2025 年 4 月 25 日午前 2 時、華東地方にあるある 100MW.h のエネルギー貯蔵発電所の值班室で、居眠りをしていた王当直員が突然の BMS システムの警報で驚いて目を覚ました。彼がぼんやりした目をこすって大画面を見ると、某クラスターの電池パックの電圧異常変動が他の電池クラスターより明らかに大きかった。もし誤判定した場合、発電所全体を停止して点検すると数十万元の損失が発生し、もし見逃した場合は更なる熱暴走のリスクに直面することになる。この時、眠気が一気に消えた王さんは急いで携帯電話を取り出し、VN2A センサーの 10kHz 採取波形をリモートで呼び出し、数分後に異常な電池クラスターを特定し、適切な措置を講じた後、システムは正常運行に復帰した。なぜ VN2A だけがこの生死を分ける瞬間に対応できたのだろうか？
太陽光エネルギー貯蔵発電所において、電池寿命に影響を与える主な要因は以下のとおりです。
過充電または過放電：深度放電は電池に大きな負荷をかけ、頻繁な深度充放電サイクルは電池の寿命を短くする。高充放電レートは電池内部により多くの熱を発生させ、電池構造に損傷を与える可能性があり、寿命に影響を及ぼす。
温度：温度が過高または過低になると、電池の性能と寿命に影響を及ぼす。高温は電解液の分解、電極材料の劣化を加速させ、電池の老化を促進するだけでなく、熱暴走のリスクを引き起こす可能性もある。高温はまた電池の自己放電を悪化させ、長期的な高温は電池の深度放電を引き起こす。低温は電池の性能低下と構造損傷を招き、電池の効率と容量を低下させる。
電池管理の不備：例えば高調波問題。PCS のスイッチ周波数が 10kHz を超えると、従来のデバイスの遅延は 100µs を超え、誤報率が急激に上昇し、点検の遅延を引き起こす。
芯森電子 VN2A の対応措置：
クローズドループホール＋補償技術：この技術の組み合わせにより、電流と電圧の測定がより正確かつ信頼性の高いものになる。太陽電池システムにおいて、電圧センサーはリアルタイムで異なる温度下での電池の電圧変化を監視し、温度データと組み合わせて高精度な制御を実現し、過充電や過放電を防止することで、電池状態を最適化し、寿命を延ばし、システムの安定性を向上させる。
-40～85℃全温度範囲でのドリフト＜0.1mA：各種温度条件下でも高精度と安定性を維持することができ、西北の砂漠の昼夜の大きな温度差であれ、東南沿海の高温多湿であれ、測定された電圧データは高い精度を保持し、システムに正確なデータを提供し、システム効率を向上させるとともに電池寿命を延ばす。
25µs の追跡遅延：高速応答を実現し、エネルギーの収集と貯蔵を最適化する。電圧センサーと BMS が連携してクローズドループ制御を実現し、リアルタイムのフィードバックを通じて充放電パラメータを調整し、電池の状態変化に適応する。この低遅延特性はシステムの安定性と効率を向上させるのに役立つ。
応用事例：
事例 1：55W の電力鉄塔と港湾・水運の太陽光監視システム
問題点：従来の方案では、ダイオードによるエネルギー損失が発生し、55W の太陽電池パネルの実測最大出力はわずか 36W で、ダイオードの損失は 1.4W に達する。これにより電池に負担がかかり、連続した曇雨天気では電池の過放電を引き起こし、電池の老化を加速させる。
改良：VN2A 25 P00 をリレー（またはその他の遮断回路）と組み合わせて使用する。入力電圧が MPPT 設定電圧値を下回ったことを検出すると、自動的に回路を遮断して電池コンポーネントを保護し、無効なエネルギー消費を削減する。両デバイスの総消費電流はわずか 30mA で、15 日間の曇雨天気でも持続可能で、電池寿命を効果的に延ばす。
事例 2：広東省陽江市の某昇圧ステーション
問題点：充電過程で発生する 2kV の尖頭電圧により、元の方案で採用されていた分圧抵抗＋絶縁オペアンプ機器が頻繁に損傷し、半年間で複数セットの機器が焼損した。
改良：VN2A 電圧センサーに交換し、直接高圧母線に接続。4.1kV の耐圧と UL94-V0 級の外殻難燃性により、2 年間安全に運行されている。同時に、電池の循環寿命が 4000 回から 5500 回に向上し、システムの安定性と経済性が大幅に向上した。
事例 3：西藏の光蓄エネルギープロジェクト
問題説明：西藏の光蓄エネルギープロジェクトにおいて、夜間の温度が - 30℃まで低下すると、従来のセンサーは零点ドリフトにより電池の充電状態（SOC）の変動が 15% に達し、これにより統制センターは「虚電」現象と誤判定し、システムの安定性と経済性に影響を及ぼしていた。
解決策：VN2A 電圧センサーに交換し、その優れた低温ドリフト特性により SOC 測定誤差が 2% 以下に低減された。この改良により測定の正確性が向上し、システムの信頼性と効率が高まっただけでなく、ディーゼル発電機の起動停止回数も減少し、統計によると、毎年数十万元の燃料費を節約できるようになった。
おわりに
電圧センサーを効果的に利用することで、電池電圧の精密な監視を実現し、クローズドループ制御と BMS との連携により充放電パラメータをリアルタイムで調整し、電池の使用戦略を最適化することができる。同時に、データ分析を活用した予防保全を行い、温度補償技術を採用することで、各種環境条件下での測定信頼性を確保し、それにより電池寿命を延ばし、システム効率を向上させることができる。