태양광 자동차 보조 전력에 대한 고려 사항

브리지스톤 월드 솔라 챌린지(BWSC)는 최고 효율 태양광 자동차의 한계를 테스트하기 위해 호주 오지를 횡단하는 3,000km 경주입니다. 모든 EV 전기 시스템이 복잡하지만, 태양열 구동 시스템은 훨씬 더 복잡합니다.

차량에는 모터를 구동하는 고전력 회로와 보조 시스템을 구동하는 저전력 회로라는 두 가지 주요 시스템이 있습니다. 추진력에 집중한 고전력 부품은 다음과 같습니다.

• 태양광 패널 - 명목상으로 운전 보조 시스템을 작동하기에 충분한 전력을 제공합니다.
• 고전압 배터리 - 태양광 생산량이 부족할 때 전력을 공급합니다.
• 양방향 컨버터와 모터 컨트롤러 - 태양광/배터리에서 인버터로 고전력을 제공하고 제어합니다.
• DC-AC 인버터 - 구동 모터의 DC 전류를 AC 전류로 변환합니다.
• 구동 모터 - 차량을 추진하기 위해 전기 에너지를 기계적 힘으로 변환합니다. 또한 많은 경우, 제동 시 전기 에너지를 발생시켜 배터리로 다시 공급합니다.

하지만 마찬가지로 중요한 것은 제어 및 안전 회로와 다른 보조 부하이고, 다음과 같은 요소가 포함될 수 있습니다.

• 디스플레이
• 센서
• 원격 측정 송신기/수신기
• 조명
• 제어/안전 회로

신뢰할 수 있는 보조 전력이 없으면 디스플레이가 단순히 어두워지기만 하는 게 아니라 어마어마한 결과를 낳을 수 있습니다. 모터 컨트롤러에도 회로에 대한 보조 전력이 필요하기 때문에 자동차는 말 그대로 트랙에 멈춰 있게 됩니다! 호주 오지에 아무리 남아 있고 싶어도 경주 중에 멈춰 있으면 안 되겠지요.

효율, 안전성, 신뢰성을 비롯하여 보조 전원에는 많은 고려 사항이 균형을 이루어야 합니다. 오늘날 도로 위를 달리는 많은 전기차에서 볼 수 있는 것과 같은 전통적인 설계에서는 별도의 12/24/48V 배터리를 사용하여 보조 전력을 공급하고 필요에 따라 DC-DC 스텝다운(벅) 컨버터를 장착하여 디스플레이 및 기타 전자 장치에 전력을 공급합니다. 이러한 배치는 시스템에 무게, 복잡성, 추가적인 잠재적 고장 지점을 더하는데, 효율을 극대화해야 하는 차량에서는 이러한 요소 중 어느 것도 바람직하지 않습니다. 더 나은 방법이 있습니다.

이러한 여정을 진행하는 팀 중에 취리히 공과대학의 αCentauri(일명 αCe) Solar Race 팀이 있습니다. 이 팀은 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 PowiGaN 기반 InnoSwitch 오프라인 스위처 IC를 사용하여 No. 85 경주용 자동차의 제어 보드에 전력을 공급합니다. αCe는 750V PowiGaN 스위치가 컨버터의 400V 고전압 측에서 생성되는 전력 스파이크로부터 보호해 주기 때문에 보조 DC-DC 컨버터에 PowiGaN InnoSwitch를 선택했습니다.

또한 Fluxlink 지원 플라이백 회로는 효율을 극대화하는 동시에 옵토커플러를 사용하지 않고도 강력한 절연을 제공하기 때문에 피드백 회로의 부품 수는 줄어들고 효율은 높아집니다. 또한 앞서 언급한 옵토커플러를 비롯한 여러 잠재적 고장 지점을 제거합니다. PowiGaN과 Fluxlink는 실제로 이 팀의 흐름을 뒤집어 놓았습니다.

Mr. Green 블로그는 αCentauri Solar Race 팀을 응원하는 현장에 있습니다. 파워 인테그레이션스(Power Integrations)의 공식 YouTube 채널과 LinkedIn 페이지에서 #PowiGaNVan을 팔로우하세요.

Mr. Green 블로그는 브리지스톤 월드 솔라 챌린지에서 호주 오지를 횡단하는 Team αCentauri를 #PowiGaNVan 을 타고 따라가며 블로그, 브이로그, 라이브 스트리밍, 소셜 포스팅 등으로 이루어진 특별 시리즈 소식 일부를 전합니다.