안녕하세요 이번 시간에는 배터리 보호를 위한 PCM(Protection Circuit Module)에 대하여 알아보겠습니다.
1. PCM이란?
2차전지 배터리는 배터리 양극과 음극 그리고 전해질에 따라서 동작 가능한 전압 영역대가 생기고, 용량이 결정 됩니다. 이 영역을 크게 벗어나게 방전되거나 충전 될 경우 배터리가 손상되어 기능이 영구적으로 저하되거나, 화재가 일어나 큰 사고로 이어질 수도 있습니다. 이를 방지하기 위한 가장 기초적인 필수 회로 구성품이 바로 PCM 입니다.
배터리가 사용되는 제품에 따라 배터리의 직병렬 갯수와 모양이 다양하게 결정이 되고 셀 하나 하나 마다 PCM이 적용되어 있는 제품도 판매가 되고 있습니다.
2. PCM 회로 구성
PCM의 기능을 수행하기 위해 물론 MCU를 이용하여 전압값을 획득해 특정 알고리즘을 부여하여 동작을 시킬 수도 있습니다. 하지만 BMS와 같이 모니터링이나 쌓여진 데이터를 다른곳에 쓰지 않고 오로지 배터리 보호만을 위한 모듈인 PCM은 보통 ‘Protect IC’ 기성품을 많이 사용하게 됩니다.
가장 널리 쓰이는 IC는 TI(Texas Istrument)사의 ‘bq시리즈’ 입니다. 인산철 또는 3,4원계의 배터리 특성에 따라 제품군이 알기 쉽게 분류가 되어있고, 배터리 갯수가 늘어남에 따라 IC를 추가 서로 연결하여 셀 사용 갯수를 늘리기에도 편리합니다.
고기능 제품군도 형성되어있어 당사의 소프트웨어 툴을 따로 사용하여 BMS의 역할을 수행 하는 IC도 존재합니다.
Protect IC에 배터리를 바로 연결하여 과전압, 저전압, 과전류 등이 감지되면 외부 FET의 입출력을 차단하여 배터리를 보호하게 됩니다. IC의 주된 기능을 설명하기 위한 Protect IC가 4직렬의 셀과 연결된 모습 입니다. 셀 하나하나가 ‘Protect IC’에 모두 연결되어 개별적으로 전압값을 취득하게 됩니다. 그래서 나아가 전기차 BMS의 경우 수천개의 하네스가 필요하게 되는겁니다.
PCM은 배터리가 적용되는 전자제품의 특성을 고려해서 필요한 성능을 안전하게 사용 되도록 돕는 모듈입니다. 보호회로가 없는 2차전지 배터리를 사용하게되면 위험하기 때문에 BMS의 기초가 되는 PCM을 꼭 적용 시켜서 사용하여야 합니다.