[NACS] 테슬라 충전기

작성일: 23년 7월 16일

문서번호: TS-0023666
PS. 전기차 충전기 규정에 있는 내용들로 용어가 조금 다름.

 

 

Contents

1. Function Specifications

2. Charging Process(DC Charging)

3. Safety System

 

 

1. Function Specifications

 1) Block Diagram

 

 2) Component and Reference Description

순번	명칭	설명
1	Charging Station	배터리 충전을 위해 필요한 구성품들을 모은 것임
2	Power Source	전원은 배터리를 충전하기 위해 안정적인 에너지를 제공하며, DC 충전을 할 때에는 전원이 공급되는 그리드로 부터 절연 되어 있어야 함.
3	V(chg)	전원 출력 버스 또는 전압
4	I(chg)	전원 출력 전류 임. 최대 전류는 전원에서 공급해 줄 수 있는 용량과 시스템이 견딜수 있는 온도를 기준으로 최대 전류가 제한됨
5	K1 and K2	커넥터를 통해 전원과 배터리를 연결하는데 제어 할 수 있는 접점 또는 릴레이 임
6	V(fclink)	커넥터를 통해 차량과 충전소를 연결하는 전압 버스 임
7	Isolation Monitor	K1, K2, K3, K4의 상태에 따라 V(chg), V(fclink), V(bat)의 접지와 차량 섀시와의 절연 상태를 측정함.
8	Charging Station Controller	안전 시스템과 차량과의 통신을 통해 충전 프로세스를 제어함
9	Earth	V(chg), V(fclink), V(bat)의 접지측 절연값을 측정하기 위한 기준값으로 접지가 사용됨.
10	Vehicle Connector	차량 커넥터는 사용자가 차량과 전도성 연결하는 충전시스템의 움직일 수 있는 한부분임.
11	Positive(DC+) / L1	DC+/L1은 V(fclink)에 양극쪽 임. DC+/L1은 전력전달에 사용되고 단일 또는 이중 연결로 구현됨.  DC+는 DC로 충전되는 동안의 전압을, L1은 AC로 충전되는 동안의 전압을 나타냄.
12	Negative(DC-) / L2	DC-/L2는 V(fclink)에 음극쪽 임. DC-/L2는 전력을 전달하는데 사용되고 단일 또는 이중 연결로 구현됨. DC-는 DC로 충전되는 동안의 전압을, L2는 AC로 충전되는 동안의 전압을 나타냄.
13	Control Pilot(CP)	CP는 충전 시스템과 차량 사이에 디지털 통신 경로로 사용됨. CP는 펄스폭 변조 방식으로 IEC 61851-1에 유첨A에 따라 충전상태와 정보를 전달함. 전력선 통신은 DC충전중에 CP통신선에 중첩되어짐.
14	Proximity Pilot(PP)	PP는 V(pp), R1, R2, R3, R4 그리고 S1에 의해 생성되는 저전압이고, 차량 커넥터 연결 상태를 결정함. PP회로와 차량 커넥터 상태 관계는 Section 4.1.28에 설명되어짐
15	Ground	접지 도체는 차량 샷시와 접지사이에 연결을 제공함. 이 연결은 접지와 차량 샷시에 대한 V(chg), V(fclink), V(bat)의 절연 측정을 하기 위한 기준점으로 제공됨. 이러한 연결은 충전소와 차량의 디지털 통신과 저전력 시그널의 기준점에 사용됨
16	Lock	잠금은 필요에 따라 차량으로부터 커넥터가 삽입 또는 제거 되는 것을 막기 위해 사용됨
16	S1	평상시 닫혀 있는 스위치로 V(pp), R1, R2, R3, R4와 함께 차량 커넥터 연결 상태를 결정하는 PP 회로의 한 부분으로 사용됨
17	R1, R2	저항들은 V(pp), R3, R4 그리고 S1과 함께 차량 커넥터 연결 상태를 결정하는 PP회로에 한 부분으로 사용됨
18	Vehicle	차량은 충전소에서 충전이 되는 차량배터리가 포함된 구성품으로 조립된 차량
19	K3, K4	K3와 K4는 차량배터리와 충전소 연결을 제어하는데 사용되는 접촉기임. K3, K4는 DC 충전중에는 닫혀있고 AC 충전중에는 열려 있음.
20	V(bat)	V(bat)은 차량의 충전버스 또는 전압임
21	Vehicle Battery	차량 배터리는 전기차 주행 트레인에 전력을 공급하기 위해 사용되는 충전 가능한 에너지 저장 장치임
22	On-Board Charger(OBC)	OBC는 AC 충전시스템으로 배터리를 충전하기 위해 AC를 DC로 변환하는데 사용함
23	Vehicle Controller	차량 제어기는 중요한 안전 시스템과 충전소 컨트롤러와 상호작용 하는 것을 모니터링 및 제어하며 충전프로세스를 제어함
24	V(pp)	전압을 이용하여 접근 파일럿 회로의 일부인 R1, R2, R3, R4, S1과 연결되어 차량 커넥터의 연결 상태를 알 수 있음.
25	R3 and R4	저항을 이용하여 접근 파일럿 회로의 일부인 V(pp), R1, R2, S1과 연결되어 차량 커넥터의 연결 상태를 알 수 있음.
26	Chassis	샷시 연결은 V(chg), V(fclink), V(bat)의 차량 샷시에 대한 절연 측정을 하기 위한 참조로 사용함

