SiC 게이트 드라이버로 전기차 주행거리 극대화 지원

전기차의 주행 거리 극대화에 중점을 두고 있는 텍사스 인스트루먼트(TI)가 이번엔 기능 안전 표준까지 준수하는 절연 게이트 드라이버를 선보였다.

TI가 이번에 발표한 새로운 UCC5880-Q1 강화 절연 게이트 드라이버는 전기차 파워트레인 엔지니어들이 시스템 설계의 복잡성과 비용은 절감하면서도, 전력 밀도를 높이고 안전과 성능에 대한 목표를 달성할 수 있도록 한다. 
 
고전압 반도체를 통한 자동차 전동화에 대응하는 TI의 포트폴리오가 하나 더 추가된 셈이다. 전기차 추세에 따라 줄곧 트랙션 인버터 시스템 반도체의 혁신에 심혈을 기울여온 TI는 ▲주행거리 극대화  ▲전기차 충전 능력 개선  ▲비용 효율적인 전기차  ▲높아진 안전성 등의 전략을 유지하고 있다.  

차량 제조업체는 실시간 가변 게이트 드라이브 강도(real-time variable gate-drive strength), SPI(직렬 주변기기 인터페이스), 첨단 SiC 모니터링 및 보호 그리고 기능 안전에 대한 통합 진단을 제공하는 UCC5880-Q1을 통해 더 안전하고, 효율적이며, 신뢰할 수 있는 SiC와 IGBT(절연 게이트 양극 트랜지스터) 트랙션 인버터를 설계할 수 있다고 업체 측은 밝혔다.



11일, 마크 응 (Mark NG) 전기차 및 파워트레인 부문 총괄 매니저는 온라인 간담회에 참석해, “전기차에서 더 높은 신뢰도와 전력 성능에 대한 필요가 높아지는 추세”라며, “1회 충전당 주행 거리에 직접적인 영향을 미치는 ‘효율성’이 중요하다”고 말했다.

그는 또한 “전기차 주행은 대부분 도심 주행이라 트랙션 인버터 효율이 떨어진다. 그래서 도심주행 상황, 낮은 RPM 상황에서도 효율성을 높여 나가겠다는 것이 우리의 목표”라고 강조했다. 

효율성 향상은 1회 충전할 때마다 주행거리를 개선하는 데 직접적인 영향을 미치기 때문에, 전기차에서 신뢰도와 전력 성능에 대한 필요성이 점점 더 증가하고 있다. 하지만 트랙션 인버터의 대부분이 이미 90% 이상의 효율로 작동하고 있다는 점을 고려할 때, 효율성을 현 수준에서 더 높이는 것은 쉽지 않다. 

이에, 게이트 구동 강도를 실시간으로 20A에서 5A 사이의 단계에서 변경함으로써 설계자는 UCC5880-Q1 게이트 드라이버로 SiC 스위칭 전력 손실을 최소화하여 시스템 효율성을 최대 2%까지 개선할 수 있다는 것. 배터리 1회 충전당 최대 7마일(약 11km) 이상의 전기차 주행 거리를 확보할 수 있다는 계산이 나오게 된 것이다.

마크 응 매니저는 “이러한 효율을 따지면 일주일에 3회 충전하는 전기차 기준으로 연간 1,000마일(약 1,600km) 이상의 추가 주행거리를 확보할 수 있다”며, “모스펫을 끄고 켜는 것을 반복하면서 열이 발생하는데, 그러면 전력 손실이 많다. 이러한 로스를 최소화하는 것이 효율을 높이는 것”이라고 말했다.

UCC5880-Q1의 SPI 프로그래밍 기능과 통합 모니터링 및 보호 기능은 설계의 복잡성은 물론 외부 부품 비용을 절감할 수 있다. 엔지니어는 SiC 전기차 트랙션 인버터 레퍼런스 디자인을 사용하여 부품 수를 줄이고 효율적인 트랙션 인버터 시스템을 신속하게 시제품화 할 수 있다.