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LG화학-GM 합작사 전기차 배터리, 거추장스런 '전선' 걷어낸다


- 얼티엄에 美ADI 무선 BMS 적용

LG화학과 제너럴모터스(GM) 전기차(EV) 배터리 합작사 얼티엄셀즈가 무선 배터리 관리 시스템(BMS)을 도입한다. 전기차 배터리는 '셀→모듈→팩' 단위로 이뤄진다. 모듈에는 배터리 셀 관리를 위한 BMS와 제어용 인쇄회로기판(PCB)을 연결하기 위한 와이어링 하네스와 버스바(Busbar) 등의 부품이 쓰인다.

무선 BMS를 사용하면 그만큼 와이어링 하네스, 버스바를 덜 쓸 수 있다. 전기차 무게를 줄이고 배터리 셀을 더 많이 내장해 1회 충전시 주행거리를 늘리려는 의도로 풀이된다.

2020년 11월 26일 미국 반도체 업체 아나로그디바이스(ADI)는 얼티엄셀즈가 생산할 '얼티엄(Ultium)' 배터리에 무선 BMS 기술을 공급한다고 밝혔다. 얼티엄셀즈는 2022년부터 전기차 배터리를 생산할 계획이다. 캐딜락, 쉐보레, GMC 브랜드 전기 스포츠유틸리티차량(SUV)·픽업트럭용으로 5개 생산 라인이 마련된다. ADI 무선 BMS는 이르면 내년 말부터 얼티엄 배터리에 탑재될 전망이다.

얼티엄은 12개의 배터리 모듈이 탑재된다. 배터리 모듈에 하나씩 BMS가 쓰이면 모두 12개가 필요하다. 와이어링 하네스는 구리로 만들고 무게는 완성차 한 대당 평균 50Kg에 달한다. 모든 와이어링 하네스를 무선으로 대체할 수 없지만, 전기차에서 배터리가 차지하는 면적이 워낙 넓기 때문에 적지 않은 경량화가 가능하다.

ADI에 따르면 무선 BMS는 스마트메쉬(SmartMesh) 네트워킹 기술을 활용한다. 99.999% 신뢰성을 확보했다. 유선과 동등한 수준의 데이터 전송을 제공한다. 당초 이 기술은 반도체 공장 내에서 생산에 필요한 케미칼 상황을 살펴보는 용도고 쓰였다. 지진에 대비한 내진 설계와 두꺼운 콘크리트로 둘러 쌓인 반도체 공장에 새로운 배선을 설치하기 까다롭다는 문제를 해결하기 위해서였다.

얼티엄셀즈의 얼티엄 배터리

ADI는 "그동안 전기차의 전자파를 차단하는 전자파차폐(EMI), 금속이 많은 차내 환경 등으로 무선 BMS 구현이 어려웠다"며 "와이어링 하네스는 진동이 잦은 자동차 특성을 고려했을 때 무선보다 오히려 안정성이 떨어질 수 있다"고 설명했다. 또 "무선 BMS 많은 배터리 셀을 사용하는 전기차의 비용 절감과 배선 복잡성을 줄여준다"고 덧붙였다.

무선 BMS는 배터리 충전 상태뿐 아니라 전류, 전압, 온도 등의 데이터를 정확하게 수집할 수 있다. 데이터는 실시간으로 전달되고 지연 현상이 거의 발생하지 않는다. 수 마이크로초(μS, 100만분의 1초) 수준에 불과하다. 유선 BMS와 마찬가지로 배터리 셀의 충전상태(SoC:state of charge)를 고르게 만들어 준다. 배터리 충전속도를 높이고 주행거리를 늘려준다.

ADI는 무선 BMS를 폐배터리 사업에도 적용할 계획이다. 다 쓰거나 폐차한 배터리를 에너지저장장치(ESS)용으로 전환하는 용도다. 전기차가 배터리를 어떻게 사용했는지, 사고 경력이 있는지, 유지보수 기록에는 어떤 내용이 포함되어 있는지 등을 확인할 수 있다.

ADI는 "무선 BMS를 통해 비용을 절약하고 재사용 가능한 플랫폼을 구현할 수 있다"며 "배터리 셀이 또 다른 제품으로 제2의 수명을 이어갈 수 있도록 하는 데이터를 제공한다"고 전했다.

출처 : 디일렉
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