세계가 환경 보호 및 지속 가능한 개발에 점점 더 많은 관심을 기울여야함에 따라 청정 에너지 운송 수단으로서 전기 자동차 (EV)에 대한 시장 수요가 계속 증가하고 있습니다. 그러나 전기 자동차의 인기는 차량 자체의 기술 진보뿐만 아니라 충전 기술의 동기 개발에 달려 있습니다. 이 기사는 충전 기술, 통신 기술, 배터리 관리 기술, 에너지 저장 및 관리 기술, 안전 및 표준화를 포함하여 전기 자동차 충전 기술의 여러 주요 영역을 탐구합니다.
I. 충전 기술
(i) AC 충전
AC 충전은 집과 직장에서 낮은 전력 (보통 22kW 미만)으로 충전하기에 이상적인 선택입니다. 유럽에서는 단상 7.4kW 및 3 단계 22kW 충전 방법이 더 일반적이며 북미는 19.2kW입니다. 이 충전 방법의 장점은 사용 시간 전기 가격 관리를 지원하여 사용자가 전기 가격 변동에 따라 가장 경제적 인 충전 기간을 선택하여 청구 비용을 줄일 수 있다는 것입니다. 또한 Home Smart Grid와 AC 충전 장비의 호환성은 사용자에게보다 편리한 충전 경험을 제공합니다.
스마트 충전 기술의 개발은 AC 충전의 효율성과 사용자 경험을 더욱 향상 시켰습니다. 사물 인터넷 기술을 통해 충전 장비는로드 밸런싱을 달성하고 그리드 과부하의 발생을 효과적으로 피할 수 있습니다. 동시에 플러그 및 충전 인증의 도입은 충전 프로세스를 단순화하여 사용자가 복잡한 운영없이 빠른 충전을 달성 할 수 있습니다.
그러나 다른 지역의 표준 차이는 AC 충전에 대한 과제로 남아 있습니다. 중국의 GB/T, 유럽 타입 2 및 북미의 SAE J1772 인터페이스의 호환성 설계는 지역 간 충전을 달성하는 데 큰 의미가 있습니다. 앞으로 글로벌 표준의 점진적인 통일로 AC 충전의 편의성과 인기가 더욱 향상 될 것입니다.
(ii) DC 충전
DC 충전은 고전력 (60kW -240kW 빠른 충전 파일, 250kW 이상의 슈퍼 충전 파일) 및 빠른 충전 기능을 갖춘 장거리 여행 및 빠른 에너지 보충 시나리오의 첫 번째 선택이되었습니다. 예를 들어, 테슬라 V3 슈퍼 충전 파일의 피크 파워는 250kW에 도달하여 충전 시간이 크게 단축됩니다.
액체 냉각 기술의 적용은 DC 충전 분야에서 중요한 혁신입니다. 화웨이의 600kW 슈퍼 충전 솔루션과 같은 액체 냉각 충전 총 라인을 사용하면 고전류 전송 중 온도 상승을 효과적으로 감소시키고 충전 공정의 안전성 및 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 이 기술의 홍보는 고전력 충전 장비의 안정적인 운영에 대한 강력한 보장을 제공합니다.
초고 전압 플랫폼의 적응성은 또한 DC 충전 기술의 중요한 개발 방향입니다. Porsche Taycan과 같은 800V 고전압 배터리 모델에 적응하면 5 분의 충전 후 200km의 운전 범위의 놀라운 결과를 얻었습니다. 이 기술 혁신은 전기 자동차의 고성능 및 빠른 충전을 강력하게 지원합니다.
(iii) 무선 충전
무선 충전 기술은 편의성과 기술 감각으로 많은 관심을 끌었습니다. 정적 무선 충전은 BMW 530E에서 사용하는 무선 충전 기술과 같이 90%이상의 효율로 전자기 유도를 사용합니다. 그러나 설치에는 ± 7cm의지면 정렬 정확도가 필요하므로 설치 프로세스에 대한 수요가 높습니다.
