온보드차저(OBC; On Board Charger)는 전기자동차를 완속 충전하거나 휴대용 충전기로 가정용 플러그에 꽂아서 충전할 경우, 차량에 입력된 교류 전원(AC)을 직류 전원(DC)으로 변환하는 장치이다. 교류를 직류로 전환한다는 점에서 인버터(inverter)와 비슷해 보이지만, 온보드차저는 충전을 위한 장치이며 인버터는 차량 가속과 감속과 관련된 장치라는 점에서 그 역할이 다르다.
개요
온보드차저는 전기자동차를 완속 충전하거나 차량에 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 장치이다. 이러한 쓰임새로 세계 최대의 전기자동차 개발회사인 테슬라(Tesla)의 준대형 세단 형태의 전기자동차인 모델S와 준대형 스포츠 액티비티 쿠페(SAC) 전기자동차인 모델X에 탑재되어있다. 온보드차저는 월 커넥터 또는 이동식 커넥터를 충전 포트에 연결하면 교류 전류가 차량에 공급된다. 그리고 배터리는 에너지를 직류 전류로 저장한다. 차량에 내장되는 온보드 충전기는 교류 전력을 직류 에너지로 전환하여 배터리에 저장하는 구조를 갖고 있다. 테슬라는 월 커넥터를 가정용 고성능 충전 장치로 사용할 것을 권장한다. 월 커넥터의 경우 대부분의 전원에 맞춰 설정할 수 있는 특징을 갖고 있기 때문에 비교적 빠른 차량의 충전이 가능하다. 따라서 가정용으로 사용하기에 가장 편리하며 적합하다. 또 다른 온보드차저인 이동식 커넥터는 주행 시 보조 충전기로 차량의 트렁크에 보관할 것을 권장하고 있으며 이동식 커넥터 케이블은 220V 콘센트에 연결해서 보조 충전 수단으로 사용할 수 있다. [1]
역사
배경
발전
특징
온보드차저는 차량의 모터를 구동시켜주는 고전압 배터리로 충전할 수 있는 충전장치로 전기자동차에 반드시 필요한 장치이다. 전기차의 충전은 완속 충전과 급속 충전으로 나누어져 있다. 우선 완속 충전은 20V 교류 전원을 이용하여 온보드차저를 통해 DC로 변환하여 배터리를 충전하는 방식이다. 일반적으로 완충하는데 소요되는 시간이 4~5시간 정도이다. 그에 반해 급속 충전은 온보드자처를 거치지 않고 직류 고전압을 이용하여 바로 고전압 배터리를 충전하는 방식이다. 이는 일반적으로 완충하는데 소요되는 시간이 25분내외로 완속 충전에 비해 굉장히 빠른 편이다.
전기차에 탑재된 온보드차저는 완속 충전 시 외부 교류 전원을 승압하고 직류전원으로 변환하여 배터리를 충전시킨다.
구조
온보드차저는 크게 피에프씨(PFC), 풀 브리지 컨버터(Full bridge converter), 풀 브리지 렉티피어(Full bridge rectifier) 3가지의 부분으로 이루어져있다. 먼저 피에프씨는 220V AC가 브릿지 다이오드를 통해 전파 정류되며 정류된 전압은 부스트 컨버터 회로를 통해 역률을 높이고 전압을 승압시키는 역할을 한다. 또한 가정에서 사용하는 교류 전력을 직류 전력으로 바꾸는 과정에서 생기는 전력손실을 줄일 수 있다. 그리고 피에프씨는 패시브방식과 액티브방식 2가지가 있으며 액티브방식이 더 좋은 효율을 갖는다. 피에프씨를 사용할 때 기대할 수 있는 효과로는 전자파를 줄일 수 있고 불필요한 전력의 소비를 줄일 수 있으며 불필요한 전류가 열로 전환되어 생기는 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한 이때 낮아진 온도로 인해 팬의 속도가 줄어들어 소음 유발을 감소시킬 수 있다. 다음으로 풀 브리지 컨버터는 풀 브리지 회로를 통해 고주파의 AC로 변환시킨. 고주파의 교류 전압은 트랜스포머를 통해 높은 전압으로의 변압이 가능하며 변압기를 사용함으로써 220V AC와 고전압 배터리를 물리적으로 절연시킬 수 있다. 그 이유 때문에 풀 브리지 컨버터는 하프 브리지 컨버터 보다 큰 출력을 가진 시스템에 주로 사용된다. 마지막으로 풀 브리지 렉티피어는 고전압의 교류 시 풀브릿지 회로를 통해 정류되며 정류된 파형은 LC 필터 회로를 통해 DC 전압으로 변환되어 배터리에 충전된다.
각주
참고자료
같이 보기
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