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EV 충전기 기술: 공랭식과 수랭식 비교
유럽과 아시아 전역에서 전기차(EV) 혁명이 가속화됨에 따라 초고속 충전에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 하지만 인프라를 통해 높은 전류를 흘려보내는 것은 상당한 문제점, 즉 열을 발생시킵니다. 여기서 첨단 냉각 기술이 중요한 역할을 하며, 모든 "EV 충전 케이블" 및 스테이션이 안전하고 효율적으로 작동하도록 보장합니다.
Maruikel은 충전 케이블이 고출력 시스템에서 병목 현상을 일으키는 경우가 많다는 것을 이해합니다. 상하이의 번화한 충전 허브든 독일의 고속도로 휴게소든, 성능을 위해서는 적절한 냉각 방식(공기 또는 액체)을 선택하는 것이 중요합니다.
주요 내용
- 효과적인 냉각은 모든 고출력 EV 충전 케이블의 안전성과 수명을 위해 필수적입니다.
- 공랭식은 표준 전력 수준에 대해 비용 효율적인 솔루션을 제공하며 주거 및 상업 환경에서 널리 사용됩니다.
- 액체 냉각은 DC 고속 충전의 표준으로, 케이블을 가볍게 유지하면서도 막대한 전력을 처리할 수 있게 합니다.
- 중동에서 북유럽에 이르는 기후에서 안정적인 네트워크를 구축하려면 장비의 열 한계를 이해하는 것이 중요합니다.
- Maruikel은 모든 충전 솔루션에서 최적의 성능을 보장하기 위해 고급 열 관리를 통합합니다.
빠른 비교: 공랭식 vs. 수랭식 냉각
인프라에 맞는 솔루션을 신속하게 파악할 수 있도록, 이러한 기술들을 비교한 스냅샷을 제공합니다:
기능 | 공랭식 | 수랭식 |
주요 적용 분야 | 가정 (AC), 사무실, 일반 공공 충전 | 고속도로, 차량 단지, 초급속 DC 스테이션 |
일반적인 전력 범위 | 레벨 1 및 2 (최대 ~50kW DC) | 레벨 3 DC 고속 충전 (150kW - 500kW+) |
케이블 특성 | 표준 무게; 높은 전류에서는 무겁고 두꺼워짐 | 가볍고 얇으며 유연함 전기차 충전 케이블 높은 전류에서도 |
주요 장점 | 비용 효율적이고 유지보수가 적음 | 우수한 방열 및 사용자 편의성 |
주요 한계 | 고전력 요구 사항에 대한 냉각 용량 제한 | 초기 투자 비용 및 시스템 복잡성 증가 |
전기차 충전에서 열 관리의 중요 역할
전기차를 충전기에 연결하면 본질적으로 고출력 전기 회로를 만드는 것입니다. 전류가 흐르면 저항으로 인해 열이 발생합니다. 최신 급속 충전기에서는 이 열이 매우 강렬할 수 있으며, 특히 "EV 충전 케이블" 내에서 더욱 그렇습니다. 이 케이블은 차량 배터리로 직접 연결되는 통로 역할을 합니다.EV 충전 케이블 자체는 차량 배터리로 직접 연결되는 통로 역할을 합니다.
고출력 세션 중 열 발생
CCS2(유럽에서 흔히 사용됨) 또는 GB/T(중국에서 흔히 사용됨)와 같은 급속 충전 프로토콜은 시스템에 수백 암페어의 전류를 흘려보냅니다. 효과적인 냉각 없이는 EV 충전 케이블 내부의 구리 도체가 빠르게 과열되어 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.
- 스로틀링: 충전 스테이션은 하드웨어를 보호하기 위해 자동으로 전력 출력을 낮추어 충전 세션을 늦춥니다.
- 마모: 지속적인 열 순환은 케이블의 절연체와 커넥터를 저하시킵니다.
