直流屏は整流モジュールを通じて交流を安定した直流に変換し、変電所、発電所、IDC データセンターなどの場所の機器に直流電源を供給します。交流電源が遮断された後も、その蓄電池は機器に継続的に電力を供給し、機器の正常な運行を保護します。直流屏の蓄電池は一般的に複数の電池組を並列に使用しますが、使用過程で電池組間に短絡が発生したり、容量の差が過大になったりすると、容易に相互の「逆流」電流が発生し、母線の過熱、ヒューズの溶断、さらには機器の損傷を引き起こす可能性があります。では、どのようにこの現象を防止するのでしょうか？電池組間に限流保護を設けるだけです。本稿では、電流センサーを通じて直流屏の電池組間に限流保護を実現する実行可能な技術的経路について探討します。

1. 直流屏の並列電池の潜在的な問題と間限流保護の必要性

電池の並列動作モードでは、総電圧は単一の電池の電圧と同じで、総電流は各電池の電流の合計です。例えば、4 節の 12Ah、12V の電池を並列に接続すると、総容量は 48Ah になり、総電圧は依然として 12V です。電池を並列に接続した後、長期間の使用過程で、電圧差が存在したり、某一組の内部で短絡が発生したり、電池組の老化により抵抗の差が過大になったり、人為的な誤操作により短絡 / 短絡接続が発生したりする場合、高電圧の電池から低電圧の電池へ電流が急速に流れたり、健康な電池組が故障した支路へ急速に充電または放電したりする可能性があります。瞬間的な電流は定格値をはるかに超える場合があり、効果的な電流検出がないと、瞬間的に深刻な損傷を引き起こす可能性があります。そのため、電池組間には限流保護が必要であり、過電流が発生した瞬間に、第一時間で故障支路を切断する必要があります。

2. 電流センサーとその他の方案の長所と短所

電流センサー方案：

ここでは芯森電子のホール効果に基づく開ループ電流センサーである AS1V シリーズを例に挙げます。このセンサーは直流、交流及びパルス電流の絶縁測定を行うことができます。以下のような特徴があります：
 

• 電気的絶縁の安全性：原辺と副辺の間の交流耐圧が比較的高く 3.6kV あり、制御システムと高電圧側の電気的絶縁を効果的に保障します。同時に、EN50178、IEC 61010-1 などの電気安全基準を満たしています。
• 迅速な応答：応答時間は 5μs で、電池組の過電流の初期段階でタイムリーに関連信号を出力し、保護動作のために十分な時間を確保することができます。
• 広い量程と高精度：50A から 800A までの複数の定格モデル（AS1V 50 H00、AS1V 100 H00、AS1V 200 H00、AS1V 300 H00、AS1V 400 H00、AS1V 500 H00、AS1V 600 H00、AS1V 700 H00、AS1V 800 H00）を提供し、異なる容量の直流屏のニーズをカバーすることができます。IPN での精度は ±1% に達し、-40℃から 105℃の動作温度範囲での温漂係数は ±0.5% 以内に制御されています。
• 取り付けの柔軟性：母線の貫通孔設計により、直流屏の母線を直接貫通させて測定することが容易で、挿入損失がありません。
• 構造が簡単で、フィードバック回路がなく、設計が柔軟です。
• AS1V シリーズは 100% 国产化されており、国产代替のコストが比較的低いです。

もちろん、短所も存在します。測定精度は閉ループ電流センサーより低く、温度や外部磁場の干渉を受けて精度に影響が生じる場合、補償を行う必要があります。ここでの直流屏への応用は問題がないです。

その他の方案：

• ヒューズ方案はコストが非常に低いですが、致命的な欠点は遅延性があり、短絡や突発的な大電流に迅速に応答できず、回路を即座に切断することができません。
• ヒューズ方案：溶断後は自動的に復帰することができず、継続的に使用することができず、人手による交換が必要であり、部品コストと維持管理コストが増加します。
• 機械式遮断器の応答には遅延があり、通常 10-20 ミリ秒が必要です。
• 分流器方案の精度にはボトルネックが存在します：初期抵抗値の偏差は 1% または 5% で、温度係数（TCR）が大きく、温漂が大きいです。

3. 電流センサーの直流屏の並列電池組における限流保護応用

取り付け位置：各組の電池の正极または负极の母線に電流センサーを取り付け（構造回路図は以下）、流入または流出する電流をリアルタイムで検出します。AS1V が出力する模擬電圧は直接制御ユニットまたは継電保護モジュールに接入することができます。正常運行時には、電流信号は安定して保持されます；一旦瞬間的な過電流が検出されると、制御ロジックは即座に切断または限流動作を実行します。

取り付け注意事項：

• 量程の選択：定格電流は正常な最大動作電流の 1.2~1.5 倍を取ることを推奨します。
• 母線とセンサーの貫通孔をできるだけ密着させることで、動的応答特性を向上させるのに役立ちます。

• センサーの信号線と強い干渉の電源線を並行に配線することをできるだけ避け、測定の安定性を高めます。
• 高温または高湿環境では、放熱と絶縁措置を強化し、性能の低下を防止する必要があります。

結語

上記の方案分析を通じて、直流屏の並列電池組の限流保護において、迅速かつ正確な電流検出が鍵となります。電流センサーはマイクロ秒級の応答速度、高精度で低い温漂、広い量程の適応能力、高い絶縁性と挿入損失がないなどの特性を持っており、直流屏の並列電池組の故障防護の「センチネル」と言えるです。