TI, 하이브리드 및 전기차 트랙션 인버터의 정확도를 높이는새로운 다축 전류 센싱 방식 공개

TI 코리아 (대표이사 박중서, ti.com/kr), 2026년 8월 26일 –텍사스 인스트루먼트(TI)가 하이브리드 전기차(HEV) 및 전기차(EV)의 트랙션 인버터를 위한 업계 최초의 다축 코어리스 홀 효과 전류 센서인 TMCS2100-Q1을 공개했다. TMCS2100-Q1은 다축 측정과 독자적인 알고리즘을 결합해 높은 수준의 전류 측정 정확도를 구현하며, 트랙션 인버터 설계에서 정확도와 시스템 크기 간의 상충 관계를 줄이는 데 기여한다.

기존 코어리스 솔루션은 주로 단일 축의 자기장을 측정하는 반면, TMCS2100-Q1은 수평 및 수직 방향의 자기장을 동시에 측정한다. 이를 통해 기존 단일 축 측정 방식 대비 최대 20배 높은 정확도를 구현하며, 0.4mm 변위에서 1% 미만, 0.1mm 변위에서 0.25% 수준의 변위 오차를 달성한다. 이러한 정밀한 전류 측정은 전기차 파워트레인의 토크 제어를 개선해 다양한 부하 및 온도 조건에서 모터 구동 효율과 전력 공급을 최적화하는 데 기여할 수 있다.

제이슨 콜(Jason Cole) TI 센싱 제품 부문 부사장 겸 총괄 매니저는 "800V 아키텍처가 적용되면서 트랙션 인버터의 정확도에 대한 요구 수준도 높아지고 있다. 이런 상황에서 엔지니어들이 기존 홀 효과 전류 센싱의 한계를 극복할 수 있는 새로운 솔루션을 활용할 수 있게 됐다는 점에서 TMCS2100-Q1은 의미가 크다."며, “TI의 선도적인 R&D 조직인 킬비 랩스(Kilby Labs)의 선행 연구를 기반으로 개발된 TMCS2100-Q1은 자동차 제조업체가 보다 정밀한 전류 측정을 바탕으로 효율적인 모터 제어와 향상된 주행 성능을 구현할 수 있도록 지원한다.”라고 말했다.

정확도와 소형화를 동시에 구현하는 다축 전류 센싱

자동차 제조업체들은 주행거리를 늘리고 차량 성능을 향상시키기 위해 트랙션 인버터의 크기와 무게를 줄이는 동시에 효율을 높이는 방법을 지속적으로 모색하고 있다. 기존 전류 측정 방식에서는 정확도와 시스템 크기 사이의 상충 관계가 존재했다. 자기 코어를 사용하는 C 코어 방식은 높은 정확도를 제공하지만, 상대적으로 크기와 무게가 증가할 수 있다. 반면 코어리스 방식은 시스템 소형화에 유리하지만, 센서와 컨덕터 간 변위 및 자기 크로스토크로 인해 측정 정확도가 저하될 수 있다.

TMCS2100-Q1은 이러한 상충 관계를 줄일 수 있도록 설계됐다. 차량 주행 중 발생하는 진동은 센서와 컨덕터 사이에 미세한 움직임을 발생시켜 단일 축 코어리스 센서의 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. TMCS2100-Q1은 수평 및 수직 방향의 자기장을 동시에 측정함으로써 이러한 변위로 인한 오차를 줄이고 높은 측정 정확도를 유지하도록 지원한다.

정확한 전류 측정은 트랙션 인버터의 토크 제어 성능을 높이는 데도 중요한 역할을 한다. 전류 측정의 오차를 줄이면 자기 크로스토크의 영향을 최소화하고 토크 리플을 줄일 수 있다. 토크 리플은 가속 과정에서 차량의 울컥거림이나 모터 소음을 유발하고, 모터의 비효율적인 구동으로 이어질 수 있다. 따라서 보다 정밀한 전류 측정은 차량의 부드러운 가속과 효율적인 모터 제어를 구현하는 데 기여할 수 있다.

TMCS2100-Q1은 자기 코어 없이도 높은 수준의 측정 정확도를 구현함으로써 자동차 제조업체가 보다 작고 높은 전력 밀도를 갖춘 트랙션 인버터를 설계할 수 있도록 지원한다. 또한 0.4mm 변위에서 1% 미만, 0.1mm 변위에서 0.25% 수준의 변위 오차를 달성하며, 기존 단일 축 방식 대비 최대 20배 높은 정확도를 제공한다.

버스바 개조 없이 설계 유연성 향상

홀 효과 전류 센서는 일반적으로 트랙션 인버터와 모터를 연결하는 버스바에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장을 감지한다. 기존 차동 코어리스 센서는 정확한 전류 측정을 위해 노치, 슬라이스 또는 홀과 같은 버스바 개조가 필요한 경우가 있어 열 관리와 기계 설계를 복잡하게 만들 수 있다.

TMCS2100-Q1은 버스바를 개조하지 않고도 센서를 배치할 수 있는 방식을 제공한다. 버스바를 기준으로 다축 센서를 배치해 수평 및 수직 방향의 자기장 성분을 측정함으로써, 엔지니어는 기존 버스바 구조를 변경하지 않고도 전류 센싱을 구현할 수 있다. 이를 통해 기계적 설계에 보다 유연하게 대응하고 PCB 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 전체 트랙션 인버터의 크기를 줄이는 데 기여할 수 있다.

TMCS2100-Q1 홀 효과 전류 센서는 TI.com에서 구입할 수 있다. TI는 제품과 함께 TMCS2100 평가 모듈과 특성 평가 모듈, TIDM-02014 레퍼런스 설계 등 개발에 필요한 다양한 리소스도 제공한다.

