NXP, 업계 최초 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 배터리 관리 칩셋 발표

NXP 반도체는 5일 업계 최초로 모든 장치에 하드웨어 기반 나노초 수준의 동기화를 적용한 전기화학 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectroscopy, EIS) 배터리 관리 칩셋을 발표했다.

새로운  솔루션은 전기차와 에너지 저장 시스템의 안전성, 수명, 성능을 향상시키기 위해 설계됐다. 이 솔루션은 EIS 측정을 세 개의 배터리 관리 시스템(BMS) 칩셋 유닛에 직접 통합한다. 이를 통해 자동차 제조사가 배터리 상태와 동작에 대해 더욱 정확하게 파악할 수 있도록 돕는다. 

지금까지 소프트웨어 기반 배터리 모니터링 방식은 고장의 초기 징후가 되는 동적 밀리초 단위 상황을 정확히 감지하는 데 종종 어려움을 겪는다. 안전하고 빠른 충전을 보장하기 위해 추가 센서와 소프트웨어가 필요한 경우가 많다.

NXP의 새로운 칩셋은 EIS를 하드웨어에 직접 내장함으로써 이러한 과제를 해결한다.

칩셋은 세 가지 BMS 유닛으로 구성된다. BMA7418 셀 감지 장치, BMA6402 게이트웨이, BMA8420 배터리 정션 박스 컨트롤러다. 이같은 구성은 추가 부품이나 비용이 많이 드는 재설계 없이 실시간 고주파 모니터링을 가능하게 한다. 

EIS 기술은 제어된 전기적 여기 신호(excitation signal)를 배터리 전체에 전달하는 원리에 기반한다. NXP의 시스템 솔루션에는 고전압 회로를 사전 충전하고 여기 신호를 생성하는 전기적 여기 신호 발생기가 포함된다. 이러한 구성으로 DC 링크 커패시터(capacitors)가 배터리와 함께 보조 에너지 저장 장치로 기능해 여기 과정의 에너지 효율을 높인다.

전류 자극에 대한 셀의 다양한 주파수 대역별 반응을 측정하면 반응을 통해 온도 기울기, 노화 효과, 미세 단락 등 셀 내부 상태의 미세한 변화를 확인할 수 있다. 기존 시간 기반 측정과 달리 EIS는 각 셀의 임피던스(impedance)를 평가하고 용량 감퇴와 구별한다. 이를 통해 충전이나 부하 이동과 같은 동적 조건에서도 배터리 상태를 추정할 수 있는 빠르고 신뢰할 수 있는 방법을 제공한다.

이 새로운 솔루션은 내년 상반기 출시될 계획이며, NXP의 S32K358 자동차용 MCU에서 실행되는 지원 소프트웨어가 함께 제공될 예정이다.