많은 운영자들이 충전소 구축을 위한 장비 선택에 주저하고 있습니다. 충전 스택과 충전 파일은 서로 다른 형태의 전기차 충전 시설로, 각각 다른 기술적 목적과 적용 시나리오를 제공합니다. 이들은 종종 동일한 개념으로 오해받지만, 디자인, 기능적 응용, 장점 및 단점에서 크게 다릅니다. 마루이켈은 이러한 차이점을 정리하고 요약하여 운영자들이 자신에게 적합한 충전 장비를 선택하는 데 도움을 주고자 합니다.

충전 파일 및 충전 스택 정의

신에너지 자동차 충전기는 전기 자동차의 "주유소"와 같지만, 휘발유 대신 전기를 공급합니다.

일반적으로 공공 건물, 주차장, 쇼핑몰, 운영 차량을 위한 충전소 및 주거 단지와 같은 개인 장소에 설치됩니다. 충전 기기는 충전 유형에 따라 AC 충전 기기와 DC 충전 기기로 분류할 수 있습니다. AC 충전 기기는 충전 전류가 작고 충전 시간이 길며(보통 7 - 10시간), 느린 충전 방식으로 주거 지역과 사무실 건물의 주차 공간에 적합합니다. DC 충전 기기는 주로 공공 충전에 사용됩니다. 이들은 AC 전력을 DC 전력으로 변환하며, 충전 시간이 짧고(1 - 2시간) 빠른 충전 방식으로 빠른 충전이 필요한 공공 장소에 적합합니다.

충전 스택은 대규모 주차장이나 기업과 같은 대규모 충전 수요를 충족하기 위해 특별히 설계된 대규모 전원 클러스터입니다. 충전 스택은 AC 전력을 DC 전력으로 변환할 수 있으며, 여러 전기 차량에 동시에 서비스를 제공할 수 있는 여러 충전 모듈이 장착되어 있습니다. 그 설계는 전력 모듈을 효율적으로 활용하고 충전 전력을 합리적으로 배분하여 다양한 차량 모델의 충전 요구를 충족하며, 충전 변환 효율성과 장비 활용도를 향상시키는 것을 목표로 합니다.

충전기 및 충전 스택의 구성 구조

(1) 전원 공급 장치: 충전기는 전기를 공급하기 위해 전원에 연결되어야 합니다. 전원 공급 장치는 전력망 또는 태양광 패널과 같은 녹색 에너지 장치에서 공급될 수 있습니다.

(2) 제어판: 제어판은 충전 더미의 핵심 부분입니다. 전력 계산, 자동 정지, 충전 속도 제어 등을 포함하여 충전 더미의 제어 및 모니터링을 실현할 수 있습니다.

(3) 충전 인터페이스: 충전 인터페이스는 충전기와 전기차 간의 연결부로, 정보 교환 및 전력 전송이 가능합니다. 충전 인터페이스에는 DC 급속 충전과 AC 완속 충전의 두 가지 유형이 있습니다.

(4) 보호 장벽: 보호 장벽은 악천후 및 습기와 같은 외부 환경의 충격으로부터 충전기와 충전 장비를 보호할 수 있는 물리적 안전 장치입니다!

(5) 하우징: 하우징은 충전기의 외부 포장입니다. 충전기 내부 장비를 외부 환경의 손상으로부터 보호하며, 미관 및 장식 역할도 합니다.

(6) 지지대: 지지대는 충전 인터페이스를 지지하는 데 사용되는 장치입니다. 일반적으로 충전 스택에 고정되며, 다양한 차량 모델에 맞게 충전 인터페이스의 높이와 각도를 조절할 수 있습니다.

(1) 에너지 장치: 충전 스택의 기본 부분으로, 교류 전력을 전기차 충전에 필요한 직류 전력으로 변환하는 역할을 합니다.

(2) 충전 컨트롤러: 충전 과정의 모든 측면을 제어하여 충전의 안전성과 효율성을 보장합니다.

(3) 모니터링 시스템: 충전 과정 중에 배터리 전압, 전류, 온도와 같은 매개변수를 실시간으로 모니터링하여 충전 안전성을 보장합니다.

(4) 에너지 스케줄링 시스템: 충전 스택의 전반적인 에너지 흐름을 관리하고 충전 효율을 최적화합니다.

(5) 통신 시스템: 충전 스택을 클라우드 서버에 연결하여 원격 모니터링 및 관리를 달성하고, 충전 스택의 지능화 및 디지털화 수준을 향상시킵니다.

