초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 10kW급 DC출력을 갖는 전기자동차용 준급속 충전기개발을 목적으로 한다. 3.3kW On-board 충전기에 비해 3배 빠른 시간으로 100% 충전을 할 수 있으며, 대형마트 백화점 및 공공기관에 출입하는 차량의 특성상 배터리 SOC는 30%∼70%를 유지하고 있는 점을 감안하면 1시간 이내로 완충전을 할 수 있다. 또한 급속충전기에 배해 수전설비의 용량증대에 따른 부담이 적기 때문에 현 설비수준에서도 준급속충전기 보급의 확산이 용이하다. 또한 전 세계적으로 10kW급 DC 출력을 갖는 준

연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 10kW급 DC출력을 갖는 전기자동차용 준급속 충전기개발을 목적으로 한다. 3.3kW On-board 충전기에 비해 3배 빠른 시간으로 100% 충전을 할 수 있으며, 대형마트 백화점 및 공공기관에 출입하는 차량의 특성상 배터리 SOC는 30%∼70%를 유지하고 있는 점을 감안하면 1시간 이내로 완충전을 할 수 있다. 또한 급속충전기에 배해 수전설비의 용량증대에 따른 부담이 적기 때문에 현 설비수준에서도 준급속충전기 보급의 확산이 용이하다. 또한 전 세계적으로 10kW급 DC 출력을 갖는 준급속 충전기의 개발이 전무한 상황에서 한 발 앞서 기술적 우위를 점할 수 있다.
○ 3상 상용전원을 이용한 AC-DC 전력변환장치 단품 개발 및 제어
○ EV용 배터리 충방전을 위한 DC-DC 컨버터 개발
○ 10kW급 EV 준급속 충전장치 최적 설계 및 고 효율화
○ 배터리 시뮬레이터를 이용한 10kW급 EV 준급속 충전장치 성능 평가
연구결과
○ 이론 및 PSIM 시뮬레이션을 기반의 하드웨어 설계 및 제작
○ TM320F28335 DSP(Digital Signal Processor)를 이용한 시스템 제어
○ 이론 및 PSIM 시뮬레이션을 기반의 하드웨어 설계 및 제작
○ 배터리의 안정된 전류를 공급하기 위한 정전류-정전압 제어기법을 이론적 정립 및 구현
○ 통합 실험을 통해 전체적인 충전기의 동작 검증
○ Shepherd 모델링 기법을 이용한 리튬-배터리 프로파일 구현
○ 모의한 배터리 전압 프로파일이 실제 리튬 배터리(다우코캄 사의 F910-0005)와 일치율분석 및 평가
○ 배터리 시뮬레이터를 이용하여 제작된 준급속 충전장치 충·방전 시험을 통한 동작 검증
연구결과의 활용계획
연구 결과의 활용계획으로 본 연구 과제에서 개발된 10kW급 전기자동차용 준급속 충전장치를 이용하여 능동전력필터 기능을 갖는 전기자동차용 충전기를 개발할 계획이다. 기존의 다기능 충전기의 경우 충전과 필터의 기능을 동시에 수행하는 방식으로 제안되어 있으나 이는 두 기능의 성능을 저하시키는 단점을 가지고 있다. 따라서 충전 기능과 능동전력필터 기능의 적절한 분리 운영을 통해 배터리 충전을 위한 안정적 전류 공급과 효과적인 고조파 제거 능력의 개선이 필요하다.
○ 능동전력필터 기능을 적용한 AC-DC 전력변환장치 단품 개발 및 제어
○ 능동전력필터 기능을 갖는 10kW급 EV 준급속 충전장치 구현 및 성능 평가
○ 능동전력필터 기능을 갖는 10kW급 EV 준급속 충전장치 최적화 및 고 효율화

Abstract ▼

Purpose&contents
The project develops 10kW rapid-charger for electric vehicle with DC output. The rapid-charger can charge battery in EV to 100% three times faster than 3.3kW on-board charger. Considering that battery maintains 30%~70% SOC for EV entering large discount department stores or publi

Purpose&contents
The project develops 10kW rapid-charger for electric vehicle with DC output. The rapid-charger can charge battery in EV to 100% three times faster than 3.3kW on-board charger. Considering that battery maintains 30%~70% SOC for EV entering large discount department stores or public institutions, it is important to charge battery fully in 1 hour. In addition, compared to fast charger, the rapid charger has less burden on increase in capacity of passive equipment. Thus it is easy to spread the rapid charger at the level of the current facility. Moreover we can get the upper hand in technology of 10kW rapid charger with DC output which has insufficient development around the world.
○ Development and control of AC-DC power conversion device unit using a three phase commercial power
○ Development of DC-DC converter for charging and discharging the battery for EV
○ Optimal design and high efficiency for 10kW EV rapid charger device
○ Performance evaluation of 10kW rapid charger device using a battery simulator
Result
○ Hardware design and manufacturing based on the theory and PSIM simulation
○ System control using TM320F28335 DSP(Digital Signal Processor)
○ Theoretical formulation and implementation of constant voltage - constant current control scheme for supplying stable current to the battery
○ Verify the operation of the overall charger through integration experiments
○ Implementation of Lithium battery profile using Shepherd modeling technique
○ Analysis and evaluation of accordance rate of simulated battery voltage profile compared to the actual lithium battery(Dow kokam' s F910-0005)
○ Operation verification with charging and discharging experiments of the produced rapid charger using the battery simulator
Expected Contribution
We initiates a project to develop chargers with active power filter(APF) for EV considering developed 10kW EV rapid charger. Although, in the case of existing multi-function charger, it is proposed to carry charging and filter function simultaneously, it has disadvantage that two functions degrade the performance of system. Thus, through adequate separated operations of functions of charging and active power filter, it is needed to improve ability to supply stable current for battery charging and remove harmonic effectively. ○ Development and control of AC-DC power conversion device using APF
○ Implementation and performance evaluation of 10kW EV rapid charger with APF
○ Optimization and high efficiency of 10kW EV rapid charger with APF

목차 Contents

• 핵심연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 86
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 89
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 90
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 94
• 8. 참고문헌 ... 95
• 9. 연구성과 ... 101
• 10. 기타사항 ... 109
• 끝페이지 ... 120