2017년부터 2020년까지 중국의 오토바이 생산량과 판매량은 연간 약 1,700만 대로 꾸준한 수준을 유지했습니다. 2021년에는 오토바이 기업들이 공격적으로 해외 시장으로 진출하면서 수출 활동이 급증하여 생산량과 판매량이 각각 1,752만 대와 1,948만 대를 기록했습니다. 2022년 말까지 중국의 오토바이 수출은 지속적으로 증가하여 3,500만 대, 123억 1,700만 달러에 달하는 수출액을 기록하며 오토바이 생산 및 수출의 글로벌 리더로서 중국의 입지를 공고히 했습니다. 중국은 전 세계 오토바이 시장에서 혁신가로서 중요한 역할을 하고 있습니다.

최근 몇 년 동안 환경에 대한 인식이 높아지고 전 세계적인 탄소 감축 정책이 추진되면서 전통적인 오토바이 회사들이 전기 자동차 분야에 진출하여 전기 오토바이 추세가 가속화되고 있습니다. 2021년에는 여러 주요 오토바이 회사가 새로운 에너지 브랜드를 설립하고 새로운 에너지 제품을 적극적으로 개발했습니다. 예를 들어, CFMOTO는 2022년 초에 'ZEEHO' AE8 브랜드로 새로운 전기 모델을 출시했고, 첸장 오토바이의 상하이 회사는 2021년 말에 운영을 시작하여 신에너지 이륜차 분야에서 첸장의 미래를 위한 새로운 방향을 설정했습니다. 오토바이 산업은 새로운 에너지 '블루오션'으로 빠르게 이동하며 업계의 발전을 더욱 앞당기고 있습니다. 통계에 따르면 2022년 1분기에 연료 구동 오토바이가 전체 판매량의 83.2%를 차지한 반면 전기 오토바이는 16.8%를 차지했습니다. 전기 오토바이의 시장 점유율은 빠르게 증가하고 있으며 주류 트렌드가 될 것으로 예상됩니다.

중국 정부는 2020년 5월 29일에 전기 오토바이 시장과 제품을 규제하기 위해 의무 국가 표준 GB24155-2020, “전기 오토바이 및 전기 오토바이의 안전 사양”을 발표했습니다. 이 표준의 시행일부터 인증을 신청하는 신규 전기 오토바이 및 오토바이 제품은 GB24155-2020 표준을 준수해야 합니다. GB24155-2020 표준에는 배터리 안전, 감전 보호, 작동 안전 및 안전 표시에 대한 몇 가지 요구 사항이 포함되어 있습니다.

전통적인 연료 모터사이클은 추운 기후부터 더운 기후까지 다양한 환경 조건에서 다용도로 사용할 수 있어 전 세계적으로 널리 사용되고 있습니다. 비, 눈, 폭염이 내리쬐는 도심 도로와 험준한 지형을 달릴 수 있습니다. 높은 안정성, 긴 내구성, 뛰어난 기동성으로 잘 알려져 있습니다. 오토바이 사용자들은 당연히 전기 오토바이도 이러한 특성을 이어받기를 기대합니다. 전통적인 연료 모터사이클은 ABS, 폐쇄 루프 연료 분사, 계기반과 같은 전자 제어 장치를 통합하고 있지만, 주로 기계 구조에 의존하고 있습니다. 반면 전기 모터사이클은 모터, 배터리, 전자 제어 장치로 구성된 전기 시스템을 기반으로 제작되기 때문에 변동하는 환경 온도, 제한된 설치 공간, 급가속 또는 감속 시 전압 스파이크, 작동 중 여러 전자 제어 장치에서 발생하는 복잡한 전기적 조건 등의 전기화 과제에 직면하게 됩니다.

2021년, 누보톤 테크놀로지는 이러한 전기화 과제를 해결하기 위해 특별히 설계된 차세대 산업용 등급 AFE 제품인 KA49517A/KA49522A 를 출시했습니다.

AFE(아날로그 프론트 엔드) 제품은 배터리 관리 시스템의 핵심 구성 요소로서 배터리 전압, 전류, 온도 및 기타 중요 파라미터를 정밀하게 측정하고 지속적으로 모니터링하는 중요한 역할을 합니다. AFE 제품의 특성은 배터리 관리 시스템의 전반적인 제어 성능에 큰 영향을 미칩니다.

누보톤의 산업용 등급 AFE 제품은 안전성, 간소화된 설계, 호환성이라는 세 가지 핵심 원칙을 바탕으로 설계되었습니다.

【안전성】

이 칩은 업계 최고의 SOI(실리콘 온 인슐레이션) 고전압 공정을 AFE 제품에 적용하여 여러 진단 모듈을 통합하여 작동 안전성을 향상시킵니다.

