배터리 State-of-Charge 추정을 위한Wireless BMS 시스템의 설계
Design of Wireless Battery Management System for Battery State-of-Charge Estimation
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초록
본 논문에서는 전기차 및 에너지저장장치에서 핵심 지표인 잔존 전력(SOC)을 정밀하게 추정하기 위한 하드웨어 기반 배터리 관리 시스템(BMS)을 쿨롱 카운팅(CC)과 개방 회로 전압(OCV)을 결합한 알고리즘을 적용하여 설계하였다. 제안한 시스템은 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 상에서 구현되었으며, ARM Cortex-M0와 AMBA APB 인터페이스를 통해 하드웨어의 동작을 검증하였다. 구현된 모듈은 전압, 전류, 온도 데이터를 이용해 SOC를 실시간 추정ㆍ갱신하고, 저전력 블루투스(BLE)로 외부에 전송한다. 검증 결과, CC와 OCV 조건 모두에서 안정적으로 동작함을 확인하였고, 안전 확보, 경량화, 효율성 향상, 사용자 경험 개선에기여할 수 있음을 입증하였다.
Abstract
In this paper, a hardware-based battery management system (BMS) was designed by applying an algorithm thatcombines CC(Columb Counting) and OCV(Open Circuit Voltage) to accurately estimate the remaining power(State-of-Charge, SOC), which is a key indicator in electric vehicles and energy storage devices. The proposedsystem was implemented on the FPGA and verified the operation of the hardware through the ARM Cortex-M0 andAMBA APB interfaces. The implemented module estimates and updates SOC in real time using voltage, current, andtemperature data and transmits it to the outside as a BLE(Bluetooth Low Energy). As a result of the verification, itwas confirmed that it operates stably under both CC and OCV conditions. Through this, it has been demonstratedthat it can contribute to securing safety, reducing weight, improving efficiency, and improving user experience.