배터리 팩 보호 시스템: 어떻게 작동하나요?

리튬 배터리 팩은 전기자전거와 전동 공구부터 에너지 저장 시스템까지 모든 것에 전력을 공급합니다. 그러나 이 세포 내부의 화학 성분은 세포를 민감하게 만듭니다. 전압을 너무 높이거나 너무 낮게 소모하거나 전류가 급증하면 영구적인 손상이 발생할 위험이 있으며 최악의 경우에는열 폭주.

배터리 팩 보호 시스템세포와 외부 세계 사이에 앉아 있습니다. 주요 매개변수를 실시간으로 모니터링하고 사물이 안전 한계를 벗어나면 전원을 차단합니다. ~에GEB, 우수한 보호 계층은 세포 집합을 고객이 수년간 신뢰할 수 있는 신뢰할 수 있는 제품으로 바꾸는 것이기 때문에 우리가 생산하는 모든 팩에 이러한 시스템을 구축합니다.

두 가지 일반적인 접근 방식이 있습니다.보호회로모듈(PCM)그리고 능력이 있는 사람일수록배터리 관리 시스템(BMS). 각각의 작동 방식을 이해하면 팩을 선택하거나 지정할 때 도움이 됩니다.

배터리 팩 보호 시스템이란 무엇입니까?

배터리 팩 보호 시스템은 전압, 전류 및 온도를 지속적으로 관찰한 후 조치를 취하는 전자 장치입니다.팩을 안전 작동 영역(SOA) 내에 유지하려면 켜십시오..

• PCM(보호회로모듈)기본 버전이다. 이는 본질적으로 하나 또는 두 개의 보호 IC를 중심으로 구축된 보호 보드이며MOSFET에스. 그 임무는 간단합니다. 위험한 상황을 감지하고 회로를 분리하는 것입니다. 대부분의 소형 1S~4S 팩에는PCM크기가 작고 비용이 저렴하기 때문입니다.-
• BMS(배터리 관리 시스템)더 나아갑니다. 그것을 무리의 두뇌라고 생각하십시오. 여러 센서, 마이크로 컨트롤러 및 소프트웨어를 사용하여 모든 셀을 개별적으로 모니터링하고 계산합니다.SOC(충전 상태)그리고건강 상태(SOH), 셀 균형을 유지하고 종종 CAN, UART 또는 Bluetooth를 통해 호스트 장치와 통신합니다.

다음은 실제로 어떻게 다른지-비교-하여 명확하게 보여줍니다.

PCM은 추가적인 복잡성 없이 필수적인 보호 기능을 제공합니다.BMS애플리케이션에서 요구하는 경우 더 긴 수명, 더 나은 성능 및 시스템{0}}수준 통합을 제공합니다.

배터리 팩 보호 시스템의 작동 방식

PCM을 사용하든 BMS를 사용하든 핵심 프로세스는 동일합니다. 모니터링 → 결정 → 조치 → 복구.

센서(또는 더 간단한 PCM의 보호 IC)는 셀 전체의 전압, 들어오고 나가는 전류, 주요 지점의 온도를 지속적으로 측정합니다. 제어 로직은 이러한 판독값을 미리 설정된 임계값과 비교합니다. 값이 한계를 초과하면 시스템은 MOSFET 스위치를 꺼서 회로를 차단합니다. 조건이 해결되면(예를 들어, 충전을 시작하면과-방전된 팩), 시스템이 다시 연결됩니다.

8205A MOSFET과 쌍을 이루는 DW01+ IC와 같은 것을 사용하는 일반적인 PCM에서:

• 정상 작동(셀 전압 약 2.5V ~ 4.3V): IC는 MOSFET을 켜진 상태로 유지하므로 전류가 자유롭게 흐릅니다.
• 방전 중에 전압이 너무 낮게 떨어지면 IC는 방전 경로를 차단합니다.
• 충전 중에 전압이 너무 높아지면 충전 경로가 차단됩니다.
• 과전류 또는 단락은 MOSFET 자체의 작은 온 저항을 통해 감지되며 - MOSFET 전체의 급격한 전압 강하는 과도한 전류를 알리고 종료를 유발합니다.

전체 BMS는 이 위에 레이어를 추가합니다. 여러 센서에서 데이터를 수집하고, 마이크로 컨트롤러에서 알고리즘을 실행하며, 하드 컷오프 대신 충전 전류를 줄이거나 셀 간 에너지를 적극적으로 이동하여 균형을 유지하는 등 더 현명한 결정을 내릴 수 있습니다.

결과는 두 경우 모두 동일합니다. 즉, 팩이 안전한 전압, 전류 및 온도 범위 내에 유지되므로 셀 내부의 화학 물질이 빠르게 저하되거나 사라지지 않습니다.

주요 보호 기능 설명

다음은 귀하가 직면하게 될 주요 보호 장치와 이것이 중요한 이유입니다.

과충전 보호

셀 전압이 안전 최대값(대부분의 NMC 또는 LCO 셀의 경우 일반적으로 약 4.2V – 4.25V) 이상으로 올라가면 보호 회로가 충전 경로의 연결을 끊습니다. 계속 과충전하면 전해질이 분해되고 열이 발생하며 시동이 걸릴 수 있습니다.열 폭주. 좋은 시스템에는 복구 임계값이 약간 낮아서 전압이 안정되면 충전을 재개할 수 있습니다.

