1. 충전부의 접지 보호
전기차 충전소는 두 가지 유형으로 나뉩니다.AC 충전 파일그리고 DC 충전기가 있습니다. AC 충전기는 220V AC 전원을 공급하며, 온보드 충전기가 이를 고전압 DC 전원으로 변환하여 파워 배터리를 충전합니다.직류 충전 파일380V 3상 교류 전원을 공급하여 차량 내 충전기를 거치지 않고 고속 충전 포트를 통해 배터리를 직접 충전합니다. 국가 표준 GB/T20234.1은 차량 인터페이스 및 전원 공급 인터페이스에 대한 요구 사항을 명확하게 규정하고 있습니다.AC 전기차 충전기국가 표준 7핀 인터페이스를 사용하는 반면DC 충전기국가 표준 9핀 인터페이스를 사용합니다. 차량 측에 위치한 두 개의 충전 인터페이스의 PE 핀은 모두 접지 단자입니다(그림 1 참조). 접지선 PE는 교류를 통해 전기차 차체를 안정적으로 접지하는 역할을 합니다.전기차 충전소국가 표준 GB/T 18487.1에 따르면, 전기차의 충전 모드가 정상적으로 작동하려면 전원 공급 장비의 접지선 PE는 전기차 본체 접지(그림 1의 PE 핀)에 연결되어야 합니다.
그림 1. 차량 측 충전 인터페이스의 PE 핀
AC 충전 방식을 사용하면전기차 충전소양방향 플러그 차량 커넥터를 사용하여 연결합니다.전기차 충전 포트예를 들어, 이 충전 시스템의 제어 회로를 분석하고, 그 회로도는 그림 2에 나타내었다.
전원 공급 장비를 충전 모드로 설정했을 때, 장비에 이상이 없다면 감지 지점 1의 전압은 12V여야 합니다.
작업자가 충전 건을 잡고 기계식 잠금 장치를 누르면 S3가 닫히지만 차량 인터페이스가 완전히 연결되지 않아 감지 지점 1의 전압이 9V입니다.
그때충전식 총차량의 충전 포트에 완전히 연결되면 S2 스위치가 닫힙니다. 이때 감지 지점 1의 전압이 급격히 떨어집니다. 전원 공급 장비는 CC 연결을 통해 신호를 확인하고 충전 케이블이 견딜 수 있는 전류를 감지하여 스위치 S1을 12V 단자에서 PWM 단자로 전환합니다.
검출 지점 1의 전압이 6V로 떨어지면 전원 공급 장비의 스위치 K1과 K2가 출력 전류에 가까워져 전원 공급 회로가 완성됩니다. 전기 자동차와 전원 공급 장비가 전기적으로 연결되면 차량 제어 장치는 검출 지점 2의 PWM 신호 듀티 사이클을 판단하여 전원 공급 장비의 최대 전력 공급 용량을 결정합니다. 예를 들어 16A 충전기의 경우 듀티 사이클이 73.4%이므로 CP 단자의 전압은 6V와 -12V 사이에서 변동하고, CC 단자의 전압은 4.9V(연결 상태)에서 1.4V(충전 상태)로 떨어집니다.
차량 제어 장치가 충전 연결이 완전히 이루어졌음을 확인하고(즉, S3 및 S2가 닫힘) 온보드 충전기의 최대 허용 입력 전류 설정을 완료하면(S1이 PWM 단자로 전환되고 K1 및 K2가 닫힘), 온보드 충전기가 전기차 충전을 시작합니다.
이 과정에서 PE 접지선이 분리되면 감지 지점에서 전압 변화가 발생하지 않아 전원 공급 회로가 도통되지 않고 전기차와 전원 공급 장비 간에 전기적 연결이 이루어지지 않습니다. 이 경우 온보드 충전기는 전원이 꺼진 상태가 됩니다.
2. 충전 시스템의 접지 차단 테스트
접지가 만약교류 충전기의 충전 시스템전원 공급 장비에 오작동이 발생하면 누전이 발생하여 감전 및 인명 피해로 이어질 수 있습니다. 따라서 충전기 테스트 및 검사는 필수적입니다. GB/T20324, GB/T 18487, NB/T 33008 등의 표준에 따르면 AC 충전기 테스트는 주로 일반 검사, 부하 회로 스위칭 테스트, 연결 이상 테스트로 구성됩니다. BAIC EV200을 예로 들어, 온보드 충전기의 입력 및 출력 전류 변화를 테스트하여 비정상적인 PE 접지가 충전 시스템의 충전 상태에 미치는 영향을 관찰했습니다.
그림 3에 나타낸 시스템에서 온보드 충전기의 왼쪽에 있는 CC 및 CP 단자는 충전 제어 신호선이고, PE는 접지선이며, L과 N은 220V AC 입력 단자입니다.
온보드 충전기 다이어그램의 오른쪽 단자는 저전압 통신 단자입니다. 이 단자의 주요 기능은 온보드 충전기 신호를 VCU 연결 확인 라인으로 피드백하고, 충전 웨이크업 신호 라인을 활성화하여 계기판에 연결 상태를 표시하고, 충전기가 VCU와 BMS를 깨우는 것입니다. 그러면 VCU가 계기판을 깨워 충전 상태를 표시하기 시작합니다. 파워 배터리 내부의 양극 및 음극 메인 릴레이는 VCU의 명령에 따라 BMS의 제어를 받아 닫히면서 파워 배터리 충전 과정이 완료됩니다. 그림 3의 온보드 충전기 하단에 있는 단자는 고전압 제어 박스에 연결된 고전압 DC 출력 단자입니다.
PE 접지 고장 시험에서는 두 개의 전류 클램프를 사용하여 입력 및 출력 전류를 동시에 측정했습니다. 자체 제작한 AC 전원 공급 장치를 이용하여 PE 개방 회로 고장을 설정했습니다. PE 라인이 정상적으로 접지된 상태에서는 접지 스위치를 ON으로 설정했습니다. 전류 클램프를 L(또는 N) 라인에 연결했을 때, 온보드 충전기의 AC 입력 전류는 약 16A로 측정되었습니다. 다른 전류 클램프를 온보드 충전기의 DC 출력 단자에 연결했을 때는 약 9A로 측정되었습니다.
PE 접지선을 분리하고 접지 스위치를 OFF로 설정했을 때, 온보드 충전기의 AC 입력 전류는 0A였고, DC 출력 전류 또한 0A였습니다. 개방 회로 테스트를 다시 수행했을 때, 두 전류 모두 즉시 0A로 돌아왔습니다. PE 단자에서의 이 개방 회로 테스트는 PE 접지선이 분리되면 온보드 충전기의 입력 및 출력 단자에 전류가 흐르지 않음을 보여줍니다. 즉, 온보드 충전기가 작동하지 않으므로 고전압 제어 박스로 고전압을 출력하지 않아 파워 배터리가 충전되지 않는다는 것을 의미합니다.
교류 충전기에는 접지 보호가 필수적입니다. 접지 보호가 없으면 충전소에서 감전 위험이 발생할 수 있습니다. 충전 회로의 자체 전원 차단 보호 기능으로 인해 전기차와 전원 공급 장비 간의 연결이 이루어지지 않아 차량용 충전기가 작동하지 않습니다.
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게시 시간: 2025년 12월 2일
