메르세데스벤츠, 배터리 잔량 무관하게 800V 고전압 유지하는 파워 컨버터 개발

메르세데스벤츠가 배터리 충전 상태와 무관하게 800볼트 고전압을 안정적으로 유지하는 새로운 전기차 전력 아키텍처를 개발하고 있다.

독일 전기차 전문매체 일렉트라이브의 11월 4일(현지시각) 보도에 따르면, 이번 기술은 전력 전자장치를 활용해 고전압 공급과 배터리 충전 상태를 완전히 분리하는 것을 목표로 한다.

기존 전기차에서는 직렬로 연결된 배터리 셀의 수에 따라 시스템 전압이 결정되어 충전량이 줄어들면 주행 중 전압이 함께 떨어지는 한계가 있었다. 또한 셀의 노후화와 성능 저하가 전체 배터리 팩의 성능을 저하시키는 원인으로 작용해 왔다.

메르세데스벤츠는 분산형 파워 컨버터를 도입해 이러한 구조적 의존성을 해소하고 효율을 극대화한다는 구상이다.

메르세데스벤츠가 개발 중인 파워 컨버터는 개별 배터리 셀 또는 셀 묶음을 각각 제어하는 분산형 마이크로 컨버터 방식으로 작동한다. 여러 개의 파워 컨버터가 병렬로 연결되어 에너지 흐름을 정밀하게 조율하고 안정적인 직류 고전압 공급을 유지함으로써 전압 변동을 원천적으로 방지한다.

현재 개발 단계에서 이 컨버터는 최대 3킬로와트의 출력을 제공하며, 성능이 떨어지는 셀을 선택적으로 방전시키는 제어 시스템을 통해 전체적인 에너지 효율을 향상시킨다. 이와 함께 교류 충전과 직류 충전, 양방향 충전 등의 다양한 기능을 전자장치 하나에 통합할 수 있는 기반을 마련했다.

차세대 전력 반도체와 제어 부품의 혁신을 통해 배터리 관리 시스템의 패러다임이 바뀔지 주목되는 대목이다.


새로운 마이크로 컨버터 설계가 가져올 가장 큰 변화 중 하나는 기존에 별도로 탑재하던 온보드 충전기를 차량에서 완전히 생략할 수 있다는 점이다. 컨버터가 교류와 직류 전압을 직접 변환하는 기능을 수행하기 때문에 추가 부품이 필요 없어지며, 이는 곧 차량의 전체 무게 감소와 실내 공간 확보, 그리고 생산 원가 절감으로 이어진다.
동시에 트랙션 인버터는 배터리 잔량의 변동과 관계없이 항상 일정한 입력 전압을 공급받게 된다. 이에 따라 인버터를 변동하는 전압에 맞춰 복잡하게 설계할 필요가 없어지며, 동일한 파워트레인 부품을 다양한 구동 방식의 차종에 손쉽게 공유할 수 있어 제조 효율성이 크게 높아질 전망이다.


마이크로 컨버터 기술은 양방향 충전이나 최대 충전 전력 제어 같은 고기능들을 하드웨어가 아닌 소프트웨어만으로 조율할 수 있는 물리적 토대를 제공한다. 이는 자동차 제조사가 무선 소프트웨어 업데이트 기능을 활용해 유로 잠금 해제 부가 서비스를 제공하는 새로운 디지털 사업 모델로 이어질 가능성을 열어준다.

다만 배터리 셀 단위마다 복잡한 전자장치가 밀집되면서 향후 차량 정비나 수리 과정에서 소요되는 노력과 비용이 늘어날 수 있다는 우려는 극복해야 할 과제다. 이번 발표는 전력 전자 분야의 선행 기술 개발 소식에 해당하며, 실제 양산 차종에 언제 어떠한 형태로 적용될지는 향후 검증 과정을 지켜봐야 한다.


진형근 글로벌이코노믹 기자 jinwook@g-enews.com