TI, EV 트랙션 인버터를 위한 다축 전류 센서 공개

텍사스인스트루먼트(TI)가 하이브리드 전기차(HEV) 및 전기차(EV)의 트랙션 인버터를 위한 다축 코어리스 홀 효과 전류 센서를 공개했다.

TI 코리아는 트랙션 인버터의 전류 측정 정확도를 높이는 다축 코어리스 홀 효과 전류 센서 ‘TMCS2100-Q1’을 출시했다고 27일 밝혔다.
 
TMCS2100-Q1은 수평 및 수직 방향의 자기장을 동시에 측정하는 다축 센싱 아키텍처와 독자적인 알고리즘을 적용한 것이 특징이다. 기존 단일 축 코어리스 방식 대비 최대 20배 높은 정확도를 구현하며, 0.4mm 변위에서 1% 미만, 0.1mm 변위에서 0.25% 수준의 변위 오차를 달성한다.

기존 코어리스 전류 센서는 시스템 소형화에 유리하지만 센서와 컨덕터 사이의 변위 및 자기 크로스토크로 인해 측정 정확도가 저하될 수 있다. 특히 차량 주행 중 발생하는 진동은 센서와 컨덕터 사이에 미세한 움직임을 발생시켜 오차를 키울 수 있다.

TMCS2100-Q1은 두 방향의 자기장을 동시에 측정해 이러한 변위에 따른 영향을 줄이고 높은 측정 정확도를 유지하도록 설계됐다. 정확한 전류 측정은 트랙션 인버터의 토크 제어 성능을 높이는 데도 활용된다. 전류 측정 오차를 줄이면 자기 크로스토크의 영향을 최소화하고 토크 리플을 줄이는 데 도움이 된다. 토크 리플은 가속 과정에서 차량의 울컥거림이나 모터 소음을 유발하고 비효율적인 모터 구동으로 이어질 수 있다.

TI는 TMCS2100-Q1이 정확도와 시스템 크기 간의 상충 관계를 줄이는 데 기여한다고 설명했다. 자기 코어를 사용하는 C 코어 방식은 높은 정확도를 제공할 수 있지만 크기와 무게가 증가할 수 있으며, 코어리스 방식은 소형화에 유리하지만 변위 등에 따른 정확도 저하가 발생할 수 있다. TMCS2100-Q1은 코어리스 구조를 유지하면서 다축 센싱을 적용해 두 가지 요구사항에 대응한다.
또한 버스바를 개조하지 않고 센서를 배치할 수 있도록 설계됐다. 기존 일부 차동 코어리스 전류 센싱 방식은 정확한 측정을 위해 버스바에 노치, 슬라이스 또는 홀 등을 적용해야 하지만, TMCS2100-Q1은 버스바를 기준으로 다축 센서를 배치해 수평 및 수직 방향의 자기장 성분을 측정한다. 이를 통해 기존 버스바 구조를 변경하지 않고 전류 센싱을 구현할 수 있으며, 기계적 설계의 유연성과 PCB 공간 활용도를 높일 수 있다.

제이슨 콜(Jason Cole) TI 센싱 제품 부문 부사장 겸 총괄 매니저는 “800V 아키텍처가 적용되면서 트랙션 인버터의 정확도에 대한 요구 수준도 높아지고 있다”며 “TMCS2100-Q1은 기존 홀 효과 전류 센싱의 한계를 극복할 수 있는 새로운 솔루션”이라고 말했다.
이어 “TI의 선도적인 연구개발 조직인 킬비 랩스의 선행 연구를 기반으로 개발된 TMCS2100-Q1은 자동차 제조업체가 더 정밀한 전류 측정을 바탕으로 효율적인 모터 제어와 향상된 주행 성능을 구현할 수 있도록 지원한다”고 덧붙였다.

TMCS2100-Q1은 TI 공식 웹사이트에서 구입할 수 있으며, TI는 제품과 함께 TMCS2100 평가 모듈과 특성 평가 모듈, TIDM-02014 레퍼런스 설계 등 개발 리소스를 제공한다.

AEM(오토모티브일렉트로닉스매거진)

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