배터리 관리의 새로운 패러다임 Wireless BMS
유선에서 무선으로, 배터리 관리 혁신을 넘어
미래 모빌리티 산업에 무한한 확장성 가져올 무선 BMS
Intro
차량의 자율주행과 전동화가 미래 모빌리티 산업 트렌드 변화를 주도하고 있듯이, 전기∙자율주행차를 구성하는 전장부품에도 새로운 변화의 바람이 불고 있다. 그 중 차량 관리의 핵심이자 배터리의 두뇌로 불리는 BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)은 유선에서 무선으로 변화하며 보다 높은 유연성과 확장성을 통해 효율적인 차량 배터리 관리를 넘어 미래 전기∙자율주행차 생산 패러다임의 변화를 주도할 새로운 주역으로 활약할 예정이다.
이번 Trend Issue에서는 기존 유선 BMS의 한계를 뛰어넘어 디자인 설계부터 생산 과정, 성능 개선 등 모빌리티 산업 전반에 혁신을 가져올 LG이노텍의 무선 BMS(Wireless BMS)의 장점과 차별점을 ‘W‘ 질문 키워드 Why/What/Who로 꼽아 소개한다.
Why wBMS?
전기자동차(EV)의 배터리는 전기 에너지를 저장하는 가장 중요한 동력원이지만, 배터리만으로 차량을 주행할 수 없다. 전기자동차의 배터리를 제한된 범위의 전압, 전류, 온도 내에서 효율적이고 안전하게 사용하기 위해서는 제어장치인 BMS가 필요하다. BMS는 배터리의 전압, 전류, 온도 모니터링을 통해 보호 기능을 수행하고 잔량 측정 및 교체 시기를 예측하는 등 차량 관리의 핵심이자 배터리의 두뇌 역할을 담당한다. 즉, 배터리를 최상의 상태로 관리하여 유지 및 보수 관리의 어려움 등의 문제점을 해결할 수 있다.
BMS는 일반적으로 BMU(Battery Management Unit) 1개와 다수의 CMU(Cell Monitoring Unit)로 구성되며, BMU와 CMU 간의 데이터 전송이 유선에서 무선으로 변화하고 있다. 무선 통신을 통해 기존의 와이어 하네스를 제거함으로써 배터리 팩의 무게를 줄이고, 공간 활용성과 배터리 설계의 유연성을 강화하여 미래 모빌리티 시대를 선도하는 대표적인 기술이다. 전기 및 자율주행차 시대에서 차량 전체의 무게를 줄여 에너지 효율을 높이는 것이 최우선 과제인 지금, 높은 범용성으로 모든 차종에 적용 가능한 컴팩트한 무선 BMS의 필요성은 더욱 커질 전망이다.
Connect with LG Innotek! “배터리 팩 무게는 15% 줄이고, 주행거리는 50km 늘려 시장을 선도하다”
LG이노텍은 무선 BMS를 적용하여 배터리 팩의 내부 공간을 최적화해 부피와 무게를 줄여 최대 15%의 배터리 팩 공간을 확보하고, 주행거리를 최대 50km까지 늘렸다. 또한 배터리 팩 환경에 최적화된 2.4GHz 안테나 설계와 자체 전파 방해 검사를 통해 통신 오류를 최소화하여 완성도를 높였으며, 전기차에 탑재되는 배터리를 최상의 성능으로 관리할 수 있는 무선 BMS 솔루션 역량을 구축했다.
What are the challenges of wBMS?
무선 BMS는 유선이 아닌 무선통신 방식을 사용하기 때문에, 열악한 차량환경과 배터리 팩의 메탈구조에서도 원활한 통신을 가능케 하는 것이 하나의 도전과제로 꼽힌다. 전기자동차에 필요한 안전 수준을 보장하기 위한 견고성을 유지함과 동시에, 외부 간섭과 다중 경로 페이딩을 방지해야 하기 때문에 무선 BMS가 기술적으로 어렵다. 다중 경로 페이딩은 신호를 전달하는 전파가 장애물에 의해 2개 이상의 경로로 수신 측에 도달하는 경우 그 합성 신호가 시공간적으로 강도가 변하는 현상을 뜻한다.
이에 BMS 솔루션을 제공하는 공급자의 견고한 무선 통신기술 역량이 중요하며, 시스템 전 제조 과정에서의 까다로운 품질 관리가 요구된다. 또한 차량 전동화 수준 및 소프트웨어 제어 비중이 확대된 커넥티드카 시대에는 차량 해킹 위험성이 높아지며 무선 인터페이스의 잠재적인 보안 취약성을 해결하는 것이 중요하기 때문에 안전한 별도 보안 프로토콜 구성이 필수이다.
