바이코는 SAE International이 주최하는 북미 최대의 자동차 기술 행사인 WCX™(World Congress eXperience)에서 48V 영역 아키텍처(zonal architecture) 및 고전압 변환 솔루션 시연과 함께 5개 세션에 걸쳐 발표를 진행했다고 7일 밝혔다.

지난 4월 16일부터 18일까지 미국 미시간 주 최대 도시인 디트로이트에서 열린 WCX는 전기자동차(EV)의 대량 보급부터 자율주행 차량의 개발 과정에서 자동차 업계가 맞닥뜨리는 주요 어려움과 자동차 산업에 영향을 미치는 국제 공급망 문제 등을 다루는 행사다.

바이코는 WCX 2024에서 총 5개의 발표를 진행했다.

패트릭 코왈릭(Patrick Kowalyk) 바이코 북미지역 자동차 분야 필드 애플리케이션 수석엔지니어는 "기존 BEV 하드웨어를 이용한 고전압 사전 충전 해결"이란 주제로 발표했다. 
모든 고전압 버스는 배터리 전기차의 전자장치를 보호하기 위해 일정 시간 전류 흐름을 줄이기 위한 사전 충전 회로("dv/dt")가 필요하다. 이 오래된 문제에 대한 기존 솔루션의 문제점은 사전 충전 저항을 적용하면 충전 시간이 전력 소모량에 반비례한다는 것이다.
더 나은 접근 방법은 배터리 전기차의 전력 구성요소를 활용하여 저전압 소스에서 고전압 버스를 충전하는 데 재사용하는 것이다. 전력 모듈을 사용하면 레귤레이터를 역으로 사용하여 전압과 전류를 조정할 수 있다.

데이비드 맥치즈니(David McChesney) 바이코 북미 지역 전략 어카운트 매니저는 "48V 세상에서 애프터마켓 부하가 맞닥뜨릴 불확실한 미래"란 주제로 발표했다. 
고전력 부하는 오늘날 대형 및 초대형(Super-duty) 트럭의 12V 시스템에 큰 부담을 주며, 이러한 부하는 소비자가 차량을 효과적으로 사용하기 위한 핵심 요소이다. 이러한 부하를 48V로 변환하면 OEM과 애프터마켓 공급업체 간의 책임 소재가 분산된다. 아키텍처 전환의 주도 문제, 트럭이 48V 아키텍처로 전환된 이후의 애프터마켓 공급업체의 대응 문제, 아키텍처 전환의 실현을 위한 대응 문제, 현재의 48V 아키텍처 전환의 지속과 미래를 위해 취할 조치 및 아키텍처 전환이 순조롭게 진행되기 위해서는 OEM과 애프터마켓 공급업체 모두 융통성과 확장성이 뛰어난 고전력 밀도 DC-DC 컨버터 모듈을 활용해야 한다.

패트릭 와든(Patrick Wadden) 바이코 자동차 사업부 글로벌 부사장은 "높은 효율, 전력 밀도, 시스템 비용 효용을 보장하는 48V로 전환"이란 주제로 발표했다. 
패트릭 와든 부사장은 업계에서 가장 전력 밀도가 높은 컨버터를 사용하여 800V를 48V로 변환하는 실용적인 방법을 소개했다. 바이코는 콤팩트한 사이즈임에도 고전압을 SELV (Safety Extra Low Voltage)로 변환할 수 있는 고정 비율 버스 컨버터 모듈을 시연했다. 이외에 액티브 서스펜션, 스티어 바이 와이어(steer by wire), 브레이크 바이 와이어(brake by wire) 등 고전력 자동차 부하를 48V로 변환하는 방법을 비롯하여 테슬라의 전체 전력 공급 네트워크를 더 효율적으로 변환하는 방법에 대한 정보를 다뤘다. 또한, 최고의 효율성과 전력 밀도를 자랑하는 자동차 산업용 최첨단 전력 솔루션에 대한 정보를 제공했다.

니콜라 로사노(Nicola Rosano) 바이코 EMEA 전략 시스템 담당 수석엔지니어는 "1.3MHz 이상의 스위칭 주파수를 통해 고전압 변환 시 EM 전도성 방출 규정 준수"란 주제로 발표했다. 
컨버터 고유의 특성으로 인해 고주파 DC-DC 컨버터 기반 시스템에서는 전자기간섭(EMI) 문제를 반드시 해결해야 한다. 고주파 메커니즘과 콤팩트한 레이아웃은 콤팩트한 설계와 효율성 달성에 도움이 되지만 EMI 문제를 심화시킨다. 고주파 컨버터에서 전류가 빠르게 전환되는 과정에서 고조파가 생성되고, 이 고조파가 회로를 통해 전파된 후 전자기파로 방출될 수 있다.
EMI를 완화하려면 정밀 필터링 및 차폐 기술을 적용해야 하므로 설계 복잡성과 비용 증가를 초래한다. 지나친 필터링은 효율성을 저해할 가능성이 있으므로 컨버터 성능 저하 없이 효과적으로 EMI를 억제하려면 섬세한 균형이 필요하다. 고주파 DC-DC 컨버터를 사용하는 환경에서 엄격한 EMI 기준을 충족하는 견고한 시스템을 개발하려면 복잡한 트레이드 오프(trade-off)가 필요하다.

최연규 바이코 APAC 수석 필드 애플리케이션 엔지니어 겸 이사와 강영재 인팩(INFAC) 수석엔지니어는 "BEV 배터리 팩 내부에 고전압을 유지하는 48V 영역 아키텍처 설계"란 주제로 발표했다. 
미래의 배터리 전기차(BEV) 시스템에는 12V 레거시 전력 기반의 많은 부하와 안전 시스템이 필요할 것으로 예상된다. 일반적으로 BEV는 이중 레이어 전력 구조를 가지고 있지만, OEM이 영역 아키텍처를 적용하면 시스템에 48V 전력을 추가한 삼중 레이어 전력이 필요하다. 대부분의 차량 내 DC-DC 컨버터는 표준 전력 변환 능력을 가지고 있다. 차량에 하나 이상의 DC-DC 컨버터를 추가하여 전력 수요 증가에 대응할 수 있지만 이 과정에서 DC-DC 컨버터 및 와이어 하네스의 용량 문제가 남는다.

바이코는 WCX에서 전력 시스템 설계 시 전력 모듈로 인한 차이를 보여주기 위해 자사 부스에 다양한 전력 시스템을 설치하여 시연했다.


고속 충전 시스템: NBM9280을 사용하여 3리터 미만 사양의 DC-DC 컨버터를 설계할 수 있으며, 이를 통해 150 kW 이상의 전력으로 800V와 400V 시스템 간 고속 충전이 가능하다.

AEM_Automotive Electronics Magazine