86강. 고전압 배터리(144V) 시스템의 구성 및 특성
가. 고전압 배터리 시스템 구성
(1) 고전압 배터리 시스템
고전압 배터리 시스템은 고출력, 고 에너지, 고 내구성을 가지고 있는 배터리와 배터
리 상태 예측, 입/출력 에너지 제한, 냉각 및 안전제어 그리고 에너지 잔존 용량 계산 등
을 총괄 제어하는 배터리 제어기 (BMS ECU)를 포함하고 있다. 그 외에도 배터리 보호
를 위한 트레이 부분과 배터리의 최적 동작환경 조성을 위한 냉각시스템, 전원공급 및
안전 제어를 위한 각종 릴레이류와 퓨즈, 안전 플러그 및 센서 등으로 구성되어 있다.
(2) 고전압 배터리 시스템 구성부품 기능
고전압 배터리는 트렁크 룸 내부에 모터 제어기, 냉각 시스템과 함께 장착되어 있다.
내부 구성 부품들의 장착위치와 기능을 좀 더 자세히 알아보도록 하자.
(가) 배터리 팩(pack) 어셈블리
DC 144V 정격의 Ni-MH(니켈-수소) 배터리는 DC 7.2V의 배터리 모듈 총 20개가
직렬로 연결되는 구조로 되어 있고 한 개의 모듈은 6개의 셀로 구성되며, 셀간 전압
은 1.2V 이다. 직렬 연결된 두 개의 배터리 모듈은 블록(Block)이라는 단위로 정의되
며, 블록 전압은 14.4V가 된다.
배터리 Pack 상단에 장착된 외기온도센서는 부 특성 서미스터(NTC) 소자를 사용
하며, 배터리 주변 온도를 감지하여 BMS ECU (배터리 제어 유니트)로 입력시킨다.
배터리 팩(pack) 하단 부에는 배터리 내부 온도를 감지하기 위한 모듈온도센서가
장착되는데, 총 4개의 센서가 일정 간격을 두고 모듈에 삽입되어 있다.
(나) 배터리 매니지먼드 시스템(BMS) ECU
배터리 매니지먼드 시스템(Battery Management System) ECU는 고전압 배터리
제어를 위한 컴퓨터이며, 배터리 에너지 입/출력 제어와 배터리 성능 유지를 위한 전
류/전압/온도/사용 시간 등 각종 정보를 모니터링하고, 종합적으로 연산된 배터리 에
너지 상태정보를 하이브리드컨트롤 유닛(HCU) 또는 모터컨트롤 유닛(MCU)으로 송
신하는 역할을 한다.
(다) 메인 릴레이 (+), (-)
고전압 배터리의 DC 144V 전원을 MCU(motor control unit) 측으로 공급하는 역
할을 하는 릴레이이다. 이그니션 키가 ON되고 고전압 전기 동력 시스템이 정상일 경
우 모터컨트롤 유닛(MCU)은 메인 릴레이를 작동시켜 고전압 배터리 전원을 MCU 내
부에 설치된 인버터로 공급하여 모터를 이용한 엔진시동을 준비한다.
(라) 프리 차저 (pre-charger) 릴레이 & 레지스터(저항)
이그니션 ON시 모터컨트롤 유닛은 고전압 배터리 전원을 인버터로 공급하기 위해
메인 릴레이 (+)와 (-) 릴레이를 작동시키게 되는데, 프리 차저 릴레이는 메인 릴레
이 (+)와 병렬로 회로가 구성되어 있다.
모터컨트롤 유닛은 메인 릴레이 (+)를 작동시키기 이전에 프리 차저 릴레이를 먼
저 동작시켜 고전압 배터리 (+) 전원을 인버터측으로 인가하게 하는데, 프리 차저 릴
레이가 작동되면 저항을 통해 144V 고전압이 인버터 측으로 공급되기 때문에 순간적
인 돌입 전류에 의한 인버터 손상을 방지할 수 있다.
모터컨트롤 유닛은 프리 차저 릴레이 작동 직후 완만한 전압 상승이 완료되면 메
인 릴레이(+)를 작동시켜 정상적인 144V 전원공급을 완료하고, 즉시 프리 차저 릴레
이를 OFF 시킨다. 따라서 이그니션 ON 시 릴레이 작동순서는 메인 릴레이(-), 프리차저 릴레이, 메인 릴레이(+) 순이 된다.
(마) 전류 센서
홀 효과를 이용해 전류 양을 검출하며, 고전압 배터리 (-) 케이블 측에 설치되어
있다.
(바) 세이프티 플러그
고전압 배터리는 144V 고전압 장치이기 때문에 취급 시 안전에 유의해야 한다.
세이프티 플러그는 고전압 배터리 전원을 임의로 차단시킬 수 있는 전원 분리 장치
로 과전류 방지용 퓨즈를 포함하고 있다.
고전압 전기 동력 시스템과 관련된 부품 탈·부착이나 정비 점검 시 세이프티 플
러그를 탈거하면 144V 고전압을 차단시킬 수 있으므로 이점 유의하여 작업을 해야
하고, 엔진 시동 상태 또는 이그니션 ON 상태에서는 세이프티 플러그를 탈거하지 말아야 한다.
