TI, 고정밀 배터리 모니터링과 보호 기능으로 EV 시스템 신뢰성 향상

새로운 레퍼런스 디자인과 IC 신제품 발표

2019-05-14 온라인기사  /  편집부

TI 코리아(대표이사 박중서)는 9일 하이브리드 자동차(HEV) 및 전기자동차(EV) 시스템의 정확한 모니터링 및 보호 기능을 통합한 모니터링 IC ‘BQ79606A-Q1’와 아날로그 출력 온도센서 ‘TMP235-Q1’을 발표했다. 

BQ79606A-Q1은 48V~400V까지 최대 오차 1%로 배터리 충전상태(State of Charge, SoC)를 모니터할 수 있다. 또한 보조 ADC를 사용해 넓은 범위에 걸쳐 셀 온도를 모니터할 수 있다. 


BQ79606A-Q1 - 기능 다이어그램

이 제품을 16개 탑재해 직렬 6셀에서 96셀까지 확장 가능하며, 현재 이 제품을 기반으로 한 20mm×40mm 풋프린트의 배터리 관리 시스템(BMS) 레퍼런스 디자인(TIDA-01537)이 제공된다. 이를 활용해 데이지 체인 구성에 따라 최대 378개의 직렬 셀로 이루어진 12 V~1.5 kV 리튬이온 배터리팩을 모니터할 수 있다.


확장 가능한 HEV/EV 6s~96s 리튬이온전지 슈퍼바이저 데모용 레퍼런스 디자인 보드 ‘TIDA-01537’

또한 TI는 BQ79606A-Q1 6채널 평가 보드(Evaluation board)를 199달러에 제공한다. 이 평가 보드는 최대 64개까지 적층하여 대규모 배터리팩을 평가할 수 있다. 


보호 기능을 통합한 6채널 정밀 모니터링 평가 모듈

칼-하인츠 스타인메츠(Karl-Heinz Steinmetz) TI 오토모티브 시스템 사업 부문 이사는 “BQ79606A-Q1은 온도, 전류, 전압을 정확하게 감시함으로써 배터리 수명과 주행거리를 극대화한다.”며 “안전 상태 통신 기능을 제공하는 BQ79606A-Q1은 시스템 업체들이 ISO 26262 표준에서 정의하고 있는 가장 높은 수준의 기능안전 요건인 ASIL D를 수월하게 충족할 수 있도록 지원한다.”고 말했다. 


칼-하인츠 스타인메츠(Karl-Heinz Steinmetz) 이사

EV용 고정밀 온도센서 

TMP235-Q1은 파워트레인 시스템의 온도를 정확하게 측정해 과열로부터 파워트레인 시스템을 보호하는 정밀 아날로그 출력 온도센서이다. 이 온도센서는 -40 ℃~+150 ℃의 온도범위에서 ±0.5 ℃(Typ)부터 최대 ±2.5 ℃의 정확도로 측정을 할 수 있다. 

TMP235-Q1: EV용 정밀 온도 센서
 
스타인메츠 이사는 “TMP235-Q1과 절연형 IGBT/SiC 게이트 드라이버 ‘UCC21710-Q1’과 ‘UCC21732-Q1’을 결합해 더 작고 더 효율적인 트랙션 인버터 설계를 실현할 수 있다.”고 소개했다. 
UCC21710-Q1과 UCC21732-Q1은 IGBT 및 SiC FET용으로 센싱 기능을 통합한 제품으로 최대 1.5 kVrms로 동작한다. 
TI는 절연형 IGBT/SiC 게이트 드라이버 UCC21732-Q1 평가 보드를 99달러에 공급한다. 이 평가 보드는 2개의 5.7 kVrms 강화 절연 채널이 최대 1.7 kV의 입력 전압 레일을 지원한다. 


절연형 IGBT 및 SiC 게이트 드라이버 평가 보드

또한 TI는 IGBT/SiC 게이트 드라이버용으로 전원 스테이지를 통합해 곧바로 자동차 12V 배터리로 구동할 수 있도록 소형 바이어스 전원 레퍼런스 디자인을 제공한다. 100V 1.5A 내압의 MOSFET를 통합한 65V 입력 PSR 플라이백 컨버터(LM5180-Q1)을 기반으로 한 이 보드는 역극성 보호 (Reverse-polarity protection), 전기 트랜션트 클램핑, 과전압 및 저전압 보호 회로를 포함한다. 


3가지 유형의 IGBT/SiC 바이어스 전원 솔루션을 제공하는 HEV/EV 트랙션 인버터 전원 스테이지 레퍼런스 디자인(TIDA-020014, 위)과 IGBT/SiC 게이트 드라이버용으로 4.2W가 가능하고 4.5V~65V 입력을 지원하는 소형 바이어스 전원 레퍼런스 디자인(TIDA-020015, 아래)


LM5180-Q1: 100V 1.5A FET를 통합한 65V 입력 PSR 플라이백 컨버터

LM5180-Q1은 대기 정지 전류(Quiescent Current)가 낮고 고도로 통합된 1차측 제어(PSR) 플라이백 컨버터이다. 옵토 커플러와 트랜스포머 보조 권선이 필요 없으며 12V 자동차 배터리로 직접 구동 가능해 중간 전원 레일 결함으로 인한 위험성을 감소시킨다. 

이들 신제품 외에도 TI는 DC 급속 충전용 3상 SiC 레퍼런스 디자인(TIDA-010039)을 소개했다. 


TIDA-010039 3레벨 3상 SiC AC/DC 컨버터 레퍼런스 디자인 보드
 
스타인메츠 이사는 “DC 충전을 위해서는 모듈러 컨버터를 사용해 40 kW~350 kW의 전력대를 달성해야 하고 더 빠른 스위칭 속도를 사용해 에너지 밀도를 높이고 시스템 비용을 최적화해야 한다. 또한 최신 전력 토폴로지를 사용해 양방향 V2G 동작이 가능하고 넓은 출력 범위에 걸쳐 보다 효율적인 변환을 달성해야 한다”고 지적했다. 
TI의 3레벨 3상 SiC AC/DC 컨버터 레퍼런스 디자인은 800V DC 출력으로 최대 10 kW에 이르기까지 98% 전력 변환 효율로 Comb-1 EV 충전 요건을 충족한다. 또한 양방향 V2X(Vehicle to Everything)을 위한 모듈을 제공한다. □

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