일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.2.19

EV의 배터리관리시스템도 무선화
TI가 새로운 솔루션 발표

미국 반도체업체 TI(Texas Instruments)의 일본법인인 일본 TI는 전기자동차(EV)의 배터리관리시스템(BMS)을 무선화하는 솔루션을 발표했다. TI에 따르면 전형적인 EV에서는 100개에 가까운 배터리 셀을 직렬로 접속하기 때문에 수 미터에 수 킬로그램이나 하는 BMS용 배선이 공간을 차지한다. 이는 EV의 설계를 보다 복잡화하고, EV의 1회 충전당 항속거리나 신뢰성, 비용의 족쇄가 되고 있다.

BMS의 무선화는 이러한 족쇄 요소에 플러스로 작용한다. 예를 들면, 배선을 줄임으로써 차량을 경량화할 수 있고, 항속거리의 연장도 기대할 수 있다. 또한 진동이나 온도 등의 영향을 받기 쉬운 배선이나 커넥터와 같은 기기부품을 삭감할 수 있기 때문에 보수 작업의 경감이나 신뢰성 향상으로 이어질 가능성이 있다. 아울러 배선재나 커넥터, 절연부품을 줄일 수 있어 저비용화도 기대할 수 있다.

이러한 이점을 들어 TI가 제안하는 것은 BMS를 무선화하는 와이어리스 BMS(WBMS) 솔루션이다. 2.4GHz의 무선통신에 대응한 Micro Controller Unit (MCU) ‘CC2662R-Q1’을 사용해 복수의 배터리 감시용 IC ‘BQ79616-Q1’과 배터리제어용 MCU간 통신을 무선화하는 것이다. BQ79616-Q1은 최대 16개의 배터리 셀의 전압이나 온도를 측정할 수 있으며, 이 솔루션의 경우는 32셀, 48셀, 60셀과 같은 다양한 구성의 배터리 모듈에 대응 가능하다고 한다.

TI는 이 솔루션을 활용해 와이어리스 BMS를 신속하게 구축하기 위한 개발 키트 ‘CC2662RQ1-EVM-WBMS’를 준비하고 있다. 9장의 보드로 구성되고, 1장이 배터리제어용 MCU 측에 두는 1차 노드용, 나머지가 2차 노드용이라고 한다. 모든 보드는 사전에 프로그래밍을 끝냈다고 한다.

TI에 따르면 이 솔루션은 99.999%를 초과하는 네트워크 가용성(네트워크의 가동 시간에 대한 시스템이나 서비스를 이용할 수 있는 시간의 비율)을 가지며, 300ms로 네트워크를 재가동할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 최대 100개의 노드에 대응할 수 있고, 지연 시간은 노드당 2ms 미만으로 짧다. 높은 스루풋과 저지연을 실현하는 전용의 타임 슬롯(데이터의 송신에 사용할 수 있는 시분할된 시간 구간)을 통해 데이터 로스나 파손을 방지하고, 셀의 전압과 고온의 데이터를 ±2mV의 정밀도, 10^-7 미만의 네트워크 패킷 에러율로 배터리 제어용 MCU에 송신할 수 있다고 한다. 사용하는 무선 프로토콜은 TI 독자의 것으로, 무선 간섭과 노이즈의 원인이 무수히 많은 도로를 주행하는 EV를 염두에 두고 개발했다고 한다.

이 솔루션에는 기능안전매뉴얼, FMEA(고장 모드와 그 영향의 해석), FMEDA(진단분석), 무인 자율주행 전문평가기관인 TUV SUD의 콘셉트 리포트 등의 ‘기능 안전 인에이블러(Enabler)’도 포함된다. 이를 통해 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) D의 기능 안전에 대한 기준을 지원한다.

CC2662RQ1-EVM-WBMS의 TI 사이트에 게시된 가격은 999달러. CC2662R-Q1의 1,000개 주문 시의 단가는 2.79달러다. 세로10ⅹ가로10mm, 64핀 HTQFP(열특성강화형 슬림형 Quad Flat Package)로 공급되는 16 채널의 BQ79616-Q1의 1,000개 주문 시의 단가는 6.90달러라고 한다.

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