EV는 배터리를 충전하기 위해 전원이 필요합니다. 이 전원이 없으면 레벨 1 충전으로 제한되어 배터리에 많은 부담을 주면서 연비와 AER도 감소합니다. 다행스럽게도 그리드의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 데 사용할 수 있는 오프보드 충전기가 있습니다. 이 유형의 충전기는 전 세계 어디에서나 EV를 충전하는 데 사용할 수 있으며 초고속 충전이 가능합니다.
PHEV 배터리에 부담을 주는 레벨 1 충전
EV 배터리는 시간이 지남에 따라 적당한 속도로 열화됩니다. 대부분의 차량은 약간의 용량 손실을 보입니다. 일부 차량은 다른 차량보다 열화율이 더 높습니다. 감소율은 차량 모델 및 충전 조건에 따라 다릅니다.
예를 들어, 250마일 범위의 EV는 매년 약 4마일의 범위를 잃게 됩니다. 주행 거리가 300마일인 EV는 매년 약 2마일을 잃습니다. 모든 차량의 평균 배터리 성능 저하율은 연간 2.3%입니다. 다만, 활용도가 높은 전기차의 하락폭은 더 낮다.
대부분의 EV에는 DC 고속 충전의 부정적인 영향을 무디게 하는 배터리 관리 시스템이 있습니다. 그러나 이러한 시스템은 거의 가득 차 있지 않은 배터리에만 적용됩니다.
배터리 성능 저하의 영향을 줄이는 또 다른 방법은 배터리의 SOC를 20-80퍼센트로 유지하는 것입니다. 일부 EV에는 지정된 시간 동안 100% 충전을 중지할 수 있는 옵션이 있습니다.
일반적으로 레벨 2 충전기는 레벨 1 충전기보다 EV를 4배 빠르게 충전할 수 있습니다. 레벨 2 충전기는 시간당 4마일을 추가로 충전할 수도 있습니다. 그러나 이 충전기에는 추가 장비 세트가 필요합니다.
일반 가정의 경우 레벨 2 충전기로 대부분의 충전 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 그러나 장거리 여행에 차량을 사용할 계획이라면 레벨 3 충전소를 사용해야 할 가능성이 높습니다. 대부분의 레벨 3 충전기는 주유소나 상업용 건물과 같은 공공 장소에서 찾을 수 있습니다.
그러나 레벨 3 충전기는 레벨 2 충전기보다 약간 더 비쌉니다. 많은 EV 소유자는 연장 코드를 사용하여 차량을 충전합니다. 이 코드는 EV용으로 설계되지 않았지만 일부 소유자는 "데이지 체인" 배열이라고 하는 방식으로 이 코드를 사용합니다.
EV 충전 산업도 동시에 진화하고 있습니다. 많은 제조업체들이 양방향 충전 기술을 개발하고 있습니다. 이것은 가까운 장래에 새로운 기회를 창출할 것입니다.
마지막으로 많은 운전자들이 공적 충전에 참여하고 있습니다. 이것은 EV를 충전하는 편리한 방법이 될 수 있습니다.
강제 충전으로 연비 및 AER 감소
한 대의 전기 자동차를 운전하든 전체 차량을 운전하든 관계없이 전기 자동차를 충전해야 합니다. 이 전기 자동차는 내연 기관 차량보다 훨씬 더 효율적입니다. 배기 가스를 줄이고 연료 비용을 줄일 수 있습니다. 전기차가 있다는 것은 한 번의 충전으로 그 어느 때보다 더 멀리 운전할 수 있다는 것을 의미합니다. EV는 또한 공기질을 개선하고 탄소 발자국을 줄일 수 있습니다. 그러나 전기차의 가장 큰 장애물은 인프라다. 전기 자동차가 보다 광범위하게 채택됨에 따라 전기 유틸리티는 더 많은 도전과 더 큰 부담에 직면하게 될 것입니다. 그리드 운영을 최적의 수준으로 유지하기 위해 전기 유틸리티는 피크 기간 동안 PHEV의 충전을 제한하는 제한된 충전 프로그램을 구현해야 합니다.
이러한 프로그램은 전기 유틸리티가 다양한 새로운 기반 시설에 투자하도록 요구할 것입니다. 충전 동작을 제어하는 가장 간단한 방법은 시간 사용률을 사용하는 것입니다. 이것은 전기 계량기 설치를 통해 수행할 수 있습니다. 이 요금은 요금제를 통해 PHEV 소유자에게 전달될 수 있습니다. 또한 인센티브를 사용하여 EV 소유자가 비수기 동안 충전하도록 유도할 수 있습니다. 일일 부하 프로필이 균일할수록 전기 유틸리티 비용이 적게 듭니다.
실시간 가격 책정, V2G(Vehicle-to-Grid) 및 수요 반응을 포함하여 여러 가지 제약이 있는 충전 전략이 있습니다. 각 전략에는 구현을 위한 고유한 요구 사항이 있습니다. 예를 들어 V2G는 PHEV와 그리드 시스템 운영자 간의 전자 양방향 통신이 필요합니다. 실시간 가격 책정을 위해서는 PHEV가 전기 유틸리티 신호를 처리할 수 있어야 합니다. 일반 EV 운전자가 하기에는 어려울 수 있습니다.
제한된 충전의 가장 큰 영향은 PHEV 소유자와 전기 유틸리티 간의 통신 요구 사항에서 비롯됩니다. 통신 문제 외에도 이러한 유형의 전략은 전력망에 제약을 가할 것입니다. 예를 들어 온보드 에너지 저장 시스템(ESS)을 완전히 충전할 수 없는 PHEV는 CS 모드에서 더 자주 작동해야 합니다. 이렇게 하면 배터리 효율과 EAER이 감소합니다.
