[스터디] 전기차 충전방식

 

완속충전과 급속충전

전기차는 완속충전과 급속충전일 때 각각 충전속도가 다르다. 먼저 완속충전은 교류 전원을 공급받고, 급속충전은 직류전원을 공급받아 배터리를 충전하는 방식이다.

 

1) 가정용 충전(Wall Connector)

가정용 전원을 수전받아 자동차 배터리를 충전하는 방식이다. 일반적인 가정용 전기로 최대전류 16A, 전압 220V를 사용하며 충전용량은 16A × 220V = 3.52kW 수준이 된다. 하지만 실제로 출력되는 전류는 16A가 되지 못하기 때문에 3.52kW 미만이 될 것이다.

 

2) 완속충전

전기차 충전소에서 교류 전원을 공급받아 자동차에 내장된 OBC(On Board Charger)를 통해 직류 전원으로 변환되어 배터리에 충전된다. 완속충전기의 경우, 흔히 32A 220V를 사용하며 이에 충전용량은 7.04kW 정도이다. 또한 충전속도는 OBC의 용량에 따라 결정되며 OBC의 용량은 단상 혹은 3상 교류인지에 따라 전력용량 3 ~ 22kW까지 나눠진다.

 

3) 급속충전

전기차 충전소에서 직류 전원을 수전받아 별도의 변환장치 없이 배터리에 충전된다. 전기차 급속충전기의 충전용량으로 급속(50, 100, 200kW)과 초급속(300, 350kW)가 보급되어있다.

 

 

 

---

 

 

충전기 커넥터(CCS, NACS)

전 세계적으로 통일된 충전기 표준이 정해져 있지 않아 제조사별로 사용하고 있는 충전기 커넥터가 다르다. 한국, 북미, 유럽에서 주로 사용하고 있는 충전기 커넥터로 CCS, NACS를 꼽을 수 있다. 이 밖에도 중국은 GB/T, 일본은 급속충전의 경우 CHAdeMO를 사용 중에 있으며, 현대자동차의 구형 전기차 모델에는 CHAdeMO가 적용되어 있다.

 

간단하게 정리하면 다음과 같다.

- 한국 : CCS1, CHAdeMO(구형 전기차 모델)

- 북미 : CCS1, NACS

   · CCS1 → NACS로 통합 중 

- 유럽 : CCS2

 

 

1. CCS (Combined Charging System)

완충 충전(AC)과 급속 충전(DC)를 단일 커넥터로 합치며 두가지의 충전 방식을 모두 제공하는 시스템이다. CCS는 다시 CCS1과 CCS2 로 나눠진다.

 

1) CCS1

- J1772(5 pin) 완속 충전과 급속 충전이 합쳐진 방식이다. 

- 북미, 한국에서 사용 중인 방식이다. 한국의 경우, 북미 시장을 겨냥하여 CCS1 충전방식을 표준로 지정하였다. 하지만 Ford, GM, Stellantis 등의 세계 기업들은 NACS 방식을 사용하겠다고 발표하였으며, 현대자동차도 2024년 4분기부터 북미시장 내 NACS 도입 예정이다.

- 완속충전 시, 단상 교류전원으로 최대 용량 7kW까지 지원한다.

- 급속충전 시, 직류전원으로 최대 용량 350kW까지 지원한다.

 

2) CCS2

- Mennekes(7 pin) 완속 충전과 급속 충전이 합쳐진 방식이다.

- 유럽, 호주 시장에서 채택 중인 방식이다.

- 완속충전 시, 단상 또는 3상 교류전원 모두 가능하며 최대 43kW까지 지원한다.

- 급속충전 시, 직류전원으로 최대 350kW까지 지원한다.

 

2. NACS(North American Charing Standard)

- 기존 Tesla에서 SuperCharger라는 명칭으로 제작된 충전 방식이다. 메르세데스 밴츠, 포트, 볼보, GM 등 세게 여러 기업이 NACS 방식을 사용하겠다고 밝혔으며, 현대자동차 또한 2024년 4분기에 NACS가 탑재된 전기차를 출시할 예정이다.

- 완속충전 시, 최대 22.2kW(80A, 277V)을 지원한다.

- 급속충전 시, 최대 250kW(500A, 500V)을 지원한다.

 

CCS1 vs CCS2: Understanding the Differences / 지역별 전기차 완속급속충전 표준규격 (출처 : BONNET, 한국자동차연구원)

 

 

* Comment

NACS의 경우 테슬라의 독자적인 규격이었지만 북미시장 내 세계 유수의 자동차 기업들이 NACS 사용을 발표하였다. 이러한 변화 과정에 대해서 시장논리 또는 기술적인 이유가 분명이 있을 것이라 생각한다.

'각국의 표준 전압과 송전 방식에 유리한 충전 방식', '기존 CCS 유저들도 NACS 인프라를 이용할 수 있다는 이점', 'CCS 충전기의 잦은 고장과 불편함', '대대적인 NACS 전환에 따라 시장 경쟁력을 잃지 않으려는 기업들의 동참', '미국 정부의 조정' 등 여러가지 이유가 복합적으로 작용했다고 본다. 이번 편을 작성하면서 위 내용이 가장 큰 의문점이었지만, 아직은 세부적인 충전방식 기술은 보아도 모르겠으니... 훗날 다시 배우면서 글을 더 남기려고 한다.