01. "액체 냉각 슈퍼차징"이란 무엇인가요?
작동 원리:
수냉식 슈퍼차징은 케이블과 차징 건 사이에 특수 액체 순환 채널을 설치하는 방식입니다. 열 방출을 위해 액체 냉각수를 채널에 주입하고, 이 냉각수는 파워 펌프를 통해 순환하여 충전 과정에서 발생하는 열을 방출합니다.
시스템의 전원 부분은 열 방출을 위해 액체 냉각 방식을 사용하며, 외부 환경과 공기 교환이 없어 IP65 등급의 방수/방진 설계를 구현합니다. 또한, 대용량 팬을 사용하여 저소음 및 높은 친환경성으로 열을 방출합니다.
02. 액체 냉각 슈퍼차징의 장점은 무엇입니까?
액체 냉각 슈퍼 차징의 장점:
1. 더 큰 전류와 빠른 충전 속도. 출력 전류는충전 파일충전 건 와이어에 의해 제한됩니다. 충전 건 와이어 내부의 구리 케이블은 전기를 전도하며, 케이블에서 발생하는 열은 전류의 제곱에 비례합니다. 충전 전류가 높을수록 케이블에서 발생하는 열도 커집니다. 따라서 열 발생을 줄여야 합니다. 과열을 방지하려면 와이어의 단면적을 늘려야 하며, 당연히 건 와이어가 더 무거워집니다. 현재 250A 국가 표준 충전 건은 일반적으로 80mm² 케이블을 사용합니다. 충전 건은 전체적으로 매우 무겁고 구부리기가 어렵습니다. 더 큰 전류로 충전하려면 듀얼 건 충전을 사용할 수도 있지만, 이는 특정 상황에서의 임시방편일 뿐입니다. 고전류 충전에 대한 최종 해결책은 수냉식 충전 건을 사용하는 것뿐입니다.
수냉식 충전 건 내부에는 케이블과 수도관이 있습니다. 500A 수냉식 충전 건의 케이블은충전 총일반적으로 35mm²에 불과하며, 열은 수관 내 냉각수 흐름에 의해 제거됩니다. 케이블이 얇기 때문에 수냉식 차징 건은 기존 차징 건보다 30~40% 가볍습니다. 수냉식 차징 건에는 물탱크, 워터 펌프, 라디에이터, 팬으로 구성된 냉각 장치도 필요합니다. 워터 펌프는 냉각수를 건 라인 내에서 순환시켜 열을 라디에이터로 전달한 후 팬으로 열을 식혀 기존의 자연 냉각식 차징 건보다 더 큰 냉각 용량을 제공합니다.
2. 총 코드가 더 가볍고, 충전 장비도 가볍습니다.
3. 발열량 감소, 빠른 방열, 높은 안전성. 기존 충전 파일과 반액체 냉각 충전 파일의 파일 본체는 방열을 위해 공랭 방식을 사용합니다. 공기는 한쪽에서 파일 본체로 유입되어 전기 부품과 정류기 모듈의 열을 방출하고 반대쪽 파일 본체에서 방열됩니다. 이 공기는 먼지, 염분, 수증기와 혼합되어 내부 장치 표면에 흡착되어 시스템 절연 불량, 방열 불량, 충전 효율 저하, 장비 수명 단축을 초래합니다. 기존 충전 파일이나 반액체 냉각 충전 파일의 경우, 방열과 보호는 상반되는 개념입니다. 보호가 좋으면 방열 설계가 어렵고, 방열이 좋으면 보호 처리가 어렵습니다.
완전 수냉식 충전 파일은 수냉식 충전 모듈을 사용합니다. 수냉식 모듈의 전면과 후면에는 통풍구가 없습니다. 이 모듈은 수냉판 내부를 순환하는 냉각수를 통해 외부와 열을 교환합니다. 따라서 충전 파일의 전원부를 완전히 밀폐하여 방열을 최소화할 수 있습니다. 라디에이터는 외부에 위치하며, 열은 내부 냉각수를 통해 라디에이터로 전달되고, 외부 공기는 라디에이터 표면의 열을 식힙니다. 충전 파일 내부의 수냉식 충전 모듈과 전기 부품은 외부 환경과 접촉하지 않으므로 IP65 등급의 방수 및 방진 기능을 갖추고 높은 신뢰성을 보장합니다.
