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TI, 차세대 전기차 위한 ASIL D 충족 무선 BMS 솔루션 발표

기사입력 : 2021년 01월 22일 15시 47분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com | SNS
TI(Texas Instruments)는 1월 21일 온라인 미디어 브리핑을 통해, TÜV SÜD 인증 기능 안전 컨셉이 적용된 전기차(EV) 배터리 관리 시스템(BMS)을 위한 업계 최고 성능의 무선 BMS 솔루션을 발표했다. TI의 무선 BMS 솔루션은 첨단 무선 프로토콜에 우수한 네트워크 가용성을 결합함으로써 무겁고 유지보수가 비싼 케이블을 없애고, EV의 신뢰성과 효율을 높일 수 있다.

TI의 무선 BMS 솔루션은 SimpleLink CC2662R-Q1 무선 MCU와 BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC의 조합으로 구현되며, MCU와 배터리 간의 무선 연결에서도 높은 신뢰성을 구현하기 위해 무선 BMS 전용 신규 무선 프로토콜을 사용했다. 유선 연결과 비교했을 때, 이 솔루션에서 활용되는 무선 프로토콜은 99.999% 이상의 네트워크 가용성을 달성하고, 최대 300ms 속도로 네트워크의 재시작이 가능하다. 또한 뛰어난 데이터 처리량의 전용 타임 슬롯과 저지연성을 통해 데이터가 손실되거나 훼손되지 않도록 보호하며, 다중 배터리 셀이 높은 정확도와 신뢰도, 보안성으로 메인 MCU에 전압 및 온도 데이터를 전송할 수 있도록 한다.

TI의 무선 BMS 솔루션은 차량 제조업체들의 다양한 설계 요구를 충족하기 위해 유연한 구성을 지원한다. 단일 CC2662R-Q1 무선 SoC는 다수의 BQ79616-Q1 배터리 모니터링 디바이스와 연결해 32셀, 48셀, 60셀 시스템 같은 다양한 구성을 지원하는 배터리 모듈을 개발할 수 있다. 또한 CC2662R-Q1 무선 MCU는 개별 셀 모니터링 유닛을 분리해 데이지 체인 절연 부품의 필요성과 비용을 없애 준다. BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 디바이스는 동일한 패키지 타입으로 다양한 채널 옵션을 제공하며, 핀-대-핀 호환이 가능하고 모든 플랫폼에 걸쳐 기존에 개발된 소프트웨어와 하드웨어를 100% 재사용할 수 있도록 지원한다.

▲ 박서민 TI 오토모티브 사업 부문 국내 영업 상무

▲ 무선 BMS의 신뢰성 측면에서는, ISO 26262 ASIL D 기준을 충족한다는 점을 강조했다 (자료제공: TI)

박서민 TI 오토모티브 사업 부문 국내 영업 상무는 이 자리에서, 미래의 전기차는 더 높은 수준의 주행거리와 효율성이 요구될 것이며, 무선 BMS 솔루션은 주행거리와 성능, 유지보수 측면, 안전성 향상에 있어 장점을 제공할 것이라 밝혔다. 또한 현재의 유선 연결된 EV BMS가 가지고 있는 문제로는 케이블의 무게로 인한 전기차의 효율성 문제, 그리고 배선 하네스와 커넥터 등에서 오는 케이블 결함과 이에 따른 신뢰성, 유지보수 비용 측면의 문제를 제시했다. 그리고 무선 BMS는 이러한 케이블 연결에서의 효율성, 신뢰성, 유지보수 측면의 당면 과제를 해결할 수 있는 방안이라고 덧붙였다.

TI는 새로운 무선 BMS 솔루션에서 무엇보다 중요한 ‘신뢰성’ 에 대해, TÜV SÜD의 무선 BMS 기능 안전 컨셉의 오류 감지 성능에 대한 평가를 마쳤고, ISO 26262의 최고 수준 인증인 ASIL D 를 충족한다고 소개했다. 그리고 무선 BMS 솔루션을 구성하는 CC2662R-Q1 무선 MCU는 AEC-Q100 인증을 취득한 바 있으며, BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 IC는 칩 차원에서 ASIL D를 충족한다고 언급했다. 또한 고객들이 주요 안전 인증 수준을 충족하는 설계를 구현하는 데 있어, 평가 모듈과 소프트웨어, 레퍼런스 디자인이나 매뉴얼, 폭넓은 관련 자료들을 제공해, 원하는 수준의 솔루션을 구현, 확장하는 데 들어가는 시간을 최소화할 수 있게 한다고 밝혔다.

▲ BMS를 위한 고유한 무선 프로토콜은 99.999% 이상의 네트워크 가용성을 제공한다 (자료제공: TI)

▲ 확장성과 유연성 측면에서도, 다양한 배터리 구성 조합을 단일 플랫폼에서 구현할 수 있다 (자료제공: TI)

TI의 BMS용 무선 프로토콜은 2.4GHz 대역에서 블랙 채널 원리를 활용해, 스타 토폴로지의 동기화 통신을 사용하는 것이 특징이다. 이 프로토콜은 유선 연결과 비교했을 때 99.999% 이상의 네트워크 가용성을 달성하고, 최대 300ms 이내에 네트워크 재시작이 가능하다. 또한 뛰어난 데이터 처리량의 전용 타임 슬롯과 노드당 2ms 미만의 저지연성을 통해 데이터가 손실되거나 훼손되지 않도록 보호하며, 다중 배터리 셀이 ±2mV 정확도와 10-7 미만의 네트워크 패킷 오류 발생률로 메인 MCU에 전압 및 온도 데이터를 전송할 수 있도록 한다. 이 외에도, 보안 측면에서는 키 교환 및 업데이트, 고유 디바이스 인증, 디버그 보안, JTAG 잠금 방식을 통한 소프트웨어 IP 보호, AES-128 암호 가속화, 메시지 무결성 검사 등의 요소를 제공한다.

또한 TI의 무선 BMS 솔루션은 차량 제조업체들의 다양한 설계 요구를 충족하기 위해서 유연한 구성과 확장성을 지원한다. 먼저, 단일 CC2662R-Q1 무선 SoC는 다수의 BQ79616-Q1 배터리 모니터링 디바이스와 연결해 32셀, 48셀, 60셀 시스템 같은 다양한 구성을 지원하는 배터리 모듈을 개발할 수 있다. 이 시스템은 최대 100개 노드를 지원하도록 설계되었으며, 노드당 2ms 미만의 낮은 지연 시간과 모든 노드에 걸친 시간 동기화 측정 기능을 제공한다. 이와 함께, 셀과 MCU가 무선 연결되는 만큼 개별 셀 모니터링 유닛을 분리해 데이지 체인 절연 부품의 필요성과 비용을 제거할 수 있다는 장점도 있다.

이와 함께, BQ79616-Q1 배터리 모니터링 및 밸런싱 디바이스는 동일한 패키지 타입으로 다양한 채널 옵션을 제공하며, 추후 배터리 모듈의 채널 구성이 변경되더라도 핀-대-핀 호환이 가능해, 모든 플랫폼에 걸쳐 기존에 개발된 소프트웨어와 하드웨어를 재사용할 수 있도록 지원한다고 소개되었다. 이 외에도, TI는 엔지니어들의 원활한 개발을 지원하기 위해 기능안전 규격에 대한 여러 세이프티 매뉴얼이나 포괄적 문서 정보들을 제공하고 있어, 차량 제조업체가 보다 빠르게 제품화, 생산에 돌입할 수 있도록 돕는다고 덧붙였다.


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