이 범용 충전기는 EV 환경을 단순화할 수 있습니다.

Aug 08, 2023

이 기사는 IEEE Xplore와 파트너십을 맺은 독점적인 IEEE Journal Watch 시리즈의 일부입니다.

전기 자동차용 배터리 기술은 빠르게 발전하고 있으며 이는 전기 자동차 개선과 기후 변화 해결 모두에 좋은 소식입니다. 그러나 기술의 지속적인 발전으로 인해 향후 개발은 말할 것도 없고 현재 사용 가능한 모든 배터리를 지원할 수 있는 인프라를 구축하는 것이 어려워졌습니다.

최근 연구자들은 광범위한 전압 범위(120~900V 사이)에서 현재 및 미래 세대의 EV용 배터리 팩을 지원할 수 있는 새로운 배터리 충전기를 개발했습니다. 새로운 기술은 IEEE Transactions on Power Electronics 9월호에 발표된 연구에 설명되어 있습니다.

Nissan Leaf S, Tesla Model X, Mercedes-Benz EQA 등 오늘날의 EV는 배터리 팩 전압이 250~450V입니다. 그러나 Rapide E, Lucid Air, Porsche Taycan과 같은 차세대 EV는 현대 아이오닉과 기아 EV6에는 600~800V 전압 범위의 배터리 팩이 탑재될 예정이다.

이러한 차세대 배터리는 충전 시간을 단축하고 무게도 가벼워집니다. 이는 EV가 완전 충전 시 더 빨리 주행하고 더 멀리 이동할 수 있음을 의미합니다. "그러나 이러한 고전압 배터리를 기존 충전기로 충전하면 정격 전압의 두 배로 작동하기 때문에 효율성이 저하됩니다."라고 인도 첸나이에 있는 인도 마드라스 기술 연구소(Indian Institute of Technology Madras)의 조교수이자 IEEE 4학년인 Deepak Ronanki는 말합니다. 연구에 참여한 회원입니다.

Ronanki와 박사 연구 학자 Harish Karneddi는 120~900V 사이의 전압을 지원할 수 있는 범용 충전기를 만들었습니다. 이는 아직까지 다른 방법으로는 달성할 수 없었다고 합니다.

Ronanki와 Karneddi의 배터리 충전기는 실제로 프런트 엔드 부스트-벅 역률 보정(PFC) 회로와 재구성 가능한 DC-DC 변환기를 갖춘 2단계 충전기입니다. "부스트-벅"이라는 용어에서 알 수 있듯이 배터리 충전기는 배터리 전압이 입력 전압보다 높을 때 전압을 높이고, 반대로 배터리 전압이 입력 전압보다 낮을 때 전압을 강압할 수 있습니다.

일련의 시뮬레이션과 실험을 통해 Ronanki와 Karneddi는 새로운 충전기가 120~900V 사이의 모든 전압에서 배터리를 안전하게 충전할 수 있음을 입증했습니다. 충전기는 48~900V 범위의 낮은 전압 작동 지점에서 약간의 효율성 저하를 보였지만 120V—테스트된 모든 전압에서 여전히 기존 충전기의 효율성보다 성능이 뛰어납니다. 충전기의 효율은 지속적으로 94% 이상이었습니다.

Ronanki는 이 범용 충전기를 사용하면 다양한 배터리 팩 전압, 다양한 차량 유형 및 구성에 대한 전용 충전기의 필요성을 없앨 수 있다고 지적합니다. “또한 충전기는 차량 고장이나 배터리 팩의 과방전이 발생할 경우 본질적으로 비상 키트와 같은 휴대용 장치로 사용할 수 있습니다.”라고 그는 덧붙입니다.

연구진은 이 기술을 충전기 생산 비용을 줄이기 위한 온보드 충전 장치뿐만 아니라 모든 EV를 충전할 수 있는 하나의 충전 장치를 제공하는 오프보드 충전기 장치로 상용화할 계획이다. 특허를 출원했으며 업계 파트너와 협력해 충전기 상용화를 진행 중이다.

연구원들은 또한 다른 유형의 차량에도 충전기를 적용하는 방법을 모색하고 있습니다. Ronanki는 "우리는 현재 이 전압 작동 영역에서 동일한 충전기를 전기 자전거, 전기 자전거 및 소형 자동차에 사용할 수 있도록 충전기 효율성을 개선하기 위해 노력하고 있습니다."라고 말합니다.