배터리 BMS의 하드웨어 설계 문제

배터리 기술의 급속한 발전 시점에서는 배터리 관리 시스템 (BMS) 은 배터리의 안전하고 효율적인 작동을 보장하는 핵심 요소입니다.그리고 하드웨어 설계는 많은 도전을 직면하고 있습니다다음은 BMS 하드웨어 설계의 주요 과제와 산업 트렌드입니다.

1정확성 과제

• BMS는 배터리의 전압, 전류 및 온도 매개 변수를 정확하게 측정하여 배터리의 충전 상태 (SOC) 를 정확하게 추정해야합니다.건강 상태 (SOH) 및 전력 상태 (SOP). 배터리의 화학적 특성은 복잡하며 온도 및 노화와 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 다른 배터리는 다른 충전 및 배열 특성을 가지고 있습니다.예를 들어, 리?? 철포스фат 배터리 (LFP) 는 에너지 밀도가 낮지만 비용이 낮고, 주기가 길고 안정적입니다. 니켈 코발트 망간스 (NMC) 리?? 배터리는 에너지 밀도가 높지만 비용이 높습니다..
• 배터리 전압의 정확한 측정은 배터리의 자기 배열 및 부하 변화와 같은 요인에 의해 영향을받는 주요 과제 중 하나입니다.온도 변화는 또한 배터리의 성능과 측정의 정확성에 크게 영향을 줄 것입니다.예를 들어, 높은 온도는 배터리의 노화를 가속화하고 배터리의 용량과 성능을 감소시킵니다.

2. 보안 과제

• BMS의 핵심 과제 중 하나는 배터리가 안전한 범위 내에서 작동하는지 확인하고 과부하, 과부하, 과류 및 과온과 같은 비정상적인 상황을 방지하는 것입니다. 예를 들어,과충전하면 배터리 안의 화학 반응이 균형을 잃고 가스를 생성하고 배터리 안의 압력을 증가시키고 심지어 팽창과 같은 위험한 상황을 일으킬 수 있습니다.화재 또는 폭발과잉 방류는 배터리 내부의 전극 물질에 돌이킬 수 없는 화학적 변화를 일으킬 수 있으며 배터리의 성능과 수명을 줄일 수 있습니다.
• 배터리의 열 관리 또한 BMS 하드웨어 설계에서 중요한 안전 문제입니다. 리?? 배터리는 일반적으로 연화성 전해질을 사용합니다. 배터리가 구멍을 뚫거나 과충전되면,전해질은 분해되어 열을 방출합니다., 열이 통제를 벗어날 수 있습니다. 열 도출에 도달하지 않더라도 높은 작동 온도는 배터리의 노화를 가속화 할 수 있습니다.

3열관리 과제

• BMS는 배터리의 전압, 전류 및 온도 매개 변수를 정확하게 측정하여 배터리의 충전 상태 (SOC) 를 정확하게 추정해야합니다.건강 상태 (SOH) 및 전력 상태 (SOP). 배터리의 화학적 특성은 복잡하며 온도 및 노화와 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 다른 배터리는 다른 충전 및 배열 특성을 가지고 있습니다.예를 들어, 리?? 철포스фат 배터리 (LFP) 는 에너지 밀도가 낮지만 비용이 낮고, 주기가 길고 안정적입니다.니켈-코발트-만간스 (NMC) 리?? 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있지만 높은 비용을 가지고 있습니다 PDF.
• 배터리 전압의 정확한 측정은 배터리의 자기 배열 및 부하 변화와 같은 요인에 의해 영향을받는 주요 과제 중 하나입니다.온도 변화는 또한 배터리의 성능과 측정의 정확성에 크게 영향을 줄 것입니다.예를 들어, 높은 온도는 배터리의 노화를 가속화하고 배터리의 용량과 성능을 감소시킵니다.

4비용 문제

• BMS 하드웨어 설계는 비용과 성능 사이의 균형을 유지해야합니다. 고성능 BMS는 종종 고급 전자 부품과 복잡한 회로를 사용해야합니다.시스템 비용을 증가시키는예를 들어, 고 정밀 센서 및 아날로그-디지털 변환기의 사용은 측정 정확성을 향상시킬 수 있지만 더 높은 비용을 의미합니다.
• 전기차 및 에너지 저장 시스템과 같은 대규모 배터리 시스템에서는 BMS의 비용이 전체 시스템 비용의 상당 부분을 차지합니다.일부 비용 민감한 응용 프로그램에서 광범위한 사용을 방해 할 수 있습니다.따라서 BMS 기능과 성능을 보장하면서 비용을 줄이는 방법은 하드웨어 설계에 직면한 중요한 과제입니다.

