모듈식 PDN 설계로 48VDC 고성능 실현
PDN 활용으로 소형화, 경량화, 고성능 달성


영국 투어링카 챔피언십(BTCC)은 1958년부터 그 전통을 잇고 있으며, 고도로 설계된 30대 이상의 자동차들이 우승을 위해 달린다.

BTCC는 전기 모터를 전술적으로 사용할 수 있다. 이에 델타 모터스포츠는 전술 부스트를 위한 새로운 배터리 팩과 관련 전자장치를 설계했다.

새로운 48V 리튬이온 배터리 팩은 혁신적인 지능형 전력관리, 고출력 고밀도 DC-DC 컨버터 및 레귤레이션 시스템을 가지고 있다.

배터리 팩은 인버터-모터 조합에 전력을 공급하며, 이 조합에서 생성된 전력을 수용하는 한편, 고출력 고밀도 컨버터 솔루션은 차량의 모든 전자 회로와 장치들에 전력을 공급한다. 이 아키텍처로 달성된 전력밀도와 전력관리는 교류발전기 시스템을 제어할 수 있어 중량, 성능 및 신뢰도를 더욱 향상한다.

또한, 이 시스템은 모듈식 전원 공급망(PDN)을 활용해 소형화, 경량화, 고성능을 달성한다.

PDN은 병렬로 연결된 4개의 DC-DC 컨버터에 공급되는 48VDC 전력원을 통합하고 DC-DC 컨버터들은 최대 92암페어(약 1.2킬로와트의 전력)에서 13.8V의 레귤레이션된 전력을 공급한다. N+1 또는 항공산업 수준의 이중화로 4개의 컨버터가 부하를 공유하지만 3개로도 완벽하게 지원할 수 있다.

하이브리드 시스템의 3상 브러시리스 모터는 양방향 인버터를 통해 배터리에 연결된다. 인버터는 배터리 전원을 모터로 라우팅하며, 재생된 전력을 모터에서 배터리로 다시 전달한다.

모터는 속도가 제한된 피트레인을 주행하는 초기에는 차량을 순수 EV 모드(ICE 없이 모터만)로만 작동시킨 다음, 경주 중 성능 향상이 요구될 때에는 마일드 하이브리드 모드(ICE 병용)로 작동시킨다.

◇ 혁신적인 배터리 팩 지능과 관리

배터리 팩에는 배터리 관리 시스템이 포함되어 있는데 이 시스템은 모든 셀 전압을 제어하고 모터-인버터 컨트롤러와 통신하는 동안 배터리가 항상 최대 충전 및 방전 전압을 처리하게 한다. 충전 상태(SoC)를 기준으로 배터리가 공급하거나 수용할 수 있는 전류의 양을 지속적으로 계산하고 업데이트한다. 전력 수요는 낮은 SoC에서는 감소되며, 높은 SoC에서는 재생이 제한된다.

배터리 관리 시스템은 DC-DC 컨버터의 성능을 기록하기 위해 데이터 로깅 및 진단기능을 지원한다. 이는 고장 상태 점검뿐만 아니라 모든 차량에 전달되는 정확한 전류량을 피드백 하기 위한 것이다.

◇ 바이코 DC-DC 컨버터 파워 모듈

DC-DC 컨버터 파워 시스템은 4개의 Vicor DCM3623 절연형 레귤레이션 DC-DC 컨버터 ChiP 파워 모듈을 사용하여 배터리 팩으로부터 최대 92A의 전류 레벨로 13.8V 정류 출력을 공급한다. 프로파일과 풋프린트가 작아 배터리 셀 사이에 확장되어 있는 마이크로 보어 냉각판과 함께 직접 열 접촉방식으로 장착될 수 있다.

DCM 모듈의 확장성과 병렬화 용이성은 모듈형 전력 아키텍처를 가능하게 하는데, 이는 델타로 하여금 전력 손실 없이도 필요한 작은 풋프린트에 DC-DC PDN을 커스터마이즈 할 수 있다.

미래의 전기 자동차는 점차 증가하는 성능상의 수요를 수용하기 위해 불가피하게 더 작고, 가볍고, 더 효율 높은 전력전자 장치가 필요하다. 제조업체들이 이러한 상승된 전력을 처리하기 위해 48V 배터리로 이동하는 바, 바이코의 모듈식 접근방식은 전원 공급망 효율을 향상시켜 더 작고 가벼운 케이블과 커넥터로 전력 손실과 중량을 줄이려 노력한다.