家庭エネルギー貯蔵システムの一般的な故障は何ですか
フロントラインの修理技術者として、家庭用エネルギー貯蔵システムの故障については十分な知識があります。これらのシステムはバッテリーに大きく依存しており、その故障はパフォーマンスと安全性に直接影響します。
1. バッテリーの故障
バッテリーの劣化は頻繁に起こる問題で、容量の減少、内部抵抗の上昇、充放電効率の低下といった形で現れます。理想的には、家庭用リチウムイオンバッテリーは3000〜5000回のサイクルが可能です。しかし、実際の使用状況（環境や使用習慣による）では寿命が30%〜50%短くなります。原因には長期的な過充電/過放電、高温での動作、高電流サイクルの頻繁な発生、自然な化学的劣化などが含まれます。例えば、80%以上の深さまで放電したり、年間40℃以上で動作させると、容量が5%〜10%減少します。
過充電/過放電もよく発生します。過充電は内部圧力の上昇、電解液の分解、熱暴走（爆発を含む）のリスクがあります。過放電は電圧が安全なレベル以下に下がり、取り返しのつかない損傷を引き起こします。一般的にブランドのBMSはSOCを20%〜80%に設定しており、ユーザーの誤操作やBMSの欠陥により15%〜20%の故障が発生します。
ショートサーキット（内部/外部）は非常に危険です。製造上の欠陥、損傷、または過熱による内部ショートは大量のエネルギーを放出し、火災や爆発を引き起こします。配線エラー、接触不良による外部ショートは電流が急激に上昇し、部品を損傷します。7%〜12%の貯蔵事故がショートサーキットに関連しており、多くの場合30分以内に発生します。
2. 電気系統の故障
電圧異常（電気系の故障の35%〜40%）は入力/出力の問題に分けられます。入力問題（電力網の変動、高電力デバイス、インバータの故障）はバッテリーの充電を妨げます。出力問題（バッテリーの状態、BMSのエラー、コンバータの故障）は不安定な放電を引き起こします。例えば、同時に高電力を使用すると、電力網の電圧が190V以下に下がり、保護機能が作動して充電が停止します。
ヒューズとブレーカーも故障します。ヒューズ（例：gBatタイプ、2〜5000A定格）は過電流から保護しますが、定期的な交換が必要です。ブレーカー（例：ABB BLK222）は機械的なエネルギー貯蔵によりシステムレベルの保護を提供します。これらは共同で機能します：ヒューズは小さな過負荷に対処し、ブレーカーは大きなショートに対処します。
開閉器の故障には詰まり、接触不良、制御問題が含まれます。接触問題（スイッチ故障の25%）は酸化、炭素の蓄積、摩耗から生じ、特に湿度が高い環境では過熱を引き起こします。機械的な故障（例：あるブランドのシステムのばねの疲労）は適切な切り替えを防ぎ、停電のリスクがあります。
3. 熱管理の故障
熱管理の問題（過熱、低温、温度不均一）は安全性を脅かします。リチウムイオンバッテリーは15〜25℃で最適に動作し、35℃以上になると寿命が急激に短くなり、熱暴走のリスクが高まります。10℃の温度上昇は容量の減衰を2倍にします。夏の暑さでバッテリーの温度が45℃を超えると、BMSは出力を制限しますが、長期的な高温は依然としてバッテリーを老化させます。
低温度は効率を損ないます：リチウムイオンバッテリーの内部抵抗が増加し、放電容量が減少します（例：リン酸鉄リチウムバッテリーは0℃で20%〜30%の容量を失う）。加熱システム（抵抗式/ヒートポンプ）はこの問題を軽減しますが、故障や不適切な制御は温度調節を妨げます。
温度の不均一性（バッテリーセル間の温度差ΔT > 5℃）は不均一な劣化を引き起こします。通風不足（例：あるブランドのシステム）は8〜10℃の温度差を作り出し、一部のセルが早期に故障する可能性があります。
4. 通信の故障
スマートシステムは通信障害に直面します：モジュールのエラー、干渉、プロトコルの不一致。ケーブルの故障（45%〜50%の場合）（損傷、緩んだ/酸化したコネクタ）はBMS-バッテリー間の通信を遮断します（例：Huaweiの3013アラームはDCDC-モジュールの配線問題から発生）。電磁干渉（Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz信号からの）は密集した環境でビットエラー率を5〜10倍に増大させます。システムの移設やシールドケーブルの使用で解決できます。プロトコルの不一致（例：異なるボーレート9600bps vs. 19200bps）は故障を引き起こします（例：Huaweiの2068-1/3012アラームはバージョン/ボーレートの問題から発生）、操作を停止します。
要するに、これらの故障—バッテリーの劣化から通信バグまで—は注意が必要です。根本的な原因（環境、使用、設計）を理解することがトラブルシューティングの鍵であり、システムが安全かつ効率的に動作するための保障となります。
