01. "액체 냉각식 초고속 충전"이란 무엇입니까?
작동 원리:
액체 냉각식 초고속 충전은 케이블과 충전 건 사이에 특수 액체 순환 채널을 설치하는 방식입니다. 열 방출용 액체 냉각수를 이 채널에 주입하고, 파워 펌프를 통해 냉각수를 순환시켜 충전 과정에서 발생하는 열을 방출합니다.
시스템의 전력 부분은 액체 냉각 방식을 사용하여 열을 방출하며, 외부 환경과의 공기 교환이 없어 IP65 등급의 방진/방수 설계를 구현할 수 있습니다. 또한, 대용량 팬을 사용하여 저소음 및 높은 친환경성으로 열을 방출합니다.
02. 액체 냉각 방식의 초고속 충전에는 어떤 장점이 있나요?
액체 냉각 방식의 초고속 충전이 갖는 장점:
1. 더 큰 전류와 빠른 충전 속도. 출력 전류는충전 파일충전 전류는 충전 건의 케이블에 의해 제한됩니다. 충전 건 내부의 구리 케이블은 전류를 전도하며, 케이블에서 발생하는 열은 전류의 제곱에 비례합니다. 충전 전류가 클수록 케이블에서 발생하는 열도 커지므로, 이를 줄여야 합니다. 과열을 방지하려면 케이블의 단면적을 늘려야 하는데, 이는 당연히 충전 건 케이블의 무게 증가로 이어집니다. 현재 국가 표준 250A 충전 건은 일반적으로 80mm²의 케이블을 사용합니다. 이로 인해 충전 건 전체가 매우 무거워지고 구부리기가 어렵습니다. 더 높은 전류를 충전하려면 듀얼 건 충전 방식을 사용할 수도 있지만, 이는 특정 상황에서의 임시방편일 뿐입니다. 고전류 충전의 궁극적인 해결책은 액체 냉각 방식의 충전 건을 사용하는 것입니다.
액체 냉각식 충전건 내부에는 케이블과 수도관이 있습니다. 500A 액체 냉각식 충전건의 케이블은 다음과 같습니다.충전식 총일반적으로 케이블의 면적은 35mm²에 불과하며, 냉각수가 흐르는 수냉식 장전건에서 발생하는 열이 제거됩니다. 케이블이 얇기 때문에 액체 냉각식 장전건은 기존 장전건보다 30~40% 가볍습니다. 액체 냉각식 장전건은 또한 냉각 장치를 장착해야 하는데, 이 장치는 물탱크, 워터 펌프, 라디에이터 및 팬으로 구성됩니다. 워터 펌프는 냉각수를 장전건 라인에 순환시켜 열을 라디에이터로 전달하고, 팬이 열을 식혀 기존 자연 냉각식 장전건보다 더 큰 냉각 용량을 구현합니다.
2. 총기 코드가 더 가볍고 충전 장비도 가볍습니다.
3. 발열량 감소, 빠른 열 방출 및 높은 안전성. 기존 장약과 반액체 냉각식 장약의 말뚝 본체는 공랭식으로 열을 방출합니다. 공기가 한쪽에서 말뚝 본체로 유입되어 전기 부품과 정류 모듈의 열을 불어내고 반대쪽으로 방출합니다. 이 과정에서 공기는 분진, 염수 분무, 수증기와 섞여 내부 장치 표면에 흡착되어 시스템 절연 불량, 열 방출 효율 저하, 장전 효율 저하 및 장비 수명 단축을 초래합니다. 기존 장약이나 반액체 냉각식 장약의 경우, 열 방출과 보호는 상충되는 개념입니다. 보호 성능이 우수하면 열 방출 설계가 어려워지고, 열 방출 성능이 우수하면 보호 설계가 어려워집니다.
