STi²Fuse, 와이어 보호·각 채널 별 제어 및 진단 가능
기존 릴레이 퓨즈比 와이어 무게 20%↓·사이즈 25%↓

 

ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)가 전기차와 자율주행차로 전환되면서 급증하는 ECU에 대응하기 위한 i²t 알고리즘과 CCM(Capacitive Charging Mode) 기능이 추가된 전자식 퓨즈를 소개했다.

최영민 ST 차장은 지난 26일 ‘ST 자동차 전력 분배용 스마트 퓨즈(STi²Fuse)’를 주제로 e4ds news에서 웨비나를 진행하며 중앙 집중형 방식의 아키텍처(Zonal Architecture)를 채택하고 있는 자동차 시장에서 까다로운 전력분배 방식의 해답으로 ST의 전자식 퓨즈를 제시했다.

최 차장은 “STi2Fuse는 1.5 ~ 450A까지 커버 가능한 다양한 제품군을 통해 차량용 전력분배 및 각종 ECU에 전원을 공급하는 스위치 및 퓨즈”이라고 전하며 “STi²Fuse는 기존 HSD 제품기반에 i²t 알고리즘과 CCM(Capacitive Charging Mode) 기능이 추가된 전자식 퓨즈로 까다로운 요구사항을 만족한다”고 설명했다

자동차 산업 트렌드가 내연차에서 전기차와 자율주행차로 전환되면서 자동차에서 사용되는 ECU(Electronic Control Unit)의 수가 급증하고 있으며 이로 인해 ECU간의 배선이 복잡해지고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 글로벌 자동차 메이커들은 중앙 집중형 방식의 아키텍처(Zonal Architecture)를 고려하고 있다.

이러한 아키텍처를 구성할 경우 각각의 ECU가 물리적으로 가까운 위치에 있기 때문에 와이어 하네스를 단순화하고, 무게를 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

더불어 중앙에서 모든 ECU를 관리, 감독할 수 있기 때문에 소프트웨어 업데이트를 통한 시스템 유지, 보수가 용이하다. 

반면 기존의 릴레이와 퓨즈 구성의 전력분배 방식은 위 성능을 최대로 이끌어내기 위한 다양한 요구사항(출력 개별제어, 상태진단, 전류/전압/온도 모니터링)을 만족시키지 못한다.

안전과 직결되는 ADAS 애플리케이션은 고장 발생 시에도 정상 동작이 가능하도록 고가용성으로 설계되어야 하며 1차 전력분배단에서는 전원 라인이 항상 안정된 전압을 유지할 수 있도록 과전류 발생 시 100 ~ 500ms의 빠른 차단 속도가 요구된다.

기존 퓨즈 구성의 차단 속도는 50ms 내로 느리기에 요구조건을 충족시키기 위해서는 전자식 퓨즈로 전환해야 한다.
 

STi²Fuse는 i²t 알고리즘으로 와이어를 보호할 뿐만 아니라 각 채널 별 제어 및 진단이 가능해 기존의 2차 전력분배 단계를 생략할 수 있는 장점이 있다.

또한, 사용자가 설정한 i²t 커브에 의해 차단 동작이 가능하며, 와이어로 인한 무게를 약 20% 줄일 수 있어 연비 향상에도 도움을 주고, 기존 릴레이 퓨즈 구성 대비 약 25% 가볍고, 작은 사이즈로 설계할 수 있다. 

기존 12V 시스템이 아닌 48V HSDs를 채택할 경우 와이어 하네스의 무게를 4분의 1로 줄일 수 있고, 대용량 부하도 쉽게 커버가 가능함과 동시에 DC 모터의 경우에도 48V를 사용할 경우 동일 파워 대비 더 가볍고 작게 설계할 수 있다.

ST는 이러한 장점들을 종합해 맞춰 STi²Fuse 퓨즈 제품과 48V HSDs 드라이버 제품군을 준비하고 있다. 

ST는 1.5 ~ 15A의 소전류용으로 Zonal 박스를 타겟으로 설계된 Monolithic 제품군, 6 ~ 45A의 중전류용으로 전력분배 박스에 사용 가능한 파워 QFN 패키지 등 다양한 STi² 제품군을 준비하고 있다.

최영민 ST 차장은 “STi²Fuse 제품군을 사용할 때 보다 더 편하게 검토가 가능하도록 제품별로 엑셀 툴도 준비 중”이라며 “이 툴을 이용하면 몇 가지의 설정 파라미터 값을 통해 쉽게 최적의 와이어 스퀘어를 확인할 수 있을 것”이라고 전했다. 

ST의 STi²Fuse에 대한 자세한 정보를 포함해 위 전자식 퓨즈에 대한 동향은 e4ds 웨비나 페이지의 ‘자동차 전력 분배용 스마트 퓨즈(STi2Fuse) 웨비나’에서 확인할 수 있으며, 발표자료도 다운받을 수 있다.