(1) 데이터 수집
배터리 안전을 보장하기 위해 시스템은 충전 및 방전 과정에서 각 셀의 단자 전압 및 온도, 충방전 전류, 총 배터리 팩 전압을 실시간으로 수집합니다. 이는 과충전이나 과방전을 방지합니다. 여기에는 셀 온도와 전원 회로 온도에 대한 데이터 수집이 포함됩니다. 셀 온도는 일반적으로 와이어형 NTC 서미스터를 사용하여 측정되는 반면, 전원 터미널은 일반적으로 표면 실장형 NTC 저항기를 사용합니다.
배터리 안전을 보장하기 위해 시스템은 충전 및 방전 과정에서 각 셀의 단자 전압 및 온도, 충방전 전류, 총 배터리 팩 전압을 실시간으로 수집합니다. 이는 과충전이나 과방전을 방지합니다. 여기에는 셀 온도와 전원 회로 온도에 대한 데이터 수집이 포함됩니다. 셀 온도는 일반적으로 와이어형 NTC 서미스터를 사용하여 측정되는 반면, 전원 터미널은 일반적으로 표면 실장형 NTC 저항기를 사용합니다.
(2) SOX 알고리즘 추정
여기에는 SOC, SOE, SOP가 포함됩니다. 남은 배터리 용량인 충전 상태(SOC)를 정확하게 추정하면 SOC가 합리적인 범위 내에 유지됩니다. 이를 통해 과충전이나 과방전으로 인한 손상을 방지하고, 잔여 에너지나 충전 상태를 실시간으로 예측할 수 있습니다.
여기에는 SOC, SOE, SOP가 포함됩니다. 남은 배터리 용량인 충전 상태(SOC)를 정확하게 추정하면 SOC가 합리적인 범위 내에 유지됩니다. 이를 통해 과충전이나 과방전으로 인한 손상을 방지하고, 잔여 에너지나 충전 상태를 실시간으로 예측할 수 있습니다.
- SOC 추정 방법:
- 기존: 암페어시 통합 방식, 개방 회로 전압(OCV) 방식.
- 모델 기반: 칼만 필터링, 입자 필터링 알고리즘.
- 신경망: 신경망 알고리즘.
- SOP(State of Power) 알고리즘: 배터리의 SOC 및 온도를 기반으로 테이블을 조회하여 최대 연속 및 순간 충전/방전 전력을 결정합니다. 세포의 탈분극 속도는 최대 전력 사용 빈도를 나타냅니다. SEI 필름 표면의 리튬 이온 축적 속도가 양극의 흡수 속도를 초과하면 전압 강하가 발생하여 최대 전력을 유지할 수 없게 됩니다. 따라서 SOP 계산의 과제는 피크 전력과 연속 전력 사이의 전환에 있습니다.
- SOH(상태 상태) 알고리즘: OCV-SOC 곡선을 기반으로 두 개의 정확한 SOC 값을 결정하고, 이 두 SOC 지점 사이의 누적 충전 또는 방전(암페어-시 통합)을 계산하여 배터리 용량을 도출한 후 SOH를 계산합니다.
(3) 안전진단
- 과전류 보호: 충전 및 방전 과전류 보호 기능이 포함됩니다. 일반적으로 기능 안전을 위해 두 가지 보호 수준이 구현됩니다. 수준 1은 소프트웨어 기반이고 수준 2는 하드웨어 기반입니다.
- 과전압 보호: 충전 중에 발생하며 레벨 1과 레벨 2 과전압 보호로 구분됩니다.
- 저전압 보호: 방전 중에 발생하며 레벨 1과 레벨 2 저전압 보호로 구분됩니다.
- 온도 보호: 고온 보호(충전/방전) 및 저온 보호(충전/방전)가 포함됩니다.
- 단락 보호: 단락 보호 전류 및 단락 보호 시간이 포함됩니다.
(4) 에너지 관리
배터리 에너지 저장 시스템은 일반적으로 수백 또는 수천 개의 셀로 구성되며 각 셀은 용량과 내부 저항이 약간 다릅니다. 작동 시간이 증가함에 따라 각 셀이 다른 속도로 저하되면서 이러한 차이가 커집니다. 셀 전압의 균형이 맞지 않으면 배터리 팩은 빠르게 사용할 수 없는 상태에 도달합니다. 배터리 밸런싱(균등화 충전)은 팩의 모든 셀을 균일하고 일관된 상태로 만드는 데 사용됩니다.
배터리 에너지 저장 시스템은 일반적으로 수백 또는 수천 개의 셀로 구성되며 각 셀은 용량과 내부 저항이 약간 다릅니다. 작동 시간이 증가함에 따라 각 셀이 다른 속도로 저하되면서 이러한 차이가 커집니다. 셀 전압의 균형이 맞지 않으면 배터리 팩은 빠르게 사용할 수 없는 상태에 도달합니다. 배터리 밸런싱(균등화 충전)은 팩의 모든 셀을 균일하고 일관된 상태로 만드는 데 사용됩니다.
(5) 정보관리
BMS는 순수 하드웨어 기반의 보호보드와 소프트웨어와 하드웨어를 결합한 보호보드로 분류됩니다.
BMS는 순수 하드웨어 기반의 보호보드와 소프트웨어와 하드웨어를 결합한 보호보드로 분류됩니다.
- 순수 하드웨어 BMS: 고정된 보호 매개변수 세트로 작동하여 MCU 개입 없이 획득한 전압, 전류 및 온도 상태를 기반으로 보호 및 복구를 제공합니다.
- 소프트웨어 + 하드웨어: MCU는 실시간 정보 수집을 지원하고 CAN 또는 RS485와 같은 통신 프로토콜을 통해 외부와 상호 작용하여 BMS 보호 보드에서 실시간 데이터를 업로드합니다.