전기자동차 : 작동 원리, 개념 (4)

EV 충전이란?

호스로 가솔린 차량에 연료를 주입하는 것과 같은 경우, 전기 케이블을 EV에 꽂아 에너지를 주입할 수 있습니다.

하지만 EV를 사용하면 훨씬 더 복잡합니다.

충전하는 기본 방법은 벽면 소켓을 통해 사용하는 것입니다. 새 현대 코나 EV에 플러그를 꽂으면 비어 있는 상태에서 완전히 충전하는 데 21시간이 소요됩니다.

1950달러 7.2kW 온보드 충전기를 선택하시면 이 수치는 약 9시간으로 떨어집니다.

배터리가 빈 상태에서 충전되는 데 걸리는 시간은 충전기의 용량과 배터리 크기에 따라 다릅니다.

코나에 있는 7.2kW 충전기는 64kWh의 배터리를 충전해야 합니다. 7.2를 64로 나누면 얼마나 걸릴지 알 수 있습니다.

차가 거기 밤새 앉아 있으면 괜찮습니다. 그런데 급한일이 생기면 어떨까요?

DC 급속충전이란

DC 급속 충전은 고유량 디젤 호스와 약간 유사하며, 속도 차이만 더욱 뚜렷합니다.

DC 배터리 팩으로 DC 전원을 공급하면 자동차의 온보드 충전기를 우회하여 비효율적인 부분을 재충전하고 많은 시간을 절약할 수 있습니다. 호주에서는 50kW DC 충전기가 보편화되고 있으며, 현재 100kW 충전기가 등장하기 시작했습니다.

코나 전기는 1시간 조금 더 있으면 충전할 수 있고 후자에 경우 1시간도 채 안 됩니다.

해외에 350kW의 충전기를 보유하고 있으며, 다른 공급업체와 마찬가지로 현재 훨씬 더 높은 전력 장치를 개발하고 있습니다. 이들이 도착하면, 충전 속도는 정통 차량의 탱크를 가득 채우는 것과 일치할 것이고 전기 버스와 트럭의 운용은 더 실현가능해질 것입니다.

EV의 온보드 충전 속도도 향상되고 있습니다. Taycan은 400km 범위에서 충분히 충전하는 데 20분밖에 걸리지 않는 800볼트의 고속 충전 시스템을 개발했습니다. 하지만 포르쉐가 개발한 시스템은 아직 널리 보급되지 않았습니다.

새로운 테슬라 모델 3은 650A의 충전 기능을 갖추고 있습니다. 하지만 호주에는 아직 650암페어의 급속충전기가 존재하지 않습니다. 최대 암페어는 약 500암페어입니다. 우리나라는 어떨까요?

급속 충전을 반복하면 배터리가 더 빨리 소모될까?

여기에서 배터리 팩의 능동적 열 관리가 핵심입니다. 액체 또는 공기 냉각만으로 작동 온도 범위를 유지하며 장시간 동안이라도 배터리 성능 저하가 최소화되어야 합니다.

배터리는 사람과 같은 온도가 되는 것을 좋아합니다.

문제는 배터리 셀이 너무 뜨거워져서 그대로 있으면 내구성이 현저히 떨어진다는 것입니다. 원래 닛산 리프에는 이런 문제가 있었고 거기서 이런 우려가 많이 나왔습니다.

DC 고속 충전의 좋은 점은 배터리에 많은 에너지를 쏟는다는 것입니다.

단점은 열이 과도하게 발생한다는 것입니다. 만약 그것을 관리하지 않는다면, 배터리를 뜨겁게 유지할 것입니다.

원래 닛산 리프에는 열 관리가 활발하지 않고, 셀을 냉각시키지도 않습니다. 만약 셀이 뜨거워지면, 뜨겁게 유지가 됩니다.

자동차들이 원래 세대의 닛산 리프(Nican Leaf)를 출시한 후 가장 좋은 점은 배터리를 열적으로 관리하고, 안전한 온도 범위를 유지하도록 노력한다는 것입니다. 배터리 팩을 통해 항상 냉각되는 액체가 흐릅니다.

게다가 배터리는 수천 개의 충전량을 순환할 때 성능이 저하된다는 것은 논란의 여지가 없는 간단한 사실입니다.

이는 휘발유가 들어간 자동차의 수십만 킬로미터에 상당합니다.

날씨가 EV 성능에 영향을 미칠까요?

네, 하지만 지금은 EV 배터리 팩의 열 관리 성능이 좋아졌습니다.

하지만 추운 날씨보다 더운 날씨에 배터리 팩의 성능 저하를 관리하는 것이 더 쉬습니다.

극한의 추위는 화학반응이 있기 때문에 배터리에 좋지 않습니다. 대부분의 자동차들은 찬물에 젖었다면 성능을 제한할 것입니다. 하지만 열 관리가 활발하면 배터리 팩 내부에 히터 소자가 있어 실제로 가열할 수 있습니다.

조금만 사용해도 배터리 팩이 안전한 작동 온도에 도달할 때까지 데워집니다. 단점으로는 실제 온도에 에너지를 투입하여 주행 거리가 줄여진다는 것입니다.