안녕하세요. BMS 관리팀입니다. 오늘 글은 비교적 짧게 끊겠습니다. 이 다음 글이 가장 중요한 전압 감지 탭에 대한 글이기 때문에, 그 내용을 애매하게 여기 포함시킬 수 없을 거 같아요. 바로 본문으로 들어가겠습니다.
10. 전류 센서 / 서미스터 / 리모콘 배선 작업
개요
위 사진도 wire side, 즉 전선이 꽂히는 방향을 바라봤을 때 기준으로 하는 사진입니다. 핀들의 개략적인 기능에 대해 알아봐요.
Thermistor 접지 (8개): 각 서미스터의 한 쪽 다리는 이 접지 구멍들 중 하나에 꽂아야 합니다. 8개 중 아무데나 꽂아도 상관 없고, 전부 한 핀에다가 접지해도 됩니다.(?)
서미스터 이미지 예시. 이것의 한 쪽 다리를 접지하라는 의미입니다.
Current Sensor +5v: 외부 홀 효과 전류 센서에 제공되는 +5v 전원
Current Sensor Ground: 전류 센서 접지
Current Low Channel: 전류 센서의 low channel 출력에 연결하는 핀
Current High Channel: 전류 센서의 high channel 출력에 연결하기
Remote 1+ & Remote 1-: 원격 bms 셀 탭 모듈1에 연결하는 +, - 데이터 전송선입니다. Shielded 꼬임 쌍선만 써야 합니다. 배터리 박스가 2개이거나 하는 상황이 아니면 이 기능은 크게 쓸 것 같지 않습니다. 또 이 기능을 쓰고 싶었으면 주문 당시에 옵션으로 넣었어야 했는데, 우리 장비는 탑재되어 있는지 모르겠습니다.
왼쪽은 꼬임 쌍선, 오른쪽은 shielded cable에 관한 사진.
Remote 2+ & Remote 2-: 원격 bms 셀 탭 모듈2에 연결하는 부분. 이하 내용은 위 Remote 1과 동일합니다.
Remote 1 & 2 Shield: 꼬임 쌍선의 쉴드를 종단시키는 (terminate) 핀. 쉴드들은 한 개 소에만 접지되어야 합니다. 즉 쉴드가 여기 연결되어 있다면, 다른 곳에는 꽂으면 안됩니다.
전류 센서
전류 센서는 신뢰성을 확보하기 위해 두 개의 센서를 하나로 합쳐 놓은 형태로 제작되었습니다. 크기가 작은 것은 낮은 전류, 나머지 하나는 큰 전류를 측정합니다. 두 센서에서 오는 정보들을 BMS에서 교차검증하여 신뢰성을 확보합니다.
전류 센서 배서 작업엔 4개의 전선이 들어갑니다: 센서 위한 +5v 전압 공급원, 접지, 2개의 아날로그 voltage returns
* voltage return을 전류 감지하고 전압 신호 보내주는 출력이라고 해석했는데, 원문(2 analog voltage returns) 보고 더 나은 해석이 있다면 알려주세요.
(센서로 흐르는 전류가 없으면 각각의 voltage return은 2.5v로 뜰겁니다)
각 전선은 단순히 bms에서 전류 센서로 이어주면 됩니다. 전선 길이는 최대한 짧게 유지하고 (45cm 미만으로 유지하면 최대 신뢰성 확보), 이 전선에 다른 부하나 탭을 달면 안됩니다.
홀 효과 전류 센서는 배터리의 어디 부분에 붙여도 상관 없습니다. 양극, 음극, 팩 중간 쯤 다 됩니다. 배터리 팩 양 끝에 센서를 부착할 경우, 아래 사진처럼 모든 전류가 센서를 통과하도록 확인해야 합니다.
위 그림은 전류 센서의 일반적인 위치를 설명하고 있습니다. 전류 센서가 물리적으로 거꾸로 설치되었다면, bms utility software에서 전류 센서 방향을 반대로 설정해버리면 됩니다. 그렇기 때문에 물리적으로 어떤 방향으로 장착했는지는 크게 중요하지 않습니다 (대신 세팅에서 올바른 방향 꼭 설정).
bms 유틸리티를 통해 전류가 흐르는 방향을 미리 파악해놔야 합니다. 배터리 팩으로 들어가는 (충전) 전류는 negative current, 배터리 팩 밖으로 나가는 (방전) 전류는 positive current로 bms utility에 뜰 겁니다.
