Dukosi의 무선 BMS: 지능형 셀 레벨 칩으로 배선 하네스 제거

전기차를 중심으로 한 전 세계적인 전동화 흐름은 배터리 모니터링을 안전과 수명 측면에서 필수적으로 만들었습니다. 영국 기반 혁신 기업 Dukosi는 모든 리튬이온 셀에 전용 실리콘 칩과 펌웨어를 내장하는 무선 솔루션으로 BMS 시장을 혁신할 예정입니다. 이로써 부피가 큰 배선 하네스를 제거하고 배터리 팩에 직접 지능을 추가합니다.

Dukosi의 창립자이자 CTO인 Joel Sylvester와의 대화에서 이 회사의 기술이 기존 무선 BMS 제품과 어떻게 다른지, 그리고 배터리 산업에 어떤 의미인지 알아보았습니다.

"EV, 버스, 선박, 그리드 저장장치에 사용되는 대용량 고전압 리튬이온 팩용 셀 모니터링 장치를 개발했습니다."라고 Sylvester는 설명합니다. "이 애플리케이션들은 셀 전압, 온도, 전류를 정밀하게 모니터링해 안전성을 보장하고 수명을 연장하는 데 의존합니다."

Dukosi 혁신의 핵심은 각 셀의 전압, 전류, 온도 및 기타 주요 파라미터를 개별적으로 측정하는 소형 CMOS 칩과 독점 소프트웨어입니다.

이 솔루션을 차별화하는 것은 칩이 셀 자체에 배치된다는 점입니다. "셀 레벨에서 지능을 통합함으로써 하드웨어 풋프린트를 최소화하면서 어떤 크기, 모양, 구성의 팩 설계도 유연하게 할 수 있습니다."라고 Sylvester는 말합니다. "이는 제조업체가 배터리를 모니터링하고 관리하는 방식을 근본적으로 바꿉니다."

잠재 고객과 이야기할 때 첫 번째 우선순위는 항상 배선 하네스 제거입니다. "하네스는 신뢰성을 떨어뜨리고 안전 위험을 만들며 설계 및 제조 비용을 부풀립니다."라고 그는 지적합니다. "우리 시스템은 모든 셀에서 일관된 고품질 측정을 제공해 팩 성능을 크게 향상시킵니다."

첨단 배터리 관리의 필요성

정확한 배터리 모니터링은 특히 EV에서 안전과 최적 성능에 필수적입니다. 기존 BMS 설계는 레거시 배선과 중앙 집중식 모니터링에 의존하는데, 이는 번거롭고 오류가 발생하기 쉽습니다. Dukosi의 진정한 무선 접근법은 엣지 컴퓨팅을 활용해 빠르고 유연한 데이터 수집을 제공합니다.

BMS의 주요 기능은 안전한 충방전 사이클을 유지해 셀을 열화, 손상, 화재로부터 보호하는 것입니다. 안전성 외에도 정밀한 충전 상태(SoC) 판독은 정확한 주행 거리 추정을 가능하게 해 주행 거리 불안을 줄이고 충전 시간을 단축합니다. 온도, 전압, 사이클 수에 대한 장기 데이터는 제2의 삶 애플리케이션과 비용 효율적인 재활용에 중요한 상태 건전도(SoH) 평가를 지원합니다.

배선: 지속적인 과제

배선 하네스는 48V 납산 UPS 같은 저전압 시스템에서는 허용될 수 있지만, 열악하고 협소한 환경에서 최대 800V의 고전압 EV 팩에 같은 원리를 적용하는 것은 문제가 됩니다. 과대 사이즈 케이블은 무게를 늘리고 공간을 차지하며 설치 복잡성을 증가시킵니다. 기존 무선 솔루션은 종종 모듈당 여러 셀을 멀티플렉싱해 모니터링되는 셀 수를 제한하고 스트링 길이가 길어질수록 측정 정확도를 저하시킵니다.

기존 무선 BMS의 주요 단점:

• 멀티플렉서의 전압 제약으로 모듈당 제한된 셀 수(12~16개)
• 먼 거리의 셀에서 노이즈 픽업 증가와 정밀도 저하
• RF 안테나의 가시선 의존으로 예측 불가능한 지연 발생

엣지 컴퓨팅: Dukosi의 강점

Dukosi는 각 셀에 자체 마이크로컨트롤러를 장착해 엣지 컴퓨팅을 구현합니다. 초저전력 CMOS 칩이 셀에서 직접 전력을 끌어오므로 아날로그 멀티플렉싱이 필요 없고 최적의 측정 정확도를 보장합니다. 로컬 처리가 원시 데이터를 해석하고 독점 임베디드 소프트웨어를 통해 간결한 집계 정보를 전송합니다.

외부 시스템과의 연결은 특허받은 NFC 기술을 통해 이루어집니다. 얇은 저전압 루프가 배터리 팩을 감싸며 각 센서의 루프와 밀리미터 간격으로 유도 결합됩니다. 이 설계는 최고 팩 전압에서도 전기적 절연을 유지하면서 빠르고 견고한 데이터 링크를 제공합니다. 각 IC는 고유 식별자를 가지며 무선 관리자가 폴링해 차량의 메인 전자장치로 데이터를 전달합니다. 전체 아키텍처는 ASIL C 안전 표준을 충족하며 ASIL D 등급 팩에도 적합합니다.

각 셀에 '항상 켜진' 지능을 내장하면 사용 및 성능 데이터의 지속적인 로깅이 가능해져 실시간 상태 건전도 분석과 배터리 수명 주기 전반의 포괄적인 출처 추적이 가능해집니다. 하드웨어, 케이블, 설치 비용을 제거함으로써 Dukosi의 솔루션은 모든 EV 유형과 더 넓은 에너지 저장 시장에서 장기적 이점을 제공합니다.

Sylvester는 진정한 혁신이 셀 단위 접근법에 있다고 강조합니다. "기존 시장 제품들은 여전히 1990년대 후반 설계와 유사해 모듈당 더 높은 셀 수와 더 높은 전압에 초점을 맞춥니다. 우리 기술은 측정 정밀도를 우선시합니다. 각 셀이 개별적으로 모니터링되어 전압, 온도 등에 대해 업계 최고 수준의 정확도를 제공합니다. 이를 통해 제조업체는 추가 커넥터나 하네스 없이 팩을 조립할 수 있어 설계를 크게 단순화하고 신뢰성을 높입니다."

더 자세한 내용은 Embedded Edge with Nitin 팟캐스트에서 Joel Sylvester의 전체 인터뷰를 들어보세요.