전기 자동차(EV)의 전도성 충전 - 도전과 기회

이산화탄소 배출, 온실 효과 및 화석 연료의 급속한 고갈에 대한 우려가 커지면서 내연 기관(ICE) 구동 차량에 대한 새로운 친환경적이고 지속 가능한 대안을 생산하고 채택해야 할 필요성이 높아졌습니다. 이러한 이유로 지난 XNUMX년 동안 EV는 연료 가스 배출량이 미미하고 석유에 대한 의존도가 낮기 때문에 어느 정도 널리 보급되었습니다.

성장에 대해 말하자면, 전기 자동차(EV)는 지난 20년 동안 배터리 발전 측면에서 엄청난 발전을 이루었습니다. technology 및 배터리 비용 절감. 최근까지 EV는 일반적으로 가솔린 연료 차량보다 가격이 더 비쌌습니다. EV의 상업적 성공을 촉진하려면 최첨단 배터리와 배터리 충전을 지원하는 인프라를 개발하고 설치해야 하며, 이를 통해 EV를 더욱 저렴하고, 접근하기 쉽고, 사용하기 쉽게 만들 수 있습니다. EV 충전은 혁신 측면에서 일종의 선구자입니다.

EV 배터리를 충전하는 방법은 기본적으로 XNUMX가지가 있습니다. 충전은 전도성 또는 유도 충전으로 이루어지며 세 번째는 배터리 교체로 이루어집니다. EV 충전 시스템은 충전기 제어 장치, 충전 케이블 및 차량 제어 장치로 구성됩니다. 충전기는 유도성 및 전도성의 두 가지 주요 그룹으로 분류할 수 있습니다. 유도 충전기는 접촉면이 없으며 자석을 사용하여 전력을 전달합니다. 이러한 커플링은 운전자에게 편의성을 제공하지만 아직 고효율 수준은 아닙니다. 전도성 충전기는 접촉을 통해 전원을 유도하는 기존의 장치입니다.

전기 자동차 자동 전도성 충전 시스템

전도성 충전은 EV 커넥터와 충전 인렛 사이의 직접 접촉을 사용합니다. 케이블은 표준 전기 콘센트 또는 충전 스테이션에서 공급할 수 있습니다. 전기자동차용 전도성 충전기는 단순히 플러그와 소켓을 사용하여 물리적인 금속 접점을 통해 전기 에너지를 전도하기 때문에 성숙도, 단순성, 저렴한 비용의 장점이 있습니다. 전도성 방법을 사용하는 EV 충전소에는 두 가지 방법이 있습니다. AC 충전기 또는 온보드 충전기 및 DC 충전기 또는 오프보드 충전기.

전도 전력 전송은 에너지를 전송하기 위해 두 개의 전자 장치를 연결하는 도체를 사용합니다. 전기자동차의 케이블, 커넥터, 배터리를 충전할 때 기본적으로 XNUMX가지 구성요소가 있으며 동일한 전도성 충전을 기반으로 두 가지로 나뉩니다. 보드 밖에서 와 온보드 충전.

전기 자동차 전도성 DC 충전 시스템

DC 충전은 DC 충전기를 사용하여 오프보드에서 수행됩니다. 전용 DC EV 공급 장비를 활용하여 적절한 오프보드 충전기에서 공공 장소의 EV에 에너지를 제공합니다. 고속 DC 충전이라고 합니다. 온보드 충전기와 달리 전력 수준 유연성이 있습니다. 최대 50KW까지 사용할 수 있습니다. 즉, 배터리는 방전 상태에서 20%까지 80분 안에 충전할 수 있습니다. 그러나 때때로이 수치는 배터리 상태와 차량의 품질에 따라 다릅니다.

현재까지 차량을 외부 발전소에 연결하는 데 사용되는 충전기는 다음과 같습니다.

1. 미국 CCS
2. CCS 유럽
3. 차 데모
4. Tesla 미국/유럽 연합
5. 중국 GB/T 표준

이들은 모두 핀 수, 위상 및 전압 전원이 서로 다르며 차량에 입력되는 전원에 따라 사용됩니다. 가장 빠른 모드이고 전원 공급에 제한이 없음에도 불구하고 DC 충전 시스템은 여전히 ​​몇 가지 제한 사항이 있습니다.

