박종민 기자현대차∙기아가 전기차 안전의 핵심인 배터리 관리 시스템(BMS) 기술을 15일 공개했다. 최근 소비자들이 전기차에 느끼는 불안감을 해소하려는 차원이다.
현대차∙기아는 "전기차의 기본기를 끌어올리려는 여러 노력 중에서도 연구·개발(R&D) 역량을 가장 잘 보여주는 사례는 바로 15년 이상의 자체 개발 노하우가 축적돼 고도화시킨 BMS 기술"이라고 강조했다.
BMS는 '배터리 관리 시스템'(Battery Management System)의 약자로, 배터리를 전체적으로 관리하고 보호하는 '두뇌'인 동시에 자동차가 배터리를 사용하는데 필요한 제어 정보를 제공하는 역할을 담당한다.
이상 징후 신속 탐지 후 즉시 통보
현대차∙기아 BMS의 역할 중 하나는 배터리가 안정적으로 작동할 수 있게 만들어주는 정밀 '배터리 시스템 모니터링'이다. 배터리의 이상 징후를 신속하게 탐지하는 동시에 위험도를 판정해 차량 안전제어를 수행하고, 필요시 고객에게 통지함으로써 더 큰 문제가 발생하는 것을 미리 방지할 수 있게 해주는 기술이다.
전기차 배터리 화재는 다양한 원인으로 발생할 수 있으나 대부분의 발생 유형은 셀 자체 불량 또는 충격에 의한 셀 단락이다. 현대차∙기아 BMS는 주행과 충전중 상시 진단뿐만 아니라 시동이 꺼지는 주차중에도 정기적으로 깨어나 주기적으로 배터리 셀의 이상 징후를 정밀 모니터링한다.
BMS가 모니터링하는 항목으로는 △전압편차 △절연저항 △전류 및 전압 변화 △온도 △과전압 및 저전압 등 다양하다. 최근 출시되고 있는 차량은 이에 더해 수일 또는 수주 이전 잠재적인 불량을 검출할 수 있는 순간 단락과 미세 단락을 감지하는 기능도 추가돼 한차원 높은 안정성을 제공하고 있다.
현대차∙기아는 이같은 기술이 배터리 화재 사전 감지에 큰 효과가 있다고 판단하고 신규 판매 차량에 적용하는 한편 이미 판매된 전기차에도 연말까지 업데이트 툴 개발을 완료해 순차적으로 확대 적용할 계획이다.
BMS는 배터리 이상 징후가 발견되면 필요한 안전 제어를 수행하고, 위험 정도에 따라 고객에게 즉시 통보가 이뤄지도록 조치한다. BMS가 진단한 이상 징후 데이터는 곧장 원격지원센터로 전송되고, 이어 고객에게 입고 점검 및 긴급출동을 안내하는 문자메시지가 자동으로 발송된다.
최근에는 차량에 심각한 문제가 발생한 것으로 판단될 때에는 즉시 관계기관에 자동 통보되는 시스템도 개발중이다. 현대차∙기아는 "BMS 기술을 선도하고 지속적인 연구·개발을 이어가겠다"며 "특히 첨단 진단 기술과 클라우드 서버 기반의 원격 정밀 진단을 통합한 '온보드-클라우드 통합 안전관리 시스템'도 개발하고 있다"고 강조했다.
정비사가 현대차 아이오닉5 차량을 점검하는 모습. 연합뉴스3단계 다중안전 시스템 적용
BMS는 충전 과정에서도 중요한 역할을 한다. 현재까지 현대차∙기아 전기차 가운데 과충전으로 인한 화재는 한 건도 없는데, 이는 BMS가 충전상태를 집중적으로 모니터링한 결과라고 회사는 설명했다. 현대차·기아는 "충전 제어기의 긴밀한 협조제어를 통해 과충전을 원천 차단해 과충전에 의한 문제 가능성은 0%에 가깝다"고 밝혔다.
현대차∙기아의 과충전 방지 기술의 가장 큰 특징은 충분한 다중안전 체계를 갖추고 있다는 점이다. 감지 자체에 오류가 발생했다 하더라도 이를 대체할 수 있는 총 3단계의 과충전 방지 기술을 중복되게 적용중인 것이다.
'1단계'로는 BMS와 충전 제어기가 최적의 충전 전류 제어를 통해 고전압 배터리의 충전량 범위 내에서 안전하게 충전될 수 있도록 상시 관리한다. '2단계'에서는 BMS가 배터리의 충전 상태를 실시간 모니터링해 정상 범위에서 벗어날 경우 즉시 충전 종료를 명령하는 시스템이 작동된다.
만에 하나 차량 제어기와 배터리 제어기가 모두 고장난 상황에서는 '3단계' 시스템이 가동된다. 이 단계에서는 물리적인 안전 회로가 작동해 전류 통로인 스위치를 강제로 차단한다.
현대차∙기아의 BMS 기술은 모니터링이나 과충전 방지에만 국한되지 않는다. 배터리 내부의 셀을 종합적으로 관리해 배터리의 내구성과 성능을 최적으로 유지하는 '셀 밸런싱'도 수행한다. 예컨대 배터리 셀들의 전압에 편차가 생길 경우 BMS가 이를 미리 인지해 셀 사이의 전압 편차를 줄이기 위한 셀 밸런싱 제어를 작동하는 식이다.
현대차∙기아 관계자는 "현대차그룹 전기차에는 연구·개발 인력들이 그동안 쌓아온 기술력과 노하우를 기반으로 개발한 각종 안전 기술들이 총망라해 적용돼 있다"며 "전세계 고객들이 안심하고 우리 전기차를 타실 수 있도록 현재 기술 수준에 만족하지 않고 지속적인 안전 신기술 개발을 위해 매진해 나갈 것"이라고 말했다.