자동차 산업은 세계에서 가장 혁신적인 영역 중 하나에 속하며, 실행 가능하고 비용 효율적이며 안전하고 확장할 수 있으면서도 매력적이며 신뢰할 수 있는 것들의 범위를 끊임없이 넓혀가고 있습니다. 그리고 자동차 산업이 계속 발전함에 따라 자율 주행, 스마트 PCM/ECM/ECU, 고도로 지능적인 전기 배터리 시스템, 스마트 충전 그리드 등의 신기술이 매년 등장하며 진화하고 있습니다.
이러한 기술의 성장에 따라 자동차 산업에서 사용되는 저전압 및 고전압 상호 연결 수의 총계도 많이 증가했습니다. 물론 안전성 및 신뢰성 표준은 이러한 신흥 기술의 장단기적 성공에 있어 무엇보다도 중요하지만 이러한 표준은 자동차 제조업계에 큰 도전이 될 수 있습니다.
이 글에서는 고전압 자동차 전력 커넥터를 비롯한 일반적인 자동차용 전기 커넥터 표준과 전기 자동차(EV) 업계에서 널리 사용되는 복합 EV 커넥터와 관련된 설계 문제를 제시합니다. Arrow.com의 전기 커넥터 유형 선택도 꼭 확인하십시오.
자동차용 전기 커넥터 표준
자동차 커넥터는 저전압 통신 기판대 전선용 상호 연결만큼 작은 커넥터에서부터 쏟아지는 빗속에서 수백 볼트의 전력을 안전하게 전도할 수 있는 고전압 EV 충전 커넥터에 이르기까지 다양합니다. 차량의 지리적 작동 위치, 사용된 기술 및 차량 내 커넥터의 위치에 따라 서로 다른 표준을 준수해야 하는 경우가 많습니다.
예를 들어, 차량 실내에 있는 저전압 신호 커넥터는 엔진룸에 있는 신호 커넥터와 동일한 방수 정격(IP 정격)의 준수를 요구하지 않을 수도 있습니다.
통일된 글로벌 자동차 표준화 조직이 없으므로 공통적인 자동차 커넥터 표준은 전 세계적으로 다양하지만 가장 널리 참조되는 자동차 표준 제정 기구들을 열거하면 다음과 같습니다.
- • ISO - 국제표준화기구(International Organization for Standardization)
- • IEC - 국제전기표준회의(International Electrotechnical Commission)
- • SAE - 미국 자동차기술자협회(Society of Automotive Engineers)
- • GB - 중화인민공화국 국가표준(Guobiao Standards, Peoples Republic of China)
이들 기구는 안전, 보안, 상호 연결, 통신, 충전 토폴로지 등 거의 모든 자동차용 전기 범주에서 규제 및 표준 제정 활동을 제공합니다.
예를 들어, IEC 62196-1은 최대 690VAC 및 250A 정격의 다양한 EV 충전 커넥터에 사용되는 "플러그, 소켓-콘센트, 차량 커넥터 및 차량 인입구"에 대해 IEC에서 제정한 표준입니다. EV 충전용 전력 커넥터에 일반적으로 사용되는 그 밖의 국제 표준으로는 GB/T 20234, SAE J1772, ISO15118 및 SAE J3068이 있습니다. 자동차의 EV 충전 커넥터 및 그 외 고전력 커넥터와 관련된 설계 문제가 많으므로 이들 표준은 안전 원칙에 대한 통일성을 유지하기 위한 일환에서 상호 참조하는 경우가 많습니다. EV 충전기의 글로벌 기술 환경에 대해 더 자세히 알아보려면 전기 자동차(EV)에 관한 규정 및 인증에 관한 글을 꼭 읽어보세요.
자동차 전력 커넥터의 설계 과제는 무엇인가요?
자동차의 EV 충전 커넥터 및 그 외 고전력 커넥터와 관련된 몇 가지 설계 문제가 있습니다.
아크 현상
원치 않는 아크 현상 및 충격으로부터 보호하는 것은 일반적으로 안전 표준화의 최우선 순위에 속하는데, 그 이유는 이 두 가지 현상이 모두 매우 위험한 문제이기 때문입니다. 아크는 통전된 도체와 통전되지 않은 도체가 서로 직접 접촉하지 않는 상황에서 두 도체 사이로 전류가 흐를 때 발생합니다.
