전기차 배터리 충전‧건강 상태…적은 양의 전류로 파악한다 > IT/과학기사 | it/science

[아이뉴스24 정종오 기자] 최근 전기차 배터리 화재가 이어지면서 불안감이 커지고 있다. 이를 방지할 수 있는 기술이 필요하단 목소리가 높았다.

전기차 배터리를 효율적으로 관리하고 안전하게 사용하기 위해서는 정확한 배터리 상태 진단이 필수적이다. 한국과학기술원KAIST 연구팀이 소량의 전류만을 사용해 높은 정밀도로 배터리의 상태를 진단하고 모니터링할 수 있는 기술을 개발했다.

배터리의 장기적 안정성과 효율성을 극대화할 것으로 기대된다.

전기차 배터리 임피던스 측정을 통한 상태 진단과 사고 방지로 배터리 안전성을 높일 수 있는 기술이 나왔다. [사진=KAIST]

KAIST총장 이광형는 전기및전자공학부 권경하 교수와 이상국 교수 연구팀이 전기차 대용량 배터리의 안정성과 성능 향상에 활용할 수 있는 전기화학 임피던스 분광법EIS 기술을 개발했다고 17일 발표했다.

EIS 기술은 배터리의 임피던스배터리 내부에서 전류 흐름에 저항하는 요소. 배터리의 성능과 상태를 평가할 수 있는 지표 크기와 변화를 측정해 배터리 효율과 손실을 평가할 수 있는 강력한 도구이다.

배터리의 충전 상태state-of-charge, SOC, 건강 상태state-of-health, SOH를 평가하는 중요 도구로 꼽는다. 배터리의 열적 특성과 화학적#x2027;물리적 변화, 수명 예측, 고장의 원인을 식별하는 데 활용 가능하다.

기존 EIS 장비는 비용과 복잡성이 높아 설치, 운영, 유지 보수가 쉽지 않다. 감도와 정밀도 제약으로 수 암페어A의 전류 교란을 배터리에 인가하는 과정에서 배터리에 큰 전기적 스트레스가 가해지기 때문이었다. 배터리의 고장이나 화재 위험을 증가시킬 수 있어 활용이 어려웠다.

KAIST 연구팀은 고용량 전기차 배터리의 상태 진단과 건강 모니터링을 위한 소전류 EIS 시스템을 개발하고 입증했다. 이 EIS 시스템은 낮은10mA 전류 교란으로, 배터리의 임피던스를 정밀하게 측정할 수 있으며 측정했을 때 발생하는 열적 영향과 안전 문제를 최소화한다.

추가로 부피가 크고 비용이 많이 드는 구성요소를 최소화해 차량 내 탑재가 쉬운 설계다. 해당 시스템은 전기차 배터리의 여러 운영 조건다양한 온도와 배터리 잔존용량 등을 나타내는 SOC 레벨에서 배터리의 전기화학적 특성을 효과적으로 파악할 수 있음이 입증됐다.

권경하 교수교신저자는 “이 시스템은 전기차용 배터리 관리 시스템BMS에 쉽게 통합 가능하며 기존의 고전류 EIS 방식 대비 비용과 복잡성을 현저히 낮추면서도 높은 측정 정밀도를 입증했다#x2ee;며 “전기차뿐 아니라 에너지저장시스템ESS의 배터리 진단과 성능 향상에도 이바지할 수 있을 것#x2ee;이라고 말했다.

연구 결과논문명: Small-Perturbation Electrochemical Impedance Spectroscopy System With High Accuracy for High-Capacity Batteries in Electric Vehicles는 국제 저명 학술지 ‘IEEE Transactions on Industrial Electronics’에 지난 9월 5일 발표됐다.

/정종오 기자ikokid@inews24.com

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