⚡️ 전기차 고장 사례 및 진단: #3 셀 전압이 줄줄이 5.1V로 찍힐 때

 

 

앞 글에서 배터리 온도센서 이상 사례를 다뤘다면,
이번에는 그보다 한 단계 윗단인 CMU(Cell Monitoring Unit) 고장 사례를 정리해 보려고 합니다.

실제 입고 차량에서 경험한 사례로,

• 특정 셀 전압부터 모두 5.1V로 고정 표시
• 동시에 특정 온도센서는 -50℃ 로 표시
• 원인은 CMU 자체 이상 + UART 데이지체인 통신 특성

이었습니다.

이 글에서는

1. BMU/CMU 구조와 데이지체인 통신이 뭔지
2. 실제 고장 데이터 화면
3. 원인 분석 & 수리 과정
4. 비슷한 증상에서 바로 체크해 볼 포인트

까지 한 번에 정리해 보겠습니다.

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1. BMS 구조 짚고 가기 – BMU와 CMU, 그리고 데이지체인

전기차 배터리 관리 시스템(BMS)은 보통

• BMU (Battery Management Unit) : 총괄 두뇌, 상위 ECU와 통신, 릴레이·접촉기 제어
• CMU (Cell Monitoring Unit) : 각 모듈/셀의 전압·온도 측정 & 밸런싱 담당 

로 나뉘어 있습니다.

각 CMU는 여러 개의 셀 전압 채널과 온도 채널을 가지고 있고,
이를 통해 셀 전압, 모듈 온도, 밸런싱 상태 등을 실시간으로 측정합니다.

이 CMU들은 대부분 유선 UART/iso-UART 데이지체인 구조로 BMU에 연결됩니다.

• CMU #1 → CMU #2 → CMU #3 … 이런 식으로 직렬 체인을 만들고
• BMU는 이 체인을 통해 모든 셀의 데이터를 순서대로 받아가는 구조입니다.

그래서 중간에 있는 CMU 하나가 죽거나 통신이 깨지면,
그 이후에 연결된 CMU들의 데이터까지 한 번에 오염될 수 있습니다.
이번 사례가 바로 그 전형적인 패턴이었습니다.

 

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2. 고장사례 #3 – 증상 정리

슬라이드 화면을 기준으로 정리해 보면, 이번 사례의 제목은

고장사례 #3 : CMU 고장

이었습니다.

2-1. 고장 증상

스캔 툴로 BMS 센서데이터를 확인했을 때 특징은 두 가지였습니다.

1. 배터리셀 전압
   • 특정 셀까지는 정상적인 전압(예: 3.9V대)으로 표시
   • 그 이후 셀들이 일제히 5.10V로 고정
2. 모듈 온도
   • 문제 구간에 해당하는 온도센서 값이 -50℃ 로 표시

실제 화면에서는 전압·온도 리스트 오른쪽에 빨간 동그라미로
5.10V, -50℃ 부분이 표시되어 있죠.

일반적인 주행·충전 상태에서 셀 전압이 5.1V까지 올라가는 일은 없고
온도 -50℃도 현실적인 값이 아니기 때문에, 여기서 이미

• “센서 자체 이상”보다는
• “센서를 읽어오는 CMU/통신 쪽 문제”를 의심할 수 있습니다.

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3. CMU·데이지체인 관점에서 본 데이터 패턴

데이지체인 구조에서는 각 CMU가 자신의 셀 데이터를 모아서
하나의 데이터 프레임으로 BMU에 넘겨 주게 됩니다. TI+2TI+2

만약 특정 CMU에서

• 내부 A/D 변환기나 통신 회로에 이상이 생기면
• 그 이후 체인에 있는 CMU들의 데이터가
  • 고정값으로 채워지거나
  • CRC 오류로 폐기되거나
  • 이전 프레임 값이 반복되는 식으로 나타날 수 있습니다.

이번 사례에서

• 특정 셀 전압 이후가 모두 똑같이 5.10V로 표시되고
• 온도센서도 **일괄적으로 -50℃**로 찍힌 이유가 바로 이것입니다.
  • BMS 안에서 이 값들은 “센서/통신 오류 시 사용하는 기본값(fail-safe default)”일 가능성이 큽니다.

즉, 한 개 CMU가 죽으면서 그 이후 구간 데이터가 싸그리 망가진 전형적인 통신 오류 패턴이었던 셈입니다.

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4. BMU–CMU 블록도로 보는 신호 흐름

세 번째 이미지(블록도)를 보면,

• 위·아래 두 줄의 CMU #1 ~ CMU #6가
• 가운데 BMU와 연결되어 있고,
• 각 CMU에는
  • 위쪽으로는 전압 센서(V1~V24)
  • 위/아래쪽으로는 온도센서(T1~T24) 가 물려 있습니다.

