신에너지 전기차에서 BMS(배터리 관리 시스템)는 가드맨과 같은 역할을 하며, 배터리의 안전성과 성능을 조용히 보호합니다. BMS는 전압, 전류 및 온도를 정확하게 모니터링하여 과충전과 과방전을 방지하며, 지능형 밸런싱 기술을 통해 주행 가능 거리를 향상시킵니다. 인덕터는 BMS 시스템의 전력 변환, 필터링 및 절연 통신과 같은 핵심 분야에서 필수적인 역할을 하며, 특히 노이즈 억제, 전압 변환 및 신호 무결성에 기여합니다. 따라서 전기차의 안전성과 효율성을 높이기 위해서는 적절한 인덕터를 선택하는 것이 매우 중요합니다.
1- BMS에서 인덕터의 주요 응용
자동차 BMS 시스템에서 인덕터는 주로 전력 변환, 밸런싱 회로 및 필터 회로에 사용되며, 구체적인 응용과 요구사항은 다음과 같습니다.
1.1 DC-DC 컨버터
DC-DC 컨버터는 BMS에서 가장 일반적인 모듈 중 하나입니다. BMS 내의 다양한 모듈(MCU, AFE 칩, 온도 센서, 전류 센서 등)은 일반적으로 서로 다른 안정적인 저전압 DC 전압(예: 5V, 3.3V, 1.8V 등)을 필요로 합니다. 이러한 전압은 배터리 팩의 버스 전압(고전압) 또는 저전압 보조 배터리(12V)로부터 DC-DC 컨버터를 통해 생성됩니다. Buck/Boost 회로에서 인덕터는 에너지 저장 및 필터링을 위한 핵심 구성 요소입니다. 스위칭 트랜지스터가 켜져 있을 때 에너지를 저장하고, 트랜지스터가 꺼졌을 때 출력부로 에너지를 방출함으로써 전압 변환과 안정화를 달성합니다.
인덕턴스 값의 선택은 전류 리플, 변환 효율 및 과도 응답에 직접적인 영향을 미칩니다. Buck/Boost 컨버터에서 파워 인덕터에 대한 요구 사양은 주로 높은 정격 전류, 낮은 직류 저항(DC resistance), 우수한 온도 안정성 및 소형 설계를 포함합니다.
1.2 액티브 밸런싱 회로
능동형 밸런싱 회로는 에너지 전이를 통해 배터리 셀 간의 충전 균형을 달성함으로써, 배터리 팩의 사용 효율을 향상시킵니다. 일부 유형의 능동 밸런싱 토폴로지에서는 인덕터가 에너지 전이 매개체로 사용됩니다. 인덕터는 스위칭 사이클 내에서 번갈아 가며 에너지를 저장하고 방출하여 셀 간 또는 셀과 버스 간의 에너지 전이를 구현합니다. 밸런싱 회로의 일부 보조 DC-DC 컨버터에서도 필터링을 위해 인덕터를 사용합니다.
능동 밸런싱 회로에서 인덕터의 성능 요구사항은 주로 소형화, 낮은 손실, 고효율, 적절한 인덕턴스 값 및 포화 전류 특성을 포함하며, 광범위한 온도 범위와 진동 저항과 같은 자동차 등급 성능 요건을 충족해야 합니다.
1.3 EMI/EMC 필터 회로
BMS의 필터링 인덕터는 주로 전원 입력/출력 필터링 또는 통신 라인 필터링에 사용되며, 전원 입력/출력 포트와 통신 라인 인터페이스에 배치된다. 공통 모드 코일(공진 억제 코일)은 전원 라인상의 공통 모드 노이즈를 억제하여 BMS 내부의 노이즈가 다른 장치에 간섭하거나 외부 노이즈가 BMS로 유입되는 것을 방지하는 데 사용된다. 차동 모드 인덕터는 전원 라인상의 차동 모드 노이즈를 억제하는 데 사용된다.
EMI/EMC 필터 인덕터(차동 모드 및 공통 모드)는 다음 요구사항을 충족해야 한다.
◾ 임피던스 특성: 우수한 고주파 임피던스 특성을 가져야 한다.
◾ 정격 전류: 전력 인덕터보다 상대적으로 작지만, 해당 라인을 통해 흐르는 최대 작동 전류보다 커야 한다.
◾ 포화 전류: 과도한 고전류(예: 부하 급감)가 흐를 경우에도 포화되지 않고 정상 작동을 유지할 수 있어야 한다.
◾ 주파수 범위: 억제하고자 하는 노이즈 주파수 대역을 포함해야 한다.
적용 사례 Codaca 자동차 BMS 시스템의 인덕터
자동차 BMS용 인덕터의 요구사항
자동차 BMS 시스템용 인덕터는 인덕턴스 값, 전류, 임피던스 및 주파수와 같은 기본 성능 요구사항을 충족할 뿐 아니라 다음의 자동차 등급 표준에도 부합해야 합니다.
