BMS 하드웨어

Fig. 17 Block diagram of BMS

Fig. 17은 BMS(Battery management system) 블록 다이어그램이며 배 터리를 제어, 관리, 분석하기 위한 시스템이다. BMS는 4가지로 분리를 할 수가 있으며 데이터 연산부, 상태 감시 부, 제어 명령부, 통신부로 나눌 수 있다. 본 논문에서의 BMS는 데이터 연산부가 배터리의 측정 된 전압, 전류를 통해 위상차를 계산하여 임피던스값을 계산하고 PC로 값을 전송하여 그래프 및 도표로 표시한다. 상태 감시 부에서는 배터 리의 안전을 위해서 전압, 전류, 온도 등을 측정하고 있으며, 알고리즘 연산부에서는 SOC와 주파수에 따른 임피던스 값을 연산한다. 제어 명 령부에서는 보호 기능 및 충·방전 작업을 수행하기 위해 S.S.R(Solid 과충전, 과전류 등에 대해서 차단이 되게 보호 기능도 포함하고 있다.

그리고 통신부에서는 PC로 모니터링을 가능하도록 RS-232를 이용하여 데이터 값을 전송하도록 하였다.

데이터 연산부의 경우 배터리의 상태를 확인하기 위하여, 필요한 데이터를 수집하는 과정으로서 배터리의 전압, 온도, 전류 등을 측정한 다. 측정한 데이터는 연산을 통해 배터리를 관리할 수 있는 근거로 사 용되며 이에 대한 설명은 다음과 같다.

- Voltage : 배터리의 전압으로, 배터리의 충전 상태에 따라 보통 4.2V가 넘으면 과전압, 3.0V 이하면 저전압 상태를 우선적으로 판단하 는 기준으로 사용된다. 본 실험에서는 4.2V에서 최대 충전전압, 3.0V에 서는 최저전압으로 설정을 하였다.

- Current : 배터리에 흐르는 전류로, 전류 측정 방법에는 자기장 속 의 도체에서 자기장의 방향으로 전류가 흐르는 원리를 이용하여 자기 장과 전류 모두에 전기장이 나타나는 Hall effect를 이용하여 전류 센 서(CT)를 이용하는 방법과 전류계의 최대 눈금 값을 넘는 전류를 측정 하기 위해 피 측정 전류의 일정 비율만을 전류계에 흘리기 위해 계기

와 병렬로 사용하는 분로 저항을 이용한 Shunt resistor를 이용하는 방 법이 주로 사용된다. 본 실험에서는 Shunt resistor 저항을 이용해서 전 류 값을 측정하였다. [12]

- Temperature : 배터리는 열화현상에 대해 영향을 많이 받는다. 특히 일정한 기준 이상의 열화현상이 일어나면은 폭발의 위험성이 있기 때 문에 신중을 기해야 한다. 배터리 온도를 측정하는 방법은 열전대, 센 서 등을 통한 측정 방법이 일반적이다. 본 실험에서는 써미스터를 이 용하여 위험 온도 두어 실험을 하였다. [12][15]

위의 전압, 전류, 온도 등의 데이터는 배터리를 관리 및 보호하기 위 한 자료로 사용된다. 문제 발생 시 상황을 외부에서 모니터링 하거나 자동적으로 배터리를 차단할 수 있도록 시스템을 설계하는 것이 중요 하다.