ADDRESSING THE KEY CHALLENGES IN THE DEVELOPMENT OF EV CHARGING
전기차 충전 시스템 개발의 주요 과제 해결
2022년 03월호 지면기사  /  글 | 안체 슈츠(Antje Schutz), IoT 보안 수석 마케팅 매니저 외, NXP



전기차의 대중화를 위해서는 안전성과 보안성을 갖춘 충전소의 광범위한 네트워크를 개발해야 한다. NXP는 고효율 전력 변환과 높은 보안 수준의 데이터 트랜잭션 및 디바이스 인증을 오랜 기간 제공해왔다. 전기차 충전에서 이 두 영역은 완전히 새로운 방식으로 결합된다. AC와 DC 전기차 충전소의 기능 요구사항을 대부분 충족하는 평가 키트와 레퍼런스 디자인이 증가함에 따라, NXP는 제조사와 서비스 업체가 글로벌 시장에 전기차 충전을 도입하는 데 필요한 기술적 통찰력을 제공하기에 적합한 자리에 있다. 

글 | 안체 슈츠(Antje Schutz), IoT 보안 수석 마케팅 매니저
    장 마르크 다시(Jean-Marc Darchy), EMEA 지역 마케팅 매니저
    마크 거버트(Marc Gebert), IoT 및 클라우드 비즈니스 개발 시니어 디렉터
    데니스 노엘(Denis Noel), 스마트 제품 인증 및 IoT 보안 마케팅 책임자
    파브리스 펀치(Fabrice Punch), NFC 인프라 마케팅 디렉터
    마크 스윈번(Mark Swinburn), 스마트 가전 전문 매니저, NXP







e모빌리티로의 전환과 함께 현재 운전자가 의존하고 있는 화석 연료 주유소를 효과적으로 대체할 수 있는 에너지 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 추세에 따라 전기차 충전과 기존 서비스 영역 간 균형을 이루고, 오래된 영역을 전기 전용으로 전환하면서 새로운 충전 영역을 구축하는 것이 필요하다. 시장 및 소비자 데이터 제공업체 스태티스타(Statista)에 따르면, 중국은 2020년 기준 이용 가능한 80만 개 이상의 충전 콘센트를 보유하고 있으며 이는 전 세계 설치 수의 60% 이상을 차지한다. 미국은 약 10만 개의 충전 콘센트를 가지고 있으며, 유럽은 터키를 포함해 약 29만 5,800개의 충전 콘센트를 가지고 있다. 그러나 수요 대 공급의 딜레마로 인해 공공 충전소는 필요한 수보다 적게 설치되고 있다. 

전기차 충전소에 전력을 공급하는 것은 국가적으로 중요한 사안이 될 것이며 국가의 중요한 기반 시설의 일부를 구축할 것이다. 따라서 이는 단순히 도로에 있는 전원 소켓(power socket) 그 이상이어야 한다. 도로 위의 전기차가 많아질수록 더 많은 에너지가 필요하다. 이는 그리드 관리 시스템의 개선, 보다 효율적인 충전기, 그리고 가정 에너지 관리의 통합이 필요하다는 것을 의미한다.

이제 집과 직장에서 스마트 충전에 대한 수요가 크다. 현재 EMEA 전역에서 200개 이상의 OEM이 스마트 월 박스를 사용해 이 시장에 참여하고 있다. 이 기업들은 대부분 정부 자금 지원 프로젝트에 의해 동기가 부여된다. 가용성이 높아질수록 충전 시간이 단축되므로 AC충전기에서 DC충전기로의 전환이 필요하다. 자동차 OEM은 차량 내부에 (온보드 충전기라고도 불리는) AC/DC 컨버터가 내장된 전기차를 구입할 때 AC 케이블 충전기를 공급한다. 이에 비해 DC 충전기는 충전기 내에서 AC를 DC로 변환하여 충전 시간을 단축한다. 지금까지 고출력 DC 충전기 네트워크 구축은 주로 특정 자동차 브랜드와 연관돼 있기 때문에 폐쇄적인 시스템인 경향이 있다. 

이에 더해 고려해야 할 것으로는 작동의 안전성이 있다. 전기차에서 배터리를 교체했다고 가정해보자. 이 경우, 배터리 인증은 충전기에 매우 중요하다. 배터리 인증은 자동차를 충전해야 하는 공공 충전기에서도 관건이다. 배터리 기술과 화학이 발전할 것이며, 이에 따라 의심할 여지 없이 배터리 인증이 필요한 다양한 충전 프로필이 필요해질 것이다.

