q1. 문제인식

리튬이온 배터리와 뗄수없는 운명의 짝 BMS는 2004년 리튬이온 배터리의 충방전기 개발을 시작했을때부터 시작되었습니다. 리튬이온 배터리는 태생에서부터 정밀한 전압과 전류의 정밀도를 높여서 제어해야 하기에 2005년까지는 일본의 장비업체 가따오까사에서 충전효율 50% 방전효율 0%의 리니어 충방전기가 사용되고 있었고 그러하므로 지금은 2000만원대 장비가 당시엔 8000만원대여서 그 가격을 줄이려 PWM 방식으로 그것도 2스위치 양방향 컨버터의 알고리즘을 최초 개발하였고 2005년 이후 삼성SDI 배터리제조공정에 전량 사용되는 성과를 이루었으나 일본업체를 몰아냈듯이 지금은 중국업체 항커커지에 그 자리를 물려주게 되었습니다. 그동안 초기개발업체 갑진은 금양에 납품대금을 받지못해 법정관리를 받는 신세가 되었고 타업체역시 중국업체의 가격을 넘어서지 못했고 국내 배터리 3사역시 중국배터리 가격을 넘어서지 못해서 글로벌점유율은 10% 이하로 곤두박질쳤고 전기차는 캐즘을 넘어 침체국면이 되었네요.. 하지만 향후 미래의 에너지원은 배터리외에 대안이 없으니 배터리관련 장비로 직렬식을 고안하여 22년 8월에 특허출원했고 24년 10월에 특허등록까지 받았지만 24년이후 한국의 배터리 3사의 신규 공장이 아예 전무한터라 특허고 나발이고 쓸곳이 없네요 ㅠㅠ 하여 직렬식과 일맥상통하는 셀밸런서 기술이니 2025년부터 직렬식에도 쓰고 ESS와 전기차 BMS에도 쓰일 셀밸런서를 개발하게 되었습니다. 셀밸런서는 초기엔 수동형밖에 없었고 2개의 배터리의 전압을 비교하여 전압이 높은쪽의 배터리양단에 저항부하를 연결하여 높은전압을 낮추도록 하는 역할이니 배터리 상호간에 용량차가 없는 쌍둥이같지 않다면 효율이 떨어질수밖에 없는데 처음의 용량값이 변할수밖에 없으니 수동형은 태생부터 잘못된 방법이지만 가격이 저렴하다는 이유로 지금까지 살아남아 있으니 효율좋고 가격도 저렴한 리싸이클 배터리에까지 확대가능한 능동형 셀밸런서를 만들어야 하는건 시대적 사명이 되었습니다. 가격이 저렴하다? 말이 안되는 장벽입니다. 누군들 아는 사실이지만 기실 풀수없는 문제는 아니니 LG엔솔 같은곳에선 수백명의 연구인력이 현재도 개발진행 하는걸로 알고있습니다. 누구의 손에서든 시대적 사명을 풀어야 하지만 그래도 제손에서 먼저 해결된게 개인적으론 다행입니다. 그럼 왜 비쌀수밖에 없었는지 살펴보겠습니다. 중국에서 현재 콘덴서식 능동형 셀발란서가 발매되고 있는데 2개의 셀을 밸런싱하는데 배터리용량에 따라 콘덴서용량이 증가해야 하며 4개의 FET 스윗치가 필요합니다. 또한 듀티비가 50% 고정식이어서 밸런싱에 시간이 늦고 또한 스윗치 저항에 차이가 생기면 밸런스 전압오차가 발생합니다. 크기도 커지고 오차값도 크고 밸런싱 시간도 많이 걸리므로 향후의 셀밸런싱 방법으론 부적합입니다. 그렇다면 2스위치 50% 듀티의 인덕터형은 어떨까요? 역시나 시간이 걸리며 스위치 저항값 차이로 인한 오차는 피할수없습니다. 그러하니 제가 개발한 2스위치 듀티가변과 동기정류식의 능동형 셀밸런서가 가격만 낮출수만 있다면 대세가 될건데 가격은 BCDMOS 공정의 반도체 칩으로 해결하려 합니다. (800V 80KW 전기차에 192개 셀밸런서가 필요하고 칩이아닌 디스크리트 형태에서 하나당 3불 전기차 1대의 부품원가 600불 추정입니다.) 또하나 셀투팩의 장애요소 1WIRE 통신방식도 개발이 되어있으니 3차 4차 경선에서 입증하도록 합니다. 현재의 기술수준은 20개 모듈을 묶어 정밀한 ADC컨버터로 셀밸런싱과 배터리의 고장예측을 실행하는 수준인데 제가 개발하는 방식은 200개 이상의 배터리를 하나의 팩으로 제어하고 그중의 하나라도 분리막의 이상징후가 나타나면 즉시 경보할수있는 시스템이 될겁니다. 2025년 BMS 시장규모는 글로벌 15조이며 매년 15~20% 이상 성장전망이니 계획대로 개발완료가 된다면 유니콘목표여도 망상은 아니리라 여겨집니다. 하여 3차에는 스쿠터로 검증하고 4차에는 EV3정도의 차량에 실장착하여 검증하는 계획이지만 BMS는 국가공인기관의 인증이 필요하고 인증에만 수개월이 소요되므로 주최측과 협의진행이 합당하겠습니다. 셀밸런서 기본샘플의 작동영상은 별첨합니다.