그림 하단에

• 노란색: BMU
• 연노랑: CMU
• 주황색: 배터리 모듈 전압 센서
• 하늘색/파란색: 모듈 상·하부 온도센서

라고 범례가 적혀 있죠.

센서데이터 상에서 이상이 시작되는 셀 번호/온도 채널과
이 블록도 상의 CMU 번호를 매칭해 보면,

“어느 CMU 구간에서 통신이 끊겼는지”
를 상당히 정확하게 짚어낼 수 있습니다.

이번 사례도 센서데이터 이상 구간과 블록도를 같이 놓고 보면
문제가 되는 CMU 한 개가 딱 떨어지게 지정되는 구조였습니다.

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5. 진단·수리 과정

실제 정비 과정은 대략 다음 순서로 진행됐습니다.

5-1. 진단

1. 고장코드 확인
   • BMS에 CMU/통신 관련 DTC가 함께 저장되어 있는지 확인
2. 센서데이터 패턴 확인
   • 전압 리스트에서 정상 셀 → 이후 셀 전부 5.10V
   • 온도 리스트에서 정상 온도 → 이후 센서 -50℃ 고정
3. 블록도와 대조
   • 이상이 시작되는 셀·온도 채널이
   • 블록도 상 어느 CMU 구간에 속하는지 확인

이 단계까지 오면 **“○번 CMU 이후 데이터가 모두 깨지고 있다”**는 그림이 그려집니다.

5-2. 수리 – CMU 교체

안전 절차에 따라 고전압을 완전히 차단한 뒤,

• 해당 구간 CMU 모듈을 탈거
• 커넥터/하네스 상태 점검
• CMU 신규 부품으로 교체

를 진행했습니다.

5-3. 수리 후 확인

CMU 교체 후 다시 스캔 데이터를 보면,

• 셀 전압이 3.98~4.00V 구간으로 고르게 분포
• 이상했던 온도센서도 24℃ 전후의 정상 값으로 회복

된 것을 확인할 수 있습니다.
(슬라이드 두 번째 화면이 바로 교체 후 정상화된 데이터입니다.)

 

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6. 비슷한 증상에서 체크할 실무 팁

전기차 정비/진단을 하시는 분이라면, 비슷한 상황에서 아래 순서를 추천드립니다.

1. “한두 셀만 튀는지, 이후 전체가 똑같은 값인지”부터 확인
   • 한두 채널만 이상 → 센서/배선 개별 문제 가능성↑
   • 특정 지점 이후 전부 같은 값 → CMU 또는 데이지체인 통신 문제 가능성↑
2. 온도와 전압을 같이 보자
   • 같은 구간의 셀 전압 + 온도센서가 동시에 비정상이라면
   • 그 둘을 담당하는 CMU 또는 통신 링크를 우선 의심
3. 블록도/배선도를 꼭 활용
   • “n번 셀, n번 온도센서”가
   • 실제로는 어느 모듈, 어느 CMU에 연결돼 있는지 확인하면
   • 분해 범위·부품 교체 범위를 크게 줄일 수 있습니다.
4. 고전압 안전 절차는 무조건 준수
   • CMU는 배터리 모듈 바로 위에 붙어 있기 때문에
   • 정비 전 서비스 플러그 제거, 양극·음극 절연 확인, 보호구 착용은 필수입니다.

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7. 마무리 – 센서가 아니라 “센서를 읽는 두뇌” 문제

이번 고장사례 #3 – CMU 고장을 정리해 보면:

• 증상
  • 특정 셀 이후 전압이 모두 5.10V
  • 해당 구간 온도센서 -50℃ 고정
• 원인
  • UART 데이지체인 구조의 CMU 중 한 개가 이상을 일으켜
  • 그 이후 데이터가 통째로 오염
• 조치
  • 블록도·센서데이터로 이상 CMU 위치 특정
  • 해당 CMU 교체 후, 셀 전압·모듈 온도 정상 회복

이라는 흐름입니다.

결국 이 사례는 센서가 나간 게 아니라, “센서를 읽어 주는 두뇌(CMU)”가 문제였던 경우라고 볼 수 있습니다.
전기차 배터리 진단에서 셀·온도 데이터가 “줄줄이 같은 값”으로 찍힌다면,
이번 사례를 떠올리면서 CMU와 데이지체인 통신 쪽을 먼저 의심해 보시면 진단 시간을 많이 줄일 수 있을 거예요.

 

 

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