영업팀에서 전화 왔다. “기존 BMS 있잖아요, LFP 버전으로 만들 수 있어요?”

기존 제품은 14S NMC (51.8V). 새 요청은 24S LFP (76.8V).

“셀 수만 바꾸면 되는 거 아닌가요?”

1주일이면 될 줄 알았다. 2개월 걸렸다.

NMC vs LFP

겉보기엔 둘 다 리튬 배터리다. 근데 특성이 완전히 다르다.

항목NMCLFP
공칭 전압3.7V3.2V
만충 전압4.2V3.65V
방전 종지3.0V2.5V
OCV 커브가파름평평함

OCV 커브가 핵심이다.

NMC는 전압만 봐도 SOC를 대충 안다. 4.0V면 80% 정도, 3.5V면 20% 정도.

LFP는 20%~80% 구간이 거의 평평하다. 3.28V가 30%일 수도 있고 60%일 수도 있다. 전압으로 SOC를 모른다.

부품 교체

첫 번째 문제. 전압 범위가 다르다.

14S NMC: 42~59V
24S LFP: 60~88V

72V 시스템을 88V까지 올리니까 부품들이 터지기 시작했다.

80V 정격 MOSFET에 88V 걸리면? 터진다. 63V 정격 전해캡? 터진다.

BOM 절반을 갈아엎었다. MOSFET 150V로, 캡 100V로, DC-DC도 입력 범위 넓은 걸로.

SOC 추정 재작업

이게 진짜 문제였다.

기존 NMC용 SOC 알고리즘:

// 쿨롱 카운팅 + OCV 보정
if (current < 0.5A) {
    soc_ocv = OCV_LookupSOC(voltage);
    soc = soc * 0.9 + soc_ocv * 0.1;  // OCV 보정 자주
}

LFP에서는 이게 안 먹힌다. OCV 테이블에서 3.28V 찾으면 SOC가 25%? 40%? 60%? 전부 비슷하다.

LFP용으로 바꿨다:

if (voltage > 3.55 || voltage < 2.8) {
    // 양 끝 구간에서만 OCV 보정
    soc_ocv = OCV_LookupSOC(voltage);
    soc = soc * 0.7 + soc_ocv * 0.3;
} else {
    // 가운데 구간은 쿨롱 카운팅만 믿는다
}

OCV 테이블도 새로 만들어야 했다. 완충→완방 3번 반복해서 실측. 72시간.

밸런싱 전략

NMC는 셀 간 30mV 차이면 SOC 5% 차이다. 적극적으로 밸런싱해야 한다.

LFP는 평평한 구간에서 30mV 차이가 SOC 0.5% 차이일 수도 있다. 그 구간에서 밸런싱은 의미 없다.

if (min_v > 3.15 && max_v < 3.45) {
    // 평평한 구간 - 임계값 높게
    if (delta > 50mV) DoBalancing();
} else {
    // 양 끝 구간 - 임계값 낮게  
    if (delta > 20mV) DoBalancing();
}

충전 막판(3.5V 이상)에서는 적극적으로 밸런싱해서 모든 셀이 3.65V에 도달하게 했다.

충전 종료

NMC는 CC-CV 충전. CV 구간에서 전류가 서서히 줄어든다.

LFP는 CV 구간이 거의 없다. CC 충전만으로 95%까지 간다.

// LFP 충전 종료
if (max_cell >= 3.65V) return true;
if (max_cell >= 3.60V && current < 0.05C) return true;

정리

NMC → LFP 전환에 필요한 것:

  • 부품 전압 정격 전체 재검토
  • OCV 테이블 새로 측정
  • SOC 알고리즘 재설계
  • 밸런싱 전략 변경
  • 충전 종료 조건 변경

“파라미터 몇 개 바꾸기"가 아니라 “알고리즘 재설계"였다.

배터리 화학이 다르면 BMS도 다르다.

시리즈 완결

여기까지 AD7280A BMS 개발기.

Part 1~3: 기초 (AD7280A 이해, SPI, 레지스터)
Part 4~6: 핵심 (밸런싱, 알람, SOC)
Part 7~8: 고급 (SOH, 칼만필터, EMC)
Part 9: 하드웨어 (회로도, PCB, 부품, 납땜)
번외: 실무 (단종, 커널드라이버, 중국산, LFP전환)

총 36개 글.

읽어주셔서 감사합니다.

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