전기차 충전이 실제로 작동하는 방식

전기차 배터리는 직류(DC)로 저장한다. 하지만 우리가 쓰는 전기는 교류(AC)다. 이 변환을 어디서 하느냐가 완속과 급속을 가른다.

완속 충전 (AC)

충전기는 교류를 그대로 차량에 보낸다. 변환은 차량 내부의 온보드 차저(OBC)가 담당한다.

• OBC 용량이 곧 충전 속도 상한이다. 7kW OBC라면 11kW 충전기를 꽂아도 7kW로 들어간다.
• 발열이 적고 배터리에 부담이 작다. 일상 충전에 적합하다.

급속 충전 (DC)

충전기 안에 대형 변환 장치가 있어 직류를 만들어 배터리에 직접 보낸다. 차량 내부 OBC를 거치지 않으므로 훨씬 큰 전력을 보낼 수 있다.

• 차량의 BMS가 충전기와 통신하며 허용 전류를 매 순간 지정한다.
• 즉 "충전기가 밀어 넣는" 것이 아니라 "차가 받아들이는" 구조다.

충전 곡선

급속 충전 속도는 일정하지 않다. 대체로 다음 형태를 그린다.

• 0~20% 배터리 온도가 낮으면 제한된다.
• 20~60% 가장 빠른 구간. 표기 최대 출력에 근접한다.
• 60~80% 서서히 감소한다.
• 80% 이상 셀 보호를 위해 급격히 느려진다.

그래서 장거리 주행에서는 80%까지만 채우고 다음 충전소로 이동하는 편이 총 소요 시간에서 유리한 경우가 많다.

온도가 절반이다

배터리는 대략 20~40°C 구간에서 가장 잘 충전된다.

• 겨울철에는 출력이 크게 제한된다. 목적지를 충전소로 설정해 배터리 컨디셔닝(예열)을 작동시키면 개선된다.
• 여름철 고속 주행 직후에는 반대로 냉각이 필요해 잠시 출력이 낮아질 수 있다.

800V와 400V

시스템 전압이 높으면 같은 전력을 더 낮은 전류로 옮길 수 있어 발열이 줄고 케이블이 얇아진다. 800V 차량이 350kW 충전기에서 유리한 이유다.

다만 충전기 출력, 케이블 냉각 방식, 동시 사용 대수에 따라 실제 속도는 달라진다. 표기값은 조건이 완벽할 때의 상한선이다.

정리

• 완속은 차량 OBC가, 급속은 충전기가 변환을 담당한다.
• 충전 속도는 SoC와 온도에 따라 계속 변한다.
• 장거리에서는 80% 규칙과 배터리 예열이 가장 효과가 크다.