BMSとは？主な機能や蓄電池に欠かせない重要な役割を解説

BMS（バッテリーマネージメントシステム）とは、リチウムイオン電池などの繰り返し充電・放電が可能な蓄電池（二次電池）を安全・効率的に利用するための制御装置です。

蓄電池は、再生可能エネルギーの効率的な利用やEV（電気自動車）の車載用バッテリーなどで使われ、2050年のカーボンニュートラル実現に向けた重要な技術のひとつです。

蓄電池にはナトリウム硫黄電池（NAS電池）、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池など、いくつかの種類がありますが、現在主流の液体リチウムイオン電池は、過充電や過放電による発火・感電のリスクがあります。

BMSによる監視・制御は、リチウムイオン電池のリスクを回避するために欠かせません。今後は、貯蔵力重視の全固体電池などの次世代蓄電池が主流になると予想されており、より効率的に蓄電池を利用するためのBMSの開発が不可欠です。

▶関連記事：二次電池とは？種類・特徴・用途や一次電池との違い、メリットを解説

BMSには、蓄電池を安全・効率的に利用するための様々な機能が備わっています。BMSの主な機能は以下のとおりです。

以下では、上記の機能によりBMSが蓄電池に与える影響を紹介します。
 

BMSは、過充電防止機能や過放電防止機能によって、蓄電池の劣化を防ぐことが可能です。また、バランス機能によって一部のセルに電圧が偏ることを防ぎ、充電サイクルを管理し、最適な状態を維持することで、早期劣化を招く懸念を防ぎます。
 

BMSに備わっている過充電防止、過放電防止機能によって、熱暴走や蓄電池の損傷を防ぐことが可能です。加えて、BMSには蓄電池の電圧と温度を監視する機能や、セルの電流が一定の数値を超えた場合に自動的に遮断する機能が備わっており、安全面の潜在的な問題に対応できます。
 

蓄電池内のセルは、時間とともに充電レベルのバランスが崩れますが、BMSに備わる複数の機能により常に監視・制御されるため、最適な状態で運用できます。

さらに、蓄電池の損傷や劣化を防ぐことが可能なため、結果として、メンテナンスや交換にかかるコストの削減につながります。

BMSは、蓄電池内のセルの過電流・過放電・電圧・温度などを監視・制御し、駆動時間の最大化や効率的な動作を可能にします。BMSによって蓄電池を常に最適な状態に保つことが可能になるため、パフォーマンスの向上が期待できます。

カーボンニュートラル実現に向けては、太陽光発電や水力発電などの再生可能エネルギーを利用した電力供給が不可欠ですが、需給を安定化し、余剰電力を有効に活用するには蓄電池が必要です。

蓄電池は容量や残量にばらつきがありますが、BMSによって電気の貯蔵・放出を管理できます。使用量以上に発電した分を蓄電池に効率的に蓄え、必要な時に放出できるため、再生可能エネルギーシステムと蓄電池の統合にはBMSが不可欠です。

蓄電池のなかでも主流となるのはリチウムイオン電池です。

リチウムイオン電池には、エネルギー密度が高い、寿命が長い、電圧が高いなどの特徴があります。スマートフォンやノートパソコンなどの身近な製品から成長産業である電気自動車や定置用蓄電システムまで、幅広く活用されています。

リチウムイオン電池を安全かつ効率的に活用するにはBMSが重要な役割を担っており、リチウムイオン電池を内蔵する製品の開発にはBMSの開発が不可欠です。

以下では、リチウムイオン電池にBMSが必要な理由を紹介します。

▶関連記事：リチウムイオン電池の種類は？材料・形状の特徴と安全性・用途を解説

リチウムイオン電池には電解液が使用されており、充電と放電の際に電解液を通って正極と負極の間をリチウムイオンが移動する仕組みです。

電解液はリチウムイオン電池に不可欠なものですが、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの引火性有機溶媒が使用され、様々な割合で混ぜあわせて用いられています。

この引火性有機溶媒の混合物は、消防法上の危険物に該当する高い引火性を持っており、過充電・過放電が生じると発火のリスクがあります。加えて、リチウムイオン電池が高温になることで製品が損傷し、感電するリスクも考えられます。

