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기술정보 전기차 전용 충전 시스템 ‘SIMATIC ET200SP’

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 92회 작성일 19-09-16 14:46

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미래를 대비하는 기술
약 10년 전, 최초의 전기차는 쾨스텐베르거 가문 소유의 토지 앞에 주차되어 있었다. 이곳에는 가정집과 가문 소유 회사의 사무실이 자리하고 있다. Günter Köstenberger Jr.는 그 당시에 혁신적인 충전 기술의 첫 콘셉트를 개발하였지만, 바쁜 일정 탓에 여전히 대부분 콘셉트로만 남아있었다. 그 콘셉트가 마침내 실행되기 시작한 것은 비즈니스 파트너의 요청이 있었기 때문이다.

전기차에 대한 열정
그 이후 비엔나 남부에 있는 한 폭의 그림 같은 마을인 Ebreichsdorf는 전기차를 대표하는 지역으로 성장하였다. 이곳에서 Kostad Steuerungsbau GmbH의 기술 선구자가 미래의 충전 인프라 작업을 하고 있다. 회사는 수년에 걸쳐 전기차의 핵심이라고 할 수 있는 혁신적 충전소를 개발하고 구축해왔다. “최근 몇 년 새 전기차 차종이 다양해져서 도시 외곽지역에서 점차 대중화되고 있는 추세입니다. 하지만 충전 인프라가 충분히 조밀하고 효율적으로 갖춰지기 전까지는 전기차를 일상적으로 사용하는 것이 다소 무리가 있습니다. 향후 몇 년은 이 분야에 많은 금액이 투자되어야 할 것입니다. 당사는 공공장소를 포함한 모든 곳에서 운전자가 빠르고 편리하고 안전하게 차량을 충전할 수 있는 충전소를 개발했습니다.”라고 Günter Köstenberger Jr.는 설명한다.

견고하고 안전한 기술
충전소는 튼튼하고 믿을 수 있으며, 유연해야 할 뿐만 아니라 기존 인프라와 통합하기 쉬워야 한다. 공공장소에 위치하기 때문이다. 하지만 특수 표면 코팅 등을 하여 기물 파손으로부터 보호될 수 있도록 해야 한다.
이밖에도 고려해야 할 사항이 있다. 운전자는 차량을 충전할 때 개인정보로 자신의 신원을 증명한다. 이 정보는 운전자에게 청구서를 발행하기 위한 목적으로 중앙 백엔드에서 사용된다. 즉, 충전소와 제어 센터 간 통신이 적절하게 보호되어야 한다.

유연한 충전 기술과 신속한 제어
각 충전소는 사용자나 운영자의 요구사항에 부합할 수 있도록 개별적으로 설계되었다. Kostad는 AC 충전소뿐만 아니라 DC 충전소도 보급한다. 직류를 사용하면 차량 배터리 충전 시간을 현저히 줄일 수 있다. 콤보 타입 충전 방식(CCS, Combined Charging System)을 사용해서 직류로 급속 충전을 하면 20분 만에 20kWh 배터리를 최대 80%까지 충전할 수 있다. 이는 100km를 운행할 수 있는 충전량이다.
보다 신속한 충전 방식을 표준화하는 논의가 진행 중인 가운데 Kostad는 이미 새로운 요구사항에 대비하고 있다.
충전소는 충전하는 동안 배터리 전압을 지속적으로 측정하고, DC-DC 변환 회로의 부하 전류 및 부하 전압을 최적화한다. 컨트롤러가 짧은 제어 시간을 유지할 수 있어야 충전 프로세스를 최적화할 수 있기 때문에 Kostad는 이 업계 제품을 사용하고 있다.

