리튬 배터리 팩이 셀마다 전압이 고르지 않게 변하는 현상, 즉 일부 셀은 4.1V인 반면 다른 셀은 3.6V에 머무르는 것을 보셨다면 배터리 밸런싱이 왜 중요한지 이미 이해하셨을 것입니다. 문제는 밸런싱을 해야 하는지 여부가 아니라, 어떻게 밸런싱을 해야 하는지, 그리고 그 선택이 배터리 팩의 수명 동안 어떤 비용을 발생시키는지입니다.
이 가이드는 능동형 BMS와 수동형 BMS를 비교하고, 어떤 방식이 귀사의 애플리케이션에 적합한지 구체적인 지침을 제공합니다.
BMS에서 셀 밸런싱이란 무엇인가요?
리튬 배터리 팩은 여러 개의 셀이 직렬로 연결된 구조입니다. 실제로 각 셀은 용량, 내부 저항, 자가 방전율에서 약간의 차이를 보입니다. 시간이 지남에 따라 이러한 차이는 누적됩니다. 가장 약한 셀은 충전 중에는 전압 한계에 가장 먼저 도달하고, 방전 중에는 가장 낮은 전압에 도달합니다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 다른 셀들이 여전히 사용 가능한 용량을 유지하고 있더라도, 해당 셀을 보호하기 위해 전체 팩의 전원을 차단합니다.
셀 밸런싱은 이러한 차이를 보정하여 사용 가능한 용량을 늘리고 팩 열화 속도를 늦춥니다. 근본적으로 다른 두 가지 접근 방식이 있습니다.
BMS에서 셀 밸런싱이란 무엇인가요?
리튬 배터리 팩은 여러 개의 셀이 직렬로 연결된 구조입니다. 실제로 각 셀은 용량, 내부 저항, 자가 방전율에서 약간의 차이를 보입니다. 시간이 지남에 따라 이러한 차이는 누적됩니다. 가장 약한 셀은 충전 중에는 전압 한계에 가장 먼저 도달하고, 방전 중에는 가장 낮은 전압에 도달합니다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 다른 셀들이 여전히 사용 가능한 용량을 유지하고 있더라도, 해당 셀을 보호하기 위해 전체 팩의 전원을 차단합니다.
셀 밸런싱은 이러한 차이를 보정하여 사용 가능한 용량을 늘리고 팩 열화 속도를 늦춥니다. 근본적으로 다른 두 가지 접근 방식이 있습니다.
수동 균형 조정 BMS
수동 밸런싱은 충전 중 전압이 다른 셀보다 높아지는 셀에 블리드 저항기를 연결하여 작동합니다. 과잉 에너지는 열로 변환되어 방출됩니다.
장점
- 단위당 하드웨어 비용 절감
- 회로 설계가 간소화되면 제조 및 조달이 더 쉬워집니다.
- 신뢰할 수 있고 잘 이해되는 기술
- 세포 간 변동성이 낮은 팩에 적합합니다.
- 열로 낭비되는 에너지 - 효율 손실은 설계 자체에 내재된 문제입니다.
- 배터리 밸런싱은 배터리가 최대 충전 상태(거의 최대 전압)일 때만 발생합니다.
- 열 발생에는 열 관리가 필요합니다.
- 평형 전류는 일반적으로 20~100mA이며, 큰 불균형을 해결하는 데 시간이 오래 걸립니다.
- 약한 세포의 용량을 회복시키지는 않고, 강한 세포의 용량만 제한합니다.
제한 사항
수동 밸런싱은 소형 소비자용 배터리 팩, 균일한 셀을 사용하는 비용에 민감한 제품, 그리고 밸런싱 성능이 부차적인 요소인 애플리케이션에 적합합니다.
능동형 균형 조정 BMS
능동형 에너지 균형 조절은 에너지를 소산시키는 대신 셀 간에 에너지를 전달합니다. 전압이 높은 셀은 유도, 용량 또는 변압기 기반 회로를 통해 과잉 전하를 전압이 낮은 셀로 전달합니다.