고려해야 할 또 다른 중요한 과제는 충전소의 수익 창출이다. 미래에는 충전이 다른 서비스에 통합될 것이다. 편의점이 딸린 오늘날의 주유소와 같이 전기차 충전소는 부가적인 상품과 서비스를 제공할 것이다. 이 ‘서비스형 충전(charge as a service)’ 오퍼링을 사용하려면 충전기가 인증 정보에 접근하고 사용자 데이터를 수집하기 위해 클라우드 연결이 필요하다. 이 과정에서 데이터 보호와 보안 연결은 필수적이다.

오늘날에는 충전 로밍의 등장이 예상되며, 이를 통해 사용자는 어디에서나 충전하고 하나의 청구서를 받거나 충전기에 POS(Point-of-Sale) 단말기를 통합할 수 있다. 여기에서 고려할 것은 전반적인 사용자 경험이다. 이는 전기차와의 안전한 연결을 의미하며, 그 예로는 충전 상태에 대한 원격 알림을 받는 등이 있다. 이는 요금 관리 및 자동화와 동시에 안전성을 갖춘 청구(billing)도 개선할 수 있다.


핵심은 보안 
ISO 15118 또는 독일 Eichrecht와 같은 산업 표준 준수를 지원하도록 설계된 보안 요소를 통합하는 것이 중요하다. 예를 들어, NXP의 최신 임베디드 보안 솔루션 제품군인 엣지락® SE05x는 전체 밸류체인이 사이버 공격에 대해 보안과 회복성을 갖추도록 하는 동시에 연결 지점은 안전하고 보편적으로 사용하기 쉽다. 일반 가정에 전기차가 보급되면 그리드에서 국내 공급의 수요가 5배에서 10배까지 증가할 수 있으므로 로드 밸런싱이 훨씬 더 중요해진다. 이를 위해서는 NXP의 정밀 계측 MCU MKM35xx 제품군과 같은 사전 인증된 장치를 기반으로 하는 스마트 계량를 사용해 달성할 수 있는 보다 세분화된 접근 방식이 필요하다.

무단 액세스를 방지하기 위해 물리적인 스마트카드 또는 스마트폰과 같은 자격 증명을 통해 전기차 충전소를 잠금 해제하는 보안 프로토콜의 사용이 표준화될 예정이다. 예를 들어 마이페어 데스파이어(MIFARE® DESFire®) EV3 보안 스마트카드 솔루션은 전기차 충전을 위한 보안 요건을 충족한다. 이 외에도 자전거 공유, 주차, 통행료 징수 시스템, 대중교통과 같은 스마트 시티 애플리케이션을 가능하게 한다. 
이는 관련 산업 과제의 일부에 불과하지만, 전기 에너지 전환과 제어되고 안전한 응용이라는 두 가지 중요한 기능에 의존한다. 이 모든 것은 대부분 반도체 기반 솔루션을 통해서만 가능하다. 

비접촉식 연결 
NFC 기술은 요청한 서비스에 액세스 해 사용자가 전기차 충전소에서 간편하게 본인 확인을 하고 안전하게 결제할 수 있도록 한다. 사용자는 NXP 마이페어 데스파이어(MIFARE DESFire) 솔루션 기반 카드를 사용하거나 직접 전화를 통해 사용할 수 있다. NFC 기호로 위치가 표시된 전기차 충전소에 내장된 NFC 리더기에 카드 또는 장치를 갖다 대면 보안 인증이 시작되고 결제 자격증명이 해제된다. NXP의 고성능 PN5190 NFC 리더기는 전기차 충전소에 NFC를 추가할 수 있는 가장 유연한 방법이며 결제 시스템용 EMV 비접촉식 인터페이스 규격 v3.0(EMVCo 3.0)을 준수한다. EMV 결제가 필요하지 않은 경우, 새로운 PN7160 NFC 컨트롤러는 리눅스 또는 안드로이드와 같은 운영 체제를 실행하는 애플리케이션에서 더 적은 구성 요소와 통합함으로써 BoM(Bill of Material) 크기와 비용을 절감한다.

