지능형 전력 및 센싱 기술의 선도 기업인 온세미가 새로운 실리콘카바이드(SiC)를 이용한 DC 초고속 전기차 충전기 솔루션을 선보이며, 기존 IGBT 솔루션 대비 크기는 최대 40% 작고, 무게를 최대 52% 줄이면서도 고속 충전을 실현했다.

온세미는 9가지 새로운 엘리트 실리콘 카바이드(EliteSiC) 전력 통합 모듈(PIM)을 출시했다고 9일 발표했다.

이는 전기차용 초고속 DC 충전기와 에너지 저장 시스템(ESS)을 위한 양방향 충전 기능을 지원한다.

SiC 기반 솔루션은 더욱 높은 효율성과 간단한 냉각 메커니즘을 통해 시스템 비용을 획기적으로 개선하는데, 기존 실리콘 기반 IGBT 솔루션에 비해 크기를 최대 40%, 무게를 최대 52% 줄일 수 있다.

이러한 플랫폼을 통해 설계자는 단 15분 만에 전기차 배터리를 최대 80%까지 충전할 수 있는 안정적이고 효율적이며 확장가능한 초고속 DC 충전기 네트워크를 신속하게 배치하는 데 필요한 모든 핵심 구성 요소를 갖게 된다.

J.D.파워(J.D. Power)의 2023년 전기차 고려 사항 조사에 따르면, 미국 소비자의 거의 절반이 전기차를 구매하지 않는 이유로 충전 시설에 대한 접근성과 빠른 충전 속도를 언급하고 있다.

이는 기존 내연기관(ICE) 차량처럼 쉽고 원활한 주행 경험 보장을 누릴 수 있는지에 관련한 것이다. 미국의 경우, 수요를 따라잡고 운전자가 공공 충전소를 동등하게 이용하기 위해 2025년까지 전기차 충전기의 가용성이 4배 이상, 2030년 전까지는 8배 이상 늘어나야 한다.

결과적으로 이러한 급격한 전기 수요 증가는 현재의 전력망에 엄청난 부담을 주어 과부하를 일으킬 수 있다.

이 문제를 완화하기 위해 양방향 충전은 정기적인 배터리 충전과 함께 필요할 때 전기차를 에너지 저장 시스템으로 사용하여 가정에 전력을 공급하는 기능을 모두 가능하게 하는 V2G(차량-전력망 통합, vehicle-to-grid)을 구현하기 위한 핵심 솔루션으로 부상했다.

해당 솔루션은 초고속 DC 충전 네트워크와 V2G 전력 전송 시스템을 가능하게 함으로써, 차량을 자주 충전하기 위해서 몇 시간 또는 며칠이 걸리는 다른 방법보다 더욱 빠르게 이루어 질 수 있어 접근성과 속도 문제를 해결한다.

온세미는 시장의 주요 토폴로지를 구성할 수 있는 가장 포괄적인 PIM 포트폴리오를 제공한다.

이를 통해 설계자는 초고속 DC 충전 또는 에너지 저장 시스템(ESS) 애플리케이션의 전력 변환 단계에 적합한 PIM을 선택할 수 있는 유연성을 제공하게 된다.

설계 주기를 가속화하기 위해 온세미는 셀프 서비스 PLECS(piecewise linear electrical circuit simulation) 모델 생성기를 통한 고급 PLECS 모델과 이 포트폴리오의 엘리트 전력 시뮬레이터를 사용한 애플리케이션 시뮬레이션도 설계자에게 제공한다.

각 모듈에 대해 온세미는 더 일관된 신뢰성을 보장하기 위해 동일한 웨이퍼의 다이를 사용하고 있으므로 설계자는 서로 다른 공급업체의 디스크릿 소자를 사용할 때 발생할 수 있는 동일 한 시스템 내에서 각각 다른 성능을 얻는 문제를 방지할 수 있다.

이러한 모듈 포트폴리오는 신뢰성 외에도 업계에서 가장 낮은 스위칭 손실과 가장 높은 효율을 제공하는 3세대 M3S SiC MOSFET 기술을 사용한다.

또한 다중 레벨 T형 TNPC(T-type neutral point clamp), 하프 브리지, 풀 브리지 토폴로지와 같은 주요 토폴로지 지원하고, 25kW에서 100kW까지 확장 가능한 출력 전력을 지원하여 양방향 충전을 포함한 다중 초고속 DC 충전과 에너지 저장 시스템(ESS) 플랫폼 지원한다.

더불어 TIM(Thermal Interface Material)이 적용되어 있고 프레스핏 옵션이 포함된 업계 표준 F1과 F2 패키지와 과열로 인한 시스템 장애를 방지해 최적의 열 관리가 가능하다.

이외에도 전력 손실을 최소화해 에너지 절감을 제공하고 비용, 에너지 절약과 직결되는 SiC로만 전체가 구성된 모듈과 견고성과 신뢰성을 높여 일관된 작동을 보장한다.