AC 회생형 HEV/EV 배터리 충·방전 시스템에 관한 연구

Abstract

자동차를 생산하는 선진국 및 완성차 업체에서는 자동차의 화석연료 사용을 줄이기 위해 전기자동차 개발에 많은 투자를 하고 있다. 특히, 배터리의 기술이 비약적으로 발전하면서 순수 전기에너지만으로 동력을 발생하는 전기자동차의 구현이 가능하게 되었다. 일부 또는 전부의 추진동력을 전기에너지로 사용하는 차량은 HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV (Plug-in HEV), EV(Electric Vehicle) 및 FCEV(Fuel Cell EV)가 있다. 위와 같은 문제 해결을 위해 배터리는 중요한 문제로 대두되고 있으며, 국내 전지 개발 기업들은 기술 발전에 많은 투자를 하고 있고 보유한 기술력과 제품을 바탕으로 국내 및 국외의 시장 점유율을 확대해 나가고 있다. 이와 관련하여 배터리 관련 장비들의 검증 및 정확하고 사용자 요구에 유연한 테스트 장비들이 절실히 필요하게 되었다. 본 논문에서는 배터리의 충․ 방전 시 방전 모드에서 잉여 전력을 3상 계통에 회생할 수 있는 AC 회생 시스템을 제안했다. 기존의 DC 회생 시스템에서는 배터리 충전 시 계통의 전력을 다이오드 정류기를 이용하여 충전 전력을 수급하였다. 그리고 방전 시에는 전자부하(저항)를 이용하여 열로 소비시켰다. 잉여 전력을 사용하지 않고 소비하였기 때문에 전력 활용률 및 효율이 낮을 수 밖에 없다. 하지만 본 논문에서 제안하는 AC 회생 시스템은 배터리에 충전된 DC 전압을 방전 시에 계통으로 회생한다. 그렇기 때문에 여러 시스템이 함께 배터리 테스트가 이루어지는 경우, 좀 더 유연하고 정확한 데이터 처리가 가능하다. 본 논문에서는 15[kW]급 배터리 충․ 방전 테스트가 가능한 하드웨어를 제작하여 실험을 진행하였고, 데이터 수집 프로그램을 개발하여 배터리에 대한 보다 많은 데이터의 제공이 가능하다.