전기차 충전 상식 - 배터리 유형별 특징, 전기자동차 충전방식, 급속충전 오해와 진실

전기차 충전 상식 - 배터리 유형별 특징, 전기자동차 충전방식, 급속충전 오해와 진실

 

 

 

전기차 충전 상식 - 배터리 유형별 특징

전기차의 배터리는 다양한 형태로 설계되어 있습니다.

 

일반적으로 사용되는 형태로는 '각형' 배터리가 주로 사용되며, 이 배터리는 단단한 알루미늄 캔에 배터리 내용물을 담고 뚜껑을 덮은 뒤 레이저로 용접하여 완전히 밀폐합니다. 이러한 배터리는 수명이 길며 외부 충격에도 강한 특징이 있습니다. 그러나 상대적으로 무게가 무거우며 설계 유연성이 부족한 단점도 있습니다.

 

또한, '파우치형' 배터리는 상대적으로 가볍고 다양한 크기로 만들 수 있어서 원형이나 각형과 달리 얇고 연성이 있는 재질로 만들어집니다.

 

'원통형' 배터리는 단위 용량이 작은 편이지만 양산성이 높아 가격 경쟁력을 가질 수 있는 장점이 있습니다.

 

 

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전기차의 배터리 에너지 용량은 '킬로와트시(kWh)'로 표기됩니다. 전기차는 수많은 배터리들을 직렬과 병렬로 연결하기 때문에 다양한 전압과 전류값이 존재하며, 이를 대표적으로 나타내기 위해 '와트시'를 사용하여 에너지 양을 표기합니다.

 

예를 들어, 60암페어시 용량의 배터리 셀 500개가 탑재되는 전기자동차 모델을 가정해보면, 이를 계산하기 위해서는 60암페어시에 리튬이온 배터리의 평균 전압인 3.7볼트를 곱하고 셀 개수를 다시 곱합니다. 따라서 '60암페어시 × 3.7볼트 × 500개 = 111킬로와트시'가 됩니다.

 

하지만 실제 배터리에서는 다양한 복잡한 요인들로 인해 실제 발생하는 에너지 양은 계산 값과 다를 수 있습니다. 부품 간 간섭 현상이나 온도 등의 외부 요인들이 에너지 양에 영향을 미치기 때문입니다.

 

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전기차 충전 상식 - 충전방식

전기차의 충전 방식은 주로 '완속충전'과 '급속충전'으로 나누어집니다. 이때 전기차는 주로 직류 전원 배터리로 작동되며, 각 충전 방식마다 특징이 있습니다.

 

완속충전은 충전기의 교류 전원을 배터리의 직류로 변환해야 하기 때문에 충전 시간이 상대적으로 오래 걸리는 방식입니다. 보통 4~5시간 정도 소요될 수 있습니다. 반면, 급속충전은 별도의 변환 없이 직류로 충전하기 때문에 속도가 빠르며 최신 기술을 사용하면 완충까지 20분 내외로 충전이 가능합니다.

 

급속충전 과정은 다소 복잡한 면도 있습니다. 각 나라나 제조사마다 충전 방식이 다르며, 별도의 충전기를 구매해야 하는 경우도 있습니다. 반면 완속충전은 전 세계적으로 동일한 커넥터를 사용하기 때문에 더욱 편리합니다.

 

완속충전은 한국, 미국, 일본에서 주로 사용하는 AC 단상 5핀 방식이 흔하며, 급속충전은 DC 콤보, 차데모, AC 3상 등 세 가지 주요 방식으로 나뉩니다.

DC 콤보 방식은 급속충전을 주도하는 기술로, 완속충전용 교류 모듈과 급속충전용 직류 모듈을 동시에 사용하는 방식입니다. 이 방식을 채택한 차량들은 BMW iX, i4, Chevrolet Spark EV 등이 있습니다. 차데모 방식은 일본을 중심으로 개발된 급속충전 방식으로, 오로지 직류 방식만을 활용한 충전을 위해 개발되었습니다. 다만 교류 충전을 하기 위해서는 별도의 커넥터가 필요한 단점이 있습니다. 이 방식은 닛산, 토요타, 미쓰비시 등에서 사용합니다. AC 3상 방식은 프랑스 르노가 사용하는 방식으로, 별도의 직류 변환 어댑터가 필요 없어서 장점입니다. 급속충전과 완속충전을 하나의 케이블로 모두 할 수 있습니다.

 

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전기차 충전 상식 - 급속충전 오해와 진실

"급속충전을 자주 하면 배터리 성능이 저하된다"는 주장에 대해 배터리 업계는 "정상적인 급속충전기를 사용하면 상관없다"고 강조하고 있습니다. 이 주장은 과거에는 일부 배터리가 급속충전을 처리하는 기술이 적용되지 않았을 때 발생한 문제로 비롯된 것으로 생각됩니다. 즉, 급속충전 기능이 없는 배터리에 급속충전을 적용하면 내부 소재들이 과열되어 배터리의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있었습니다.

하지만 현재의 배터리 기술은 많이 발전하여 최신 배터리들은 소재 기술이 향상되어 급속충전이 가능하도록 설계되어 있습니다. 따라서 정상적인 조건에서 정품 인증을 받은 급속충전기를 사용한다면 배터리 성능에 대한 저하는 크게 걱정하지 않아도 됩니다.

중요한 점은 정품 인증을 받은 충전기를 사용해야 한다는 것입니다. 불량 충전기를 사용하면 배터리에 과도한 전류가 흐르거나 안전한 온도 범위를 벗어나는 등의 문제가 발생할 수 있어 배터리에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 급속충전을 할 때는 배터리 제조사의 권장사항을 따르고 정품 인증을 받은 충전기를 사용하는 것이 중요합니다.

 

 

 

전기차의 급속 및 초급속 충전이 80%까지만 가능한 이유는 배터리의 안전과 수명을 고려한 결과입니다. 이것은 완성차 업체가 전기차를 생산할 때 설정한 세팅 값에 기반하고 있습니다.

배터리가 충전되면서 일정 용량 이상이 되면 화학 반응이 변화하게 되며, 이온 및 전자 수가 줄어들어 반응 속도가 감소합니다. 이 상태에서 지속적으로 과도한 전류를 공급하면 배터리 손상의 우려가 있기 때문에 완성차 업계는 충전 용량을 80%로 제한하게 됩니다.

따라서 급속충전 시에는 충전 최대 용량이 80%로 제한되거나 80%를 넘어서면 충전 속도가 점차 느려지는 방식으로 배터리를 보호하고 있습니다. 이는 배터리의 안전성과 수명을 보장하기 위한 중요한 조치입니다.

전기차 소유자들은 이러한 충전 제한에 대해 특별히 주의할 필요는 없습니다. 충전기와 차량은 80% 충전 이후에 자동으로 충전 속도를 조절하거나 충전을 중지하게 되므로 사용자는 별도의 조작이나 조치를 취할 필요가 없습니다. 이러한 제한은 배터리의 안전성과 수명을 보장하기 위한 완성차 업체의 관리 정책 중 하나입니다.