リチウムイオン電池におけるBMU,CMUとは?

リチウムイオン電池におけるBMU,CMUとは?

 

近年では原発の問題やより環境問題への意識の高まりや電力自由化などから、節電などの電力に関係する情報を頻繁に耳にするようになりました。

 

たとえば、電力関連の製品としては、いま産業用・家庭用などの蓄電システムなどが注目されています。蓄電システムとしての電池には、作動電圧が高く、かつエネルギー密度が高いリチウムイオン電池が採用されています。

 

ただ、リチウムイオン電池は他の二次電池と比較して安全性が低いことから、システムといったソフトウェアを使用して、熱暴走に至らないように制御することが基本です。

 

この蓄電システムにおける保護回路として、「BMU」「CMU」というものがありますが、あなたはこれらの用語を知っていますか?

 

ここでは、「BMU」「CMU」に関する以下の内容について解説していきます。

 

・BMU・CMUとは?

 

 

というテーマで解説していきます。

 

 

BMU・CMUとは?

リチウムイオン電池関連の用語としてのBMUとはBattery Management Unit (バッテリーマネージメントユニット)の略です。

 

BMUは、「蓄電システムにおいて各リチウムイオン電池が異常状態にならないか」を管理し、異常時には別に搭載されているヒューズを溶断させるなどの指令をだし、熱暴走を防ぐためのシステムといえます。

 

基本的には電池モジュール組電池)における各セル(単電池)を各々制御するものをBMUとよびます。メーカーによっては、BMS(Battery Management System)とよぶときもあります。

 

BMUは各電池に搭載されている場合と、電池の外部にあり、モジュールの一部品として使用されている場合があります。

 

以下のようなイメージです。

 

 

 

一方で、単電池ごとに制御する保護システムのことをCMU(Cell Management Unit)と区別するときもあります。このCMUごとの情報を制御し、モジュール(バッテリー)全体としての異常状態を監視、異常の対応をする装置をBMUとするケースもあります。

 

以下のようなイメージです。

 

 

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 BMU・CMUの役割は? どのように電圧・温度を検知するのか?

以下で組電池におけるBMUやCMUで何を測定、監視していくのかを解説していきます。

 

基本的に、測定する項目としては、「温度」「電圧」です。モジュールにしたときの、各々のセルの温度や電圧を計測しています。

 

温度の計測としては、電池の端子部であったり、電池同士を直列接続並列接続でつなぐバスバーの部分に、サーミスタと呼ばれる部材を固定し、測定します。

 

測定した情報をBMUで監視し、一定の温度をこしたときに、異常状態であると判断し、電流の回路など異常になるもとを遮断するメカニズムで動きます。

 

一方で、電圧の測定は、温度評価と同様にセルの端子部やバスバーなどの金属部材に電圧検知線をとりつけることが基本です。

 

例えば、電池を充電状態で電圧がある一定値を越したとすると過充電となるおそれがあります。ここで閾値をこすと異常とみなし、充電されないように電流値を調整され、電圧の上昇を抑える機能を持ちます。

 

他にも直列接続で構成されるモジュールにおいて、過充電とはいかないまでも、一つの電池の電圧が回りよりも高くなったとします。この状態で充電を継続すると本当に過充電状態になり、破裂・発火につながるリスクがあります。

 

ここで、BMUによって各セルの電圧(つまりSOC)が同程度になるように調整することもあります。この機能をバランサーとよび、各セルのSOCを合わせることを「セルバランスを保つ」と表現します。

 

バランスを保ちつつ充電する方法であるセルバランス充電と呼ばれる機能を設けている蓄電システムもあります。

 

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