By LEIDITECH | 07 June 2023 | 0 コメント

バッテリ管理システムBMSの機能モジュールおよび静電気サージ保護

バッテリ管理システム（BMS：Battery Management System）は、リチウムイオンバッテリ（Li-ion Battery）を監視、制御、保護するための重要なコンポーネントです。次に、バッテリ管理システムの機能の具体的な分布ブロック図を説明します。

バッテリ監視ユニット（Battery Monitoring Unit、BMU）：バッテリパックの電圧、電流、温度などの重要なパラメータの監視を担当する。これは通常、複数の電圧センサ、電流センサ、温度センサを含み、アナログデジタル変換器を介してセンサ信号をデジタル信号に変換する。

バッテリ等化制御ユニット（Cell Balancing Control Unit）：バッテリパック内の単一バッテリ間の電圧差問題を解決するために使用されます。各セルの電圧を監視し、スイッチを制御したり電流を調整したりすることで、高圧セルの電荷を低圧セルに転送して、セルの均衡を実現します。

1.電池監視ユニット（BMU）：静電気防止とサージ防止のために、BMUは一般的に高い耐干渉能力を持つ必要がある。回路保護スキームを設計する際には、次のような措置をとることができます。

-静電保護ダイオードや帯電防止抵抗などの帯電防止保護素子を使用する。

-入力/出力インタフェースにTVSダイオードなどのサージ保護デバイスを追加し、過電圧衝撃を抑制します。

2.電池等化制御ユニット：静電気防止とサージ防止のために、等化制御ユニットはその制御回路とスイッチング素子を保護する必要がある。以下に、いくつかの保護スキームの例を示します。

・制御信号線路上の帯電防止ダイオードまたは抵抗を用いて静電放電を制限する。

−スイッチング素子の場合、逆電圧衝撃を抑制するためにサージ保護ダイオードを使用することができる。

3.充放電制御ユニット：充放電制御ユニットは通常、高い耐干渉性と耐サージ能力を備える必要がある。以下に、いくつかの保護スキームの例を示します。

・高周波ノイズやサージ電圧を抑制するために、入出力電源ラインにフィルタコンデンサとフィルタインダクタを使用する。

-電源ライン上のサージ保護デバイスを使用して、過電圧とサージ電流を制限します。

4.温度管理ユニット：温度管理ユニットは温度センサと制御回路を保護して、その正確性と信頼性を確保する必要がある。以下に、いくつかの保護スキームの例を示します。

−温度センサ入力ライン上の帯電防止ダイオードまたは抵抗を用いて静電放電を抑制する。

・制御回路の場合、過温度保護デバイスを使用して温度を監視し、電源をオフにしたりアラームを発したりするなど、対応する保護措置をトリガすることができます。

5.故障診断と安全保護ユニット：故障診断と安全保護ユニットはその回路とインタフェースを保護して、システムの安全と信頼性を確保する必要がある。以下に、いくつかの保護スキームの例を示します。

・過電圧衝撃を制限するために入力／出力インタフェースにサージ保護デバイスを使用する。

−故障診断回路の場合、過電流保護装置または過電圧保護装置を用いて異常を検出し、対応する保護をトリガすることができる。

充放電制御ユニット（Charge/Discharge Control Unit）：安全な範囲での充放電動作を確保するために、バッテリの充放電プロセスを制御する責任がある。バッテリ監視ユニットが提供する情報に基づいて、充電と放電電流、電圧を制御し、必要に応じて充電と放電戦略を調整します。

温度管理ユニット（Temperature Management Unit）：電池パックの温度を監視し、温度変化に応じて対応措置をとる。ファン、ヒータ、または冷却システムを制御して、バッテリパックの温度を安全な範囲内に維持することができます。

故障診断と安全保護ユニット（Fault Diagnosis and Safety Protection Unit）：電池パックの故障状況を検出し、相応の安全保護措置を取る。それは電池パックの過電圧、不足電圧、過電流、過温度などの異常状況を監視し、回路を切断したり警報をトリガしたりすることで電池とシステムの安全を保護することができる。

通信インタフェースユニット（Communication Interface Unit）：車両制御システムやエネルギー管理システムとのデータ交換や指令伝送など、外部システムと通信するために使用されます。CANバス、LINバス、シリアル通信インタフェースなど、さまざまな通信プロトコルをサポートできます。

バッテリ管理システムの各ユニットの静電気防止とサージ防止の要件は異なります。一般的な要件と設計回路保護スキームの例を次に示します。