고전압 배터리 관리 시스템에서 앞서나가는 방법: 전기차 개발자들의 성공 전략

전기차의 글로벌 판매는 계속해서 성장하고 있으며, 2022년 동안 총 1,050만 대의 배터리 전기차(BEV)와 플러그인 하이브리드(PHEV)가 새롭게 출고되었으며, 이는 2021년 대비 55% 증가한 수치입니다. 자동차 제조업체들은 기술을 최적화하기 위해 막대한 투자를 진행하고 있으며, 대부분의 성과는 배터리 화학 구성 및 배터리 관리 시스템(BMS)의 성능 개선에서 비롯되었습니다. 이로 인해 평균 배터리 주행 거리가 10년 전보다 3배 향상되었습니다. 이러한 기술적 투자는 소비자들이 300마일 이상의 인증된 주행 거리 를 제공하는 BEV를 구매하는 데 있어 신뢰감을 높이는 데 기여하고 있습니다.   현재 도로에서 운행 중인 대부분의 BEV는 400V 배터리를 사용하고 있으나, 점진적으로 800V 배터리 아키텍처로 전환되고 있습니다. 10년 중반까지만 해도 점점 더 많은 자동차 제조업체들이 800V 모델을 제품에 포함할 것으로 예상됩니다. 높은 전압으로 운행하는 이러한 BEV는 충전 시간이 훨씬 짧아져 잠재적 구매자들에게 더욱 매력적으로 다가가고 있습니다.   비록 고전압 BMS(HVBMS) 아키텍처가 존재한다 하더라도 그것에 대한 청사진은 없습니다 – 예전처럼 똑같은 내연기관(ICE)을 몇 가지 기계적 및 전자적 조정을 통해 다양한 모델의 파워트레인 요구를 충족시키던 시대와는 다릅니다. 시장은 새로운 차량 모델이 6~8년마다 출시되던 기존 방식에서 스마트폰 시장처럼 매년 혁신적인 업데이트가 이루어지는 형태로 변화하고 있습니다. 이러한 전환 기간 동안 아키텍처는 매우 다양하며, 표준화된 방식이 없습니다. OEM과 티어 1 업체들에게 주어진 과제는 최신 반도체 혁신을 최대한 신속히 시장에 선보이는 것입니다. 물론 반도체 기술 혁신만큼이나 이 장치들의 기능 안전성도 많은 관심과 설계 노력이 필요합니다.

‘단일 설계로 모든 HVBMS 아키텍처를 충족할 수 있는 해결책’은 존재하지 않으므로, 어떠한 참조 설계라도 모든 가능한 향후 아키텍처에 적응할 수 있을 만큼 유연해야 합니다. 이렇게 하려면 400 V에서 1000+ V까지의 다양한 시스템 전압을 처리할 필요가 있으며, 800 V 충전과 400 V 주행을 전환할 수 있는 하이브리드 2 x 400 V 구성 같은 새로운 설정도 고려해야 합니다. 시스템 설계자는 배터리 관리 장치(BMU, 시스템의 두뇌 역할), 셀 모니터링 장치(CMU) 및 배터리 접속 박스(BJB) 하위 시스템 PCBA 간 BMS 내부 통신을 어떻게 설정할지 평가해야 합니다. 예를 들어, 차세대 기능 집약적 아키텍처를 고려할 때, 추진 도메인 컨트롤러를 통해 CAN FD가 현재의 고립된 데이지 체인 버스를 대체할 흥미로운 대안으로 떠오르고 있습니다. 이를 통해 배터리 팩에서 컨트롤러를 제거하는 것이 가능합니다.

고전압 배터리 관리 시스템 참조 설계(HVBMS-RD)의 개발을 통해 NXP는 시스템 수준의 지식과 우수한 기능 안전 전문성을 선보입니다. 확장 가능하고 유연한 하드웨어 아키텍처 외에도 HVBMS-RD는 광범위한 지원 문서를 제공하여 시장 출시 시간을 단축시키고 개발 노력과 관련된 위험을 줄여줍니다. 이 솔루션은 최신 BMS 실리콘과 생산 등급의 소프트웨어 장치 드라이버 및 재사용 가능한 기능 안전 문서를 결합하여 고객의 애플리케이션 레이어 소프트웨어가 신뢰할 수 있는 ASIL D 측정 값을 제공합니다.