과-방전 보호

셀당 대략 2.5V~3.0V 미만으로 방전하면 양극에서 구리가 용해되어 영구적인 용량 손실이 발생합니다. 보호 시스템은 전압이 그 정도로 떨어지기 전에 방전 전류를 차단합니다. 많은 팩은 충전기가 연결되면 자동으로 복구를 허용하고 전압을 범위 내로 되돌립니다.

과전류 및 단락 보호

높은 전류는 열을 발생시키고 셀에 스트레스를 줍니다.PCMBMS와 BMS는 둘 다 전류를 모니터링하며 종종 MOSFET의 전압 강하를 사용합니다. 단락은 단순히 과전류의 극단적인 버전입니다. - 시스템은 손상이나 화재를 방지하기 위해 밀리초 내에 반응합니다.

온도 및 열 관리

온도가 중요합니다. 대부분의 리튬 셀은 15도에서 35도 사이에서 가장 잘 작동합니다. 해당 범위를 초과하면, 특히 고속 충전이나 대량 방전 중에는 열이 빠르게 축적됩니다. BMS 장치는 여러 지점에서 온도를 모니터링하고 전류를 조절하거나 완전히 차단할 수 있습니다. 더 높은-파워 팩에서는 셀 사이의 열 장벽이나 활성 냉각 경로와 같은 수동적 조치도 추가합니다.

셀 밸런싱

여러 개의 셀이 직렬로 연결된 팩에서는 용량의 작은 차이로 인해 일부 셀이 다른 셀보다 더 빨리 가득 차거나 비어 있게 됩니다. 균형을 맞추지 않으면 사용 가능한 용량이 손실되고-개별 셀에 스트레스를 줄 위험이 있습니다. 기초적인PCM거의 균형을 이루지 않습니다. 적절한 BMS는 에너지를 능동적으로 또는 수동적으로 전달하여 모든 셀이 밀접하게 일치하도록 유지하여 사이클 수명과 안전성을 직접적으로 향상시킵니다.

이러한 기능은 함께 작동합니다. 전압 보호 기능만 있고 온도를 무시하는 팩은 여전히 ​​취약합니다. GEB에서는 보호 계층을 격리된 기능이 아닌 완전한 시스템으로 설계합니다.

PCM 대 BMS: 올바른 접근 방식 선택

저전력 또는 비용에 민감한-많은 프로젝트의 경우 잘 설계된-PCM이면 충분합니다. 4가지 핵심 보호 ​​기능(과충전, 과{4}}방전, 과전류, 단락)을 안정적으로 처리하고 팩을 작고 저렴하게 유지합니다.

애플리케이션에 다음 중 하나가 필요한 경우 BMS로 전환하세요.

• 더 긴 사이클 수명셀 밸런싱
• 사용자 또는 시스템에 대한 정확한 SOC 정보
• 충전기, 인버터, 차량 컨트롤러와의 통신
• 다양하거나 가혹한 온도 환경에서의 작동
• 더 큰 팩을 위한 더 높은 안전 마진

우리는 이러한 선택이 매주 고객들에게 나타나는 것을 봅니다. 휴대용 장치 제조업체는 일반적으로 PCM을 유지합니다. 전기-자전거 또는 태양열 저장 프로젝트는 거의 항상 BMS로 이동합니다. 추가 모니터링 및 균형 조정을 통해 실제 성능이 빠르게 향상되고 보증 문제가 줄어들기 때문입니다.

배터리 팩에 강력한 보호가 중요한 이유

적절하게 보호된 팩은 더 오래 지속되고, 더 일관되게 작동하며, 다운스트림에서 발생하는 문제가 훨씬 적습니다. 이는 현장 오류를 줄이고 인증을 단순화하며 최종 고객에게 제품이 중요한 순간에 실망하지 않을 것이라는 확신을 줍니다.

~에GEB 우리는 보호 장치를 추가 기능이 아닌-팩 디자인의 핵심 부분으로 취급합니다. 컴팩트를 사용하는지 여부PCM소형 도구 배터리 또는 모든 기능을 갖춘-BMS~와 함께CAN 통신에너지 저장 시스템의 목표는 동일하게 유지됩니다. 즉, 가능한 한 많은 주기 동안 셀이 설계된 한계 내에서 안전하게 작동하도록 유지하는 것입니다.

마지막 생각

단순한 PCM이든 고급이든 관계없이 배터리 팩 보호 시스템 -BMS-는 원시 리튬 전지를 안전하고 사용 가능한 제품으로 바꾸는 것입니다. 전압, 전류, 온도를 모니터링한 후 한계에 도달하면 신속하게 조치를 취합니다. 이러한 메커니즘을 이해하면 애플리케이션에 적합한 솔루션을 지정하고 배터리 수명을 단축하거나 안전 위험을 초래하는 일반적인 함정을 피하는 데 도움이 됩니다.

새로운 제품을 개발 중이거나 기존 제품을 개선하려는 경우배터리 팩, 언제든지 문의해 주세요. GEB에서는 두 가지 모두를 설계하고 제조합니다.PCM-보호됨그리고BMS-탑재다양한 전력 수준, 환경 및 성능 요구 사항에 맞게 맞춤화된 리튬 배터리 팩. 귀하의 요구 사항을 알려주시면 가장 적합한 보호 접근 방식을 추천해 드릴 수 있습니다.