전기자동차는 탄소배출량을 감소시키기 위해 개발된 친환경자동차 중 내연기관 없이 배터리와 전기모터로 구성된 자동차를 말하며, 배터리에 충전된 전기에너지만으로 모터를 회전시켜 주행을 하는 방식입니다.
전기를 배터리에 충전하는 방법 및 전력이 모터에 전달되어 구동되는 원리를 설명해보겠습니다.
1. 충전원리
전기자동차에 탑재되는 배터리는 고전압 직류(DC) 배터리이기 때문에 외부 충전기가 교류(AC) 충전기라면 투입구를 통해 들어오는 전기는 배터리관리시스템(BMS, Battery Management System)에 전달되기 전에 온보드차저(OBC, On Board Charger)라는 전류변환장치를 통해 AC전류가 DC전류로 변환되어 BMS로 전달됩니다. DC충전은 충전기가 전력망으로부터 공급받은 AC전류를 자체적으로 DC전류로 변환하여 OBC를 별도로 통하지 않고 다이렉트로 BMS로 전달됩니다.
2. 충전방법
전기자동차를 충전하는 방법은 주요소의 셀프 주유와 유사합니다. 충전구를 열고 충전기의 포트를 연결하여 충전하는 방식이며 충전이 끝나면 충전한 만큼 결제가 됩니다. 충전방법은 완속충전(AC)과 급속충전(DC)으로 나뉩니다. 완속충전은 교류(AC)를 직류(DC)로 변환 후 충전하는 원리이기 때문에 변환이 필요없는 급속충전보다 긴 시간이 걸립니다.
※교류(AC)충전 : 완속충전, 가정용, 완전방전에서 100% 충전까지 약 4~6시간
※직류(DC)충전 : 급속충전, 충전소용, 완전방전에서 80% 충전까지 약 15 ~ 30분
3. 충전방식
현재 상용화된 충전방식은 DC콤보, AC3상, 차데모 방식 총 3가지이 있으며, 모두 완속, 급속충전이 가능합니다.
DC콤보방식은 독일과 미국에서 개발된 방식으로 충전포트가 위, 아래로 분리된 형태를 가지며 위쪽은 완속충전용 AC커넥터모듈, 아래쪽은 급속충전용 DC커넥터모듈로 구성됩니다. DC콤보방식은 하나의 충전구로 완속, 급속, 비상급속충전이 가능하다는 장점이 있지만 주파수 간섭으로 인해 충전정보(배터리 잔량, 충전속도 등)를 원활히 제공하지 못하는 단점이 있습니다. 이 방식을 도입한 업체는 대표적으로 현대기아자동차, GM, BMW가 있습니다.
AC3상방식은 프랑스 르노에서 개발된 방식으로 별도의 어댑터가 필요하지 않아서 완속과 급속이 하나의 충전포트로 구성되어 전기 수급상황에 맞게 유연하게 충전방식을 조절할 수 있다는 장점이 있지만 충전기 설치비용이 높고, 르노 차량 이외에는 AC3상방식을 사용하는 차량이 많이 않아서 보급률이 떨어진다는 단점이 있습니다.
차데모방식은 충전(Charge)와 주행(Move)를 합친 단어로 일본의 닛산, 도요타, 미쓰비시에서 개발된 방식입니다. 차데모방식은 충전정보가 유선상 별도 제공되어 주파수 간섭 없이 정보가 원활히 제공된다는 장점이 있지만 충전기에 급속충전소켓과 완속충전소켓이 구분되어 있어 충전기의 부피가 크고, 충전시간이 다른 방식보다 길다는 단점이 있습니다.
2020년 기준 충전기 방식 점유율은 DC콤보(75%) > 차데모(38%) > AC3상(5%) 순이며, 충전방식이 효율적이고 비상급속 충전이 가능하다는 이유로 DC콤보방식이 국제적인 표준으로 자리를 잡아가고 있는 추세입니다.
