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노트 / 전력전자

배터리와 BMS

리튬 배터리의 전압 범위, 직렬 셀 밸런싱, 과충전·과방전·과전류 보호. 배터리 기기를 설계할 때의 기본.

GROUND EMBEDDED · 정리 노트전력전자 06배터리와 BMS항목값 (일반 NMC)공칭 전압3.6~3.7V완충4.2V

리튬 이온 셀

항목 값 (일반 NMC)
공칭 전압 3.6~3.7V
완충 4.2V
방전 하한 2.5~3.0V
충전 정전류(CC) → 4.2V 도달 후 정전압(CV)

4.2V를 넘겨 충전하거나 하한 아래로 방전하면 수명이 급격히 줄고 위험해집니다. 18650 셀을 10S(직렬 10개)로 묶으면 공칭 36V, 완충 42V 팩이 됩니다.

BMS가 하는 일

  • 셀 전압 감시: 직렬 셀 하나하나의 전압 측정
  • 보호: 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 과온도 시 MOSFET으로 차단
  • 셀 밸런싱: 셀마다 용량이 조금씩 달라 높은 셀만 먼저 4.2V에 도달합니다. 높은 셀을 저항으로 조금 방전(패시브)하거나 에너지를 옮겨(액티브) 맞춥니다.
  • 잔량 추정 (SOC): 전류 적산(쿨롱 카운팅) + 전압 보정, 칼만 필터

설계 주의

  • 셀 하나의 단락 전류는 수십~수백 A입니다. 퓨즈와 배선 굵기를 이 전류에 맞춥니다.
  • 모터 감속 시 회생 전류가 배터리로 들어갑니다. 완충 상태에서 회생하면 과충전 보호가 동작할 수 있습니다.
  • 온도: 0℃ 이하 충전은 금지(리튬 석출), 고온 방전 제한