저전력에서 고전력 전기차 충전까지
오늘날 대부분의 충전소는 AC를 제공하며, 이는 대부분 단상이지만 3상 AC 충전소에 대한 접근성 또한 증가하고 있다. 해당 유형의 충전소는 차량의 온보드 충전기(OBC)를 사용해 차량 배터리를 충전하기 위해 최대 800 V DC까지 공급을 수정하고 증가시킨다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 종종 분리되지만 연결된 시스템이다. 

현재 사용 가능한 고전압 DC 충전소의 수는 적지만 증가하고 있으며, 시간이 지날수록 DC 충전에 대한 접근성이 훨씬 높아지면서 이 또한 변화할 것으로 예상된다. 이것이 중요한 이유는 DC 충전소가 충전소와 차량 자체 시스템 요구사항에 따라 AC 충전소보다 훨씬 높은 수준의 전력을 공급하므로 충전시간을 단축할 수 있기 때문이다. 일반적으로 DC 충전은 전달되는 전력량에 따라 급속충전 또는 초고속 충전으로 불린다.

주거용 단상 AC(저속) 충전기를 시작으로 전달되는 전력은 3~7 kW 정도인데 반해 3상(고속) 시스템은 이를 22 kW 정도로 증가시킨다. DC로 이동하면 출력이 약 50 kW(급속)에서 시작해 350 kW(초고속)까지 도달할 수 있다.

이는 또한 소비자가 사용한 에너지에 대해서만 비용을 지불하도록 하는 NXP의 사전 인증 계량 장치 MKM35Zxx 제품군과 같이 애플리케이션별 솔루션을 사용하는 정확하고 안전한 계량의 필요성을 강조한다. 이를 위해서 이상적으로는 NFC와 같은 ‘제로 터치’ 기술을 통해 간단하고 안전한 사용자 인증을 사용해야 한다. 이는 임베디드 보안 요소의 SE05x 제품군과 함께 사용되는 NXP의 PN5190 NFC 리더기와 같은 제품을 통해 가능하다. 엣지락 SE05x는 사용자 인증과 클라우드 인증을 위해 암호(keys)와 자격증명을 안전하게 저장할 수 있다. 충전소 또는 EVSE(전기차 서비스 장비)는 아래 설명과 같이 로드 밸런싱을 용이하게 하기 위해 그리드와 통신해야 한다.

전기차 충전 솔루션
시스템 수준에서 EVSE는 다양한 지역에서 사용되는 모든 시스템과 호환되는 외부 통신 기능을 갖춰야 한다. 여기에는 와이파이와 블루투스를 동일한 장치에 결합하는 NXP의 IW620 듀얼 밴드 솔루션과 같은 제품을 사용해 구현된 ISM 및 셀룰러 기술이나 시그폭스(Sigfox)와 같은 Sub-GHz 프로토콜용으로 설계된 OL2385 RF 트랜시버가 포함될 수 있다. 이것들은 LPC55S69와 같은 장치들과 결합될 수 있는데, 이것은 PLC와 같은 유선통신뿐 아니라 NBIoT를 구현하는 데 이상적이다. 이는 청구 데이터 및 OTA 업데이트와 같은 민감한 정보를 교환하기 위해 종단 간 암호화로 인증을 제공하는 SE05x 기반 보안 기능 블록과 밀접하게 연결된다. 또한 차량의 OBC와 백엔드 서버 간의 데이터 교환도 관리한다.

충전소는 전기차의 충전 과정에서 중심적인 역할을 한다. 이것은 차량과 전기 공급장치를 연결한다. 그러나 이는 2 또는 레벨 3 수준의 전력에 대한 덤프 프로비저닝(dump provisioning)만이 아니다. 스마트하게 하고 싶다면 통신이 필요하며, 두 가지 경로를 고려해야 한다.

첫 번째는 차량 충전소(Vehicle to ChargePoint)로, ISO 15118 통신 표준을 기반으로 스마트하게 전기차를 충전할 수 있도록 한다. 승인을 처리해 충전 과정을 시작·정지하거나 수요와 가용성에 대한 데이터를 충전 프로필 및 요금표와 교환한다.

