- 전기 자동차 공급 장비 (EVSE)
- 온보드 충전기 및 충전 스테이션
- EVSE (EV 충전소) 유형
- EV 충전 커넥터의 유형
- EVSE AC 충전 스테이션-레벨 1 및 레벨 2 충전기
세계가 전기차 혁명을 일으키기 위해 준비하고 있지만 적응 속도가 느린 것은 여전히 사실입니다. 전기 자동차 (EV)는 더 친환경적이고 부드럽고 저렴한 운송 수단 임에도 불구하고 아직 실용적이지 않은 것 같습니다. 그 이유는 비용과 생태계라는 두 단어입니다. 현재 EV는 가솔린 자동차와 상당히 비슷한 가격으로 가격이 책정되어 구매자에게 덜 중요한 선택이며, 배터리 기술 및 정부 계획의 발전으로 향후 EV 비용이 낮아질 것으로 예상됩니다.
두 번째 부분은 구매자가 많은 번거 로움없이 전기 자동차를 사용할 수있는 적절한 생태계가 없다는 것입니다. "Ecosystem"이란 배터리 부족시 EV를 충전하는 충전소를 말합니다. 마을에 주유소가없고 충전 할 수있는 유일한 장소가 집뿐 일 때 가솔린 차량을 사용한다고 상상해보십시오. 또한 일반 EV를 충전하려면 최소 6-8 시간이 필요합니다. Tesla, EVgo, 충전 지점 등과 같은 많은 회사는 이미 전국에 충전소를 설치하여이 문제를 인식했습니다. 2035 년까지 휘발유 엔진을 포기하겠다고 약속 한 네덜란드와 같은 국가들과 함께 미래의 도로는 내연 기관보다 전기 자동차로 대체 될 것이며 전기차 충전소가 우리 주변에 많이 나타날 것입니다.
그러나 EV 충전소는 어떻게 작동 합니까? 단일 충전소로 모든 유형의 전기 자동차를 충전 할 수 있습니까? 전기 자동차 충전기의 유형은 무엇입니까 ? EV 충전기에는 어떤 프로토콜이 적용 되나요? 이 기사에서는 이러한 모든 질문에 대한 답을 논의하고 전기 자동차 충전소와 그 뒤에있는 하위 시스템을 구성하는 요소를 이해합니다. 계속 진행하기 전에 전기 자동차에 사용되는 배터리와 전기 자동차 내부에서 배터리 관리 시스템이 작동하는 방식에 대해 읽어야합니다.
전기 자동차 공급 장비 (EVSE)
전기 자동차 충전소를 구성하는 장비를 총칭하여 전기 자동차 공급 장비 (EVSE)라고합니다. 이 용어는 더 인기가 있으며 충전소를 의미합니다. 어떤 사람들은 전기 충전소를 의미하는 ECS라고도합니다.
EVSE는 전력 공급을 위해 그리드를 사용하여 배터리 팩을 충전하도록 설계 및 제작되었습니다. 이러한 배터리 팩은 EV (전기 자동차) 또는 PEV (플러그인 전기 자동차)에있을 수 있습니다. 이 EVSE의 전원, 커넥터 및 프로토콜은이 기사에서 논의 할 IT 설계에 따라 달라집니다.
온보드 충전기 및 충전 스테이션
충전소에 들어가기 전에 EV 내부에 무엇이 있고 충전기가 어느 부분에 연결되는지 이해하는 것이 중요합니다. 오늘날 대부분의 EV는 온보드 충전기 (OBC)와 함께 제공되며 제조업체는 차량과 함께 충전기도 제공합니다. 이 충전기는 온보드 충전기와 함께 고객이 집에 도착하자마자 집 전원 콘센트에서 EV를 충전하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 충전기는 매우 기본적이며 고급 기능이 제공되지 않으므로 일반적으로 일반적인 EV를 충전하는 데 약 8 시간이 걸립니다.
EVSE (EV 충전소) 유형
충전 스테이션은 크게 AC 충전 스테이션과 DC 충전 스테이션의 두 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다.
역 충전 AC 이름에서 알 수 있듯이 AC 전원의 형태를 한 후 차량을 충전 온보드 충전기를 사용하여 DC로 변환하는 EV에 그리드를 제공합니다. 이 충전기는 주거 및 상업 장소에서 사용되는 레벨 1 및 레벨 2 충전기 라고도합니다. AC 충전 스테이션의 장점은 온보드 충전기가 EV에 필요한 전압과 전류를 조절하므로 충전 스테이션이 EV와 통신 할 필요가 없다는 것입니다. 단점충전 시간을 늘리는 낮은 출력 전력입니다. 일반적인 AC 충전 시스템은 아래 그림에 나와 있습니다. 그리드의 AC가 EVSE를 통해 OBC에 직접 공급되는 것을 볼 수 있듯이 OBC는이를 DC로 변환하고 BMS를 통해 배터리를 충전합니다. 파일럿 와이어는 EV에 연결된 충전기 유형을 감지하고 OBC에 필요한 입력 전류를 설정하는 데 사용됩니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명하겠습니다.
