배터리 관리 시스템 (BMS) 은 배터리 팩을 모니터링, 관리 및 보호하도록 설계된 전자 시스템이다. 셀 밸런싱은 BMS의 주요 기능 중 하나입니다.배터리 수명을 늘리는 데 중요한 역할을 합니다.아래는 상세한 소개입니다:

세포 불균형 에 대한 이해

여러 개의 셀로 구성된 배터리 팩에서, 셀 임피던스, 온도, 자기 방출 특성의 차이,그리고 다른 요인은 전지 간의 전압과 충전 상태 (SOC) 의 변동으로 이어질 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이것은 세포 불균형을 초래합니다. 예를 들어, 충전 중에 일부 세포는 완전히 충전 될 수 있으며 다른 세포는 충전 상태가 떨어질 수 있습니다.어떤 셀은 과부하가 될 수 있고 다른 셀은 여전히 잔류 전하가 있습니다.세포 불균형은 특정 세포가 과부하 또는 과부하를 경험하여 분해를 가속화하고 배터리 팩의 전체 용량과 수명을 줄일 수 있습니다.

세포 균형 을 잡는 방법 과 원칙

• 패시브 밸런싱이 방법은 일반적으로 과충전된 세포에서 과잉 에너지를 열으로 분산시키기 위해 균형 저항을 사용하여 모든 세포를 통한 전압을 균등화합니다. 그것의 장점은 단순성, 저렴한 비용,그리고 실행의 용이성그러나 균형화 과정에서 에너지를 소비하여 에너지 활용 효율을 감소시킵니다.그것은 주로 충전 중에 적용되며 더 긴 균형 시간으로 인해 빠른 충전 시나리오에 적합하지 않을 수 있습니다.예를 들어, 리?? 이온 배터리 팩의 수동 균형 시스템에서, BMS가 높은 전압을 가진 셀을 감지하면, 그 셀에 연결된 균형 저항을 활성화합니다.전압이 다른 셀과 정렬될 때까지 과도한 전압이 열로 분산되도록 하는 것

• 액티브 밸런싱:이 접근법은 높은 전하를 가진 세포에서 더 적은 전하를 가진 세포 또는 부하로 과도한 에너지를 적극적으로 전송하여 에너지 재배치를 달성합니다.충전 효율성 향상 및 배터리 팩의 전반적인 성능그러나 활성 균형은 변환기, 트랜스포머 및 인덕터와 같은 더 비싸고 복잡한 하드웨어 구성 요소가 필요합니다. 제어 전략 또한 더 복잡합니다. 예를 들어,일부 액티브 밸런싱 시스템, 과충전된 전지의 에너지는 DC-DC 변환기를 통해 과충전된 전지로 전달되며, 전자들 사이의 동적 균형을 가능하게 합니다.

배터리 수명 을 연장 하는 데 있어서 세포 균형 의 역할

세포 균형 외에도 BMS는 과충전/ 과충전 보호, 온도 모니터링 및 열 관리와 같은 다른 기능을 수행합니다.이 기능은 배터리 팩을 포괄적으로 보호하기 위해 시너지 작용을 합니다., 배터리 수명을 더욱 연장하고 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다. 아래는 관련 기능과 그 역할의 요약입니다.