(6) 냉각 시스템: 충전 스택의 정상적인 내부 온도를 유지하여 과열이 충전 효율 및 장비 수명에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

충전기 및 충전 스택의 작동 원리

충전기의 작동 원리는 주로 전력 변환과 전송의 두 가지 측면을 포함합니다.

(1) 전력 변환: 충전기의 핵심 부분은 그리드 전력을 DC 전력으로 변환하는 컨버터입니다. 컨버터는 그리드의 AC 전력을 DC 전력으로 변환한 다음, 충전 케이블을 통해 전기 자동차의 배터리로 전송합니다.

(2) 전송 방식: 전력 전송 방식에는 유선 전송과 무선 전송의 두 가지 주요 방식이 있습니다. 유선 전송은 케이블을 통해 그리드 전력을 전기 자동차의 배터리로 전송하는 것이고, 무선 전송은 자기장을 통해 전기 자동차의 배터리로 전력을 전송하는 것입니다. 현재 무선 전송 기술은 아직 연구 개발 단계에 있으며 널리 적용되지는 않았습니다.

충전 스택은 주로 충전 모듈, 모니터링 모듈, 에너지 스케줄링 모듈 및 통신 모듈로 구성됩니다. 이러한 모듈은 서로 협력하여 지능형 충전 작업을 완료합니다. 모니터링 모듈은 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도와 같은 매개변수를 실시간으로 모니터링하고, 이러한 매개변수에 따라 충전 모듈의 출력을 조정하여 차량 측의 배터리 모듈의 요구에 따라 안전한 충전을 보장합니다. 통신 모듈은 클라우드 서버에 연결되어 원격 모니터링 및 관리를 실현하며, 충전 스택의 지능화 및 디지털화를 개선합니다.

충전 모듈은 전기차 DC 충전 장비의 핵심 부품입니다. 주요 기능은 전력망의 AC 전력을 배터리 충전에 사용되는 DC 전력으로 변환하는 것입니다. 또한 충전 더미 산업에서 가장 가치 있는 부분으로, 전체 충전 더미 비용의 약 50%를 차지합니다.

충전 더미 및 충전 스택의 적용 시나리오

공공 장소:

충전 더미의 주요 적용 시나리오 중 하나인 주차장, 주유소, 쇼핑몰과 같은 공공 장소는 사람과 차량의 통행량이 많아 전기차 충전에 대한 수요가 높습니다. 공공 장소에 충전 더미를 설치하면 전기차 사용자들의 충전 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 도시의 지속 가능한 발전에 긍정적으로 기여할 수 있습니다.

주거 지역:

주택 지역인 커뮤니티, 아파트, 빌라 등. 이러한 주택 지역에 충전 기지를 설치하면 거주자들에게 전기차를 쉽게 충전할 수 있는 큰 편리함을 제공할 뿐만 아니라 거주자의 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있습니다. 주택 지역에 충전 기지를 배치함으로써 거주자들은 공공 충전소를 찾기 위해 먼 거리를 이동할 필요가 없어져 시간과 에너지를 절약할 수 있습니다. 또한, 이러한 편리함은 더 많은 거주자들이 일상적인 이동 수단으로 전기차를 선택하도록 장려할 수 있어 친환경적인 여행을 촉진하고 탄소 배출을 줄이는 데 기여할 수 있습니다.

사무실 및 생산 지역:

정부 건물, 회사, 공장, 병원, 학교와 같은 장소에도 많은 사람들과 전기차가 있기 때문에 충전 파일이 필요합니다. 이러한 장소에 충전 파일을 설치하면 직원이나 사용자가 전기차를 편리하게 충전할 수 있을 뿐만 아니라 출퇴근 또는 공무, 사무, 생산 활동에 대한 요구를 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다.

인구 밀도가 높고 유동 인구가 많은 고속도로, 항만, 공항 등: 충전 파일은 전기차에 고속 충전 서비스를 제공하여 전기차의 주행 거리 불안을 해소할 수 있습니다. 예를 들어 5분 충전으로 차량이 200km를 주행할 수 있습니다.

상업 지역: 충전 파일은 도시 주변의 온라인 차량 호출 및 공공 충전에서 스마트 충전의 역할을 최대한 발휘할 수 있습니다. 충전 속도는 빠르거나 느릴 수 있으며 사용자는 실제 필요에 따라 선택할 수 있습니다.

