전기 자동차(EV)에 익숙하다면 충전 속도와 관련하여 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3 충전이라는 용어를 들었을 것입니다. DC 고속 충전이라고도 하는 레벨 3 충전은 EV를 충전하는 가장 빠른 방법으로 대부분의 차량을 몇 시간이 아닌 몇 분 만에 충전할 수 있습니다.
간단히 말해서 레벨 3 충전은 더 많은 전력을 더 빠르게 제공하므로 주유소 또는 차량 보관소와 같이 이동이 많은 장소에 이상적인 충전 유형입니다. 레벨 3 충전에 필요한 고전압 공급(및 더 높은 가격대)을 감안할 때 일반적으로 주거 지역에 설치된 DC 고속 충전기는 볼 수 없으며 충분한 전원 공급 장치가 있는 상업 지역에 훨씬 더 적합합니다.
그렇다면 레벨 3 충전은 실제로 얼마나 빠릅니까? 그리고 어떤 것들이 충전 속도에 영향을 미치나요? 레벨 3 충전기의 속도에 대해 알아야 할 모든 내용을 읽으려면 계속 읽으십시오.
EV 충전 속도에 대해 알아보기 전에 EV 충전 작동 방식에 대한 기본적인 이해가 중요합니다.
EV에 연료를 공급할 수 있는 전류에는 교류(AC)와 직류(DC)의 두 가지 유형이 있습니다. EV 배터리를 포함한 모든 배터리는 충전에 DC를 사용합니다. 그러나 그리드의 전력은 본질적으로 AC입니다. 따라서 EV를 충전하려면 그리드의 AC를 배터리용 DC로 변환해야 합니다. 이것은 AC/DC 변환기에 의해 수행됩니다.
레벨 3(DC) 충전과 레벨 1 및 2(AC) 충전의 주요 차이점은 어디서 변환이 발생합니다. 레벨 3 충전기는 충전소 내에서 AC를 DC로 변환하여 DC 전원이 스테이션 자체에서 EV 배터리로 직접 흐를 수 있도록 합니다. 더 큰 변환기를 수용할 수 있는 공간이 더 많기 때문에 DC 충전기는 전력을 매우 빠르게 변환할 수 있습니다. 결과적으로 일부 DC 스테이션은 최대 350kW의 전력을 제공하고 단 15분 만에 EV를 완전히 충전할 수 있습니다.
반면에 레벨 1 및 2 충전기는 AC를 EV에 전달한 다음 소형 온보드 충전기를 통해 DC로 변환합니다. 차량 내부의 제한된 공간을 감안할 때 충전기의 크기는 제한적입니다. 그렇기 때문에 레벨 2(AC) 충전기의 최대 속도는 약 22kW~43kW입니다.
이제 기본 사항을 이해했으므로 충전 속도에 영향을 미치는 요소에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
많은 요인이 충전 속도에 영향을 줄 수 있지만 주로 출력, 차량 유형 및 배터리 충전 수준에 따라 달라집니다.
앞서 배운 것처럼 DC 충전소는 더 큰 변환기를 수용할 수 있는 더 많은 공간이 있기 때문에 AC 충전소보다 빠르게 충전됩니다. 그러나 모든 DC 충전소(레벨 3 충전기)가 동일한 것은 아닙니다. 다양한 모양과 크기로 제공되며 동일한 논리가 적용됩니다. 컨버터가 클수록 레벨 3 충전기가 더 많은 전력을 제공할 수 있습니다.
DC 충전소 아키텍처도 전력 출력에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 독립 실행형 스테이션은 단일 장치로 구성되며 대략 50kW에서 250kW의 전력을 공급할 수 있습니다. 분할 반면에 아키텍처는 고객 대면 사용자 장치와 배후 전원 장치의 두 가지 구성 요소로 구성됩니다. 전체 장치가 전력 변환 및 전달을 전담하므로 분할 아키텍처 스테이션은 일반적으로 175kW에서 350kW까지 더 많은 전력을 제공합니다.