스마트 충전 솔루션을 위한 두 번째 방법은 충전소와 중앙 충전 관리(Charge Point and Central Charge Management)이다. 여기서 OCPP(Open Charge Point Protocol, 전기차 충전소와 네트워크 시스템 간의 통신표준)는 충전소 관리를 지원하여 중앙에서 충전 과정에 영향을 미친다. 사용자는 시간 경과에 따라 최대 전력을 표시하는 충전 스케줄을 정의하고, 거래(transaction)를 시작 또는 중지하고, 승인을 처리하고, 요금 청구를 위한 계량뿐만 아니라 충전소 예약도 한다.

역사적으로 이 두 표준은 독립적으로 개발됐으나, 동시에 이 둘은 화합과 동기화에도 힘써왔다. 그럼에도 불구하고 오늘날 여전히 충전소 내에서 차량과 중앙 충전 관리의 통신을 조정하고 해석해야 한다. 
컨트롤러 보드는 보안 및 외부 통신 블록을 모두 사용해 고급 통신과 같은 주요 기능과 서비스를 관리하고 EVSE 애플리케이션에서 사용되는 프로토콜 스택을 실행한다. 여기에는 V2G(차량 대 그리드) 통신을 위해 정의된 ISO 15118 표준이 포함되며 OCPP도 포함될 수 있다. 마이크로컨트롤러와 애플리케이션 프로세서 플랫폼 모두에서 NXP의 광범위하고 확장 가능한 장치 제품군을 활용하면 비용 대비 성능의 궁극적인 조합을 만들어낼 수 있다. NXP에서 선택할 수 있는 옵션은 MIMX8xx MPU 애플리케이션 프로세서부터 Arm® Cortex®-M7 실시간 MCU 코어 기반 MIMXRT11xx 제품군, 최신 LPC55x 계열의 Cortex-M33 기반 MCU에 이르는 전체 성능 스펙트럼을 포함한다. 




그림 1  EVSE 시스템 레벨 뷰



그림 1에서와 같이, 마지막 주요 블록은 계량(metrology)을 다룬다. NXP의 MKM35Zxx 제품군을 기반으로 하는 이 기능 블록은 차량 내부(또는 외부)로 흐르는 에너지를 정확하게 계량한다. 또한 충전소 커넥터의 온도를 모니터링하는 것과 같은 중요한 안전 기능뿐만 아니라 차량에 대한 일부 낮은 수준의 통신을 제공한다. PN5190 리더기에 기반한 NFC와 같은 비접촉식 통신의 일부 형태를 포함할 수도 있다. 제조사는 현금 없는 지불 지원뿐만 아니라 설치, 시운전(commissioning), 유지보수 중에 이러한 통신들을 사용할 수 있다. 

업계는 이제 계량 장치의 정확도를 높은 수준으로 끌어올렸다. 예를 들어, 0.25%와 3% 사이의 정확도 차이는 충전소 하나의 경우 1년에 걸쳐 550 kWh에 이를 수 있다. 이는 2만 개의 충전소 네트워크에서 1년 동안 사용하는 11 MWh의 전기 비용에 해당한다.

3상 AC 충전 활성화
설치 기반의 95% 이상을 차지하는 AC 충전은 오늘날 사용되는 기술 중 단연코 가장 지배적인 기술이다. 물론 차량에 공급되는 AC는 배터리를 충전하기 위해서는 DC로 변환되어야 하며, 그 변환은 OBC를 사용하는 차량 내부 또는 충전소에서 이루어져야 한다. 

두 상황 모두에서 AC는 PFC 단계(역률 개선, power factor correction)를 통해 정류된다. 여기서 요건은 가용 에너지를 최대화하기 위해 가능한 한 가장 효율적인 방법으로 AC를 DC로 변환하는 것이다. 변환 단계의 효율성은 하이사이드와 로우사이드 전원 스위치를 제어하는 데 사용되는 디지털 신호가 생성되는 방식에 따라 달라질 수 있다. 3상 입력을 사용하는 고출력 PFC 단계에서 효율성은 각 위상이 제어되는 방법에 따라 달라진다. 이는 항상 각 위상에 대해 PWM(위상 폭 변조, phase width modulation) 신호를 통해 구현된다.

