1. DC 충전 파일 소개
최근 몇 년 동안 전기 자동차(EV)의 급속한 성장은 더욱 효율적이고 지능적인 충전 솔루션에 대한 수요를 촉진했습니다. 빠른 충전 성능으로 유명한 DC 충전 시스템은 이러한 변화의 선두에 있습니다. 기술의 발전으로 효율적인 DC 충전기는 이제 충전 시간을 최적화하고, 에너지 활용도를 높이며, 스마트 그리드와의 원활한 통합을 제공하도록 설계되었습니다.
시장 규모가 지속적으로 증가함에 따라, 양방향 OBC(On-Board Charger) 도입은 고속 충전을 가능하게 하여 주행 거리 및 충전 불안에 대한 소비자의 우려를 해소할 뿐만 아니라, 전기차가 분산형 에너지 저장 장치(DESS)로 기능할 수 있도록 지원합니다. 이러한 차량은 전력망으로 전력을 공급하여 피크 저감(Peak Shaving) 및 밸리 충전(Valley Filling)에 기여할 수 있습니다. DC 고속 충전기(DCFC)를 통한 전기차의 효율적인 충전은 재생 에너지 전환을 촉진하는 주요 추세입니다. 초고속 충전소는 보조 전원 공급 장치, 센서, 전력 관리, 통신 장치 등 다양한 부품을 통합합니다. 동시에, 다양한 전기차의 진화하는 충전 요구를 충족하기 위해서는 유연한 제조 방식이 필요하며, 이는 DCFC 및 초고속 충전소 설계의 복잡성을 가중시킵니다.
AC 충전과 DC 충전의 차이점은 다음과 같습니다. AC 충전(그림 2 왼쪽)의 경우, OBC를 표준 AC 콘센트에 연결하면 OBC가 AC를 적절한 DC로 변환하여 배터리를 충전합니다. DC 충전(그림 2 오른쪽)의 경우, 충전 포스트가 배터리를 직접 충전합니다.
2. DC 충전 파일 시스템 구성
(1) 완전한 기계 구성 요소
(2) 시스템 구성 요소
(3) 기능 블록도
(4) 충전 파일 서브시스템
레벨 3(L3) DC 고속 충전기는 EV의 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 배터리를 직접 충전함으로써 전기 자동차의 온보드 충전기(OBC)를 우회합니다. 이 우회로 인해 충전 속도가 크게 향상되고 충전기 출력 전력은 50kW에서 350kW까지 다양합니다. 출력 전압은 일반적으로 400V에서 800V 사이이며, 최신 EV는 800V 배터리 시스템을 사용하는 추세입니다. L3 DC 고속 충전기는 3상 AC 입력 전압을 DC로 변환하므로 절연된 DC-DC 컨버터가 포함된 AC-DC 역률 보정(PFC) 프런트 엔드를 사용합니다. 이 PFC 출력은 차량의 배터리에 연결됩니다. 더 높은 전력 출력을 달성하기 위해 여러 개의 전원 모듈을 병렬로 연결하는 경우가 많습니다. L3 DC 고속 충전기의 주요 이점은 전기 자동차의 충전 시간을 상당히 단축하는 것입니다.
충전 파일 코어는 기본적인 AC-DC 컨버터입니다. PFC 단, DC 버스, 그리고 DC-DC 모듈로 구성됩니다.
PFC 단계 블록 다이어그램
DC-DC 모듈 기능 블록 다이어그램
3. 충전 파일 시나리오 계획
(1) 광저장 충전 시스템
전기차의 충전 용량이 증가함에 따라 충전소의 배전 용량이 수요를 충족하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 이 문제를 해결하기 위해 DC 버스를 활용한 저장 기반 충전 시스템이 등장했습니다. 이 시스템은 리튬 배터리를 에너지 저장 장치로 사용하고, 로컬 및 원격 EMS(에너지 관리 시스템)를 활용하여 전력망, 저장 배터리, 그리고 전기차 간의 전력 공급과 수요를 균형 있게 조절하고 최적화합니다. 또한, 이 시스템은 태양광(PV) 시스템과 쉽게 통합되어 피크 및 오프피크 시간대의 전기 요금 책정 및 전력망 용량 확장에 상당한 이점을 제공하여 전반적인 에너지 효율을 향상시킵니다.
