BMS 내에서 지능을 구현하는 기술: MCU

가장 기본적인 수준에서 MCU는 BMS 내에서 센서를 연결하여 데이터를 수신하고 차량 네트워크에 해당 정보를 다시 전달하는 두 가지 주요 역할을 합니다. 이 두 기능은 충전 상태와 같은 기능 안전과 중요한 진단 정보를 BMS에 제공하는 데 도움이 됩니다. 오늘날 MCU 발전 추세는 더욱 발전된 감지 및 계산과 더욱 발전된 네트워킹이 요구됨에 따라 이 두 가지 주요 기능 모두에서 더욱 높아지고 있습니다. 고급 MCU를 사용하면 더 높은 품질의 데이터를 배터리에서 다른 차량의 나머지 부분까지 전송할 수 있어 차량 내에서 어떤 일이 일어나고 있는지 보다 정확하게 파악할 수 있습니다.

BMS 내 MCU 작동에 대한 고급 시나리오를 살펴보십시오. 배터리의 유용성을 극대화하는 데 필요한 지능을 처리하기 위한 복잡한 알고리즘이 필요하기 때문에 컴퓨팅 성능이 향상되고 있습니다. 배터리의 크기가 증가함에 따라 측정이 필요한 개별 셀의 수도 증가합니다. 배터리 내에 더 높은 전압 수준과 더 높은 전체 전력이 저장됩니다. 즉, 이전보다 더 많은 신호가 들어오고 있으므로 MCU 패키지 크기를 늘리고 차량 아키텍처가 도메인에서 영역 제어로 전환함에 따라 입력/출력 수를 모두 늘려야 합니다.

이러한 고급 알고리즘 및 감지 요구 사항을 충족하기 위한 한 가지 접근 방식은 코어 컴퓨팅 성능을 높이는 것입니다. 기존의 MCU는 간단한 전류 및 전압 측정과 100MHz의 온도 측정을 단일 코어에서 수행하는 BMS에서 작동할 수 있었습니다. 이제 시스템 내에서 계산하고 작동할 수 있는 최대 1GHz까지 실행되는 멀티 코어 장치가 있습니다. 설계자는 디지털 신호 프로세서와 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이를 활용하여 훨씬 더 빠른 속도로 실행할 수 있는 컴퓨팅 엔진을 구축할 수 있습니다. TI의 Arm® Cortex® 기반 32비트 MCU 포트폴리오는 시스템 요구 사항을 충족하는 데 도움이 되는 고성능 및 전원 효율적인 장치가 포함되어 있습니다.

배터리 ECU와 차량의 다른 부분과의 통신 역시 점점 더 복잡해지고 있습니다. 시스템은 진단을 수행하거나 배터리 부하에 따라 예측 기능과 같은 동적 변경을 구현하거나 작업 유형 간에 전환해야 할 수 있습니다. 예를 들어 차량이 고속으로 주행하는 경우 배터리의 최대 부하가 있기 때문에 진단 또는 셀 업데이트와 같은 작업을 수행하는 것은 비효율적입니다. 그러나 차량이 충전하는 동안에는 이러한 작업을 수행하고 차량 네트워크와 무선 또는 유선으로 통신하는 데 더 많은 시간과 시스템 대역폭이 필요하며, 이더넷과 같은 프로토콜을 통해 과거 CAN 또는 CAN-FD 버스보다 훨씬 빠른 데이터 전송률을 제공합니다. 배터리 내 모듈화 수준에 따라 BMS 자체에서 통신이 필요할 수도 있습니다.

BMS 내에서 MCU의 가장 중요한 기준은 기능 안전 기능입니다. 네트워킹 수준이 계속 높아짐에 따라 보안도 점점 더 중요해지고 있습니다. MCU는 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) D를 지원해야 하며 시스템의 안전 및 보안 요구 사항을 충족하는 데 도움이 되는 하드웨어 보안 모듈이 내장되어 있습니다. AM263P4-Q1 MCU와 같은 장치는 멀티 코어이며 네트워킹 및 감지 및 작동 IP의 품질을 위한 고급 주변 장치를 사용한 컴퓨팅에 대해 훨씬 더 높은 작동 주파수를 가집니다. 또한 MCU는 안전을 개선하고 개발 시간을 단축하기 위해 AUTOSAR(차량용 오픈 시스템 아키텍처)와 같은 개방형 및 표준화된 차량용 소프트웨어 아키텍처를 지원해야 합니다.