배터리관리시스템(BMS), 전기차 배터리 '컨트롤타워'
시스템 모니터링·셀 관리·배터리 제어 등 기능
BMS 기술력에 따라 전기차 주행 성능 달라져
기업들의 신기술 개발은 지속 가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술의 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품의 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 예측해 볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 기업들의 '힙(hip)한' 기술 이야기를 술술 풀어 독자들에게 전달합니다.
[서울=뉴스핌] 김승현 기자 = 미래 친환경 모빌리티의 대표 모델 전기차(EV)입니다. 화재 사건과 충전 인프라 등에 대한 우려 등으로 아직은 캐즘(일시적 수요 정체) 시기에 있지만 결국 전기차로의 전환은 피할 수 없는 흐름입니다.
글로벌 완성차 기업 모두 전기차 개발에 심혈을 기울이고 있고, 전기차의 심장인 배터리에 대해서도 안전성과 성능 모두를 향상시키기 위해 노력하고 있습니다.
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| 현대차·기아의 전기차(EV) 라인업 [사진=현대차그룹] |
국내 대표 완성차 그룹으로 글로벌 전기차 시장에서 실력을 인정받고 있는 현대자동차그룹 역시 전기차 관련 기술력에 지속적인 연구개발(R&D) 투자를 하고 있습니다.
이중 현대차그룹의 R&D 역량을 가장 잘 보여주는 사례가 바로 '배터리관리시스템'(BMS, Battery Management System) 기술입니다.
BMS는 배터리를 관리하고 보호하면서 자동차가 배터리를 사용하는 데 필요한 제어 정보를 제공하는 역할을 담당합니다. 전기차의 심장이 배터리이니 이를 전체적으로 관리하는 BMS의 완성도가 자동차 제조사의 전기차 기술 노하우를 판가름하는 기준이 된다고 합니다.
BMS의 핵심 기능은 크게 3가지로 ▲배터리의 전반적인 시스템을 수시로 모니터링하는 기술 ▲배터리 내부의 수많은 셀을 종합적으로 관리하는 셀 밸런싱(Cell Balancing) 기술 ▲과충전·과방전과 같은 배터리 문제가 발생했을 때 이를 효과적으로 제어하는 기술로 구분할 수 있습니다.
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| BMS의 역할 [사진=현대차그룹] |
첫째로 배터리 시스템 모니터링 기술은 배터리가 높은 효율을 바탕으로 안정적으로 작동할 수 있게 만들어 주는 핵심 분야입니다. 배터리의 상태(SoC, State of Charge)를 실시간으로 파악하고, 배터리 내구 수명(SoH, State of Health)을 정밀하게 예측해 운전자에게 제공합니다.
또한 배터리의 이상 징후를 신속하게 탐지하고 분석, 예방할 수 있게 해줌으로써 시스템의 신뢰성을 높이고, 문제가 발생하는 것을 미리 방지할 수 있습니다.
둘째는 셀 밸런싱입니다. 전기차 배터리는 수십 개에서 수백 개에 이르는 셀로 이뤄져 있는데 BMS가 모든 셀의 상태를 관리합니다. 각 셀의 온도 및 출력 상태가 비슷해야 배터리 전체의 내구성과 성능을 최적으로 유지할 수 있기 때문입니다.
BMS는 현재 배터리의 온도와 상태를 종합해서 배터리가 제공할 수 있는 최대 출력을 수시로 연산합니다. 배터리 팩 안의 많은 셀 중에서 하나만 성능이 저하돼도 전체 배터리 성능이 떨어지기 때문에 셀 개별 관리를 통해 전기차 배터리 수명을 연장하는 게 매우 중요합니다.
셋째는 경고·알람 기능인 안전 제어입니다. BMS는 배터리 상태에 관한 수많은 정보를 바탕으로 전기차의 출력 수준을 결정하는데요. 이에 따라 배터리 상태를 수시로 확인해 이상 현상을 포착하면 심각도에 따라 미리 대응합니다. 그래서 배터리 최대 출력을 줄여 차량의 최고 속도를 제한하는 것도 가능합니다.
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| BMS의 기능 [사진=현대차그룹] |
BMS가 배터리 상태와 성능을 제어하는 '컨트롤타워' 역할을 하다 보니 배터리 상태 체크 및 제어의 정밀도에 따라 전기차 주행 성능에서도 차이가 생깁니다. 다시 말해 동일한 배터리를 장착해도 BMS의 기술력에 따라 전기차 성능이 달라질 수 있다는 의미입니다.
현대차그룹은 지난 2010년 '국내 최초의 양산형 전기차' 블루온(BLUEON) 등을 출시하며 이후 꾸준히 전기차를 자체 개발하고 양산하는 과정에서 BMS의 핵심적인 기술들을 확보했습니다.
'맨땅에 헤딩'이지만 다양한 실패와 시행착오를 겪으며 쉽게 모방할 수 없는 단단한 기술력과 노하우를 가지게 된 것이죠. 때로는 지나치게 가혹하고 엄격한 평가를 받지만 전기차 시대 리딩 그룹으로 자리하기 위해 지속적이고 과감한 투자를 이어가는 현대차그룹의 BMS 기술에 계속 관심이 가는 이유입니다.
kimsh@newspim.com