제한 사항은 다음과 같습니다.

• 충전기 및 배터리 손실 증가
• 배터리:- 짧은 배터리 수명, 빠른 충전으로 70-80% SOC만 충전 가능
• 케이블: 쉽게 들어 올릴 수 있는 케이블의 최대 전류 제한
• 높은 투자
• 그리드에 대한 악영향
• 공공 충전소에서만 사용 가능
• 열 관리

전기 자동차 전도성 AC 충전 시스템

AC 충전은 가장 일반적인 전원 콘센트가 충전 프로세스에 사용하는 것입니다. 충전하려면 차량을 일반 전기 소켓이나 EV용으로 특별히 설계된 더 높은 전원 콘센트에 연결하기만 하면 됩니다. 보시다시피 이러한 유형의 충전소에 필요한 공간과 재료는 매우 작습니다. 그러나 충전 시간이 더 오래 걸리고 이 과정을 위해 차량에 온보드 충전 장치를 장착해야 하므로 차량 무게가 증가합니다. 온보드 충전기에는 전원 공급이 제한된다는 예외가 있습니다. 전력 유연성은 전기 자동차 충전의 주요 모토이지만.

AC 충전 시스템의 전체 충전 프로세스는 약간 다릅니다. 차량 내부에 충전 입력으로 설치되는 Proximity Pilot(EV와 Infrastructure Plug 간의 연결 설정을 계속 확인)과 Control Pilot(끌어올 수 있는 최대 전류 제어)이 있습니다. 따라서 이러한 상황에서는 공급되는 최대 전류를 확인하는 것이 필수가 됩니다. 사용되는 장비의 세 가지 주요 유형은 차량 네트, 충전 케이블 및 인프라 플러그입니다.

AC 충전 시스템에 사용되는 충전기의 유형은 다음과 같습니다.

1. 미국/일본 SAE
2. 유럽 ​​마네케스/테슬라
3. EV 플러그 얼라이언스
4. 테슬라 미국

AC 충전 방식은 표준 콘센트로 어디서든 충전이 가능하고 통신이 용이한 BMS(Battery Monitoring System)를 탑재한 것이 큰 장점입니다. 전원 출력, 상대적으로 긴 충전 시간, 설치된 입력 장치로 인해 더 많은 차량 무게와 같은 몇 가지 주요 단점이 있지만.

전기 자동차(EV)의 무선 충전

전기 자동차 충전이 에너지 전환을 촉진하는 핵심 포인트인 세상에서 다른 솔루션이 전기 충전소와 함께 제공될 수 있습니다. 그러한 솔루션 중 하나가 무선 충전입니다. 무선 자동차 충전은 몇 가지 차이점이 있는 스마트폰 충전의 향상된 버전입니다. “무선 유도 충전을 사용하면 전기 자동차가 케이블 없이 자동으로 충전할 수 있습니다.

오랜 시간에 걸쳐 입증되었으며 모든 것이 기술적으로 확장 가능합니다. 그러나 전력 전송 속도가 증가함에 따라 전력 관리 전자 장치의 복잡성과 크기도 증가해야 합니다. 더 중요한 것은 전력이 증가함에 따라 열 손실 및 열 관리와 같은 여러 추가 요소를 고려해야 한다는 것입니다. 비효율이 높을수록 전력이 높을수록 열 손실이 커지고 해당 열을 관리하기 위해 더 많은 작업을 수행해야 합니다.

유도 충전은 전자기장(EM)을 사용하여 두 코일 사이에 에너지를 전달합니다. 충전 스테이션의 코일과 차량 그리드의 코일 사이에 자기 공명이 생성됩니다. 코일은 동일한 주파수로 조정되고 코일 간에 에너지 전달이 발생합니다. 에너지가 엄마에게서 그네에 앉아 있는 아이에게 전달되는 것처럼 간단합니다. 에너지는 유도 결합을 통해 전기 장치에 전달됩니다. 이 에너지는 배터리를 충전하는 데 사용됩니다. 유도 충전기는 유도 코일과 함께 사용되어 충전 베이스에서 교류 EM 필드를 생성합니다. 자동차나 트럭과 같은 휴대용 장치는 EM 필드를 수신하기 위해 두 번째 유도 코일을 사용합니다. 이러한 EM 필드는 EV의 배터리를 충전하기 위해 다시 전류로 변환됩니다.

