전기 및 하이브리드 자동차 ‘MicReD 파워 테스터 600A’ 출시
IGBT, MOSFET, 트랜지스터 및 충전기 등 열 신뢰성 및 수명주기 성능 테스트
 
전기 자동차나 하이브리드 자동차가 늘어나면서 설계자들의 고민은 깊어져 간다. 바로 전력 전자 모듈의 ‘열 신뢰성’ 문제가 갈수록 대두되기 때문이다.
 
EV/HEV 설계자들은 자동차 표준 드라이브 사이클(drive cycle)로 인한 IGBT의 열화 가능성을 감지하여, 손상의 근본원인을 파악해야 한다.
 
EDA(반도체설계자동화) 업체로는 유일하게 기계 분석(Mechanical Analysis) 비즈니스를 하고 있는 멘토그래픽스(www.mentorkr.com)가 전기 및 하이브리드 자동차의 파워 전자장비 열시뮬레이션 검증 솔루션인 ‘MicReD 파워 테스터(Power Tester) 600A’를 출시한 이유는 여기에 있다.

 
 ▲안드라스 바스-바르나이 MicRed 수석 제품 매니저

멘토그래픽스는 이번에 발표한 비파괴 온도테스트 하드웨어 장비 외에 전자 쿨링 소프트웨어와 1D & 3D 범용 CFD(Computational Fluid Dynamics) 소프트웨어 제품군을 기계 분석 비즈니스로 운영하고 있다.
 
이번에 새롭게 발표한 ‘MicReD 파워 테스터 600A’는 파워사이클링 시에 전기 및 하이브리드 자동차(EV/HEV)의 파워 전자장비의 신뢰성을 테스트하는 장비이다. EV/HEV 개발 및 신뢰성 검증을 담당하는 엔지니어들은 이 장비를 이용해 IGBT, MOSFET, 트랜지스터 및 충전기와 같은 파워 전자장비의 동작에 필수적인 열 신뢰성 및 수명주기 성능을 테스트할 수 있다.
 

▲ 키이스 해나(DR. Keith Hanna) 마케팅 이사

한국을 방문한 멘토그래픽스의 마케팅 이사(기계분석 부문) 키이스 해나(DR. Keith Hanna) 박사는 “이 장비는 자동차 OEM 업체들의 문제 해결 솔루션”이라며, “열 테스트에 있어 시뮬레이션과 테스트를 제공하는 업체는 멘토그래픽스 뿐”이라고 말했다. 멘토는 지난 2012년 플로우마스터를 인수하면서 1D 시스템 시뮬레이션 소프트웨어를 구현할 수 있게 되었다.
 
회사 측은 파워 전자장비의 열 시뮬레이션 및 테스트에 대한 업계의 요구를 정확도와 확장성을 지닌 MicReD 파워 테스터 600A가 충족시켜 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.
 
이에 안드라스 바스-바르나이(Andras Vass-Varnai) MicRed 수석 제품 매니저는 새로운 장비의 특성에 대해 포괄적 진단, 정확도, 확장성이라고 요약했다. 다시 말해, 수명주기를 추정하기 위한 간단한 신뢰성 테스트 프로세스를 제공하는 MicReD 파워 테스터는 디바이스 설정이 손쉽고 파워 주기는 완전 자동화 되어 있어 간단한 교육을 받고도 운영할 수 있다고 강조했다.
 

파워 테스터 내부의 T3Ster ‘구조 함수’ 기능은 각각의 IGBT에 대한 비파괴적인 ‘실시간 고장’ 데이터를 생성하여 모든 진단 정보는 테스트 시에 기록된다. 또한 이 파워 테스터는 IGBT 모듈을 수만 사이클 동안 작동시킬 수 있어 진단을 위한 ‘실시간’ 진행형 고장 데이터를 제공하므로 테스트 시간이 크게 단축되고 사후 분석이나 파괴적인 고장 분석이 필요 없어진다. 일반적으로 최대 20%였던 관련 3D CFD(computational fluid dynamics) 시뮬레이션 오류를 0.5%로 줄여 IGBT와 부품들의 정확한 열 특성 분석을 수행할 수 있다.
 
특히 사용자는 시스템 테스트에서 이 장비를 8대까지 한데 묶어 최대 128개의 IGBT를 동시에 파워 사이클 테스트할 수 있다. 또한 부하 상태에서 48V를 제공하며, 사용자는 냉각 시스템에 외부 장착된 부품들을 다룸으로써 유연성을 극대화할 수 있다.
 
MicReD 파워 테스터 600A의 또 하나의 장점은 멘토의 CFD 시뮬레이션 기술들과 결합될 수 있다는 점이다. 멘토의 FloTHERM® 및 FloEFD™ 3D CFD 소프트웨어는 파워 모듈의 열 시뮬레이션을 초기 단계부터 제공되며 전차량 열유체 SoS(system-of-system) 1D CFD 모델링 툴인 Flowmaster®와 결합되면 매우 높은 수준의 정확도를 제공한다는 것.
 
멘토는 최근 MicReD T3Ster 캘리브레이션을 위해 방열 시뮬레이션 툴인 FloTHERM 11.1 최신 버전을 발표했다. 이에 안드라스 수석은 “FloTHERM 11.1 최신 버전을 출시한 이유는 다른 애플리케이션에도 모두 적용할 수 있지만 이번 파워 테스터 위해 업그레이드한 이유도 크다”고 말했다.