- 전기차 vs 내연기관 경제성 -
1. 연비(liter vs kWh): 가솔린의 50%, 디젤의 35%
2. 연간 연료비: 가솔린의 28%, 디젤의 44%
- 전기차 종류 -
1. 플러그인 하이브리드 자동차 (PHEV)
1) 고압 배터리에 충전된 전기에너지로 시속 100km 내외 주행
2) 가정용 또는 외부 고전압 전원으로 배터리 충전 사용 가능
2. 하이브리드 자동차 (HEV)
1) 내연 기관의 여유 구동력을 이용하여 배터리 충전
2) 내연기관과 전기 모터를 최적의 조합으로 제어하여 자동차 운행
3) 고연비, 고효율의 유해가스 배출을 감소시킬수 있는 친환경 자동차
3. 전기 자동차 (EV)
1) 자동차의 구동에너지를 배터리의 전기에너지로 부터 얻음.
2) 외부 전원으로 고전압 배터리 충전하여 전기에너지로 모터 구동
3) 자동차의 제동 토크를 이용하여 회생제동가능
4) 유해 배출가스아 환경오염이 없는 친환경자동차
4. 수소 연료 전지 자동차 (FCEV)
수소와 산소의 화학반응을 이용 전기에너지를 저장하여 전원 사용
고전압 배터리팩 어셈블리
팩 〉 모듈 〉 셀
예1)3.75V (셀 당 기전력) X 16ea cells X 4 modules = 240V
예2) 3.75V(셀당 기전력) X 12ea cells X 8 modules = 360V
- 고전압 배터리 폐기/방전 절차 -
1. 이상 징후
①화재 흔적, ②연기 발생, ③비정상적 지속적 온도 상승, ④비정상적으로 높은 전압(일반형: 411V, 도심형: 378V 이상), ⑤전해액 누설이 의심되는 냄세(화학약품, 아크릴 냄새와 유사)
2. 염수 침전 방전 방법
① 2% 농도 소금물 제조 ②고전압 배터리를 소금물에 담근다 ③ 3일 방치 후 건조 ④ 방전 후 팩 전압 ( 일반형 98 V, 도심형 90 V) ⑤ 필요시 차량 전체 침수시킴 ⑥ 침수 불가시 물 유입 방지 방수포 씌워 보관
- 고전압 배터리 시스템 -
EPCU :VCU, MCU와 통신 전기에너지를 파워트레인에 공급 및 저장
① 인버터를 통해 모터에 전기 에너지 공급
② 회생 제동시 기계 에너지를 인버터를 통해 전기에너지로 변환 저장
③ BMS는 배터리 SOC 및 최대 충전과 방전이 가능한 출력을 계산하여 CAN 통신으로 VCU에 송신하며
④ VCU는 배터리 SOC와 가용출력에 전력을 분산하며 MCU에 신호를 송신.
⑤MCU는 모터 동력을 분배한다.
- 급속 충전 -
① 충전 전원 : 500V, 200A
② 충전 방식 : 직류 (DC)
③ 충전 시간 : 100 kW-약 75분, 50 kW-약 55분
④ 충전량 : 고전압 배터리 용량(SOC)의 80%
⑤충전 흐름도 : 급속 충전 스텐드→급속충전포틍→고전압 조인트 박승→급속 충전 릴레이(QRA)→PRA→고전압 배터리 팩 어쎔블리
⑥ 1차 충전 - SOC의 84%, 2차 충전 SOC의 94% 까지 충전 가능.
- 완속 충전 -
1. 충전 전원 : 220V, 35A
2. 충전 방식 : 교류 (AC)
3. 충전 시간 : 기본형-약 9시간 35분, 도심형 6시간 20분
4.충전 흐름도 : 완속 충전 스텐드→SOC→고전압 배터리 시스템
5. 충전량 : 고전압 배터리 용량의 95%
- 구동 모터 제어 -
① VCU : 배터리 가용 파워, 모터 가용 파워, 운전자 요구를 고려한 모터 토크 지령 계산
② BMS : VCU의 모터 토크 계산을 위한 배터리 가용 파워, SOC 정보 제공
③ MCU : VCU의 모터 토크 계산을 위한 모터 가용 토크 제공, VCU로 부터 수신한 모터 토크 지령을 구현하기 위한 Inverter PWM 신호 생성
- 고전압 정션박스 (EPCU) -
전력 제어장치 (EPCU)는 150kW급 전력 변환 장치 시스템으로 인버터, 저전압 직류 변환장치(LDC), 차량 제어 유닛(VCU)이 통합되어 있다.
① 전력 제어 장치 (EPCU)
[인버터 + 저전압 직류 변환 장치(LDC) + 차량 제어 유닛(VCU)]
② 차량 탑제형 충전기 (OBC)
③ 고전압 정션 박스
- BMS 기능 -
① BMS는 컨트롤 모듈인 BMS ECU, 파워 릴레이 어셈블리(PRA; Power Relay, Assembly)로 구성되어 있으며,
②고전압 배터리의 (SOC), 출력, 고장 진단, 배터리 셀 밸런싱, 시스템 냉각, 전원공급 및 차단을 제어한다.
③ PRA는 메인릴레이, 프리 차지 릴레이, 프리 차지 릴레이, 배터리 전류 센서, 고전압 배터리 히터 릴레이로 구성되어 있으며, 부스바를 통해서 배터리팩과 연결되어있다.
④ 주요 기능은 셀전압, 온도, 전류, 저항값을 측정하고, BMS제어를 통해 데이터 값을 VCU에 전달하거나 구동부를 제어한다.
- 인버터기능(MCU) -
① 고전압 배터리의 DC파워를 차량 구동 모터에 공급하는 AC파워로 변환하는 시스템
② 고전압 배터리로 부터 받은 직류(DC) 전원(+/-)을 3상 교류(AC) 전원(U,V,W)으로 변환시킨 후 제어보드에서 입력 받은 신호로 3상 AC 전원을 제어함으로써 구동모터를 구동시킨다.
- 차량 제어 유닛 (VCU) 기능-
① 구동 모터 제어
② 회생 제동 제어
③ 공조 부하 제어
④ 전장 부하 전원 공급 제어
⑤ Cluster 표시
⑥ DTE (Distance to Empty)주행 가능 거리 표시
⑦ 예약 / 원격 충전 / 공조
⑧ 아날로그/디지탈 신호 처리 및 진단
- 차량 탑제형 완속충전기 (OBC) -
① 제어기능(입력 전류 Power Factor제어)
예약/충전 공조시 타시스템 제어기와 협조 제어
DC Link 전압 제어
② 보호기능 (최대 출력 제한, 고장 검출)
OBC 최대 용량 초과시 출력 제한
OBC 제한 온도 초과시 출력 제한
OBC 내부 고장 검출
③ 협조 제어 (차량 운전 협조 제어)
BMS와 충전 시작/종료 시퀀스
예약 충전시 충전 진행 Enable