• 개별 세포 의 과부 충전 및 과부 충전 을 방지 함: 각 셀의 전압과 SOC를 실시간으로 모니터링하고 균형 조치를 시행함으로써 BMS는 모든 셀의 전압과 SOC가 합리적인 범위 내에서 유지되도록 보장합니다.이것은 개별 세포가 과충전 또는 깊은 방출을 방지합니다, 과도한 충전 / 배열 조건으로 인한 가속화 용량 저하를 피합니다. 따라서 셀 수명을 연장합니다. 예를 들어 전기 차량에서,BMS는 충전 및 배열 중에 배터리 셀의 과부하 또는 과부하를 방지하기 위해 셀 균형을 사용합니다., 배터리의 사용 수명을 연장
• 배터리 팩의 일관성을 향상:셀 밸런싱은 모든 셀에서 균일한 전압과 SOC 수준을 보장하여 배터리 팩의 일관성을 향상시킵니다.더 일관성 있는 배터리 팩은 충전 및 배열 도중 보다 안정적이고 효율적으로 수행, 내부 스트레스와 불균형 전류 분포를 감소시킵니다. 이것은 세포 내에서 부작용의 가능성을 감소시키고 용량 저하를 느리게하고 배터리 수명을 연장합니다.연구 결과, 효율적 인 세포 균형 은 배터리 팩 수명을 30%~40% 증가 시킬 수 있다
• 배터리 에너지 사용 최적화:셀 밸런싱은 각 셀의 에너지를 완전히 활용하여 배터리 팩의 전체 용량을 극대화합니다.이것은 세포 불균형으로 인한 에너지 낭비를 피하고 배터리 용량의 과소 활용을 방지합니다.결과적으로 배터리 팩은 같은 에너지 수요로 충전 / 방하 주기의 빈도를 줄여 더 효율적으로 작동합니다.배터리 용량 저하가 충전/폐하 주기의 수와 밀접한 관련이 있기 때문에예를 들어, 에너지 저장 시스템에서는 효율적인 셀 밸런싱으로 배터리 팩이 전체 용량에 가깝게 작동하도록 보장합니다.에너지 사용량 향상 및 배터리 수명 연장
• 열피탈의 시작을 늦추는 것:셀 불균형은 충전 및 방출 중에 불균형한 열 발생을 초래할 수 있습니다. 일부 셀은 과도한 온도 상승을 경험할 수 있습니다.배터리 노화를 가속화하고 열이 빠져나가는 위험을 증가시킵니다.셀 밸런싱은 셀 전압과 전류를 동일시함으로써 배터리 팩 내에서 일관된 온도 분포를 유지하는데 도움이 됩니다.지역 과열을 줄이고 열 도출의 가능성을 낮추는이것은 배터리 안전과 수명을 향상시킵니다. 예를 들어 리?? 이온 배터리 팩에서 셀 밸런싱은 열 관리 시스템과 함께 작동하여 셀 온도를 효과적으로 제어합니다.열 방출의 시작을 늦추고 배터리 수명을 연장합니다.
• 과도한 충전/ 과도한 방출 보호: 충전/폐하 주기를 조절하고 과도한 충전이나 심층 배열을 방지함으로써, BMS는 배터리 셀에 과도한 전압과 전류 스트레스를 피합니다.돌이킬 수 없는 전기 화학 반응과 용량 저하를 줄이는이것은 효과적으로 배터리 수명을 연장합니다.
• 온도 모니터링 및 열 관리:BMS는 배터리 온도를 지속적으로 모니터링하고 냉각 메커니즘을 활성화하거나 과열 또는 극도로 낮은 온도를 방지하기 위해 필요한 경우 충전 속도를 조정합니다.이것은 배터리 성능과 수명에 온도 변동의 부정적인 영향을 완화하여 배터리 노화를 지연시킵니다.
• 충전 상태 (SOC) 및 건강 상태 (SOH) 추정: SOC와 SOH를 정확하게 추정하면 사용자가 배터리 상태와 잔류 용량을 이해할 수 있습니다.배터리를 합리적으로 사용할 수 있도록 하고 과도한 충전이나 과도한 방출을 피하는 것한편, 용량 저하의 조기 발견은 배터리 성능과 수명을 보장하는 신속한 유지 보수 및 교체를 촉진합니다.

기술의 지속적인 발전으로, BMS는 더 높은 정확성, 더 큰 지능, 그리고 향상된 효율성을 향해 진화하고 있습니다. 예를 들어,기계 학습 알고리즘을 활용하여 세포 불균형 정도와 같은 실시간 매개 변수에 기초하여 수동 균형 저항 선택을 최적화합니다., 평형 시간, 충전 온도는 평형 효율과 에너지 사용량을 향상시킬 수 있습니다. 이것은 배터리 수명을 더욱 연장합니다.무선 BMS의 개발 (wBMS) 은 시스템 설계를 단순화합니다., 신뢰성을 향상시키고 셀 균형 및 배터리 관리에 더 많은 유연성과 이점을 제공합니다.