정확하고 신뢰할 수 있는 고전압 감지가 전동화의 미래에 중요한 이유

전기차(EV), 에너지 저장 시스템, 분산형 태양광 에너지 애플리케이션과 같은 오늘날의 고전압 시스템에는 많은 최신 센서가 장착되어 있다. 이러한 센서는 주변 환경을 보다 정확하고 빠르고 안정적으로 감지할 수 있어 재생 가능한 에너지원의 채택을 가속화하는 데 중요한 역할을 한다.

일상 생활에서 더 높은 전압은 전동화 트렌드의 결과이자 전제 조건이다. 저전압 시스템에서 더 많은 전력을 공급하려면 더 높은 전류가 필요하다. 그러나 전류를 증가시키는 것은 전압을 증가시키는 것보다 덜 효율적이다. 낭비되는 열로 인해 더 많은 전력이 손실되기 때문이다.

TI의 센서 사업부 제이슨 콜(Jason Cole) 매니저는 "우리는 더 높은 전력을 필요로 하는 시스템에서 전체적인 손실을 줄이기 위해 더 높은 전압을 사용한다."라고 말했다.

정확한 감지 간소화

정확한 전류 감지 기술은 EV 충전 및 태양광 인버터 응용 분야에서 중요한 고전압 시스템의 최대 효율을 활용하는 데 도움이 된다. 그러나 최근까지 가장 정확한 센서는 비용이 많이 들거나 광범위한 보정이 필요하여 엔지니어들이 시스템 비용을 높이거나 정확도가 낮은 판독값에 만족하는 것 사이에서 균형을 맞추어야 했으며, 이는 비효율적인 시스템 성능으로 이어질 수 있다.

예를 들어, 전기차의 배터리 팩이 처리할 수 있는 속도보다 충전 속도가 느려서 운전자가 계속 기다려야 할 수도 있다. 가정용 태양광 시스템에서는 정확도가 떨어질 경우 에너지 저장량이 줄어들거나 그리드에 에너지를 다시 판매할 수 없게 되어 재생 가능한 에너지 투자의 비용 이익이 감소할 수 있다.

TI에서 온도 및 습도 센서 제품 그룹을 관리하는 쿠마르 파르타사라티(Kumar Parthasarathy) 매니저는 "빠르고 정확한 측정 기능이 없는 상황에서 마진을 높이고 성능을 줄여 시스템을 최적의 성능으로 실행하지 않는 것이 일반적인 전략이다."라고 말했다.

한편, TI의 TMCS1123 홀효과 전류 센서와 같이 고전압 회로에서 직접 구동할 수 있는 정확하고 간편한 센서는 정확한 판독을 더 빠르게 제공하기 때문에 고전압 시스템에서 중요하다. 이렇게 하면 태양광 패널 또는 전기차 설계자는 에너지를 보다 효율적으로 생산, 전송, 저장 및 소비하는 데 도움이 되는 혁신을 가속화할 수 있다.

센서가 고전압 시스템을 안전하게 보호

원치 않는 열은 전기 시스템에 있는 모든 구성품의 수명과 안정성을 저하시킬 수 있다. 높은 전압에서 열은 사람과 재산에 위험을 초래할 수 있다. 열이 발생하는 위치를 파악하면 전기차 충전기와 충전 포트에 정상적인 마모로 인해 쌓인 녹으로 인해 발생하는 과도한 열과 같이 잠재적으로 위험한 상황을 문제가 발생하기 전에 미리 파악할 수 있다.

설계자가 고전압 시스템에서 기존의 저전압 센서를 사용할 경우, 열원에서 멀리 떨어진 곳에 센서를 배치하고 실제 온도를 직접 측정하는 대신 추론해야 한다. 이 접근 방식은 이상적이지 않다. 방출된 열이 수 센티미터 떨어진 센서에 도달할 때쯤이면 열원의 실제 온도는 훨씬 더 높을 수 있다. 10초 이상의 지연은 일반적이다. 이러한 중요한 순간에 과열은 부품을 손상시키거나 사람을 다치게 할 수 있다.

엔지니어들에게 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하기 위해 TI는 센서 기술을 지속적으로 혁신하고 있다. TI의 최신 온도 센서인 ISOTMP35B는 고전압 회로에서 직접 작동할 수 있으므로 설계자는 이를 열원에 더 가깝게 배치하고 정확한 판독값을 더 빠르게 얻을 수 있다.

더 나은 감지를 통해 배터리 관리 향상

전기차는 청정 에너지 미래의 필수 요소이며, 새로운 고전압 센서는 배터리 관리 시스템의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 전기차 배터리 팩의 충전 효율이 향상된다는 것은 완전 충전 시 수십 마일의 차이를 의미할 수 있다.

제이슨 매니저는 "이것은 정말 현대적인 갤런당 마일리지에 대한 이야기입니다."라며, “전력은 충전기에서 배터리로, 그리고 모터로 흘러갑니다. 모터에 전력을 공급하기 위해 전력을 잃는다면 이것은 문제가 됩니다.” 라고 덧붙였다.

전기차 배터리에는 최대 800볼트를 지원하는 수백 또는 수천 개의 개별 셀이 있을 수 있지만, 셀 하나라도 너무 많이 또는 너무 적게 충전되어 손상이 발생하면 전체 배터리 성능과 안정성에 영향을 미칠 수 있다. TI의 배터리 모니터와 같은 최신 장치는 팩 내 각 개별 셀의 전압 레벨에 대한 더 나은 데이터를 제공함으로써 배터리 관리 시스템이 최대 성능의 격차를 줄일 수 있도록 도와준다.

배터리 관리 시스템 솔루션 비즈니스의 마케팅 관리자인 테일러 보그트(Taylor Vogt) 매니저는 "과충전 및 과소충전을 방지하면 배터리 셀을 더 건강하게 유지할 수 있으며, 이는 배터리 팩의 수명이 더 길어진다는 것을 의미한다."라며, “사용자에게 배터리 잔량을 정확히 표시하면 성능 향상, 주행 거리 불안 감소, 전반적으로 더 나은 소비자 경험으로 이어진다.” 라고 말했다.

전동화가 더 높은 효율성과 더 책임감 있는 자원 사용의 이점을 모두 제공하려면 고전압 장치가 안정적이고 안전해야 하며 에너지를 생성, 변환, 전달 및 저장하는 동안 최고 효율로 작동해야 한다. 설계 손상을 해결하고 더 나은 감지 기술로 실제 성능을 개선하는 것은 TI가 고압 설계자들이 소비자의 요구를 더 잘 충족시키고 보다 지속 가능한 미래를 추구하기 위해 최고 성능, 효율성 및 최소 충전 시간에 대한 기대를 충족시키는 시스템을 제공하는 방법 중 일부에 불과하다.