Connect with LG Innotek! “독보적인 무선통신 기술력 기반 견고한 통신과 보안 역량으로 리딩하다”
LG이노텍은 가상 검증 시뮬레이션 및 전용 RF 노이즈 테스트를 통해 최적화된 배터리 팩 구조를 개발하여 무선통신의 어려움을 해결했다. 가상 검증 등으로 제품 초기 단계부터 세밀하게 관리된 LG이노텍의 무선 BMS는 설계 변경 사항에 대해 신속한 대응이 가능하다. 사이버 보안 위협에 취약한 문제 또한 인증된 서버를 사용하여 키 관리 시스템 운영과 TARA(Threat Analysis and Risk Assessment) 및 보안 기능을 통해 보안 취약성을 최소화한다.
What does wBMS innovate?
무선 BMS는 기존의 케이블이 차지하던 공간을 축소시키며 배터리 용량 증가 및 배터리 설계 유연성을 강화하여 더욱 고성능∙고효율의 스타일리시한 차량 개발을 가능하게 한다. 또한 복잡한 케이블 연결 때문에 수작업으로 진행할 수밖에 없던 유선 배터리 팩 조립 작업이 무선으로 바뀌며 로봇으로 생산 자동화 및 효율 향상 통한 비용 감소 등 생산 효율성을 크게 증가시킨다. 즉 무선 BMS 솔루션을 제공하는 공급자의 역량에 따라 완성차 및 차량 부품사의 번거로운 절차를 간소화하며 생산 효율을 극대화시킬 수 있다. 이러한 생산 효율성을 바탕으로 대규모로 수익성 있는 전기차 생산라인 구축에도 도움이 되는 무선 BMS는 전기차 생산 전반에 있어 혁신을 가져올 것으로 예상된다.
Connect with LG Innotek! “BMS 업계 세계 최초, 가상 검증 시뮬레이션 기술로 혁신하다”
LG이노텍은 업계 최초 배터리 팩 개발 단계에서 무선 통신 품질에 대한 가상 검증을 자체적으로 실시하는 시뮬레이션 기술을 구축했으며, 실측 대비 무려 95% 이상 일치하며 그 유효성을 입증했다. 이에 완성차 및 차량 부품사 입장에서는 별도의 기술성 테스트 단계가 줄어들어 개발 기간을 단축하고 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 LG이노텍의 RF 통신 모듈은 현재 완성차 및 차량 부품사의 모든 전기차종에 쉽게 적용할 수 있어 뛰어난 호환성을 자랑한다.
Who leads the wBMS market?
Total Solution Provider for Automotive Components, LG Innotek!
LG이노텍은 배터리 관리 시스템은 물론, 배터리 정션 박스, 전기차 통신 컨트롤러, DC-DC 컨버터 등 혁신적인 기술력으로 구성된 첨단 컨트롤러 포트폴리오를 보유하고 있다. LG이노텍의 무선 BMS는 단순한 전장부품 솔루션이 아닌, 1980년대 RF(Radio Frequency, 무선주파수) 모듈레이터를 시작으로 블루투스 모듈, 와이파이모듈, LTE/5G모듈, 디지털키(UWB/BLE) 등을 개발하며 40년간 축적해 온 독보적인 무선통신 기술을 기반으로 한 완벽한 시너지의 결과물이다. 게다가 무선통신을 포함한 개발, 설계, 시뮬레이션, 검증, 양산까지 LG이노텍은 업계에서도 독보적으로 모든 프로세스를 지원하는 토털 솔루션 프로바이더(Total Solution Provider)다.
Outro
미래 모빌리티 시대에서 무선 BMS는 전기∙자율주행차의 안전과 효율을 책임지는 배터리 관리의 핵심 기술로 무한한 확장성을 가진다. 무선 BMS는 단순히 차량 배터리를 최상의 성능으로 관리하는 역할을 넘어, 차량 경량화와 디자인 및 설계 유연성으로 스타일리시한 고성능∙고효율 차량 개발을 가능하게 한다. 또한 초기 설계부터 최종 생산단계까지 생산 라인 전반에서 생산성 개선과 원가 절감으로 고객사의 효율성과 편의성을 향상시키며 모빌리티 시장의 경제적 가치 창출 극대화에 앞장설 것으로 예상된다.
모든 것이 ‘유선’에서 ‘무선’으로 바뀌고 있는 초연결 시대에 발맞추고 경쟁력을 갖추기 위해서는 다양한 도전과제를 파악하고, 이를 뛰어넘을 포트폴리오와 기술력을 보유하는 것이 필요하다. 끊임없는 연구와 발전을 통한 R&D 역량을 바탕으로 모빌리티 기술 혁신을 선도하고 고객에게 차별화된 가치를 제공하는 기업과 함께한다면 미래 모빌리티 산업을 주도할 주역으로 자리매김할 수 있을 것이다.
미래 모빌리티 시대, LG이노텍이 함께 합니다.
