배터리 시스템의 안전성 향상 및 비용 절감

        

혁신적 반도체 솔루션 분야의 선도 기업인 누보톤 테크놀로지 코퍼레이션(Nuvoton Technology Corpora tion, 이하 누보톤)이 48V 배터리를 위한 새로운 산업용 17셀 배터리 모니터링 IC인 ‘KA49701A’와 ‘KA 49702A’를 개발하고, 2025년 4월부터 양산에 돌입했다. 누보톤의 새로운 배터리 모니터링 IC는 배터리 시스템의 안전성을 향상시키고, 더 간단하고 안전하게 시스템을 구현할 수 있도록 지원한다.

재생에너지 사용이 증가하고, 생성형 AI에 따른 데이터센터 개발 및 확장이 가속화됨에 따라, 에너지 저장 시스템은 안정적인 전력 공급을 위해 더 큰 용량과 더 높은 출력의 배터리를 필요로 한다. 이에 따라 기존의 납축전지보다 크기가 작고, 가벼우며, 더 높은 에너지 밀도를 가진 리튬이온 배터리로의 전환이 가속화되고 있다. 그러나 리튬이온 배터리는 납축전지보다 고가인데다, 화재 방지 시스템이 필요하기 때문에 제조 비용을 증가시킨다.

누보톤은 이러한 문제를 해결하기 위해 오랜 기간 축적한 자동차용 배터리 제어 기술을 활용하여 고장 진단(Failure Diagnosis) 기능(IC의 내부 기능을 지속적으로 모니터링하여 IC 자체 고장 발생 시 이를 통보) 및 페일세이프(Fail-Safe) 기능(비정상적인 상황 발생 시 안전이 보장되도록 시스템을 운영하여 위험을 방지)을 갖춘 산업용 장비를 위한 48V 배터리 모니터링 IC를 개발했다. 이 제품은 리튬이온 배터리 기반 에너지 저장 시스템의 안전성을 향상시키는 동시에, 시스템 비용을 절감할 수 있도록 해준다. 또한, ±2.9mV에 이르는 업계 최고 수준의 전압 측정 정확도와 동작 및 셧다운 시 기존 제품 대비 10분의 1에 불과한 낮은 전력 소모로 배터리 용량을 최대한 활용할 수 있도록 지원한다.
배터리 모니터링 IC는 배터리의 과충전 및 과방전과 같은 이상 상황에서 시스템이 안전하게 동작하도록 보장한다. 그러나 배터리 모니터링 IC의 AD 컨버터나 멀티플렉서와 같은 셀 전압을 측정하는 주요 내부 회로에 결함이 발생하면, 외부 보호 회로를 통해 시스템 안전성을 확보해야 한다. 하지만, 이로 인해 보드 면적과 시스템 비용이 증가한다. 누보톤의 새로운 배터리 모니터링 IC는 주요 내부 회로에 진단 기능과 페일세이프 기능이 탑재되어 있어 주요 회로의 고장을 감지하고, 차단 스위치를 제어하여 배터리 관리 시스템의 안전성을 향상시키고, 시스템 비용을 절감할 수 있다.

또한 누보톤은 16bit AD 컨버터의 노이즈 레벨을 낮추고, 디지털 필터를 적용하여 ±2.9mV에 이르는 업계 최고 수준의 전압 측정 정확도를 달성했다. 전압 측정 정확도가 향상되면, 배터리 용량을 최대한 활용할 수 있다. 특히, 누보톤은 넓은 온도 범위에 걸쳐 전압 측정 정밀도를 달성했다. 이를 통해서 중국 표준(GB/T 34131-2023, -20°C~65°C에서 ±5mV의 시스템 내 전압 측정 정확도)을 준수하는 고정형 배터리 시스템과 같이 극저온 및 고온의 환경에서도 높은 전압 측정 정확도를 필요로 하는 애플리케이션을 지원할 수 있다.

이와 함께, 전력소모가 높은 셀 전압 측정 시간을 단축하여 기존 표준 제품 대비 10분이 1 이하에 불과한 260μA의 동작 전류를 달성함으로써 배터리 구동 시간을 더욱 연장할 수 있다. 또한, 회로 설계를 최적화하여 셧다운 시 소모되는 전류를 0.1μA 이하로 감소시켰다. 따라서 이 IC를 사용하면, 자체 방전(Self-Discharge)을 최소화함으로써 리튬이온 배터리의 장거리 운송 및 장기 보관 시 과방전으로 인한 품질 저하를 방지할 수 있다.

누보톤의 새로운 배터리 모니터링 IC인 KA49701A 및 KA49702A는 에너지 저장 시스템(배터리 시스템)을 비롯해 데이터센터의 백업 장치와 자동 유도 로봇(Automated Guided Robot), 전기 자전거 및 드론 등의 애플리케이션에 매우 적합하다. 이외에도, 누보톤은 무선 애플리케이션을 위한 저지연 스테레오 오디오 코덱과 420nm 파장에서 업계 최고 수준의 1.7W 광 출력을 달성한 인디고 레이저 다이오드(Indigo Laser Diode)도 출시했다.

혁신적인 반도체 솔루션 공급업체인 누보톤 테크놀로지 코퍼레이션(Nuvoton Technology Corporation, 이하 누보톤)은 마이크로컨트롤러와 오디오, 클라우드 보안, 배터리 모니터링 및 부품, 비주얼 감지 및 IoT 보안 IC 개발에 주력하고 있으며, 산업·자동차·통신·컨슈머 및 컴퓨터 시장에서 강력한 시장 점유율을 보유하고 있다. 누보톤은 다양한 공정 기술 기반의 자체 6인치 웨이퍼 팹을 기반으로 전문적인 웨이퍼 파운드리 서비스도 제공한다.