#7 · BMS는 배터리를 어떻게 지키나요?

6편에서는 배터리팩을 안전하게 쓰기 위해 사용하는 쪽이 지켜야 할 수칙을 다뤘습니다. 이번 편은 배터리팩 안에서 안전을 지키는 장치, BMS가 무엇을 하는지 정리합니다.

1. BMS는 무엇을 지켜보나요?

BMS는 배터리의 전압, 전류, 온도 등 배터리의 상태를 지속적으로 모니터링합니다. 측정값이 정해진 범위를 벗어나면 충전 또는 방전을 제어하여 배터리와 장비를 보호합니다.

2. 대표적인 보호 기능 3가지

• 과충전 보호 — 충전 시 전압이 상한을 넘지 않도록 제어합니다. 과충전은 발열과 팽창으로 인한 안전 사고로 이어질 수 있습니다.
• 과방전 보호 — 방전 시 셀 전압이 하한 아래로 내려가지 않도록 제어합니다. 과방전된 셀은 손상되어 재사용 및 수리가 불가할 수 있습니다.
• 과전류 보호 — 사용 범위를 초과하는 큰 전류가 발생하지 않도록 제어합니다. 장비가 순간적으로 쓰는 피크 전류와 계속 쓰는 연속 전류의 차이는 4편에서 다뤘습니다.

이 외에도 단락 보호, 고온 차단 등 안전 사고를 방지하기 위한 보호 기능이 내장되어 있습니다.

3. 셀 밸런싱 — 셀끼리 보조를 맞춥니다

같은 팩을 구성하고 있는 셀도 사용 중 전압이 조금씩 달라질 수 있습니다. 이 차이가 벌어지면 가장 높은 셀이 먼저 상한에 닿아 충전이 일찍 멈추고, 실제로 쓸 수 있는 용량이 줄어듭니다. 셀 밸런싱은 셀 사이의 전압 차이를 줄여 팩 전체를 고르게 쓰도록 돕는 관리 기능입니다. 셀 밸런싱의 방식(능동형·수동형)은 이후 가이드에서 따로 다룰 예정입니다.

4. 검증된 BMS 적용이 필요합니다

로보틱스 배터리팩은 장비 구동부터 보관·대기 상태까지 고려한 모니터링 기능과 정밀 데이터 송출 기능을 포함하는 BMS의 적용이 필요합니다. 로봇 구동 효율의 최적화를 위해서는 산업 현장에서 충분히 검증된 BMS가 적용된 배터리팩을 선정해야 합니다.

또한 배터리를 안전하게 사용하려면 BMS의 모니터링·제어 기능을 한 겹이 아니라 여러 겹으로 구축하는 설계가 필요합니다. 1차 기능에 오류가 발생할 경우 2차, 3차로 배터리를 모니터링하고 제어할 기능이 설계되어 있어야만 안전 사용이 가능하기 때문입니다.

파워크래프트는 배터리팩과 함께 BMS를 직접 개발해 왔습니다. 산업용 고성능 BMS부터 중량 로봇용·휴머노이드 로봇용 초소형 BMS까지, 로봇이 실제로 움직이는 환경을 이해하는 데서 설계를 시작하며 다중 안전 설계 BMS를 개발해 왔습니다.