EV 안전성, 첨단 배터리 관리 시스템에 달려있다

전동 킥보드와 기타 저속 전기차(EV)의 급속한 확산이 도시 모빌리티를 재편하고 있지만, 동시에 라이더의 안전과 차량의 신뢰성을 보장하기 위해 더욱 정교한 배터리 관리 시스템(BMS)이 요구되고 있습니다.

고속 EV vs 저·중속 EV 시장 현황

자동차, 트럭, SUV 같은 고속 EV가 헤드라인을 장식하고 있지만, 전동 오토바이, 전동 킥보드, 전기 스케이트보드, ATV로 구성된 저속 및 중속 세그먼트가 더 오래가는 경량 배터리 팩에 힘입어 급성장하고 있습니다. Global Market Insights의 최근 보고서에 따르면, 전동 오토바이 및 전동 킥보드 시장은 2019년 300억 달러 규모에서 연평균 4% 이상의 성장률을 기록하며 2026년까지 400억 달러에 달할 것으로 전망됩니다.

리튬 기반 화학으로의 전환: 'LiFe의 순환'

과거에는 납축(PbA) 전지가 많은 소형 EV와 전동 자전거에 사용되었습니다. 그러나 더 가볍고 친환경적이며 안전한 배터리 화학을 추구하면서 리튬 기반 솔루션, 특히 리튬이온과 LiFePO₄로의 전환이 경량 EV(LEV) 분야에서 가속화되고 있습니다. 이들 화학은 더 높은 에너지 밀도, 경량화, 향상된 안전성을 제공하여 전동 자전거와 킥보드를 더 민첩하고 반응성 있게 만듭니다.

전동 킥보드 판매가 급증하고 있습니다.

중국에서는 2019년 4월 GB 17761-2018 표준이 공식 채택되어 전자 부품을 포함한 종합적인 자전거 안전 기준을 마련했습니다. 인도와 기타 시장에서도 전동 자전거 등록 제한(속도 25km/h 상한, 리튬 배터리 의무화, 페달 장착 요구) 등 라이더 안전을 강화하기 위한 유사 표준을 개발 중입니다.

플라잉카와 호버보드 같은 미래를 향해 나아가면서, 리튬 기반 배터리가 업계 표준이 될 것입니다. 따라서 이들의 안전한 작동을 보장하는 것이 필수적이며, 견고한 배터리 모니터링이 핵심 인에이블러입니다.

목적 있는 모니터링: 실시간 데이터의 가치

셀 전압, 전류, 온도에 대한 실시간 데이터를 제공하는 배터리 모니터링 솔루션은 더 안전하고 고용량의 팩을 설계하는 데 필요한 확신을 줍니다. 정확한 센싱을 통해 시스템은 파라미터가 안전 한계를 초과하기 전에 충전 또는 방전 비활성화 같은 보호 조치를 트리거할 수 있습니다.

온도 관리의 중요성

온도는 중요한 요소입니다. 5°C 이하에서는 리튬 기반 배터리의 성능이 저하되어 작동이나 충전이 제한될 수 있습니다. 45°C 이상에서는 과열을 방지하기 위해 충전이 제한되고, 온도가 더 상승하면 방전도 제한됩니다. 이러한 한계는 배터리 팽창이나 폭발을 초래할 수 있는 열폭주(thermal runaway)를 방지하는 데 도움이 됩니다.

예를 들어, Texas Instruments의 BQ76942와 BQ76952는 내부 다이 온도뿐만 아니라 외부 서미스터 판독값도 모니터링합니다. 이들의 통합 열 보호 기능은 극한 온도 감지 시 자동으로 충전 또는 방전을 차단합니다.

리튬 기반 배터리로 구동되는 전동 자전거.

전압 및 전류 모니터링을 통한 세밀한 제어

온도 외에도 전압과 전류 모니터링은 배터리 건강 상태를 세밀하게 제어할 수 있게 합니다. 셀의 개방 회로 전압이 정격 충전 전압을 초과하면 모니터는 과전압을 플래그하고 추가 충전을 중단하며, 과잉 에너지를 열로 방출합니다. 마찬가지로 과전류 조건은 보호용 스위치 FET를 트리거하여 팩을 보호합니다.

정확한 전압, 전류, 온도 데이터를 결합함으로써 설계자는 에너지 효율을 최적화하고, 사이클 수명을 연장하며, 라이더 안전을 보장하는 데 필요한 통찰을 얻을 수 있습니다.

미래 전망: 안전과 수명을 최우선으로

안전과 수명을 우선시하는 배터리 모니터링 솔루션 선택은 모든 전동 자전거 제조업체의 표준 설계 관행이 되어야 합니다. 첨단 모니터링과 정교한 생산 공정의 결합은 안전성을 높일 뿐만 아니라 전기 교통의 환경적 이점도 증폭시킬 것입니다.

앞으로 도로가 필요 없어질지 몰라도, 안전하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 배터리는 반드시 필요할 것입니다.

추가 자료:

• 차세대 배터리 모니터: 배터리 안전성 향상과 정확도 개선, 런타임 연장을 동시에
• 배터리 모니터링 시스템의 온도 측정 정확도 개선
• 배터리 모니터링 시스템의 전압 측정 정확도 개선
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– Vikram Sundaram, Product Marketing Engineer, Texas Instruments.

>> 이 기사는 자매 사이트인 EE Times에 원래 게재되었습니다.

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