동적 무선 충전은 도로의 내장 코일로 구동됩니다. 서울, 한국은 1.2km의 시연 섹션을 85%로 재판을 받았지만 건설 비용은 4 백만 달러/km만큼 높습니다. 이 높은 비용은 동적 무선 충전의 대규모 상업적 응용을 제한하며, 미래에는 기술 최적화 및 비용 관리의 획기적인 것이 필요합니다.
표준 진전 측면에서 SAE J2954의 11kW 전력 수준의 규제와 QI 표준의 전기 자동차로의 확장은 무선 충전 기술의 표준화 된 개발에 대한 지침을 제공합니다. 표준의 지속적인 개선으로 무선 충전 기술은 전기 자동차 충전 분야에서 자리를 차지할 것으로 예상됩니다.
| 분류 | 기술 유형 | 특정 콘텐츠 |
| 충전 기술 | AC 충전 | -전력은 일반적으로 22kW 미만 (유럽의 단상 7.4kW, 3 단계의 경우 22kW, 북미의 주요 전력), 사용 시간 전기 가격 관리를 지원하며 가정 스마트 그리드에 적합합니다. - 스마트 충전 기술 : 사물 인터넷과 결합하여로드 밸런싱을 달성하고 그리드 과부하를 피하십시오. 사용자 경험을 향상시키기 위해 플러그 및 충전 인증을 지원합니다. - 표준 차이 : China GB/T, 유럽 유형 2, 북미 SAE J1772 인터페이스 호환성 설계. |
| DC 충전 | - 전력 범위 : 60kW-240kW (빠른 충전 파일), 250kW 이상 (250kW의 피크 전력을 갖춘 Tesla V3 과급 파일과 같은 과급 파일). - 액체 냉각 기술 : 액체 냉각 충전 총 라인 (예 : 화웨이의 600kW 과급 솔루션)을 사용하여 고전류 전송 중 온도 상승을 줄이고 안전성을 향상시킵니다. -초고 전압 플랫폼 : 800V 고전압 배터리 모델 (예 : Porsche Taycan)에 적합하며 5 분 동안 충전하여 200km 범위를 달성합니다. | |
| 무선 충전 | - 정적 무선 충전 : 전자기 유도 효율은 90% 이상 (예 : BMW 530E)이며 설치에는 ± 7cm의 접지 정렬 정확도가 필요합니다. - 동적 무선 충전 : 도로 임베디드 코일 전원 공급 장치, 서울, 1.2km 시연 섹션의 한국 시험 운영, 효율성 85%이지만 건설 비용은 4 백만 달러/km를 초과합니다. - 표준 진행 : SAE J2954는 11kW 전력 수준을 규정하고 QI 표준은 전기 자동차로 확장됩니다. |
II. 통신 기술
(i) 무선 통신
무선 통신 기술은 전기 자동차 충전 분야에서 중요한 역할을합니다. 4G/5G 기술은 충전 프로세스의 안전성 및 제어 가능성을 보장하기 위해 실시간 모니터링에 사용됩니다. NB-IOT 기술은 미터 데이터의 전송과 같은 저전력 장치의 상태를보고하는 데 적합합니다. LORA 기술은 공원 내에서 개인 네트워크를 배포 할 때 장점이 있으며 안정적인 데이터 전송을 달성 할 수 있습니다.
Edge Computing 기술의 적용을 통해 청구 암호화, 클라우드에 대한 의존성을 줄이며 응답 시간은 50ms 미만입니다. 이 기술의 홍보로 충전 시스템의 운영 효율성 및 데이터 보안이 향상되었습니다.
보안 프로토콜 측면에서, 필수 TLS 1.3 암호화의 구현은 충전 프로세스 중에 Man-in-the-Middle 공격과 같은 네트워크 보안 위협을 효과적으로 방지하고 데이터 보안 및 사용자 개인 정보를 보장합니다.
(ii) 유선 커뮤니케이션
유선 통신 기술은 또한 전기 자동차 충전 분야에서 필수 불가결합니다. 산업 프로토콜 Profinet/IP는 1GBPS 전송을 지원하여 실시간 제어의 요구를 충족시킵니다. CAN 버스는 ISO 15118 표준에 따라 BMS (배터리 관리 시스템)와 충전 파일 간의 통신에 사용되어 데이터 전송의 정확성과 신뢰성을 보장합니다.
