전기차 충전 방법의 구분과 충전 타입별 충전 원리 및 방식 정리

전기차 충전 방법을 구분해보고 충전 타입별 충전 원리와 방식을 정리해보도록 하겠습니다. 

 

전기차 충전 방법의 구분

전기차 충전하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 속도가 비교적 느린 완속 충전과 속도가 비교적 빠른 급속 충전으로 나눌 수 있습니다. 완속 충전은 어느 정도의 전력을 배터리에 넣는가에 따라 레벨 1 충전과 레벨 2 충전으로 다시 나뉘게 됩니다. 레벨 1 충전의 경우는 3kW까지의 전력 공급을 하는 충전이며 레벨 2 충전의 경우는 7~22kW까지의 파워를 배터리에 충전하는 방법입니다. 급속 충전은 43kW나 50kW까지 강한 전력을 충전하는 방식이 되겠습니다. 

 

 

전기차 충전 타입별 충전 방식

완속 충전의 경우에는 대부분의 전기차에 직접 들어갈 수 있는 전기는 AC 타입의 전기가 들어가 차에 있는 온보드 차져에 공급이 되며, 온보드 차저에서 전력을 받아서 DC로 변환한 뒤 배터리를 충전하게 됩니다. 반면 대부분의 급속 충전기는 DC 전력을 직접적으로 차의 배터리에 공급을 하면서 충전을 하게 됩니다. 그런데 최근 들어서는 급속 충전에도 AC 타입의 전기를 OBC라는 것을 통해 공급하는 충전 방식들도 새롭게 나오고 있습니다. 

 

 

 

적절한 충전 방식 필요

만약 우리가 전기차를 구입하여 가지고 있다고 한다면 운행을 하는 과정에서 근처 충전소나 완속 충전소 같은 곳에서 충전을 해야 하는 상황이 발생할 것인데, 그때 충전기에서 공급해주는 커넥터와 충전 방식이 본인이 가지고 있는 차량의 방식과 호환이 될 것인지 걱정이 될 것입니다. 자동차 브랜드마다 핸드폰의 충전 단자들이 조금씩 다르듯 자기 나름의 표준 방식을 만들어서 적용하고 있는 상황입니다. 

 

 

 

주요 충전 방식 정리

그래서 충전 방식이 완전히 통일이 되어 있지 않지만 대략 많이 사용하는 몇 가지들의 충전기 커넥터 모양을 가진 충전 방식들이 전기차 브랜드에 채용되어 사용되고 있습니다. 이러한 것들을 간단하게 한번 보자면 AC를 사용하여 배터리에 공급하는 완속 충전기의 경우 커넥터 타입들이 보통 4가지가 사용이 되고 있습니다. 레벨 1은 3-핀짜리 커넥터가 사용이 되고 있으며, 레벨 2 충전의 경우에는 타입 1, 타입 2를 비롯한 3가지가량의 커넥터 타입이 사용되고 있는 상황입니다. 급속 충전에서 이용하는 DC 커넥터 같은 경우에는 CHAdeMO나 CCS나 Tesla와 같은 3가지 타입의 커넥터들이 사용이 되고 있습니다. 차가 가지고 있는 커넥터의 모양과 충전기의 커넥터 모양이 서로 일치해야 전기차 충전이 가능하게 되는 것입니다. 

 

 

 

완속 충전의 충전 방식 및 원리

대부분의 경우 완속 충전은 단상 220V 전원을 받아 과금기를 거쳐 차에 있는 OBC에 공급을 하게 됩니다. 따라서 레벨 1의 충전 같은 경우에는 220V이 아닌 120V 전압을 받는 경우가 대부분입니다. 레벨 1의 경우에는 완전히 충전되는데 8시간 정도 걸리는 것이 보통일 정도로 충전에 시간이 많이 소요됩니다. 레벨 2는 220V 단상을 받아 4시간~ 5시간 정도의 충전시간이 필요한 것이 일반적이라고 합니다. 

 

AC 충전 방식에도 급속 충전 방식들이 조금씩 등장하기 시작한다고 위에서 언급을 했는데, AC 급속 충전 방식에는 단상보단 3 상의 AC 전원이 활용되는 것이 일반적인 추세입니다. 따라서 급속 AC 충전의 경우 3상 전원을 사용하게 되고 충전시간은 30분 ~ 1시간 정도 소요된다고 합니다.  

 

배터리 관리 시스템의 역할

DC의 경우 DC로 충전하게 되는 급속 충전은 3상 전원으로부터 전력을 받아 그것을 직접적으로 배터리에 연결을 하여 충전하게 됩니다. 그래서 배터리에 바로 연결을 하게 되면 배터리에 여러 가지 셀들을 상황 등을 모니터링해야 할 필요가 생깁니다. 이런 모니터링을 위해 전력 공급 전력선 이외에도 모니터링에 필요한 피드백 선들이 따로 연결이 되어 있어야 합니다. 따라서 DC 급속 충전을 위해선 커넥터들에서 전력을 충전시킬 수 있는 선들 뿐만 아니라 차징 피드백을 받을 수 있는 신호선들까지도 존재하고 있습니다. 차징 피드백의 신호들은 배터리 셀들을 관리하고 보호하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)에서 하게 됩니다.

 

배터리 팩 안에 BMS가 함께 포함되어 있는 것이 보통이며, 배터리 상태를 모니터링하면서 적절한 신호를 충전기로 보내게 됩니다. BMS가 보내는 신호는 차 안에 있는 OBC의 상태나 차 밖에서 DC를 공급하고 있는 외부 급속충전기와의 적절한 신호가 오가면서 배터리의 전반적인 충전 과정을 같이 관리를 하게 됩니다.