NXP 반도체가 업계 최초로 하드웨어 기반 전기화학 임피던스 분광(EIS, electrochemical impedance spectroscopy) 기능을 통합한 배터리 관리 칩셋을 발표했다. 이 새로운 시스템 솔루션은 전기차 및 에너지 저장 시스템(ESS)의 안전성과 수명, 성능을 높이기 위해 설계됐다. 나노초 단위의 동기화를 지원하는 이 칩셋은 세 개의 배터리 관리 시스템(BMS) 유닛에 EIS 측정을 직접 통합해, 자동차 제조사(OEM)가 배터리의 상태와 동작을 실시간으로 분석할 수 있도록 한다.

전기차 시장이 고속 충전, 장수명, 높은 안전성을 동시에 요구하는 가운데 기존의 소프트웨어 중심 배터리 모니터링 방식은 미세한 이상 신호나 고장 징후를 탐지하는 데 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해 NXP는 EIS 기술을 하드웨어 수준에서 구현함으로써 배터리 상태를 훨씬 정밀하게 측정할 수 있도록 했다.

이번에 공개된 NXP의 차세대 칩셋은 ▲BMA7418 셀 감지 장치 ▲BMA6402 게이트웨이 ▲BMA8420 배터리 정션 박스 컨트롤러로 구성된다. 이 칩셋은 추가 부품이나 복잡한 재설계 없이 고주파 실시간 모니터링을 지원한다. 특히 칩 내부에 직접 통합된 이산 푸리에 변환(DFT, discrete Fourier transformation) 기능을 통해 나노초 단위의 정밀한 동기화 측정을 실현해, 배터리 셀의 임피던스를 높은 정확도로 계산할 수 있다. 이를 통해 제조사는 배터리의 초기 이상 징후를 조기에 파악하고, 충전 효율을 개선하며, 설계 복잡도를 낮출 수 있다.

NXP 드라이버 및 에너지 시스템 부문 부사장 나오미 스미트(Naomi Smit)는 “이번 EIS 솔루션은 차량에 실험실 수준의 진단 기능을 제공한다”며 “추가 온도 센서 없이도 배터리의 상태를 정밀하게 파악하고, 더 빠르고 안전한 충전을 가능하게 한다. 또한 핀투핀(pin-to-pin) 호환 구조를 제공해, 기존 시스템에서도 손쉽게 업그레이드할 수 있다”고 설명했다.

EIS 기술은 제어된 전기적 여기 신호를 배터리에 인가하고, 셀의 주파수별 반응을 측정하는 방식으로 작동한다. 이를 통해 셀 내부의 온도 변화, 노화, 미세 단락 등의 미세한 이상을 탐지할 수 있다. 시간 기반 측정 방식과 달리, EIS는 각 셀의 임피던스를 분석해 용량 감퇴와 구분할 수 있으며, 충전이나 부하 변동 등 동적 조건에서도 정확한 상태 추정이 가능하다.

NXP의 EIS 시스템에는 고전압 회로를 사전 충전하고 여기 신호를 생성하는 전기적 여기 신호 발생기가 포함되어 있다. 이로 인해 DC 링크 커패시터(capacitors)가 배터리와 함께 보조 에너지 저장 장치로 작동해 측정 과정의 에너지 효율을 높인다.

NXP는 이번 하드웨어 통합형 BMS 칩셋을 통해 자동차 제조사들이 배터리 진단 정확도를 크게 개선하고, 빠른 충전 및 장기적인 배터리 성능 유지라는 과제를 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 솔루션은 2026년 상반기 상용 출시될 예정이며, NXP의 S32K358 자동차용 MCU에서 실행되는 지원 소프트웨어가 함께 제공될 예정이다.

글 / 원선웅 (글로벌오토뉴스 기자)​
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