듀얼 링 네트워크 토폴로지 설계와 같은 광섬유 이중화 기술의 적용은 고속도로 충전소에서 통신 중단이 중단됩니다. 이 기술의 홍보는 충전 네트워크의 안정성과 신뢰성을 향상시키고 전기 자동차의 장거리 이동에 대한 강력한 보장을 제공합니다.
| 분류 | 기술 유형 | 특정 콘텐츠 |
| 통신 기술 | 무선 통신 | -다중 모드 통신 : 4G/5G는 실시간 모니터링에 사용되며 NB-IOT은 저전력 장치 상태보고 (예 : 전기 미터)에 사용되며 LORA는 파크 내 개인 네트워크 배치에 사용됩니다. - 에지 컴퓨팅 : 충전 스테이션 (예 : 청구 암호화)에서 로컬로 처리, 클라우드 의존성 감소 및 응답 시간 <50ms. -보안 프로토콜 : 필수 TLS 1.3 중간 공격을 방지하기위한 암호화. |
| 유선 커뮤니케이션 | - 산업 프로토콜 : Profinet/IP는 실시간 제어 요구 사항을 충족하기 위해 1GBPS 전송을 지원합니다. CAN 버스는 BMS와 충전 파일 (ISO 15118 표준) 간의 통신에 사용됩니다. - 섬유 중복성 : 듀얼 링 네트워크 토폴로지 설계 (예 : Siemens Scalance)는 고속도로 충전소에서 통신의 중단이 중단됩니다. |
III . 배터리 관리 기술
(i) 배터리 에너지 관리
배터리 에너지 관리 기술은 배터리 수명을 연장하고 충전 효율을 향상시키는 데 큰 의미가 있습니다. LSTM 알고리즘과 같은 AI 예측 기술은 ± 3%의 정확도로 배터리 SOC (충전 상태)를 예측할 수 있습니다. 디지털 트윈 모델의 적용은 충전 곡선을 추가로 최적화하고 충전 효율을 향상시킵니다.
레이어 활용 기술은 Weilai 배터리 스왑 스테이션과 같은 에너지 저장 파일에 은퇴 한 전원 배터리를 사용하며 용량이 70%로 부패한 후 5 년 동안 사용할 수 있습니다. 이 기술의 홍보는 자원의 재활용을 실현할뿐만 아니라 전기 자동차 산업의 지속 가능한 개발에 대한 강력한 지원을 제공합니다.
(ii) 배터리 열 관리
배터리 열 관리 기술은 배터리의 안전성과 성능을 보장하기 위해 중요합니다. 파라핀 기반 복합 재료와 같은 위상 변화 재료 (PCM)는 배터리 충전 및 배출 중에 열을 흡수 할 수 있으며 온도 제어 범위는 -20 ° -50 °에 도달 할 수 있습니다. 이 기술의 적용은 배터리의 온도를 효과적으로 제어하고 배터리의 서비스 수명 및 안전성을 향상시킵니다.
열전 냉각 기술은 펠티에 효과를 사용하여 온도를 활발하게 제어하며, 효율은 전통적인 액체 냉각의 효율보다 15% 높습니다. 이 기술 혁신은 배터리 열 관리를위한보다 효율적이고 안정적인 솔루션을 제공합니다.
| 분류 | 기술 유형 | 특정 콘텐츠 |
| 배터리 관리 기술 | 배터리 에너지 관리 | -AI 예측 : LSTM 알고리즘은 배터리 SOC (정확도 ± 3%)를 예측하고 디지털 트윈 모델은 충전 곡선을 최적화합니다. - 2 차 활용 : 은퇴 한 전원 배터리는 에너지 저장 더미 (예 : Weilai Battery Swap Station)에 사용되며 용량이 70%로 부패한 후에도 여전히 5 년 동안 사용될 수 있습니다. |
| 배터리 열 관리 | -위상 교환 재료 (PCM) : 파라핀 기반 복합 재료는 온도 제어 범위가 -20 ~ 50 ℃의 배터리 충전 및 방전 열을 흡수합니다. - 열전 냉각 : 전통적인 액체 냉각에 비해 효율이 15% 증가한 펠티에 효과를 사용한 활성 온도 제어. |
IV. 에너지 저장 및 관리 기술
(i) 태양 광 스토리지 및 충전 통합
태양 광 스토리지 및 충전 통합 기술은 유기적으로 태양 광, 에너지 저장 및 충전 시설을 결합하여 마이크로 그리드 아키텍처를 형성합니다. 태양 광 + 에너지 저장 + 충전 파일 + 에너지 관리 시스템 (EMS)의 조합은 테슬라 상하이 광전지 저장 및 충전 통합 스테이션과 같은 오프 그리드 작동을 실현합니다. 이 기술의 홍보는 에너지 활용 효율을 향상시키고 전통적인 전력망에 대한 의존성을 줄였습니다.
