BMS(Battery Management System-배터리 관리 시스템) 설치의 목적

BMS의 설치 이유와 역할

BMS는 "Battery Management System"의 약어로, 배터리 관리 시스템을 의미합니다. BMS는 배터리의 상태를 모니터링하고, 충전 및 방전 프로세스를 제어하여 배터리의 안전성과 성능을 유지하는데 사용됩니다. 또한, 니카드 배터리를 모니터링 하고, 상태를 예측하여 배터리를 보호하며 데이터를 전달하고, 밸런스를 유지 함으로서 배터리를 최적의 상태로 관리하는 역할을 합니다. BMS의 설치 이유는 다음과 같습니다.

안전한 운전을 보장하기 위해 : BMS는 배터리의 과충전, 과방전, 과열, 단락 등의 상태를 모니터링하고 이를 제어함으로써, 차량 운전 중 발생할 수 있는 안전 문제를 예방할 수 있습니다.
배터리 수명 연장을 위해 : BMS는 배터리의 충전 및 방전을 제어함으로써, 배터리의 수명을 연장할 수 있습니다. 또한, BMS는 배터리의 온도, 전압 등을 모니터링하고, 배터리의 최적 운전 상태를 유지할 수 있도록 조치를 취할 수 있습니다.
배터리의 성능 유지를 위해 : BMS는 배터리의 충전 상태와 방전 상태를 모니터링하여, 배터리의 성능을 최대한 유지할 수 있도록 합니다. 이를 통해 배터리의 충전량이 최대한 유지되고, 배터리의 전압이 안정적으로 유지됨으로써, 차량의 성능도 유지됩니다.
배터리 재활용을 위해 : BMS는 배터리의 상태를 모니터링하고, 문제가 발생할 경우 조치를 취함으로써, 배터리를 재활용하기 적합한 상태로 유지할 수 있습니다. 이를 통해, 배터리의 재활용이 가능하고, 자원의 유지와 보호에 기여할 수 있습니다.

따라서, BMS의 설치는 배터리를 안전하게 사용하고, 배터리의 수명 및 성능을 유지하며, 자원 보호에 기여하기 위해 매우 중요합니다. 현장에 설치되어 사용되는 BMS 종류는 다음과 같습니다.

소규모 소용량의 축전지용 BMS

작은 형태의 BMS

대용량, 소용량 겸용 BMS (TCP 통신 가능)

ETHERNET 형태의 BMS

소용량 및 대용량 사용 가능한 BMS (RS-422 통신 가능)

시리얼 방식의 BMS

초 경량의 BMS (RS-232 통신 가능)

저용량 용도의 BMS

User Interface 형태를 갖춘 BMS

사용자 인터페이스를 가진 BMS

내부에 OS를 가진 BMS (TCP/IP 전용 모델)

OS를 갖춘 BMS

축전지 종류에 따른 BMS(Battery Management System)의 설계와 기능

축전지의 종류에 따라 BMS(Battery Management System)가 달라질 수 있습니다. BMS는 충전식 배터리의 상태를 모니터링하고, 배터리를 안전하게 사용하기 위한 기능을 제공하는 시스템입니다. BMS의 기능은 대개 다음과 같습니다.

전압 모니터링: 배터리의 전압을 모니터링하여 과충전이나 과방전을 방지합니다.
온도 모니터링: 배터리의 온도를 모니터링하여 과열이나 과냉각을 방지합니다.
SOC(State of Charge) 계산: 배터리의 충전 상태를 계산하여 배터리의 사용 가능 시간을 예측합니다.
SOH(State of Health) 계산: 배터리의 용량 감소 정도를 추적하여 배터리의 건강 상태를 평가합니다.
충전 제어: 배터리의 충전을 안전하게 제어합니다.
방전 제어: 배터리의 방전을 안전하게 제어합니다.