참고자료

기술 문서: 부드러운 주행의 비결: 다축 홀 효과 전류 센서로 정밀한 토크 제어를 구현하는 방법

다축 코어리스 홀 효과 전류 센싱이란?

TI의 TMCS2100-Q1은 하이브리드 전기차 및 전기차 트랙션 인버터를 위한 업계 최초의 다축 코어리스 홀 효과 전류 센서다. 기존 단일 축 방식은 하나의 축을 따라 자기장을 측정하는 반면, TMCS2100-Q1은 수평 및 수직 방향의 자기장을 동시에 측정한다. 이를 통해 센서와 컨덕터 간 변위로 발생하는 측정 오차를 줄이고, 0.4mm 변위에서 1% 미만의 변위 오차를 달성한다. 또한 코어리스 아키텍처를 통해 시스템 소형화에 유리하면서도 높은 수준의 전류 측정 정확도를 구현할 수 있다.

기존 트랙션 인버터 전류 센싱 방식의 과제는?

트랙션 인버터의 전류 센싱에서는 정확도와 시스템 크기 사이의 상충 관계가 주요 과제 중 하나다. 자기 코어를 사용하는 C 코어 방식은 높은 정확도를 제공할 수 있지만 상대적으로 크기와 무게가 증가할 수 있다. 코어리스 방식은 시스템을 소형화하는 데 유리하지만 센서와 컨덕터 사이의 변위나 자기 크로스토크가 발생하면 측정 정확도가 저하될 수 있다. 특히 차량 주행 중 발생하는 진동은 센서와 컨덕터 사이에 미세한 움직임을 유발해 이러한 오차를 더욱 키울 수 있다.

TMCS2100-Q1은 이러한 과제를 어떻게 해결하나?

TMCS2100-Q1은 수평 및 수직 방향의 자기장을 동시에 측정하는 다축 센싱 아키텍처와 독자적인 알고리즘을 적용했다. 이를 통해 센서와 컨덕터 간 변위에 따른 영향을 줄이고 높은 측정 정확도를 유지할 수 있다. 기존 단일 축 코어리스 방식 대비 최대 20배 높은 정확도를 구현하며, 0.4mm 변위에서 1% 미만, 0.1mm 변위에서 0.25% 수준의 변위 오차를 달성한다.

버스바 개조가 필요하지 않다는 점은 어떤 의미가 있나?

기존 일부 차동 코어리스 전류 센싱 방식은 정확한 측정을 위해 노치, 슬라이스 또는 홀과 같은 버스바 개조가 필요하다. 이는 열 관리와 기계 설계를 복잡하게 만들 수 있다. TMCS2100-Q1은 버스바를 개조하지 않고도 수평 및 수직 방향의 자기장 성분을 측정할 수 있도록 설계됐다. 이에 따라 엔지니어는 기존 버스바 구조를 변경하지 않고 센서를 배치할 수 있으며, 기계적 설계의 유연성을 높이고 PCB 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있다.

전류 측정 정확도가 차량 성능에 미치는 영향은?

트랙션 인버터에서 정확한 전류 측정은 모터의 토크를 정밀하게 제어하는 데 중요한 요소다. 측정 오차가 줄어들면 자기 크로스토크의 영향을 최소화하고 토크 리플을 줄이는 데 도움이 된다. 토크 리플은 가속 시 차량의 울컥거림이나 모터 소음, 비효율적인 모터 구동으로 이어질 수 있다. 따라서 정밀한 전류 센싱은 보다 부드러운 가속과 효율적인 모터 제어, 차량의 주행 성능 향상을 지원하는 기반이 될 수 있다.

TMCS2100-Q1이 자동차 제조업체와 시스템 설계자에게 제공하는 이점은?

TMCS2100-Q1은 코어리스 아키텍처를 기반으로 트랙션 인버터의 소형화와 높은 전력 밀도 구현을 지원하면서도 정밀한 전류 측정을 제공한다. 또한 버스바 개조 없이 센서를 배치할 수 있어 기계 및 열 설계의 복잡성을 줄이고 PCB 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 이를 통해 자동차 제조업체와 시스템 설계자는 보다 작고 가벼우면서 효율적인 트랙션 인버터 설계를 구현할 수 있으며, 차량의 효율과 주행거리 향상에도 기여할 수 있다.

800V 트랙션 인버터에서 다축 전류 센싱이 중요한 이유는?

차량 전동화가 확대되고 트랙션 인버터에 800V 아키텍처가 적용되면서 전류 측정 정확도에 대한 요구 수준도 높아지고 있다. 보다 정밀한 전류 측정은 고전압·고전력 환경에서 모터를 효율적으로 제어하고 시스템 성능을 최적화하는 데 중요한 역할을 한다. TMCS2100-Q1은 이러한 요구에 대응해 높은 정확도의 전류 센싱과 코어리스 아키텍처의 소형화 이점을 함께 제공한다.

텍사스 인스트루먼트 소개

Texas Instruments Incorporated(Nasdaq: TXN)는 산업용, 차량용, 데이터센터, 개인용 전자기기와, 통신 장비 부문의 아날로그 및 임베디드 프로세서를 설계∙제조∙판매하고 있는 글로벌 반도체 기업입니다. TI는 반도체를 통해 보다 합리적인 가격의 전자 제품을 만들어서 더 나은 세상을 만들고자 하는 열정을 가지고 있습니다. 이러한 열정은 오늘날에도 지속되고 있으며, 각 세대의 혁신이 이전 세대의 성과를 기반으로 하여 더 안정적이고 더 저렴하며 더 낮은 전력으로 반도체가 모든 전자제품에 탑재될 수 있도록 하고 있습니다. TI.com 에서 자세히 알아보세요.