모든 추가 요소와 기술적 과제를 관리하기 위해 우리는 충전을 차량에 주차하는 것만큼 쉽게 만드는 유도 충전을 제공합니다. 흥미로운 사실은 무선 충전이 93% 효율로 기존의 충전 방법과 비교할 때 거의 종단 간이라는 것입니다. 모든 것이 약간의 해로움과 유익을 가져다줍니다. 사람들은 이 기술을 받아들이지만 동시에 사고에 대한 두려움을 느끼고 있습니다. 그러나 전문가들은 무선 충전의 보안에 대해 논의했으며 주방에서 요리하는 것처럼 간단하다고 매우 확신합니다. 주방에서도 몇 가지 안전 조치를 염두에 두어야 하며 무선 충전의 경우에도 이와 유사합니다.

BMW와 같은 대형 자동차 브랜드조차도 이 기술을 신뢰하고 있습니다. 2018년 BMW는 무선 충전 기능이 있는 새 모델을 출시하고 "BMW는 주유보다 충전을 더 쉽게 만듭니다.

다이내믹 전기차 충전: 지금까지 우리가 이야기한 것은 모두 정적 무선 충전에 관한 것입니다. EV 혁신가들이 작업하고 있는 새로운 차선책은 다이내믹 전기차 충전 (DEVC), EV가 도로를 주행할 때 무선으로 충전할 수 있습니다. 이 시스템은 고속도로 속도(20km/h)에서 최대 100kW로 EV를 동적으로 충전할 수 있습니다.

도전과 기회

현재 EV는 인프라, 차량 비용, 충전 시간, 장비 유형 등의 측면에서 모든 문제에 관한 것입니다. Innovator는 EV의 혁신이 탄소 배출량을 줄이고 상당한 기후 변화를 위한 길을 열어주는 최고의 혁신이 될 것이라고 믿습니다.

다음은 현재 인프라에서 발생하는 몇 가지 과제입니다.

충전 시간 : EV에 사용할 수 있는 충전기에는 세 가지 주요 "레벨"이 있습니다. 가전 ​​제품에 자주 사용되는 표준 120볼트 플러그는 천천히 충전되지만 며칠 밤 또는 약 20~40시간 동안 충전하면 배터리를 거의 최대 용량까지 채울 수 있습니다. 240볼트 "레벨 20" 충전기는 일반적으로 한 시간에 25~3마일을 충전하므로 충전 시간이 80시간 이하로 단축됩니다. 마지막으로 "레벨 30" 직류(DC) 고속 충전기는 배터리를 22,816분 안에 최대 XNUMX%까지 충전할 수 있습니다. 현재, 레벨 XNUMX 충전기가 가장 널리 사용 가능합니다. 미국 에너지부는 XNUMX개의 공공 스테이션을 나열합니다.

충전 인프라의 가용성: 전기차(EV)는 일반 주유소에서 충전하는 것이 아니라 콘센트에서 충전해야 운행이 가능하다. 많은 EV 소유자는 집에서 차고에서 특수 벽걸이형 충전기를 사용하여 차를 충전합니다. 평균적인 사람이 하루에 29마일을 운전하기 때문에 이러한 배치는 대부분의 사람들에게 효과가 있습니다. 이 거리는 오늘날 전기 자동차의 범위 내에 있으며, 대부분은 모델에 따라 한 번 충전으로 150~250마일을 이동할 수 있습니다. 그러나 두 가지 큰 어려움이 발생합니다. 첫째, 아파트에 거주하는 운전자의 경우 주차장에는 충전 인프라가 거의 갖춰져 있지 않으며 이러한 인프라를 설치하는 것은 건물 관리자에게 막대한 비용이 소요될 수 있습니다.