기타 응용 시나리오: 충전 파일은 상업 지역, 주거 지역 등에서도 사용할 수 있으며, 소형 전력 스택을 사용하여 휠 충전, 질서 있는 충전 등을 구현할 수 있으며, 에너지 저장과 결합하여 통합 PV-충전 시스템을 구현할 수도 있습니다.

충전 파일과 충전 스택은 모두 전기 자동차용 충전 시설입니다. 응용 시나리오에 일부 중복이 불가피하지만, 일반적으로 충전 파일은 개인 사용자 또는 소규모 장소에 적합하며, 충전 스택은 대형 주차장 및 고속도로 휴게소와 같이 대규모 충전 수요가 있는 지역에 더 많이 적용될 가능성이 높습니다.

충전 파일 및 충전 스택의 장단점

(1) 장점:

사용 용이성: 충전 파일은 많은 개인 사용자의 요구를 고려하여 설계되었으므로 설치 및 사용이 비교적 간단하며 기본적인 충전 요구를 충족할 수 있습니다. 그러나 설치 과정에는 전기 안전, 전원 연결, 접지 연결 등의 작업이 포함됩니다. 전문 지식과 경험을 갖춘 인력을 찾아 작업하는 것이 좋습니다.

저렴한 비용: 충전 파일에 비해 충전 파일의 R&D 및 생산 비용이 더 낮습니다. 이러한 요인으로 인해 충전 파일의 단위 가격이 비교적 낮아 주차장, 주거 지역 등 장소에 설치하기에 더 적합합니다.

(2) 단점:

불완전한 호환성: 충전기의 전력은 고정되어 있으며 다양한 차량 모델의 충전 요구를 충족할 수 없습니다. 전력 수요가 낮은 차량이 고전력 충전기에 연결되면 불필요한 전기 에너지 낭비가 발생합니다; 반대로, 고전력 차량이 저전력 충전기에 충전될 경우 빠른 충전 잠재력을 완전히 실현할 수 없으며 충전 시간이 크게 연장됩니다. 이러한 "모두에게 맞는" 충전 솔루션은 충전기의 광범위한 적용 가능성과 사용자 경험을 제한합니다.

낮은 적응성: 배터리 기술의 급속한 발전으로 전기차는 고전압 플랫폼으로 이동하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 충전기의 전력은 고정되어 있어 미래 전기차의 충전 요구를 충족시키려면 전체 충전기를 재투자하고 교체해야 합니다.

낮은 효율성: 충전 스택과 비교했을 때 충전기는 충전 효율성에서 일정 수준의 격차가 있습니다. 이는 주로 충전 스택이 일반적으로 더 발전된 충전 기술과 최적화 알고리즘을 채택하여 전기 에너지의 분배 및 전송을 보다 효율적으로 관리하고 에너지 손실을 줄일 수 있기 때문입니다. 설계 및 구성의 한계로 인해 충전기는 충전 스택과 동일한 고효율 충전 수준을 달성하지 못하는 경우가 많습니다.

(1) 장점:

다양한 충전 수요: 충전 스테이션이 동시에 여러 다른 모델의 전기차에 대한 충전 서비스를 제공해야 할 때, 충전 스택은 다양한 사양의 충전 헤드를 갖추고 있어 장비를 교체하거나 추가할 필요 없이 다양한 충전 요구에 적응할 수 있습니다.

고효율 및 고속 충전: 충전 스택은 효율적인 충전 기술을 사용하여 전기차를 빠르고 안전하게 충전하여 충전 효율을 향상시킵니다. 특히 전기차가 긴급하게 고속 충전을 필요로 할 때, 충전 파일의 고효율은 이러한 요구를 충족시킬 수 있습니다.

모듈식 설계: 충전 파일의 모듈식 설계는 구성이 유연하며, 실제 요구 사항에 따라 배터리 셀을 추가하거나 줄여 에너지 저장량을 조절할 수 있습니다. 이 설계는 충전 파일을 확장하고 업그레이드할 때 더 편리하고 경제적입니다.

작은 공간 차지: 도시 중심부나 공간이 제한된 지역에서 모듈식 충전 더미 설계는 비교적 좁은 공간에 충전소를 건설할 수 있도록 하여 토지 자원을 최대한 활용할 수 있습니다.

다중 채널 동시 충전: 충전 스택은 다양한 차량 모델에 대한 다중 채널 동시 충전을 지원하여 충전소의 활용률과 서비스 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 반면에 통합 충전 더미는 단일 차량 모델에 대한 충전 서비스만 제공하여 사용 범위를 제한할 수 있습니다.