축전지의 종류에는 납축전지, 리튬 이온 배터리, 니켈-수소 배터리 등이 있습니다. 이러한 축전지들은 각각 다른 특성과 특징을 가지므로, BMS 역시 이에 맞춰서 설계되어야 합니다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리는 과충전이나 과방전이 발생하면 화재나 폭발의 위험이 있기 때문에, 이를 방지하기 위한 BMS가 필요합니다. 따라서, 축전지의 종류에 따라 BMS의 설계와 기능이 달라질 수 있습니다. 현장에 설치되어 사용되고 있는 축전지의 종류를 알라보면 다음과 같습니다.

20개 혹은 158개을 묶어서 사용하는 경우

운영중인 축전지 종류

158개를 층으로 묶어서 사용하는 경우

전원실에 운영중인 축전지

다른 종류의 축전지를 묶어서 사용하는 경우

한번에 여러 종류 사용되는 축전지

한 가지 종류를 단일계로 묶어서 사용하는 경우

단일계로 사용되는 축전지

축전지는 다양한 종류가 있지만, 가장 일반적으로 사용되는 축전지 종류는 다음과 같습니다.

알카리 건전지 (Alkaline batteries) : 주로 일회성으로 사용되며, 가정용 전자제품이나 휴대용 디바이스에서 많이 사용됩니다. 전기화학 반응으로 에너지를 생성합니다.
니켈-카드뮴 축전지 (Nickel-cadmium batteries) : 일회성으로 사용할 수도 있지만, 충전이 가능하므로 재사용이 가능합니다. 이러한 특징 때문에 휴대용 디바이스나 전동공구에서 많이 사용됩니다. 최근에는 환경 문제 때문에 사용이 줄어들고 있습니다.
니켈-수소 축전지 (Nickel-metal hydride batteries) : 니켈-카드뮴 축전지와 비슷하지만, 수소를 사용하므로 더욱 친환경적입니다. 충전이 가능하므로 재사용이 가능하며, 휴대용 디바이스나 전동공구에서 사용됩니다.
리튬 이온 축전지 (Lithium-ion batteries) : 대부분의 휴대용 디바이스에서 사용되며, 충전이 가능하므로 재사용이 가능합니다. 단, 사용 중에 발생할 수 있는 과열 문제 등 안전 문제 때문에 적절한 관리가 필요합니다. 최근에는 전기자동차 등 대용량 배터리에서도 사용됩니다.
리튬 폴리머 축전지 (Lithium-polymer batteries) : 리튬 이온 축전지와 비슷하지만, 폴리머 전해질을 사용하므로 더욱 가볍고 얇은 디자인이 가능합니다. 대부분의 스마트폰이나 태블릿 PC에서 사용됩니다.
납축전지는 납으로 만든 음극과, 희석한 황산으로 만든 양극, 그리고 황산 용액으로 채워진 유리 용기로 이루어진 전지입니다. 19세기 초에 개발되었으며, 당시에는 가장 일반적인 전지 종류였습니다.
납축전지는 상대적으로 저렴하고, 일정한 전압을 유지할 수 있어서 광범위하게 사용되었습니다. 특히, 과거에는 전화기나 라디오 등의 전자제품에서 많이 사용되었습니다. 하지만 최근에는 충전식 리튬 이온 배터리 등이 나와서 대체재로 많이 사용되고 있습니다.
납축전지는 황산 용액이 포함되어 있어서 폐전지 처리에 대한 문제가 있습니다. 황산은 환경에 매우 해로울 뿐만 아니라, 인체에도 유해하므로 폐전지 처리에는 매우 신중해야 합니다. 이러한 문제로 인해, 최근에는 환경 친화적인 충전식 배터리가 대세가 되고 있습니다.

축전지는 사용 목적에 따라 다양한 종류가 있으며, 각각의 종류마다 장단점이 있습니다. 따라서, 사용 목적과 상황에 맞는 축전지를 선택하여 사용해야 합니다.

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