오토실리콘, 전기차 및 ESS용 24채널 배터리 진단 전용 칩 출시

오토실리콘은 지난해 3월 세계 최초로 14채널 BDIC (Battery Diagnosis IC)를 출시한데 이어 올해 1월 xEV (Electrical Vehicle) 및 ESS (Energy Storage System)용 대용량 배터리 셀에 직접 적용 가능한 24채널 BDIC를 출시했다. 

오토실리콘의 BDIC 칩셋은 EIS (Electro-Impedance Spectroscopy) 기술 기반으로 최대 24개 배터리셀의 AC 임피던스를 측정할 수 있으며 배터리 모듈 및 팩 단위로도 확장 적용될 수 있다. EIS 기술은 배터리 상태에 따라 주파수별로 변하는 AC 임피던스를 측정해 배터리 내부 상태의 정밀 분석과 진단에 활용되고 있다. 오토실리콘이 출시한 BDIC는 EIS 장비 대비 동작 전류, 임피던스 측정 정밀도와 부피를 획기적으로 개선했으며, 수십 대의 EIS 장비를 하나의 칩으로 대체할 수 있다.

최근 전기차 및 에너지 저장장치(xEV/ESS) 업계에서는 배터리 불량으로 인한 클레임 청구 건수가 증가하고 있으나 정밀 분석을 위해 배터리 팩, 모듈을 해체하는 과정에서 막대한 비용과 시간이 소요되고 있으며, 불량 요인을 특정하는 것에 기술적 한계가 있다. 지금까지 배터리 셀의 AC 임피던스 측정은 큰 부피를 차지하는 고가의 EIS 장비로만 할 수 있어 전기차 및 에너지 저장장치 시스템의 온라인 적용에는 한계가 있었다.

따라서 BDIC를 사용해 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)에 적용하게 되면 배터리의 AC 임피던스 정보를 온라인으로 모니터링이 가능해 출하된 모든 배터리 셀의 변화 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있어 클레임 발생 시에도 누적된 배터리 데이터의 온라인 분석이 가능하다. 또한 배터리 내부의 특정 물질의 불량까지 분석할 수 있어 배터리 불량 요인 분석에 활용할 수 있는 장점이 있다.

최근 일부 배터리 제조 업체 및 배터리 모듈·팩 제조사에서는 입출고 품질 검사를 위한 솔루션 제작에 EIS 기술 도입을 검토하고 있다. 이를 이용해 배터리 품질 검사에 새로운 기준을 도입하면 보다 정확한 배터리 양·불량 판정이 가능해질 것으로 기대된다. 또한 연료전지의 경우 측정된 AC 임피던스로 수소연료전지 내부의 상태를 파악하고 진단해 연료전지 스택 수리 및 교체 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

2026년부터 미국 일부 주에서 시행될 예정인 전기차 대상의 규제로 인해 전기차 제조사들은 일정 기간 배터리의 SoH (State of Health)를 보증하고 차량의 정확한 SoH 정보를 수집해야 하고, 유럽연합에서는 2027년부터 시행될 배터리 여권 제도 도입으로 전기차와 산업용 배터리에 대해 고유의 식별자를 사용해 각 배터리의 정보, 환경 영향, 전기화학적 성능, 내구성, SoH와 같은 정보를 관리하도록 해 배터리의 정보를 추적할 수 있도록 할 예정이다. 이를 대응하기 위해 일부 제조사에서는 EIS 기술 도입을 통해 보다 많은 배터리 셀 내부 상태 데이터 수집을 검토하고 있다.

이와 더불어 오토실리콘은 BDIC를 이용해 별도의 온도 센서 없이 개별 셀의 내부 온도를 추정하는 알고리즘과 소프트웨어를 동시에 개발했으며, 이를 이용해 기존의 NTC 온도 센서로 실현하기 어려웠던 팩 내부의 모든 배터리 셀의 개별 온도 관리를 효율적으로 할 수 있다.

따라서 EIS 기술 기반의 고도의 집적화된 BDIC 칩셋 출시로 시스템 온라인 적용이 가능해짐에 따라 클라우드 BMS 구축에 적합하며 다양한 목적에 따라 배터리 생애 주기의 전 사이클에서 효율적인 배터리 관리가 가능할 것으로 기대된다. 현재 오토실리콘의 24채널 BDIC 칩셋은 국내외 전기차 및 ESS, 배터리 셀·모듈 제조사 대상으로 프로모션 중이며 2024년 6월부터 양산 예정이다.