EV 충전기와 같은 고전압 시스템은 전도성 접점 간 최소 간격이 유지되지 않거나 사용자가 충전소에서 차량의 플러그를 뽑을 때 아크가 발생하기 쉽습니다. 커넥터 본체가 완전히 연결된 상태에서 충전할 준비가 완료되었다는 신호를 EV에서 보낼 때까지 통전된 고전압 "충전" 핀을 계속 분리된 상태로 유지하기 위해 SAE J1772(북미 및 일본에서 공통으로 적용)와 같은 표준은 아크 및 충격을 방지하기 위해 일체형 커넥터 근접 감지 핀, 제어 파일럿 핀 및 접지 핀 등 여러 안전 조치를 포함하고 있습니다.
J1772 커넥터는 안전한 작동을 유지하면서 10,000회의 연결 주기와 비, 눈 등의 다양한 환경 요소에 대한 노출을 견딜 수 있는 것으로 평가되었습니다.
안전한 연결 옵션
자동차는 도로에서 지속적인 진동을 받기 때문에 EV의 구동 장치를 지지하는 커넥터는 이러한 진동으로 인해 헐거워지지 않아야 합니다. EV 전원 상호 연결은 배터리 단자, 모터 연결점 단자와 전원 배선 하니스에 공통으로 사용됩니다. 기계식 상호 연결 메커니즘으로는 레버 잠금장치, 슬라이더, 볼트 연결, 핀-슬리브, 상자-블레이드, 나사 잠금장치 등 다양한 유형의 장치가 있습니다.
다양한 유형의 자동차 전력 커넥터는 연결 및 분리 용례에서 특정한 장단점이 있으므로 EV OEM 엔지니어와 설계자에게 있어 커넥터 선택은 중요합니다. 이러한 각 상호 연결 유형은 차량의 수명 기간 동안 기능성과 안전성을 보장하기 위해 SAE 및 IEC 표준과 같은 다양한 안전 표준을 준수해야 합니다.
침투 보호
IP 정격 표준은 전자 제품 인클로저를 포함하며 IEC 60529에 제정되었습니다. 전자 제품의 IP 정격 또는 침투 보호 정격은 하나의 물체가 특정 시간 동안 특정한 양의 고체 및 액체 노출을 견딜 수 있음을 인증합니다.
자동차 애플리케이션은 IP 정격의 범위에 포함되며 그중에서도 가장 엄격한 정격은 IP69K입니다. IP68K 정격은 인클로저가 8시간 동안 먼지에 노출되거나 가까운 범위에서 고압 및 고온의 액체에 노출될 때 유해한 영향을 받지 않음을 의미합니다. IP69K 커넥터는 드물지만 많은 자동차 정격 커넥터는 차량의 수명 기간 동안 주변 환경 요소에 노출될 것으로 예상되는 정도를 고려할 때 IP65 이상의 정격에 해당합니다.
자동차 IP 정격에 관하여 자세히 알아보려면 자동차 전자 제조 부문의 IP 정격 이해하기라는 제목의 글을 꼭 확인하세요.
통일된 자동차용 커넥터 표준
자동차 표준은 전 세계 모든 OEM을 위한 글로벌 수준의 차량 안전성 및 신뢰성 규격을 통일합니다. 또한 EV 전용 자동차 커넥터 표준을 적용하면 다양한 OEM에서 독점 EV 충전 커넥터 및 상호 연결을 개발하는 것을 피할 수 있습니다. EV 전력 커넥터 토폴로지와 안전 표준의 이러한 통일 덕분에 EV는 기본적으로 (한 번 충전하면) 포르투갈에서 폴란드까지 계속 주행할 수 있으며, 그 사이에 있는 여러 국가에서도 똑같은 자동차 전력 커넥터 표준을 준수하기 때문에 하나의 충전기 유형만 있으면 됩니다.
IEC 62196-1과 같은 표준은 상상할 수 있는 모든 사용자 조건에서 사용되는 커넥터의 작동성을 보장하기 위해 만들어졌으며 이처럼 엄격한 설계 기준은 높은 생산 비용과 구성 요소의 가능한 상품화를 시사할 때가 많습니다. 그러나 이러한 높은 비용으로 인해 개별 커넥터 구성 요소를 장기간에 걸쳐 안정적으로 사용할 수 있는 경우가 많으며 무엇보다도 중요한 것은 거의 모든 사용 환경에서 차량과 운전자에게 안전하다는 점입니다.
