Vishay Intertechnology의 플로리안 웨일랜드(Florian Weyland) 박사는 전기차(EV) 충전에 사용되는 안전 커패시터에 대한 더 엄격한 요구 사항의 필요성에 대해 논의하며, 문제를 피하기 위해 사용되는 몇 가지 방법을 설명했다.

 

“간섭 억제 커패시터라고도 불리는 안전 커패시터는 전원 팩과 전원 공급 장치에 영구적으로 사용되는 부품이며… (또한) 차량의 전동화와 점점 높아지는 전원 공급 전압으로 인해 자동차 산업에서도 사용이 증가하고 있어 새로운 요구 사항이 필요해졌다,” 라고 웨일랜드는 언급했다.

 

지난 몇 년간 하이브리드 차량과 완전 전기차 모두에 대한 수요가 증가해 왔다. “입법자들은 이산화탄소 배출 감소를 위한 조건들을 통해 이러한 추세를 추진하고 있다. 전기 모터의 사용은 가솔린이나 디젤과 같은 전통적인 연료를, 배터리와 같은 전기화학적 에너지 저장 시스템으로 대체하는 것을 전제로 한다. 잘 알려진 바와 같이, 배터리는 주유소가 아니라 콘센트나 충전소에서 직류 전압을 사용해 충전된다. 이를 위해 차량에는 적절한 AC/DC 변환 기능을 갖춘, 온보드 충전기(OBC)라고도 알려진 충전 전자 장치가 필요하다,” 라고 그는 말했다.

 

휴대폰 충전기 및 전원 공급 장치와 마찬가지로, EV의 경우 안전 커패시터 요구 사항이 다르기 때문에 OBC에는 자동차 인증을 받은 특수 안전 커패시터를 사용해야 한다.

안전 커패시터는 공식 기관의 시험 및 인증을 받아야 하며 IEC 60384-14 표준의 적용을 받는다.

“안전 커패시터는 고주파 간섭 신호 — 전자기 간섭(EMI) 및 무선 주파수 간섭(RFI) — 을 섀시 접지 또는 중성선으로 전도시켜 이러한 간섭을 단락시킨다. EMI를 줄이면 전자기 호환성(EMC)이 보장된다. 또한 안전 커패시터는 전원 공급 측의 과도한 전압을 차단하여 전기 공급 시스템 내 커플링을 방지해야 한다. 이러한 안전 커패시터는 두 가지 등급 — X 커패시터와 Y 커패시터(그림 1 ) — 로 나뉜다”. 

그림 1: X등급(왼쪽) 및 Y등급(오른쪽) 안전 커패시터의 연결 (이미지: Vishay Intertechnology)

 

필름 커패시터는 자기 치유(self-healing) 특성 덕분에 X등급 커패시터로서 첫 번째 선택지이며, 높은 달성 가능 정전 용량, 안정적인 정전 용량, 사용 가능한 온도 범위 전반에 걸친 안정적인 손실 계수라는 장점을 제공한다. 반면 세라믹 디스크 커패시터는 가장 높은 내전압성을 제공하며 Y1등급 애플리케이션에 선호되는 솔루션이다.

“EV/HEV 차량의 충전 전자 장치에 어떤 커패시터 유형을 고려할지는 회로 구성, 예상되는 전압 펄스, 그리고 안전 커패시터에 인가되는 교류 전압에 따라 달라진다. 그림 2는  정전 용량과 내전압 교류 전압의 함수로서 다양한 안전 커패시터 솔루션의 적용 영역을 보여준다.

그림 2: 정전 용량 범위와 내전압 교류 전압을 비교한 필름 커패시터, MLCC, 세라믹 디스크 커패시터의 분류 (이미지: Vishay Intertechnology)

또한 자동차 요구 사항을 능가하는 자동차 인증 필름 및 세라믹 커패시터도 존재한다”.

자동차 전자 협의회(AEC)는 자동차 산업에서 전자 부품에 부과되는 요구 사항을 정의하고 발표한다.