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TI, 정확도가 높은 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC 출시를 통해 하이브리드/전기차의 주행 거리를 극대화

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고전압 시스템의 배터리 결함 진단 시간을 절반으로 줄이고 ASIL-D 표준 준수

텍사스 인스트루먼트(TI)는 최대 800V에 이르는 고전압 시스템에서도 정확도가 높은 전압 측정 성능을 보유한 새로운 차량용 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC 제품을 출시한다고 밝혔다. BQ79616-Q1로 하이브리드차(HEV) 및 전기차(EV)는 ASIL-D[1]표준을 수월하게 충족할 수 있다.

TI

배터리 모니터링 및 밸런싱 IC

시스템 차원의 잡음을 필터링해서 배터리 셀 전압과 온도를 정확하게 측정하고 이 정보를 안정적으로 마이크로컨트롤러(MCU)에 전달하는 것은 자동차 제조사들에게 매우 중요한 설계 과제이다. BQ79616-Q1은 이러한 과제를 해결함으로써 엔지니어들이 배터리 안전성 목표를 달성하고 일회 충전 주행거리를 극대화할 수 있도록 지원한다.

BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC는 업계 최초로 TI 고유의 특허기술인 “결함 발생 시 기동(wake-up-at-fault)” 기능을 탑재했다. BQ79600-Q1 SPI/UART 통신 인터페이스[2]와 함께 페어링하면 차량이 주/정차 상태이거나 시동이 꺼졌을 때, 완벽한 시스템 셧다운이 가능하다. 이로써 설계 엔지니어는 배터리 전력은 절약하면서도 셀 밸런싱 기능을 향상시키고, 안전성 요건을 수월하게 충족시킬 수 있다. TI의 “결함 발생 시 기동” 기능에 관해서는 기술 원고 “자동 호스트 역 기동 기능으로 HEV/EV 배터리 전력 절약”에서 자세히 설명하고 있다.

정확한 배터리 모니터링 및 밸런싱으로 주행 거리 극대화

BQ79616-Q1은 TI의 차세대 배터리 모니터링 및 밸런싱 제품군의 첫 번째 제품으로서, 리튬 인산철(LiFePO4) 같은 다양한 배터리 소재에 대한 고도의 정확한 모니터링을 지원한다. 따라서, 자동차 제조업체는 배터리 충전 상태(SOC, state-of-charge)와 건강 상태(SOH, state-of-health)를 정밀하게 알 수 있어 비용을 절약할 수 있다. 또한, BQ79515-Q1에는 디지털 저역 통과 필터[3](low-pass filter)와 고정밀 아날로그-디지털 컨버터[4]가 통합되어 신호 측정의 정확도를 극대화하고 2mV 이내의 오차로 정확한 셀 전압 측정이 가능하다.

업계에서 가장 빠른 진단 시간으로 수월하게 ASIL-D 표준 준수

TI의 새로운 모니터링 및 밸런싱 디바이스는 부품 차원의 ISO 26262[5] 표준을 충족하고, 전압 측정, 온도 측정, 통신에 관한 ASIL-D 표준도 수월하게 충족할 수 있다. 또한, BOM[6]과 소프트웨어 오버헤드[7]도 크게 줄일 수 있다. 400V 시스템에서 업계에서 가장 빠른 100ms의 배터리 결함 진단 속도와 15mV 미만의 우수한 ASIL-D 전압 측정 정확도를 제공하므로 시스템 신뢰성과 배터리 안전성을 향상시킨다.

견고한 통신과 향상된 열 관리로 시스템 신뢰성 향상

BQ79616-Q1은 견고한 전자파 적합성(EMC)[8] 성능으로 데이지 체인[9] 통신의 신뢰성을 낮추지 않으면서 잡음이 심한 가혹한 HEV/EV 환경에서 견딜 수 있다. 또한 이 디바이스의 핀 정격은 높은 전압에서의 과도 현상[10]이나 핫 플러그 [11]상황을 견딜 수 있도록 하며, 자동 셀 밸런싱 기능은 열 관리를 간소화한다. 기술 원고 “자동 셀 밸런싱 기능을 통해 전기차의 열 관리 향상”에서는 첨단 열 관리 기술을 통한 시스템 신뢰성 향상에 대해서 자세히 설명하고 있다.