VPP (Virtual Power Plant) 기술 적용은 전력 시장에 참여하고 충전 및 배출 전략을 동적으로 조정하기 위해 분산 충전 파일을 배포합니다. 이 기술의 혁신은 전기 자동차 충전 시설의 에너지 관리를위한 새로운 아이디어와 방법을 제공합니다.
(ii) V2G 기술
V2G (차량--그리드) 기술은 차량과 전력망 간의 양방향 상호 작용을 깨닫습니다. 양방향 충전 파일은 Chademo 2.0 (일본) 및 CCS 콤보 (유럽 및 미국) 표준을 지원하며 충전 및 배출 효율은 92%에 도달 할 수 있습니다. 이 기술의 적용은 전기 자동차의 에너지 활용 효율을 향상시키고 전력망의 안정적인 작동을 지원합니다.
비즈니스 모델 측면에서 영국의 문어 에너지는 V2G 전기 가격 보조금을 제공하며 자동차 소유자는 연간 최대 840 파운드를 벌 수 있습니다. 이 비즈니스 모델의 홍보는 V2G 기술에 참여하는 사용자의 열정을 자극하고 V2G 기술의 대규모 응용 프로그램을 강력하게 지원했습니다.
그리드 호환성 측면에서 V2G 기술은 고조파 왜곡 속도가 5%미만인지 확인하기 위해 IEEE 1547-2018 인증을 통과해야합니다. 이 표준을 구현하면 V2G 기술과 Grid와의 호환성을 보장하여 V2G 기술의 광범위한 적용에 대한 강력한 보장을 제공합니다.
| 분류 | 기술 유형 | 특정 콘텐츠 |
| 에너지 저장 및 관리 기술 | 태양 광 스토리지 및 충전 통합 | - 마이크로 그리드 아키텍처 : 태양 광 + 에너지 저장 + 충전 더미 + 에너지 관리 시스템 (EMS), 오프 그리드 작동 (예 : Tesla Shanghai Photovoltaic Storage 및 충전 통합 스테이션). - 가상 발전소 (VPP) : 전력 시장에 참여하고 충전 및 배출 전략을 동적으로 조정하기위한 총 분산 충전 파일. |
| V2G 기술 | - 양방향 충전 파일 : 충전 및 배출 효율은 92%로 Chademo 2.0 (일본) 및 CCS 콤보 (유럽 및 미국) 표준을 지원합니다. - 비즈니스 모델 : 영국의 문어 에너지는 V2G 전기 가격 보조금을 제공하며 자동차 소유자는 연간 최대 840 파운드를 벌 수 있습니다. - 그리드 호환성 : IEEE 1547-2018 고조파 왜곡 률이 <5%인지 확인하려면 인증이 필요합니다. |
V. 안전 및 표준화
(i) 안전 인증
안전 인증은 전기 자동차 충전 시설의 안전한 운영을 보장하기위한 중요한 수단입니다. 전기 안전 측면에서 UL 2594 (북미) 및 IEC 61851 (International) 인증 및 IP54 이상의 보호 수준에 대한 요구 사항은 충전 시설의 전기 안전 성능을 보장합니다. 기능 안전 측면에서 ISO 26262 ASIL C 수준 요구 사항과 결함 주입 테스트 표준 95%가 큰 충전 시설의 기능적 안전성을 보장합니다.