지능형 조정: 충전 스택은 각 터미널의 출력 전력을 지능적으로 조정하여 다양한 차량 모델의 충전 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이 지능형 조정 기능은 충전 효율성을 향상시키고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

(2) 단점:

높은 비용: 충전 스택의 제조 비용이 통합 충전 스택보다 높습니다. 첫째, 케이블 비용이 높습니다. 충전 스택은 DC 전력 분배를 사용하며, 충전 스택의 충전 적응성을 고려하기 위해 사용되는 케이블은 두꺼워야 합니다. 둘째, 충전 스택 자체의 장비 비용이 높습니다.

불편한 유지보수: 충전 스택에 문제가 발생하면 모든 충전 건을 사용할 수 없으므로 주차 공간이 정상적으로 작동하지 않습니다. 충전 스택은 고장률이 높고 통합 장비보다 성숙도와 안정성이 떨어집니다.

충전기 인터페이스와 같은 표준은 통일되었지만 "상위 호환성" 문제는 효과적으로 해결되지 않았습니다. 배터리 기술의 지속적인 발전으로 인해 신에너지 차량에 대한 충전 시설의 수요는 계속 증가할 것입니다. 현재 건설된 충전기가 미래의 신에너지 차량에 적합한지에 대한 문제도 업계가 직면한 주요 과제가 되었습니다.

충전 스택은 충전 시 충전 속도 및 배터리 용량과 같은 문제를 고려할 필요가 없습니다. 배터리가 요구하는 전력에 따라 충전 전력을 자동으로 매칭할 수 있습니다. 미래에 배터리 에너지 밀도가 증가하고 배터리 용량이 증가하면 충전 스택은 더 높은 전력의 충전 모듈로 교체하여 업그레이드할 수 있으므로 충전기의 "상위 호환성" 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

충전기 및 충전 스택의 구축 비용

충전기 및 충전 스택의 건설 비용은 장비 유형, 전력, 브랜드, 지리적 위치, 정책 보조금 등 여러 요인에 의해 영향을 받습니다. 다음은 몇 가지 비용 추정치입니다.

단일 충전기의 경우, 60KW 단일 충전기를 예로 들면 장비 비용은 약 18,000 미국 달러(약 2 미국 달러/W)입니다. 전력, 토지 및 인프라 건설을 포함한 전체 투자 및 건설 비용은 스테이션당 약 40,714 - 64,571 미국 달러입니다.

충전소를 구축하기 위해 120KW DC 듀얼 건 충전 기둥을 선택할 경우, 가격은 약 34,562달러(약 2달러/W)이며, 10대의 경우 240만 달러입니다. 1,250kVA 전력 시스템과 일치해야 하며, 전력 배급 시스템의 비용(구체적인 금액은 실제 상황에 따라 결정되어야 하지만, 아래는 단순화된 예시입니다). 만약 재건축을 다시 신청해야 한다면, 전력 및 인프라 비용은 약 93,024달러이며, 전체 투자 및 건설 비용은 약 1,277,760달러입니다. 현장 경화, 건물 캐노피 등 포함한 토목 공사 비용은 실제 상황에 따라 달라질 것입니다.

부지 임대료는 필요한 주차 공간 수와 지리적 위치에 따라 비용이 달라집니다.

충전 스택의 비용은 장착된 충전 모듈의 수와 전력에 따라 달라집니다. 예를 들어, 360kW 충전 파일의 가격은 약 53,800달러입니다 (충전 스택의 케이블 구성은 충전 파일과 다르며, 이로 인해 비용 차이가 발생할 수 있습니다. 충전 파일의 건설 비용은 더 복잡한 전력 시설과 건설 비용이 필요하기 때문에 약간 더 높을 수 있습니다.

충전소 건설 시 변압기, 충전 모니터링 시스템, 안전 모니터링, 충전 계량 및 청구 시스템과 같은 기타 비용도 고려해야 합니다.

운영 비용에는 직원 비용, 유지 관리 비용, 전기 비용 등이 포함됩니다.

독일:

100KW 이상의 고출력 파일은 최대 30,000유로의 보조금을 받을 수 있습니다.

AC 공용 파일에 대한 최대 보조금은 2,500유로입니다.

개인용 충전기는 900유로의 보조금을 받을 수 있습니다.

이탈리아: 개인 주차 공간(개인 또는 공유)에 최대 220KW의 전기차 충전 스테이션 구매 및 설치 총 비용의 최대 50%(최대 2,000유로)를 환급받을 수 있습니다.