(2) V2G 충전 시스템
차량-전력망 연결(V2G) 기술은 전기차 배터리를 활용하여 에너지를 저장하고, 차량과 전력망 간의 상호 작용을 통해 전력망을 지원합니다. 이는 대규모 재생 에너지원 통합 및 광범위한 전기차 충전으로 인한 부담을 줄여 궁극적으로 전력망 안정성을 향상시킵니다. 또한, 주택가나 오피스 단지와 같은 지역에서는 수많은 전기차가 피크 및 비피크 시간대 요금을 활용하고, 동적 부하 증가를 관리하며, 전력망 수요에 대응하고, 중앙 집중식 EMS(에너지 관리 시스템) 제어를 통해 예비 전력을 공급할 수 있습니다. 가정에서는 차량-가정 연결(V2H) 기술을 통해 전기차 배터리를 가정용 에너지 저장 솔루션으로 활용할 수 있습니다.
(3) 주문형 충전 시스템
순차적 충전 시스템은 주로 고출력 고속 충전소를 활용하며, 대중교통, 택시, 물류 차량 등 집중적인 충전 수요에 적합합니다. 차량 종류에 따라 충전 일정을 맞춤 설정할 수 있으며, 전기 요금이 낮은 시간대에 충전하여 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 지능형 관리 시스템을 구축하여 중앙 집중식 차량 관리를 간소화할 수 있습니다.
4. 향후 발전 추세
(1) 단일 중앙 충전소에서 중앙 집중형 + 분산형 충전소로 보완되는 다양한 시나리오의 조정된 개발
목적지 기반 분산형 충전소는 향상된 충전 네트워크에 귀중한 역할을 할 것입니다. 사용자가 직접 충전기를 찾는 중앙 집중형 충전소와 달리, 이러한 충전소는 사람들이 이미 방문하는 장소에 통합될 것입니다. 사용자는 고속 충전이 필요하지 않은 장시간(일반적으로 1시간 이상) 주차 중에도 차량을 충전할 수 있습니다. 일반적으로 20~30kW 수준의 이러한 충전소의 충전 전력은 승용차에 충분하여 기본적인 필요를 충족하는 적정 수준의 전력을 제공합니다.
(2) 20kW 대형시장에서 20/30/40/60kW 다변화 구성 시장으로 발전
고전압 전기차로의 전환에 따라, 향후 고전압 모델의 광범위한 사용을 수용하기 위해 충전소의 최대 충전 전압을 1000V로 높여야 할 필요성이 절실히 대두되고 있습니다. 이러한 조치는 충전소에 필요한 인프라 개선을 지원합니다. 1000V 출력 전압 표준은 충전 모듈 업계에서 널리 채택되고 있으며, 주요 제조업체들은 이러한 수요를 충족하기 위해 1000V 고전압 충전 모듈을 점진적으로 출시하고 있습니다.
링크파워는 8년 이상 AC/DC 전기차 충전 파일 관련 소프트웨어, 하드웨어, 외관을 포함한 R&D에 전념해 왔습니다. ETL/FCC/CE/UKCA/CB/TR25/RCM 인증을 획득했습니다. OCPP1.6 소프트웨어를 사용하여 100개 이상의 OCPP 플랫폼 공급업체와 테스트를 완료했습니다. OCPP1.6J를 OCPP2.0.1로 업그레이드했으며, 상용 EVSE 솔루션에는 V2G 양방향 충전 구현을 위한 IEC/ISO15118 모듈이 탑재되었습니다.
앞으로는 전기차 충전소, 태양광 발전, 리튬 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 등 첨단 제품을 개발해 전 세계 고객에게 보다 높은 수준의 통합 솔루션을 제공할 것입니다.
게시 시간: 2024년 10월 17일