(ii) 인터페이스 표준
인터페이스 표준의 통일은 다양한 충전 시설 간 호환성을 달성하는 데 큰 의미가 있습니다. 글로벌 주류 표준에는 CCS1 (북미), CCS2 (유럽), GB/T 20234 (중국) 및 Chademo (일본)가 포함됩니다. Tesla의 NACS 인터페이스 개방과 같은 슈퍼 충전 제휴의 설립 및 Ford 및 GM과 같은 자동차 제조업체의 참여는 인터페이스 표준의 통일 및 호환성 개발을 촉진했습니다.
| 분류 | 기술 유형 | 특정 콘텐츠 |
| 안전 및 표준화 | 보안 인증 | - 전기 안전 : UL 2594 (북미), IEC 61851 (International) 인증, IP54 이상의 보호 수준. - 기능 안전 : ISO 26262 ASIL C 레벨 요구 사항, 결함 주입 테스트 범위> 95%. |
| 인터페이스 표준 | - 글로벌 주류 표준 : CCS1 (북미), CCS2 (유럽), GB/T 20234 (중국), Chademo (일본). - 슈퍼 충전 동맹 : Tesla의 NACS 인터페이스가 열려 있으며 Ford, GM 및 기타 자동차 제조업체가 합류했으며 타사 충전 파일과 호환됩니다. |
VI. 새로운 트렌드
(i) 모듈 식 설계
모듈 식 설계는 전기 자동차 충전 시설 개발에서 중요한 추세입니다. 60kW의 단일 모듈과 같은 전력 모듈 스태킹 기술은 480kW로의 병렬 확장을 지원하여 충전 시설의 유연성과 확장 성을 향상시킵니다. 플러그 앤 플레이 교체 기술을 사용하면 결함이있는 모듈의 핫 플러그가 가능하며 MTTR (Mear Time Repary)는 15 분 미만이므로 충전 시설의 신뢰성 및 유지 보수 효율성이 향상됩니다.
(ii) AI 최적화 된 네트워크
AI 기술은 전기 자동차 충전 네트워크 최적화에 광범위한 응용 전망을 보유하고 있습니다. 강화 학습을 기반으로 한 파일 레이아웃 최적화 기술 충전은 Google DeepMind의 파일럿 프로젝트와 같은 전력망 혁신 비용을 줄일 수있어 비용이 12%감소했습니다. 사용자 행동 분석 기술은 클러스터링 알고리즘을 통해 피크 시간을 예측하고 서비스 요금을 동적으로 조정하여 충전 시설의 운영 효율성 및 사용자 경험을 향상시킵니다.
| 분류 | 기술 유형 | 특정 콘텐츠 |
| 새로운 트렌드 | 모듈 식 디자인 | - 전원 모듈 스태킹 : 단일 모듈 60kW, 480kW (예 : ABB Terra HP)로 병렬 확장을 지원합니다. - 플러그 앤 플레이 교체 : 핫 스왑 결함 결함 모듈, mttr (수리 시간) <15 분. |
| AI- 최적화 된 네트워크 | - 강화 학습을 기반으로 충전 파일의 레이아웃을 최적화하여 전력망 혁신 비용을 줄입니다 (Google DeepMind의 파일럿 프로젝트 비용은 12%감소). - 사용자 행동 분석 : 클러스터링 알고리즘은 피크 시간을 예측하고 서비스 요금을 동적으로 조정합니다 (예 : 베이징의 CBD 영역에서 시간 공유를위한 20% 프리미엄). |
전기 자동차 충전 기술의 개발은 전기 자동차 산업의 대중화와 지속 가능한 개발을 촉진하는 데 큰 의미가 있습니다. 이 기사는 충전 기술, 통신 기술, 배터리 관리 기술, 에너지 저장 및 관리 기술, 안전 및 표준화에 대한 심층적 인 토론을 통해 전기 자동차 충전 기술의 현재 상태, 과제 및 미래 추세를 보여줍니다. 앞으로 기술의 지속적인 혁신과 표준의 점진적인 통합으로 전기 자동차 충전 기술은 광범위한 개발 전망을 안내하고 지구 환경 보호 및 지속 가능한 개발에 더 큰 기여를 할 것입니다.