역 충전 DC는 AC 전원 양식을가함으로써-통과 온보드 충전기 (OBS)를 직접 배터리 팩을 충전 그리드 및 DC 전압 및 용도 변환을 가져옵니다. 이 충전기는 일반적으로 최대 600V의 고전압 및 최대 400A의 전류를 출력하므로 AC 충전기에서 8 ~ 16 시간 동안 EV를 충전하는 데 비해 30 분 이내에 충전 할 수 있습니다. 이들은 또한라고 레벨 3 충전기 및 일반적으로 DC 고속 충전기 (DCFC) 또는 슈퍼 충전기라고도합니다. 이 유형의 충전기의 장점은 빠른 충전 시간이며 단점은 복잡한 엔지니어링입니다.효율적이고 안전하게 충전하기 위해 EV와 통신해야하는 곳입니다. EVSE가 OBS를 우회하여 배터리 팩에 직접 DC를 제공하는 것을 볼 수 있듯이 일반적인 DC 충전 시스템이 아래에 나와 있습니다. EVSE는 고전류를 제공하기 위해 스택으로 배열되며 단일 스택은 전원 스위치 제한으로 인해 고전류를 제공 할 수 없습니다.
일반적으로 레벨 1 충전기는 가정용으로 사용 되며, 제조업체에서 제공하는 충전기는 일반 가정용 전원 콘센트를 통해 EV를 충전하는 데 사용할 수있는 EV와 함께 제공됩니다. 따라서 단상 AC 전원에서 작동 하며 12A에서 16A 사이의 어디에서나 출력 할 수 있으며 24kWH의 EV를 충전하는 데 약 17 시간이 걸립니다. 레벨 1 충전기는 충전 스테이션에별로 역할을한다.
레벨 2 충전기 레벨 1 충전기에 대한 업데이트로 제공되며 이 중 하나를 집에 설치할 수 있습니다, 특별 요청에 집을 제공 분할 상 전원 공급 장치가 공공 / 상업 충전 스테이션에서 사용할 수 있습니다 뿐만 아니라. 이 충전기는 높은 입력 전압으로 인해 최대 80A의 출력 전류를 제공 할 수 있으며 8 시간 내에 EV를 충전 할 수 있습니다. 레벨 3 충전기 나 슈퍼 충전기는 단독 공공 충전 스테이션에 대한 의미한다. 그들은 그리드에서 다상 AC 입력을 필요로하며 가정의 일반 에어컨 장치보다 거의 10 배 많은 240kW를 소비합니다. 따라서 이러한 충전기를 작동하려면 그리드의 특별 허가가 필요합니다.
레벨 2와 레벨 3 충전기는 레벨 1 충전기보다 더 효율적으로 간주됩니다 는 AC / DC 및 DC 이후 / DC 변환은 EVSE 자체에서 발생한다. 레벨 2 및 레벨 3 충전기의 거대한 크기와 복잡성으로 인해 무게를 증가시키고 EV의 효율성을 떨어 뜨리기 때문에 EV 내부에 내장 할 수 없습니다.
충전소 유형 |
충전기 레벨 |
AC 공급 전압 및 전류 |
충전기 전력 |
24kWH 배터리 팩 충전 시간 |
AC 충전 스테이션 |
레벨 1-주거 |
단상 – 120 / 230V 및 ~ 12 ~ 16A |
~ 1.44kW ~ ~ 1.92kW |
~ 17 시간 |
AC 충전 스테이션 |
레벨 2-상업용 |
분할 위상 – 208 / 240V 및 ~ 15 ~ 80A |
~ 3.1kW ~ ~ 19.2kW |
~ 8 시간 |
DC 충전 스테이션 |
레벨 3 – 수퍼 차저 |
단상 – 300 / 600V 및 ~ 400A |
~ 120kW ~ ~ 240kW |
~ 30 분 |
EV 충전 커넥터의 유형
유럽인이 220V 50Hz에서 작동하고 미국인이 110V 60Hz에서 작동하는 것처럼 EV는 제조 된 국가에 따라 다른 유형의 충전 커넥터를 가지고 있습니다. 이것은 모든 EV에 대해 쉽게 보편적으로 만들 수 없기 때문에 ESVE 제조업체 사이에 혼란을 초래했습니다. AC 충전기 및 DC 충전기 용 커넥터의 주요 분류는 다음과 같습니다.