제한된 충전 프로그램은 또한 전기 유틸리티가 시스템을 더 잘 규제하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 PHEV가 충전할 수 있는 시간을 제한함으로써 달성됩니다. 이렇게 하면 피크 전기 수요가 감소합니다. 또한 PHEV의 충전 시간을 제한하면 더 많은 전기 자동차 유입을 처리할 수 있는 유틸리티 용량이 증가합니다.
오프보드 충전기는 그리드의 AC 전력을 DC 전력으로 변환합니다.
차량의 전기화는 빠르게 성장하는 분야입니다. 최근 몇 년 동안 전기 승용차는 많은 선진국에서 널리 보급되었습니다. 이러한 차량이 대중화됨에 따라 온보드 충전기의 필요성이 증가할 것으로 예상됩니다. 이 기사에서는 기존 충전 인터페이스 및 충전 토폴로지에 대한 개요를 제공합니다.
기존의 양방향 충전기 공정은 2단계로 전원을 공급받는다. 첫 번째 단계는 고전력 AC 입력을 DC 전력으로 변환하는 정류기 DC/DC 컨버터입니다. 두 번째 단계는 전압, 전류 및 역률을 조정하는 제어 장치입니다. 충전기에는 EMI 필터도 장착되어 있습니다. 충전기는 고전압 DC 버스에서 전력망을 분리해야 합니다. 기본 사인파에 가까운 전류 파형을 제공하기 위해 충전기에 역률 보정 회로가 장착되어 있는 것이 중요합니다.
양방향 충전기는 에너지 저장 시스템으로도 기능할 수 있습니다. 40~100kW의 전력 수준을 지원할 수 있습니다.
온보드 충전기와 달리 오프보드 충전기는 차량이 움직이는 경우에도 차량에 전력을 공급할 수 있습니다. 이를 통해 V2G(Vehicle-to-Grid) 작동이 가능합니다. 또한, 오프보드 충전기는 차량의 크기와 무게의 제한을 받지 않습니다. 또한 광범위한 EV 배터리 전압을 지원하도록 설계되었습니다.
반면에 외부 충전기는 표준 전원 콘센트에서 충전하도록 설계되지 않았습니다. 온보드 충전기의 존재도 차량 비용을 증가시킬 것으로 예상됩니다. 충전 인프라는 도시에서 배터리 전기 버스를 구현하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 예상됩니다.
배터리 기술의 발전과 엄격한 공해법은 자동차 온보드 충전기 시장을 주도할 것으로 예상됩니다. 이 시장은 2020년부터 2025년까지 연평균 30% 성장할 것으로 예상됩니다. 그러나 일부 사용자는 시스템이 불편할 수 있습니다. 게다가 배터리 전기 버스는 주행 거리가 제한되어 있습니다.
위의 내용 외에도 컨버터 시스템의 전력 밀도가 높아야 빠른 충전 및 방전이 가능합니다. 그러나 이러한 충전기는 전력 스파이크를 방지하기 위해 갈바닉 절연도 필요합니다.
SparkCharge는 휴대용 초고속 충전 장치를 개발 중입니다.
뉴욕 시러큐스에서 조슈아 아비브(Joshua Aviv)가 설립한 SparkCharge는 전기 자동차용 휴대용 초고속 충전 장치를 개발하는 청정 기술 스타트업입니다. 그들의 임무는 전기 자동차의 소유 경험을 개선하고 전기 자동차 소유자가 기술을 채택하는 데 방해가 되는 장애물을 제거하는 것입니다.
현재 SparkCharge의 충전 장치는 60초 만에 차량의 범위를 보충할 수 있습니다. 이 시스템은 1단계 충전보다 14배, 2단계 충전보다 6배 빠릅니다. 또한 회사는 제품에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 제조 규모를 확장할 계획입니다.
SparkCharge는 2017년 출시 이후 투자자로부터 500만 달러의 자금을 조달했습니다. 이것은 그들이 계속해서 제품을 개발하고 제품에 대한 증가하는 수요를 충족시키는 데 도움이 될 것입니다.
이 회사는 현재 Spiffy, Allstate, Urgently 및 DoorDash를 포함한 여러 파트너와 협력하고 있습니다. 또한 서비스 지역을 로스앤젤레스와 샌프란시스코 베이 지역으로 확장할 수 있었습니다. 그들은 또한 많은 자동차 제조업체 및 보험 회사와 협력하고 있습니다.
SparkCharge 장치는 휴대용 모듈식 배터리 전기 충전 장치입니다. 모든 차량의 화물칸에 맞도록 설계되었습니다. 이 장치는 휴대가 가능하며 분당 최대 1마일의 속도로 전기 자동차를 충전할 수 있습니다. 레벨 3 충전소와도 호환됩니다. 충전기의 무게는 9파운드이고 배터리 모듈의 무게는 22파운드입니다. 충전기의 출력은 20킬로와트시입니다.
SparkCharge의 휴대용 충전 장치는 10~20분 만에 EV를 충전할 수 있습니다. 또한 충전기는 휴대가 가능하여 비상시 사용자가 차 안에 보관할 수 있습니다.
SparkCharge는 또한 운전자가 충전소를 찾는 데 도움이 되는 앱을 개발하고 있습니다. 이 앱은 차량 위치에서 반경 1마일 이내의 충전 센터를 보여줍니다. 또한 사용자가 초고속 충전 제공을 예약할 수 있습니다.
현재 SparkCharge는 샌프란시스코 베이 지역, 달라스, 시카고, 산호세 및 로스앤젤레스에서 사용할 수 있습니다. 회사는 또한 11개의 새로운 캘리포니아 도시로 확장하고 있습니다.
