2 아키텍처와 트렌드

트랙션 인버터의 아키텍처는 차량 유형에 따라 다릅니다. 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV) 및 배터리 전기 자동차(BEV)에는 전력 수준이 100~500kW 범위인 3상 전압 소스 인버터 토폴로지가 있습니다. 배터리 팩은 인버터 DC 입력에 직접 연결하거나 DC/DC 부스트 컨버터를 사용하여 배터리 전압을 높이고 제어된 DC 전압으로 인버터에 전원을 공급할 수 있습니다.

2레벨 인버터는 전기 자동차와 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 전력 컨버터로, 수십 킬로와트부터 수백 킬로와트까지의 전력 범위를 지원합니다. 보통 스위칭 주파수는 5kHz~30kHz 범위이며, 현재 3레벨 인버터는 더 높은 전력 용량(300kW 이상), 더 높은 효율, 더 낮은 고조파 왜곡을 제공하며 더 작은 전자기 간섭(EMI) 필터를 사용할 수 있기 때문에 더 널리 사용되고 있습니다. 많은 토폴로지 중에서 중립점 클램프 및 T형 중립점 클램프(TNPC)가 가장 경쟁력 있는 설계입니다. 그림 2-1에서는 3레벨 TNPC 인버터의 예를 보여줍니다.

두 번째 트렌드는 듀얼 모터 아키텍처입니다. 2012년 초에 Tesla는 85kWh 배터리 팩으로 최대 426km의 주행 범위를 갖춘 전륜 구동 럭셔리 세단인 모델 S를 소개했습니다. 2014년에 Tesla는 전후방 차축에 전기 모터가 장착된 모델 S의 전륜 구동 버전을 발표했습니다. 그 이후로 듀얼 인버터는 Chevy Volt PHEV, Toyota Prius HEV 및 Cadillac CT6 PHEV와 같은 다양한 OEM에 의해 구현되었습니다.

시스템 통합을 개선하는 세 번째 트렌드는 전자 기기, 전기 모터 및 변속기를 소형 시스템 하우징에 결합하는 E-액슬을 구현하는 것입니다. E-액슬은 모터 성능을 향상시킵니다. 이 설계로 예를 들어 20k RPM 이상의 토크와 최고 속도를 달성할 수 있기 때문입니다. 더 나은 냉각 기능과 코일 권선 구조는 전력 밀도와 모터 효율을 개선합니다.

트랙션 인버터 기능의 기타 트렌드는 다음과 같습니다.

• 전력 수준 및 ASIL(차량용 안전 무결성 수준) 증가(100kW~500kW, ASIL C~
  ASIL D)
• 향상된 스위칭 과도 전압으로 800V 기술로 전환
• 게이트 드라이브 강도를 손쉽게 조정하여 오버슈팅 감소, 효율성 최적화 및 EMI 감소
• 리졸버 대신 유도성 위치 센서 기술을 채택하여 비용 절감
• 게이트 드라이버 집적 회로(IC)에 능동 방전을 통합하여 비용을 줄이고 공간을 절약