4. 낮은 충전 소음 및 높은 보호 수준. 기존 충전 파일과 반액체 냉각 충전 파일에는 공랭식 충전 모듈이 내장되어 있습니다. 공랭식 모듈은 여러 개의 고속 소형 팬으로 구성되어 있으며, 작동 소음은 65dB 이상에 달합니다. 충전 파일 본체에도 냉각 팬이 있습니다. 현재 공랭식 모듈을 사용하는 충전 파일은 최대 출력으로 작동할 때 소음이 기본적으로 70dB 이상입니다. 주간에는 큰 영향을 미치지 않지만 야간에는 매우 불쾌합니다. 따라서 충전소의 큰 소음은 운영자들이 가장 많이 불평하는 문제입니다. 불만이 접수되면 문제를 해결해야 하지만, 해결 비용이 높고 효과가 매우 제한적입니다. 결국 소음을 줄이기 위해 전력을 줄여야 합니다.
완전 액체 냉각 방식의 충전 파일은 이중 사이클 방열 구조를 채택했습니다. 내부 액체 냉각 모듈은 워터 펌프를 사용하여 냉각수를 순환시켜 열을 방출하고, 모듈에서 생성된 열을 핀 라디에이터로 전달합니다. 외부 방열은 저속, 대용량 팬이나 에어컨을 통해 이루어집니다. 열은 장치에서 방출되며, 저속, 대용량 팬의 소음은 고속 소형 팬보다 훨씬 낮습니다. 완전 액체 냉각 방식의 슈퍼차저 파일은 분리형 방열 설계를 채택할 수도 있습니다. 분리형 에어컨과 마찬가지로 방열 유닛은 주변 환경과 떨어진 곳에 배치되며, 수영장이나 분수와 열 교환을 통해 방열 효율을 높이고 비용을 절감할 수 있습니다.
5. 낮은 TCO
충전소의 충전 장비 비용은 충전 파일의 전체 수명 주기 비용(TCO)에서 고려해야 합니다. 공랭식 충전 모듈을 사용하는 기존 충전 파일의 수명은 일반적으로 5년을 넘지 않지만, 현재 충전소 운영을 위한 임대 기간은 8~10년으로, 이는 충전소 운영 주기 동안 충전 장비를 최소 한 번 교체해야 함을 의미합니다. 반면, 완전 액체 냉각식 충전 파일의 수명은 최소 10년으로, 이는 충전소의 전체 수명 주기를 포괄할 수 있습니다. 동시에, 캐비닛을 자주 열고 먼지를 제거하고 유지 보수하는 등의 작업이 필요한 공랭식 모듈을 사용하는 충전 파일과 비교했을 때, 완전 액체 냉각식 충전 파일은 외부 라디에이터에 먼지가 쌓인 후에만 세척하면 되므로 유지 보수가 간단합니다.
완전 액체 냉각 충전 시스템의 TCO는 공랭식 충전 모듈을 사용하는 기존 충전 시스템보다 낮으며, 완전 액체 냉각 시스템이 널리 보급됨에 따라 비용 효율성의 이점이 더욱 분명해질 것입니다.
03. 액체냉각 슈퍼차징 시장 현황
중국 충전 연합(China Charging Alliance)의 최신 데이터에 따르면, 2023년 2월 공공 충전소는 1월보다 31,000개 더 많았으며, 이는 전년 동기 대비 54.1% 증가한 수치입니다. 2023년 2월 기준, 연합 회원사들은 총 186만 9천 개의 공공 충전소를 보고했으며, 이 중 79만 6천 개가 중국 충전소입니다.DC 충전 파일그리고 107만2천AC 충전 파일.