DALY 액티브 밸런서 BMS는 인덕터 기반 에너지 전달 방식을 사용하여 4S~24S 구성에서 최대 2A의 밸런싱 전류를 공급합니다. 이 액티브 밸런서 BMS 설계는 LiFePO4, NMC, NCA 및 LTO 셀 화학을 지원합니다.
장점
- 세포 간 에너지 재활용 — 전달 효율 85~95%
- 완전 충전 상태뿐만 아니라 모든 충전 상태에서 균형 조정이 가능합니다.
- 더 높은 밸런싱 전류(최대 2A, 수동 방식 20~100mA 대비) — 더 빠른 균등화
- 약한 셀에 가해지는 스트레스를 줄여 팩 수명을 연장합니다.
- 오래되었거나 호환되지 않는 셀 세트에서 더 나은 성능을 제공합니다.
- 수동 시스템보다 단위 비용이 더 높습니다.
- 더욱 복잡한 회로 설계
- 대기 전력 소모량이 약간 더 높습니다.
제한 사항
능동형 밸런싱은 사이클 수명이 중요한 에너지 저장 시스템, 전기차 및 전기 자전거 배터리 팩, 셀 교체 비용이 높은 산업용 애플리케이션, 그리고 재사용 셀을 사용하는 배터리 팩에 적합합니다.
나란히 비교하기
| 특징 | 수동 균형 조정 BMS | 능동형 균형 조정 BMS |
| 균형 조정 방법 | 과잉 에너지를 열로 발산시키십시오 | 세포 간 에너지 전달 |
| 능률 | 낮음 — 에너지 낭비 | 높음 — 에너지 재활용률 85~95% |
| 균형 전류 | 일반적으로 20~100mA | 최대 2A (DALY 활성 BMS) |
| 균형 창 | 충전 상한선만 해당 | 어떤 SOC |
| 세포 수명에 미치는 영향 | 강한 세포를 제한합니다 | 약한 세포를 지원합니다 |
| 열 발생 | 중상급 | 최소 |
| 단위 비용 | 낮추다 | 더 높은 |
| ~에 가장 적합함 | 소형/간단 패키지 | 에너지 저장, 전기차, 산업용 |
배터리 수명에 미치는 실제적인 영향
팩의 수명이 다할수록 능동형 밸런싱과 수동형 밸런싱 간의 성능 차이가 커집니다. 셀 간 매칭이 잘 된 새 팩은 큰 차이를 보이지 않지만, 200~300회 충방전 후에는 셀 간 성능 차이가 커지기 시작합니다.
- 수동형 BMS: 고용량 셀에서 에너지를 지속적으로 방출하여 사용 가능한 용량을 제한합니다.
- 능동형 BMS: 지속적으로 전하를 재분배하여 약한 셀이 모든 SOC에서 안정적으로 작동하도록 지원합니다.
16S LiFePO4 팩에 대한 독립적인 테스트 결과, 동일 조건에서 능동 밸런싱은 수동 밸런싱에 비해 사이클 수명을 15~30% 연장할 수 있는 것으로 나타났습니다.
참고: 수명 주기 개선 범위(15~30%)는 동일한 LiFePO4 셀 세트에서 유도식 능동 밸런싱과 저항식 수동 밸런싱을 비교한 동료 평가를 거친 실험실 연구 결과를 기반으로 합니다(참고: Plett, GL, Battery Management Systems, Vol. 2, Artech House, 2015; 및 셀 균등화 방법에 대한 Journal of Power Sources에 게재된 데이터). 결과는 셀 화학, C-rate, 작동 온도 및 방전 심도에 따라 달라집니다. 모니터링된 16S LiFePO4 배포(2022~2024년, n=143개 팩)에 대한 DALY 내부 현장 데이터는 동일한 작동 조건에서 수동 BMS 대비 평균 수명 주기 연장이 18%임을 보여줍니다.
48V 200Ah 가정용 에너지 저장 시스템의 경우, 충방전 수명이 2,000회에서 2,600회로 연장되면 일반적인 일일 충방전 조건에서 3~4년 더 사용할 수 있습니다.
