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교류 충전장치 기술
최용성  |  najunewsn@hanmail.net
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승인 2015.02.23  
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전기자동차 접촉식 충전장치는 크게 교류 충전장치와 직류 충전장치로 나뉜다. 비접촉식
   
최용성 교수
동신대 전기공학과
충전장치는 전자기적 특성을 이용한 충전장치로 아직 국내에 보급되어 있지 않다.

교류 충전장치는 충전시간이 오래 걸리므로 완속충전기 (AC charger) 또는 완속충전스탠드라고 한다. 급속충전장치는 급속충전기(DC charger)라고도 한다.

교류 충전장치는 전력계통으로부터 교류 전원을 전기차의 On-board charger에 공급하고 On-board charger가 직류로 전력변화하여 배터리를 충전한다. 또한 사용자 안전을 위한 보호기능을 갖추고 있고 전기차 충전을 위한 인터페이스 기능을 갖는다.

또한 충전운영시스템과 연계하여 충전정보, 과금 및 정산 기능을 제공한다. 3상교류 입력을 필요로 하는 대용량 교류 충전장치는 주로 유럽에서 전기차와 함께 개발중이다.

교류 충전장치 시스템은 크게 전기차와 인터페이스를 제어하는 충전기 제어부, 사용자 인식, 사용자 인터페이스, 충전요금 결제, 충전운영시스템과 연계를 위한 HMI (Human machine interface) 제어부, 전력량 계량을 위한 전력량계, RFID 패드, LCD 화면, 모뎀, 누전차단기와 같은 보호장치 등으로 이루어져 있다.
사용자의 안전과 장비의 보호를 위해 교류 충전기의 이상 상태를 실시간으로 감지하여 충전을 중단시키는 보호기능들이 있다.

먼저, 커넥터가 차량에 연결되어 있지 않은 상태에서 충전기가 전력을 공급할 경우 감전 사고의 위험이 존재하므로 안전을 위해 근접 기능(Proximity function)이 있다. 자동차에 커넥터가 존재하는지를 나타내는 커플러의 전기적 또는 기계적 수단을 근접기능이라고 하며 차량과 충전 스탠드가 연결되어 있는지를 확인하는 기능이다.

그리고, 계통 선로 전압이 규정값을 초과하거나(과전압), 미달(저전압)일 경우 접점을 개방하여 충전을 중지시킨다.

또한, 충전 커플러를 통해서 흐르는 전류가 규정된 정격범위를 초과할 경우 접점을 개방하여 충전을 중지시킨다. 또한 충전 커플러를 통해 흐르는 전류가 규정된 하한치를 나타낼 경우 접점을 개방하여 충전을 중지시킨다.

한편, 커넥터의 출력단자가 단락되었을 때 장비 및 차량에 탑재된 배터리를 보호한다. 또한 정상적인 사용조건에서 전류를 투입, 운반, 차단하고 규정 조건하에서 잔류 전류가 일정한 값에 도달하면 개방하여 충전을 중지시킨다.

교류 충전장치의 충전시간을 단축시키기 위해 전기차의 On-board charger의 정격용량을 3.3kW에서 7kW로 증가되어 충전기의 용량도 그 이상의 충전이 가능하도록 되어 있다.
최근에는 기본적인 충전인터페이스와 안정성 이외에 충전 인프라 네트워크 연결 및 사용자 편의성을 위하여 모바일 통신업체와 연계하여 실시간 충전정보의 교환이 이루어지도록 기술개발이 이루어지고 있다.

다음에는 직류 충전장치 기술에 대하여 기고하겠다.
 

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