PFC용 제어 회로를 개발하는 한 가지 방법은 기능 전용 통합 솔루션을 사용하는 것이다. 이러한 디바이스는 기본적으로 거의 기계적이며, 대부분 미리 결정된 마크/공간 비율을 갖는 PWM 신호를 생성한다. 또한 3개의 PWM 신호 각각의 상대 위치도 고정될 수 있다. 이는 사용 중인 스위칭 기술을 기반으로 하며 제어 회로를 튜닝할 수 있는 유연성과 구성 가능성(configurability)이 거의 없다. 
예를 들어, IGBT 전력 트랜지스터는 여전히 가장 널리 사용되고 있지만, SiC 기술에 기반한 새로운 솔루션(실리콘 탄화물)으로 대체되고 있다. SiC 트랜지스터는 IGBT와는 매우 다른 스위칭 프로파일을 가지고 있어 더 효율적이다. 이러한 효율성의 향상은 더 빠른 충전 속도나 더 긴 범위로 이어질 수 있다. 

현재 e모빌리티 애플리케이션에 존재하는 전력 트랜지스터 기술의 변화를 수용하기 위해 NXP는 전용 고정 기능 통합 솔루션 대신 제어 회로에 DSC(디지털 신호 컨트롤러)를 사용할 것을 권장한다. DSC는 프로그래밍이 가능하기 때문에 PWM 신호의 모양과 상대적인 위치에서 훨씬 더 많은 유연성을 제공한다. 프로그래밍 기능 외에도 NXP의 MC56F83xxx와 MC56F81xx DSC 제품군에는 EVTG(이벤트 생성기 모듈, Event Generator module)이 있다. 이 기능은 각 AC 위상별 PWM 신호가 관리되는 방식에서 반복성과 함께 구성 가능성을 제공하도록 특별히 설계됐다. 

EVTG는 소프트웨어 알고리즘에 의해 생성된 PWM 신호를 통해 구현되지만, 신호의 타이밍을 수정할 수 있는 해상도는 매우 세분화돼 있으며, 각 신호는 312ps의 단계로 조정할 수 있다. PWM 신호에 기반한 AC/DC 변환 단계에서는 하이사이드와 로우사이드 전원 전환 디바이스가 동시에 켜지지 않도록 하는 것이 매우 중요하다. 이는 활선과 중성선 사이의 단락을 나타낼 수 있기 때문이다. 이 두 활성 주기의 차이는 ‘데드 타임’이라고 불리며, 그 길이는 사용하는 스위칭 트랜지스터의 프로필에 따라 달라진다. 전력 변환 설계에서 목표는 데드 타임을 가장 짧지만 가장 안전한 시간으로 줄여 변환 효율성을 극대화하는 것이다.

NXP MC56F83xx와 MC56F81xx 제품군에 포함된 EVTG 덕분에 이제 312ps 단계의 분해능으로 PWM 신호 간 데드 타임을 제어할 수 있게 됐다. 이러한 제어 수준은 각 설계를 조정하여 가능한 최고의 효율성을 달성하는 동시에 IGBT, SiC 또는 GaN 전원 스위칭 기술을 구동하도록 구성할 수 있음을 의미한다. 이 분해능은 312ps의 분해능으로 반복 가능하고 결정론적인 방식으로 데드 타임을 생성하는 데 사용되는 소프트웨어 정의 PWM 신호와 하드와이어드 게이팅 로직(hardwired gating logic)의 조합을 통해 이루어진다. 어떠한 고정 기능 솔루션도 이러한 유연성과 정확한 구성 가능성을 함께 제공할 수 없다.

지능형 충전소 
지능형 월 박스(wall boxes)와 충전소는 일반적으로 클라우드에 연결되어 사용 시간, 최종 사용자 소비 프로파일링, EVSE 로그, 청구와 같은 사용 사례를 실현한다. 이러한 사용 사례는 그리드 운영자, 충전 포인트 운영자, OEM, 에너지 공급자 또는 최종 사용자와 같은 다양한 이해 관계자의 다양한 요구를 해결한다. 충전소와 클라우드 간 분산 제어를 위해서는 민감한 제어와 인증된 기기, 첨단 클라우드 서비스 및 이동 중인 사용자 간의 결제 데이터를 위한 유무선연결이 필요하다. 이는 와이파이6, 지그비(Zigbee®) 및 기타 무선 기술과 인증되고 안전하며 강력한 IP 기반 통신이나 이더넷을 통해 수행할 수 있다. 충전소를 클라우드에 권한 설정(클라우드 온보딩)하기 위해서는 인증기기 연결에 대해 높은 보안성과 신뢰도를 유지하는 동시에 간단한 권한 설정과 소유권 프로세스가 필요하다. NXP는 엣지락 SE05x 보안 요소와 엣지락 2GO 서비스를 통해 주요 클라우드 파트너에게 제로 터치 온보딩 프로세스(zero-touch onboarding process)를 지원한다.