전류 센서와 커넥터 연결하는, 그리고 커넥터와 bms 연결하는 핀들에 관한 사진
서미스터 탭
서미스터는 열을 감지할 때 쓰는 부품입니다. 규정에 의하면 전체 배터리 셀의 20% 이상 (이 때 '셀'은 동그란 밧데리 원기둥 하나를 의미합니다. 24년 차량은 28s 13p 이므로 총 364셀, 그중 20%는 73셀)을 측정해야 하니, 적지 않게 쓰입니다. 서미스터 1개당 2개의 셀을 감시하는 방식을 쓴다고 해도, 여전히 40여개 정도는 있어야겠군요.
특징
BMS에 바로 연결할 수 있는 서미스터는 8개입니다. 우리는 8개로 어림 없으니 서미스터 확장 모듈을 써야 합니다. (개당 80개 서미스터 연결 가능, 최대 10개 모듈 연결가능). 일단 최대한 대표적인 서미스터들을 bms에 직통으로 꽂고, 나머지 서미스터들을 확장 모듈에 꽂는 것을 추천합니다.
(* 대표적인: representative 직역. 세그먼트 온도를 가장 잘 나타낼 수 있는 배터리 부분을 말하는 것 같습니다. 정확한 해석에 대한 지적은 환영)
BMS와 같이 판매되는 서미스터는 끝에 에폭시 코팅이 되어 있습니다.
서미스터 붙일 때 테이프나 글루를 많이 씁니다.
연결되는 서미스터는 '10K NTC 서미스터'이어야 합니다. BMS와 팔리는 서미스터의 B25/50 값은 3380K 입니다. (NTC 서미스터의 특징 중 하나인데, 깊게 공부하기보단 그렇구나 하면 될 것 같아요. 참조) 다른 B 값 가진 10K NTC 서미스터 써도 되자만, 연결된 모든 서미스터는 동일한 B값 가져야 합니다. (B 값은 bms에서 프로그래밍 가능)
장착
서미스터는 여러 군데 골고루 배치해야 합니다.
여타 서미스터 (별도 구입)는 링 터미널 (동그란 압착단자)을 부착하여 배터리 터미널에 연결할 수 있습니다. 경우에 따라 이 방식을 써야할 수도 있지만, 살아있는 배터리의 터미널(?)에 서미스터를 바로 붙이는 행위는 비추천합니다.
언제나 서미스터와 팩은 전기적으로 충분히 분리되어 있어야 합니다. 서미스터 측정 핀은 서미스터나 주 입출력 커넥터에 있는 딴 핀들과 전원 분리(isolation)되어 있지 않으니, 서로 잘못 만나면 쇼트날 수 있습니다. 쇼트 방지를 위한 올바른 분리, 퓨징은 작업자 책임입니다. 외부 충격이나 환경의 영향으로부터 안전하게 버티도록 올바르게 분리하셔요.
서미스터 한쪽 끝은 서미스터 핀에, 반대쪽 끝은 서미스터 접지 핀에 연결합니다. 서미스터는 저항성이 있으므로 (서미스터 자체가 일종의 저항), 극성(polarity)은 상관 없습니다. 서미스터 접지 핀 순서도 상관 없습니다.
모든 서미스터 공통 전선은 단일한 서미스터 접지 핀에 연결 가능합니다. 필요 시 서미스터 전선은 길이 늘려도 됩니다.
기타
bms 자체에 장착되는 8개의 서미스터 중 하나는 공기 흡기 서미스터로 쓸 수 있습니다. (소프트웨어로 8개 중 하나 골라서 설정 가능). 배터리 냉각 시 외부 기온도 고려할 필요 있으면 쓰는 기능입니다. 보온용 팬(?) 사용 시, 고온 다습한 공기가 배터리, 민감한 부품들, 전기적 연결 부분에 수분을 묻혀서 산화나 부식이 일어나는 대참사를 경험하지 않도록 유의하세요. BMS의 다용도 출력 핀을 통해 배터리 warming 장치를 컨트롤해서, 수증기 응결이 일어나지 않게 해줄 수 있습니다.
(* 보온용 팬: warming fan 직역. 겨울철에 이용하는 팬으로 추정...)
Remote Cell Tap Modules
배터리 팩이 여러 장소에 나뉘어져 설치되거나, 180셀을 넘어가는 대용량 팩에 쓰이는 장치. 우린 쓸 이유가 없어 보이니, 필요 시 이후 서술하겠습니다.
내용은 비교적 짧지만, 전류 센서와 열 감지 모두 중요한 만큼 잘 읽어둬야 합니다. 다시 읽어보니 진짜 재미도 낭만도 루피도 없는 글이군요. 아쉬운 대로 버찌 선배님 사진으로 마무리하겠습니다.
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