바이코의 고밀도 전력 모듈과 48V 전력 공급 네트워크로 중급 차량도 고급 기능 적용 가능

샤먼 홍파 일렉트로어쿠스틱(Xiamen Hongfa Elec troacoustic Co., Ltd, 이하 ‘홍파’)이 오랜 기간 고급 차량에서만 볼 수 있었던 기능을 중급 차량에도 적용하기 위해 업계 최고 성능의 초소형 액티브 서스펜션 전력 시스템을 개발했다. 수십 년간 주요 자동차 기술 업체들이 실패를 거듭했음에도 홍파는 액티브 서스펜션 시스템의 크기와 중량, 과도 성능을 적정 수준으로 유지하는 동시에 높은 효율성과 더 나은 EMI, 대칭형 회생 전력 용량 확보에 성공했다.
자동차 전력 관리 및 분배 전문 업체인 홍파는 48V 영역 기반 아키텍처를 지원하는 릴레이를 제공하고 있으며, 혁신적인 고성능 전력 모듈 분야의 선도 기업 바이코와 협력하여 고정비율 800V-48V DC-DC 컨버터 전력 모듈을 통합했다. 이 모듈은 센서, 전자기계식 액추에이터, 정밀 소프트웨어 네트워크와 함께 작동하여 차량 서스펜션을 실시간으로 조정한다. 이번 협력을 통해 업계에서 가장 빠른 전력 변환 과도 응답을 자랑하는 초소형 액티브 서스펜션 시스템이 개발되었다. 크기는 경쟁사 제품의 절반 정도에 불과하다.
차량이 오래된 고속도로, 시골 비포장도로, 교외 포트홀을 지날 때 이와 관계없이 액티브 서스펜션은 핸들링 개선, 승차감 및 안전성 향상, 도로 소음 감소를 보장한다. 1970년대 초기 업계에서는 12V 배터리 전력 시스템의 한계를 시험하고, 90kg(200파운드) 모터 4개를 필요로 하는 복잡한 전자기 솔루션을 개발한 바 있다.
역사적으로 보면 12VDC는 크기, 중량, 비용을 추가하지 않는 이상 액티브 서스펜션 모터에 전력을 공급하기에는 부적절하다. 또한 일부 기존 DC-DC 컨버터는 중간 배터리 없이도 전력을 공급할 수 있지만, 부피가 큰데다 전력 회수 및 저장 등 회생 요구 사항을 충족하는데 필요한 빠른 응답 속도가 불충분하다는 단점이 있다.
예전 모델은 전력 소모가 크고 부하가 높았지만, 오늘날 액티브 서스펜션 시스템은 현용 고전압(400V 또는 800V) 기본 배터리와 업계의 48V 전력 공급 네트워크(PDN)를 통해 한층 업그레이드되었다. 이 조합은 플러그인 하이브리드와 BEV에 전력을 공급하고 있다.
바이코의 고정 비율 800V-48V DC-DC BCMⓇ 버스 컨버터는 양방향을 특징으로 하며, DC-DC 컨버터 토폴로지 중 가장 빠른 과도 응답 속도(초당 800만 암페어)를 자랑한다. 또 BCM은 동일한 전력 수준에서 벅(Buck) 또는 부스트(Boost) 기능을 제공하는 대칭형 양방향 성능을 제공한다. 고급 평면 패키징은 열 관리 시스템 설계를 단순화하여 전체 공간 사용량과 중량을 줄이는데 일조한다.

양방향 전력 컨버터를 통해 액티브 서스펜션을 기본 배터리에 직접 연결하면 에너지 회수를 최적화할 수 있다. 또 스프링이 에너지를 흡수하고 방출하는 방식과 유사하게, 액티브 서스펜션은 회생 쇼크 업소버(Regenerative shock absorber)를 사용하여 운동 에너지를 수집해 배터리로 회수한다.
홍파 솔루션은 바이코 고밀도 전력 모듈을 활용하여 각 액추에이터에 적합한 5kW 소형(197×201× 71mm) 전력 공급 장치를 제작했다. 이 시스템은 최대 6kW의 피크 전력을 양방향으로 빠르게 처리할 수 있다. 수백 개의 개별 부품 대신 병렬로 작동하는 바이코 BCM6135 모듈 한 쌍을 사용함으로써 컨버터 설계는 크게 간소화되었다. 
이 컨버터는 800V 배터리 시스템과 함께 작동하도록 최적화되어 있으며, 420~920V 사이의 작동 범위를 갖는다. 액체 냉각을 통해 97.3% 효율로 최대 100 A의 전류를 공급할 수 있다. 시스템 하우징 부피는 1.8리터 미만이고, 중량은 2.6kg으로 다른 시스템 대비 크게 낮은 수준이다.
홍파 연구개발 담당 이사인 피터 리(Peter Li)는 “액티브 서스펜션의 경우 OEM 고객은 밀리초 단위로 측정되는 응답 속도를 갖춘 DC-DC 컨버터를 요구한다. 요구 사항을 충족하지 못하면 추가 배터리 지원이 필요하다. 바이코의 BCM6135 전력 모듈은 원하는 성능을 제공할 뿐만 아니라 개발 시간을 크게 단축했으며, 시스템 설계 난도를 많이 낮추었다”고 말했다.
48V와 고밀도 전력 모듈의 조합은 자동차 전기화 부문에서 새로운 혁신을 일으켜 필요 공간과 중량을 줄이고, 뛰어난 성능을 제공한다. 홍파와 바이코는 자동차 전문 지식을 활용하여 첨단 기술을 개발하고, 고성능 전기차의 진화에 일조한다.