엔지니어링·소비자 차원 솔루션 필요
EV 성능·비용·개발 속도 최적화 필수
 

오토모티브 기술 트렌드 주제로 다양한 전문가들이 토론한 결과 진화하고 있는 EV 산업에서 생기는 문제 해결은 전 세계의 도전이라는 데에 모두 동의하는 모습을 보였다.

e4ds 웨비나는 8일 텍사스 인스트루먼트(이하 TI)의 설계 엔지니어팀의 'TI LIVE! Tech Exchange' 웨비나를 진행했다.

토론 참여자는 진화하고 있는 EV 산업에서 하나의 방식으로 모든 문제를 해결할 수는 없으며 TI만의 문제가 아닌 전 세계의 도전이라는 데에 모두 동의하는 모습을 보였다.

엔지니어링 차원에서의 맞춤형 솔루션뿐만 아니라 소비자 차원에서의 인프라와 구매 발생에 대한 맞춤형 솔루션이 있어야 EV 산업에 큰 힘이 될 수 있을 것이라는 주장에 모두 힘을 보탰다.

커넥티비티, 안전 등 소비자의 요구를 만족하는 차량이 현실화되려면 반도체와 그에 따른 자동차 시스템의 기술 혁신 속도가 빨라져야 한다.

이에 따라 반도체 공급업체, 티어1 공급업체, 자동차 제조업계 간의 협업 속도는 점점 빨라질 것으로 예상된다.

TI는 이런 트렌드에 맞춰 성능, 비용 및 개발 속도를 최적화하기 위해 노력하고 있다고 전했다.

TI는 전기자동차의 핵심 중 하나로 고전압 배터리를 꼽았다.

충전 간 거리를 더 길게 주행할 수 있는 유연성을 보장하기 위해 정밀하고 정확한 모니터링이 필요하다.

배터리 모니터와 센서 포트폴리오를 통해 배터리 시스템의 충전 상태와 전반적인 상태를 정확하게 평가할 수 있는 능력을 지속적으로 발전시키고 있다.

무선 고전압 배터리 관리 시스템은 유연하게 설계해 부피가 큰 배선의 필요성을 없앤 동시에 전반적인 범위, 성능 및 유지관리를 향상시키고 있다.

유선 배터리 관리 시스템의 경우 차량 내외부의 쉘과 내부 사이에서 고속·안전 통신, 배터리 관리 등을 위한 수천 피트에 이르는 케이블이 있다.

이는 안정적인 방식이지만 매우 무겁기 때문에 배터리 효율성에 영향을 끼친다.

TI는 무게를 줄이기 위한 해결방안으로 무선 BMS 프로토콜로의 변화를 꾀했다.

제어장치와 직접 통신하기 위해 BMS 시스템과 관련된 케이블을 줄이거나 제거하는 데 효과적인 방법이다.

시스템을 통해 전압, 온도 등을 모니터링해 소비자에게 필요한 정보를 지속적으로 제공할 수 있다.

TI의 스타 네트워크 방식으로 2.4Ghz로 각 셀과 마이크로컨트롤러가 통신하는 방식이다.

유선 구현에서 아키텍쳐를 통해 내제된 지연이 발생하는 데이지 체인 방식의 접근과는 다른 방식이다.

또 GaN과 같은 신기술이 자동차에서 더 많은 전력과 더 적은 공간을 요구하는 수요를 충족하는 데 도움이 된다. 

GaN은 빠른 스위칭 속도를 가지고 있기 때문에 인덕터의 크기를 줄일 수 있어 무게와 비용을 동시에 줄일 수 있다는 장점이 있다.

GaN 하나만으로 해결되는 것은 아니다.

TI의 C2000과 같은 실시간 MCU를 함께 사용해 파워트레인 통합을 가능하게 만들 수 있다.

MCU는 효율성을 최적화하기 위해 실행할 수 있는 다양한 알고리즘과 소프트웨어는 고밀도, 고효율화를 가능하게 한다.

실리콘과 소프트웨어는 배선, 케이블링, 자기 측면에서 구리와 철을 실제로 대체하고 있다.

무겁고 비싼 오래된 기술을 줄여가고 있는 것이다.
 
TI에서는 새로운 자동차 아키텍쳐를 가능하게 하는 기술을 통해 차량 전동화를 가속화하고 있으며 전압 및 전류 감지, 소프트웨어, 효율성 등 모든 것이 연결되어 안정적으로 작동할 수 있도록 하는 것이 중요하다고 TI 엔지니어링 팀은 전했다.

또 DC 충전은 두 벡터를 따라 발전하고 있다는 내용도 포함됐다.

충전기 한 대당 최대 350~500kW까지 충전이 가능한 높은 전력과 22kW까지 나오는 DC 충전기가 있다.

Henrik Mannesson 세계 그리드 인프라 및 산업 시스템 총괄 관리자는 “이러한 양방향 DC 충전기는 가정이나 공공장소에서 쓰일 것이고, EV 자동차를 더 저렴하게 만들 수 있는 파워 허브가 될 것”이라고 전했다.

이어 많은 충전 표준이 나오고 있고, 채택에도 도움을 줄 것으로 기대하고 있다고 기대감을 나타냈다.

소비자들이 오늘날 주유소처럼 EV를 충전소에서 충전한 전력만큼 만의 비용을 신용카드로 지불하는 방식과 사용 시간 요금제 방식이 고려된다.

사용 시간 요금제 방식은 그리드를 효과적으로 운영하고 과부하를 방지하기 때문에 전력회사와 소비자 모두에게 도움이 될 수 있다.

한 토론자는 범위와 안전성과 관련한 전세계적인 협력을 강조했다.

현재 세계적으로 광범위한 공공 충전 네트워크 구축에 대한 투자와 지원이 이루어지고 있다.

Henrik Mannesson 총괄 관리자는 “충전을 더 편하게 할 수 있도록 사람들이 사는 곳 또는 일하는 곳에서 충전을 할 수 있게 하는 것이 EV 고입을 가속화하는 데 도움이 될 것”이라며 “더 작고 경제적인 충전 환경을 만들 수 있도록 OEM과 TI가 집중적으로 다루고 있다”고 말했다.