(1) データの取得
バッテリーの安全性を確保するため、システムは充電および放電プロセス中に各セルの端子電圧と温度、充放電電流、およびバッテリーパックの総電圧をリアルタイムで取得します。これにより、過充電や過放電が防止されます。これには、セル温度と電源回路温度に関するデータの収集が含まれます。セル温度は通常、ワイヤタイプの NTC サーミスタを使用して測定されますが、電源端子は通常、表面実装の NTC 抵抗器を使用します。
バッテリーの安全性を確保するため、システムは充電および放電プロセス中に各セルの端子電圧と温度、充放電電流、およびバッテリーパックの総電圧をリアルタイムで取得します。これにより、過充電や過放電が防止されます。これには、セル温度と電源回路温度に関するデータの収集が含まれます。セル温度は通常、ワイヤタイプの NTC サーミスタを使用して測定されますが、電源端子は通常、表面実装の NTC 抵抗器を使用します。
(2) SOXアルゴリズムの推定
これには、SOC、SOE、および SOP が含まれます。充電状態 (SOC)、つまりバッテリーの残容量を正確に推定することで、SOC が妥当な範囲内に収まることが保証されます。これにより、過充電や過放電による損傷を防ぎ、エネルギー残量や充電状態をリアルタイムに予測できます。
これには、SOC、SOE、および SOP が含まれます。充電状態 (SOC)、つまりバッテリーの残容量を正確に推定することで、SOC が妥当な範囲内に収まることが保証されます。これにより、過充電や過放電による損傷を防ぎ、エネルギー残量や充電状態をリアルタイムに予測できます。
- SOC の推定方法:
- 従来: アンペアアワー積算法、開回路電圧 (OCV) 法。
- モデルベース: カルマン フィルター、粒子フィルター アルゴリズム。
- ニューラル ネットワーク: ニューラル ネットワーク アルゴリズム。
- State of Power (SOP) アルゴリズム: バッテリーの SOC と温度に基づいてテーブルを検索することにより、最大連続および瞬間充電/放電電力を決定します。セルの脱分極速度は、最大電力使用の頻度を決定します。 SEI膜表面へのLiイオンの蓄積速度がアノードの吸収速度を超えると電圧降下が発生し、最大出力を維持できなくなります。したがって、SOP 計算における課題は、ピーク電力と連続電力の間の移行にあります。
- 健全性 (SOH) アルゴリズム: OCV-SOC 曲線に基づいて 2 つの正確な SOC 値を決定し、これら 2 つの SOC ポイント間の累積充電または放電 (アンペア時積分) を計算してバッテリー容量を導き出し、その後、SOH を計算します。
(3) 安全診断
- 過電流保護: 充電および放電の過電流保護が含まれます。一般に、機能安全には 2 つのレベルの保護が実装されています。レベル 1 はソフトウェア ベースで、レベル 2 はハードウェア ベースです。
- 過電圧保護: 充電中に発生し、レベル 1 とレベル 2 の過電圧保護に分けられます。
- 不足電圧保護: 放電中に発生し、レベル 1 とレベル 2 の不足電圧保護に分けられます。
- 温度保護：高温保護（充電/放電）と低温保護（充電/放電）が含まれます。
- 短絡保護: 短絡保護電流と短絡保護時間が含まれます。
(4) エネルギー管理
バッテリーエネルギー貯蔵システムは通常、数百、場合によっては数千のセルで構成されており、それぞれのセルの容量と内部抵抗がわずかに異なります。動作時間が増加するにつれて、各セルの劣化速度が異なるため、この差は大きくなります。セル電圧のバランスが崩れると、バッテリー パックはすぐに使用不能な状態になります。バッテリーバランス (均等充電) は、パック内のすべてのセルを均一で一貫した状態にするために使用されます。
バッテリーエネルギー貯蔵システムは通常、数百、場合によっては数千のセルで構成されており、それぞれのセルの容量と内部抵抗がわずかに異なります。動作時間が増加するにつれて、各セルの劣化速度が異なるため、この差は大きくなります。セル電圧のバランスが崩れると、バッテリー パックはすぐに使用不能な状態になります。バッテリーバランス (均等充電) は、パック内のすべてのセルを均一で一貫した状態にするために使用されます。
(5) 情報管理
BMS は、純粋にハードウェアベースの保護ボードと、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせた保護ボードに分類されます。
BMS は、純粋にハードウェアベースの保護ボードと、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせた保護ボードに分類されます。
- 純粋なハードウェア BMS: 固定された保護パラメータのセットで動作し、MCU の介入なしに、取得した電圧、電流、および温度の状態に基づいて保護と回復を提供します。
- ソフトウェア + ハードウェア: MCU はリアルタイムの情報取得を可能にし、CAN や RS485 などの通信プロトコルを介して外部と通信し、BMS 保護ボードからリアルタイム データをアップロードします。