- 바이코 BCM6135·PRM3735 적용…고전압 케이블·냉각 부품 줄여 전력 효율·주행거리 개선
인팩(INFAC)이 바이코(Vicor)의 고밀도 전력 모듈을 적용해 800V 배터리 팩 내부에 DC-DC 변환 기능을 통합한 전기차용 배터리 팩 설계 블록을 공개했다. 차량 외부에 별도로 두던 DC-DC 컨버터를 배터리 팩 안으로 옮겨 800V 전압을 48V 안전초저전압(SELV)으로 낮추고, 차량 각 영역에 직접 분배한다. 고전압 케이블과 별도 냉각 시스템을 줄이면서 배터리 셀 공간은 유지하는 방식이다.
DC-DC 컨버터를 배터리 팩 안으로
기존 고전압 DC-DC 컨버터는 일반적으로 400V 또는 800V 배터리 어셈블리 시스템(BAS) 외부에 설치돼 별도의 안전·열 관리 장치가 필요하다. 모터와 인버터처럼 수백 kW의 전력을 사용하는 장치는 고전압 와이어링 하네스와 브래킷, 인클로저가 필요하지만, 다른 파워트레인 서브시스템과 차체·섀시 전자장치의 전력 요구량은 3.5~12kW 수준이어서 48V SELV 전력망으로 공급할 수 있다.
문제는 고전압 전원과 DC-DC 변환 시스템을 물리적으로 분리할수록 부품이 늘어난다는 점이다. 전력 분배·관리 장치가 중복되고 공간과 중량, 비용이 증가하며, 배터리 팩과 외부 DC-DC 컨버터에 각각 액체 냉각 시스템도 마련해야 한다. 인팩은 이 변환 단계를 배터리 팩 안으로 옮겼다. 팩에 이미 탑재된 액체 냉각 시스템으로 DC-DC 컨버터의 열까지 관리해 외부 컨버터용 냉각 시스템을 없애고 관련 부품과 설치 공간, 중량을 줄였다.
215×45×82mm에 800V-48V 변환 기능
배터리 셀 공간을 유지하면서 DC-DC 컨버터를 팩 내부에 넣으려면 변환 시스템의 크기를 줄여야 한다. 인팩은 전체 시스템을 215×45×82mm, 부피 793cm³, 중량 약 1.5kg으로 구성하고 바이코의 고밀도 BCM6135 DC-DC 컨버터와 PRM3735 레귤레이터를 적용했다.
BCM6135가 고전압을 48V로 변환하면 PRM3735가 전압을 조절한다. 두 모듈을 결합해 48V 존 아키텍처에 필요한 고출력 완전 절연형 레귤레이션 버스를 구현했다. 기존에는 크기 제약과 전력 관리, 전기적 절연, 안전 요구사항, 전력 모듈 패키징의 견고성 등을 해결해야 해 DC-DC 변환 기능을 배터리 팩 내부에 탑재하기 어려웠다. BCM6135와 PRM3735의 높은 전력 밀도를 활용해 배터리 셀 공간을 침해하지 않는 범위에서 DC-DC 변환 기능을 배치했다.
냉각·배선·부품을 한꺼번에 줄여
배터리 통합형 DC-DC 설계는 배터리의 액체 냉각 네트워크를 함께 사용해 중복 냉각수 회로와 열 인터페이스를 줄인다. 컨버터가 배터리 팩 안으로 들어가면서 고전압 케이블의 길이와 두께도 줄어 하네스 배선이 간결해진다. 브래킷과 인클로저, 냉각 부품까지 덜어내 BOM 비용과 차량 중량도 낮춘다. 부품 감소는 다른 효과로 이어진다. 연결부와 냉각 경로가 줄어 냉각수 누출 지점과 전기적 고장 위험이 감소하고, 외부 인터페이스가 적어지면서 제조 공정도 단순해진다.
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