무선 BMS(Wireless BMS)에 대한 간단한 이해

 

 

무선 BMS란(Wireless battery)?

 

기존의 BSA(Battery System assy') 내부에서 수백~수천가지의 직/병렬구조로 연결된 셀들을 제어하는 제어기로써, 배터리에서 '뇌'역할을 합니다.

 

BSA 업체에 따라 다르지만, 배터리 팩 내부에 Slave와 Master BMS를 두어 통신을 하는 경우도 있고, 하나의 BMS로 모든 셀들을 제어하는 경우도 있습니다.

 

배터리를 제어하기 위해서는 배터리 데이터들이 필요하고, 데이터 측정을 위해서는 수많은 센서들이 필요합니다.

 

각각의 배터리 전압을 측정해야하고, 온도도 측정해야하기에 셀 갯수가 많아질수록 센서의 수가 많아집니다.

 

 

이런 센서들을 하나의 모듈로 묶어서 CMU(Cell Monitoring Unit)라고 부릅니다.

 

CMU로 측정한 데이터들을 BMS로 전송하기 위해서 보통 Wiring작업을 합니다.. CAN통신을 이용하는 경우라면 CAN_HIGH, CAN_LOW 이렇게 두줄이 있는데

 

배터리셀이 300개라 쳐도, 이 와이어만 600개가되고, 이는 금액적인 부분에서도 손해일뿐만아니라, 전기적-쇼트(short circuit)가 날 가능성 및 정비성에서 아주 큰 문제가 생기기에

 

BSA(Battery System assembly)를 설계할때 이런 와이어링을 어떻게해야 깔끔하게 할까..가 항상 화두입니다.

 

 

따라서 무선 BMS가 필요하게 됩니다.

 

무선 BMS는 Slave BMS, Master BMS 사이 뿐만 아니라, CMU와 BMS사이에 존재하는 모든 Wire를 없앤 상태를 의미합니다.

 

무선BMS의 장점에 대해 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

 

1. Wire Harness 재료비 감소 및 조립공정 비용 감소

2. 배터리팩 내부 공간 활용(에너지 밀도 상승)

3. 커넥터 접점에서 충돌/진동시 발생하는 통신에러 및 품질문제 제거 가능(But, 통신신뢰성 문제 존재)

 

 

① 첫번째 단점은 통신모듈 구성문제로

 

CMU와 BMU가 같은 모듈 혹은 시스템안에 존재하지 않는다면 무선통신시 차폐현상이 구성되지 않아 노이즈가 심해지고, 통신신뢰성이 떨어지게 됩니다.

 

간단하게 얘기하면 CMU와 BMU사이에 격벽과 같은 물체가 있을 경우 전달성이 떨어지기 때문에 빈공간을 유지해주는 것이 좋습니다.

 

이는 공간창출을 통한 에너지밀도향상이라는 장점을 반감시키는 요소로 작용합니다.

 

② 두번째 단점으로는, 무선통신IC의 가격입니다.

 

현재 Navista나 LG이노텍과 같은 회사들에 의해 무선통신IC의 가격이 많이 줄어들긴 했지만, wire보다는 낮을수가 없을 뿐더러

 

무선통신방법이 너무나도 많습니다.

예를들면 BLE(Bluetooth Low Energy), Zigbee, Wifi, Lifi같은 수많은 무선통신 bit전송 기법들이 존재하는데

 

이 각각들도 장/단점을 가지고 있기에 어떤 환경에서 어떤 통신프로토콜을 쓰느냐를 고민하는것도 설계자입장에서 큰 고민거리입니다.

 

하지만 이런 단점들을 향후, 기술력으로 커버 할 수 있다면 유선통신의 단점은 모두 커버가되기에

 

특히 공간창출이라는 일관된 목표가 필요한 배터리 연구 필드 입장에서는 꼭 필요한 기술임에는 틀림없습니다.

 

BMS는 전기자동차의 심장에 해당하는 역할을 하기에 단 몇초간의 통신에러도 운전자의 목숨과 직결될 수 있으므로,

 

보수적인 입장을 취할 수 밖에 없는 OEM과 BSA제조사들에게는 무선BMS라는 것은 양날의 검 임에 틀림없습니다.

 

 

*참고

http://www.autoelectronics.co.kr/article/articleView.asp?idx=2354