배터리 설계 확장을 통해 비용 절감 및 개발 시간 단축

동일한 패키지로 출시되는 TI의 새로운 모니터링 및 밸런싱 디바이스 제품군은 다양한 채널 옵션을 제공해 핀-대-핀 호환이 가능하고 기존에 개발된 소프트웨어를 100퍼센트 재사용할 수 있다. 또한, BQ79616-Q1에는 버스-바(bus-bar) [12]측정 기능이 통합되어 다양한 크기의 배터리 모듈 조합에 걸친 채널 활용을 극대화할 수 있다. BQ79616-Q1과 BQ79600-Q1을 결합하면 하나의 통신 인터페이스만으로 배터리 관리 시스템을 폐쇄 루프[13] 구성으로 설계할 수 있어 부품 개수를 추가적으로 줄일 수 있다.

패키지, 공급, 가격

BQ79616-Q1은 16채널 10mm x 10mm 64핀 HTQFP(thermally enhanced thin quad flat package)로 제공된다. 요청 시 실리콘 시제품으로 현재 TI.com에서 구매 가능하며, 대량 구매는 12월 중순부터 가능하다. 가격은 1,000개 단위로 6.90달러부터 시작한다. BQ79616-Q1EVM 평가 모듈은 TI.com에서 399달러 가격에 구매할 수 있다. BQ79600-Q1은 16핀 TSSOP(thin shrink small-outline package)로 제공되며, TI.com에서 대량 구매가 가능하다. 가격은 1,000개 단위로 4달러부터 시작한다. TI.com에서는 다양한 결제 및 운송 옵션을 사용할 수 있다. 2021년 1분기에 새로운 12채널 및 14채널 배터리 모니터링 및 밸런싱 제품을 공급할 예정이다.

이 제품에 관한 추가 정보는 www.ti.com/BQ79616-Q1-pr-kr에서 확인할 수 있다.

 

[참조]

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모빌리티(Mobility)의 미래 비즈니스 전략을 찾다
- 모빌리티타임즈 (mobilitytimes.net)

[1] ASIL-D (Automotive Safety Integrity Level–D): ISO 26262의 자동차 안전 무결성 등급 중 가장 높은 등급
[2] 인터페이스: 사물과 사물 사이 또는 사물과 인간 사이의 경계에서, 상호 간의 소통을 위해 만들어진 물리적 매개체나 프로토콜
[3] 저역 통과 필터: 고주파 성분 또는 잡음을 제거하기 위해 디지털 영상 처리에서 사용되며, 부드러워진 영상의 결과로 나타남
[4] 아날로그-디지털 컨버터: 아날로그 전기 신호를 디지털 전기 신호로 변환하는 전자 회로
[5] ISO 26262 (자동차 기능 안전성 국제 표준): 자동차에 탑재되는 E/E (Electrical and/or Electronic) 시스템의 오류로 인한 사고방지를 위해 ISO에서 제정한 자동차 기능 안전 국제 규격. ISO 26262는 프로세스 모델과 함께 요구되는 활동, 유무형의 증거물, 그리고 개발과 생산에 사용되는 방식을 정의함
[6] BOM (Bill of material): 모든 품목에 대해 상위 품목과 부품의 관계와 사용량, 단위 등을 표시한 list, 도표, 또는 그림
[7] 오버헤드: 특정한 목표를 달성하기 위해 간접적 혹은 추가적으로 요구되는 시간, 메모리, 대역폭 혹은 다른 컴퓨터 자원
[8] 전자파 적합성: 전기 · 전자기기 또는 시스템이 다른 시스템의 비의도성 전도와 복사에 의한 전자파에 장해를 받지 않도록 설계된 성능을 유지하고 아울러 다른 전기 · 전자기기 또는 시스템에 장해가 될 에너지를 방출하지 않는 성능
[9] 데이지 체인(daisy chain): 데이지 체인이란 연속적으로 연결되어 있는 하드웨어 장치들의 구성을 지칭. 컴퓨터 주변 장치의 인터럽트 요구선(interrupt request line)을 덩굴같이 접속해가는 것
[10] 과도 현상: 일반적으로 하나의 정상상태로부터 다른 정상상태로 옮아가는 현상
[11] 핫 플러그: 컴퓨터의 전원을 넣은 채로 주변 장치나 코드를 꽂고(plug-in) 빼기(plug-out) 하는 것
[12] 버스-바 (bus-bar): 믹싱 콘솔의 모든 신호를 그라운드하는데 사용하는 금속 막대
[13] 폐쇄루프: 컴퓨터가 사람의 개입 없이 외계의 프로세스를 직접 제어하는 상태. 자동 제어에서는 출력을 입력측으로 되돌려 피드백에 의해 가능한 루프를 폐쇄 루프라고 함

 

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바스프, 차세대 IGBT 반도체 위한 고성능 폴리프탈아미드(PPA) 소재 출시

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세미크론 댄포스, 태양광 및 풍력 에너지 시스템 위한 인버터용 Semitrans 10 IGBT에 적용

차세대 전력 제품 IGBT 반도체 하우징 제조에 최적화된 폴리프탈아미드(PPA) 울트라미드 어드밴스드(Ultramid® Advanced) 이미지
차세대 전력 제품 IGBT 반도체 하우징 제조에 최적화된 폴리프탈아미드(PPA) 울트라미드 어드밴스드(Ultramid® Advanced) N3U41 G6 (image. basf)

글로벌 화학기업 바스프가 차세대 전력 반도체IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 하우징 제조에 최적화된 폴리프탈아미드(PPA) 소재를 개발했다.