실제로 신에너지 자동차 보급률이 지속적으로 증가하고 충전 파일과 같은 지원 시설이 빠르게 발전함에 따라, 수냉식 과충전이라는 새로운 기술이 업계 경쟁의 초점이 되었습니다. 많은 신에너지 자동차 회사와 파일 회사들 또한 과충전 기술 연구 개발 및 레이아웃을 진행하기 시작했습니다.
테슬라는 업계 최초로 수냉식 슈퍼차저 파일을 배치 단위로 도입한 자동차 회사입니다. 현재 중국 내 1,500개 이상의 슈퍼차저 스테이션과 총 10,000개의 슈퍼차저 파일을 구축했습니다. 테슬라 V3 슈퍼차저는 완전 수냉식 설계, 수냉식 충전 모듈, 그리고 수냉식 충전 건을 채택했습니다. 단일 건은 최대 250kW/600A까지 충전할 수 있어 15분 만에 주행거리를 250km 늘릴 수 있습니다. V4 모델도 배치 단위로 도입될 예정입니다. 충전 건은 또한 건당 350kW의 충전 전력을 제공합니다.
이후 포르쉐 타이칸은 세계 최초로 800V 고전압 전기 아키텍처를 출시하고 350kW 고출력 고속 충전을 지원하며, 그레이트월 살롱 메카 드래곤 2022 글로벌 한정판은 최대 600A 전류, 최대 800V 전압, 최대 충전 전력 480kW를 갖습니다. 최대 1000V 피크 전압, 최대 600A 전류, 최대 충전 전력 480kW의 GAC AION V, 800V 실리콘 카바이드 전압 플랫폼을 탑재한 양산차로 480kW 초고속 충전에 적합한 샤오펑 G9 등이 있습니다.
04. 액체 냉각 슈퍼차징의 미래 동향은 무엇입니까?
액체 냉각 과충전 분야는 아직 초기 단계이지만, 큰 잠재력과 폭넓은 발전 전망을 가지고 있습니다. 액체 냉각은 고출력 충전을 위한 탁월한 솔루션입니다. 국내외에서 고출력 충전 파일 전원 공급 장치의 설계 및 생산에는 기술적 문제가 없습니다. 고출력 충전 파일 전원 공급 장치와 충전 건 사이의 케이블 연결 문제를 해결하는 것이 중요합니다.
그러나 우리나라의 고출력 수냉식 과급기 보급률은 아직 낮은 수준입니다. 이는 수냉식 충전 건의 비용이 상대적으로 높고, 고속 충전 건이 2025년에 수천억 달러 규모의 시장을 개척할 것으로 예상되기 때문입니다. 공개된 정보에 따르면 충전 건의 평균 가격은 와트당 약 0.4위안입니다. 240kW 고속 충전 건의 가격은 약 9만 6천 위안으로 추산됩니다. CHINAEVSE 기자 회견에서 수냉식 충전 건 케이블 가격이 세트당 2만 위안으로 발표된 것을 고려하면, 수냉식 충전 건의 가격은 약 10만 위안으로 추산됩니다. 충전 건은 충전 건 가격의 약 21%를 차지하며, 충전 모듈 다음으로 가장 비싼 부품이 됩니다. 신에너지 고속 충전 모델이 증가함에 따라 고출력 충전 건의 시장 규모는 더욱 확대될 것으로 예상됩니다.빠르게 충전되는 파일우리나라에서는 2025년에 약 1,334억 위안이 될 것으로 예상됩니다.
미래에는 액체 냉각 슈퍼차징 기술이 더욱 빠르게 보급될 것입니다.
고출력 수냉식 과충전 기술의 개발 및 배치는 아직 갈 길이 멉니다. 자동차 회사, 배터리 회사, 배터리 제조업체 등 다양한 이해관계자의 협력이 필요합니다. 이를 통해서만 중국 전기차 산업 발전을 더욱 효과적으로 지원하고, 충전 및 V2G(차량 간 이동)의 질서를 더욱 촉진하며, 에너지 절약 및 배출 감소, 저탄소 녹색 발전, "이중 탄소" 전략 목표 달성을 가속화할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 3월 4일