[첨단 헬로티]

배터리의 모든 측정값에 광섬유 센서 네트워크 활용

과제 추진 배경

 

오늘날 전기자동차의 배터리는 전체 수명주기 동안 모든 배터리 셀에서 여러 측정값을 기록, 평가할 수 있는 배터리 관리 시스템이 기술적으로 구현되었다. 그러나 측정에 필요한 다수의 전자 센서로 인해 이러한 시스템에는 높은 설치비용과 측정 기술이 필요하게 되어 결과적으로 대규모 차량 건설에 사용되지 못했다. 

협력 프로젝트 파트너인 pdv-software GmbH, Fraunhofer HHI의 Dr. Wolfgang Schade 교수 연구팀, 그리고 Miopas GmbH는 새로운 배터리 관리 솔루션을 개발하기 시작하였다. 

개발제품과 기술혁신

연구 협력의 결과는 소형의 공간 절약형이며 설치가 용이한 광섬유 센서 네트워크로 배터리의 모든 셀에서 전류 세기, 전압 및 온도의 값을 지속적으로 측정하고 이 데이터를 다기능 센서를 통해 통합 제어 시스템에 전송한다. 

전압 및 온도 측정은 소위 말하는 광섬유 브래그 격자(FBG)를 사용하며 온도 측정은 이러한 FBG로 직접 수행된다. 이 프로젝트에서는 전압이 가해질 때 확장되는 소형 피에조 엑추에이터를 사용하여 전압 측정이 처음으로 실현되었다. 통합된 광섬유 전류 측정은 전류 흐름에 따라 빛의 편광을 회전시키는 패러데이(Faraday) 효과를 사용한다. 

이 시스템은 전류, 전압 및 온도 외에도 최적의 관리를 위해 배터리 용량, 충전수준, 유속, 남은 작동 시간 및 충전주기와 같은 다양한 배터리 특성을 파악한다. 

새로운 배터리관리시스템(BMS)이 제공하는 데이터는 신뢰할 수 있는 배터리 관리뿐만 아니라 차량의 범위 예후를 포함하여 배터리의 관련 작동 및 상태 데이터 표시를 가능하게 한다.

시장과 고객

새로운 시스템의 마케팅은 초기에 배터리 시스템을 사용하는 회사나 프로젝트에서 개발 된 기술을 사용하고자 하는 회사를 대상으로 한다. 전기자동차의 생산량이 증가함에 따라 자동차 분야로의 진출이 이루어 질것이며, 프로젝트 완료 후 pdv-software GmbH는 이미 두 명의 새로운 직원을 고용했다. 

* 본 기술은 최근 독일연방 경제에너지부(BMWi)가 선정한 우수 중소·중견기업 기술혁신 과제들로 한국산업기술평가관리원(KEIT)이 엮은 것을 옮겼다.