바스프는 새로운 울트라미드 어드밴스드(Ultramid® Advanced) N3U41 G6을 통해 전기차, 고속 열차, 스마트 제조 및 재생에너지 발전 등에 활용되는 고성능의 안정적인 전자 부품에 대한 수요 증가에 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

IGBT는 전력 전자장치에서 전기 회로의 효율적인 스위칭 및 제어를 가능하게 하는 전력용 반도체의 일종이다. 차세대 IGBT를 위한 소재 확보가 중요한 상황에서, 울트라미드 어드밴스드 N 등급은 뛰어난 내화학성과 치수 안정성으로 IGBT의 견고성, 장기 성능 및 신뢰성을 향상해 에너지 절약, 전력 밀도 및 효율성 향상에 대한 증가하는 요구를 충족시킬 수 있다.

바스프의 PPA소재는 이러한 이점으로 전력 분야의 글로벌 선도 기업인 세미크론 댄포스(Semikron Danfoss)의 태양광 및 풍력 에너지 시스템 인버터에 적용되는 Semitrans 10 IGBT의 하우징으로 사용되고 있다.

IGBT는 현대의 전자기기, 특히 재생 에너지 부문에서 필수적으로 사용되는 부품으로, 더 높은 온도에서 작동되면서도 안정성과 성능을 유지할 수 있어야 한다

세미크론 댄포스의 연구 및 사전 개발 담당 요른 그로스만(Jörn Grossmann)은 “바스프의 새로운 PPA 소재를 통해 Semitrans 10의 성능과 효율성에 대한 새로운 기준을 정립했다. 바스프의 소재는 열악한 환경에서도 높은 절연성을 보이며, 조립 공정에서 단기적으로 나타나는 피크 온도에서도 뛰어난 견고성을 유지했다”고 설명했다.

고성능 소재와 스마트 설계의 결합으로 스위칭 속도를 높이고 전도 손실을 줄이는 동시에 열 관리 효율을 개선하여 전력 제품 관련 요구 사항에 대응할 수 있다.

특히, 비할로겐 난연제를 사용하는 레이저 감응형 울트라미드 어드밴스드 N3U41G6은 높은 열 안정성, 낮은 수분 흡수율 및 우수한 전기적 특성이 결합된 제품이다. 600V(IEC 60112 기준)의 높은 CTI(Comparative Tracking Index, 비교 추적 지수)가 특징으로, 기존 제품보다 연면거리가 낮고 절연성이 우수하여 IGBT의 소형화 지원이 가능하며, UL 인증 등급은 150°C의 우수한 전기적 RTI(상대 온도 지수) 값을 보여준다.

IGBT 제조 시, 바스프의 PPA는 사출 성형 후 금속 핀과 클램프를 반도체와 조립하는 데 사용되는 포팅 재료와 호환될 수 있다.

바스프 전력 전자 분야 애플리케이션 전문가 요헨 슈베르트(Jochen Seubert)는 “바스프의 PPA는 전 세계적으로 공급되고 있으며, 샘플링 서비스 및 고객 중심의 기술도 지원하고 있다”며, “새로운 PPA 소재는 전력 제품의 발전에 크게 기여하여 재생 에너지로의 글로벌 전환을 지원할 것으로 기대된다”고 전했다.

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HD현대로보틱스, 크기와 작업시간 줄인 새 산업용 로봇 출시

HD현대로보틱스가 무게를 줄이면서도 작업반경을 늘린 새로운 산업용 로봇 ‘U시리즈’를 출시한다

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동급 대비 최대 작업반경 제공… 무게 12% 낮추고, 작업시간 11% 줄여

HD현대로보틱스 U시리즈 모델 ‘UH035’ 이미지
HD현대로보틱스 U시리즈 모델 ‘UH035’ (이미지. HD현대)

HD현대로보틱스가 대구 엑스코에서 개최된 행사장에서 산업용 로봇 ‘U시리즈’를 새롭게 선보이며, 신제품 출시를 공식화 했다.

