의 개념셀 밸런싱아마도 우리 대부분에게 익숙할 것입니다. 이는 주로 현재 세포의 일관성이 충분하지 않기 때문이며, 균형을 맞추면 이를 개선하는 데 도움이 됩니다. 세상에서 똑같은 잎사귀 두 개를 찾을 수 없듯이, 똑같은 세포 두 개도 찾을 수 없습니다. 따라서 궁극적으로 균형 맞추기는 세포의 단점을 해결하고 보완하는 조치입니다.
어떤 측면에서 세포의 불일치가 나타나는가?
네 가지 주요 측면이 있습니다. SOC(충전 상태), 내부 저항, 자가 방전 전류, 그리고 용량입니다. 그러나 밸런싱만으로는 이 네 가지 불일치를 완전히 해결할 수 없습니다. 밸런싱은 SOC 차이만 보상할 수 있으며, 자가 방전 불일치는 부수적으로 해결합니다. 하지만 내부 저항과 용량의 경우 밸런싱은 아무런 효과가 없습니다.
세포 불일치는 어떻게 발생합니까?
두 가지 주요 원인이 있습니다. 하나는 셀 생산 및 공정으로 인한 불일치이고, 다른 하나는 셀 사용 환경으로 인한 불일치입니다. 생산 불일치는 공정 기술 및 재료와 같은 요인에서 발생하며, 이는 매우 복잡한 문제를 단순화한 것입니다. 환경적 불일치는 PACK 내 각 셀의 위치가 다르기 때문에 이해하기가 더 쉽습니다. 이는 미세한 온도 변화와 같은 환경적 차이로 이어집니다. 시간이 지남에 따라 이러한 차이가 누적되어 셀 불일치가 발생합니다.
밸런싱은 어떻게 작동하나요?
앞서 언급했듯이, 밸런싱은 셀 간 SOC 차이를 없애는 데 사용됩니다. 이상적으로는 각 셀의 SOC를 동일하게 유지하여 모든 셀이 충전 및 방전의 상한 및 하한 전압에 동시에 도달하도록 하여 배터리 팩의 가용 용량을 증가시킵니다. SOC 차이에는 두 가지 경우가 있습니다. 하나는 셀 용량은 같지만 SOC가 다른 경우이고, 다른 하나는 셀 용량과 SOC가 모두 다른 경우입니다.
첫 번째 시나리오(아래 그림의 가장 왼쪽)는 용량은 같지만 SOC가 다른 셀들을 보여줍니다. SOC가 가장 낮은 셀이 방전 한계에 먼저 도달하고(하한 SOC를 25%로 가정), SOC가 가장 높은 셀이 충전 한계에 먼저 도달합니다. 밸런싱을 사용하면 모든 셀이 충전 및 방전 중에 동일한 SOC를 유지합니다.
두 번째 시나리오(아래 그림 왼쪽에서 두 번째)는 용량과 SOC가 서로 다른 셀들을 포함합니다. 이 시나리오에서는 용량이 가장 작은 셀이 먼저 충전되고 방전됩니다. 밸런싱을 사용하면 모든 셀이 충전과 방전 중에 동일한 SOC를 유지합니다.
균형의 중요성
균형은 현재 세포의 중요한 기능입니다. 균형에는 두 가지 유형이 있습니다.능동적 밸런싱그리고수동 밸런싱수동 밸런싱은 방전을 위해 저항을 사용하는 반면, 능동 밸런싱은 셀 간의 전하 흐름을 사용합니다. 이 용어들에 대해서는 논란이 있지만, 여기서는 다루지 않겠습니다. 수동 밸런싱이 실무에서 더 흔히 사용되는 반면, 능동 밸런싱은 덜 흔하게 사용됩니다.
BMS의 밸런싱 전류 결정
수동 밸런싱의 경우, 밸런싱 전류는 어떻게 결정해야 할까요? 이상적으로는 최대한 크게 설정해야 하지만, 비용, 방열, 공간 등의 요인을 고려하여 타협이 필요합니다.
밸런싱 전류를 선택하기 전에 SOC 차이가 시나리오 1에 기인하는지 시나리오 2에 기인하는지 이해하는 것이 중요합니다. 많은 경우 시나리오 1에 더 가깝습니다. 셀은 거의 동일한 용량과 SOC로 시작하지만, 사용 기간, 특히 자가 방전의 차이로 인해 각 셀의 SOC가 점차 달라집니다. 따라서 밸런싱 기능은 최소한 자가 방전 차이의 영향을 제거해야 합니다.
모든 셀의 자가 방전이 동일하다면 밸런싱은 필요하지 않습니다. 하지만 자가 방전 전류에 차이가 있다면 SOC 차이가 발생하고, 이를 보상하기 위해 밸런싱이 필요합니다. 또한, 자가 방전은 매일 지속되는 반면 평균 일일 밸런싱 시간은 제한되어 있으므로 시간적 요인도 고려해야 합니다.
게시 시간: 2024년 7월 5일