높은 수준의 보안 달성 
공통 기준 EAL5+ 인증 엣지락 SE05x 보안 요소는 클라우드 서비스 공급자와 TLS 연결을 설정하는 데 사용되는 자격 증명을 안전하게 저장한다. 또한 소비 프로필, 사용자 관세 및 결제 데이터와 같은 민감한 사용자 데이터를 인증한다. 엣지락 2GO 서비스는 자격증명을 안전하게 관리할 수 있는 솔루션을 보완한다.

지능형 충전소는 종종 스마트 계량 솔루션과 결합된다. 예를 들어, 태양광 모듈에서 자체 전기를 생산하는 가구나 독일에서 의무화된 것처럼 스마트미터 게이트웨이(smart meter gateway)가 필요한 특정 수준 이상의 에너지를 소비하는 가정 등이 있다. 처리되는 민감한 데이터의 양으로 인해 스마트미터 게이트웨이는 강력한 보안 요건을 갖추고 있으며, 많은 지역에서 보안 요소가 의무화되어 있다. 따라서 전원 공급 장치의 서로 다른 진입점을 결합하려면 전원 공급 장치의 입력 및 출력, 태양광 모듈 연결, 차량 적재, 네트워크 연결에 대한 지능적인 관리가 필요하다. 또한 처리되는 데이터의 양과 복잡성을 증가시켜 네트워크와 사용자 및 데이터에 대한 보안, 보안 인증에 대한 요건에 중점을 둔다. 

스마트 전기차 충전 카드
비접촉식 스마트 카드 솔루션은 스마트 시티 서비스를 하나의 카드에 통합한 NXP의 마이페어 데스파이어(MIFARE DESFire)를 기반으로 한다. 이를 통해 고객은 충전소에서 쉽고 빠르고 안전하게 결제할 수 있다. 교통 티켓팅, 주차, 통행료 지불, 카 셰어링, 승하차와 같은 서비스도 전기차 충전 카드에 통합할 수 있어 차주에게 편의를 제공한다. 이 솔루션은 NXP가 전 세계 750개 이상의 스마트 시티에 구축한 대규모 마이페어 비접촉식 에코시스템을 활용한다. 마이페어는 모바일과 웨어러블에서 원활하게 활성화할 수 있는 유연한 플랫폼으로, 전기차 충전 소매업체의 향후 요구사항을 충족하도록 설치가 가능하다.

전기차 충전을 위한 로컬 저장소   
충전소가 단상 AC에서 초급속 DC로 옮겨가면서 기본적으로 충전소로 공급되는 전력량이 증가하고 있다. 이에 몇 가지 과제가 따라오는데, 첫 번째는 청구 측면과 더불어 그리드가 고전력(350kW 이상) 출력에 대한 수요를 유지할 수 있도록 하는 것이다. 우선 청구 문제를 살펴보면 에너지 공급업체가 충전소 소유자 또는 사업자와 체결한 계약과 관련이 있다. 소비자 유틸리티를 최대로 제한하는 서비스 수준 계약과 매우 유사한데, 이는 전기, 인터넷 대역폭, 심지어 셀룰러 사용 시간(cellular airtime)이 될 수 있다. 해당 유틸리티의 사전 합의된 양이 사용되면, 추가 사용에는 훨씬 더 큰 요금이 적용되는 것이다.

이는 최고 수요 동안 충분한 전력을 공급해야 하는 기술적 문제와 관련이 있다. 두 문제 모두 배터리와 NXP의 검증된 BMS를 사용하는 로컬 스토리지를 통해 해결할 수 있다. 배터리가 완전히 충전되면 그리드에서 에너지를 끌어오기 전에 먼저 전기차에 용량을 전달할 수 있다. 전기차가 충전소를 사용하지 않을 때, 가동이 멈춘 시간을 활용해 더 느린 속도로 로컬 배터리 저장소를 재충전할 수 있기 때문에 더 넓은 그리드에서 수요가 급증하는 현상을 완화하는 데 도움이 된다. 이 로컬 밸런싱은 안전 및 안정성 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 NXP의 FS32K1xx 제품군에 기반한 중앙 배터리 관리 장치(BMU)에 의해 관리된다. 