リチウムイオン電池は蓄電池のなかでも性能が高く、今後も様々な製品への活用が期待されますが、このような潜在的なリスクを考慮しなければ重大な事故につながりかねません。

BMSには、リチウムイオン電池の過充電・過放電を監視する機能があり、重大な事故が生じる前に防止する役割があります。そのため、リチウムイオン電池製品の安全性を高めるためには、高性能のBMSの開発が不可欠です。

リチウムイオン電池は、他の蓄電池に比べて寿命が長く性能も高いですが、劣化速度は温度や充電・放電のサイクルなどが大きく影響します。

例えば、リチウムイオン電池の劣化速度は温度が高くなるほど速くなり、充電率が極端に高い場合や低い場合は劣化が進みやすい傾向です。リチウムイオン電池の劣化が進めばその分寿命が短くなり、性能も低下します。

BMSには、リチウムイオン電池内の残存エネルギーを最適に利用し、負荷をかけないように調整する機能があるため、リチウムイオン電池製品の開発には、使用環境にあわせたBMSの開発が必要です。

2050年カーボンニュートラル実現に向けて、蓄電池市場は拡大する可能性が高いです。

経済産業省によると、蓄電池の世界市場は2030年に約40兆円（定置用：約7兆円、車載用：約33兆円）、2050年には約100兆円（定置用：約47兆円、車載用：約53兆円）になると予測されています※。

市場規模は20年間で2.5倍に膨れ上がり、特に再生可能エネルギーを蓄えるための定置用蓄電システムは、5倍以上の成長が見込まれる状況です。

また、2050年カーボンニュートラルに向けて策定された「グリーン成長戦略を踏まえた第6次エネルギー基本計画」でも、蓄電池が自動車の電動化や再生可能エネルギーの普及に必要な新しいエネルギー基盤として重要な位置付けとされています。

蓄電池の需要拡大にはBMSの技術の発展が不可欠なため、BMSの分野は今後も大きな成長が期待できるでしょう。

※出典：経済産業省「参考資料（蓄電池）」

2050年カーボンニュートラル実現に向け、再生可能エネルギーとEVの普及にはバッテリー技術がカギを握ります。

バッテリー技術の情報がほしい方や導入を検討している方は、ぜひ「BATTERY JAPAN（バッテリージャパン） 二次電池展」へご参加ください。

「BATTERY JAPAN 二次電池展」は、二次電池の研究開発、製造に必要な技術、部品・材料、装置が出展する電池分野世界最大級の展示会であり、以下のように様々な製品が出展対象です。

• 部品・材料：正極材、負極材、電解液、固体電解質など
  
• 材料開発支援：マテリアルズ・インフォマティクス、データ解析サービスなど
  
• バッテリーマネジメントシステム：バッテリーマネジメントIC、変圧器・遮断機など
  
• 二次電池・キャパシタ：リチウムイオン二次電池、全固体リチウム電池、ニッケル水素電池など

世界各国から専門家が来場し、face to faceで二次電池ビジネスを加速させる重要なプラットフォームとなっています。ご来場いただくと、製品の説明を聞きながら最新の技術に触れることが可能です。

また、BATTERY JAPAN 二次電池展では、展示会への出展も受け付けています。自社製品アピールの場や商談の場としてもご活用いただけます。

来場、出展ともにメリットがあるので、ぜひご検討ください。

■BATTERY JAPAN 二次電池展
詳細はこちら

BMSは、リチウムイオン電池などの蓄電池を「安全に」かつ「長く」利用するために欠かせない技術です。

2050年のカーボンニュートラル実現に向けて、蓄電池やBMSなどの蓄電システム関連技術の分野は需要拡大が見込まれ、新しいビジネスチャンスが生まれる可能性があります。

多くの人や情報が集まる大規模展示会は、業界の動向や技術などの最新情報を得るチャンスのため、参加を検討してはいかがでしょうか。

二次電池の研究開発、製造に必要な技術と情報が集まるBATTERY JAPAN へ、ぜひご参加ください。

さらに詳しい情報を知りたい方へ
資料請求はこちら

※「BATTERY JAPAN 二次電池展」は、「SMART ENERGY WEEK -スマートエネルギーWeek-」の構成展です。