배터리 관리 시스템(BMS)

리튬이온 배터리 팩은 항공기, 전기자동차, 포터블 기기 등 안정적이고 에너지 밀도가 높으며 가벼운 전원으로 가장 널리 사용되는 에너지 저장 시스템입니다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 다양한 충전-방전 및 환경 조건에서 안전한 작동, 성능, 배터리 수명을 보장하는 시스템입니다. BMS를 설계할 때 엔지니어는 다음과 같은 피드백 및 상위 제어기를 개발합니다.

• 셀 전압, 온도 모니터링
• 충전 상태, 건강 상태 추정
• 과열, 과충전 보호를 위한 입출력 전력 제한
• 충전 프로파일 제어
• 개별 셀들간의 충전 상태 균형 제어
• 필요한 경우, 부하로부터 배터리 팩 분리 제어

Simulink^®의 모델링과 시뮬레이션 기능을 이용하면 단일 셀의 등가 회로 표현, 매개 변수화, 전자회로 설계, 제어 로직, 자동 코드 생성, 확인, 검증을 포함한 BMS 개발 업무를 수행할 수 있습니다. 엔지니어는 Simulink를 활용하여 다음을 통해 배터리 관리 시스템을 설계하고 시뮬레이션할 수 있습니다.

• 실제 시스템의 토폴로지를 모사하고 셀 개수에 맞게 스케일링한 전기 네트워크를 이용하여 배터리 팩 모델링
• 셀 화학을 정확히 나타내기 위한 테스트 데이터 이용 등가 회로 요소 매개 변수화
• 팩과 제어기 연결 전력 전자 회로 설계
• 감독 및 고장 탐지 로직 폐루프 제어 알고리즘 개발
• 충전 상태와 건강 상태를 온라인으로 추정할 수 있는 상태 옵저버 설계

엔지니어는 Simulink를 이용하여, 하드웨어 테스팅을 하기 전에 다양한 작동 조건과 고장 조건에 대해 배터리 관리 시스템을 시험할 수 있습니다. Simulink 모델로부터 C 코드를 생성하여 제어 알고리즘을 배포함으로써 시스템 또는 마이크로컨트롤러를 빠르게 프로토타이핑할 수 있습니다. Simulink로 배터리 및 전자 구성품 모델로부터 코드를 생성하면, HIL(hardware-in-the-loop) 테스팅을 위해 실시간 시뮬레이션을 하여, 하드웨어 구현 전에 BMS를 검증할 수 있습니다.

배터리를 측정하고 에뮬레이션하여 실시간으로 시뮬레이션하고 테스트하기 위한 Speedgoat 솔루션을 소개합니다.