一定になるようにバッテリー セルのバランスが保たれ、個々のセルの過充電と過放電が防止されます。
3. セキュリティ保護
過充電保護：バッテリー電圧が設定値に達すると、過充電を防ぐために自動的に充電を停止します。
過放電保護：バッテリー電圧が設定値より低くなると、バッテリーを保護するために自動的に放電を停止します。
短絡保護: 電流をリアルタイムで監視し、短絡によるバッテリーの損傷を防ぎます。
過熱保護：温度変化を監視し、過熱によるバッテリーの熱暴走を防ぎます。
4. 状態推定
SOC (充電状態) 推定: 現在の充電状態を推定し、現在の電力と定格電力の比率を表します。
健全性 (SOH) 評価: バッテリーの容量と性能劣化の程度を反映して、バッテリーの健全性状態を評価します。
5. 故障診断と警報
リアルタイム障害検出: さまざまなインジケーターを監視し、障害を迅速に検出し、障害情報を記録します。
警報機構：異常事態が発生した場合、速やかに警報を発し、ユーザーに対策を促します。
6. データの記録と通信
データ記録：バッテリーの充放電履歴、温度変化、稼働時間などのデータを記録し、その後の分析に役立てます。
通信機能：外部システム（インバータ、監視システムなど）とデータを交換し、リアルタイムのステータス情報を提供します。
7. ユーザーインターフェース
視覚的な表示: ユーザーの監視と管理のために、バッテリーの状態、履歴データ、障害情報を表示するユーザーフレンドリーなインターフェイスを提供します。
8. インテリジェントな管理
データ分析: 機械学習などのデータ分析手法を使用してバッテリーの性能を分析し、充電および放電戦略を最適化します。
遠隔監視：ネットワークを介した遠隔監視・管理を実現し、システム管理の効率化と応答速度の向上を実現します。
9. 統合と互換性
システム統合: 他のパワー エレクトロニクス デバイス (インバーター、充電ステーションなど) と統合して、システム全体のパフォーマンスを向上させます。
互換性：さまざまなタイプのバッテリー（リチウムイオン、鉛蓄電池など）に互換性があり、使用できます。