전기 자동차 용 AC 충전 소켓:
세 가지 가장 일반적인 유형의 AC 충전 소켓 중 JSAE1772 소켓 은 북미에서 널리 사용됩니다. 플러그 / 커넥터에 다중 연결이있는 것을 볼 수 있듯이 세 개의 넓은 핀은 위상, 중성 및 접지 용이고 두 개의 작은 핀은 충전기와 EV (파일럿 인터페이스) 간의 통신에 사용됩니다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명하겠습니다. Mennekes 또는 VDE-AR-E는 유럽에서 3 상 AC 충전 시스템에 사용되므로 최대 44kW의 고출력을 출력 할 수 있습니다. Le-Grand는 또한 이물질이 충전 소켓에 들어가는 것을 방지하기 위해 안전 셔터가있는 유사한 소켓입니다. 기술 표준에 따르면 HSAE 1772 및 VDE-AR-E 소켓 만 미래의 모든 AC 충전기에 사용하도록 제안됩니다.
전기 자동차 용 DC 충전 소켓:
DC 충전기 측에는 가장 인기있는 소켓 유형 인 CHAdeMO 충전기 소켓 이 있습니다. 그것은 일본에서 소개되었고 곧 프랑스와 한국에서 적용되었습니다. 오늘날 Nissan Leaf, Kia 등과 같은 대부분의 EV에는 이러한 유형의 소켓이 있습니다. 소켓에는 DC 전원 레일 용 2 개의 넓은 핀과 CAN 프로토콜 용 통신 핀이 있습니다. 아시다시피 레벨 3 DC 충전기는 온보드 충전기를 사용하지 않으므로 EV의 배터리 팩에 필요한 전압과 전류를 자체적으로 제공해야합니다. 이는 배터리 팩의 BMS와 CAN (Control Area Network) 프로토콜을 통해 통신 링크 (파일럿 링크)를 설정하여 수행됩니다. 그런 다음 BMS는 충전기에 충전 프로세스를 시작하도록 지시하고이를 모니터링 한 다음 충전기에 충전 중지를 요청합니다.
테슬라 자동차 충전기의 자신의 유형은 슈퍼 충전기라고해야 하고 위의 그림과 같이 따라서 커넥터의 자신의 유형이있다. 그러나 그들은 CHAdeMO 또는 CSS 충전기로 충전되도록 포트를 변환 할 수있는 어댑터를 판매합니다. CDD 충전기는 AC 및 DC 유형의 충전기를 모두 결합한 또 다른 인기있는 충전기 소켓입니다. 이미지에서 볼 수 있듯이 충전기는 DC와 AC를 모두 지원하기 위해 두 부분으로 나뉩니다. CAN 및 PLC (Power Line Communication)를 지원할 수 있으며 Audi, BMW, Ford, GM, Porsche 등과 같은 유럽 자동차에서 널리 사용됩니다. 최대 400kW DC 출력 및 43kW AC 출력을 지원할 수 있습니다.
EVSE AC 충전 스테이션-레벨 1 및 레벨 2 충전기
레벨 1 및 레벨 2 충전소는 전기 자동차의 온보드 충전기에 AC 전원을 공급하기 만하면 충전 프로세스를 처리합니다. 이것은 처음에 보일 수 있습니다. 그러나 그들은 파일럿 와이어를 통해 통신함으로써 EV 배터리 팩이 요구하는 그리드에서 적절한 양의 전력을 증명할 책임이 있습니다. TI 교육 문서에 나와있는 일반적인 AC 충전 스테이션에있는 하위 시스템은 다음과 같습니다.
레벨 1 충전기 (16a)의 최대 출력 전류가 그동안 때문에 가정용 전원 소켓의 한계를 레벨 2 충전기 80A 개까지 제공 할 수있는 삼상 전원에서 동작 할 때. 레벨 1 및 레벨 2 AC 충전기는 일반적으로 SAEJ1772 표준 플러그 커넥터를 사용합니다.
보시다시피 AC 전원 라인 (L1 및 L2)은 릴레이 를 통해 J1772 커넥터에 연결됩니다. 이 릴레이는 충전 프로세스를 시작하기 위해 닫히고 충전이 완료되면 열립니다. 파일럿 신호 통신은 배터리 상태를 감지하는 데 사용되며 호스트 처리 시스템은 온보드 충전기에 얼마나 많은 전력을 공급해야하는지 결정합니다. 우리는 논의 할 것이다