가격: 연료 가격이 갤런당 설정되는 주유소와 달리 EV 충전은 현재 여러 가격 책정 체계를 따를 수 있으므로 가격이 일관되지 않고 때로는 높은 충전 비용이 발생할 수 있습니다. 가정용 충전 가격은 유틸리티 규제 기관이 설정한 킬로와트시(kWh)당 일관된 요금입니다. 공공충전소 요금은 회차요금, 분당요금, 차량의 최대충전속도에 따른 차등요금제 등의 방식을 사용하고 있다. 충전소에는 충전 요금이 표시되지 않는 경우가 많습니다. 이러한 불일치와 투명성 부족은 좌절감과 부정적인 고객 경험으로 이어질 수 있기 때문에 EV 채택의 장벽입니다.

기회

• 제조 기회: 기회에 대해 이야기하면서 여러 이야기가 나왔습니다. NTPC, Bharat Heavy Electricals Ltd(Bhel), Power Grid Corp. of India Ltd.와 같은 인도 최고의 회사들도 모두 이 파이의 일부가 되기를 원했습니다. 이것이 자동차 산업의 미래가 될 것이라는 것은 누구나 알 수 있습니다. 전기차 산업의 부상은 분명히 제조업에 많은 기회를 제공하고 있습니다. Flipkart나 Amazon과 같은 거대 전자상거래 기업들도 기존 차량을 전기차로 전환하고 있습니다. Jeff Bezos가 이끄는 Amazon은 10,000년까지 인도의 상품 배송 차량에 2025대의 전기 자동차를 도입할 것이라고 말했습니다. Walmart 소유의 Flipkart는 차량 배출을 줄이기 위해 25,000대의 전기 자동차를 도입할 계획입니다. 이 모든 것이 이 엄청난 수요를 충족할 수 있는 엄청난 제조 기회를 창출할 것입니다.
• B2B 기회의 엄청난 급증: 기업뿐만 아니라 소비자들이 전기 모빌리티에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 전 세계적으로 미디어의 관심이 높아짐에 따라 BXNUMXB 시장에서 충분한 기회가 창출되었습니다. 주요 핵심 업체들은 이미 EV 부문의 지속적인 번영을 위해 제조 유틸리티 분야에서 동요를 불러일으키고 있습니다. 베를린에서 열린 컨퍼런스 행사에서 폭스바겐 마티아스 뮐러 CEO는 유럽과 중국에서 배터리 공급 파트너를 확보했다고 발표했다.
• 배터리 기술: 배터리 기술은 인도 전기 자동차 생태계의 필수적인 부분입니다. 전기 자동차 배터리 시장의 기술은 최근 몇 년 동안 배터리 기술이 저에너지 밀도에서 고에너지 밀도로 진화하면서 큰 변화를 겪었습니다. 많은 시장 조사에 따르면 전기 자동차 배터리 기술은 38년에서 2020년까지 CAGR 2025%로 성장할 것으로 예상되어 배터리 기술에서 비즈니스 기회를 위한 충분한 공간이 생성됩니다. 시장을 더욱 발전시키기 위해 인도 정부는 Niti Aayog 회장 하에 Transformative Mobility and Battery Storage에 대한 National Mission을 설립했습니다. 현지화를 크게 강조하면서 수입 의존도를 줄이고 배터리 및 기타 부품을 자체적으로 제조하기 위한 조치를 취하고 있습니다.
• ICE 스크래핑: Electric Mobility에 대한 관심이 증가함에 따라 ICE에 대한 관심 감소가 자동으로 사망할 것은 분명합니다. 그리고 내부로서 연소 엔진 차량은 더 이상 쓸모없게 되며, 이를 폐기할 비즈니스 기회는 앞으로 더 커질 것입니다. 이러한 오염 물질 차량의 대부분은 도로에서 금지되고 결국 폐기 센터, 금속 및 재료를 재활용하여 환경 친화적인 제품을 만들고 혁신할 것입니다.

시바 차우한 | 서브 에디터 | ELE 타임즈

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