충전 파일의 건설 비용은 상대적으로 낮아 소규모 배포에 적합합니다. 반면 충전 스택의 건설 비용은 약간 더 높을 수 있지만, 모듈식 및 전력 공유 특성으로 인해 대규모, 고효율 충전 수요에 적합합니다.

적절한 충전 파일 또는 충전 스택 선택 방법

충전 파일과 충전 스택을 선택할 때는 관련 차량 및 사용 시나리오에 적합하도록 여러 요소를 고려해야 합니다.

출력 전력: 충전기가 차량의 고속 충전 요구 사항을 충족하기 위해 안정적인 전력 출력을 제공할 수 있는지 확인하십시오. 예를 들어, 소형 가정용 차량에는 일반적으로 60~120kW DC 충전기 또는 7~21kW AC 충전기가 사용됩니다. 고속 충전이 필요한 대형 차량의 경우 60~180kW DC 충전기 또는 더 높은 출력 전력의 충전기를 선택할 수 있습니다.

전압 및 전류 범위: 충전기의 지원 전압 및 전류 범위를 확인하여 전기차와의 호환성을 보장합니다.

충전 인터페이스 표준: CCS, CHAdeMO 또는 GB/T와 같은 국제 또는 지역 표준을 준수하는 인터페이스를 선택하여 광범위한 호환성을 보장합니다. 또한 차량이 DC/AC 충전을 지원하는지 확인해야 합니다.

충전 효율: 에너지 손실을 줄이고 운영 비용을 최적화하기 위해 충전기의 변환 효율에 주의하십시오.

지능형 관리: 장비 상태 모니터링 및 장애 진단을 용이하게 하기 위해 원격 모니터링 및 관리 기능을 지원하는 충전기를 선택하십시오.

사용자 인터페이스: 여러 결제 방법을 지원하는 직관적이고 사용하기 쉬운 사용자 인터페이스는 소비자 만족도를 높일 수 있습니다.

안전 기능: 과전압, 과전류, 단락 보호와 같은 다중 안전 보호 조치를 충전 더미에 갖추고 있는지 확인하십시오.

네트워크 연결: Wi-Fi, 이더넷 또는 4G 연결을 지원하여 소프트웨어 업데이트 및 데이터 전송을 용이하게 합니다.

대상 사용자: 주요 서비스 대상을 명확히 하여 적절한 제품 사양을 선택하십시오.

설치 환경: 설치 장소의 공간, 전원 공급 용량 및 환경 조건이 장비 성능에 미치는 영향을 고려하십시오.

향후 확장: 더 많은 충전기를 추가할 가능성을 평가하고 확장을 지원하는 시스템 아키텍처를 선택합니다.

전력 공유: 충전 스택은 전력을 중앙 집중화할 수 있으며, 각 충전 단말기는 이 전력 스택에서 필요한 전력을 얻을 수 있습니다. 실제 상황에 따라 사용자는 충전 스택의 용량과 일치시킬 단말기의 수를 계산해야 합니다.

유연한 충전: 차량 배터리 관리 시스템(BMS)에서 발행한 충전 수요에 따라 충전 전력이 필요에 따라 할당됩니다. 충전 스택은 필요에 따라 전력을 할당하여 차량의 최대 충전 속도를 달성할 수 있습니다. 그러나 차량이 많을 경우, 총 충전 전력이 정격 전력을 초과하면 전력이 합리적으로 할당되어 공유 사용됩니다.

원활한 확장: 배터리 충전 속도의 증가와 충전 전력에 대한 수요 증가에 따라, 전력 스택의 전력을 확장하여 충전 수요를 충족할 수 있습니다.

에너지 절약 및 고효율: 충전 수요에 관계없이 충전 장비는 최적의 부하율 범위 내에서 작동하도록 보장해야 합니다.

적응성: 충전 스택은 다양한 모델의 충전 요구 사항을 충족하고 충전 시설의 충전 변환 효율 및 장비 활용도를 향상시킬 수 있습니다.

호환성: 충전 스택은 충전 파일의 "상향 호환성" 문제를 해결하고 배터리 기술의 빠른 발전에 적응할 수 있습니다.

충전 파일 및 충전 스택을 선택할 때 안전, 비용, 편의성 및 충전 속도와 같은 요소도 고려해야 합니다. 국가 표준을 준수하는 충전 장비를 선택하고 전문가에게 설치 및 유지보수를 맡겨 충전 과정의 안전성과 효율성을 보장해야 합니다.