완전 액체 냉각식 충전 파일은 액체 냉각 충전 모듈을 사용합니다. 액체 냉각 모듈의 전면과 후면에는 공기 덕트가 없습니다. 이 모듈은 액체 냉각판 내부를 순환하는 냉각수를 통해 외부와 열을 교환합니다. 따라서 충전 파일의 전력 부분을 완전히 밀폐하여 열 방출을 최소화할 수 있습니다. 방열판은 외부에 있으며, 열은 내부의 냉각수를 통해 방열판으로 전달되고, 외부 공기가 방열판 표면의 열을 식혀줍니다. 액체 냉각 충전 모듈과 충전 파일 내부의 전기 부품은 외부 환경과 접촉하지 않으므로 IP65 등급의 방진 및 높은 신뢰성을 확보할 수 있습니다.
4. 낮은 충전 소음 및 높은 보호 수준. 기존 충전기와 반액체 냉각식 충전기는 공랭식 충전 모듈이 내장되어 있습니다. 이 공랭식 모듈에는 여러 개의 고속 소형 팬이 장착되어 있어 작동 소음이 65dB를 초과합니다. 또한 충전기 본체에도 냉각 팬이 있습니다. 현재 공랭식 모듈을 사용하는 충전기는 최대 출력으로 가동할 경우 소음이 기본적으로 70dB를 넘습니다. 낮에는 큰 문제가 되지 않지만 밤에는 매우 거슬립니다. 따라서 충전소의 소음은 운영자들이 가장 많이 불만을 제기하는 문제입니다. 불만이 접수되면 시정 조치를 취해야 하지만, 시정 비용이 높고 효과는 미미합니다. 결국 소음을 줄이기 위해 출력을 낮추는 수밖에 없습니다.
완전 액체 냉각식 충전 파일은 이중 사이클 방열 구조를 채택합니다. 내부 액체 냉각 모듈은 워터 펌프를 이용하여 냉각수를 순환시켜 열을 발산하고, 모듈에서 발생한 열을 방열 핀으로 전달합니다. 외부 방열은 저속 고풍량 팬 또는 에어컨을 통해 이루어집니다. 저속 고풍량 팬은 고속 소형 팬보다 소음이 훨씬 적습니다. 완전 액체 냉각식 과급기는 분리형 방열 설계도 채택할 수 있습니다. 분리형 에어컨과 유사하게 방열 장치를 사람들이 많이 모이는 곳에서 떨어진 곳에 배치하고, 수영장이나 분수와 열 교환을 통해 더 나은 방열 효과와 낮은 소음 및 비용을 달성할 수도 있습니다.
5. 낮은 총소유비용(TCO)
충전소의 충전 장비 비용은 충전기 전체 수명 주기 비용(TCO)을 고려하여 산정해야 합니다. 공랭식 충전 모듈을 사용하는 기존 충전기의 수명은 일반적으로 5년을 넘지 않지만, 현재 충전소 운영 임대 기간은 8~10년이므로 충전 장비는 충전소 운영 주기 동안 최소 한 번은 교체해야 합니다. 반면, 완전 액체 냉각식 충전기의 수명은 최소 10년으로 충전소의 전체 수명 주기를 충분히 커버합니다. 또한, 공랭식 모듈 충전기는 잦은 캐비닛 개방, 먼지 제거, 유지 보수 등의 작업이 필요하지만, 완전 액체 냉각식 충전기는 외부 방열판에 먼지가 쌓인 후 세척만 하면 되므로 유지 보수가 간편합니다.
완전 액체 냉각 충전 시스템의 총소유비용(TCO)은 공랭식 충전 모듈을 사용하는 기존 충전 시스템보다 낮으며, 완전 액체 냉각 시스템이 널리 보급됨에 따라 비용 효율성 측면에서의 이점이 더욱 분명해질 것입니다.
03. 액체 냉각 슈퍼차저 시장 현황
중국 충전 연합의 최신 데이터에 따르면 2023년 2월 공공 충전소는 2023년 1월보다 3만 1천 개 증가하여 전년 동기 대비 54.1% 증가했습니다. 2023년 2월 현재 연합 회원사들이 보고한 공공 충전소는 총 186만 9천 개이며, 이 중 79만 6천 개는 공공 충전소입니다.직류 충전 파일그리고 107만 2천 명AC 충전 파일.
