에너지 저장 시스템(ESS)은 배터리에서 전기 에너지를 공급하여 전기 그리드와 같은 1차 전원을 보완합니다. 에너지 저장소인 ESS는 1차 전원을 사용할 수 있을 때 충전되고 전원이 부족할 때 방전됩니다.
풍력과 태양광 발전과 같은 새로운 에너지 생성원을 활용하려면 이러한 에너지원의 가용성이 수요와 무관하다는 것을 인식하는 것이 필요합니다. 필요에 따라 전기 출력을 늘리는 발전소와 달리 이러한 새로운 에너지 생성원은 전기 에너지를 사용할 수 있게 되면 전기 에너지를 제공합니다. ESS는 전기 에너지를 수집하고 공급하는 안정기 역할을 합니다.
에너지 저장에 대한 수요는 발전 시설, 송전소, 산업 시설, 전기 자동차 충전소, 개별 가구를 포함한 에너지 전달 시스템의 모든 수준에서 폭발적으로 증가하고 있습니다. 에너지 전달 시스템의 다양한 수준은 안정적이고 일관된 에너지 가용성을 보장합니다.
ESS의 배터리 관리 시스템(BMS)
ESS의 배터리 관리 시스템( BMS ) 은 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하고 에너지 저장 시스템에 필수적인 기능인 많은 고에너지 배터리 셀을 신중하게 관리합니다. BMS는 각 셀을 정확하게 측정하고 각 셀의 상태를 모니터링하며 시스템에 대한 정확한 정보를 생성해야 합니다. 이를 통해 ESS는 안전성, 신뢰성, 용량 및 긴 작동 수명을 달성할 수 있습니다.
MPS의 BMS 에너지 저장 솔루션
MPS는 가정용 및 대규모 에너지 저장, 데이터 센터, 통신 기지국과 같은 다양한 고전압 및 저전압 에너지 저장 애플리케이션을 위한 고성능 BMS 솔루션을 제공합니다. 이 기사에서는 아날로그 프런트 엔드(AFE) 모니터링 및 보호 솔루션인 MP2797 과 MPF4279x 연료 게이지 시리즈를 사용하여 에너지 저장을 위한 세 가지 주요 이점이 있는 BMS 솔루션을 소개합니다 . 그림 1은 MP2797 배터리 관리 장치를 보여줍니다.
그림 1: MP2797 배터리 관리 장치
정확한 측정
배터리 모니터링 정확도는 에너지 저장 시스템의 성능을 최적화하는 데 필수적입니다. 여기에는 각 셀의 실시간 고정밀 전압, 전류 및 온도 데이터가 포함되어 있어 시스템이 각 셀의 충전 상태(SOC) 및 건강 상태(SOH)를 평가할 수 있습니다.
MP2797은 각 배터리 셀의 전압, 충전/방전 전류 및 온도를 고정밀로 측정할 수 있는 두 개의 독립적인 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 통합하여 정확성을 보장합니다. 각 셀의 전압 및 전류(VI) 전류도 동기적으로 측정되며, MPF4279x 연료 게이지 시리즈는 전압-전류 하이브리드 알고리즘을 통해 이를 활용할 수 있습니다. 이 모델은 ESS 배터리의 남은 SOC 및 SOH를 정확하게 추정합니다.
정확한 예측 기능은 에너지 저장 배터리의 확장된 런타임을 극대화합니다. ESS가 정전이나 에너지 중재에 필요한지 여부에 관계없이 런타임은 배터리 모니터링 정확도를 극대화하는 데 중요한 매개변수입니다.
그림 2는 배터리 전압과 전류 오차 측정 곡선을 보여줍니다.
그림 2: 배터리 전압 및 전류 오류 측정 곡선
연료계 알고리즘
연료계 알고리즘은 ESS를 구동합니다. 그러나 정확한 알고리즘을 개발하는 것은 전기화학, 물리학, 전기 및 전자 공학, 펌웨어 개발, 데이터 과학에 대한 전문 지식이 필요하기 때문에 어렵습니다. 연료계 알고리즘을 설계하는 데 드는 비용과 시간 투자와 비교했을 때, MPS는 저위험, 저비용, 빠른 출시 기간의 BMS 솔루션을 제공합니다.
MP2797은 정확한 배터리 측정, 밸런싱, 모니터링, 보호 및 제어를 제공합니다. MPF42791은 피크 전력을 제공하고, 배터리 임피던스를 계산하고, 배터리 노화를 평가하고, 배터리 사이클 수명과 실시간 출력 기능을 정확하게 추정합니다. MP2797과 MPF42791을 결합한 솔루션은 뛰어난 정확도를 제공하는 동시에 설계자가 SOC 알고리즘을 독립적으로 개발하는 복잡한 프로세스에서 벗어날 수 있도록 해줍니다(그림 3 참조).
그림 3: MP2797 및 MPF42791을 사용한 BMS 솔루션
MPS는 또한 외부 장치에 효율적인 전력 솔루션을 제공할 수 있는 동기식 스텝다운 컨버터 인 MP4581을 제공합니다 . MP276xx 고속 신호 아이솔레이터 시리즈와 결합하여 여러 IC를 스택하여 더 높은 채널 수의 애플리케이션을 제공할 수 있습니다.
배터리 안전
배터리 안전은 에너지 저장 배터리가 제대로 관리되지 않으면 위험을 초래할 수 있으므로 매우 중요합니다. MP2797에는 정확한 전압, 전류 및 온도 측정을 기반으로 안전하지 않은 조건을 시스템에 경고하는 것과 같은 포괄적인 안전 기능이 포함되어 있습니다. 통합 하이사이드(HS) 충전 및 방전 FET 드라이버를 갖춘 MP2797은 배터리 충전/방전을 직접 비활성화할 수 있습니다. HS 드라이버 아키텍처는 보호를 트리거하는 동안 마이크로컨트롤러 유닛(MCU)을 사용하여 통신을 보장하여 데이터 손실을 방지합니다.
그림 4는 MP2797의 일반적인 응용 회로를 보여줍니다.
그림 4: MP2797 일반적인 응용 회로
결론
에너지 저장은 전력 시스템을 발전시키고 탄소 피크에 도달하고 탄소 중립을 달성하기 위한 목표에 필수적입니다. 증가하는 에너지 저장 수요를 충족하기 위해 설계자는 배터리 모니터링 정확도, 연료계 알고리즘 개발, 배터리 안전 보장과 같은 BMS 의 한계를 해결해야 합니다. Monolithic Power System은 MP2797 과 MPF4279x 연료계 시리즈를 결합하여 에너지 저장을 높이고 BMS의 과제를 극복하는 효과적인 배터리 관리 솔루션을 제공합니다 .
