전기자동차 충전기의 역할

자동차 충전기는 자동차의 전기 장치를 변환하는 장치입니다. 교류(AC) 가정용 소켓에서부터 직류(DC) EV 배터리 팩을 충전하는 데 사용됩니다. 최근 들어 차량용 충전기는 V2H(차량 간 전력 공급)와 호환되어 재난 상황 또는 추가 전력이 필요한 경우 전원으로 사용할 수 있으며, 정션 박스와 통합된 모듈형 충전기도 있습니다.

차량용 충전기는 AC 측에 저전압, 전압 왜곡, 과도 고장, 일시적인 저전압 또는 전압 변동이 발생하더라도 정상적으로 작동해야 하며, DC 측에 안정적인 전력 공급을 제공하고 차량의 다른 전기 부품의 전압 및 전류 변화를 견뎌야 합니다.

(OBC) 충전은 어떻게 진행되나요?

충전에는 두 가지 기본 유형이 있습니다. DC 또는 AC입니다. 콘센트나 AC 충전소에서 AC 전원을 사용하는 경우, 전류는 충전 케이블을 통해 차량 충전기로 전달됩니다. 충전기는 AC 전류를 DC 전류로 변환하여 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 배터리로 전달합니다.

차량용 충전기. 저자: Toyota Motor Europe (CC BY-ND 2.0 라이선스)

차량이 직류 전류로 충전되는 경우, 온보드 충전기는 우회되고 전류는 BMS를 통해 배터리로 직접 전달됩니다. 따라서 직류 충전 시에는 온보드 충전기를 사용하지 않지만, 이러한 충전 방식은 BMS에 대한 요구 사항이 더 높습니다.

자동차 충전기의 역할은 무엇인가요?

게다가 내장된 충전기를 사용하면 배터리를 충전하는 데 필요한 전류와 전압(전압 또는 전류 제어 모드)을 제어할 수 있어 배터리 수명을 연장할 수 있습니다.

충전기는 정전류 충전 모드 또는 정전압 충전 모드를 제공하며, 두 모드 모두 작동이 간편합니다. 각 모드는 장단점을 가지고 있습니다. 정전류 충전의 경우 충전 효율과 속도는 높지만, 후반부에 배터리 과충전 위험이 있어 배터리 수명이 단축될 수 있습니다. 정전압 충전의 경우, 초기에 배터리에 과전류가 흘러 배터리가 과열되어 배터리 수명이 단축될 위험이 있습니다.

따라서 충전기는 초기에는 일정한 전류로 충전하여 속도와 효율을 유지하며, 배터리 양단 전압이 일정 진폭에 도달하면 정전압 충전으로 전환합니다. 이 시스템을 충전 전략이라고 하며, 온보드 충전기의 가장 중요한 기능입니다.

첫 번째 단계는 PFC(역률 제어 또는 역률 보정) 단계로, 교류(AC)를 직류로 변환합니다. 충전기의 이 부분은 교류 전류의 1상, 2상 또는 3상 모두를 사용할 수 있는지 여부를 결정합니다. 700V 출력 전압은 두 번째 단계로 전달됩니다.

두 번째 단계는 LLC 컨버터라고 합니다. 입력 전압은 위에서 언급한 700V이고, 출력 전압은 배터리가 특정 충전 지점에서 필요로 하는 전압입니다.

내장 충전기에는 어떤 유형이 있나요?

온보드 충전기는 사용 가능한 위상 수(1상, 2상 또는 3상)와 출력 전력에 따라 구분할 수 있습니다. 온보드 충전기의 출력 전력은 일반적으로 3.7kW에서 22kW까지입니다. 이 두 가지 특성이 충전기의 가격을 결정하고, 궁극적으로는 전기차 전체의 가격을 좌우합니다.

표준 AVID 충전기는 단상만 사용할 경우 7.3kW, 3상 사용 시 22kW의 출력을 제공합니다. 충전기는 단상 또는 3상만 사용 가능한지 감지할 수 있습니다. 홈 AC 스테이션 출력 전력이 22kW인 경우, 충전 시간은 배터리 용량에 따라서만 달라집니다.

이 온보드 충전기가 수용할 수 있는 전압은 단상 연결 시 110~260V AC(3상 연결 시 360~440V)입니다. 배터리로 가는 출력 전압은 450~850V입니다.

온보드 충전기의 AC 측면을 평가하세요

KIKUSUI 보드의 충전기 AC 측 검토 PCR-WEA/WEA2 시리즈 고전력 스마트 AC 및 DC 전원 공급 장치를 사용하여 온보드 충전기의 AC 측을 평가할 수 있습니다. 온보드 충전기에는 단상 100V, 단상 3선식 200V, 3상 200V 등 여러 AC 사양과 7kVA, 11kVA, 22kVA 용량이 있지만, PCR-WEA/WEA2 시리즈는 단일 장치로 이 모든 사양을 처리할 수 있습니다.

PCR-WEA/WEA2 시리즈 기존 모델의 약 6분의 1에 불과한 매우 컴팩트한 크기로, 단일 유닛으로 최대 36kVA의 전력을 공급할 수 있으며, 주파수는 최대 5kHz까지 가변할 수 있어 전 세계 여러 국가의 전력 공급 조건을 재현할 수 있습니다. 또한 서지 전류에 대한 내성이 뛰어나 정격 전류의 최대 4배에 달하는 피크 전류와 최대 500ms(정격 전류의 1.4배)의 서지 전류를 공급할 수 있습니다.

● 다양한 출력: 단일 장치로 100V/200V 단상 전압, 3선식 단상 전압, 200V 3상 전압을 출력할 수 있습니다.
● 초소형 : 단일 유닛으로 최대 36kVA 출력
● 높은 돌입전류 저항성 : 피크전류 최대 4배, 돌입전류 최대 1.4배(500ms)
● 시퀀스 기능: 전원 전압 발진, 출력 시작 위상 설정, 고조파 합성 등을 할 수 있습니다.
● 일본 국내 모든 제조업체와 검증된 실적
● 전 세계 여러 국가의 전력 공급 상황을 재현하거나 시뮬레이션할 수 있습니다.

미래에 대한 전망

전기차의 충전 속도는 항상 가장 약한 링크의 전력에 따라 결정되기 때문에, 점점 더 강력한 온보드 충전기를 사용하는 추세입니다. 현재 연구는 주로 충전기의 크기와 무게를 줄이는 데 중점을 두고 있으며, 높은 에너지 밀도, 높은 충전 효율, 그리고 우수한 방열 성능에 초점을 맞추고 있습니다.

충전기의 첫 번째 단계(PFC 단계)에 대한 연구는 순조롭게 진행되어 현재 98%의 효율을 달성했습니다. 따라서 전체 효율은 두 번째 단계의 DC-DC 컨버터 설계 및 성능에 크게 좌우됩니다.

또한, 전기 자동차에는 교류 전류를 직류 전류로 변환할 수 있는 자체 변전 시스템이 장착되어 있습니다. 이 변전 시스템의 기능과 미래에 대해서는 다음 글에서 자세히 살펴보겠습니다.

세미키 배터리 테스트 시스템 솔루션, 프로그래밍 가능 DC 전원 공급 장치 등을 제공하는 시장 선두주자로서… Semiki 제품은 유명 전기 자동차 제조업체의 다양한 요구 사항을 충족하도록 선택되었습니다.

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