DALY 액티브 밸런싱 BMS - 사양
| 매개변수 | 사양 |
| 셀 시리즈 지원 | 4초 / 8초 / 12초 / 16초 / 17초 / 20초 / 24초 |
| 균형 전류 | 최대 2개의 활성 전송 |
| 화학 지원 | LiFePO4 · NMC · NCA · LTO |
| 의사소통 | UART · RS485 · CAN · 블루투스(BLE) |
| 앱 모니터링 | iOS/Android — 셀 전압, SOC, 온도, 보호 로그 |
| 작동 온도 | -20°C ~ +60°C (작동) | -40°C ~ +85°C (보관) |
| 보호 기능 | 과전압/저전압 · 과전류 · 단락 · 과열/저온 |
| 공급원 | 중국 둥관 공장 직영 - B2B 도매 / OEM / ODM |
어떤 것을 선택해야 할까요?
다음과 같은 경우 수동 밸런싱을 선택하세요.
- 작고 간단한 팩(4S 이하)으로 작업합니다.
- 세포들은 새롭고 잘 일치합니다.
- 비용이 주요 제약 조건이고 수명 주기는 부차적인 고려 사항입니다.
- 해당 애플리케이션은 서비스 수명이 짧거나 충전 주기가 잦지 않습니다.
- 에너지 저장 시스템 구축 또는 유지 관리 - 태양광, RV, 독립형 시스템
- 팩에는 8S 이상의 셀이 직렬로 연결되어 있습니다.
- 사이클 수명과 총 에너지 처리량을 극대화하는 것은 프로젝트 필수 요건입니다.
- 노화된 세포, 재사용 세포 또는 혼합 배치 세포를 사용하여 작업하기
- 세포 교체 비용은 전체 제품 수명 주기 비용에서 상당한 부분을 차지합니다.
다음과 같은 경우 액티브 밸런싱을 선택하세요.
자주 묻는 질문
이미 패시브 BMS가 설치된 팩에 액티브 밸런서를 추가할 수 있나요?
네. DALY는 기존 팩에 수동 BMS와 함께 추가할 수 있는 독립형 능동형 밸런싱 모듈도 제공합니다. 능동형 밸런싱 모듈은 셀 균등화를 담당하고, 수동형 BMS는 보호 기능을 담당합니다. → DALY 능동형 밸런싱 모듈 보기: /active-balancer/
능동형 에너지 밸런싱은 방전 중에도 작동하나요, 아니면 충전 중에만 작동하나요?
능동형 배터리 밸런싱은 충전 중, 방전 중, 그리고 휴지 상태 등 모든 충전 상태에서 작동합니다. 이는 배터리가 거의 완전히 충전되었을 때만 작동하는 수동형 밸런싱에 비해 능동형 배터리 밸런싱이 갖는 주요 장점 중 하나입니다.
어떤 전압 차이가 능동형 전압 조정을 작동시키나요?
DALY 액티브 밸런싱 BMS는 최고 셀 전압과 최저 셀 전압의 차이가 설정 가능한 임계값(기본값 20~30mV)을 초과할 때 밸런싱을 트리거합니다.
능동형 밸런싱은 LiFePO4 화학과 호환됩니까?
네. 특히 LiFePO4는 방전 곡선이 평탄하여 수동 밸런싱 효과가 떨어지기 때문에 능동 밸런싱을 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 충전 상단에서의 작은 전압 차이가 큰 용량 차이로 이어지기 때문입니다.
| 견적 또는 기술 상담을 요청하세요DALY BMS는 80개국 이상 고객에게 능동형 및 수동형 밸런싱 BMS를 공급합니다. 표준 구성이 필요하든 특정 셀 개수, 전류 정격 또는 통신 프로토콜에 맞춘 맞춤형 솔루션이 필요하든, 당사의 엔지니어링 팀이 프로젝트를 지원해 드립니다.연락처: /contact/·제품: /액티브 밸런서/·설명서: /daly-product-manual/ |
게시 시간: 2026년 4월 16일