5확장성 과제

• 다양한 배터리 크기와 화학물질 및 구성에 적응할 수 있는 BMS 아키텍처를 설계하는 것은 도전입니다. 배터리 기술의 지속적인 발전으로BMS는 대규모 변경이나 교체 없이 미래 요구에 유연하게 적응할 수 있어야 합니다..
• 예를 들어, 전기차에서 배터리 팩의 용량과 구성은 모델에 따라 다를 수 있습니다.그리고 BMS는 다양한 모델의 요구를 충족시키기 위해 쉽게 확장 및 조정 할 수 있어야합니다.동시에 전기 차량에서 퇴출된 배터리의 2차 사용에 대해서는또한 BMS는 이러한 노후 배터리의 성능과 안전 요구 사항을 충족시키기 위해 좋은 확장성을 갖추어야합니다..

6신뢰성 과제

• BMS 하드웨어는 배터리 시스템의 신뢰성 및 안전성을 보장하기 위해 다양한 운영 조건과 환경에서 안정적으로 작동해야합니다.하드웨어 구성 요소가 전기 자기 간섭과 같은 요인에 의해 고장 나거나 성능이 저하 될 수 있습니다., 진동, 습도
• 예를 들어, 전기 차량에서 BMS는 엔진 및 다른 전자 장치로 인한 전자기 간섭에 노출됩니다.BMS의 정상적인 통신 및 데이터 전송에 영향을 줄 수 있는또한, 배터리 팩은 차량의 운전 중에 진동과 충격에 노출 될 것입니다. 이것은 또한 BMS의 하드웨어 구성 요소에 손상을 줄 수 있습니다.

7인증 준수 과제

• BMS 설계는 자동차 애플리케이션에 대한 ISO 26262 및 고정 배터리에 대한 UL 1973와 같은 다양한 안전 및 성능 표준을 준수해야합니다.이러한 인증 요구 사항을 충족하면 설계 및 개발 복잡성이 증가합니다..
• BMS에 대한 인증 요구 사항은 다른 응용 분야와 지역에 따라 다릅니다. BMS 설계자는 설계의 모든 단계에서 이러한 요구 사항을 완전히 고려해야합니다.부품 선택에서 품질 보장 테스트 및 제조 준비까지 제품 인증과 성공적으로 시장에 출시 될 수 있는지 확인하기 위해.

8의사소통 과제

• 큰 배터리 시스템에서는 모니터링 및 제어 전자 장치가 단일 중앙 BMS 컴퓨터가 아닌 여러 인쇄 회로 보드 구성 요소에 분산됩니다. 따라서중요한 측정 데이터, 안전 데이터와 배터리 상태 데이터는 여러 마이크로 컨트롤러 노드 사이에 지속적으로 동기화되어야 합니다.배터리 셀 전압의 올바른 평가를 방지하고 범위를 벗어난 상태가 발생하면 보호 반응을 유발하는.
• 예를 들어 전기차에서는 BMS와 탑재 충전기, 인버터 등과 같은 다른 시스템 사이의 효율적이고 신뢰할 수 있는 통신이 필요합니다.배터리의 정확한 관리 및 제어통신 장애는 배터리 관리의 불량으로 이어져 차량 성능과 안전에 영향을 줄 수 있습니다.

9미래 동향

• 통합된 사물인터넷 (IoT):BMS를 사물 인터넷과 통합하여 원격 모니터링 및 제어 및 운영 효율성을 향상시킵니다. 실시간 데이터 전송 및 분석을 통해BMS는 배터리 문제가 발생할 수 있는 경우를 미리 파악하고 시스템을 안정적으로 작동하도록 경고할 수 있습니다..
• 솔리드 스테이트 배터리 기술솔리드 스테이트 배터리는 높은 에너지 밀도와 좋은 안전성으로 인해 많은 관심을 끌었지만, 그들의 특성은 BMS에 의해 정확한 관리와 통제를 요구합니다.BMS는 고체전지의 특성을 최적화하여 전자의 장점을 완전히 활용하고 새로운 과제를 해결해야합니다..
• 2차 사용 용도:에너지 저장 시스템과 같은 2차 사용 시나리오에서 퇴역 된 전기 차량 배터리의 사용은 BMS에 더 높은 요구 사항을 요구합니다.자신의 성능과 건강 상태를 정확하게 평가하는, 그리고 안전과 효율성을 보장합니다.