A Study on Joule Heating Simulation Method to Prevent Sensitivity Current Trip of Electric Vehicle Charger

This study aimed to prevent inconvenience to electric vehicle users caused by an interruption of charging by the earth leakage breaker trip that occurs during charging. As a field case study, it was confirmed that during the battery charger failure type, leakage current measurement experiment by vehicle type, and leakage current breaker operation experiment, the internal temperature of the charger rose to more than 60 ℃ in summer, and the earth leakage circuit breaker stopped charging by tripping at 80% of the rated sensitivity current. Through Joule heating modeling, 32A is energized at the reference temperature of 30 ℃ at the initial time t=0 (s). After t=3000 (s), the heat generated around the charging part of the earth leakage breaker increased to 32.4 ℃. The temperature and time factors correlated with the amount of heat generated according to the statistical verification tool with a correlation coefficient of 0.97. Overall, it is possible to prevent the leakage breaker sensitivity current trip due to an increase in temperature inside the charger in summer by performing a Joule heating simulation according to the material of the charging case, the arrangement of the internal wiring, and the dielectric medium when developing the charger device.

전기자동차 충전기의 누전차단기 감도 전류 Trip 방지를 위한 Joule Heating 시뮬레이션 방안연구

본 논문에서는 충전 시 발생하는 누전차단기 Trip으로 충전 중단에 의한 전기자동차 사용자의 불편함을 방지하기 위한 것이다. 현장 사례연구로 충전기 고장(failure) 유형, 차종별 누설전류 측정실험, 누전차단기 동작 실험 시 여름철 충전기 내부 온도가 60 ℃이상까지 상승하여 누전차단기가 정격 감도 전류의 80%에서 Trip으로 충전 중단됨을 확인하였다. Joule Heating 모델링을 통하여 32A 전류를 초기 시간 t=0 (s)의 기준온도 30℃에서 통전하여 t=3000 (s)경과 후에는 누전차단기 충전부 주위에서 발열이 32.4℃까지 증가함을 시뮬레이션으로 확인하였으며, 통계 검증 tool을 활용하여 온도 및 시간(s) 요인이 발생 열량에 상관관계 0.97로 검증되었다. 본 논문의 연구 실험 결과는 충전기 기구 물 개발 시 충전케이스의 재질, 내부 배선의 배치, 유전 매질에 따른 Joule Heating 시뮬레이션 수행으로 여름철 충전기 내부 온도 상승에 의한 누전차단기 감도 전류 Trip을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.