- 안전 위험: 극단적인 경우, 통제되지 않은 열은 화재 위험을 초래하거나 장비를 취급하는 사용자에게 화상을 입힐 수 있습니다.
EV 충전 케이블 냉각 요구 사항 이해
인프라의 냉각 요구 사항은 전력 출력에 크게 좌우됩니다. 모든 충전기에 복잡한 액체 시스템이 필요한 것은 아니며, 때로는 더 간단한 것이 더 나을 수 있습니다.
레벨 1 및 레벨 2: 공랭식의 영역
가정용 및 표준 공공 충전(레벨 1 및 레벨 2)의 경우 전류가 상대적으로 낮습니다. 여기서 EV 충전 케이블은 관리 가능한 양의 열을 발생시킵니다. 수동 공랭식, 즉 케이블 표면에서 열을 발산하기 위해 주변 공기에 의존하는 것만으로도 충분합니다. 이러한 단순성은 가정 및 사무실 충전기의 비용을 절감하고 신뢰성을 높입니다.
DC 고속 충전: 능동 냉각의 필요성
DC 고속 충전(레벨 3)에서는 상황이 달라집니다. 150kW, 350kW 또는 그 이상의 전력을 공급할 때, 표준 EV 충전 케이블은 과열 없이 전류를 처리하기 위해 비현실적으로 두껍고 무거워야 합니다. 이는 사용자에게 비실용적입니다.
이 문제를 해결하기 위해 업계에서는 능동 냉각 방식을 사용합니다. 온도를 적극적으로 관리함으로써 제조업체는 차량에 막대한 양의 에너지를 공급하면서도 EV 충전 케이블을 얇고 유연하며 사용자 친화적으로 유지할 수 있습니다. 배터리 열역학에 대한 더 깊은 이해를 위해서는 "Lectron's guide"와 같은 자료에서 훌륭한 통찰력을 얻을 수 있습니다.Lectron의 가이드 훌륭한 통찰력을 제공합니다.
공랭식 선택 시기: 경제성과 신뢰성의 균형
공랭식은 EV 충전 산업의 근간을 이루고 있으며, 특히 유럽 도시 전역에서 볼 수 있는 AC 충전기와 저전력 DC 장치에 사용됩니다.
작동 방식
공랭식은 기류를 이용하여 온도를 조절합니다.
- 수동 냉각: 자연 대류와 방열판을 사용합니다. EV 충전 케이블은 저항과 열 발생을 최소화하기 위해 더 두꺼운 도체로 설계됩니다.
- 능동 냉각: 팬을 사용하여 내부 부품 위로 공기를 강제로 순환시킵니다. 스테이션 내부에는 효과적이지만, 길고 밀폐된 EV 충전 케이블에는 덜 효과적입니다.
장단점
기능 | 장점 | 단점 |
비용 | 구현 및 유지 관리가 매우 저렴합니다. | 초고속 충전에는 덜 효과적입니다. |
유지 보수 | 움직이는 부품이 적습니다 (특히 수동 시스템의 경우). | 팬은 시끄러울 수 있으며 시간이 지남에 따라 고장날 수 있습니다. |
케이블 설계 | 간단한 구조. | 고전류를 처리하려면 케이블이 더 두껍고 무거워야 합니다. |
충전기 냉각에 대한 자세한 내용은 Vital EV에서 상업적 응용 분야에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
액체 냉각이 필요한 경우: 극한의 전력 및 사용자 경험 추구
아시아 및 유럽 시장에서 더 빠른 충전 시간(<15분 목표)을 추진함에 따라, 액체 냉각은 고출력 커넥터의 선택 기술이 되었습니다.
액체 냉각 케이블의 원리
액체 냉각 시스템에서는 전용 냉각수가 충전 케이블의 전체 길이를 따라 커넥터 핀까지 흐르는 작은 채널을 통해 흐릅니다. 이 유체는 구리 도체에서 열을 흡수하여 충전 스테이션의 열 교환기 장치로 다시 운반합니다.
