고전력 밀도와 기능성으로 차량의 교류발전기 제거

[테크월드=김경한 기자] 1958년부터 진행돼 온 영국 투어링카 챔피언십(BTCC)이 2022년 고성능 마일드 하이브리드 차량을 선보이는 대회를 진행할 예정이다. BTTC는 차량의 성능과 가속을 높이기 위해 경기자들이 전기 모터를 전술적으로 사용할 수 있다고 명시했다. 이 계약은 코스워스 일렉트로닉스(Cosworth Electronics)와 체결됐고, 코스워스 측은 고도로 전문화된 이 분야를 델타 모터스포츠(Delta Motorsport)에게 하청 했다. 델타 모터스포츠는 다분야에 걸친 공학적 명성과 전자공학에 대한 전문성을 가지고 있으므로 ‘전술 부스트’를 위한 새로운 배터리 팩과 관련 전자장치를 설계하기로 합의했다.

새로운 48V 리튬이온 배터리 팩은 혁신적인 지능형 전력관리, 고출력 고밀도 DC-DC 컨버터와 레귤레이션 시스템을 가지고 있다. 배터리 팩은 인버터-모터 조합에 전력을 공급하며, 이 조합에서 생성된 전력을 수용하는 한편, 고출력 고밀도 컨버터 솔루션은 차량의 모든 전자 회로와 장치들에 전력을 공급한다. 이 아키텍처로 달성된 전력밀도와 전력관리는 교류발전기 시스템을 제거할 수 있게 하여 중량, 성능, 신뢰도를 더욱 향상시킨다. 

델타 모터스포츠는 48VDC 전력원을 사용하는 전원 공급망을 설계했다. 이 공급망은 병렬로 연결된 4개의 DC-DC 컨버터에 전원을 공급한다. DC-DC 컨버터들은 최대 92암페어(약 1.2킬로와트의 전력)에서 13.8V의 레귤레이션된 전력을 공급한다. N+1 또는 항공산업 수준의 이중화로 4개의 컨버터가 부하를 공유하지만 3개로도 완벽하게 지원할 수 있다.

배터리 관리 시스템은 DC-DC 컨버터의 성능을 기록하기 위해 데이터 로깅과 진단 기능을 지원한다. 이는 고장 상태 점검뿐만 아니라 모든 차량에 전달되는 정확한 전류량을 피드백 하기 위한 것이다. DC-DC 컨버터 파워 시스템은 4개의 바이코(Vicor) DCM3623 절연형 레귤레이션 DC-DC 컨버터 ChiP 파워 모듈을 사용해 배터리 팩으로부터 최대 92A의 전류 레벨로 13.8V 정류 출력을 공급한다. 프로파일과 풋프린트가 작아 배터리 셀 사이에 확장돼 있는 마이크로 보어 냉각판과 함께 직접 열 접촉방식으로 장착될 수 있다.

바이코 모듈식 파워 부품은 초기 배터리 팩 테스트에서 부하나 전압 경감 없이도 탁월함을 보여줬다. 미래의 전기 자동차는 점차 증가하는 성능상의 수요를 수용하기 위해 불가피하게 더 작고, 가볍고, 더 효율 높은 전력전자 장치가 필요할 것이다. 제조업체들이 이러한 상승된 전력을 처리하기 위해 48V 배터리로 이동하는 바, 바이코의 모듈식 접근방식은 전원 공급망 효율을 향상시켜 더 작고 가벼운 케이블과 커넥터로 전력 손실과 중량을 줄일 수 있다.

델타 모터스포츠는 또한 바이코 PI3105를 사용했다. 이것은 무정전 전원공급장치(UPS)를 위한 소형의 60W 짜리 절연형 컨버터로써, 차량의 전원공급장치에서 안전시스템이 분리될 때 이 시스템의 작동을 유지시키는 배터리 팩 전자장치에 전원을 공급한다. 또한 UPS는 전자장치를 차량과 독립적으로 구동하게 함으로써 시스템 점검을 위한 원격 연결을 가능하게 한다.

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