순식간에 대형 화재로 번지는 전기차 배터리 열폭주에서 화재 발생 예방 또는 대피할 수 있는 최소한의 시간이라도 벌기 위해서 BMS 이외에 추가적인 압력센서의 채용이 필요할 것으로 보인다.

지난 1일 인천 청라의 안 아파트 지하 주차장에서 전기차 한 대가 화재를 일으키며, 약 8시간 20분만에야 진화됐다. 이 사고로 차량 140여대가 타고, 480여가구에 물과 전기가 끊기는 피해가 발생했다.

이처럼 전기차 배터리 화재 사고는 진압이 어렵고, 순식간에 폭발이 일어나 차량 내부에 사람이 타고 있다면 끔찍한 사고를 피할 수 없는 경우가 다반사다.

이런 전기차 화재의 주요 원인은 배터리의 열폭주 현상으로 지목되고 있다.

배터리 열폭주는 다양한 원인으로 배터리 셀에 스트레스가 가해지며, 열이 발생하는 현상인데, 이 경우 순식간에 1,000℃ 이상의 온도 상승이 이뤄진다.

이에 전기차 제조 업체에서는 BMS 등 열폭주 현상을 막기 위한 솔루션들을 탑재하고 있다.

BMS(Battery Management System)는 배터리의 전압, 온도, 전류 등을 센서를 통해 측정해 배터리를 보호하고, 최적의 성능을 내게 하는 장치다.

특히 온도 측정을 통해 안전성을 관리하는 것이 중요한데, 이를 위해서는 셀 밸런싱 및 모니터링 솔루션과 고전압 자동차 배터리에 특화된 고감도 압력 센서 IC가 필수적이다.

압력 센서 IC는 빠른 열폭주 방지를 위해 부가적으로 필요한 부품으로 시동을 껐을 경우 잠들어 있는 BMS의 메인 MCU를 깨우는 역할을 하기 때문에 매우 중요하다.

이에 차량용 압력 센서는 주차시 낮은 전압에도 작동할 수 있는 LPM모드가 요구되고 있다.

이번 인천 청라사고의 원인이 된 전기차의 경우 운행 중이 아닌 장시간 주차 중에 사고가 발생한 것이기 때문에 주차 중에 배터리 이상을 발견할 수 있는 센서가 매우 중요하다는 것을 입증했다.

전기차 국제 안전규격인 GTR20(Global Technical Regulations)에 따르면 차량의 시스템이 작동하고 있는 경우 탈출을 위해 5분전에 위험 경고 신호가 발생해야 하며, 여기에는 주차 모드도 포함된다고 규정돼 있다.

이에 BMS가 주차 시에도 경고 신호를 발생하기 위해서는 MCU에게 경고할 수 있는 압력센서의 추가가 반드시 필요하다.

압력센서를 활용할 수 있는 방법으로는 BMS에 직접 설치하는 방법도 있고, 셀모니터링 서킷, 전류센서 위치에 설치, 격벽으로 구성된 배터리 셀의 직접 측정을 위한 Stand alone 타입으로도 설치되는 경우도 있다.

기존 BMS는 전압, 온도, 전류 등을 측정해 열폭주에 대비하는데, 여기에 압력센서를 추가하면 낮은 전압에서도 위험 상황을 감지해 열폭주 현상을 좀 더 빨리 대비할 수 있다.

압력센서를 공급하는 인피니언의 경우 디지털 및 아나로그의 다양한 압력 센서를 제공하고 있는데 최근 선보인 KP467의 경우 낮은 전력에서도 모니터링이 가능해 외부 MCU를 구동할 수 있다. 이에 압력 이상 발생시 MCU가 깨어나 배터리 이상 여부를 빠르게 모니터링 할 수 있다.

특히 이 제품은 모니터링 주기를 설정할 수 있는데 10㎳에서 5,000㎳까지 설정할 수 있다. 10㎳일 경우 평균적으로 337㎂의 전력을 소모하고, 100㎳로 설정할 경우 54㎂의 전력을 소모하는 것으로 알려졌다.

배터리 열폭주 방지를 위한 압력센서와 관련해서는 6월27일 e4ds ee 웨비나 인피니언(infineon)의 ‘최적화된 배터리 관리 시스템과 향상된 EV 배터리 성능을 위한 인피니언 솔루션’ 편에서 다시 시청 가능하다.