통합 ECU

전기차 플랫폼의 핵심은 고성능 컴퓨터로, 자동차 업체들은 아키텍처에 중앙집중형 컴퓨터를 결합하는 기술

 

ECU란?

- Electronic Control Unit

- 컴퓨터의 CPU 중앙처리장치를 포함하면서 물리적 제어영역으로 확장

- 센서 → ECU → 실행(Actuator)

초기에는 연료분사, 점화시간 조절, 엔진 속도 조절을 담당하다가 시대가 발전하며 차량 내부의 모든 부분을 제어하게 된 전자제어 장치

 

Tesla

1. 자체 개발 전자 플랫폼 : 중앙집중형 HW 3.0 자체 개발로 기술력 및 가격 경쟁력 확보

반도체 칩을 자체적으로 개발하여 자율주행과 인포테인먼트 등의 기능을 통합제어하는 ECU

스마트폰과 마찬가지로 충분한 HW를 차량에 탑재하고 향후 SW 수정을 통해 차량 업데이트

72W, 144TOPS 연산속도 → 자율주행 LV4 이상에 필요한 연산속도는 100TOPS

 

수냉식 Heat Sink 사용하여, 기존 공조식 Heat Sink에서의 최대 30W 소비전력을 획기적으로 증가해 연산속도 빠르게

 

내연기관차는 약 70개의 ECU로 차량을 통제, but 파워트레인을 전기화하면 부품 수가 줄어들기 때문에 ECU도 자연히 적어지고 에너지 제어시스템도 매우 간단하고 효율적, 가격 저렴해지고, 단순해 개발이 용이하고, Update도 용이하다

 

기존 완성차 업체는 ECU를 대량으로 공급하여 사업 규모를 확보한 부품업체의 입김에 눈치를 보고 있다. 하지만 테슬라는 철저히 개발의 주도권을 쥐고 차량 개발을 진행해 HW와 OS를 통합한 모빌리티계의 애플을 노리고 있다.

 

2. 통합 ECU로 자율주행 및 OTA 제어 실현하여 효율성 극대화

기존 완성차 업체들은 차량의 개발규모가 커지고 있는 상황에서 개별적으로 차량용 고성능 ECU를 개발하는 것은 비효율적이라 생각.

but, Tesla는 자율주행차에 장착되는 컴퓨터 내부 infotainment 기판도 설치하여 통합 ECU 장착

Tesla는 고성능 통합 ECU 1개, 제어를 실현하기 위한 보조 ECU 3개로 총 4개의 ECU 만으로 제어

 

1. 차량 전체의 ECU 개수를 줄여, 배선 X -> 경량화와 차량 공간 절약에 용이

2. OTA로 SW 업데이트 하는데 ECU간 상호 호환성 문제 감소

3. 자율주행 시 필요한 화상처리 칩이 없다 -> 고성능 ECU에서 화면 분석

 

3. 전동화 성능 강화 기술 (열관리 시스템, 경량화, 전동 파워트레인)

1) 열관리 시스템

전기차에서 공조 부분의 전비 기여도는 30% 이상 → 열관리 최적화는 주행거리에 있어 매우 중요한 부분

최적 온도와 연비 차량 실내와 연계된 공조시스템 최적화

 

Tesla

- 수냉식 구동모터에서 발생 열을 실내 난방

- 에어컨 냉각을 배터리 발열 제어

 

2) 경량화

가벼움 ~ 주행거리

배터리 용량 커지고 고성능을 위해 구동부 중량도 늘어나는 추세, 이를 보완하기 위해 차체와 샤시 부분에서 경량화

 

Tesla

- 알루미늄, 마그네슘, 탄소섬유플라스틱은 기본적으로 스틸 강판보다 몇배 비쌈

- 인버터를 평면형으로 변경하여 경량화, Sic 파워 반도체 적용 냉각 구조 수정함으로써 24.9kg → 3.9kg

- 인버터의 반도체 개수도 20개 미만

 

3) 파워트레인

일체형 구동유닛 : 모터, 인버터, 감속기 등이 일체화된 e-Axle

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위 블로그 내용을 참조해서 작성하였습니다.