차세대 충전 기술
Triberium Fast Charger는 차량을 신속하게 충전해야 하는 혼잡 지역과 주요 통행로를 위해 특별히 개발되었다. 사용자는 충전소에서 RFID로 신원을 증명한다. 표준 9인치 터치스크린이 탑재되어 있으며, 명확하게 구성된 메뉴를 통해 사용자를 안내하고, 충전 프로세스 시작에 필요한 사항을 단계별로 설명한다.
50~150kW의 충전 용량을 적용하여 20분 만에 최대 80%까지 배터리를 빠르게 충전할 수 있다. 충전소는 유럽에서 가장 보편적으로 사용되는 세 가지 충전 표준인 type 2(AC), CHAdeMO(DC), CCS(DC)를 지원하고 있어 DC와 AC 충전 프로세스를 동시에 실행할 수 있다. 충전소는 OpenChargePoint 1.5 프로토콜을 통해 통신하고 있지만, 언제든지 OCPP 2.0으로 업그레이드할 수 있다.

수년간 사용 가능한 견고하고 신뢰할 수 있는 기술
Kostad는 수년간 모든 분야에 걸쳐 사용되는 동안 별 문제 없었던 Siemens 제품을 자동화를 위해 사용하기로 결정했다. 이 컨트롤러는 산업용 컨트롤러와 PC가 결합된 SIMATIC ET 200 SP Open Controller이다. 즉, Kostad는 안정적인 제어와 함께 충전 프로세스가 항상 동일할 수 있다는 것을 보장한다. 그뿐만 아니라 기업에서는 컨트롤러에서 Windows 응용프로그램을 실행하여 운영자에게 청구서와 계산서를 발행할 수도 있다. 파워 서플라이 그리드에서 발생된 교류 전류는 충전소에서 직류 전류로 변환되고, SINAMICS DCP DC-DC 변환 회로를 통해 배터리 전압에 맞게 조정된다.

1) ‌자동화와 PC 응용 분야에 모두 사용할 수 있는 통합 솔루션
SIMATIC ET 200SP Open Controller는 PC 기반 산업용 소프트웨어 컨트롤러와 시각화, PC 애플리케이션, 중앙 I/O를 결합한다. “산업용 컨트롤러는 개방형 컨트롤러와는 별개로 작동하기 때문에 Windows 시스템을 다시 시작하더라도 충전소는 계속 작동합니다. 심지어 운전자는 이를 알아차리지도 못합니다.”라고 Köstenberger가 설명한다.

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2) 자동화 솔루션에 걸맞는 추가 기능
일반적으로 운전자는 자동화 전문가가 아니기 때문에 충전소를 완전히 직관적으로 조작할 수 있어야 한다. 그래서 Kostad는 충전소에 적합한 솔루션을 개발하였다. 모든 기능은 스마트폰이나 태블릿처럼 크고 튼튼한 터치스크린을 통해 쉽게 조작할 수 있다.

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3) DC 전문 기술 지식과 입증된 컨버터의 결합
SINAMICS DCP 장비는 배터리 또는 슈퍼 캐퍼시터의 충전 및 방전에 매우 적합하며, Köstenberger에 의하면 해당 작업에 사용할 수 있는 제품 중 가장 혁신적인 제품이다. 높은 내부 스위칭 주파수를 채택하여 장비의 크기와 무게를 줄였다. 따라서, 제어 캐비닛에 설치할 때 공간을 적게 차지한다.

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Günter Köstenberger Jr.는 사람들이 전기차를 낯설어하지 않기를 바란다. 그 일환으로 개발한 충전소는 작지만 중요한 초석을 이루었다. “전기차는 운전할 때 승차감이 좋은 것만이 전부가 아니다. 내연기관 차량만큼 빠르고 쉽게 충전할 수 있어야 합니다. 그래서 빼어난 디자인과 멋진 조명을 갖춘 충전소를 개발하였습니다. 또한, 현재 작성 중에 있는 신규 충전 표준과 같은 새로운 요구사항에 부응하기 위해 노력을 아끼지 않고 있습니다. 시스템에 사용된 자동화 기술 및 전자 기술은 향후 몇 년 간은 사용할 수 있겠지만, 기술이 계속해서 변화하는 것은 변함이 없습니다. 기술이 진화하는 만큼 우리도 계속해서 전진할 것입니다.”