◾ 작동 온도: -40°C에서 +125°C 또는 그 이상의 범위로, 모든 가능한 자동차 작동 환경에 적응할 수 있어야 합니다.
◾ 높은 신뢰성: 제품 수명(10~15년 이상), AEC-Q200 표준 준수, 진동 및 충격에 대한 강한 내성
◾ 환경 기준: RoHS, REACH, 할로겐 프리 등의 환경 기준을 준수
◾ 추적 가능성: IATF16949 시스템 인증을 통해 자동차 산업의 엄격한 공급망 관리 및 품질 추적성 요구사항을 충족
자동차 BMS의 다양한 회로는 인덕터의 핵심 성능 파라미터(포화 전류, DCR, 고주파 임피던스, 필터링 대역)에 대해 뚜렷이 다른 요구사항을 가지지만, 모든 응용 분야는 온도, 신뢰성, 기계적 특성 및 환경적 요건(ACE-Q200 규격 준수) 측면에서 엄격한 자동차 등급 기준을 충족해야 합니다. 인덕터를 선택할 때는 특정 응용에 따라 이러한 주요 파라미터를 면밀히 평가하고 철저한 테스트와 검증을 수행하여 전체 BMS 시스템의 성능, 신뢰성 및 안전성을 보장하는 것이 중요합니다.
3- Codaca, 자동차 BMS용 고품질 자동차 등급 인덕터 제공
Codaca는 24년 이상 인덕터의 연구 개발에 전념해 왔으며, 자동차 산업에 다양한 고효율 인덕터를 여러 시리즈로 제공하고 있습니다. Codaca는 자동차 등급 몰드형 파워 인덕터, 자동차 등급 고전류 파워 인덕터 및 자동차 등급 공통 모드 콘크(choke) 등 여러 시리즈를 독자적으로 개발하여 자동차 전자 장치의 소형화, 통합, 저손실, 고효율 설계 요구사항을 충족시켰습니다.
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3.1 자동차 등급 고전류 파워 인덕터
Codaca가 독자적으로 개발한 자동차용 고전류 전력 인덕터는 저손실 자기 코어 소재와 플랫 와이어 코일 설계를 사용하여 매우 낮은 코어 손실과 탁월한 소프트 포화 특성을 특징으로 하며, 높은 과도 피크 전류를 견딜 수 있습니다. 이 인덕터의 최대 포화 전류는 350A에 달하며, -55°C ~ +155°C의 작동 온도 범위를 제공하여 고전류 및 고온 작동이 요구되는 까다로운 자동차 전자 환경을 충족합니다. 또한, 인덕터 표면의 온도 상승을 낮게 유지하면서도 장시간 고전류를 견딜 수 있어 자동차 BMS 시스템의 다양한 토폴로지 솔루션에 널리 사용됩니다.
추천 제품: VSRU / VSBX / VPRX 그리고 다른 시리즈들.
3.2 자동차용 몰딩 전력 인덕터
코다카가 독자적으로 개발한 자동차 등급 성형 전원 인덕터는 저손실 코어 소재 및 새로운 전극 설계와 같은 혁신적인 기술과 공정을 활용합니다. 이를 통해 인덕터의 크기와 손실을 크게 줄이면서 신뢰성을 향상시켰습니다. 이는 인덕터 성형 공정 중 발생하는 코일 변형 및 균열 문제와 같은 기술적 과제를 해결합니다. 자동차 등급 성형 전원 인덕터의 전체 손실을 30% 이상 감소시키고, 최대 165°C의 작동 온도를 가능하게 하며, 최대 98%의 전력 효율을 달성하여 BMS 시스템의 신뢰성과 DC-DC 변환 효율을 효과적으로 향상시킵니다.
권장 제품 : VSAB / VSEB / VSEB-H / VPAB 그리고 다른 시리즈들.
3.3 자동차 등급 공통 모드 차단 코일
코다카의 자동차 등급 공통 모드 차단기는 높은 임피던스 특성을 갖추고 있어 공통 모드 노이즈를 효과적으로 억제합니다. 소형 사이즈와 로우 프로파일 설계로 표면 실장 기술(SMT)에 적합하여 자동차 전자 장치의 소형화 요구를 충족시킵니다. 높은 신뢰성과 작동 온도 범위 -40℃ ~ +125℃ / -55℃ ~ +150℃를 제공하며, DC 전원 라인에서의 공통 모드 노이즈 간섭을 효과적으로 억제합니다. 특히 전기차의 DC-DC 컨버터 및 BMS 배터리 관리 시스템과 같은 회로에서 전자기 간섭(EMI)이 시스템 안정성에 미치는 영향을 효과적으로 줄여줍니다.
추천 제품: VSTCB / VCRHC / VSTP , 및 기타 시리즈.
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