EV 주행 거리의 향상, BMS 고도화 필요해
TI, TÜV SÜD 인증 기능 안전 콘셉트 적용된
ISO 26262 ASIL D 무선 BMS 솔루션 출시


각국 정부의 점진적인 내연기관차 퇴출 정책과 주요 자동차 제조사의 전기차(EV) 전환 기조에 힘입어 전기차에 관한 관심이 연일 뜨거워지고 있다.

내연기관차의 핵심 부품이 엔진이었다면 EV는 배터리다. EV의 편의성을 내연기관차와 비슷하거나 더 높은 수준으로 끌어올리려면 배터리 효율을 개선해야 한다. 방법으론 배터리 소재 혁신과 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 고도화를 들 수 있다.

텍사스 인스트루먼트(TI)는 21일, 온라인 기자 간담회를 개최하고 TÜV SÜD 인증을 받은 기능 안전 콘셉트가 적용된 무선 BMS 솔루션을 발표했다.

TI 무선 BMS 솔루션은 최신 무선 프로토콜에 높은 네트워크 가용성을 결합하여 차량의 전체 무게와 유지보수비용을 늘리는 구리 케이블을 없애 EV의 신뢰성과 효율을 높일 수 있다.

해당 솔루션은 △‘CC2662R-Q1’ 심플링크(SimpleLink™) 2.4GHz 무선 MCU 평가 모듈과 △소프트웨어, △안전 매뉴얼, 고장 형태 영향 분석(FMEA), 고장 형태·영향·진단 분석(FMEDA), TÜV SÜD 콘셉트 보고서 등의 기능 안전 관련 자료를 함께 제공한다.

◇ TI 무선 BMS 솔루션, ISO 26262 ASIL D 인증 획득

자동차의 운행 환경은 가혹하다. 따라서 전장은 안정성과 신뢰성이 뒷받침되어야 하며, 이는 유무선을 가릴 수 없다. TI는 기능 안전 평가 기관 TÜV SÜD에 TI 무선 BMS 기능 안전 콘셉트의 오류 감지 성능에 대한 정량적, 정성적 평가는 물론, 자동차 기능 안전성 국제표준 ISO 26262의 최고 수준 인증인 ASIL D 충족 여부에 대한 평가를 의뢰했다.

해당 콘셉트에 TI는 무선 BMS 전용 신규 무선 프로토콜을 사용하여 통신 오류 감지와 보안 관련 문제를 해결했다. CC2662R-Q1 무선 MCU에 사용된 TI 고유의 프로토콜은 호스트 시스템 프로세서와 새롭게 출시된 ‘BQ79616-Q1’ 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC 사이의 견고하고 확장이 가능한 데이터 교환을 구현했다.

발표를 진행한 박서민 TI 오토모티브 사업 부문 국내 영업 상무는 “유선 연결과 비교시 CC2662R-Q1 무선 MCU에 채택된 TI BMS 무선 프로토콜은 99.999% 이상의 네트워크 가용성을 달성했고, 최대 300ms 속도로 네트워크 재시작이 가능하다”라고 설명했다.

해당 무선 MCU는 뛰어난 데이터 처리량의 전용 타임 슬롯과 저지연성으로 데이터가 손실되거나 훼손되지 않도록 보호한다. 또한, 다중 배터리 셀이 ±2mV 정확도와 10-7 미만의 네트워크 패킷 오류 발생률로 메인 MCU에 전압/온도 데이터를 전송할 수 있도록 한다.

이와 함께 자동차 제조사는 TI의 △키 교환 및 업데이트, △고유 디바이스 인증, △디버그 보안, △JTAG(Joint Test Action Group) 잠금 방식을 통한 소프트웨어 IP 보호, △128bit AES(Advanced Encryption Standard) 암호 가속화, △메시지 무결성 검사를 포함한 TI 보안 요소를 활용할 수 있다.

◇ 자동차 제조사의 다양한 설계 요구 충족

박 상무는 “TI 실시간 프로토콜은 업계에서 가장 높은 데이터 처리량을 제공한다”라며, “자동차 제조사들은 하나의 무선 시스템온칩(SoC)을 다수의 BQ79616-Q1 배터리 모니터링 IC와 연결하여 32, 48, 60셀 시스템 같은 다양한 구성의 배터리 모듈을 개발할 수 있다”라고 말했다.

그러면서 “해당 시스템은 최대 100개 노드를 지원하도록 설계됐다”라며, “노드당 2ms 미만의 낮은 지연 시간과 모든 노드에 걸친 시간 동기화 측정 기능(Time-synchronized Measurements)을 제공한다”라고 밝혔다.

CC2662R-Q1 무선 MCU는 개별 셀 모니터링 유닛을 분리해 데이지 체인 절연 부품의 필요성과 비용을 없앤다. BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 디바이스는 같은 패키지 타입으로 다양한 채널 옵션을 제공하며, 핀대핀 호환이 가능하고 모든 플랫폼에 걸쳐 기존에 개발된 소프트웨어와 하드웨어를 100% 재사용할 수 있도록 지원한다.

자동차 제조사는 무료로 다운로드 가능한 △심플링크 무선 BMS 소프트웨어 개발 키트와 TI.com에서 999달러에 구할 수 있는 심플링크 무선 BMS 평가 모듈(CC2662RQ1-EVM-WBMS)을 통해 빠르게 설계를 시작할 수 있다.

CC2662R-Q1 무선 MCU의 가격은 1,000개 구매 기준으로 2.79달러다. 16채널 10mm×10mm 64핀 HTQFP 패키지로 제공되는 BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC는 1,000개 구매 기준으로 6.90달러다. 더불어 무선 BMS 솔루션에 사용되는 모든 제품은 TI.com에서 즉시 구할 수 있다.