멘토그래픽스(이하, 멘토)가 전기 및 하이브리드 자동차의 파워 전자장비 열시뮬레이션 검증 솔루션인 ‘MicReD 파워 테스터(Power Tester) 600A’를 출시했다. 이로써 멘토는 자동차 열 장비 관련 시뮬레이션 소프트웨어와 하드웨어 테스트기를 동시에 제공하는 유일한 업체로 자리매김했다.
멘토가 이번에 선보이는 ‘MicReD 파워 테스터 600A’는 파워사이클링 시에 전기 및 하이브리드 자동차(EV/HEV)의 IGBT, MOSFET, 트랜지스터 및 충전기와 같은 파워 전자장비의 동작에 필수적인 열 신뢰성과 수명주기 성능을 테스트할 수 있다.
키이스 해나(Keith Hanna) 멘토그래픽스 기계분석 부문 마케팅 박사는 “멘토는 지난 5년 동안 자동차 부문에 막대한 투자를 해오면서 지난해 전년대비 20% 성장세를 보였다”며 “시장조사기관 욜(Yole)에 따르면 IGBT 파워 일렉트로닉스가 전세계적으로 사용량이 증가하고 있는 가운데 전기차와 하이브리드차가 가장 높은 성장세를 보이고 있으며 특히 전기차는 5년 안에 현재보다 3배로 늘어날 것으로 전망돼 앞으로의 수요가 기대된다”고 설명했다.
이어서 그는 “최근 자동차 리콜이 많이 발생하고 있다. 작년 미국에서는 리콜이 5100만건으로 사상 최다건수를 기록했다”며 “원인 중 대다수는 전자장치의 열 신뢰성 문제가 차지함에 따라 앞으로 EV/HEV 자동차 테스트 솔루션 수요가 증가할 것으로 본다”고 덧붙였다.
전기차 IGBT는 수십만건의 주행 사이클에 노출되면서 수명이 짧아지게 된다. 그 중 열화현상은 가장 큰 원인으로 꼽힌다. 예로 와이어 번드가 열화 되면 칩과 베이스 간에 정착이 떨어지게 되고, 주행속도가 변화되면 다이(Die)에 영향을 주게 되면서 자동차는 고장 확률이 높아진다.
또 고속도로는 일정한 속도로 주행하기 때문에 고온으로 가지는 않지만 장기간에 걸쳐서 고온에 노출되는데 이것이 누적되면 IGBT의 열화에 작용할 수 있다.
안드라스 바스-바이나이(Andras Vass-Varnai) 멘토그래픽스 기계분석 부문 수석 제품 매니저는 “이런 문제를 해결하기 위해서는 시뮬레이션의 단계를 단축시키고 정확한 모델링을 하는 것이 중요하다”며 “MicReD 파워 테스터 600A은 IGBT 모듈을 수만 사이클 동안 작동시킬 수 있고 진단을 위한 ‘실시간’ 진행형 고장 데이터를 제공하므로 테스트 시간을 단축시킬 수 있고 사후 분석도 필요 없다”고 설명했다.
이어서 그는“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”고 강조했다.
사용자는 MicReD 파워 테스터 600A를 8대까지 한데 묶어 최대 128개의 IGBT를 동시에 파워 사이클 테스트할 수 있다. 더불어 부하 상태에서 48V를 제공해 사용자는 냉각 시스템에 외부 장착된 부품들을 다룰 수 있다.
안드라스 매니저는 “자동차 업계의 표준 AEC Q101 기준으로는 IGBT를 77개까지 테스트를 할 수 있으나 멘토의 이번 신제품은 128개까지 테스트할 수 있어 확장성이 중요한 자동차용 애플리케이션을 충분히 충족시킨다”고 설명했다. 또 “터치스크린 인터페이스 제공하기 때문에 어느 누구나 2시간 정도의 교육을 받으면 쉽게 사용할 수 있다”고 덧붙였다.
MicReD 파워 테스터 600A은 멘토의 CFD 시뮬레이션 기술들과 결합될 수 있다. 멘토의 FloTHERM와 FloEFD 3D CFD 소프트웨어는 파워 모듈의 열 시뮬레이션을 초기 단계부터 제공한다.
이것이 전차량 열유체 SoS(system-of-system) 1D CFD 모델링 툴인 플로우마스터(Flowmaster)와 결합되면 높은 정확도를 제공하고 EV/HEV의 동적 전력 입력부의 실제 온도 응답을 정확하게 시뮬레이션 할 수 있다.
안드라스 매니저는 “지금까지 자동차 업체들은 자체적으로 인하우스에서 개발한 열 시뮬레이션 솔루션을 사용해 왔지만 이는 멘토의 제품과 달리 실제 측정하는 데이터를 접목해서 고장을 미리 알아내는 능력이 없다”며 “반면 멘토는 자동화된 방식으로 테스트하기 때문에 속도면에서 10배 더 빨라 생산성을 높일 수 있어 장점이다”고 강조해 말했다.
멘토는 MicReD 파워 테스터 600A를 2016년 여름에 출하할 계획이라고 밝혔다.
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