실제로 신에너지 자동차의 보급률이 지속적으로 증가하고 충전소와 같은 지원 시설이 빠르게 발전함에 따라 액체 냉각식 초고속 충전이라는 새로운 기술이 업계 경쟁의 중심이 되었습니다. 많은 신에너지 자동차 회사와 충전소 회사들도 초고속 충전 기술 연구 개발 및 설치에 착수했습니다.
테슬라는 업계 최초로 액체 냉각식 슈퍼차저를 대량으로 도입한 자동차 회사입니다. 현재 중국에 1,500개 이상의 슈퍼차저 스테이션과 총 10,000개의 슈퍼차저를 설치했습니다. 테슬라 V3 슈퍼차저는 완전 액체 냉각 설계를 채택하여 액체 냉각식 충전 모듈과 액체 냉각식 충전기를 사용합니다. 충전기 한 대당 최대 250kW/600A의 충전 출력을 제공하여 15분 만에 주행 가능 거리를 250km까지 늘릴 수 있습니다. 곧 출시될 V4 모델에서도 충전 출력이 충전기 한 대당 350kW로 향상될 예정입니다.
이후 포르쉐 타이칸은 세계 최초로 800V 고전압 전기 아키텍처를 도입하여 350kW 고출력 고속 충전을 지원했으며, 그레이트 월 살롱 메카 드래곤 2022 글로벌 한정판은 최대 600A의 전류, 최대 800V의 전압, 최대 480kW의 충전 출력을 제공합니다. GAC AION V는 최대 1000V의 전압, 최대 600A의 전류, 최대 480kW의 충전 출력을 갖추고 있으며, 샤오펑 G9는 800V 실리콘 카바이드 전압 플랫폼을 탑재한 양산형 차량으로 480kW 초고속 충전에 적합합니다.
04. 액체 냉각 방식의 슈퍼차저의 미래 트렌드는 무엇일까요?
액체 냉각 과충전 분야는 아직 초기 단계이지만, 큰 잠재력과 광범위한 발전 전망을 가지고 있습니다. 액체 냉각은 고출력 충전에 탁월한 솔루션입니다. 국내외 고출력 충전기 전원 공급 장치의 설계 및 생산에는 기술적인 문제가 없습니다. 다만, 고출력 충전기 전원 공급 장치에서 충전건까지의 케이블 연결 문제를 해결해야 합니다.
하지만 우리나라에서 고출력 액체 냉각식 초고속 충전기의 보급률은 아직 낮습니다. 이는 액체 냉각식 충전기의 가격이 상대적으로 높기 때문이며, 고속 충전기 시장은 2025년까지 수천억 위안 규모로 성장할 것으로 예상됩니다. 공개된 자료에 따르면 충전기의 평균 가격은 와트당 약 0.4위안입니다. 240kW 고속 충전기 하나의 가격은 약 9만 6천 위안으로 추산됩니다. 중국전기자동차산업협회(CHINAEVSE) 기자회견에서 액체 냉각식 충전기 케이블 가격이 세트당 2만 위안으로 제시된 것을 고려하면, 액체 냉각식 충전기는 충전기 전체 가격의 약 21%를 차지하여 충전 모듈 다음으로 가장 비싼 부품이 됩니다. 신에너지 고속 충전 모델이 증가함에 따라 고출력 충전기의 시장 규모도 더욱 커질 것으로 전망됩니다.고속 충전 파일우리나라의 경우 2025년에는 약 1334억 위안에 이를 것으로 예상됩니다.
앞으로 액체 냉각 방식의 초고속 충전 기술은 더욱 빠르게 보급될 것입니다.
고출력 액체 냉각 과충전 기술의 개발 및 보급은 아직 갈 길이 멀다. 이를 위해서는 자동차 회사, 배터리 회사, 배터리 모듈 회사 등 관련 업계의 협력이 필수적이다. 이러한 협력을 통해서만 중국 전기차 산업의 발전을 더욱 효과적으로 지원하고, 질서 있는 충전 및 V2G(차량 대 가스 교환)를 촉진하며, 에너지 절약 및 배출 감소, 저탄소 친환경 발전을 도모하고, "이중 탄소" 전략 목표 달성을 가속화할 수 있다.
게시 시간: 2024년 3월 4일