로컬 배터리 저장소는 일반적으로 400 V와 1000 V 사이에서 필요한 출력과 일치하도록 구성된다. 전기차 자체와 마찬가지로 배터리 전압이 상승하는 추세다. 이는 전 세계의 초고속 DC 충전소에서 빠르게 인기를 얻고 있으며, 저장 배터리를 재충전하기 위해 재생 가능한 에너지원을 제공하는 데 사용되는 태양 전지 배열과 공동으로 사용되고 있다. 동일한 개념을 다른 유형의 재생 가능 에너지와 함께 사용하거나 온보드 배터리에 저장된 에너지의 일부를 되팔 수 있는 전기차와 협력해 사용할 수 있다. 

배터리 인증
배터리를 교체한 차량이라도 공용 충전기가 전기차를 충전할 수 있도록 하려면 작동 안전을 보장하기 위해 배터리 인증이 중요하다. NXP의 엣지락 SE05x 내장 시큐어 엘리먼트와 A500x 제품군으로 배터리 대 충전기와 충전기 대 배터리 인증이 가능하다. 또한 배터리 기술과 화학이 발전함에 따라 새로운 충전 프로필이 등장할 것이다. 충전기에서 클라우드로 연결되는 안전한 표준 기반 링크인 NTAG5와 함께 사용하면, 새로운 충전 프로필을 처리할 수 있는 미래 지향적인 방법이 제공된다.

POS(POINT OF SALE) 솔루션         
충전소의 수익화로 식품, 복권, 커피 한 잔, 막바지 구매 등 다른 서비스가 제공될 예정이다. 이 POS 오퍼링(POS offering)을 위해서는 충전기를 클라우드에 연결해 인증 정보에 액세스하고 사용자 데이터를 수집하는 것이 필요하다. 여기서 데이터 보호와 보안 연결은 필수적이다. NXP의 POS 솔루션은 NFC 리더기와 MCU를 UWB TRX 및 SE05x 보안 요소와 결합함으로써 이를 해결하는 강력하고 안전한 솔루션을 제공합니다. 

자율주행 차량 충전 솔루션          
충전소가 자율주행차를 어떻게 수용할 것인지에 대한 사안도 가시화되고 있다. 이는 최근에서야 생겨난 니즈이지만, 업계에서는 이미 이를 해결하는 방법을 고민하기 시작했다. 자율주행 차량의 목표는 "마지막 cm(센티미터)" 연결을 돕는 인간이나 (비싼) 로봇 없이 연결할 수 있을 만큼 충분히 정확하게 충전소로 스스로를 안내하는 것이다.

이를 달성할 수 있는 한 가지 방법은 UWB(초광대역)와 같은 매우 정확한 위치 파악 무선 기술을 사용하는 것이다. 엣지락 시큐어 엘리먼트가 보완된 NXP의 SR150과 SR040 UWB 장치를 추가하면 택시나 배달 트럭과 같은 자율 주행 차량이 정확한 위치로 스스로 조종할 수 있다. 자율 이동 로봇과 드론 분야에서는 동일한 기술이 이미 연구되고 있다.



전기차는 점점 더 보편화되고 있으며 대부분 국가는 현재 이러한 변화를 지원하는 것을 고려하고 있다. 이를 위해서는 안전성과 보안성을 갖춘 충전소의 광범위한 네트워크를 개발해야 한다. NXP는 고효율 전력 변환과 높은 보안 수준의 데이터 트랜잭션 및 디바이스 인증을 오랜 기간 제공해왔다. 전기차 충전에서 이 두 영역은 완전히 새로운 방식으로 결합된다. AC(교류)와 DC(직류) 전기차 충전소의 기능 요구사항을 대부분 충족하는 평가 키트와 레퍼런스 디자인이 증가함에 따라, NXP는 제조업체와 서비스 제공업체가 글로벌 시장에 전기차 충전을 도입하는 데 필요한 기술적 통찰력을 제공하기에 적합한 자리에 위치하게 됐다. 스마트홈 벽면 충전기도 스마트홈 장비용 SE051H 보안 등을 포함해 NXP가 개발하고 있는 솔루션을 위한 혼합체(mix)의 일부가 될 것이다.



[AEM] Automotive Electronics Magazine


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