HD현대의 로봇 부문 계열사인 HD현대로보틱스는 지난 23일 대구 엑스코(EXCO)에서 개막한 ‘미래혁신기술박람회 2024’(이하 FIX 2024)에서 U시리즈 4종을 처음으로 선보인다.

FIX 2024에서 첫선을 보이는 HD현대로보틱스의 U시리즈는 기존 로봇 대비 무게와 작업 시간을 크게 줄이고, 작업 반경이 확대된 것이 특징이다.

U시리즈는 구조설계를 최적화해 크기를 줄이는 방식으로 기존 대비 로봇의 자체 무게를 최대 12% 감량하고, 작업 시간을 최대 11% 단축했다. 이를 통해 생산라인 배치를 최적화하고 생산성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

또한 동일한 무게를 들어 올릴 수 있는 다른 중소형 모델과 비교했을 때 최대 수준의 작업 반경을 제공, 넓은 작업 반경을 확보하기 위해 더 큰 로봇을 구입해야만 했던 고객들이 선택의 폭을 넓힐 수 있게 됐다.

U시리즈는 아크용접, 핸들링 및 머신텐딩 분야에 최적화돼 자동차 제조를 비롯한 다양한 산업 분야의 생산 시설에 광범위하게 적용 가능하다.

HD현대로보틱스는 신제품 출시를 기념해 12월부터 사전 구매 예약 프로모션을 진행, 보증 기간 연장, 부품 할인, 특별 할인가 적용 등 다양한 혜택을 제공할 예정이다.

김완수 HD현대로보틱스 대표는 “이번에 출시되는 U시리즈를 필두로 다양한 신제품을 선보일 예정”이라며 “폭넓은 라인업을 바탕으로 HD현대로보틱스의 우수한 제품 기술력 및 솔루션을 알리겠다”고 말했다.

한편 HD현대로보틱스는 2026년까지 협동로봇을 포함한 10종 이상의 신제품을 출시할 예정이다. 이를 통해 총 50여 개의 산업용 로봇 라인업을 구축, 산업용 로봇 시장 국내 1위 지위를 공고히 할 계획이다.

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콘티넨탈, 차세대 유압 부싱 휠셋 개발.. 철도 유지보수 비용 절감

콘티넨탈의 유압식 휠셋 가이딩 부시는 쉽게 부착할 수 있기 때문에 대차를 수정하지 않고도 개조할 수 있다

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교통 서비스 제공업체는 휠셋의 유지 보수 비용을 줄일 수 있다

콘티넨탈의 유압 휠셋 가이드 부시는 승객의 편안함을 높이고 주요 부품의 수명을 연장한다 (image. 콘티넨탈)
콘티넨탈의 유압 휠셋 가이드 부시는 승객의 편안함을 높이고 주요 부품의 수명을 연장한다 (image. 콘티넨탈)

콘티넨탈(Continental)은 기차의 대차용 부시를 안내하는 차세대 유압 휠셋을 개발했다고 밝혔다. 이 부싱은 트랙이 휠셋에 가하는 압력을 기존 유압 부싱보다 훨씬 더 잘 적응시킬 수 있다.

휠셋에 영향을 미치는 압력의 고급 균형은 중요한 열차 구성 요소의 수명을 늘리므로 서비스 간격이 길어지고 계획되지 않은 수리 작업이 줄어들 수 있으므로 유지 보수 비용을 줄일 수 있다. 동시에 트랙 슬리퍼가 바퀴에 미치는 영향이 눈에 띄게 줄어들기 때문에 승객의 편안함은 향상된다.

콘티넨탈 유압 부싱은 기존 유압 부싱보다 훨씬 높은 정적 및 동적 종방향 강성을 구별할 수 있다. 이는 커브에서 매우 부드러운 휠셋 유도를 얻을 수 있고 트랙의 압력이 감소하도로 한다. 반면에, 고속 직선 도로에서는 높은 방향 안정성을 제공한다.

콘티넨탈의 유압식 휠셋 가이딩 부시는 쉽게 부착할 수 있기 때문에 대차를 수정하지 않고도 개조할 수 있다. 예를 들어, 유지 보수 비용 분야에서 어려움을 겪고 있는 열차 운영자가 이미 운행 중인 열차에 이를 설치하는 것도 쉽다.

콘티넨탈의 그룹 섹터인 ContiTech의 산업용 솔루션 EMEA 비즈니스 영역의 운영 유닛 다이내믹 및 서스펜션 솔루션 책임자인 Sara Grotsch는 “우리의 휠셋 가이딩 부시가 오늘날 표준보다 압력에 더 잘 적응함에 따라 레일과 휠의 마모는 기존 유압 부싱에 비해 현저히 낮을 수 있으며 다른 모든 요소는 동일하다”고 설명했다.

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