전기자동차 충전방식

충전방식의 정의

전기자동차 충전방식은 외부 전원을 배터리에 공급하는 방법이다.

충전기 출력과 전류 형태, 즉 교류인지 직류인지에 따라 나뉜다.

크게 완속, 급속, 저속(이동형)의 세 가지로 구분된다.

완속 충전의 구조

완속 충전은 충전기가 교류 전력을 공급한다.

차량 안의 온보드 차저(OBC)가 교류를 직류로 바꿔 배터리에 채운다.

그래서 완속 충전 속도는 OBC 용량의 제약을 받는다.

완속 전력 계산

이번에는 단상 220V, 32A 완속 충전기의 전력을 계산해 보자.

전력은 전압과 전류를 곱해 구한다. 역률은 1로 두고 손실은 무시한다.

이 충전기가 몇 kW급인지 직접 구해 보자.

급속 충전 시간 예제

다음은 77.4kWh 배터리를 50kW 급속으로 0%에서 80%까지 채우는 경우다.

충전 에너지는 77.4 × 0.8로 61.92kWh이다.

이상적인 평균 출력으로 나누면 약 1.24시간, 즉 74분이다.

실제 충전 곡선은 후반에 전류가 줄어 이보다 더 걸린다.

그래서 80%까지 1시간 이내라는 기준은 조건에 따라 달라진다.

CC/CV 충전 알고리즘

리튬이온 배터리는 정전류·정전압(CC/CV) 충전을 표준으로 쓴다.

방전이 심한 셀은 먼저 낮은 전류로 트리클 충전을 해 안전 전압에 이르게 한다.

이후 정전류 구간에서 일정한 전류를 흘려 전압을 올린다.

전압이 상한에 닿으면 정전압 구간으로 바뀌어 전류가 줄어든다.

전류가 최소 기준값 아래로 내려가면 충전을 끝낸다. 다셀 배터리는 밸런싱도 함께 한다.

완속·급속·저속 비교

충전방식은 충전 속도와 설치 위치를 기준으로 완속, 급속, 저속으로 나눈다.

표의 두 번째 행은 전력 형태, 세 번째 행은 출력을 비교한다.

급속은 충전기가 직류를 직접 공급하므로 80%까지 1시간 이내에 충전된다.

완속은 주택과 아파트에 주로 설치되며 완충까지 4~5시간이 걸린다.

저속 이동형은 긴급 상황에서 임시로만 쓴다.

헷갈리는 점과 정리

이제 헷갈리기 쉬운 점과 핵심을 정리한다.

완속 충전 시간은 조건에 따라 다르다. 회생 제동은 외부 충전 방식이 아니다.

표준 번호가 확실하지 않으면 이름만 쓴다.

완속은 교류 공급과 OBC 변환, 급속은 직류 직접 공급이다.

통신과 표준은 ISO/IEC 15118과 IEC 61851을 기억한다.