차이점에 대한 아이디어를 제공하기 위해 50kW 독립형 충전소에서 1시간 충전하면 약 278km의 범위를 제공합니다. 이를 약 480km를 제공하는 350kW 분할 충전 스테이션에서 15분 충전하는 것과 비교하면, 이는 단 1/4의 시간 동안 주행 거리의 거의 두 배입니다.
충전 시간을 결정하는 데 있어 출력이 중요하지만 차량 자체가 최고의 주인입니다. EV를 설계할 때 자동차 제조업체는 사용하는 배터리의 크기, 무게, 성능 및 수명과 관련하여 많은 선택을 합니다. 이러한 결정이 DC 충전 시간에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다.
특정 EV는 다른 EV보다 더 많은 전력을 지원합니다. 예를 들어, 고급형 Tesla Model 3의 고속 충전 용량은 250kW인 반면, 주류인 Peugeot e-208은 50kW를 지원합니다. 다른 차량 유형도 마찬가지입니다. 전기 자동차는 50kW를 지원할 수 있는 반면 트럭이나 버스는 300kW의 용량을 지원할 수 있습니다. 일반적으로 배터리 팩이 클수록 더 빠른 충전을 지원할 수 있습니다.
제조 중인 차량의 대상 고객도 레벨 3 충전 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 주류 모델은 배터리 품질을 손상시켜 비용을 더 쉽게 이용할 수 있도록 합니다. 반면에 고급 차량은 더 강력한 배터리를 포함할 수 있지만 가격표는 훨씬 더 높습니다.
온도는 또한 충전 속도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 배터리 셀은 20–25°C(68–77°F)에서 가장 효과적으로 작동합니다. 게다가 기상 조건, 고속도로 대 도심 주행, 고속 충전 모두 배터리 온도에 영향을 미칩니다. 온도가 너무 낮거나 너무 높아지면 차량의 배터리 관리 시스템(BMS)이 배터리를 보호하기 위해 전원 입력을 줄여 충전 속도를 줄입니다.
많은 고급형 EV에는 배터리 온도를 조절하는 가열 또는 냉각 시스템이 장착되어 있지만 일부 보급형 차량에는 그렇지 않습니다. 이는 충전 속도와 관련하여 차량 유형이 왜 차이를 보일 수 있는지에 대한 명확한 지표입니다.
전체 용량 대비 배터리 충전 수준도 충전 시간에 영향을 줍니다. 배터리 수명을 늘리고 과열을 방지하기 위해 배터리가 거의 완전히 충전되면 충전 속도가 크게 느려집니다. 이것이 DC 고속 충전이 0~80% 사이에서 가장 효과적인 이유입니다. 배터리의 나머지 20%를 충전하는 것은 처음 80%를 충전하는 데 걸리는 시간과 거의 같은 시간이 소요될 수 있습니다. 분당 비용을 지불하는 경우에는 그다지 경제적이지 않을 수 있습니다.
다양한 유형의 차량과 배터리, 수많은 전력 출력을 갖춘 다양한 고속 충전소, 충전 속도에 영향을 줄 수 있는 몇 가지 요인으로 인해 해당 질문에 대한 정확한 답변을 제공하는 것은 불가능합니다.
그러나 차량 유형(평균 배터리 크기 기준) 및 출력 수준에 따라 차량을 급속 충전하는 데 걸리는 시간을 정확하게 추정해 드릴 수 있습니다.
EV 유형 승용차 대형 EV 경량 상업 트럭 및 버스 트럭 및 버스 평균 배터리 크기(오른쪽)
20%에서 80% 충전 상태(SoC)까지 배터리를 충전하는 평균 시간. 설명 목적으로만:정확한 충전 시간을 반영하지 않습니다.
레벨 3 충전은 대부분의 EV에서 작동합니다. 그러나 위에서 배운 것처럼 차량마다 배터리 용량이 다르며 일부는 다른 차량보다 더 많은 전력을 수용할 수 있습니다. 게다가 일부 EV 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV)는 배터리가 너무 작기 때문에 급속 충전과 전혀 호환되지 않습니다.
레벨 3 충전을 최대한 활용하려면 차량이 DC 충전을 지원하는지, 지원한다면 지원하는 최대 용량을 확인하는 것이 중요합니다.
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