프리스케일 반도체( 한국 지사장 황연호,  www.freescale.com)는 ASIL-C 등급을 만족해야 하는 자동차 애플리케이션을 위한 고집적 14셀 리튬이온 배터리 셀 컨트롤러를 발표했다고 밝혔다.

14개의 셀 밸런싱 트랜지스터, 밀리암페어에서 킬로암페어까지  ±0.5%의 정확도를 지닌 전류 센서, 단일 64핀 QFP 패키지에 통합된 2 Mbps 통신 트랜시버가 탑재된 프리스케일 MC33771 배터리 셀 컨트롤러 및 자매품 MC33664 절연 통신 인터페이스는 48V 배터리 시스템에 대한 견고하고 안정적인 성능을 제공해 1000V 이상의 경제적인 확장이 가능하다. 이 솔루션의 내장 진단 기능은 자동차 및 산업용 배터리 팩을 치명적인 오류 상태로부터 보호하며, 트랜스포머 기반의 절연 고속 트랜시버를 사용하므로 ASIL-C 요구사항을 충족시키기 위해 비용이 많이 드는 절연 CAN 버스를 사용할 필요가 없다. 또한 이러한 기능으로, 이 솔루션은 48V 배터리 팩, 하이브리드 및 전기 자동차, 전기자전거 및 에너지 저장 시스템을 포함한 광범위한 자동차 및 산업 분야에 적합하다.

자동차 및 산업용 배터리는 새로운 핵심 애플리케이션으로 인해 부담이 증가하는 상황에 놓여 있기 때문에, 안전한 작동 환경을 보장하기 위해서는 과충전, 과열 및 내부 단락 또는 과부하 등의 문제를 처리해야 한다. 따라서 배터리 셀 컨트롤러에서 차동 셀 전압, 온도 및 전류를 정확하게 측정해 정밀하고 신뢰성 높은 배터리 진단 결과를 제공하는 것이 중요하다. 또한 시스템 전반의 배터리 제어 및 안전성을 위해 이 정보를 신속 정확하게 배터리 셀 컨트롤러에서 팩 컨트롤러로 전달해 배터리의 전체 에너지량을 이용할 수 있도록 하는 것도 중요하다.

프리스케일 아날로그 및 센서 그룹의 총 책임자인 제임스 베이츠 전무는 "새로운 배터리 셀 컨트롤러의 견고한 설계와 포괄적인 통합 기능은 오류와 위험한 상황을 방지하면서 배터리 충전을 비용 효율적으로 관리하는 프리스케일의 시스템 수준 접근방식을 잘 반영하고 있다"면서, "이 새로운 배터리 셀 컨트롤러는 프리스케일의 자동차 기술과 신뢰할 수 있는 고집적 고성능 솔루션을 활용하기 때문에 엄격한 안전 요구사항을 충족시키는 데 드는 비용이 절감된다"고 말했다.

MC33771에는 65 us 내에서 전류와 전압을 동시에 2 mV 간격으로 정확하게 측정하는 기능을 포함해, 단일 48V 배터리 팩을 제어하는 데 필요한 핵심 기능들이 통합돼 있으므로 ISO 26262 ASIL-C 요구사항을 충족시킬 수 있다. 또한 임베디드 기능 검증 및 오류 진단을 통해 추가적인 외부 회로 없이 ISO 26262 ASIL-C 준수가 가능하다. 고전압 시스템의 경우, 통합 데이지 체인 차동 트랜시버가 비용이 높은 절연 CAN 버스 대신 견고한 트랜스포머의 절연 특성을 사용해 최대 3750 V까지 2 Mbps로 통신하는 반면, MC33664는 동일한 트랜스포머 결합 절연 기능을 사용해 배터리 팩을 시스템 MCU의 듀얼 SPI 인터페이스에 직접 연결한다. 프리스케일 배터리 셀 컨트롤러 솔루션은 낮은 시스템 BOM(자재 명세서)과 ASIL-C 정격 배터리 팩에 대해 견고한 시스템 절연을 통해 뛰어난 성능을 제공한다.

프리스케일의 MC33664 절연 통신 디바이스와 결합된 MC33771은 중앙 집중식 분산형 CAN 및 분산형 데이지 체인 토폴로지를 포함해 다양한 배터리 구조에 대해 최적 수명 주기를 지원한다. 배터리 셀 컨트롤러는 견고하고 안전한 고속 데이지 체인 통신 설계 방식을 갖추고 비용이 높은 절연 CAN 버스를 대신해 서비스를 제공한다. CAN 기반 솔루션을 대신해 서비스를 제공하는 이 디바이스의 기능을 사용하면 배터리 내의 로컬 마이크로 컨트롤러, 전압 레귤레이터 및 절연 CAN 계층에 대한 필요성이 없어 비용 및 설계 복잡성이 줄어든다.

세이프어슈어(SafeAssure) 기능안전 솔루션인 MC33771은 ESD, EMC, 낮은 소비 전류 및 AEC-Q100 자동차 적합성 설계에 대한 엄격한 표준과 더불어 엄격한 ISO 26262 ASIL-C 요구사항을 충족시킬 수 있도록 개발됐다. 프리스케일 MC33771은 다양한 배터리 토폴로지에서 사용할 수 있으며, 14개의 차동 전압 측정, 14개의 임베디드 셀 밸런싱 트랜지스터, 온도 측정을 위한 7개의 아날로그 입력, 셀 전압 측정과 동기화돼 개별 셀 임피던스를 측정할 수 있게 해주는 1개의 임베디드 전류 센서, 향상된 SOC(충전 상태) 측정을 위한 쿨롱 카운터가 포함된 하나의 디바이스로 일반적인 48V LFP 배터리에 대응할 수 있는 특정 기능 세트가 탑재돼 있다. 
 

추가적인 특징은 다음과 같다.

-  9.6 V ≤ VPWR ≤ 61.6 V 작동 전압, 70 V 과도 전압
- SPI 또는 절연 2MHz 차동 통신 
-   밀리암페어에서 킬로암페어까지  ±0.5% 정확도의 전류 센서
-  14x 차동 셀 전압 측정 및 스택 전압 측정
-  동기화된 셀 전압/전류 측정
-  쿨롱 계산
 -  7x ADC/GPIO/온도 센서 입력
-  초기화 시 유효
-  온보드 300 mA 수동 셀 밸런싱
-  저전력 모드
-  64핀 QFP 패키지

공급 상황 및 가격

MC33771 및 MC33664 디바이스는 현재 샘플 공급 중이며, 산업 시장을 위한 버전은 2015년 1분기에 생산될 예정이다. 자동차용 버전은 2015년 3분기에 생산될 예정이다. MC33771의 권장 판매 가격은 10kU 기준으로 $4.86 - $10.95로 예정돼 있다. MC33664의 권장 판매 가격은 10kU 기준으로 $1.65로 예정돼 있다. 추가적인 파생 제품 역시 2015년에 출시될 예정이다. 자세한 내용은 http://www.freescale.com/Battery 사이트에서 확인할 수 있다. 
프리스케일은 KIT33771ASP1EVB 및 KIT33664EVB 평가 키트와 함께 MC33771 배터리 셀 컨트롤러 및 MC33664 트랜스포머 물리 계층을 지원하는 하드웨어를 공급한다. 이 보드들은 제품화 기간을 단축하고 디바이스의 다양한 임베디드 기능이 제공하는 장점을 보여줄 수 있도록 설계돼 있다.