배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)은 배터리의 성능과 안전성을 관리하는 시스템으로 전기 자동차(EV), 에너지 저장 시스템(ESS) 등 다양한 애플리케이션에서 사용됩니다. BMS는 배터리의 안전성, 성능, 수명을 최적화 하는 데 중요한 역할을 합니다. 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고 관리함으로써 과충전, 과방전, 과열 등의 위험을 방지하고, 배터리 셀 간의 균형을 맞추어 배터리 팩의 전체 성능을 유지합니다.

1. BMS의 주요 기능

1) 배터리 상태 모니터링: 전압, 전류, 온도 등의 배터리 상태를 실시간으로 모니터링 합니다. 이를 통해 배터리가 안전한 범위 내에서 작동하는지 확인합니다.

2) 충전 및 방전 제어: 배터리의 충전 및 방전을 효율적이고 안전하게 관리합니다. 과충전, 과방전, 과열 등을 방지하여 배터리 수명을 연장합니다.

3) 밸런싱: 배터리 셀 간의 전압 차이를 조정하여 모든 셀이 균일하게 사용되도록 합니다. 이는 배터리의 전체 성능과 수명을 향상시킵니다.

4) 진단 및 예측: 배터리의 건강 상태를 평가하고, 고장이나 이상 징후를 사전에 감지하여 대응할 수 있게 합니다.

BMS는 EV 배터리 원가에서 중요한 부분을 차지하며 배터리 팩 전체 원가에서 BMS가 차지하는 비중은 약 10% ~ 15%가 됩니다. 이는 배터리 팩의 설계, 복잡성 및 기능에 따라 다를 수 있습니다. 배터리 팩의 크기에 따른 일반적인 BMS의 금액은 대략 아래와 같이 추산됩니다.(2023년도 기준)

2. 배터리 팩의 크기에 따른 일반적 BMS 금액 

1) 40 kWh 배터리 팩: 약 400 ~ 600달러

2) 60 kWh 배터리 팩: 약 600 ~ 900달러

3) 100 kWh 배터리 팩: 약 1,000 ~ 1,500달러

BMS 시장은 전기차와 에너지 저장 시스템의 확산에 따라 빠르게 성장하고 있습니다. 2023년 기준, 글로벌 BMS 시장 규모는 약 50억 달러에 달하는 것으로 추산됩니다. 시장 조사에 따르면, BMS 시장은 2028년까지 연평균 성장률(CAGR) 20% 이상으로 성장하여 약 120억 달러 규모에 이를 것으로 예상되며 최근 BMS 분야에서 주목할 만한 최신 동향은 다음과 같습니다. 

3. BMS 분야 최신 동향

1) 인공지능 및 머신러닝 활용: 인공지능(AI)과 머신러닝 기술을 활용하여 배터리 상태를 보다 정확하게 예측하고 관리하는 연구가 활발히 진행 중입니다. 이를 통해 BMS의 예측 정확도와 반응 속도가 향상되고 있습니다.

2) 무선 BMS(Wireless BMS): 배터리 셀 간의 유선 연결을 무선으로 대체하는 기술이 개발되고 있습니다. 무선 BMS는 배선의 복잡성을 줄이고, 설치 및 유지보수가 용이하며, 차량의 경량화에도 기여할 수 있습니다.

3) 고급 센서 기술: 더 정밀한 센서 기술이 도입되어 배터리의 다양한 상태를 더욱 정확하게 모니터링할 수 있게 되었습니다. 이는 BMS의 성능 향상과 배터리 안전성 강화에 중요한 역할을 합니다.

4) IoT 및 클라우드 통합: BMS와 IoT(사물인터넷) 및 클라우드 기술을 통합하여 배터리 데이터를 실시간으로 수집하고 분석할 수 있습니다. 이를 통해 원격으로 배터리 상태를 모니터링하고 관리할 수 있으며, 데이터 기반의 유지보수 및 관리가 가능합니다.

5) 신소재 배터리 관리: 리튬 이온 배터리 외에도 고체 배터리, 리튬 황 배터리 등 신소재 배터리에 대한 BMS 기술 개발이 진행되고 있습니다. 이러한 배터리들은 기존 리튬 이온 배터리보다 높은 에너지 밀도와 안전성을 제공할 수 있습니다.

이러한 최신 기술 동향은 BMS의 성능과 신뢰성을 더욱 높여주며, 다양한 애플리케이션에서의 배터리 사용을 보다 효율적이고 안전하게 만들고 있습니다. 현재 주요 제조업체들이 시장을 선도하고 있으며 다양한 신규 업체들이 특화된 기술력을 강화하여 시장에 진입하고 있습니다.

4. 주요 BMS 제조업체 

1) Texas Instruments: 전력 관리 반도체 및 BMS 솔루션 제공. 

2) Analog Devices: 고성능 BMS 칩셋 및 솔루션 제공.

3) NXP Semiconductors: 다양한 BMS 솔루션과 마이크로컨트롤러 제공.

4) Continental AG: 전기차용 BMS 솔루션 제공.

5) LG화학, 삼성SDI: 배터리 셀과 BMS를 통합한 솔루션 제공.