 

 

2. Charging Process(DC Charging)

 1) Sequence Description

순번	시간	설명
1	t < t0	사용자는 제공된 방법을 이용하여 차량에 충전을 하고자 시도를 한다. 만약 차량이 충전을 시작할 준비가 되어 있다면 차량에 충전 커넥터 연결이 가능할 것이다.
2	t0 - t1	충전 커넥터가 차량에 연결된다. 커넥터가 차량에서 빠지는 것을 방지하기 위해 잠금이 걸리고 충전기와 차량이 CP 통신을 통하여 서로의 데이터를 교환하고 호환성 검사를 하게 된다.
3	t1 - t2	선택적으로 V(chg)에서 절연 테스트를 수행하게 된다.(필수는 아님)
4	t2 - t3	K1, K2 릴레이(충전기측 릴레이)가 닫히고 V(chg)와 V(fclink)에서 절연 테스트를 수행한다.
5	t3 - t4	V(chg)와 V(fclink)의 전압이 V(bat) 전압에 맞춰지도록 조절한다.(충전기는 차량으로 부터 요청 전압을 받게 되면 실제 충전이 수행되기 위해 충전기는 해당 전압에 맞추어 출력을 내야함)
6	t4 - t5	K3, K4 릴레이(차량측 릴레이)가 닫히면 충전기의 파워모듈은 DC전력을 차량의 배터리에 전달함으로써 차량을 충전함(해당 단계에서 전류가 배터리 측으로 흘러감)
7	t5 - t6	사용자가 S1 스위치(충전 커플러에 있는 버튼)를 누르거나 또는 다른 방법으로 충전을 종료 요청을 하면 바로 I(chg) 즉 출력 전류를 중단한다.
8	t6 - t7	K1, K2 릴레이(충전기측 릴레이), K3, K4 릴레이(차량측 릴레이) 모두 열어 V(fclink)의 전압을 차단함. t > t7: 커플러가 빠질 수 있도록 잠금이 해제됨으로써 충전이 종료됨

 

 

3. Safety System

순번	명칭	설명
1	PP Monitor	충전중 S1 스위치(커플러에 위치한 버튼)가 눌리것 외에 커플러 연결상태가 빠진 것으로 감지가 되면 충전기에서 출력되는 전력을 멈추고 K1, K2, K3, K4 릴레이를 모두 열어서 V(fclink)의 전력을 차단함. 이러한 절차는 감지가 되면 1초 이내 60V 이하로 수행되어야 함.
2	CP Monitor	충전중 CP라인을 통한 충전기와 차량의 통신이 두절되면 충전기에서 출력되는 전력을 멈추고 K1, K2, K3, K4 릴레이를 모두 열어서 V(fclink)의 전력을 차단함. 이러한 절차는 감지가 되면 1초 이내 60V 이하로 수행되어야 함.
3	Isolation Monitor	충전중 어디서든 PE 또는 샷시와의 절연저항 값이 100Ω / V 이하로 감지가 되면 충전기에서 출력되는 전력을 멈추고 K1, K2, K3, K4 릴레이를 모두 열어서 V(fclink)의 전력을 차단함. 이러한 절차는 감지가 되면 1초 이내 60V 이하로 수행되어야 함.(현재는 어떠한 전압 대역이든 100KΩ 이하로 감지가 되면 모두 끊어야함)
4	Voltage and Current Monitor	출력 전압의 과전압 또는 과전류가 감지되면 충전기에서 출력되는 전력을 멈추고 K1, K2, K3, K4 릴레이를 모두 열어서 V(fclink)의 전력을 차단함. 이러한 절차는 감지가 되면 1초 이내 60V 이하로 수행되어야 함.

 

 

Referece:

https://www.tesla.com/blog/opening-north-american-charging-standard

Opening the North American Charging Standard | Tesla