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하이브리드 전기차(HEV) 및 전기차(EV) 시장에서 파워트레인의 효율 향상과 무게 절감이 핵심 과제로 떠오른 가운데, 인버터의 크기를 줄이면서도 연산 정밀도를 극대화하는 센서 기술이 등장했다. 글로벌 반도체 기업 텍사스 인스트루먼트(TI)는 트랙션 인버터를 위한 업계 최초의 다축 코어리스 홀 효과 전류 센서인 TMCS2100-Q1을 공개했다고 발표했다. 이번 신제품은 다축 측정 방식과 독자적인 알고리즘을 결합해 자기 코어 없이도 높은 수준의 전류 측정 정확도를 구현하며, 기존 트랙션 인버터 설계 시 걸림돌이었던 정밀도와 시스템 소형화 간의 상충 관계를 획기적으로 해결했다.

다축 자기장 측정 기술 적용으로 변위 오차 20배 개선

기존 코어리스 솔루션이 단일 축 자기장만 측정하여 진동이나 기계적 위치 오차에 취약했던 반면, TMCS2100-Q1은 수평 및 수직 방향의 자기장을 동시에 측정한다. 이를 통해 차량 주행 중 발생하는 진동과 센서-컨덕터 간 변위 오차를 기존 단일 축 대비 최대 20배 줄여 0.4mm 변위에서 1% 미만, 0.1mm 변위에서 0.25% 수준의 높은 정밀도를 보장한다. TI 센싱 제품 부문 제이슨 콜(Jason Cole) 부사장 겸 총괄 매니저는 "800V 아키텍처 도입으로 트랙션 인버터의 정확도 요구 수준이 높아지는 상황에서 이번 신제품은 선행 연구를 바탕으로 기존 홀 센서의 한계를 극복했다"라며 "자동차 제조업체가 정밀한 전류 측정을 바탕으로 모터 제어 효율과 주행 성능을 동시에 끌어올릴 수 있도록 도울 것이다"라고 설명했다.

버스바 개조 없는 유연한 설계와 모터 토크 리플 감소 효과

이번 솔루션은 트랙션 인버터 시스템의 기계적 설계와 열 관리 측면에서도 큰 이점을 제공한다. 기존 차동 코어리스 센서와 달리 버스바에 구멍을 뚫거나 형태를 변경하는 별도의 개조 작업 없이 센서를 자유롭게 배치할 수 있어, 기획 및 PCB 공간 활용도를 최적화하고 인버터 전력 밀도를 크게 높인다. 아울러 정밀한 전류 측정을 통해 자기 크로스토크의 영향을 최소화하고 모터의 토크 리플을 감소시킴으로써 가속 시 발생하는 차량의 울컥거림과 소음을 방지한다. TI는 자기 코어 없는 고정밀 전류 센서 기술을 앞세워 글로벌 완성차 업체의 소형·고효율 파워트레인 설계를 적극 지원할 방침이다.