전기차 충전이 80% 이상 급속 충전되지 않는 진짜 이유

 

전기차 충전 속도가 80%를 넘지 않는 이유가 뭘까? 충전이 실제로 어떻게 작동하는지 알아보자.

 

전 세계가 기후 재해의 위기에 처함에 따라 전기차(EV)는 자동차 산업의 마지막 희망이 되고 있다. 매일 더 많은 소비자들이 화석 연료의 여사가 빚어낸 오염을 완화하기 위해 친환경 자동차로 전환하기 시작했다.

 

그러나 청정 에너지원으로 전환하면서 우리는 필연적으로 새로운 어려움에 직면하게 된다. 배터리의 착취적 원료 채굴 방법에서부터 충전 문제에 이르기까지, 전기 자동차 고객들은 새로운 일련의 문제에 직면하게 된다. 

 

전기 자동차 소유주가 제기하는 가장 일반적인 우려 중 하나는 배터리가 80% 이상 급속 충전되지 않는다는 것이다. 왜 그런 걸까? 충전은 실제로 어떻게 작동할까? 

 

※본 기사는 일부 사실과 다를 수 있습니다.

 

전기차 배터리 충전 작동 원리

 

전기차(EV) 배터리는 DC 또는 직류 전원만 수용한다. 그러나 충전기에는 AC(교류)와 DC의 두 가지 유형이 있다. 즉, DC 충전기에 연결하지 않는 한 자동차를 사용하기 전에 AC 전원을 DC 전원으로 변환해야만 한다. 그 작동 방식은 다음과 같다.

 

자동차 내부에는 전력 변환기가 있다. 이 전력 변환기는 AC 에너지를 가져와 DC로 변환한다. DC 충전기에는 전력 변환기가 내장되어 있기 때문에 "고속 충전" 스테이션으로 알려져 있다. 즉, 차량이 전력을 변환하기 위해 작업을 수행할 필요가 없으므로 훨씬 빠르게 충전할 수 있는 것이다. 

 

 

AC 및 DC 충전: 차이점은 무엇인가?

 

그리드에서 나오는 모든 에너지는 AC 전원이다. 따라서 기본적으로 전기 자동차를 충전하려면 전력 변환기를 사용해야 한다.

 

차이점은 해당 전력 변환기의 위치에 있다. DC 급속 충전기에는 내장형 전력 변환기를 사용한다. 이렇게 하면 차량이 전환 단계를 건너뛸 수 있으므로 충전 시간이 훨씬 빨라진다.

 

AC 충전기에서의 경우 차량의 자체 전력 변환기를 통해 전원을 공급해야 한다. 그 결과 충전 시간이 현저히 느려진다.

 

 

전기차 충전 속도에 영향을 미치는 요소

 

DC 또는 AC 충전기에서 EV 배터리를 충전하는지 여부에 관계없이 또 다른 상황이 충전 속도에 영향을 미친다.

 

충전 속도의 가장 중요한 요소 중 하나는 날씨다. 전기 자동차에 사용되는 것과 같은 리튬 이온 배터리는 추운 온도를 좋아하지 않는다. 간단히 말해서 차가운 배터리는 따뜻한 배터리보다 충전 속도가 느리다.

 

배터리의 현재 충전 수준도 한 역할을 한다. 실제로 EV 배터리가 80%에서 100%까지 충전되는 데 걸리는 시간은 10%에서 80%까지 걸리는 시간과 거의 같다. 이는 주로 제조업체가 최대 수명을 위해 배터리를 설계하고 100% 충전은 이론적으로 배터리에 좋지 않다는 사실에 기인한다. 이 부분은 나중에 더 자세히 살펴보자. 

 

충전기의 전력 출력도 전기 자동차가 얼마나 빨리 충전할 수 있는지를 결정한다. 킬로와트(kW) 출력이 낮은 충전기에서는 출력이 높은 쪽보다 훨씬 느리게 충전한다.

 

마지막으로 소유하고 있는 전기 자동차의 유형은 충전 시간에 상당한 영향을 미친다. 예를 들어, 니산 리프(Nissan Leaf)는 약 50kW의 전력을 소비할 수 있는 반면 테슬라 모델 3은 약 5배의 전력을 수용할 수 있다.

 

 

전기차 충전 방법

 

물론 80% 이상 충전할 수 있다. 그러나 실제 답은 훨씬 더 복잡하다.

제조업체는 요금을 규제하기 위해 전기 자동차를 설계한다. 이것은 대시보드에 표시되는 충전 수준이 종종 완전히 정확하지 않다는 것을 의미한다. 그리고 많은 경우 차량이 100%를 표시할 때 실제 충전 수준은 일반적으로 80%에 가깝다. 그리고 80%에서 100%에 도달하는 데 본질적으로 동일한 시간이 0%에서 80%에 도달하는 것과 동일한 시간이 필요하기 때문에 급속 충전기에서는 종종 80%에서 충전이 차단된다. 이를 통해 충전소는 에너지를 절약하고 다른 운전자가 시설을 사용할 수 있다.

 

하지만 80% 이상 충전하면 차량에 해가 될까? 기술적으로는 가능하다. 리튬 이온 배터리는 장기간 고전압을 견딜 수 없으며 완전히 충전된 상태로 유지하면 성능 저하가 가속화될 수 있다. 리튬 이온 배터리는 중간 충전 범위 내에 있을 때 가장 오래 작동하며 최상의 성능을 발휘한다. 급속 충전기는 배터리를 80%까지 빠르게 충전할 수 있지만 배터리의 이온은 안정화되어야 하므로 급속 충전 기능이 차단되고 나머지 20%는 완속 충전으로 되돌아간다. 이렇게 하면 배터리 수명을 관리하고 최적의 수준에서 작동할 수 있다. 휴대폰의 리튬 이온 배터리 역시 이와 유사하다. 

대부분의 최신 전기 자동차는 배터리 관리 시스템(BMS)으로 설계된다. 이러한 시스템을 통해 차량은 충전량을 조절할 수 있으며 위에서 언급한 불일치가 발생한다. 즉, 실제 상태와 약간 다른 충전 수준을 종종 표시하는 것이다.

 

 

EV 고속 충전: 결론

 

전기 자동차 제조업체 입장에서는 배터리를 오래 사용할 수 있도록 제작하기 때문에 자동차를 완전히 충전하지 않도록 하는 것이 좋다. 이렇게 하면 리튬 이온 배터리의 스트레스 수준이 줄어든다.

 

마지막으로, 자동차가 80% 이상 충전되지 않는 것처럼 보일 수 있다. 그러나 이것은 실제로 많은 충전기의 의도된 기능이다. 전기 자동차는 80%를 넘어서는 약 20kW의 속도로만 충전할 수 있기 때문에 전력을 차단하면 충전소가 에너지를 보존하고 더 많은 소비자에게 서비스를 제공할 수 있다. 그러나 전문가들은 급속 충전 후 배터리 내부의 안정화가 필요하기 때문에 배터리 건강을 위해 가끔씩만 급속 충전기만 사용하는 것이 가장 좋다고 조언한다. 천천히 충전하는 것이 배터리 상태를 최적의 수준으로 유지하는 가장 좋은 방법이기 때문이다. 

 

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