누보톤은 배터리 AFE 업계에서 가장 높은 144V로 SOI 공정을 발전시켰습니다. SOI 공정은 AFE 칩에 더 큰 안전 마진을 보장하여 급격한 전압 변동을 견딜 수 있도록 합니다. 또한 SOI는 절연 층과 채널 프로세스를 활용하여 기능 모듈을 분리함으로써 기생 래치업을 효과적으로 방지하고 고주파 노이즈와 누설 전류를 최소화하며 복잡한 전기 조건에서 칩 안정성을 향상시킵니다.

시스템 수준에서 내장된 진단 모듈은 다양한 배터리 시스템 이상을 방지합니다.

【간소화된 설계】

이 칩은 배터리 시스템에 필요한 여러 기능 모듈(전압, 전류, 온도 측정, 배터리 밸런싱, 충전 및 방전 제어, 안전 진단 등)을 통합하여 올인원 단일 칩 시스템을 실현합니다. 아래 다이어그램은 누보톤의 KA49517A/KA49522A를 기반으로 한 배터리 관리 시스템에서 높은 정밀도와 안정성을 달성하기 위해 몇 가지 주변 부품만 필요하다는 것을 보여줍니다. 또한 HQFP64(10mm x 10mm) 칩의 컴팩트한 크기는 소형화를 용이하게 합니다.

【호환성】

통합된 측정 정확도와 핀 투 핀 설계로 시스템 호환성과 표준화를 향상시킵니다. 높은 셀 수와 핀 투 핀 호환성으로 설계된 KA49517A/KA49522A는 48V ~ 72V 단일 칩 배터리 관리 시스템 플랫폼을 손쉽게 지원합니다. 따라서 초기 단계의 시스템 플랫폼 설계와 후기 단계의 생산/자재 관리를 간소화하여 시스템 비용을 효과적으로 절감할 수 있습니다.

누보톤의 혁신적인 기술은 광범위한 온도 범위에서 일관된 측정 정확도를 보장합니다(아래 그림 참조). 이 기능을 통해 배터리 시스템은 다양한 환경 조건에 적응할 수 있으며 시스템 설계의 복잡성을 단순화할 수 있습니다.

누보톤이 위에 요약된 칩 설계 원칙을 기반으로 다음과 같은 중요한 기능을 통합하여 KA49517A 및 KA49522A를 출시했습니다:

배터리 모니터링 채널 및 전원 전압:

⚫ 직렬 배터리 연결을 위한 17채널(KA49517A)/22채널(KA49522A) 지원

- Power range: 12.5V to 85V (KA49517A) / 12.5V to 110V (KA49522A)

- 최대 내전압: 130V

ADC Acquisition:

⚫ 0V에서 5V까지 전압을 획득할 수 있는 14비트 ADC 내장

- 전압 정확도: 유형: ±5mV, 최대 ±10mV

- 정확도 조건: 전압 범위 2.0V ~ 4.3V, 온도 범위 -30°C ~ +65°C

⚫ Coulomb 미터링을 위한 내장 저속 16비트 ADC

⚫ 내장 고속 V-I 동기식 15비트 ADC

⚫ 5가지 온도 획득 채널

High-side MOSFET Driver:

⚫ 충전 펌프가 내장된 충전(CHG) 및 방전(DIS) N-MOSFET 고속 드라이버(Cload=20nF, Ton=50us, Toff=30us)

⚫ 하이엔드 P-MOSFET 드라이버 2대(GPOH)

작동 모드:

⚫ 다양한 작동 모드 지원(액티브/저전력/스탠바이/슬립/셧다운)

⚫ MCU 인터럽트 기능을 갖춘 충전기 감지, 부하 감지 및 저전류 감지 기능

안전 보호 기능:

⚫ 종합적인 자가 diagnost 안전 보호 기능

⚫ 제어 가능한 퓨즈를 위한 보조 퓨즈 보호 기능

⚫ 충전 및 방전을 위한 자율 차단 보호(CHG&DIS)

⚫ 과전류 및 과전압 내장 알람 중단(ALARM)

그 외 기능:

⚫ 최대 1MHz SPI 통신 인터페이스로 CRC 확인 및 감시 타이머 지원

⚫ 3 GPIOs

⚫ 내장 잔액 MOSFET(외부 잔액 MOSFET도 지원)

⚫ LDO 전압 레귤레이터(REGEXT): 5V/3.3V/2.5V(50mA)로 구성 가능

⚫ 패키지: HQFP064-P-1010(10mm2, 64핀)(pin pitch=0.5mm)

전기 모터사이클 애플리케이션이 증가함에 따라 Nuvoton은 전기화를 지원하기 위해 KA49517A 및 KA49522A와 함께 산업용 AFE 제품을 추가로 출시합니다. 자세한 내용은 공식 웹사이트를 참조하세요.