이 기술을 통해 내부 구리선의 직경을 크게 줄일 수 있습니다. 결과적으로 500A를 전달할 수 있는 액체 냉각 EV 충전 케이블은 200A만 전달할 수 있는 공랭식 케이블보다 더 가볍고 유연할 수 있습니다.
시스템 구성 요소
- 냉각수: 열 에너지를 효율적으로 흡수하는 특수 비전도성 유체(종종 물-글리콜 혼합물).
- 펌프: 스테이션에서 케이블을 통해 유체를 순환시키고 다시 보냅니다.
- 열교환기: 라디에이터처럼 작용하여 유체의 열을 외부 공기로 방출합니다.
사용자에게 주는 이점
EV 운전자의 경우, 이점이 실질적입니다. 액체 냉각된 EV 충전 케이블은 놀랍도록 가볍고 조작하기 쉬워 충전 경험을 훨씬 더 쾌적하게 만듭니다. 게다가, 충전 세션이 열 제한 없이 최대 속도를 유지하도록 보장하여 운전자가 더 빨리 도로로 돌아갈 수 있게 합니다. Workersbee와 같은 선도적인 제조업체들이 글로벌 시장을 위한 이러한 액체 냉각 솔루션을 개척하고 있습니다.
결론: 최적의 솔루션 선택
공랭식과 수랭식 쿨링 사이의 선택은 어느 것이 "더 나은가"가 아니라 어떤 애플리케이션에 적합한가에 달려 있습니다.
- 가정 및 직장 AC 충전의 경우, 공랭식이 논리적이고 안정적이며 비용 효율적인 선택입니다.
- 고속 회전이 요구되는 고속도로 회랑 및 차량 허브의 경우, 액체 냉각은 높은 전류로 인해 발생하는 열을 관리하면서도 EV 충전 케이블을 사용자 친화적으로 유지하는 데 필수적입니다.
Maruikel에서는 각 시나리오에 적합한 기술을 통합하여 유럽 및 아시아의 인프라가 안전, 효율성 및 사용자 편의성 측면에서 최고 기준을 충족하도록 보장합니다.
자주 묻는 질문
액체 냉각 EV 충전 케이블의 주요 장점은 무엇인가요?
케이블을 얇고 가벼우며 누구나 쉽게 사용할 수 있을 만큼 유연하게 유지하면서 훨씬 더 높은 충전 전류(더 빠른 충전)를 허용합니다.
공랭식 EV 충전 케이블은 유지 관리가 필요하나요?
수동 공랭식 케이블은 육안 검사 외에는 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다. 능동 공랭식 스테이션(팬 포함)은 적절한 공기 흐름을 보장하기 위해 정기적인 필터 청소가 필요합니다.
액체 냉각은 안전한가요?
네. 사용되는 냉각수는 일반적으로 비전도성이며 시스템은 밀봉되어 모니터링됩니다. 누출이 감지되면 즉시 시스템이 종료되어 전기적 위험을 방지합니다.
DC 급속 충전기는 왜 그렇게 뜨거워지나요?
짧은 시간 안에 엄청난 양의 에너지를 전달하기 때문입니다. EV 충전 케이블의 아주 작은 전기 저항이라도 해당 에너지의 일부를 열로 변환하며, 고전류에서는 빠르게 축적됩니다.
급속 충전에 공랭식 케이블을 사용할 수 있나요?
네, 하지만 한계가 있습니다. DC 충전을 위한 공랭 케이블은 일반적으로 약 200-300 암페어로 제한됩니다. 케이블을 불가능할 정도로 무겁지 않게 하려면 액체 냉각이 필요합니다.
배터리 냉각 시스템에 대해 더 배우려면 어디에서 찾을 수 있나요?
차량 자체가 열을 관리하는 방법에 대한 더 넓은 관점을 원하신다면, EV 배터리 냉각 시스템에 대해 읽어보실 수 있습니다.CyberSwitching.
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