개념세포 균형이는 아마 우리 대부분에게 익숙할 것입니다. 주된 이유는 세포의 현재 일관성이 충분하지 않기 때문이며, 균형 유지는 이러한 일관성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 세상에 완전히 똑같은 잎 두 개를 찾을 수 없듯이, 완전히 똑같은 세포 두 개를 찾을 수도 없습니다. 따라서 궁극적으로 균형 유지는 세포의 단점을 보완하는 조치입니다.
세포 간 불일치를 나타내는 측면은 무엇입니까?
배터리에는 SOC(충전 상태), 내부 저항, 자가 방전 전류, 용량이라는 네 가지 주요 요소가 있습니다. 하지만 배터리 밸런싱만으로는 이 네 가지 불일치를 완전히 해결할 수 없습니다. 밸런싱은 SOC 차이만 보정할 수 있으며, 이 과정에서 자가 방전의 불일치도 어느 정도 해결해 줍니다. 내부 저항과 용량에 대해서는 밸런싱이 효과가 없습니다.
세포 불일치는 어떻게 발생하는가?
주요 원인은 두 가지입니다. 하나는 세포 생산 및 처리 과정에서의 불일치이고, 다른 하나는 세포 사용 환경의 불일치입니다. 생산 불일치는 처리 기술이나 재료와 같은 요인에서 발생하는데, 이는 매우 복잡한 문제를 단순화한 것입니다. 환경 불일치는 이해하기 더 쉽습니다. PACK 내 각 세포의 위치가 다르기 때문에 온도와 같은 미세한 환경적 차이가 발생합니다. 이러한 차이가 시간이 지남에 따라 누적되어 세포 불일치를 초래합니다.
균형 유지는 어떻게 작동하나요?
앞서 언급했듯이, 밸런싱은 셀 간의 SOC(충전 상태) 차이를 없애기 위해 사용됩니다. 이상적으로는 각 셀의 SOC를 동일하게 유지하여 모든 셀이 동시에 충전 및 방전의 상한 및 하한 전압에 도달할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 유효 용량을 증가시킵니다. SOC 차이가 발생하는 시나리오는 두 가지가 있습니다. 하나는 셀 용량은 같지만 SOC가 다른 경우이고, 다른 하나는 셀 용량과 SOC 모두 다른 경우입니다.
첫 번째 시나리오(아래 그림에서 가장 왼쪽)는 용량은 같지만 SOC(충전 상태)가 다른 셀들을 보여줍니다. SOC가 가장 낮은 셀이 방전 한계(하한 SOC를 25%로 가정)에 먼저 도달하고, SOC가 가장 높은 셀은 충전 한계에 먼저 도달합니다. 셀 밸런싱을 통해 모든 셀은 충전 및 방전 중 동일한 SOC를 유지할 수 있습니다.
두 번째 시나리오(아래 그림에서 왼쪽에서 두 번째)는 용량과 SOC가 서로 다른 셀을 사용하는 경우입니다. 이 경우 용량이 가장 작은 셀부터 먼저 충전 및 방전됩니다. 셀 밸런싱을 통해 모든 셀은 충전 및 방전 중에 동일한 SOC를 유지합니다.
균형의 중요성
전류 셀에서 균형 유지는 매우 중요한 기능입니다. 균형 유지에는 두 가지 유형이 있습니다.능동적 균형 조정그리고수동 균형 조정수동 밸런싱은 방전 시 저항을 사용하는 반면, 능동 밸런싱은 셀 간의 전하 흐름을 이용합니다. 이러한 용어에 대한 논쟁이 있지만, 여기서는 자세히 다루지 않겠습니다. 수동 밸런싱은 실제 사용에서 더 일반적이며, 능동 밸런싱은 덜 일반적입니다.
BMS의 밸런싱 전류 결정
수동 밸런싱의 경우, 밸런싱 전류는 어떻게 결정해야 할까요? 이상적으로는 가능한 한 커야 하지만, 비용, 열 방출, 공간 등의 요소로 인해 절충이 필요합니다.
밸런싱 전류를 선택하기 전에 SOC 차이가 시나리오 1 때문인지 시나리오 2 때문인지 파악하는 것이 중요합니다. 많은 경우 시나리오 1에 더 가깝습니다. 셀들은 거의 동일한 용량과 SOC로 시작하지만, 사용하면서, 특히 자가 방전량의 차이로 인해 각 셀의 SOC가 점차 달라지기 때문입니다. 따라서 밸런싱 기능은 최소한 자가 방전량 차이로 인한 영향을 제거할 수 있어야 합니다.
모든 셀의 자가 방전량이 동일하다면 밸런싱은 필요하지 않습니다. 하지만 자가 방전 전류에 차이가 있다면 SOC(충전 상태)에도 차이가 발생하고, 이를 보정하기 위해 밸런싱이 필요합니다. 또한, 일일 평균 밸런싱 시간은 제한적인 반면 자가 방전은 매일 발생하므로 시간적 요소도 고려해야 합니다.
게시 시간: 2024년 7월 5일
