전기 자동차 충돌사고 후 감전 위험 줄이는 기술

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전기 자동차, 충돌 후 감전 위험성 줄이는 기술 개발

현재 자동차 시장은 전통적인 휘발유 차량에서 전기 자동차로 옮겨가는 추세입니다. 낮은 가능성이기는 하지만 휘발유를 사용하는 자동차는 충돌사고 후에 화재로 이어질 가능성이 있습니다. 전기 자동차도 이 문제에서 완전히 자유롭지는 않습니다. 전기 자동차는 매우 높은 전압을 가진 배터리를 사용하는데, 따라서 충돌 사고가 나게 되면 승객이 감전될 수 있는 위험이 있습니다. 최근 IEEE Transactions on Power Electronics에 발표된 연구에 따르면, 이러한 전기 자동차 충돌 사고 후 승객의 감전 가능성을 크게 줄이는 기술이 개발되었다고 합니다.

 

개발된 기술 원리 및 장점

전기 자동차는 346 볼트와 800 볼트 사이의 매우 높은 전압을 가진 배터리를 사용합니다. 따라서 안전상의 이유로 유엔 유럽 경제 위원회(UNECE)는 충돌 후 배터리 자체를 제외한 모든 차량 구성 요소의 전압을 1분 이내에 안전 수준(60 V)으로 떨어뜨려야 한다는 규정을 만들었습니다. 이 규정을 준수하기 위해 전기차는 충돌 후 바로 보호 모드로 바뀌도록 설정되어 있습니다. 연구팀은 "브레이커는 다른 구성 요소로부터 배터리를 격리하기 위해 즉시 트립되고, 기어박스에 의해 액슬이 트랙션 모터에서 분리되며, 추진 시스템은 부하 없이 회전할 뿐"이라고 설명합니다. 그러나 이 경우 콘덴서와 모터에 각각 저장된 잔류 전기 및 기계적 에너지가 고전압 안전 요구 사항을 위반할 뿐만 아니라 감전 가능성을 높일 수 있는 최대 5분 이상 동안 DC 버스 내에서 초기 수준으로 유지됩니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 내부 기계 권선과 외부 블리더 회로에 모두 의존하는 하이브리드 접근법을 설계해 빠르고 안전하게 전기차가 방전될 수 있도록 하였습니다. "하이브리드 접근 방식을 사용하면 기계 권선을 외부 블리더 회로의 보조 공장으로 채택하여 크기를 줄일 수 있으며, 모든 전기차 드라이브에 적합한 비교적 가볍고 비용 효율적인 방전 기술을 만들 수 있습니다."라고 연구팀은 설명합니다.

그들은 실험실에서 전기 모터 시스템에서 수행된 시뮬레이션과 실험을 통해 충돌 당시 차량의 속도를 달리하며 테스트를 수행했습니다. 그 결과 회로 블리더와 내부 기계 권선을 결합하면 DC 버스의 전압을 단 5초 만에 60V까지 안전하게 낮출 수 있었습니다. 이는 여태까지 개발된 기술 중 가장 빠르게 방전을 할 수 있는 방법이며 UNECE 안전 가이드라인에도 부합합니다.

 

향후 과제

연구팀은 제안한 방법이 저비용에 컴팩트한 구조로 설계되며 높은 신뢰성을 가지고 있다고 합니다. 연구팀은 현재 Dynex Semiconductor 및 Lotus Cars와 협력하여 실제 환경에서 이 기술을 테스트하고 있습니다. "승객의 안전과 전기차의 취약한 내구성과 관련하여 충돌 안전 관련 문제를 해결하기 위해 추가 연구가 필요할 것입니다. 이는 안전 기능의 신뢰성을 향상하기 위해 더 많은 알고리즘을 사용하는 방향으로 발전될 수 있습니다."라고 연구팀은 말하면서, 이 접근법을 전기 선박이나 기차와 같은 다른 전기를 사용하는 운송 시스템에 적용하기 위해 추가적인 작업이 수행되어야 할 것이라고 언급합니다.

 

* 원본 기사: https://spectrum.ieee.org/ev-safety